JP2015169541A - レーザレーダ装置及び物体検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】物体の検出精度を向上させる。【解決手段】レーザレーダ装置１１は、垂直方向に対して３方向からの反射光Ｌ１乃至Ｌ３を受光し、水平方向の所定の距離に物体が検出された場合、上段で示されるように、反射光Ｌ１乃至Ｌ３により検出される物体の距離が、いずれも物体が検出された距離と同一であるとき、自車両５０１が衝突の可能性のある高さのある物体５１１であるものとみなし、物体が検出された水平方向および距離の情報を出力する。一方、下段で示されるように、反射光Ｌ１乃至Ｌ３により検出される距離が物体５２１−１乃至５２１−３のそれぞれに異なるものである場合、検出された物体は、衝突の可能性がない高さのない物体であるものとみなして、物体が検出された水平方向および距離の情報を出力しない。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１７

Description

本発明は、レーザレーダ装置及び物体検出方法に関し、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及び物体検出方法に関する。

従来、パルス状のレーザ光である測定光を所定の監視領域に投光し、複数の方向からの反射光を複数の受光素子により同時に受光するレーザレーダ装置において、検出精度を向上させるための技術が提案されている。

例えば、垂直方向に大きな広がりを持つレーザ光を水平方向の角度を変化させながら監視領域に照射し、反射光が検出される各掃引角度の範囲から検出物の大きさを求め、車両用のリフレックスリフレクタのサイズ範囲の検出物を選別することで、先行車以外の看板などと識別し、先行車までの距離を正確に求める技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−１４８３２９号公報

ところで、特許文献１においては、水平方向の角度と距離に基づいて算出したリフレクタの大きさによって、先行車両か否かを判定している。そのため、例えば、道路に埋め込まれている道路鋲の大きさが水平方向において車両と同程度である場合には、道路鋲を車両であると誤って判定してしまうという問題がある。

本発明は、レーザ光を監視領域に投光し、反射する光を受光して監視領域内の障害物を検出する場合に、坂道や道路に設けられた道路鋲などの、自車両に衝突の可能性のない物体を衝突の可能性のある物体とするような誤検出を抑制することで、検出精度を向上させるようにするものである。

本発明のレーザレーダ装置は、所定の監視領域にレーザ光を投光する投光部と、垂直方向に、所定数の不感帯と感帯とが交互に配設され、垂直方向に複数の分解能を有して受光する垂直方向受光部と、前記感帯により受光された反射光毎の受光レベルのピークを検出するピーク検出部と、前記ピークを用いて、前記感帯毎に物体までの距離を算出する物体検出部とを含み、前記物体検出部は、前記感帯ごとに算出された距離が、所定数以上連続して同一であるとみなせる場合には、所定の高さを有する前記物体を検出したものと認識する。

このような構成により、物体の距離の情報に基づいて、障害物の候補となる物体の有無を検出することが可能となり、さらに、物体が検出される複数の分解能の垂直方向についての距離が検出されることになる。このため、障害物の候補となる物体が検出されるとき、検出された障害物の候補となる物体が坂道、道路鋲、または高さ方向に長さを有する人体などの物体のいずれであるかを特定することが可能となる。

前記不感帯および前記感帯は、水平方向に対して同一の位置、または、異なる位置に配置されるようにしてもよい。

このような構成により、前記不感帯および前記感帯は、垂直方向に対して交互に配設される構成とすれば、水平方向には同一の位置、または異なる位置のいずれであってもよく、垂直方向に、必ず交互に配設されることにより、路面上にリフレクタを含む道路鋲のような衝突の恐れのない物体を検出しても、検出した物体の水平方向と距離の情報が出力されなくなり、誤検出を抑制することが可能となる。

前記不感帯は、前記感帯により構成されるようにしてもよく、前記感帯として機能させないことで、前記不感帯として機能させるようにしてもよい。

このような構成により、前記感帯だけで構成しても、例えば、ソフトウェアなどにより感帯と垂直方向に交互に感帯として機能しない部位を設定することで、不感帯と感帯とを垂直方向に交互に構成することができ、これにより、路面上にリフレクタを含む道路鋲のような衝突の恐れのない物体を検出しても、検出した物体の水平方向と距離の情報が出力されなくなり、誤検出を抑制することが可能となる。

本技術の物体検出方法は、所定の監視領域にレーザ光を投光し、垂直方向に、所定数の不感帯と感帯とが交互に配設された垂直方向受光部により、垂直方向に複数の分解能を有して受光し、前記感帯により受光された反射光毎の受光レベルのピークを検出し、前記ピークを用いて、前記感帯毎に物体までの距離を算出するステップとを含み、前記感帯ごとに算出された距離が、所定数以上連続して同一であるとみなせる場合には、所定の高さを有する前記物体を検出したものと認識する。

この投光するステップは、例えば、駆動回路、発光素子、投光光学系等により実行される。この受光するステップは、例えば、受光光学系、受光素子等により実行される。このピークを検出するステップ、および物体を検出するステップは、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実行される。

本発明においては、所定の監視領域にレーザ光が投光さあれ、垂直方向に、所定数の不感帯と感帯とが交互に配設された垂直方向受光部により、垂直方向に複数の分解能を有して受光されると、前記感帯により受光された反射光毎の受光レベルのピークが検出され、前記ピークが用いられて、前記感帯毎に物体までの距離が算出され、前記感帯ごとに算出された距離が、所定数以上連続して同一であるとみなせる場合には、所定の高さを有する前記物体が検出されたものと認識される。

本発明によれば、衝突の恐れのない物体の距離の情報が出力されてしまうといった誤検出を抑制することが可能となり、物体の検出精度を向上させることができる。

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。 レーザレーダ装置の正面図である。 レーザレーダ装置の測定原理を説明する図である。 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。 マルチプレクサの機能の構成例を示す模式図である。 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。 各測定期間に割り当てられる受光素子の組み合わせの例を示す図である。 水平方向の車両の検出方法の例を説明するための図である。 車両の誤検出の例を説明するための図である。 垂直方向の検出の例を説明するための図である。 垂直方向の検出の例を説明するための図である。 垂直方向の誤検出を抑制する例を説明するための図である。 垂直方向の誤検出を抑制する例を説明するための図である。 投光部および受光部の変形例を示す図である。 投光部および受光部の変形例を示す図である。 受光部に不感帯を設けない場合の検出方法の例を説明するための図である。 受光部に不感帯を設けない場合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、車両のフロントガラスの内側上部に設けられ、その車両の進行方向にある物体の検出を行う。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、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。

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、水平方向および垂直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。

より詳細には、投光部２２および受光部２３は、例えば、図２で示されるような構成とされる。尚、図２は、投光部２２および受光部２３を正面にした、レーザレーダ装置１１の正面図であり、図中の右部に投光部２２が設けられており、左部に受光部２３が設けられている。

受光部２３には、水平方向受光部５１、および垂直方向受光部５２が設けられている。水平方向受光部５１は、投光部２２により投光された測定光の反射光うち、監視領域内に存在する物体より反射された光の水平方向のそれぞれ異なる方向からの反射光の強度を検出し、受光信号として出力する。より詳細には、図３の右部で示されるように、水平方向受光部５１は、上面からみて、ＸＹ軸で定義されるような２次元の検出領域毎に物体より反射される反射光の強度を検出する。

垂直方向受光部５２は、投光部２２により測定光の反射光うち、監視領域内に存在する物体より反射された光の垂直方向のそれぞれ異なる３方向からの反射光の強度を検出し、受光信号として出力する。より詳細には、図３の左上部で示されるように、垂直方向受光部５２は、受光素子が配置された感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３および不感帯５２ｂ−１，５２ｂ−２が設けられている。また、図３の左上部で示されるように、不感帯５２ｂ−１，５２ｂ−２を挟んで、感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３が垂直方向に交互に配置されている。これにより、感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３は、ＹＺ軸で示される２次元の垂直方向に対して３種類の高さにおいて物体より反射される反射光の強度を検出する。

尚、以降において、感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３および不感帯５２ｂ−１，５２ｂ−２について、特に区別する必要が無い場合、単に、感帯５２ａおよび不感帯５２ｂと称するものとし、その他の構成についても同様に称するものとする。

このように不感帯５２ｂ−１，５２ｂ−２と、感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３とが配設されることにより、例えば、図３の左上部で示されるように、レーザレーダ装置１１は、所定以上の高さが有る物体６２からの反射光Ｌ１乃至Ｌ３を受光し、各反射光から算出した物体６２までの各距離がほぼ等しいと判定する。このため、自車両に対して衝突の恐れがある高さのある物体６２であることを認識することができる。

一方、図３の左下部で示されるように、物体６２が存在しない場合、坂６１からの反射光Ｌ１乃至Ｌ３については、異なる距離として検出されることになるので、坂６１であることを認識することができ、自車両に対して衝突の恐れがないことを認識することが可能となる。

また、投光部２２により投光されるレーザ光は水平方向、および垂直方向に拡散するため、投光されるレーザ光は垂直上方であるほどより遠方で、かつ、より広い範囲に拡散して投光されることになるので、同様に、検出領域についても垂直上方であるほど遠方で、かつ、水平方向に広い範囲となる。

図１の説明に戻ると、測定部２４は、受光部２３から供給される受光信号に基づいて受光値の測定を行い、測定結果を演算部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。

｛投光部２２の構成例｝
図４は、レーザレーダ装置１１の投光部２２の構成例を示している。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５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の水平方向受光部５１は、受光光学系２０１−１及び受光素子２０２−１乃至２０２−１６を含むように構成される。

受光光学系２０１−１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２０１−１には、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する。そして、受光光学系２０１−１は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２０２−１乃至２０２−１６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２０２−１乃至２０２−１６は、受光光学系２０１−１に入射した反射光が集光する位置において、受光光学系２０１−１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２０１−１に入射した反射光は、受光光学系２０１−１への水平方向の入射角度に応じて、各受光素子２０２−１乃至２０２−１６に振り分けられて入射する。従って、各受光素子２０２−１乃至２０２−１６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２０２−１乃至２０２−１６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２０２−１乃至２０２−１６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。

受光部２３の垂直方向受光部５２は、受光光学系２０１−２及び受光素子２０２−２１乃至２０２−２３を含むように構成される。

受光光学系２０１−２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２０１−２には、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する。そして、受光光学系２０１−２は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２０２−２１乃至２０２−２３は、受光光学系２０１−２に入射した反射光が集光する位置において、受光光学系２０１−２の光軸に対して垂直、かつ、自車両の車高方向に平行（すなわち、垂直方向）に一列に並ぶように設けられている。そして、受光光学系２０１−２に入射した反射光は、受光光学系２０１−２への垂直方向の所定の入射角度の入射光のみが各受光素子２０２−２１乃至２０２−２３に振り分けられて入射する。従って、各受光素子２０２−２１乃至２０２−２３は、監視領域からの反射光のうち、垂直方向において、感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３（図１９）の入射角度に対応する３方向からの反射光を受光する。

そして、感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３の受光光学系２０１−２へ入射される光は、垂直方向における入射角度に応じて異なる角度で出射されるため、所定の方向からの入射光のみが、各受光素子２０２−２１乃至２０２−２３に入射する。従って、監視領域からの反射光のうち、垂直方向において、感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３は、それぞれ所定の１方向からの反射光を受光するため、垂直方向受光部５２は３方向からの反射光を受光する。そして、受光素子２０２−２１乃至２０２−２３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。すなわち、この例においては、垂直方向には、３方向の分解能となり、不感帯５２ｂを挟んで設定された感帯５２ａに対応する、所定の３方向について、反射光が受光されたか否かのみが検出されることになる。

また、この例においては、不感帯５２ｂについては、受光素子２０２を含まない構成とするが、不感帯５２ｂにも、受光素子２０２が設けられるようにしてもよい。この場合、不感帯５２ｂに属する受光素子２０２からの受光信号は破棄されるか、または、受光信号が出力されない状態とするようにしてもよい。

尚、水平方向の分解能については、１６方向とされているが、これ以外の数の方向の分解能とするようにしてもよい。また、同様に、垂直方向の分解能についても３方向以外の数の方向であってもよい。

｛測定部２４の構成例｝
図６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、選択部２５１、電流電圧変換部２５２、増幅部２５３、及び、サンプリング部２５４を含むように構成される。選択部２５１は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２６１−１乃至２６１−５を含むように構成される。電流電圧変換部２５２は、トランス・インピーダンス・アンプ（ＴＩＡ）２６２−１乃至２６２−５を含むように構成される。増幅部２５３は、プログラマブル・ゲイン・アンプ（ＰＧＡ）２６３−１乃至２６３−５を含むように構成される。サンプリング部２５４は、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）２６４−１乃至２６４−５を含むように構成される。

なお、以下、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−５、ＴＩＡ２６２−１乃至２６２−５、ＰＧＡ２６３−１乃至２６３−５、及び、ＡＤＣ２６４−１乃至２６４−５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ＭＵＸ２６１、ＴＩＡ２６２、ＰＧＡ２６３、及び、ＡＤＣ２６４と称する。

ＭＵＸ２６１−１は、制御部２１の制御の下に、受光素子２０２−１乃至２０２−４から供給される受光信号のうち１つ以上を選択して、ＴＩＡ２６２−１に供給する。なお、ＭＵＸ２６１−１は、複数の受光信号を選択した場合、選択した受光信号を加算してＴＩＡ２６２−１に供給する。

ＭＵＸ２６１−２は、制御部２１の制御の下に、受光素子２０２−５乃至２０２−８から供給される受光信号のうち１つ以上を選択して、ＴＩＡ２６２−２に供給する。なお、ＭＵＸ２６１−２は、複数の受光信号を選択した場合、選択した受光信号を加算してＴＩＡ２６２−２に供給する。

ＭＵＸ２６１−３は、制御部２１の制御の下に、受光素子２０２−９乃至２０２−１２から供給される受光信号のうち１つ以上を選択して、ＴＩＡ２６２−３に供給する。なお、ＭＵＸ２６１−３は、複数の受光信号を選択した場合、選択した受光信号を加算してＴＩＡ２６２−３に供給する。

ＭＵＸ２６１−４は、制御部２１の制御の下に、受光素子２０２−１３乃至２０２−１６から供給される受光信号のうち１つ以上を選択して、ＴＩＡ２６２−４に供給する。なお、ＭＵＸ２６１−４は、複数の受光信号を選択した場合、選択した受光信号を加算してＴＩＡ２６２−４に供給する。

ＭＵＸ２６１−５は、制御部２１の制御の下に、受光素子２０２−２１乃至２０２−２３から供給される受光信号のうち１つ以上を選択して、ＴＩＡ２６２−５に供給する。なお、ＭＵＸ２６１−５は、複数の受光信号を選択した場合、選択した受光信号を加算してＴＩＡ２６２−１に供給する。ただし、機能上は、ＭＵＸ２６１−５は、複数の受光信号を選択することも可能であるが、ここでは、垂直方向のいずれかが選択されるのみとなる。

従って、各受光素子２０２は、水平方向受光部５１における受光素子２０２−１乃至２０２−４からなる第１のグループ、受光素子２０２−５乃至２０２−８からなる第２のグループ、受光素子２０２−９乃至２０２−１２からなる第３のグループ、受光素子２０２−１３乃至２０２−１６からなる第４のグループ、並びに、垂直方向受光部５２における受光素子２０２−２１乃至２０２−２３からなるグループに分割される。そして、ＭＵＸ２６１−１は、第１のグループの受光素子２０２の選択を行い、選択した受光素子２０２の受光信号を出力する。ＭＵＸ２６１−２は、第２のグループの受光素子２０２の選択を行い、選択した受光素子２０２の受光信号を出力する。ＭＵＸ２６１−３は、第３のグループの受光素子２０２の選択を行い、選択した受光素子２０２の受光信号を出力する。ＭＵＸ２６１−４は、第４のグループの受光素子２０２の選択を行い、選択した受光素子２０２の受光信号を出力する。ＭＵＸ２６１−５は、垂直方向受光部５２における受光素子２０２の選択を行い、選択した受光素子２０２の受光信号を出力する。

各ＴＩＡ２６２は、制御部２１の制御の下に、ＭＵＸ２６１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ＴＩＡ２６２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ＴＩＡ２６２は、増幅後の受光信号を後段のＰＧＡ２６３に供給する。

各ＰＧＡ２６３は、制御部２１の制御の下に、ＴＩＡ２６２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ＡＤＣ２６４に供給する。

各ＡＤＣ２６４は、受光信号のＡ／Ｄ変換を行う。すなわち、各ＡＤＣ２６４は、制御部２１の制御の下に、ＰＧＡ２６３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ＡＤＣ２６４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。

尚、同じ測定光からの反射光を同時に信号処理できるように、垂直方向用の受光素子２０２−２１乃至２０２−２３は異なるＭＵＸ２６１に入力される方が望ましい。したがって、例えば、各受光素子２０２−２１乃至２０２−２３が、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−３に接続され、同時に３つの受光素子がＭＵＸ２６１−１乃至２６１−３によって選択されるようにしてもよい。

｛ＭＵＸ２６１の構成例｝
図７は、ＭＵＸ２６１の機能の構成例を模式的に示している。

ＭＵＸ２６１は、デコーダ２７１、入力端子ＩＮ１乃至ＩＮ４、接点Ｃ１乃至Ｃ４、及び、出力端子ＯＵＴ１を備えている。接点Ｃ１乃至Ｃ４の一端は、それぞれ入力端子ＩＮ１乃至ＩＮ４に接続されており、接点Ｃ１乃至Ｃ４の他の一端は、出力端子ＯＵＴ１に接続されている。

なお、以下、入力端子ＩＮ１乃至ＩＮ４及び接点Ｃ１乃至Ｃ４を個々に区別する必要がない場合、単に入力端子ＩＮ及び接点Ｃと称する。

デコーダ２７１は、制御部２１から供給される選択信号をデコードし、デコードした選択信号の内容に従って、各接点Ｃのオン／オフを個別に切り替える。そして、オンになっている接点Ｃに接続されている入力端子ＩＮに入力される受光信号が選択され、出力端子ＯＵＴ１から出力される。なお、オンになっている接点Ｃが複数ある場合、選択された複数の受光信号が加算されて出力端子ＯＵＴ１から出力される。

｛演算部２５の構成例｝
図８は、演算部２５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及び物体検出部３１２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、各受光素子２０２の積算受光値（反射光の強度）に基づいて、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、および垂直方向及び時間方向（距離方向）のピークを検出し、検出結果を物体検出部３１２に供給する。

物体検出部３１２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）の分布及びピーク、並びに、垂直方向及び時間方向（距離方向）の分布及び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。

ここで、時間方向（距離方向）のピークとは、受光素子２０２毎にサンプリング時刻に対する積算受光値の分布から得られるピークとなるサンプリング時刻のことである。これにより、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地点が、検出領域毎に検出される。換言すれば、この時間方向（距離方向）のピークにより、各検出領域において、反射光の強度がピークとなる地点の自車両からの距離が検出される。

また、水平方向のピークとは、サンプリング時刻毎の受光素子２０２（検出領域）に対する積算受光値の分布より求められるピークとなる水平方向の位置である。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１．５ｍ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。

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９のフローチャートを参照して、レーザレーダ装置１１により実行される物体検出処理について説明する。

ステップＳ１において、各ＭＵＸ２６１は、受光素子２０２の選択を行う。具体的には、各ＭＵＸ２６１は、制御部２１の制御の下に、各ＭＵＸ２６１に入力される受光信号のうち後段のＴＩＡ２６２に供給する受光信号を選択する。そして、以下の処理において、選択された受光信号の出力元の受光素子２０２の受光値の測定が行われる。換言すれば、選択された受光素子２０２の検出領域からの反射光の強度の測定が行われる。

ステップＳ２において、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Ｓ３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Ｓ２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ＭＵＸ２６１に供給する。

ステップＳ４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ＴＩＡ２６２は、制御部２１の制御の下に、各ＭＵＸ２６１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ＴＩＡ２６２は、増幅後の受光信号を後段のＰＧＡ２６３に供給する。

各ＰＧＡ２６３は、制御部２１の制御の下に、各ＴＩＡ２６２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ＡＤＣ２６４に供給する。

各ＡＤＣ２６４は、制御部２１の制御の下に、各ＰＧＡ２６３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ＡＤＣ２６４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１０を参照して後述する。

ステップＳ５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１１を参照して後述するように、同じ前記受光素子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。

ステップＳ６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Ｓ２に戻る。

その後、ステップＳ６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Ｓ２乃至Ｓ６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、選択した受光素子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Ｓ６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Ｓ７に進む。

ステップＳ７において、制御部２１は、測定期間を所定の回数繰り返したか否かを判定する。まだ測定期間を所定の回数繰り返し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Ｓ７において、測定期間を所定の回数繰り返したと判定されるまで、ステップＳ１乃至Ｓ７の処理が繰り返し実行される。すなわち、後述する所定の長さの検出期間内に、測定期間が所定の回数繰り返される。また、測定期間毎に、受光値の測定を行う対象となる受光素子２０２の選択が行われ、反射光の強度の測定対象となる検出領域が切り替えられる。尚、ここで切り替えられる検出領域は、水平方向受光部５１における水平方向毎に設定される検出領域、および垂直方向受光部５２における感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３のいずれかが切り替えられることを表している。

一方、ステップＳ７において、測定期間を所定の回数繰り返したと判定された場合、処理はステップＳ８に進む。

ここで、図１０乃至図１２を参照して、ステップＳ１乃至Ｓ７の処理の具体例について説明する。

図１０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１０の最上段は、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、４サイクルの測定期間ＴＭ１乃至ＴＭ４及び休止期間ＴＢを含んでいる。測定期間は、受光値の測定を行う受光素子２０２の切り替えを行う最小単位である。すなわち、各測定期間の前に受光素子２０２の選択が可能である一方、測定期間内は受光素子２０２の変更をすることができない。従って、１回の測定期間において、同じ種類の受光素子２０２の受光値の測定が行われる。これにより、測定期間単位で反射光の強度を測定する対象となる検出領域を切り替えることができる。

図１０の２段目は、検出期間ＴＤ１の測定期間ＴＭ２を拡大した図である。この図に示されるように、１サイクルの測定期間内に、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１０の３段目は、ＡＤＣ２６４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、ＡＤＣ２６４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ＡＤＣ２６４に供給する。各ＡＤＣ２６４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、数十から数百ＭＨｚ）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、ＭＵＸ２６１により選択された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、ＡＤＣ２６４のサンプリング周波数を１００ＭＨｚとすると、１０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１．５ｍ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１．５ｍ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ＡＤＣ２６４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、ＭＵＸ２６１により選択された各受光素子２０２の受光信号のサンプリングが行われる。これにより、選択された各受光素子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においては、測定光の投光及び受光値の測定が休止する。そして、測定期間ＴＭ１乃至ＴＭ４における受光値の測定結果に基づく物体の検出処理が行われる。

次に、図１１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１１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１１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。

ここで、ＭＵＸ２６１において複数の受光素子２０２からの受光信号を加算する場合、全ての受光素子２０２が一致する受光信号の受光値が積算される。例えば、受光素子２０２−１及び２０２−２からの受光信号を加算した受光信号の受光値は、受光素子２０２−１又は受光素子２０２−２の一方のみからの受光信号の受光値とは別に積算される。換言すれば、受光素子２０２−１及び２０２−２からの受光信号を加算した受光信号の受光値と、受光素子２０２−１又は受光素子２０２−２の一方のみからの受光信号の受光値とは、それぞれ別の種類の受光信号をサンプリングした受光値として区別され、分けて積算される。

この積算処理により、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、この積算処理を行うことにより、信号成分は増幅され、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。

なお、以下、１サイクルの測定期間内に実行される所定の回数（例えば、１００回）の測定処理及び積算処理のセットを測定積算ユニットと称する。

図１２は、各測定期間における各ＭＵＸ２６１の受光素子２０２の選択の組み合わせの例を示している。なお、この図において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４をＭＵＸ１乃至４と短縮して表している。また、図内の四角のマスの中の番号は、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により選択された受光素子２０２の番号を示している。すなわち、受光素子２０２−１乃至２０２−１６が、それぞれ１乃至１６の番号で示されている。

例えば、測定期間ＴＭ１において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により受光素子２０２−１、２０２−５、２０２−９、２０２−１３がそれぞれ選択され、選択された各受光素子２０２の受光値の測定が行われる。測定期間ＴＭ２において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により受光素子２０２−２、２０２−６、２０２−１０、２０２−１４がそれぞれ選択され、選択された各受光素子２０２の受光値の測定が行われる。測定期間ＴＭ３において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により受光素子２０２−３、２０２−７、２０２−１１、２０２−１５がそれぞれ選択され、選択された各受光素子２０２の受光値の測定が行われる。測定期間ＴＭ４において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により受光素子２０２−４、２０２−８、２０２−１２、２０２−１６がそれぞれ選択され、選択された各受光素子２０２の受光値の測定が行われる。

従って、この例では、１回の検出期間中に、全ての受光素子２０２の受光値の測定が行われる。換言すれば、１回の検出期間中に、監視領域内の全検出領域からの反射光の強度が測定される。

図９に戻り、ステップＳ８において、ピーク検出部３１１は、水平方向のピーク検出を行う。具体的には、積算部３０１は、水平方向受光部５１における１回の検出期間内の各受光素子２０２の積算受光値をピーク検出部３１１に供給する。ピーク検出部３１１は、各受光素子２０２のサンプリング時刻毎の積算受光値の分布に基づいて、検出期間内の反射光の強度の水平方向及び時間方向（距離方向）のピークを検出する。

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。これにより、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地点が、検出領域毎に検出される。換言すれば、各検出領域において、反射光の強度がピークとなる地点の自車両からの距離が検出される。

また、ピーク検出部３１１は、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）を検出する。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１．５ｍ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、検出結果を示す情報を物体検出部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Ｓ９において、ピーク検出部３１１は、垂直方向のピーク検出を行う。具体的には、積算部３０１は、垂直方向受光部５２のうち、感帯５２ａ毎の１回の検出期間内の各受光素子２０２の積算受光値をピーク検出部３１１に供給する。ピーク検出部３１１は、各受光素子２０２のサンプリング時刻毎の積算受光値の分布に基づいて、検出期間内の反射光の強度の垂直方向及び時間方向（距離方向）のピークを検出する。

また、ピーク検出部３１１は、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が属する検出領域を特定する感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３のいずれかを特定する。これにより、自車両からの距離方向において、不感帯５２ｂ−１，５２ｂ−２を挟んで設けられた感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３毎に反射光の強度がピークとなる垂直方向の位置（検出領域）が検出される。

ステップＳ１０において、物体検出部３１２は、物体の検出を行う。具体的には、物体検出部３１２は、検出期間内の反射光の強度の水平方向及び時間方向の分布及びピーク、並びに、垂直方向及び時間方向の分布及び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。物体検出部３１２は、検出結果を示す情報を制御部２１及び通知部３０３に供給する。

なお、物体検出部３１２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、まず、図１３を参照して、物体検出方法の一例について説明する。

図１３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、ステップＳ８の処理により、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水平方向受光部５１の各受光素子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。

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１３のグラフに示されるように、水平方向受光部５１における受光素子２０２による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Ｐ１，Ｐ２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Ｐ１とピークＰ２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。

しかしながら、この水平方向の位置と距離の情報のみからでは物体を誤検出する恐れがある。すなわち、例えば、自車両の前方に上りの坂道が存在し、その上り坂道の路面上にキャッツアイ（または、チャッターバー）と呼ばれるリフレクタが埋め込まれた、車両が踏み越えて問題の無い道路鋲が存在するものとする。この場合、レーザレーダ装置１１は、路面上に埋め込まれたキャッツアイを監視領域内で先行車両として誤検出する可能性がある。

より詳細には、図１４で示されるように、例えば、測定光が登坂度１２％の坂道５００上に、キャッツアイ５１２が設けられているものとし、自車両５０１から正面方向に距離６ｍの位置において、測定光が投光される監視領域の鉛直方向の高さが１ｍになるように構成されるものとすると、自車両５０１から正面方向に距離６ｍの位置で坂道５００の高さは７５ｃｍとなる。従って、図１４で示されるように、自車両５０１が走行すると、レーザレーダ装置１１により正面方向に距離６ｍの位置にキャッツアイ５１２が検出されることになる。しかしながら、ここでは、衝突の可能性のないキャッツアイ５１２が検出されるだけにも関わらず、水平方向及び距離の情報だけでは、衝突の可能性のある物体５１１として誤検出する恐れがある。

そこで、物体検出部３１２は、水平方向の物体の位置と距離を検出すると、次に、ステップＳ９の処理で求められた、垂直方向受光部５２の感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３における受光素子２０２による積算受光値の分布に基づいて、垂直方向の分布を検出する。

より具体的には、図１５の上部で示されるように、物体検出部３１２は、感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３の検出結果に基づいて、物体５１１からの上段、中段、および下段からの反射光Ｌ１乃至Ｌ３の少なくとも隣接する２つの反射光が受光され、かつ、略同一の距離であるか否かに基づいて、図１５の下部で示されるように路面に設置されたキャッツアイ５１２であるか否か、すなわち、衝突の可能性のある物体であるか否かを判定する。

すなわち、図１５の下部で示されるように、キャッツアイ５１２のみが、坂道５００に設けられている場合、垂直方向受光部５２においては、感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３のいずれかでしか検出されることはない（図１５の下部においては、反射光Ｌ２により検出される）。しかしながら、図１５の上部で示されるように、人物や壁などの高さのある物体５１１については、路面から垂直方向に連続的に物体が存在する。したがって、連続する複数の感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３において、同時に反射光が受光されることになるので、異なる高さのそれぞれについて同一の距離で物体５１１が検出されることになる。

ただし、自車両は、前方に坂道が存在したり、走行中の衝撃や振動に起因するサスペンションやダンパーの動きにより、水平方向に対して上下方向に光軸のズレが生じるこのような場合、高さのある物体が検出されるときにおいても、必ずしも感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３において、全て同時に反射光が受光できないこともある。

そこで、物体検出部３１２は、垂直方向受光部５２の感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３における受光素子２０２による積算受光値の分布に基づいて、図１６で示される第１乃至第３の条件のいずれかが満たされる場合、高さを有する物体５１１を検出したものと認識する。

すなわち、第１の条件は、図１６の最上段で示されるように、光軸のズレがなく、感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３のそれぞれが反射光Ｌ１乃至Ｌ３を受光している場合である。すなわち、感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３のそれぞれが反射光Ｌ１乃至Ｌ３を受光し、いずれもが、水平方向に物体が検出された距離と略同一の距離であるとき、物体検出部３１２は、異なる高さに略同一の距離の物体が存在することになるので、その位置に高さを有する物体５１１が存在するものと認識する。

また、第２の条件は、図１６の中段で示されるように、光軸に上方向のズレが生じることにより、感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３の反射光Ｌ１乃至Ｌ３のうち、反射光Ｌ２，Ｌ３のみが受光されている場合である。すなわち、感帯５２ａ−２，５２ａ−３のそれぞれが反射光Ｌ２，Ｌ３を受光し、いずれもが、水平方向に物体が検出された距離と略同一の距離であるとき、物体検出部３１２は、異なる高さに略同一の距離の物体が存在することになるので、その位置に高さを有する物体５１１が存在するものと認識する。

さらに、第３の条件は、図１６の下段で示されるように、光軸に下方向のズレが生じることにより、感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３の反射光Ｌ１乃至Ｌ３のうち、反射光Ｌ１，Ｌ２のみが受光されている場合である。すなわち、感帯５２ａ−１，５２ａ−２のそれぞれが反射光Ｌ１，Ｌ２を受光し、いずれもが、水平方向に物体が検出された距離と略同一の距離であるとき、物体検出部３１２は、異なる高さに略同一の距離の物体が存在することになるので、その位置に高さを有する物体５１１が存在するものと認識する。

以上の第１乃至第３の条件のいずれも満たさない場合、水平方向受光部５１により物体が検出されていたとしても、物体検出部３１２は、キャッツアイなどの高さのない、すなわち、自車両が衝突する恐れのない物体であるものと見なす。

従って、これらの関係をまとめると、物体検出部３１２は、水平方向受光部５１により水平方向に物体が検出された距離と略同一の距離に垂直方向受光部５２の感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３のうち、垂直方向に連続する２カ所以上で反射光が検出されるとき、物体が存在するものと認識し、そのときの水平方向の位置、および距離を検出結果として出力する。

すなわち、図１７の上段で示されるように、第１の条件を満たすような状態に対して、例えば、図１７の下段で示されるように、反射光Ｌ１乃至Ｌ３のいずれもが感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３のそれぞれに受光されていても、それぞれの検出距離が異なるときには、それぞれの検出結果により、それぞれ高さのない物体５２１−１乃至５２１−３が検出されているものとみなす。

このため、このような場合、物体検出部３１２は、水平方向受光部５１により水平方向に物体が検出されていても、自車両に衝突する恐れが無いものと見なして、物体が検出された水平方向、および距離の情報を出力しない。

尚、垂直方向受光部５２における不感帯５２ｂは、垂直方向の分解能を設定するためのものである。すなわち、図１８の上段で示されるように、不感帯５２ｂが設けられない場合、感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３が連続して隣接してしまうことにより、例えば、キャッツアイ５２１が隣接している感帯５２ａ−１と５２ａ−２の両方で受光されるような場合には、２つの検出領域で同じ距離が検出されてしまう。そのため、キャッツアイを、高さを有する障害物と誤認識してしまう。

これに対して、図１８の下部で示されるように、不感帯５２ｂ−１，５２ｂ−２が設けられることにより、感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３の受光領域が３領域に分割され、キャッツアイのような高さのない物体が検出されることがあっても、異なる距離からの反射光Ｌ１乃至Ｌ３が、それぞれ異なる感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３により受光されることになるので、それぞれの物体までの距離が異なっていることを認識することが可能となり、高さのない物体が検出されていることを認識することが可能となる。尚、不感帯５２ｂ−１，５２ｂ−２の幅は、例えば、車両前方の検知距離６ｍと設定し、そこに存在すると仮定したキャッツアイからの反射光が受光系２０１−２によって垂直方向受光部５２上に結像される大きさ以上の不感帯の幅とする必要がある。

結果として、異なる垂直方向を監視する、間に不感帯が設けられている感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３のうち、少なくとも連続する２個以上で同一の距離に物体が検出されなければ、高さを有する物体が検出されていないことを認識することが可能となる。すなわち、図１８の下部で示されるように、異なる物体５２１−１乃至５２１−３からの反射光Ｌ１乃至Ｌ３が感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３のそれぞれで受光されていても、それぞれで異なる距離が計測されるようなとき、高さを有する物体が検出されていないことを認識することが可能となる。

ここで、図９のフローチャートの説明に戻る。ステップＳ１１において、通知部３０３は、必要に応じて物体の検出結果を外部に通知する。例えば、通知部３０３は、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、例えば、通知部３０３は、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。

ステップＳ１２において、制御部２１は、所定の時間待機する。すなわち、制御部２１は、図１０の休止期間ＴＢが終了するまで、測定光の投光を行わないように待機する。

その後、処理はステップＳ１に戻り、ステップＳ１乃至Ｓ１２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、水平方向受光部５１により水平方向に物体が検出された距離と略同一の距離に垂直方向受光部５２の感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３のうち、垂直方向に連続する２カ所以上で反射光が検出され、同じ距離が計測されるとき、高さのある物体（衝突の可能性がある物体）が存在するものと認識し、そのときの水平方向の位置、および距離を検出結果として出力するようにした。

結果として、監視領域において物体が検出されるとき、垂直方向の高さの有無に応じて、自車両が衝突の恐れがある物体である場合にのみ、検出した物体の水平方向およびその距離の情報を出力することが可能となり、衝突の可能性のない物体を、衝突の可能性のある物体とする誤検出を抑制することが可能となる。

なお、以上の説明では、各受光素子２０２の受光値の測定を所定の順序で繰り返すことにより、１回の検出期間内に各受光素子２０２に対して１回ずつ測定期間を割り当てる例を示した。換言すれば、１回の検出期間内に各受光素子２０２に対する測定積算ユニットを１回ずつ行う例を示した。この場合、監視領域内全体を広く満遍なく監視することができる。

一方、上述したように、各ＭＵＸ２６１は、受光信号の選択を自由に行うことができ、受光値の測定を行う受光素子２０２の組み合わせを自由に設定することができる。すなわち、各受光素子２０２について、１回の検出期間内に測定積算ユニットを最大４回行ったり、１回も行わないようにしたりすることが可能である。

従って、各検出領域の監視の必要性に応じて、各受光素子２０２に対する測定積算ユニットを行う頻度を調整することができる。例えば、物体が検出されている領域、物体が存在する可能性が高い領域、危険度が高い領域等、監視する必要性が高い検出領域に対して測定積算ユニットの実行頻度を高くし、受光値の積算回数を増やすことにより、当該検出領域の監視を集中的に行うことが可能である。逆に、例えば、物体が未検出の領域、物体が存在しない可能性が高い領域、危険度が低い領域等、監視する必要性が低い検出領域に対して測定積算ユニットの実行頻度を下げ、受光値の積算回数を減らすことにより、当該検出領域の監視を間欠的に行うことが可能である。

＜２．変形例＞
以上においては、受光部２３を構成する水平方向受光部５１および垂直方向受光部５２については、図２で示される配置とする例について説明してきたが、それぞれの機能を実現できる限り、その他の配置とするようにしてもよい。

例えば、図１９の最上段のレーザレーダ装置１１Ａで示されるように、水平方向受光部５１の上下に感帯５２ａ−１，５２ａ−３を配置し、隣接する位置に感帯５２ａ−２が配置されるように、感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３の垂直方向の位置関係が変化しない範囲で水平方向に配置を変更するようにしてもよい。従って、図示しないが、感帯５２ａ−２は、水平方向受光部５１の右側のみならず、左側に配置されるようにしてもよい。

また、図１９の２段目のレーザレーダ装置１１Ｂで示されるように、感帯５２ａ−１，５２ａ−３のみを水平方向受光部５１の上下に配置するようにしてもよい。このような場合、水平方向受光部５１における検出結果を、感帯５２ａ−２における結果と見なして処理する。従って、水平方向受光部５１において物体の存在が検出された距離と同一の距離において、感帯５２ａ−１，５２ａ−３のいずれかが物体を検出した場合に、物体が検出されたものとみなすようにする。

さらに、図１９の３段目のレーザレーダ装置１１Ｃで示されるように、感帯５２ａ−１，５２−２を水平方向受光部５１の上下に配置し、その下に不感帯５２ｂを設け、さらにその下に、感帯５２ａ−３を設けるようにしてもよい。

また、図１９の４段目のレーザレーダ装置１１Ｄで示されるように、投光部２２を挟んで、その左右の位置に水平方向受光部５１からなる受光部２３−１および垂直方向受光部５２からなる受光部２３−２を配置するようにしてもよい。当然のことながら、図１９の４段目で示される受光部２３−１，２３−２との位置関係は、左右を入れ替える配置としてもよい。

さらに、図１９の５段目のレーザレーダ装置１１Ｅで示されるように、投光部２２を挟んで、その左右の位置に水平方向受光部５１の上下に感帯５２ａ−１，５２ａ−３が設けられた受光部２３−１１、および感帯５２ａ−２からなる受光部２３−１２を配置するようにしてもよい。当然のことながら、図１９の５段目で示される受光部２３−１１，２３−１２との位置関係は、左右を入れ替える配置としてもよい。

また、以上においては、垂直方向受光部５２は、感帯５２ａ−１乃至５２ａ−３の間に不感帯５２ｂ−１，５２ｂ−２を配置する例について説明してきたが、例えば、図２０の最上段のレーザレーダ装置１１Ｘで示されるように、全てを感帯５２ｃ−１乃至５２ｃ−５とするようにしてもよい。尚、感帯５２ｃは、いずれも感帯５２ａと同一である。

ただし、この場合、図２１で示されるように、感帯５２ｃ−１乃至５２ｃ−５は、それぞれが反射光を受光することができるので、自車両の走行方向となる正面方向に対して坂道５４２が存在する場合、坂道５４２上のそれぞれの位置５４１−１乃至５４１−５の距離を検出することになる。

上述したように、不感帯５２ｂが設けられる理由は、監視領域の垂直方向に対して離散的に設定される位置の距離を検出し、検出された距離が同一であるとき、自車両が衝突する恐れのある高さを有する物体であるものと認識するためである。

従って、不感帯５２ｂが設けられていない場合でも、感帯５２ｃの一部を不感帯５２ｂとして機能させる必要がある。従って、距離が検出されている感帯５２ｃに対して、上下方向に１段の感帯５２ｃを挟んだ位置に存在し、同一の距離が検出されている感帯５２ｃが１組でも存在する場合、高さのある物体が存在するものと見なす。

すなわち、例えば、図２２の上段で示されるように、感帯５２ｃ−３乃至５２ｃ−５が、坂道５４２上の距離が同一ではない位置５４１−１１乃至５４１−１３を検出し、それ以外の感帯５２ｃ−１，５２ｃ−２で物体の検出がなされていない場合、以下のように判定される。

すなわち、感帯５２ｃ−３に対して、隣接する１段の感帯５２ｃ−２，５２ｃ−４を挟んだ位置の感帯５２ｃ−１，５２ｃ−５のうち、感帯５２ｃ−５においては物体が検出されているが、位置５４１−１１，５４１−１３とは同一の距離ではないので、この場合、同一の距離の物体を検出した感帯５２ｃが存在しないものとみなされる。

また、感帯５２ｃ−４に対して感帯５２ｃ−３を１段挟んだ位置に存在する感帯５２ｃ−２においては、物体が検出されていないので、感帯５２ｃ−４において検出された物体までの距離と同一の距離の物体を検出した感帯５２ｃが存在しない。

結果として、図２２の上段の場合、上下方向に１段感帯５２ｃを挟んだ位置に、同一の距離が検出されている感帯５２ｃが１組も存在しないので、高さのある物体は検出されていないとみなされる。

一方、図２２の下段で示されるように、感帯５２ｃ−２乃至５２−５において、略同一の距離となる位置５４１−２１乃至５４１−２４が検出されている場合、感帯５２ｃ−２と、感帯５２ｃ−３を挟んだ位置の感帯５２ｃ−４においても、ほぼ同一の距離となる位置５４１−２１，５４１−２３で物体が検出されており、また、同一の関係となる感帯５２ｃ−３，５２ｃ−５においても、略同一の距離となる位置５４１−２２，５４１−２４で物体が検出されている。

結果として、図２２の下段の場合、いずれかの感帯５２ｃの上下方向であって、１段感帯５２ｃを挟んだ位置において同一の距離が検出されている感帯５２ｃが存在するので、高さのある物体が検出されているとみなされる。

また、図２０の下段のレーザレーダ装置１１Ｙで示されるように、２次元状に受光素子２０２を配置することにより水平方向受光部５１および垂直方向受光部５２の双方の機能を備えた２次元受光部５７１からなる受光部２３を設けるようにしてもよい。尚、２次元受光部５７１の動作については、水平方向受光部５１および垂直方向受光部５２の機能をそれぞれ同様に実現するのみであるので、その説明は省略するものとする。

尚、以上においては、垂直方向の感帯が３領域である場合について説明してきたが、それ以上の領域数であってもよい。また、感帯と不感帯との間隔は、連続的に感帯が構成されない限り、すなわち、ある程度離散的に感帯が構成される限り、等間隔でも、不等間隔でもよい。

また、以上においては、不感帯を挟んで構成される２以上の感帯が連続的に物体を検出した場合に、高さのある物体が検出される例について説明してきたが、感帯として設定される領域数に応じて、高さのある物体であるとして判定可能な感帯の数を増やすようにしてもよい。すなわち、垂直方向に所定の不感帯を挟んで１０領域の感帯が設定されるような場合、例えば、不感帯を挟んで連続する５領域以上の感帯が同一の距離の物体を検出した場合にのみ、高さのある物体を検出したものとみなすようにしてもよい。

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２３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 投光部
２３ 受光部
２４ 測定部
２５ 演算部
５１ 水平方向受光部
５２ 垂直方向受光部
１０１ 駆動回路
１０２ 発光素子
２０２−１乃至２０２−１６ 受光素子
２５１ 選択部
２５４ サンプリング部
２６１−１乃至２６１−４ マルチプレクサ
２６４−１乃至２６４−４ Ａ／Ｄコンバータ
３０１ 積算部
３０２ 検出部
３０３ 通知部
３１１ ピーク検出部
３１２ 物体検出部
４０１ 測定部
４１１ 選択部
４２１ マルチプレクサ

本発明のレーザレーダ装置は、所定の監視領域にレーザ光を投光する投光部と、垂直方向に、所定数の不感帯と感帯とが交互に配設され、垂直方向に複数の分解能を有して、前記レーザ光の反射光を受光する垂直方向受光部と、前記感帯により受光された前記反射光毎の受光レベルのピークを検出するピーク検出部と、前記ピークを用いて、前記感帯毎に物体までの距離を算出する物体検出部とを含み、前記物体検出部は、前記感帯ごとに算出された距離が、所定数以上連続して同一であるとみなせる場合には、所定の高さを有する前記物体を検出したものと認識する。

本技術の物体検出方法は、所定の監視領域にレーザ光を投光し、垂直方向に、所定数の不感帯と感帯とが交互に配設された垂直方向受光部により、垂直方向に複数の分解能を有して、前記レーザ光の反射光を受光し、前記感帯により受光された前記反射光毎の受光レベルのピークを検出し、前記ピークを用いて、前記感帯毎に物体までの距離を算出するステップとを含み、前記感帯ごとに算出された距離が、所定数以上連続して同一であるとみなせる場合には、所定の高さを有する前記物体を検出したものと認識する。

この積算処理により、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、この積算処理を行うことにより、信号成分は増幅され、ランダムなノイズは平均化されて減少する。その結果、受光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。

さらに、図１９の３段目のレーザレーダ装置１１Ｃで示されるように、感帯５２ａ−１，５２ａ−２を水平方向受光部５１の上下に配置し、その下に不感帯５２ｂを設け、さらにその下に、感帯５２ａ−３を設けるようにしてもよい。

一方、図２２の下段で示されるように、感帯５２ｃ−２乃至５２ｃ−５において、略同一の距離となる位置５４１−２１乃至５４１−２４が検出されている場合、感帯５２ｃ−２と、感帯５２ｃ−３を挟んだ位置の感帯５２ｃ−４においても、ほぼ同一の距離となる位置５４１−２１，５４１−２３で物体が検出されており、また、同一の関係となる感帯５２ｃ−３，５２ｃ−５においても、略同一の距離となる位置５４１−２２，５４１−２４で物体が検出されている。

Claims (4)

1. 所定の監視領域にレーザ光を投光する投光部と、
   垂直方向に、所定数の不感帯と感帯とが交互に配設され、垂直方向に複数の分解能を有して受光する垂直方向受光部と、
   前記感帯により受光された反射光毎の受光レベルのピークを検出するピーク検出部と、
   前記ピークを用いて、前記感帯毎に物体までの距離を算出する物体検出部とを含み、
   前記物体検出部は、前記感帯ごとに算出された距離が、所定数以上連続して同一であるとみなせる場合には、所定の高さを有する前記物体を検出したものと認識する
   を含むレーザレーダ装置。
2. 前記不感帯および前記感帯は、水平方向に対して同一の位置、または、異なる位置に配置される
   請求項１に記載のレーザレーダ装置。
3. 前記不感帯は、前記感帯により構成され、前記感帯として機能させないことで、前記不感帯として機能する
   請求項１に記載のレーザレーダ装置。
4. 所定の監視領域にレーザ光を投光し、
   垂直方向に、所定数の不感帯と感帯とが交互に配設された垂直方向受光部により、垂直方向に複数の分解能を有して受光し、
   前記感帯により受光された反射光毎の受光レベルのピークを検出し、
   前記ピークを用いて、前記感帯毎に物体までの距離を算出するステップとを含み、
   前記感帯ごとに算出された距離が、所定数以上連続して同一であるとみなせる場合には、所定の高さを有する前記物体を検出したものと認識する
   物体検出方法。

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