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WO2025164090A1 - 制御装置、光学センサ、制御方法、制御プログラム - Google Patents

制御装置、光学センサ、制御方法、制御プログラム

Info

Publication number
WO2025164090A1
WO2025164090A1 PCT/JP2024/043168 JP2024043168W WO2025164090A1 WO 2025164090 A1 WO2025164090 A1 WO 2025164090A1 JP 2024043168 W JP2024043168 W JP 2024043168W WO 2025164090 A1 WO2025164090 A1 WO 2025164090A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
detection
noise
pixels
echo
reflected echo
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/043168
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伸吾 正木
一誠 中嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Publication of WO2025164090A1 publication Critical patent/WO2025164090A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers

Definitions

  • This disclosure relates to technology for controlling optical sensors.
  • Patent Document 1 proposes technology for detecting rainfall by controlling optical sensors such as LiDAR (Light Detection and Ranging).
  • Patent Document 1 can determine whether autonomous driving is possible based on the results of rainfall detection, which effectively utilizes LiDAR to detect distance, it does not go so far as to output the detection results themselves as an accurate indicator of rainfall conditions.
  • a first aspect of the present disclosure is A control device having a processor for controlling an optical sensor that receives a reflected echo from a target in response to a light beam projected into the outside world in each detection cycle and outputs detection data,
  • the processor Acquiring the received light intensity of the reflected echo by the optical sensor for each detection pixel of the detection data in association with the detected distance to the target according to the timing of receiving the reflected echo by the optical sensor for each detection cycle;
  • the number of valid pixels which is the number of detection pixels that detected valid echoes identified as reflected echoes from the target, is subtracted from the total number of detection pixels to correct the number of valid pixels, which is the number of detection pixels that detected noise echoes identified as reflected echoes from raindrops that fell in the outside world.
  • a second aspect of the present disclosure is A control method executed by a processor for controlling an optical sensor that receives a reflected echo from a target in response to a light beam projected into the outside world in each detection cycle and outputs detection data, the method comprising: Acquiring the received light intensity of the reflected echo by the optical sensor for each detection pixel of the detection data in association with the detected distance to the target according to the timing of receiving the reflected echo by the optical sensor for each detection cycle; The number of valid pixels, which is the number of detection pixels that detected valid echoes identified as reflected echoes from the target, is subtracted from the total number of detection pixels to correct the number of valid pixels, which is the number of detection pixels that detected noise echoes identified as reflected echoes from raindrops that fell in the outside world.
  • a third aspect of the present disclosure is A control program including instructions to be executed by a processor, the control program being stored in a storage medium for controlling an optical sensor that receives a reflected echo from a target in response to a light projected beam into the outside world in each detection cycle and outputs detection data, Acquiring the received light intensity of the reflected echo by the optical sensor for each detection pixel of the detection data in association with the detected distance to the target according to the timing of receiving the reflected echo by the optical sensor for each detection cycle;
  • the number of valid pixels which is the number of detection pixels that detected valid echoes identified as reflected echoes from the target, is subtracted from the total number of detection pixels to correct the number of valid pixels, which is the number of detection pixels that detected noise echoes identified as reflected echoes from raindrops that fell in the outside world.
  • the received light intensity of the reflected echo by the optical sensor is associated with each detection pixel in the detection data and acquired for each detection cycle, relative to the detection distance to the target according to the timing of reception of the reflected echo by the optical sensor. Therefore, the first to third aspects focus on the corrected pixel count, which is obtained by subtracting the number of valid pixels of detection pixels that detected valid echoes identified as reflected echoes from the target from the total number of detection pixels.
  • the noise ratio which is the number of noise pixels that detect noise echoes identified as reflected echoes from raindrops falling into the outside world, relative to the corrected pixel number, which is the number of detection pixels that did not detect a reflected echo from a target, is monitored in each detection cycle.
  • This makes it possible to generate detection data that notifies of rainfall conditions based on the noise ratio, which has been corrected for the influence of noise echoes from raindrops not being detected due to the detection of valid echoes from the target. Therefore, it is possible to effectively use optical sensors that detect distance to accurately output rainfall conditions using detection data.
  • a fourth aspect of the present disclosure is A control device having a processor for controlling an optical sensor that receives a reflected echo from a target in response to a light beam projected into the outside world in each detection cycle and outputs detection data,
  • the processor Acquiring the received light intensity of the reflected echo by the optical sensor for each detection pixel of the detection data in association with the detected distance to the target according to the timing of receiving the reflected echo by the optical sensor for each detection cycle;
  • the number of valid pixels which is the number of detection pixels that detect valid echoes identified as reflected echoes from the target, is subtracted from the total number of detection pixels to correct the number of valid pixels.
  • the ratio of the number of noise echoes identified as reflected echoes from raindrops falling into the outside world is monitored as a noise rate in each detection cycle; and generating detection data for reporting the rainfall state in the outside world according to the noise rate.
  • a fifth aspect of the present disclosure is A control method executed by a processor for controlling an optical sensor that receives a reflected echo from a target in response to a light beam projected into the outside world in each detection cycle and outputs detection data, the method comprising: Acquiring the received light intensity of the reflected echo by the optical sensor for each detection pixel of the detection data in association with the detected distance to the target according to the timing of receiving the reflected echo by the optical sensor for each detection cycle; The number of valid pixels, which is the number of detection pixels that detect valid echoes identified as reflected echoes from the target, is subtracted from the total number of detection pixels to correct the number of valid pixels. The ratio of the number of noise echoes identified as reflected echoes from raindrops falling into the outside world is monitored as a noise rate in each detection cycle; and generating detection data that notifies the external rainfall state according to the noise rate.
  • a sixth aspect of the present disclosure is A control program including instructions to be executed by a processor, the control program being stored in a storage medium for controlling an optical sensor that receives a reflected echo from a target in response to a light projected beam into the outside world in each detection cycle and outputs detection data, Acquiring the received light intensity of the reflected echo by the optical sensor for each detection pixel of the detection data in association with the detected distance to the target according to the timing of receiving the reflected echo by the optical sensor for each detection cycle;
  • the number of valid pixels which is the number of detection pixels that detect valid echoes identified as reflected echoes from the target, is subtracted from the total number of detection pixels to correct the number of valid pixels.
  • the ratio of the number of noise echoes identified as reflected echoes from raindrops falling into the outside world is monitored as a noise rate in each detection cycle; and generating detection data informing of the external rainfall conditions according to the noise rate.
  • the ratio of the number of noise echoes identified as reflected echoes from raindrops falling into the outside world to the corrected pixel count, which is the number of detection pixels where reflected echoes from targets were not detected, is monitored as the noise rate in each detection cycle. This makes it possible to generate detection data that notifies of rainfall conditions based on the noise rate, which has been corrected for the influence of noise echoes from raindrops not being detected due to the detection of valid echoes from targets. Therefore, it is possible to effectively use optical sensors that detect distance to accurately output rainfall conditions using detection data.
  • a seventh aspect of the present disclosure is An optical sensor that receives a reflected echo from a target in response to a light beam projected into the outside world in each detection cycle and outputs detection data, a control unit configured to include the control device of the first or fourth aspect and to generate detection data; a light projection unit that projects a light projection beam under control of a control unit; The apparatus includes a light receiving unit that receives reflected echoes under the control of the control unit.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of an optical sensor according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the functional configuration of the optical sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a floodlight source unit according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a light receiving and detecting unit according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining detection data according to the first embodiment. 4 is a flowchart showing a control flow according to the first embodiment. 4 is a graph for explaining a control flow according to the first embodiment. 4 is a graph for explaining a control flow according to the first embodiment. 4 is a graph for explaining a control flow according to the first embodiment. 4 is a graph for explaining a control flow according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a graph for explaining a control flow according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a control flow according to the first embodiment.
  • 10 is a flowchart showing a control flow according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining detection data according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the relationship between detection data and a detection field of view according to a second embodiment.
  • 10 is a flowchart showing a control flow according to a third embodiment.
  • 10 is a flowchart showing a control subroutine according to a third embodiment.
  • 10 is a flowchart showing a control flow according to the fourth embodiment.
  • 10 is a graph for explaining a control flow according to the fourth embodiment.
  • the optical sensor 10 is a LiDAR (Light Detection and Ranging/Laser Imaging Detection and Ranging) sensor that is mountable on a mobile object 1 and optically detects the external environment of the mobile object 1.
  • the mobile object 1 to which the optical sensor 10 is applied is, for example, an automobile capable of at least one of manual, automatic, and remote driving.
  • the directions indicated by front, rear, up, down, left, and right are defined with respect to the mobile object 1 on a horizontal plane.
  • the horizontal direction and vertical direction refer to the directions parallel and perpendicular to the horizontal plane of the mobile object 1, respectively.
  • FIG. 1 LiDAR (Light Detection and Ranging/Laser Imaging Detection and Ranging) sensor that is mountable on a mobile object 1 and optically detects the external environment of the mobile object 1.
  • the mobile object 1 to which the optical sensor 10 is applied is, for example, an automobile capable of at least one of manual, automatic, and remote driving.
  • the optical sensor 10 is disposed in at least one location on the mobile body 1, such as the front, left and right sides, rear, or upper roof. As shown in Figures 1 and 2, the optical sensor 10 emits a projected light beam Bp toward a detection area Ad in the outside world that corresponds to its location on the mobile body 1 and its detection field of view. The optical sensor 10 detects the reflected beam that returns when the projected light beam Bp is reflected by a target Ot in the detection area Ad in the outside world as a reflected echo Er.
  • the projected light beam Bp that becomes the reflected echo Er is selected to be light in the near-infrared range, which is difficult for humans to see.
  • the optical sensor 10 comprises a housing 11, a light-emitting unit 21, a scanning unit 31, a light-receiving unit 41, and a control unit 51.
  • the light-blocking housing 11 is formed into a box shape from, for example, metal or resin.
  • the housing 11 houses the light-emitting unit 21, scanning unit 31, and light-receiving unit 41 inside.
  • An opening that penetrates the housing 11 from the inside to the outside is closed by a cover panel 12.
  • the light-transmitting cover panel 12 is formed from, for example, resin or glass, and separates the inside and outside of the housing 11. As a result, the outer surface of the cover panel 12 forms the detection surface 12a of the optical sensor 10 that is exposed to the outside world.
  • the light projecting section 21 has a light projecting light source unit 22 and a light projecting lens unit 26.
  • the light projecting light source unit 22 is constructed by mounting a plurality of light source elements 24 in an array on a substrate.
  • Each light source element 24 is a laser diode arranged in a single row (as shown in the example of Figure 3) or in multiple rows (not shown) along the vertical direction.
  • Each light source element 24 generates pulsed laser light that forms part of the light projecting beam Bp in response to a control signal from the control section 51.
  • Each light source element 24 may be an edge emitter laser or a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL).
  • the scanning unit 31 has a scanning mirror 32 and a scanning motor 35.
  • the scanning mirror 32 is constructed in the shape of a plate, with a reflective film vapor-deposited on a reflective surface 33, which is one side of a base material.
  • the scanning mirror 32 is supported by the housing 11 so that it can be rotated around a rotation centerline along the vertical direction.
  • the scanning mirror 32 oscillates within a driving range that is limited by mechanical or electrical stoppers.
  • the scanning motor 35 is, for example, a voice coil motor, a brushed DC motor, or a stepping motor.
  • the output shaft of the scanning motor 35 is coupled directly to the scanning mirror 32, or indirectly via a drive mechanism such as a reducer.
  • the scanning motor 35 is held by the housing 11 so that it can rotate the scanning mirror 32 together with its output shaft.
  • the scanning motor 35 rotates (i.e., oscillates) the scanning mirror 32 within a limited driving range in accordance with control signals from the control unit 51.
  • the scanning mirror 32 reflects the projected light beam Bp incident from the light projecting unit 21 by the reflecting surface 33 and projects it through the cover panel 12 onto the detection area Ad, thereby scanning the area Ad in accordance with the rotation angle of the scanning motor 35. At this time, scanning of the detection area Ad by the projected light beam Bp is essentially limited to horizontal scanning in this embodiment, in accordance with the rotational drive of the scanning mirror 32.
  • the light receiving section 41 has a light receiving lens unit 42 and a light receiving detection unit 45.
  • the light receiving lens unit 42 is constructed so that at least one light receiving lens 43 is held by a lens barrel 44.
  • the light transmissive light receiving lens 43 is formed primarily from a base material such as resin or glass into a lens shape appropriate for the optical function it exerts.
  • the light receiving lens 43 exerts an optical function such as focusing the reflected echo Er from the scanning mirror 32 onto the light receiving detection unit 45.
  • the light receiving lens 43 is positioned within a light-blocking lens barrel 44 made of, for example, metal or resin.
  • the light receiving detection unit 45 is constructed by mounting a plurality of light receiving pixels 46 in an array on a substrate.
  • the light receiving pixels 46 are arranged at least vertically.
  • the light receiving detection unit 45 has a light receiving surface 450 formed on one side of the substrate, which has a rectangular outline with its long sides extending vertically and its short sides extending horizontally.
  • the light receiving surface 450 is configured as a collection of incident surfaces of the light receiving pixels 46.
  • Each light receiving pixel 46 is composed of a plurality of light receiving elements 460, such as single photon avalanche diodes.
  • Each light receiving pixel 46 receives the reflected echo Er that has entered the light receiving surface 450 from the light receiving lens unit 42, as shown in FIG. 1.
  • the light receiving and detecting unit 45 is provided with an output circuit 47.
  • the output circuit 47 performs sampling processing for each scanning line in accordance with the rotation angle of the scanning mirror 32, which is synchronized with the timing of the projection of the light beam Bp by the light projecting light source unit 22, for each detection cycle Cd (see Figure 5 described below) in accordance with a control signal from the control unit 51.
  • the output circuit 47 generates a detection signal by combining the response outputs from the light receiving elements 460 of each light receiving pixel 46 for each detection cycle Cd.
  • the detection signals generated in this way are output from the output circuit 47 to the control unit 51 for each scanning line.
  • the dedicated computer that constitutes the control device serving as the control unit 51 has at least one memory 51a and one processor 51b, as shown in Figure 1.
  • the memory 51a is at least one type of non-transitory tangible storage medium, such as semiconductor memory, magnetic media, or optical media, that non-temporarily stores computer-readable programs and data.
  • the processor 51b includes at least one type of core, such as a CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), RISC (Reduced Instruction Set Computer)-CPU, DFP (Data Flow Processor), or GSP (Graph Streaming Processor).
  • the control unit 51 configured as described above is connected to the light projecting light source unit 22, scanning motor 35, and light receiving detection unit 45.
  • the control unit 51 controls the light projecting light source unit 22 to generate a light projecting beam Bp for each detection cycle Cd.
  • the control unit 51 controls the scanning motor 35 to control the scanning and reflection by the scanning mirror 32 synchronized with the light projection timing by the light projecting light source unit 22 for each detection cycle Cd.
  • the control unit 51 processes the detection signal output from the output circuit 47 of the light receiving detection unit 45, which is controlled in accordance with the light projection by the light projecting light source unit 22 and the scanning and reflection by the scanning mirror 32, for each detection cycle Cd.
  • the control unit 51 is able to generate and output to the moving body 1 the detection data Dd shown in Figure 5, which represents the detection distance L to the target Ot in the detection area Ad and the light intensity I of the reflected echo Er from the target Ot (see Figures 7 to 10, described below, for both L and I) for each detection cycle Cd.
  • the detection data Dd is reflected as data values associated with different detection pixels 46a between different scan lines ⁇ within the detection cycle Cd, as shown in Figure 5.
  • control method in which the control unit 51 controls the optical sensor 10 through the cooperation of these blocks 100, 110, and 120 is executed according to the control flow shown in Figure 6.
  • This control flow is repeatedly executed for each detection cycle Cd while the mobile object 1 is in motion.
  • each "S" in the control flow represents multiple steps executed by multiple commands included in the control program.
  • the detection block 100 acquires the detection signals for each scanning line ⁇ in the current detection cycle Cd from the output circuit 47. In the following S110, the detection block 100 generates light reception data Dr (see Figure 5) for all detection pixels 46a in the light reception detection unit 45 based on the detection signals for each scanning line ⁇ acquired in the current detection cycle Cd.
  • the detection distance L to the target Ot is acquired based on the elapsed time from the time when the light projecting beam Bp is emitted by the light projecting light source unit 22 to the time when the reflected echo Er is received by the light receiving detection unit 45 at its peak.
  • the acquired detection distance L is associated with each detection pixel 46a in accordance with the detection data Dd as a data value of the light receiving data Dr used to generate the detection data Dd described below.
  • the light receiving intensity I at the peak of the reflected echo Er by the light receiving detection unit 45 is also acquired and associated with each detection pixel 46a as a data value of the light receiving data Dr.
  • the monitoring block 110 identifies the type of reflected echo Er detected for each detection pixel 46a from the received light data Dr generated for the current detection cycle Cd.
  • the identified types of reflected echo Er include noise echo Ern and valid echo Erv, as shown in Figures 7 to 9. Therefore, a noise range LIn and a valid range LIv are defined to identify the noise echo Ern and valid echo Erv, respectively.
  • the noise range LIn and the effective range LIv are defined with respect to the received light intensity I, with a threshold intensity It corresponding to the detection distance L as the upper and lower boundaries, respectively, as shown in Figures 7 to 10.
  • the threshold intensity It is set to monotonically decrease as the detection distance L increases. As shown in Figures 7 to 10, it is preferable that the rate of decrease of the threshold intensity It per unit distance gradually decreases as the detection distance L increases.
  • the noise range LIn and the effective range LIv are further defined as a range greater than or equal to the near threshold distance Lt1 and less than or equal to the far threshold distance Lt2 with respect to the detection distance L.
  • the near threshold distance Lt1 is set in a range exceeding zero, such as the distance between the detection surface 12a and the light receiving surface 450, to correspond to the position of the detection surface 12a in the optical sensor 10.
  • the far threshold distance Lt2 is set, such as the distance between the far point of the depth of field provided by the light receiving lens unit 42 and the detection surface 12a, to correspond to the detection limit distance of the optical sensor 10.
  • the noise range LIn becomes a conditional range for identifying a noise echo Ern where the received light intensity I is below the upper boundary threshold intensity It, as shown in Figures 7 and 8, from a reflected echo Er at a detection distance L that is greater than the near threshold distance Lt1 and less than the far threshold distance Lt2.
  • a reflected echo Er at a detection distance L that is less than the near threshold distance Lt1 or exceeds the far threshold distance Lt2 is excluded from the identification of a noise echo Ern.
  • the effective range LIv becomes a conditional range for identifying a valid echo Erv where the received light intensity I exceeds the lower boundary threshold intensity It, as shown in Figure 9, from a reflected echo Er at a detection distance L that is greater than the near threshold distance Lt1 and less than the far threshold distance Lt2.
  • a reflected echo Er at a detection distance L that is less than the near threshold distance Lt1 or exceeds the far threshold distance Lt2 is excluded from the identification of a valid echo Erv.
  • the near threshold distance Lt1 is set to a common value for the noise range LIn and the effective range LIv, but it may be set to different values for the noise range LIn and the effective range LIv.
  • the far threshold distance Lt2 is set to a common value for the noise range LIn and the effective range LIv, but it may be set to different values for the noise range LIn and the effective range LIv.
  • a noise range LIn below the threshold intensity It and an effective range LIv above the threshold intensity It may be used for a detection distance L greater than the near threshold distance Lt1 and less than the far threshold distance Lt2.
  • the reflected echo Er associated with the detection distance L and received light intensity I within the noise range LIn for each detection pixel 46a is identified as a noise echo Ern.
  • the noise echo Ern is identified by limiting it to the reflected echo Er for which the detection distance L and received light intensity I are within the noise range LIn, as shown in FIGS. 7 and 8.
  • the earliest light reception timing is equivalent to the detection distance L that gives the light reception intensity I within the noise range LIn for each detection pixel 46a being the shortest in the current detection cycle Cd.
  • the noise echo Ern identified in this way is defined as the reflected echo Er from raindrops that have fallen into the external environment, distinct from the reflected echo Er from the target Ot that is the intended detection target.
  • the reflected echo Er associated with the detection distance L and received light intensity I within the effective range LIv for each detection pixel 46a is identified as a valid echo Erv.
  • the valid echo Erv is identified by limiting it to the reflected echo Er for which the detection distance L and received light intensity I are within the effective range LIv, as shown in FIG. 9.
  • having the earliest light reception timing is equivalent to the detection distance L that gives the light reception intensity I within the effective range LIv for each detection pixel 46a being the shortest in the current detection cycle Cd.
  • the valid echo Erv identified in this way is defined as the reflected echo Er from the target Ot, excluding raindrops.
  • the monitoring block 110 extracts the number of noise pixels shown in FIG. 11 as the detection pixels 46a for which a noise echo Ern was identified in S120 for the current detection cycle Cd. That is, in S130 in FIG. 6, the number of noise pixels Nn, which is the number of noise pixels that detected a noise echo Ern in the current detection cycle Cd, is counted.
  • the monitoring block 110 extracts the number of valid pixels shown in FIG. 11 as the detection pixels 46a for which a valid echo Erv was identified in S120 for the current detection cycle Cd. That is, in S130 in FIG. 6, the number of valid pixels Nv, which is the number of valid pixels that detected a valid echo Erv in the current detection cycle Cd, is also counted.
  • the monitoring block 110 monitors the noise rate R, which correlates with the number of noise pixels Nn and the number of valid pixels Nv counted in step S130 for the current detection cycle Cd.
  • the noise rate R is defined as the ratio of the number of noise pixels Nn to the corrected number of pixels obtained by subtracting the number of valid pixels Nv from the total number of detection pixels 46a, according to the following equation (1):
  • the noise rate R in the first embodiment is also equivalent to the ratio of the number of noise echoes Ern to the corrected number of pixels obtained by subtracting the number of valid pixels Nv from the total number of detection pixels 46a.
  • the monitoring in S140 may use the number of noise pixels Nn and the number of valid pixels Nv, each limited to the value for the current detection cycle Cd.
  • the monitoring in S140 may use the value for the number of noise pixels Nn and the number of valid pixels Nv for the current detection cycle Cd as well as the average value obtained by accumulating and averaging the values for a set number of previous detection cycles Cd.
  • the set number of previous cycles to be added to the current cycle may be preset to, for example, the most recent nine cycles, so that a total of 10 values for the current and previous cycles are averaged.
  • the noise ratio R which is the number of noise pixels Nn that detect noise echoes Ern identified as reflected echoes Er from raindrops that have fallen into the outside world, relative to the corrected pixel number, which is the number of detection pixels 46a that did not detect the reflected echo Er from the target Ot, is monitored for each detection cycle Cd.
  • the noise ratio R in the first embodiment can also be said to be monitored as the ratio of the number of noise echoes Ern to the corrected pixel number.
  • detection data Dd that reports the rainfall condition can be generated based on the noise ratio R, which has been corrected for the influence of the noise echo Ern from raindrops not being detected due to the detection of a valid echo Erv from the target Ot. Therefore, the optical sensor 10 that detects the distance L can be effectively used to accurately output the rainfall condition using the detection data Dd.
  • the reflected echo Er associated with the detection distance L and received light intensity I for each detection pixel 46a is identified as a noise echo Ern. This makes it possible to accurately distinguish noise echoes Ern from raindrops that have fallen into the outside world from the reflected echoes Er for each detection pixel 46a.
  • the effective range LIv which has a lower boundary of the threshold intensity It for the received light intensity I
  • the reflected echo Er associated with the detection distance L and received light intensity I for each detection pixel 46a is identified as a valid echo Erv.
  • noise echoes Ern those for which the detection distance L and light intensity I are within the noise range LIn are identified as noise echoes Ern.
  • the reflected echoes Er for which the light is received earliest in each detection cycle Cd for each detection pixel 46a those for which the detection distance L and light intensity I are within the effective range LIv are identified as effective echoes Erv.
  • Identifying these noise echoes Ern and effective echoes Erv speeds up the processor 51b's determination of the number of noise pixels Nn and the number of effective pixels Nv corresponding to each echo, making it possible to shorten the time required to generate detection data Dd for outputting rainfall conditions according to the noise rate R.
  • noise echoes Ern and valid echoes Erv are identified from reflected echoes Er at a detection distance L that is equal to or greater than the near threshold distance Lt1, which corresponds to the position of the detection surface 12a exposed to the outside world in the optical sensor 10.
  • reflected echoes Er at a detection distance L that is less than the near threshold distance Lt1 are excluded from identifying noise echoes Ern and valid echoes Erv. This makes it possible to accurately identify noise echoes Ern and valid echoes Erv while excluding reflected echoes Er caused by factors other than raindrops, such as obstructions or dirt on the detection surface 12a. Therefore, by monitoring the noise rate R, which can reflect such accurate identification results, it is possible to improve the output accuracy of the rainfall condition corresponding to the noise rate R.
  • the detection data Dd may be generated to notify the mobile body 1 on which the optical sensor 10 is mounted of a rainfall condition in response to the noise rate R rising to a warning range that warns the mobile body 1.
  • the optical sensor 10 can be effectively used not only to accurately output the rainfall condition according to the noise rate R within the warning range, but also to ensure the safety of the mobile body 1 during its movement.
  • the second embodiment is a modification of the first embodiment.
  • steps S2130, S2140, and S2150 which replace steps S130, S140, and S150, respectively, of the first embodiment, are executed individually for a plurality of pixel areas 46b.
  • each pixel area 46b is defined to include a set number of detection pixels 46a, as shown by the dot hatching of different coarseness in Fig. 13 , and corresponds to each of the division sections Vdb obtained by dividing the entire detection field Vd of all the scanning lines ⁇ of the optical sensor 10, as shown in Fig. 14 .
  • the monitoring block 110 counts the number of pixels Nn, Nv for each pixel area 46b. Then, in S2140, the monitoring block 110 monitors the noise rate R for each pixel area 46b. Furthermore, in S2150, the data generation block 120 generates detection data Dd that includes received light data Dr for all detection pixels 46a and reports the rainfall status according to the noise rate R for each pixel area 46b. In this way, while the mobile body 1 is running, when the current execution of the control flow in the current detection cycle Cd ends upon completion of execution of S2150, the next execution of the control flow in the next detection cycle Cd will begin.
  • the noise rate R is monitored for each pixel area 46b defined to include a set number of detection pixels 46a, and the rainfall conditions for each division section Vdb corresponding to each pixel area 46b in the detection field of view Vd can be output as detection data Dd. This makes it possible to precisely report the rainfall conditions for each division section Vdb, even for a relatively wide detection field of view Vd.
  • the third embodiment is a modification of the first embodiment. As shown in Fig. 15, in the control flow of the third embodiment, S3140 is executed instead of S140 and S150 of the first embodiment.
  • the control subroutine shown in Figure 16 is executed.
  • the monitoring block 110 extracts the value of the number of valid pixels Nv by averaging the value counted by S130 for the current detection cycle Cd plus the values counted by S130 for a set number of previous detection cycles Cd.
  • the set number of previous cycles to be added to the current cycle when extracting the number of valid pixels Nv may be preset to, for example, the most recent nine cycles, so that a total of 10 values for the current and previous cycles are averaged.
  • the monitoring block 110 determines whether the average value of the number of valid pixels Nv for the current and previous measurements has fallen to within a monitoring range where it is less than or equal to the first valid threshold.
  • the monitoring range here is preferably preset to a range of the number of valid pixels Nv where monitoring of the noise rate R is required as a rainfall condition in which the number of valid pixels Nv falls. If a positive determination is made in S3141, the control subroutine proceeds to S3142.
  • the monitoring block 110 monitors the noise rate R, which correlates with the number of noise pixels Nn and the number of valid pixels Nv, according to equation 1 in the first embodiment. That is, in S3142, the noise rate R, which correlates with the number of valid pixels Nv when it has fallen within the monitoring range, is monitored. However, as in S3141, the average value is used as the value of the number of valid pixels Nv. On the other hand, the value of the number of noise pixels Nn is calculated by averaging the value counted by S130 for the current detection cycle Cd and the values counted by S130 for a set number of past detection cycles Cd.
  • the set number of past cycles to be added to the current cycle when extracting the number of noise pixels Nn may be preset to, for example, the most recent nine cycles, so that a total of 10 values for the current and past cycles are averaged.
  • the data generation block 120 generates detection data Dd that includes the received light data Dr for all detection pixels 46a and reports the external rainfall conditions in accordance with the noise rate R monitored in S3142. At this time, the rainfall conditions are output by the detection data Dd as warning information reporting heavy rainfall in response to the noise rate R rising to a level above or exceeding the first noise threshold and falling within the warning range.
  • the control subroutine proceeds to S3144.
  • the monitoring block 110 determines whether the noise rate R, monitored based on the average values of the pixel counts Nn and Nv for the current and previous times, as in S3142, has fallen to within the cancellation rate range where the noise rate R is less than or equal to the second noise threshold.
  • the cancellation rate range is the range of noise rate R corresponding to the amount of rainfall at which the warning for the mobile object 1 can be cancelled, and is preferably preset to a range of noise rate R smaller than the warning range.
  • the control subroutine proceeds to S3145.
  • the monitoring block 110 determines whether the average value of the number of valid pixels Nv for the current and previous times, extracted in the same manner as in S3141, has risen to within the cancellation pixel number range, which is equal to or exceeds the second valid threshold.
  • the cancellation pixel number range is the range of the number of valid pixels Nv according to the amount of rainfall at which the warning for the mobile object 1 can be cancelled, and is preferably preset to a range of the number of valid pixels Nv greater than the monitoring range.
  • the control subroutine proceeds to S3146.
  • the data generation block 120 generates detection data Dd, which includes light reception data Dr for all detection pixels 46a and is output to cancel the rainfall notification.
  • the control subroutine proceeds to S3147.
  • the data generation block 120 generates detection data Dd that includes light reception data Dr for all detection pixels 46a and is output so as to inherit the notification or cancellation determination result made by either S3143, S3146, or S3147 regarding the rainfall condition in the previous detection cycle Cd.
  • the determination result regarding the rainfall condition in the previous detection cycle Cd particularly S3147, inherits the notification or cancellation determination result made in the detection cycle Cd two cycles ago in which S3143 or S3146 was last executed.
  • the detection data Dd is generated to notify the mobile body 1 on which the optical sensor 10 is mounted of a rainfall condition in response to the noise rate R rising to a warning range that warns the mobile body 1. This makes it possible to effectively utilize the optical sensor 10 not only to accurately output the rainfall condition according to the noise rate R within the warning range, but also to ensure the safety of the mobile body 1 during its movement.
  • the noise rate R which correlates with the number of valid pixels Nv (specifically, its average value) when it falls within the monitoring range.
  • the noise rate R is monitored.
  • the number of valid pixels Nv is high outside the monitoring range, it can be assumed that the number of noise pixels Nn corresponding to rainfall is decreasing, and therefore the noise rate R can be immediately determined to have fallen outside the warning range without monitoring. Therefore, it is possible to shorten the time required to generate detection data Dd in cases where it is essentially unnecessary to determine the rainfall status according to the noise rate R.
  • the fourth embodiment is a modification of the first embodiment. As shown in Fig. 17, in the control flow of the fourth embodiment, steps S4120, S4130, S4140, and S4150 are executed instead of steps S120, S130, S140, and S150 of the first embodiment, respectively.
  • the monitoring block 110 identifies as noise echoes Er all reflected echoes Er detected in the current detection cycle Cd whose detection distance L and received light intensity I are within the noise range LIn and that fall within the same detection cycle Cd for each detection pixel 46a. That is, if the received light intensity I is within the noise range LIn, not only the reflected echo Er whose light reception timing is the earliest in the current detection cycle Cd for each detection pixel 46a, but also the reflected echo Er whose light reception timing is second or later in the current detection cycle Cd for each detection pixel 46a, are identified as different noise echoes Ern.
  • being the second or later reflected echo is equivalent to the detection distance L that gives the received light intensity I within the noise range LIn for each detection pixel 46a being the second or later shortest in the current detection cycle Cd.
  • the identification of valid echoes Erv in S4120 is performed in accordance with S120 of the first embodiment.
  • the monitoring block 110 counts the sum of the specific numbers of noise echoes Ern at the detection pixels 46a that detected at least one noise echo Ern during the current detection cycle Cd, as the specific noise number Nne instead of the noise pixel number Nn, as shown in FIG. 17.
  • counting the number of valid pixels Nv in S4130 is performed in accordance with S130 in the first embodiment.
  • the monitoring block 110 monitors the noise rate R, which correlates with the noise specific number Nne and the number of valid pixels Nv counted in S4130 for the current detection cycle Cd.
  • the noise rate R is defined as the ratio of the noise specific number Nne to the corrected number of pixels obtained by subtracting the number of valid pixels Nv from the total number ⁇ N of detection pixels 46a, according to the following equation 3:
  • the data generation block 120 generates detection data Dd that includes the light reception data Dr for all detection pixels 46a and reports the external rainfall condition according to the noise rate R monitored in S4140.
  • the rainfall condition may be output by the detection data Dd as diagnostic information reporting the amount of rainfall Q per set time, which is defined according to the following equation 4 using a monomial or polynomial function G different from equation 2 in the first embodiment as a physical quantity correlated with the noise rate R.
  • the rainfall condition may also be output as warning information reporting heavy rainfall.
  • the fourth embodiment also focuses on the corrected pixel number obtained by subtracting the number of valid pixels Nv of detection pixels 46a that detected valid echoes Erv identified as reflected echoes Er from the target Ot from the total number of detection pixels 46a ⁇ N.
  • all reflected echoes Er detected in the same detection cycle Cd for each detection pixel 46a are identified as noise echoes Ern. This allows all noise echoes Ern reflected by raindrops with different detection distances L from the optical sensor 10 to be identified for each detection pixel 46a and each detection cycle Cd and reflected in the noise rate R, thereby improving the output accuracy of the rainfall condition according to the noise rate R.
  • the dedicated computer constituting the control device as the control unit 51 may have at least one of a digital circuit and an analog circuit as its processor.
  • a digital circuit is at least one of the following types: ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array), SOC (System on a Chip), PGA (Programmable Gate Array), and CPLD (Complex Programmable Logic Device).
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • SOC System on a Chip
  • PGA Programmable Gate Array
  • CPLD Complex Programmable Logic Device
  • the detection data Dd relating to the rainfall condition may be generated independently of the detection data Dd including the light reception data Dr for all detection pixels 46a.
  • the generation of the separate detection data Dd including the light reception data Dr for all detection pixels 46a may be performed by the data generation block 120 in S150, S2150, S3143, S3146, S3147, and S4150, or may be performed by the detection block 100 or the data generation block 120 prior to S110.
  • the process of identifying the total reflection echo Er within the noise range LIn as a noise echo Ern by S4120 in the fourth embodiment may be executed instead of the process of identifying the earliest reflection echo Er within the noise range LIn as a noise echo Ern by S120 in the first to third embodiments.
  • the number of noise pixels Nn which is the number of detection pixels 46a that detected at least one noise echo Ern in the current detection cycle Cd, may be counted in S130 and S2130 in the first to third embodiments.
  • processing similar to S4120 of the fourth embodiment to identify a total reflected echo Er within the valid range LIv as a valid echo Erv may be executed instead of processing S120 and S4120 of the first to fourth embodiments to identify the earliest reflected echo Er within the valid range LIv as a valid echo Erv.
  • the number of valid pixels Nv which is the number of detection pixels 46a that detected at least one valid echo Erv in the current detection cycle Cd, may be counted.
  • the execution for each pixel area 46b according to the second embodiment may be applied to the execution of S130 and S3140 according to the third embodiment.
  • the execution for each pixel area 46b according to the second embodiment may be applied to the execution of S4130, S4140, and S4150 according to the fourth embodiment.
  • the detection data Dd that notifies the amount of rainfall Q according to Equation 2 by S150 of the first embodiment may be executed instead of or in addition to the detection data Dd that notifies the amount of heavy rainfall in response to an increase in the noise rate R into the warning range by S3143 of S3140 of the third embodiment.
  • at least one of the ranges LIn and LIv may be defined as a range of detection distance L equal to or greater than zero, without setting a near threshold Lt1.
  • the identification of noise echo Ern by S4120 of the fourth embodiment may be executed instead of the identification of noise echo Ern by S120 of the third embodiment.
  • counting the noise identification number Nne by S4130 of the fourth embodiment may be executed instead of counting the noise pixel number Nn by S130 of the third embodiment.
  • monitoring of the noise rate R correlated with the noise identification number Nne by S4140 of the fourth embodiment may be executed instead of monitoring of the noise rate R correlated with the noise pixel number Nn by S3142 of S3140 of the third embodiment.
  • detection data Dd reporting the rainfall amount Q according to Equation 4 by S4150 of the fourth embodiment may be executed instead of or in addition to detection data Dd reporting heavy rainfall in response to an increase in the noise rate R into the warning range by S3143 of S3140 of the third embodiment.
  • the mobile object 1 to which the control device that executes the above-described control method and control program as the control unit 51, and the optical sensor 10 that includes the same, is applied may be, for example, an autonomous robot that is capable of transporting luggage or collecting information by autonomous or remote driving.
  • the control device that executes the above-described control method and control program as the control unit 51, and the optical sensor 10 that includes the same may be applied to infrastructure equipment other than the mobile object 1, such as a smart pole.
  • the above-described embodiments and modified examples may also be implemented in the form of a semiconductor device (for example, a semiconductor chip) as the control device as the control unit 51.
  • a control device having a processor (51b) for controlling an optical sensor (10) that receives a reflected echo (Er) from a target (Ot) in response to a projected beam (Bp) projected to the outside world for each detection cycle (Cd) and outputs detection data (Dd),
  • the processor Acquiring, for each detection cycle, a light intensity (I) of the reflected echo received by the optical sensor in association with a detection distance (L) to the target according to a timing of receiving the reflected echo by the optical sensor, for each detection pixel (46 a) of the detection data;
  • the number of valid pixels (Nv) which is the number of detection pixels that detected the valid echo (Erv) identified as the reflected echo from the target, is subtracted from the total number of detection pixels ( ⁇ N) to correct the corrected number of pixels.
  • the number of noise pixels (Nn), which is the number of detection pixels that detected the noise echo (Ern) identified as the reflected echo from raindrops that fell into the outside world, is monitored in each detection cycle. generating the detection data indicative of the external rainfall state in accordance with the noise rate.
  • a control device having a processor (51b) for controlling an optical sensor (10) that receives a reflected echo (Er) from a target (Ot) in response to a projected beam (Bp) projected to the outside world for each detection cycle (Cd) and outputs detection data (Dd),
  • the processor Acquiring, for each detection cycle, a light intensity (I) of the reflected echo received by the optical sensor in association with a detection distance (L) to the target according to a timing of receiving the reflected echo by the optical sensor, for each detection pixel (46 a) of the detection data;
  • the number of valid pixels (Nv) which is the number of detection pixels that detected the valid echo (Erv) identified as the reflected echo from the target, is subtracted from the total number of detection pixels ( ⁇ N) to correct the number of corrected pixels.
  • the ratio of the number of noise echoes (Ern) identified as the reflected echo from raindrops falling into the outside world is monitored as a noise rate (R) in each detection cycle; generating the detection data
  • Monitoring the noise rate includes: Identifying the reflected echo associated with the detection distance and the received light intensity for each detection pixel as the noise echo within a noise range (LIn) having an upper boundary of a threshold intensity (It) that decreases as the detection distance increases with respect to the received light intensity; A control device according to technical idea 1 or 2, which includes identifying the reflected echo associated with the detection distance and the received light intensity for each detection pixel as the effective echo within an effective range (LIv) with the threshold intensity as the lower limit boundary for the received light intensity.
  • Monitoring the noise rate includes: identifying, as the noise echo, the reflected echo having the detection distance and the received light intensity within the noise range among the reflected echoes having the earliest light receiving timing in each detection cycle for each detection pixel; A control device according to technical idea 3, which includes identifying, for each detection pixel, the reflected echo whose light reception timing is the earliest in each detection cycle, and whose detection distance and light reception intensity are within the effective range, as the valid echo.
  • the control device includes identifying the noise echo by limiting the reflected echo having the earliest light receiving timing in each detection cycle for each detection pixel among the reflected echoes whose detection distance and received light intensity are within the noise range.
  • the control device includes identifying all reflected echoes detected in the same detection cycle for each detection pixel as noise echoes, among the reflected echoes whose detection distance and received light intensity are within the noise range.
  • Monitoring the noise rate comprises: Identifying the noise echo and the effective echo from the reflected echo at the detection distance that is equal to or greater than a threshold distance (Lt1) corresponding to the position of the detection surface (12a) exposed to the outside world in the optical sensor; A control device described in any one of technical ideas 3 to 6, which includes excluding the reflected echoes at the detection distance that is less than the threshold distance from identifying the noise echoes and the valid echoes.
  • a threshold distance Lt1
  • Monitoring the noise rate includes: The control device according to any one of technical ideas 1 to 7, further comprising monitoring the noise rate for each pixel area (46b) defined to include a set number of the detection pixels.
  • Monitoring the noise rate comprises: The control device according to Technical Idea 10 includes monitoring the noise rate correlated with the number of effective pixels when the number of effective pixels falls within a monitoring range.
  • a control unit (51) configured to include the control device according to any one of Technical Ideas 1 to 11 and generate the detection data; a light projection unit (21) that projects the light projection beam in accordance with control by the control unit; and a light receiving section (41) that receives the reflected echo under the control of the control section.

Landscapes

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Abstract

制御装置のプロセッサは、検出距離に対して受光強度を検出画素別に関連付けて各検出サイクル（Ｃｄ）に取得することと、物標からの反射エコーと特定される有効エコー（Ｅｒｖ）を検出した検出画素の数である有効画素数（Ｎｖ）が、検出画素の総数（ΣＮ）から減算補正された補正画素数に対して、外界に降下した雨滴からの反射エコーと特定されるノイズエコー（Ｅｒｎ）を検出した検出画素の数であるノイズ画素数（Ｎｎ）が、占めるノイズ率（Ｒ）を各検出サイクル（Ｃｄ）に監視することと、ノイズ率（Ｒ）に応じて外界の降雨状態を報知する検出データ（Ｄｄ）を、生成することとを実行するように構成される。

Description

制御装置、光学センサ、制御方法、制御プログラム 関連出願の相互参照
　この出願は、２０２４年１月３０日に日本に出願された特許出願第２０２４－１２２７９号を基礎としており、基礎の出願の内容を、全体的に、参照により援用している。
　本開示は、光学センサを制御する技術に、関する。
　外界へ投光した投光ビームに対する物標からの反射エコーを受光して検出データを出力するように制御される光学センサは、広く知られている。例えば特許文献１には、光学センサであるＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）等を制御することで、雨量を検出する技術が提案されている。
特開２０２１－１０９５９１号公報
　しかし、特許文献１に提案される技術は、距離を検出するＬｉＤＡＲを有効利用した雨量の検出結果に基づき自動運転の可否を判定することまではできるが、その検出結果自体を降雨状態の正確な指標として出力することまでは明らかにしていない。
　本開示の課題は、距離を検出する光学センサを降雨状態の正確な出力に有効活用するための制御装置を、提供することにある。本開示の別の課題は、距離を検出する光学センサを降雨状態の正確な出力に有効活用するための制御方法を、提供することにある。本開示のまた別の課題は、距離を検出する光学センサを降雨状態の正確な出力に有効活用するための制御プログラムを、提供することにある。本開示のさらに別の課題は、距離を検出する光学センサとして、降雨状態の正確な出力に有効活用される光学センサを、提供することにある。
　以下、課題を解決するための本開示の技術的手段について、説明する。
　本開示の第一態様は、
　検出サイクル毎に外界へ投光した投光ビームに対する物標からの反射エコーを受光して検出データを出力する光学センサを、制御するためにプロセッサを有する制御装置であって、
　プロセッサは、
　光学センサによる反射エコーの受光タイミングに応じた物標までの検出距離に対して、光学センサによる反射エコーの受光強度を、検出データの検出画素別に関連付けて各検出サイクルに取得することと、
　物標からの反射エコーと特定される有効エコーを検出した検出画素の数である有効画素数が、検出画素の総数から減算補正された補正画素数に対して、外界に降下した雨滴からの反射エコーと特定されるノイズエコーを検出した検出画素の数であるノイズ画素数が、占めるノイズ率を各検出サイクルに監視することと、
　ノイズ率に応じて外界の降雨状態を報知する検出データを、生成することとを実行するように構成される。
　本開示の第二態様は、
　検出サイクル毎に外界へ投光した投光ビームに対する物標からの反射エコーを受光して検出データを出力する光学センサを、制御するためにプロセッサにより実行される制御方法であって、
　光学センサによる反射エコーの受光タイミングに応じた物標までの検出距離に対して、光学センサによる反射エコーの受光強度を、検出データの検出画素別に関連付けて各検出サイクルに取得することと、
　物標からの反射エコーと特定される有効エコーを検出した検出画素の数である有効画素数が、検出画素の総数から減算補正された補正画素数に対して、外界に降下した雨滴からの反射エコーと特定されるノイズエコーを検出した検出画素の数であるノイズ画素数が、占めるノイズ率を各検出サイクルに監視することと、
　ノイズ率に応じて外界の降雨状態を報知する検出データを、生成することとを含む。
　本開示の第三態様は、
　検出サイクル毎に外界へ投光した投光ビームに対する物標からの反射エコーを受光して検出データを出力する光学センサを、制御するために記憶媒体に記憶され、プロセッサに実行させるための命令を含む制御プログラムであって、
　光学センサによる反射エコーの受光タイミングに応じた物標までの検出距離に対して、光学センサによる反射エコーの受光強度を、検出データの検出画素別に関連付けて各検出サイクルに取得することと、
　物標からの反射エコーと特定される有効エコーを検出した検出画素の数である有効画素数が、検出画素の総数から減算補正された補正画素数に対して、外界に降下した雨滴からの反射エコーと特定されるノイズエコーを検出した検出画素の数であるノイズ画素数が、占めるノイズ率を各検出サイクルに監視することと、
　ノイズ率に応じて外界の降雨状態を報知する検出データを、生成することとを実行させるための命令を含む。
　このように第一～第三態様では、光学センサによる反射エコーの受光タイミングに応じた物標までの検出距離に対して、光学センサによる反射エコーの受光強度が、検出データの検出画素別に関連付けて各検出サイクルに取得される。そこで第一～第三態様は、物標からの反射エコーと特定される有効エコーを検出した検出画素の有効画素数を、検出画素の総数から減算補正した補正画素数に、着目する。
　具体的に第一～第三態様によると、物標からの反射エコーは未検出となった検出画素の数となる補正画素数に対して、外界に降下した雨滴からの反射エコーと特定されるノイズエコーを検出したノイズ画素数の占めるノイズ率が、各検出サイクルに監視される。これによれば、物標からの有効エコーの検出により雨滴からのノイズエコーは未検出となる影響分が補正され得たノイズ率に応じて降雨状態を報知する検出データを、生成することができる。故に、距離を検出する光学センサを、検出データによる降雨状態の正確な出力に有効活用することが可能である。
　本開示の第四態様は、
　検出サイクル毎に外界へ投光した投光ビームに対する物標からの反射エコーを受光して検出データを出力する光学センサを、制御するためにプロセッサを有する制御装置であって、
　プロセッサは、
　光学センサによる反射エコーの受光タイミングに応じた物標までの検出距離に対して、光学センサによる反射エコーの受光強度を、検出データの検出画素別に関連付けて各検出サイクルに取得することと、
　物標からの反射エコーと特定される有効エコーを検出した検出画素の数である有効画素数が、検出画素の総数から減算補正された補正画素数に対して、外界に降下した雨滴からの反射エコーと特定されるノイズエコーの数の割合を、ノイズ率として各検出サイクルに監視することと、
　ノイズ率に応じて外界の降雨状態を報知する検出データを、生成することとを実行するように構成される。
　本開示の第五態様は、
　検出サイクル毎に外界へ投光した投光ビームに対する物標からの反射エコーを受光して検出データを出力する光学センサを、制御するためにプロセッサにより実行される制御方法であって、
　光学センサによる反射エコーの受光タイミングに応じた物標までの検出距離に対して、光学センサによる反射エコーの受光強度を、検出データの検出画素別に関連付けて各検出サイクルに取得することと、
　物標からの反射エコーと特定される有効エコーを検出した検出画素の数である有効画素数が、検出画素の総数から減算補正された補正画素数に対して、外界に降下した雨滴からの反射エコーと特定されるノイズエコーの数の割合を、ノイズ率として各検出サイクルに監視することと、
　ノイズ率に応じて外界の降雨状態を報知する検出データを、生成することとを含む。
　本開示の第六態様は、
　検出サイクル毎に外界へ投光した投光ビームに対する物標からの反射エコーを受光して検出データを出力する光学センサを、制御するために記憶媒体に記憶され、プロセッサに実行させるための命令を含む制御プログラムであって、
　光学センサによる反射エコーの受光タイミングに応じた物標までの検出距離に対して、光学センサによる反射エコーの受光強度を、検出データの検出画素別に関連付けて各検出サイクルに取得することと、
　物標からの反射エコーと特定される有効エコーを検出した検出画素の数である有効画素数が、検出画素の総数から減算補正された補正画素数に対して、外界に降下した雨滴からの反射エコーと特定されるノイズエコーの数の割合を、ノイズ率として各検出サイクルに監視することと、
　ノイズ率に応じて外界の降雨状態を報知する検出データを、生成することとを実行させるための命令を含む。
　このように第四～第六態様では、光学センサによる反射エコーの受光タイミングに応じた物標までの検出距離に対して、光学センサによる反射エコーの受光強度が、検出データの検出画素別に関連付けて各検出サイクルに取得される。そこで第四～第六態様は、物標からの反射エコーと特定される有効エコーを検出した検出画素の有効画素数を、検出画素の総数から減算補正した補正画素数に、着目する。
　具体的に第四～第六態様によると、物標からの反射エコーは未検出となった検出画素の数となる補正画素数に対して、外界に降下した雨滴からの反射エコーと特定されるノイズエコーの数の割合が、ノイズ率として各検出サイクルに監視される。これによれば、物標からの有効エコーの検出により雨滴からのノイズエコーは未検出となる影響分が補正され得たノイズ率に応じて降雨状態を報知する検出データを、生成することができる。故に、距離を検出する光学センサを、検出データによる降雨状態の正確な出力に有効活用することが可能である。
　本開示の第七態様は、
　検出サイクル毎に外界へ投光した投光ビームに対する物標からの反射エコーを受光して検出データを出力する光学センサであって、
　第一又は第四態様の制御装置を含んで構成され、検出データを生成する制御部と、
　制御部による制御に従って投光ビームを投光する投光部と、
　制御部による制御に従って反射エコーを受光する受光部とを、備える。
　このような第七態様の光学センサは、第一又は第四態様の制御装置と同様の原理による作用効果を、奏することが可能である。
第一実施形態による光学センサの全体構成を示す断面図である。 第一実施形態による光学センサの機能構成を示すブロック図である。 第一実施形態による投光光源ユニットを示す模式図である。 第一実施形態による受光検出ユニットを示す模式図である。 第一実施形態による検出データを説明するための模式図である。 第一実施形態による制御フローを示すフローチャートである。 第一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 第一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 第一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 第一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 第一実施形態による制御フローを説明するための模式図である。 第二実施形態による制御フローを示すフローチャートである。 第二実施形態による検出データを説明するための模式図である。 第二実施形態による検出データと検出視野との関係を説明するための模式図である。 第三実施形態による制御フローを示すフローチャートである。 第三実施形態による制御サブルーチンを示すフローチャートである。 第四実施形態による制御フローを示すフローチャートである。 第四実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。
　以下、本開示の実施形態を図面に基づき複数説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことで、重複する説明を省略する場合がある。また、各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。さらに、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。
　図１に示すように、本開示の第一実施形態による光学センサ１０は、移動体１に搭載可能に構成されて、当該移動体１の外界を光学的に検出するための、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging/Laser Imaging Detection and Ranging）である。光学センサ１０の適用対象となる移動体１は、手動運転、自動運転、及び遠隔運転のうち少なくとも一種類の運転が可能な、例えば自動車等である。尚、以下の説明では断り書きがない限り、前、後、上、下、左、及び右が示す各方向は、水平面上の移動体１を基準として定義される。また、以下の説明において水平方向及び鉛直方向とは、それぞれ水平面上の移動体１における、当該水平面に対しての平行方向及び垂直方向を意味する。但し、図１において鉛直方向に沿う一点鎖線よりも左側部分（後述のカバーパネル１２側）は、実際には当該一点鎖線よりも右側部分（後述の各部２１，４１側）に対して垂直な断面を図示している。
　光学センサ１０は、例えば前方部、左右の側方部、後方部、及び上部ルーフ等のうち、移動体１における少なくとも一箇所に配置される。図１，２に示すように光学センサ１０は、外界のうち移動体１での配置箇所及び検出視野に応じた検出エリアＡｄへと向けて、投光ビームＢｐを投光する。光学センサ１０は、外界において投光ビームＢｐが検出エリアＡｄの物標Ｏｔにより反射されることで戻ってくる反射ビームを、反射エコーＥｒとして検出する。こうして反射エコーＥｒとなる投光ビームＢｐには、人間から視認困難な近赤外域の光が選択される。
　光学センサ１０は、投光ビームＢｐに対して反射された反射エコーＥｒを受光することで、外界のうち検出エリアＡｄに存在する物標Ｏｔを、検出する。ここで物標Ｏｔの検出とは、例えば光学センサ１０から物標Ｏｔまでの距離、物標Ｏｔから反射した反射エコーＥｒの強度、及び物標Ｏｔが存在する方向等のうち、少なくとも距離及び強度を含む複数種類のセンシングとなる。
　移動体１に適用の光学センサ１０において代表的な検出対象となる物標Ｏｔは、例えば歩行者、サイクリスト、人間以外の動物、及び他車両等の移動物体のうち、少なくとも一種類であってもよい。移動体１に適用の光学センサ１０において代表的な検出対象となる物標Ｏｔは、例えばガードレール、道路標識、道路脇の構造物、及び道路上の落下物等の静止物体のうち、少なくとも一種類であってもよい。
　図１に示すように光学センサ１０は、筐体部１１、投光部２１、走査部３１、受光部４１、及び制御部５１を備えている。遮光性の筐体部１１は、例えば金属又は樹脂等により箱状に形成されている。筐体部１１は、投光部２１、走査部３１、及び受光部４１を内部に収容している。筐体部１１において内外を貫通する開口部は、カバーパネル１２により閉塞されている。透光性のカバーパネル１２は、例えば樹脂又はガラス等により形成されて、筐体部１１の内外を仕切っている。これによりカバーパネル１２の外面は、光学センサ１０において外界に露出する検出面１２ａを構築している。
　図１，２に示すように投光部２１は、投光光源ユニット２２、及び投光レンズユニット２６を有している。図３に示すように投光光源ユニット２２は、複数の光源素子２４が基板上においてアレイ状に実装されることで、構築されている。各光源素子２４は、鉛直方向に沿って単列（図３の例）又は複数列（図示省略）に配列された、レーザダイオードである。各光源素子２４は、制御部５１からの制御信号に従うことで、それぞれ投光ビームＢｐの一部ずつとなるレーザ光をパルス状に生成する。各光源素子２４は、エッジエミッタレーザであってもよいし、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）であってもよい。
　投光光源ユニット２２は、鉛直方向に沿って長手且つ水平方向に沿って短手の長方形輪郭をもって擬似的に規定される光源窓２５を、基板の片面側に形成している。光源窓２５は、各光源素子２４におけるレーザ発振開口の集合体として、構成されている。各光源素子２４のレーザ発振開口から投射されるレーザ光は、少なくとも外界の検出エリアＡｄにおいては鉛直方向に沿って長手のラインビーム状と擬制される投光ビームＢｐとして、光源窓２５から投射されることになる。
　図１に示すように投光レンズユニット２６は、少なくとも一つの投光レンズ２７が鏡筒２８に保持される構造に、構築されている。透光性の投光レンズ２７は、例えば樹脂又はガラス等の基材を主体として、発揮する光学作用に応じたレンズ形状に形成されている。投光レンズ２７は、例えば集光、コリメート、及び整形等のうち少なくとも一種類の光学作用を、投光光源ユニット２２からの投光ビームＢｐに対して発揮する。投光レンズ２７は、例えば金属又は樹脂等により形成された遮光性の鏡筒２８内に、位置決めされている。こうした構成の投光レンズユニット２６は、投光光源ユニット２２と位置合わせされることで、投光ビームＢｐを走査部３１側へ導光する投光光軸を形成している。
　図１，２に示すように走査部３１は、走査ミラー３２、及び走査モータ３５を有している。走査ミラー３２は、基材の片面である反射面３３に反射膜が蒸着された板状に、構築されている。走査ミラー３２は、鉛直方向に沿う回転中心線まわりに回転駆動可能に、筐体部１１によって支持されている。走査ミラー３２は、機械的又は電気的なストッパにより有限となる駆動範囲内において、揺動運動する。
　走査モータ３５は、例えばボイスコイルモータ、ブラシ付きＤＣモータ、又はステッピングモータ等である。走査モータ３５の出力軸は、走査ミラー３２に対して直接的に、又は例えば減速機等の駆動機構を介して間接的に、結合されている。走査モータ３５は、出力軸と共に走査ミラー３２を回転駆動可能に、筐体部１１によって保持されている。走査モータ３５は、制御部５１からの制御信号に従うことで、走査ミラー３２を有限の駆動範囲内にて回転駆動（即ち、揺動駆動）する。
　走査ミラー３２は、投光部２１から入射する投光ビームＢｐを、反射面３３により反射してカバーパネル１２を通して検出エリアＡｄへと投光することで、当該エリアＡｄを走査モータ３５の回転角度に応じて走査する。このとき検出エリアＡｄに対しての投光ビームＢｐによる走査は、走査ミラー３２の回転駆動に従って、本実施形態では水平方向での走査に実質制限される。
　走査ミラー３２は、検出エリアＡｄの物標Ｏｔからカバーパネル１２を通して入射してくる反射エコーＥｒを、反射面３３により走査モータ３５の回転角度に応じて受光部４１側へと反射する。このとき走査ミラー３２の回転運動速度に対しては、投光ビームＢｐ及び反射エコーＥｒの速度が十分に大きい。これにより反射エコーＥｒは、投光ビームＢｐに対する角度が実質同一回転角度と擬制可能な走査ミラー３２から反射作用を受けることで、投光ビームＢｐとは逆行するように受光部４１側へと導光される。
　受光部４１は、受光レンズユニット４２、及び受光検出ユニット４５を有している。図１に示すように受光レンズユニット４２は、少なくとも一つの受光レンズ４３が鏡筒４４によって保持される構造に、構築されている。透光性の受光レンズ４３は、例えば樹脂又はガラス等の基材を主体として、発揮する光学作用に応じたレンズ形状に形成されている。受光レンズ４３は、走査ミラー３２からの反射エコーＥｒを受光検出ユニット４５へ結像させるように、光学作用を発揮する。受光レンズ４３は、例えば金属又は樹脂等により形成された遮光性の鏡筒４４内に、位置決めされている。こうした構成の受光レンズユニット４２は、受光検出ユニット４５と位置合わせされることで、走査部３１からの反射エコーＥｒを当該ユニット４５側へ導光する受光光軸を、投光レンズユニット２６の投光光軸からは鉛直方向にずらして形成している。
　図４に示すように受光検出ユニット４５は、複数の受光画素４６が基板上においてアレイ状に実装されることで、構築されている。各受光画素４６は、少なくとも鉛直方向に沿って配列されている。受光検出ユニット４５は、鉛直方向に沿って長手且つ水平方向に沿って短手の長方形輪郭を呈する受光面４５０を、基板の片面側に形成している。受光面４５０は、各受光画素４６における入射面の集合体として、構成されている。各受光画素４６は、それぞれ複数ずつの受光素子４６０としての、例えばシングルフォトンアバランシェダイオード（Single Photon Avalanche Diode）等から構成されている。こうした各受光画素４６は、図１に示すように受光レンズユニット４２から受光面４５０へと入射した反射エコーＥｒを、受光する。
　図１，２に示すように受光検出ユニット４５には、出力回路４７が設けられている。出力回路４７は、投光光源ユニット２２による投光ビームＢｐの投光タイミングに同期する走査ミラー３２の回転角度に応じた、走査ライン別のサンプリング処理を、制御部５１からの制御信号に従って検出サイクルＣｄ（後述の図５参照）毎に実行する。このとき出力回路４７は、検出サイクルＣｄ毎に各受光画素４６の受光素子４６０からの応答出力を合成することで、検出信号を生成する。こうして生成された検出信号は、出力回路４７から走査ライン別に制御部５１へ出力される。
　制御部５１は、少なくとも一つの専用コンピュータを含んで基板上に実装される制御装置から、構成される。制御部５１としての制御装置を構成する専用コンピュータは、光学センサ１０を制御することに特化した、センサＥＣＵ（Electronic Control Unit）であってもよく、この場合にセンサＥＣＵは、筐体部１１内に収容される（図１の例）。制御部５１としての制御装置を構成する専用コンピュータは、移動体１の運転を制御することに特化した、運転制御ＥＣＵであってもよい、この場合に運転制御ＥＣＵは、移動体１において筐体部１１外に配置される（図示は省略）。
　制御部５１としての制御装置を構成する専用コンピュータは、図１に示すようにメモリ５１ａ及びプロセッサ５１ｂを、少なくとも一つずつ有している。メモリ５１ａは、コンピュータにより読み取り可能なプログラム及びデータ等を非一時的に記憶する、例えば半導体メモリ、磁気媒体、及び光学媒体等のうち、少なくとも一種類の非遷移的実体的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）である。プロセッサ５１ｂは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＲＩＳＣ（Reduced Instruction Set Computer）－ＣＰＵ、ＤＦＰ（Data Flow Processor）、及びＧＳＰ（Graph Streaming Processor）等のうち、少なくとも一種類をコアとして含む。
　このような構成の制御部５１は、投光光源ユニット２２、走査モータ３５、及び受光検出ユニット４５と接続されている。制御部５１は、検出サイクルＣｄ毎に投光ビームＢｐを生成するように、投光光源ユニット２２を制御する。それと共に制御部５１は、投光光源ユニット２２による投光タイミングに同期した走査ミラー３２による走査及び反射を、検出サイクルＣｄ毎に制御するように、走査モータ３５を制御する。さらに制御部５１は、投光光源ユニット２２による投光と走査ミラー３２による走査及び反射とに応じて制御した、受光検出ユニット４５の出力回路４７から出力される検出信号を、検出サイクルＣｄ毎に処理する。
　これらにより制御部５１は、検出エリアＡｄにおける物標Ｏｔまでの検出距離Ｌ及び同物標Ｏｔからの反射エコーＥｒの受光強度Ｉ（Ｌ，Ｉのいずれも後述の図７～１０参照）を検出サイクルＣｄ毎に表すように、図５に示す検出データＤｄを生成して移動体１へ出力可能となっている。このとき検出データＤｄにおいては、物理的には同じ受光画素４６により検出された検出距離Ｌ及び受光強度Ｉであっても、図５の如く検出サイクルＣｄ内の異なる走査ラインα同士では、別の検出画素４６ａに関連付けされるデータ値として反映される。
　こうした制御を具体的に実現するためにプロセッサ５１ｂは、メモリ５１ａに記憶された制御プログラムに含まれる複数の命令を、実行する。これにより制御部５１は、光学センサ１０を制御するための機能ブロックを、複数構築する。このように制御部５１によって構築される複数の機能ブロックには、図２に示すように、検出ブロック１００、監視ブロック１１０、及びデータ生成ブロック１２０が含まれる。
　これらのブロック１００，１１０，１２０の共同により、制御部５１が光学センサ１０を制御する制御方法は、図６に示す制御フローに従って実行される。本制御フローは、移動体１の起動中における各検出サイクルＣｄ毎に、繰り返し実行される。尚、制御フローにおける各「Ｓ」は、制御プログラムに含まれた複数命令によって実行される複数ステップを、それぞれ意味している。
　Ｓ１００において検出ブロック１００は、今回の検出サイクルＣｄにおける走査ラインα別の検出信号を、出力回路４７から取得する。続くＳ１１０において検出ブロック１００は、今回の検出サイクルＣｄに取得された走査ラインα別の検出信号に基づき、受光検出ユニット４５における全検出画素４６ａ分の受光データＤｒ（図５参照）を生成する。
　具体的にＳ１１０では、投光光源ユニット２２による投光ビームＢｐの投光タイミングから、受光検出ユニット４５による反射エコーＥｒのピークでの受光タイミングまでに経過した、経過時間に応じて物標Ｏｔまでの検出距離Ｌが取得される。取得された検出距離Ｌは、後述する検出データＤｄの生成に用いられる受光データＤｒのデータ値として、検出データＤｄに準じて各検出画素４６ａ別に関連付けされる。それと共にＳ１１０では、受光検出ユニット４５による反射エコーＥｒのピークでの受光強度Ｉも取得されて、受光データＤｒのデータ値として各検出画素４６ａ別に関連付けられる。このとき反射エコーＥｒの受光強度Ｉは、例えば反射エコーＥｒのピークを未検出の検出画素４６ａに関連付けられた受光強度Ｉ等に応じて推定される背景光の強度を差し引くことにより、補正されてもよい。これらにより受光データＤｒでは、検出距離Ｌと受光強度Ｉとについても、各検出画素４６ａ別に互いに関連付けされる。
　続くＳ１２０において監視ブロック１１０は、今回の検出サイクルＣｄに関して生成された受光データＤｒから、各検出画素４６ａ別に検出された反射エコーＥｒの種類を特定する。特定される種類の反射エコーＥｒには、図７～９に示すように、ノイズエコーＥｒｎと有効エコーＥｒｖとが含まれている。そこで、ノイズエコーＥｒｎと有効エコーＥｒｖとをそれぞれ特定するために、ノイズ範囲ＬＩｎと有効範囲ＬＩｖとが定義されている。
　具体的にノイズ範囲ＬＩｎと有効範囲ＬＩｖとは、図７～１０に示すように受光強度Ｉに関して、検出距離Ｌに応じた閾強度Ｉｔをそれぞれ上限境界と下限境界として規定される。閾強度Ｉｔは、検出距離Ｌが増大するほど、単調減少するように設定される。閾強度Ｉｔは、図７～１０に例示の如く検出距離Ｌが増大するほど、単位距離当たりの減少率が漸次低下しているとよい。
　ノイズ範囲ＬＩｎと有効範囲ＬＩｖとはさらに、図７～１０に示すように検出距離Ｌに関して、近方閾距離Ｌｔ１以上且つ遠方閾距離Ｌｔ２以下の範囲に規定される。近方閾距離Ｌｔ１は、光学センサ１０において検出面１２ａの位置に対応するように、例えば検出面１２ａと受光面４５０との離間距離等に、零値超過の範囲で設定される。遠方閾距離Ｌｔ２は、光学センサ１０の検出限界距離に対応するように、例えば受光レンズユニット４２が与える被写界深度の遠点と検出面１２ａとの離間距離等に設定される。
　こうした規定及び設定によりノイズ範囲ＬＩｎは、近方閾距離Ｌｔ１以上且つ遠方閾距離Ｌｔ２以下となる検出距離Ｌの反射エコーＥｒから、図７，８に示すように受光強度Ｉが上限境界の閾強度Ｉｔ以下となるノイズエコーＥｒｎを特定するための、条件範囲となる。これにより、受光強度Ｉが閾強度Ｉｔ以下の反射エコーＥｒであっても、近方閾距離Ｌｔ１未満又は遠方閾距離Ｌｔ２超過となる検出距離Ｌの反射エコーＥｒは、ノイズエコーＥｒｎの特定から除外される。一方で有効範囲ＬＩｖは、近方閾距離Ｌｔ１以上且つ遠方閾距離Ｌｔ２以下となる検出距離Ｌの反射エコーＥｒから、図９に示すように受光強度Ｉが下限境界の閾強度Ｉｔ超過となる有効エコーＥｒｖを特定するための、条件範囲となる。これにより、受光強度Ｉが閾強度Ｉｔ超過の反射エコーＥｒであっても、近方閾距離Ｌｔ１未満又は遠方閾距離Ｌｔ２超過となる検出距離Ｌの反射エコーＥｒは、有効エコーＥｒｖの特定から除外される。
　尚、近方閾距離Ｌｔ１は、図７～１０の例ではノイズ範囲ＬＩｎと有効範囲ＬＩｖとで共通の値に設定されているが、ノイズ範囲ＬＩｎと有効範囲ＬＩｖとで相異なる値に設定されてもよい。遠方閾距離Ｌｔ２は、図７～１０の例ではノイズ範囲ＬＩｎと有効範囲ＬＩｖとで共通の値に設定されているが、ノイズ範囲ＬＩｎと有効範囲ＬＩｖとで相異なる値に設定されてもよい。受光強度Ｉに関して閾強度Ｉｔ未満のノイズ範囲ＬＩｎと閾強度Ｉｔ以上の有効範囲ＬＩｖとが、近方閾距離Ｌｔ１以上且つ遠方閾距離Ｌｔ２以下の検出距離Ｌに対して採用されてもよい。
　図６のＳ１２０では、検出画素４６ａ別に検出距離Ｌ及び受光強度Ｉがノイズ範囲ＬＩｎ内にて関連付けられた反射エコーＥｒを、ノイズエコーＥｒｎに特定する。このとき第一実施形態では、検出画素４６ａ別に今回の検出サイクルＣｄでの受光タイミングが最先となる反射エコーＥｒのうち、図７，８に示すように検出距離Ｌ及び受光強度Ｉがノイズ範囲ＬＩｎ内の反射エコーＥｒに限定して、ノイズエコーＥｒｎが特定される。ここで受光タイミングが最先になることは、検出画素４６ａ別にノイズ範囲ＬＩｎ内の受光強度Ｉを与える検出距離Ｌが今回の検出サイクルＣｄにて最短になることと、等価である。こうして特定されたノイズエコーＥｒｎは、本来検出対象となる物標Ｏｔからの反射エコーＥｒとは区別して、外界に降下した雨滴からの反射エコーＥｒに定義される。
　一方でＳ１２０では、検出画素４６ａ別に検出距離Ｌ及び受光強度Ｉが有効範囲ＬＩｖ内にて関連付けられた反射エコーＥｒを、有効エコーＥｒｖに特定する。このとき第一実施形態では、検出画素４６ａ別に今回の検出サイクルＣｄでの受光タイミングが最先となる反射エコーＥｒのうち、図９に示すように検出距離Ｌ及び受光強度Ｉが有効範囲ＬＩｖ内の反射エコーＥｒに限定して、有効エコーＥｒｖが特定される。ここで受光タイミングが最先になることは、検出画素４６ａ別に有効範囲ＬＩｖ内の受光強度Ｉを与える検出距離Ｌが今回の検出サイクルＣｄにて最短になることと、等価である。こうして特定された有効エコーＥｒｖは、雨滴を除く物標Ｏｔからの反射エコーＥｒとして定義される。
　図６に示すように、続くＳ１３０において監視ブロック１１０は、今回の検出サイクルＣｄに関してＳ１２０によりノイズエコーＥｒｎの特定された検出画素４６ａとして図１１に示すノイズ画素の数を、抽出する。即ち、図６のＳ１３０では、今回の検出サイクルＣｄにおいてノイズエコーＥｒｎを検出したノイズ画素の数である、ノイズ画素数Ｎｎがカウントされる。それと共に、Ｓ１３０において監視ブロック１１０は、今回の検出サイクルＣｄに関してＳ１２０により有効エコーＥｒｖの特定された検出画素４６ａとして図１１に示す有効画素の数を、抽出する。即ち、図６のＳ１３０では、今回の検出サイクルＣｄにおいて有効エコーＥｒｖを検出した有効画素の数である、有効画素数Ｎｖもカウントされる。
　図６に示すように、続くＳ１４０において監視ブロック１１０は、今回の検出サイクルＣｄに関してＳ１３０によりカウントされた、ノイズ画素数Ｎｎ及び有効画素数Ｎｖに相関するノイズ率Ｒを、監視する。このときノイズ率Ｒは、検出画素４６ａの総数ΣＮから有効画素数Ｎｖが減算補正された補正画素数に対して、ノイズ画素数Ｎｎが占める割合に、次の数１に従って定義される。ここで特に、上述の如く最先の反射エコーＥｒにノイズエコーＥｒｎが限定される第一実施形態では、ノイズ画素数ＮｎとノイズエコーＥｒｎの数とは実質一致する。これにより第一実施形態のノイズ率Ｒは、検出画素４６ａの総数ΣＮから有効画素数Ｎｖが減算補正された補正画素数に対して、ノイズエコーＥｒｎの数の割合とも等価になる。
　このときＳ１４０の監視には、ノイズ画素数Ｎｎ及び有効画素数Ｎｖの各々が、今回の検出サイクルＣｄでの値に限定して用いられてもよい。Ｓ１４０の監視には、ノイズ画素数Ｎｎ及び有効画素数Ｎｖの各々として、今回分の検出サイクルＣｄでの値に加えて、過去回における設定回数分の検出サイクルＣｄでの値を、積算してから平均化した平均値が用いられてもよい。ここで、後者の平均値が用いられる場合に今回分に加算される過去回分の設定回数は、例えば今回及び過去回のトータルでは１０回分の値が平均化されるように、過去直近の９回等に予設定されるとよい。
　図６に示すように、続くＳ１５０においてデータ生成ブロック１２０は、全検出画素４６ａ分の受光データＤｒを含むと共に、Ｓ１４０により監視されたノイズ率Ｒに応じて外界の降雨状態を報知するように、移動体１へ出力される検出データＤｄを生成する。このとき降雨状態は、ノイズ率Ｒに相関する物理量として、単項式又は多項式の関数Ｆを用いた次の数２に従って定義される、設定時間あたりの降雨量Ｑを報知するダイアグ情報として、検出データＤｄにより出力されてもよい。降雨状態は、ノイズ閾値以上又は超過となる警告範囲内までノイズ率Ｒが上昇するのに応答して多雨量を報知する警告情報として、検出データＤｄにより出力されてもよい。ここで警告範囲は、光学センサ１０が搭載される移動体１に警告することが必要な雨量に応じたノイズ率Ｒの範囲に、予設定されるとよい。
　こうして移動体１の起動中には、今回の検出サイクルＣｄにおける制御フローの今回実行がＳ１５０の実行完了に応じて終了すると、次回の検出サイクルＣｄにおける制御フローの次回実行が開始されることになる。
　（作用効果）
　以上説明した第一実施形態の作用効果を、以下に説明する。
　第一実施形態では、光学センサ１０による反射エコーＥｒの受光タイミングに応じた物標Ｏｔまでの検出距離Ｌに対して、光学センサ１０による反射エコーＥｒの受光強度Ｉが、検出データＤｄの検出画素４６ａ別に関連付けて各検出サイクルＣｄに取得される。そこで第一実施形態は、物標Ｏｔからの反射エコーＥｒと特定される有効エコーＥｒｖを検出した検出画素４６ａの有効画素数Ｎｖを、検出画素４６ａの総数ΣＮから減算補正した補正画素数に、着目する。
　具体的に第一実施形態によると、物標Ｏｔからの反射エコーＥｒは未検出となった検出画素４６ａの数となる補正画素数に対して、外界に降下した雨滴からの反射エコーＥｒと特定されるノイズエコーＥｒｎを検出したノイズ画素数Ｎｎの占めるノイズ率Ｒが、各検出サイクルＣｄに監視される。ここで第一実施形態のノイズ率Ｒは、補正画素数に対するノイズエコーＥｒｎの数の割合としても、監視されるといえる。こうした監視によれば、物標Ｏｔからの有効エコーＥｒｖの検出により雨滴からのノイズエコーＥｒｎは未検出となる影響分が補正され得たノイズ率Ｒに応じて降雨状態を報知する検出データＤｄを、生成することができる。故に、距離Ｌを検出する光学センサ１０を、検出データＤｄによる降雨状態の正確な出力に有効活用することが可能である。
　第一実施形態によると、受光強度Ｉに関して検出距離Ｌが増大するほど減少する閾強度Ｉｔを上限境界としたノイズ範囲ＬＩｎ内において、検出画素４６ａ別に検出距離Ｌ及び受光強度Ｉの関連付けられた反射エコーＥｒが、ノイズエコーＥｒｎに特定される。これにより、検出画素４６ａ別での反射エコーＥｒの中から、外界に降下した雨滴からのノイズエコーＥｒｎを正確に判別することができる。また一方、受光強度Ｉに関して閾強度Ｉｔを下限境界とした有効範囲ＬＩｖ内において、検出画素４６ａ別に検出距離Ｌ及び受光強度Ｉの関連付けられた反射エコーＥｒが、有効エコーＥｒｖに特定される。これにより、検出画素４６ａ別での反射エコーＥｒの中から、物標Ｏｔからの有効エコーＥｒｖを正確に判別することができる。これらのことから、正確に判別されたノイズエコーＥｒｎ及び有効エコーＥｒｖの特定結果が反映され得るノイズ率Ｒの監視によれば、当該ノイズ率Ｒに応じた降雨状態の出力精度を高めることが可能となる。
　第一実施形態によると、検出画素４６ａ別に各検出サイクルＣｄでの受光タイミングが最先となる反射エコーＥｒのうち、検出距離Ｌ及び受光強度Ｉがノイズ範囲ＬＩｎ内の反射エコーＥｒは、ノイズエコーＥｒｎに特定される。また一方、検出画素４６ａ別に各検出サイクルＣｄでの受光タイミングが最先となる反射エコーＥｒのうち、検出距離Ｌ及び受光強度Ｉが有効範囲ＬＩｖ内の反射エコーＥｒは、有効エコーＥｒｖに特定される。これらノイズエコーＥｒｎ及び有効エコーＥｒｖの特定によれば、それぞれのエコーに対応するノイズ画素数Ｎｎ及び有効画素数Ｎｖのプロセッサ５１ｂによる把握を高速化して、ノイズ率Ｒに応じた降雨状態を出力するための検出データＤｄの生成時間を短縮することが、可能となる。
　第一実施形態によると、検出距離Ｌ及び受光強度Ｉがノイズ範囲ＬＩｎ内の反射エコーＥｒのうち、検出画素４６ａ別に各検出サイクルＣｄでの受光タイミングが最先となる反射エコーＥｒに限定して、ノイズエコーＥｒｎが特定される。これによれば、ノイズエコーＥｒｎの特定からノイズ画素数Ｎｎの把握に亘ってプロセッサ５１ｂによる処理を高速化し得るので、ノイズ率Ｒに応じた降雨状態を出力するための検出データＤｄの生成時間につき、短縮効果を高めることが可能となる。
　第一実施形態によると、光学センサ１０において外界に露出する検出面１２ａの位置に対応した近方閾距離Ｌｔ１以上となる検出距離Ｌの反射エコーＥｒから、ノイズエコーＥｒｎ及び有効エコーＥｒｖが特定される。これに対して、近方閾距離Ｌｔ１未満となる検出距離Ｌの反射エコーＥｒは、ノイズエコーＥｒｎ及び有効エコーＥｒｖの特定から除外される。これによれば、検出面１２ａ上における例えば遮蔽物や汚れ等、雨滴以外の要因に起因する反射エコーＥｒは除外して、ノイズエコーＥｒｎ及び有効エコーＥｒｖを正確に特定することができる。故に、そうした正確な特定結果が反映され得るノイズ率Ｒの監視によれば、当該ノイズ率Ｒに応じた降雨状態の出力精度を高めることが可能となる。
　第一実施形態によると、ノイズ率Ｒに相関する降雨量Ｑを降雨状態として報知するように、検出データＤｄが生成されてもよい。この場合、降雨量Ｑという指標により精緻に、降雨状態を出力することが可能となる。
　第一実施形態によると、光学センサ１０が搭載される移動体１に警告する警告範囲内まで、ノイズ率Ｒが上昇するのに応答して降雨状態を報知するように、検出データＤｄが生成されてもよい。この場合、警告範囲内のノイズ率Ｒに応じた降雨状態の正確な出力に留まらず、移動体１の移動における安全性確保にまで、光学センサ１０を有効活用することが可能となる。
　（第二実施形態）
　第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。図１２に示すように第二実施形態の制御フローでは、第一実施形態のＳ１３０，Ｓ１４０，Ｓ１５０にそれぞれ代わるＳ２１３０，Ｓ２１４０，Ｓ２１５０が、複数の画素エリア４６ｂに対して個別に実行される。ここで各画素エリア４６ｂは、図１３に異なる粗さのドットハッチングを付して示すように検出画素４６ａを設定数ずつ含んで定義されることで、光学センサ１０の全走査ラインαによる検出視野Ｖｄの全体を図１４に示すように分割した分割区分Ｖｄｂに、それぞれ対応している。
　具体的に、Ｓ２１３０において監視ブロック１１０は、画素エリア４６ｂ別に各画素数Ｎｎ，Ｎｖをカウントする。そこでＳ２１４０において監視ブロック１１０は、画素エリア４６ｂ別にノイズ率Ｒを監視する。さらにＳ２１５０においてデータ生成ブロック１２０は、全検出画素４６ａ分の受光データＤｒを含むと共に、画素エリア４６ｂ別にノイズ率Ｒに応じた降雨状態を報知する検出データＤｄを、生成する。こうして移動体１の起動中には、今回の検出サイクルＣｄにおける制御フローの今回実行がＳ２１５０の実行完了に応じて終了すると、次回の検出サイクルＣｄにおける制御フローの次回実行が開始されることになる。
　このような第二実施形態によると、検出画素４６ａを設定数ずつ含んで定義される画素エリア４６ｂ別にノイズ率Ｒが監視されるので、検出視野Ｖｄのうち各画素エリア４６ｂに対応した分割区分Ｖｄｂ別での降雨状態が検出データＤｄによって出力され得る。これによれば、比較的広い検出視野Ｖｄに対しても、降雨状態を分割区分Ｖｄｂ毎に緻密に報知することが可能となる。
　（第三実施形態）
　第三実施形態は、第一実施形態の変形例である。図１５に示すように第三実施形態の制御フローでは、第一実施形態のＳ１４０，Ｓ１５０に代わるＳ３１４０が実行される。
　具体的にＳ３１４０では、図１６に示す制御サブルーチンが遂行される。この制御サブルーチンのＳ３１４１において監視ブロック１１０は、有効画素数Ｎｖの値として、今回分の検出サイクルＣｄに関してＳ１３０によりカウントされた値に加えて、過去回における設定回数分の検出サイクルＣｄに関してＳ１３０によりカウントされた値を、積算してから平均化した平均値を抽出する。ここで、有効画素数Ｎｖの抽出において今回分に加算される過去回分の設定回数は、例えば今回及び過去回のトータルでは１０回分の値が平均化されるように、過去直近の９回等に予設定されるとよい。
　このようなＳ３１４１において監視ブロック１１０は、今回及び過去回における有効画素数Ｎｖの平均値が、第一有効閾値以下又は未満となる監視範囲内まで、低下しているか否かを判定する。ここで監視範囲は、有効画素数Ｎｖの低下する降雨状態としてノイズ率Ｒの監視が必要となる、当該有効画素数Ｎｖの範囲に予設定されるとよい。Ｓ３１４１により肯定判定が下された場合には、制御サブルーチンがＳ３１４２へ移行する。
　Ｓ３１４２において監視ブロック１１０は、ノイズ画素数Ｎｎ及び有効画素数Ｎｖに相関するノイズ率Ｒを、第一実施形態の数１に従って監視する。即ちＳ３１４２では、監視範囲内まで低下した場合の有効画素数Ｎｖに相関するノイズ率Ｒが、監視されることになる。但し、このとき有効画素数Ｎｖの値としては、Ｓ３１４１と同様に平均値が用いられる。また一方でノイズ画素数Ｎｎの値としては、今回分の検出サイクルＣｄに関してＳ１３０によりカウントされた値に加えて、過去における設定回数分の検出サイクルＣｄに関してＳ１３０によりカウントされた値を、積算してから平均化した平均値が用いられる。ここで、ノイズ画素数Ｎｎの抽出において今回分に加算される過去回分の設定回数は、例えば今回及び過去回のトータルでは１０回分の値が平均化されるように、過去直近の９回等に予設定されるとよい。
　このようなＳ３１４２において監視ブロック１１０は、今回及び過去回における画素数Ｎｎ，Ｎｖの平均値に基づき監視されたノイズ率Ｒが、第一ノイズ閾値以上又は超過となる警告範囲内まで、上昇しているか否かを判定する。ここで警告範囲は、光学センサ１０が搭載される移動体１に警告することが必要な降雨量に応じたノイズ率Ｒの範囲に、予設定されるとよい。Ｓ３１４２により肯定判定が下された場合には、制御サブルーチンがＳ３１４３へ移行する。
　Ｓ３１４３においてデータ生成ブロック１２０は、全検出画素４６ａ分の受光データＤｒを含むと共に、Ｓ３１４２により監視されたノイズ率Ｒに応じて外界の降雨状態を報知するように、検出データＤｄを生成する。このとき降雨状態は、第一ノイズ閾値以上又は超過となる警告範囲内までノイズ率Ｒが上昇するのに応答して多雨量を報知する警告情報として、検出データＤｄにより出力されることとなる。
　上述のＳ３１４２において否定判定が下された場合、制御サブルーチンはＳ３１４４へ移行する。Ｓ３１４４において監視ブロック１１０は、Ｓ３１４２と同様に今回及び過去回における画素数Ｎｎ，Ｎｖの平均値に基づき監視されたノイズ率Ｒが、第二ノイズ閾値以下又は未満となる解除率範囲内まで、低下しているか否かを判定する。ここで解除率範囲は、移動体１への警告を解除可能な降雨量に応じたノイズ率Ｒの範囲であって、警告範囲よりもノイズ率Ｒの小さい範囲に、予設定されるとよい。
　また、上述のＳ３１４１において否定判定が下された場合、制御サブルーチンはＳ３１４５へ移行する。Ｓ３１４５において監視ブロック１１０は、Ｓ３１４１と同様に抽出された今回及び過去回における有効画素数Ｎｖの平均値が、第二有効閾値以上又は超過となる解除画素数範囲内まで、上昇しているか否かを判定する。ここで解除画素数範囲は、移動体１への警告を解除可能な降雨量に応じた有効画素数Ｎｖの範囲であって、監視範囲よりも有効画素数Ｎｖの大きい範囲に、予設定されるとよい。
　これらＳ３１４４，Ｓ４１４５のいずれかにより肯定判定が下された場合、制御サブルーチンはＳ３１４６へ移行する。Ｓ３１４６においてデータ生成ブロック１２０は、全検出画素４６ａ分の受光データＤｒを含むと共に、降雨状態の報知を解除するように出力される検出データＤｄを、生成する。
　一方、Ｓ３１４４，Ｓ４１４５のいずれかにより否定判定が下された場合、制御サブルーチンはＳ３１４７へ移行する。Ｓ３１４７においてデータ生成ブロック１２０は、全検出画素４６ａ分の受光データＤｒを含むと共に、前回の検出サイクルＣｄにおける降雨状態に関してＳ３１４３，Ｓ３１４６，Ｓ３１４７のいずれかによる、報知又は解除の判断結果を引き継ぐように出力される検出データＤｄを、生成する。ここで、前回の検出サイクルＣｄにおいて特にＳ３１４７での降雨状態に関する判断結果には、前々回以前においてＳ３１４３又はＳ３１４６が最後に実行された検出サイクルＣｄでの報知又は解除の判断結果が、引き継がれることになる。
　こうして移動体１の起動中には、今回の検出サイクルＣｄにおける制御フロー及び制御サブルーチンの今回実行が、Ｓ３１４３，Ｓ３１４６，Ｓ３１４７のうちいずれかの実行完了に応じて終了すると、次回の検出サイクルＣｄにおける制御フローの次回実行が開始されることになる。
　以上説明した第三実施形態によると、光学センサ１０が搭載される移動体１に警告する警告範囲内まで、ノイズ率Ｒが上昇するのに応答して降雨状態を報知するように、検出データＤｄが生成される。これによれば、警告範囲内のノイズ率Ｒに応じた降雨状態の正確な出力に留まらず、移動体１の移動における安全性の確保にまで、光学センサ１０を有効活用することが可能となる。
　さらに第三実施形態によると、監視範囲内まで低下した場合の有効画素数Ｎｖ（具体的にはその平均値）に相関するノイズ率Ｒが、監視される。これによれば、有効画素数Ｎｖが監視範囲外に高くなる間は、降雨に応じたノイズ画素数Ｎｎが低下していると推定することができるので、ノイズ率Ｒは、その監視なしに、警告範囲外に低下した状況と即座に判断され得る。故に、ノイズ率Ｒに応じた降雨状態の判断は実質不要となる場合での検出データＤｄの生成時間を、短縮することが可能となる。
　（第四実施形態）
　第四実施形態は、第一実施形態の変形例である。図１７に示すように第四実施形態の制御フローでは、第一実施形態のＳ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１４０，Ｓ１５０にそれぞれ代わるＳ４１２０，Ｓ４１３０，Ｓ４１４０，Ｓ４１５０が実行される。
　具体的に、Ｓ４１２０において監視ブロック１１０は、図１８に示すように、検出距離Ｌ及び受光強度Ｉがノイズ範囲ＬＩｎ内の反射エコーＥｒのうち、検出画素４６ａ別に同一の検出サイクルＣｄとなる、今回の検出サイクルＣｄにおいて検出された全ての反射エコーＥｒを、ノイズエコーＥｒｎに特定する。即ち、ノイズ範囲ＬＩｎ内の受光強度Ｉであれば、検出画素４６ａ別に今回の検出サイクルＣｄでの受光タイミングが最先の反射エコーＥｒだけでなく、検出画素４６ａ別に今回の検出サイクルＣｄでの受光タイミングが二番目以降の反射エコーＥｒも、相異なるノイズエコーＥｒｎとして特定される。ここで受光タイミングが二番目以降になることは、検出画素４６ａ別にノイズ範囲ＬＩｎ内の受光強度Ｉを与える検出距離Ｌが今回の検出サイクルＣｄにて短い側から二番目以降になることと、等価である。但し、Ｓ４１２０による有効エコーＥｒｖの特定は、第一実施形態のＳ１２０に準じて遂行される。
　このような第四実施形態では、続くＳ４１３０において監視ブロック１１０が、図１７に示すように、今回の検出サイクルＣｄに関して少なくとも一つのノイズエコーＥｒｎを検出した検出画素４６ａでの、ノイズエコーＥｒｎの各特定数の合計値を、ノイズ画素数Ｎｎに代わるノイズ特定数Ｎｎｅとして、カウントする。但し、Ｓ４１３０による有効画素数Ｎｖのカウントは、第一実施形態のＳ１３０に準じて遂行される。
　また続くＳ４１４０において監視ブロック１１０は、今回の検出サイクルＣｄに関してＳ４１３０によりカウントされた、ノイズ特定数Ｎｎｅ及び有効画素数Ｎｖに相関するノイズ率Ｒを、監視する。このときノイズ率Ｒは、検出画素４６ａの総数ΣＮから有効画素数Ｎｖが減算補正された補正画素数に対して、ノイズ特定数Ｎｎｅが占める割合に、次の数３に従って定義される。
　さらに続くＳ４１５０においてデータ生成ブロック１２０は、全検出画素４６ａ分の受光データＤｒを含むと共に、Ｓ４１４０により監視されたノイズ率Ｒに応じて外界の降雨状態を報知するように、検出データＤｄを生成する。このとき降雨状態は、ノイズ率Ｒに相関する物理量として、第一実施形態の数２とは異なる単項式又は多項式の関数Ｇを用いた次の数４に従って定義される、設定時間あたりの降雨量Ｑを報知するダイアグ情報として、検出データＤｄにより出力されてもよい。但し、降雨状態は、多雨量を報知する警告情報として出力されてもよいことについては、第一実施形態のＳ１５０に準ずる。
　こうして移動体１の起動中には、今回の検出サイクルＣｄにおける制御フローの今回実行がＳ４１５０の実行完了に応じて終了すると、次回の検出サイクルＣｄにおける制御フローの次回実行が開始されることになる。
　このように第四実施形態も、物標Ｏｔからの反射エコーＥｒと特定される有効エコーＥｒｖを検出した検出画素４６ａの有効画素数Ｎｖを、検出画素４６ａの総数ΣＮから減算補正した補正画素数に、着目する。但し、第四実施形態によると、物標Ｏｔからの反射エコーＥｒは未検出となった検出画素４６ａの数となる補正画素数に対して、外界に降下した雨滴からの反射エコーＥｒと特定されるノイズエコーＥｒｎの数であるノイズ特定数Ｎｎｅの割合が、ノイズ率Ｒとして各検出サイクルＣｄに監視される。これによれば、物標Ｏｔからの有効エコーＥｒｖの検出により雨滴からのノイズエコーＥｒｎは未検出となる影響分が補正され得たノイズ率Ｒに応じて降雨状態を報知する検出データＤｄを、生成することができる。故に、距離Ｌを検出する光学センサ１０を、検出データＤｄによる降雨状態の正確な出力に有効活用することが可能である。
　しかも第四実施形態によると、検出距離Ｌ及び受光強度Ｉがノイズ範囲ＬＩｎ内の反射エコーＥｒのうち、検出画素４６ａ別に同一の検出サイクルＣｄにて検出された全ての反射エコーＥｒが、ノイズエコーＥｒｎに特定される。これによれば、光学センサ１０からの検出距離Ｌが異なる雨滴によって反射されたノイズエコーＥｒｎをいずれも、検出画素４６ａ別且つ検出サイクルＣｄ毎に特定してノイズ率Ｒに反映させることができるので、当該ノイズ率Ｒに応じた降雨状態の出力精度を高めることが可能となる。
　（他の実施形態）
　以上、複数の実施形態について説明したが、本開示は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
　変形例において制御部５１としての制御装置を構成する専用コンピュータは、デジタル回路及びアナログ回路のうち、少なくとも一方をプロセッサとして有していてもよい。ここでデジタル回路とは、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＳＯＣ（System on a Chip）、ＰＧＡ（Programmable Gate Array）、及びＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）等のうち、少なくとも一種類である。またこうしたデジタル回路は、プログラムを記憶したメモリを、有していてもよい。
　変形例のＳ１５０，Ｓ２１５０，Ｓ３１４３，Ｓ３１４６，Ｓ３１４７，Ｓ４１５０では、降雨状態に関する検出データＤｄは、全検出画素４６ａ分の受光データＤｒを含む検出データＤｄとは、独立して生成されてもよい。この場合、全検出画素４６ａ分の受光データＤｒを含む別の検出データＤｄの生成は、Ｓ１５０，Ｓ２１５０，Ｓ３１４３，Ｓ３１４６，Ｓ３１４７，Ｓ４１５０においてデータ生成ブロック１２０により遂行されてもよいし、Ｓ１１０において先立って検出ブロック１００又はデータ生成ブロック１２０により遂行されてもよい。
　変形例では、第四実施形態のＳ４１２０によりノイズ範囲ＬＩｎ内の全反射エコーＥｒをノイズエコーＥｒｎに特定する処理は、第一～第三実施形態のＳ１２０によりノイズ範囲ＬＩｎ内にて最先の反射エコーＥｒをノイズエコーＥｒｎに特定する処理に代えて、実行されてもよい。この場合、第一～第三実施形態のＳ１３０，Ｓ２１３０において、今回の検出サイクルＣｄにノイズエコーＥｒｎを少なくとも一つの検出した検出画素４６ａの数であるノイズ画素数Ｎｎが、カウントされるとよい。
　変形例では、第四実施形態のＳ４１２０に準じて有効範囲ＬＩｖ内の全反射エコーＥｒを有効エコーＥｒｖに特定する処理が、第一～第四実施形態のＳ１２０，Ｓ４１２０により有効範囲ＬＩｖ内にて最先の反射エコーＥｒを有効エコーＥｒｖに特定する処理に代えて、実行されてもよい。この場合、第一～第四実施形態のＳ１３０，Ｓ２１３０，４１３０において、今回の検出サイクルＣｄに有効エコーＥｒｖを少なくとも一つの検出した検出画素４６ａの数である有効画素数Ｎｖが、カウントされるとよい。
　変形例では、第二実施形態による画素エリア４６ｂ別での実行が、第三実施形態によるＳ１３０，Ｓ３１４０の実行に適用されてもよい。変形例では、第二実施形態による画素エリア４６ｂ別での実行が、第四実施形態によるＳ４１３０，Ｓ４１４０，Ｓ４１５０の実行に適用されてもよい。変形例では、第一実施形態のＳ１５０により数２に従って降雨量Ｑを報知する検出データＤｄが、第三実施形態のＳ３１４０のうち、Ｓ３１４３によるノイズ率Ｒの警告範囲内への上昇に応答した多雨量を報知する検出データＤｄに、代えて又は加えて実行されてもよい。変形例では、範囲ＬＩｎ，ＬＩｖの少なくとも一方が、近方閾値Ｌｔ１の設定なしに、零値以上の検出距離Ｌの範囲に規定されていてもよい。
　変形例では、第四実施形態のＳ４１２０によるノイズエコーＥｒｎの特定が、第三実施形態のＳ１２０によるノイズエコーＥｒｎの特定に代えて、実行されてもよい。この場合、第四実施形態のＳ４１３０によるノイズ特定数Ｎｎｅのカウントが、第三実施形態のＳ１３０によるノイズ画素数Ｎｎのカウントに代えて、実行されるとよい。それと共にこの場合、第四実施形態のＳ４１４０によるノイズ特定数Ｎｎｅに相関したノイズ率Ｒの監視が、第三実施形態のＳ３１４０のうち、Ｓ３１４２によるノイズ画素数Ｎｎに相関したノイズ率Ｒの監視に代えて、実行されるとよい。さらにこの場合、第四実施形態のＳ４１５０により数４に従って降雨量Ｑを報知する検出データＤｄが、第三実施形態のＳ３１４０のうち、Ｓ３１４３によるノイズ率Ｒの警告範囲内への上昇に応答した多雨量を報知する検出データＤｄに、代えて又は加えて実行されるとよい。
　変形例において、上述した制御方法及び制御プログラムを制御部５１として実行する制御装置、並びにそれを備える光学センサ１０の適用対象となる移動体１は、例えば自律走行又はリモート走行により荷物搬送若しくは情報収集等の可能な、自律走行ロボットであってもよい。変形例において、上述した制御方法及び制御プログラムを制御部５１として実行する制御装置、並びにそれを備える光学センサ１０の適用対象は、移動体１以外にも、例えばスマートポール等のインフラ設備であってもよい。ここまでの説明形態の他に、上述の各実施形態及び各変形例は、制御部５１としての制御装置が半導体装置（例えば半導体チップ等）の形態にて実施されてもよい。
　（付言）
　本明細書には、以下に列挙する複数の技術的思想と、それらの複数の組み合わせが開示されている。尚、本付言欄に記載された括弧内の符号は、先に詳述の実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示すものであり、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
　（技術的思想１）
　検出サイクル（Ｃｄ）毎に外界へ投光した投光ビーム（Ｂｐ）に対する物標（Ｏｔ）からの反射エコー（Ｅｒ）を受光して検出データ（Ｄｄ）を出力する光学センサ（１０）を、制御するためにプロセッサ（５１ｂ）を有する制御装置であって、
　前記プロセッサは、
　前記光学センサによる前記反射エコーの受光タイミングに応じた前記物標までの検出距離（Ｌ）に対して、前記光学センサによる前記反射エコーの受光強度（Ｉ）を、前記検出データの検出画素（４６ａ）別に関連付けて各前記検出サイクルに取得することと、
　前記物標からの前記反射エコーと特定される有効エコー（Ｅｒｖ）を検出した前記検出画素の数である有効画素数（Ｎｖ）が、前記検出画素の総数（ΣＮ）から減算補正された補正画素数に対して、前記外界に降下した雨滴からの前記反射エコーと特定されるノイズエコー（Ｅｒｎ）を検出した前記検出画素の数であるノイズ画素数（Ｎｎ）が、占めるノイズ率（Ｒ）を各前記検出サイクルに監視することと、
　前記ノイズ率に応じて前記外界の降雨状態を報知する前記検出データを、生成することとを実行するように構成される制御装置。
　（技術的思想２）
　検出サイクル（Ｃｄ）毎に外界へ投光した投光ビーム（Ｂｐ）に対する物標（Ｏｔ）からの反射エコー（Ｅｒ）を受光して検出データ（Ｄｄ）を出力する光学センサ（１０）を、制御するためにプロセッサ（５１ｂ）を有する制御装置であって、
　前記プロセッサは、
　前記光学センサによる前記反射エコーの受光タイミングに応じた前記物標までの検出距離（Ｌ）に対して、前記光学センサによる前記反射エコーの受光強度（Ｉ）を、前記検出データの検出画素（４６ａ）別に関連付けて各前記検出サイクルに取得することと、
　前記物標からの前記反射エコーと特定される有効エコー（Ｅｒｖ）を検出した前記検出画素の数である有効画素数（Ｎｖ）が、前記検出画素の総数（ΣＮ）から減算補正された補正画素数に対して、前記外界に降下した雨滴からの前記反射エコーと特定されるノイズエコー（Ｅｒｎ）の数の割合を、ノイズ率（Ｒ）として各前記検出サイクルに監視することと、
　前記ノイズ率に応じて前記外界の降雨状態を報知する前記検出データを、生成することとを実行するように構成される制御装置。
　（技術的思想３）
　前記ノイズ率を監視することは、
　前記受光強度に関して前記検出距離が増大するほど減少する閾強度（Ｉｔ）を上限境界としたノイズ範囲（ＬＩｎ）内において、前記検出画素別に前記検出距離及び前記受光強度の関連付けられた前記反射エコーを、前記ノイズエコーに特定することと、
　前記受光強度に関して前記閾強度を下限境界とした有効範囲（ＬＩｖ）内において、前記検出画素別に前記検出距離及び前記受光強度の関連付けられた前記反射エコーを、前記有効エコーに特定することとを含む技術的思想１又は２に記載の制御装置。
　（技術的思想４）
　前記ノイズ率を監視することは、
　前記検出画素別に各前記検出サイクルでの受光タイミングが最先となる前記反射エコーのうち、前記検出距離及び前記受光強度が前記ノイズ範囲内の前記反射エコーを前記ノイズエコーに特定することと、
　前記検出画素別に各前記検出サイクルでの受光タイミングが最先となる前記反射エコーのうち、前記検出距離及び前記受光強度が前記有効範囲内の前記反射エコーを前記有効エコーに特定することを含む技術的思想３に記載の制御装置。
　（技術的思想５）
　前記ノイズ率を監視することは、
　前記検出距離及び前記受光強度が前記ノイズ範囲内の前記反射エコーのうち、前記検出画素別に各前記検出サイクルでの受光タイミングが最先となる前記反射エコーに限定して、前記ノイズエコーを特定することを含む技術的思想４に記載の制御装置。
　（技術的思想６）
　前記ノイズ率を監視することは、
　前記検出距離及び前記受光強度が前記ノイズ範囲内の前記反射エコーのうち、前記検出画素別に同一の前記検出サイクルにて検出された全ての前記反射エコーを、前記ノイズエコーに特定することを含む技術的思想４に記載の制御装置。
　（技術的思想７）
　前記ノイズ率を監視することは、
　前記光学センサにおいて前記外界に露出する検出面（１２ａ）の位置に対応した閾距離（Ｌｔ１）以上となる前記検出距離の前記反射エコーから、前記ノイズエコー及び前記有効エコーを特定することと、
　前記閾距離未満となる前記検出距離の前記反射エコーを、前記ノイズエコー及び前記有効エコーの特定から除外することとを含む技術的思想３～６のいずれか一項に記載の制御装置。
　（技術的思想８）
　前記ノイズ率を監視することは、
　前記検出画素を設定数ずつ含んで定義される画素エリア（４６ｂ）別に、前記ノイズ率を監視することを含む技術的思想１～７のいずれか一項に記載の制御装置。
　（技術的思想９）
　前記検出データを生成することは、
　前記ノイズ率に相関する降雨量を前記降雨状態として報知するように、前記検出データを生成することを含む技術的思想１～８のいずれか一項に記載の制御装置。
　（技術的思想１０）
　前記検出データを生成することは、
　前記光学センサが搭載される移動体（１）に警告する警告範囲内まで、前記ノイズ率が上昇するのに応答して前記降雨状態を報知するように、前記検出データを生成することを含む技術的思想１～９のいずれか一項に記載の制御装置。
　（技術的思想１１）
　前記ノイズ率を監視することは、
　監視範囲内まで低下した場合の前記有効画素数に相関する前記ノイズ率を、監視することを含む技術的思想１０に記載の制御装置。
　（技術的思想１２）
　検出サイクル（Ｃｄ）毎に外界へ投光した投光ビーム（Ｂｐ）に対する物標（Ｏｔ）からの反射エコー（Ｅｒ）を受光して検出データ（Ｄｄ）を出力する光学センサであって、
　技術的思想１～１１のいずれか一項に記載の制御装置を含んで構成され、前記検出データを生成する制御部（５１）と、
　前記制御部による制御に従って前記投光ビームを投光する投光部（２１）と、
　前記制御部による制御に従って前記反射エコーを受光する受光部（４１）とを、備える光学センサ。
　尚、上述した技術的思想１～１１は、方法及びプログラムの各技術的思想で把握されてもよい。

Claims (16)

  1. 　検出サイクル（Ｃｄ）毎に外界へ投光した投光ビーム（Ｂｐ）に対する物標（Ｏｔ）からの反射エコー（Ｅｒ）を受光して検出データ（Ｄｄ）を出力する光学センサ（１０）を、制御するためにプロセッサ（５１ｂ）を有する制御装置であって、
    　前記プロセッサは、
    　前記光学センサによる前記反射エコーの受光タイミングに応じた前記物標までの検出距離（Ｌ）に対して、前記光学センサによる前記反射エコーの受光強度（Ｉ）を、前記検出データの検出画素（４６ａ）別に関連付けて各前記検出サイクルに取得することと、
    　前記物標からの前記反射エコーと特定される有効エコー（Ｅｒｖ）を検出した前記検出画素の数である有効画素数（Ｎｖ）が、前記検出画素の総数（ΣＮ）から減算補正された補正画素数に対して、前記外界に降下した雨滴からの前記反射エコーと特定されるノイズエコー（Ｅｒｎ）を検出した前記検出画素の数であるノイズ画素数（Ｎｎ）が、占めるノイズ率（Ｒ）を各前記検出サイクルに監視することと、
    　前記ノイズ率に応じて前記外界の降雨状態を報知する前記検出データを、生成することとを実行するように構成される制御装置。
  2. 　検出サイクル（Ｃｄ）毎に外界へ投光した投光ビーム（Ｂｐ）に対する物標（Ｏｔ）からの反射エコー（Ｅｒ）を受光して検出データ（Ｄｄ）を出力する光学センサ（１０）を、制御するためにプロセッサ（５１ｂ）を有する制御装置であって、
    　前記プロセッサは、
    　前記光学センサによる前記反射エコーの受光タイミングに応じた前記物標までの検出距離（Ｌ）に対して、前記光学センサによる前記反射エコーの受光強度（Ｉ）を、前記検出データの検出画素（４６ａ）別に関連付けて各前記検出サイクルに取得することと、
    　前記物標からの前記反射エコーと特定される有効エコー（Ｅｒｖ）を検出した前記検出画素の数である有効画素数（Ｎｖ）が、前記検出画素の総数（ΣＮ）から減算補正された補正画素数に対して、前記外界に降下した雨滴からの前記反射エコーと特定されるノイズエコー（Ｅｒｎ）の数の割合を、ノイズ率（Ｒ）として各前記検出サイクルに監視することと、
    　前記ノイズ率に応じて前記外界の降雨状態を報知する前記検出データを、生成することとを実行するように構成される制御装置。
  3. 　前記ノイズ率を監視することは、
    　前記受光強度に関して前記検出距離が増大するほど減少する閾強度（Ｉｔ）を上限境界としたノイズ範囲（ＬＩｎ）内において、前記検出画素別に前記検出距離及び前記受光強度の関連付けられた前記反射エコーを、前記ノイズエコーに特定することと、
    　前記受光強度に関して前記閾強度を下限境界とした有効範囲（ＬＩｖ）内において、前記検出画素別に前記検出距離及び前記受光強度の関連付けられた前記反射エコーを、前記有効エコーに特定することとを含む請求項１又は２に記載の制御装置。
  4. 　前記ノイズ率を監視することは、
    　前記検出画素別に各前記検出サイクルでの受光タイミングが最先となる前記反射エコーのうち、前記検出距離及び前記受光強度が前記ノイズ範囲内の前記反射エコーを前記ノイズエコーに特定することと、
    　前記検出画素別に各前記検出サイクルでの受光タイミングが最先となる前記反射エコーのうち、前記検出距離及び前記受光強度が前記有効範囲内の前記反射エコーを前記有効エコーに特定することを含む請求項３に記載の制御装置。
  5. 　前記ノイズ率を監視することは、
    　前記検出距離及び前記受光強度が前記ノイズ範囲内の前記反射エコーのうち、前記検出画素別に各前記検出サイクルでの受光タイミングが最先となる前記反射エコーに限定して、前記ノイズエコーを特定することを含む請求項４に記載の制御装置。
  6. 　前記ノイズ率を監視することは、
    　前記検出距離及び前記受光強度が前記ノイズ範囲内の前記反射エコーのうち、前記検出画素別に同一の前記検出サイクルにて検出された全ての前記反射エコーを、前記ノイズエコーに特定することを含む請求項４に記載の制御装置。
  7. 　前記ノイズ率を監視することは、
    　前記光学センサにおいて前記外界に露出する検出面（１２ａ）の位置に対応した閾距離（Ｌｔ１）以上となる前記検出距離の前記反射エコーから、前記ノイズエコー及び前記有効エコーを特定することと、
    　前記閾距離未満となる前記検出距離の前記反射エコーを、前記ノイズエコー及び前記有効エコーの特定から除外することとを含む請求項３に記載の制御装置。
  8. 　前記ノイズ率を監視することは、
    　前記検出画素を設定数ずつ含んで定義される画素エリア（４６ｂ）別に、前記ノイズ率を監視することを含む請求項１又は２に記載の制御装置。
  9. 　前記検出データを生成することは、
    　前記ノイズ率に相関する降雨量を前記降雨状態として報知するように、前記検出データを生成することを含む請求項１又は２に記載の制御装置。
  10. 　前記検出データを生成することは、
    　前記光学センサが搭載される移動体（１）に警告する警告範囲内まで、前記ノイズ率が上昇するのに応答して前記降雨状態を報知するように、前記検出データを生成することを含む請求項１又は２に記載の制御装置。
  11. 　前記ノイズ率を監視することは、
    　監視範囲内まで低下した場合の前記有効画素数に相関する前記ノイズ率を、監視することを含む請求項１０に記載の制御装置。
  12. 　検出サイクル（Ｃｄ）毎に外界へ投光した投光ビーム（Ｂｐ）に対する物標（Ｏｔ）からの反射エコー（Ｅｒ）を受光して検出データ（Ｄｄ）を出力する光学センサであって、
    　請求項１又は２に記載の制御装置を含んで構成され、前記検出データを生成する制御部（５１）と、
    　前記制御部による制御に従って前記投光ビームを投光する投光部（２１）と、
    　前記制御部による制御に従って前記反射エコーを受光する受光部（４１）とを、備える光学センサ。
  13. 　検出サイクル（Ｃｄ）毎に外界へ投光した投光ビーム（Ｂｐ）に対する物標（Ｏｔ）からの反射エコー（Ｅｒ）を受光して検出データ（Ｄｄ）を出力する光学センサ（１０）を、制御するためにプロセッサ（５１ｂ）により実行される制御方法であって、
    　前記光学センサによる前記反射エコーの受光タイミングに応じた前記物標までの検出距離（Ｌ）に対して、前記光学センサによる前記反射エコーの受光強度（Ｉ）を、前記検出データの検出画素（４６ａ）別に関連付けて各前記検出サイクルに取得することと、
    　前記物標からの前記反射エコーと特定される有効エコー（Ｅｒｖ）を検出した前記検出画素の数である有効画素数（Ｎｖ）が、前記検出画素の総数（ΣＮ）から減算補正された補正画素数に対して、前記外界に降下した雨滴からの前記反射エコーと特定されるノイズエコー（Ｅｒｎ）を検出した前記検出画素の数であるノイズ画素数（Ｎｎ）が、占めるノイズ率（Ｒ）を各前記検出サイクルに監視することと、
    　前記ノイズ率に応じて前記外界の降雨状態を報知する前記検出データを、生成することとを含む制御方法。
  14. 　検出サイクル（Ｃｄ）毎に外界へ投光した投光ビーム（Ｂｐ）に対する物標（Ｏｔ）からの反射エコー（Ｅｒ）を受光して検出データ（Ｄｄ）を出力する光学センサ（１０）を、制御するためにプロセッサ（５１ｂ）により実行される制御方法であって、
    　前記光学センサによる前記反射エコーの受光タイミングに応じた前記物標までの検出距離（Ｌ）に対して、前記光学センサによる前記反射エコーの受光強度（Ｉ）を、前記検出データの検出画素（４６ａ）別に関連付けて各前記検出サイクルに取得することと、
    　前記物標からの前記反射エコーと特定される有効エコー（Ｅｒｖ）を検出した前記検出画素の数である有効画素数（Ｎｖ）が、前記検出画素の総数（ΣＮ）から減算補正された補正画素数に対して、前記外界に降下した雨滴からの前記反射エコーと特定されるノイズエコー（Ｅｒｎ）の数の割合を、ノイズ率（Ｒ）として各前記検出サイクルに監視することと、
    　前記ノイズ率に応じて前記外界の降雨状態を報知する前記検出データを、生成することとを含む制御方法。
  15. 　検出サイクル（Ｃｄ）毎に外界へ投光した投光ビーム（Ｂｐ）に対する物標（Ｏｔ）からの反射エコー（Ｅｒ）を受光して検出データ（Ｄｄ）を出力する光学センサ（１０）を、制御するために記憶媒体（５１ａ）に記憶され、プロセッサ（５１ｂ）に実行させるための命令を含む制御プログラムであって、
    　前記光学センサによる前記反射エコーの受光タイミングに応じた前記物標までの検出距離（Ｌ）に対して、前記光学センサによる前記反射エコーの受光強度（Ｉ）を、前記検出データの検出画素（４６ａ）別に関連付けて各前記検出サイクルに取得することと、
    　前記物標からの前記反射エコーと特定される有効エコー（Ｅｒｖ）を検出した前記検出画素の数である有効画素数（Ｎｖ）が、前記検出画素の総数（ΣＮ）から減算補正された補正画素数に対して、前記外界に降下した雨滴からの前記反射エコーと特定されるノイズエコー（Ｅｒｎ）を検出した前記検出画素の数であるノイズ画素数（Ｎｎ）が、占めるノイズ率（Ｒ）を各前記検出サイクルに監視することと、
    　前記ノイズ率に応じて前記外界の降雨状態を報知する前記検出データを、生成することとを実行させるための前記命令を含む制御プログラム。
  16. 　検出サイクル（Ｃｄ）毎に外界へ投光した投光ビーム（Ｂｐ）に対する物標（Ｏｔ）からの反射エコー（Ｅｒ）を受光して検出データ（Ｄｄ）を出力する光学センサ（１０）を、制御するために記憶媒体（５１ａ）に記憶され、プロセッサ（５１ｂ）に実行させるための命令を含む制御プログラムであって、
    　前記光学センサによる前記反射エコーの受光タイミングに応じた前記物標までの検出距離（Ｌ）に対して、前記光学センサによる前記反射エコーの受光強度（Ｉ）を、前記検出データの検出画素（４６ａ）別に関連付けて各前記検出サイクルに取得することと、
    　前記物標からの前記反射エコーと特定される有効エコー（Ｅｒｖ）を検出した前記検出画素の数である有効画素数（Ｎｖ）が、前記検出画素の総数（ΣＮ）から減算補正された補正画素数に対して、前記外界に降下した雨滴からの前記反射エコーと特定されるノイズエコー（Ｅｒｎ）の数の割合を、ノイズ率（Ｒ）として各前記検出サイクルに監視することと、
    　前記ノイズ率に応じて前記外界の降雨状態を報知する前記検出データを、生成することとを実行させるための前記命令を含む制御プログラム。
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