CN114502917A - 光测距装置以及光测距装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及搭载于车辆的光测距装置(20)，具备：发光部(40)，射出照射光；扫描部(50)，使上述照射光(IL)在预先设定的扫描范围(MR)内扫描；受光部(60)，与上述照射光的扫描对应地接受包含来自上述扫描范围的上述照射光的反射光(RL)的光，并输出与上述反射光的受光状态相应的电信号；以及测定部(70)，使用从上述受光部输出的上述信号，来至少测定距上述扫描范围中的物体的距离，根据上述车辆的行驶状况来使由上述扫描部扫描的上述照射光的扫描状态变化。

Description

光测距装置以及光测距装置的控制方法

相关申请的交叉引用

本申请主张基于2019年10月11日申请的日本申请号2019－187231的日本专利申请的优先权，通过参照将其全部的公开内容编入本申请。

技术领域

本发明涉及光测距装置。

背景技术

作为光测距装置，已知有具有使激光在规定扫描范围内扫描的扫描单元，基于从该扫描范围反射回来的激光来探测该扫描范围内有无物体的雷达装置(例如，日本特开平7－325154号公报、国际公开第2015/122095号公报)。

由于具有扫描单元的光测距装置通常预先设定有扫描的方向，因此在被搭载于车辆的情况下，测定性能根据车辆的行驶状况而变化。因此，期望即使车辆的行驶状况变化也能够得到稳定的测定性能的技术。

发明内容

根据本公开的一个方式，提供搭载于车辆的光测距装置。该光测距装置具备：发光部，射出照射光；扫描部，使上述照射光在预先设定的扫描范围内扫描；受光部，与上述照射光的扫描对应地接受包含来自上述扫描范围的上述照射光的反射光的光，并输出与上述反射光的受光状态相应的电信号；以及测定部，使用从上述受光部输出的上述信号，来至少测定距上述扫描范围中的物体的距离，根据上述车辆的行驶状况来使由上述扫描部扫描的上述照射光的扫描状态变化。

根据该光测距装置，由于能够根据车辆的行驶状况来使照射光的扫描状态变化，因此能够降低因车辆的行驶状况而产生的测定性能的变化，即使车辆的行驶状况变化也得到稳定的测定性能。

根据本公开的另一个方式，提供一种光测距装置的控制方法，该光测距装置被搭载于车辆，使照射光在预先设定的扫描范围内扫描，与上述照射光的扫描对应地接受包含来自上述扫描范围的上述照射光的反射光的光，并使用与上述反射光的受光状态相应的电信号来至少测定距上述扫描范围中的物体的距离。该控制方法根据上述车辆的行驶状况来使上述照射光的扫描状态变化。

根据该光测距装置的控制方法，由于能够根据车辆的行驶状况来使照射光的扫描状态变化，因此能够降低因车辆的行驶状况而产生的测定性能的变化，即使车辆的行驶状况变化也得到稳定的测定性能。

附图说明

通过参照附图进行下述的详细的描述，有关本公开的上述目的以及其它的目的、特征、优点变得更加明确。

图1是表示本公开的实施方式的光测距装置被搭载于车辆的状态的示意图。

图2是实施方式的光测距装置的示意结构图。

图3是表示实施方式的光测距装置的基本的扫描状态的图像图。

图4是表示图3的光测距装置的扫描状态的一个例子的时序图。

图5是表示图3的光测距装置中的关注物体的外观的差异的说明图。

图6是表示与第一实施方式的光测距装置的第一行驶状况对应的扫描状态的一个例子的图像图。

图7是表示图6的光测距装置的扫描状态的一个例子的时序图。

图8是表示与第一实施方式的光测距装置的第二行驶状况对应的扫描状态的一个例子的图像图。

图9是表示图8的光测距装置的扫描状态的一个例子的时序图。

图10是表示与第一实施方式的光测距装置的第三行驶状况对应的扫描状态的一个例子的图像图。

图11是表示图10的光测距装置的扫描状态的一个例子的时序图。

图12是表示与第一实施方式的光测距装置的第五行驶状况对应的扫描状态的一个例子的图像图。

图13是表示图12的光测距装置的扫描状态的一个例子的时序图。

图14是表示与第二实施方式的光测距装置的第六行驶状况对应的扫描状态的一个例子的图像图。

具体实施方式

光测距装置是光学测定距作为测定对象的物体的距离的装置，如图1所示，本公开的实施方式的光测距装置20被用作搭载于车辆10并测定包含距存在于扫描范围内的物体的距离的物体的空间位置的装置(所谓的雷达)。此外，在图1中，示出了搭载有将车辆10的前方、后方、左方以及右方作为扫描范围的四个光测距装置20的例子，各光测距装置20的扫描范围MR以标注有阴影的扇状区域示出。此外，在区分四个方向的光测距装置20的情况下，与各个扫描范围的方向对应地、将前方、后方、左方以及右方的光测距装置的附图标记记载为“20F”、“20RR”、“20L”以及“20R”。

如图2所示，光测距装置20具备：光学系统30，射出用于测定的照射光IL并接受包含来自作为测定对象的物体(以下，也称为“对象物”)的反射光RL的光；测定部70，使用从光学系统30得到的信号来测定有无对象物以及距对象物的距离(也称为“测距”)；以及控制部80，控制光学系统30。光学系统30具备：发光部40，射出作为照射光的激光；扫描部50，在测定的扫描范围MR沿着扫描方向SD扫描激光；以及受光部60，接受包含来自照射了激光的区域(图中以单点划线示出的区域)的反射光的光。

扫描部50具备：反射镜54，反射从发光部40射出的激光；旋转轴56，沿着反射镜54的中心轴固定；以及旋转螺线管58，旋转驱动旋转轴56。旋转螺线管58接受来自控制部80的控制，在预先规定的角度范围内反复正转以及反转。其结果是，通过使反射镜54以旋转轴56为中心转动，在扫描方向SD上扫描照射光IL，上述扫描方向SD表示从扫描范围MR的水平方向的一端到另一端的扫描的方向。此外，旋转驱动旋转轴56的致动器并不限定于旋转螺线管56，也可以使用以无刷马达为代表的各种电动机，为能够在预先规定的角度范围内反复正转以及反转的装置即可。

若存在人、车等物体，则从光测距装置20射出的激光在该物体表面漫反射，其一部分作为反射光RL返回到扫描部50的反射镜54。该反射光RL与其他外部光一同被反射镜54反射，并被受光部60接受。

受光部60具备二维排列在照射反射光的受光面上的多个受光元件，按每个受光元件输出与反射光的受光状态相应的信号。

测定部70能够根据从发光部40射出激光的时刻到受光部60接受反射光为止的时间，来检测有无存在于扫描范围MR内的物体，并且通过运算来测定距物体的距离。

此外，光测距装置20的扫描方向以及扫描速度能够通过由旋转螺线管58控制旋转轴56的旋转方向以及旋转速度来任意设定。

A.第一实施方式：

以下，作为第一实施方式的光测距装置，对图1的搭载于车辆10的光测距装置20中的侧方的光测距装置、即左方的光测距装置20L以及右方的光测距装置20R进行说明。

表示将车辆10的侧方作为扫描范围的左方的光测距装置20L和右方的光测距装置20R的扫描的方向的扫描方向通常被设定为从扫描范围MR(参照图1)的左方端或右方端的任意一端向另一端扫描的一个方向。当像这样扫描方向被设定为一个方向时，如以下说明的那样，根据车辆10的行驶状况在获取的数据中产生差异。此外，所谓的行驶状况是指例如通行区分、道路的种类、行驶车道的差异、与其他车辆的关系、行驶状态等各种行驶状态以及行驶环境等与车辆的行驶相关的各种状况。

作为前提，如图3以及图4所示，侧方的光测距装置20L、20R的扫描方向SD基本上设定为表示从扫描范围MR的左方端向右方端扫描的方向的方向，左方的光测距装置20L从车辆10的后方朝向前方进行扫描，右方的光测距装置20R从车辆10的前方朝向后方进行扫描。而且，以下，也将该基本的扫描方向SD称为“基本扫描方向SDn”。此外，在图4的时序图中，示出将扫描范围MR的左方端设为扫描的方向时的反射镜54的转动角度作为左端角度θel、将右方端设为扫描的方向时的反射镜54的转动角度作为右端角度θer、将左方端与右方端的间的中央的位置设为扫描的方向时的反射镜54的转动角度作为基准角度θc。另外，图4的扫描期间表示沿着设定的扫描方向进行扫描的期间，复位期间表示使反射镜54的转动角度从扫描结束的角度返回到扫描开始的角度的期间。

如图5所示，根据车辆10(以下，也称为“本车”)与存在于扫描范围MR内的关注的物体(以下，也称为“关注物体”)的速度的关系，在通过扫描获取的数据所表示图像中包含的关注物体的外观上产生差异。例如，在如与本车等速移动的车辆、在停止的本车的侧方停止的车辆那样，本车与关注物体的速度相同时(示于图的中段)，在左方的光测距装置20L以及右方的光测距装置20R中，关注物体看起来是与实际相等的长度。与此相对，在如超越本车的车辆、进行超越的车辆那样，关注物体的速度相对于本车较快时(示于图的上段)，在左方的光测距装置20L中关注物体看起来比实际长，在右方的光测距装置20R中关注物体看起来比实际短。另外，在如相对于本车的对向来车、相对于移动的本车的停止物那样，关注物体的速度相对于本车较慢时(示于图的下段)，在左方的光测距装置20L中关注物体看起来比实际短，在右方的光测距装置20R中关注物体看起来比实际长。此外，本车与关注物体的速度的差越大，它们的外观的差异就越显著。另外，虽然省略图示，但当扫描方向SD是与从左方端向右方端扫描的方向相反方向的从右方端向左方端扫描的方向时，关注物体的外观的差异与图5所示的外观的差异相反。

因此，根据车辆10的行驶状况，侧方的光测距装置20L、20R分别获取的数据产生差异，在关注物体的检测性能、测距性能等测定性能中可能产生差异。

因此，在第一实施方式中，光测距装置20L、20R根据车辆10的行驶状况、即各种行驶状态以及行驶环境等与车辆的行驶相关的各种状况，来使扫描状态变化，具体而言使扫描方向、扫描速度变化，从而能够更高精度地测定关注物体。以下，对根据行驶状况使扫描状态变化的几个具体例进行说明。

(第一行驶状况)

当在单侧一车道的道路行驶的第一行驶状况下，例如，存在优选关注位于道路的左方侧的路边的停止物、在道路的左方侧以比本车的速度(以下，也称为“本车速度”)慢的速度移动的自行车、行人等(以下，也称为“道路左方侧的停止物等”)的情况。因此，在产生第一行驶状况时，为了将道路左方侧的停止物等作为关注物体高精度地测定，如图6以及图7所示，优选在当前的扫描结束时，将左方的光测距装置20L的扫描方向切换至与基本扫描方向SDn相反方向的方向、即从扫描范围MR的右方端向左方端扫描的反向扫描方向SDr。扫描方向的切换只要保持原样切换扫描的方向即可，因此比用于使扫描的开始端返回到一端的复位期间高速地执行。此外，右方的光测距装置20R的扫描方向维持基本扫描方向SDn即可。

在这里，当将左方的光测距装置20L的扫描方向保持为基本扫描方向SDn时，道路左方侧的停止物等关注物体看起来比实际短(参照图4)，关注物体的测定性能变低的可能性较高。与此相对，通过将左方的光测距装置20L的扫描方向切换至反向扫描方向SDr，与右方的光测距装置20R同样地、能够防止道路左方侧的停止物等看起来比实际短，而能够高精度地进行关注物体的测定。

(第二行驶状况)

在单侧两车道的道路的行驶车道和超车车道中的行驶车道行驶的第二行驶状况下，例如，存在优选关注行驶于超车车道且以比本车速度快的速度进行超越的车辆的情况。因此，在产生第二行驶状况时，为了将超车车辆作为关注物体高精度地测定，如图8以及图9所示，优选在当前的扫描结束时，与左方的光测距装置20L同样地、将右方的光测距装置20R的扫描方向从基本扫描方向SDn切换至反向扫描方向SDr。

在这里，当将右方的光测距装置20R的扫描方向保持为基本扫描方向SDn时，行驶于超车车道的超车车辆那样的关注物体看起来比实际短(参照图4)，关注物体的测定性能变低的可能性较高。与此相对，当将右方的光测距装置20R的扫描方向切换至反向扫描方向SDr时，能够防止行驶于超车车道的超车车辆那样的关注物体看起来比实际短，而能够高精度地进行关注物体的测定。

(第三行驶状况)

当通过车道变更而本车从行驶于行驶车道的第二行驶状况变为行驶于超车车道的第三行驶状况时，存在优选关注行驶于对向车道的车辆的情况。因此，在产生第三行驶状况时，右方的光测距装置为了将行驶于对向车道的车辆作为关注物体高精度地测定，如图10以及图11所示，优选在当前的扫描结束时，使右方的光测距装置20R的扫描方向从第二行驶状况下的反向扫描方向SDr返回到基本扫描方向SDn。

此外，由于行驶于行驶车道的车辆的速度低于行驶于超车车道的本车的速度的可能性较高，因此左方的光测距装置20L为了将行驶于行驶车道的比本车慢的车辆、停止车辆等作为关注物体高精度地测定，而不切换该左方的光测距装置20L的扫描方向保持为反向扫描方向SDr即可。

(第四行驶状况)

当与第三行驶状况同样地本车行驶于超车车道的状况下，在产生超车车辆行驶于行驶车道的第四行驶状况时，左方的光测距装置20L为了将行驶于行驶车道的超车车辆作为关注物体高精度地测定，而优选与右方的光测距装置20R同样地(参照图10以及图11)、在当前的扫描结束时，使该左方的光测距装置20L的扫描方向从反向扫描方向SDr返回到基本扫描方向SDn。

(第五行驶状况)

当与第三行驶状况同样地在超车车道上行驶的状况下，在产生以与本车同等速度在行驶车道并行行驶的第五行驶状况时，左方的光测距装置20L为了将并行车辆作为关注物体高精度地测距，如图12以及图13所示，优选在当前的扫描结束时，将该左方的光测距装置20L的扫描方向在基本扫描方向SDn和反向扫描方向SDr之间交替地切换。

在这里，以与本车同等速度在行驶车道上并行行驶的车辆那样的关注物体，无论将扫描方向设为哪个方向，看起来都是相同的实际的长度(参照图4)。因此，即使交替地切换基本扫描方向SDn与反向扫描方向SDr来进行往复扫描，在外观上也没有差异。因此，如上述那样，若在基本扫描方向SDn和反向扫描方向SDr上交替地切换扫描方向来进行往复扫描，则与在任意一个扫描方向上进行扫描的情况相比，能够高效地进行扫描。

此外，例如，能够利用表示车辆10的行驶状态的行驶信息、由搭载于车辆10的未图示的相机拍摄到的图像的解析信息、从搭载于车辆10的未图示的导航系统得到的道路信息等行驶环境信息、各光测距装置20的测定信息等来判断上述的各行驶状况。而且，搭载于车辆10的光测距装置20L、20R能够根据行驶状况的判断结果来进行扫描方向的切换控制。

如以上说明的那样，第一实施方式的光测距装置20L、20R能够根据车辆10的行驶状况、即各种行驶状态以及行驶环境等与车辆的行驶相关的各种状况使扫描状态变化，从而更高精度地测定关注物体。由此，能够降低因车辆的行驶状况而产生的测定性能的变化，即使车辆的行驶状况变化也得到稳定的测定性能。

B.第二实施方式：

以下，作为第二实施方式的光测距装置，对搭载于图1的车辆10的前方并将车辆10的前方设为扫描范围的光测距装置20F进行说明。此外，也将前方的光测距装置20F的扫描的方向与侧方的光测距装置20L、20R同样地、基本上设定为表示从扫描范围MR的左方端向右方端扫描的方向的基本扫描方向SDn的方向来进行说明。

例如，当车辆10的转弯方向为右方时，可以说容易发现从左方侧进入道路的人、车辆等移动物体，但难以发现来自右方侧的移动物体。因此，在产生车辆10向右方转弯的行驶状况6时，如图14所示，优选在当前的扫描结束时，使前方的光测距装置20F的扫描方向不是从扫描范围MR(参照图1)的左方端向右方端扫描的基本扫描方向SDn，而切换至从扫描范围MR的右方端向左方端扫描的反向扫描方向SDr。若这样，则在右转弯行驶中，能够容易发现来自右方侧的移动物体。

此外，当车辆10的转弯方向为左方时，与右转弯相反地难以发现左方侧的移动物体，因此将光测距装置20F的扫描方向保持为基本扫描方向SDn即可。

此外，例如能够利用方向盘的状态等来判断车辆10的转弯方向，前方的光测距装置20F能够根据行驶状况的判断结果来进行扫描方向的切换控制。另外，也能够与第一实施方式同样地、利用车辆10的行驶信息、图像的解析信息、道路信息等行驶环境信息、各光测距装置20的测定信息等来进行判断。

如以上说明的那样，第二实施方式的光测距装置20F也可以通过根据车辆10的行驶状况来使扫描状态变化，从而高精度地测定关注物体。由此，能够降低因车辆的行驶状况而产生的测定性能的变化，即使车辆的行驶状况变化也得到稳定的测定性能。

C.其他实施方式：

(1)在上述各实施方式中说明的与行驶状况相应的扫描方向的切换为例示，并不限定于此，也可以切换至预先设定的扫描方向，以便根据行驶状况来执行适当的扫描。

(2)在上述各实施方式的说明中，为了容易说明与行驶状况相应的扫描状态的变化，而以根据行驶状况来使扫描方向变化为例进行了说明。然而，并不限定于此，也可以根据行驶状况来使扫描速度变化，也可以使扫描方向以及扫描速度变化。

(3)在上述实施方式中，对前方、侧方的光测距装置进行了说明，但也能够应用于后方的光测距装置。

(4)在上述实施方式中，以利用致动器旋转驱动反射镜而在一定的角度范围扫描照射光的结构的光测距装置为例进行了说明，但并不限定于此。也可以是如液晶扫描仪、OPA(optical phased array lidar：光学相控阵激光雷达)等那样在预先规定的角度范围内反复正转以及反转地扫描的各种光测距装置。即，本公开的光测距装置为以下结构即可，即，根据该光测距装置针对所搭载的车辆扫描的扫描范围而使预先设定的扫描状态变化，以便根据行驶状况来执行适当的扫描。根据这样的光测距装置，由于能够根据车辆的行驶状况来使照射光的扫描状态变化，因此能够降低因车辆的行驶状况而产生的测定性能的变化，即使车辆的行驶状况变化也得到稳定的测定性能。

本公开所记载的控制部及其方法也可以通过专用计算机来实现，该专用计算机通过构成被编程为执行利用计算机程序具体化的一个或多个功能的处理器以及存储器来提供。或者，本公开所记载的控制部及其方法也可以通过利用一个以上的专用硬件逻辑电路构成处理器而提供的专用计算机来实现。或者，本公开所记载的控制部及其方法也可以通过将被编程为执行一个或多个功能的处理器和存储器与由一个以上的硬件逻辑电路构成的处理器的组合构成的一个以上的专用计算机来实现。另外，计算机程序也可以作为由计算机执行的指令而存储在计算机可读取的非过渡有形记录介质中。

本公开并不局限于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内由各种结构来实现。例如，为了解决上述课题的一部分或全部、或者为了实现上述效果的一部分或全部，与发明内容一栏记载的各方式中的技术特征对应的实施方式的技术特征能够适当地进行替换、组合。另外，只要在本说明书中未说明该技术特征是必需的，就能够适当地删除。

Claims (5)

1.一种光测距装置，是搭载于车辆的光测距装置(20)，具备：

发光部(40)，射出照射光；

扫描部(50)，使上述照射光(IL)在预先设定的扫描范围(MR)内扫描；

受光部(60)，与上述照射光的扫描对应地接受包含来自上述扫描范围的上述照射光的反射光(RL)的光，并输出与上述反射光的受光状态相应的电信号；以及

测定部(70)，使用从上述受光部输出的上述信号，来至少测定距上述扫描范围中的物体的距离，

根据上述车辆的行驶状况来使由上述扫描部扫描的上述照射光的扫描状态变化。

2.根据权利要求1所述的光测距装置，其中，

当根据上述行驶状况的变化使上述照射光的扫描状态变化时，在当前的扫描状态下的上述照射光的扫描结束时，使上述照射光的扫描状态根据上述行驶状况的变化而变化，并开始下一个扫描状态下的上述照射光的扫描。

3.根据权利要求1或2所述的光测距装置，其中，

当上述扫描范围被设定在上述车辆的侧方侧时，将表示上述照射光的扫描的方向的扫描方向设为上述扫描状态，在与根据上述车辆的行驶信息以及行驶环境信息导出的上述车辆的行驶状况对应的扫描方向上扫描上述照射光。

4.根据权利要求1或2所述的光测距装置，其中，

当上述扫描范围被设定在上述车辆的前方侧时，将表示上述照射光的扫描的方向的扫描方向设为上述扫描状态，在上述车辆转弯的上述行驶状况下，在扫描方向上扫描上述照射光，其中，上述扫描方向是从上述车辆的转弯方向侧的上述扫描范围的一个端部朝向与上述转弯方向相反侧的上述扫描范围的另一个端部的方向。

5.一种光测距装置的控制方法，上述光测距装置(20)被搭载于车辆，使照射光(IL)在预先设定的扫描范围(MR)内扫描，与上述照射光的扫描对应地接受包含来自上述扫描范围的反射光(RL)的光，并使用与上述反射光的受光状态相应的电信号来至少测定距上述扫描范围中的物体的距离，其中，

根据上述车辆的行驶状况来使上述照射光的扫描状态变化。

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