CN104793215B - 激光雷达装置、物体检测方法 - Google Patents

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Abstract

激光雷达装置、物体检测方法。激光雷达装置包括：投射器，在预定检测周期期间多次向车辆的前方投射测量光；光接收元件，接收来自在水平方向上具有不同方向的多个检测区域的、测量光的反射光；测量部，选择来自光接收元件的光接收信号中的至少一个，并且通过对所选光接收信号采样来测量光接收值；积分器，对相同的采样时钟时间的来自相同的光接收元件的光接收信号的光接收值积分；检测器，基于所积分的光接收值在各个检测周期中检测障碍物；以及灵敏度控制器，在预定条件下，增加对光接收元件组的至少一部分的光接收值积分的次数。

Description

激光雷达装置、物体检测方法
技术领域
本公开涉及激光雷达装置、物体检测方法和程序，具体涉及可以适当设置对于车辆的正面方向的灵敏度的激光雷达装置、物体检测方法和程序。
背景技术
常规地，提出了一种提高激光雷达装置的检测精度的技术，其向车辆的前方投射激光束、以使用多个光接收元件沿水平方向同时接收来自不同方向的反射光。
例如，根据一种提案，以任意组合选择多个光接收元件，并且从所选光接收元件输出的光接收信号被相加并输出，以提高光接收灵敏度。根据一种提案，在车辆速度超过预定阈值的情况下，使待选的光接收元件的范围变窄，以使视角变窄，多个光接收元件在逐个平移的同时被选择，并且将光接收信号相加，借此提高光接收灵敏度，而不使沿水平方向的分辨率劣化。根据一种提案，在确定反射体不在车辆正面的情况下，平移并选择多个光接收元件，以不彼此交叠，并且将光接收信号相加，借此在减小沿水平方向的分辨率的同时提高光接收灵敏度，并且执行高速扫描(例如，参见未审查专利第7-191148号公报)。
常规地，在水平扫描脉冲激光束的车辆激光雷达装置中，还提出了一种限制激光束的强度、以确保行人或自身车辆正面的车辆中的乘客的安全性的技术。
例如，根据一种提案，可以在输出激光束的各个角度控制激光束的强度，沿光接收信号的强度超过上限的方向减小下一激光束的强度，并且沿光接收信号的强度小于或等于上限的方向增大下一激光束的强度。根据一种提案，基于方向盘的角度和车辆速度决定方向盘的各个角度所需的检测距离，并且控制对于各个角度的激光束的强度。根据一种提案，在检测到自身车辆的前面的车辆的情况下，沿所检测到的车辆的方向减小激光束的强度。根据一种提案，在检测到近距离障碍物的情况下，沿所检测到的障碍物的方向增加激光束的发散性，或者延长发光周期(例如，参见日本未审查专利第7-167958号公报)。
根据一种提案，例如，在一个扫描周期期间交替重复初步发光和主发光，在具有低强度的激光束的初步发光未检测到障碍物的情况下，以高于初步发光的正常强度来执行主发光，并且在初步发光检测到障碍物的情况下，以等于初步发光的强度的强度执行主发光。根据一种提案，在初步发光检测到的障碍物不位于自身车辆附近的情况下，以正常强度执行主发光，在障碍物位于自身车辆附近的情况下，以等于初步发光的强度的强度执行主发光。在初步发光检测到的障碍物不位于自身车辆附近的情况下，增大主发光的脉冲宽度，并且在障碍物位于自身车辆附近的情况下，减小主发光的脉冲宽度(例如，参见日本未审查专利第2002-181937号公报)。
根据一种提案，在将脉冲激光束水平扫描的同时对多次的激光束的光接收信号进行积分以检测物体的激光雷达装置中，在反射光量小于预定值的区域中减小激光束的扫描速度，并且在反射光量大于预定值的区域中增大激光束的扫描速度。因此，提高低反射率物体的检测精度，可以缩短一次扫描所需的时间，而不降低高反射率物体的检测精度(例如，参见日本未审查专利第2012-63236号公报)。
在激光雷达装置用于市区的情况下，因为车辆以低速行驶，所以不需要监测距离。另一方面，当过度增大激光雷达装置的灵敏度以监测距离时，由于诸如市区中的建筑物等的许多静止体，所以还检测检测必要性更低的物体，以至于激光雷达装置的检测结果的可靠性劣化。
想到一种用于增大激光束的强度的方法作为一种用于增大激光雷达装置的灵敏度的方法。然而，过强的激光束可能有害于人体。因此，不可能过度地增大激光束的强度。存在的问题是为了改变激光束的强度，增加了组件的数量。
另一方面，在车辆在高速公路或城郊公路上高速行驶的情况下，需要检测诸如自身车辆正面的车辆等的更远的物体，以避免接触的碰撞。
发明内容
做出本公开的一个或更多个实施方式，以适当设置对于车辆的正面方向的灵敏度。
根据本公开的一个或更多个实施方式，一种被构造成监测车辆的前方的激光雷达装置包括：投射器，该投射器被构造成在具有第一预定长度的检测周期期间多次向所述车辆的所述前方投射作为脉冲激光束的测量光；多个光接收元件，该多个光接收元件被构造成接收来自在水平方向上具有不同方向的多个检测区域的、所述测量光的反射光，所述多个光接收元件包括光接收元件组，该光接收元件组被构造成接收来自所述车辆的正面前方的检测区域组的所述反射光；测量部，该测量部被构造成选择来自所述光接收元件的光接收信号中的至少一个，并且通过对所选光接收信号进行采样来测量光接收值；积分器，该积分器被构造成对相同的采样时钟时间的来自相同的光接收元件的所述光接收信号的所述光接收值进行积分，所述光接收值是在所述检测周期内采样的；检测器，该检测器被构造成基于所积分的光接收值在各个检测周期中检测障碍物；以及灵敏度控制器，该灵敏度控制器被构造成当所述检测器未检测到所述障碍物并且基于外部输入的信息所述车辆的速度大于或等于预定阈值时，增加对所述光接收元件组的至少一部分的所述光接收值进行积分的次数。
在该激光雷达装置中，在具有第一预定长度的检测周期期间多次向车辆的前方投射作为脉冲激光束的测量光，使用多个光接收元件接收来自在水平方向上具有不同方向的多个检测区域的、所述测量光的反射光，包括光接收元件组，该光接收元件组被构造成接收来自所述车辆的正面前方的检测区域组的所述反射光，选择来自所述光接收元件的光接收信号中的至少一个，并且通过对所选光接收信号进行采样来测量光接收值，对相同的采样时钟时间的来自相同的光接收元件的所述光接收信号的所述光接收值进行积分，所述光接收值是在所述检测周期内采样的，基于所积分的光接收值在各个检测周期中检测障碍物，并且当未检测到所述障碍物并且基于外部输入的信息所述车辆的速度大于或等于预定阈值时，增加对所述光接收元件组的至少一部分的所述光接收值进行积分的次数。
因此，可以适当设置对于车辆的正面方向的灵敏度。
例如，投射器被构造有驱动电路、发光元件、投射光学系统等。例如，光接收元件构造有光电二极管。例如，测量部构造有复用器、TIA、PGA、A/D转换器等。例如，积分器、检测器和灵敏度控制器构造有微计算机和诸如各种处理器等的计算装置。
在该激光雷达装置中，当所述检测器未检测到所述障碍物并且基于所述外部输入信息的所述车辆的速度大于或等于所述预定阈值时，所述灵敏度控制器可以增加所述测量部在所述检测周期期间选择来自所述光接收元件组的至少一部分的所述光接收信号的次数。
因此，可以检测到车辆前面的远物体。
在激光雷达装置中，所述投射器可以在所述检测周期内多次循环地重复在具有第二预定长度的测量周期内多次投射所述测量光的处理，所属测量部可以在各个测量周期中选择所述光接收信号，并且当所述检测器未检测到所述障碍物并且基于所述外部输入信息的所述车辆的所述速度大于或等于所述预定阈值时，所述灵敏度控制器可以增加所述测量部在所述检测周期期间选择来自所述光接收元件组的至少一部分的所述光接收信号的次数。
因此，可以检测到车辆前面的远物体。
当所述检测器未检测到所述障碍物并且基于所述外部输入信息的所述车辆的速度大于或等于所述预定阈值时，所述灵敏度控制器可以在多个所述检测周期的期间对所述光接收元件组的至少一部分的所述光接收值进行积分。
因此，可以提高对于车辆的正面方向的灵敏度，而不降低对于除了车辆的正面方向之外的方向的灵敏度。
在所述激光雷达装置中，当所述检测器未检测到所述障碍物并且基于所述外部输入信息的所述车辆的速度大于或等于所述预定阈值时，所述灵敏度控制器可以增大放大来自所述光接收元件组的至少一部分的所述光接收信号的增益。
因此，可以进一步提高对于车辆的正面方向的灵敏度。
在所述激光雷达装置中，当所述检测器未检测到所述障碍物并且基于所述外部输入信息的所述车辆的速度大于或等于所述预定阈值时，所述灵敏度控制器可以提高对于所述检测区域组附近的所述检测区域的灵敏度。
因此，可以提高自身车辆前面的车辆的反射体的检测精度。
根据本公开的一个或更多个实施方式，一种被构造成监测车辆的前方的激光雷达装置的物体检测方法包括以下步骤：在具有第一预定长度的检测周期期间多次向所述车辆的所述前方投射作为脉冲激光束的测量光；利用多个光接收元件接收来自在水平方向上具有不同方向的多个检测区域的、所述测量光的反射光，所述光接收元件包括光接收元件组，该光接收元件组被构造成接收来自所述车辆的正面前方的检测区域组的所述反射光；选择来自所述光接收元件的光接收信号中的至少一个，并且通过对所选光接收信号进行采样来测量光接收值；对相同的采样时钟时间的来自相同的光接收元件的所述光接收信号的所述光接收值进行积分，所述光接收值是在所述检测周期内采样的；基于所积分的光接收值在各个检测周期中检测障碍物；以及当通过所述检测步骤中的处理未检测到所述障碍物并且基于外部输入的信息所述车辆的速度大于或等于预定阈值时，增加对所述光接收元件组的至少一部分的所述光接收值进行积分的次数。
在物体检测方法中，在具有预定长度的检测周期期间多次向车辆的前方投射作为脉冲激光束的测量光，使用多个光接收元件接收来自在水平方向上具有不同方向的多个检测区域的、所述测量光的反射光，所述光接收元件包括光接收元件组，该光接收元件组被构造成接收来自所述车辆的正面前方的检测区域组的所述反射光，选择来自所述光接收元件的光接收信号中的至少一个，并且通过对所选光接收信号进行采样来测量光接收值，对相同的采样时钟时间的来自相同的光接收元件的所述光接收信号的所述光接收值进行积分，所述光接收值是在所述检测周期内采样的，基于所积分的光接收值在各个检测周期中检测障碍物，并且当未检测到障碍物时并且基于外部输入的信息车辆的速度大于或等于预定阈值时，增加对光接收元件组的至少一部分的光接收值进行积分的次数。
因此，可以适当设置对于车辆的正面方向的灵敏度。
例如，投射步骤由驱动电路、发光元件、投射光学系统等执行。例如，光接收步骤由光电二极管执行。例如，测量步骤由复用器、TIA、PGA、A/D转换器等执行。例如，积分步骤、检测步骤和灵敏度控制步骤由微计算机和诸如各种处理器等的计算装置执行。
根据本公开的一个或更多个实施方式，一种使激光雷达装置的计算机执行处理的程序，所述激光雷达装置被构造成监测车辆的前方，所述激光雷达装置包括：投射器，该投射器被构造成在具有第一预定长度的检测周期期间多次向所述车辆的所述前方投射作为脉冲激光束的测量光；多个光接收元件，该多个光接收元件被构造成接收来自在水平方向上具有不同方向的多个检测区域的、所述测量光的反射光，所述多个光接收元件包括光接收元件组，该光接收元件组被构造成接收来自所述车辆的正面前方的检测区域组的所述反射光；以及测量部，该测量部被构造成选择来自所述光接收元件的光接收信号中的至少一个，并且通过对所选光接收信号进行采样来测量光接收值；所述处理包括以下步骤：对相同的采样时钟时间的来自相同的光接收元件的所述光接收信号的所述光接收值进行积分，所述光接收值是在所述检测周期内采样的；基于所积分的光接收值在各个检测周期中检测障碍物；以及当通过所述检测步骤中的处理未检测到所述障碍物并且基于外部输入的信息所述车辆的速度大于或等于预定阈值时，增加对所述光接收元件组的至少一部分的所述光接收值进行积分的次数。
在执行程序的计算机中，对相同的采样时钟时间的来自相同的光接收元件的所述光接收信号的所述光接收值进行积分，所述光接收值是在所述检测周期内采样的，基于所积分的光接收值在各个检测周期中检测障碍物，并且当通过检测步骤中的处理未检测到所述障碍物并且基于外部输入的信息所述车辆的速度大于或等于预定阈值时，增加对所述光接收元件组的至少一部分的所述光接收值进行积分的次数。
因此，可以适当设置对于车辆的正面方向的灵敏度。
例如，所述投射器被构造有驱动电路、发光元件、投射光学系统等。例如，光接收元件构造有光电二极管。例如，测量部构造有复用器、TIA、PGA、A/D转换器等。
因此，在本发明的一个或更多个实施方式中，可以适当设置对于车辆的正面方向的灵敏度。
附图说明
图1是例示根据本公开的一个或更多个实施方式的激光雷达装置的框图；
图2是例示测量光投射器的构造示例的框图；
图3是例示检查光发光器和光接收器的构造示例的框图；
图4是例示各个检测区域的位置的示意图；
图5是例示各个光接收元件与各个检测区域之间的关系的示意图；
图6是例示测量部的构造示例的框图；
图7是例示复用器的功能的构造示例的示意图；
图8是例示计算部的功能的构造示例的框图；
图9是例示监测处理的流程图；
图10是例示物体检测处理的流程图；
图11是例示物体检测处理的定时图；
图12是例示对光接收值进行积分的处理的图；
图13是例示在正常物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的示例的图；
图14是例示车辆检测方法的示例的图；
图15是例示在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第一示例的图；
图16是例示在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第二示例的图；
图17是例示在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第三示例的图；
图18是例示在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第四示例的图；
图19是例示在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第五示例的图；
图20是例示在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第六示例的图；
图21是例示在一个检测周期中选择的光接收元件的组合的示例的图；
图22是例示在多个测量周期上对光接收值进行积分的示例的图；
图23是例示连接到MUX的光接收元件的组合的第一修改例的图；
图24是例示在图23的第一修改例中在正常物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的示例的图；
图25是例示在图23的第一修改例中在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第一示例的图；
图26是例示在图23的第一修改例中在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第二示例的图；
图27是例示在图23的第一修改例中在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第三示例的图；
图28是例示在图23的第一修改例中在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第四示例的图；
图29是例示在图23的第一修改例中在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第五示例的图；
图30是例示在图23的第一修改例中在一个检测周期期间选择的光接收元件的组合的示例的图；
图31是例示连接到MUX的光接收元件的组合的第二修改例的图；
图32是例示在图31的第二修改例中在正常物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的示例的图；
图33是例示在图31的第二修改例中在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第一示例的图；
图34是例示在图31的第二修改例中在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第二示例的图；
图35是例示在图31的第二修改例中在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第三示例的图；
图36是例示在图31的第二修改例中在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第四示例的图；
图37是例示在图31的第二修改例中在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第五示例的图；
图38是例示在图31的第二修改例中在一个检测周期中选择的光接收元件的组合的示例的图；
图39是例示连接到MUX的光接收元件的组合的第三修改例的图；
图40是例示在图39的第三修改例中在正常物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的示例的图；
图41是例示在图39的第三修改例中在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第一示例的图；
图42是例示在图39的第三修改例中在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第二示例的图；
图43是例示在图39的第三修改例中在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第三示例的图；
图44是例示在图39的第三修改例中在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第四示例的图；
图45是例示在图39的第三修改例中在正面优先物体检测处理期间的各个测量周期中选择的光接收元件的组合的第五示例的图；
图46是例示在图39的第三修改例中在一个检测周期中选择的光接收元件的组合的示例的图；以及
图47是例示计算机的构造示例的框图。
具体实施方式
将参照附图描述本公开的实施方式。在本公开的实施方式中，阐述了许多特定细节，以提供本发明的更详尽的理解。然而，对于本领域技术人员来说，显而易见的是，可以在无这些特定细节的情况下实践本发明。在其他情况下，未详细描述公知特征，以避免使本发明模糊。如下进行描述。
1、实施方式
2、<修改例>
<1、实施方式>
{激光雷达装置11的构造示例}
图1例示根据本公开的一个或更多个实施方式的激光雷达装置11的构造示例。
例如，激光雷达装置11设置在车辆中，以监测车辆的前面。下文中，可由激光雷达装置11监测物体的区域被称为监测区域。下文中，设置有激光雷达装置11的车辆在与另一车辆区分时称作自身车辆。下文中，与自身车辆的左右方向(车辆宽度方向)平行的方向称作水平方向。
激光雷达装置11包括：控制器21、测量光投射器22、检查光发光器23、光接收器24、雨滴传感器25、测量部26和计算部27。
控制器21基于来自车辆控制装置12的指令或信息来控制激光雷达装置11的各个部分。
测量光投射器22向监测区域投射测量光，该测量光是用于检测物体的脉冲激光束(激光脉冲)。测量光投射器22向测量部26提供指示该测量光的发光定时的基准信号。
检查光发光器23发出用于检查光接收器24和测量部26的检查光，以照射光接收器24。
光接收器24接收测量光的反射光或检查光，并且沿水平方向检测来自不同方向的反射光或检查光的强度(亮度)。光接收器24输出多个光接收信号，该多个光接收信号中的每个光接收信号是与各个方向上的反射光或检查光的强度对应的电信号。
雨滴传感器25检测附着到自身车辆的挡风玻璃的雨滴量，并且向测量部26提供指示检测结果的传感器信号。
基于从光接收器24提供的模拟光接收信号，测量部26测量相对于光接收器24中的反射光的光接收值，并且向计算部27提供指示测得的光接收值的数字光接收信号。基于从测量光投射器22提供的模拟基准信号，测量部26测量相对于测量光投射器22中的测量光的光接收值，并且向计算部27提供指示测得的光接收值的数字基准信号。
基于从雨滴传感器25提供的模拟传感器信号，测量部26测量传感器值，并且向计算部27提供指示测得的传感器值的数字传感器信号。
基于从测量部26提供的光接收值的测量结果，计算部27检测监测区域中的物体，并且向控制器21和车辆控制装置12提供检测结果。基于从车辆速度传感器13提供的物体检测结果和自身车辆速度，计算部27控制激光雷达装置11检测物体的灵敏度(下文中，称作检测灵敏度)。基于从测量部26提供的传感器信号，计算部27检测挡风玻璃上雨滴的有无和雨滴量，并且向控制器21和车辆控制装置12提供检测结果。
例如，车辆控制装置12构造有ECU(电子控制单元)，并且基于监测区域中物体的检测结果，执行自动刹车控制和对驾驶者的警告。
车辆速度传感器13测量自身车辆速度，并且向计算部27提供指示测量结果的信息。
{测量光投射器22的构造示例}
图2例示激光雷达装置11的测量光投射器22的构造示例。测量光投射器22包括驱动电路101、发光元件102、投射光学系统103和基准光接收元件104。
驱动电路101在控制器21的控制下控制发光元件102的发光强度和发光定时。
例如，发光元件102构造有激光二极管，并且在驱动电路101的控制下发出测量光(激光脉冲)。从发光元件102发出的测量光通过构造有透镜等的投射光学系统103投射到监测区域。
例如，基准光接收元件104构造有光电二极管，在不使用投射光学系统103的情况下接收从发光元件102发出的测量光，并且执行将测量光光电转换成与测量光的光接收量对应的电流值的基准信号。基准光接收元件104向测量部26提供获得的基准信号。
基准信号用于调节标准时钟时间，该标准时钟时间用于测量从发出测量光起直到接收到反射光为止的时间。
{检查光发光器23和光接收器24的构造示例}
图3例示激光雷达装置11的检查光发光器23和光接收器24的构造示例。检查光发光器23包括驱动电路151和发光元件152。
光接收器24包括光接收光学系统201和光接收元件202-1至202-12。
下文中，光接收元件202-1至202-12简称为光接收元件202(除非彼此单独区分)。
驱动电路151在控制器21的控制下控制发光元件152的发光强度和发光定时。
例如，发光元件152构造有LED(发光二极管)，并且在驱动电路151的控制下发出脉冲LED光的检查光。在不使用诸如透镜等的光学系统的情况下，各个光接收元件202的光接收面直接照射有从发光元件152发出的检查光。
光接收光学系统201构造有透镜等，并且光接收光学系统201被安装为使得光接收光学系统201的光轴朝向车辆的前后方向定向。被监测区域中的物体反射的测量光的反射光入射在光接收光学系统201上，并且光接收光学系统201使入射的反射光入射在光接收元件202上。
例如，各个光接收元件202构造有光电二极管，该光电二极管执行将入射的光电荷光电转换成与光电荷的光量对应的电流值的光接收信号。在将光接收光学系统201上入射的反射光集中的位置处，设置光接收元件202，以与光接收光学系统201的光轴垂直且与自身车辆的车辆宽度方向平行(即，水平方向)形成为直线。
光接收光学系统201上入射的反射光在根据入射在光接收光学系统201上的水平角度分配到各个光接收元件202的同时，入射在各个光接收元件202上。各个光接收元件202在水平方向上接收来自监测区域的反射光中的、来自不同方向的反射光。因此，监测区域被分为沿水平方向的多个方向的多个区域(下文中，称作检测区域)，并且各个光接收元件202单独接收来自相应的检测区域的反射光。光接收元件202执行将接收到的反射光光电转换成与反射光的光接收量对应的电流值的光接收信号，并且向测量部26提供所获得的光接收信号。
将参照图4和图5来描述各个光接收元件202的检测区域的具体示例。图4示意性地例示当从上面看设置有激光雷达装置11的自身车辆C时各个检测区域的位置。图5示意性地例示当从上面看光接收器24时各个光接收元件202与各个检测区域之间的关系。为了容易理解，图5仅示意性地例示来自各个检测区域的反射光中的、穿过光接收光学系统201的透镜中心的光束。
光接收元件202从自身车辆C的行驶方向的右边起以光接收元件202-1、202-2、202-3的顺序排列。另一方面，激光雷达装置11的监测区域构造有在自身车辆C的前面径向分布的检测区域A1至A12，并且检测区域从自身车辆C的行驶方向的左边起以检测区域A1、A2、A3…的顺序排列。光接收元件202-1接收来自位于监测区域的左端的检测区域A1的反射光，并且光接收元件202-12接收来自位于监测区域的右端处的检测区域A12的反射光。光接收元件202-5至202-8(下文中，还称作正面光接收元件组)接收来自由自身车辆C的正面前面的倾斜线或阴影表示的检测区域A5至A8(下文中，还称作正面检测区域组)的反射光，并且光接收元件202-6和202-7接收来自由监测区域的中心中的阴影表示的检测区域A6和A7的反射光。
各个光接收元件202执行将来自发光元件152的检查光光电转换成与检查光的光接收量对应的电流值的光接收信号，并且向测量部26提供所获得的光接收信号。
{测量部26的构造示例}
图6例示激光雷达装置11的测量部26的构造示例。测量部26包括选择器251、电流电压转换器252、放大器253和采样部254。选择器251包括复用器(MUX)261-1至261-4。电流电压转换器252包括变压器阻抗放大器(Transformer Impedance Amplifier，TIA)262-1至262-4。放大器253包括可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier，PGA)263-1至263-4。采样部254包括A/D转换器(ADC)264-1至264-4。
光接收元件202-1、202-4、202-7和202-10连接到MUX 261-1，光接收元件202-2、202-5、202-8和202-11连接到MUX 261-2，并且光接收元件202-3、202-6、202-9和202-12连接到MUX 261-3。基准光接收元件104和雨滴传感器25连接到MUX 261-4。MUX 261-1、TIA262-1、PGA 263-1和ADC 264-1串联连接，MUX261-2、TIA 262-2、PGA 263-2和ADC 264-2串联连接，MUX 261-3、TIA 262-3、PGA 263-3和ADC 264-3串联连接，并且MUX 261-4、TIA262-4、PGA 263-4和ADC 264-4串联连接。
如上所述，图6中的倾斜线所表示的光接收元件202-5至202-8(正面光接收元件组)用于监测自身车辆的正面的前面的正面检测区域组。下文中，MUX 261-1至261-4、TIA262-1至262-4、PGA 263-1至263-4和ADC 264-1至264-4分别称作MUX 261、TIA 262、PGA263和ADC 264(除非分别彼此区分)。
在控制器21的控制下，MUX 261-1至261-3选择从四个光接收元件202提供的光接收信号中的至少一个，并且向后续TIA 262提供所选的光接收信号。在选择了多个光接收信号的情况下，MUX 261-1至261-3将所选的光接收信号彼此相加，并且向TIA 262提供相加的所选光接收信号。
在控制器21的控制下，MUX 261-4选择从基准光接收元件104提供的基准信号和从雨滴传感器25提供的传感器信号中的一个，并且向后续TIA 262提供所选信号。
在控制器21的控制下，各个TIA 262执行从各个MUX 261提供的信号的电流电压转换。即，各个TIA 262在将输入电流的信号转换成电压的信号的同时，以由控制器21设置的增益放大转换后的信号的电压。各个TIA 262向后续PGA 263提供放大信号。
在控制器21的控制下，各个PGA 263以由控制器21设置的增益放大从TIA 262提供的信号的电压，并且向后续ADC 264提供放大后的电压。
各个ADC 264执行从前一个PGA 263提供的信号的A/D转换。即，在控制器21的控制下，ADC 264-1至264-3通过采样从前一个PGA 263提供的模拟光接收信号来测量光接收值。ADC 264-1至264-3向计算部27提供指示光接收值的采样结果(测量结果)的数字光接收信号。
在控制器21的控制下，ADC 264-4通过采样从PGA 263-4提供的基准信号或传感器信号来测量光接收信号或传感器值。ADC 264-4向计算部27提供指示光接收值或传感器值的采样结果(测量结果)的数字光接收信号或传感器信号。
{MUX 261的构造示例}
图7示意性地例示MUX 261的功能的构造示例。
MUX 261包括解码器271、输入端子IN1至IN4、接触器C1至C4和输出端子OUT1。各个接触器C1至C4的一端连接到各个输入端子IN1至IN4，并且各个接触器C1至C4的另一端连接到输出端子OUT1。
下文中，输入端子IN1至IN4和接触器C1至C4分别简称为输入端子IN和接触器C(除非彼此区分)。
解码器271对从控制器21提供的选择信号解码，并且根据解码后的选择信号的内容单独地切换各个接触器C的开关状态。要输入到连接至接通的接触器C的输入端子IN的信号被选择，并且该信号从输出端子OUT1输出。对于多个接通接触器C，将所选的多个信号相加，并从输出端子OUT1输出。
{计算部27的构造示例}
图8例示计算部27的构造示例。此时，关于由计算部27对来自基准光接收元件104的基准信号和来自雨滴传感器25的传感器信号执行的处理的描述被省略。
计算部27包括积分器301、检测器302、通知部303和灵敏度控制器304。检测器302包括峰值检测器311和物体检测器312。
积分器301在各个采样时钟时间对相同的光接收元件202的光接收值进行积分，并且向峰值检测器311提供积分值(下文中，称作积分光接收值)。
基于各个光接收元件202的积分光接收值(反射光强度)，峰值检测器311检测测量光的反射光强度的水平方向和时间方向(距离方向)的峰值，并且向物体检测器312提供检测结果。
基于积分光接收值(反射光强度)的水平方向和时间方向(距离方向)的峰值和分布，物体检测器312检测监测区域中的物体，并且向控制器21、通知部303和灵敏度控制器304提供检测结果。
通知部303向车辆控制装置12提供监测区域中物体的检测结果。
灵敏度控制器304基于物体检测器312的物体检测结果和车辆速度传感器13的自身车辆速度的检测结果，通过控制器21单独控制各个检测区域的检测灵敏度。
{监测处理}
下面将参照图9中的流程图描述由激光雷达装置11执行的监测处理。例如，通过开启激光雷达装置11中设置的、车辆的点火开关或电源开关开始监测处理，并且通过关闭点火开关或电源开关来结束监测处理。
在以下描述中，除非需要，否则省略对从基准光接收元件104输出的基准信号执行的处理和对从雨滴传感器25输出的传感器信号的处理。
在步骤S1中，灵敏度控制器304确定是否存在障碍物。在通过下面描述的步骤S4或S6中的物体检测处理未检测到自身车辆可能碰撞或接触的物体的情况下，灵敏度控制器304确定不存在障碍物，并且流程进行到步骤S2中的处理。因为不存在自身车辆与障碍物碰撞或接触的风险，所以路面中嵌入的反射部件不被确定为物体。因为步骤S1的处理中不执行物体检测处理，所以灵敏度控制器304确定是否存在障碍物，并且流程进行到步骤S2中的处理。
在步骤S2中，基于车辆速度传感器13的检测结果，灵敏度控制器304确定自身车辆的车辆速度是否大于或等于预定速度(例如，30km/h或更大)。当灵敏度控制器304确定自身车辆的车辆速度小于预定速度时，流程进行到步骤S3中的处理。
另一方面，当灵敏度控制器304在步骤S1中确定存在障碍物时，跳过步骤S2中的处理，并且流程进行到步骤S3中的处理。
在步骤S3中，灵敏度控制器304向控制器21发出指令，以将检测灵敏度设置为正常灵敏度。
在步骤S4中，激光雷达装置11执行物体检测处理。然后，流程进行到步骤S7中的处理。在步骤S4的物体检测处理(下文中，称作正常物体检测处理)中，以正常检测灵敏度来监测所有的检测区域，以检测物体。下面将参照图10中的流程图描述详细的正常物体检测处理。
在步骤S51中，各个MUX 261选择光接收元件202。具体地，在控制器21的控制下，各个MUX 261在输入到MUX 261的光接收信号中选择提供给后续TIA 262的光接收信号。光接收元件202(作为所选光接收信号的输出源)的光接收值在以下处理中被测量。换言之，测量从所选光接收元件202的检测区域的反射光的强度。
此时，控制器21将TIA 262和PGA 263的增益设置为标准值。例如，该标准值被设置为适于检测市区中的近距离物体的稍低值。因为未检测到远距离物体，所以防止在市区中检测到不必要的物体。根据光接收元件202的个体差异和各个检测区域的特性，在各个光接收元件202中可以调节标准值。
在步骤S52中，测量光投射器22投射测量光。具体地，在控制器21的控制下，驱动电路101使发光元件102发出脉冲测量光。从发光元件102发出的测量光通过投射光学系统103投射到整个监测区域。
在步骤S53中，光接收器24根据反射光生成光接收信号。具体地，通过光接收光学系统201，各个光接收元件202在步骤S52的处理中投射的测量光的反射光中，接收来自沿相应方向的检测区域的反射光。各个光接收元件202执行将接收到的反射光光电转换成作为与反射光的光接收量对应的电信号的光接收信号，并且向后续MUX 261提供所获得的光接收信号。
在步骤S54中，测量部26对光接收信号采样。具体地，在控制器21的控制下，各个TIA 262执行从各个MUX 261提供的光接收信号的电流电压转换，并且以由控制器21设置的增益放大光接收信号的电压。各个TIA 262向后续PGA 263提供放大后的光接收信号。
在控制器21的控制下，各个PGA 263以由控制器21设置的增益放大从TIA 262提供的光接收信号的电压，并且向后续ADC 264提供放大后的电压。
在控制器21的控制下，各个ADC 264对从各个PGA 263提供的光接收信号采样，并且对光接收信号执行A/D转换。各个ADC 264向积分器301提供A/D转换后的光接收信号。
光接收信号采样处理将在以后参照图11详细描述。
在步骤S55中，积分器301对当前光接收值和直到前一次的光接收值进行积分。如后面参照图12描述的，对来自相同光接收元件202的、相同采样时钟时间的光接收值进行积分。积分器301对从ADC 264输出的光接收信号同时执行光接收值积分处理。因此，对三个光接收元件202的光接收值同时进行积分。
在步骤S56中，控制器21确定是否对光接收值测量了预定次数(例如，100次)。当控制器21确定未对光接收值测量预定次数时，流程返回到步骤S52中的处理。
重复步骤S52至S56中的处理，直到控制器21在步骤S56中确定对光接收值测量了预定次数为止。因此，在具有预定长度(以下要描述)的测量周期期间，将投射测量光以测量所选光接收元件202的光接收值的处理重复预定次数。对测得的光接收值进行积分。
另一方面，当控制器21在步骤S56中确定对光接收值测量了预定次数时，流程进行到步骤S57中的处理。
在步骤S57中，控制器21确定测量周期是否重复了预定次数(例如，四次)。当控制器21确定测量周期未重复预定次数时，流程返回到步骤S51中的处理。
重复步骤S51至S57中的处理，直到控制器21在步骤S57中确定测量周期重复了预定次数为止。即，在具有预定长度的测量周期期间，将测量周期重复预定次数。在各个测量周期期间，选择变为光接收值的测量对象的光接收元件202，并且切换变为反射光强度的测量对象的检测区域。
另一方面，当控制器21在步骤S57中确定测量周期重复了预定次数时，流程进行到步骤S58中的处理。
将参照图11和图13来描述步骤S51至S57中的处理的具体示例。
图11是例示光接收信号采样处理的具体示例的定时图。在图11的各个阶段中，水平轴指示时间。
图11的顶部阶段指示测量光的发光定时。各个检测周期TD1、TD2…是执行物体检测处理的周期的最小单位，并且在一个检测周期期间执行一次物体检测处理。
各个检测周期包括四个循环的测量周期TM1至TM4和暂停周期TB。测量周期是切换测量光接收值的光接收元件202的最小单位。虽然在测量周期之前可以选择光接收元件202，而在测量周期期间无法改变光接收元件202。因此，在一个测量周期期间，测量相同光接收元件202的光接收值。因此，可以切换以测量周期为单位变为反射光强度的测量对象的检测区域。
图11的第二阶段是例示检测周期TD1的测量周期TM2的放大图。如图11的第二阶段所例示的，在一循环的测量周期期间，以预定间隔预定次数(例如，100次)地投射测量光。
图11的第三阶段指示限定ADC 264的采样定时的触发信号的波形，并且第四阶段指示ADC 264中的光接收信号的采样定时。在图11的第四段中，垂直轴指示光接收信号的值(电压)，并且光接收信号上的多个黑圆指示采样点。因此，彼此相邻的黑圆之间的时间变为采样间隔。
控制器21在自投射测量光起经过预定时间之后，向各个ADC 264提供触发信号。在自输入触发信号起经过预定时间之后，各个ADC 264以预定采样频率(例如，几十至几百兆赫兹)预定次数地(例如，32次)对光接收信号采样。即，每当投射测量光时，以预定采样间隔预定次数地对由MUX 261选择的光接收信号采样。
例如，假定ADC 264的采样频率是100MHz，以10纳秒的采样间隔执行采样。因此，在距离方面，以大约1.5m的间隔对光接收值进行采样。即，沿从各个检测区域中的自身车辆的距离方向，测量大约1.5-m间隔的各个点的反射光强度。
各个ADC 264向积分器301提供数字光接收信号，该数字光接收信号指示基于触发信号的(触发信号被输入的时钟时间被设置为0)各个采样时钟时间的采样值(光接收值)。
由此，每当投射测量光时，对MUX 261所选择的各个光接收元件202的光接收信号采样。MUX 261-1、261-2和261-3所选择的光接收元件202的光接收信号被ADC 264-1、264-2和264-3同时采样。因此，以预定距离为单位测量各个所选光接收元件202的检测区域中的反射光强度。
另一方面，在暂停间隔TB期间，中断测量光的投射和光接收值的测量。基于测量周期TM1至TM4期间的光接收值的测量结果执行物体检测处理，并且设置、调节和测试测量光投射器22、光接收器24和测量部26。
下面将参照图12描述光接收值积分处理的具体示例。图12例示在一循环测量周期期间投射100次测量光的情况下对从特定光接收元件202输出的100次光接收信号进行积分的处理的示例。在图12中，水平轴指示基于触发信号被输入的时间(时钟时间是0)的时钟时间(采样时钟时间)，并且垂直轴指示光接收值(采样值)。
如图12所示，相对于从第一次至第100次的测量光，在采样时钟时间t1至ty对光接收信号采样，并且在相同的采样时钟时间对光接收值进行积分。例如，相对于从第一次至第100次的测量光，在采样时钟时间t1对光接收信号积分。对在检测周期期间被采样并且从相同的光接收元件202输出的光接收值在相同的采样时钟时间积分。积分值用于以下处理中。
在MUX 261将来自多个光接收元件202的光接收信号相加的情况下，例如，与仅来自光接收元件202-1和光接收元件202-2中的一个的光接收信号的光接收值独立地，对其中来自光接收元件202-1和202-2的光接收信号被相加的光接收值进行积分。换言之，其中来自光接收元件202-1和202-2的光接收信号被相加的光接收值和仅来自光接收元件202-1和光接收元件202-2中的一个的光接收信号的光接收值作为对不同种类的光接收信号采样的光接收值而彼此区分，并且分开进行积分。
通过积分处理，即使光接收信号对于一次的测量光的S/N比较低，也放大了信号分量，并且平均化并减小随机噪声。因此，信号分量和噪声分量容易从光接收信号分离，并且可以实质上提高光接收灵敏度。例如，提高相对于远方物体或低反射率物体来提高检测精度。通过增加积分次数，提高光接收灵敏度。
下文中，在一循环测量周期期间执行预定次数(例如，100次)的测量处理和积分处理的集合称作测量和积分单元。
图13例示在各个测量周期中由各个MUX 261选择的光接收元件202的组合的示例。在图13中，MUX 261-1至261-4简写为MUX 1至4。在图13中，方形框中的数字指示由MUX 261-1至261-4选择的光接收元件202的编号。即，光接收元件202-1至202-12由编号1至12指示。方形框中的“雨”指示雨滴传感器25，并且“R”指示基准光接收元件104。
例如，在测量周期TM1期间，光接收元件202-1至202-3和基准光接收元件104由MUX261-1至261-4选择，测量所选光接收元件202的光接收值和基准光接收元件104的光接收值。在测量周期TM2期间，光接收元件202-4至202-6和雨滴传感器25由MUX 261-1至261-4选择，测量所选光接收元件202的光接收值和雨滴传感器25的传感器值。在测量周期TM3期间，光接收元件202-7至202-9和雨滴传感器25由MUX 261-1至261-4选择，测量所选光接收元件202的光接收值和雨滴传感器25的传感器值。在测量周期TM4期间，光接收元件202-10至202-12和雨滴传感器25由MUX 261-1至261-4选择，测量所选光接收元件202的光接收值和雨滴传感器25的传感器值。
在图13的示例中，测量一个检测周期期间的所有光接收元件202的光接收值。换言之，测量一个检测周期期间来自监测区域的所有检测区域的反射光强度。
参照图10，峰值检测器311在步骤S58中检测峰值。
具体地，积分器301向峰值检测器311提供一个检测周期期间的各个光接收元件202的积分光接收值。基于各个光接收元件202在各个采样时钟时间的积分光接收值的分布，峰值检测器311检测在检测周期期间的反射光强度沿水平方向和时间方向(距离方向)的峰值。
具体地，峰值检测器311检测在各个光接收元件202中积分光接收值最大化的采样时钟时间。因此，在各个检测区域中检测峰值反射光强度沿来自自身车辆的距离方向的点。换言之，在各个检测区域中检测从自身车辆到峰值反射光强度的点的距离。
峰值检测器311检测在各个采样时钟时间中积分光接收值最大化的光接收元件202(检测区域)。因此，在来自自身车辆的距离方向上，检测以预定间隔(例如，每隔大约1.5m)反射光强度最大化的水平位置(检测区域)。
峰值检测器311向物体检测器312提供指示检测结果的信息。
任何方法可以用作用于峰值检测器311的峰值检测的方法。
在步骤S59中，物体检测器312检测物体。具体地，基于检测周期期间的反射光强度的水平方向和时间方向以及峰值检测结果，物体检测器312检测监测区域中诸如另一个车辆、行人和障碍物等物体的有无以及物体的种类、方向和距离。
任何方法可以用作物体检测器312的物体检测方法。
下面，将参照图14描述物体检测方法的示例。
在图14的曲线图中，例示在车辆351在自身车辆前面行驶的情况下，反射光从车辆351返回的采样时钟时间附近的积分光接收值的水平分布。在图14的曲线图中，以光接收元件202的水平排布的顺序沿水平轴方向来排列采样时钟时间的光接收元件202的积分光接收值。
测量光从车辆351反射，并且被光接收元件202接收，并且在光投射与光接收之间产生时间差。因为该时间差和激光雷达装置11与车辆351之间的距离成比例，所以测量来自车辆351的反射光被测量为与时间差一致的采样时间(采样时钟时间tn)的光接收值。因此，在具有包括车辆351的检测区域的光接收元件202的积分光接收值中，在采样时钟时间tn的积分光接收值特别增大。
在自身车辆前面存在车辆351的情况下，因为从车辆351反射的反射光是从光接收元件202接收的，所以具有包括车辆351的检测区域的光接收元件202的积分光接收值增大。因为在车辆351后面的右反射器352R和左反射器352L的反射率增大，所以具有包括反射器352L和352R的检测区域的光接收元件202的积分光接收值特别增大。
因此，如图14的曲线图所例示，在积分光接收值的水平分布中出现两个明显的峰值P1和P2。因为从反射器352L与352R之间的车体反射的光被检测，所以峰值P1与P2之间的积分光接收值也高于其他区域。由此，在相同采样时钟时间的积分光接收值的水平分布中，通过检测两个明显峰值，可以检测自身车辆前面行驶的车辆。
当检测物体时，物体检测器312基于被检测物体的种类和位置、被检测物体相对于自身车辆的检测物体的速度和被检测物体的移动方向，确定被检测物体是否是障碍物。即，物体检测器312确定被检测物体是否具有与自身车辆碰撞或接触的风险。
然后，正常物体检测处理结束。
参照图9，当灵敏度控制器304在步骤S2中确定自身车辆的车辆速度大于或等于预定速度时，流程进行到步骤S5中的处理。
在步骤S5中，灵敏度控制器304发出提高对于正面方向的灵敏度的指令。即，灵敏度控制器304向控制器21发出提高对于正面检测区域组的灵敏度。
在步骤S6中，类似于步骤S4中的处理，执行物体检测处理。然后，处理进行到步骤S7中的处理。此时，在物体检测处理(下文中，称作正面优先物体检测处理)中，与步骤S4中的正常物体检测处理不同，优选地以高灵敏度监测监测区域中的正面方向以检测物体。
正面优先物体检测处理与正常物体检测处理的区别在于一个检测周期的各个测量周期中选择的光接收元件202的组合以及TIA 262和PGA 263的增益的设置值。
图15至图20中的模式A1a至A5例示各个测量周期中选择的光接收元件202的组合的示例。图21例示在图15至图20的模式A1a至A5中一个检测周期期间所选的光接收元件202的组合。在图21中，方形框中的编号指示各个光接收元件202的编号，并且指示自身车辆中水平排布的光接收元件202的排布。在图21中，一个检测周期期间多次选择的光接收元件202的框由斜线框指示，仅选择一次的光接收元件202的框由轮廓框指示，并且未选择一次的光接收元件202的框由黑色框指示。
图15中的模式A1a与图13的正常物体检测处理的模式的区别在于MUX 261-1至261-3在测量周期TM1至TM4中仅选择光接收元件202-7、202-5和202-6。即，在一个检测周期期间增大选择沿正面方向的光接收元件202-5至202-7的频率。在四循环的测量周期TM1至TM4中对光接收元件202-5至202-7的光接收值进行积分，并且积分时间增加四倍，借此光接收元件202-5至202-7的积分光接收值变为正常物体检测处理情况下的四倍。结果，与正常物体检测处理的情况相比，提高对于检测区域A5至A7的检测灵敏度。
图16中的模式A1b与图13的正常物体检测处理的模式的区别在于MUX 261-1至261-3在测量周期TM1至TM4中仅选择光接收元件202-7、202-8和202-6。即，光接收元件202-6至202-8的积分光接收值变为正常物体检测处理情况下的四倍。
图17至图20中的模式A2至A5与图13的正常物体检测处理的模式的区别在于在测量周期TM1至TM4中选择光接收元件202-5至202-8(正面光接收元件组)中的一个。因此，光接收元件202-5至202-8中的一个的积分光接收值变为正常物体检测处理情况下的四倍。
在测量周期TM1至TM4中，控制器21将与光接收元件202-5至202-8对应的TIA 262和PGA 263的增益设置为高于标准值的值(例如，最大值)。在光接收元件202-5至202-8中的一个提供光接收信号的情况下，TIA 262和PGA 263的增益被设置为高于标准值的值。
当自身车辆在不存在障碍物的同时以高速行驶时，以高灵敏度集中监测自身车辆的正面方向。
具体地，如图21所例示，在模式A1a或A1b中，以高灵敏度集中监测仅自身车辆的正面方向。因此，在自身车辆的正面方向上，可以快速且安全地检测更远处的物体，并且可以防止自身车辆与高速行驶的自身车辆前面的车辆或行人碰撞或接触。
在模式A2至A5中，以高灵敏度集中监测自身车辆的正面方向的一部分，并且还持续监测除了正面方向之外的方向。因此，虽然模式A2至A5稍稍劣于模式A1a和A1b，但是可以沿自身车辆的正面方向快速且安全地检测更远的物体。还可以沿除了正面方向之外的方向安全地检测物体。因此，可以在以沿自身车辆的正面方向的一部分为中心的宽范围上防止与车辆或行人的碰撞和接触。
除了增大在一个检测周期期间选择正面光接收元件组的频率，例如，还可以在多个检测周期期间对正面光接收元件的光接收值(相对于正面检测区域组的光接收值)进行积分，以提高对于正面方向的检测灵敏度。
例如，如图22所例示，各个测量周期中选择的光接收元件202的组合被设置为与正常物体检测处理相同的模式，并且可以相对于正面光接收元件组在四个检测周期上对光接收值进行积分。具体地，例如，可以在检测周期TD4期间对检测周期TD1至TD4期间光接收元件202-5至202-8的光接收值进行积分。因此，因为光接收元件202-5至202-8的积分次数增大四倍，所以光接收元件202-5至202-8的积分光接收值变为正常物体检测处理的情况下的大约四倍。根据积分光接收值的增大，与光接收元件202-5至202-8对应的TIA 262和PGA263的增益被设置为高于标准值的值。
在图15至图20的方法和图22的方法这两者中，通过控制各个光接收元件202的光接收值的积分次数，控制对于各个检测区域的检测灵敏度，并且提高对于至少一部分正面检测区域组的检测灵敏度。在图15至图20的方法中，因为在短时间内多次对光接收值进行积分，所以在提高检测灵敏度的检测区域中可以增大物体检测速度。另一方面，在图22的方法中，因为监测其他光接收元件202的检测区域也被继续监测，所以可以在不降低对于除了正面方向之外的检测区域的检测灵敏度的情况下，提高对于沿正面方向的检测区域的检测灵敏度。
例如，可以组合并执行图15至图20的方法和图22的方法。
参照图9，计算部27在步骤S7中进行检测结果的通知。具体地，物体检测器312向通知部303、控制器21和灵敏度控制器304提供诸如障碍物的有无、和障碍物的位置、距离、尺寸等的检测结果。需要时，通知部303向车辆控制装置12提供检测结果。
然后，流程返回到步骤S1中的处理，并且重复执行步骤S1至S7中的处理。
如上所述，根据障碍物的有无和自身车辆的车辆速度，可以自动且适当设置对于各个检测区域的检测灵敏度。具体地，在障碍物存在的情况下，或在自身车辆以低速行驶的情况下，对于正面方向的检测灵敏度被设置为低水平，并且均匀地检测监测区域中的各个检测区域。因此，例如，均匀地检测沿自身车辆前面的各个方向存在的物体，并且可以防止碰撞和接触。可以安全地跟踪障碍物，或可以在市区中防止检测不必要的物体。
另一方面，当自身车辆在不存在障碍物的同时以高速行驶时，以高灵敏度集中监测自身车辆的正面方向。因此，可以快速检测自身车辆前面的车辆或横过自身车辆前面的街道的行人，以防止碰撞或接触，上述车辆或行人具有与高速行驶的自身车辆碰撞或接触的高风险。
因为对光接收元件202的光接收值进行积分以检测物体，所以可以提高对于反射光的光接收灵敏度，并且可以提高监测区域中物体的检测精度。
四循环测量周期设置在一个检测周期中，并且切换测量光接收值的光接收元件202，使得可以在限制TIA 262、PGA 263和ADC 264的数量的同时，在一个检测周期期间监测需要的检测区域。因此，可以限制需要测量光接收值或对光接收值进行积分所需的电路的规模和计算量。
<2、修改例>
下面将描述本公开的一个或更多个实施方式的修改例。
{关于光接收元件202的组合的修改例}
连接到MUX 261的光接收元件202的组合和在测量周期期间选择的光接收元件202的组合不限于本公开的一个或更多个实施方式。下面将参照图23至图46描述连接到MUX261的光接收元件202的组合和在测量周期期间选择的光接收元件202的组合的修改例。
(第一修改例)
图23例示连接到各个MUX 261的光接收元件202的组合的第一修改例。具体地，光接收元件202-1、202-7和202-10以及基准光接收元件104连接到MUX 261-1，光接收元件202-2、202-4、202-8和202-11连接到MUX 261-2，光接收元件202-3、202-5、202-9和202-12连接到MUX 261-3，并且光接收元件202-6和雨滴传感器25连接到MUX 261-4。
图23中的光接收元件202的组合与图6中的光接收元件202的组合的区别在于光接收元件202-5至202-8(正面光接收元件组)连接到彼此不同的MUX 261，并且雨滴传感器25和基准光接收元件104连接到不同的MUX 261。
图24例示在图23的第一修改例中在正常物体检测处理期间各个测量周期中选择的光接收元件202的组合的示例。在图24的示例中，在测量周期TM1期间选择光接收元件202-1至202-3和雨滴传感器25，在测量周期TM2期间选择光接收元件202-4至202-6和基准光接收元件104，在测量周期TM3期间选择光接收元件202-7至202-9和雨滴传感器25，并且在测量周期TM4期间选择光接收元件202-10至202-12和雨滴传感器25。因此，类似于图13的情况，在一个检测周期期间测量所有光接收元件202的光接收值，并且监测监测区域中的所有检测区域。
图25至图29中的模式B1至B5例示在图23的第一修改例中在正面优先物体检测处理期间各个测量周期中选择的光接收元件202的组合的示例。图30例示在图25至图29的模式B1至B5中在一个检测周期期间所选的光接收元件202的组合。
图25中的模式B1与图24的正常物体检测处理的模式的区别在于在测量周期TM1至TM4上选择光接收元件202-5至202-8(正面光接收元件组)。因此，光接收元件202-5至202-8的积分光接收值变为正常物体检测处理的情况下的四倍。
如图30所例示，在模式B1中，类似于图15中的模式A1a和图16中的模式A1b，以高灵敏度集中监测仅自身车辆的正面方向。
具体地，在模式B1中，与模式A1a和A1b相比，可以以高灵敏度集中监测沿正面方向的更宽范围。
图26至图29中的模式B2至B5与图24的正常物体检测处理的模式的区别在于在测量周期TM1至TM4上选择光接收元件202-5至202-8(正面光接收元件组)中的一个。因此，光接收元件202-5至202-8中的一个光接收元件的积分光接收值变为正常物体检测处理的情况下的四倍。
如图30例例示，在模式B2至B5中，类似于图17至图20中的模式A2至A5，以高灵敏度集中监测自身车辆的正面方向的一部分，并且还继续监测除了正面方向之外的方向。具体地，在模式B3中，还可以继续监测除了集中监测的监测区域A6之外的其他监测区域。
(第二修改例)
图31例示连接到各个MUX 261的光接收元件202的组合的第二修改例。具体地，光接收元件202-1、202-5和202-9连接到MUX 261-1，光接收元件202-2、202-6和202-10连接到MUX 261-2，光接收元件202-3、202-7和202-11连接到MUX 261-3，并且光接收元件202-4、202-8和202-12连接到MUX 261-4。雨滴传感器25连接到MUX 261-1、261-2和261-4。基准光接收元件104连接到MUX 261-4。
图31中的光接收元件202的组合与图23中的光接收元件202的组合的大的区别在于光接收元件202连接到所有MUX 261中的每一个，并且雨滴传感器25连接到三个MUX 261。
图32例示在图31的第二修改例中在正常物体检测处理期间各个测量周期中选择的光接收元件202的组合的示例。在图32的示例中，在测量周期TM1期间选择光接收元件202-1至202-3和基准光接收元件104，在测量周期TM2期间选择光接收元件202-4至202-6和雨滴传感器25，在测量周期TM3期间选择光接收元件202-7至202-9和雨滴传感器25，并且在测量周期TM4期间选择光接收元件202-10至202-12和雨滴传感器25。因此，类似于图13和图24的情况，在一个检测周期期间测量所有光接收元件1的光接收值，并且监测监测区域中的所有检测区域。
图33至图37中的模式C1至C5例示在图31的第二修改例中在正面优先物体检测处理期间各个测量周期中选择的光接收元件202的组合的示例。图38例示在图33至图37的模式C1至C5中在一个检测周期期间所选的光接收元件202的组合。
图33中的模式C1与图32的正常物体检测处理的模式的区别在于在测量周期TM1至TM4上选择光接收元件202-5至202-8(正面光接收元件组)。因此，光接收元件202-5至202-8的积分光接收值变为正常物体检测处理的情况下的四倍。
如图38所例示，在模式C1中，类似于图24中的模式B，以高灵敏度集中监测仅自身车辆的正面方向。
图34至图37中的模式C2至C5与图32的正常物体检测处理的模式的区别在于在测量周期TM1至TM4上选择光接收元件202-5至202-8(正面光接收元件组)中的一个。因此，光接收元件202-5至202-8中的一个光接收元件的积分光接收值变为正常物体检测处理的情况下的四倍。
如图38所例示，在模式C2至C5中，类似于图17至图20中的模式A2至A5和图26至图29中的模式B2至B5，以高灵敏度集中监测自身车辆的正面方向的一部分，并且还继续监测除了正面方向之外的方向。具体地，在模式C2至C5中，即使选择任意模式，也可以将停止监测的检测区域的数量限制为两个。
(第三修改例)
图39例示连接到各个MUX 261的光接收元件202的组合的第三修改例。具体地，光接收元件202-1至202-4连接到MUX 261-1，光接收元件202-5和202-6连接到MUX 261-2，光接收元件202-7和202-8连接到MUX 261-3，并且光接收元件202-9至202-12连接到MUX 261-4。雨滴传感器25连接到MUX 261-2和261-3。基准光接收元件104连接到MUX 261-2。
图39中的光接收元件202的组合与图6、图23中的光接收元件23的组合的大的区别在于彼此相邻的光接收元件202连接到相同的MUX 261，并且每两个光接收元件202连接到MUX 261-2和261-3。
图40例示在图39的第三修改例中在正常物体检测处理期间各个测量周期中选择的光接收元件202的组合的示例。在测量周期TM1期间选择光接收元件202-1、202-7和202-9和基准光接收元件104，在测量周期TM2期间选择光接收元件202-2、202-5和202-10和雨滴传感器25，在测量周期TM3期间选择光接收元件202-3、202-8和202-11和雨滴传感器25，并且在测量周期TM4期间选择光接收元件202-4、202-6和202-12和雨滴传感器25。因此，在图40的示例中，类似于图13、图24和图32的情况，在一个检测周期期间测量所有光接收元件202的光接收值，并且监测监测区域中的所有检测区域。
图41至图45中的模式D1至D5例示在图40的第三修改例中在正面优先物体检测处理期间各个测量周期中选择的光接收元件202的组合的示例。图46例示在图41至图45的模式D1至D5中在一个检测周期期间所选的光接收元件202的组合。
图41中的模式D1与图40的正常物体检测处理的模式的区别在于在测量周期TM1至TM4上选择光接收元件202-4、202-6、202-7和202-9。因此，光接收元件202-4、202-6、202-7和202-9的积分光接收值变为正常物体检测处理的情况下的四倍。另外，在测量周期TM1至TM4期间，控制器1将与光接收元件202-4、202-6、202-7和202-9对应的TIA 262和PGA 263的增益设置为高于标准值的值。
如图46所例示，在模式D1中，除了正面中心的检测区域A6和A7之外，以高灵敏度集中监测检测区域A4和A9，检测区域A4和A9位于正面检测区域组附近，并且与检测区域A6和A7分开预定间隙。因此，例如，因为如图14所示，反射器通常存在在车辆后部中的右左端附近，所以提高自身车辆前面的车辆的反射器的检测精度和检测速度。因此，可以更加快速且安全地检测自身车辆前面的车辆。
图42至图45中的模式D2至D5与图40的正常物体检测处理的模式的区别在于在测量周期TM1至TM4上选择光接收元件202-5至202-8(正面光接收元件组)中的一个。因此，光接收元件202-5至202-8中的一个光接收元件的积分光接收值变为正常物体检测处理的情况下的四倍。
如图46例例示，在模式D2至D5中，类似于图17至图20中的模式A2至A5、图26至图29中的模式B2至B5和图34至图37中的模式C2至C5，以高灵敏度集中监测自身车辆的正面方向的一部分，并且还继续监测除了正面方向之外的方向。具体地，在模式D2至D5中，即使选择任意模式，也可以将停止监测的检测区域的数量限制为两个。
连接到MUX 261的光接收元件202的组合和测量周期中选择的光接收元件202的组合仅以示例的方式例示，并且能够在必要时改变。例如，在正面优先物体检测处理期间测量周期TM1至TM4上选择的、光接收元件202的数量(即，集中监测的检测区域的数量)可以被设置为两个或三个。例如，不总是需要在测量周期TM1至TM4上设置与集中监测的检测区域对应的光接收元件202，而是可以在两个或三个测量周期中选择光接收元件202。
例如，不固定在正面优先物体检测处理期间选择的光接收元件202的组合的模式，而是可以以检测周期为单位改变模式。例如，可以在各个预定检测周期中改变至少两个模式A1a至A5。例如，可以在正面优先物体检测处理期间混合正常物体检测处理的光接收元件202的组合的模式。
{关于激光雷达装置11的构造的修改例}
激光雷达装置11的构造不限于图1中的示例，而是可以在需要时改变。
例如，可以集成控制器21和计算部27，或者可以改变控制器21和计算部27的功能分配。
例如，可以在需要时增加或减少光接收元件202、MUX 261、TIA 262、PGA 263和ADC264的数量。
例如，通过增加光接收元件202的数量，可以加宽监测区域，或者可以更加精细地划分监测区域中的检测区域。另一方面，通过减少光接收元件202的数量，可以使监测区域变窄，或者可以合并监测区域中的检测区域。
例如，通过改变MUX 261、TIA 262、PGA 263和ADC 264的组合的数量，可以增加或减少同时采样的光接收信号的数量。
在以上描述中，以示例的方式，在各个检测周期中执行一次物体检测处理。另选地，例如，必要时在至少两个检测周期上对光接收值进行积分，并且可以在至少两个检测周期中执行一次物体检测处理。
一个检测周期期间的测量周期循环数可以被设置为任意数值。
在图10的物体检测处理中，以示例的方式，在四循环测量周期之后检测峰值光接收值。另选地，例如，每当结束各个循环的测量周期时，可以与下一循环测量周期并行地检测峰值。在图13的示例中，可以在测量周期TM2期间检测在测量周期TM1期间测量积分光接收值的光接收元件202-1至202-3的峰值。在这种情况下，可以平行地单独检测三个光接收元件202的峰值。
{本公开的应用的修改例}
例如，本公开还可以应用于未设置MUX 261、而设置与光接收元件202相同数量的TIA 262、PGA 263和ADC 264、以能够在一个测量周期期间测量所有光接收元件的光接收值的激光雷达装置。
[计算机的构造示例]
可以由硬件或软件执行上述一系列处理。在由软件执行上述系列的程序的情况下，构成软件的程序安装在计算机上。计算机的示例包括专用硬件中合并的计算机，和通过安装各种程序可以执行各种功能的通用个人计算机。
图47是例示使用程序执行一系列处理的计算机的硬件构造示例的框图。
在计算机中，CPU(中央处理单元)601、ROM(只读存储器)602、RAM(随机存取存储器)603通过总线604彼此连接。
输入和输出接口605还连接到总线604。输入部606、输出部607、存储器608、通信器609和驱动器610连接到输入和输出接口605。
例如，输入部606构造有键盘、鼠标和麦克风。例如，输出部607构造有显示器和扬声器。例如，存储部608构造有硬盘和非易失性存储器。例如，通信器609构造有网络接口。驱动器610驱动诸如磁盘、光盘、磁光盘和半导体存储器等的可去除介质611。
在具有上述构造的计算机中，例如，CPU 601通过输入和输出接口605和总线604将存储器608中存储的程序加载在RAM 603上，以执行该系列的处理。
例如，由计算机(CPU 601)执行的程序可以在记录于作为封装介质的可去除介质611中的同时提供。程序还可以通过诸如局域网、因特网和数字卫星广播等的有线或无线发送介质提供。
在计算机中，程序可以通过将可去除介质611安装在驱动器610上，借助输入和输出接口605安装在存储器608上。程序还可以由通信器609借助有线或无线发送介质接收，且安装在存储器608上。程序可以之前安装在ROM 602或存储器608上。
计算机执行的程序可以是沿着本公开的一个或更多个实施方式中描述的顺序以时间序列执行处理的程序、平行执行处理的程序或在诸如呼叫等的必要时刻执行处理的程序。
虽然本公开已经参照有限个实施方式进行了描述，但是得益于本公开的本领域技术人员将理解可以想出不偏离如这里公开的本发明的范围的其他实施方式。因此，本发明的范围应当不仅限于所附权利要求。
相关申请的交叉引用
本申请基于2014年1月17日在日本专利局提交的日本专利申请2014-006671，此处以引证的方式并入上述申请的全部内容。

Claims (7)

1.一种激光雷达装置，该激光雷达装置被构造成监测车辆的前方，该激光雷达装置包括：
投射器，该投射器被构造成在具有第一预定长度的检测周期期间多次向所述车辆的所述前方投射作为脉冲激光束的测量光；
多个光接收元件，该多个光接收元件被构造成接收来自在水平方向上具有不同方向的多个检测区域的、所述测量光的反射光，所述多个光接收元件包括光接收元件组，该光接收元件组被构造成接收来自所述车辆的正面前方的检测区域组的所述反射光；
测量部，该测量部被构造成选择来自所述光接收元件的光接收信号中的至少一个，并且通过对所选光接收信号进行采样来测量光接收值；
积分器，该积分器被构造成对相同的采样时钟时间的来自相同的光接收元件的所述光接收信号的所述光接收值进行积分，所述光接收值是在所述检测周期内采样的；
检测器，该检测器被构造成基于所积分的光接收值在各个检测周期中检测障碍物；以及
灵敏度控制器，该灵敏度控制器被构造成当所述检测器未检测到所述障碍物并且基于外部输入的信息所述车辆的速度大于或等于预定阈值时，增加对所述光接收元件组的至少一部分的所述光接收值进行积分的次数。
2.根据权利要求1所述的激光雷达装置，其中，当所述检测器未检测到所述障碍物并且基于所述外部输入的信息所述车辆的速度大于或等于所述预定阈值时，所述灵敏度控制器增加所述测量部在所述检测周期期间选择来自所述光接收元件组的至少一部分的所述光接收信号的次数。
3.根据权利要求2所述的激光雷达装置，
其中，所述投射器在所述检测周期内多次循环地重复在具有第二预定长度的测量周期内多次投射所述测量光的处理，
其中，所述测量部在各个测量周期中选择所述光接收信号，并且
其中，当所述检测器未检测到所述障碍物并且基于所述外部输入的信息所述车辆的速度大于或等于所述预定阈值时，所述灵敏度控制器增加所述测量部在所述检测周期期间选择来自所述光接收元件组的至少一部分的所述光接收信号的次数。
4.根据权利要求1所述的激光雷达装置，其中，当所述检测器未检测到所述障碍物并且基于所述外部输入的信息所述车辆的速度大于或等于所述预定阈值时，所述灵敏度控制器在多个所述检测周期的期间对所述光接收元件组的至少一部分的所述光接收值进行积分。
5.根据权利要求1所述的激光雷达装置，其中，当所述检测器未检测到所述障碍物并且基于所述外部输入的信息所述车辆的速度大于或等于所述预定阈值时，所述灵敏度控制器增大增益，该增益放大来自所述光接收元件组的至少一部分的所述光接收信号。
6.根据权利要求1所述的激光雷达装置，其中，当所述检测器未检测到所述障碍物并且基于所述外部输入的信息所述车辆的速度大于或等于所述预定阈值时，所述灵敏度控制器提高对于所述检测区域组附近的所述检测区域的灵敏度。
7.一种被构造成监测车辆的前方的激光雷达装置的物体检测方法，
该物体检测方法包括以下步骤：
在具有第一预定长度的检测周期期间多次向所述车辆的所述前方投射作为脉冲激光束的测量光；
利用多个光接收元件接收来自在水平方向上具有不同方向的多个检测区域的、所述测量光的反射光，所述光接收元件包括光接收元件组，该光接收元件组被构造成接收来自所述车辆的正面前方的检测区域组的所述反射光；
选择来自所述光接收元件的光接收信号中的至少一个，并且通过对所选光接收信号进行采样来测量光接收值；
对相同的采样时钟时间的来自相同的光接收元件的所述光接收信号的所述光接收值进行积分，所述光接收值是在所述检测周期内采样的；
基于所积分的光接收值在各个检测周期中检测障碍物；以及
当通过所述检测步骤中的处理未检测到所述障碍物并且基于外部输入的信息所述车辆的速度大于或等于预定阈值时，增加对所述光接收元件组的至少一部分的所述光接收值进行积分的次数。
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