光学式检测装置以及光学式检测装置中的光轴偏移判定方法与流程

光学式检测装置以及光学式检测装置中的光轴偏移判定方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术主张基于在2020年2月26日申请的申请号2020-29960的日本专利申请、以及在2021年2月10日申请的申请号2021-19781的日本专利申请的优先权，通过参照在此引用其所有的公开。
技术领域
3.本公开涉及用于在光学式检测装置中判定光轴偏移的技术。


背景技术：

4.已知在通过扫描激光来检测存在于前方的物体、距离的测距装置中检测光轴偏移的技术(例如，日本特开2007-248056号公报)。
5.然而，在现有的技术中，为了检测光轴偏移，需要存在前行车辆作为外界的参照对象物。另外，在由于从测距装置输出的输出信号的强度降低而检测出光轴偏移的情况下，到检测出光轴偏移为止需要时间。
6.因此，需要光学式检测装置以单体提早判定光学式检测装置中的光轴偏移。


技术实现要素：

7.本公开能够作为以下的方式来实现。
8.第一方式提供光学式检测装置。第一方式的光学式检测装置具备：发光部，具备多个发光元件；受光部，具备受光元件阵列，该受光元件阵列由接受与上述发光部的照射光相应的反射光的多个受光像素形成；储存部，储存与上述发光部的照射光所包含的光强度斑的产生位置对应的上述受光元件阵列中的基准受光区域；以及判定部，使用上述基准受光区域和上述受光元件阵列中的上述照射光的反射光所包含的光强度斑的检测受光区域的偏移来判定光轴偏移。
9.根据第一方式的光学式检测装置，光学式检测装置能够以单体提早判定光学式检测装置中的光轴偏移。
10.第二方式提供光学式检测装置中的光轴偏移判定方法。第二方式的光学式检测装置中的光轴偏移判定方法通过受光部获取受光元件阵列中的上述照射光的反射光所包含的光强度斑的检测受光区域，上述受光部具备上述受光元件阵列，该受光元件阵列由接受与具有多个发光元件的发光部的照射光相应的反射光的多个受光像素形成，获取与上述照射光所包含的光强度斑的产生位置对应且预先准备的上述受光元件阵列中的基准受光区域，使用上述基准受光区域和上述检测受光区域的偏移来判定光轴偏移。
11.根据第二方式的光学式检测装置中的光轴偏移判定方法，光学式检测装置能够以单体提早判定光学式检测装置中的光轴偏移。此外，本公开也能够作为光学式检测装置中的光轴偏移判定程序或者记录该程序的计算机可读取的记录介质来实现。
附图说明
12.通过参照附图进行下述的详细的描述，关于本公开的上述目的以及其他的目的、特征、优点变得更加明确。
13.图1是表示搭载有第一实施方式的光学式检测装置的车辆的一个例子的说明图。
14.图2是表示在第一实施方式中使用的光学式检测装置的示意结构的说明图。
15.图3是示意性地表示在第一实施方式中使用的受光元件阵列的说明图。
16.图4是表示现有例中的发光元件、受光像素以及发光强度的关系的说明图。
17.图5是表示现有例中的发光元件、受光像素以及发光强度的关系的说明图。
18.图6是表示第一实施方式的光学式检测装置中的发光元件、受光像素以及发光强度的关系的说明图。
19.图7是表示第一实施方式的光学式检测装置的功能结构的框图。
20.图8是表示由第一实施方式的光学式检测装置执行的光轴偏移判定处理的处理流程的流程图。
21.图9是表示第二实施方式的光学式检测装置中的发光元件、受光像素以及发光强度的关系的说明图。
22.图10是表示第二实施方式的光学式检测装置中的旋转光轴偏移的一个例子的说明图。
23.图11是表示由第二实施方式的光学式检测装置执行的光轴偏移判定处理的处理流程的流程图。
24.图12是表示第二实施方式的光学式检测装置中的受光像素的变更的一个例子的说明图。
具体实施方式
25.以下，基于几个实施方式对本公开的光学式检测装置以及光学式检测装置中的光轴偏移判定方法进行说明。
26.第一实施方式：
27.如图1所示，第一实施方式的车辆中的光学式检测装置10例如搭载于车辆50来使用。光学式检测装置10具备光学雷达(lidar：light detection and ranging)200以及控制光学雷达200的动作的控制装置100。此外，光学式检测装置10也被称为测距装置，除了能够使用光学雷达200来检测到对象物的距离以外，还可以检测对象物的位置、特性。另外，光学式检测装置10也可以用作车辆50以外的移动体、例如无人驾驶飞机、机器人、或者固定式的监视用装置的检测部。
28.如图2所示，光学式检测装置10具备：作为通过发光而射出检测光并接受入射的检测反射光的光测定部的光学雷达200以及控制光学雷达200的发光动作、受光动作的控制装置100。光学雷达200以及控制装置100可以物理地收容于一体的壳体，或者也可以收容于不同的壳体。光学雷达200具备受光部20、发光部30、电动机40、旋转角传感器41以及扫描镜42。光学雷达200在扫描方向为水平方向hd的情况下，在水平方向hd上具有预先规定的扫描角范围sr，以将扫描角范围sr分割为多个角度而得到的单位扫描角sc为单位执行由发光部30进行的检测光的照射以及由受光部20进行的检测反射光的受光，从而执行遍及扫描角范
围sr的整体的检测反射点的获取，实现测距。单位扫描角sc规定水平方向hd上的光学雷达200的分辨率或者由光学雷达200得到的测距结果的分辨度，随着单位扫描角变小，即随着检测反射点数量增多，分辨率以及分辨度升高。在使扫描角范围sr向一个方向进行前向扫描时、或者使扫描角范围sr向两个方向进行往复扫描时，执行光学雷达200中的以单位扫描角sc为单位的检测点的获取、即发光处理以及受光处理。扫描角范围sr可以根据受光部20中的受光元件的结构、受光处理步骤，在垂直方向vd上被划分为多个行。在图2的例子中，被分割为l1～l4这四行。光学式检测装置10可以将垂直方向vd设置为扫描方向，在这种情况下，在垂直方向vd上具有预先规定的扫描角范围sr。此外，术语“水平以及垂直”是指所配置的状态的光学式检测装置10的姿势，所谓的垂直方向是指铅垂方向。另外，以下的垂直方向vd以及水平方向hd也同样。
29.受光部20具备受光控制部21和受光元件阵列22、以及未图示的受光透镜，根据与从发光部30照射的检测光对应的检测反射光的受光，来执行输出表示检测点的检测信号的受光处理，另外，根据不与来自发光部30的反射对应地入射的环境光的受光，来执行输出背景光图像数据的受光处理。环境光包括不是来自发光部30的检测光的由太阳光、照明光带来的周围环境的环境光、来自被照射了太阳光、照明光的周围物体的反射光、散射光。如图3所示，受光元件阵列22是在纵横方向、即与扫描角范围sr的水平方向hd及垂直方向vd对应的方向上排列了多个受光元件220的平板状的光传感器，例如，spad(single photon avalanche diode：单光子雪崩二极管)、其他的光电二极管构成各受光元件。此外，作为受光处理的最小单位、即与检测点对应的受光单位，存在使用术语“受光像素230”的情况，受光单位是指由单个受光元件构成的受光像素231、或者由多个受光元件构成的受光像素232、233中的任一个。在本实施方式中，使用具备在垂直方向vd上具备一个受光元件的受光像素230、例如纵
×
横：1
×
1的受光像素231或者纵
×
横：1
×
2的受光像素232的受光元件阵列22。在受光元件阵列22中，随着构成受光像素、即受光单位的受光元件数量减少，受光单位、即检测点数增大。在本实施方式中，受光元件阵列22从垂直方向vd的上段起，具备与扫描角范围sr的四行l1、l2、l3、l4对应且分别由多个受光像素230构成的受光像素行rl1、rl2、rl3、rl4。即，在本实施方式中，受光元件阵列22所具备的多个受光元件220中、与受光像素行rl1、rl2、rl3、rl4对应的多个受光像素230组用于受光处理。
30.受光控制部21根据由发光部30进行的检测光的发光，以单位扫描角sc为单位，即以与单位扫描角sc对应的列为单位，使用与受光像素行rl1～rl4对应的受光像素230，执行输出与入射的入射光量或入射光强度相应的入射光强度信号的受光处理。具体而言，受光控制部21使用所有的受光像素230对每个单位扫描角sc取出构成受光像素230的受光元件根据入射光量产生的电流、或者从电流转换的电压，作为入射光强度信号向控制装置100输出。或者，当在发光部30中执行与扫描角范围sr的各行对应的发光的情况下，选择与发光行对应的受光像素230，并作为入射光强度信号向控制装置100输出。可以按每个单位扫描角sc对控制装置100输出入射光强度信号，也可以在遍及扫描角范围sr的扫描完成时对控制装置100输出与扫描角范围sr对应的入射光强度信号。此外，也可以说与构成各受光像素230的受光元件接受的光子的合计个数相应的入射光强度信号向控制装置100输出。一般而言，在spad中，由于由一个受光元件220得到的入射光量少，因此对于各受光像素行rl1～rl4，如受光像素230那样，通过未图示的加法器对来自八个受光元件220的入射强度信号相
加，实现s/n的提高。执行基于tof(time of flight：飞行时间)等的检测点的测距的测距功能部可以作为受光控制部21的电路一体地设置，也可以如后述那样，作为在控制装置100中执行的程序而具备。
31.发光部30具备发光控制部31、发光元件32以及准直透镜，以单位扫描角sc为单位一次或离散地多次照射检测光。发光元件32例如是一个或多个红外激光二极管，射出红外激光作为检测光。发光部30在垂直方向上可以具备单个发光元件，也可以具备多个发光元件。在具备多个发光元件的情况下，可以通过发光控制部31根据扫描定时切换发光的发光元件。发光控制部31根据从控制装置100按每个单位扫描角输入的指示发光元件的发光的发光控制信号，通过脉冲驱动波形的驱动信号驱动发光元件，执行红外激光的发光。从发光部30照射的红外激光被扫描镜42反射，朝向光学雷达200的外部、即所希望检测对象物的范围射出。
32.使用图4～图6，对由发光部照射的照射光以及与照射光对应的反射光和受光元件阵列中的反射光的受光位置的关系进行说明。图4和图5表示现有例，图6表示本实施方式的例子。此外，对于发光部，在现有例和本实施方式的例子中没有不同，因此标注本实施方式中的附图标记来进行说明。发光部30在垂直方向vd上具备多个发光元件32，例如，如图4～图6所示，排列有四个发光元件32。此外，在图6中，提取图3所示的受光元件阵列22中的用于受光处理的受光像素230来记载。从各发光元件32发出的照射光由准直透镜pl合成，并朝向光学式检测装置10的外界照射。合成后的照射光的发光强度采取以下的方式。在相邻的两个发光元件32的照射区域重叠的情况下，重叠区域lp中的发光强度比不重叠的其他照射区域中的发光强度高。另一方面，在相邻的两个发光元件32的照射区域不重叠的情况下，即在形成非照射区域sp的情况下，非照射区域sp中的发光强度比照射区域中的发光强度低。这些强度的高低、即重叠区域lp以及非照射区域sp的存在形成光强度斑。现有例中的受光元件阵列60根据发光元件32的排列方向，例如具备四个受光像素61，各受光像素61以不与重叠区域lp或非照射区域sp重叠的方式，即以避开重叠区域lp或非照射区域sp的方式设置间隙62而配置。以往，通过该结构，可抑制由光强度斑引起的受光信号的偏差、以及由受光信号的偏差引起的测距精度的降低。
33.与此相对，在本实施方式的例子中，受光元件阵列22具备多个受光像素230，该多个受光像素230根据发光元件32的排列方向无间隙地配置，即接受与重叠区域lp或非照射区域sp对应的反射光。更具体而言，本实施方式中的受光元件阵列22具备如下结构：在与发光元件32的照射区域所包含的各重叠区域lp对应的各受光位置、即受光区域la1、la2、la3配置多个受光像素230。与重叠区域lp对应的受光位置、即受光区域la1～la3具备多个受光像素230，例如，可以通过相邻的受光像素列的一方所具备的多个受光像素230形成各受光区域la1～la3、或者也可以通过相邻的受光像素行rl1/rl2、rl2/rl3、rl3/rl4的双方分别具备的一个以上的受光像素230形成各受光区域la1～la3。在图6的例子中，各受光像素230相对于与发光元件32的排列方向对应的垂直方向，具备一个受光元件220，其结果是，各受光像素230的垂直方向vd方向的尺寸成为一个受光像素220的高度。另一方面，只要在受光区域la1、la2、la3配置多个受光像素230，就可以相对于与发光元件32的排列方向对应的垂直方向，具备具有两个以上的受光元件220的受光像素230。即，受光像素230只要设定为能够通过多个受光像素230接受成为反射光所包含的光强度斑的原因的重叠区域lp的尺寸即
可。受光像素230的尺寸、即垂直方向vd的长度例如为数10μm。与此相对，现有的受光元件的相同长度例如为数100μm，具有大一个数量级的长度。此外，对于非照射区域sp也同样，多个受光像素230可以建立有对应关系。
34.电动机40具备未图示的电动机驱动器。在电动机40中配置有用于检测电动机40的旋转角度的旋转角传感器41。电动机驱动器从旋转角传感器41接受旋转角信号的输入，并接受由控制装置100输出的旋转角度指示信号，变更针对电动机40的施加电压，控制电动机40的旋转角度。电动机40例如是超声波马达、无刷马达、电刷马达，具备用于在扫描角范围sr内进行往复运动的公知的机构。在电动机40的输出轴的前端部安装有扫描镜42。扫描镜42是在水平方向hd上对从发光元件32射出的检测光进行扫描的反射体、即镜体，通过利用电动机40往复驱动，可实现水平方向hd上的扫描角范围sr的扫描。此外，扫描镜42的一个往复的扫描被称为一帧，是光学雷达200的检测单位。另外，由发光部30进行的检测光的发光与扫描镜42向前向方向的位移或者往复方向的位移对应地执行。即，由光学雷达200进行的物体检测可以仅在扫描角范围sr中的一个方向或者两个方向上执行。扫描镜42例如在120度、180度这样的扫描角范围内实现检测光的扫描以及反射光的受光。也可以代替水平方向hd，进行向垂直方向vd的扫描。另外，除了水平方向hd之外，也可以实现向垂直方向vd的扫描、即垂直方向vd上的扫描位置的变更。为了实现向水平方向hd以及垂直方向vd的扫描，扫描镜42可以是多面镜体、例如多面镜，或者也可以具备具有向垂直方向vd摆动的机构的单面镜体、或者向垂直方向vd摆动的其他单面镜体。此外，扫描镜42也可以由电动机40旋转驱动以执行旋转扫描，在该情况下，与扫描角范围sr对应地执行由发光部30和受光部20进行的发光/受光处理即可。并且，例如，在实现60度左右的扫描角范围sr的情况下，也可以不具备扫描镜42，而具备与扫描角范围sr相应的横向宽度的受光元件阵列，通过依次选择行以及列来执行对象物的检测、即测距处理。
35.从发光部30照射的检测光被扫描镜42反射，以单位扫描角sc为单位在水平方向的扫描角范围sr内扫描。检测光被物标反射的检测反射光被扫描镜42反射到受光部20，按每个单位扫描角sc入射到受光部20。受光部20根据发光部30的发光定时，以列为单位执行受光处理。被执行受光处理的单位扫描角sc依次递增，其结果是，能够进行用于遍及所希望的扫描角范围sr的受光处理的扫描。发光部30以及受光部20可以与扫描镜42一起通过电动机40进行旋转，也可以与扫描镜42分体，不通过电动机40进行旋转。并且，也可以具备如下结构：不具备扫描镜42，而具备与扫描角范围sr对应配置成阵列状的多个受光像素或受光元件阵列22，依次对外界直接照射激光，依次切换受光像素而直接接受反射光。
36.如图7所示，控制装置100具备作为运算部的中央处理装置(cpu)101、作为存储部的存储器102、作为输入输出部的输入输出接口103以及未图示的时钟发生器。cpu101、存储器102、输入输出接口103以及时钟发生器经由内部总线104在两个方向上可通信地连接。存储器102包括作为非易失性且只读地储存用于执行光轴偏移判定处理的光轴偏移判定程序pr1的储存部的存储器例如rom以及能够由cpu101读写的存储器例如ram。存储器102的非易失性且只读区域包括存储在判定光轴偏移时成为基准的基准受光区域rp的基准受光区域存储区域102a、存储光轴偏移的预测时期的光轴偏移预测时期存储区域102b。此外，非易失性且只读区域也可以在更新程序、更新基准值时进行改写。cpu101、即控制装置100通过将储存于存储器102的光轴偏移判定程序pr1在可读写的存储器中展开并执行，作为判定部发
挥功能。此外，cpu101可以是单体的cpu，也可以是执行各程序的多个cpu，或者也可以是能够同时执行多个程序的多任务型或多线程型的cpu。
37.在输入输出接口103分别经由控制信号线连接有构成受光部20的受光控制部21、构成发光部30的发光控制部31、电动机40以及旋转角传感器41。对发光控制部31发送发光控制信号，对受光控制部21发送指示用于物体检测的受光处理的受光控制信号，从受光控制部21接收表示检测反射光强度的入射光强度信号。对电动机40发送旋转角度指示信号，从旋转角传感器41接收旋转角信号。
38.对由第一实施方式的光学式检测装置10执行的光轴偏移判定处理进行说明。图8所示的处理例程可以在光学式检测装置10的工作期间每经过预先规定的期间、例如10天、30天、2个月这样的期间时来执行。另外，在光学式检测装置10搭载于车辆50来使用的情况下，也可以每当启动车辆的控制系统、或者每当开始开关被接通、或者每当车辆50的累积行驶时间经过预先规定的时间、或者每当车辆50的累积行驶距离超过预先规定的距离时来执行。并且，也可以在车辆50接受检查、修理后的定时来执行。通过cpu101执行光轴偏移判定程序pr1来执行图8所示的处理流程。
39.cpu101经由输入输出接口103从受光部20获取检测反射光(步骤s100)。检测反射光是由发光部30照射的作为检测光的照射光在物体处反射，并入射到受光部20的入射光。由受光部20、更具体而言由受光元件阵列22接受到的反射光包括图6所示的发光部30的照射光所包含的与重叠区域lp或非照射区域sp对应的光强度斑。从接受与重叠区域lp对应的反射光的受光像素230输出的入射光强度比从接受与重叠区域lp及非照射区域sp以外的通常区域对应的反射光的受光像素230输出的入射光强度高。另一方面，从接受与非照射区域sp对应的反射光的受光像素230输出的入射光强度比从接受与通常区域对应的反射光的受光像素230输出的入射光强度低。因此，可以使用入射光强度来判别是否是接受光强度斑的受光像素230。例如，与从接受与通常区域对应的反射光的受光像素230输出的入射光强度的差分大于预先规定的判定差分的受光像素230可以判别为是接受光强度斑的受光像素230。可以通过对受光像素230预先分配位置编号，容易地确定接受光强度斑的受光像素230的位置。此外，判定差分也可以使用伴随光学式检测装置10的使用而得到的与通常区域对应的反射光的入射光强度的统计值例如平均值、中值以及与光强度斑对应的入射光强度的统计值例如平均值、中值来依次更新、即学习。在该情况下，能够使用反映出实际使用光学式检测装置10的环境的影响的判定差分，能够提高接受光强度斑的受光像素230的判别精度。
40.cpu101从存储器102的基准受光区域存储区域102a获取预先准备的基准受光区域(步骤s102)。基准受光区域是与发光部30的照射光所包含的光强度斑的产生位置对应的受光元件阵列22中的受光位置，在光学式检测装置10以正确的姿势设置，例如搭载于车辆50的情况下，是接受与重叠区域lp或非照射区域sp对应的反射光的受光像素230的位置。在设置光学式检测装置10的定时预先获取接受与重叠区域lp或非照射区域sp对应的反射光的受光像素230的位置，并作为位置编号储存于基准受光区域存储区域102a。此外，在第一实施方式中，也将基准受光区域称为基准受光位置。
41.cpu101判定从受光部20获取的接受到的光强度斑的位置、即重叠区域lp或非照射区域sp的检测受光区域、即实际受光位置和从存储器102获取的基准受光位置是否一致(步
骤s104)。具体而言，cpu101判定与实际受光位置对应的受光像素230的位置编号和基准受光位置的位置编号是否一致。cpu101若判定为实际受光位置和基准受光位置一致(步骤s104：是)，则判定为没有发生光轴偏移，结束本处理例程。这是因为在实际受光位置和基准受光位置一致的情况下，在光学式检测装置10中没有发生光轴偏移。此外，由于可以通过多个受光像素230检测光强度斑，因此例如，也可以将实际受光位置中的小的位置编号、或者中间的位置编号与对应的基准受光位置的位置编号进行对比，也可以将实际受光位置的所有的位置编号与所有的基准受光位置的位置编号进行对比。
42.cpu101若判定为实际受光位置和基准受光位置不一致(步骤s104：否)，则获取位置偏移量dp(步骤s106)。位置偏移量dp例如是实际受光位置的位置编号rn与基准受光位置的位置编号sn的差分。或者，也可以对从受光元件阵列22的一端到各受光像素230的中心或基准点的物理的距离预先建立对应，求出实际受光位置的距离与基准受光位置的距离的差分。cpu101判定是否位置偏移量dp＜允许偏移量dra(步骤s108)，若判定为位置偏移量dp＜允许偏移量dra(步骤s108：是)，则预测发生光轴偏移的时期(步骤s112)，结束本处理例程。允许偏移量dra是比在发生光轴偏移的判定中所使用的非允许偏移量drc小的值，例如是根据统计性的数据设定为在6个月以内可能发生光轴偏移的偏移量。发生光轴偏移的时期的预测通过使用执行本处理例程时的实际受光位置的位置信息计算实际受光位置的单位时间、或者本处理例程的单位执行次数的位置偏移量，并计算随着今后的时间的经过而产生的位置偏移量作为预测位置偏移量，计算预测位置偏移量超过允许偏移量dra的时期来实现。计算出的发生光轴偏移的预测时期储存于存储器102的光轴偏移预测时期存储区域102b。除了向光轴偏移预测时期存储区域102b的储存之外，也可以在与光轴偏移的预测时期、例如1个月后或2周后相应的定时进行针对光学式检测装置10的用户的通知处理。在光学式检测装置10搭载于车辆50的情况下，可以经由车辆50所具备的信息显示装置进行催促检查的通知。并且，储存于光轴偏移预测时期存储区域102b的光轴偏移的预测时期被用作光学式检测装置10的诊断信息，也可以在定期检查的定时，用于维修员的确认、维修。并且，也可以使用车辆50的使用状况、具体而言使用每月行驶距离、每周行驶距离，通知到可能发生光轴偏移的行驶距离。
43.若判定为不是位置偏移量dp＜允许偏移量dra，即，位置偏移量dp为允许偏移量dra以上(步骤s108：否)，则cpu101判定是否位置偏移量dp＜非允许偏移量drc(步骤s110)。若判定为位置偏移量dp＜非允许偏移量drc(步骤s110：是)，则cpu101移至步骤s112。在该情况下，由于还未发生无法允许的光轴偏移，因此执行预防性的处理。若判定为不是位置偏移量dp＜非允许偏移量drc，即位置偏移量dp为非允许偏移量drc以上(步骤s110：否)，则cpu101通知发生了光轴偏移(步骤s114)，结束本处理例程。在位置偏移量dp为非允许偏移量drc以上的情况下，光学式检测装置10发生了无法允许的光轴偏移。非允许偏移量drc与无法允许的光轴偏移所对应的实际受光位置的位置偏移量对应，无法允许的光轴偏移例如是与光学式检测装置10的测距的精度可能比预先规定的精度降低的光轴偏移对应的偏移量。预先规定的精度例如是误差率为预先假定的误差率、例如为
±
5％。对光学式检测装置10的用户执行光轴偏移的通知，在光学式检测装置10搭载于车辆50的情况下，可以经由车辆50所具备的信息显示装置、声音进行催促迅速的检查的通知。此外，非允许偏移量drc是第一判定值，允许偏移量dra是第二判定值，第二判定值小于第一判定值。
44.根据以上说明的第一实施方式的光学式检测装置10，由于使用通过具备由多个受光像素230形成的受光元件阵列22的受光部20检测出的光强度斑的实际受光位置和与发光部30的照射光所包含的光强度斑的产生位置对应的受光元件阵列22中的基准受光位置来判定光轴偏移，因此光学式检测装置10能够以单体提早判定光轴偏移。另外，能够提高光轴偏移的判定精度。具体而言，通过使用多个受光像素230，以受光像素230为单位的光强度斑的实际受光位置的检测精度提高，相对于基准受光位置的偏移量的判定的精度提高。其结果是，以往，能够在发生无法检测的无法允许的光轴的偏移之前检测光轴偏移，能够维持光学式检测装置10的测距精度或者能够抑制精度的降低。与此相对，如图4和图5所示，现有的光学式检测装置以不接受光强度斑的方式配置有受光像素61、或者因为具备尺寸较大的受光像素61因此无法确定光强度斑的受光位置。因此，在长时间观察从受光部输出的检测信号的信号强度，观察到信号强度降低的情况下才判定光轴偏移，光轴偏移的判定需要时间，另外，在判定出光轴偏移的时刻，测距精度降低得越大，发生越大的光轴偏移。
45.并且，多个受光像素230在发光元件32的配置方向上无间隙地配置，使得由多个受光像素230接受反射光所包含的光强度斑，或者多个受光像素230的各受光像素230的尺寸被设定为由多个受光像素230接受反射光所包含的光强度斑。因此，能够更高精度地判定光强度斑的位置，能够提高光轴偏移量的判定精度。
46.在上述实施方式中，使用在光学式检测装置10搭载于车辆50时所设定的基准受光位置，但也可以使用车辆50的行驶开始后的初始的检测结果、例如在行驶100km～500km时所得到的与反射光对应的入射光强度以及与光强度斑对应的入射光强度的统计处理值例如平均值、中值，来更新、即学习基准受光位置、即未发生光轴偏移的情况下的受光元件阵列22中的光强度斑的受光位置。在该情况下，能够设定反映出车辆50的实际的行驶状态、光学式检测装置10的设置环境的基准受光位置，例如，通过设定反映出伴随行驶的车辆50的振动的基准受光位置，能够执行排除或减少了由车辆50的行动引起的干扰的光轴偏移的判定。
47.第二实施方式：
48.对第二实施方式的车辆中的光学式检测装置进行说明。第二实施方式的车辆中的光学式检测装置在除了向垂直方向的光轴偏移之外，还检测向水平方向的光轴偏移、旋转方向的光轴偏移以及透镜与受光元件阵列22的相对光轴偏移的点，与第一实施方式的光学式检测装置10不同。另一方面，由于第二实施方式的光学式检测装置的结构与第一实施方式的光学式检测装置10相同，因此标注相同的附图标记并省略说明。此外，通过由cpu101执行光轴偏移判定程序pr1，来实现图11所示的处理流程。另外，在第二实施方式中，术语“受光区域”不仅包括受光区域的位置，还包括受光区域的大小/面积。因此，在存储器102的基准受光区域存储区域102a中，除了基准受光位置之外，还储存有与光强度斑对应的受光区域的基准受光面积，作为基准受光区域信息。
49.在用于说明垂直方向vd上的光轴偏移的图6中，明确记载了垂直方向vd上的各受光像素230的结构，对于水平方向上的各受光像素230的详细结构省略了图示。与此相对，在第二实施方式中，对于向水平方向hd的光轴偏移、旋转方向的光轴偏移以及透镜与受光元件阵列22的相对的光轴偏移也进行判定。因此，在与发光元件32的排列方向正交的方向上无间隙地排列有多个受光像素230。在图9中，也明确记载了水平方向上的各受光像素230的
结构，即，明确记载了图6所示的各受光像素230构成为在水平方向上具有多个受光像素230。在图9的例子中，使用受光元件阵列22，该受光元件阵列22具备在垂直方向vd和水平方向hd上具备一个受光元件的受光像素230、即纵
×
横:1
×
1的受光像素231。此外，如在第一实施方式中说明那样，受光处理中所使用的受光像素230在具备多个受光元件220的受光元件阵列22中是一部分多个受光像素230，在图9中，通过构成四个受光块rb1、rb2、rb3、rb4的受光像素230执行受光处理。另外，图9示意性地示出受光元件阵列22，受光元件阵列22例如可以具备纵:596
×
横:42的受光元件、或者其他行
×
列的组合。并且，受光元件阵列22只要是能够检测垂直方向、水平方向以及旋转方向上的光轴偏移的结构、即在垂直方向vd以及水平方向hd上具备多个受光像素230即可，受光像素230也可以具备纵
×
横:2
×
2、1
×
2、2
×
1这样的任意的数量的受光元件。
50.在本实施方式中，为了便于说明，作为光强度斑的受光区域，使用具有大致圆形的形状的受光区域la11、la21、la31来进行说明。此外，大致矩形也包含椭圆，另外，受光区域la11、la21、la31也可以具有包含梯形、平行四边形、多边形的大致矩形的形状、其他形状。在为大致圆形的形状的情况下，可以将圆心位置认为是受光区域的中心，在为大致矩形的形状的情况下，可以将重心位置认为是受光区域的中心、即对应的受光像素230的位置。在图9的例子中，在将垂直方向vd作为y方向、将水平方向hd作为x方向时，受光元件阵列22中的各受光像素230的位置可以由xy坐标表示。此外，接受光强度斑的受光像素230、或者受光像素230的受光位置、即受光区域的判别方法已经在第一实施方式中进行了说明。
51.在图10中，符号a所示的左侧的受光元件阵列22示意性地示出在垂直/水平/旋转轴/光轴方向中的任一方向上都没有发生光轴偏移时的受光状态，符号b所示的右侧的受光元件阵列22示意性地示出发生了旋转轴的光轴偏移或产生模糊时的受光状态。此外，模糊是光学式检测装置10的光轴方向的光轴偏移，是由于在与光轴平行的方向上与焦点有关的光学系统、主要是例如准直透镜pl这样的透镜和受光元件阵列22的相对距离的偏移而产生的光轴偏移的一种，在图10中，出现在受光区域la11、la21。模糊作为受光区域的大小、即面积的变化出现在受光元件阵列22上，在相对于未产生模糊的成为基准的受光区域增大的情况下，准直透镜pl和受光元件阵列22的相对距离减少，在光学式检测装置10的结构上，在相对于成为基准的受光区域减小的情况下，准直透镜pl和受光元件阵列22的相对距离增加。相对于基准距离的准直透镜pl和受光元件阵列22的相对距离的增减根据与光轴平行的方向上的准直透镜pl的位置偏移以及受光元件阵列22的位置偏移中的至少任意一个位置偏移而产生。
52.在图10的b中，受光区域la11以及受光区域la21相对于a所示的基准位置(基准直线bvl)在水平方向(x方向)上偏移，并且面积增大。图10的b所示的受光区域la11、la21的位置能够作为以受光元件阵列22的左上侧为原点位置(x，y)＝(0，0)的坐标位置而获取。即，可以获取使用对应的多个受光像素230的坐标位置而得到的重心位置、或者与中心位置对应的坐标值，作为表示各受光区域la11、la21、la31的位置的坐标位置。各受光区域la11、la21、la31的位置偏移的种类以及位置偏移量(位置偏移的程度)可以通过计算通过图10的b所示的各受光区域la11、la21、la31的中心的检测直线rvl，计算通过图10的a所示的成为基准的各受光区域la11、la21、la31的中心的直线作为基准直线bvl，并求出两条直线的几何学的位置关系而获取。此外，预先规定有表示基准直线bvl的一次方程式，表示检测直线
rvl的一次方程式也可以使用受光区域la11以及la31的坐标位置来决定，或者，也可以使用受光区域la11、la21、la31这三点通过最小二乘法等公知的直线近似方法来计算。在图10的b的例子中，受光区域la21向水平方向偏移，另外，检测直线rvl相对于基准直线bvl旋转了旋转角度θ。检测直线rvl相对于基准直线bvl在水平方向hd以及垂直方向vd上的轴偏移量可以使用基准直线bvl的中点和检测直线rvl的中点的坐标值来计算，检测直线rvl和基准直线bvl所形成的旋转角度θ可以通过各种公知的方法、例如使用两个矢量的内积的方法来计算。
53.并且，受光区域la11的面积大于受光区域la21的面积，朝向图10的上方、即y坐标值成为0的方向，发生了准直透镜pl与受光元件阵列22的相对距离接近的光轴方向的光轴偏移。对于模糊而言，例如，可以根据预先规定的受光区域的面积的大小与准直透镜pl和接受的相对距离的关系，来决定模糊的程度，也可以根据预先规定的受光区域的面积与检测直线rvl相对于受光元件阵列22的表面的倾斜的关系来决定模糊的程度。各受光区域la11、la21、la31的大小、即面积可以通过预先规定的一个受光像素230的面积乘以构成各受光区域la11、la21、la31的受光像素230的个数、或者作为以根据构成各受光区域la11、la21、la31的受光像素230的坐标位置得到的最大距离为直径而近似地计算出的圆的面积、以正交的两个最大距离为两边而近似地计算出的矩形的面积而得到。在本实施方式中，不要求面积的准确的值，只要进行与由相同的计算方法确定的成为基准的面积的对比即可。
54.对由第二实施方式的光学式检测装置10执行的光轴偏移判定处理进行说明。图11所示的处理例程能够在每次光学式检测装置10的工作期间经过预先规定的期间、例如10天、30天、2个月这样的期间来执行。另外，在光学式检测装置10搭载于车辆50来使用的情况下，也可以在每次启动车辆的控制系统、或者每次开始开关被接通、或者每次车辆50的累积行驶时间经过预先规定的时间、或者每次车辆50的累积行驶距离超过预先规定的距离时来执行。并且，也可以在车辆50接受检查、修理后的定时来执行。通过cpu101执行光轴偏移判定程序pr1，来执行图11所示的处理流程。此外，对于与在第一实施方式中说明的处理步骤相同的处理步骤，标注相同的步骤编号，并且仅限于简单地说明。
55.cpu101经由输入输出接口103从受光部20获取检测反射光(步骤s100)。由受光部20、更具体而言受光元件阵列22接受到的反射光包括图9所示的发光部30的照射光所包含的重叠区域lp或者图5所示的与非照射区域sp对应的受光区域la11、la21、la31。是否是接受到受光区域la11、la21、la31的受光像素230可以如在第一实施方式中说明那样使用入射光强度来判别。cpu101从存储器102的基准受光区域存储区域102a获取作为预先准备的基准受光区域信息的基准受光位置和基准受光面积(步骤s101)。基准受光位置是与发光部30的照射光所包含的受光区域la11、la21、la31的产生位置对应的受光元件阵列22中的受光位置，在光学式检测装置10以正确的姿势设置，例如搭载于车辆50的情况下，是接受与光强度斑对应的反射光的受光像素230的位置，更具体而言，是与受光区域la11、la21、la31的中心或重心对应的坐标位置。基准受光面积是与发光部30的照射光所包含的光强度斑的产生位置对应的受光元件阵列22中的受光区域la11、la21、la31的面积，在与光学式检测装置10的焦点有关的光学系统、主要是透镜和受光元件阵列22以正确的姿势配置的情况下，是根据与受光区域la11、la21、la31对应的受光像素230的数量确定的受光区域的大小。基准受光位置以及基准受光面积在设置光学式检测装置10的定时预先获取，作为坐标位置(x，y)
以及面积值储存于基准受光位置存储区域102a。
56.cpu101获取从受光部20获取的接受到的检测受光区域和从存储器102获取到的基准受光区域的偏移量dps(步骤s103)。偏移量dps是表示光轴的偏移量的指标，在本实施方式中，至少包含位置偏移量以及大小/面积的偏移量双方。位置偏移量例如可以作为与检测受光区域的中心或重心对应的坐标位置和基准受光位置的坐标位置的差分而获取。如上所述，向水平方向hd及垂直方向vd的位置偏移量分别作为检测直线rvl及基准直线bvl的中点在x方向及y方向上的坐标值的差分来获取，绕光轴的旋转偏移量根据检测直线rvl与基准直线bvl的内角或外角来获取。并且，本实施方式中的光轴偏移如上所述包括光轴方向上的准直透镜pl和受光元件阵列22的相对的位置偏移。该相对的位置偏移因准直透镜pl和受光元件阵列22的相对距离的变动而产生，作为检测受光区域的大小的偏移、即变化出现。因此，计算基准受光区域的面积和检测受光区域的面积的大小的差异作为表示偏移量的指标。此外，本实施方式中的各偏移量不限于差分，也可以是实际受光值相对于基准值之比。
57.cpu101判定偏移量dps是否在同一允许范围内(步骤s105)。具体而言，cpu101判定偏移量dps的绝对值是否小于预先规定的同一基准偏移量drb，即是否|dps|＜drb。同一基准偏移量drb相当于在第一实施方式中能够判定为相同或大致相同的程度的位置偏移量。若判定为偏移量dps的绝对值小于同一基准偏移量drb(步骤s105：是)，则cpu101判定为没有发生光轴偏移，结束本处理例程。这是因为在检测受光区域和基准受光区域的偏移量dps的绝对值小于同一基准偏移量drb的情况下，可以认为在光学式检测装置10中没有发生光轴偏移或没有发生光轴偏移。
58.若判定为偏移量dps的绝对值不小于同一基准偏移量drb，即|dps|≥drb(步骤s105：否)，则cpu101判定偏移量dps的绝对值是否小于第一基准偏移量dr1，即是否|dps|＜dr1(步骤s107)。若判定为偏移量dps＜第一基准偏移量dr1(步骤s107：是)，则cpu101预测发生光轴偏移的时期(步骤s112)，结束本处理例程。第一基准偏移量dr1是大于同一基准偏移量drb，且小于在发生光轴偏移的判定中所使用的第二基准偏移量dr2的值，例如，是根据统计性的数据设定为在6个月以内可能发生光轴偏移的偏移量。
59.若判定为偏移量dps的绝对值不小于第一基准偏移量dr1，即|dps|≥dr1(步骤s107：否)，则cpu101判定偏移量dps的绝对值是否小于第二基准偏移量dr2，即是否|dps|＜dr2(步骤s109)。若判定为偏移量dps＜第二基准偏移量dr2(步骤s109：是)，则cpu101移至步骤s112。在该情况下，由于尚未发生无法允许的光轴偏移，因此执行预防性的处理。若判定为偏移量dps的绝对值不小于第二基准偏移量dr2，即|dps|≥dr2(步骤s109：否)，则cpu101通知发生光轴偏移(步骤s114)，结束本处理例程。在位置偏移量dp为非允许偏移量drc以上的情况下，在光学式检测装置10中发生无法允许的光轴偏移。第二基准偏移量dr2对应于与无法允许的光轴偏移对应的检测受光区域的位置偏移量，无法允许的光轴偏移例如是与光学式检测装置10的测距的精度可能比预先规定的精度降低的光轴偏移对应的偏移量。预先规定的精度例如是误差率为预先假定的误差率、例如为
±
5％。对光学式检测装置10的用户执行光轴偏移的通知，在光学式检测装置10搭载于车辆50的情况下，可以经由车辆50所具备的信息显示装置、声音进行催促迅速的检查的通知。此外，第二基准偏移量dr1是第一判定值，第一基准偏移量dr1是第二判定值。
60.根据以上说明的第二实施方式的光学式检测装置10，除了由第一实施方式的光学
式检测装置10得到的各种优点之外，还判定水平方向和垂直方向的光轴偏移、以光轴为中心的旋转方向的光轴偏移以及与光轴正交的正交轴方向的光轴偏移，因此能够进一步提高光轴偏移的判定精度。由于光轴偏移的判定精度进一步提高，从而能够增大光学式检测装置10的成品率，能够提高随时间变化的光轴偏移的解析精度，并且，能够提高光学式检测装置10的需要维修时期的预测。此外，与光轴正交的正交轴是与焦点有关的光学系统、主要是在透镜或受光元件阵列22中与光轴正交的虚拟的正交轴，该正交轴方向的光轴偏移带来伴随透镜和受光元件阵列22的相对距离的变化的模糊。在第二实施方式中说明的各种光轴偏移的方式可以以任意的组合检测，也可以以所有的组合检测。
61.在上述说明中，限于光轴偏移的通知以及光轴偏移产生的预测，但光学式检测装置10也可以具备能够根据检测出的光轴偏移的方式变更用于受光处理的受光像素230的结构。即，能够更详细地检测光轴偏移量，因此能够适当地变更用于受光处理的受光像素。可变更的结构包括：人变更光学式检测装置10中的进行受光处理的受光像素230的设定的方式；光学式检测装置10本身根据光轴偏移的方式、即水平、垂直、绕光轴的光轴偏移来变更受光像素230的设定的方式。使用图12对受光区域的变更进行具体说明。在图12中，用虚线表示成为基准的、即在发生光轴偏移之前所使用的受光区域orp。在上述各实施方式中，由四个受光块rb1、rb2、rb3、rb4构成受光区域orp。在不存在绕光轴的光轴偏移，在水平方向hd和垂直方向vd上发生光轴偏移，在用虚线表示的区域ch1出现光强度斑的情况下，与区域ch1对应的受光像素230用于受光处理。在该情况下，受光块rb1、rb2、rb3、rb4被选择为具有与构成受光区域orp时相同的纵横的配置方式。在发生以光轴为旋转中心的旋转方向的光轴偏移，在用虚线表示的区域ch2出现光强度斑的情况下，与区域ch2对应的受光像素230用于受光处理。在该情况下，由于区域ch2相对于垂直方向vd以及水平方向hd成为倾斜的区域，因此受光块rb1、rb2、rb3、rb4被选择为形成阶梯状，使得与区域ch2一致或者近似，设定与区域ch2对应的受光区域。像这样，在由多个受光块形成受光区域orp的情况下，即使在发生水平、垂直、绕光轴的光轴偏移的情况下，也能够根据光轴偏移变更受光区域，能够抑制或防止光学式检测装置10中的检测精度的降低。其结果是，能够在比以往长的期间内维持光学式检测装置10的检测精度。此外，由于对于伴随因模糊而检测出的透镜和受光元件阵列22的相对距离、即相对位置的变化的光轴偏移，需要进行硬件上的修正，因此一般由维修员进行修正。但是，在透镜以及受光元件阵列22的至少任一方具备致动器的情况下，也可以通过使致动器工作，来修正透镜和受光元件阵列22的相对距离。
62.其他实施方式：
63.(1)在上述各实施方式中，执行发生光轴偏移的预测时期的计算以及光轴偏移的判定及通知双方，但也可以仅执行任意一方。在仅执行发生光轴偏移的预测时期的计算的情况下，通过执行与计算出的预测时期相应的通知，能够在发生光轴偏移之前采取对策。即使在仅执行光轴偏移的判定及通知的情况下，也能够以光学式检测装置10单体提早执行光轴偏移的判定。在执行发生光轴偏移的预测时期的计算以及光轴偏移的判定及通知双方的情况下，即使在没有采取与计算出的预测时期相应的对策的情况下，也能够提早判定发生的光轴偏移并通知。
64.(2)在上述各实施方式中，通过cpu101执行光轴偏移判定程序pr1，来实现执行光轴偏移的判定处理的光学式检测装置10，但也可以通过预先编程的集成电路或者分立电路
以硬件的方式实现。即，上述各实施方式中的控制部及其方法也可以通过专用计算机来实现，该专用计算机通过构成被编程为执行利用计算机程序具体化的一个或多个功能的处理器以及存储器来提供。或者，本公开所记载的控制部及其方法也可以通过利用一个以上的专用硬件逻辑电路构成处理器而提供的专用计算机来实现。或者，本公开所记载的控制部及其方法也可以通过一个以上的专用计算机来实现，该一个以上的专用计算机由被编程为执行一个或多个功能的处理器及存储器、和由一个以上的硬件逻辑电路构成的处理器的组合而构成。另外，计算机程序也可以作为由计算机执行的指令而存储于计算机可读取的非过渡有形记录介质。
65.以上，基于实施方式、变形例对本公开进行了说明，但上述的发明的实施方式是用于容易理解本公开的内容，并不限定本公开。本公开可以不脱离其主旨以及权利要求书地进行变更、改进，并且其等价物包含在本公开中。例如，为了解决上述的课题的一部分或全部、或者为了实现上述的效果的一部分或全部，与在发明内容栏记载的各方式中的技术特征对应的实施方式、变形例中的技术特征能够适当地进行替换、组合。另外，只要未将该技术特征说明为在本说明书中为必需的结构，则可以适当地删除。