物体検出装置、および光軸ずれ検出方法
【課題】前方に光を投光する投光部の光軸と、この投光部が投光した光の反射光を受光する受光部の光軸と、のずれを検出することによって、光軸合わせにかかる作業性を向上させることができる物体検出装置を提供する。
【解決手段】投光部３は、ＬＤ３１と、投光レンズ３３との間に、ＬＤ３１が出射した光を投光レンズ３３に導く光導波路を形成する投光側ライトガイド３２を有している。投光側ライトガイド３２は、投光レンズ３３に対向する出射面の平面形状が外周部の外側に突出する突出面を有する形状である。また、受光部４は、ＰＤ４１と、受光レンズ４３との間に、この受光レンズ４３を介して受光した光をＰＤ４１に導く光導波路を形成する受光側ライトガイド４２を有している。受光側ライトガイド４２は、受光レンズ４３に対向する入射面の平面形状が、投光側ライトガイド３２の出射面の平面形状と同じ形状である。
【解決手段】投光部３は、ＬＤ３１と、投光レンズ３３との間に、ＬＤ３１が出射した光を投光レンズ３３に導く光導波路を形成する投光側ライトガイド３２を有している。投光側ライトガイド３２は、投光レンズ３３に対向する出射面の平面形状が外周部の外側に突出する突出面を有する形状である。また、受光部４は、ＰＤ４１と、受光レンズ４３との間に、この受光レンズ４３を介して受光した光をＰＤ４１に導く光導波路を形成する受光側ライトガイド４２を有している。受光側ライトガイド４２は、受光レンズ４３に対向する入射面の平面形状が、投光側ライトガイド３２の出射面の平面形状と同じ形状である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、前方に投光した光を走査して、前方に存在する物体を検出する物体検出装置、および、この物体検出装置における光軸のずれを検出する光軸ずれ検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源を用いる装置では、多くの場合、光源から出射される光について、その光軸を調整する必要があった。例えば、投射型画像表示装置では、特許文献１に示されているように、Ｒ、Ｇ、Ｂの光軸調整を、十字形状等の模様を投射し、その投射位置を調整することにより行っている。また、特許文献２は、十字マークを形成したターゲットスクリーンを用いて、顕微鏡光源のフィラメントの心出し調整を行っている。具体的には、顕微鏡の試料ステージ上に載置したターゲットスクリーンに、顕微鏡の光源を投影して調整を行っている。
【０００３】
また、第１の光導波路デバイスと、この第１の光導波路デバイスよりもスポットサイズが小さい第２の光導波路デバイスと、を結合する光結合デバイスが特許文献３に記載されている。この光結合デバイスは、光の伝搬方向に形状をテーパ状に変化させたコア層を取り囲むように形成したクラッド層に突起等を設け、その表面形状や大きさを、第１の光導波路デバイスのスポットサイズの形状や大きさに合わせることを提案している。
【０００４】
さらに、前方に投光したレーザ光の反射光を検出することによって、このレーザ光を投光した方位に存在する物体の検出や、検出した物体までの距離を測定するレーザレーダが実用化されている。このレーザレーダは、例えば、車両に搭載され、前方を走行する先行車両や、前方に存在する障害物等を検出する装置として利用されている。レーザレーダでは、特許文献４に示されているように、レーザ光を投光する投光部の光軸と、その反射光を受光する受光部の光軸と、を合わせる必要がある。
【特許文献１】特開２００４−２２１７１６号公報
【特許文献２】特開平８−３０４７４０号公報
【特許文献３】特開平９−１５４３５号公報
【特許文献４】特開２０００−３２９８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の目的は、前方に光を投光する投光部の光軸と、この投光部が投光した光の反射光を受光する受光部の光軸と、を合わせる光軸合わせの作業性を向上させることができる物体検出装置、および光軸ずれ検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の物体検出装置は、上記目的を達するために、以下のように構成している。
【０００７】
投光部が、レーザダイオード（ＬＤ）等の発光素子を有し、この発光素子から出射された光を投光レンズを介して前方に投光する。また、受光部が、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子を有し、投光部が前方に投光した光の反射光、すなわち物体からの反射光、を受光レンズを介して受光素子で受光する。走査部は、投光レンズと、受光レンズとの相対的な位置関係を保持して、これらのレンズを移動することによって、投光部が前方に投光している光を走査するとともに、走査方向からの反射光を受光部に受光させる。したがって、受光部の受光素子における反射光の受光の有無によって、走査部が光を走査している走査範囲に位置する物体の検出が行える。
【０００８】
また、投光部は、発光素子と、投光レンズとの間に、この発光素子が出射した光を投光レンズに導く光導波路を形成する投光側ライトガイドを有している。投光部は、投光側ライトガイドの出射面に応じた形状の光を前方に投光する。そして、投光側ライトガイドは、投光レンズに対向する出射面の平面形状が外周部の外側に突出する突出面を有する形状である。したがって、投光部から前方に投光される光には、この突出面から出射された光も含まれている。
【０００９】
さらに、受光部は、受光レンズと、受光素子との間に、この受光レンズを介して受光した光を受光素子に導く光導波路を形成する受光側ライトガイドを有している。また、受光側ライトガイドは、受光レンズに対向する入射面の平面形状が、投光側ライトガイドの出射面の平面形状と同じ形状である。したがって、投光部の光軸と、受光部の光軸と、が合っていれば、投光側ライトガイドの出射面の突出面から出射された光は、受光側ライトガイドの入射面の突出面に入射される。言い換えれば、投光側ライトガイドの出射面の突出面から出射された光が、受光側ライトガイドの入射面の突出面に入射されるように、投光部の光軸と、受光部の光軸と、を調整することにより、投光部の光軸と受光部の光軸とを合わせることができる。
【００１０】
投光部の光軸と受光部の光軸とがずれているかどうかの検出は、以下のようにして行えばよい。
【００１１】
まず、投光部から投光された光が投光される位置に、この位置に投光される投光側ライトガイドの突出面に対応する部分の光よりも外形の小さい反射板を設置する。この反射板を設置する位置は、適当に決めればよい。
【００１２】
次に、走査部により、投光側ライトガイドの突出面に対応する部分の光で反射板を第１の方向に走査したときの、走査方向に対する、受光部の受光素子の受光量の変化を測定する第１の測定処理を行う。さらに、走査部により、第１の方向に直交する第２の方向における光の投光方向を変化させ、投光側ライトガイドの突出面でない部分の光で反射板を第１の方向に走査したときの、走査方向に対する、受光部の受光素子の受光量の変化を測定する第２の測定処理を行う。この第１の測定処理、および第２の測定処理の測定結果において、反射板の設置位置での、投光部から投光した光の形状に応じた反射光が受光部で受光できているかどうかにより、前記投光部と前記受光部との光軸がずれているかどうかを検出することができる。具体的には、第２の測定処理で、反射板を走査した光の第１の方向における長さに対して、受光部で反射光が受光できた第１の方向の長さが、適正であるかどうかによって、この第１の方向における光軸のずれが検出できる。
【００１３】
さらに、受光部で反射光が受光できた第１の方向の長さが適正でなければ、適正な長さとの差分から、第１の方向における光軸のずれ量が得られる。また、第１の測定処理で第１の方向における走査位置に対して受光部で反射光が受光できた位置と、第２の測定処理で第１の方向における走査位置に対して受光部で反射光が受光できた位置と、反射板の設置位置での投光部から投光した光の形状と、によって、第１の方向における光軸のずれ方向が得られる。また、第２の測定処理を、第２の方向における光の投光方向を異ならせて、複数回行うことによって、第２の方向における光軸のずれ量や光軸のずれ方向が得られる。したがって、光軸がずれていたときには、前方に光を投光する投光部の光軸と、この投光部が投光した光の反射光を受光する受光部の光軸と、を合わせる光軸合わせの作業性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、前方に光を投光する投光部の光軸と、この投光部が投光した光の反射光を受光する受光部の光軸と、を合わせる光軸合わせの作業性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、この発明の実施形態であるレーザレーダの主要部の構成を示すブロック図である。レーザレーダ１は、制御部２と、投光部３と、受光部４と、走査部５と、入出力部６と、を備えている。このレーザレーダ１は、車両に搭載し、その車両の前方に位置する物体（先行車両や歩行者等）を検出する。以下、レーザレーダ１を搭載した車両を自車両と言う。また、レーザレーダ１は、検出した物体毎に、自車両に対する方位、自車両との距離、自車両との相対速度、停止物であるか移動体であるか等を含む検出物体情報を生成する。レーザレーダ１は、生成した各物体の検出物体情報を車両側制御装置（不図示）に通知する。車両側制御装置は、レーザレーダ１からの通知に基づいて、自車両の制動等にかかる走行制御を行う。
【００１７】
制御部２は、レーザレーダ１本体各部の動作を制御し、自車両の前方に位置する物体の検出や、検出した物体にかかる検出物体情報の生成を行う。投光部３は、制御部２からの指示にしたがって、自車両の前方にレーザ光を投光する。受光部４は、投光部３が投光したレーザ光の反射光を検出する。走査部５は、投光部３が自車両の前方に投光するレーザ光を、水平方向、および垂直方向に走査する。入出力部６は、車両側制御装置との間における入出力を制御する。
【００１８】
投光部３は、駆動制御回路３０と、レーザダイオード３１（以下、ＬＤ３１と言う。）と、投光側ライトガイド３２と、投光レンズ３３と、を備えている。駆動制御回路３０は、制御部２からの発光指示に基づいて、発光素子であるＬＤ３１の発光を制御する。ＬＤ３１の発光面は、投光側ライトガイド３２の入射面に対向している。また、投光側ライトガイド３２の出射面は、投光レンズ３３に対向している。投光側ライトガイド３２は、ＬＤ３１から出射されたレーザ光を、投光レンズ３３に案内する光導波路を形成する。投光側ライトガイド３２では、ＬＤ３１から入射されたレーザ光が内部で屈折を繰り返し、出射面まで伝搬する。投光側ライトガイド３２は、入射面の中心をＬＤ３１が出射するレーザ光の光軸に合わせている。また、投光レンズ３３は、投光側ライトガイド３２の出射面に対して水平方向（自車両の車幅方向）、および垂直方向（自車両の高さ方向）に移動自在に取り付けている。投光レンズ３３は、後述するように、走査部５により移動される。
【００１９】
受光部４は、Ａ／Ｄ変換器４０と、フォトダイオード４１（以下、ＰＤ４１と言う。）と、受光側ライトガイド４２と、受光レンズ４３と、を備えている。投光レンズ３３と、受光レンズ４３とは、同じ焦点距離のレンズである。また、投光レンズ３３と、受光レンズ４３とは、機械的に連結しており、相対的な位置関係を保持して移動自在に取り付けている。ただし、投光レンズ３３と、受光レンズ４３と、の相対的な位置関係は、調整ネジ等で調整が行える構成である。投光レンズ３３と、受光レンズ４３とは、自車両の車幅方向に並ぶ。受光側ライトガイド４２は、受光レンズ４３と、ＰＤ４１との間に配置している。受光側ライトガイド４２は、入射面が受光レンズ４３に対向し、出射面がＰＤ４１の受光面に対向している。受光側ライトガイド４２は、受光レンズ４３を介して入射された光を、ＰＤ４１に案内する光導波路を形成する。受光側ライトガイド４２は、入射面の中心をＰＤ４１の受光面の中心に合わせている。したがって、ＰＤ４１では、受光レンズ４３を介して受光側ライトガイド４２に入射された光が受光される。Ａ／Ｄ変換器４０は、ＰＤ４１の出力をディジタル値に変換し、制御部２に入力する。すなわち、Ａ／Ｄ変換器４０は、ＰＤ４１の受光量に応じたディジタル値を制御部２に入力する。
【００２０】
ここでは、投光側ライトガイド３２と、受光側ライトガイド４２と、は同じ部材である。ただし、投光側ライトガイド３２の出射面は、受光側ライトガイド４２の入射面に対応し、投光側ライトガイド３２の入射面は、受光側ライトガイド４２の出射面に対応する。
【００２１】
なお、また、投光側ライトガイド３２と、受光側ライトガイド４２と、は投光側ライトガイド３２の出射面と、受光側ライトガイド４２の入射面と、が同じ形状であれば、光軸方向の長さ等が異なっていてもよいし、投光側ライトガイド３２の入射面の形状と、受光側ライトガイド４２の出射面の形状と、が異なっていてもよい。
【００２２】
走査部５は、水平方向移動部５１と、垂直方向移動部５２と、走査位置検出部５３と、を備えている。水平方向移動部５１は、連結されている投光レンズ３３と受光レンズ４３とを水平方向に移動し、投光部３が自車両の前方に投光しているレーザ光を水平方向に走査する。垂直方向移動部５２は、連結されている投光レンズ３３と受光レンズ４３とを垂直方向に移動し、投光部３が自車両の前方に投光しているレーザ光を垂直方向に走査する。走査位置検出部５３は、レーザ光の水平方向の走査位置、および垂直方向の走査位置を検出し、これを制御部２に入力する。
【００２３】
なお、走査部５は、投光レンズ３３と、受光レンズ４３との相対的な位置関係を保持して、これらのレンズ３３、４３を水平方向、および垂直方向に移動する。
【００２４】
入出力部６は、自車両の走行速度等の車両情報を車両側制御装置から取得するとともに、検出した物体にかかる検出物体情報を車両側制御装置に通知する。
【００２５】
このレーザレーダ１における自車両の前方に位置する物体の検出や、検出した物体にかかる検出物体情報の生成については、公知であるので、ここでは簡単に説明しておく。レーザレーダ１では、走査部５が投光部３から自車両前方に投光されるレーザ光を水平方向、および垂直方向に走査し、受光部４で反射光を受光することによって、物体を検出する。また、投光部３が受光部４で受光された反射光にかかるレーザ光を投光した方向を、この物体が存在する方向として検出する。走査部５は、上述したように、投光レンズ３３と、受光レンズ４３との相対的な位置関係を保持して、これらのレンズ３３、４３を水平方向、および垂直方向に移動するので、走査方向からの反射光を受光部４に受光させることができる。また、投光部３がレーザ光を前方に投光してから、受光部４が反射光を受光するまでの時間に基づいて、この物体までの距離を検出する。さらに、その物体についての前回の検出結果や、車両制御装置から得た自車両の走行速度や走行方向等から、その物体の移動速度や、移動方向を検出する。レーザレーダ１は、これらの検出結果に基づいて、自車両に対する方位、自車両との距離、自車両との相対速度、停止物であるか移動体であるか等を含む検出物体情報を生成し、これを車両側制御装置に通知する。
【００２６】
次に、投光側ライトガイド３２、受光側ライトガイド４２について説明する。上述したように、投光側ライトガイド３２、受光側ライトガイド４２とは同じ形状の部材であるので、ここでは投光側ライトガイド３２を例にして説明する。図２は、投光側ライトガイドを示す図である。投光側ライトガイド３２は、略直方体形状で、出射面側に突起部３２ａを設けた形状である（図２（Ａ）参照）。この突起部３２ａは、出射面の長辺側の略中央に形成している。また、突起部３２ａは、入射面から出射面まで連続して設けているのではなく、入射面と出射面の途中から、出射面に向かって形成している。また、突起部３２ａは、出射面に近づくにつれて高くなるテーパ状に形成しており、出射面に近づくにつれて突起部３２ａの断面積は大きくなる。投光側ライトガイド３２の出射面の平面形状は、図２（Ｂ）に示すように、外周部の一部に突出面を有する凸形状である（図２（Ｂ）参照）。この突出面は、上述した突起部３２ａによるものである。この突出面は、長方形の長辺の中央に位置する。
【００２７】
なお、投光側ライトガイド３２の入射面の平面形状は、図２（Ｃ）に示すように長方形である。
【００２８】
次に、走査部５によるレーザ光の走査について簡単に説明しておく。走査部５は、上述したように、投光レンズ３３、および受光レンズ４３を、水平方向と垂直方向の両方向に移動することができる。投光部３および受光部４の光学系の上面図が図３に示されている。すなわち、図３は、投光レンズ３３および受光レンズ４３を水平方向に移動したときのレーザ光の光路を示している。投光部３および受光部４の光学系の側面図が図４に示されている。すなわち、図４は、投光レンズ３３および受光レンズ４３を垂直方向に移動したときのレーザ光の光路を示している。
【００２９】
ＬＤ３１から出射されたレーザ光は、投光側ライトガイド３２に入射され、この投光側ライトガイド３２の出射面から出射される。投光レンズ３３は、投光側ライトガイド３２の出射面から出射されたレーザ光を焦点に集光する。すなわち、投光側ライトガイド３２の出射面から出射されたレーザ光は、投光レンズ３３によって、この投光レンズ３３の中心方向に偏光される。この偏光角は、投光レンズ３３におけるレーザ光の入射位置や、投光レンズ３３の焦点距離によって決まる。例えば、図３（Ａ）や図４（Ａ）に示すように、投光側ライトガイド３２の出射面が投光レンズ３３の中心に対向している場合には、レーザ光は殆ど偏光されることなく、投光レンズ３３の前方に投光される。一方、図３（Ｂ）や、図４（Ｂ）に示すように、投光側ライトガイド３２の出射面が投光レンズ３３の中心に対向していない場合には、レーザ光は投光レンズ３３によって、この投光レンズ３３の中心方向に偏光され、投光レンズ３３の前方に投光される。
【００３０】
このように、走査部５が、投光レンズ３３、および受光レンズ４３を水平方向に移動することにより、投光部３から前方に投光されるレーザ光を水平方向に走査できる。同様に、走査部５が、投光レンズ３３、および受光レンズ４３を垂直方向に移動することにより、投光部３から前方に投光されるレーザ光を垂直方向に走査できる。
【００３１】
また、受光レンズ４３に入射されるレーザ光は、受光レンズ４３によって、この受光レンズ４３の光軸に平行な光線に偏光される。この偏光角は、受光レンズ４３に対するレーザ光の入射角によって決まる。例えば、図３（Ａ）や図４（Ａ）に示すように、受光レンズ４３の光軸に平行なレーザ光は、殆ど偏光されることなく、受光レンズ４３を通って、受光側ライトガイド４２に入射される。一方、図３（Ｂ）や、図４（Ｂ）に示すように、受光レンズ４３の光軸に平行でないレーザ光は、受光レンズ４３によって、この受光レンズ４３の光軸に平行な方向に偏光され、受光側ライトガイド４２に入射される。受光側ライトガイド４２に入射されたレーザ光は、受光側ライトガイド４２の出射面に対向しているＰＤ４１の受光面で受光される。
【００３２】
レーザレーダ１は、投光部３の光軸と受光部４の光軸とがずれていると、投光部３が前方に投光したレーザ光の反射光を受光部４で受光できず、物体の検出が適正に行えない。言い換えれば、レーザレーダ１は、投光部３の光軸と受光部４の光軸とを調整し、合わせる必要がある。このレーザレーダ１は、投光部３と受光部４との光軸のずれを検出することができ、投光部３の光軸と、受光部４の光軸と、を合わせる光軸調整にかかる作業が簡単に行える。
【００３３】
以下、このレーザレーダ１における光軸調整にかかる作業の手順を説明しながら、投光部３の光軸と受光部４の光軸とのずれを検出する機能についても説明する。
【００３４】
投光側ライトガイド３２の出射面における突出面から出射された光が、受光側ライトガイド４２の入射面における突出面に入射されるとき、投光部３の光軸と、受光部４の光軸と、が合っている。言い換えれば、投光側ライトガイド３２の出射面における突出面から出射された光が、受光側ライトガイド４２の入射面における突出面に入射されるように、投光部３の光軸と、受光部４の光軸と、を調整すればよい。
【００３５】
投光部３から前方に投光されるレーザ光は拡がり、投光部３からある程度（数１０ｍ）離れた位置では、図５に示すビーム形状になる。図５において、破線で囲んだ部分が、投光側ライトガイド３２の出射面における突出面から出射された光に対応する部分である。
【００３６】
まず、作業者は、投光部３からある程度離れた位置に反射板１００を設置する（図６参照）。反射板１００を設置する方位は、投光部３の正面前方にすればよい。この反射板１００の大きさは、設置位置において、投光部３から投光されたレーザ光の突出面に対応する部分よりも小さい。
【００３７】
なお、反射板１００周辺には、投光部３から投光されたレーザ光を反射する物体を置いていない。また、反射板１００周辺でのレーザ光の反射を防止するために、反射板１００の周辺に光吸収板を設けてもよい。
【００３８】
次に、作業者は、図７（Ａ）に示すように、反射板１００の設置位置で、投光側ライトガイド３２の突出面に対応する部分から出射されたレーザ光が、反射板１００に投光される位置に調整する。この調整は、走査部５により投光レンズ３３を移動して調整してもよいし、連結している投光レンズ３３と受光レンズ４３との保持機構に設けている、これらのレンズの相対的な位置関係を調整する調整機構によって行ってもよい。投光側ライトガイド３２の突出面に対応する部分から出射されたレーザ光が、反射板１００に投光される位置を、投光レンズ３３の基準位置としてレーザレーダ１に設定する。この基準位置には、水平方向の基準位置と、垂直方向の基準位置と、がある。
【００３９】
次に、作業者は、投光側ライトガイド３２の突出面に対応する部分から出射されたレーザ光が、反射板１００に投光され手いる状態で、投光レンズ３３に対する受光レンズ４３の位置を、受光部４における反射光の受光量が最大になる位置に調整する。この調整は、連結している投光レンズ３３と受光レンズ４３との保持機構に設けている調整機構によって行う。この調整により、反射板１００で反射された反射光、すなわち投光側ライトガイド３２の突出面に対応する部分から出射されたレーザ光の反射光、が受光側ライトガイド４２の入射面に入射される状態になる。
【００４０】
しかし、この時点では、投光部３と受光部４との光軸が合っているとは限らない。具体的には、投光側ライトガイド３２の突出面に対応する部分から出射されたレーザ光の反射光は、図７（Ｂ）に示すように、受光側ライトガイド４２の入射面の突出面に入射していることもあれば、図７（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）等に示すように、受光側ライトガイド４２の入射面の突出面以外の部分に入射していることもある。
【００４１】
次に、作業者は、レーザレーダ１に対して、光軸ずれ検出処理の実行を指示する入力を行う。レーザレーダ１は、この入力に応じて、垂直方向の走査位置について、先に設定した基準位置を含む複数の走査位置を設定する。具体的には、垂直方向について、先に設定した基準位置と、この基準位置よりも上側に１または複数の走査位置を設定する。ここでは、垂直方向について、
（ａ）投光側ライトガイド３２の突出面に対応する部分から出射されたレーザ光が、反射板１００に照射される位置（基準位置）（図８（Ａ）参照）
（ｂ）投光側ライトガイド３２の長方形の上側部分から出射されたレーザ光が、反射板１００に照射される位置（図８（Ｂ）参照）
（ｃ）投光側ライトガイド３２の長方形の中央部分から出射されたレーザ光が、反射板１００に照射される位置（図８（Ｃ）参照）
（ｄ）投光側ライトガイド３２の長方形の下側部分から出射されたレーザ光が、反射板１００に照射される位置（図８（Ｄ）参照）
の４つの走査位置を設定する。
【００４２】
なお、垂直方向について設定する走査位置は、４つに限らず、基準位置を含む２つ以上であればよい。
【００４３】
レーザレーダ１は、今回垂直方向について設定した４つの走査位置毎に、レーザ光を水平方向に走査し、水平方向の走査位置に対する、受光部４の受光量の変化を測定する。投光部３と、受光部４と、の光軸が合っているときには、上記（ａ）〜（ｄ）の垂直方向の走査位置毎に、図９（Ａ）〜（Ｄ）に示す受光量が測定される。一方、図７（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、投光部３と、受光部４と、の光軸がずれていると、上記（ａ）〜（ｄ）の垂直方向の走査位置毎に得られる受光量が図１０〜図１２に示すようになる。図１０は、投光部３と、受光部４と、の光軸のずれが図７（Ｃ）に示す状態であるときに測定される、水平方向の走査位置に対する、受光部４の受光量の変化である。図１１は、投光部３と、受光部４と、の光軸のずれが図７（Ｄ）に示す状態であるときに測定される、水平方向の走査位置に対する、受光部４の受光量の変化である。図１２は、投光部３と、受光部４と、の光軸のずれが図７（Ｅ）に示す状態であるときに測定される、水平方向の走査位置に対する、受光部４の受光量の変化である。レーザレーダ１は、垂直方向について設定した走査位置毎に測定した、水平方向の走査位置に対する、受光部４の受光量の変化を、光軸ずれ検出結果として出力する。この光軸ずれ検出結果は、入出力部６を介して出力される。作業者は、入出力部６に接続している表示装置等で、この光軸ずれ検出結果を確認することができる。
【００４４】
図１０〜図１２に示すように、投光部３の光軸と受光部４の光軸とが垂直方向にずれている場合、受光部４において、反射板１００からの反射光が受光できていない、垂直方向の走査位置がある。また、投光部３の光軸と受光部４の光軸とが垂直方向にずれが大きくなるにつれて、受光部４において、反射板１００からの反射光が受光できていない、垂直方向の走査位置の個数が増加する。したがって、受光部４において、反射板１００からの反射光が受光できていない、垂直方向の走査位置があるかどうかによって、投光部３の光軸と受光部４の光軸とが垂直方向にずれているかどうかを判断することができる。また、反射板１００からの反射光が受光できていない、垂直方向の走査位置の個数から、垂直方向における投光部３の光軸と受光部４の光軸とのずれ量が判断できる。
【００４５】
また、ここでは、投光側ライトガイド３２の出射面、および受光側ライトガイド４２の入射面は、長方形の長辺側の中央に突出面を有する形状にしている。したがって、垂直方向の基準位置で測定した、水平方向の走査位置に対する受光部４の受光量の変化のピークが、垂直方向の他の走査位置で測定した、水平方向の走査位置に対する受光部４の受光量の変化の山の中央に位置しているかどうかによって、水平方向における投光部３の光軸と受光部４の光軸とのずれの有無が判断できる。また、このピークと、この山の中央と、のずれから、水平方向における投光部３の光軸と受光部４の光軸とがずれている方向や、そのずれ量が判断できる。
【００４６】
作業者は、レーザレーダ１から出力された光軸ずれ検出結果によって、投光部３の光軸と受光部４の光軸とがずれているかどうかを判断し、光軸がずれていれば、投光部３や受光部４の光軸を調整する。そして、再度上述した作業を行う。
【００４７】
このように、作業者は、投光部３の光軸と受光部４の光軸とがずれているかどうかや、光軸がずれているときには、そのずれ量が判断できるので、投光部３の光軸と受光部４の光軸とを合わせる調整作業が簡単に行える。
【００４８】
また、投光側ライトガイド３２に設ける突起部３２ａの長さは、上述した光軸調整を行うときに設置する反射板１００の位置で、反射光が得られる長さであればよく、図１３に示すように、入射面から出射面まで連続して設けてもよい。しかし、突起部３２ａの長さは、この突出面から投光されたレーザ光が、道路上方に設けられている看板等の路上設置物に投光され、その反射光を検出することによる誤検出の可能性を考慮して、を決めるのが好ましい。具体的には、図１４に示すように、突起部３２ａの長さＬは、光軸ずれの検出時に設置する反射板１００の位置で照射され（図１４（Ｂ）参照）、この反射板よりも数１０ｍ遠方では照射されない（図１４（Ｃ）参照）長さにするのが好ましい。
【００４９】
投光側ライトガイド３２の出射面は、突出面を長方形の長辺側の中央ではなく、右側または左側に有する形状であってもよいし、突出面を長方形の短辺側に設けてもよい。また、出射面は、突出面を有していれば、正方形や楕円等の他の形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】レーザレーダの主要部の構成を示すブロック図である。
【図２】投光側ライトガイドを示す図である。
【図３】水平方向の走査を説明する図である。
【図４】垂直方向の走査を説明する図である。
【図５】前方に投光されるレーザ光のビーム形状を示す図である。
【図６】光軸調整手順を説明する図である。
【図７】光軸のずれを説明する図である。
【図８】光軸調整手順を説明する図である。
【図９】光軸が合っているときの、受光量を示す図である。
【図１０】光軸がずれているときの、受光量を示す図である。
【図１１】光軸がずれているときの、受光量を示す図である。
【図１２】光軸がずれているときの、受光量を示す図である。
【図１３】別の実施形態にかかる投光側ライトガイドを示す図である。
【図１４】別の実施形態にかかる投光側ライトガイドを示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１−レーザレーダ
２−制御部
３−投光部
４−受光部
５−走査部
３０−駆動制御回路
３１−レーザダイオード（ＬＤ）
３２−投光側ライトガイド
３２ａー突起部
３３−投光レンズ
４０−Ａ／Ｄ変換器
４１−フォトダイオード（ＰＤ）
４２−受光側ライトガイド
４２ａ−突起部
４３−受光レンズ
１００−反射板
【技術分野】
【０００１】
この発明は、前方に投光した光を走査して、前方に存在する物体を検出する物体検出装置、および、この物体検出装置における光軸のずれを検出する光軸ずれ検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源を用いる装置では、多くの場合、光源から出射される光について、その光軸を調整する必要があった。例えば、投射型画像表示装置では、特許文献１に示されているように、Ｒ、Ｇ、Ｂの光軸調整を、十字形状等の模様を投射し、その投射位置を調整することにより行っている。また、特許文献２は、十字マークを形成したターゲットスクリーンを用いて、顕微鏡光源のフィラメントの心出し調整を行っている。具体的には、顕微鏡の試料ステージ上に載置したターゲットスクリーンに、顕微鏡の光源を投影して調整を行っている。
【０００３】
また、第１の光導波路デバイスと、この第１の光導波路デバイスよりもスポットサイズが小さい第２の光導波路デバイスと、を結合する光結合デバイスが特許文献３に記載されている。この光結合デバイスは、光の伝搬方向に形状をテーパ状に変化させたコア層を取り囲むように形成したクラッド層に突起等を設け、その表面形状や大きさを、第１の光導波路デバイスのスポットサイズの形状や大きさに合わせることを提案している。
【０００４】
さらに、前方に投光したレーザ光の反射光を検出することによって、このレーザ光を投光した方位に存在する物体の検出や、検出した物体までの距離を測定するレーザレーダが実用化されている。このレーザレーダは、例えば、車両に搭載され、前方を走行する先行車両や、前方に存在する障害物等を検出する装置として利用されている。レーザレーダでは、特許文献４に示されているように、レーザ光を投光する投光部の光軸と、その反射光を受光する受光部の光軸と、を合わせる必要がある。
【特許文献１】特開２００４−２２１７１６号公報
【特許文献２】特開平８−３０４７４０号公報
【特許文献３】特開平９−１５４３５号公報
【特許文献４】特開２０００−３２９８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の目的は、前方に光を投光する投光部の光軸と、この投光部が投光した光の反射光を受光する受光部の光軸と、を合わせる光軸合わせの作業性を向上させることができる物体検出装置、および光軸ずれ検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の物体検出装置は、上記目的を達するために、以下のように構成している。
【０００７】
投光部が、レーザダイオード（ＬＤ）等の発光素子を有し、この発光素子から出射された光を投光レンズを介して前方に投光する。また、受光部が、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子を有し、投光部が前方に投光した光の反射光、すなわち物体からの反射光、を受光レンズを介して受光素子で受光する。走査部は、投光レンズと、受光レンズとの相対的な位置関係を保持して、これらのレンズを移動することによって、投光部が前方に投光している光を走査するとともに、走査方向からの反射光を受光部に受光させる。したがって、受光部の受光素子における反射光の受光の有無によって、走査部が光を走査している走査範囲に位置する物体の検出が行える。
【０００８】
また、投光部は、発光素子と、投光レンズとの間に、この発光素子が出射した光を投光レンズに導く光導波路を形成する投光側ライトガイドを有している。投光部は、投光側ライトガイドの出射面に応じた形状の光を前方に投光する。そして、投光側ライトガイドは、投光レンズに対向する出射面の平面形状が外周部の外側に突出する突出面を有する形状である。したがって、投光部から前方に投光される光には、この突出面から出射された光も含まれている。
【０００９】
さらに、受光部は、受光レンズと、受光素子との間に、この受光レンズを介して受光した光を受光素子に導く光導波路を形成する受光側ライトガイドを有している。また、受光側ライトガイドは、受光レンズに対向する入射面の平面形状が、投光側ライトガイドの出射面の平面形状と同じ形状である。したがって、投光部の光軸と、受光部の光軸と、が合っていれば、投光側ライトガイドの出射面の突出面から出射された光は、受光側ライトガイドの入射面の突出面に入射される。言い換えれば、投光側ライトガイドの出射面の突出面から出射された光が、受光側ライトガイドの入射面の突出面に入射されるように、投光部の光軸と、受光部の光軸と、を調整することにより、投光部の光軸と受光部の光軸とを合わせることができる。
【００１０】
投光部の光軸と受光部の光軸とがずれているかどうかの検出は、以下のようにして行えばよい。
【００１１】
まず、投光部から投光された光が投光される位置に、この位置に投光される投光側ライトガイドの突出面に対応する部分の光よりも外形の小さい反射板を設置する。この反射板を設置する位置は、適当に決めればよい。
【００１２】
次に、走査部により、投光側ライトガイドの突出面に対応する部分の光で反射板を第１の方向に走査したときの、走査方向に対する、受光部の受光素子の受光量の変化を測定する第１の測定処理を行う。さらに、走査部により、第１の方向に直交する第２の方向における光の投光方向を変化させ、投光側ライトガイドの突出面でない部分の光で反射板を第１の方向に走査したときの、走査方向に対する、受光部の受光素子の受光量の変化を測定する第２の測定処理を行う。この第１の測定処理、および第２の測定処理の測定結果において、反射板の設置位置での、投光部から投光した光の形状に応じた反射光が受光部で受光できているかどうかにより、前記投光部と前記受光部との光軸がずれているかどうかを検出することができる。具体的には、第２の測定処理で、反射板を走査した光の第１の方向における長さに対して、受光部で反射光が受光できた第１の方向の長さが、適正であるかどうかによって、この第１の方向における光軸のずれが検出できる。
【００１３】
さらに、受光部で反射光が受光できた第１の方向の長さが適正でなければ、適正な長さとの差分から、第１の方向における光軸のずれ量が得られる。また、第１の測定処理で第１の方向における走査位置に対して受光部で反射光が受光できた位置と、第２の測定処理で第１の方向における走査位置に対して受光部で反射光が受光できた位置と、反射板の設置位置での投光部から投光した光の形状と、によって、第１の方向における光軸のずれ方向が得られる。また、第２の測定処理を、第２の方向における光の投光方向を異ならせて、複数回行うことによって、第２の方向における光軸のずれ量や光軸のずれ方向が得られる。したがって、光軸がずれていたときには、前方に光を投光する投光部の光軸と、この投光部が投光した光の反射光を受光する受光部の光軸と、を合わせる光軸合わせの作業性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、前方に光を投光する投光部の光軸と、この投光部が投光した光の反射光を受光する受光部の光軸と、を合わせる光軸合わせの作業性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、この発明の実施形態であるレーザレーダの主要部の構成を示すブロック図である。レーザレーダ１は、制御部２と、投光部３と、受光部４と、走査部５と、入出力部６と、を備えている。このレーザレーダ１は、車両に搭載し、その車両の前方に位置する物体（先行車両や歩行者等）を検出する。以下、レーザレーダ１を搭載した車両を自車両と言う。また、レーザレーダ１は、検出した物体毎に、自車両に対する方位、自車両との距離、自車両との相対速度、停止物であるか移動体であるか等を含む検出物体情報を生成する。レーザレーダ１は、生成した各物体の検出物体情報を車両側制御装置（不図示）に通知する。車両側制御装置は、レーザレーダ１からの通知に基づいて、自車両の制動等にかかる走行制御を行う。
【００１７】
制御部２は、レーザレーダ１本体各部の動作を制御し、自車両の前方に位置する物体の検出や、検出した物体にかかる検出物体情報の生成を行う。投光部３は、制御部２からの指示にしたがって、自車両の前方にレーザ光を投光する。受光部４は、投光部３が投光したレーザ光の反射光を検出する。走査部５は、投光部３が自車両の前方に投光するレーザ光を、水平方向、および垂直方向に走査する。入出力部６は、車両側制御装置との間における入出力を制御する。
【００１８】
投光部３は、駆動制御回路３０と、レーザダイオード３１（以下、ＬＤ３１と言う。）と、投光側ライトガイド３２と、投光レンズ３３と、を備えている。駆動制御回路３０は、制御部２からの発光指示に基づいて、発光素子であるＬＤ３１の発光を制御する。ＬＤ３１の発光面は、投光側ライトガイド３２の入射面に対向している。また、投光側ライトガイド３２の出射面は、投光レンズ３３に対向している。投光側ライトガイド３２は、ＬＤ３１から出射されたレーザ光を、投光レンズ３３に案内する光導波路を形成する。投光側ライトガイド３２では、ＬＤ３１から入射されたレーザ光が内部で屈折を繰り返し、出射面まで伝搬する。投光側ライトガイド３２は、入射面の中心をＬＤ３１が出射するレーザ光の光軸に合わせている。また、投光レンズ３３は、投光側ライトガイド３２の出射面に対して水平方向（自車両の車幅方向）、および垂直方向（自車両の高さ方向）に移動自在に取り付けている。投光レンズ３３は、後述するように、走査部５により移動される。
【００１９】
受光部４は、Ａ／Ｄ変換器４０と、フォトダイオード４１（以下、ＰＤ４１と言う。）と、受光側ライトガイド４２と、受光レンズ４３と、を備えている。投光レンズ３３と、受光レンズ４３とは、同じ焦点距離のレンズである。また、投光レンズ３３と、受光レンズ４３とは、機械的に連結しており、相対的な位置関係を保持して移動自在に取り付けている。ただし、投光レンズ３３と、受光レンズ４３と、の相対的な位置関係は、調整ネジ等で調整が行える構成である。投光レンズ３３と、受光レンズ４３とは、自車両の車幅方向に並ぶ。受光側ライトガイド４２は、受光レンズ４３と、ＰＤ４１との間に配置している。受光側ライトガイド４２は、入射面が受光レンズ４３に対向し、出射面がＰＤ４１の受光面に対向している。受光側ライトガイド４２は、受光レンズ４３を介して入射された光を、ＰＤ４１に案内する光導波路を形成する。受光側ライトガイド４２は、入射面の中心をＰＤ４１の受光面の中心に合わせている。したがって、ＰＤ４１では、受光レンズ４３を介して受光側ライトガイド４２に入射された光が受光される。Ａ／Ｄ変換器４０は、ＰＤ４１の出力をディジタル値に変換し、制御部２に入力する。すなわち、Ａ／Ｄ変換器４０は、ＰＤ４１の受光量に応じたディジタル値を制御部２に入力する。
【００２０】
ここでは、投光側ライトガイド３２と、受光側ライトガイド４２と、は同じ部材である。ただし、投光側ライトガイド３２の出射面は、受光側ライトガイド４２の入射面に対応し、投光側ライトガイド３２の入射面は、受光側ライトガイド４２の出射面に対応する。
【００２１】
なお、また、投光側ライトガイド３２と、受光側ライトガイド４２と、は投光側ライトガイド３２の出射面と、受光側ライトガイド４２の入射面と、が同じ形状であれば、光軸方向の長さ等が異なっていてもよいし、投光側ライトガイド３２の入射面の形状と、受光側ライトガイド４２の出射面の形状と、が異なっていてもよい。
【００２２】
走査部５は、水平方向移動部５１と、垂直方向移動部５２と、走査位置検出部５３と、を備えている。水平方向移動部５１は、連結されている投光レンズ３３と受光レンズ４３とを水平方向に移動し、投光部３が自車両の前方に投光しているレーザ光を水平方向に走査する。垂直方向移動部５２は、連結されている投光レンズ３３と受光レンズ４３とを垂直方向に移動し、投光部３が自車両の前方に投光しているレーザ光を垂直方向に走査する。走査位置検出部５３は、レーザ光の水平方向の走査位置、および垂直方向の走査位置を検出し、これを制御部２に入力する。
【００２３】
なお、走査部５は、投光レンズ３３と、受光レンズ４３との相対的な位置関係を保持して、これらのレンズ３３、４３を水平方向、および垂直方向に移動する。
【００２４】
入出力部６は、自車両の走行速度等の車両情報を車両側制御装置から取得するとともに、検出した物体にかかる検出物体情報を車両側制御装置に通知する。
【００２５】
このレーザレーダ１における自車両の前方に位置する物体の検出や、検出した物体にかかる検出物体情報の生成については、公知であるので、ここでは簡単に説明しておく。レーザレーダ１では、走査部５が投光部３から自車両前方に投光されるレーザ光を水平方向、および垂直方向に走査し、受光部４で反射光を受光することによって、物体を検出する。また、投光部３が受光部４で受光された反射光にかかるレーザ光を投光した方向を、この物体が存在する方向として検出する。走査部５は、上述したように、投光レンズ３３と、受光レンズ４３との相対的な位置関係を保持して、これらのレンズ３３、４３を水平方向、および垂直方向に移動するので、走査方向からの反射光を受光部４に受光させることができる。また、投光部３がレーザ光を前方に投光してから、受光部４が反射光を受光するまでの時間に基づいて、この物体までの距離を検出する。さらに、その物体についての前回の検出結果や、車両制御装置から得た自車両の走行速度や走行方向等から、その物体の移動速度や、移動方向を検出する。レーザレーダ１は、これらの検出結果に基づいて、自車両に対する方位、自車両との距離、自車両との相対速度、停止物であるか移動体であるか等を含む検出物体情報を生成し、これを車両側制御装置に通知する。
【００２６】
次に、投光側ライトガイド３２、受光側ライトガイド４２について説明する。上述したように、投光側ライトガイド３２、受光側ライトガイド４２とは同じ形状の部材であるので、ここでは投光側ライトガイド３２を例にして説明する。図２は、投光側ライトガイドを示す図である。投光側ライトガイド３２は、略直方体形状で、出射面側に突起部３２ａを設けた形状である（図２（Ａ）参照）。この突起部３２ａは、出射面の長辺側の略中央に形成している。また、突起部３２ａは、入射面から出射面まで連続して設けているのではなく、入射面と出射面の途中から、出射面に向かって形成している。また、突起部３２ａは、出射面に近づくにつれて高くなるテーパ状に形成しており、出射面に近づくにつれて突起部３２ａの断面積は大きくなる。投光側ライトガイド３２の出射面の平面形状は、図２（Ｂ）に示すように、外周部の一部に突出面を有する凸形状である（図２（Ｂ）参照）。この突出面は、上述した突起部３２ａによるものである。この突出面は、長方形の長辺の中央に位置する。
【００２７】
なお、投光側ライトガイド３２の入射面の平面形状は、図２（Ｃ）に示すように長方形である。
【００２８】
次に、走査部５によるレーザ光の走査について簡単に説明しておく。走査部５は、上述したように、投光レンズ３３、および受光レンズ４３を、水平方向と垂直方向の両方向に移動することができる。投光部３および受光部４の光学系の上面図が図３に示されている。すなわち、図３は、投光レンズ３３および受光レンズ４３を水平方向に移動したときのレーザ光の光路を示している。投光部３および受光部４の光学系の側面図が図４に示されている。すなわち、図４は、投光レンズ３３および受光レンズ４３を垂直方向に移動したときのレーザ光の光路を示している。
【００２９】
ＬＤ３１から出射されたレーザ光は、投光側ライトガイド３２に入射され、この投光側ライトガイド３２の出射面から出射される。投光レンズ３３は、投光側ライトガイド３２の出射面から出射されたレーザ光を焦点に集光する。すなわち、投光側ライトガイド３２の出射面から出射されたレーザ光は、投光レンズ３３によって、この投光レンズ３３の中心方向に偏光される。この偏光角は、投光レンズ３３におけるレーザ光の入射位置や、投光レンズ３３の焦点距離によって決まる。例えば、図３（Ａ）や図４（Ａ）に示すように、投光側ライトガイド３２の出射面が投光レンズ３３の中心に対向している場合には、レーザ光は殆ど偏光されることなく、投光レンズ３３の前方に投光される。一方、図３（Ｂ）や、図４（Ｂ）に示すように、投光側ライトガイド３２の出射面が投光レンズ３３の中心に対向していない場合には、レーザ光は投光レンズ３３によって、この投光レンズ３３の中心方向に偏光され、投光レンズ３３の前方に投光される。
【００３０】
このように、走査部５が、投光レンズ３３、および受光レンズ４３を水平方向に移動することにより、投光部３から前方に投光されるレーザ光を水平方向に走査できる。同様に、走査部５が、投光レンズ３３、および受光レンズ４３を垂直方向に移動することにより、投光部３から前方に投光されるレーザ光を垂直方向に走査できる。
【００３１】
また、受光レンズ４３に入射されるレーザ光は、受光レンズ４３によって、この受光レンズ４３の光軸に平行な光線に偏光される。この偏光角は、受光レンズ４３に対するレーザ光の入射角によって決まる。例えば、図３（Ａ）や図４（Ａ）に示すように、受光レンズ４３の光軸に平行なレーザ光は、殆ど偏光されることなく、受光レンズ４３を通って、受光側ライトガイド４２に入射される。一方、図３（Ｂ）や、図４（Ｂ）に示すように、受光レンズ４３の光軸に平行でないレーザ光は、受光レンズ４３によって、この受光レンズ４３の光軸に平行な方向に偏光され、受光側ライトガイド４２に入射される。受光側ライトガイド４２に入射されたレーザ光は、受光側ライトガイド４２の出射面に対向しているＰＤ４１の受光面で受光される。
【００３２】
レーザレーダ１は、投光部３の光軸と受光部４の光軸とがずれていると、投光部３が前方に投光したレーザ光の反射光を受光部４で受光できず、物体の検出が適正に行えない。言い換えれば、レーザレーダ１は、投光部３の光軸と受光部４の光軸とを調整し、合わせる必要がある。このレーザレーダ１は、投光部３と受光部４との光軸のずれを検出することができ、投光部３の光軸と、受光部４の光軸と、を合わせる光軸調整にかかる作業が簡単に行える。
【００３３】
以下、このレーザレーダ１における光軸調整にかかる作業の手順を説明しながら、投光部３の光軸と受光部４の光軸とのずれを検出する機能についても説明する。
【００３４】
投光側ライトガイド３２の出射面における突出面から出射された光が、受光側ライトガイド４２の入射面における突出面に入射されるとき、投光部３の光軸と、受光部４の光軸と、が合っている。言い換えれば、投光側ライトガイド３２の出射面における突出面から出射された光が、受光側ライトガイド４２の入射面における突出面に入射されるように、投光部３の光軸と、受光部４の光軸と、を調整すればよい。
【００３５】
投光部３から前方に投光されるレーザ光は拡がり、投光部３からある程度（数１０ｍ）離れた位置では、図５に示すビーム形状になる。図５において、破線で囲んだ部分が、投光側ライトガイド３２の出射面における突出面から出射された光に対応する部分である。
【００３６】
まず、作業者は、投光部３からある程度離れた位置に反射板１００を設置する（図６参照）。反射板１００を設置する方位は、投光部３の正面前方にすればよい。この反射板１００の大きさは、設置位置において、投光部３から投光されたレーザ光の突出面に対応する部分よりも小さい。
【００３７】
なお、反射板１００周辺には、投光部３から投光されたレーザ光を反射する物体を置いていない。また、反射板１００周辺でのレーザ光の反射を防止するために、反射板１００の周辺に光吸収板を設けてもよい。
【００３８】
次に、作業者は、図７（Ａ）に示すように、反射板１００の設置位置で、投光側ライトガイド３２の突出面に対応する部分から出射されたレーザ光が、反射板１００に投光される位置に調整する。この調整は、走査部５により投光レンズ３３を移動して調整してもよいし、連結している投光レンズ３３と受光レンズ４３との保持機構に設けている、これらのレンズの相対的な位置関係を調整する調整機構によって行ってもよい。投光側ライトガイド３２の突出面に対応する部分から出射されたレーザ光が、反射板１００に投光される位置を、投光レンズ３３の基準位置としてレーザレーダ１に設定する。この基準位置には、水平方向の基準位置と、垂直方向の基準位置と、がある。
【００３９】
次に、作業者は、投光側ライトガイド３２の突出面に対応する部分から出射されたレーザ光が、反射板１００に投光され手いる状態で、投光レンズ３３に対する受光レンズ４３の位置を、受光部４における反射光の受光量が最大になる位置に調整する。この調整は、連結している投光レンズ３３と受光レンズ４３との保持機構に設けている調整機構によって行う。この調整により、反射板１００で反射された反射光、すなわち投光側ライトガイド３２の突出面に対応する部分から出射されたレーザ光の反射光、が受光側ライトガイド４２の入射面に入射される状態になる。
【００４０】
しかし、この時点では、投光部３と受光部４との光軸が合っているとは限らない。具体的には、投光側ライトガイド３２の突出面に対応する部分から出射されたレーザ光の反射光は、図７（Ｂ）に示すように、受光側ライトガイド４２の入射面の突出面に入射していることもあれば、図７（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）等に示すように、受光側ライトガイド４２の入射面の突出面以外の部分に入射していることもある。
【００４１】
次に、作業者は、レーザレーダ１に対して、光軸ずれ検出処理の実行を指示する入力を行う。レーザレーダ１は、この入力に応じて、垂直方向の走査位置について、先に設定した基準位置を含む複数の走査位置を設定する。具体的には、垂直方向について、先に設定した基準位置と、この基準位置よりも上側に１または複数の走査位置を設定する。ここでは、垂直方向について、
（ａ）投光側ライトガイド３２の突出面に対応する部分から出射されたレーザ光が、反射板１００に照射される位置（基準位置）（図８（Ａ）参照）
（ｂ）投光側ライトガイド３２の長方形の上側部分から出射されたレーザ光が、反射板１００に照射される位置（図８（Ｂ）参照）
（ｃ）投光側ライトガイド３２の長方形の中央部分から出射されたレーザ光が、反射板１００に照射される位置（図８（Ｃ）参照）
（ｄ）投光側ライトガイド３２の長方形の下側部分から出射されたレーザ光が、反射板１００に照射される位置（図８（Ｄ）参照）
の４つの走査位置を設定する。
【００４２】
なお、垂直方向について設定する走査位置は、４つに限らず、基準位置を含む２つ以上であればよい。
【００４３】
レーザレーダ１は、今回垂直方向について設定した４つの走査位置毎に、レーザ光を水平方向に走査し、水平方向の走査位置に対する、受光部４の受光量の変化を測定する。投光部３と、受光部４と、の光軸が合っているときには、上記（ａ）〜（ｄ）の垂直方向の走査位置毎に、図９（Ａ）〜（Ｄ）に示す受光量が測定される。一方、図７（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、投光部３と、受光部４と、の光軸がずれていると、上記（ａ）〜（ｄ）の垂直方向の走査位置毎に得られる受光量が図１０〜図１２に示すようになる。図１０は、投光部３と、受光部４と、の光軸のずれが図７（Ｃ）に示す状態であるときに測定される、水平方向の走査位置に対する、受光部４の受光量の変化である。図１１は、投光部３と、受光部４と、の光軸のずれが図７（Ｄ）に示す状態であるときに測定される、水平方向の走査位置に対する、受光部４の受光量の変化である。図１２は、投光部３と、受光部４と、の光軸のずれが図７（Ｅ）に示す状態であるときに測定される、水平方向の走査位置に対する、受光部４の受光量の変化である。レーザレーダ１は、垂直方向について設定した走査位置毎に測定した、水平方向の走査位置に対する、受光部４の受光量の変化を、光軸ずれ検出結果として出力する。この光軸ずれ検出結果は、入出力部６を介して出力される。作業者は、入出力部６に接続している表示装置等で、この光軸ずれ検出結果を確認することができる。
【００４４】
図１０〜図１２に示すように、投光部３の光軸と受光部４の光軸とが垂直方向にずれている場合、受光部４において、反射板１００からの反射光が受光できていない、垂直方向の走査位置がある。また、投光部３の光軸と受光部４の光軸とが垂直方向にずれが大きくなるにつれて、受光部４において、反射板１００からの反射光が受光できていない、垂直方向の走査位置の個数が増加する。したがって、受光部４において、反射板１００からの反射光が受光できていない、垂直方向の走査位置があるかどうかによって、投光部３の光軸と受光部４の光軸とが垂直方向にずれているかどうかを判断することができる。また、反射板１００からの反射光が受光できていない、垂直方向の走査位置の個数から、垂直方向における投光部３の光軸と受光部４の光軸とのずれ量が判断できる。
【００４５】
また、ここでは、投光側ライトガイド３２の出射面、および受光側ライトガイド４２の入射面は、長方形の長辺側の中央に突出面を有する形状にしている。したがって、垂直方向の基準位置で測定した、水平方向の走査位置に対する受光部４の受光量の変化のピークが、垂直方向の他の走査位置で測定した、水平方向の走査位置に対する受光部４の受光量の変化の山の中央に位置しているかどうかによって、水平方向における投光部３の光軸と受光部４の光軸とのずれの有無が判断できる。また、このピークと、この山の中央と、のずれから、水平方向における投光部３の光軸と受光部４の光軸とがずれている方向や、そのずれ量が判断できる。
【００４６】
作業者は、レーザレーダ１から出力された光軸ずれ検出結果によって、投光部３の光軸と受光部４の光軸とがずれているかどうかを判断し、光軸がずれていれば、投光部３や受光部４の光軸を調整する。そして、再度上述した作業を行う。
【００４７】
このように、作業者は、投光部３の光軸と受光部４の光軸とがずれているかどうかや、光軸がずれているときには、そのずれ量が判断できるので、投光部３の光軸と受光部４の光軸とを合わせる調整作業が簡単に行える。
【００４８】
また、投光側ライトガイド３２に設ける突起部３２ａの長さは、上述した光軸調整を行うときに設置する反射板１００の位置で、反射光が得られる長さであればよく、図１３に示すように、入射面から出射面まで連続して設けてもよい。しかし、突起部３２ａの長さは、この突出面から投光されたレーザ光が、道路上方に設けられている看板等の路上設置物に投光され、その反射光を検出することによる誤検出の可能性を考慮して、を決めるのが好ましい。具体的には、図１４に示すように、突起部３２ａの長さＬは、光軸ずれの検出時に設置する反射板１００の位置で照射され（図１４（Ｂ）参照）、この反射板よりも数１０ｍ遠方では照射されない（図１４（Ｃ）参照）長さにするのが好ましい。
【００４９】
投光側ライトガイド３２の出射面は、突出面を長方形の長辺側の中央ではなく、右側または左側に有する形状であってもよいし、突出面を長方形の短辺側に設けてもよい。また、出射面は、突出面を有していれば、正方形や楕円等の他の形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】レーザレーダの主要部の構成を示すブロック図である。
【図２】投光側ライトガイドを示す図である。
【図３】水平方向の走査を説明する図である。
【図４】垂直方向の走査を説明する図である。
【図５】前方に投光されるレーザ光のビーム形状を示す図である。
【図６】光軸調整手順を説明する図である。
【図７】光軸のずれを説明する図である。
【図８】光軸調整手順を説明する図である。
【図９】光軸が合っているときの、受光量を示す図である。
【図１０】光軸がずれているときの、受光量を示す図である。
【図１１】光軸がずれているときの、受光量を示す図である。
【図１２】光軸がずれているときの、受光量を示す図である。
【図１３】別の実施形態にかかる投光側ライトガイドを示す図である。
【図１４】別の実施形態にかかる投光側ライトガイドを示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１−レーザレーダ
２−制御部
３−投光部
４−受光部
５−走査部
３０−駆動制御回路
３１−レーザダイオード（ＬＤ）
３２−投光側ライトガイド
３２ａー突起部
３３−投光レンズ
４０−Ａ／Ｄ変換器
４１−フォトダイオード（ＰＤ）
４２−受光側ライトガイド
４２ａ−突起部
４３−受光レンズ
１００−反射板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子から出射された光を投光レンズを介して前方に投光する投光部と、
前記投光部が前方に投光した光の反射光を受光レンズを介して受光素子で受光する受光部と、
前記投光レンズと、前記受光レンズとの相対的な位置関係を保持して、これらのレンズを移動する走査部と、を備えた物体検出装置において、
前記投光部は、前記発光素子と、前記投光レンズとの間に、この発光素子が出射した光を前記投光レンズに導く光導波路を形成する投光側ライトガイドを有し、
この投光側ライトガイドは、前記投光レンズに対向する出射面の平面形状が、外周部の外側に突出する突出面を有する形状であり、
前記受光部は、前記受光レンズと、前記受光素子との間に、この受光レンズを介して受光した光を前記受光素子に導く光導波路を形成する受光側ライトガイドを有し、
この受光側ライトガイドは、前記受光レンズに対向する入射面の平面形状が、前記投光側ライトガイドの出射面の平面形状と同じ形状である、物体検出装置。
【請求項２】
前記投光側ライトガイドは、出射面の平面形状が長方形であり、且つ前記突出面を長辺側に有する形状であり、
前記受光側ライトガイドは、入射面の平面形状が前記投光側ライトガイドの出射面と同様に、長方形であり、且つ前記突出面を長辺側に有する形状である、請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項３】
前記投光側ライトガイドは、出射面の平面形状が長方形であり、且つ前記突出面を長辺側の中央に有する形状であり、
前記受光側ライトガイドは、入射面の平面形状が前記投光側ライトガイドの出射面と同様に、長方形であり、且つ前記突出面を長辺側の中央に有する形状である、請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項４】
前記投光側ライトガイドは、光軸に対して垂直な方向の断面形状において、前記突出面の面積が出射面に近づくにつれて大きくなる、請求項１〜３のいずれかに記載の物体検出装置。
【請求項５】
前記受光側ライトガイドは、光軸に対して垂直な方向の断面形状において、前記突出面の面積が入射面に近づくにつれて大きくなる、請求項１〜４のいずれかに記載の物体検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の物体検出装置における、前記投光部と前記受光部との光軸がずれているかどうかを検出する光軸ずれ検出方法であって、
前記投光部から投光された光が投光される位置に、この位置に投光される前記投光側ライトガイドの前記突出面に対応する部分の光よりも外形の小さい反射板を設置し、
前記走査部により、前記投光レンズおよび前記受光レンズを第１の方向に移動して、前記投光側ライトガイドの前記突出面に対応する部分の光で反射板を前記第１の方向に走査し、走査方向に対する、前記受光部の前記受光素子の受光量の変化を測定する第１の測定処理を行い、
さらに、前記走査部により、前記投光レンズおよび前記受光レンズを前記第１の方向に直交する第２の方向に移動して、この第２の方向における光の投光方向を変化させ、前記投光側ライトガイドの前記突出面でない部分の光で反射板を前記第１の方向に走査し、走査方向に対する、前記受光部の前記受光素子の受光量の変化を測定する第２の測定処理を行い、
前記第１の測定処理、および前記第２の測定処理で得られた測定結果に基づいて、前記投光部と前記受光部との光軸がずれているかどうかを検出する、光軸ずれ検出方法。
【請求項１】
発光素子から出射された光を投光レンズを介して前方に投光する投光部と、
前記投光部が前方に投光した光の反射光を受光レンズを介して受光素子で受光する受光部と、
前記投光レンズと、前記受光レンズとの相対的な位置関係を保持して、これらのレンズを移動する走査部と、を備えた物体検出装置において、
前記投光部は、前記発光素子と、前記投光レンズとの間に、この発光素子が出射した光を前記投光レンズに導く光導波路を形成する投光側ライトガイドを有し、
この投光側ライトガイドは、前記投光レンズに対向する出射面の平面形状が、外周部の外側に突出する突出面を有する形状であり、
前記受光部は、前記受光レンズと、前記受光素子との間に、この受光レンズを介して受光した光を前記受光素子に導く光導波路を形成する受光側ライトガイドを有し、
この受光側ライトガイドは、前記受光レンズに対向する入射面の平面形状が、前記投光側ライトガイドの出射面の平面形状と同じ形状である、物体検出装置。
【請求項２】
前記投光側ライトガイドは、出射面の平面形状が長方形であり、且つ前記突出面を長辺側に有する形状であり、
前記受光側ライトガイドは、入射面の平面形状が前記投光側ライトガイドの出射面と同様に、長方形であり、且つ前記突出面を長辺側に有する形状である、請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項３】
前記投光側ライトガイドは、出射面の平面形状が長方形であり、且つ前記突出面を長辺側の中央に有する形状であり、
前記受光側ライトガイドは、入射面の平面形状が前記投光側ライトガイドの出射面と同様に、長方形であり、且つ前記突出面を長辺側の中央に有する形状である、請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項４】
前記投光側ライトガイドは、光軸に対して垂直な方向の断面形状において、前記突出面の面積が出射面に近づくにつれて大きくなる、請求項１〜３のいずれかに記載の物体検出装置。
【請求項５】
前記受光側ライトガイドは、光軸に対して垂直な方向の断面形状において、前記突出面の面積が入射面に近づくにつれて大きくなる、請求項１〜４のいずれかに記載の物体検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の物体検出装置における、前記投光部と前記受光部との光軸がずれているかどうかを検出する光軸ずれ検出方法であって、
前記投光部から投光された光が投光される位置に、この位置に投光される前記投光側ライトガイドの前記突出面に対応する部分の光よりも外形の小さい反射板を設置し、
前記走査部により、前記投光レンズおよび前記受光レンズを第１の方向に移動して、前記投光側ライトガイドの前記突出面に対応する部分の光で反射板を前記第１の方向に走査し、走査方向に対する、前記受光部の前記受光素子の受光量の変化を測定する第１の測定処理を行い、
さらに、前記走査部により、前記投光レンズおよび前記受光レンズを前記第１の方向に直交する第２の方向に移動して、この第２の方向における光の投光方向を変化させ、前記投光側ライトガイドの前記突出面でない部分の光で反射板を前記第１の方向に走査し、走査方向に対する、前記受光部の前記受光素子の受光量の変化を測定する第２の測定処理を行い、
前記第１の測定処理、および前記第２の測定処理で得られた測定結果に基づいて、前記投光部と前記受光部との光軸がずれているかどうかを検出する、光軸ずれ検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−６０４７９（Ｐ２０１０−６０４７９Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２７８２０（Ｐ２００８−２２７８２０）
【出願日】平成２０年９月５日（２００８．９．５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月５日（２００８．９．５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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