JP2015161599A - レーザレーダ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】より検出精度の高いレーザレーダ装置を実現する。【解決手段】ステップS3において、各受光素子からの受光信号のサンプリングが行われ、受光値が測定される。ステップS6において、各受光素子の受光値のピーク検出が行われる。ステップS7において、受光素子毎に設定されている補正量に基づいて、各受光素子の受光値のピークの時間方向の補正が行われる。ステップS8において、補正後の各受光素子の受光値のピークに基づいて、物体の検出が行われる。本発明は、例えば、車両用のレーザレーダ装置に適用できる。【選択図】図6

Description

本発明は、レーザレーダ装置に関し、特に、物体の検出精度を向上させるようにしたレーザレーダ装置に関する。
レーザレーダ装置においては、様々な要因により信号の遅延が発生する。また、複数の要因が重なって遅延量が増大する。そして、この信号の遅延により、レーザレーダ装置の検出精度の低下が引き起こされる。
従来、この信号の遅延による検出精度の低下を防止するための方法が提案されている。例えば、レーザ光の反射光に対する受光値のサンプリングに用いるサンプルパルスの遅延の影響を低減するために、サンプルパルスの遅延時間に相当する時間だけ、レーザ光を投光するタイミングを遅らせることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平6−230128号公報
本発明は、より検出精度の高いレーザレーダ装置を実現することができるようにするものである。
本発明の第1の側面のレーザレーダ装置は、パルス状のレーザ光である測定光を投光する投光部と、水平方向のそれぞれ異なる方向からの測定光の反射光を受光する複数の受光素子と、受光素子毎に設けられ、各受光素子からの受光信号のサンプリングを行う複数のADコンバータと、ADコンバータによりサンプリングされた各受光素子の受光値のピークを検出するピーク検出部と、各受光素子の受光値がピークとなる時刻、又は、時刻に対応する距離を、受光素子毎に設定されている補正量に基づいて補正する補正部と、補正後の各受光素子の受光値のピークに基づいて、物体の検出を行う物体検出部とを備える。
本発明の第1の側面においては、パルス状のレーザ光である測定光が投光され、水平方向のそれぞれ異なる方向からの測定光の反射光が受光され、各受光素子からの受光信号のサンプリングが行われ、サンプリングされた各受光素子の受光値のピークが検出され、各受光素子の受光値がピークとなる時刻、又は、時刻に対応する距離が、受光素子毎に設定されている補正量に基づいて補正され、補正後の各受光素子の受光値のピークに基づいて、物体の検出が行われる。
従って、より検出精度の高いレーザレーダ装置を実現することができる。
この投光部は、例えば、駆動回路、発光素子、投光光学系等により構成される。この受光素子は、例えば、フォトダイオードからなる。このピーク検出部、補正部、物体検出部は、例えば、マイクロコンピュータ、各種のプロセッサ等の演算装置により構成される。
この補正量は、各受光素子とADコンバータとの間の回路において発生する受光値のピークの時間方向のズレを補正するものとすることができる。
これにより、受光信号の遅延や波形歪み等による受光値のピークの時間方向のズレを補正することができる。
本発明の第2の側面のレーザレーダ装置は、パルス状のレーザ光である測定光を投光する投光部と、水平方向のそれぞれ異なる方向からの測定光の反射光を受光する複数の受光素子と、各受光素子からの受光信号の中から選択した受光信号を出力するマルチプレクサと、マルチプレクサから出力される受光信号のサンプリングを行うADコンバータと、ADコンバータによりサンプリングされた受光素子の受光値のピークを検出するピーク検出部と、各受光素子の受光値がピークとなる時刻、又は、時刻に対応する距離を、受光素子毎に設定されている補正量に基づいて補正する補正部と、補正後の各受光素子の受光値のピークに基づいて、物体の検出を行う物体検出部とを備える。
本発明の第2の側面においては、パルス状のレーザ光である測定光が投光され、水平方向のそれぞれ異なる方向からの測定光の反射光が受光され、各受光素子からの受光信号の中から選択した受光信号が出力され、出力された受光信号のサンプリングが行われ、サンプリングされた受光素子の受光値のピークが検出され、各受光素子の受光値がピークとなる時刻、又は、時刻に対応する距離が、受光素子毎に設定されている補正量に基づいて補正され、補正後の各受光素子の受光値のピークに基づいて、物体の検出が行われる。
従って、より検出精度の高いレーザレーダ装置を実現することができる。
この投光部は、例えば、駆動回路、発光素子、投光光学系等により構成される。この受光素子は、例えば、フォトダイオードからなる。このピーク検出部、補正部、物体検出部は、例えば、マイクロコンピュータ、各種のプロセッサ等の演算装置により構成される。
この補正量は、各受光素子とADコンバータとの間の回路において発生する受光値のピークの時間方向のズレを補正するものとすることができる。
これにより、受光信号の遅延や波形歪み等による受光値のピークの時間方向のズレを補正することができる。
本発明の第1の側面又は第2の側面によれば、より検出精度の高いレーザレーダ装置を実現することができる。
本発明を適用したレーザレーダ装置の一実施の形態を示すブロック図である。 測定光投光部の構成例を示すブロック図である。 受光部の構成例を示すブロック図である。 測定部の構成例を示すブロック図である。 演算部の機能の構成例を示すブロック図である。 物体検出処理を説明するためのフローチャートである。 物体検出処理を説明するためのタイミングチャートである。 受光値の積算処理を説明するための図である。 2つのADCに入力される受光信号の第1の例を模式的に示す図である。 2つのADCに入力される受光信号の第2の例を模式的に示す図である。 車両の検出方法の例を説明するための図である。 コンピュータの構成例を示すブロック図である。
以下、本発明を実施するための形態(以下、実施の形態という)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.実施の形態
2.変形例
<1.実施の形態>
{レーザレーダ装置11の構成例}
図1は、本発明を適用したレーザレーダ装置の一実施の形態であるレーザレーダ装置11の構成例を示している。
レーザレーダ装置11は、例えば、車両に設けられ、その車両の前方の監視を行う。なお、以下、レーザレーダ装置11により物体の検出が可能な領域を監視領域と称する。また、以下、レーザレーダ装置11が設けられている車両を他の車両と区別する必要がある場合、自車両と称する。さらに、以下、自車両の左右方向(車幅方向)と平行な方向を水平方向と称する。
レーザレーダ装置11は、制御部21、測定光投光部22、受光部23、測定部24、及び、演算部25を含むように構成される。
制御部21は、車両制御装置12からの指令や情報等に基づいて、レーザレーダ装置11の各部の制御を行う。
測定光投光部22は、物体の検出に用いるパルス状のレーザ光(レーザパルス)である測定光を監視領域に投光する。
受光部23は、測定光の反射光を受光し、水平方向のそれぞれ異なる方向からの反射光の強度(明るさ)を検出する。そして、受光部23は、各方向の反射光の強度に応じた電気信号である複数の受光信号を出力する。
測定部24は、受光部23から供給されるアナログの受光信号に基づいて、受光部24における反射光に対する受光値の測定を行い、測定した受光値を示すデジタルの受光信号を演算部25に供給する。
演算部25は、測定部24から供給される受光値の測定結果に基づいて、監視領域内の物体の検出を行い、検出結果を制御部21及び車両制御装置12に供給する。
車両制御装置12は、例えば、ECU(Electronic Control Unit)等により構成され、監視領域内の物体の検出結果に基づいて、自動ブレーキ制御や運転者への警報等を行う。
{測定光投光部22の構成例}
図2は、レーザレーダ装置11の測定光投光部22の構成例を示している。測定光投光部22は、駆動回路101、発光素子102、及び、投光光学系103を含むように構成される。
駆動回路101は、制御部21の制御の下に、発光素子102の発光強度や発光タイミング等の制御を行う。
発光素子102は、例えば、レーザダイオードからなり、駆動回路101の制御の下に、測定光(レーザパルス)の発光を行う。発光素子102から発光された測定光は、レンズ等により構成される投光光学系103を介して監視領域に投光される。
{受光部23の構成例}
図3は、レーザレーダ装置11の受光部23の構成例を示している。受光部23は、受光光学系201及び受光素子202−1乃至202−16を含むように構成される。
なお、以下、受光素子202−1乃至202−16を個々に区別する必要がない場合、単に受光素子202と称する。
受光光学系201は、レンズ等により構成され、光軸が車両の前後方向を向くように設置される。そして、受光光学系201は、監視領域内の物体等により反射された測定光の反射光が入射し、入射した反射光を各受光素子202の受光面に入射させる。
各受光素子202は、例えば、入射した光電荷をその光量に応じた電流値の受光信号に光電変換するフォトダイオードからなる。また、各受光素子202は、受光光学系201に入射した反射光が集光する位置において、受光光学系201の光軸に対して垂直、かつ、自車両の車幅方向に平行(すなわち、水平方向)に一列に並ぶように設けられている。そして、受光光学系201に入射した反射光は、受光光学系201への水平方向の入射角度に応じて、各受光素子202に振り分けられて入射する。従って、各受光素子202は、監視領域からの反射光のうち、水平方向においてそれぞれ異なる方向からの反射光を受光する。これにより、監視領域は水平方向の複数の方向における複数の領域(以下、検出領域と称する)に分割され、各受光素子202は、それぞれ対応する検出領域からの反射光を個別に受光する。そして、受光素子202は、受光した反射光をその受光量に応じた電流値の受光信号に光電変換し、得られた受光信号を測定部24に供給する。
{測定部24の構成例}
図4は、レーザレーダ装置11の測定部24の構成例を示している。測定部24は、電流電圧変換部251、増幅部252、及び、サンプリング部253を含むように構成される。電流電圧変換部251は、トランス・インピーダンス・アンプ(TIA)261−1乃至261−16を含むように構成される。増幅部252は、プログラマブル・ゲイン・アンプ(PGA)262−1乃至262−16を含むように構成される。サンプリング部253は、A/Dコンバータ(ADC)263−1乃至263−16を含むように構成される。また、TIA261−i、PGA262−i及びADC263−i(i=1乃至16)は、それぞれ直列に接続されている。
なお、以下、TIA261−1乃至261−16、PGA262−1乃至262−16、及び、ADC263−1乃至263−16をそれぞれ個々に区別する必要がない場合、それぞれ単にTIA261、PGA262、及び、ADC263と称する。
各TIA261は、制御部21の制御の下に、受光素子202から供給される受光信号の電流−電圧変換を行う。すなわち、各TIA261は、入力された電流としての受光信号を電圧としての受光信号に変換するとともに、制御部21により設定されたゲインで変換後の受光信号の電圧を増幅する。そして、各TIA261は、増幅後の受光信号を後段のPGA262に供給する。
各PGA262は、制御部21の制御の下に、TIA261から供給される受光信号の電圧を、制御部21により設定されたゲインで増幅し、後段のADC263に供給する。
各ADC263は、受光信号のA/D変換を行う。すなわち、各ADC263は、制御部21の制御の下に、PGA262から供給されるアナログの受光信号のサンプリングを行うことにより受光値の測定を行う。そして、各ADC263は、受光値のサンプリング結果(測定結果)を示すデジタルの受光信号を演算部25に供給する。
{演算部25の構成例}
図5は、演算部25の機能の構成例を示している。演算部25は、積算部301、検出部302、及び、通知部303を含むように構成される。また、検出部302は、ピーク検出部311、補正部312、及び、物体検出部313を含むように構成される。
積算部301は、同じ受光素子202の受光値の積算をサンプリング時刻毎に行い、その積算値(以下、積算受光値と称する)をピーク検出部311に供給する。
ピーク検出部311は、後述するように、各受光素子202の積算受光値のピーク検出を行う。これにより、測定光の反射光の強度の水平方向及び時間方向(距離方向)のピークが検出される。ピーク検出部311は、検出結果を補正部312に供給する。
補正部312は、各受光素子202の積算受光値のピークの検出結果に対して時間方向の補正を行い、補正後の検出結果を物体検出部313に供給する。
物体検出部313は、積算受光値(反射光の強度)の水平方向及び時間方向(距離方向)の分布並びにピークの検出結果に基づいて、監視領域内の物体の検出を行い、検出結果を制御部21及び通知部303に供給する。
通知部303は、監視領域内の物体の検出結果を車両制御装置12に供給する。
{物体検出処理}
次に、図6のフローチャートを参照して、レーザレーダ装置11により実行される監視処理について説明する。なお、この処理は、例えば、レーザレーダ装置11が設けられている車両のイグニッションスイッチ又はパワースイッチがオンされたとき開始され、オフされたとき終了する。
ステップS1において、測定光投光部22は、測定光を投光する。具体的には、駆動回路101は、制御部21の制御の下に、発光素子102からパルス状の測定光を出射させる。発光素子102から出射された測定光は、投光光学系103を介して監視領域全体に投光される。
ステップS2において、受光部23は、反射光に応じた受光信号を生成する。具体的には、各受光素子202は、受光光学系201を介して、ステップS1の処理で投光した測定光に対する反射光のうち、それぞれ対応する方向の検出領域からの反射光を受光する。そして、各受光素子202は、受光した反射光をその受光量に応じた電気信号である受光信号に光電変換し、得られた受光信号を後段のTIA261に供給する。
ステップS3において、測定部24は、受光信号のサンプリングを行う。具体的には、各TIA261は、制御部21の制御の下に、各受光素子202から供給された受光信号の電流−電圧変換を行うとともに、制御部21により設定されたゲインにより受光信号の電圧を増幅する。各TIA261は、増幅後の受光信号を後段のPGA262に供給する。
各PGA262は、制御部21の制御の下に、各TIA261から供給される受光信号の電圧を、制御部21により設定されたゲインで増幅し、後段のADC263に供給する。
各ADC263は、制御部21の制御の下に、各PGA262から供給される受光信号のサンプリングを行い、受光信号をA/D変換する。各ADC263は、A/D変換後の受光信号を積算部301に供給する。
なお、受光信号のサンプリング処理の詳細については、図7を参照して後述する。
ステップS4において、積算部301は、前回までの受光値と今回の受光値の積算を行う。これにより、図8を参照して後述するように、同じ受光素子202からの受光信号の同じサンプリング時刻における受光値の積算が行われる。また、積算部301は、各ADC264から出力される受光信号について、受光値の積算処理をそれぞれ並行して実行する。これにより、各受光素子202の受光値の積算が、個別に並行して行われる。
ステップS5において、制御部21は、受光値の測定を所定の回数(例えば、100回)行ったか否かを判定する。まだ受光値の測定を所定の回数行っていないと判定された場合、処理はステップS1に戻る。
その後、ステップS5において受光値の測定を所定の回数行ったと判定されるまで、ステップS1乃至S5の処理が繰り返し実行される。これにより、後述する所定の長さの測定期間内に、測定光を投光し、各受光素子202の受光値を測定する処理が所定の回数繰り返される。また、測定した受光値の積算が行われる。
一方、ステップS5において、受光値の測定を所定の回数行ったと判定された場合、処理はステップS6に進む。
ここで、図7及び図8を参照して、ステップS1乃至S5の処理の具体例について説明する。
図7は、受光信号のサンプリング処理の具体例を示すタイミングチャートであり、図内の各段の図の横軸は時間を示している。
図7のいちばん上の段は、測定光の発光タイミングを示している。検出期間TD1、TD2、・・・は、物体の検出処理を行う期間の最小単位であり、1回の検出期間において物体の検出処理が1回行われる。また、各検出期間は、測定期間TM及び休止期間TBを含んでいる。
図7の2段目は、検出期間TD1の測定期間TMを拡大した図である。この図に示されるように、測定期間TM内に、測定光が所定の間隔で所定の回数(例えば100回)だけ投光される。
図7の3段目は、ADC263のサンプリングタイミングを規定するトリガ信号の波形を示しており、4段目は、ADC263における受光信号のサンプリングタイミングを示している。なお、4段目の縦軸は受光信号の値(電圧)を示し、受光信号上の複数の黒丸は、それぞれサンプリングポイントを示している。従って、隣接する黒丸と黒丸の間の時間が、サンプリング間隔となる。
制御部21は、測定光の投光から所定の時間経過後に、トリガ信号を各ADC263に供給する。各ADC263は、トリガ信号が入力されてから所定の時間が経過した後、所定のサンプリング周波数(例えば、数十MHzから数GHz)で所定の回数(例えば32回)だけ受光信号のサンプリングを行う。すなわち、測定光が投光される度に、受光信号のサンプリングが、所定のサンプリング間隔で所定の回数行われる。
例えば、ADC263のサンプリング周波数を600MHzとすると、約1.67ナノ秒のサンプリング間隔でサンプリングが行われる。従って、距離に換算して約250mmの間隔で受光値のサンプリングが行われる。すなわち、各検出領域内の自車両からの距離方向において約250mm間隔の各地点からの反射光の強度が測定される。また、例えば、ADC263のサンプリング周波数を6GHzとすると、約0.167ナノ秒のサンプリング間隔でサンプリングが行われる。従って、距離に換算して約25mmの間隔で受光値のサンプリングが行われる。すなわち、各検出領域内の自車両からの距離方向において約25mm間隔の各地点からの反射光の強度が測定される。
そして、各ADC263は、トリガ信号を基準とする(トリガ信号が入力された時刻を0とする)各サンプリング時刻におけるサンプリング値(受光値)を示すデジタルの受光信号を積算部301に供給する。
このように、測定光が投光される度に、各受光素子202の受光信号のサンプリングが行われる。これにより、各受光素子202の検出領域内の反射光の強度が所定の距離単位で検出される。
一方、休止期間TBは、測定期間TMと次の検出期間の測定期間TMとの合間に設定され、測定光の投光及び受光値の測定が休止する。そして、例えば、直前の測定期間TMにおける受光値の測定結果に基づく物体の検出処理や、受光部23及び測定部24の検査等が、休止期間TB中に実行される。
次に、図8を参照して、受光値の積算処理の具体例について説明する。図8は、1サイクルの測定期間中に測定光を100回投光した場合に、ある受光素子202から出力される100回分の受光信号に対する積算処理の例を示している。なお、図8の横軸はトリガ信号が入力されたタイミングを基準(時刻0)とする時刻(サンプリング時刻)を示し、縦軸は受光値(サンプリング値)を示している。
この図に示されるように、1回目から100回目までの各測定光に対して、それぞれサンプリング時刻t1乃至tyにおいて受光信号のサンプリングが行われ、同じサンプリング時刻における受光値が積算される。例えば、1回目から100回目までの各測定光に対するサンプリング時刻t1における受光値が積算される。このようにして、検出期間内にサンプリングされた、同じ受光素子202からの受光信号の同じサンプリング時刻における受光値の積算が行われる。そして、この積算値が以降の処理に用いられる。
この積算処理を行うことにより、1回の測定光に対する受光信号のS/N比が低い場合でも、信号成分が増幅され、ランダムなノイズは平均化されて減少する。その結果、受信信号から信号成分とノイズ成分を分離しやすくなり、実質的に受光感度を上げることができる。これにより、例えば、遠方の物体や反射率の低い物体の検出精度が向上する。
図6に戻り、ステップS6において、ピーク検出部311は、受光値のピーク検出を行う。具体的には、積算部301は、1回の検出期間内の積算受光値の算出結果をピーク検出部311に供給する。
ピーク検出部311は、反射光に対する積算受光値の水平方向及び時間方向のピークを検出する。より具体的には、ピーク検出部311は、受光素子202毎に積算受光値がピークとなるサンプリング時刻を検出する。すなわち、ピーク検出部311は、各受光素子202に対応する水平方向の検出領域毎に積算受光値の時間方向のピークを検出する。これにより、水平方向の検出領域毎に、自車両からの距離方向において反射光の強度がピークとなる位置が検出される。すなわち、各検出領域において測定光を反射する物体が存在する可能性が高い位置の自車両からの距離が検出される。
なお、このとき、サンプリング時刻毎に積算受光値がピークとなる受光素子202(検出領域)をさらに検出するようにしてもよい。すなわち、各サンプリング時刻における積算受光値の水平方向のピークを検出するようにしてもよい。これにより、自車両からの距離方向において、所定の間隔ごと(例えば、約25〜250mmごと)に反射光の強度がピークとなる水平方向の位置(検出領域)が検出される。
そして、ピーク検出部311は、検出結果を補正部312に供給する。
なお、ピーク検出部311のピーク検出方法には、任意の方法を採用することができる。
ステップS7において、補正部312は、受光値のピークの検出結果の補正を行う。具体的には、各受光素子202と各受光素子202に対応するADC263との間の回路の長さ及び周波数特性は、受光素子202毎に異なる。従って、各受光素子202から出力された受光信号が各ADC263に入力されるまでの時間に、受光素子202間で差が生じる。また、各受光素子202から出力された受光信号が各ADC263に入力されるまでに発生する波形の歪みに、受光素子202間で差が生じる。従って、同じ波形の反射光が各受光素子202に同時に入射したとしても、各ADC263に入力される受光信号に時間のズレや波形の違いが生じる場合がある。
例えば、図9及び図10は、同じ波形の反射光が異なる2つの受光素子202に同時に入射した場合に、各受光素子202に接続されている各ADC263に入力される受光信号の波形を模式的に示している。
例えば、受光素子202とADC263との間の回路の長さが異なる場合、図9に示されるように、受光信号1と受光信号2の間に回路の遅延量の差による時間方向のズレが生じる。その結果、受光信号1のピークP1と受光信号2のピークP2のサンプリング時刻の間にズレd1が発生する。
また、例えば、受光素子202とADC263との間の回路の周波数特性が異なる場合、図10に示されるように、受光信号3と受光信号4に発生する波形歪みの差により、波形に違いが生じる。その結果、受光信号3のピークP3と受光信号4のピークP4のサンプリング時刻の間にズレd2が発生する。
このピークの時間方向のズレにより、受光素子202(受光信号)によって同じ物体に対する距離の検出結果に差が生じてしまう。例えば、受光値がピークとなるサンプリング時刻が1つずれた場合、サンプリング周波数が600MHzであれば、250mmの距離の差が生じ、サンプリング周波数が6GHzであれば、25mmの距離の差が生じる。
そこで、補正部312は、ステップS6の処理で検出された各受光素子202の積算受光値のピークとなるサンプリング時刻を、受光素子202毎に設定されている所定の補正量を用いて補正する。この補正量は、例えば、レーザレーダ装置11の販売前の開発段階において、以下の方法により受光素子202毎に求められる。
まず、レーザレーダ装置11の構成に含まれない所定の長さの光ファイバにより、発光素子102と各受光素子202との間が光学的に接続され、その状態でレーザレーダ装置11の動作が行われる。そうすると、発光素子102から発光された測定光が、光ファイバを通して各受光素子202に照射される。そして、ピーク検出部311は、各受光素子202から出力される受光信号に基づいて、各受光素子202の受光値がピークとなるサンプリング時刻を検出する。ここで、上記の光ファイバの長さは、測定光及びその反射光の光路長に相当するため、各受光素子202の受光値は、理想的には光ファイバの長さの1/2の距離に相当するサンプリング時刻(以下、理想サンプリング時刻と称する)においてピークとなる。この理想サンプリング時刻と、実際に各受光素子202の受光値がピークとなるサンプリング時刻(以下、実測サンプリング時刻と称する)との間のズレ量が、各受光素子202に対する補正量に設定される。
なお、複数の長さの光ファイバを用いて、理想サンプリング時刻と実測サンプリング時刻との間のズレ量を受光素子202毎に複数求め、ズレ量の平均値等を各受光素子202に対する補正量に設定するようにしてもよい。
また、上述した補正量を求める方法は、その一例であり、他の方法を用いるようにしてもよい。さらに、例えば、各受光素子202とADC263との間の回路の長さ及び周波数特性等に基づいて、補正量を計算により求めるようにしてもよい。
このステップS7の処理により、各受光素子202と各ADC263との間の回路において発生する受光値のピークの時間方向のズレが補正される。その結果、受光素子202間の受光値のピークの時間方向のズレ量の差も解消される。
なお、時間方向の補正量の代わりに距離方向の補正量を求め、各受光素子202の受光値がピークとなるサンプリング時刻に対応する距離を補正するようにしてもよい。
ステップS8において、物体検出部313は、物体の検出を行う。具体的には、物体検出部313は、検出期間内の積算受光値(すなわち、反射光の強度)の水平方向及び時間方向の分布並びにピークの検出結果に基づいて、監視領域内の他の車両、歩行者、障害物等の物体の有無、並びに、物体の種類、方向、距離等の検出を行う。ここで、ステップS7の処理で補正された後の積算受光値のピークの検出結果が用いられる。
なお、物体検出部313の物体検出方法には、任意の方法を採用することができる。
ここで、図11を参照して、物体検出方法の一例について説明する。
図11のグラフは、自車両の前方に車両351が走行している場合に、車両351からの反射光が戻ってくる付近のサンプリング時刻における積算受光値の水平方向の分布を示している。すなわち、このグラフは、当該サンプリング時刻における各受光素子202の積算受光値を、各受光素子202の水平方向の並び順に横軸方向に並べたグラフである。
測定光は車両351によって反射されて受光素子202により受光されるが、投光から受光までには時間差が生じている。この時間差は、レーザレーダ装置11と車両351との距離に比例するので、車両351からの反射光は、該時間差と一致するサンプリングタイミング(サンプリング時刻tn)における受光値として測定される。従って、車両351を含む検出領域の各受光素子202の積算受光値のうち、特にサンプリング時刻tnにおける積算受光値が大きくなる。
また、前方に車両351が存在する場合、車両351により反射された反射光が、受光素子202により受光されるため、検出領域内に車両351を含む各受光素子202の積算受光値が大きくなる。特に、車両351の後方の左右のリフレクタ352L,352Rの反射率が高いため、検出領域内にリフレクタ352L,352Rを含む各受光素子202の積算受光値が特に大きくなる。
従って、図11のグラフに示されるように、水平方向の積算受光値の分布において、2つの顕著なピークP11,P12が現れる。また、リフレクタ352Lとリフレクタ352Rの間の車体により反射された反射光も検出されるため、ピークP11とピークP12の間の積算受光値もその他の領域に比べて高くなる。このように、同じサンプリング時刻における積算受光値の水平方向の分布において、顕著な2つのピークを検出することにより、前方の車両を検出することが可能である。
ステップS9において、演算部25は、検出結果を供給する。具体的には、物体検出部313は、物体の検出結果を制御部21及び通知部303に供給する。通知部303は、例えば、物体の有無に関わらず、物体の検出結果を定期的に車両制御装置12に供給する。或いは、通知部303は、例えば、車両が前方の物体に衝突する危険性がある場合に限り、物体の検出結果を車両制御装置12に供給する。
その後、処理はステップS1に戻り、ステップS1乃至S9の処理が繰り返し実行される。すなわち、検出期間毎に積算受光値に基づいて物体の検出を行う処理が繰り返される。
以上のように、各受光素子202の受光値のピークの検出結果を補正することにより、レーザレーダ装置11の物体の検出精度を向上させることができる。
<2.変形例>
以下、上述した本発明の実施の形態の変形例について説明する。
レーザレーダ装置11の構成は、図1に示される例に限定されるものではなく、必要に応じて変更することが可能である。
例えば、制御部21と演算部25を統合したり、機能の分担を変更したりすることが可能である。
また、例えば、受光素子202、TIA261、PGA262、ADC263の数を、必要に応じて増減することが可能である。例えば、受光素子202の数を増やして、監視領域を広げたり、監視領域内の検出領域をより細分化したりすることが可能である。逆に、受光素子202の数を減らして、監視領域を狭めたり、監視領域内の検出領域を集約したりすることも可能である。
さらに、例えば、複数の受光信号が入力され、入力された受光信号の中から選択した受光信号を出力するマルチプレクサ(MUX)を1つ以上、受光素子202とTIA261の間に設けるようにしてもよい。この場合、TIA261、PGA262、及び、ADC263の組み合わせをMUXの数だけ設け、各組が各MUXから出力される受光信号に対してサンプリング等の処理を行うようにすればよい。
なお、この場合、2以上の受光素子202からの受光信号が、1つのMUXを介して1つのADC263に入力されるようになり、当該2以上の受光素子202とADC263との間の各回路の一部が重複し、一部が異なるようになる。この場合も、MUXを設けない場合と同様の方法により、受光値のピークの時間方向の補正量を求めることが可能である。
また、例えば、本発明は、サンプリングにより得られた受光値に対して補間処理を行い、受光値のピークを検出する場合にも適用することが可能である。この場合、例えば、補間後の受光値のピークの検出結果を用いて、上述した方法と同様の方法により、時間方向の補正量を求めたり、時間方向の補正を行ったりすることが可能である。また、この場合、サンプリング間隔より短い時間単位で、受光値のピークの時間方向の補正を行うことができる。
さらに、本発明は、例えば、受光値の積算を行わずに物体の検出処理を行うレーザレーダ装置にも適用することができる。
また、本発明は、車両用以外の他の用途に用いるレーザレーダ装置にも適用することが可能である。
[コンピュータの構成例]
なお、上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
図12は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。
コンピュータにおいて、CPU(Central Processing Unit)601,ROM(Read Only Memory)602,RAM(Random Access Memory)603は、バス604により相互に接続されている。
バス604には、さらに、入出力インタフェース605が接続されている。入出力インタフェース605には、入力部606、出力部607、記憶部608、通信部609、及びドライブ610が接続されている。
入力部606は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部607は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部608は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部609は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ610は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア611を駆動する。
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU601が、例えば、記憶部608に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース605及びバス604を介して、RAM603にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
コンピュータ(CPU601)が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア611に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア611をドライブ610に装着することにより、入出力インタフェース605を介して、記憶部608にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部609で受信し、記憶部608にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM602や記憶部608に、あらかじめインストールしておくことができる。
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
また、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
11 レーザレーダ装置
12 車両制御装置
21 制御部
22 測定光投光部
23 受光部
24 測定部
25 演算部
101 駆動回路
102 発光素子
202−1乃至202−16 受光素子
253 サンプリング部
263−1乃至263−4 A/Dコンバータ
301 積算部
302 検出部
311 ピーク検出部
312 補正部
313 物体検出部

Claims (4)

  1. パルス状のレーザ光である測定光を投光する投光部と、
    水平方向のそれぞれ異なる方向からの前記測定光の反射光を受光する複数の受光素子と、
    前記受光素子毎に設けられ、各前記受光素子からの受光信号のサンプリングを行う複数のADコンバータと、
    前記ADコンバータによりサンプリングされた各前記受光素子の受光値のピークを検出するピーク検出部と、
    各前記受光素子の前記受光値がピークとなる時刻、又は、前記時刻に対応する距離を、前記受光素子毎に設定されている補正量に基づいて補正する補正部と、
    補正後の各前記受光素子の前記受光値のピークに基づいて、物体の検出を行う物体検出部と
    を備えるレーザレーダ装置。
  2. 前記補正量は、各前記受光素子と前記ADコンバータとの間の回路において発生する前記受光値のピークの時間方向のズレを補正するものである
    請求項1に記載のレーザレーダ装置。
  3. パルス状のレーザ光である測定光を投光する投光部と、
    水平方向のそれぞれ異なる方向からの前記測定光の反射光を受光する複数の受光素子と、
    各前記受光素子からの受光信号の中から選択した前記受光信号を出力するマルチプレクサと、
    前記マルチプレクサから出力される前記受光信号のサンプリングを行うADコンバータと、
    前記ADコンバータによりサンプリングされた前記受光素子の受光値のピークを検出するピーク検出部と、
    各前記受光素子の前記受光値がピークとなる時刻、又は、前記時刻に対応する距離を、前記受光素子毎に設定されている補正量に基づいて補正する補正部と、
    補正後の各前記受光素子の前記受光値のピークに基づいて、物体の検出を行う物体検出部と
    を備えるレーザレーダ装置。
  4. 前記補正量は、各前記受光素子と前記ADコンバータとの間の回路において発生する前記受光値のピークの時間方向のズレを補正するものである
    請求項3に記載のレーザレーダ装置。
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