JP2019138675A - 対象物検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投光空間から受光空間へ迷光が入り込むのを効果的に抑制する。【解決手段】対象物検出装置１００は、鏡４ａを有する光走査部４を備えている。鏡４ａの向きを変えることで、発光素子２ａからの投射光を鏡４ａで反射して所定範囲に走査し、所定範囲にある対象物からの反射光を鏡４ａで反射して受光素子７ａに導き、受光素子７ａが出力する受光信号に基づいて、対象物を検出する。鏡４ａは、発光素子２ａからの投射光を反射する第１反射領域４ｃと、対象物からの反射光を反射する第２反射領域４ｄとを同一の反射面４ｂ内に有する。筐体１９内には、投射光が進行する投光空間Ｋ１と反射光が進行する受光空間Ｋ２とを仕切って光を遮光する遮光部として、鏡４ａに伴って回転する可動遮光部１５ａと、この可動遮光部１５ａを囲む固定遮光部１５ｂとが設けられている。【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、発光素子から光を投射し、その反射光を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対象物を検出する対象物検出装置に関する。

たとえば、衝突防止機能を有する車両には、レーザレーダのような対象物検出装置が搭載されている。この対象物検出装置は、車両の進行方向に存在する先行車、人、道路、およびその他の物体などを対象物として検出したり、該対象物までの距離を検出したりする。

対象物検出装置には、電波式のものと、光学式のものとがある。そのうち、光学式の対象物検出装置には、光を投射する発光素子と、光を受光して、該受光状態に応じた受光信号を出力する受光素子などが備わっている。発光素子としては、レーザダイオードなどが用いられる。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る。また、広範囲に光を投受光するために、発光素子や受光素子が複数用いられることもある。

また、広範囲に光を投受光したり、対象物検出装置を小型化したりするなどのために、水平方向や垂直方向に光を走査する光走査部を備えた対象物検出装置もある（たとえば特許文献１〜３）。

特許文献１の対象物検出装置には、６面体状の鏡を有する光走査部が備わっている。鏡の４つの側面は、反射面になっていて、回転軸に対して異なる角度で傾斜している。回転軸を中心にして鏡を回転させることにより、発光素子（レーザ光源）から投射された投射光が鏡の各反射面で反射されて所定範囲に走査される。また、所定範囲にある対象物で反射された反射光が鏡の各反射面で反射されて受光素子（光検出器）へ導かれる。この投受光時に、投射光や反射光が水平方向だけでなく、垂直方向にも走査される。

特許文献２の対象物検出装置には、第１走査ミラーと第２走査ミラーとが備わっている。これら各走査ミラーは板状に形成されていて、該板面が反射面になっている。コントローラにより第１走査ミラーの角度を変えることにより、発光素子から投射された光が第１走査ミラーで反射して所定範囲に走査される。また、コントローラにより第２走査ミラーの角度を変えることにより、所定範囲にある対象物で反射された反射光が第２走査ミラーで反射して受光素子へ導かれる。

特許文献３の対象物検出装置には、ポリゴンミラーを有する光走査部が備わっている。ポリゴンミラーの６つの反射面は、ポリゴンミラーの回転軸に対して傾斜している。回転軸を中心にしてポリゴンミラーを回転させることにより、発光素子から投射された投射光がポリゴンミラーの各反射面で反射されて所定範囲に走査される。対象物検出装置の各部を収納する筐体内において、発光素子やポリゴンミラーなどが設けられた投光空間と、受光素子などが設けられた受光空間とは、仕切り壁により仕切られている。所定範囲にある対象物で反射された反射光は、ポリゴンミラーを経由せずに、受光空間に入射して、受光素子で受光される。

一方、特許文献４および特許文献５には、検出精度の低下を抑制するため、装置内に生じた迷光が受光素子で受光されるのを防止する技術が開示されている。

特許文献４では、可動ミラーの角度を検出するミラー角度検出装置において、発光素子からの投射光をビームスプリッタと集光レンズを経由させて可動ミラーに照射し、可動ミラーによる反射光を集光レンズとビームスプリッタを経由させて受光素子で受光する。そして、ビームスプリッタと集光レンズの間に、受光素子や周辺部材からの迷光が受光素子に到達することを防止する遮光板を設け、該遮光板の中央部に光を透過させる開口を形成する。これにより、主ビームや該主ビームの可動ミラーによる反射光が、遮光板の開口を透過して、受光素子で受光され、迷光が遮光板で遮光されて受光素子へ入射しなくなる。

特許文献５では、対象物までの距離を測定する距離測定装置において、レーザ光を照射する照光鏡筒とは別に、対象物からの反射光を取り込む受光鏡筒を設けている。そして、受光鏡筒の入り口に受光レンズを設け、内奥に受光素子を設け、受光レンズと受光素子との間に遮光板を設けている。遮光板は、表面に反射防止処理を施した薄板を円錐状に凸状成型し、その小径部を除去して開口形状にしたものである。この遮光板を２枚組み合わせて使用することで、受光レンズの周縁部から入射した太陽光が、受光鏡筒の内壁や遮光板で反射して迷光となっても、該迷光が遮光板で遮光されて受光素子へ入射しなくなる。

特開２０１４−５２３６６号公報 特開２０１４−２１９２５０号公報 特開２００２−３１６８５号公報 特開２００４−１２５５５４号公報 特開平６−７４７６３号公報

たとえば特許文献１のように、鏡の同一の反射面で発光素子からの投射光と対象物からの反射光とを反射する光走査部を用いた場合は、異なる反射面で投射光と反射光とを反射する光走査部を用いた場合や、投射光と反射光のいずれか一方だけを鏡で走査する光走査部を用いた場合に比べて、対象物検出装置を小型化することができる。しかし、装置内において、投射光が進行する投光空間と反射光が進行する受光空間とが仕切られていなければ、投射光や反射光の一部が迷光となって、受光空間や投光空間に入り乱れ、該迷光が受光素子で受光される可能性が高くなる。また、迷光が受光素子で受光されると、受光素子から出力される受光信号に含まれるノイズが大きくなって、該受光信号に基づく対象物の検出精度が低下するおそれがある。特に、受光感度の高い受光素子を用いた場合は、受光素子が迷光を受光し易くなり、受光信号に含まれる迷光に基づいたノイズがより大きくなって、受光信号に基づいて対象物を精度良く検出できないおそれがある。

本発明は、投光空間から受光空間へ迷光が入り込むのを効果的に抑制できる対象物検出装置を提供することを課題とする。

本発明による対象物検出装置は、光を投射する発光素子と、光を受光して受光信号を出力する受光素子と、鏡を有し、該鏡の向きを変えることにより、発光素子から投射された投射光を鏡で反射して所定範囲に走査し、該投射光の所定範囲にある対象物での反射光を鏡で反射して受光素子に導く光走査部と、受光素子が反射光の受光状態に応じて出力する受光信号に基づいて、対象物を検出する検出部と、前記各部を収納する筐体と、筐体内における投射光が進行する投光空間と反射光が進行する受光空間とを仕切って、光を遮光する遮光部とを備えている。鏡は、投射光を反射する第１反射領域と反射光を反射する第２反射領域とを同一の反射面内に有している。遮光部は、第１反射領域と第２反射領域とを仕切るように鏡に設けられて、鏡に伴って可動する可動遮光部と、可動遮光部を囲むように筐体に対して固定された固定遮光部とから成る。

上記によると、対象物検出装置の筐体内における投光空間と受光空間のうち、光走査部の鏡の近傍にある投光空間と受光空間を、鏡に設けられた可動遮光部で仕切り、その周囲にある投光空間と受光空間を、筐体に対して固定された固定遮光部により仕切っている。このため、たとえば、発光素子からの投射光の一部が迷光となって、投光空間から受光空間に入り込んだり、対象物からの反射光の一部が迷光となって、受光空間から投光空間に入り込んだりするのを、可動遮光部および固定遮光部で阻止して、該迷光が受光素子で受光されるのを効果的に抑制することができる。

本発明において、可動遮光部と固定遮光部との隙間は、鏡と可動遮光部の可動を固定遮光部により妨げない程度まで狭小に設定されていてもよい。

また、本発明において、可動遮光部の外周部と、当該外周部に対向する固定遮光部の内周部のうち、少なくとも一方に段差を設けてもよい。

また、本発明において、可動遮光部の外周部に段差を設け、この段差は、外周部の第１反射領域側の端面と第２反射領域側の端面との間に形成されており、各端面の一方は他方よりも固定遮光部の内周部に接近していてもよい。

また、本発明において、固定遮光部の内周部に段差を設け、この段差は、内周部の第１反射領域側の端面と第２反射領域側の端面との間に形成されており、各端面の一方は他方よりも可動遮光部の外周部に接近していてもよい。

また、本発明において、可動遮光部の外周部に段差を設けるとともに、固定遮光部の内周部にも段差を設け、外周部の段差と内周部の段差とによって、可動遮光部と固定遮光部との間に屈曲した隙間が形成されていてもよい。

さらに、本発明において、可動遮光部の外周部と固定遮光部の内周部の一方は、他方に向かって突出するように凸状に形成されて複数の段差を有し、他方は、一方と反対側に窪むように凹状に形成されて複数の段差を有していてもよい。

本発明によれば、投光空間から受光空間へ迷光が入り込むのを効果的に抑制できる対象物検出装置を提供することが可能となる。

本発明の実施形態による対象物検出装置の光学系を後方から見た図である。 図１Ａで鏡の向きが変化した場合の図である。 図１Ａの光学系を上方から見た図である。 図１Ｂの光学系を上方から見た図である。 図１Ｂの遮光部より下側を上方から見た図である。 対象物検出装置の電気的構成を示した図である。 第１実施形態の要部拡大断面図である。 第２実施形態の要部拡大断面図である。 第３実施形態の要部拡大断面図である。 第４実施形態の要部拡大断面図である。 第５実施形態の要部拡大断面図である。 第６実施形態の要部拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。

図１Ａおよび図１Ｂは、対象物検出装置１００の光学系を後方（図２Ａ〜図２Ｃで対象物５０と反対側）から見た図である。図２Ａおよび図２Ｂは、対象物検出装置１００の光学系を上方（図１Ａおよび図１Ｂで上側）から見た図である。図２Ｃは、図１Ｂの遮光部１５ａ、１５ｂより下側を上方から見た図である。なお、図１Ａと図１Ｂでは、光走査部４の鏡４ａの向きが異なっている。図２Ａは、図１Ａの鏡４ａの向きに対応した状態を示し、図２Ｂおよび図２Ｃは、図１Ｂの鏡４ａの向きに対応した状態を示している。

対象物検出装置１００は、たとえば、自動四輪車に搭載されたレーザレーダから成る。対象物検出装置１００の光学系は、ＬＤ（Laser Diode）２ａ、投光レンズ１４、光走査部４、受光レンズ１６、反射鏡１７、およびＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）７ａから成る。

そのうち、ＬＤ２ａ、投光レンズ１４、および光走査部４は、投光光学系である。光走査部４、受光レンズ１６、反射鏡１７、およびＡＰＤ７ａは、受光光学系である。

これらの光学系は、対象物検出装置１００の筐体１９内に収容されている。筐体１９の前面（対象物５０側）は開口している。この筐体１９の前面に、図２Ａなどに示す透過窓２０が設けられている。透過窓２０は、矩形状の窓枠と、該窓枠内に嵌め込まれた透光性を有する板材から成る（詳細図示省略）。

透過窓２０が車両の前方、後方、または左右側方を向くように、対象物検出装置１００は車両の前部、後部、または左右側部に設置される。そして、対象物検出装置１００は、車両の前方、後方、または左右側方に存在する対象物５０の有無や、対象物５０までの距離を検出する。対象物５０は、対象物検出装置１００が設置された車両以外の車両、人、またはその他の物体である。

ＬＤ２ａは、高出力のレーザ光（光パルス）を投射する発光素子である。図１Ａ〜図２Ｂでは、便宜上、ＬＤ２ａを１つだけ示しているが、ＬＤ２ａは、実際には図１Ａなどで上下方向（鉛直方向）に複数配列されている。ＬＤ２ａは、発光面が光走査部４側を向くように配置されている。

ＡＰＤ７ａは、ＬＤ２ａからの投射光の対象物５０による反射光を受光する受光素子である。ＡＰＤ７ａの受光感度は、ＰＤ（Photo Diode）の受光感度より高い。図１Ａ〜図２Ａおよび図２Ｃでは、便宜上、ＡＰＤ７ａを１つだけ示しているが、ＡＰＤ７ａは、実際には図１Ａなどで上下方向（または左右方向）に複数配列されている。ＡＰＤ７ａは、受光面が反射鏡１７側を向くように配置されている。

光走査部４は、走査ミラー、回転走査部、または光偏向器とも呼ばれている。光走査部４には、鏡４ａとモータ４ｆなどが備わっている。

鏡４ａは、板状に形成されている。鏡４ａの両板面（表面と裏面）は、反射面４ｂとなっている。図１Ａなどに示すように、鏡４ａの下方には、モータ４ｆが設けられている。モータ４ｆの回転軸４ｊは上下方向と平行になっている。モータ４ｆ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４ｆの回転軸４ｊに連動して、鏡４ａは回転する。

筐体１９内において、ＬＤ２ａと投光レンズ１４は、光走査部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ＡＰＤ７ａは、鏡４ａの下部周辺に配置されている。ＬＤ２ａと投光レンズ１４より下方でかつ、受光レンズ１６と反射鏡１７とＡＰＤ７ａより上方には、光を遮光する板状の遮光部１５ａ、１５ｂが設けられている。遮光部１５ａ、１５ｂは、鏡４ａに設けられた可動遮光部１５ａと、筐体１９に対して固定された固定遮光部１５ｂとから成る。

可動遮光部１５ａは、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、上方から見ると、円形に形成されている。可動遮光部１５ａは、鏡４ａから回転軸４ｊに対して垂直に突出するように、鏡４ａの中央に固定されている（図１Ａおよび図１Ｂ参照）。鏡４ａが回転軸４ｊを中心に回転することに伴って、可動遮光部１５ａも回転軸４ｊを中心に回転する。

鏡４ａの表裏の反射面４ｂは、可動遮光部１５ａにより上半分と下半分とに仕切られている。各反射面４ｂの可動遮光部１５ａより上方にある第１反射領域４ｃ（上半分）は、ＬＤ２ａからの投射光を反射する。各反射面４ｂの可動遮光部１５ａより下方にある第２反射領域４ｄ（下半分）は、対象物５０からの反射光を反射する。図１Ａおよび図１Ｂでは、一方の反射面４ｂしか図示していないが、他方の反射面４ｂも同様である（図２Ａ〜図２Ｃ参照）。上記のように、鏡４ａは、同一の反射面４ｂ内に第１反射領域４ｃと第２反射領域４ｄとを有している。

固定遮光部１５ｂは、可動遮光部１５ａを囲むように、筐体１９内に設けられている。図１Ａなどに示すように、固定遮光部１５ｂは、筐体１９の内部空間を上下に区切るように、水平な姿勢で筐体１９に固定されている。固定遮光部１５ｂには、上下に貫通する貫通孔１５ｈが形成されている。この貫通孔１５ｈ内に、可動遮光部１５ａが嵌入されている。

可動遮光部１５ａの外周部１５ｃは、固定遮光部１５ｂの貫通孔１５ｈの内周部１５ｄと対向している。可動遮光部１５ａと固定遮光部１５ｂとは、鏡４ａと可動遮光部１５ａの回転を固定遮光部１５ｂにより妨げない程度まで接近している。

対象物５０を検出する際の投受光路は、図１Ｂ、図２Ｂ、および図２Ｃ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１Ｂおよび図２Ｂに１点鎖線の矢印で示すように、ＬＤ２ａから投射された投射光は、投光レンズ１４により拡がりを調整された後、光走査部４の鏡４ａのいずれかの反射面４ｂの第１反射領域４ｃに当たる。この際、モータ４ｆが回転して、鏡４ａの向き（角度）が変化し、鏡４ａのいずれかの反射面４ｂが対象物５０側を向いた所定角度となる（たとえば図１Ｂおよび図２Ｂに示す鏡４ａの状態）。これにより、ＬＤ２ａからの投射光が投光レンズ１４を透過した後、鏡４ａの第１反射領域４ｃで反射し、透過窓２０を透過して、筐体１９外の所定範囲に走査される（図２Ｃも参照）。

図２Ｂおよび図２Ｃに示す走査角度Ｚは、ＬＤ２ａからの投射光が光走査部４の鏡４ａの第１反射領域４ｃ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Ｚが、対象物検出装置１００による対象物５０の水平方向の検出範囲である。

上記のように、対象物検出装置１００から所定範囲に投射された投射光は、所定範囲にある対象物５０で反射される。その反射光は、図１Ｂ、図２Ｂ、および図２Ｃに２点鎖線の矢印で示すように、対象物検出装置１００に向かって進行して、透過窓２０を透過し、鏡４ａの表裏いずれかの反射面４ｂの第２反射領域４ｄに当たる（図２Ｃ参照）。この際、モータ４ｆが回転して、鏡４ａの向きが変化し、鏡４ａの表裏いずれかの反射面４ｂが対象物５０側を向いた所定角度となる（たとえば図２Ｂおよび図２Ｃに示す鏡４ａの状態）。これにより、対象物５０からの反射光が、鏡４ａの第２反射領域４ｄで反射して、受光レンズ１６に入射する。そして、反射光は、受光レンズ１６で集光された後、反射鏡１７で反射して、ＡＰＤ７ａで受光される。つまり、光走査部４は、対象物５０からの反射光を走査して、該反射光を受光レンズ１６と反射鏡１７を介してＡＰＤ７ａへ導く。

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、遮光部１５ａ、１５ｂは、筐体１９内において、ＬＤ２ａからの投射光が進行する投光空間（遮光部１５ａ、１５ｂより上方の内部空間）Ｋ１と、対象物５０からの反射光が進行する受光空間（遮光部１５ａ、１５ｂより下方の内部空間）Ｋ２とを仕切っている。そして、ＬＤ２ａからの投射光が投光空間Ｋ１から受光空間Ｋ２へ進行したり、対象物５０からの反射光が受光空間Ｋ２から投光空間Ｋ１へ進行したりするのを、遮光部１５ａ、１５ｂにより防止している。

図３は、対象物検出装置１００の電気的構成図である。対象物検出装置１００には、制御部１、投光モジュール２、ＬＤ駆動回路３、モータ４ｆ、モータ駆動回路５、エンコーダ６、受光モジュール７、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）８、記憶部１１、および通信部１２が備わっている。これらの各部も、筐体１９（図１Ａなど）内に収納されている。

制御部１は、マイクロコンピュータなどから成り、対象物検出装置１００の各部の動作を制御する。制御部１には、物体検出部１ａが設けられている。

記憶部１１は、揮発性や不揮発性のメモリから成る。記憶部１１には、制御部１が対象物検出装置１００の各部を制御するための情報や、対象物５０を検出するための情報などが記憶されている。

通信部１２は、車両に搭載された他の装置と通信するための通信回路から成る。制御部１は、通信部１２により他の装置に対して各種情報を送受信する。

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

制御部１は、ＬＤ駆動回路３により投光モジュール２のＬＤ２ａの動作を制御する。具体的には、制御部１は、ＬＤ駆動回路３によりＬＤ２ａを発光させて、レーザ光を投射する。また、制御部１は、ＬＤ駆動回路３によりＬＤ２ａの発光を停止させて、キャパシタ２ｃを充電する。

モータ４ｆは、光走査部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４ｆの駆動を制御して、鏡４ａを回転させる。そして、制御部１は、鏡４ａを回転させることにより、ＬＤ２ａ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ＡＰＤ７ａ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４ｆや鏡４ａの回転状態（回転角や回転数など）を検出する。

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

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

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

信号増倍部９は、ＤＣ−ＤＣコンバータと、該ＤＣ−ＤＣコンバータに入力する基準電圧を生成するＰＷＭ（パルス幅変調）回路から成る。制御部１は、信号増倍部９のＤＣ−ＤＣコンバータにより各ＡＰＤ７ａに印加する逆電圧（逆バイアス電圧）を制御することにより、ＡＰＤ７ａが受光時に出力する電流を増倍させる。

ＭＵＸ７ｃは、各ＴＩＡ７ｂの出力信号を選択し、ＡＤＣ８に出力する。ＡＤＣ８は、ＭＵＸ７ｃから出力されるアナログ信号を、高速でデジタル信号に変換して、制御部１に出力する。つまり、各ＡＰＤ７ａの受光状態に応じた電圧信号が、受光モジュール７からＡＤＣ８を介して制御部１に出力される。

制御部１の物体検出部１ａは、ＡＤＣ８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の有無を検出する。具体的には、たとえば物体検出部１ａは、受光モジュール７からＡＤＣ８を介して出力される受光信号と所定の閾値とを比較する。そして、受光信号が閾値以上であれば、対象物５０が有ると判断し、受光信号が閾値未満であれば、対象物５０が無いと判断する。

また、物体検出部１ａは、閾値以上である受光信号の最大値を検出し、該最大値に基づいて対象物５０による反射光の受光時刻を検出する。そして、反射光の受光時刻とＬＤ２ａからのレーザ光の投射時刻とに基づいて、対象物５０までの距離を算出する（いわゆるＴＯＦ（Time of Flight）法）。

図４は、第１実施形態の要部拡大断面図である。詳しくは、図４は、図１Ａなどに示した回転軸４ｊを含む鉛直面内における、可動遮光部１５ａの外周部１５ｃと固定遮光部１５ｂの貫通孔１５ｈの内周部１５ｄの断面形状を拡大して示している。（後述する図５以降の実施形態も同様である。）

光走査部４の鏡４ａをスムーズに回転させるには、可動遮光部１５ａと固定遮光部１５ｂの間に隙間Ｓを設ける必要がある。図４に示すように、可動遮光部１５ａの外周部１５ｃとこれに対向する固定遮光部１５ｂの内周部１５ｄとの隙間Ｓは、鏡４ａと可動遮光部１５ａの回転を固定遮光部１５ｂにより妨げない程度まで狭小に設定されている。

外周部１５ｃと内周部１５ｄとが対向する鉛直方向の幅Ｗは、少なくとも外周部１５ｃと内周部１５ｄの各端面で迷光が複数回乱反射する程度に拡げられている。図４では、幅Ｗは、遮光部１５ａ、１５ｂの板厚と同等になっている。なお、可動遮光部１５ａの板厚と固定遮光部１５ｂの板厚とは異なっていてもよい。

以上の実施形態によれば、対象物検出装置１００の筐体１９内において、ＬＤ２ａからの投射光が進行する投光空間Ｋ１と、対象物５０からの反射光が進行する受光空間Ｋ２のうち、光走査部４の鏡４ａの近傍にある投光空間Ｋ１と受光空間Ｋ２とを、鏡４ａに設けられた可動遮光部１５ａで仕切っている。また、その周囲にある投光空間Ｋ１と受光空間Ｋ２とを、筐体１９に対して固定された固定遮光部１５ｂにより仕切っている。このため、たとえばＬＤａからの投射光の一部が迷光となって、投光空間Ｋ１から受光空間Ｋ２に入り込んだり、対象物５０からの反射光の一部が迷光となって、受光空間Ｋ２から投光空間Ｋ１に入り込んだりするのを、可動遮光部１５ａおよび固定遮光部１５ｂで阻止して、該迷光がＡＰＤ７ａで受光されるのを効果的に抑制することができる。またこの結果、ＡＰＤ７ａから出力される受光信号に含まれるノイズを小さく抑えて、該受光信号に基づく対象物５０の検出精度を高く維持することができる。

また、以上の実施形態では、可動遮光部１５ａと固定遮光部１５ｂとの隙間Ｓが、鏡４ａと可動遮光部１５ａの回転を固定遮光部１５ｂにより妨げない程度まで狭小に設定されている。このため、ＬＤ２ａからの投射光の一部が、鏡４ａや他の部材で反射したり鏡４ａをすり抜けたりして迷光となっても、該迷光が投光空間Ｋ１から隙間Ｓを通って受光空間Ｋ２に入り込むのを抑制することができる。また、対象物５０からの反射光の一部が、鏡４ａや他の部材で反射したり鏡４ａをすり抜けたりして迷光となっても、該迷光が受光空間Ｋ２から隙間Ｓを通って投光空間Ｋ１に入り込むのを抑制することができる。さらに、図４の（ａ）や（ｂ）に矢印で示すように、迷光が隙間Ｓに入っても、隙間Ｓの両側にある遮光部１５ａ、１５ｂの各端面で迷光を乱反射させて、迷光を減衰させることができる。このため、迷光がＡＰＤ７ａまで到達し難くなり、ＡＰＤ７ａが迷光を受光するのを一層抑制することができる。

さらに、以上の実施形態では、投射光を反射する第１反射領域４ｃと反射光を反射する第２反射領域４ｄとを同一の反射面４ｂ内に有する鏡４ａを備えた光走査部４を用い、第１反射領域４ｃと第２反射領域４ｄを仕切るように可動遮光部１５ａを設けている。このため、異なる反射面で投射光と反射光とを反射する光走査部を用いた場合や、投射光と反射光のいずれか一方だけを鏡で走査する光走査部を用いた場合に比べて、対象物検出装置１００を小型化することができる。

図５は、第２実施形態の要部拡大断面図である。第２実施形態では、可動遮光部１５ａの外周部１５ｃに、段差１５ｇが設けられている。段差１５ｇは、端面１５ｅと端面１５ｆの間に形成されている。鏡４ａの第１反射領域４ｃ側の端面１５ｅより、第２反射領域４ｄ側の端面１５ｆの方が、固定遮光部１５ｂの内周部１５ｄに接近している。このため、内周部１５ｄの端面と端面１５ｅとの間隔より、内周部１５ｄの端面と端面１５ｆとの間隔の方が狭くなっている。

このように、可動遮光部１５ａの外周部１５ｃに段差１５ｇを設けることで、図５の（ａ）および（ｂ）に矢印で示すように、投光空間Ｋ１や受光空間Ｋ２からの迷光が可動遮光部１５ａと固定遮光部１５ｂの隙間Ｓに入っても、端面１５ｅ、１５ｆ、段差１５ｇ、および固定遮光部１５ｂの内周部１５ｄの端面で迷光を乱反射させて、迷光を減衰させることができる。また、隙間Ｓにおける迷光の乱反射状態が複雑になるので、迷光の減衰度合を向上させることができる。さらに、第１反射領域４ｃ側の端面１５ｅより、第２反射領域４ｄ側の端面１５ｆの方が、固定遮光部１５ｂの内周部１５ｄに接近している。このため、迷光が第１端面１５ｅと内周部１５ｄの端面との間を乱反射しながら通り抜けても、端面１５ｆと内周部１５ｄの端面との間で迷光をさらに乱反射させて確実に減衰させ、投光空間Ｋ１から受光空間Ｋ２へ迷光が入り込むのを一層抑制することができる。

図６は、第３実施形態の要部拡大断面図である。可動遮光部１５ａの外周部１５ｃには、第２実施形態（図５）と同じ段差１５ｇが設けられている。第３実施形態では、さらに固定遮光部１５ｂの内周部１５ｄにも、端面１５ｉ、１５ｊの間に形成された段差１５ｋが設けられている。対向する端面１５ｅ、１５ｉの間隔と、対向する端面１５ｆ、１５ｊの間隔は、同一でもよいし、異なっていてもよい。

このように、可動遮光部１５ａの外周部１５ｃと、固定遮光部１５ｂの内周部１５ｄに、それぞれ段差１５ｇ、１５ｋを設けることで、可動遮光部１５ａと固定遮光部１５ｂとの間に屈曲した隙間Ｓが形成される。このため、図６の（ａ）および（ｂ）に矢印で示すように、可動遮光部１５ａと固定遮光部１５ｂの隙間Ｓに入った迷光を端面１５ｅ、１５ｆ、１５ｉ、１５ｊや段差１５ｇ、１５ｋで乱反射させて、確実に減衰させることができる。また、屈曲した隙間Ｓにおける迷光の経路が複雑になって、乱反射回数が増えるので、迷光の減衰度合を向上させることができる。

図７は、第４実施形態の要部拡大断面図である。可動遮光部１５ａの外周部１５ｃは、固定遮光部１５ｂの内周部１５ｄに向かって突出するように、凸状に形成されている。固定遮光部１５ｂの内周部１５ｄは、可動遮光部１５ａの外周部１５ｃに対応させて、該外周部１５ｃと反対側に窪むように、凹状に形成されている。すなわち、固定遮光部１５ｂの内周部１５ｄと可動遮光部１５ａの外周部１５ｃとは、凹凸で嵌合するように形成されている。

これにより、可動遮光部１５ａの外周部１５ｃには、端面１５ｎ、１５ｐの間に段差１５ｒが形成され、端面１５ｐ、１５ｑの間に段差１５ｓが形成される。また、固定遮光部１５ｂの内周部１５ｄには、端面１５ｔ、１５ｕの間に段差１５ｗが形成され、端面１５ｕ、１５ｖの間に段差１５ｘが形成される。これらの複数の段差により、可動遮光部１５ａと固定遮光部１５ｂとの間には、図６の場合よりもさらに屈曲した隙間Ｓが形成される。このため、投光空間Ｋ１や受光空間Ｋ２から外周部１５ｃと内周部１５ｄとの隙間Ｓに入った迷光を、端面１５ｎ、１５ｐ、１５ｑ、１５ｔ、１５ｕ、１５ｖと段差１５ｒ、１５ｓ、１５ｗ、１５ｘで乱反射させて、より一層減衰させることができる。

また、第５実施形態として、図８に示すように、固定遮光部１５ｂの内周部１５ｄにだけ、段差１５１を設けてもよい。段差１５１は、端面１５ｙと端面１５ｚの間に形成されている。鏡４ａの第１反射領域４ｃ側の端面１５ｙより、第２反射領域４ｄ側の端面１５ｚの方が、可動遮光部１５ａの外周部１５ｃに接近している。このため、端面１５ｙと外周部１５ｃの端面との間隔より、端面１５ｚと外周部１５ｃの端面との間隔の方が狭くなっている。このような構造によっても、投光空間Ｋ１から受光空間Ｋ２へ迷光が入り込むのを抑制することができる。

また、第６実施形態として、図９に示すように、可動遮光部１５ａの外周部１５ｃの端面１５ｅ’、１５ｆ’のうち、鏡４ａの第２反射領域４ｄ側の端面１５ｆ’ より、第１反射領域４ｃ側の端面１５ｅ’の方を、固定遮光部１５ｂの内周部１５ｄに接近させてもよい。このような構造によっても、投光空間Ｋ１から受光空間Ｋ２へ迷光が入り込むのを抑制することができる。

また、図示は省略するが、さらに他の実施形態として、可動遮光部１５ａの外周部１５ｃや固定遮光部１５ｂの内周部１５ｄに、４つ以上の端面の間に形成される複数の段差を設けてもよい。また、図７とは逆に、外周部１５ｃを凹状に形成して、該外周部１５ｃに対応するように、内周部１５ｄを凸状に形成してもよい。または、外周部１５ｃと内周部１５ｄのうち、いずれか一方のみを凸状または凹状に形成してもよい。また、外周部１５ｃと内周部１５ｄの両方を凸状または凹状に形成してもよく、この場合は、外周部１５ｃと内周部１５ｄとを凹凸で嵌合させずに、厚み方向（上下方向）にずらしてもよい。

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、板状の可動遮光部１５ａと固定遮光部１５ｂを設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではなく、たとえば、シート状、膜状、またはブロック状の可動遮光部や固定遮光部を設けてもよい。また、可動遮光部や固定遮光部は、それぞれ１ピースで構成されていてもよいし、複数ピースで構成されていてもよい。また、固定遮光部は、以上の実施形態のように可動遮光部の全周を囲むように設けるだけでなく、可動遮光部の一部を囲むように設けてもよい。また、可動遮光部の外周部や固定遮光部の内周部には、環状に連続するように段差を設けてもよいし、不連続に段差を設けてもよい。また、可動遮光部の外周部や固定遮光部の内周部の凹凸も、環状に連続するように設けてもよいし、不連続に設けてもよい。

また、以上の実施形態では、発光素子としてＬＤ２ａを用い、受光素子としてＡＰＤ７ａを用いた例を示したが、本発明はこれらのみに限定するものではない。ＬＤ以外の発光素子を適宜数、投光モジュール２に設けてもよい。また、たとえばＰＩＮ型のＰＤやガイガーモードのＡＰＤであるＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）や、ＳＰＡＤを複数並列に接続して成るＭＰＰＣ（Multi-Pixel Photon Counter）などを、受光素子として受光モジュール７に設けてもよい。さらに、発光素子や受光素子の設置数と配列は、適宜選択してもよい。

また、以上の実施形態では、モータ４ｆにより鏡４ａを回転させて、鏡４ａの向きを変えることにより、投射光や反射光を走査する光走査部４を用いた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえばアクチュエータにより鏡を揺動させて、鏡の向きを変えることにより、投射光や反射光を走査する光走査部を用いてもよい。

また、以上の実施形態では、遮光部１５ａ、１５ｂより上方に投光光学系や投光空間Ｋ１を設け、遮光部１５ａ、１５ｂより下方に受光光学系や受光空間Ｋ２を設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではなく、遮光部１５ａ、１５ｂより下方に投光光学系や投光空間を設け、遮光部１５ａ、１５ｂより上方に受光光学系や受光空間を設けてもよい。

さらに、以上の実施形態では、車載用のレーザレーダから成る対象物検出装置１００に本発明を適用した例を挙げたが、その他の用途の対象物検出装置に対しても、本発明を適用することは可能である。

１ａ 物体検出部（検出部）
２ａ ＬＤ（発光素子）
４ 光走査部
４ａ 鏡
４ｂ 反射面
４ｃ 第１反射領域
４ｄ 第２反射領域
７ａ ＡＰＤ（受光素子）
１５ａ 可動遮光部
１５ｂ 固定遮光部
１５ｃ 外周部
１５ｄ 内周部
１５ｅ、１５ｆ、１５ｅ’、１５ｆ’ 端面
１５ｉ、１５ｊ、１５ｎ、１５ｐ、１５ｑ、１５ｔ、１５ｕ、１５ｖ 端面
１５ｙ、１５ｚ 端面
１５ｇ、１５ｋ、１５ｒ、１５ｓ、１５ｗ、１５ｘ 段差
１５１、１５２ 段差
１９ 筐体
５０ 対象物
１００ 対象物検出装置
Ｋ１ 投光空間
Ｋ２ 受光空間
Ｓ 隙間
Ｚ 走査角度（所定範囲）

Claims (7)

1. 光を投射する発光素子と、
   光を受光して受光信号を出力する受光素子と、
   鏡を有し、前記鏡の向きを変えることにより、前記発光素子から投射された投射光を前記鏡で反射して所定範囲に走査し、該投射光の前記所定範囲にある対象物での反射光を前記鏡で反射して前記受光素子に導く光走査部と、
   前記受光素子が前記反射光の受光状態に応じて出力する前記受光信号に基づいて、前記対象物を検出する検出部と、
   前記各部を収納する筐体と、を備えた対象物検出装置において、
   前記筐体内における前記投射光が進行する投光空間と前記反射光が進行する受光空間とを仕切って、光を遮光する遮光部をさらに備え、
   前記鏡は、前記投射光を反射する第１反射領域と前記反射光を反射する第２反射領域とを同一の反射面内に有し、
   前記遮光部は、
   前記第１反射領域と前記第２反射領域とを仕切るように前記鏡に設けられて、前記鏡に伴って可動する可動遮光部と、
   前記可動遮光部を囲むように前記筐体に対して固定された固定遮光部とから成る、ことを特徴とする対象物検出装置。
2. 請求項１に記載の対象物検出装置において、
   前記可動遮光部と前記固定遮光部との隙間は、前記鏡と前記可動遮光部の可動を前記固定遮光部により妨げない程度まで狭小に設定されている、ことを特徴とする対象物検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の対象物検出装置において、
   前記可動遮光部の外周部と、当該外周部に対向する前記固定遮光部の内周部のうち、少なくとも一方に段差を設けた、ことを特徴とする対象物検出装置。
4. 請求項３に記載の対象物検出装置において、
   前記可動遮光部の外周部に前記段差を設け、
   前記段差は、前記外周部の前記第１反射領域側の端面と、前記第２反射領域側の端面との間に形成されており、
   前記各端面の一方は、他方よりも前記固定遮光部の内周部に接近している、ことを特徴とする対象物検出装置。
5. 請求項３に記載の対象物検出装置において、
   前記固定遮光部の内周部に前記段差を設け、
   前記段差は、前記内周部の前記第１反射領域側の端面と、前記第２反射領域側の端面との間に形成されており、
   前記各端面の一方は、他方よりも前記可動遮光部の外周部に接近している、ことを特徴とする対象物検出装置。
6. 請求項３に記載の対象物検出装置において、
   前記可動遮光部の外周部に前記段差を設けるとともに、前記固定遮光部の内周部にも前記段差を設け、
   前記外周部の段差と前記内周部の段差とによって、前記可動遮光部と前記固定遮光部との間に屈曲した隙間が形成されている、ことを特徴とする対象物検出装置。
7. 請求項３に記載の対象物検出装置において、
   前記可動遮光部の外周部と前記固定遮光部の内周部の一方は、他方に向かって突出するように凸状に形成されて複数の段差を有し、他方は、一方と反対側に窪むように凹状に形成されて複数の段差を有している、ことを特徴とする対象物検出装置。

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