CN113874754A - 测距装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测距装置。背景光计算部(S90)对多个方位区域计算与来自方位区域的背景光的量相关联的背景光量参数。系数计算部(S260)以与周边方位区域的背景光量参数和对象方位区域的背景光量参数的差分之间具有负相关的方式计算对象方位区域以及多个周边方位区域的累积系数。倍数波形生成部(S270)对对象方位区域以及多个周边方位区域的测距波形数据，通过对测距波形数据乘以对应的累积系数，来生成系数倍波形数据。累积波形生成部(S280)通过累积对象方位区域以及多个周边方位区域的系数倍波形数据，来生成累积波形数据。

Description

测距装置

相关申请的交叉引用：本国际申请主张基于在2019年5月20日向日本专利厅申请的日本专利申请第2019-94685号的优先权，通过参照将日本专利申请第2019-94685号的全部内容引用到本国际申请中。

技术领域

本公开涉及照射光并测定到反射光的物体的距离的测距装置。

背景技术

在专利文献1中记载有一种距离测定装置，具备：扫描部，扫描投光部投射的激光；受光部，接受与以规定间隔投射的激光对应的反射光；累积部，对受光部输出的时间序列的受光强度信号进行累积；以及距离计算部，基于由累积部进行的累积来计算到对象物的距离。

专利文献1：日本特开2018-109560号公报

但是，发明人详细研究的结果发现了如下课题：在专利文献1所记载的技术中，由于由受光部检测的噪声的影响，反射光的检测灵敏度较低。

发明内容

本公开提高反射光的检测灵敏度。

本公开的一个方式是测距装置，具备照射部、光检测部、背景光计算部、对象方位选择部、系数计算部、测距波形生成部、倍数波形生成部、累积波形生成部以及测定部。

照射部构成为照射光。光检测部构成为检测反射的光。

背景光计算部构成为对通过分割被照射光的光照射区域而形成的多个方位区域中的每个区域，基于光检测部的检测结果，来计算与来自方位区域的背景光的量相关联的背景光量参数。

对象方位选择部构成为依次选择多个方位区域中的一个方位区域作为对象方位区域。

系数计算部构成为以与周边方位区域的背景光量参数和对象方位区域的背景光量参数的差分之间具有负相关的方式，计算对象方位区域以及多个周边方位区域中的每个区域的累积系数。周边方位区域是配置在由对象方位选择部选择出的对象方位区域的周边的方位区域。

测距波形生成部构成为对多个方位区域中的每个区域生成表示从照射光到经过预先设定的测距期间的光检测参数的时间变化的测距波形数据。光检测参数是表示光检测部的检测结果的参数。

倍数波形生成部构成为对对象方位区域以及多个周边方位区域的测距波形数据中的每个数据，通过对测距波形数据乘以对应的累积系数，来生成系数倍波形数据。

累积波形生成部构成为通过累积对象方位区域以及多个周边方位区域的系数倍波形数据，来生成累积波形数据。

测定部构成为使用由累积波形生成部生成的累积波形数据，来测定到反射光的物体的距离。

像这样构成的本公开的测距装置为了测定到存在于与对象方位区域对应的方位的物体的距离，而累积对象方位区域以及多个周边方位区域的系数倍波形数据，因此在累积波形数据中，能够减少随机产生的噪声。

并且，本公开的测距装置以与周边方位区域的背景光量参数和对象方位区域的背景光量参数的差分之间具有负相关的方式计算累积系数，并通过对测距波形数据乘以对应的累积系数，来生成系数倍波形数据。由此，在周边方位区域的背景光量大于对象方位区域的背景光量的情况下，本公开的测距装置能够减少累积波形数据中的周边方位区域的测距波形数据的贡献。因此，在周边方位区域的背景光量大于对象方位区域的背景光量的情况下，本公开的测距装置能够抑制产生累积波形数据的噪声比对象方位区域的测距波形数据的噪声多的情况，在累积波形数据中能够进一步减少噪声。

综上所述，本公开的测距装置能够提高由光检测部检测反射的光的检测灵敏度。

附图说明

图1是表示光学雷达装置的简要结构的框图。

图2是光学雷达装置的立体图。

图3是光检测模块的立体图。

图4是除去框架的一部分示出的光检测模块的主视图。

图5是除去壳体示出的光学雷达装置的俯视图。

图6是表示反射镜模块的结构的图。

图7是表示光源的结构的图。

图8是表示受光元件的结构的图。

图9是表示投光时的光的路径的图。

图10是表示受光时的光的路径的图。

图11是对光源以及受光元件的位置调整进行说明的图。

图12是表示从偏转镜射出的光束的照射范围的图。

图13是表示光源的发光区域与受光元件的受光区域的对应关系的图。

图14是表示数据获取处理的流程图。

图15是表示设定为二维矩阵状的多个方位区域和背景光波形数据的图。

图16是表示设定为二维矩阵状的多个方位区域和测距波形数据的图。

图17是表示第一实施方式的累积测距处理的流程图。

图18是表示对象方位以及邻接方位的图。

图19是对噪声值的计算进行说明的图。

图20是表示累积系数的具体例和式(1)的具体例的图。

图21是对累积波形数据的计算进行说明的图。

图22是表示第二实施方式的累积测距处理的流程图。

图23是表示第三实施方式的累积测距处理的流程图。

图24是表示第四实施方式的累积测距处理的流程图。

图25是表示第五实施方式的累积测距处理的流程图。

图26是表示低光量标准偏差的正态分布和高光量标准偏差的正态分布的图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，基于附图对本公开的第一实施方式进行说明。

本实施方式的光学雷达装置1搭载于车辆来使用，用于检测存在于车辆周围的各种物体等。光学雷达也记为LIDAR。LIDAR是Light Detection and Ranging的缩写。

如图1所示，光学雷达装置1具备后述的光检测模块2和控制部3。控制部3是以具备CPU61、ROM62以及RAM63等的微型计算机为中心而构成的电子控制装置。微型计算机的各种功能通过CPU61执行储存于非过渡性实体记录介质的程序来实现。在本例中，ROM62相当于储存有程序的非过渡性实体记录介质。另外，通过该程序的执行，来执行与程序对应的方法。此外，也可以通过一个或者多个IC等以硬件的方式构成由CPU61所执行的功能的一部分或全部。另外，构成控制部3的微型计算机的数量可以是一个，也可以是多个。

车速传感器71、前方相机72以及导航装置73与控制部3连接。车速传感器71检测搭载有光学雷达装置1的车辆(以下，本车辆)的行驶速度(以下，车速)，并将表示检测结果的车速检测信号输出到控制部3。前方相机72安装于本车辆的前侧，反复拍摄本车辆前方的地面。

导航装置73从记录有道路地图数据及各种信息的地图记录介质中获取道路地图数据，并且基于经由GPS天线接收到的GPS信号等来检测车辆的当前位置，并执行从当前位置到目的地的路径引导等。此外，上述的道路地图数据包含道路位置、道路种类、道路形状、道路宽度、道路名称、车道数以及道路坡度等各种数据。

如图2所示，光学雷达装置1具备壳体100和光学窗200。

壳体100是形成为在六面中的一面具有开口部的长方体的树脂制的箱体，收纳后述的光检测模块2。

光学窗200是以覆盖壳体100的开口部的方式固定于壳体100的树脂性的盖体。从设置于壳体100的内部的光检测模块2照射的激光透过光学窗200的内部。

以下，将沿着形成为大致长方形的上述的开口部的长边方向的方向设为X轴方向，将沿着开口部的短边方向的方向设为Y轴方向，将与X轴方向及Y轴方向正交的方向设为Z轴方向。此外，从壳体100的开口部侧观察来定义X轴方向上的左右以及Y轴方向上的上下。另外，Z轴方向上的前后将壳体100的开口部侧定义为前，将进深侧定义为后。

如图3、图4以及图5所示，光检测模块2具备投光部10、扫描部20、受光部30以及框架40。光检测模块2经由框架40组装于壳体100。

扫描部20具备反射镜模块21、分隔板22以及马达23。

如图6所示，反射镜模块21具备一对偏转镜211、212和反射镜框架213。

一对偏转镜211、212是具有反射光的反射面的平板状的部件。反射镜框架213具备圆板部213a和被固定部213b。圆板部213a是圆板状的部位，其圆的中心固定在马达23的旋转轴上。被固定部213b是在两面固定偏转镜211、212的板状的部位。被固定部213b形成为从圆板部213a的圆形面上相对于圆板部213a的圆形面垂直地突出。

偏转镜211、212以及被固定部213b分别具有将长边方向的宽度不同的两个长方形一体化而成的形状。具体而言，具有将两个长方形使沿着短边方向的中心轴对齐并沿着该中心轴排列并一体化而成的形状。以下，在反射镜模块21中，将在偏转镜211、212以及被固定部213b一体化的部位中长边方向较窄的长方形的部位称为窄幅部，将长边方向较宽的长方形的部位称为宽幅部。

经由反射镜框架213一体化的一对偏转镜211、212配置为在使宽幅部低于窄幅部的状态下，中心轴的位置与圆板部213a的圆的中心一致，并且从圆板部213a的圆形面上相对于圆板部213a的圆形面垂直地突出。由此，偏转镜211、212能够根据马达23的驱动，以马达23的旋转轴为中心旋转。另外，偏转镜211、212的反射面不论马达23的旋转位置如何，始终相对于马达23的旋转轴平行。

分隔板22是具有与反射镜模块21的宽幅部的长边方向的宽度相同的直径的圆板状的部件。分隔板22被分割成半圆状的两个部位。而且，这些半圆状的两个部位从两侧夹住反射镜模块21的窄幅部，并且被固定为与反射镜模块21的宽幅部和窄幅部的阶梯部分接触的状态。

以下，在偏转镜211、212中，将比分隔板22靠上侧的部位(即，窄幅部侧的部位)称为投光偏转部20a，将比分隔板22靠下侧的部位(即，宽幅部侧的部位)称为受光偏转部20b。

如图3～图5所示，投光部10具备一对光源11、12、一对投光透镜13、14以及投光折返镜15。

由于光源11、12具有相同的结构，因此在这里，仅对光源11的结构进行说明。如图7所示，光源11是具有多个发光区域A1、A2的所谓的多条纹半导体激光器。发光区域A1、A2形成为以其排列方向为长边方向的长方形。而且，发光区域A1、A2中的沿着排列方向的区域宽度L被设定为成为发光区域A1与发光区域A2之间的区域间隔S以上。从各发光区域A1、A2照射彼此光轴平行的光束。

以下，在投光偏转部20a中，将供来自光源11、12的光束入射的点称为反射点。另外，将与旋转轴正交且包含反射点的面称为基准面。

如图3～图5所示，光源11在从反射点沿着X轴向左侧远离的位置，配置成使发光面朝向投光偏转部20a的状态。光源12在从反射点到光源11的路径的中心附近的折返点沿着Z轴向后侧远离的位置，配置成使发光面朝向Z轴的前侧的状态。而且，关于光源11、12中的Y轴方向的位置，光源11配置于低于基准面的位置，光源12配置于高于基准面的位置。另外，光源11、12配置为发光区域A1、A2的排列方向与Y轴方向一致。

投光透镜13与光源11的发光面对置地配置。同样地，投光透镜14与光源12的发光面对置地配置。光源11、12分别配置在投光透镜13、14的焦点附近。

投光折返镜15配置于上述折返点，反射从光源12照射的光并引导至上述反射点。如图9所示，投光折返镜15配置于比该路径靠上侧，以不会遮挡从光源11照射并朝向反射点的光的路径。另外，从光源11到反射点的光的路径、和从光源12经由投光折返镜15到反射点的光的路径被设定为成为彼此相同的长度。此外，光源11被设定为光轴相对于基准面向上倾斜1～2°，光源12被设定为光轴相对于基准面向下倾斜1～2°。也就是说，光源11、12的光轴朝向相对于基准面对称的方向。该角度并不限定于1～2°，可根据向副扫描方向的所需的光束射出角度适当地设定。

如图3～图5所示，受光部30具备受光元件31、受光透镜32以及受光折返镜33。

如图8所示，受光元件31具备雪崩光电二极管阵列311(以下，APD阵列311)和透镜阵列312。APD是Avalanche Photo Diode的缩写。APD阵列311将12个雪崩光电二极管(以下，APD)配置成一列。透镜阵列312是分别相对于构成APD阵列311的12个APD对置配置的12个透镜，会聚入射至受光元件31的光并引导至各APD。

如图4以及图10所示，受光元件31以受光面朝向沿着Y轴的上侧且APD阵列311中的APD的排列方向与X轴方向一致的方式，配置于受光折返镜33的下部。在图4中，为了容易看见各部的配置，省略了框架40的一部分。

受光折返镜33沿着X轴相对于受光偏转部20b配置于左侧。而且，为了使从受光偏转部20b经由受光透镜32入射的光到达受光元件31，受光折返镜33将光的路径向沿着Y轴方向的下侧折弯大致90°。

受光透镜32配置在受光偏转部20b与受光折返镜33之间。受光透镜32将入射到受光元件31的光束中的沿着Z轴方向的宽度会聚成APD的元件宽度左右。

框架40是用于将投光部10、扫描部20以及受光部30所具有的各部件组装成一体的部件。即，投光部10、扫描部20以及受光部30所具有的各部件以确定了这些部件间的位置关系的状态组装于壳体100内。

如图3～图5所示，框架40具备框架下部41、框架侧面部42、框架背面部43以及分隔部44。

在框架下部41，在其下侧安装组装有受光元件31的受光基板51、以及组装有扫描部20的马达基板52。因此，在框架下部41，在从受光折返镜33到受光元件31的光的路径的部位和配置扫描部20的马达23的部位设置有孔。

在框架侧面部42，将与扫描部20对置的一侧的面作为表面，在该表面设置圆筒状的保持件421。在保持件421的表面侧端(即，X轴方向的右侧端)以封闭其开口部的方式组装投光透镜13。另外，在框架侧面部42的背面，安装组装有光源11的发光基板53。若在框架侧面部42安装发光基板53，则光源11配置于保持件421的背面侧端(即，X轴方向的左侧端)。

在框架背面部43，与框架侧面部42同样地设置有保持件431。在保持件431的表面侧端(即，Z轴方向的前侧端)组装投光透镜14。另外，在框架背面部43的背面，安装组装有光源12的发光基板54。若在框架背面部43安装发光基板54，则光源12配置于保持件431的背面侧端(即，Z轴方向的后侧端)。

分隔部44设置于分隔配置构成投光部10的各部件的空间和配置构成受光部30的各部件的空间的位置。在分隔部44组装投光折返镜15、受光折返镜33以及受光透镜32。

此外，受光基板51以及发光基板53、54分别通过螺丝固定安装于框架40。光学雷达装置1构成为通过调整受光基板51以及发光基板53、54的安装位置和角度，能够分别独立地三维精细调整受光元件31以及光源11、12的安装位置和角度。在本实施方式中，保持件421、431分别与框架侧面部42以及框架背面部43一体地设置，但也可以与发光基板53以及发光基板54一体地设置。

控制部3例如组装于壳体100。控制部3与扫描部20的反射镜模块21的旋转同步地控制光源11、12的发光时机。具体而言，控制部3以将来自光源11的光束入射到偏转镜211，将来自光源12的光束入射到偏转镜212的方式进行控制。

如图9所示，从光源11照射的光经由投光透镜13入射到投光偏转部20a的反射点P。另外，从光源12照射的光在透过了投光透镜14后，在投光折返镜15处行进方向折弯大致90°而入射到投光偏转部20a的反射点P。其中，在光源11和光源12中，使用投光偏转部20a的不同的面。入射到反射点P的光朝向与反射镜模块21的旋转位置相应的方向射出。

如图10所示，来自位于与反射镜模块21的旋转位置相应的规定方向(即，来自投光偏转部20a的光的射出方向)的被检测物的反射光被受光偏转部20b反射，经由受光透镜32和受光折返镜33由受光元件31检测。此外，被检测物是成为光学雷达装置1的检测对象的各种物标。

也就是说，在光学雷达装置1中，沿着X轴方向的水平方向的扫描(以下，主扫描)通过反射镜模块21的旋转机械地实现。另外，沿着Y轴方向的垂直方向的扫描(以下，副扫描)通过排列在垂直方向上的输出四个光束的光源11、12和接受上述四个光束的APD阵列311电子地实现。

如图9～图11所示，光源11、12配置为到投光偏转部20a的反射点P的光路长度彼此相等，并且在反射点P彼此的光轴交叉。另外，受光元件31配置在受光透镜32的焦点附近。

在这里，将基于光源11的发光区域A1、A2的光束设为B11、B12，将基于光源12的发光区域A1、A2的光束设为B21、B22。如图12所示，在从投光偏转部20a的反射点P放射的光束中，从沿着Y轴的上侧朝向下侧依次配置光束B11、光束B21、光束B12以及光束B22。并且，精细调整光源11、12的位置，以使在各光束B11、B21、B12、B22之间没有间隙。另外，如图13所示，在受光元件31的APD阵列311上，以来自被照射了各光束B11、B21、B12、B22的被检测物的反射光照射到各APD的Z轴方向的中心，并照射到分别不同的三个元件中的每一个的方式，进行精细调整。

此外，由于投光偏转部20a的反射面与反射镜模块21的旋转轴平行，因此包含光朝向投光偏转部20a的入射路径的垂直平面中的反射面的倾斜角度不会因反射镜模块21的旋转位置而变化。这里的垂直平面是指沿着Y轴的平面。也就是说，如图12的图表所示，无论从投光偏转部20a射出的光朝向作为主扫描方向的X轴方向的射出角度(即，水平角度)如何，朝向作为副扫描方向的Y轴方向的射出角度(即，垂直角度)都为一定。因此，在二维地设定的扫描范围内，无间隙地照射光束。以下，将朝向X轴方向的射出角度称为主扫描角度，将朝向Y轴方向的射出角度称为副扫描角度。

接下来，对控制部3的CPU61执行的数据获取处理的步骤进行说明。数据获取处理是在控制部3的动作中反复执行的处理。

若执行该数据获取处理，则如图14所示，首先在S10中，CPU61判断是否成为每经过预先设定的测距周期到来的背景光获取时机。在这里，在没有成为背景光获取时机的情况下，CPU61通过反复进行S10的处理待机，直到成为背景光获取时机。而且，若成为背景光获取时机，则在S20中，CPU61通过从反射镜模块21获取扫描角度检测信号，来检测反射镜模块21的旋转位置(即，主扫描角度)。

然后，在S30中，CPU61获取受光元件31的光检测信号。进一步，在S40中，CPU61将表示在S30中获取的光检测信号的信号强度的背景光检测数据存储至RAM63。

如图15所示，CPU61将被照射激光的光照射区域Ri与根据主扫描角度和副扫描角度分割成二维矩阵状的多个方位区域中的任一区域建立对应关系，来存储背景光检测数据。本实施方式的光照射区域Ri是包含－60°～+60°的主扫描角度和－4°～+4°的副扫描角度的区域。

多个方位区域是沿着主扫描方向通过Nm个主扫描方向范围Rm等间隔地分割、且沿着副扫描方向通过12个副扫描方向范围Rs等间隔地分割而成的区域。Nm个主扫描方向范围Rm分别按主扫描角度从小到大的顺序被记作主扫描方向范围Rm_1、Rm_2、…、Rm_Nm-1、Rm_Nm。另外，12个副扫描方向范围Rs分别按副扫描角度从大到小的顺序被记作副扫描方向范围Rs_1、Rs_2、Rs_3、Rs_4…、Rm_11、Rm_12。另外，由主扫描方向范围Rm_i和副扫描方向范围Rs_j确定的方位区域被记作方位区域OR(i，j)。i是从1到Nm的整数。j是从1到12的整数。

在S40中，具体而言，首先，CPU61基于在S20中检测到的扫描角度，来设定Nm个主扫描方向范围Rm中的一个主扫描方向范围Rm。

而且，CPU61将来自12个APD的光检测信号的信号强度中的每个信号强度以与获取到光检测信号的时刻、在上述设定的主扫描方向范围Rm、以及对APD预先设定的副扫描方向范围Rs建立有对应关系的状态(即，对时刻和方位区域建立有对应关系的状态)作为背景光检测数据存储至RAM63。此外，从与光束B11对应的三个APD获得的信号强度分别与副扫描方向范围Rs_1、Rs_2、Rs-3建立对应关系。同样地，从与光束B21对应的三个APD获得的信号强度分别与副扫描方向范围Rs_4、Rs_5、Rs_6建立对应关系。从与光束B12对应的三个APD获得的信号强度分别与副扫描方向范围Rs_7、Rs-8、Rs_9建立对应关系。从与光束B22对应的三个APD获得的信号强度分别与副扫描方向范围Rs_10、Rs_11、Rs_12建立对应关系。

接下来，如图14所示，在S50中，CPU61判断是否达到从背景光获取时机起经过了预先设定的背景光获取期间的照射时机。在这里，在未达到照射时机的情况下，CPU61移至S30。另一方面，在达到照射时机的情况下，在S60中，CPU61使光源11、12照射光束。

然后，在S70中，CPU61基于通过S30和S40的处理获取的背景光检测数据，来生成与副扫描方向范围Rs_1、Rs_2、Rs_3、…、Rs_11、Rs_12中的每个范围对应的12个背景光波形数据，并存储于RAM63。背景光波形数据表示从背景光获取时机到照射时机的信号强度的时间变化。

而且，在背景光波形数据中设定有上述设定的主扫描方向范围Rm和副扫描方向范围Rs_1、Rs_2、Rs_3、…、Rs_11、Rs_12中的任一个范围。因此，如图15的箭头L1所示，背景光波形数据D1以与方位区域建立有对应关系的状态存储于RAM63。

接下来，如图14所示，在S80中，CPU61对在S70中生成的背景光波形数据执行滤波处理。在本实施方式中，CPU61执行使用了双向滤波器的滤波处理。双向滤波器是保持边缘并进行平滑化的滤波器。

另外，在S90中，CPU61计算在S80中实施了滤波处理的背景光波形数据的噪声值，并存储至RAM63。如图15所示，噪声值是背景光波形数据中的信号强度的标准偏差。如上述那样，在背景光波形数据中设定有上述设定的主扫描方向范围Rm和副扫描方向范围Rs_1、Rs_2、Rs_3、…、Rs_11、Rs_12中的任一个范围。因此，如图15的箭头L2所示，噪声值以与方位区域建立有对应关系的状态存储于RAM63。

接下来，如图14所示，在S100中，CPU61计算全方位标准偏差Var。全方位标准偏差Var是所有方位区域OR(i，j)中的噪声值的标准偏差。但是，在所有方位区域OR(i，j)中的至少一个方位(i，j)中噪声值未存储于RAM63的情况下，CPU61不进行全方位标准偏差Var的计算。

接下来，在S110中，CPU61获取受光元件31的光检测信号。进一步，在S120中，CPU61将表示在S110中获取到的光检测信号的信号强度的测距数据存储至RAM63。

在S120中，具体而言，首先，CPU61基于在S20中检测出的扫描角度，来设定Nm个主扫描方向范围Rm中的一个主扫描方向范围Rm。

然后，与S40同样地，CPU61将来自12个APD的光检测信号的信号强度分别以对获取到光检测信号的时刻、上述设定的主扫描方向范围Rm、以及对APD预先设定的副扫描方向范围Rs建立有对应关系的状态(即，对时刻和方位区域建立有对应关系的状态)作为测距数据存储至RAM63。

接下来，在S130中，CPU61判断是否到达从照射时机起经过了预先设定的测距期间的测距结束时机。在这里，在没有到达测距结束时机的情况下，CPU61移至S110。另一方面，在成为测距结束时机的情况下，在S140中，CPU61基于在S110和S120的处理中获取的测距数据，来生成与副扫描方向范围Rs_1、Rs_2、Rs_3、…、Rs_11、Rs_12中每个范围对应的12个测距波形数据，并存储至RAM63。测距波形数据表示从照射时机到测距结束时机的信号强度的时间变化。

而且，在测距波形数据中设定有上述设定的主扫描方向范围Rm和副扫描方向范围Rs_1、Rs_2、Rs_3、…、Rs_11、Rs_12中的任一个范围。因此，如图16的箭头L3所示，测距波形数据D2以与方位区域建立有对应关系的状态存储于RAM63。

然后，若S140的处理完成，则CPU61结束数据获取处理。

接下来，对控制部3的CPU61所执行的累积测距处理的步骤进行说明。累积测距处理是在控制部3的动作中被反复执行的处理。

若执行累积测距处理，则如图17所示，首先在S210中CPU61判断在S100中计算出的最新的全方位标准偏差Var是否大于预先设定的测距判定值J1。在这里，在全方位标准偏差Var为测距判定值J1以下的情况下，CPU61结束累积测距处理。

另一方面，在全方位标准偏差Var大于测距判定值J1的情况下，在S220中，CPU61将设置于RAM63的列指示值n设定为1，将设置于RAM63的结束列指示值Nend设定为Nm。以下，将方位区域OR(n，1)、方位区域OR(n，2)、方位区域OR(n，3)以及方位区域OR(n，4)称为第n列方位区域。

然后，在S230中，CPU61判断与第(n+1)列的方位区域建立有对应关系的背景光波形数据是否是根据前一次的累积测距处理而更新的。在这里，在第(n+1)列的方位区域的背景光波形数据未被更新的情况下，CPU61通过反复S230的处理待机，直到背景光波形数据被更新。而且，若背景光波形数据被更新，则在S240中，CPU61将设置于RAM63的行指示值m设定为1。以下，将方位区域OR(n，m)称为第n列第m行的方位区域。

接下来，在S250中，CPU61将第n列第m行的方位区域设为对象方位区域。进一步，在S260中，CPU61对对象方位区域和与对象方位区域邻接的邻接方位区域，使用在S90中计算出的噪声值来计算累积系数。对象方位区域是方位区域OR(n，m)。邻接方位区域是方位区域OR(n－1，m－1)、方位区域OR(n－1，m)、方位区域OR(n－1，m+1)、方位区域OR(n，m－1)、方位区域OR(n，m+1)、方位区域OR(n+1，m－1)、方位区域OR(n+1，m)以及方位区域OR(n+1，m+1)。例如，如图18所示，在将第n列第2行的方位设为对象方位区域的情况下，对象方位区域是方位区域OR0，邻接方位区域是方位区域OR1、OR2、OR3、OR4、OR5、OR6、OR7、OR8。

以下，将方位区域OR(n－1，m－1)称为第一邻接方位。将方位区域OR(n－1，m)称为第二邻接方位区域。将方位区域OR(n－1，m+1)称为第三邻接方位区域。将方位区域OR(n，m－1)称为第四邻接方位区域。将方位区域OR(n，m+1)称为第五邻接方位区域。将方位区域OR(n+1，m－1)称为第六邻接方位区域。将方位区域OR(n+1，m)称为第七邻接方位区域。将方位区域OR(n+1，m+1)称为第八邻接方位区域。

具体而言，在S260中，CPU61将对象方位区域的噪声值设为Vn(0)，如图19所示，将第k邻接方位区域的噪声值设为Vn(k)，通过下式(1)，计算对象方位区域的累积系数W(0)和第k邻接方位区域的累积系数W(k)。下式(1)的σ是正态分布的标准偏差。σ的值被预先设定。

W(k)＝exp{(Vn(0)－Vn(k))²/2σ²}…(1)

图20的图表G1是式(1)的具体例。式(1)的(Vn(0)－Vn(k))相当于图表G1的横轴的噪声值差。

图20的矩阵M1是对象方位区域以及第一至第八邻接方位区域的累积系数的具体例。矩阵M1表示对象方位区域的累积系数为1、第一至第三邻接方位区域的累积系数为0.1、第四、第五、第七邻接方位区域的累积系数为0.6、第六、第八邻接方位区域的累积系数为0.9。

进一步，如图17所示，在S270中，CPU61对对象方位区域以及第一至第八邻接方位区域的测距波形数据中的每个数据，对测距波形数据的信号强度乘以在S260中计算出的累积系数。即，CPU61对第k邻接方位区域的测距波形数据的信号强度乘以累积系数W(k)。以下，将通过对测距波形数据的信号强度乘以累积系数所得的数据称为系数倍波形数据。

另外，在S280中，CPU61累积对象方位区域以及第一至第八邻接方位区域的系数倍波形数据。以下，将通过累积对象方位区域以及第一至第八邻接方位区域的系数倍波形数据而得到的数据称为累积波形数据。图21表示通过在对对象方位区域以及第一至第八邻接方位区域的测距波形数据乘以累积系数后进行累积而得到累积波形数据的情况。

然后，如图17所示，在S290中，CPU61使用在S280中得到的累积波形数据，计算从照射光束到由受光元件31检测出光束的时间，从而执行测定到反射光束的物体的距离的测距处理。

接下来，在S300中，CPU61递增行指示值m(即，加1)。然后，在S310中，CPU61判断行指示值m是否大于12。在这里，在行指示值m为12以下的情况下，CPU61移至S250。另一方面，在行指示值m大于12的情况下，在S320中，CPU61递增列指示值n。然后，在S330中，CPU61判断列指示值n是否大于结束列指示值Nend。在这里，在列指示值n为结束列指示值Nend以下的情况下，CPU61移至S230。另一方面，在列指示值n大于结束列指示值Nend的情况下，CPU61结束累积测距处理。

这样构成的光学雷达装置1具备投光部10、扫描部20、受光部30以及控制部3。

投光部10和扫描部20照射激光。受光部30检测反射的激光。

控制部3对通过分割光照射区域Ri而形成的多个方位区域OR(i，j)中的每个区域，基于受光部30的检测结果，来计算与来自方位区域OR(i，j)的背景光的量相关联的噪声值。

控制部3依次选择多个方位区域OR(i，j)中的一个方位区域OR(i，j)作为对象方位区域。

控制部3以与邻接方位区域的噪声值和对象方位区域的噪声值的差分之间具有负相关的方式计算对象方位区域以及多个邻接方位区域中的每个区域的累积系数。此外，所谓的“与差分之间具有负相关”，不仅包含随着差分的增大而累积系数连续地减少的情况，还包含随着差分的增大而累积系数阶段性地减少的情况。

控制部3对多个方位区域OR(i，j)中的每个区域生成表示从照射激光到经过预先设定的测距期间的信号强度的时间变化的测距波形数据。

控制部3对对象方位区域以及多个邻接方位区域的测距波形数据中的每个数据，通过对测距波形数据乘以对应的累积系数，来生成系数倍波形数据。

控制部3通过累积对象方位区域以及多个邻接方位区域的系数倍波形数据，来生成累积波形数据。

控制部3使用所生成的累积波形数据，来测定到反射激光的物体的距离。

像这样，光学雷达装置1为了测定到存在于与对象方位区域对应的方位的物体的距离，而累积对象方位区域以及多个邻接方位区域的系数倍波形数据，因此在累积波形数据中，能够减少随机产生的噪声。

进一步，光学雷达装置1以与邻接方位区域的噪声值和对象方位区域的噪声值的差分之间具有负相关的方式计算累积系数，并通过对测距波形数据乘以对应的累积系数，来生成系数倍波形数据。由此，在邻接方位区域的背景光量大于对象方位区域的背景光量的情况下，光学雷达装置1能够减少累积波形数据中的邻接方位区域的测距波形数据的贡献。因此，在邻接方位区域的背景光量大于对象方位区域的背景光量的情况下，光学雷达装置1能够抑制累积波形数据的噪声比对象方位区域的测距波形数据的噪声多的情况的产生，在累积波形数据中能够进一步减少噪声。

综上所述，光学雷达装置1能够提高由受光部30检测反射的激光的检测灵敏度。

另外，控制部3计算与光照射区域Ri的整体的背景光的量的标准偏差相关的全方位标准偏差Var。而且，在全方位标准偏差Var为预先设定的测距判定值J1以下的情况下，控制部3禁止S220～S350的处理的执行。即，光学雷达装置1能够在例如像夜间以及隧道内那样背景光较少，无法适当地计算邻接方位区域的累积系数的状况下，禁止累积波形数据的生成。由此，控制部3能够抑制到反射激光的物体的距离的测定精度的降低。

另外，控制部3对多个方位区域OR(i，j)中的每个区域，基于受光部30的检测结果，来生成表示被设定为不与测距期间重叠的背景光获取期间内的信号强度的时间变化的背景光波形数据。并且，控制部3对多个方位区域OR(i，j)中的每个区域，执行针对背景光波形数据的滤波处理。而且，控制部3对多个方位区域OR(i，j)中的每个区域，使用执行了滤波处理的背景光波形数据来计算噪声值。

由此，由于光学雷达装置1能够在背景光波形数据中抑制背景光的噪声，因此能够进一步提高通过受光部30检测反射的激光的检测灵敏度。

另外，控制部3基于测距期间的开始之前的受光部30的检测结果，来计算噪声值。由此，由于光学雷达装置1能够通过受光部30检测背景光，而不用另外设置用于检测背景光的传感器，因此能够简化光学雷达装置1的结构。

在以上说明的实施方式中，光学雷达装置1相当于测距装置，投光部10及扫描部20相当于照射部，受光部30相当于光检测部，S90相当于作为背景光计算部的处理。

另外，S220、S240、S250、S300～S330相当于作为对象方位选择部的处理，S260相当于作为系数计算部的处理，S20、S110～S140相当于作为测距波形生成部的处理，S270相当于作为倍数波形生成部的处理。

另外，S280相当于作为累积波形生成部的处理，S290相当于作为测定部的处理。

另外，噪声值相当于背景光量参数，邻接方位区域相当于周边方位区域，信号强度相当于光检测参数。

另外，S100相当于作为标准偏差计算部的处理，S210相当于作为偏差禁止部的处理，全方位标准偏差Var相当于标准偏差参数，测距判定值J1相当于偏差判定值。

另外，S10～S50、S70相当于作为背景光波形生成部的处理，S80相当于作为滤波处理部的处理。

(第二实施方式)

以下，基于附图对本公开的第二实施方式进行说明。此外，在第二实施方式中，对与第一实施方式不同的部分进行说明。对于共同的结构标注相同的附图标记。

第二实施方式的光学雷达装置1在变更了累积测距处理的点与第一实施方式不同。

第二实施方式的累积测距处理在省略了S210的处理和追加了S212的处理的点与第一实施方式不同。

即，若执行第二实施方式的累积测距处理，则如图22所示，首先在S212中，CPU61判断从车速传感器71获取的最新的车速检测信号所表示的车速Vv是否大于预先设定的测距判定值J2(在本实施方式中，例如60km/h)。在这里，在车速Vv为测距判定值J2以下的情况下，CPU61结束累积测距处理。另一方面，在车速Vv大于测距判定值J2的情况下，CPU61移至S220。

在像这样构成的光学雷达装置1中，控制部3判断本车辆的车速Vv是否为测距判定值J2以下。而且，在判断为车速Vv为测距判定值J2以下的情况下，控制部3禁止S220～S350的处理的执行。即，光学雷达装置1仅在高速行驶时执行累积波形数据的生成。

由此，在需要测定到存在于本车辆附近的复杂且细小的构造物(例如，护栏等路侧物或行人)的距离的状况下，光学雷达装置1能够禁止基于累积波形数据的距离的测定。此外，对于存在于本车辆附近的复杂且细小的构造物，存在无法适当地计算邻接方位区域的累积系数的情况。因此，光学雷达装置1能够抑制测定到存在于本车辆附近的物体的距离时的测定精度的降低。

在以上说明的实施方式中，S212相当于车速判断部以及车速禁止部，车速Vv相当于行驶速度，测距判定值J2相当于车速判定值。

(第三实施方式)

以下，基于附图对本公开的第三实施方式进行说明。此外，在第三实施方式中，对与第一实施方式不同的部分进行说明。对于共同的结构标注相同的附图标记。

第三实施方式的光学雷达装置1在变更了累积测距处理的点与第一实施方式不同。

第三实施方式的累积测距处理在省略了S210的处理和追加了S214、S216、S218的处理的点与第一实施方式不同。

即，若执行第三实施方式的累积测距处理，则如图23所示，首先在S214中，CPU61从前方相机72获取图像数据。接下来，在S216中，CPU61通过使用在S214中获取的图像数据进行图像识别处理，来检测本车辆所行驶的车道(以下，本车辆行驶车道)中的左侧以及右侧的边界位置。例如，本车辆行驶车道的边界位置能够通过利用图像识别处理识别车道的白线来检测。

然后，在S216中，CPU61基于本车辆行驶车道中的左侧的边界位置来设定列指示值n，并基于本车辆行驶车道中的右侧的边界位置来设定结束列指示值Nend，并移至S230。具体而言，CPU61例如参照预先设定有左侧的边界位置与列指示值n的对应关系的左侧设定映射来设定列指示值n。另外，CPU61例如参照预先设定有右侧的边界位置与结束列指示值Nend的对应关系的右侧设定映射来设定结束列指示值Nend。

在像这样构成的光学雷达装置1中，控制部3检测本车辆所行驶的行驶车道的位置。而且，控制部3选择多个方位区域OR(i，j)中的配置有行驶车道的方位区域OR(i，j)作为对象方位区域。由此，光学雷达装置1能够减少生成累积波形数据的对象方位区域的数量，能够减少控制部3的处理载荷。

在以上说明的实施方式中，S214、S216相当于作为车道检测部的处理，S218、S240、S250、S300～S330相当于作为对象方位选择部的处理。

(第四实施方式)

以下，对本公开的第四实施方式与附图一起进行说明。此外，在第四实施方式中，对与第一实施方式不同的部分进行说明。对于共同的结构标注相同的附图标记。

第四实施方式的光学雷达装置1在变更了累积测距处理的点与第一实施方式不同。

第四实施方式的累积测距处理在省略了S210、S220的处理和追加了S222、S224的处理的点与第一实施方式不同。

即，若执行第四实施方式的累积测距处理，则如图24所示，首先在S222中，CPU61从导航装置73获取表示本车辆的前方的道路形状的道路地图数据。

然后，在S224中，CPU61基于在S222中获取的道路地图数据所表示的道路形状，来设定列指示值n以及结束列指示值Nend。具体而言，在本车辆的前方的道路笔直的情况下，CPU61以列指示值n和结束列指示值Nend的平均值与0°的扫描角度对应的方式来设定列指示值n以及结束列指示值Nend。而且，在本车辆前方的道路向左侧转弯的情况下，向左侧转弯的程度越大，CPU61越减小列指示值n以及结束列指示值Nend。另外，在本车辆前方的道路向右侧转弯的情况下，向右侧转弯的程度越大，CPU61越增大列指示值n以及结束列指示值Nend。

在像这样构成的光学雷达装置1中，控制部3获取表示车辆前方的道路的形状的道路地图数据。而且，控制部3基于获取到的道路地图数据，选择多个方位区域OR(i，j)中的配置有本车辆前方的道路的方位区域OR(i，j)作为对象方位区域。由此，光学雷达装置1能够减少生成累积波形数据的对象方位区域的数量，能够减少控制部3的处理载荷。

在以上说明的实施方式中，S222相当于作为道路形状获取部的处理，S224、S240、S250、S300～S330相当于作为对象方位选择部的处理。

(第五实施方式)

以下，基于附图对本公开的第五实施方式进行说明。此外，在第五实施方式中，对与第一实施方式不同的部分进行说明。对于共同的结构标注相同的附图标记。

第五实施方式的光学雷达装置1在变更了累积测距处理的点与第一实施方式不同。

第五实施方式的累积测距处理在追加了S252的处理的点与第一实施方式不同。

即，如图25所示，若S250的处理结束，则在S252中，CPU61基于在S90中计算出的对象方位区域的噪声值，来设定由上式(1)表示的正态分布的标准偏差σ，并移至S260。在本实施方式中，具体而言，在对象方位区域的噪声值为预先设定的标准偏差判定值以下的情况下，CPU61将标准偏差σ设定为预先设定的低光量标准偏差σ1。另外，在对象方位区域的噪声值大于标准偏差判定值的情况下，CPU61将标准偏差σ设定为预先设定的高光量标准偏差σ2。此外，低光量标准偏差σ1小于高光量标准偏差σ2。在本实施方式中，低光量标准偏差σ1是图26所示的正态分布ND1的标准偏差。高光量标准偏差σ2是图26所示的正态分布ND2的标准偏差。

在像这样构成的光学雷达装置1中，控制部3对多个方位区域OR(i，j)中的每个区域，以与对象方位区域的背景光的量之间具有正相关的方式计算累积系数。此外，所谓的“与背景光的量之间具有正相关”，不仅包含伴随背景光的量增大而累积系数连续地增大，还包含伴随背景光的量增大而累积系数阶段性地增大。

即，在车辆存在于对象方位区域的情况下，对于背景光量少的车辆的颜色(例如，黑色)，累积系数减少，对于背景光量多的车辆的颜色(例如，白色)，累积系数增大。

由此，光学雷达装置1在背景光量少的车辆颜色的情况下，能够抑制不适当的系数倍波形数据的累积，在背景光量多的车辆颜色的情况下，通过系数倍波形数据的累积，能够提高改善受光部30的检测灵敏度的效果。

在以上说明的实施方式中，S252、S260相当于作为系数计算部的处理。

以上，对本公开的一个实施方式进行了说明，但本公开并不限定于上述实施方式，能够进行各种变形来实施。

[变形例1]

例如，在上述实施方式中，示出了累积与对象方位区域邻接的方位区域(即，相对于对象方位区域远离一列或一行的方位区域)的系数倍波形数据的方式。但是，也可以累积相对于对象方位区域远离一列至多列或一行至多行的方位区域的系数倍波形数据。

[变形例2]

在上述实施方式中，示出了使用双向滤波器来执行滤波处理的方式，但并不限定于双向滤波器，只要是保持波形的边缘并使其平滑化的滤波器即可。

[变形例3]

在上述第二实施方式中，示出了在车速Vv为测距判定值J2以下的情况下禁止累积的方式。但是，控制部3也可以基于来自导航装置73的信息，来判断本车辆是否在高速公路上行驶，在判断为在高速公路上行驶的情况下，禁止累积。即，在判断为在高速公路上行驶的情况下，控制部3判断车速Vv超过80km/h。

[变形例4]

在上述第一实施方式中，示出了使用受光部30的检测结果来计算全方位标准偏差Var的方式。但是，也可以基于从拍摄本车辆周边的相机获取到的图像数据来计算全方位标准偏差Var。

[变形例5]

在上述第五实施方式中，示出了根据对象方位区域的噪声值阶段性地设定以上式(1)所示的正态分布的标准偏差σ的方式，但也可以根据对象方位区域的噪声值使标准偏差σ连续地变化。

本公开所记载的控制部3及其方法也可以通过专用计算机来实现，该专用计算机通过构成被编程为执行利用计算机程序具体化的一个或多个功能的处理器以及存储器来提供。或者，本公开所记载的控制部3及其方法也可以通过利用一个以上的专用硬件逻辑电路构成处理器来提供的专用计算机来实现。或者，本公开所记载的控制部3及其方法也可以通过一个以上的专用计算机来实现，该一个以上的专用计算机由被编程为执行一个或多个功能的处理器和存储器、以及由一个以上的硬件逻辑电路构成的处理器的组合构成。另外，计算机程序也可以作为由计算机执行的指令存储于计算机可读取的非过渡有形记录介质。实现控制部3所包含的各部的功能的方法无需一定包含软件，也可以使用一个或者多个硬件来实现其全部的功能。

可以通过多个构成要素来实现上述实施方式中的一个构成要素所具有的多个功能、或通过多个构成要素来实现一个构成要素所具有的一个功能。另外，也可以通过一个构成要素来实现多个构成要素所具有的多个功能、或通过一个构成要素来实现由多个构成要素实现的一个功能。另外，也可以省略上述实施方式的结构的一部分。另外，也可以对其它上述实施方式的结构附加或置换上述实施方式的结构的至少一部分。

除上述的光学雷达装置1外，也能够以将该光学雷达装置1作为构成要素的系统、用于使计算机作为该光学雷达装置1发挥作用的程序、记录有该程序的半导体存储器等非过渡性实体记录介质、测距方法等各种方式来实现本公开。

Claims (8)

1.一种测距装置(1)，具备：

照射部(10、20)，构成为照射光；

光检测部(30)，构成为检测反射的上述光；

背景光计算部(S90)，构成为对通过分割被照射上述光的光照射区域而形成的多个方位区域中的每个区域，基于上述光检测部的检测结果，来计算与来自上述方位区域的背景光的量相关联的背景光量参数；

对象方位选择部(S218、S220、S224、S240、S250、S300～S330)，构成为依次选择多个上述方位区域中的一个上述方位区域作为对象方位区域；

系数计算部(S260)，构成为将配置在由上述对象方位选择部选择出的上述对象方位区域的周边的上述方位区域设为周边方位区域，并以与上述周边方位区域的上述背景光量参数和上述对象方位区域的上述背景光量参数的差分之间具有负相关的方式计算上述对象方位区域以及多个上述周边方位区域中的每个区域的累积系数；

测距波形生成部(S20、S110～S140)，构成为将表示上述光检测部的检测结果的参数作为光检测参数，对多个上述方位区域中的每个区域生成表示从照射上述光到经过预先设定的测距期间的上述光检测参数的时间变化的测距波形数据；

倍数波形生成部(S270)，构成为对上述对象方位区域以及多个上述周边方位区域的上述测距波形数据中的每个数据，通过对上述测距波形数据乘以对应的上述累积系数，来生成系数倍波形数据；

累积波形生成部(S280)，构成为通过累积上述对象方位区域以及多个上述周边方位区域的上述系数倍波形数据，来生成累积波形数据；以及

测定部(S290)，构成为使用由上述累积波形生成部生成的上述累积波形数据，来测定到反射上述光的物体的距离。

2.根据权利要求1所述的测距装置，其中，具备：

标准偏差计算部(S100)，构成为计算与上述光照射区域整体中的上述背景光的量的标准偏差相关联的标准偏差参数；以及

偏差禁止部(S210)，构成为在上述标准偏差参数为预先设定的偏差判定值以下的情况下，至少禁止执行由上述背景光计算部、上述对象方位选择部以及上述系数计算部进行的处理。

3.根据权利要求1或2所述的测距装置，其中，

上述系数计算部对多个上述周边方位区域中的每个区域，以与上述对象方位区域的上述背景光的量之间具有正相关的方式计算上述累积系数。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的测距装置，其中，具备：

背景光波形生成部(S10～S50、S70)，构成为对多个上述方位区域中的每个区域，基于上述光检测部的检测结果，生成表示背景光获取期间内的上述光检测参数的时间变化的背景光波形数据，其中，上述背景光获取期间被设定为不与上述测距期间重叠；以及

滤波处理部(S80)，构成为对多个上述方位区域中的每个区域，执行针对上述背景光波形数据的滤波处理，

上述背景光计算部对多个上述方位区域中的每个区域，使用通过上述滤波处理部执行了上述滤波处理后的上述背景光波形数据来计算上述背景光量参数。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的测距装置，其中，

上述背景光计算部基于上述测距期间的开始之前的上述光检测部的检测结果，来计算上述背景光量参数。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的测距装置，其中，

该测距装置搭载于车辆，

上述测距装置具备：

车速判断部(S212)，构成为判断上述车辆的行驶速度是否为预先设定的车速判定值以下；以及

车速禁止部(S212)，构成为在上述车速判断部判断为上述行驶速度为上述车速判定值以下的情况下，至少禁止执行由上述背景光计算部、上述对象方位选择部以及上述系数计算部进行的处理。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的测距装置，其中，

该测距装置搭载于车辆，

上述测距装置具备车道检测部(S214、S216)，上述车道检测部构成为检测上述车辆所行驶的行驶车道的位置，

上述对象方位选择部(S218、S240、S250、S300～S330)基于上述车道检测部的检测结果，选择多个上述方位区域中的配置有上述行驶车道的上述方位区域作为上述对象方位区域。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的测距装置，其中，

该测距装置搭载于车辆，

上述测距装置具备道路形状获取部(S222)，上述道路形状获取部构成为获取表示上述车辆周围的道路的形状的道路地图数据，

上述对象方位选择部(S224、S240、S250、S300～S330)基于获取到的上述道路地图数据，选择多个上述方位区域中的配置有上述车辆周围的上述道路的上述方位区域作为上述对象方位区域。

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