JP2015161599A

JP2015161599A - レーザレーダ装置

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Publication number: JP2015161599A
Application number: JP2014037224A
Authority: JP
Inventors: 大助板尾; Daisuke Itao; 西口　直男; Tadao Nishiguchi; 直男西口
Original assignee: Omron Automotive Electronics Co Ltd
Current assignee: Nidec Mobility Corp
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2015-09-07
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: JP6210906B2

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。

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２６３−４Ａ／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

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。
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。
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。
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。