JP2021014996A - 対象物検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物検出装置の検出精度を低下させることなく、測定光の投光範囲を広げる。【解決手段】対象物検出装置は、発光部と受光部を収納するケース１２と、発光部から発せられた測定光Ｌａ〜Ｌｆを通過させてケース１２外へ投光する出光部１４ｂと、ケース１２外に有る対象物で反射された測定光Ｌａ〜Ｌｆの反射光を通過させてケース１２内へ導く入光部１４ｃとを有している。出光部１４ｂは、その一方側の端部１４ｒへ向かうに連れて幅Ｗｂが広くなる領域を有している。【選択図】図７

Description

本発明は、光を投受光して対象物を検出する対象物検出装置に関し、特に光を効率良く出射するための構造に関する。

車載用のレーザレーダのような対象物検出装置は、たとえば特許文献１や特許文献２などに開示されているように、発光部、受光部、およびその他の部品などをケース内に収納している。ケースは、遮光性を有する材料により形成されている。ケースの側面には、窓が設けられている。

対象物検出装置では、発光部から発せられた測定光が、窓を通過して、ケース外へ投光される。また、ケース外にある対象物で反射された測定光の反射光が、窓を通過して、ケース内へ入射し、受光部により受光される。そして、その受光状態に応じて受光部から出力される信号に基づいて、対象物が検出される。

特開２０１８−１００８８０号公報 特開２０１９−２０１４９号公報

対象物検出装置では、測定光の投光範囲を窓の大きさより大きくするため、測定光を窓に対して垂直に入射させたり、斜めに入射させたりすることがある。また、測定光の進行方向を異ならせると、発光部からの測定光の経路長も異なる。そして、窓に対して斜めに測定光を進行させた場合、発光部からの測定光の経路長が長くなるほど、測定光は窓の中心から離れた箇所に到達する。このため、発光部からの経路長が短い測定光は、窓を通過してケース外へ投光されるが、発光部からの経路長が長い測定光は、窓の周囲に有る遮光物で遮られて、ケース外へ投光されないおそれがある。そして、このように測定光がケース外へ投光されないと、投光範囲が狭くなり、対象物の検出範囲も狭くなってしまう。

そこで、測定光の投光を妨げないように、窓を大きくすることが考えられるが、単に窓を大きくすると、太陽光などの外乱光が窓からケース内へ入射し易くなるため、対象物の検出精度が低下するおそれがある。

本発明は、対象物検出装置の検出精度を低下させることなく、測定光の投光範囲を広げることを課題とする。

本発明による対象物検出装置は、発光部と、受光部と、発光部および受光部を収納するケースと、発光部から発せられた測定光を通過させてケース外へ投光する出光部と、ケース外に有る対象物で反射された測定光の反射光を通過させてケース内へ導く入光部とを備えている。反射光の受光状態に応じて受光部から出力される信号に基づいて、対象物が検出される。出光部は、その一方側の端部へ向かうに連れて幅が広くなる領域を有している。

上記対象物検出装置によると、発光部から出光部までの経路長が長い測定光ほど、出光部における幅が広い箇所を通過するので、測定光を出光部の周囲に有る遮光物で遮ることなく、ケース外へ投光して、測定光の投光範囲を広くすることができる。そしてその結果、対象物の検出範囲も広くすることができる。また、出光部の全体に渡って、出光部の幅を一様に広げるのではなく、部分的に幅を広げているので、外乱光が出光部からケース内へ入射し難くなり、対象物の検出精度が低下するのを防ぐことができる。

本発明では、ケースに収納され、鏡を有し、該鏡を回転させることにより、発光部から投射された測定光を鏡で反射して、出光部を通過させてケース外の所定範囲に走査する光走査部をさらに備えていてもよい。そして、出光部の前記領域は、前記端部へ向かうに連れて、光走査部による測定光の走査方向に対して垂直な方向の幅が広くなっていてもよい。

また、本発明では、出光部と入光部とは隣接するように設けられ、光走査部は、所定範囲に有る対象物で反射して入光部を通過することによりケース内に導かれた反射光を、回転している鏡で反射して受光部へ導いてもよい。そして、遮光性を有する材料で形成され、出光部と入光部とを仕切る仕切壁をさらに設け、該仕切壁は、その一部が、鏡から離れるに連れて入光部側に変位していてもよい。

また、本発明では、仕切壁の入光部側に変位した部分は、直線状もしくは曲線状に傾斜し、または階段状となっていてもよい。

さらに、本発明では、ケースの開口部を塞ぐカバーをさらに備え、このカバーは、透光性を有する材料で形成された窓と、遮光性を有する材料で形成され、窓の周囲を囲む窓枠とを有し、窓に出光部および入光部が設けられていてもよい。

本発明によれば、対象物検出装置の検出精度を低下させることなく、測定光の投光範囲を広げ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電気的構成図である。 同対象物検出装置の外観の斜視図である。 同対象物検出装置の内部構造の斜視図である。 同対象物検出装置の投光光学系の上面図である。 同対象物検出装置の受光光学系の上面図である。 同対象物検出装置の内部構造の正面図である。 同対象物検出装置のカバーの背面図である。 従来の対象物検出装置のカバーの背面図である。 本発明の他の実施形態によるカバーの背面図である。 本発明の他の実施形態によるカバーの背面図である。 本発明の他の実施形態によるカバーの背面図である。

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。

まず、実施形態の対象物検出装置１００の電気的構成を説明する。

図１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は、車載用のレーザレーダである。対象物検出装置１００の制御部１は、ＣＰＵ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。

ＬＤ（レーザダイオード）モジュール２はパッケージ化されている。ＬＤモジュール２には、光源であるＬＤ（レーザダイオード）が複数含まれている。（図１では、便宜上、ＬＤのブロックを１つだけ示している。）各ＬＤは、測定光（高出力光パルス）を発する発光素子である。ＬＤモジュール２は、本発明の「発光部」の一例である。

制御部１は、ＬＤモジュール２の各ＬＤの動作を制御する。詳しくは、たとえば制御部１は、各ＬＤを発光させて、人や物体などの対象物に対して測定光を投射する。また、制御部１は、各ＬＤの発光を停止させて、充電回路３により各ＬＤを充電する。

モータ４ｃは、後述する光走査部４（図３など）の駆動源である。モータ駆動回路５は、モータ４ｃを駆動する。エンコーダ６は、モータ４ｃの回転状態（角度や回転数など）を検出する。制御部１は、モータ駆動回路５によりモータ４ｃを回転させて、光走査部４の動作を制御する。また、制御部１は、エンコーダ６の出力に基づいて、光走査部４の動作状態（後述する鏡４ａの回転角など）を検出する。

ＰＤ（フォトダイオード）モジュール７はパッケージ化されている。ＰＤモジュール７には、受光素子であるＰＤ、ＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ）、ＭＵＸ（マルチプレクサ）、およびＶＧＡ（可変ゲインアンプ）が含まれている（詳細回路は図示省略）。ＰＤモジュール７は、本発明の「受光部」の一例である。

ＰＤは、ＰＤモジュール７に複数設けられている。（図１では、便宜上、ＰＤのブロックを１つだけ示している。）ＭＵＸは、ＴＩＡの出力信号をＶＧＡに入力させる。昇圧回路９は、フォトダイオードの動作に必要な昇圧された電圧を、ＰＤモジュール７の各ＰＤに供給する。ＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）８は、ＰＤモジュール７から出力されるアナログ信号を、デジタル信号に変換する。

制御部１は、ＰＤモジュール７の各部の動作を制御する。詳しくは、たとえば制御部１は、ＬＤモジュール２により投光した測定光の対象物による反射光を、ＰＤモジュール７のＰＤにより受光する。そして、制御部１は、その受光状態に応じてＰＤから出力される受光信号を、ＰＤモジュール７のＴＩＡおよびＶＧＡにより信号処理する。さらに、制御部１は、ＰＤモジュール７から出力されるアナログの受光信号を、ＡＤＣ８によりデジタルの受光信号に変換する。この変換後のデジタルの受光信号に基づいて、制御部１は対象物の有無を検出する。また、制御部１は、ＬＤが光を発してから、対象物による反射光をＰＤで受光するまでの時間を算出し、該時間に基づいて対象物までの距離を検出する。

記憶部１０は、揮発性や不揮発性のメモリから成る。記憶部１０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、対象物を検出するための情報などが記憶されている。インタフェイス１１は、車両に搭載されたＥＣＵ（電子制御装置）などと通信するための通信回路から成る。

次に、対象物検出装置１００の構造および機能を説明する。

図２は、対象物検出装置１００の外観の斜視図である。図３は、対象物検出装置１００の内部構造の斜視図である。図４は、対象物検出装置１００の投光光学系の上面図である。図５は、対象物検出装置１００の受光光学系の上面図である。図６は、対象物検出装置１００の内部構造の正面図である。図７は、対象物検出装置１００のカバー１４の背面図である。なお、図３と図６では、対象物検出装置１００の内部構造を対象物側から見た状態を示している。図７では、カバー１４を対象物と反対側から見た状態を示している。

図２に示すように、対象物検出装置１００には、ケース１２とカバー１４が備わっている。ケース１２は、正面視（対象物側から見た状態）がほぼ矩形状の箱体に形成されている。カバー１４は、ケース１２の開口部１２ａ（図４、図５）を塞ぐように、ケース１２に固定されている。図３では、ケース１２とカバー１４の図示を省略している。図６では、カバー１４の図示を省略している。

カバー１４は、図２に示すように、窓１４ａと、窓１４ａの周囲を囲む窓枠１４ｄを有している。窓枠１４ｄは、遮光性を有する材料で形成されている。窓１４ａは、透光性を有する材料により、対象物側へ突出するようにドーム状に形成されている。

図７に示すように、窓１４ａは、背面から見て、矩形状に形成されている。また、窓１４ａは、出光部１４ｂと、該出光部１４ｂの上側（Ｚ方向側）に隣接する入光部１４ｃとを有している。出光部１４ｂは、ＬＤモジュール２の各ＬＤから発せられた測定光をケース１２外へ透過（通過）させる。入光部１４ｃは、対象物からの反射光をケース１２内へ透過（通過）させる。

窓１４ａの内側には、出光部１４ｂと入光部１４ｃとを仕切る仕切壁１４ｓが設けられている。仕切壁１４ｓは、遮光性を有する材料で形成されていて、窓１４ａおよびカバー１４と一体化されている。

対象物検出装置１００は、たとえば、図２に示すカバー１４の表面が車両の前方、後方、または左右側方を向くように、車両の前部、後部、または左右側部に設置される。その際、図２に示すように、ケース１２の短辺方向が鉛直方向Ｚと平行になるように、対象物検出装置１００は車両に設置される。

ケース１２とカバー１４で囲まれた内部空間には、図３〜図７に示すような対象物検出装置１００の光学系と、図１に示した対象物検出装置１００の電気系などが収納されている。

対象物検出装置１００の光学系は、ＬＤモジュール２のＬＤ、投光レンズ１５、光走査部４、カバー１４の窓１４ａ、受光レンズ１６、反射鏡１７、およびＰＤモジュール７のＰＤから成る。

そのうち、図４に示すＬＤモジュール２のＬＤ、投光レンズ１５、光走査部４、およびカバー１４の窓１４ａの出光部１４ｂは、投光光学系である。また、図５に示すカバー１４の窓１４ａの入光部１４ｃ、光走査部４、受光レンズ１６、反射鏡１７、およびＰＤモジュール７のＰＤは、受光光学系である。

図３などに示すように、ＬＤモジュール２は、厚みの薄い直方体状に形成されている。ＬＤモジュール２は、第１基板２１の一方の実装面２１ａの端部に実装されている。そして、ＬＤモジュール２は、対象物検出装置１００の中央部に配置されている。第１基板２１は、実装面２１ａが対象物側を向くように、ケース１２内に固定されている。

ＬＤモジュール２に含まれる複数のＬＤは、鉛直方向Ｚに配列されていて、Ｘ方向側を向いている。そのうち、第１群のＬＤは、Ｘ方向と平行に測定光を発する。また、第２群のＬＤは、Ｘ方向に対して斜め下向きに測定光を発する。さらに、第３群のＬＤは、Ｘ方向に対して斜め上向きに測定光を発する。Ｘ方向は水平方向である。

ＬＤモジュール２のＸ方向側には、投光レンズ１５が配置されている。投光レンズ１５は、ケース１２内に固定されていて、ＬＤモジュール２の各ＬＤから発せられた測定光の拡がりを調整する。

ＰＤモジュール７は、棒状に形成されている。ＰＤモジュール７は、長辺が鉛直方向Ｚと平行になるように、第２基板２２の一方の実装面２２ａに実装されている。第２基板２２は、実装面２２ａが対象物側を向くように、ケース１２内に固定されている。また、第２基板２２は、第１基板２１に対して、対象物と反対側に配置されている。

ＰＤモジュール７に含まれる複数のＰＤは、鉛直方向Ｚに配列されていて、対象物側（Ｙ方向側）を向いている。複数のＰＤは、対象物側から向かって来る反射光を受光する。

第２基板２２は、第１基板２１より大きく形成されている。第１基板２１には、ＬＤモジュール２の他に、図１に示した充電回路３の一部が実装されている。第２基板２２には、ＰＤモジュール７の他に、図１に示したＡＤＣ８、昇圧回路９、充電回路３の他部、モータ駆動回路５、制御部１、記憶部１０、およびインタフェイス１１などが実装されている。第１基板２１と第２基板２２とは、図示しないコネクタやＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）により電気的に接続されている。

第２基板２２より対象物側には、投光レンズ１５、光走査部４、受光レンズ１６、および反射鏡１７が配置されている。

光走査部４は、回転走査部または光偏向器とも呼ばれていて、ＬＤモジュール２、投光レンズ１５、受光レンズ１６、反射鏡１７、およびＰＤモジュール７よりＸ方向側に配置されている。

光走査部４には、鏡４ａとモータ４ｃが備わっている。鏡４ａは、板状に形成された両面鏡から成る。すなわち、鏡４ａの両板面４ｂは、反射面になっている。モータ４ｃは、第３基板２３の上面に実装されている。

第３基板２３は、モータ４ｃの回転軸４ｊ（図３、図６）がＺ方向と平行になるように、ケース１２内に固定されている。第３基板２３の板面は、第１基板２１および第２基板２２の各板面に対して垂直になっている。第３基板２３と第２基板２２は、図示しないコネクタやＦＰＣにより電気的に接続されている。

鏡４ａは、モータ４ｃの回転軸４ｊの上端部に連結されている。モータ４ｃの回転軸４ｊに連動して、鏡４ａは回転する。

受光レンズ１６と反射鏡１７は、第１基板２１より上方に配置されている。受光レンズ１６は、集光レンズから成る。受光レンズ１６は、光の入射面（凸面）が光走査部４の鏡４ａと対向するように、ケース１２内に固定されている。

反射鏡１７は、受光レンズ１６の光走査部４と反対側に配置されている。反射鏡１７は、受光レンズ１６とＰＤモジュール７の各ＰＤの受光面とに対して所定の角度で傾斜するように、ケース１２内に固定されている。

図６に示すように、ケース１２内の高さ方向（Ｚ方向）の中央には、遮光壁１８が設けられている。遮光壁１８は、遮光性を有する材料により形成され、ケース１２内に固定されている。鏡４ａの高さ方向の中央には、遮光板１９が設けられている。遮光板１９は、遮光性を有する材料により形成され、図５および図６に示すように、鏡４ａの各反射面４ｂに垂直に固定されている。図３と図４では、遮光壁１８と遮光板１９の図示を省略している。

図５に示すように、遮光板１９は、遮光壁１８に形成された切欠き１８ｋ内と、カバー１４の仕切壁１４ｓに形成された切欠き１４ｋ内とに嵌入されている。遮光板１９と遮光壁１８とは、図６に示すように、平行（本例では水平）であり、かつ同一高さに位置している。遮光板１９と、図５に示す仕切壁１４ｓの切欠き１４ｋの近傍箇所（端部１４ｐと中央部１４ｑ）も平行（本例では水平）であり、かつ同一高さに位置している（詳細図示省略）。

鏡４ａの回転を妨げないように、遮光板１９と遮光壁１８との間、ならびに遮光板１９と仕切壁１４ｓとの間には、所定の大きさの隙間が設けられている。ケース１２内で迷光が生じるのを抑制するため、遮光壁１８と遮光板１９とは、ケース１２内に設けられた、測定光を進行させる投光路（図６で遮光壁１８と遮光板１９より下方にある空間）１３ｂと、対象物からの反射光を進行させる受光路（図６で遮光壁１８と遮光板１９より上方にある空間）１３ｃとを仕切っている。

図３〜図６には、測定光の経路の一例を１点鎖線の矢印で示し、対象物からの反射光の経路の一例を２点鎖線の矢印で示している。

図３〜図６に１点鎖線の矢印で示すように、ＬＤモジュール２のＬＤから発せられた測定光は、投光レンズ１５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の下半分の部分に当たる。この際、モータ４ｃが回転して、鏡４ａの角度（向き）が変化し、いずれかの反射面４ｂが対象物側に面する。これにより、測定光が、反射面４ｂの下半分の部分で反射して、図４に１点鎖線の矢印Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３で示すように、カバー１４の窓１４ａの出光部１４ｂを透過し、外方にある所定範囲Ａに走査される。つまり、光走査部４は、ＬＤモジュール２のＬＤからの測定光を対象物側に偏向する。

上記所定範囲Ａは、対象物検出装置１００の投光範囲であり、かつ対象物Ｑの検出範囲である。そのうち、対象物検出装置１００の近傍に有る部分を上方から見た状態を、図４ではハッチングで示している。所定範囲Ａには、水平方向（ＸＹ方向）の範囲だけでなく、鉛直方向（Ｚ方向）の範囲も含まれる。

上記のようにケース１２外に投光された測定光は、所定範囲Ａに有る人や物体などの対象物Ｑで反射される。そして、その反射光は、図５に２点鎖線の矢印で示すように、カバー１４の窓１４ａの入光部１４ｃを透過し、光走査部４の鏡４ａのいずれかの反射面４ｂの上半分の部分に当たる。この際、モータ４ｃが回転して、鏡４ａの反射面４ｂの角度（向き）が変化し、いずれかの反射面４ｂが対象物側に面する。これにより、対象物Ｑからの反射光が、図３や図５に２点鎖線の矢印で示すように、反射面４ｂの上半分の部分で反射して、受光レンズ１６に入射する。つまり、光走査部４は、対象物Ｑからの反射光を受光レンズ１６側へ偏向する。

受光レンズ１６に入射した反射光は、受光レンズ１６で集光された後、反射鏡１７で反射して、ＰＤモジュール７のＰＤにより受光される。つまり、反射鏡１７は、光走査部４で偏向された反射光をＰＤモジュール７側へ反射する。また、光走査部４は、対象物Ｑからの反射光を鏡４ａで反射して、受光レンズ１６と反射鏡１７を介してＰＤモジュール７のＰＤへ導く。

上記の反射光の受光状態に応じてＰＤから出力される受光信号は、ＰＤモジュール７やＡＤＣ８で信号処理される。そして、この処理後の受光信号に基づいて、制御部１が、対象物Ｑの有無を検出したり、対象物Ｑまでの距離を算出したりする。

前述したように、ケース１２内において、ＬＤモジュール２から発せられた測定光は、光走査部４により偏向される。具体的には、鏡４ａが回転することにより、たとえば図４に実線で示す状態にある鏡４ａ_（１）の一方の反射面４ｂで、測定光が反射されたときは、１点鎖線の矢印Ｌ１のように、測定光が窓１４ａの出光部１４ｂの中央部１４ｍを透過して、所定範囲Ａのほぼ中央へ投光される。また、鏡４ａが回転することにより、図４に破線で示す状態にある鏡４ａ_（２）の一方の反射面４ｂで、測定光が反射されたときは、１点鎖線の矢印Ｌ２のように、測定光が出光部１４ｂのＸ方向側の端部１４Ｌを透過して、所定範囲Ａの中央よりＸ方向側（図４で左下方向）へ投光される。さらに、鏡４ａが回転することにより、図４に破線で示す状態にある鏡４ａ_（３）の一方の反射面４ｂで、測定光が反射されたときは、１点鎖線の矢印Ｌ３のように、測定光が出光部１４ｂのＸ方向と反対側の端部１４ｒを透過して、所定範囲Ａの中央より反Ｘ方向側（図４で右下方向）へ投光される。

また、前述したように、ＬＤモジュール２には複数のＬＤが鉛直方向Ｚに配列されていて、各ＬＤから水平方向に対して異なる角度の方向へ測定光が投射される。そして、各ＬＤから投射された測定光は、水平方向に対して異なる角度の方向へ進行して、窓１４ａの出光部１４ｂを透過し、水平、斜め下向き、または斜め上向きに所定範囲Ａへ投光される。

ＬＤモジュール２からの測定光の投射方向と、光走査部４による測定光の偏向方向とによって、ケース１２内の投光路１３ｂを進行する測定光の経路長、すなわちＬＤモジュール２から投射された測定光が出光部１４ｂに到達するまでに進行する距離は異なり、カバー１４における測定光の到達箇所も異なる。

具体的には、ＬＤモジュール２から水平方向（Ｘ方向）に測定光が投射される場合に比べて、斜め上向きまたは斜め下向きに測定光が投射される場合の方が、測定光の経路長は長くなる。また、図４において、光走査部４により測定光が所定範囲Ａの中央や、中央よりＬＤモジュール２と反対側（図４で左側）へ偏向される場合に比べて、中央よりＬＤモジュール２側（図４で右側）へ偏向される場合の方が、鏡４ａからカバー１４までの距離が長いので、測定光の経路長も長くなる。そして、ケース１２内の投光路１３ｂを進行する測定光の経路長が長くなるほど、測定光が出光部１４ｂのＸ方向およびＺ方向の中心から離れた箇所に到達する。

図８は、従来のカバー５４の背面図である。従来のカバー５４は、図７の本発明のカバー１４の窓１４ａおよび窓枠１４ｄと同様の、窓５４ａと窓枠５４ｄとを有している。窓５４ａは、出光部５４ｂと入光部５４ｃとを有している。窓５４ａの内側には、仕切壁５４ｓが設けられている。仕切壁５４ｓには、切欠き５４ｋが設けられている。カバー５４の各部の材質と基本的な機能は、図７のカバー１４の各部と同様である。

然るに、従来のカバー５４では、仕切壁５４ｓの全体が水平になっていて、ケース１２内に設けられた遮光壁１８および遮光板１９（図６）と同一高さに位置している。また、カバー５４の背面から見て、窓５４ａの出光部５４ｂと入光部５４ｃとが矩形状に形成されている。このため、出光部５４ｂの鉛直方向Ｚの幅Ｗｃは、一定になっている。

この従来のカバー５４が、図７のカバー１４に代えて、対象物検出装置１００に用いられた場合、測定光の投光状態は、図８で１点鎖線の矢印で示したようになる。

詳しくは、ＬＤモジュール２の各ＬＤから発せられて投光レンズ１５と光走査部４を経由した測定光のうち、たとえば、鏡４ａからの距離が短い窓５４ａの出光部５４ｂの端部５４Ｌに向かって進行する測定光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃは、該端部５４Ｌを透過して、ケース１２外へ投光される。また、鏡４ａからの距離が短い出光部５４ｂの中央部５４ｍに向かって進行する測定光（図示省略）も、中央部５４ｍを透過して、ケース１２外へ投光される。

さらに、出光部５４ｂの端部５４Ｌや中央部５４ｍより、鏡４ａからの距離が長い反Ｘ方向側の箇所（中央部５４ｍから反Ｘ方向側の端部５４ｒまでの部分）に向かって進行する測定光Ｌｄ、Ｌｅ、Ｌｆのうち、斜め下向きに進行する測定光Ｌｆと、水平方向に進行する測定光Ｌｅとは、出光部５４ｂを透過して、ケース１２外へ投光される。しかし、斜め上向きに進行する測定光Ｌｄは、仕切壁５４ｓで遮られて、出光部５４ｂを透過することができず、ケース１２外へ投光されない。そして、このように一部の測定光Ｌｄが投光されない場合、対象物検出装置１００の投光範囲が狭くなり、対象物の検出範囲も狭くなってしまう。特に、鉛直方向Ｚの投光範囲および検出範囲が狭くなってしまう。

上記に対して、図７に示す本発明のカバー１４では、窓１４ａの仕切壁１４ｓのうち、Ｘ方向側の端部１４ｐから切欠き１４ｋの近傍部分１４ｑまで（鏡４ａに近い箇所）を水平にし、該近傍部分１４ｑより反Ｘ方向側にある部分１４ｔを、反Ｘ方向側に向かうに連れて斜め上向きとなるように直線的に傾斜させている。つまり、仕切壁１４ｓは、その一部１４ｔが、鏡４ａから離れるに連れて入光部１４ｃ側に変位している。

これにより、出光部１４ｂのＸ方向側の端部１４Ｌから中央部１４ｍまでの領域では、鉛直方向Ｚの幅Ｗａが一定になっている。また、出光部１４ｂの中央部１４ｍから反Ｘ方向側の端部１４ｒまでの領域では、一方側の端部１４ｒへ向かうに連れて、鉛直方向Ｚの幅が広くなっている。つまり、ＬＤモジュール２から出光部１４ｂに到達する測定光の経路長に応じて、当該経路長が長くなる到達箇所ほど、鉛直方向Ｚの幅が広くなっている。本例では、図７の出光部１４ｂの左端で、鉛直方向Ｚの幅Ｗｂが最大になっている（Ｗｂ＞Ｗａ）。なお、鉛直方向Ｚは、光走査部４による測定光の走査方向に対して垂直な方向である。

このようなカバー１４を備えた対象物検出装置１００では、ＬＤモジュール２の各ＬＤから発せられて投光レンズ１５と光走査部４を経由した測定光が、たとえば図７に１点鎖線の矢印Ｌａ〜Ｌｆで示すように、窓１４ａの仕切壁１４ｓや窓枠１４ｄに遮られることなく、ケース１２外の所定範囲Ａへ投光される。特に、出光部１４ｂのＸ方向側の端部１４Ｌや中央部１４ｍに比べて鏡４ａからの距離が長い、反Ｘ方向側の領域（中央部１４ｍから端部１４ｒまでの部分）を斜め上向きに進行するＬｄは、仕切壁１４ｓの一部１４ｔに遮られることなく、ケース１２外の所定範囲Ａへ投光される。

以上の実施形態によると、対象物検出装置１００では、ＬＤモジュール２からカバー１４の窓１４ａの出光部１４ｂまでの経路長が長い測定光ほど、出光部１４ｂにおける鉛直方向Ｚの幅が広い箇所を通過する。このため、測定光を出光部１４ｂの周囲に有る遮光物で遮ることなく、ケース１２外へ投光して、測定光の投光範囲を広くすることができる。そしてその結果、対象物の検出範囲も広くすることができる。また、出光部１４ｂの全体に渡って、出光部１４ｂの鉛直方向Ｚの幅を一様に広げるのではなく、部分的に幅を広げているので、太陽光などの外乱光が出光部１４ｂからケース１２内へ入射し難くなり、対象物の検出精度が低下するのを防ぐことができる。

また、以上の実施形態では、光走査部４による測定光の走査方向に対して垂直な方向（鉛直方向Ｚ）の幅を広くしている。このため、光走査部４の走査方向だけでなく、鉛直方向Ｚにも、測定光の投光範囲および対象物の検出範囲を広げることができる。

また、以上の実施形態では、光走査部４の鏡４ａからの距離が長い、出光部１４ｂの中央部１４ｍより端部１４ｒ側に有る領域では、ＬＤモジュール２からの測定光の経路長が長くなるので、斜め上向きに進行する測定光の到達位置が高くなる。然るに、仕切壁１４ｓにおける端部１４ｒ寄りの部分１４ｔは、鏡４ａから離れるに連れて入光部１４ｃ側に傾斜していて、斜め上向きとなっている。このため、出光部１４ｂの中央部１４ｍより端部１４ｒ側に有る領域の鉛直方向Ｚの幅を広げて、当該領域に到達した測定光を仕切壁１４ｓで遮ることなく、ケース１２外へ投光することができる。また、窓１４ａの大きさは、従来の窓５４ａ（図８）と同じ大きさとし、仕切壁１４ｓの一部分１４ｔを入光部１４ｃ側へ変位させて、入光部１４ｃを狭くした分、出光部１４ｂを広げているので、対象物検出装置１００が大型化するのを抑制することができる。

また、以上の実施形態では、鏡４ａからの距離が長い仕切壁１４ｓの一部分１４ｔを、入光部１４ｃ側に傾斜させている。このため、測定光が仕切壁１４ｓで一層遮られにくくなり、出光部１４ｂからケース１４外へ測定光を投光し易くすることができる。

さらに、以上の実施形態では、ケース１２の開口部１２ａを塞ぐカバー１４に、透光性を有する材料で形成された窓１４ａと、遮光性を有する材料で形成され、窓１４ａの周囲を囲む窓枠１４ｄとを設けている。このため、窓１４ａから測定光を投射したり、反射光を入射させたりしながら、外乱光や異物がケース１２内に入り込むのをカバー１４により阻止して、対象物の検出精度が低下するのを一層防ぐことができる。

本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。

前記の実施形態では、図７に示したように、仕切壁１４ｓの一部分１４ｔを直線的に傾斜させた例を示したが、図９に示すように、仕切壁１４ｓの一部分１４ｔ’を曲線的に傾斜させてもよい。または、図１０に示すように、仕切壁１４ｓの一部分１４ｔ”を階段状に形成してもよい。さらに、窓１４ａの出光部１４ｂについても、図１１に示すように、出光部１４ｂの下端の一部分１４ｖを、出光部１４ｂの反Ｘ方向側の端部１４ｒに向かうに連れて下がるように形成してもよい。図９〜図１１のようにしても、窓１４ａの出光部１４ｂは、端部１４ｒへ向かうに連れて鉛直方向Ｚの幅が広くなる領域を有するので、ＬＤモジュール２から進行して来る経路長が長い測定光を、遮ることなくケース１２外の所定範囲Ａへ投光することができる。

前記の実施形態では、両板面４ｂが反射面になった鏡４ａを有する光走査部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く、反射面が１つまたは３つ以上設けられた鏡を有する光走査部を用いてもよい。

また、測定光と反射光のうち、いずれか一方を走査する光走査部を備えた対象物検出装置や、光走査部を備えていない対象物検出装置にも、本発明は適用することが可能である。

たとえば、測定光を走査する光走査部を備えていない対象物検出装置では、発光部や光学部品や窓の出光部の構成と配置などによって、出光部に対して垂直に進行する測定光と斜めに進行する測定光とが生じたり、発光部から出光部までの経路長が短い測定光と長い測定光とが生じたりする。このため、一部の測定光が、出光部の周囲に有る遮光物で遮られて、ケース外へ投光されないおそれがある。然るに、発光部や光学部品や出光部の構成と配置などを考慮して、発光部からの測定光の経路長に応じて、出光部の幅を鉛直方向、水平方向、またはそれらに対して斜め方向に広げることで、測定光を出光部の周囲に有る遮光物で遮ることなく、ケース外へ投光することができる。

前記の実施形態では、測定光の投光を妨げないようにするため、カバー１４の窓１４ａの仕切壁１４ｓを部分的に傾斜させて、出光部１４ｂの鉛直方向Ｚの幅を広げている。これ以外に、たとえば、ケース１２内に設けた遮光壁１８や遮光板１９の一部分を、他の部分より受光路１３ｃ側に変位させることにより、投光路１３ｂを広げて、出光部１４ｂへ向かう測定光を遮らないようにしてもよい。

前記の実施形態では、図７に示したように、出光部１４ｂと入光部１４ｃを有する窓１４ａを、カバー１４に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い。たとえば、出光部と入光部を有する窓を、ケースに直接設けてもよい。または、入光部を有する窓とは別に、出光部を有する窓を設けてもよい。この場合、２つの窓のうち、一方の窓をケースに設け、他方の窓をカバーに設けてもよいし、両方の窓をケースまたはカバーに設けてもよい。

前記の実施形態では、複数のＬＤを有するＬＤモジュール２と、複数のＰＤを有するＰＤモジュール７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い。たとえば、ＬＤ以外の発光素子を備えた発光部を設けたり、ＰＤ以外の受光素子を備えた受光部を設けたりしてもよい。また、発光部に備わる発光素子の数や、受光部に備わる受光素子の数は、１つでもよいし、２つ以上でもよい。

前記の実施形態では、ケース１２内の投光路１３ｂの上方に、受光路１３ｃ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、投光路の下方に受光路を設けてもよい。または、投光路と受光路を水平方向または水平方向に対して傾斜した斜め方向に並ぶように配置してもよい。そして、その投光路と受光路の配置に応じて、窓、出光部、または入光部を配置してもよい。

前記の実施形態では、車載用の対象物検出装置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。

２ ＬＤモジュール（発光部）
４ 光走査部
４ａ 鏡
７ ＰＤモジュール（受光部）
１２ ケース
１２ａ 開口部
１４ カバー
１４ａ 窓
１４ｂ 出光部
１４ｃ 入光部
１４ｄ 窓枠
１４ｓ 仕切壁
１００ 対象物検出装置
Ａ 所定範囲
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄ、Ｌｅ、Ｌｆ 測定光
Ｑ 対象物
Ｗａ、Ｗｂ 幅
Ｚ 鉛直方向

Claims (5)

1. 発光部と、
   受光部と、
   前記発光部および前記受光部を収納するケースと、
   前記発光部から発せられた測定光を通過させて前記ケース外へ投光する出光部と、
   前記ケース外に有る対象物で反射された前記測定光の反射光を通過させて前記ケース内へ導く入光部と、を備え、
   前記反射光の受光状態に応じて前記受光部から出力される信号に基づいて前記対象物を検出する対象物検出装置において、
   前記出光部は、その一方側の端部へ向かうに連れて幅が広くなる領域を有している、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、
   前記ケースに収納され、鏡を有し、該鏡を回転させることにより、前記発光部から投射された前記測定光を前記鏡で反射して、前記出光部を通過させて前記ケース外の所定範囲に走査する光走査部をさらに備え、
   前記出光部の前記領域は、前記端部へ向かうに連れて、前記光走査部による前記測定光の走査方向に対して垂直な方向の幅が広くなっている、ことを特徴とする対象物検出装置。
3. 請求項２に記載の対象物検出装置において、
   前記出光部と前記入光部とは隣接するように設けられ、
   前記光走査部は、前記所定範囲に有る前記対象物で反射して前記入光部を通過することにより前記ケース内に導かれた前記反射光を、回転している前記鏡で反射して前記受光部へ導き、
   遮光性を有する材料で形成され、前記出光部と前記入光部とを仕切る仕切壁をさらに備え、
   前記仕切壁は、その一部が、前記鏡から離れるに連れて前記入光部側に変位している、ことを特徴とする対象物検出装置。
4. 請求項３に記載の対象物検出装置において、
   前記仕切壁の前記入光部側に変位した部分は、直線状もしくは曲線状に傾斜し、または階段状となっている、ことを特徴とする対象物検出装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の対象物検出装置において、
   前記ケースの開口部を塞ぐカバーをさらに備え、
   前記カバーは、透光性を有する材料で形成された窓と、遮光性を有する材料で形成され、前記窓の周囲を囲む窓枠とを有し、
   前記窓に、前記出光部および前記入光部が設けられている、ことを特徴とする対象物検出装置。

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