JP7135350B2 - 物体検出装置、移動体装置及び物体検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、物体検出装置、移動体装置及び物体検出方法に関する。

従来、発光部を有する光源系からの光を投射範囲に投射し、該投射範囲に存在する物体で反射もしくは散乱された光を受光部を有する光検出系で受光して該物体に関する情報（例えば該物体までの距離、該物体の有無等の情報）を検出する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に開示されている装置では、高コスト化及び大型化を抑制しつつ、光源系及び光検出系の状態を検出することに関して改善の余地があった。

本発明は、発光部を有する光源系からの光の少なくとも一部を投射範囲に投射し、前記投射範囲に存在する物体で反射もしくは散乱された光をそれぞれが受光部を有する複数の光検出系で受光して前記物体に関する情報を検出する物体検出装置であって、前記発光部からの光の光路上に配置され、該光の少なくとも一部を前記投射範囲へ導く光路と、該光の少なくとも他の一部を前記投射範囲へ導かずに前記複数の受光部のうち少なくとも２つの受光部へ導く光路とを生成する光学系を備え、前記少なくとも２つの受光部は、受光光量に応じた信号を出力し、前記少なくとも２つの受光部から出力された少なくとも２つの信号又は該少なくとも２つの信号に基づく少なくとも２つの信号を比較し、その比較結果に基づいて前記光源系及び前記少なくとも２つの受光部を有する前記複数の光検出系の状態を検出し、前記発光部の発光光量を前記状態の検出時の方が前記情報の検出時よりも小さくなるように調整することと、前記光検出系の受光感度を前記状態の検出時の方が前記情報の検出時よりも低くなるように調整することの、少なくとも一方を行うことを特徴とする物体検出装置である。

本発明によれば、高コスト化及び大型化を抑制しつつ、光源系及び光検出系の状態を検出することができる。

一実施形態に係る物体検出装置の概略構成を示す図である。 図２（Ａ）は、本実施形態の投光光学系、同期系を説明するための図であり、図２（Ｂ）は、本実施形態の受光光学系を説明するための図であり、図２（Ｃ）は、本実施形態の投光光学系と受光光学系の関係を説明するための図である。 図３（Ａ）～図３（Ｃ）は、それぞれ本実施形態、変形例１及び変形例２の物体検出装置の光学系の構成を説明するための図である。 同期信号とＬＤ駆動信号を示すタイミング図である。 図５（Ａ）は、発光パルスと受光パルスを示すタイミング図であり、図５（Ｂ）は、二値化後の発光パルスと受光パルスを示すタイミング図である。 比較例１の投光光学系と受光光学系の関係を示す図である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれ光検出系の構成例１、２を説明するための図である。 図８（Ａ）～図８（Ｃ）は、コンパレータを用いて光源系や光検出系の動作異常の有無を判定する方法の一例を説明するための図である。 図９（Ａ）～図９（Ｃ）は、Ａ／Ｄコンバータを用いて光源系や光検出系の動作異常の有無を判定する方法の一例を説明するための図である。 図１０（Ａ－１）及び図１０（Ａ－２）は、それぞれケース１、２における受光部１～４と検出領域との関係を示す図であり、図１０（Ｂ－１）及び図１０（Ｂ－２）は、それぞれケース１、２における受光部１～４と入射光との関係を示す図である。 図１１（Ａ）は、ケース１における受光部１～４の出力を示す図であり、図１１（Ｂ）は、ケース２における受光部１～４の出力を示す図である。 状態検出時の受光部１～４と入射光（照射エリア）との関係を説明するための図である。 図１３（Ａ）～図１３（Ｃ）は、それぞれ図１２の関係がある場合であって、発光部及び受光部１～４が正常動作する場合、受光部１が故障している場合、発光部が故障している場合の受光部１～４の出力を示す図である。 図１４（Ａ）～図１４（Ｃ）は、光源系及び光検出系の状態検出方法１について説明するための図である。 図１５（Ａ）～図１５（Ｃ）は、光源系及び光検出系の状態検出方法２について説明するための図である。 図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、受光感度ばらつきの検出方法について説明するための図である。 状態検出時の受光部１～４と入射光１～４との関係（その１）を説明するための図である。 図１７の構成における光源と波形処理回路１～４の動作例１（正常動作時）を説明するための図である。 図１７の構成例における光源と波形処理回路１～４の動作例２（発光光量にばらつきがあるとき）を説明するための図である。 図２０（Ａ）～図２０（Ｅ）は、図１７の構成例における光源と波形処理回路１～４の動作例３（発光光量と受光感度の両方にばらつきがあるとき）を説明するための図である。 物体情報検出時の受光部１～４と入射光１～４との関係の例を示す図である。 状態検出時の受光部１～４と入射光１～４との関係（その２）を説明するための図である。 図２３（Ａ）は、変形例３の投光光学系を説明するための図であり、図２３（Ｂ）は、変形例３の受光光学系を説明するための図であり、図２３（Ｃ）は、変形例３の投光光学系と受光光学系の関係を説明するための図である。 図２４（Ａ）は、変形例４の投光光学系を説明するための図であり、図２４（Ｂ）は、変形例４の受光光学系を説明するための図である。 図２５（Ａ）は、変形例５の投光光学系を説明するための図であり、図２５（Ｂ）は、変形例５の受光光学系を説明するための図であり、図２５（Ｃ）は、変形例５の投光光学系と受光光学系の関係を説明するための図である。 ＬＤ駆動部の構成例を説明するための図である。 図２７（Ａ）及び図２７（Ｂ）は、それぞれ受光感度が可変な光検出系の構成例（その１及びその２）を説明するための図である。 図２８（Ａ）～図２８（Ｃ）は、波形処理回路の出力電圧を一定に保つ効果について説明するための図である。 図２９（Ａ）～図２９（Ｃ）は、物体情報検出時と状態検出時とで閾値電圧を同じにして発光光量及び受光感度を検出する例を説明するための図である。 図３０（Ａ）～図３０（Ｃ）は、物体情報検出時と状態検出時とで閾値電圧を異ならせて発光光量及び受光感度を検出する例を説明するための図である。 図３１（Ａ）～図３１（Ｃ）は、複数回の状態検出時で閾値を異ならせることで発光光量及び受光感度の低下の程度を把握できることを説明するための図である。 センシング装置について説明するため図である。 測距処理１を説明するためのフローチャートである。 制御系の構成例１を説明するための図である。 測距処理２を説明するためのフローチャートである。 制御系の構成例２を説明するための図である。 測距処理３を説明するためのフローチャートである。 制御系の構成例３を説明するための図である。 測距処理４を説明するためのフローチャートである。 制御系の構成例４を説明するための図である。 測距モード１を説明するためのフローチャートである。 測距モード２を説明するためのフローチャートである。 測距モード３を説明するためのフローチャートである。 故障検出モード１を説明するためのフローチャートである。 故障検出モード２を説明するためのフローチャートである。 故障検出モード３を説明するためのフローチャートである。 発光光量ばらつき補正モード１を説明するためのフローチャートである。 発光光量ばらつき補正モード２を説明するためのフローチャートである。 受光感度ばらつき補正モード１を説明するためのフローチャートである。 受光感度ばらつき補正モード２を説明するためのフローチャートである。 比較例２のレーザレーダの構成を示す図である。

以下に、本発明の一実施形態の物体検出装置１００について、図面を参照して説明する。

図１には、物体検出装置１００の概略的構成がブロック図にて示されている。

物体検出装置１００は、一例として、移動体としての車両（例えば自動車）に搭載され、投射範囲に光を投射し、物体（例えば先行車両、停車車両、障害物、歩行者等）で反射もしくは散乱された光を受光して該物体の有無や、該物体までの距離等の物体に関する情報（以下では「物体情報」とも呼ぶ）を検出する走査型のレーザレーダである。物体検出装置１００は、例えば車両のバッテリ（蓄電池）から電力の供給を受ける。
すなわち、物体検出装置１００は、物体有無判定装置や距離測定装置（測距装置）や物体認識装置（物体の位置、形状、大きさ等を認識する装置）として機能する。

物体検出装置１００は、一例として図１に示されるように、投光系１０、受光系４０、波形処理回路４１、デジタル信号出力回路４４、制御系４６、同期系５０、物体認識部４７などを備えている。

投光系１０は、少なくとも１つの発光部を含む光源１１、ＬＤ駆動部１２、投光光学系２０を含む。ここでは、発光部として、ＬＤ（レーザダイオード）が用いられている。以下では、光源１１及びＬＤ駆動部１２を含む系を「光源系」とも呼ぶ。

ＬＤは、端面発光レーザとも呼ばれ、ＬＤ駆動部１２により駆動され、レーザ光を射出する。ＬＤ駆動部１２は、制御系４６から出力されるＬＤ駆動信号をトリガとしてＬＤを点灯（発光）させる。ＬＤ駆動部１２は、一例として、ＬＤに電流を供給可能に接続されるコンデンサ、該コンデンサとＬＤとの間の導通／非導通を切り替えるためのトランジスタ、該コンデンサを充電可能な充電手段等を含む。制御系４６は、自動車のＥＣＵ（エレクトロニックコントロールユニット）からの測定制御信号（測定開始信号や測定停止信号）を受けて測定開始や測定停止を行う。

なお、ここでは、光源１１の発光部としてＬＤを用いているが、これに限られない。例えば、ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）、有機ＥＬ素子、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤやＶＣＳＥＬ以外のレーザ等の他の発光素子を用いても良い。

図２（Ａ）には、投光光学系２０、同期系５０が模式的に示されている。図２（Ｂ）には、受光光学系３０が模式的に示されている。以下では、図２（Ａ）等に示されるＺ軸方向を鉛直方向とするＸＹＺ３次元直交座標系を適宜用いて説明する。

投光光学系２０は、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、光源１１からの光の光路上に配置された照射光学系としてのカップリングレンズ２２と、該カップリングレンズ２２を介した光の光路上に配置された分岐素子としてのビームスプリッタ２７（図２（Ａ）では図示省略））と、該ビームスプリッタ２７を透過した光の光路上に配置された反射ミラー２４と、該反射ミラー２４で反射された光の光路上に配置された偏向器としての回転ミラー２６と、を含む。ここでは、装置を小型化するために、分岐素子としてのビームスプリッタ２７と、偏向器としての回転ミラー２６との間の光路上に反射ミラー２４を設けて光路を折り返している。以下では、ビームスプリッタ２７から反射ミラー２４、回転ミラー２６を介して投射範囲へ至る光路を「第１の光路」とも呼ぶ。

光源１１から射出された光は、カップリングレンズ２２により所定のビームプロファイルの光に整形された後、一部がビームスプリッタ２７を透過し、他の一部がビームスプリッタ２７で反射される。ビームスプリッタ２７を透過した光は、反射ミラー２４で反射され、回転ミラー２６でＺ軸周りに偏向される。ビームスプリッタ２７で反射された光は、合成素子としてのビームスプリッタ２８（図２（Ｂ）では図示省略、図２（Ｃ）参照）に入射する。以下では、ビームスプリッタ２７からビームスプリッタ２８へ至る光路を「第２の光路」とも呼ぶ。

回転ミラー２６でＺ軸周りの所定の偏向範囲に偏向された光（第１の光路を通る光）が投光光学系２０から投射された光、すなわち物体検出装置１００から射出された光（物体情報検出用の光）である。そこで、以下では、第１の光路を「物体情報検出用光路」とも呼ぶ。

回転ミラー２６は、回転軸（Ｚ軸）周りに複数の反射面を有し、反射ミラー２４からの光を回転軸周りに回転しながら反射（偏向）することで該光により上記偏向範囲に対応する有効走査領域（投射範囲）を水平な１軸方向（ここではＹ軸方向）に１次元走査する。ここでは、偏向範囲、有効走査領域は、物体検出装置１００の＋Ｘ側である。以下では、回転ミラー２６の回転方向を「ミラー回転方向」とも呼ぶ。

回転ミラー２６は、図２（Ａ）から分かるように、反射面を２面（対向する２つの面）有しているが、これに限らず、１面でも３面以上でも良い。また、少なくとも２つの反射面を設け、回転ミラーの回転軸に対して異なった角度で傾けて配置して、走査・検出する領域をＺ軸方向に切り替えることも可能である。

なお、偏向器として、回転ミラーに代えて、例えば、ポリゴンミラー（回転多面鏡）、ガルバノミラー、ＭＥＭＳミラー等の他のミラーを用いても良い。

受光系４０は、図２（Ｂ）及び図１に示されるように、投光光学系２０から投射され有効走査領域（投射範囲）に存在する物体で反射もしくは散乱された光の光路上及びビームスプリッタ２７で反射された光の光路上に配置された受光光学系３０と、該受光光学系３０を介した光の光路上に配置され該光を受光及び光電変換して電気信号を出力する、少なくとも１つの受光部を有する時間計測用ＰＳ４２とを含む。時間計測用ＰＳ４２が出力する電気信号は電流（出力電流）であり、波形処理回路４１に送られる。ここでは、受光部として、ＰＤ（フォトダイオード）が用いられている。なお、「ＰＳ」はフォトセンサ（光検出器）の略称である。光検出器は「フォトディテクタ」や「受光素子」とも呼ばれる。

受光光学系３０は、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示されるように、投光光学系２０から投射され有効走査領域内に存在する物体で反射もしくは散乱された光の光路上に配置された偏向器としての回転ミラー２６と、該回転ミラー２６で偏向された光の光路上に配置された反射ミラー２４と、回転ミラー２６で偏向され反射ミラー２４で反射された光の光路上及びビームスプリッタ２７で反射された光の光路上に配置された合成素子としてのビームスプリッタ２８と、該ビームスプリッタ２８を介した光の光路上に配置され該光を時間計測用ＰＳ４２に結像させる結像光学系と、を含む。以下では、ビームスプリッタ２８から時間計測用ＰＳ４２へ至る光路を「第３の光路」とも呼ぶ。

第２の光路及び第３の光路を含む光路は、後に詳述するように光源系や光検出系の状態を検出するための光路（以下では「状態検出用光路」とも呼ぶ）である。

投光光学系２０から投射され有効走査領域内に存在する物体で反射もしくは散乱された光は、回転ミラー２６で偏向され、反射ミラー２４で反射された後、ビームスプリッタ２８を透過し、結像光学系を介して時間計測用ＰＳ４２に入射する。
ビームスプリッタ２７で反射された光は、ビームスプリッタ２８で反射され、結像光学系を介して時間計測用ＰＳ４２に入射する。

ここで、投光光学系２０と受光光学系３０は同一筐体内に設置されている。この筐体は、投光光学系２０からの射出光の光路上及び受光光学系３０への入射光の光路上に開口部を有し、該開口部がウィンドウ（光透過窓部材）で塞がれている。ウィンドウは例えばガラス製、樹脂製とすることができる。

図２（Ｃ）には、光源１１から反射ミラー２４までの光路と、反射ミラー２４から時間計測用ＰＳ４２までの光路が示されている。

図２（Ｃ）から分かるように、投光光学系２０と受光光学系３０は、Ｚ軸方向に重なるように配置されており、回転ミラー２６と反射ミラー２４は、投光光学系２０と受光光学系３０で共通となっている。これにより、物体上における光源１１からの光の照射範囲と時間計測用ＰＳ４２の受光可能範囲の相対的な位置ずれを小さくでき、安定した物体検出を実現できる。ここでも、装置を小型化するために、偏向器としての回転ミラー２６と、合成素子としてのビームスプリッタ２８との間に反射ミラー２４を設けて光路を折り返している。

ここでは、結像光学系は２枚のレンズ（結像レンズ）で構成されているが、１枚のレンズとしても良いし、３枚以上のレンズとしても良いし、ミラー光学系を用いても良い。

ここで、遠方物体を検出可能とするために時間計測用ＰＳ４２は高感度に設定されており、ビームスプリッタ２７で第２の光路に導光される光は低パワーでよい。例えばビームスプリッタ２７の反射率を１％、発光部の発光パワーを１０Ｗとすると時間計測用ＰＳ４２への入射光のパワーは発光パワーの０．１％で１ｍＷとなるが、それでも十分に検出可能である。
つまり、光源１１からの光の光路をビームスプリッタ２７で第１及び第２の光路に分岐することによる第１の光路に導光される光のパワー低下はほとんど問題にならない。
また、ビームスプリッタ２７からの２つの分岐光のうち、物体情報検出用光路を通った一方の分岐光（以下では「物体情報検出用光」とも呼ぶ）がターゲット（測定対象の物体）で反射もしくは散乱されて時間計測用ＰＳ４２へ入射するタイミングよりも、状態検出用光路を通った他方の分岐光（以下では「状態検出用光」とも呼ぶ）が時間計測用ＰＳ４２へ入射するタイミングの方が早いので、時間計測用ＰＳ４２に物体情報検出用光と状態検出用光のどちらが入射しているかを区別できる。

以上説明した本実施形態の物体検出装置１００の光学系の構成例が図３（Ａ）に模式的に示されている。
図３（Ａ）の光学系では、光源から射出され照射光学系を介した光を分岐素子で第１の光と第２の光に分岐することで第２の光路を生成し、第１の光を反射ミラー及び偏向器を介して物体に導くことで第１の光路を生成している。
また、図３（Ａ）の光学系では、第２の光路を通った第２の光を合成素子及び結像光学系を介して光検出器へ導くことで第３の光路を生成している。
なお、第１の光路を通った第１の光が物体で反射もしくは散乱された光は、偏向器、反射ミラーを介した後、合成素子、結像光学系を介して（第３の光路を通って）光検出器へ導かれる。

第１及び第２の光路の生成方法は、図３（Ａ）の例に限らず、適宜変更可能である。
例えば図３（Ｂ）に示される変形例１のように光源からの光を回転する偏向器で第１のタイミングで偏向した光の光路を第１の光路とし、第２のタイミングで偏向した光の光路を第２の光路としても良い。
例えば図３（Ｃ）に示される変形例２のように分岐素子からの第１の光路上及び物体からの反射光もしくは散乱光の光路上に反射ミラー及び偏向器を配置しなくても良い。この場合、少なくとも水平方向の投射範囲を確保するために、少なくとも水平方向にアレイ状に配置された複数の発光部を含む光源を用いることが好ましい。

波形処理回路４１は、時間計測用ＰＳ４２から出力される電流を電圧信号（受光信号）に変換する電流電圧変換器４３と、該電流電圧変換器４３の出力信号（電圧信号）を増幅する、例えばオペアンプを有する信号増幅器４８とを含む。
波形処理回路４１の出力信号、すなわち信号増幅器４８の出力信号は、デジタル信号出力回路４４及び制御系４６に送られる。
なお、波形処理回路４１において信号増幅器４８は必須ではない。

デジタル信号出力回路４４は、波形処理回路４１の出力信号を処理してデジタル信号を出力する。
ここでは、デジタル信号出力回路４４として、例えばコンパレータやオペアンプを含んで構成される二値化回路を用いている。
この二値化回路は、閾値電圧Ｖｔｈを基準に波形処理回路４１の出力信号を二値化し、該出力信号が閾値電圧Ｖｔｈを超えている間、ハイレベル信号を検出信号として制御系４６に出力する。
本明細書において、時間計測用ＰＳ４２、波形処理回路４１及びデジタル信号出力回路４４を含む系を「光検出系」とも呼ぶ。
なお、デジタル信号出力回路４４として、二値化回路に代えて、例えばＡ／Ｄコンバータを用いても良い。

同期系５０は、図２（Ａ）及び図１に示されるように、光源１１から射出されカップリングレンズ２２を介して反射ミラー２４で反射された光であって回転ミラー２６で偏向され反射ミラー２４で再び反射された光の光路上に配置された同期レンズ５２と、該同期レンズ５２を介した光の光路上に配置された同期検知用ＰＳ５４と、該同期検知用ＰＳ５４が出力する電気信号（出力電流）を電圧信号に変換する電流電圧変換器５３と、該電流電圧変換器５３からの電圧信号を増幅する、例えばオペアンプを含む信号増幅器５５と、該信号増幅器５５からの電圧信号を閾値電圧を基準に二値化し、該電圧信号が閾値電圧を超えている間、ハイレベル信号を同期信号として制御系４６に出力する、例えばコンパレータを有する二値化回路５６と、を含む。なお、「ＰＳ」はフォトセンサ（光検出器）の略称である。光検出器は「フォトディテクタ」とも呼ばれる。光検出器は「フォトディテクタ」や「受光素子」とも呼ばれる。
なお、二値化回路５６に代えて、例えばＡ／Ｄコンバータを設けても良い。

詳述すると、反射ミラー２４は、上記偏向範囲に対して回転ミラー２６の回転方向上流側に配置され、回転ミラー２６で上記偏向範囲の上流側に偏向された光が入射される。そして、回転ミラー２６で偏向され反射ミラー２４で反射された光が同期レンズ５２を介して同期検知用ＰＳ５４に入射される。

なお、反射ミラー２４は、上記偏向範囲に対して回転ミラー２６の回転方向下流側に配置されても良い。そして、回転ミラー２６で偏向され反射ミラー２４で反射された光の光路上に同期系５０が配置されても良い。

回転する回転ミラー２６の反射面で反射された光が同期検知用ＰＳ５４で受光される度に同期検知用ＰＳ５４から電気信号（出力電流）が出力される。この結果、二値化回路５６からは定期的に同期信号が出力される（図４参照）。

このように回転ミラー２６からの光を同期検知用ＰＳ５４に照射するための同期点灯を行うことで、同期検知用ＰＳ５４での受光タイミングから、回転ミラー２６の回転タイミングを得ることが可能となる。

そこで、光源１１を同期点灯してから所定時間経過後に光源１１をパルス点灯することで有効走査領域を光走査することができる。すなわち、同期検知用ＰＳ５４に光が照射されるタイミングの前後期間に光源１１をパルス点灯することで有効走査領域を光走査することができる。
そして、回転ミラー２６の回転周期と同じ周期で同期信号を生成し、該同期信号毎にＬＤ駆動信号を生成することにより、有効走査領域を繰り返し光走査することができる。

なお、同期系は、同期レンズを有していなくも良いし、他の光学素子（例えば集光ミラー）を有していても良い。

ここで、時間計測や同期検知に用いる光検出器の受光部としては、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）の他、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）、ガイガーモードＡＰＤであるＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｄｉｏｄｅ）等を用いることが可能である。ＡＰＤやＳＰＡＤは、ＰＤに対して感度が高いため、検出精度や検出距離の点で有利である。

制御系４６は、二値化回路５６からの同期信号に基づいてＬＤ駆動信号を生成し、該ＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に出力する。

すなわち、ＬＤ駆動信号は、同期信号に対して遅延した発光信号（ＬＤを発光させるためのトリガ信号）である（図４参照）。
ＬＤ駆動信号がＬＤ駆動部１２に入力されると、ＬＤ駆動部１２からＬＤに駆動電流が供給され、ＬＤからパルス光が射出される。なお、ＬＤの安全性やＬＤの耐久性の観点からＬＤの発光のデューティが制限されるため、ＬＤから出力されるパルス光はパルス幅が狭い方が望ましく、該パルス幅は、一般に１０ｎｓ～数十ｎｓ程度に設定される。また、パルス間隔は一般に数十μ秒程度である。

制御系４６は、ＬＤ駆動信号及びデジタル信号出力回路４４の出力信号に基づいて、対象物（測定対象の物体）までの距離を測定し、その測定結果を距離データとして物体認識部４７に出力する。

物体認識部４７は、制御系４６からの１走査もしくは複数の走査で取得した複数の距離データに基づいて、物体の位置、形状、大きさ等を認識し、その物体認識結果を制御系４６に出力する。制御系４６は、該物体認識結果をＥＣＵに転送する。
物体認識部４７は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）によって実現できる。

ＥＣＵは、転送された物体認識結果に基づいて、例えば自動車の操舵制御（例えばオートステアリング）、速度制御（例えばオートブレーキ、オートアクセル等）、運転者への視覚や聴覚に訴える警告等を行う。
なお、制御系４６及び物体認識部４７の少なくとも一方を設けずに、該少なくとも一方の機能をＥＣＵに担わせても良い。

ここで、ＬＤ駆動部１２は、回転ミラー２６によって有効走査領域が走査されるとき、ＬＤを駆動して（発光させて）、図５（Ａ）に示されるようなパルス光（以下では「発光パルス」や「投光パルス」とも称する）を射出させる。そして、ＬＤから射出され物体で反射（散乱）されたパルス光（以下では「受光パルス」とも称する）が時間計測用ＰＳ４２（図５（Ａ）では受光素子としてＰＤの代わりにＡＰＤを用いている）で受光される。

ＬＤが発光パルスを射出してから、ＡＰＤで受光パルスを受光するまでの時間ｔを計測することで、物体までの距離を算出することが可能である。時間計測に関しては、例えば、図５（Ｂ）に示されるように、発光パルスをＰＤ等の受光素子で受光して光電変換後、電流電圧変換して（さらには必要に応じて信号増幅して）得られた電圧信号を二値化して矩形パルスとし、受光パルスをＡＰＤで受光して光電変換後、電流電圧変換して（さらには必要に応じて信号増幅して）得られた電圧信号（受光信号）を二値化して矩形パルスとし、両矩形パルスの立ち上がりタイミング間の時間ｔを制御系４６で計測しても良いし、発光パルス、受光パルスの波形をＡ／Ｄ変換してデジタルデータに変換し、両波形のデジタルデータを相関演算することで、時間ｔを計測することも可能である。

ところで、デジタル信号出力回路にコンパレータを用いた場合、物体情報検出時においては、コンパレータの出力がハイレベルであれば物体が存在し、ローレベルであれば物体が存在しないと判断できる。

例えば、図６に示される比較例１のような光源が単一の発光部を有し、かつ光検出器が単一の受光部を有する物体検出装置でも、例えば光検出器に波形処理回路を介して接続されたコンパレータの出力がローレベルであった場合には発光部及び受光部のどちらかに動作異常が発生していることは分かる。

図７には、物体検出装置の光検出系の構成例１、２が示されている。波形処理回路の出力信号（アナログの電圧信号）を処理してデジタル信号を出力するデジタル信号出力回路として、図７（Ａ）ではコンパレータが用いられており、図７（Ｂ)ではＡ／Ｄコンバータが用いられている。

図７（Ａ）のようにデジタル信号出力回路としてコンパレータが用いられている場合の発光部や受光部の動作異常について図８を参照して説明する。
図８（Ａ）に示されるように、発光部及び受光部に動作異常が発生していない場合には、発光部からのパルス光のピークが定格値に達し、波形処理回路の出力電圧のピークがコンパレータの閾値電圧を超え、コンパレータの出力電圧がハイレベルとなる。
図８（Ｂ）に示されるように、発光部に動作異常が発生している場合には、発光部からのパルス光のピークが定格値を下回り、波形処理回路の出力電圧のピークがコンパレータの閾値電圧を超えず、コンパレータの出力電圧がローレベルとなる。
図８（Ｃ）に示されるように、発光部に動作異常が発生しておらず、かつ受光部に動作異常が発生している場合には、発光部からのパルス光のピークが定格値に達するが、波形処理回路の出力電圧のピークがコンパレータの閾値電圧を超えず、コンパレータの出力電圧がローレベルとなる。

図７（Ｂ）のようにデジタル信号出力回路としてＡ／Ｄコンバータが用いられている場合の発光部や受光部の動作異常について図９を参照して説明する。
図９（Ａ）に示されるように、発光部に動作異常が発生していない場合に該発光部から出力される正常な波形のパルス光のパルス幅が１５ｎｓとなり、受光部に動作異常が発生していない場合にＡ／Ｄコンバータの出力波形のパルス幅が１０～２０ｎｓとなり、かつピークが所定値以下になるように設定されている。
図９（Ｂ）に示されるように発光部から出力されるパルス光（以下では「射出光」とも呼ぶ）の波形が異常な形（歪んだ形）となった場合にはＡ／Ｄコンバータの出力波形から発光部の異常を検出することができる。
図９（Ｃ）に示されるように発光部に動作異常が発生しておらず該発光部からの射出光の波形が正常であるが受光部の受光感度が小さすぎる場合には、Ａ／Ｄコンバータの出力波形から受光部の異常を検出することができる。
Ａ／Ｄコンバータを用いた場合には射出光の波形歪みも高精度に検出できるため、異常動作の検出精度を向上できる。

本明細書において「受光感度」は、例えばＰＤ、ＡＰＤ等の受光部そのものの感度（単位が［Ａ／Ｗ］）だけでなく、その後段の波形処理回路等でのゲインも含めた［Ｖ／Ｗ］の単位を持つ感度も意味する。なお、［Ａ／Ｗ］は「アンペア／ワット」である。［Ｖ／Ｗ］は「ボルト／ワット」である。
すなわち、本明細書において「受光感度」は広義に「光検出系の受光感度」を意味する。

ここで、発光部の発光光量や受光部の受光感度が小さすぎると最大検出距離が低下する懸念があり、発光部の発光光量が大きすぎると安全性が損なわれる懸念があり、受光感度が大きすぎるとノイズが増加したりゴースト光が検出される懸念があり、発光部からの射出光の波形が歪むと物体情報の検出結果が異常(例えば測距精度の低下等)となる懸念があり、いずれの動作異常も検出の必要がある。

しかし、図６に示される比較例１のように単一の発光部と単一の受光部を有する物体検出装置の場合には、発光部に動作異常があるのか受光部に動作異常があるのかを判別できないため、例えば「発光光量を上げる／下げる」「受光感度を上げる／下げる」「アラームを出してシステムを停止させる」といった、動作異常に対する対処を適切に選択することができない。

ところで、光源が発光部を複数有することや、光検出器が受光部を複数有することで検出領域、すなわちターゲットからの反射光や散乱光が光検出器に入射する可能性のある領域を分割して検出することが可能となる。

図１０（Ａ－１）及び図１０（Ａ－２）には、それぞれケース１、２において物体情報を検出するとき（本明細書において「物体情報検出時」とも呼ぶ）に物体情報検出用光路を通った光がターゲットで反射もしくは散乱された光の検出領域と受光部１～４との関係が示されている。
図１０（Ｂ－１）及び図１０（Ｂ－２）には、それぞれ上記ケース１、２における光検出器への入射光と受光部１～４との関係が示されている。
図１０では、４つの実線の矩形部分が光検出器の受光部１～４を示し、破線の矩形部分が検出領域を示している。
図１０では、図面に向かって左側から右側にかけて受光部１、受光部２、受光部３、受光部４がこの順に並んでいる。図１０において、受光部１～４は、例えばＹ軸方向（水平方向）に並んでいる。
ここでは、波形処理回路、デジタル信号出力回路としてのコンパレータが受光部毎に設けられているものとする。

ケース１では、図１０（Ａ－１）及び図１０（Ｂ－１）から分かるように、検出領域及び入射光が受光部１～４のすべてに対応しているので、受光部１～４から信号（受光信号）が出力される（図１１（Ａ）参照）。
ケース２では、図１０（Ａ－２）及び図１０（Ｂ－２）から分かるように、検出領域及び入射光が１つの受光部（受光部２）のみに対応しているので、受光部２のみから信号（受光信号）が出力される（図１１（Ｂ）参照）。
なお、実際には受光部の出力信号の波形はアナログ波形であるが、図１１では便宜上デジタル波形の如く表している。

図１２には、発光部及び受光部の状態を検出するとき（本明細書において「状態検出時」とも呼ぶ）に、単一の発光部から射出され状態検出用光路を通って４つの受光部を含む光検出器へ入射する入射光（照射エリア）と光検出器との関係が示されている。図１２では、４つの実線の矩形部分が光検出器の受光部１～４を示し、破線の矩形部分が照射エリア示している。図１２において、受光部１～４は、例えばＹ軸方向（水平方向）に並んでいる。
図１２では、照射エリアが受光部１～４のすべてに対応しているので、受光部１～４から信号（受光信号）が出力される。

図１３には、図１２の関係がある場合の状態検出時の受光部の動作例が示されている。
図１３（Ａ）のように発光部及び受光部１～４が正常動作している場合は、発光部の発光時に受光部１～４から正常な信号が出力される。
図１３（Ｂ）のように受光部１のみが故障して受光感度が０になった場合は、発光部の発光時に受光部１から信号が出力されない一方、受光部２～４から正常な信号が出力される。
図１３（Ｃ）のように発光部が故障して発光光量が０になった場合は、発光部が発光せずいずれの受光部にも光が入射しないため受光部１～４から信号が出力されない。
つまり、すべての受光部から正常な信号が得られない場合には発光部に異常があり、特定の受光部のみから信号が得られなかった場合や異常な信号が得られた場合には当該受光部に動作異常が発生していることがわかる。

図７（Ａ）の光検出系の構成において、発光部及び受光部の状態検出時の光源、波形処理回路、コンパレータの動作例１（状態検出方法１）、動作例２（状態検出方法２）がそれぞれ図１４及び図１５に示されている。図１４（Ａ）及び図１５（Ａ）に示されるように正常に動作する発光部から出力されるパルス光のパルス幅を１５ｎｓとし、受光部が正常に動作する場合はコンパレータの出力電圧のパルス幅が１０～２０ｎｓとなるようにコンパレータの閾値電圧が設定されているものとする。
このとき、図１４（Ｂ）に示されるように、受光部の受光感度が正常値であっても発光部の発光光量が小さすぎる（０も含む）と、波形処理回路の出力電圧のピークが閾値電圧を超えず、コンパレータの出力電圧が０となり、発光部の発光光量が正常値よりも小さいことがわかる。
また、図１４（Ｃ）に示されるように、発光部の発光光量が正常値であっても受光部の受光感度が低すぎる（０も含む）と、波形処理回路の出力電圧のピークが閾値電圧を僅かしか超えず、コンパレータの出力電圧のパルス幅が１０ｎｓより小さくなり、受光部の受光感度が正常値よりも小さいことがわかる。

また、図１５（Ｂ）に示されるように、受光部の受光感度が正常値であっても発光部の発光光量が大きすぎると、電流電圧変換器の出力電圧のパルス幅及びコンパレータの出力電圧のパルス幅が大きくなりすぎ、発光部の発光光量が正常値よりも格段に大きいことがわかる。
また、図１５（Ｃ）に示されるように、発光部の発光光量が正常値であっても受光部の受光感度が大きすぎると、受光部から電流電圧変換器までの（光量が電圧に変換されるまでの）ゲイン（光量電圧変換ゲイン）が大きく、コンパレータの出力電圧のパルス幅が大きくなりすぎ、受光部の受光感度が正常値よりも格段に大きいことがわかる。
図１５（Ｂ）及び図１５（Ｃ）に示されるようなパルス幅の大きい電流電圧変換器の出力電圧の波形は、受光部や電流電圧変換器の回路特性(例えばオペアンプの特性など)により生じる。

図７（Ａ）の光検出系の構成において図１２のように発光部からの光が受光部１～４に入射している場合の動作例について図１６を用いて説明する。正常動作時には受光部１～４に入射する光の光量は等しく、各受光部の受光感度も等しいとする。
図１６（Ａ）に示されるように、発光部及び受光部が正常に動作するときには受光部１～４にそれぞれ対応する波形処理回路１～４からの出力は等しく、波形処理回路１～４にそれぞれ対応するコンパレータ１～４からの出力も等しい。
図１６（Ｂ）には、発光部が正常に動作し、かつ受光部１～４の受光感度がばらついている例が示されている。受光部１～４には同一の発光部からの光が入射しているため受光部１～４に対応する波形処理回路１～４の出力電圧（出力信号）の差は受光部１～４の動作状態に起因するものであり、波形処理回路１～４の出力信号を比較することで受光部１～４の受光感度のばらつきを検出できる。
例えば各受光部にＡＰＤを用いている場合、増倍率の温度依存性が大きい、つまり受光部の受光感度の温度依存性が大きいため、該受光部の受光感度の差分を検知することはシステム性能を担保する上で重要であり、その結果を基にＡＰＤ増倍率を制御することでシステム性能(測距精度など)を確保することができる。

デジタル信号出力回路として、コンパレータの代わりに図７（Ｂ）のようにＡ／Ｄコンバータを用いた場合にも同様に発光部及び受光部の状態の検出を行うことができる。

図１７には、状態検出時において発光部１～４を含む光源から射出され、受光部１～４を含む光検出器へ入射する入射光と受光部１～４との関係の例が示されている。図１７において、受光部１～４は、例えばＺ軸方向（鉛直方向）に並んでいる。
図１７では、発光部１～４からそれぞれ射出され光検出器へ入射する４つの入射光が入射光１、入射光２、入射光３、入射光４と表記されている。
入射光１は受光部１、２に跨って入射され、入射光２は受光部２、３に跨って入射され、入射光３は受光部３、４に跨って入射され、入射光４は受光部４に入射される。

図１８には、図１７の例において、各発光部及び各受光部が正常に動作する場合の光源、波形処理回路の動作例が示されている。
ここでは、受光部１～４にそれぞれ対応する波形処理回路１～４が設けられているものとする。また、各発光部及び各受光部が正常に動作するときに、発光部１～４の射出光（射出光１～４とする）のピーク光量、すなわち発光部１～４の発光光量は互いに等しく、かつ受光部１～４の受光感度も互いに等しいとする。
そこで、発光部１～４を異なるタイミングで発光させたときに射出光１～４に対応する入射光１～４が光検出器に順次入射されると、受光部１、２が入射光１を同時に受光したときに波形処理回路１、２から同じ信号が出力され、受光部２、３が入射光２を同時に受光したときに波形処理回路２、３から同じ信号が出力され、受光部３、４が入射光３を同時に受光したときに波形処理回路３、４から同じ信号が出力される。

図１９には、図１７の例において、発光部１～４の射出光１～４のピーク光量、すなわち発光部１～４の発光光量にばらつきがあり、受光部１～４の受光感度が互いに等しい場合の光源、波形処理回路の動作例が示されている。
ここでは、受光部１～４にそれぞれ対応する波形処理回路１～４が設けられているものとする。
図１９から分かるように発光光量１～４のばらつきがそのまま波形処理回路１～４の出力電圧のばらつきに反映されるため、発光光量１～４のばらつきを検出できる。

図２０には、図１７の例において、発光部１～４の射出光１～４のピーク光量、すなわち発光部１～４の発光光量にばらつきがあり、かつ受光部１～４の受光感度にばらつきがある場合の光源、波形処理回路の動作例が示されている。
ここでは、受光部１～４にそれぞれ対応する波形処理回路１～４が設けられているものとする。
図２０（Ａ）には、発光部１～４の射出光１～４の波形が示されている。

例えば図２０（Ｃ）の波形処理回路２の射出光１に対応する出力と射出光２に対応する出力の比から、発光部１、２の発光光量の比を得ることができる。
例えば図２０（Ｄ）の波形処理回路３の射出光２に対応する出力と射出光３に対応する出力の比から、発光部２、３の発光光量の比を得ることができる。
例えば図２０（Ｅ）の波形処理回路４の射出光３に対応する出力と射出光４に対応する出力の比から、発光部３、４の発光光量の比を得ることができる。
結果として、発光部１～４の発光光量の比(図２０の場合には１：０．８：０．６：１．２)を検出することができる。
なお、発光光量のばらつきが大きいことは発光部の劣化を意味し、発光光量のばらつきが所定値(例えば典型値であるピーク１００Ｗに対して±２０％)を超えた場合には発光部の異常とみなしてシステムを停止する、という対処をとることができる。

例えば図２０（Ｂ）の波形処理回路１の射出光１に対応する出力と図２０（Ｃ）の波形処理回路２の射出光１に対応する出力の比から、受光部１、２の受光感度の比を得ることができる。
例えば図２０（Ｃ）の波形処理回路２の射出光２に対応する出力と図２０（Ｄ）の波形処理回路３の射出光２に対応する出力の比から、受光部２、３の受光感度の比を得ることができる。
例えば図２０（Ｄ）の波形処理回路３の射出光３に対応する出力と図２０（Ｅ）の波形処理回路４の射出光３に対応する出力の比から、受光部３、４の受光感度の比を得ることができる。
結果として、受光部の受光感度１～４の比（図２０の場合には１．３：１．１：０．８：１．２）も検出することができる。

物体情報検出時には受光部１～４と入射光１～４の関係は、必ずしも図１７のようにずれている必要はなく、例えば図２１のように１対１の関係になっていても良い。このような関係にするには、例えば図２（Ｃ）の構成において、ビームスプリッタ２７、２８を適切な姿勢で配置すれば良い。なぜなら、物体情報検出時の受光部と入射光の位置関係は、発光部、カップリングレンズ、結像光学系、光検出器のレイアウトで決まるのに対し、状態検出時の受光部と入射光の位置関係は、発光部、カップリングレンズ、結像光学系、光検出器、ビームスプリッタ２７、ビームスプリッタ２８のレイアウトで決まるからである。図２１において、受光部１～４は、例えばＺ軸方向（鉛直方向）に並んでいる。

また、図１７の例では１つの発光部からの光が２つの受光部に入射しているが、例えば、物体情報検出時には図２１のように受光部１～４と入射光１～４の関係が１対１の関係であり、かつ状態検出時には図２２のように発光部１～４それぞれからの光（入射光１～４それぞれ）が受光部１～４のすべてに入射するようになっていても、同様の効果が得られる。状態検出時に図２２のような関係を実現するには、例えば状態検出用光路上にのみ拡散板と凸レンズ(または凹ミラー)を配置すればよい。図２（Ｃ）を用いて説明すると、例えばビームスプリッタ２７、２８の間の光路上に拡散板を配置し、かつビームスプリッタ２８の透過反射面を凹面とすること又は結像光学系に凸レンズを用いることで、図２１、図２２のような関係が実現できる。図２２において、受光部１～４は、例えばＺ軸方向（鉛直方向）に並んでいる。

また、図２３（Ａ）～図２３（Ｃ）に示される変形例３のように、偏向器としての回転ミラーを有する物体検出装置において、回転ミラーがＸ軸に略平行となったときに生じる光路を第２の光路として用いることもできる。
詳述すると、変形例３では、回転ミラーがＸ軸に略平行となったときに、光源からの光が反射ミラー１に入射し該反射ミラー１からの反射光が反射ミラー２で反射され、結像光学系を介して光検出器へ入射する。
このような構成とすることで回転ミラーによる有効走査領域全域を物体情報検出用光路(第１の光路)に充てることができ、検出範囲の広角化が可能となる。また、Ｚ軸方向に配列された複数の発光部からの光で多層検出を行う場合に、走査線曲がりを起こさずに光検出器まで導光でき、光学系が簡単になる。

また、図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示される変形例４の物体検出装置のように、第２の光路上に回転ミラーを配置することで、装置を幅方向に小型化しつつ第２の光路を生成することができる。

また、上述のような発光部及び受光部の状態検出を行うに当たり、発光部及び受光部の正常動作時に波形処理回路において信号が飽和していないことが望ましい。なぜなら、波形処理回路において信号が飽和してしまうと波形処理回路中の半導体素子の飽和特性が含まれてしまい、発光部からの元のパルス光のピーク光量や波形についての情報が欠落してしまったり正確でなくなったりするおそれがあるからである。
一方、物体検出装置において、光源からの発光光量は大きいほど遠方の物体（遠方物体）や反射率の低い物体（低反射物体）を検出できるため、遠方物体や低反射物体の検出を目的とする場合にはレーザ安全規格を満たす範囲で最大とするのが望ましく、レーザ光のピーク光量が数十Ｗに達する場合もある。このとき、第２の光路中にＮＤフィルタなどの光を減衰させる光学系である減衰光学系を設けて光検出器に到達する光の光量を減衰させることで、状態検出時に波形処理回路において電圧が飽和しにくくなり、発光部及び受光部の状態検出に好適である。
例えば図２３においては、偏向器としての回転ミラーから反射ミラー１を介して反射ミラー２に至る光路上のどこかに減衰光学系を配置すれば良い。
図２５には、図２３に示される変形例３の物体検出装置に減衰光学系を追加した例である変形例５の物体検出装置が示されている。変形例５では、減衰光学系としてのＮＤフィルタが反射ミラー１から反射ミラー２までの光路上に配置されている。

前述のように、遠方物体や低反射物体に対する物体情報検出時には光源からの発光光量を大きくすることが望ましいが、状態検出時には物体情報検出時よりも発光光量を低くすることで、最大検出距離に影響を与えることなく状態検出時の波形処理回路の出力電圧、すなわち光検出系のコンパレータ又はＡ／Ｄコンバータへの入力電圧が飽和しにくくすることもできる。

図２６には、ＬＤ駆動部１２の構成例が示されている。図２６中の各素子の値は、例えば以下のようにしている。
Ｖｃｃ＝５０Ｖ
Ｒ１＝１５０Ω
Ｃ１＝２２ｕＦ
ＬＤを発光させないときは、トランジスタＴｒ１はオフになっており、その間に、電源ＶｃｃからコンデンサＣ１に電荷がチャージされる。その後、ＬＤを発光させるためにＴｒ１をオンにすると（Ｔｒ１に信号を印加すると）、Ｃ１からＬＤを通ってグランドに落ちる電流の経路において抵抗成分が非常に小さいため、非常に大きな電流がＬＤに瞬間的に流れＬＤが発光する。Ｃ１にチャージされている電荷は有限であるため、電荷がなくなるとＬＤの発光は終了する。このような回路構成において、状態検出時にはＣ１の充電を完了させる前にトランジスタＴｒ１をオンにしてＬＤを発光させることで物体情報検出時よりも小さな発光光量でＬＤを発光させることができる。図２６の回路において、Ｃ１への充電の時定数はＲ１×Ｃ１＝３．３ｍｓなので、Ｃ１の充電が完了する前とは凡そ３．３ｍｓよりも短い時間のことを意味する。

状態検出時に光源の発光光量を小さくする代わりに、受光部の受光感度を小さくすることでも同様に波形処理回路における電圧の飽和を防ぐ効果を得られる。受光感度を可変とする方法については、例えば図２７（Ａ）に示されるように電流電圧変換器の後段に配置された信号増幅器としてのＶＧＡ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇａｉｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：可変ゲインアンプ）等を用いてゲイン変換をする方法や、図２７（Ｂ）のように光検出器にＡＰＤなどのバイアス電圧制御によって感度制御が可能な素子を用いる方法、またはそれらの方法の組み合わせが考えられる。

物体検出装置において、検出性能を維持するためには光源の発光光量や光検出系の受光感度は所定値を保つことが望ましい。光源の発光光量や波形処理回路の出力電圧（アナログ電圧）を一定値に近づけることで同様の成果が得られる。以下に、その例について説明する。
光検出器の受光光量をＰ、受光感度をＳとすると波形処理回路の出力電圧Ｖは、Ｖ＝Ｓ×Ｐと表される。ここでは、デジタル信号出力回路としてコンパレータを用いることとし、その閾値電圧が１５０ｍＶに設定されているとする。
例えば光源系と光検出系が共に正常動作している場合にターゲットから戻ってくる光の光検出器での受光光量が２０ｎＷ、光検出系の受光感度が１０ＭＶ／Ｗであるとすると、波形処理回路の出力電圧は２００ｍＶであり、コンパレータにより検出できる（図２８（Ａ）参照）。
光源の発光光量が低下し、同様のターゲットから戻ってくる光の光検出器での受光光量が例えば１０ｎＷになった場合、受光感度を初期値に保ったままでは波形処理回路からの出力電圧は１００ｍＶになってしまいコンパレータによる検出が不可能になってしまう（図２８（Ｂ））参照）。そこで、波形処理回路の出力電圧が一定値になるように受光感度を制御することで、物体情報の検出が可能となる（図２８（Ｃ）参照）。
波形処理回路の出力電圧をモニタするためには、Ａ／Ｄコンバータを用いても良いし、例えば後述するようにコンパレータの閾値電圧を可変として出力電圧のピークを見積もることもできる。

物体情報の検出をコンパレータによって行う構成は、高価なＡ／Ｄコンバータを用いなくて良いためコスト的には有利であるが、入力電圧がある値よりも高いか低いかしか分からないため受光感度や発光光量の値を正確に知ることは難しい。
更に、通常は遠方物体や低反射物体からの反射光や散乱光を検出するために閾値電圧は可能な限り低いレベル(ノイズによる誤検出が起こらないレベル、例えば１５０ｍＶ)に設定されるため、閾値電圧を固定としておくと受光感度が正常値よりも大幅に低い場合にしか異常として検出できない。
これを、図２９を用いて説明する。図２９（Ａ）には、物体情報検出時にターゲットから戻ってきた光の光量が小さいときの光源、波形処理回路及びコンパレータの動作例が示されている。図２９（Ｂ）には光源と光検出系が共に正常なときの状態検出時の光源、波形処理回路及びコンパレータの動作例が示されている。図２９（Ｃ）には光源の発光光量が低下したときの状態検出時の光源、波形処理回路及びコンパレータの動作例が示されている。
図２９（Ｃ）のように、状態検出時に閾値電圧を物体情報検出時と同じレベルに設定すると光源の発光光量が低い場合や光検出系の受光感度が低い場合には検出精度が低下してしまう。

そこで、コンパレータの閾値電圧を可変として測定を行うことで、光源の発光光量の低下や光検出系の受光感度の低下を精度よく検出することができる。閾値電圧の変更は、例えば制御系４６により行うことができる。
例えば図３０に示されるようにコンパレータの閾値電圧を物体情報検出時と状態検出時とで異ならせても良い。
例えば、物体情報検出時に閾値電圧を低い値（閾値電圧１）にすることで、ターゲットから戻ってきた光の光量が低くても波形処理回路の出力電圧をコンパレータで検出可能であり（図３０（Ａ）参照）、遠方物体や低反射物体も検出可能である。
また、状態検出時に閾値電圧を高い値（閾値電圧２＞閾値電圧１）にすることで光源が正常動作する場合には波形処理回路の出力電圧を飽和させずにコンパレータで検出可能であり（図３０（Ｂ）参照）、光検出系の受光感度を検出可能である。
しかし、状態検出時に閾値電圧を一定（閾値電圧２）に保つと光源の発光光量が低下した場合、波形処理回路の出力電圧をコンパレータで検出不可能となってしまい（図３０（Ｃ）参照）、光源の発光光量の低下を検出できない。

そこで、光源及び光検出系の状態検出を複数回行い、複数回の状態検出で閾値を異ならせれば、発光光量の低下や受光感度の低下を検出することができる。これを、図３１を用いて説明する。
図３１（Ａ）において、閾値電圧１は、物体検出装置が屋外環境下においても十分な検出性能を維持できるかどうかの境界となる閾値電圧である。
図３１（Ｂ）において、閾値電圧２は、屋外での検出性能は落ちるが屋内では十分な検出性能で使用可能である境界となる閾値電圧である。
図３２（Ｃ）において、閾値電圧３は、屋内においても検出性能は落ちるが使用可能ではあることの境界となる閾値電圧である。
図３１の例によれば、３回の状態検出時において波形処理回路の出力電圧を異なる閾値電圧で検出するため、発光光量の低下や受光感度の低下を精度良く検出できる。
図３１で示した状態は物体検出装置として使用可能であるが屋内環境下においても性能が劣化している状態であることがわかる。
コンパレータの閾値電圧を可変にすることは、例えば閾値電圧をＰＷＭ信号の平滑化によって生成しておき、ＰＷＭのデューティを変化させることで実現できる。

図３２には、物体検出装置１００を備えるセンシング装置１０００が示されている。センシング装置１０００は、車両（移動体）に搭載され、物体検出装置１００に加えて、該物体検出装置１００に電気的に接続された監視制御装置３００を備えている。物体検出装置１００は、車両のバンパー付近やバックミラーの近傍に取り付けられる。監視制御装置３００は、物体検出装置１００での検出結果に基づいて、物体の形状や大きさの推定、物体の位置情報の算出、移動情報の算出、物体の種類の認識等の処理を行って、危険の有無を判断する。そして、危険有りと判断した場合には、アラーム等の警報を発して移動体の操縦者に注意を促したり、ハンドルを切って危険を回避する指令を移動体の操舵制御部に出したり、制動をかけるための指令を移動体のＥＣＵに出す。なお、センシング装置１０００は、例えば車両のバッテリから電力の供給を受ける。

なお、監視制御装置３００は、物体検出装置１００と一体的に設けられても良いし、物体検出装置１００とは別体に設けられても良い。また、監視制御装置３００は、ＥＣＵが行う制御の少なくとも一部を行っても良い。

以下に、物体検出装置１００で実施される測距処理の具体例（測距処理１～４）について説明する。

＜測距処理１＞
測距処理１について図３３を用いて説明する。
ここで、測距処理１に用いられる制御系４６の実施例として実施例１の制御系４６－１の構成が図３４に示されている。
制御系４６－１は、図３４に示されるように、制御部４６ａ、記憶部４６ｂ、演算部４６ｃ及び故障検出部４６ｄを含んで構成されている。
制御系４６－１において、記憶部４６ｂは例えばメモリやハードディスクで実現することが可能であり、記憶部４６ｂ以外の構成要素は例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）により実現できる。
図３３のフローチャートは、制御系４６で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理１は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。

最初のステップＳ１では、ｎに１をセットする。

次のステップＳ２では、第ｎ同期信号（最初の同期信号から数えて第ｎ番目の同期信号）が入力されたか否かを判断する。ステップＳ２での判断が肯定されるとステップＳ３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。

ステップＳ３では、測距モード１、２又は３を実行する。各測距モードは、制御部４６ａ、記憶部４６ｂ及び演算部４６ｃにより、有効走査領域の第ｎ回目の走査（最初の走査から数えてｎ回目の走査）中に実行される。測距モード１、２及び３の詳細については後述する。

次のステップＳ４では、故障検出モード１、２又は３を実行する。
ここでは、ステップＳ３で測距モード１が実行された場合に故障検出モード１を実行し、ステップＳ３で測距モード２が実行された場合に故障検出モード２を実行し、ステップＳ３で測距モード３が実行された場合に故障検出モード３を実行する。
各故障検出モードは、故障検出部４６ｄにより、有効走査領域外を走査中に行われる。
故障検出モード１、２及び３の詳細については後述する。

次のステップＳ５では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ５での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ６に移行する。

ステップＳ６では、ｎをインクリメントする。ステップＳ６が実行されるとステップＳ２に戻る。

なお、ステップＳ４において各故障検出モードが実行される有効走査領域外を走査中の時間としては、例えば有効走査領域の第ｎ回目の走査が終了してから第ｎ＋１同期信号が入力されるまで時間（時間１とする）や、第ｎ＋１同期信号が入力されてから第ｎ＋１回目の走査が開始されるまで時間（時間２とする）や、時間１と時間２に跨る時間が挙げられる。

また、ステップＳ３とステップＳ４の順序を逆にしても良い。すなわち、故障検出モードを実行した後、測距モードを実行しても良い。
この場合、ステップＳ４において故障検出モードが実行される有効走査領域外を走査中の時間としては、例えば第ｎ同期信号が入力されてから有効走査領域の第ｎ回目の走査が開始されるまでの時間が挙げられる。

＜測距処理２＞
測距処理２について図３５を用いて説明する。
ここで、測距処理２に用いられる制御系４６の実施例として実施例２の制御系４６－２の構成が図３６に示されている。
制御系４６－２は、図３６に示されるように、制御部４６ａ、記憶部４６ｂ、演算部４６ｃ及び発光光量調整部４６ｅを含んで構成されている。
制御系４６－２において、記憶部４６ｂは例えばメモリやハードディスクで実現することが可能であり、記憶部４６ｂ以外の構成要素は例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）により実現できる。
図３５のフローチャートは、制御系４６で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理２は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。

最初のステップＳ１１では、ｎに１をセットする。

次のステップＳ１２では、第ｎ同期信号（最初の同期信号から数えて第ｎ番目の同期信号）が入力されたか否かを判断する。ステップＳ１２での判断が肯定されるとステップＳ１３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。

ステップＳ１３では、測距モード１又は２を実行する。各測距モードは、制御部４６ａ、記憶部４６ｂ及び演算部４６ｃにより、有効走査領域の第ｎ回目の走査中に実行される。測距モード１及び２の詳細については後述する。

次のステップＳ１４では、発光光量ばらつき補正モード１又は２を実行する。
ここでは、ステップＳ１３で測距モード１が実行された場合に発光光量ばらつき補正モード１を実行し、ステップＳ１３で測距モード２が実行された場合に発光光量ばらつき補正モード２を実行する。
各発光光量ばらつき補正モードは、発光光量調整部４６ｅにより、有効走査領域外を走査中に行われる。
発光光量ばらつき補正モード１及び２の詳細については後述する。

次のステップＳ１５では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ１５での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１６では、ｎをインクリメントする。ステップＳ１６が実行されるとステップＳ１２に戻る。

なお、ステップＳ１４において、各発光光量ばらつき補正モードが実行される有効走査領域外を走査中の時間としては、例えば有効走査領域の第ｎ回目の走査が終了してから第ｎ＋１同期信号が入力されるまで時間（時間１とする）や、第ｎ＋１同期信号が入力されてから第ｎ＋１回目の走査が開始されるまで時間（時間２とする）や、時間１と時間２に跨る時間が挙げられる。

また、ステップＳ１３とステップＳ１４の順序を逆にしても良い。すなわち、発光光量ばらつき補正モードを実行した後、測距モードを実行しても良い。
この場合、ステップＳ１４において発光光量ばらつき補正モードが実行される有効走査領域外を走査中の時間としては、例えば第ｎ同期信号が入力されてから有効走査領域の第ｎ回目の走査が開始されるまでの時間が挙げられる。

＜測距処理３＞
測距処理３について図３７を用いて説明する。
ここで、測距処理３に用いられる制御系４６の実施例として実施例３の制御系４６－３の構成が図３８に示されている。
制御系４６－３は、図３８に示されるように、制御部４６ａ、記憶部４６ｂ、演算部４６ｃ及び受光感度調整部４６ｆを含んで構成されている。
制御系４６－３において、記憶部４６ｂは例えばメモリやハードディスクで実現することが可能であり、記憶部４６ｂ以外の構成要素は例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）により実現できる。
図３７のフローチャートは、制御系４６で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理３は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。

最初のステップＳ２１では、ｎに１をセットする。

次のステップＳ２２では、第ｎ同期信号（最初の同期信号から数えて第ｎ番目の同期信号）が入力されたか否かを判断する。ステップＳ２２での判断が肯定されるとステップＳ２３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。

ステップＳ２３では、測距モード１又は３を実行する。各測距モードは、制御部４６ａ、記憶部４６ｂ及び演算部４６ｃにより、有効走査領域の第ｎ回目の走査中に実行される。測距モード１及び３の詳細については後述する。

次のステップＳ２４では、受光感度ばらつき補正モード１又は２を実行する。
ここでは、ステップＳ２３で測距モード１が実行された場合に受光感度ばらつき補正モード１を実行し、ステップＳ２３で測距モード３が実行された場合に受光感度ばらつき補正モード２を実行する。
各受光感度ばらつき補正モードは、受光感度調整部４６ｆにより、有効走査領域外を走査中に行われる。
受光感度ばらつき補正モード１及び２の詳細については後述する。

次のステップＳ２５では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ２５での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２６では、ｎをインクリメントする。ステップＳ２６が実行されるとステップＳ２２に戻る。

なお、ステップＳ２４において、各受光感度ばらつき補正モードが実行される有効走査領域外を走査中の時間としては、例えば有効走査領域の第ｎ回目の走査が終了してから第ｎ＋１同期信号が入力されるまで時間（時間１とする）や、第ｎ＋１同期信号が入力されてから第ｎ＋１回目の走査が開始されるまで時間（時間２とする）や、時間１と時間２に跨る時間が挙げられる。

また、ステップＳ２３とステップＳ２４の順序を逆にしても良い。すなわち、受光感度ばらつき補正モードを実行した後、測距モードを実行しても良い。
この場合、ステップＳ２４において受光感度ばらつき補正モードが実行される有効走査領域外を走査中の時間としては、例えば第ｎ同期信号が入力されてから有効走査領域の第ｎ回目の走査が開始されるまでの時間が挙げられる。

＜測距処理４＞
測距処理４について図３９を用いて説明する。
測距処理４に用いられる制御系４６の実施例として実施例４の制御系４６－４の構成が図４０に示されている。
制御系４６－４は、図４０に示されるように、制御部４６ａ、記憶部４６ｂ、演算部４６ｃ、発光光量調整部４６ｅ及び受光感度調整部４６ｆを含んで構成されている。
制御系４６－４において、記憶部４６ｂは例えばメモリやハードディスクで実現することが可能であり、記憶部４６ｂ以外の構成要素は例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）により実現できる。
図３９のフローチャートは、制御系４６で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理４は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。

最初のステップＳ３１では、ｎに１をセットする。

次のステップＳ３２では、第ｎ同期信号（最初の同期信号から数えて第ｎ番目の同期信号）が入力されたか否かを判断する。ステップＳ３２での判断が肯定されるとステップＳ３３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。

ステップＳ３３では、測距モード１を実行する。測距モード１は、制御部４６ａ、記憶部４６ｂ及び演算部４６ｃにより、有効走査領域の第ｎ回目の走査中に実行される。測距モード１の詳細については後述する。

次のステップＳ３４では、発光光量ばらつき補正モード１を実行する。発光光量ばらつき補正モード１は、発光光量調整部４６ｅにより、有効走査領域外を走査中に行われる。発光光量ばらつき補正モード１の詳細については後述する。

次のステップＳ３５では、受光感度ばらつき補正モード１を実行する。受光感度ばらつき補正モード１は、受光感度調整部４６ｆにより、有効走査領域外を走査中に行われる。受光感度ばらつき補正モード１の詳細については後述する。

次のステップＳ３６では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ３６での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ３７に移行する。

ステップＳ３７では、ｎをインクリメントする。ステップＳ３７が実行されるとステップＳ３２に戻る。

なお、ステップＳ３４において、発光光量ばらつき補正モード１が実行される有効走査領域外を走査中の時間としては、例えば有効走査領域の第ｎ回目の走査が終了してから第ｎ＋１同期信号が入力されるまで時間（時間１とする）や、第ｎ＋１同期信号が入力されてから第ｎ＋１回目の走査が開始されるまで時間（時間２とする）や、時間１と時間２に跨る時間が挙げられる。

また、ステップＳ３５において、受光感度ばらつき補正モード１が実行される有効走査領域外を走査中の時間としては、例えば有効走査領域の第ｎ回目の走査が終了してから第ｎ＋１同期信号が入力されるまで時間（時間１とする）や、第ｎ＋１同期信号が入力されてから第ｎ＋１回目の走査が開始されるまで時間（時間２とする）や、時間１と時間２に跨る時間が挙げられる。

また、ステップＳ３４（発光光量ばらつき補正モード１）をステップＳ３３（測距モード１）の前に実行しても良い。
この場合、ステップＳ３４において発光光量ばらつき補正モードが実行される有効走査領域外を走査中の時間としては、例えば第ｎ同期信号が入力されてから有効走査領域の第ｎ回目の走査が開始されるまでの時間が挙げられる。

また、ステップＳ３５（受光感度ばらつき補正モード）をステップＳ３３（測距モード１）の前に実行しても良い。
この場合、ステップＳ３５において受光感度ばらつき補正モードが実行される有効走査領域外を走査中の時間としては、例えば第ｎ同期信号が入力されてから有効走査領域の第ｎ回目の走査が開始されるまでの時間が挙げられる。

また、ステップＳ３５（受光感度ばらつき補正モード）をステップＳ３４（発光光量ばらつき補正モード）の前に実行しても良い。

＜測距モード１＞
測距モード１について図４１を用いて説明する。
測距モード１は、光源１１が鉛直方向に配列された複数の発光部を有し、かつ時間計測用ＰＳ４２が鉛直方向に配列された複数の受光部を有する場合に実行される測距モードであって、時間計測用ＰＳ４２の検出領域を複数の領域に２次元分割し該領域（以下では「分割領域」とも呼ぶ）毎に物体情報を検出するモードである。
ここでは、物体情報検出時に複数の発光部と複数の受光部が１対１で対応するように（図２１参照）、投光光学系２０、受光光学系３０がレイアウトされているものとする。
また、複数の発光部に対して共通のＬＤ駆動部１２が設けられ、又は発光部毎にＬＤ駆動部１２が設けられているものとする。
また、波形処理回路及びデジタル信号出力回路（コンパレータ又はＡ／Ｄコンバータ）が受光部毎に設けられているものとする。

最初のステップＴ１では、制御部４６ａが、ＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に印加して、走査位置毎（ＬＤ駆動信号のパルス毎）に複数の発光部を同じタイミングで発光させる。

次のステップＴ２では、制御部４６ａが、走査位置毎に各受光部から出力され対応する波形処理回路で処理された信号が対応するデジタル信号出力回路でデジタル化された信号（デジタル信号）を取得し、該デジタル信号を該走査位置及び該受光部に関連付けて記憶部４６ｂに記憶させる。

次のステップＴ３では、演算部４６ｃが、ＬＤ駆動信号の各パルスと、記憶部４６ｂに記憶された該パルスに対応する、走査位置毎、受光部毎のデジタル信号とに基づいて、分割領域毎の光飛行時間（物体検出装置１００とターゲットとの間を光が往復する時間）を算出する。

次のステップＴ４では、演算部４６ｃが分割領域毎の光飛行時間を距離に換算し、該距離の１／２を測定結果として出力する。結果として、分割領域毎の距離情報で構成される距離画像を生成することができる。

＜測距モード２＞
測距モード２について図４２を用いて説明する。
測距モード２は、光源１１が鉛直方向に配列された複数の発光部を有し、かつ時間計測用ＰＳ４２が単一の受光部を有する場合に実行される測距モードであって、時間計測用ＰＳ４２の検出領域を複数の領域に２次元分割し該領域（以下では「分割領域」とも呼ぶ）毎に物体情報を検出するモードである。
ここでは、物体情報検出時に各発光部と受光部が対応するように、すなわち各発光部からの光が受光部に入射するように、投光光学系２０、受光光学系３０がレイアウトされているものとする。
また、発光部毎にＬＤ駆動部１２が設けられているものとする。

最初のステップＴ１１では、制御部４６ａが、ＬＤ駆動信号を複数のＬＤ駆動部１２に異なるタイミングで印加して、各走査位置で複数の発光部を異なるタイミングで発光させる。

次のステップＴ１２では、制御部４６ａが、走査位置毎に受光部から異なるタイミング（各発光部の発光タイミングに対応するタイミング）で出力され波形処理回路で処理された信号がデジタル信号出力回路でデジタル化された信号（デジタル信号）を取得し、該デジタル信号を該走査位置及び該発光部に関連付けて記憶部４６ｂに記憶させる。

次のステップＴ１３では、演算部４６ｃが、タイミングが異なる複数のＬＤ駆動信号それぞれの各パルスと、記憶部４６ｂに記憶された該パルスに対応する、走査位置毎、発光部毎のデジタル信号とに基づいて、分割領域毎の光飛行時間（物体検出装置１００とターゲットとの間を光が往復する時間）を算出する。

次のステップＴ１４では、演算部４６ｃが分割領域毎の光飛行時間を距離に換算し、該距離の１／２を測定結果として出力する。結果として、分割領域毎の距離情報で構成される距離画像を生成することができる。

なお、測距処理２、４において、測距モード１や測距モード２に加えて発光光量ばらつき補正モードを実行する場合には、発光部毎にＬＤ駆動部１２を設けて、各発光部に供給される駆動電流の大きさを個別に調整できるようにしておく必要がある。

＜測距モード３＞
測距モード３について図４３を用いて説明する。
測距モード３は、光源１１が単一の発光部を有し、かつ時間計測用ＰＳ４２が鉛直方向に配列された複数の受光部を有する場合に実行される測距モードであって、時間計測用ＰＳ４２の検出領域を複数の領域に２次元分割し該領域（以下では「分割領域」とも呼ぶ）毎に物体情報を検出するモードである。
ここでは、物体情報検出時に発光部と複数の受光部が対応するように、すなわち発光部からの光が各受光部に入射するように、投光光学系２０、受光光学系３０がレイアウトされているものとする。また、波形処理回路及びデジタル信号出力回路が受光部毎に設けられているものとする。

最初のステップＴ２１では、制御部４６ａが、ＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に印加して、各走査位置で発光部を発光させる。

次のステップＴ２２では、制御部４６ａが、走査位置毎に各受光部から出力され対応する波形処理回路で処理された信号が対応するデジタル信号出力回路でデジタル化された信号（デジタル信号）を取得し、該デジタル信号を該走査位置及び該受光部に関連付けて記憶部４６ｂに記憶させる。

次のステップＴ２３では、演算部４６ｃが、ＬＤ駆動信号の各パルスと、記憶部４６ｂに記憶された該パルスに対応する、走査位置毎、受光部毎のデジタル信号に基づいて、分割領域毎の光飛行時間（物体検出装置１００とターゲットとの間を光が往復する時間）を算出する。

次のステップＴ２４では、演算部４６ｃが分割領域毎の光飛行時間を距離に換算し、該距離の１／２を測定結果として出力する。結果として、分割領域毎の距離情報で構成される距離画像を生成することができる。

＜故障検出モード１＞
故障検出モード１について図４４を用いて説明する。
故障検出モード１は、光源１１が鉛直方向に配列された複数の発光部を有し、かつ時間計測用ＰＳ４２が鉛直方向に配列された複数の受光部を有する場合に実行される、発光部や受光部の故障の有無を検出するモードである。
ここでは、状態検出時に各発光部と複数の受光部が対応するように、すなわち各発光部からの光が複数の受光部に入射するように（図１７、図２２参照）、投光光学系２０、受光光学系３０がレイアウトされているものとする。また、波形処理回路及びデジタル信号出力回路が受光部毎に設けられているものとする。
また、複数の発光部に対して共通のＬＤ駆動部１２が設けられ、又は発光部毎にＬＤ駆動部１２が設けられているものとする。

最初のステップＵ１では、故障検出部４６ｄが、ＬＤ駆動部１２に信号（例えば矩形パルス信号）を印加して、すべての発光部に電圧を同時に印加する。

次のステップＵ２では、故障検出部４６ｄが、各発光部に対応するすべての受光部が信号を出力したか否かを判断する。この判断は、故障検出部４６ｄが、当該すべての受光部に対応する波形処理回路からの出力信号の有無をモニタすることにより行う。ステップＵ２での判断が肯定されるとステップＵ３に移行し、否定されるとステップＵ４に移行する。

ステップＵ３では、故障検出部４６ｄが、すべての発光部及びすべての受光部が故障していないと判定する。ステップＵ３が実行されると、フローは終了する。

ステップＵ４では、故障検出部４６ｄが、当該発光部に対応する複数の受光部のうち一部の受光部のみが信号を出力したか否かを判断する。ここでの判断が肯定されると、ステップＵ５に移行し、否定されるとステップＵ６に移行する。

ステップＵ５では、故障検出部４６ｄが、他の一部の受光部が故障していると判定し、その判定結果（レーダ故障中）を警告として例えば物体検出装置１００が搭載される自動車のインパネ（インストルメント・パネル）に表示させる。ステップＵ５が実行されると、フローは終了する。

ステップＵ６では、故障検出部４６ｄが、当該発光部が故障していると判定し、その判定結果（レーダ故障中）を警告として例えば物体検出装置１００が搭載される自動車のインパネに表示させる。する。ステップＵ６が実行されると、フローは終了する。

＜故障検出モード２＞
故障検出モード２について図４５を用いて説明する。
故障検出モード２は、光源１１が鉛直方向に配列された複数の発光部を有し、かつ時間計測用ＰＳ４２が単一の受光部を有する場合に実行される、発光部や受光部の故障の有無を検出するモードである。
ここでは、状態検出時に各発光部と受光部が対応するように、すなわち各発光部からの光が受光部に入射するように、投光光学系２０、受光光学系３０がレイアウトされているものとする。
また、発光部毎にＬＤ駆動部１２が設けられているものとする。

最初のステップＵ１１では、故障検出部４６ｄが、複数のＬＤ駆動部１２に異なるタイミングで信号（例えば矩形パルス信号）を印加して、すべての発光部に異なるタイミングで電圧を印加する。

次のステップＵ１２では、故障検出部４６ｄが、各発光部に電圧が印加されたときに受光部が信号を出力したか否かを判断する。この判断は、故障検出部４６ｄが各発光部に電圧が印加されたときの波形処理回路からの出力信号の有無をモニタすることにより行う。ステップＵ１２での判断が肯定されるとステップＵ１３に移行し、否定されるとステップＵ１４に移行する。

ステップＵ１３では、故障検出部４６ｄが、すべての発光部及び受光部が故障していないと判定する。

ステップＵ１４では、故障検出部４６ｄが、一部の発光部に電圧が印加されたときにのみ受光部が信号を出力したか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＵ１５に移行し、否定されるとステップＵ１６に移行する。

ステップＵ１５では、故障検出部４６ｄが、他の一部の発光部が故障していると判定し、その判定結果（レーダ故障中）を警告として例えば物体検出装置１００が搭載される自動車のインパネに表示させる。ステップＵ１５が実行されると、フローは終了する。

ステップＵ１６では、故障検出部４６ｄが、受光部が故障していると判定し、その判定結果（レーダ故障中）を警告として例えば物体検出装置１００が搭載される自動車のインパネに表示させる。ステップＵ１６が実行されると、フローは終了する。

＜故障検出モード３＞
故障検出モード３について図４６を用いて説明する。
故障検出モード３は、光源１１が単一の発光部を有し、かつ時間計測用ＰＳ４２が鉛直方向に配列された複数の受光部を有する場合に実行される、発光部や受光部の故障の有無を検出するモードである。
ここでは、状態検出時に発光部と各受光部が対応するように、すなわち発光部からの光が各受光部に入射するように、投光光学系２０、受光光学系３０がレイアウトされているものとする。
また、波形処理回路及びデジタル信号出力回路が受光部毎に設けられているものとする。

最初のステップＵ２１では、故障検出部４６ｄが、ＬＤ駆動部１２に信号（例えば矩形パルス信号）を印加して、発光部に電圧を印加する。

次のステップＵ２２では、故障検出部４６ｄが、発光部に電圧が印加されたときにすべての受光部が信号を出力したか否かを判断する。この判断は、故障検出部４６ｄが発光部に電圧が印加されたときの各受光部に対応する波形処理回路からの出力信号の有無をモニタすることにより行う。ステップＵ２２での判断が肯定されるとステップＵ２３に移行し、否定されるとステップＵ２４に移行する。

ステップＵ２３では、故障検出部４６ｄが、発光部及びすべての受光部が故障していないと判定する。

ステップＵ２４では、故障検出部４６ｄが、発光部に電圧が印加されたときに一部の受光部のみが信号を出力したか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＵ２５に移行し、否定されるとステップＵ２６に移行する。

ステップＵ２５では、故障検出部４６ｄが、他の一部の受光部が故障していると判定し、その判定結果（レーダ故障中）を警告として例えば物体検出装置１００が搭載される自動車のインパネに表示させる。ステップＵ２５が実行されると、フローは終了する。

ステップＵ２６では、故障検出部４６ｄが、発光部が故障していると判定し、その判定結果（レーダ故障中）を警告として例えば物体検出装置１００が搭載される自動車のインパネに表示させる。ステップＵ２６が実行されると、フローは終了する。

＜発光光量ばらつき補正モード１＞
発光光量ばらつき補正モード１について図４７を用いて説明する。
発光光量ばらつき補正モード１は、光源１１が鉛直方向に配列された複数の発光部を有し、かつ時間計測用ＰＳ４２が鉛直方向に配列された複数の受光部を有する場合に実行される、複数の発光部の発光光量のばらつきを補正するモードである。
ここでは、状態検出時に複数の発光部が同一の受光部に対応するように、すなわち複数の発光部からの光が同一の受光部に入射するように（図１７、図２２参照）、投光光学系２０、受光光学系３０がレイアウトされているものとする。
また、ＬＤ駆動部１２が発光部毎に設けられているものとする。
また、波形処理回路及びデジタル信号出力回路が受光部毎に設けられているものとする。

最初のステップＶ１では、発光光量調整部４６ｅが、同一の受光部に対応する複数の発光部を同一組の複数の発光部としたときに、同一組の複数の発光部を異なるタイミングで発光させる。具体的には、複数のパルスを含む信号をＬＤ駆動部１２に印加して、同一組の複数の発光部に異なるタイミングで駆動電流を供給する。

次のステップＶ２では、発光光量調整部４６ｅが、同一組の複数の発光部に対応する受光部に対して設けられた波形処理回路から発光毎に出力された信号を取得する。

次のステップＶ３では、発光光量調整部４６ｅが、ステップＶ２で取得された複数の信号に基づいて同一組の複数の発光部それぞれに供給される駆動電流の大きさを調整する。駆動電流の大きさは、例えば図２６の電源Ｖｃｃの電圧（Ｃ１の極板間の電圧とＲ１の両端間の電圧の和）の大きさを変えることにより変更できる。
具体的には、同一組の複数の発光部の発光光量が略同一の値（例えば定格値）となるように当該複数の発光部それぞれに供給される駆動電流の値を設定し、その設定値を記憶部４６ｂに記憶させる。そして、次に実行される測距モード１で、当該設定値の駆動電流を発光部に供給することが好ましい。

＜発光光量ばらつき補正モード２＞
発光光量ばらつき補正モード２について図４８を用いて説明する。
発光光量ばらつき補正モード２は、光源１１が鉛直方向に配列された複数の発光部を有し、かつ時間計測用ＰＳ４２が単一の受光部を有する場合に実行される、複数の発光部の発光光量のばらつきを補正するモードである。
ここでは、状態検出時に各発光部が受光部に対応するように、すなわち各発光部からの光が受光部に入射するように、投光光学系２０、受光光学系３０がレイアウトされているものとする。また、ＬＤ駆動部１２が発光部毎に設けられているものとする。

最初のステップＶ１１では、発光光量調整部４６ｅが、複数の発光部を異なるタイミングで発光させる。具体的には、複数の発光部に対応する複数のＬＤ駆動部１２に異なるタイミングで信号（例えば矩形パルス信号）を印加して、複数の発光部に異なるタイミングで駆動電流を供給する。

次のステップＶ１２では、発光光量調整部４６ｅが、発光毎に波形処理回路から出力された信号を取得する。

次のステップＶ１３では、発光光量調整部４６ｅが、ステップＶ１２で取得された複数の信号に基づいて複数の発光部それぞれに供給される駆動電流の大きさを調整する。駆動電流の大きさは、例えば図２６のＶｃｃ（Ｃ１の極板間の電圧とＲ１の両端間の電圧の和）の大きさを変えることにより変更できる。
具体的には、複数の発光部の発光光量が略同一の値（例えば定格値）となるように当該複数の発光部それぞれに供給される駆動電流の値を設定し、その設定値を記憶部４６ｂに記憶させる。
そして、次に実行される測距モード２で、当該設定値の駆動電流を発光部に供給することが好ましい。

＜受光感度ばらつき補正モード１＞
受光感度ばらつき補正モード１について図４９を用いて説明する。
受光感度ばらつき補正モード１は、光源１１が鉛直方向に配列された複数の発光部を有し、かつ時間計測用ＰＳ４２が鉛直方向に配列された複数の受光部を有する場合に実行される、複数の光検出系の受光感度のばらつきを補正するモードである。
ここでは、状態検出時に複数の受光部が同一の発光部に対応するように、すなわち同一の発光部からの光が複数の受光部に入射するように（図１７、図２２参照）、投光光学系２０、受光光学系３０がレイアウトされているものとする。
また、波形処理回路及びデジタル信号出力回路が受光部毎に設けられているものとする。
また、複数の発光部に対して共通のＬＤ駆動部１２が設けられ、又は発光部毎にＬＤ駆動部１２が設けられているものとする。
また、各光検出系が例えば図２７（Ａ）又は図２７（Ｂ）に示されるような受光感度可変な構成を有しているものとする。

最初のステップＷ１では、受光感度調整部４６ｆが、各発光部を同一のタイミングで発光させる。具体的には、ＬＤ駆動部１２に信号（例えば矩形パルス信号）を印加して、各発光部に同一のタイミングで駆動電流を供給する。

次のステップＷ２では、受光感度調整部４６ｆが、当該発光部に対応する各光検出系の波形処理回路から出力された信号を取得する。ここで取得された複数の信号は、複数の光検出系の受光感度のばらつきを反映する。

次のステップＷ３では、受光感度調整部４６ｆが、取得された複数の信号に基づいて複数の光検出系の受光感度を調整する。
具体的には、当該発光部に対応する複数の光検出系の受光感度が略同一となるように、すなわち当該複数の光検出系の波形処理回路の出力信号のピークが略同一となるように複数の光検出系それぞれのＶＧＡのゲインやＡＰＤに印加されるバイアスの大きさを設定し、その設定値を記憶部４６ｂに記憶させる。
そして、次に実行される測距モード１で、ＶＧＡのゲインやＡＰＤに印加されるバイアスを当該設定値に設定することが好ましい。

＜受光感度ばらつき補正モード２＞
受光感度ばらつき補正モード２について図５０を用いて説明する。
受光感度ばらつき補正モード２は、光源１１が単一の発光部を有し、かつ時間計測用ＰＳ４２が鉛直方向に配列された複数の受光部を有する場合に実行される、複数の光検出系の受光感度のばらつきを補正するモードである。
ここでは、状態検出時に発光部が複数の受光部に対応するように、すなわち発光部からの光が複数の受光部に入射するように、投光光学系２０、受光光学系３０がレイアウトされているものとする。
また、波形処理回路及びデジタル信号出力回路が受光部毎に設けられているものとする。
また、各光検出系が例えば図２７（Ａ）又は図２７（Ｂ）に示されるような受光感度可変な構成を有しているものとする。

最初のステップＷ１１では、受光感度調整部４６ｆが、発光部を発光させる。具体的には、ＬＤ駆動部１２に信号（例えば矩形パルス信号）を印加して、発光部に駆動電流を供給する。

次のステップＷ２では、受光感度調整部４６ｆが、各光検出系の波形処理回路から出力された信号を取得する。ここで取得された複数の信号は、複数の光検出系の受光感度のばらつきを反映する。

次のステップＷ３では、受光感度調整部４６ｆが、取得された複数の信号に基づいて複数の光検出系の受光感度を調整する。
具体的には、当該発光部に対応する複数の光検出系の受光感度が略同一となるように、すなわち当該複数の光検出系の波形処理回路の出力信号のピークが略同一となるように複数の光検出系それぞれのＶＧＡのゲインやＡＰＤに印加されるバイアスの大きさを設定し、その設定値を記憶部４６ｂに記憶させる。
そして、次に実行される測距モード３で、ＶＧＡのゲインやＡＰＤに印加されるバイアスを当該設定値に設定することが好ましい。

以上説明した本実施形態の物体検出装置１００は、第１の観点からすると、少なくとも１つの発光部（例えばＬＤ）を有する、光源１１及びＬＤ駆動部１２を含む光源系からの光の少なくとも一部を投射範囲（有効走査領域）に投射し、該投射範囲に存在する物体で反射もしくは散乱された光をそれぞれが受光部（例えばＰＤ）を有する複数の光検出系で受光して物体に関する情報（物体情報）を検出する物体検出装置であって、光源系からの光の光路上に配置され、該光の少なくとも一部を投射範囲へ導く光路（物体情報検出用光路）と、該光の少なくとも他の一部を投射範囲へ導かずに複数の受光部のうち少なくとも２つの受光部へ導く光路（状態検出用光路）とを生成する光学系を備えることを特徴とする物体検出装置である。
ここで「複数の光検出系」は、少なくとも受光部が互いに異なる系であり、受光部の後段の回路構成のすべてが別々であっても良いし、受光部の後段の回路構成の少なくとも一部が共通であっても良い。

この場合、発光部から光が射出されたとき該光の少なくとも他の一部が少なくとも２つの受光部に入射するように光学系が構成されているため、該少なくとも２つの受光部を有する少なくとも２つの光検出系の出力により、光源系及び各光検出系が正常であるか異常であるかを判定できる。ここで、「光検出系の出力」は、受光部の出力や、該受光部の後段の回路の出力を意味する。

すなわち、複数の受光部それぞれは、受光光量に応じた信号を出力し、少なくとも２つの受光部から出力された少なくとも２つの信号又は該少なくとも２つの信号に基づく少なくとも２つの信号を比較し、その比較結果に基づいて光源系及び光検出系の状態を検出することが好ましい。
ここで、「光源系の状態」には、光源１１の状態及びＬＤ駆動部１２の状態（ＬＤ駆動部１２を構成する回路素子や配線の劣化、破損等の有無）が含まれる。ＬＤ駆動部１２の状態は、例えばＬＤに流れる電流を計測する電流計や、ＬＤの両端の電圧を計測する電圧計を設けることで検出可能である。
また、「光検出系の状態」には、複数の受光部を含む光検出器の状態及び該光検出器の後段の信号処理系の状態が含まれる。

例えば、少なくとも２つの光検出系の出力が正常である場合に光源系及び当該少なくとも２つの光検出系に異常がないと判定でき、少なくとも２つの光検出系のうち一部の光検出系の出力が正常でない場合（０を含む）に該一部の光検出系に異常があると判定でき、当該少なくとも２つの光検出系のすべての出力が正常でない場合（０を含む）に光源系に異常があると判定できる。
なお、当該少なくとも２つの光検出系のすべてに異常がある可能性は低いので、実用上、ほとんど問題にならない。

結果として、第１の観点からの物体検出装置１００によれば、光源系の状態を検出するための専用の受光部や、各光検出系の状態を検出するための専用の発光部を設けることなく、光源系及び各光検出系の状態を検出することができる。

すなわち、第１の観点からの物体検出装置１００によれば、高コスト化及び大型化を抑制しつつ、光源系及び各光検出系の状態（正常／異常）を検出することができる。

また、上記状態には、複数の光検出系の受光感度のばらつきが含まれることが好ましい。光検出系の受光感度(回路ゲイン含む)は、測距性能に密接に関連するパラメータであり、そのばらつきが分かれば光検出系毎、つまり測距領域（分割領域）毎の測距性能を把握できる。

さらに、少なくとも１つの発光部は、複数の発光部であり、該複数の発光部のうち少なくとも２つの発光部からの光が複数の受光部のうち同一の受光部に入射することが好ましい。この場合、少なくとも２つの発光部が同一の受光部に対応し、かつ少なくとも２つの受光部が同一の発光部に対応するので、少なくとも２つの発光部の発光光量のばらつき及び少なくとも２つの受光部をそれぞれが含む光検出系の受光感度のばらつきが分かる。

本実施形態の物体検出装置１００は、第２の観点からすると、それぞれが発光部（例えばＬＤ）を有する複数の光源系それぞれからの光の少なくとも一部を投射範囲（有効走査領域）に投射し、該投射範囲に存在する物体で反射もしくは散乱された光を受光部（例えばＰＤ）を有する光検出系で受光して物体に関する情報（物体情報）を検出する物体検出装置であって、複数の発光部それぞれからの光の光路上に配置され、該光の少なくとも一部を投射範囲へ導く一の光路（物体情報検出用光路）と、該光の少なくとも他の一部を投射範囲へ導かずに光検出系へ導く他の光路（状態検出用光路）とを生成し、該他の光路は、複数の発光部のうち少なくとも２つの発光部それぞれからの光の少なくとも上記他の一部を受光部へ導くように生成されることを特徴とする物体検出装置である。
ここで「複数の光源系」は、少なくとも発光部が互いに異なる系であり、発光部の前段の回路構成のすべてが別々であっても良いし、発光部の前段の回路構成の少なくとも一部が共通であっても良い。

この場合、複数の発光部のうち少なくとも２つの発光部から少なくとも２つの光が射出されたとき該少なくとも２つの光それぞれの少なくとも上記他の一部が受光部に入射するように光学系が構成されているため、受光部を有する光検出系の出力により、各光源系や光検出系が正常であるか異常であるかを判定できる。
ここで、「光検出系の出力」は、受光部の出力や、該受光部の後段の回路の出力を意味する。

すなわち、受光部は、受光光量に応じた信号を出力し、受光部からそれぞれ出力された少なくとも２つの信号又は該少なくとも２つの信号に基づく少なくとも２つの信号を比較し、その比較結果に基づいて複数の光源系及び光検出系の状態を検出することが好ましい。

例えば、少なくとも２つの発光部に異なるタイミングで通電したときの発光部毎の光検出系の出力が正常である場合に当該少なくとも２つの発光部を含む少なくとも２つの光源系及び光検出系に異常がないと判定でき、少なくとも２つの発光部に異なるタイミングで通電したときの発光部毎の光検出系の出力のうち一部の発光部に対応する光検出系の出力が正常でない場合（０を含む）に該一部の発光部を含む一部の光源系に異常があると判定でき、少なくとも２つの発光部に異なるタイミングで通電したときの発光部毎の光検出系の出力のすべてが正常でない場合（０を含む）に光検出系に異常があると判定できる。
なお、当該少なくとも２つの発光部を含む少なくとも２つの光源系のすべてに異常がある可能性は低いので、実用上、ほとんど問題にならない。

結果として、第２の観点からの物体検出装置１００によれば、各光源系の状態を検出するための専用の受光部や、光検出系の状態を検出するための専用の発光部を設けることなく、各光源系及び光検出系の状態を検出することができる。

すなわち、第２の観点からの物体検出装置１００によれば、高コスト化及び大型化を抑制しつつ、各光源系及び光検出系の状態（正常／異常）を検出することができる。

また、上記状態には、少なくとも２つの発光部の発光光量のばらつきが含まれることが好ましい。発光部の発光光量は、測距性能に密接に関連するパラメータであり、そのばらつきが分かれば発光部毎、つまり測距領域（分割領域）毎の測距性能を把握できる。

また、上記光学系は、第１の光路上に配置され、かつ第２の光路上に配置されない、少なくとも一つの反射面を有する回転する偏向器（例えば回転ミラー）を含んでいても良い。この場合、光源からの光が偏向器に入射されない時間に状態検出を行うことで、偏向器の回転ジッタに対してのロバスト性が高くなる。また、複数ビームでの多層検出を行う場合にも走査線曲がりが起こらず、簡単な光学系で光検出器に導光できる。

また、上記光学系は、光源からの光の光路上に配置され、第１及び第２の光路を異なるタイミングで生成する、少なくとも一つの反射面を有する回転する偏向器（例えば回転ミラー）を含んでいても良い。この場合、幅方向に装置を小さくできる。

ところで、物体検出装置においては発光部からの射出光の光量が大きいほど検出距離が長くなるため射出光のピーク光量が数十Ｗ以上になることもあり、直接的に導光すると受光部及び該受光部の後段の回路で電圧が飽和してしまう可能性が高い。
そこで、発光部の発光光量を上記状態の検出時の方が上記情報の検出時よりも小さくなるように調整しても良いし、光検出系の受光感度を上記状態の検出時の方が上記情報の検出時よりも低くなるように調整しても良い。
この場合、光検出系で電圧が飽和するのを抑制することができる。光検出系において電圧が非飽和領域にある場合の方が飽和領域にある場合に比べて光源系及び光検出系の状態を正確に検出できる。

また、上記状態の検出時に光検出系から出力された信号をモニタし、該信号の信号値が所定値に近づくように光検出系の受光感度を調整することが好ましい。
この場合、光検出系の受光感度を略一定にできるので測距性能を略一定に保つことができる。さらに、発光部の発光光量が揺らいでいる場合でも、システム性能を一定に保つ効果がある。

ところで、物体情報の検出をコンパレータを用いて行う構成は、高価なＡ／Ｄコンバータを用いなくて良いためコスト的に有利であるが、電圧がある値よりも高いか低いかしか分からないため、受光感度の値を知ることはできない。更に、遠方物体や低反射物体からの反射光や散乱光を検出するために閾値電圧が可能な限り低く設定されると、受光感度がかなり低い場合にしか異常として検出できない。
そこで、閾値電圧を可変として閾値電圧を変えながら複数回の測定を行うことで、受光感度の値をある程度正確に知ることができる。
具体的には、物体検出装置１００が、受光部の後段の波形処理回路からの信号を閾値電圧を基準に二値化する二値化回路（例えばコンパレータ）と、閾値電圧を調整可能な制御系４６と、を含み、制御系４６は、閾値電圧を上記状態の検出時の方が上記情報の検出時よりも高くなるように設定することが好ましい。

また、上記光学系は、光源からの光を分岐する分岐手段としての分岐素子（例えばビームスプリッタ２７）を含み、該分岐素子からの一の分岐光を投射範囲へ向けて投射し、他の分岐光を光検出系へ導いても良い。

また、分岐素子は、光源からの光の一部を上記一の分岐光として透過させ、他の一部を上記他の分岐光として反射させることが好ましい。

また、上記光学系は、分岐素子からの他の分岐光を光検出系へ導く導光手段としての合成素子（例えばビームスプリッタ２８）を含むことが好ましい。

また、合成素子は、一の分岐光が物体で反射もしくは散乱された光を光検出系へ導くことが好ましい。

また、合成素子は、分岐素子からの他の分岐光を光検出系へ向けて反射し、一の分岐光が物体で反射もしくは散乱された光を光検出系へ向けて透過させることが好ましい。

また、上記光学系は、分岐素子からの一の分岐光の光路上及び一の分岐光が物体で反射もしくは散乱された光の光路上に配置された偏向器を含むことが好ましい。

また、上記光学系は、分岐素子と合成素子との間の他の分岐光の光路上に配置され、該他の分岐光の光量を減衰させる光量減衰手段を含んでいても良い。この場合、状態検出時に光検出系で電圧が飽和するのを抑制できる。

また、上記光学系は、光源からの光を偏向する偏向器を含み、該偏向器で一の方向に偏向された光を投射範囲へ向けて投射し、他の方向に偏向された光を光検出系へ導いても良い。

また、上記光学系は、偏向器と光検出系との間の他の方向に偏向された光の光路上に配置された光量減衰手段を含んでいても良い。この場合、状態検出時に光検出系で電圧が飽和するのを抑制できる。

物体検出装置１００と、物体検出装置１００が搭載される車両（移動体）と、を備える車両装置（移動体装置）によれば、物体検出装置１００の検出性能を随時把握できるので、安全性を維持するための措置（例えば光源系や光検出系の部品の交換等）を随時促すことができる。結果として、衝突安全性の保全に優れた車両装置を実現できる。

また、本実施形態の物体検出方法は、第１の観点からすると、発光部を有する光源系からの光の少なくとも一部を投射範囲に投射し、該投射範囲に存在する物体で反射もしくは散乱された光をそれぞれが受光部を有する複数の光検出系で受光して物体に関する情報を検出する物体検出方法であって、発光部からの光の少なくとも一部を投射範囲へ導く光路（物体情報検出用光路）を生成する工程と、発光部からの光の少なくとも他の一部を投射範囲へ導かずに複数の受光部のうち少なくとも２つの受光部へ導く光路（状態検出用光路）を生成する工程と、を含む物体検出方法である。

第１の観点からの物体検出方法によれば、高コスト化及び大型化を抑制しつつ、光源系及び各光検出系の状態（正常／異常）を検出することができる。

また、本実施形態の物体検出方法は、第２の観点からすると、それぞれが発光部を有する複数の光源系それぞれからの光の少なくとも一部を投射範囲に投射し、該投射範囲に存在する物体で反射もしくは散乱された光を受光部を有する光検出系で受光して物体に関する情報を検出する物体検出方法であって、複数の発光部それぞれからの光の少なくとも一部を投射範囲へ導く一の光路（物体情報検出用光路）を生成する工程と、複数の発光部それぞれからの光の少なくとも他の一部を投射範囲へ導かずに光検出系へ導く他の光路（状態検出用光路）を生成する工程と、を含み、該他の光路は、複数の発光部のうち少なくとも２つの発光部それぞれからの光の少なくとも上記他の一部を受光部へ導くように生成されることを特徴とする物体検出方法である。

第２の観点からの物体検出方法によれば、高コスト化及び大型化を抑制しつつ、各光源系及び光検出系の状態（正常／異常）を検出することができる。

なお、上記実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、光源における発光部の数、配置や、光検出器における受光部の数、配置は、上記実施形態で説明したものに限らず、適宜変更可能である。

また、測距処理において、測距モード及び故障検出モードに加えて、発光光量ばらつき補正モード及び受光感度ばらつき補正モードの少なくとも一方を実行することとしても良い。

また、測距処理において、測距モードを実行中、例えば一のパルス発光から次のパルス発光までの間（ＬＤ駆動信号の隣接する２つのパルスの間）に故障検出モードや発光光量ばらつき補正モードや受光感度ばらつき補正モードを実行しても良い。

また、複数の発光部を異なるタイミングで発光させる場合に、１つのＬＤ駆動信号から遅延時間（０を含む）が異なる複数のＬＤ駆動信号を生成するセレクタを用いてＬＤ駆動部の共通化を図っても良い。

また、複数の受光部で同時に受光する場合に、各受光部から出力された電流をセレクタを介して単一の波形処理回路に異なるタイミングで出力するようにしても良い。

また、同期検知用ＰＳとして複数又は単数の受光部を設けて、光源系及び光検出系の状態（受光感度）を検出するのと同様な方法により、光源系及び同期系の状態（受光感度等）を検出することとしても良い。

また、物体検出装置１００が搭載される車両のＥＣＵが、制御系４６で行われる演算の少なくとも一部を行っても良い。

また、波形処理回路に、例えばローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等のフィルタを組み込んでも良い。このようなフィルタは、波形処理回路に信号増幅器が組み込まれる場合は信号増幅器と二値化回路との間に接続することが好ましく、波形処理回路に信号増幅器が組み込まれない場合は電流電圧変換器と二値化回路との間に接続することが好ましい。

また、投光系１０は、偏向器としての回転ミラー２６を用いる走査型であるが、偏向器を用いない非走査型であっても良い。非走査型の投光系は、少なくとも光源を有していれば良く、投光範囲の調整のためのレンズを光源の後段に有していても良い。非走査型の投光系の光源として、複数の発光部がアレイ状に配置された発光部アレイを用いることが好ましい。この場合、検出領域を分割して検出することができ、かつ光源系及び光検出系の状態を検出することができる。
このような発光部アレイとしては、例えば複数のＬＤ１１が１次元又は２次元に配列されたＬＤ１１アレイ、ＶＣＳＥＬが１次元又は２次元に配列されたＶＣＳＥＬアレイなどが挙げられる。複数のＬＤ１１が１次元配列されたＬＤ１１アレイとしては、複数のＬＤ１１が積層されたスタック型のＬＤ１１アレイや複数のＬＤ１１が横に並べられたＬＤ１１アレイが挙げられる。なお、光源アレイにおける各発光部としてＶＣＳＥＬを用いれば、ＬＤを用いる場合よりも高密度配置する（アレイ内の発光点の数をより多くする）ことができる。
また、光検出系は、光検出器として複数の受光部（例えばＰＤ、ＡＰＤ、ＶＣＳＥＬ等）が１次元又は２次元に配列された受光部アレイを用いても良い。この場合、検出領域を分割して検出することができ、かつ光源系及び光検出系の状態を検出することができる。

また、投光光学系は、カップリングレンズを有していなくても良いし、他のレンズを有していても良い。

また、投光光学系、受光光学系は、反射ミラーを有していなくても良い。すなわち、ＬＤ１１からの光を、光路を折り返さずに回転ミラーに入射させても良い。

また、受光光学系は、受光レンズを有していなくも良いし、他の光学素子（例えば集光ミラー）を有していても良い。

また、上記実施形態では、物体検出装置１００が搭載される移動体として車両を例にとって説明したが、該移動体は、例えば航空機、船舶、ロボット等であっても良い。

また、以上の説明で用いた具体的な数値、形状などは、一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なことは言うまでもない。

以上の説明から明らかなように、上記実施形態の物体検出装置１００、センシング装置１０００、車両装置、物体検出方法、測距処理１～４は、物体までの距離を測定する所謂Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ（ＴＯＦ）法を用いた技術であり、移動体におけるセンシングの他、モーションキャプチャ技術、測距計、３次元形状計測技術などの産業分野などで幅広く用いることができる。すなわち、本発明の物体検出装置は、必ずしも移動体に搭載されなくても良い。

以下に、発明者らが上記実施形態を発案するに至った思考プロセスを説明する。
走行中の車両の前方の物体の有無や、その物体までの距離を検出する車載装置として、レーザレーダ（ライダとも呼ばれる）がある。レーザレーダ用の光学系としては様々なものが知られているが、特開２０１１－１２８１１２号公報、特開２００９－０６３３３９号公報、特開２０１２－１０７９８４号公報、特開２００９－０６９００３号公報に開示されているように、光源から射出されたレーザ光を回転ミラーで走査し、ターゲット（測定対象の物体）で反射もしくは散乱された光を該回転ミラーを介して光検出器で検出することで、所望の範囲の物体の有無やその物体までの距離を検出できる。このように、光源からのビームと、光検出器の検出領域の両方を走査する(つまり、ターゲットから光検出器への光も回転ミラーで走査される)走査型のレーザレーダは、検出が必要な部分のみにレーザ光を集中できるので、検出精度や検出距離の点で有利であり、また、光検出器の検出領域も最小限にすることができるため、光検出器のコスト的にも有利である。

ところで、レーザレーダにおいては、光源及び光源駆動回路を含む系である光源系と、光検出器及び信号処理回路を含む系である光検出系とが正常に動作していることを測定動作中や測定動作の合間に確認する必要がある。

例えば光源系が正常に動作しているか否かを判定する方法として、光源系の状態を検出する専用の光検出器を設ける方法がある。
その具体例である比較例２のレーザレーダの構成が図５１に示されている。比較例２では、図５１に示されるように、光源からの射出光のうち、漏れ光が到達する位置に光源系の状態の検出用の光検出器を設けており、光源が駆動（点灯）されたタイミングで該光検出器からの出力を確認することで光源系が正常に動作しているか否かを判定できる。

また、例えば特許文献１のように、回転ミラーが所定の角度になった時に光源から射出された光が、回転ミラーで反射されてから筐体内の所定箇所で反射して物体情報検出用の光検出器に到達するような光路を生成する方法もある。

しかし、図５１に示される方法では、検出領域を確保するために光源系の状態を検出するための光検出器を物体情報の検出に用いる本来の光路からはずれた位置に設けざるを得ず、漏れ光を検出するしかない。このため、光源系の状態の検出精度を高くすることができず、また光源系の状態を検出するための専用の光検出器を設ける必要があるため高コスト化及び大型化を招く。さらに、物体情報検出用の光検出系の状態を検出することができない。

また、特許文献１の方法では、光源を含む光源系の状態検出時に光検出器を含む光検出系の出力信号に異常が検出された場合に、光源系に異常があるのか光検出系に異常があるのか分からない。このため、検出された異常に対して「光源の発光光量を上げる／下げる」「光検出系の受光感度を上げる／下げる」「警告を出してシステムを停止させる」といった対処の適切な選択ができない。

すなわち、図５１や特許文献１の方法には、高コスト化及び大型化を抑制しつつ（光源系や光検出系の状態を検出するための専用の光検出器や光源を設けることなく）、光源系及び光検出系の状態を検出することに関して改善の余地があった。

そこで、発明者らは、高コスト化及び大型化を抑制しつつ、光源系及び光検出系の状態を検出することができる物体検出装置及び物体検出方法、並びに該物体検出装置を備える移動体装置を提供すべく、上記実施形態を発案するに至った。

１１…光源（光源系の一部）、ＬＤ駆動部１２（光源系の一部）、２４…反射ミラー（光学系の一部）、２６…回転ミラー（偏向器、光学系の一部）、２７…ビームスプリッタ（光学系の一部、分岐手段）、２８…ビームスプリッタ（光学系の一部、導光手段）４１…波形処理回路（光検出系の一部）、４２…時間計測用ＰＳ（光検出系の一部）、４４…二値化回路（光検出系の一部）、４６…制御系、１００…物体検出装置。

特開２００２－３１６８５号公報

Claims (20)

1. 発光部を有する光源系からの光の少なくとも一部を投射範囲に投射し、前記投射範囲に存在する物体で反射もしくは散乱された光をそれぞれが受光部を有する複数の光検出系で受光して前記物体に関する情報を検出する物体検出装置であって、
   前記発光部からの光の光路上に配置され、該光の少なくとも一部を前記投射範囲へ導く光路と、該光の少なくとも他の一部を前記投射範囲へ導かずに前記複数の受光部のうち少なくとも２つの受光部へ導く光路とを生成する光学系を備え、
   前記少なくとも２つの受光部は、受光光量に応じた信号を出力し、
   前記少なくとも２つの受光部から出力された少なくとも２つの信号又は該少なくとも２つの信号に基づく少なくとも２つの信号を比較し、その比較結果に基づいて前記光源系及び前記少なくとも２つの受光部を有する前記複数の光検出系の状態を検出し、
   前記発光部の発光光量を前記状態の検出時の方が前記情報の検出時よりも小さくなるように調整することと、前記光検出系の受光感度を前記状態の検出時の方が前記情報の検出時よりも低くなるように調整することの、少なくとも一方を行うことを特徴とする物体検出装置。
2. 前記状態には、前記複数の光検出系の受光感度のばらつきが含まれることを特徴とする請求項１に記載の物体検出装置。
3. それぞれが発光部を有する複数の光源系それぞれからの光の少なくとも一部を投射範囲に投射し、前記投射範囲に存在する物体で反射もしくは散乱された光を、受光部を有する光検出系で受光して前記物体に関する情報を検出する物体検出装置であって、
   前記複数の発光部それぞれからの光の光路上に配置され、該光の少なくとも一部を前記投射範囲へ導く一の光路と、該光の少なくとも他の一部を前記投射範囲へ導かずに前記光検出系へ導く他の光路とを生成する光学系を備え、
   前記他の光路は、前記複数の発光部のうち少なくとも２つの発光部それぞれからの光の少なくとも前記他の一部を前記受光部へ導くように生成され、
   前記受光部は、前記少なくとも２つの発光部それぞれからの光の前記他の一部を受光した受光光量に応じて少なくとも２つの信号を出力し、
   前記受光部から出力された少なくとも２つの信号又は該少なくとも２つの信号に基づく少なくとも２つの信号を比較し、その比較結果に基づいて前記少なくとも２つの発光部を有する前記複数の光源系及び前記光検出系の状態を検出し、
   前記発光部の発光光量を前記状態の検出時の方が前記情報の検出時よりも小さくなるように調整することと、前記光検出系の受光感度を前記状態の検出時の方が前記情報の検出時よりも低くなるように調整することの、少なくとも一方を行うことを特徴とする物体検出装置。
4. 前記状態には、前記少なくとも２つの発光部の発光光量のばらつきが含まれることを特徴とする請求項３に記載の物体検出装置。
5. 前記状態の検出時に前記光検出系から出力された信号をモニタし、該信号の信号値が所定値に近づくように前記光検出系の受光感度を調整することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の物体検出装置。
6. 前記光検出系は、閾値電圧を基準に前記受光部からの信号を二値化する二値化回路を有し、
   前記閾値電圧は、前記状態の検出時の方が前記情報の検出時よりも高くなるように設定されることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の物体検出装置。
7. 前記光学系は、前記光源系からの光を分岐する分岐手段を含み、該分岐手段からの一の分岐光を前記投射範囲へ向けて投射し、他の分岐光を前記光検出系へ導くことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の物体検出装置。
8. 前記分岐手段は、前記光源系からの光の一部を前記一の分岐光として透過させ、他の一部を前記他の分岐光として反射させることを特徴とする請求項７に記載の物体検出装置。
9. 前記光学系は、前記分岐手段からの前記他の分岐光を前記光検出系へ導く導光手段を含むことを特徴とする請求項７または８に記載の物体検出装置。
10. 前記導光手段は、前記一の分岐光が前記物体で反射もしくは散乱された光を前記光検出系へ導くことを特徴とする請求項９に記載の物体検出装置。
11. 前記導光手段は、前記分岐手段からの前記他の分岐光を前記光検出系へ向けて反射し、
    前記一の分岐光が前記物体で反射もしくは散乱された光を前記光検出系へ向けて透過させることを特徴とする請求項１０に記載の物体検出装置。
12. 前記光学系は、前記分岐手段と前記導光手段との間の前記他の分岐光の光路上に配置され、該他の分岐光の光量を減衰させる光量減衰手段を含むことを特徴とする請求項９～１１のいずれか一項に記載の物体検出装置。
13. 前記光学系は、前記分岐手段からの前記一の分岐光の光路上及び前記一の分岐光が前記物体で反射もしくは散乱された光の光路上に配置された偏向器を含むことを特徴とする請求項７～１２のいずれか一項に記載の物体検出装置。
14. 前記光学系は、前記光源系からの光を偏向する偏向器を含み、該偏向器で一の方向に偏向された光を前記投射範囲へ向けて投射し、他の方向に偏向された光を前記光検出系へ導くことを特徴とする請求項１～１３のいずれか一項に記載の物体検出装置。
15. 前記光学系は、前記偏向器と前記光検出系との間の前記他の方向に偏向された光の光路上に配置された光量減衰手段を含むことを特徴とする請求項１４に記載の物体検出装置。
16. 請求項１～１５のいずれか一項に記載の物体検出装置と、
    前記物体検出装置が搭載される移動体と、を備える移動体装置。
17. 発光部を有する光源系からの光の少なくとも一部を投射範囲に投射し、前記投射範囲に存在する物体で反射もしくは散乱された光をそれぞれが受光部を有する複数の光検出系で受光して前記物体に関する情報を検出する物体検出方法であって、
    前記発光部からの光の少なくとも一部を前記投射範囲へ導く光路を生成する工程と、
    前記発光部からの光の少なくとも他の一部を前記投射範囲へ導かずに前記複数の受光部のうち少なくとも２つの受光部へ導く光路を生成する工程と、
    前記少なくとも２つの受光部が受光光量に応じた信号を出力する工程と、
    前記少なくとも２つの受光部から出力された少なくとも２つの信号又は該少なくとも２つの信号に基づく少なくとも２つの信号を比較し、その比較結果に基づいて前記光源系及び前記少なくとも２つの受光部を有する複数の光検出系の状態を検出する工程と、
    前記発光部の発光光量を前記状態の検出時の方が前記情報の検出時よりも小さくなるように調整することと、前記光検出系の受光感度を前記状態の検出時の方が前記情報の検出時よりも低くなるように調整することの、少なくとも一方を行う工程と、
    を含む物体検出方法。
18. それぞれが発光部を有する複数の光源系それぞれからの光の少なくとも一部を投射範囲に投射し、前記投射範囲に存在する物体で反射もしくは散乱された光を受光部を有する光検出系で受光して前記物体に関する情報を検出する物体検出方法であって、
    前記複数の発光部それぞれからの光の少なくとも一部を前記投射範囲へ導く一の光路を生成する工程と、
    前記複数の発光部それぞれからの光の少なくとも他の一部を前記投射範囲へ導かずに前記光検出系へ導く他の光路を生成する工程と、を含み、
    前記他の光路は、前記複数の発光部のうち少なくとも２つの発光部それぞれからの光の少なくとも前記他の一部を前記受光部へ導くように生成されるものであり、
    前記受光部が、前記少なくとも２つの発光部それぞれからの光の前記他の一部を受光した受光光量に応じて少なくとも２つの信号を出力する工程と、
    前記受光部から出力された少なくとも２つの信号又は該少なくとも２つの信号に基づく少なくとも２つの信号を比較し、その比較結果に基づいて前記少なくとも２つの発光部を有する前記複数の光源系及び前記光検出系の状態を検出する工程と、
    前記発光部の発光光量を前記状態の検出時の方が前記情報の検出時よりも小さくなるように調整することと、前記光検出系の受光感度を前記状態の検出時の方が前記情報の検出時よりも低くなるように調整することの、少なくとも一方を行う工程と、を含むことを特徴とする物体検出方法。
19. 発光部を有する光源系からの光の一部を投射範囲に投射し、前記投射範囲に存在する物体で反射もしくは散乱された光を、第１の受光部と第２の受光部とを有する光検出系で受光して前記物体に関する情報を検出する物体検出装置であって、
    前記発光部からの光路上に配置され、前記発光部からの光の一部を前記投射範囲へ導く第１の光路と、前記発光部からの光の他の一部を前記投射範囲へ導かず前記第１の受光部と前記第２の受光部とへ導く第２の光路と、を生成する光学系を備え、
    前記第１の受光部は受光光量に応じて第１の信号を出力し、
    前記第２の受光部は受光光量に応じて第２の信号を出力し、
    前記第１の信号と前記第２の信号とを比較した結果、又は、前記第１の信号に基づく信号と前記第２の信号に基づく信号とを比較した結果に基づいて、前記光源系と前記光検出系の状態を検出し、
    前記状態を検出する時における前記発光部の発光光量が前記情報を検出する時における前記発光部の発光光量よりも小さくなるように調整することと、前記状態を検出する時における前記第１の受光部および前記第２の受光部の感度が前記情報を検出する時における前記第１の受光部および前記第２の受光部の感度より低くなるように調整することの、少なくとも一方を行うことを特徴とする物体検出装置。
20. 第１の発光部と第２の発光部とを有する光源系からの光の一部を投射範囲に投射し、前記投射範囲に存在する物体で反射もしくは散乱された光を、受光部を有する光検出系で受光して前記物体に関する情報を検出する物体検出装置であって、
    前記第１の発光部および前記第２の発光部からの光路上に配置され、前記第１の発光部および前記第２の発光部からの光の一部を前記投射範囲へ導く第１の光路と、前記第１の発光部および前記第２の発光部からの光の他の一部を前記投射範囲へ導かず前記受光部へ導く第２の光路と、を生成する光学系を備え、
    前記受光部は、前記第１の発光部からの受光光量に応じて第１の信号を出力し、前記第２の発光部からの受光光量に応じて第２の信号を出力し、
    前記第１の信号と前記第２の信号とを比較した結果、又は、前記第１の信号に基づく信号と前記第２の信号に基づく信号とを比較した結果に基づいて、前記光源系と前記光検出系の状態を検出し、
    前記状態を検出する時における前記第１の発光部および第２の発光部の発光光量が前記情報を検出する時における前記第１の発光部および第２の発光部の発光光量よりも小さくなるように調整することと、前記状態を検出する時における前記受光部の感度が前記情報を検出する時における前記受光部の感度より低くなるように調整することの、少なくとも一方を行うことを特徴とする物体検出装置。
    

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