JP2019090679A - Object detection apparatus - Google Patents

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星文 一柳
Hoshifumi Ichiyanagi
星文 一柳
宮崎 秀徳
Hidenori Miyazaki
秀徳 宮崎
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Abstract

To improve both the accuracy in detecting an object and the accuracy in diagnosing a failure in a light emitting device.SOLUTION: An object detection apparatus 100 causes a plurality of LDs (laser diodes) provided in an LD module 2 to emit light to project laser beams, scans a predetermined range with the laser beams with a scanning unit 4, deflects light reflected on an object within the predetermined range with the scanning unit 4 and causes an APD array 7a to receive the deflected light, and detects the presence/absence of the object and the distance to the object on the basis of a light receiving signal output from the APD array 7a. The object detection apparatus comprises: a condensation guide 15 that condenses, among the laser beams projected from the LDs, partial light not incident on the scanning unit 4 and emits the light in a direction other than the scanning unit 4 side; and an optical sensor 18 that receives light emitted from the condensation guide 15 and outputs a light receiving signal according to a light receiving state. The object detection apparatus integrates the light receiving signals from the optical sensor 18 over a predetermined period, and diagnoses the presence/absence of a failure in the LD module 2 on the basis of output from an integrating circuit.SELECTED DRAWING: Figure 1B

Description

本発明は、発光素子から光を投射して、その反射光を受光素子で受光し、該受光素子から出力される受光信号に基づいて対象物を検出する対象物検出装置に関し、特に発光素子の故障の有無を診断する技術に関するものである。   The present invention relates to an object detection apparatus that projects light from a light emitting element, receives the reflected light by a light receiving element, and detects an object based on a light receiving signal output from the light receiving element, and in particular, the light emitting element The present invention relates to a technology for diagnosing the presence or absence of a failure.

衝突防止機能を有する車両などには、レーザレーダなどのような対象物検出装置が搭載されている。対象物検出装置は、たとえば特許文献1〜8に開示されているように、発光素子から光を投射して、その反射光を受光素子で受光し、該受光素子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を検出する。   An object detection device such as a laser radar is mounted on a vehicle or the like having a collision prevention function. For example, as disclosed in Patent Documents 1 to 8, the object detection apparatus projects light from the light emitting element, receives the reflected light by the light receiving element, and is based on the light receiving signal output from the light receiving element. To detect the presence or absence of an object and the distance to the object.

発光素子としては、レーザダイオードなどが用いられている。受光素子としては、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が用いられている。また、投受光範囲や投受光量を確保するため、発光素子や受光素子が複数用いられることもある。   A laser diode or the like is used as the light emitting element. As the light receiving element, a photodiode, an avalanche photodiode or the like is used. In addition, a plurality of light emitting elements and light receiving elements may be used in order to secure the light emitting / receiving range and the light emitting / receiving amount.

特許文献1〜8の対象物検出装置には、広範囲に光を投受光したり、装置を小型化したりするために、水平方向や垂直方向に光を走査する走査部が備わっている。走査部は、鏡を回転または揺動させることにより、発光素子から投射された光を鏡で反射して所定範囲に走査する。また、走査部は、鏡を回転または揺動させることにより、所定範囲にある対象物で反射された反射光を鏡で反射して、受光素子へ導くこともある。   The object detection apparatus of Patent Documents 1 to 8 includes a scanning unit that scans light in the horizontal direction and the vertical direction in order to emit and receive light in a wide range and to miniaturize the apparatus. The scanning unit reflects light projected from the light emitting element by the mirror and scans the light in a predetermined range by rotating or swinging the mirror. In addition, the scanning unit may reflect light reflected by an object within a predetermined range by the mirror and guide the light to the light receiving element by rotating or swinging the mirror.

発光素子や受光素子などの光学系が故障していると、対象物の有無や対象物までの距離を正確に検出することができない。そこで、特許文献1および特許文献4〜7の対象物検出装置は、内部において、発光素子から投射された光の一部を、導光部により受光素子へ導き、受光素子から出力される受光信号に基づいて、光学系の故障の有無を自己診断する。具体的には、たとえば、受光信号の信号レベルと閾値とを比較した結果から、光学系の故障の有無を診断する。導光部は、壁や鏡などに形成された貫通孔、光ファイバ、導光部材、反射部材、または装置前面の投光性窓板などから構成されている。特許文献4には、対象物検出用の発光素子や受光素子とは別に、故障診断用の発光素子や受光素子を設けて、対象物検出用の発光素子と受光素子の故障を個別に診断することも開示されている。   If an optical system such as a light emitting element or a light receiving element is broken, the presence or absence of an object or the distance to the object can not be accurately detected. Therefore, the object detection devices of Patent Document 1 and Patent Documents 4 to 7 guide a part of the light projected from the light emitting element to the light receiving element by the light guide portion inside, and the light receiving signal output from the light receiving element Based on the self-diagnosis of the failure of the optical system. Specifically, for example, from the result of comparing the signal level of the light reception signal with the threshold value, the presence or absence of a failure of the optical system is diagnosed. The light guiding portion is configured of a through hole formed in a wall, a mirror or the like, an optical fiber, a light guiding member, a reflecting member, a light transmitting window plate on the front of the device, or the like. Patent Document 4 separately provides a light emitting element and a light receiving element for failure diagnosis separately from a light emitting element and a light receiving element for object detection, and diagnoses a failure of the light emitting element and the light receiving element for object detection separately. It is also disclosed.

特許文献2および特許文献3の対象物検出装置も、内部において、発光素子から投射された光の一部を、導光部により受光素子へ導くが、受光素子から出力される受光信号に基づいて補正値を算出する。そして、対象物までの距離を検出すると、該検出値を補正値により補正する。   Although the object detection devices of Patent Document 2 and Patent Document 3 also guide part of the light projected from the light emitting element to the light receiving element by the light guide inside, based on the light receiving signal output from the light receiving element Calculate the correction value. Then, when the distance to the object is detected, the detected value is corrected by the correction value.

特許文献8の対象物検出装置は、距離計測精度の低下を招くような、所定範囲の背景光の高強度を、対象物検出用の受光素子のモニタ電圧に基づいて検出する。また、発光素子から投射されて反走査部側へ進む光を、別の受光素子で受光して、該受光素子から出力される受光信号に基づいて、発光素子の発光タイミングを検出する。   The object detection device of Patent Document 8 detects high intensity of background light in a predetermined range that causes a decrease in distance measurement accuracy, based on a monitor voltage of a light receiving element for object detection. In addition, another light receiving element receives light projected from the light emitting element and traveling toward the anti-scanning portion side, and the light emission timing of the light emitting element is detected based on the light receiving signal output from the light receiving element.

特開2002−31685号公報JP 2002-31685 A 特開2010−204015号公報JP, 2010-204015, A 特開2012−93256号公報JP, 2012-93256, A 特開平10−31064号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 10-31064 特許第4160610号公報Patent No. 4160610 特許第5472572号公報Patent No. 5472752 gazette 特開2002−286844号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-286844 特開平9−318736号公報JP-A-9-318736

対象物検出用の発光素子や受光素子を用いて、これらの故障診断を行うには、対象物検出装置の内部に導光部を設ける必要がある。しかし、対象物の検出時に、対象物に向けて投射した光が導光部に入射すると、この光は迷光となって対象物検出用の受光素子に導かれ、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。この迷光を抑えるためには、導光部の光透過率を小さくすることが有効であるが、そうすると、故障診断時に、受光素子から出力される受光信号のレベルが低くなって、故障の診断精度が低下してしまう。   In order to diagnose these failures using a light emitting element and a light receiving element for object detection, it is necessary to provide a light guide inside the object detecting device. However, when light projected toward the target enters the light guide during detection of the target, this light becomes stray light and is guided to the light receiving element for target detection, and the presence or absence of the target and the target The detection accuracy of the distance may decrease. In order to suppress this stray light, it is effective to reduce the light transmittance of the light guide, but if doing so, the level of the light reception signal output from the light receiving element becomes low at the time of fault diagnosis, and the fault diagnostic accuracy Will decrease.

また、対象物検出用の受光素子とは別に、故障診断用の受光素子を設けた場合、対象物検出用の発光素子の故障を診断することができるが、部品点数が増えるので、装置のコストアップを招く。そこで、故障診断用の受光素子として、対象物検出用の受光素子より安価な受光素子を用いることが考えられるが、そうすると、該受光素子の性能が対象物検出用の受光素子の性能より劣るため、故障の診断精度が低くなるおそれがある。   If a light receiving element for failure diagnosis is provided separately from the light receiving element for object detection, the failure of the light emitting element for object detection can be diagnosed, but the number of parts increases, so the cost of the apparatus is increased. It leads to the up. Therefore, it is conceivable to use a light receiving element that is cheaper than the light receiving element for detecting an object as a light receiving element for failure diagnosis, but then the performance of the light receiving element is inferior to the performance of the light receiving element for detecting an object. , There is a risk that the diagnostic accuracy of the failure will be low.

本発明は、対象物の検出精度と発光素子等の故障の診断精度の双方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。   An object of the present invention is to provide an object detection apparatus capable of improving both detection accuracy of an object and diagnosis accuracy of a failure of a light emitting element or the like.

本発明による対象物検出装置は、光を投射する発光素子と、発光素子から投射された投射光を所定範囲に走査する走査部と、投射光の所定範囲にある対象物による反射光を受光して、該受光状態に応じた第1受光信号を出力する第1受光素子と、第1受光信号に基づいて対象物を検出する物体検出部と、投射光の一部であって発光素子から投射された後に走査部に入射しない一部光を集光して、走査部側以外の所定方向に出射する集光部と、集光部の所定方向側に設けられ、集光部から出射された光を受光して、該受光状態に応じた第2受光信号を出力する第2受光素子と、第2受光信号を所定の第1期間にわたって積分する積分回路と、積分回路の出力に基づいて故障の有無を診断する故障診断部とを備える。   The object detection apparatus according to the present invention receives a light emitting element for projecting light, a scanning unit for scanning the projection light projected from the light emitting element in a predetermined range, and light reflected by the object within the predetermined area of the projection light A first light receiving element that outputs a first light receiving signal according to the light receiving state, an object detection unit that detects an object based on the first light receiving signal, and a part of the projection light that is projected from the light emitting element It is provided in the predetermined direction side of the condensing part which condenses the partial light which does not enter into the scanning part and is emitted in the predetermined direction other than the scanning part side and is emitted from the condensing part A second light receiving element that receives light and outputs a second light reception signal according to the light reception state, an integration circuit that integrates the second light reception signal over a predetermined first period, and a failure based on the output of the integration circuit And a fault diagnosis unit that diagnoses the presence or absence of

上記によると、対象物検出用の第1受光素子とは別に、故障診断用の第2受光素子を設けているので、第1受光素子の故障の有無にかかわらず、発光素子(またはその駆動回路等)の故障の有無を診断することができる。また、発光素子から投射された投射光のうち走査部に入射しない一部光を、集光部により集光して走査部側以外の所定方向に設けられた第2受光素子へ出射するので、発光素子から走査部を経由して対象物に投射される光が集光部に入射することはなく、集光部で迷光が生じて、該迷光が第1受光素子に導かれることもない。このため、第1受光素子から出力される第1受光信号に基づいて、物体検出部により対象物を精度良く検出することができる。さらに、走査部に入射しない投射光の一部光を、集光部で集光してから第2受光素子で受光し、さらに第2受光素子から出力される第2受光信号を、積分回路により所定の第1期間にわたって積分している。このため、当該一部光の強度が弱かったり、第2受光素子の性能が第1受光素子の性能より低かったりしても、当該一部光に基づく第2受光信号の電圧が、積分回路により時間積分されて、該第2受光信号のレベルが増大するので、積分回路の出力に基づいて、故障診断部により発光素子等の故障の有無を精度良く診断することができる。よって、対象物の検出精度と発光素子等の故障の診断精度の双方を向上させることが可能となる。   According to the above, since the second light receiving element for failure diagnosis is provided separately from the first light receiving element for object detection, the light emitting element (or the drive circuit thereof regardless of the presence or absence of a failure of the first light receiving element) Etc.) can be diagnosed. In addition, among the projection light projected from the light emitting element, partial light which does not enter the scanning part is collected by the condensing part and emitted to the second light receiving element provided in a predetermined direction other than the scanning part. The light projected from the light emitting element to the object via the scanning unit is not incident on the light collecting unit, and the stray light is not generated in the light collecting unit and the stray light is not guided to the first light receiving element. Therefore, based on the first light receiving signal output from the first light receiving element, the object detection unit can accurately detect the target. Furthermore, partial light of projected light not incident on the scanning unit is collected by the light collecting unit and then received by the second light receiving element, and the second light receiving signal output from the second light receiving element is integrated by the integration circuit. Integration is performed over a predetermined first period. For this reason, even if the intensity of the partial light is weak or the performance of the second light receiving element is lower than the performance of the first light receiving element, the voltage of the second light receiving signal based on the partial light is Since time integration is performed and the level of the second light reception signal increases, the presence or absence of a failure of a light emitting element or the like can be accurately diagnosed by the failure diagnosis unit based on the output of the integration circuit. Therefore, it is possible to improve both the detection accuracy of the object and the diagnosis accuracy of the failure of the light emitting element or the like.

本発明では、発光素子の発光面が走査部側を向くように、発光素子を複数配列した発光モジュールと、複数の発光素子の発光動作を制御する発光制御部とをさらに備えてもよい。この場合、集光部は各発光素子から投射された投射光の一部光を集光する。   In the present invention, the light emitting module may further include a light emitting module in which a plurality of light emitting elements are arranged, and a light emission control unit for controlling the light emitting operation of the plurality of light emitting elements such that the light emitting surface of the light emitting element faces the scanning unit side. In this case, the condensing unit condenses part of the projected light projected from each light emitting element.

また、本発明において、走査部が投射光を所定範囲に走査する対象物検出期間以外の診断期間に、発光制御部が発光素子を所定の時間間隔で複数回発光させ、積分回路が第2受光素子から順次出力される第2受光信号を積分してもよい。   In the present invention, the light emission control unit causes the light emitting element to emit light a plurality of times at predetermined time intervals during a diagnosis period other than the target object detection period in which the scanning unit scans the projection light into a predetermined range, and the integration circuit The second light reception signal sequentially output from the element may be integrated.

また、本発明において、発光制御部は、診断期間に複数の発光素子を所定の時間間隔で順次発光させ、積分回路が第2受光信号を積分する第1期間は、前記時間間隔より長く、該時間間隔に発光素子の数を乗じた乗算時間より短くてもよい。   In the present invention, the light emission control unit causes the plurality of light emitting elements to emit light sequentially at a predetermined time interval during the diagnosis period, and the first period during which the integration circuit integrates the second light reception signal is longer than the time interval. The time interval may be shorter than the multiplication time obtained by multiplying the number of light emitting elements.

または、本発明において、発光制御部は、診断期間に同一の発光素子を所定の時間間隔で所定回数発光させた後、発光させる発光素子を順次切り替ることを繰り返し、積分回路が第2受光信号を積分する第1期間は、前記時間間隔より長く、該時間間隔に同一の発光素子の発光回数を乗じた乗算時間より短くてもよい。   Alternatively, in the present invention, after the light emission control unit causes the same light emitting element to emit light a predetermined number of times at a predetermined time interval during the diagnosis period, switching of the light emitting elements to be emitted is repeated sequentially, and the integration circuit generates the second light reception signal. The first period during which the second light source is integrated may be longer than the time interval and shorter than a multiplication time obtained by multiplying the time interval by the number of light emissions of the same light emitting element.

また、本発明において、積分回路を放電させる放電部をさらに備えてもよい。この場合、積分回路が第2受光信号を第1期間にわたって積分した後、所定の第2期間にわたって、発光素子が発光を停止し、放電部が積分回路を放電させる。   Further, in the present invention, a discharge unit for discharging the integration circuit may further be provided. In this case, after the integration circuit integrates the second light reception signal for the first period, the light emitting element stops emitting light for a predetermined second period, and the discharge unit discharges the integration circuit.

また、本発明において、故障診断部は、積分回路の出力電圧と所定の閾値とを比較した結果に基づいて故障の有無を判断してもよい。   In the present invention, the failure diagnosis unit may determine the presence or absence of a failure based on the result of comparing the output voltage of the integration circuit with a predetermined threshold.

この場合、故障診断部は、積分回路の出力電圧が閾値以上である場合に、故障が無いと判断し、当該出力電圧が閾値未満である場合に、故障が有ると判断してもよい。   In this case, the failure diagnosis unit may determine that there is no failure if the output voltage of the integration circuit is equal to or higher than the threshold, and may determine that there is a failure if the output voltage is less than the threshold.

または、閾値が第1閾値と、該第1閾値より高い第2閾値とからなり、故障診断部は、第1閾値および第2閾値と、積分回路の出力電圧とをそれぞれ比較し、出力電圧が第1閾値以上でかつ第2閾値未満である場合に、故障が無いと判断し、出力電圧が第1閾値未満または第2閾値以上である場合に、故障が有ると判断してもよい。   Alternatively, the threshold value includes a first threshold value and a second threshold value higher than the first threshold value, and the failure diagnosis unit compares the first threshold value and the second threshold value with the output voltage of the integration circuit, and the output voltage is If the output voltage is lower than the first threshold or higher than the second threshold, it may be determined that there is a failure.

さらに、本発明において、第2受光素子の応答速度は、第1受光素子の応答速度より遅くてもよい。   Furthermore, in the present invention, the response speed of the second light receiving element may be slower than the response speed of the first light receiving element.

本発明によれば、対象物の検出精度と発光素子等の故障の診断精度の双方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。   According to the present invention, it is possible to provide an object detection apparatus capable of improving both the detection accuracy of an object and the diagnosis accuracy of a failure of a light emitting element or the like.

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。It is the figure which showed the state which looked at the optical system of the target object detection apparatus by embodiment of this invention from upper direction. 図1Aの鏡の角度が異なった状態を示した図であるIt is the figure which showed the state from which the angle of the mirror of FIG. 1A changed. 図1A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。It is the figure which showed the state which looked at the optical system of the target object detection apparatus of FIG. 1A from back. 図1AのLDモジュールと集光ガイドと光センサの側面図である。It is a side view of the LD module of FIG. 1A, a condensing guide, and an optical sensor. 図1Aの対象物検出装置の電気的構成を示した図である。It is the figure which showed the electric constitution of the target object detection apparatus of FIG. 1A. 図4の積分回路の詳細を示した図である。It is the figure which showed the detail of the integration circuit of FIG. 図1Aの対象物検出装置の動作タイミングを示した図である。It is the figure which showed the operation | movement timing of the target object detection apparatus of FIG. 1A. 図1Aの対象物検出装置の故障診断動作を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the failure diagnostic operation | movement of the target object detection apparatus of FIG. 1A. 図1Aの対象物検出装置の診断期間中の投受光状態と積分状態の一例を示したタイミングチャートである。It is the timing chart which showed an example of the light emission / reception state in the diagnosis period of the object detection apparatus of FIG. 1A, and an integration state. 図1Aの対象物検出装置の診断期間中の投受光状態と積分状態の他の例を示したタイミングチャートである。It is the timing chart which showed the other example of the light emission / reception state in the diagnosis period of the target object detection apparatus of FIG. 1A, and an integration state. 図1Aの対象物検出装置の故障診断動作の他の例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the other example of the failure diagnostic operation | movement of the target object detection apparatus of FIG. 1A.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same parts or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

まず、本実施形態による対象物検出装置100の光学系の構造と作用を、図1A〜図3を参照しながら説明する。   First, the structure and operation of the optical system of the object detection apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1A to 3.

図1Aおよび図1Bは、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1Aと図1Bでは、鏡4aの角度が異なっている。図2は、対象物検出装置100の光学系を後方(図1A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。図1Aと図2では、鏡4aの角度が同一である。図3は、LDモジュール2と集光ガイド15と光センサ18を側方(図1Aで左側)から見た状態を示した図である。   FIGS. 1A and 1B are diagrams showing the optical system of the object detection apparatus 100 as viewed from above. In FIG. 1A and FIG. 1B, the angle of the mirror 4a is different. FIG. 2 is a view showing the optical system of the object detection apparatus 100 as viewed from the rear (in FIG. 1A, from the lower side, that is, the opposite side to the object 50). In FIG. 1A and FIG. 2, the angle of the mirror 4a is the same. FIG. 3 is a view showing the LD module 2, the condensing guide 15, and the optical sensor 18 as viewed from the side (left side in FIG. 1A).

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)モジュール2、投光レンズ14、走査部4、透過窓20、受光レンズ16、反射鏡17、APD(Avalanche Photo Diode)アレイ7a、集光ガイド15、および光センサ18から成る。   The object detection device 100 comprises, for example, a laser radar mounted on a motor vehicle. The optical system of the object detection apparatus 100 includes an LD (Laser Diode) module 2, a light projecting lens 14, a scanning unit 4, a transmission window 20, a light receiving lens 16, a reflecting mirror 17, an APD (Avalanche Photo Diode) array 7a, It comprises a guide 15 and a light sensor 18.

そのうち、LDモジュール2、投光レンズ14、走査部4、および透過窓20は、投光光学系である。また、透過窓20、走査部4、受光レンズ16、反射鏡17、およびAPDアレイ7aは、受光光学系である。集光ガイド15と光センサ18は、LDモジュール2の故障診断用の部品である。   Among them, the LD module 2, the light projection lens 14, the scanning unit 4, and the transmission window 20 are light projection optical systems. The transmission window 20, the scanning unit 4, the light receiving lens 16, the reflecting mirror 17, and the APD array 7a are light receiving optical systems. The condensing guide 15 and the light sensor 18 are components for failure diagnosis of the LD module 2.

これらの光学系は、対象物検出装置100のケース21内に収容されている。ケース21の前面(対象物50側)は開口している。このケース21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)。   These optical systems are accommodated in the case 21 of the object detection apparatus 100. The front surface (object 50 side) of the case 21 is open. A transmission window 20 is provided on the front of the case 21. The transmission window 20 is formed of a rectangular window frame and a translucent plate member fitted in the window frame (not shown).

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。   The object detection device 100 is installed at the front, rear or left and right sides of the vehicle such that the transmission window 20 is directed to the front, rear or left and right of the vehicle. The object 50 is a preceding vehicle, a person, or another object outside the object detection device 100.

図3に示すように、LDモジュール2には、複数のLD〜LDが備わっている。図3では、LD〜LDの発光面が手前側を向いている。破線の矢印は、後述する一部光(漏れ光)を表している。LD〜LDは、高出力のレーザ光(光パルス)を投射する発光素子である。LD〜LDは、発光面が走査部4側を向くように、上下方向(図2の上下方向と同一方向)に複数配列されている。以下、LD〜LDを、まとめてLDで表す。LDモジュール2は、本発明の「発光モジュール」の一例である。 As shown in FIG. 3, the LD module 2 includes a plurality of LD 1 to LD 4 . In FIG. 3, the light emitting surfaces of the LD 1 to LD 4 are directed to the front side. The dashed arrows represent partial light (leakage light) described later. The LD 1 to LD 4 are light emitting elements for projecting high-power laser light (light pulse). A plurality of LD 1 to LD 4 are arranged in the vertical direction (the same direction as the vertical direction in FIG. 2) such that the light emitting surface faces the scanning unit 4 side. Hereinafter, LD 1 to LD 4 are collectively referred to as LD. The LD module 2 is an example of the “light emitting module” in the present invention.

図1Aなどに示すAPDアレイ7aには、複数のAPD(図示省略)が備わっている。複数のAPD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。各APDは、受光面が反射鏡17側を向くように配置されている。各APDは、LDモジュール2から投射されたレーザ光(投射光)の、対象物50による反射光を受光する受光素子である。つまり、APDアレイ7aは、対象物検出用の受光素子であり、本発明の「第1受光素子」の一例である。   The APD array 7a shown in FIG. 1A and the like includes a plurality of APDs (not shown). The plurality of APDs are arranged in an array in the vertical direction or the horizontal direction in FIG. Each APD is disposed so that the light receiving surface faces the reflecting mirror 17 side. Each APD is a light receiving element that receives the reflected light of the laser light (projected light) projected from the LD module 2 by the object 50. That is, the APD array 7a is a light receiving element for detecting an object, and is an example of the "first light receiving element" in the present invention.

走査部4は、光偏向器とも呼ばれている。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、矩形の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。   The scanning unit 4 is also called an optical deflector. The scanning unit 4 includes a mirror 4a and a motor 4c. The mirror 4a is formed in a rectangular plate shape. The front and back surfaces of the mirror 4a are reflection surfaces.

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。   As shown in FIG. 2, a motor 4c is provided below the mirror 4a. The rotation axis 4j of the motor 4c is parallel to the vertical direction. A connecting shaft (not shown) at the center of the mirror 4a is fixed to the upper end of the rotation shaft 4j of the motor 4c. The mirror 4a rotates in conjunction with the rotation shaft 4j of the motor 4c.

ケース21内において、LDモジュール2、投光レンズ14、集光ガイド15、および光センサ18は、走査部4の鏡4aの上部周辺に配置されている。受光レンズ16、反射鏡17、およびAPDアレイ7aは、鏡4aの下部周辺に配置されている。LDモジュール2、投光レンズ14、集光ガイド15、および光センサ18の下方でかつ、受光レンズ16、反射鏡17、およびAPDアレイ7aの上方には、遮光板22が設けられている。遮光板22は、ケース21内に固定されていて、投光路と受光路とを区切っている。遮光板22には、走査部4の鏡4aと干渉しないように、貫通孔22hが形成されている。透過窓20は、走査部4とレーザ光の走査範囲との間に設けられ、対象物検出装置100の内部と外部とを区切っている。   In the case 21, the LD module 2, the light projection lens 14, the condensing guide 15, and the light sensor 18 are disposed around the upper portion of the mirror 4 a of the scanning unit 4. The light receiving lens 16, the reflecting mirror 17, and the APD array 7a are disposed around the lower part of the mirror 4a. A light shielding plate 22 is provided below the LD module 2, the light projecting lens 14, the light collecting guide 15 and the light sensor 18 and above the light receiving lens 16, the reflecting mirror 17 and the APD array 7 a. The light shielding plate 22 is fixed in the case 21 and divides the light transmitting path and the light receiving path. A through hole 22 h is formed in the light shielding plate 22 so as not to interfere with the mirror 4 a of the scanning unit 4. The transmission window 20 is provided between the scanning unit 4 and the scanning range of the laser light, and divides the inside of the object detection device 100 from the outside.

対象物50を検出する際の投受光路は、図1A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1Aおよび図2に1点鎖線の矢印で示すように、LDモジュール2のLDから投射されたレーザ光は、投光レンズ14により拡がりを調整された後、走査部4の鏡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1Aに実線で示す鏡4aの状態)。これにより、LDモジュール2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上半分の領域で反射し、透過窓20を透過して、ケース21外の所定範囲に走査される。つまり、走査部4は、LDモジュール2からのレーザ光を所定範囲に偏向する。   The light emitting and receiving path at the time of detecting the object 50 is as shown by arrows of dashed dotted line and dashed dotted line in FIGS. 1A and 2. Specifically, as shown by arrows of dashed-dotted lines in FIG. 1A and FIG. 2, the laser light projected from the LD of the LD module 2 is adjusted in spread by the light projection lens 14, and It hits the upper half area of the front or back of the mirror 4a. At this time, the motor 4c is rotated to change the angle (direction) of the mirror 4a, and the front or back surface of the mirror 4a is at a predetermined angle facing the object 50 (for example, the mirror 4a shown by a solid line in FIG. State). Thereby, after the laser beam from the LD module 2 is transmitted through the light projection lens 14, it is reflected by the upper half area of the front or back surface of the mirror 4 a and transmitted through the transmission window 20 to a predetermined range outside the case 21. It is scanned. That is, the scanning unit 4 deflects the laser light from the LD module 2 into a predetermined range.

図1Aに示す走査角度範囲Zは、LDモジュール2からのレーザ光が走査部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。   The scanning angle range Z shown in FIG. 1A is a predetermined range (top view) in which the laser light from the LD module 2 is reflected by the front or back surface of the mirror 4 a of the scanning unit 4 and projected from the object detection device 100 . That is, the scanning angle range Z is a detection range of the object 50 by the object detection device 100.

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1A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1A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下半分の領域で反射して、受光レンズ16に入射する。つまり、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、APDアレイ7aのAPDで受光される。つまり、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APDアレイ7aへ導く。   As described above, the laser light projected from the object detection device 100 into the predetermined range is reflected by the object 50 in the predetermined range. The reflected light passes through the transmission window 20 and strikes the area of the lower half of the front or back of the mirror 4a, as shown by the double-dotted arrow in FIGS. 1A and 2. At this time, the motor 4c is rotated to change the angle (direction) of the mirror 4a, and the front or back surface of the mirror 4a is at a predetermined angle facing the object 50 (for example, the mirror 4a shown by a solid line in FIG. State). Thereby, the reflected light from the object 50 is reflected by the area of the lower half of the surface or the back surface of the mirror 4 a and is incident on the light receiving lens 16. That is, the scanning unit 4 deflects the reflected light from the object 50 to the light receiving lens 16 side. Then, the reflected light is condensed by the light receiving lens 16 and then reflected by the reflecting mirror 17 to be received by the APD of the APD array 7a. That is, the scanning unit 4 guides the reflected light from the object 50 to the APD array 7 a via the light receiving lens 16 and the reflecting mirror 17.

集光ガイド15は、導光性を有する材料により、図3に示すように杯形に形成されている。集光ガイド15の入光面15aの面積は、出光面15bの面積より広くなっている。集光ガイド15は、LDモジュール2の各LDの発光面に対して入光面15aが垂直になるように、LDモジュール2の側方に配置されている。また、図1Aなどに示すように、LDモジュール2に対して透過窓20側に、集光ガイド15は配置されている。   The light collecting guide 15 is formed in a cup shape as shown in FIG. 3 by a material having a light guiding property. The area of the light incident surface 15a of the light collecting guide 15 is larger than the area of the light exit surface 15b. The condensing guide 15 is disposed on the side of the LD module 2 so that the light incident surface 15 a is perpendicular to the light emitting surface of each LD of the LD module 2. Further, as shown in FIG. 1A and the like, the condensing guide 15 is disposed on the side of the transmission window 20 with respect to the LD module 2.

図1Aに示すように、集光ガイド15の入光面15aの左右方向の径は、LDモジュール2の左右方向の幅より大きくなっている。また、入射面15aの左端部は、LDモジュール2の前面(図1で左側を向いた面であって、図3に示すように各LDの発光面が表出している面)より走査部4側に位置している。図3に示すように、入光面15aの上下方向の径は、LDモジュール2の上下方向の幅より大きくなっている。これにより、LDモジュール2の各LDから投射されたレーザ光のうち、透過窓20側へ進む光がそれぞれ集光ガイド15の入光面15aに入射する。   As shown in FIG. 1A, the diameter in the left-right direction of the light incident surface 15 a of the light collecting guide 15 is larger than the width in the left-right direction of the LD module 2. In addition, the left end portion of the incident surface 15a is a scanning portion 4 from a front surface of the LD module 2 (a surface facing the left side in FIG. 1 and a surface where the light emitting surface of each LD is exposed as shown in FIG. Located on the side. As shown in FIG. 3, the diameter in the vertical direction of the light incident surface 15 a is larger than the width in the vertical direction of the LD module 2. As a result, among the laser beams projected from the respective LDs of the LD module 2, the light traveling toward the transmission window 20 enters the light incident surface 15 a of the condensing guide 15.

他の例として、入光面15aの左右方向の径を、LDモジュール2の左右方向の幅と同等か、LDモジュール2の左右方向の幅より小さくしてもよい。また、入光面15aの上下方向の径を、LDモジュール2の上下方向の幅と同等か、LDモジュール2の上下方向の幅より小さくしてもよい。なお、入光面15aの上下方向の径をLDモジュール2の上下方向の幅より小さくする場合は、入光面15aの上下方向の径を、LDモジュール2の最も上にあるLDの発光面から最も下にあるLDの発光面にわたるような長さにするとよい。 As another example, the diameter in the left-right direction of the light incident surface 15 a may be equal to the width in the left-right direction of the LD module 2 or smaller than the width in the left-right direction of the LD module 2. The diameter of the light incident surface 15 a in the vertical direction may be equal to the width of the LD module 2 in the vertical direction or smaller than the width of the LD module 2 in the vertical direction. When the diameter of the light incident surface 15a in the vertical direction is smaller than the width of the LD module 2 in the vertical direction, the diameter of the light incident surface 15a in the vertical direction is set to the light emitting surface of the LD 1 at the top of the LD module 2. And the light emitting surface of the LD 4 located at the lowermost position.

集光ガイド15は、LDモジュール2から投射されたレーザ光の一部であって投射後に鏡4aに入射しない一部光(漏れ光)を、入光面15aから導入して、内部で集光した後、出光面15bから透過窓20側へ出射する。集光ガイド15は、本発明の「集光部」の一例である。   The condensing guide 15 is a part of the laser light projected from the LD module 2 and introduces from the light incident surface 15a a part of light (leakage light) that does not enter the mirror 4a after the projection and collects the light internally. Then, the light is emitted from the light exit surface 15b to the transmission window 20 side. The condensing guide 15 is an example of the “condensing part” in the present invention.

光センサ18は、フォトトランジスタから成る。フォトトランジスタの応答速度(受光した光の強度に応じた電流値を出力するまでの速度など)は、APDの応答性より低くなっている。フォトトランジスタは、APDアレイ7aより安価な受光素子である。   The light sensor 18 comprises a phototransistor. The response speed of the phototransistor (such as the speed for outputting a current value corresponding to the intensity of the received light) is lower than that of the APD. The phototransistor is a light receiving element cheaper than the APD array 7a.

光センサ18は、受光面18a(図3)が集光ガイド15の出光面15bと対向するように、集光ガイド15の透過窓20側に配置されている(図1A)。図3などでは、光センサ18の受光面18aと集光ガイド15の出光面15bとが接触しているが、これらの面18a、15bは離間していてもよい。光センサ18は、集光ガイド15の出光面15bから出射された光を受光する。光センサ18は、LDモジュール2の故障診断用の受光素子であり、本発明の「第2受光素子」の一例である。   The light sensor 18 is disposed on the transmission window 20 side of the condensing guide 15 so that the light receiving surface 18a (FIG. 3) faces the light emitting surface 15b of the condensing guide 15 (FIG. 1A). Although the light receiving surface 18a of the light sensor 18 and the light emitting surface 15b of the light collecting guide 15 are in contact with each other in FIG. 3 and the like, these surfaces 18a and 15b may be separated. The light sensor 18 receives the light emitted from the light exit surface 15 b of the light collecting guide 15. The optical sensor 18 is a light receiving element for failure diagnosis of the LD module 2 and is an example of the “second light receiving element” in the present invention.

図1Aに示すように、LDモジュール2から投射されたレーザ光のうち、鏡4aで反射して所定範囲に投射されるレーザ光を遮らない位置に、集光ガイド15と光センサ18は配置されている。また、外部から透過窓20を透過した外部光(太陽光など)が入射しないように、集光ガイド15と光センサ18は配置されている。   As shown in FIG. 1A, the condensing guide 15 and the light sensor 18 are disposed at positions where the laser light projected from the LD module 2 is not reflected by the mirror 4a and projected to a predetermined range. ing. Further, the condensing guide 15 and the light sensor 18 are disposed such that external light (such as sunlight) transmitted from the outside through the transmission window 20 does not enter.

LDモジュール2の故障を診断する際の投受光路は、図1Bに破線の矢印で示すとおりである。具体的には、LDモジュール2の各LDから投射されたレーザ光のうち、走査部4の鏡4aへ入射せずに、透過窓20側へ漏れるレーザ光の一部光が、集光レンズ15の入光面15aから内部へ導入される。そして、該一部光は集光レンズ15の内部で集光された後、出光面15bから透過窓20側へ出射されて、光センサ18により受光される。   The light emitting and receiving path when diagnosing a failure of the LD module 2 is as shown by a broken arrow in FIG. 1B. Specifically, among the laser light projected from each LD of the LD module 2, a part of the laser light that leaks to the transmission window 20 without entering the mirror 4 a of the scanning unit 4 is the condensing lens 15. The light is introduced into the interior from the light entrance surface 15a. Then, the partial light is condensed inside the condenser lens 15, and then emitted from the light exit surface 15 b to the transmission window 20 side and received by the light sensor 18.

次に、対象物検出装置100の電気的構成を、図4および図5を参照しながら説明する。   Next, the electrical configuration of the object detection apparatus 100 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

図4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、LD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、コンパレータ8a、8b、ADC(Analog to Digital Converter)9a、9b、DAC(Digital to Analog Converter)13a、13b、光センサ18、積分回路19、記憶部11、およびインタフェイス12が備わっている。   FIG. 4 is an electrical block diagram of the object detection apparatus 100. As shown in FIG. The object detection device 100 includes a control unit 1, an LD module 2, an LD drive circuit 3, a motor 4c, a motor drive circuit 5, an encoder 6, a light receiving module 7, comparators 8a and 8b, an ADC (Analog to Digital Converter) 9a, 9 b, DACs (Digital to Analog Converters) 13 a and 13 b, an optical sensor 18, an integration circuit 19, a storage unit 11, and an interface 12.

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、故障診断部1b、および発光制御部1cが設けられている。   The control unit 1 includes a microcomputer and the like, and controls the operation of each unit of the object detection device 100. The control unit 1 is provided with an object detection unit 1a, a failure diagnosis unit 1b, and a light emission control unit 1c.

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、故障を診断するための情報などが記憶されている。   The storage unit 11 is composed of volatile or non-volatile memory. The storage unit 11 stores information for the control unit 1 to control each unit of the object detection apparatus 100, information for detecting the object 50, information for diagnosing a failure, and the like.

インタフェイス12は、車両に搭載されたECU(電子制御装置)と通信するための通信回路から成る。制御部1は、インタフェイス12によりECUに対して、対象物50の検出結果や故障の診断結果などの情報を送信したり、各種の制御情報を受信したりする。   The interface 12 comprises a communication circuit for communicating with an ECU (Electronic Control Unit) mounted on a vehicle. The control unit 1 transmits information such as a detection result of the object 50 and a diagnosis result of a failure to the ECU through the interface 12 and receives various control information.

LDモジュール2には、前述した複数のLDと、各LDを発光させるためのキャパシタ2cなどが設けられている。図4では、便宜上、LDとキャパシタ2cのブロックを、それぞれ1つ示している。   The LD module 2 is provided with the plurality of LDs described above, a capacitor 2 c for causing each LD to emit light, and the like. In FIG. 4, for convenience, one block of each of the LD and the capacitor 2c is shown.

制御部1の発光制御部1cは、LD駆動回路3によりLDモジュール2の各LDの動作を制御する。具体的には、発光制御部1cは、LD駆動回路3によりLDを発光させて、レーザ光を投射する。また、発光制御部1cは、発光させるLDを順次切り替える。さらに、発光制御部1cは、LD駆動回路3によりLDの発光を停止させて、キャパシタ2cを充電する。   The light emission control unit 1 c of the control unit 1 controls the operation of each LD of the LD module 2 by the LD drive circuit 3. Specifically, the light emission control unit 1c causes the LD drive circuit 3 to emit light from the LD to project laser light. In addition, the light emission control unit 1 c sequentially switches the light emitting diodes. Furthermore, the light emission control unit 1 c causes the LD drive circuit 3 to stop the light emission of the LD to charge the capacitor 2 c.

モータ4cは、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、LDから投射し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APDアレイ7aに導く。これらの際、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。   The motor 4 c is a drive source that rotates the mirror 4 a of the scanning unit 4. The control unit 1 controls the drive of the motor 4c by the motor drive circuit 5 to rotate the mirror 4a. Then, as described above, the control unit 1 scans the laser light projected from the LD in a predetermined range by rotating the mirror 4a, and the reflected light reflected by the object 50 in the predetermined range is the APD array 7a. Lead to In these cases, the control unit 1 detects the rotation state (rotation angle, rotation number, etc.) of the motor 4 c and the mirror 4 a based on the output of the encoder 6.

受光モジュール7には、APDアレイ7a、TIA(Trans Impedance Amplifier)7b、およびMUX(Multiplexer)7cが含まれている。APDアレイ7aには、前述したように複数のAPDがアレイ状に配列されている。TIA7bは各APDに対応して複数設けられている。図4では、便宜上、TIA7bのブロックを1つだけ示している。   The light receiving module 7 includes an APD array 7a, a TIA (Trans Impedance Amplifier) 7b, and a MUX (Multiplexer) 7c. As described above, in the APD array 7a, a plurality of APDs are arranged in an array. A plurality of TIA's 7b are provided corresponding to each APD. In FIG. 4, only one block of TIA 7b is shown for convenience.

APDアレイ7aのAPDは、光を受光することにより、電流信号を出力する。TIA7bは、APDからの電流信号を電圧信号に変換して、MUX7cへ出力する。MUX7cは、複数のTIA7bの出力信号(電圧信号)からいずれかの出力信号を選択し、いずれかのコンパレータ8a、8bに出力する。これにより、各APDの受光状態に応じた受光信号が、受光モジュール7から順次コンパレータ8a、8bに出力される。   The APD of the APD array 7a outputs a current signal by receiving light. The TIA 7 b converts the current signal from the APD into a voltage signal and outputs the voltage signal to the MUX 7 c. The MUX 7 c selects one of the output signals (voltage signals) of the plurality of TIA 7 b and outputs the selected output signal to one of the comparators 8 a and 8 b. Thus, light reception signals corresponding to the light reception states of the respective APDs are sequentially output from the light reception module 7 to the comparators 8a and 8b.

コンパレータ8a、8b、ADC9a、9b、およびDAC13a、13bは、それぞれ2個1対設けられている。これは、受光モジュール7から出力される受光信号を2系統で信号処理して、高速化を図るためである。   The comparators 8a and 8b, the ADCs 9a and 9b, and the DACs 13a and 13b are provided in pairs of two each. This is for speeding up by processing the light reception signal output from the light reception module 7 in two systems.

コンパレータ8a、8bは、MUX7cの出力信号と所定の閾値とを比較して、該出力信号が対象物50による反射光に基づく反射光信号であるか、またはノイズであるかを区別する。具体的には、たとえば、コンパレータ8a、8bは、MUX7cの出力信号が閾値より大きい場合、該出力信号が反射光信号であることを示すため、所定信号(たとえばハイレベル信号)を対応するADC9a、9bに出力する。また、コンパレータ8a、8bは、MUX7cの出力信号が閾値以下である場合、該出力信号がノイズであることを示すため、ADC9a、9bに所定信号を出力しない。   The comparators 8a and 8b compare the output signal of the MUX 7c with a predetermined threshold to distinguish whether the output signal is a reflected light signal based on the reflected light by the object 50 or a noise. Specifically, for example, when the output signal of the MUX 7c is larger than the threshold, the comparators 8a and 8b indicate that the output signal is a reflected light signal, so that the ADC 9a corresponding to a predetermined signal (for example, high level signal) Output to 9b. The comparators 8a and 8b do not output predetermined signals to the ADCs 9a and 9b because they indicate that the output signal is noise if the output signal of the MUX 7c is less than or equal to the threshold.

コンパレータ8a、8bがMUX7cの出力信号と比較する閾値は、制御部1がDAC13a、13bを介して設定する。具体的には、制御部1から出力された閾値を示すデジタル信号が、DAC13a、13bによりアナログ信号に変換されて、コンパレータ8a、8bに入力される。コンパレータ8a、8bは、DAC13a、13bから入力されたアナログ信号に基づいて、閾値を設定する。   The control unit 1 sets the threshold with which the comparators 8a and 8b compare with the output signal of the MUX 7c via the DACs 13a and 13b. Specifically, the digital signal indicating the threshold value output from the control unit 1 is converted into an analog signal by the DACs 13a and 13b, and is input to the comparators 8a and 8b. The comparators 8a and 8b set thresholds based on the analog signals input from the DACs 13a and 13b.

ADC9a、9bは、対応するコンパレータ8a、8bから出力されるアナログ信号(所定信号)を、高速でデジタル信号に変換して、制御部1に出力する。具体的には、コンパレータ8a、8bから所定信号が出力されたとき、ADC9a、9bは、該所定信号をデジタルの「1」信号に変換して、制御部1に出力する。また、コンパレータ8a、8bから所定信号が出力されていないとき、ADC9a、9bは、デジタルの「0」信号を制御部1に出力する。   The ADCs 9 a and 9 b convert the analog signals (predetermined signals) output from the corresponding comparators 8 a and 8 b into digital signals at high speed, and output the digital signals to the control unit 1. Specifically, when a predetermined signal is output from the comparators 8 a and 8 b, the ADCs 9 a and 9 b convert the predetermined signal into a digital “1” signal and output it to the control unit 1. Further, when the predetermined signals are not output from the comparators 8a and 8b, the ADCs 9a and 9b output a digital "0" signal to the control unit 1.

上記のように、各APD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からコンパレータ8a、8bとADC9a、9bとを介して、制御部1に出力される。受光モジュール7の各部、コンパレータ8a、8b、ADC9a、9b、およびDAC13a、13bの動作は、制御部1により制御される。   As described above, the light reception signal (voltage signal) corresponding to the light reception state of each APD is output from the light reception module 7 to the control unit 1 through the comparators 8a and 8b and the ADCs 9a and 9b. The operation of each part of the light receiving module 7, the comparators 8a and 8b, the ADCs 9a and 9b, and the DACs 13a and 13b is controlled by the control unit 1.

制御部1の物体検出部1aは、ADC9a、9bからの出力信号を処理して、所定時間における受光モジュール7からの受光信号の特徴点(最大値など)を抽出する。そして、その特徴点に基づいて、対象物50の有無および対象物50までの距離を検出する。   The object detection unit 1a of the control unit 1 processes output signals from the ADCs 9a and 9b to extract feature points (such as maximum values) of the light reception signal from the light reception module 7 in a predetermined time. Then, the presence or absence of the object 50 and the distance to the object 50 are detected based on the feature points.

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ADC9a、9b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各LD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)。   Specifically, for example, the object detection unit 1a compares the light reception signal output from the light reception module 7 via the ADCs 9a and 9b with a predetermined threshold. Then, if the light reception signal is equal to or higher than the threshold, it is determined that the object 50 is present, and if the light reception signal is less than the threshold, it is determined that the object 50 is not present. Further, for example, the object detection unit 1a detects the maximum value of the light reception signal which is equal to or higher than the threshold, and detects the light reception time of the reflected light by the object 50 based on the maximum value. Then, the distance to the object 50 is calculated based on the reception time of the reflected light and the projection time of the laser light from each LD (a so-called TOF (Time of Flight) method).

光センサ18は、前述したフォトトランジスタから成り、光を受光することにより、受光信号(電圧信号)を出力する。積分回路19は、光センサ18からの受光信号を積分する。   The light sensor 18 includes the above-described phototransistor, and outputs a light reception signal (voltage signal) by receiving light. The integration circuit 19 integrates the light reception signal from the light sensor 18.

図5は、積分回路19の詳細を示した図である。積分回路19には、オペアンプ19a、コンデンサC、入出力端子P1、P2、および抵抗R1、R2が備わっている。オペアンプ19aの反転入力端子(−)には、抵抗R1の一端が接続され、抵抗R1の他端は、入力端子P1と接続されている。オペアンプ19aの非反転入力端子(+)は接地されている。オペアンプ19aには、コンデンサCが並列に接続されている。オペアンプ19aの出力端子には、放電抵抗R2の一端と出力端子P2が接続され、放電抵抗R2の他端は接地されている。放電抵抗R2の抵抗値は、抵抗R1の抵抗値より大きくなっている。   FIG. 5 is a diagram showing the details of the integration circuit 19. The integrating circuit 19 includes an operational amplifier 19a, a capacitor C, input / output terminals P1 and P2, and resistors R1 and R2. One end of a resistor R1 is connected to the inverting input terminal (-) of the operational amplifier 19a, and the other end of the resistor R1 is connected to an input terminal P1. The noninverting input terminal (+) of the operational amplifier 19a is grounded. A capacitor C is connected in parallel to the operational amplifier 19a. One end of the discharge resistor R2 and the output terminal P2 are connected to the output terminal of the operational amplifier 19a, and the other end of the discharge resistor R2 is grounded. The resistance value of the discharge resistor R2 is larger than the resistance value of the resistor R1.

光センサ18から出力された受光信号(電圧信号)は、入力端子P1から積分回路19へ入力される。すると、当該受光信号がオペアンプ19aとコンデンサCにより時間で積分(蓄積)され、その結果である出力電圧が出力端子P2から出力される。積分回路19に光センサ18から受光信号が入力されないときは、コンデンサCに溜まった電荷が放電抵抗R2を経由してグランドへ放電される。放電抵抗R2は、本発明の「放電部」の一例である。   The light reception signal (voltage signal) output from the light sensor 18 is input to the integration circuit 19 from the input terminal P1. Then, the light reception signal is integrated (accumulated) over time by the operational amplifier 19a and the capacitor C, and the resultant output voltage is output from the output terminal P2. When the light reception signal is not input from the light sensor 18 to the integration circuit 19, the charge accumulated in the capacitor C is discharged to the ground via the discharge resistor R2. The discharge resistor R2 is an example of the "discharge portion" in the present invention.

制御部1の故障診断部1bは、積分回路19の出力に基づいて、LDモジュール2、LD駆動回路3、または発光制御部1cにおける故障の有無を診断する。具体的には、故障診断部1bは、積分回路19の出力電圧と所定の閾値とを比較し、該比較結果に基づいてLDモジュール2等の故障の有無を判断する。以下では、LDモジュール2のLDの故障を例に挙げる。   The failure diagnosis unit 1 b of the control unit 1 diagnoses the presence or absence of a failure in the LD module 2, the LD drive circuit 3, or the light emission control unit 1 c based on the output of the integration circuit 19. Specifically, the failure diagnosis unit 1 b compares the output voltage of the integration circuit 19 with a predetermined threshold, and determines the presence or absence of a failure of the LD module 2 or the like based on the comparison result. In the following, the failure of the LD of the LD module 2 is taken as an example.

次に、対象物検出装置100の動作について、図6〜図10を参照しながら説明する。   Next, the operation of the object detection apparatus 100 will be described with reference to FIGS.

図6は、対象物検出装置100の動作タイミングを示した図である。詳しくは、図6では、走査部4の鏡4aが原点から1回転する間の各部の動作を示している。   FIG. 6 is a diagram showing the operation timing of the object detection device 100. As shown in FIG. Specifically, FIG. 6 shows the operation of each unit while the mirror 4a of the scanning unit 4 makes one rotation from the origin.

走査部4の鏡4aの原点(星印)は、たとえば図1Aに点線で示すように、鏡4aの両板面がLDモジュール2からのレーザ光の光軸(1点鎖線)に対して垂直な姿勢となる位置である。鏡4aは所定の回転数(等速)で一方向(図1Aで反時計回り)に回転し続ける。   The origin (star mark) of the mirror 4a of the scanning unit 4 is, for example, as shown by a dotted line in FIG. 1A, both plate surfaces of the mirror 4a are perpendicular to the optical axis (dotted line) of laser light from the LD module 2. Position where the The mirror 4a keeps rotating in one direction (counterclockwise in FIG. 1A) at a predetermined rotation speed (constant speed).

走査部4のモータ4cを駆動することにより、鏡4aが原点から所定の回転角θだけ回転する間は、LDモジュール2のLDからレーザ光が投射され、該レーザ光が鏡4aの表面により対象物検出装置100の前方の所定範囲に走査される走査期間である。この走査期間θでは、所定範囲に投射されたレーザ光が対象物50により反射されると、該反射光が鏡4aの表面で反射して、受光レンズ16や反射鏡17を経由し、APDアレイ7aのAPDで受光される。そして、APDアレイ7aのAPDの受光状態に応じて、受光モジュール7からコンパレータ8a、8bとADC9a、9bを介して入力される受光信号に基づいて、物体検出部1aが対象物50の有無および対象物50までの距離を検出する。すなわち、鏡4aの表面による走査期間θは、対象物検出期間である。 By driving the motor 4c of the scanning unit 4, while the mirror 4a is rotated from the origin by a predetermined rotation angle theta 1, a laser beam is projected from the LD of the LD module 2, the laser beam by the mirror surface 4a This is a scanning period in which a predetermined range in front of the object detection device 100 is scanned. In the scanning period theta 1, the laser light projected to a predetermined range is reflected by the object 50, the reflected light is reflected by the mirror surface 4a, via the light-receiving lens 16 and reflecting mirror 17, APD The light is received by the APD of the array 7a. Then, the object detection unit 1a detects the presence / absence of the target 50 based on the light reception signal input from the light reception module 7 via the comparators 8a and 8b and the ADCs 9a and 9b according to the light reception state of the APD of the APD array 7a. The distance to the object 50 is detected. That is, the scanning period theta 1 by the mirror surface 4a is the object detection period.

なお、鏡4aの表面による走査期間θは、図1Aに示した走査角度範囲Zとは異なっている。また、後述するように、鏡4aの裏面による走査期間θも、走査角度範囲Zとは異なっている。走査角度範囲Zは、鏡4aが表面によりレーザ光を走査する対象物50側の角度範囲と、後述するように鏡4aが裏面によりレーザ光を走査する対象物50側の角度範囲との合計である。 The scanning period theta 1 by the mirror surface 4a is different from the scanning angle range Z shown in Figure 1A. As will be described later, also the scanning period theta 5 by the rear surface of the mirror 4a, is different from the scanning angle range Z. The scanning angle range Z is the sum of the angle range on the object 50 side where the mirror 4a scans the laser beam by the surface and the angle range on the object 50 side where the mirror 4a scans the laser beam by the back side as described later. is there.

走査期間θを過ぎた後、鏡4aが所定の回転角θだけ回転する間は、休止期間である。休止期間θでは、LDの発光動作、受光モジュール7の各部の受光動作、コンパレータ8a、8bやADC9a、9bの信号処理動作、物体検出部1aの検出動作、および故障診断部1bの診断動作などが休止される。後述する休止期間θ、θも同様である。 After passing the scanning period theta 1, while the mirror 4a is rotated by a predetermined rotation angle theta 2 is a rest period. In idle period theta 2, the light emitting operation of the LD, the light receiving operation of each unit of the light receiving module 7, the comparators 8a, 8b and ADC9a, 9b of the signal processing operation, the detection operation of the object detecting unit 1a, and the failure diagnosis operation of the diagnosis unit 1b etc. Will be paused. The same applies to idle periods θ 4 and θ 6 described later.

休止期間θを過ぎた後、鏡4aが所定の回転角θだけ回転する間は、診断期間である。この診断期間θでは、LDモジュール2のLDから投射されたレーザ光の一部光を、集光ガイド15により集光して、光センサ18により受光し(図1B参照)、光センサ18から出力される受光信号を積分回路19で積分する。そして、積分回路19の出力に基づいて、故障診断部1bがLDモジュールの故障を診断する。また、診断期間θでは、LDから投射されたレーザ光が鏡4aの表面や裏面で反射しても、所定範囲に走査されることはない。 After passing the rest period theta 2, while the mirror 4a is rotated by a predetermined rotation angle theta 3 is a diagnostic period. In the diagnosis period theta 3, the laser light projected from the LD of the LD module 2 parts light, and focused by the focusing optical guide 15, and received by the optical sensor 18 (see FIG. 1B), the optical sensor 18 The output light reception signal is integrated by the integration circuit 19. Then, based on the output of the integration circuit 19, the failure diagnosis unit 1b diagnoses a failure of the LD module. Further, the diagnosis period theta 3, the laser light projected from the LD is also reflected by the surface and the back surface of the mirror 4a, not be scanned in a predetermined range.

診断期間θを過ぎた後、鏡4aが所定の回転角θだけ回転する間も休止期間となる。そして、休止期間θを過ぎた後、鏡4aが所定の回転角θだけ回転する間は、LDモジュール2のLDからレーザ光が投射され、該レーザ光が鏡4aの裏面により所定範囲に走査される走査期間である。この走査期間θでは、所定範囲に投射されたレーザ光が対象物50により反射されると、該反射光が鏡4aの裏面で反射して、受光レンズ16や反射鏡17を経由し、APDアレイのAPDに受光される。そして、APDアレイ7aのAPDの受光状態に応じて、受光モジュール7からコンパレータ8a、8bとADC9a、9bを介して入力される受光信号に基づいて、物体検出部1aが対象物50の有無および対象物50までの距離を検出する。すなわち、鏡4aの裏面による走査期間θも、走査期間θと同様に、対象物検出期間である。 After passing the diagnosis period theta 3, also a rest period during which the mirror 4a is rotated by a predetermined rotation angle theta 4. Then, after passing the rest period theta 4, while the mirror 4a is rotated by 5 theta predetermined rotation angle, the laser beam is projected from the LD of the LD module 2, a predetermined range said laser beam is a rear surface of the mirror 4a It is a scanning period to be scanned. In the scanning period theta 5, when the laser light projected to a predetermined range is reflected by the object 50, the reflected light is reflected by the rear surface of the mirror 4a, via the light-receiving lens 16 and reflecting mirror 17, APD Light is received by the APD of the array. Then, the object detection unit 1a detects the presence / absence of the target 50 based on the light reception signal input from the light reception module 7 via the comparators 8a and 8b and the ADCs 9a and 9b according to the light reception state of the APD of the APD array 7a. The distance to the object 50 is detected. That is, the scanning period theta 5 by the rear surface of the mirror 4a, like the scanning period theta 1, an object detection period.

走査期間θを過ぎた後、鏡4aが所定の回転角θだけ回転する間も休止期間となる。そして、休止期間θを過ぎると、鏡4aが原点に戻って、1回転した状態となる。この後、再び以降の期間θ〜θが繰り返される。 After passing the scanning period theta 5, also a rest period during which the mirror 4a is rotated by a predetermined rotation angle theta 6. Then, past the rest period theta 6, back mirror 4a is the origin, the revolution state. Thereafter, the subsequent periods θ 1 to θ 6 are repeated again.

図7は、対象物検出装置100の故障診断動作を示したフローチャートである。まず、制御部1がエンコーダ6の出力に基づいて、走査部4の鏡4aの回転角を検出する(図7のステップS1)。鏡4aの回転角が故障診断を開始する角度θ3S(図6、θ3S=θ+θ)に到達すると(図7のステップS2:YES)、発光制御部1cが、LDモジュール2のLDの発光処理を実行する(図7のステップS3)。また、制御部1が、光センサ18により受光処理を実行し(図7のステップS4)、積分回路19により積分処理を実行する(図7のステップS5)。 FIG. 7 is a flowchart showing the failure diagnosis operation of the object detection apparatus 100. First, the control unit 1 detects the rotation angle of the mirror 4a of the scanning unit 4 based on the output of the encoder 6 (step S1 in FIG. 7). When the rotation angle of the mirror 4 a reaches an angle θ 3 S (FIG. 6, θ 3 S = θ 1 + θ 2 ) at which failure diagnosis is started (step S2 in FIG. 7: YES), the light emission control unit 1 c controls the LD of the LD module 2 The light emission process is performed (step S3 in FIG. 7). Further, the control unit 1 executes the light reception process by the light sensor 18 (step S4 in FIG. 7), and executes the integration process by the integration circuit 19 (step S5 in FIG. 7).

図7のステップS3〜S5の各処理は、たとえば図8に示すように実行される。図8は、対象物検出装置100の診断期間θ3中の投受光状態と積分状態の一例を示したタイミングチャートである。図8(a)に示すように、発光制御部1cは、LDモジュール2のLD、LD、LD、LDを所定の時間間隔T2で順次発光させる(図7のステップS3)。LD〜LDが発光する毎に、LD〜LDから投射されたレーザ光の一部光は、集光ガイド15により集光されて光センサ18へ導かれる。このため、図8(b)に示すように、光センサ18がLD〜LDから投射されたレーザ光の一部光を順次受光し、該受光状態に応じた受光信号(電圧信号)を積分回路19へ出力する(図7のステップS4)。積分回路19は、図8(c)に示すように、光センサ18から順次入力される受光信号の電圧を所定の期間T1(積分期間)にわたって時間積分し、その積分値を制御部1に出力する(図7のステップS5)。積分期間T1は、本発明における「第1期間」に相当する。 Each process of steps S3 to S5 of FIG. 7 is executed as shown in FIG. 8, for example. FIG. 8 is a timing chart showing an example of the light transmission / reception state and the integration state during the diagnosis period θ3 of the object detection apparatus 100. As shown in FIG. 8A, the light emission control unit 1c causes the LD 1 , LD 2 , LD 3 and LD 4 of the LD module 2 to sequentially emit light at a predetermined time interval T2 (step S3 in FIG. 7). Each time LD 1 to Ld 4 emits light, some light of the projected laser beam from LD 1 to Ld 4 is guided is condensed by the light guide 15 to the optical sensor 18. Therefore, as shown in FIG. 8B, the light sensor 18 sequentially receives part of the laser light projected from the LD 1 to LD 4 and receives a light reception signal (voltage signal) according to the light reception state. It outputs to the integrating circuit 19 (step S4 in FIG. 7). As shown in FIG. 8C, the integration circuit 19 integrates the voltage of the light reception signal sequentially input from the light sensor 18 over time for a predetermined period T1 (integration period), and outputs the integrated value to the control unit 1 (Step S5 of FIG. 7). The integration period T1 corresponds to the "first period" in the present invention.

上記のように、積分回路19で光センサ18からの受光信号を所定の期間T1にわたって積分することで、該受光信号のレベル(電圧値)が大きくなる。図8に示す積分回路19の積分期間T1は、LD〜LDを発光させる時間間隔T2より長く、該時間間隔T2にLD〜LDの数N(本例ではN=4)を乗じた乗算時間(T2×N)より短く設定されている(T2<T1<N・T2)。 As described above, by integrating the light reception signal from the light sensor 18 in the integration circuit 19 for a predetermined period T1, the level (voltage value) of the light reception signal is increased. The integration period T1 of the integration circuit 19 shown in FIG. 8 is longer than the time interval T2 for causing the LD 1 to LD 4 to emit light, and the time interval T2 is multiplied by the number N of LD 1 to LD 4 (N = 4 in this example). It is set shorter than the multiplication time (T2 × N) (T2 <T1 <N · T2).

発光制御部1cは、LD〜LDを1回ずつ発光させると、LD〜LDの発光を所定の期間T3(発光停止期間)にわたって停止させる。この期間T3に、光センサ18が光を受光しなくなって、受光信号を出力しなくなるので、積分回路19に受光信号が入力されず、積分回路19のコンデンサCに溜まった電荷が放電抵抗R2を経由してグランドへ放電される。期間T1における積分開始時点から、期間T3における放電終了時点までの時間は、走査部4の鏡4aが、図6の診断期間θの開始角度θ3Sから終了角度θ3Eまで回転するのにかかる時間より短く設定されている。発光停止期間T3は、本発明における「第2期間」に相当する。 When the light emission control unit 1 c causes the LD 1 to LD 4 to emit light once, the light emission control unit 1 c stops the light emission of the LD 1 to LD 4 for a predetermined period T 3 (light emission stop period). During this period T3, the light sensor 18 does not receive light and does not output a light reception signal. Therefore, the light reception signal is not input to the integration circuit 19, and the charge accumulated in the capacitor C of the integration circuit 19 discharges the discharge resistor R2. Discharged to ground via From the integration start time in the period T1, the time until the discharge end of the period T3, the mirror 4a of the scanner 4, according to the rotation from the start angle theta 3S diagnosis period theta 3 of Figure 6 to the end angle theta 3E It is set shorter than time. The light emission stop period T3 corresponds to the "second period" in the present invention.

また、図7のステップS3〜S5の各処理は、たとえば図9に示すように実行されてもよい。図9は、対象物検出装置100の診断期間θ3中の投受光状態と積分状態の他の例を示したタイミングチャートである。図9(a)に示すように、発光制御部1cは、LDモジュール2のLD〜LDのうち、同一のLDを所定の時間間隔T2で所定回数(本例では4回)間欠的に発光させる(図7のステップS3)。このLDが発光する毎に、LDから投射されたレーザ光の一部光は、集光ガイド15により集光されて光センサ18へ導かれる。このため、図9(b)に示すように、光センサ18がLDから投射されたレーザ光の一部光を順次受光し、該受光状態に応じた受光信号を積分回路19へ出力する(図7のステップS4)。積分回路19は、図9(c)に示すように、光センサ18から順次入力される受光信号の電圧を所定の期間T1にわたって時間積分し、その積分値を制御部1へ出力する(図7のステップS5)。発光制御部1cは、同一のLDを所定回数発光させると、LD〜LDの発光を所定の期間T3にわたって停止させる。 Further, each process of steps S3 to S5 of FIG. 7 may be executed as shown in FIG. 9, for example. FIG. 9 is a timing chart showing another example of the light transmission / reception state and the integration state during the diagnosis period θ3 of the object detection apparatus 100. As shown in FIG. 9 (a), the light emission control portion 1c of the LD 1 to Ld 4 of the LD module 2, (4 times in this example) the same LD 1 at a predetermined time interval T2 predetermined times intermittently To emit light (step S3 in FIG. 7). Each time the LD 1 emits light, some light of the laser light projected from the LD 1 is guided is condensed by the light guide 15 to the optical sensor 18. Therefore, as shown in FIG. 9B, the optical sensor 18 sequentially receives part of the laser light projected from the LD 1 and outputs a light reception signal according to the light reception state to the integration circuit 19 ( Step S4 of FIG. 7). As shown in FIG. 9C, the integration circuit 19 integrates the voltage of the light reception signal sequentially input from the light sensor 18 over time for a predetermined period T1, and outputs the integrated value to the control unit 1 (FIG. 7). Step S5). Light emission control unit 1c, when the same LD 1 by a predetermined number of times light emission stops the light emission of the LD 1 to Ld 4 for a predetermined period of time T3.

上記のように、積分回路19が同一のLDからの発光による受光信号を所定の期間T1にわたって時間積分しても、該積分値が大きくなる。図9に示す積分回路19の積分期間T1は、LD〜LDを発光させる時間間隔T2より長く、該時間間隔T2に同一のLDの発光回数M(本例ではM=4)を乗じた乗算時間(T2×M)より短く設定されている(T2<T1<M・T2)。 As described above, even if the integration circuit 19 integrates the light reception signal due to light emission from the same LD over time for a predetermined period T1, the integrated value becomes large. The integration period T1 of the integration circuit 19 shown in FIG. 9 is longer than the time interval T2 for causing the LD 1 to LD 4 to emit light, and the time interval T2 is multiplied by the number of times of emission M of the same LD (M = 4 in this example). It is set to be shorter than the multiplication time (T2 × M) (T2 <T1 <M · T2).

図8と図9のいずれの場合においても、故障診断部1bは、積分回路19の出力電圧を検出して(図7のステップS6)、該出力電圧を所定の閾値V1と比較する。そして、積分回路19の出力電圧が閾値V1以上であれば(図7のステップS7:YES)、故障診断部1bは、LDモジュール2のLDの故障が無いと判断する(図7のステップS8)。   In either case of FIGS. 8 and 9, the failure diagnosis unit 1b detects the output voltage of the integration circuit 19 (step S6 of FIG. 7), and compares the output voltage with a predetermined threshold value V1. Then, if the output voltage of the integration circuit 19 is equal to or higher than the threshold value V1 (step S7 in FIG. 7: YES), the failure diagnosis unit 1b determines that there is no failure in the LD of the LD module 2 (step S8 in FIG. 7). .

また、積分回路19の出力電圧が閾値V1未満であれば(図7のステップS7:NO)、故障診断部1bは、LDモジュール2のLDの故障が有ると判断する(図7のステップS9)。この場合の故障は、LDモジュール2のLDから投射されたレーザ光の強度が規定の強度より小さいという発光出力の異常である。なお、この異常の原因としては、LDモジュール2のLDの故障以外に、LD駆動回路3の故障や発光制御部1cの故障なども考えられる。   If the output voltage of the integration circuit 19 is less than the threshold value V1 (step S7 in FIG. 7: NO), the failure diagnosis unit 1b determines that there is a failure in the LD of the LD module 2 (step S9 in FIG. 7). . The failure in this case is an abnormality of the light emission output that the intensity of the laser beam projected from the LD of the LD module 2 is smaller than the prescribed intensity. In addition to the failure of the LD of the LD module 2, the failure of the LD drive circuit 3 or the failure of the light emission control unit 1 c can be considered as the cause of the abnormality.

また、図7のステップS3で、図8(a)に示したようにLD〜LDを順次発光させた場合において、積分回路19の出力電圧が閾値V1未満になったときは(図7のステップS7:NO)、故障診断部1bが、LDモジュール2のLD〜LDのうち少なくとも1つが故障していると判断する。 In the case where the LD 1 to LD 4 are sequentially caused to emit light as shown in FIG. 8A in step S3 of FIG. 7, when the output voltage of the integration circuit 19 becomes less than the threshold V1 (FIG. Step S7: NO) The failure diagnosis unit 1b determines that at least one of the LD 1 to LD 4 of the LD module 2 is broken.

対して、図7のステップS3で、図9(a)に示したように同一のLDを所定回数発光させた場合において、積分回路19の出力電圧が閾値V1未満になったときは(図7のステップS7:NO)、故障診断部1bが、LDモジュール2のLD〜LDのうち発光させた1つのLDが故障していると判断する。 On the other hand, in the case where the same LD is caused to emit light a predetermined number of times as shown in FIG. 9A in step S3 of FIG. 7, when the output voltage of integration circuit 19 becomes less than threshold V1 (FIG. Step S7: NO) The failure diagnosis unit 1b determines that one of the LD 1 to LD 4 of the LD module 2 which has caused light emission has failed.

故障診断部1bは、上記のようにLDモジュール2のLDに故障が有ると判断すると、該診断結果を出力する(図7のステップS10)。このとき、故障診断部1bは、上記診断結果を記憶部11に記録したり、インタフェイス12により車両側のECUに出力したりする。   If the failure diagnosis unit 1b determines that there is a failure in the LD of the LD module 2 as described above, the failure diagnosis unit 1b outputs the diagnosis result (step S10 in FIG. 7). At this time, the failure diagnosis unit 1 b records the diagnosis result in the storage unit 11 or outputs the result to the ECU on the vehicle side through the interface 12.

故障診断部1bにより故障の有無が診断された後、制御部1が、鏡4aの回転角を検出する(図7のステップS11)。そして、鏡4aの回転角が故障診断を終了する角度θ3E(図6、θ3E=θ+θ+θ)に到達していなければ(図7のステップS12:NO)、再び図7のステップS3以降の処理が繰り返される。 After the presence or absence of a failure is diagnosed by the failure diagnosis unit 1b, the control unit 1 detects the rotation angle of the mirror 4a (step S11 in FIG. 7). Then, if the rotation angle of the mirror 4a does not reach the angle θ 3 E (FIG. 6, θ 3 E = θ 1 + θ 2 + θ 3 ) at which the failure diagnosis is finished (step S12 in FIG. 7: NO), The processes after step S3 are repeated.

そのステップS3の再実行時に、図8の例では、発光制御部1cが、発光停止期間T3の経過後に、再度LD、LD、LD、LDを時間間隔T2で順次発光させる。 At the time of re-execution of step S3, in the example of FIG. 8, the light emission control unit 1c causes the LD 1 , LD 2 , LD 3 , and LD 4 to emit light sequentially at the time interval T2 again after the emission stop period T3 elapses.

また、ステップS3の再実行時に、図9の例では、発光制御部1cが、発光停止期間T3の経過後に、前回発光させたLDとは異なる、同一のLDを時間間隔T2で所定回数発光させる。図9(a)では、まずLDを時間間隔T2で所定回数発光させ、次にLDを時間間隔T2で所定回数発光させている。そして、LDの次はLD、LDの次はLDというように、LD〜LDを順番に所定回数発光させる(図示省略)。つまり、図9の例では、発光制御部1cが、診断期間θ中に発光させるLDを順次切り替える。また、図9の例では、最初のLDが発光を開始してから、最後のLDが発光を終えるまでにかかる時間は、走査部4の鏡4aが、図6の診断期間θの開始角度θ3Sから終了角度θ3Eまで回転するのにかかる時間より短く設定されている。このため、診断期間θに各LD〜LDの発光が少なくとも1回は実行される。 Further, at the time of re-execution of step S3, in the example of FIG. 9, the light emission control unit 1c causes the same LD different from the LD emitted last time to emit light at the time interval T2 after the lapse of the light emission stop period T3. . In FIG. 9A, first, the LD 1 emits light a predetermined number of times at the time interval T2, and then the LD 2 emits light a predetermined number of times at the time interval T2. The next LD 2 The following LD 3, LD 3, as called LD 4, LD 1 ~LD 4 sequentially to a predetermined number of times light emission (not shown). That is, in the example of FIG. 9, the light emission control unit 1c are sequentially switches the LD to emit light during the diagnosis period theta 3. Also, in the example of FIG. 9, the time it takes from the first LD 1 to start emitting light to the end of the last LD 4 to emit light is the mirror 4a of the scanning unit 4 during the diagnosis period θ 3 of FIG. The time taken to rotate from the start angle θ3S to the end angle θ3E is set to be shorter. Therefore, light emission of each LD 1 to Ld 4 in diagnosis period theta 3 is that they are executed at least once.

そして、図7のステップS3〜S11の実行後に、鏡4aの回転角が故障診断を終了する角度θ3Eに到達すると(図7のステップS12:YES)、故障診断動作が終了となる。 Then, after execution of step S3~S11 7, and reaches the angle theta 3E the rotation angle of the mirror 4a finishes the failure diagnosis (Step 7 S12: YES), the failure diagnosis operation is completed.

上記図7の故障診断動作では、積分回路19の出力電圧を1つの閾値V1と比較した結果に基づいて、LDモジュール2の故障の有無を判断した例を示したが、これ代えて、図10の例のように、積分回路19の出力電圧を複数の閾値V1、V2と比較した結果に基づいて、LDモジュール2の故障の有無を判断してもよい。   In the failure diagnosis operation of FIG. 7 described above, there is shown an example in which the presence or absence of a failure of the LD module 2 is determined based on the result of comparing the output voltage of the integration circuit 19 with one threshold value V1. As in the example, the presence or absence of a failure of the LD module 2 may be determined based on the result of comparing the output voltage of the integration circuit 19 with a plurality of threshold values V1 and V2.

図10は、対象物検出装置100の他の故障診断動作を示したフローチャートである。制御部1が鏡4aの回転角を検出し(図10のステップS1)、該回転角が故障診断を開始する角度θ3Sになると(図10のステップS2:YES)、LDモジュール2のLDの発光処理が実行され(図10のステップS3)、光センサ18による受光処理が実行され(図10のステップS4)、積分回路19による積分処理が実行される(図10のステップS5)。 FIG. 10 is a flowchart showing another failure diagnosis operation of the object detection apparatus 100. When the control unit 1 detects the rotation angle of the mirror 4a (step S1 in FIG. 10) and the rotation angle reaches an angle θ 3 S at which failure diagnosis is started (step S2 in FIG. 10: YES) The light emission process is performed (step S3 in FIG. 10), the light reception process by the light sensor 18 is performed (step S4 in FIG. 10), and the integration process by the integration circuit 19 is performed (step S5 in FIG. 10).

そして、故障診断部1bが、積分回路19の出力電圧を検出し(図10のステップS6)、該出力電圧を所定の第1閾値V1および所定の第2閾値V2と比較する。第2閾値V2は、第1閾値V1より高い値に設定されている。   Then, the failure diagnosis unit 1b detects the output voltage of the integration circuit 19 (Step S6 in FIG. 10), and compares the output voltage with a predetermined first threshold V1 and a predetermined second threshold V2. The second threshold V2 is set to a value higher than the first threshold V1.

積分回路19の出力電圧が第1閾値V1以上でかつ第2閾値V2未満であれば(図10のステップS7a:YES)、故障診断部1bは、LDモジュール2のLDの故障が無いと判断する(図10のステップS8)。   If the output voltage of the integration circuit 19 is equal to or more than the first threshold V1 and less than the second threshold V2 (step S7a in FIG. 10: YES), the failure diagnosis unit 1b determines that there is no failure in the LD of the LD module 2. (Step S8 in FIG. 10).

対して、積分回路19の出力電圧が第1閾値V1未満または第2閾値V2以上であれば(図10のステップS7a:NO)、故障診断部1bは、LDモジュール2のLDの故障が有ると判断する(図10のステップS9)。このときの故障は、積分回路19の出力電圧が第1閾値V1未満であれば、LDモジュール2から投射されたレーザ光の強度が規定の強度より小さいという発光出力の異常であり、積分回路19の出力電圧が第2閾値V2以上であれば、LDモジュール2から投射されたレーザ光の強度が規定の強度より大きいという発光出力の異常である。故障診断部1bは、上記のようにLDモジュール2のLDに故障が有ると判断すると、該診断結果を出力する(図10のステップS10)。なお、上述した各異常の原因としては、LDモジュール2のLDの故障以外に、LD駆動回路3の故障や発光制御部1cの故障なども考えられる。   In contrast, if the output voltage of integration circuit 19 is lower than first threshold V1 or higher than second threshold V2 (step S7a in FIG. 10: NO), failure diagnosis unit 1b determines that there is a failure in the LD of LD module 2. It judges (step S9 of FIG. 10). The failure at this time is an abnormality of the light emission output that the intensity of the laser beam projected from the LD module 2 is smaller than the prescribed intensity if the output voltage of the integration circuit 19 is less than the first threshold V1. If the output voltage V.sub.2 is greater than or equal to the second threshold value V.sub.2, it is an abnormality of the light emission output that the intensity of the laser light projected from the LD module 2 is larger than the prescribed intensity. If the failure diagnosis unit 1b determines that there is a failure in the LD of the LD module 2 as described above, the failure diagnosis unit 1b outputs the diagnosis result (step S10 in FIG. 10). In addition to the failure of the LD of the LD module 2, the failure of the LD drive circuit 3 or the failure of the light emission control unit 1 c can be considered as the cause of each abnormality described above.

故障診断部1bにより故障の有無が診断された後、鏡4aの回転角が故障診断を終了する角度θ3Eに到達していなければ(図10のステップS12:NO)、再び図10のステップS3以降の処理が繰り返される。そして、鏡4aの回転角が故障診断を終了する角度θ3Eに到達すると(図10のステップS12:YES)、故障診断動作が終了となる。 If the rotation angle of the mirror 4a does not reach the angle θ3E at which the failure diagnosis is finished after the failure diagnosis unit 1b determines the presence or absence of the failure (step S12 in FIG. 10: NO), step S3 in FIG. The subsequent processing is repeated. Then, when the rotation angle of the mirror 4a reaches the angle θ3E at which the failure diagnosis is ended (step S12 in FIG. 10: YES), the failure diagnosis operation is ended.

以上述べた実施形態によると、対象物検出用の受光素子であるAPDアレイ7aとは別に、故障診断用の受光素子である光センサ18を設けているので、APDアレイ7aの故障に有無にかかわらず、LDモジュール2等の故障の有無を診断することができる。また、LDモジュール2のLDから投射されたレーザ光のうち走査部4の鏡4aに入射しない一部光を、集光ガイド15により集光して走査部4側以外の所定方向に設けられた光センサ18へ出射する。このため、LDから走査部4を経由して対象物50に投射されるレーザ光が集光ガイド15に入射することはなく、集光ガイド15で迷光が生じて、該迷光がAPDアレイ7aのAPDに導かれることもない。このため、APDアレイ7aのAPDから出力される受光信号に基づいて、物体検出部1aにより対象物50を精度良く検出することができる。さらに、走査部4に入射しない一部光を、集光ガイド15で集光してから光センサ18で受光し、さらに光センサ18から出力される受光信号を、積分回路19により所定の期間T1にわたって積分している。このため、当該一部光の強度が弱かったり、光センサ18の性能がAPDアレイ7aの性能より低かったりしても、当該一部光に基づく光センサ18の受光信号の電圧が、積分回路19により時間積分されて、該受光信号のレベル(電圧値)が増大するので、積分回路19の出力に基づいて、故障診断部1bによりLDモジュール2等の故障の有無を精度良く診断することができる。よって、対象物50の検出精度とLDモジュール2等の故障の診断精度の双方を向上させることが可能となる。   According to the embodiment described above, since the optical sensor 18 which is a light receiving element for failure diagnosis is provided separately from the APD array 7a which is a light receiving element for object detection, whether or not there is a failure of the APD array 7a Therefore, it is possible to diagnose the presence or absence of a failure of the LD module 2 or the like. Further, among the laser light projected from the LD of the LD module 2, partial light not incident on the mirror 4 a of the scanning unit 4 is condensed by the condensing guide 15 and provided in a predetermined direction other than the scanning unit 4 side The light is emitted to the light sensor 18. For this reason, the laser light projected onto the object 50 from the LD via the scanning unit 4 does not enter the light collecting guide 15, and stray light is generated in the light collecting guide 15, and the stray light is generated in the APD array 7a. It is not led to APD. Therefore, based on the light reception signal output from the APD of the APD array 7a, the object detection unit 1a can accurately detect the target 50. Furthermore, partial light not entering the scanning unit 4 is collected by the light collecting guide 15 and then received by the light sensor 18, and the light reception signal output from the light sensor 18 is further integrated by the integration circuit 19 for a predetermined period T1. Integral over Therefore, even if the intensity of the partial light is weak or the performance of the optical sensor 18 is lower than the performance of the APD array 7a, the voltage of the light reception signal of the optical sensor 18 based on the partial light is integrated circuit 19 Therefore, the level (voltage value) of the light reception signal is increased by time integration. Therefore, based on the output of the integration circuit 19, the failure diagnosis unit 1b can accurately diagnose the presence or absence of a failure of the LD module 2 or the like. . Therefore, it is possible to improve both the detection accuracy of the object 50 and the diagnosis accuracy of the failure of the LD module 2 or the like.

また、以上の実施形態では、LDモジュール2に設けられた全てのLD〜LDから投射されたレーザ光の一部光を、集光ガイド15が集光して光センサ18に受光させている。このため、光センサ18からの受光信号を積分回路19で積分し、積分回路19の出力に基づいて、故障診断部1bにより全てのLD〜LDの故障の有無を検出することができる。 In the above embodiment, the condensing guide 15 condenses a part of the laser light projected from all the LD 1 to LD 4 provided in the LD module 2 and causes the light sensor 18 to receive the light. There is. Therefore, the light reception signal from the light sensor 18 is integrated by the integration circuit 19, and the presence or absence of failure of all the LD 1 to LD 4 can be detected by the failure diagnosis unit 1 b based on the output of the integration circuit 19.

また、以上の実施形態では、走査部4がLD〜LDから投射されたレーザ光を所定範囲に走査しないときに設定された診断期間θに、発光制御部1cがLD〜LDを複数回発光させ、積分回路19が光センサ18からの受光信号を積分し、故障診断部1bが積分回路19の出力に基づいてLD〜LDの故障の有無を診断している。このため、走査部4がLD〜LDから投射されたレーザ光を所定範囲に走査する走査期間θ、θ(対象物検出期間)では、LD〜LDの故障診断が行われず、発光制御部1cによりLD〜LDを所定の順序およびタイミングで発光させて、レーザ光を所定範囲に存在する対象物50に確実に照射することができる。そして、対象物50からの反射光を受光モジュール7により受光して、受光モジュール7から出力される受光信号に基づいて、物体検出部1aにより対象物50の有無や対象物50までの距離を精度良く検出すること可能となる。また、故障診断部1bによる故障診断と、物体検出部1aによる対象物50の検出とを別々の期間に実行して、制御部1の処理負担を軽減することもできる。 Further, in the above embodiment, the light emission control unit 1 c performs the LD 1 to LD 4 in the diagnosis period θ 3 set when the scanning unit 4 does not scan the laser light projected from the LD 1 to LD 4 in the predetermined range. The light is emitted a plurality of times, the integration circuit 19 integrates the light reception signal from the light sensor 18, and the failure diagnosis unit 1b diagnoses the presence or absence of failure of the LD 1 to LD 4 based on the output of the integration circuit 19. Therefore, failure diagnosis of the LD 1 to LD 4 is not performed in the scanning periods θ 1 and θ 5 (object detection period) in which the scanning unit 4 scans the laser light projected from the LD 1 to LD 4 in a predetermined range. The light emission control unit 1c can cause the LD 1 to LD 4 to emit light in a predetermined order and at a predetermined timing, and the laser light can be reliably irradiated to the target 50 existing in the predetermined range. Then, the reflected light from the object 50 is received by the light receiving module 7, and based on the light reception signal output from the light receiving module 7, the object detection unit 1 a accurately determines the presence or absence of the object 50 and the distance to the object 50 It becomes possible to detect well. The processing load on the control unit 1 can also be reduced by executing the failure diagnosis by the failure diagnosis unit 1b and the detection of the target 50 by the object detection unit 1a in different periods.

また、図8の実施形態では、診断期間θに複数のLD〜LDを時間間隔T2で順次発光させているので、各LD〜LDから投射されたレーザ光の一部光を、それぞれ集光ガイド15により集光して光センサ18へ導くことができる。また、積分回路19による受光信号の積分期間T1を、時間間隔T2より長く、該時間間隔T2にLD〜LDの数を乗じた乗算時間より短く設定している。このため、光センサ18から順次出力される受光信号を積分回路19により期間T1にわたって積分した後、該積分回路19の出力に基づいて、故障診断部1bによりLD〜LDの故障の有無を一括して精度良く診断することができる。 Further, in the embodiment of FIG. 8, since the plurality of LD 1 to LD 4 are sequentially emitted at the time interval T 2 in the diagnosis period θ 3 , partial light of the laser light projected from each of the LD 1 to LD 4 is Each of the light can be collected by the light collecting guide 15 and guided to the light sensor 18. Further, the integration period T1 of the light-receiving signal by the integration circuit 19, longer than the time interval T2, is set shorter than the multiplication time multiplied by the number of LD 1 to Ld 4 in said time interval T2. For this reason, after integrating the light reception signal sequentially output from the optical sensor 18 for a period T1 by the integration circuit 19, based on the output of the integration circuit 19, the presence or absence of failure of the LD 1 to LD 4 is determined by the failure diagnosis unit 1b. It is possible to diagnose at once with high accuracy.

また、図9の実施形態では、診断期間θに複数のLD〜LDのうち、同一のLDを時間間隔T2で所定回数発光させた後、発光させるLDを順次切り替ることを繰り返している。このため、各LD〜LDから投射されたレーザ光の一部光を、それぞれ集光ガイド15により集光して光センサ18へ導くことができる。また、積分回路19による受光信号の積分期間T1を、時間間隔T2より長く、該時間間隔T2に同一のLDの発光回数を乗じた乗算時間より短く設定している。このため、光センサ18から順次出力される受光信号を積分回路19により期間T1にわたって積分した後、該積分回路19の出力に基づいて、故障診断部1bにより各LD〜LDの故障の有無を個別に精度良く診断することができる。 Further, in the embodiment of FIG. 9, among the plurality of LD 1 to Ld 4 in diagnosis period theta 3, after the same LD at time intervals T2 for a predetermined number of times light emission is repeated sequentially switches that the LD to emit light There is. For this reason, partial light of the laser light projected from each of the LD 1 to LD 4 can be condensed by the condensing guide 15 and guided to the optical sensor 18. Further, the integration period T1 of the light reception signal by the integration circuit 19 is set longer than the time interval T2 and shorter than the multiplication time obtained by multiplying the time interval T2 by the number of times of light emission of the same LD. Therefore, after light reception signals sequentially output from the light sensor 18 are integrated by the integration circuit 19 for a period T1, presence or absence of failure of each of the LD 1 to LD 4 by the failure diagnosis unit 1b based on the output of the integration circuit 19 Can be individually diagnosed with high accuracy.

また、以上の実施形態では、積分回路19が光センサ18からの受光信号を期間T1にわたって積分した後、期間T3にわたって、LD〜LDが発光を停止して、積分回路19を放電抵抗R2により放電させている。このため、期間T3の経過後に、再度LD〜LDを発光させて、集光ガイド15、光センサ18、積分回路19、および故障診断部1bにより再度LD〜LDの故障の有無を精度良く診断することができる。 Further, in the above embodiment, after the integration circuit 19 integrates the light reception signal from the light sensor 18 for the period T1, the light emission of the LD 1 to LD 4 is stopped for the period T3 to discharge the integration circuit 19 as the discharge resistor R2. It is made to discharge. Therefore, after the time period T3 elapses, the LD 1 to LD 4 are caused to emit light again, and the light collecting guide 15, the optical sensor 18, the integration circuit 19, and the failure diagnosis unit 1b again indicate the presence or absence of a failure of the LD 1 to LD 4. It is possible to diagnose accurately.

また、以上の実施形態では、故障診断部1bにおいて、積分回路19の出力電圧と所定の閾値とを比較した結果に基づいて、LD〜LDの故障の有無を精度良く診断することができる。特に、図7の実施形態では、積分回路19の出力電圧が閾値V1以上である場合に、LD〜LDの故障が無いと判断し、該出力電圧が閾値V1未満である場合に、LD〜LDの故障が有ると判断している。そして、LD〜LDから投射されたレーザ光の強度が規定の強度より低い場合には、積分回路19の出力電圧が閾値V1未満となるので、当該レーザ光の強度が過小となるLD〜LDの故障を故障診断部1bで検出することができる。 Further, in the above embodiment, the failure diagnosis unit 1 b can accurately diagnose the presence or absence of a failure of the LD 1 to LD 4 based on the result of comparing the output voltage of the integration circuit 19 with a predetermined threshold value. . Particularly, in the case in the embodiment of FIG. 7, when the output voltage of the integrating circuit 19 is the threshold value V1 or more, determines that the failure of the LD 1 to Ld 4 is missing, the output voltage is lower than the threshold V1, LD It is determined that there is a failure of 1 to LD 4 . When the intensity of the laser light projected from the LD 1 to Ld 4 is lower than the intensity of the provisions, the output voltage of the integration circuit 19 is less than the threshold V1, the intensity of the laser beam becomes too small LD 1 it can detect a failure of the to Ld 4 in fault diagnosis portion 1b.

また、図10の実施形態では、積分回路19の出力電圧が閾値V1以上でかつ、該閾値V1より高い閾値V2未満である場合に、LD〜LDの故障が無いと判断し、該出力電圧が閾値V1未満または閾値V2以上である場合に、LD〜LDの故障が有ると判断している。そして、LD〜LDから投射されたレーザ光の強度が規定の強度より低い場合には、積分回路19の出力電圧が閾値V1未満となり、該レーザ光の強度が規定の強度より高い場合には、積分回路19の出力電圧が閾値V2以上となる。このため、レーザ光の強度が過小となるLD〜LDの故障と、レーザ光の強度が過大となるLD〜LDの故障のいずれをも、故障診断部1bで検出することができる。 Further, in the embodiment of FIG. 10, when the output voltage of the integration circuit 19 is not less than the threshold value V1 and less than the threshold value V2 higher than the threshold value V1, it is judged that there is no failure of the LD 1 to LD 4 and the output When the voltage is lower than the threshold value V1 or higher than the threshold value V2, it is determined that there is a failure of the LD 1 to LD 4 . Then, when the intensity of the laser beam projected from the LD 1 to LD 4 is lower than the prescribed intensity, the output voltage of the integration circuit 19 becomes less than the threshold V 1 and the intensity of the laser beam is higher than the prescribed intensity. The output voltage of the integration circuit 19 becomes equal to or higher than the threshold V2. Therefore, the failure diagnosis unit 1b can detect both the failure of the LD 1 to LD 4 in which the intensity of the laser light is too low and the failure of the LD 1 to LD 4 in which the intensity of the laser light is excessive. .

さらに、以上の実施形態では、故障診断用の受光素子として、対象物検出用のAPDアレイ7aより応答速度が遅いフォトトランジスタから成る光センサ18を用いている。それにもかかわらず、LD〜LDから投射されたレーザ光の一部光を、集光ガイド15で集光して光センサ18に受光させ、該光センサ18から出力される受光信号を積分回路19で積分することで、該受光信号のレベルを増大することができる。このため、積分回路19の出力に基づいて、故障診断部1bによりLD〜LDの故障の有無を精度良く診断することができる。また、APDアレイ7aに比べて、フォトトランジスタ、集光ガイド15、および積分回路19は安価であり、然もフォトトランジスタは一般的なフォトダイオードよりも安価である。このため、APDアレイ7aなどのような高機能で高価な受光素子を故障診断用に追加する場合より、対象物検出装置100の製造コストを低く抑えることができる。 Furthermore, in the above embodiment, as the light receiving element for failure diagnosis, the light sensor 18 composed of a phototransistor whose response speed is slower than that of the APD array 7a for object detection is used. Nevertheless, the partial light of the laser light projected from the LD 1 to LD 4 is condensed by the condensing guide 15 and is made to be received by the optical sensor 18, and the light reception signal output from the optical sensor 18 is integrated By integrating in the circuit 19, the level of the light reception signal can be increased. Therefore, based on the output of the integration circuit 19, the failure diagnosis unit 1b can accurately diagnose the presence or absence of a failure of the LD 1 to LD 4 . Further, compared to the APD array 7a, the phototransistor, the condensing guide 15, and the integrating circuit 19 are inexpensive, and the phototransistor is cheaper than a general photodiode. Therefore, the manufacturing cost of the object detection apparatus 100 can be reduced as compared with the case of adding a high-performance and expensive light-receiving element such as the APD array 7a for fault diagnosis.

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LD〜LDを用い、対象物検出用に複数のAPDが配列されたAPDアレイ7aを用い、故障診断用にフォトトランジスタから成る光センサ18を用いた例を示したが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。LD以外の発光素子を用いて、該発光素子を適宜数発光モジュールに設けてもよい。また、フォトダイオードのような他の受光素子を、対象物検出用または故障診断用に用いてもよい。 The present invention can adopt various embodiments other than the above. For example, in the above embodiment, the light sensor 18 is formed of a phototransistor for fault diagnosis, using the APD array 7a in which a plurality of APDs are arrayed using LD 1 to LD 4 as light emitting elements. Although the example which showed was shown, this invention is not limited only to these. The light emitting element may be provided as appropriate in a few light emitting modules by using a light emitting element other than the LD. Also, other light receiving elements such as photodiodes may be used for object detection or failure diagnosis.

また、以上の実施形態では、側方から見て杯形の集光ガイド15を用いた例を示したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、その他の形状の集光ガイドを集光部として用いてもよい。   Moreover, although the example which used the cup-shaped condensing guide 15 seen from the side was shown in the above embodiment, this invention is not limited only to this, The condensing guide of another shape is used. You may use as a condensing part.

また、図8や図9に示した実施形態のように、診断期間θにおいて、複数のLD〜LDを一定の時間間隔T2で順次発光させたり、同一のLDを一定の時間間隔T2で所定回数発光させたりした例に限らず、複数のLD〜LDを任意の順番や任意の時間間隔で発光させてもよい。また、たとえば、同一の診断期間θにおいて、図8(a)と図9(a)のLDの発光形態を組み合わせてもよい。 Further, as in the embodiment shown in FIG. 8 and FIG. 9, in the diagnosis period θ 3 , the plurality of LD 1 to LD 4 sequentially emit light at a predetermined time interval T 2 or the same LD is emitted at a predetermined time interval T 2 The plurality of LD 1 to LD 4 may emit light in an arbitrary order or at an arbitrary time interval without being limited to the example of emitting light a predetermined number of times. Further, for example, in the same diagnostic period theta 3, it may be combined emission form of the LD shown in FIG. 8 (a) and FIG. 9 (a).

また、図6の実施形態では、走査部4の鏡4aの表面による走査期間θが終了してから、鏡4aの裏面による走査期間θが開始するまでの間に、診断期間θを設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定されるものではない。これ以外に、たとえば、鏡4aの裏面による走査期間θが終了してから、鏡4aの表面による走査期間θが開始するまでの間に、診断期間を設けてもよい。さらに、走査期間θの終了後から走査期間θの開始前までと、査期間θの終了後から走査期間θの開始前までの両方に、診断期間を設けてもよい。 Further, in the embodiment of FIG. 6, the scanning period theta 1 is completed by the mirror surface 4a of the scanner 4, until the scan period theta 5 by the rear surface of the mirror 4a is started, a diagnosis period theta 3 Although the example provided is shown, the present invention is not limited to this. Other than this, for example, from the end of the scanning period theta 5 by the rear surface of the mirror 4a, until the scan period theta 1 by the mirror surface 4a is started, may be provided diagnosis period. Furthermore, the after the end of the scanning period theta 1 to the start of the scanning period theta 5, both after completion of査期between theta 5 before the start of the scanning period theta 1, it may be provided diagnosis period.

また、以上の実施形態では、板状の両面鏡4aを有する走査部4により、LDからのレーザ光を所定範囲に走査し、所定範囲からの反射光を走査してAPDアレイ7aに導いた例を示したが、本発明はこれのみに限定されるものではない。これ以外に、たとえば、反射面が1つまたは3つ以上の鏡を有する走査部を用いてもよい。また、LDからのレーザ光を走査部で所定範囲に走査するが、所定範囲からの反射光を走査部を経由させずに、APDアレイ7aで受光させるように、走査部を設計したり、走査部や受光素子を配置したりしてもよい。   In the above embodiment, the laser beam from the LD is scanned in a predetermined range by the scanning unit 4 having the plate-like double-sided mirror 4a, and the reflected light from the predetermined range is scanned and led to the APD array 7a. However, the present invention is not limited to this. Other than this, for example, a scanning unit in which the reflecting surface has one or more mirrors may be used. In addition, the scanning unit is designed or scanned so that the laser light from the LD is scanned in a predetermined range by the scanning unit, but the reflected light from the predetermined range is received by the APD array 7a without passing through the scanning unit. You may arrange a part or a light receiving element.

また、以上の実施形態では、LDモジュール2の透過窓20側に集光ガイド15と光センサ18を配置した例を示したが、本発明はこれのみに限定されるものではない。集光ガイド15と光センサ18は、たとえば、LDモジュール2やLDに対して透過窓20と反対側、上方、下方、または発光面と反対側などに配置してもよい。要は、LDから投射されたレーザ光のうち走査部4の鏡4aに入射しない一部光を、集光ガイド15で集光して光センサ18で受光できるような位置に、集光ガイド15と光センサ18を配置すればよい。   Moreover, although the example which has arrange | positioned the condensing guide 15 and the optical sensor 18 in the transmission window 20 side of LD module 2 was shown in the above embodiment, this invention is not limited only to this. The condensing guide 15 and the light sensor 18 may be disposed, for example, on the opposite side, the upper side, the lower side, the side opposite to the light emitting surface, or the like of the LD module 2 or LD. The point is that a part of the laser light projected from the LD that does not enter the mirror 4 a of the scanning unit 4 is collected by the light collecting guide 15 and can be received by the light sensor 18. And the light sensor 18 may be arranged.

また、以上の実施形態では、オペアンプ19aを用いた積分回路19を例に示したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、その他の構成の積分回路を用いてもよい。また、積分回路を放電させる放電部の構成も、図5に示した例に限らず、他の構成であってもよい。   Further, although the integration circuit 19 using the operational amplifier 19a is described as an example in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and integration circuits of other configurations may be used. Further, the configuration of the discharge unit for discharging the integration circuit is not limited to the example shown in FIG. 5, and may be another configuration.

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。   Furthermore, although the example which applied this invention to the object detection apparatus 100 which consists of a laser radar for vehicles was given in the above embodiment, this invention is applied also to the object detection apparatus of another use. It is possible.

1a 物体検出部
1b 故障診断部
1c 発光制御部
2 LDモジュール(発光モジュール)
4 走査部
7a APDアレイ(第1受光素子)
15 集光ガイド(集光部)
18 光センサ(第2受光素子)
19 積分回路
50 対象物
100 対象物検出装置
LD、LD〜LD 発光素子
R2 放電抵抗(放電部)
T1 積分期間(第1期間)
T2 時間間隔
T3 発光停止期間(第2期間)
V1 閾値、第1閾値
V2 第2閾値
Z 走査角度範囲(所定範囲)
θ、θ 対象物検出期間
θ 診断期間
1a Object detection unit 1b Failure diagnosis unit 1c Light emission control unit 2 LD module (light emitting module)
4 scanning unit 7a APD array (first light receiving element)
15 Condenser guide (condenser part)
18 light sensor (second light receiving element)
Reference Signs List 19 integration circuit 50 target 100 target detection device LD, LD 1 to LD 4 light emitting element R 2 discharge resistance (discharge portion)
T1 integration period (first period)
T2 time interval T3 emission stop period (second period)
V1 threshold, first threshold V2 second threshold Z scan angle range (predetermined range)
θ 1 , θ 5 object detection period θ 3 diagnosis period

Claims (10)

光を投射する発光素子と、
前記発光素子から投射された投射光を所定範囲に走査する走査部と、
前記投射光の前記所定範囲にある対象物による反射光を受光して、該受光状態に応じた第1受光信号を出力する第1受光素子と、
前記第1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、
前記投射光の一部であって前記発光素子から投射された後に前記走査部に入射しない一部光を集光して、前記走査部側以外の所定方向に出射する集光部と、
前記集光部の前記所定方向側に設けられ、前記集光部から出射された光を受光して、該受光状態に応じた第2受光信号を出力する第2受光素子と、
前記第2受光信号を所定の第1期間にわたって積分する積分回路と、
前記積分回路の出力に基づいて故障の有無を診断する故障診断部と、をさらに備えたことを特徴とする対象物検出装置。
A light emitting element for projecting light;
A scanning unit configured to scan a projection light projected from the light emitting element in a predetermined range;
A first light receiving element that receives the reflected light of the projected light by the object within the predetermined range, and outputs a first light receiving signal according to the light receiving state;
An object detection unit configured to detect the target based on the first light reception signal;
A condensing unit that condenses partial light that is part of the projection light and does not enter the scanning unit after being projected from the light emitting element, and emits in a predetermined direction other than the scanning unit side;
A second light receiving element which is provided on the predetermined direction side of the light collecting unit, receives light emitted from the light collecting unit, and outputs a second light receiving signal according to the light receiving state;
An integration circuit that integrates the second light reception signal over a predetermined first period;
And a fault diagnosis unit that diagnoses the presence or absence of a fault based on the output of the integration circuit.
請求項1に記載の対象物検出装置において、
前記発光素子の発光面が前記走査部側を向くように、前記発光素子を複数配列した発光モジュールと、
前記複数の発光素子の発光動作を制御する発光制御部と、をさらに備え、
前記集光部が前記各発光素子から投射された前記投射光の一部光を集光する、ことを特徴とする対象物検出装置。
In the object detection device according to claim 1,
A light emitting module in which a plurality of the light emitting elements are arranged such that a light emitting surface of the light emitting element faces the scanning unit side;
And a light emission control unit that controls the light emission operation of the plurality of light emitting elements.
The object detection device characterized in that the condensing part condenses a part of the projection light projected from the light emitting elements.
請求項2に記載の対象物検出装置において、
前記走査部が前記投射光を前記所定範囲に走査する対象物検出期間以外の診断期間に、
前記発光制御部が、前記発光素子を所定の時間間隔で複数回発光させ、
前記積分回路が、前記第2受光素子から順次出力される前記第2受光信号を積分する、ことを特徴とする対象物検出装置。
In the object detection device according to claim 2,
During a diagnosis period other than an object detection period in which the scanning unit scans the projection light to the predetermined range,
The light emission control unit causes the light emitting element to emit light a plurality of times at predetermined time intervals,
The object detection device characterized in that the integration circuit integrates the second light receiving signal sequentially output from the second light receiving element.
請求項3に記載の対象物検出装置において、
前記発光制御部は、前記診断期間に前記複数の発光素子を前記時間間隔で順次発光させ、
前記積分回路が前記第2受光信号を積分する前記第1期間は、前記時間間隔より長く、該時間間隔に前記発光素子の数を乗じた乗算時間より短い、ことを特徴とする対象物検出装置。
In the object detection device according to claim 3,
The light emission control unit causes the plurality of light emitting elements to sequentially emit light at the time interval during the diagnosis period,
The object detection device according to claim 1, wherein the first period in which the integration circuit integrates the second light reception signal is longer than the time interval and shorter than a multiplication time obtained by multiplying the time interval by the number of light emitting elements. .
請求項3に記載の対象物検出装置において、
前記発光制御部は、前記診断期間に同一の前記発光素子を前記時間間隔で所定回数発光させた後、発光させる前記発光素子を順次切り替えることを繰り返し、
前記積分回路が前記第2受光信号を積分する前記第1期間は、前記時間間隔より長く、該時間間隔に前記同一の発光素子の発光回数を乗じた乗算時間より短い、ことを特徴とする対象物検出装置。
In the object detection device according to claim 3,
The light emission control unit repeatedly causes the same light emitting element to emit light a predetermined number of times at the time interval in the diagnosis period, and then sequentially switches the light emitting elements to be emitted.
The first period during which the integration circuit integrates the second light reception signal is longer than the time interval, and shorter than a multiplication time obtained by multiplying the time interval by the number of times of light emission of the same light emitting element. Object detection device.
請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の対象物検出装置において、
前記積分回路を放電させる放電部をさらに備え、
前記積分回路が前記第2受光信号を前記第1期間にわたって積分した後、所定の第2期間にわたって、前記発光素子が発光を停止し、前記放電部が前記積分回路を放電させる、ことを特徴とする対象物検出装置。
In the object detection device according to any one of claims 1 to 5,
It further comprises a discharge unit for discharging the integration circuit,
After the integration circuit integrates the second light reception signal for the first period, the light emitting element stops emitting light for a predetermined second period, and the discharge unit discharges the integration circuit. Target detection device.
請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の対象物検出装置において、
前記故障診断部は、前記積分回路の出力電圧と所定の閾値とを比較した結果に基づいて故障の有無を判断する、ことを特徴とする対象物検出装置。
The object detection device according to any one of claims 1 to 6,
The said failure diagnostic part judges the presence or absence of a failure based on the result of having compared the output voltage of the said integration circuit, and a predetermined | prescribed threshold value, The object detection apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項7に記載の対象物検出装置において、
前記故障診断部は、前記積分回路の前記出力電圧が前記閾値以上である場合に、故障が無いと判断し、前記出力電圧が前記閾値未満である場合に、故障が有ると判断する、ことを特徴とする対象物検出装置。
In the object detection device according to claim 7,
The failure diagnosis unit determines that there is no failure if the output voltage of the integration circuit is equal to or higher than the threshold, and determines that there is a failure if the output voltage is lower than the threshold. The object detection device to be characterized.
請求項7に記載の対象物検出装置において、
前記閾値は、第1閾値と、該第1閾値より高い第2閾値とからなり、
前記故障診断部は、前記第1閾値および前記第2閾値と、前記積分回路の前記出力電圧とをそれぞれ比較し、前記出力電圧が前記第1閾値以上でかつ前記第2閾値未満である場合に、故障が無いと判断し、前記出力電圧が前記第1閾値未満または前記第2閾値以上である場合に、故障が有ると判断する、ことを特徴とする対象物検出装置。
In the object detection device according to claim 7,
The threshold comprises a first threshold and a second threshold higher than the first threshold,
The failure diagnosis unit compares each of the first threshold and the second threshold with the output voltage of the integration circuit, and the output voltage is greater than or equal to the first threshold and less than the second threshold. And an object detection device characterized by judging that there is no failure, and judging that there is a failure when the output voltage is less than the first threshold or more than the second threshold.
請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の対象物検出装置において、
前記第2受光素子の応答速度は、前記第1受光素子の応答速度より遅い、ことを特徴とする対象物検出装置。
The object detection apparatus according to any one of claims 1 to 9.
The response speed of the second light receiving element is slower than the response speed of the first light receiving element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021161857A1 (en) * 2020-02-14 2021-08-19 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Distance measurement device and distance measurement method
WO2024104258A1 (en) * 2022-11-14 2024-05-23 Hesai Technology Co., Ltd. Lidar

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