JP2005077285A - 物体検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 送信波を走査する反射面の角度情報について、位相補正を行って物標検出方位を正確なものとする。
【解決手段】 ２次元方向に走査しながらレーザダイオード１１から出射された赤外レーザ光を二次元スキャナ１３から送出波として送出し、当該送出波が物標によって反射された反射波を信号受信部２により検出して物標を検出するに際して、送信方位検出部３２により、反射面の縦方向の振動により縦振動駆動用コイルに印加される逆起電力及び反射面の横方向の振動により横振動駆動用コイルに印加される逆起電力から、反射面の振動波形を求めて、送出波の送出方位を検出し、送信方位補正部３３により、送信方位検出部３２により求められる反射面の振動波形の位相を、送出波の送出範囲における物体消失点付近に存在する物体から反射した反射波の検知範囲が最小となるように補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、２次元スキャナを用いて車両周囲に存在する障害物や先行車の存在を検出する物体検出装置に関する。

従来より、車両周囲の障害物や先行車を検出するための技術としては、下記の特許文献１に記載された技術が知られている。この特許文献１に記載された光スキャナ装置には、縦横の２方向にミラー面が振動するマイクロスキャナを用いて、該ミラー面にレーザダイオードからのパルス光を反射させることで２次元走査を行っている。そして、従来では、２次元走査をしたことにより得た反射光を解析することにより、障害物との間の距離や方位を検出していた。

また、２次元スキャナを用いたレーダ装置において、縦横の２方向に振動するミラー面の角度を検出する技術としては、ＰＳＤ（Position Sensitive Device）等の位置検出素子を用いた手法、ミラーの支持部に設けたピエゾ抵抗の変化より検出する手法、スキャナの内部に配置した駆動用コイルの駆動信号に重畳する逆起電力を検出する手法などがある。
特開平９−１０１４７４号公報

しかしながら、上述した各ミラー面の角度を検出する技術において、広角の２次元スキャナの場合、大型の受光面を持つＰＳＤが必要となって高コストになってしまう。

また、ピエゾ抵抗を検出する技術では、ミラー支持部を細くするためピエゾ抵抗の装着が困難であるという問題があった。

更に、スキャナの駆動信号に重畳した逆起電力を検出する技術では、ミラー面の振動により変位速度成分に比例した電流が駆動用コイルに流れ、当該電流を積分することによりミラー面の角度や位相に関する情報を検出するが、駆動用コイルに流れる駆動パルス信号の影響によって位相誤差が生じやすい。

また、ダブルジンバルタイプの２次元スキャナの場合、内側コイルと外側コイルのクロストークの影響によって両方の振動の逆起電力が混在した信号になってしまう。そして、クロストークの影響を受けた信号から移動平均算出処理を行って、ミラー面の変位速度情報を算出すると、位相誤差が生じやすく、ミラー面の角度情報に位相オフセットが生じ、検出画面で一つの物標が二重に検出されるといった問題点があった。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、逆起電力から得られるスキャナのミラー面の角度情報について、位相補正を行って物体検出方位を正確なものとすることができる物体検出装置を提供することを目的とする。

本発明では、２次元方向に走査しながら送出波を送出し、当該送出波が物体によって反射された反射波を検出して物体を検出するに際して、送出方位検出手段により、反射面の縦方向の振動により縦振動駆動用コイルに印加される逆起電力及び前記反射面の横方向の振動により横振動駆動用コイルに印加される逆起電力から、反射面の振動波形を求めて、送出波の送出方位を検出し、送出方位補正手段により、送出方位検出手段により求められる反射面の振動波形の位相を、前記送出波の送出範囲における物体消失点付近に存在する物体から反射した反射波の検知範囲が最小となるように補正することにより、上述の課題を解決する。

本発明に係る物体検出装置によれば、縦振動駆動用コイルと横振動駆動用コイルとの間で逆起電力波形にクロストークが発生する場合であっても、送出波の送出範囲における物体消失点付近における物体の検出範囲が最小となるように反射面の振動位相の補正を行うので、正確な物体の方位を検出することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本発明は、例えば図１に示すように構成された物体検出装置に適用される。

［物体検出装置の構成］
本発明に係る物体検出装置では、光学式スキャナを搭載し、当該光学式スキャナによって赤外光を送信信号として出射して、短時間のパルス信号を送信し、検出対象となる物標によって反射して戻ってきたパルス信号（反射信号）を受信するまでの時間を測定して距離を算出するパルス方式を採用した場合について説明する。また、以下の説明では、物体検出装置が車両に搭載され、車両周囲の物標を検出対象とする場合について説明する。

なお、物体検出手法としては、赤外光を用いるレーザレーダの他に、電磁波を用いる電磁波レーダなどを用いても良く、更には送信信号として三角波によって周波数変調や振幅変調を施した連続波を送信し、反射信号の周波数変位や位相変位により距離を算出する方式であっても良い。

この物体検出装置は、図１に示すように、信号送出部１、信号受信部２、信号処理部３を備え、当該信号処理部３が図示しない車両側ＣＰＵ（Central Processing Unit）に接続されて構成されている。

信号送出部１は、レーザダイオード１１、ミラー１２、二次元スキャナ１３、二次元スキャナ駆動部１４及び温度検出部１５を備えて構成されている。このような信号送出部１では、送信信号を送出するに際して、信号処理部３からレーザダイオード１１に発光命令が送られることによりレーザダイオード１１を駆動させ、当該レーザダイオード１１により出射した赤外線レーザ光をミラー１２を介して二次元スキャナ１３に導き、二次元スキャナ１３の動作によって送信信号を生成する。これにより、信号送出部１では、送信信号を例えば車両前方に送出する。

このとき、二次元スキャナ駆動部１４では、二次元スキャナ１３の赤外レーザ光反射面から送出される送信信号を車両前方において二次元走査させるために、二次元スキャナ１３の反射面を縦方向及び横方向の二次元に振動させるように制御する。ここで、二次元スキャナ駆動部１４では、信号処理部３からの周波数制御信号を受け、当該周波数制御信号によって指定された周波数にて二次元スキャナ１３の反射面を振動させる。

また、信号送出部１における温度検出部１５は、二次元スキャナ１３の共振周波数が車両周囲の温度変化等に起因して経時変化することがあるため、二次元スキャナ１３の温度を検出して信号処理部３に送る。

信号受信部２は、送信信号の送出範囲に存在する物体にて反射した反射信号を受光するフォトダイオード２１及び光学レンズ２２から構成されている。このような信号受信部２では、送信信号を二次元方向で走査して物体にて反射された異なる入射角の反射信号が送られると、当該入射角の異なる反射信号を光学レンズ２２によって集光して、フォトダイオード２１に送る。これにより、フォトダイオード２１では、反射信号の強度に応じた受光情報を信号処理部３に送る。

二次元スキャナ１３は、例えば図２に示すようなダブルジンバル型マイクロスキャナとして構成される。すなわち、二次元スキャナ１３は、略中央部に赤外レーザ光を反射して反射信号として送出する信号送出用ミラー４１が設けられ、当該信号送出用ミラー４１が縦方向梁部４２を介してミラーサポート４３に接続され、当該ミラーサポート４３が横方向梁部４４を介してスキャナ台座基板４５に接続されている。このような二次元スキャナ１３では、横方向梁部４４によってミラーサポート４３をスキャナ台座基板４５に支持させ、縦方向梁部４２によって信号送出用ミラー４１をミラーサポート４３に支持させて構成されている。

また、二次元スキャナ１３には、縦方向に信号反射角度を振動させるための縦方向用永久磁石４６ａ、４６ｂ、横方向に信号反射角度を振動させるための横方向用永久磁石４７ａ、４７ｂの二組の永久磁石が配設されている。これにより、二次元スキャナ１３では、縦方向用永久磁石４６ａ、４６ｂにより縦方向における磁界をスキャナ台座基板４５全体に印加し、横方向用永久磁石４７ａ、４７ｂにより横方向における磁界をスキャナ台座基板４５全体に印加する。

更に、二次元スキャナ１３は、図示しないが、信号送出用ミラー４１の裏面外枠に内側振動駆動用コイル（縦振動駆動用コイル）、ミラーサポート４３の裏面外枠に外側振動駆動コイル（横振動駆動用コイル）が配線されている。これにより、二次元スキャナ駆動部１４では、各コイルに流す電流量と各永久磁石４６，４７により印加させている磁界とによって、信号送出用ミラー４１の端部及びミラーサポート４３の端部にローレンツ力を発生させて、縦方向梁部４２及び横方向梁部４４を軸として縦方向振動及び横方向振動の共振振動を発生させることになる。

このような二次元スキャナ駆動部１４は、図３に示すように、縦駆動信号発生器５１、横駆動信号発生器５２、利得可変増幅器５３、５４から構成される。

この二次元スキャナ駆動部１４では、信号処理部３からの二次元スキャナ１３の駆動命令を入力すると、縦駆動信号発生器５１により矩形波の縦振動信号（縦駆動信号）を発振させ、横駆動信号発生器５２により矩形波の横振動信号（横駆動信号）を発振させる。このとき、二次元スキャナ駆動部１４では、縦駆動信号発生器１６及び横駆動信号発生器１７で発振させた縦駆動信号及び横駆動信号の矩形波を、信号処理部３から入力される周波数制御信号に応じた周波数に調整して、利得可変増幅器５３，５４に出力させる。

なお、縦駆動信号及び横駆動信号は、二次元スキャナ１３の共振周波数付近の周波数に初期設定される。この共振周波数は、二次元スキャナ１３の１次共振、２次共振などのいずれの共振周波数でもよい。また、この縦駆動信号及び横駆動信号の周波数は、温度検出部１５により検出された二次元スキャナ１３の温度に応じた二次元スキャナ１３の共振周波数信号と近い周波数となるように、信号処理部３によって調整される。

利得可変増幅器５３，５４は、入力された各縦駆動信号及び横駆動信号を、信号処理部３からの振動振幅制御信号にて示される調整値に基づき信号増幅を行って、二次元スキャナ１３に送る。これにより、二次元スキャナ駆動部１４では、縦振動駆動用コイルに縦駆動信号を供給すると共に横振動駆動用コイルに横駆動信号を供給して、上述したように信号送出用ミラー４１を縦方向及び横方向に振動させて、信号送出用ミラー４１から送出する送信信号を走査させる。

このように、二次元スキャナ駆動部１４により二次元スキャナ１３の動作を制御することにより、物体検出装置からは、図４に示すような走査を行うように送信信号を送出する。すなわち、物体検出装置は、所謂リサージュスキャンと称されるスキャン方法によって二次元スキャナ１３を二次元振動させることにより、図４中の各観測点に示すような単位時間で送信信号を送出する。

信号処理部３は、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部に車両前方に存在する物体との距離及び方位を求めるプログラムを記憶し、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業領域を使用して当該プログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）により実行することにより、図１に示すような各機能部を有する。すなわち、信号処理部３は、レーザダイオード１１と接続された送信パルス発生部３１、二次元スキャナ１３と接続された送信方位検出部３２、送信方位補正部３３、二次元スキャナ駆動部１４と接続された駆動信号調整部３４、フォトダイオード２１と接続された距離検出部３５、物標認識処理部３６とを有し、物標までの距離や物標の方位、形状などを算出する。

送信パルス発生部３１は、図４に示すような各観測点に送信信号を送出させるために、パルス方式によってレーザダイオード１１を発光させる発光命令を生成する。これにより、送信パルス発生部３１は、レーザダイオード１１から赤外レーザ光からなるパルスを発生させる。

送信方位検出部３２は、二次元スキャナ１３の状態を監視することにより、信号送出用ミラー４１から車両前方に送出している送信信号の送信方位を検出する。このとき、送信方位検出部３２は、レーザダイオード１１から送出信号が送信された時点での信号送出用ミラー４１における反射面角度を縦振動駆動用コイル及び横振動駆動用コイルに重畳する逆起電力から算出して、送信信号の送出方位を検出する。

送信方位補正部３３は、送信方位検出部３２にて検出している送信信号の送信方位を入力すると共に、物標認識処理部３６から送信方位を補正する補正情報が送られる。これにより、送信方位補正部３３は、補正情報に基づいて、送信方位検出部３２から送られた送信方位を補正して、方位情報として物標認識処理部３６に送る。

駆動信号調整部３４は、二次元スキャナ１３の信号送出用ミラー４１の縦方向及び横方向の周波数及び振幅を制御する制御信号を二次元スキャナ駆動部１４に送る。また、この駆動信号調整部３４では、温度検出部１５により検出された二次元スキャナ１３の温度情報を入力して、縦駆動信号及び横駆動信号の周波数を調整して、信号送出用ミラー４１の振動周波数を調整する。

距離検出部３５は、送信パルス発生部３１による送信信号の送信タイミング及びフォトダイオード２１による受信信号の受光タイミングを検出して、自車両から前方に存在する物体との距離を検出して、物標認識処理部３６に送る。

このとき、物体検出装置は、図５に示すように、送信信号を送出するトリガ信号に従って送信パルス発生部３１からレーザダイオード１１に発光命令を与えると（図５（ａ））、当該発光命令が発生したタイミングで、レーザダイオード１１によって、パルス幅τの発光パルスを発生させ（図５（ｂ））、時刻ｔ１にて信号送出用ミラー４１から送信信号を送出する（図５（ｃ））。そして、車両前方の物体によって送信信号が反射して、時刻ｔ１から時間Δｔを経た後の時刻ｔ２でフォトダイオード２１によって受光信号を受光すると（図５（ｄ））、距離検出部３５にて時間Δｔを用いて物体との距離を演算する。

ここで、距離検出部３５は、パルス光である送信信号を送出してから反射光である受信信号が受光されるまでの時間をΔｔ、光速をＣ、物体検出装置と物標までの距離Ｄとすると、当該距離Ｄを、下記の式１に示すように、
Ｄ＝Ｃ・Δｔ／２ （式１）
なる演算を行うことにより求める。なお、距離検出部３５は、実際の距離算出に際して、回路遅延などにより生じる計測距離の誤差を考慮し、誤差を補正して物標までの距離を算出する。そして、距離検出部３５により求められた距離Ｄは、物標認識処理部３６に送られる。

物標認識処理部３６では、距離検出部３５から物体との距離Ｄが送られると共に、送信方位補正部３３から補正済の方位情報が送られる。これにより、物標認識処理部３６では、方位情報から信号送出用ミラー４１の反射面角度を認識することで、送信信号の送出方向を検出し、当該送出方向と距離Ｄとを対応させる。そして、物標認識処理部３６では、予め設定された観測時間毎に送出方向と距離Ｄとからなる２次元観測データを生成する。

また、物標認識処理部３６では、観測時間ごとの２次元観測データから、複数の観測時間に亘って、例えば先行車の同定処理を行って先行車情報や障害物情報を生成する。そして、物標認識処理部３６では、車両側ＣＰＵとして、例えば先行車までの距離が設定車間距離となるように先行車追従制御を行うＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）コントローラなどに、先行車情報や障害物情報を送信する。

［位相補正処理］
つぎに、本発明を適用した物体検出装置において、信号送出用ミラー４１の角度を示す角度情報の位相補正を行う位相補正処理について説明する。この位相補正処理は、信号送出用ミラー４１を縦方向に駆動する場合と、横方向に駆動する場合とで、各方向に対応したコイル間において発生する逆起電力のクロストークによって発生する位相ずれを補正するものである。

すなわち、この位相補正処理を行う物体検出装置は、図６に示すように、送信方位検出部３２が二次元スキャナ１３及び二次元スキャナ駆動部１４と接続された逆起電力検出部６１及びスキャナ位相算出部６２により構成され、送信方位補正部３３が位相波形微分値検出部７１及び位相補正量加減算部７２により構成されている。

逆起電力検出部６１では、二次元スキャナ駆動部１４の駆動信号から抽出した逆起電力を正規化し、角度情報推定部６２では、移動平均および時間積分することで、スキャナ反射面振動の位相情報を推定し、信号送出用ミラー４１の振幅値を乗算することで角度情報を出力して、送信方位補正部３３に送る。

これに応じて、位相波形微分値検出部７１では、位相波形の時間微分値を検出して、当該時間微分値の符号が正又は負であるかの判定を行って信号送出用ミラー４１の変位方向の検出を行う。そして、位相補正量加減算部７２では、位相波形微分値検出部７１による正負判定に基づいて、物標認識処理部３６からの位相補正値の符号を変化させてスキャナ位相算出部６２からの位相情報に加算する構成としている。これにより、送信方位補正部３３では、クロストークによって発生する検出位相の誤差を補正する。

ここで、位相補正量加減算部７２は、予め測定しておいた逆起電力のクロストークによって発生する固定位相ずれ量に基づいた位相補正値を用いて、下記の式２及び式３の演算を行うことにより信号送出用ミラー４１の補正角度を演算する。このとき、Ａを信号送出用ミラー４１の変位振幅とし、位相遅れが生じていて、反射面振動の位相情報の時間微分値が正の場合には、信号送出用ミラー４１の補正角度を、
Ａ・ｓｉｎ｛（反射面振動の位相情報）＋（位相補正量）｝ （式２）
なる演算式により求め、位相遅れが生じていて、反射面振動の位相情報の時間微分値が負の場合には、信号送出用ミラー４１の補正角度を、
Ａ・ｓｉｎ｛（反射面振動の位相情報）−（位相補正量）｝ （式３）
なる演算式により求める。

そして、位相補正量加減算部７２では、信号送出用ミラー４１の反射面の変位方向によって、位相補正値の符号を変えて、位相情報を修正することで固定位相ずれ量による角度位相情報の検出誤差を低減する。

このような式２及び式３の演算を行った場合の逆起電力波形の位相及び振幅のシミュレーション結果を図７に示す。この図７によれば、誤差を含んだ角度位相情報（出力位相、出力波形）を信号送出用ミラー４１の変位方向に応じて、位相補正量を加算又は減算した補正位相波形を求める。

また、この物体検出装置においては、信号送出用ミラー４１の共振周波数が温度変化によって経時変化する場合があり、当該信号送出用ミラー４１の共振周波数の変化により各コイル間のクロストークによる位相誤差が変化してしまい、上述した固定位相ずれ量に基づいた補正を行っても物標が確実に認識されない場合がある。これに対し、物体検出装置では、物標を認識している最中において位相補正量を調整する処理を行う。

ここで、物体検出装置は、固定位相ずれ量に基づいた位相補正量を求めるに際して、送信信号の送出範囲である２次元観測エリアの中央付近に単一の反射体を置き、位相補正量を変動させながら、２次元観測を行い、２次元検知画面上における物体消失点に存在する物標の検出領域及び検出面積が縦横ともに最小になるような位相補正量を検出する。そして、物体検出装置では、この位相補正量をＲＡＭ等に保存しておき、式２及び式３に示す演算を行う。

これに対し、例えば車両が走行しているときに位相補正量を調整するに際して、物体検出装置では、直線道路を一定速度で先行車両に追従している場合など反射信号が物体消失点付近に安定して検出される状態で、位相補正量を変動させながら２次元観測を行い、先行車両の検出領域及び検出面積が最小になる位相補正量を検出する。

このような位相補正量を調整する処理は、図８に示すような処理手順を行うフローチャートにて実現される。この処理は、例えば車両が走行しているときに所定期間ごとに実行される。

先ず、ステップＳ１においては、物標認識処理部３６により、車両が直線走行をしている状態か否かを判定するために、図示しない舵角センサ等からの信号を入力し、操舵角が中立付近であって舵角変動が所定範囲内か否かを判定する。そして、物標認識処理部３６では、舵角変動が所定範囲内でないと判定した場合には車両が直線走行していないと判定して処理を終了し、舵角変動が所定範囲内であると判定した場合には直線走行をしていると判定してステップＳ２に処理を進める。

ステップＳ２においては、物標認識処理部３６により、物体検出装置にとっての消失点付近に対象となる反射信号が安定してフォトダイオード２１にて受光されているか否かを判定する。

換言すれば、物標認識処理部３６では、例えば車両前方を監視する監視画面における消失点、すなわち送信信号の二次元観測範囲における物体消失点に物標が存在して、当該二次元観測範囲における物体消失点にて反射した反射信号が受光可能な状態か否かを判定する。具体的には、物体検出装置では、二次元観測範囲における消失点付近に送信信号を複数回に亘って送出した場合に、当該送信信号が反射されて反射信号を複数回に亘って検出したか否かを判定する。

そして、物標認識処理部３６では、消失点付近に物標が存在して安定した反射信号を検出していると判定した場合にはステップＳ３に処理を進め、そうでない場合には処理を終了する。

次に物標認識処理部３６では、ステップＳ３において、位相補正量を所定の変化振幅の正弦量だけ変化させてステップＳ４及びステップＳ５に処理を進める。

物標認識処理部３６は、ステップＳ３にてなされた位相補正をして信号送出用ミラー４１を駆動して送信信号を送出させると共にフォトダイオード２１にて反射信号を検出し、ステップＳ４においては、消失点付近を中心とした反射信号の検出幅（二次元観測範囲における検出領域）が減少したか否かを判定し、ステップＳ５においては、消失点付近を中心とした反射信号の検出面積が減少したか否かを判定する。そして、物標認識処理部３６では、反射信号の幅及び面積が共に減少していないと判定した場合にはステップＳ６に処理を進め、反射信号の幅又は面積の何れかが減少したと判定した場合にはステップＳ８に処理を進める。

ステップＳ８においては、物標認識処理部３６により、ステップＳ３にて変化させた位相補正量を保存して、再度ステップＳ３に処理を戻す。

ステップＳ６においては、物標認識処理部３６により、ステップＳ３にて変化させている正弦変化が１周期したか否かを判定し、１周期していないと判定した場合はステップＳ３に処理を戻し、１周期したと判定した場合はステップＳ７に処理を進める。

ステップＳ７においては、物標認識処理部３６により、ステップＳ８にて保存されている位相補正値がステップＳ３で行った正弦変化の極値（極大値又は極小値）であるか否かを判定し、極値であると判定した場合にはステップＳ９にて補正変化幅を大きくしてステップＳ３に処理を戻し、極値でないと判定した場合は処理を終了する。

このような処理を行うことにより、物体検出装置では、位相補正量を変動させて送信方位補正部３３に補正情報として出力して、位相補正した結果として信号送出用ミラー４１の方位情報を得ることができる。

［駆動パルス周期設定処理］
つぎに、本発明を適用した物体検出装置において、信号送出用ミラー４１を駆動するために縦方向及び横方向に対応した各コイルに出力する駆動パルスの周期を調整する処理について説明する。

ここで、物体検出装置において、縦振動駆動用コイル及び横振動駆動用コイルに信号送出用ミラー４１を駆動する駆動用パルスを供給する必要があるが、二次元スキャナ駆動部１４から二次元スキャナ１３に駆動用パルスの出力されている時間領域では逆起電力がマスクされることになり、逆起電力の波形検出に影響を与える。すなわち、図９に示すように、横方向における低周波の逆起電力波形及び当該逆起電力波形に重畳した高周波の逆起電力波形が、駆動用パルスを発生させたときにマスクされてしまう。

このような駆動用パルスが逆起電力波形に与える影響を除去するために、物体検出装置では、駆動信号調整部３４により、二次元スキャナ駆動部１４から二次元スキャナ１３に与える駆動用パルスの出力周期を、信号送出用ミラー４１の振動動作を維持できる範囲で、振動周期の整数倍に設定する。具体的には、物体検出装置は、図９に示す逆起電力波形の周期に対して、駆動用パルスの出力周期を２倍の周期とすることにより図１０に示すような逆起電力波形とする。

これにより、物体検出装置では、逆起電力波形の各周期ごとに発生させていた駆動用パルスを、逆起電力波形の２周期ごとに発生させるようにし、逆起電力波形を推定する処理を、時間領域において駆動用パルスの発生しない時間領域で行う。したがって、この物体検出装置では、時間的に隣接する駆動用パルス発生間隔の時間領域に、逆起電力波形が１周期以上存在し、逆起電力波形の推定に誤差を生じにくくなる。

［実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明を適用した物体検出装置によれば、二次元スキャナ１３を駆動するに際して、縦振動駆動用コイルと横振動駆動用コイルとの間で逆起電力波形にクロストークが発生する場合であっても、送信信号の送出範囲における物標消失点付近における物標の検出範囲が最小となるように送出方位の位相補正を行うので、正確な物標の方位を検出することができる。

すなわち、ダブルジンバル型の二次元スキャナ１３を使用した場合においては、縦振動駆動用コイルと横振動駆動用コイルとが近接して配置されているため、相互のコイル間においてクロストークが発生し、相互のコイルに他軸方向の振動の逆起電力信号が混入してしまう。このような逆起電力波形を用いる場合、当該逆起電力波形に周波数帯域フィルタをかけて移動平均処理を行い、低周波側の逆起電力波形を推定して信号送出用ミラー４１の振動速度を算出しても、縦方向と横方向との周波数差が少ないため、完全に分離することができない。特に、低周波の逆起電力波形の角度位相に位相ずれが発生してしまう。このように信号送出用ミラー４１の角度位相に位相ずれが生じると、信号送出用ミラー４１の変動方向によって異なる角度が出力されることになり、図１１に示すような物標８１が二重に見えるような誤検出画面となってしまう。

これに対し、本発明を適用した物体検出装置では、物標８１が最小となるように逆起電力波形の補正を行うことにより位相角度を補正して、図１２に示すように単一の物標８１を認識することができる。

また、この物体検出装置によれば、車両が走行している場合であっても、消失点付近における物標の検出範囲が最小となるように位相補正量を変化させるので、車両首位の温度変化によって二次元スキャナ１３の共振周波数が変化する場合であっても、物標の方位を誤検出することなく、物標の方位を正確に検出することができる。

更に、この物体検出装置によれば、車両が直線走行している場合に位相補正量を調整するので、送信信号の送出範囲における物標消失点付近を正確に認識して、当該物標消失点付近に存在する物標の検出範囲が最小となるような位相補正量を設定することができ、更に物標の方位を正確に検出することができる。

更にまた、この物体検出装置によれば、逆起電力波形を微分演算して得た変位方向に応じて位相補正値の符号を変えて、信号送出用ミラー４１の角度を補正することができるので、振動方位によって正確に信号送出用ミラー４１の角度を補正することができる。

更にまた、この物体検出装置によれば、縦振動駆動用コイル及び横振動駆動用コイルに印加する駆動パルスの発生周期を、逆起電力波形の周期の整数倍としたので、駆動パルスの発生によりマスクされた逆起電力波形を使用することなく信号送出用ミラー４１の位相補正をすることができ、更に正確に物標の方位を検出することができる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

すなわち、上述した物体検出装置においては、二次元スキャナ１３の駆動方式として電磁方式を用いた場合について説明したが、静電方式、圧電方式、磁歪膜方式などの駆動方式であっても良い。また、物体検出装置では、赤外線を用いるレーザレーダについて説明したが、これに限らず、可視光を用いるレーザレーダ、電波を用いる電波レーダ、超音波を用いる超音波レーダ、その他の方式であっても本発明が適用可能である。

本発明を適用した物体検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明を適用した物体検出装置において、二次元スキャナの具体的な構成を示す上面図である。 本発明を適用した物体検出装置において、二次元スキャナ駆動部の機能的な構成を示すブロック図である。 本発明を適用した物体検出装置において、送信信号のスキャン方式について説明するための図である。 本発明を適用した物体検出装置において、物標との距離を求める処理を説明するためのタイミングチャートであって、（ａ）はトリガ信号、（ｂ）は発光パルス、（ｃ）は送信信号、（ｄ）は受信信号の変化を示す図である。 本発明を適用した物体検出装置において、送信方位検出部及び送信方位補正部の機能的な構成を示すブロック図である。 本発明を適用した物体検出装置において、補正前の逆起電力波形の位相及び振幅、補正後の逆起電力波形の位相及び振幅を示す図である。 本発明を適用した物体検出装置において、位相補正量を調整する処理を示すフローチャートである。 本発明を適用した物体検出装置において、逆起電力波形及び当該逆起電力波形に重畳される逆起電力波形、駆動パルスの関係を説明するための図である。 本発明を適用した物体検出装置において、駆動パルスの発生間隔を調整する処理を説明するための図である。 信号送出用ミラーの角度を誤検出した場合の物標検出結果を示す図である。 本発明を適用した物体検出装置において、信号送出用ミラーの角度を補正した場合の物標検出結果を示す図である。

符号の説明

１ 信号送出部
２ 信号受信部
３ 信号処理部
１１ レーザダイオード
１２ ミラー
１３ 二次元スキャナ
１４ 二次元スキャナ駆動部
１５ 温度検出部
２１ フォトダイオード
２２ 光学レンズ
３１ 送信パルス発生部
３２ 送信方位検出部
３３ 送信方位補正部
３４ 駆動信号調整部
３５ 距離検出部
３６ 物標認識処理部
４１ 信号送出用ミラー
４２ 縦方向梁部
４３ ミラーサポート
４４ 横方向梁部
４５ スキャナ台座基板
４６ 縦方向用永久磁石
４７ 横方向用永久磁石
５１ 縦駆動信号発生器
５２ 横駆動信号発生器
５３ 利得可変増幅器
６１ 逆起電力検出部
６２ スキャナ位相算出部
７１ 位相波形微分値検出部
７２ 位相補正量加減算部
８１ 物標

Claims (7)

1. 送出波を送出し、当該送出波が物体によって反射された反射波を検出して物体を検出する物体検出装置において、
   送出波を送出する反射面を縦振動駆動用コイルにより縦方向に振動させると共に前記反射面を横振動駆動用コイルにより横方向に振動させて、送出波を２次元方向に走査しながら送出する送出手段と、
   前記送出波が物体にて反射された反射波を受信する受信手段と、
   前記反射面の縦方向の振動により前記縦振動駆動用コイルに印加される逆起電力及び前記反射面の横方向の振動により前記横振動駆動用コイルに印加される逆起電力から、前記反射面の振動波形を求めて、前記送出波の送出方位を検出する送出方位検出手段と、
   前記送出方位検出手段により求められる前記反射面の振動波形の位相を、前記送出波の送出範囲における物体消失点付近に存在する物体から反射した反射波の検知範囲が最小となるように補正する送出方位補正手段と
   を備えることを特徴とする物体検出装置。
2. 前記送出方位補正手段は、前記反射面の振動波形の位相を変動させながら、前記反射波の検知範囲が最小となるような前記反射面の位相補正量を設定することを特徴とする請求項１に記載の物体検出装置。
3. 前記送出方位補正手段は、車両が直線走行をしている場合に前記反射面の振動波形の位相を補正することを特徴とする請求項２に記載の物体検出装置。
4. 前記送出方位補正手段は、前記反射面の振動波形の位相を、前記反射面の振動方向に応じて異なる符号の位相補正量で補正することを特徴とする請求項１に記載の物体検出装置。
5. 前記送出方位補正手段は、前記逆起電力波形の位相変化を時間微分して得られる値の正負により前記反射面の振動方向を検出することを特徴とする請求項４に記載の物体検出装置。
6. 前記送出方位検出手段は、前記縦振動駆動用コイル及び前記横振動駆動用コイルに印加する駆動パルスの間隔を、前記反射面の振動周期の整数倍に設定し、前記駆動パルスの印加タイミングでない時間領域において前記反射面の振動波形を求めることを特徴とする請求項１に記載の物体検出装置。
7. 前記送出波は、赤外線パルス光であることを特徴とする請求項１に記載の物体検出装置。