JP2017125682A - レーザレーダ装置、周辺監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】他のレーザレーダ装置又は妨害装置の存在に起因して、ターゲットとの実際の距離を測定できない状態が継続してしまう恐れを低減可能なレーザレーダ装置及び周辺監視システムを提供する。
【解決手段】レーザレーダ装置は、パルス光を投光する投光ユニット１２０と、パルス光に対応する波長域の光を入射光として受光する受光ユニット１５０と、投光ユニット１２０がパルス光を投光した時点から受光ユニット１５０が入射光を受光するまでの時間である飛行時間を計測し、飛行時間に基づいてターゲットとの距離を測定する測距処理部１６０と、投光ユニット１２０によるパルス光の投光タイミングを制御する投光制御部１４０と、を備える。投光制御部１４０は、予め設定されている測距周期に対応する測距期間においてランダムなタイミングでパルス光を投光させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザレーダ装置、及び、複数のレーザレーダ装置を備える周辺監視システムに関する。

従来、レーザレーダ装置は、予め設定された周期で定期的にパルス光を装置外部に投光するとともに、そのパルス光が装置外部の物体（以降、ターゲット）で反射された光である反射光を受光する。そして、パルス光を投光してから反射光を受光するまでの時間である飛行時間に基づいて、ターゲットまでの距離を計算する。

このようなレーザレーダ装置には通常、測定可能な距離範囲の上限に対応する測距対象時間が設定されており、パルス光を投光してから所定の測距対象時間以上経過している場合に受光した光に対しては距離の算出を実施しないように構成されている。これは、パルス光を投光してから測距対象時間以上経過している状態において受光した光は、自分自身が投光したパルス光の反射光ではなく、他の光源から投光された光（以降、干渉光）である可能性が高いためである。

また、干渉光に起因してターゲットとの距離を誤判定してしまう恐れを低減するための方法も種々提案されている。例えば特許文献１には、受光した光（以降、入射光）の強度を検出し、入射光の受光強度を、予め定められた距離に対応する所定値と比較することで、入射光は自装置が投光したパルス光の反射光であるのか、他の光源が投光した光（以降、干渉光）であるかを識別するレーザレーダ装置が開示されている。

具体的には、入射光がこの所定値以上の強度を示している場合には、その入射光は干渉光と判定し、その入射光に対して算出した距離データを破棄する。ここでの自装置とは、レーザレーダ装置自分自身を指す。なお、この種のレーザレーダ装置は、車両等の移動体において、移動体周辺に存在する物体との距離を監視するシステム（以降、周辺監視システム）において、車両周辺に存在する物体との距離を検出するために用いられることがある。

特許第３１８５５４７号公報

特許文献１の構成では、干渉光の受光強度が、距離に応じた適正値として設定されている範囲（以降、適正範囲）に収まっている場合には、干渉光として認識することができない。特に、反射率のばらつきが大きい物体を検出対象物として想定している場合には、距離毎の受光強度の適正範囲もまた大きくなるため、受光強度に基づいて干渉光と反射光とを識別することが困難となってしまう。

また、仮に特許文献１の構成において距離に応じた受光強度の適正範囲を小さくし過ぎると、反射光を干渉光であると誤判定し、検出対象とする物体（以降、検出対象物）を検出できなくなる場合が生じる。つまり、検出漏れを抑制するためには適正範囲は、或る程度の幅を持たせておく必要がある。なお、反射率のばらつきが大きい物体としては、例えば、車両が挙げられる。車両のボデーやタイヤ等は、リフレクタに比べて反射率が小さい。

以上を鑑みると、特許文献１の構成では、検出対象物とするターゲットの形状や材質、干渉光の投光源（以降、干渉光源）の投光タイミング等によっては、干渉光を反射光と見なしてしまう場合もありうる。

ところで、反射光との識別が困難となる干渉光を発生させる干渉光源としては、他のレーザレーダ装置（以降、他装置）や、自装置の測距を妨害しようとする、第三者が備える妨害装置などが想定される。そのような干渉光源は、自装置と類似する周期で干渉光を投光することが想定される。

仮に或る時点において、干渉光源が干渉光を投光するタイミングと自装置の投光タイミングとが重なっており、かつ、それぞれの投光周期が一致している場合には、自装置と干渉光源との位置関係が、自装置が干渉光源からの干渉光を受光しない位置関係となるまで、干渉を受け続ける可能性がある。なお、ここでの干渉を受けている状態とは、観測対象時間内に干渉光が到来している状態を指す。

また、観測対象時間内に到来した干渉光の受光強度が、距離に応じた適正範囲となっている場合には、特許文献１の構成を援用したとしても干渉光を受光していることを検出できず、その結果、ターゲットとの距離を誤った値に算出してしまう恐れが生じる。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、他のレーザレーダ装置又は妨害装置の存在に起因して、ターゲットとの実際の距離を測定できない状態が継続してしまう恐れを低減可能なレーザレーダ装置及び周辺監視システムを提供することにある。

その目的を達成するためのレーザレーダ装置の第１の発明は、パルス光を投光する投光ユニット（１２０）と、パルス光に対応する波長域の光を入射光として受光する受光ユニット（１５０）と、投光ユニットがパルス光を投光した時点から受光ユニットが入射光を受光するまでの時間である飛行時間を計測し、飛行時間に基づいてターゲットとの距離を測定する測距処理部（１６０）と、投光ユニットによるパルス光の投光タイミングを制御する投光制御部（１４０）と、を備え、投光制御部は、予め設定されている測距周期に対応する測距期間内において、投光ユニットにパルス光を投光させるタイミングをランダムとすることを特徴とする。

以上の構成では、投光制御部は、測距期間内のランダムなタイミングで投光ユニットにパルス光を投光させる。したがって、パルス光を投光する間隔もまたランダムとなる。その結果、仮に自装置としてのレーザレーダ装置に設定されている測距周期と類似する周期でパルス光を投光する干渉光源が存在する場合であっても、自装置が投光するタイミングと、当該干渉光源による投光タイミングとが重なり続けることを抑制することができる。

その結果、他のレーザレーダ装置又は妨害装置の存在に起因して、ターゲットとの実際の距離を測定できない状態が継続してしまう恐れを低減できる。

また、上記目的を達成するためのレーザレーダ装置の第２の発明は、パルス光を投光する投光ユニット（１２０）と、所定の波長域の光を入射光として受光する受光ユニット（１５０）と、投光ユニットがパルス光を投光した時点から入射光を受光するまでの時間である飛行時間を計測し、飛行時間に基づいてターゲットとの距離を測定する測距処理部（１６０）と、投光ユニットによるパルス光の投光を制御する投光制御部（１４０）と、を備え、投光制御部は、予め設定された投光周期に基づいて定まる投光タイミングであっても、複数回毎にパルス光を投光させないことを特徴とする。

以上の構成における投光制御部は、所定の投光周期でパルス光を投光することを原則とする一方、複数回毎にパルス光を投光しないタイミングを設ける。第三者が自装置としてのレーザレーダ装置の測距を妨害するためには、自装置の投光周期を学習する必要があるが、以上の構成によれば、パルス光の投光間隔が一定ではなくなる。したがって、以上の構成によれば、自装置の次の投光タイミングを第三者が予測しにくくできる。その結果、妨害装置の存在に起因して、ターゲットとの実際の距離を測定できない状態が継続してしまう恐れを低減できる。

また、上記目的を達成するための周辺監視システムの発明は、車両に搭載され、車両の前方にパルス光を投光するとともに、そのパルス光が物体で反射されて返ってきた反射光を受光することで車両の前方に存在するターゲットとの距離を検出する前方用レーザレーダ装置（１００Ａ）と、車両の後方にパルス光を投光するとともに、そのパルス光が物体で反射されて返ってきた反射光を受光することで車両の後方に存在するターゲットとの距離を検出する後方用レーザレーダ装置（１００Ｂ）と、を備え、前方用レーザレーダ装置は、パルス光の投光周期が所定の前方投光周期となるように制御する前方投光制御部（１４０Ａ）を備え、後方用レーザレーダ装置は、パルス光の投光周期が所定の後方投光周期となるように制御する後方投光制御部（１４０Ｂ）を備え、前方投光周期は後方投光周期とは異なる時間とすることを特徴とする。

以上の構成を有する周辺監視システムを搭載した車両は、車両前方と車両後方とで異なる周期で定期的にパルス光を投光する。後続車両と先行車両のそれぞれに搭載されている周辺監視システムが、以上の構成を備える周辺監視システムである場合、仮に或る時点における投光タイミングが一致している場合であっても、それぞれの投光タイミングは徐々にずれていく。したがって、以上の構成によれば、他のレーザレーダ装置の存在に起因して、ターゲットとの実際の距離を測定できない状態が継続してしまう恐れを低減できる。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

レーザレーダ装置１００の概略的な構成を示すブロック図である。 測距周期、投光時間帯、及び投光タイミングの関係を説明するための図である。 変形例１の作動を説明するための図である。 変形例２の作動を説明するための図である。 変形例４の作動を説明するための図である。 変形例５の作動を説明するための図である。 変形例６の作動を説明するための図である。 変形例７の構成を説明するための図である。 変形例７の作動を説明するための図である。 変形例８の構成を説明するための図である。 変形例８による効果を説明するための図である。 変形例８による効果を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。図１は、本実施形態におけるレーザレーダ装置１００の概略的な構成の一例を示す図である。レーザレーダ装置１００は、パルス光を投光するとともに、パルス光を投光してからその反射波を受光するまでに要した時間（以降、飛行時間）に基づいて、パルス光を反射した物体（以降、ターゲット）との距離を特定するものである。

ここでは一例として、レーザレーダ装置１００は、車両において、車両前方の所定範囲に向けてパルス光を投光するように搭載されているものとする。車両における搭載位置及び取り付け姿勢は適宜設計されればよく、例えば車両のフロントバンパやウインドシールドの上端部付近に設けられれば良い。以下、このレーザレーダ装置１００の構成及び作動について説明する。

レーザレーダ装置１００は、図１に示すように主制御部１１０、投光ユニット１２０、パルス生成部１３０、投光制御部１４０、受光ユニット１５０、及び測距処理部１６０を備える。主制御部１１０は、パルス生成部１３０、投光制御部１４０、及び測距処理部１６０のそれぞれと相互通信可能に接続されている。また、主制御部１１０は、レーザレーダ装置１００の外部に設けられてあって、レーザレーダ装置１００の測距結果を利用する外部デバイス２００と相互通信可能に接続されている。

外部デバイス２００は、例えば、レーザレーダ装置１００の測距結果に基づいて、障害物の存在をドライバに知らせるための警報出力や、先行車両との車間距離を所定の目標値に維持するための制御を行うＥＣＵ（Electronic Control Unit）等とすればよい。外部デバイス２００は、レーザレーダ装置１００の測距結果を利用するアプリケーションに相当するデバイスである。

主制御部１１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＩＣ等を備えている。主制御部１１０はレーザレーダ装置１００が備える各部の起動／停止、測距結果の保存、外部デバイス２００への出力など、装置全体の制御と上位層とのデータ入出力を行う。上述した種々の機能は、例えばＣＰＵが、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することで提供されれば良い。もちろん、上述した種々の機能の一部又は全部は、１つ又は複数のＩＣを用いて実現しても良いし、ソフトウェアとハードウェアを組み合わせて実現しても良い。

また、主制御部１１０は、所定の周期でクロック信号を逐次出力するクロック生成器１１１を備える。クロック生成器１１１が生成するクロック信号は、パルス生成部１３０や、投光制御部１４０、測距処理部１６０等に提供される。

投光ユニット１２０は、パルス生成部１３０から入力されるパルス信号に対応して、図示しないパルス光源からパルス光を出力させる。パルス光源から出力されたパルス光は、レンズで整形されて所定の角度範囲でレーザレーダ装置１００の外部へ投光される。パルス光源としては、レーザダイオードを用いることができる。パルス生成部１３０は、投光制御部１４０から入力される投光指示に従って投光ユニット１２０に対して電気的なパルス信号を出力する。

投光制御部１４０は、所定のタイミングでパルス生成部１３０に投光指示を出力し、投光ユニット１２０にパルス光を投光させる。パルス光を投光させるタイミング（以降、投光タイミング）を決定する際の投光制御部１４０の詳細な作動については別途後述する。

投光タイミングは、投光制御部１４０がパルス生成部１３０に投光指示を出力するタイミングに対応する。もちろん、パルス生成部１３０において投光指示が入力されてからパルス信号の出力するまでに所定の時間が要する場合であっても、その所要時間は試験等によって予め特定しておくことができる。したがって、投光制御部１４０や測距処理部１６０は、投光指示を出力したタイミングからパルス光が投光されたタイミングを特定できる。

投光制御部１４０は、投光指示をパルス生成部１３０に出力する場合、同じタイミングで、投光指示を出力したことを示す信号を測距処理部１６０に出力する。これにより、測距処理部１６０は、投光ユニット１２０が投光したタイミングを認識する。投光制御部１４０は、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することで実現されても良いし、１つ又は複数のＩＣを用いてハードウェア的に実現されても良い。

受光ユニット１５０は、投光ユニット１２０が投光したパルス光が、物体で反射されて返ってきた光（以降、反射光）を受光するためのユニットである。受光ユニット１５０は、受光対象とする所定の波長域の光を受光レンズで集光し、電気信号に変換して測距処理部１６０へ出力する。便宜上、受光ユニット１５０が受光した光を入射光と記載する。

受光ユニット１５０は、入射光の強度に応じた大きさの電気信号を出力する。受光対象とする波長域は、投光ユニット１２０が投光するパルス光の波長を含む範囲である。光から電気への変換は、フォトダイオードなどの光電変換素子を用いて実現すればよい。

測距処理部１６０は、受光ユニット１５０から電気信号をもとに、受光ユニット１５０が所定の閾値以上の強度を有する光を受光したことを検出する。ここで用いる閾値は、光を受光したか否かを判定するための閾値であり、具体的ない値は適宜設計されれば良い。そして、投光ユニット１２０がパルス光を投光してから、受光ユニット１５０が所定の閾値以上の強度の光を受光するまでの経過時間（つまり飛行時間）に基づいて、ターゲットまでの距離を算出する。

例えば、測距処理部１６０は、投光制御部１４０から入力される信号に基づいて、パルス光が投光されたことを検出し、飛行時間を計測するためのタイマーを起動する。そして、所定の閾値以上の電気信号が受光ユニット１５０から入力された場合に受光ユニット１５０が光を受光したと判定し、その時点でのタイマーのカウント値を飛行時間として採用する。なお、タイマーは、クロック生成器１１１から入力されるクロック信号をカウントするものとすればよい。そして、飛行時間に光速（３．０×１０＾８［ｍ／秒］）を乗算した値を２で除算することで、ターゲットまでの距離を特定する。

なお、測距処理部１６０は、投光ユニット１２０がパルス光を投光してから所定の測距対象時間Ｔｏｎ以上経過している場合に受光した光に対しては距離の算出を実施しないように構成されている。測距対象時間以上経過している状態において受光した光は、自分自身が投光したパルス光の反射波ではなく、他の光源から照射されたパルス光であるためである。

測距対象時間Ｔｏｎは、レーザレーダ装置１００が測定可能な距離（以降、測定可能距離）の最大値に対応する時間である。測定可能距離は、測距対象時間Ｔｏｎに光速に乗じた値を２で除算した距離となる。以降では、パルス光を投光してから測距対象時間Ｔｏｎ経過するまでの期間のことを測距対象期間と記載する。

＜投光タイミングの決定方法について＞
次に投光制御部１４０の作動について説明する。なお、前提としてレーザレーダ装置１００には、測距処理部１６０による測距処理が実行される間隔の上限の目標値（以降、測距周期）Ｔｓが予め設定されている。測距処理には、パルス光の投光及び入射光の検出が必要となるため、投光制御部１４０は、その測距周期Ｔｓに対応する期間（以降、測距期間）内に少なくとも１回はパルス光を投光させることが好ましい。

本実施形態における投光制御部１４０は、クロック生成器１１１から入力されるクロック信号に基づいて、測距期間が始まるタイミングと、終了するタイミングを特定する。図２中のＴ１は或る測距期間が始まるタイミングを表しており、Ｔ２はその測距期間が終了するタイミングを表している。なお、或る測距期間が終了するタイミングとは次の測距期間が始まるタイミングである。測距期間が開始（換言すれば終了）するタイミングは、測距周期Ｔｓで発生する。

また、投光制御部１４０は、測距期間内の所定の時間帯を投光時間帯Ｗｎに設定する。本実施形態では一例として、測距期間の開始時点から一定時間Ｔｗｎ経過するまでの時間帯を、投光時間帯Ｗｎに設定する。Ｔｗｎは適宜設計されればよく、例えば、測距周期Ｔｓの１０分の１程度とすればよい。

なお、図２では視認性の観点から、Ｔｓに対するＴｏｎやＴｗｎを、実際の比率よりも誇張して大きく図示している。実際にはＴｏｎは、Ｔｓに対して十分に（例えば１００分の１よりも）小さい値となっている。以降の図面においても同様であり、図で示すＴｓに対するＴｏｎやＴｗｎの比率は実際の比率とは異なるものとなっている。

そして、投光制御部１４０は、投光時間帯Ｗｎにおいてランダムなタイミングで投光指示をパルス生成部１３０に出力し、投光ユニット１２０にパルス光を投光させる。投光時間帯Ｗｎにおける投光タイミングをランダムとする方法は種々考えられる。

例えば、図示しないメモリに記憶されている乱数表の数値を一つ読み取り、この読み取った値を投光時間帯Ｗｎでの投光タイミングとして採用する。乱数表において参照する数値は、前回参照した数値とは異なる数値とする。仮に乱数表が配列構造によって記述されている場合には、配列構造によって表されている要素を順番に参照して行く態様とすればよい。

乱数表が備える各要素は、例えば三桁程度の数値とし、最小値としての０が投光時間帯Ｗｎの開始時点に対応し、最大値としての９９９が投光時間帯Ｗｎの終了時点に対応するものとして、読み取った数値に対応するタイミングを投光タイミングとして採用する態様とすればよい。

乱数表は予め設計されていても良いし、レーザレーダ装置１００の起動する毎（あるいは一定時間毎）に動的に生成されてもよい。乱数表が備える個々の数値は、周知の乱数生成アルゴリズムによって算出された値とすればよい。例えばｒａｎｄ関数等を用いて演算されればよい。

また、他の態様として、乱数表を用いずに、パルス光を投光する度にｒａｎｄ関数等を用いて乱数を生成し、その生成した乱数に基づいて次の投光時間帯Ｗｎにおける投光タイミングを決定してもよい。

なお、投光時間帯Ｗｎにおける投光タイミングをランダムとする方法は以上で上述した方法に限らない。次回の投光時間帯Ｗｎにおける投光タイミングが、前回の投光時間帯Ｗｎにおける投光タイミングと一致する確率が、所定の閾値（例えば１％）以下となるように決定されればよい。投光タイミングの決定は、例えば前回のパルス光の投光に伴う測距対象期間が満了してから次の測距期間が開始するまでの間に実施されれば良い。

＜本実施形態のまとめ＞
以上の構成では、投光制御部１４０は、投光時間帯Ｗｎにおいてパルス光を投光させるタイミングをランダムとする。このような構成によれば、パルス光を投光する間隔（換言すれば投光周期）も、毎回ランダムな値となる。

そのため、仮に、レーザレーダ装置１００に設定されている測距周期Ｔｓと類似する周期で投光を実施する干渉光源が存在する場合であっても、自分自身が投光するタイミングと、当該干渉光源による投光タイミングとが重なり続けることを抑制することができる。さらに、本実施形態の構成によれば、投光時間帯Ｗｎは測距周期Ｔｓ毎に開始されることになる。そのため、以上の構成によれば、測距周期Ｔｓ毎の測距を保ちながら干渉確率を低減することができる。

なお、レーザレーダ装置１００の測距周期Ｔｓと類似する周期で投光を実施する干渉光源としては、他車両に搭載されているレーザレーダ装置（以降、他装置）の他に、自装置による測距を妨害しようとする、第三者が備える妨害装置が想定される。妨害装置は、レーザレーダ装置によるパルス光の投光周期を学習し、レーザレーダ装置がターゲットとの距離を誤認識してしまうタイミングで、パルス光を投光するものである。

そのような妨害装置の存在を想定した場合、所定の投光周期で定期的にパルス光を投光する構成（以降、従来構成）においては、妨害装置によって次回の投光タイミングが推定されやすい。

一方、上述した実施形態によれば投光間隔がランダムとなる。そのため、他装置との継続的な干渉を抑制するだけでなく、妨害装置による妨害を受ける可能性も抑制することができる。投光間隔がランダムとなれば、レーザレーダ装置１００が次にパルス光を投光するタイミングを妨害装置が予測することが困難となるためである。

なお、レーザレーダ装置１００は、測距対象期間中に、偶然発生した単発の干渉光を受光する可能性もあるが、偶然発生した単発の干渉光に対しては、別の方法で対応すればよい。偶然発生した単発の干渉光に由来して算出した距離は、それまでの測距結果に対して乖離した値となることが期待できるため、過去の測距結果からの連続性に基づいてノイズと判定することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、以降で述べる種々の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

なお、前述の実施形態で述べた部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、構成の一部のみに言及している場合、他の部分については先に説明した実施形態の構成を適用することができる。

［変形例１］
上述した実施形態では、測距期間の一部を投光時間帯Ｗｎに設定し、投光時間帯Ｗｎにおいてランダムにパルス光を投光させる態様を例示したが、これに限らない。

図３に示すように、投光時間帯Ｗｎを設定せずに測距期間内においてランダムにパルス光を投光する態様としてもよい。ただし、パルス光の投光タイミングは、前回のパルス光の投光に伴う測距対象期間が満了してからとする。これにより自装置が前回投光したパルス光の反射波が、次回の測距処理におけるノイとなる可能性を低減する。なお、この変形例１として言及した態様は、測距期間全域を投光時間帯Ｗｎとして用いる態様に相当する。

［変形例２］
投光制御部１４０は、１つの測距期間内に投光指示を複数回出力してもよい。つまり、レーザレーダ装置１００は、１つの測距期間内にパルス光を複数回投光してもよい。

測距期間内における複数回の投光タイミングはそれぞれランダムに決定されればよい。例えば、乱数表を参照することで取得した乱数に応じた時間を、前回パルス光を投光してから次に投光するまでの間隔として採用することで、投光タイミングをランダムとすればよい。そのような態様によっても、投光間隔がランダムとなり、上述した実施形態と同様の効果を奏する。

また、１つの測距期間内に投光する回数自体もランダムに決定されてもよい。ただし、本変形例２においては少なくとも１回はパルス光を投光するように制御するものとする。

なお、１つの測距期間内に複数回パルス光を投光する場合には、測距期間内に収集した複数の測定結果に基づいて当該測距期間内での測距結果（換言すればターゲットとの距離）を決定する態様としてもよい。それにより、より信頼度の高い測定結果を得ることができる。

例えば、測距期間内に取得した複数回の測距結果の平均値や中央値などを、その測距期間内における測距結果として採用すればよい。なお、測距期間内に収集した複数の測定結果に基づいた最終的な測距結果の決定は、測距処理部１６０が実施してもよいし、主制御部１１０が実施してもよい。便宜上、測距期間内に収集した複数の測定結果に基づいて当該測距期間における測距結果を決定する機能モジュールを測距結果確定部と称する。

［変形例３］
変形例２として言及した、１つの測距期間内に複数回パルス光を投光させる態様は、１つの測距期間を複数の時間帯に分割し、それぞれの時間帯において１回ずつパルス光を投光させることで実現してもよい。換言すれば、１つの測距期間に複数の投光時間帯Ｗｎを設けてもよい。

図４は、１つの測距期間を３等分してなる３つの時間帯のそれぞれを前述の投光時間帯Ｗｎとして用いる態様を表している。図４に示す投光時間帯Ｗｎの継続時間Ｔｗｎは、測距周期Ｔｓを３で割った値となる。投光制御部１４０はそれぞれの投光時間帯Ｗｎにおいてランダムなタイミングで投光指示を出力し、パルス光を投光させる。

なお、ここでは一例として、１つの測距期間において複数の投光時間帯Ｗｎを互いに離間させることなく設ける態様としたがこれに限らない。例えば、或る投光時間帯Ｗｎと、次の投光時間帯Ｗｎとの間には所定のインターバルを挿入する態様としてもよい。

［変形例４］
以上では、測距に用いるパルス光を投光するタイミングをランダムとすることで、妨害装置によってレーザレーダ装置１００が次にパルス光を投光するタイミングを予測されにくくする態様を例示したが、これに限らない。

図５に示すように、測距用のパルス光の他に、測距には用いないパルス光（以降、ダミーパルス光）を投光する態様としてもよい。図５に示すＰ１〜Ｐ３は、測距用のパルス光であり、Ｑ１，Ｑ２はダミーパルス光である。

このように測距用のパルス光の間にダミーパルス光を投光することで、見かけ上の投光周期が真の投光周期（ここではＴｓ）と異なる値となるため、レーザレーダ装置１００が次にパルス光を投光するタイミングを妨害装置が予測することを困難にすることができる。その結果、妨害装置による妨害を受ける可能性を低減できる。

なお、図５においては、測距用のパルス光を測距周期Ｔｓで定期的に投光する態様を例示しているが、これに限らない。測距期間内において測距用のパルス光を投光するタイミングは、上述したように、ランダムとしてもよい。換言すれば、測距用のパルス光を投光する間隔はランダムとしてもよい。

また、図５では、１つの測距期間毎にダミーパルス光を投光するとともに、その投光タイミングをランダムとする態様としたが、これに限らない。ダミーパルス光を測距周期Ｔｓで定期的に投光し、測距用のパルス光を投光するタイミングをランダムとしてもよい。もちろん、測距用のパルス光を投光するタイミングと、ダミーパルス光を投光するタイミングの両方をランダムとしてもよい。

さらに、ダミーパルス光は必ずしも測距期間毎に投光する必要はなく、ダミーパルス光を投光しない測距期間を設けても良い。また、１つの測距期間内においてダミーパルス光を投光する回数は１回に限らず、予め定められた複数回でもよいし、ランダムに決定されても良い。

［変形例５］
以上では、パルス光を投光するタイミングをランダムとしたり、ダミーパルス光を投光したりすることで、妨害装置によってレーザレーダ装置１００が次にパルス光を投光するタイミングを予測されにくくする態様を例示したが、これに限らない。

図６に示すように、パルス光の投光周期として測距周期Ｔｓを採用し、パルス光を測距周期Ｔｓで定期的に投光する構成において、測距周期ＴｓのＬ倍の長さを有する周期でパルス光を投光しない場合を設ける態様としてもよい。換言すれば、パルス光を所定の投光周期で定期的に投光する構成において、複数回（つまりＬ回）に１回、パルス光を投光しない態様としてもよい。このような態様によっても、妨害装置が投光間隔を特定しにくくできる。その結果、前述の変形例４と同様に、妨害装置による妨害を受ける可能性を低減できる。

なお、Ｌは予め設定された３以上の整数であっても良いし、パルス光を投光しない制御を実施するたびにランダムに決定されても良い。ランダムに決定する場合であっても、最小値は３以上とすることが好ましい。Ｌ＝２では２回に１回投光しないことになり、測距周期Ｔｓが実質的に２倍となるためである。Ｌの下限値は、一定時間当りのパルス光を投光した回数に対する、パルス光を投光しなかった回数の比率が、測距処理の基づいたアプリケーション処理に不都合を及ぼさない程度の比率となるように決定すれば良い。

なお、Ｌ回分の投光契機のうち、何番目の投光契機において投光をキャンセルするかはランダムに決定されることが好ましい。もちろん、何番目の投光契機において投光をキャンセルするかは予め設定されていても良い。ここでの投光契機とは、前回パルス光を投光してからの経過時間がパルス光の投光周期（ここでは測距周期Ｔｓ）となるタイミングを指す。なお、複数回に１回投光しないタイミングを設けることは、複数回パルス光を投光する毎に、パルス光を投光しないタイミングを設けることに相当する。

［変形例６］
変形例５では、パルス光を測距周期Ｔｓで定期的に投光する構成をベースとしたが、これに限らない。例えば、測距周期Ｔｓを所定の分割数Ｍで割った時間Ｔｍをパルス光の投光周期として採用し、パルス光を投光周期Ｔｍで定期的に投光する構成において、Ｌ回に１回、パルス光を投光しない場合を設ける態様としてもよい。

このような態様によれば、測距周期Ｔｓ毎の測距処理の実行を実現しつつ、第三者による妨害を受ける可能性を抑制することができる。なお、図７は、Ｍ＝４、Ｌ＝４の場合を表している。また、３番目の投光契機において、パルス光の投光をキャンセルした態様を例示している。

［変形例７］
以上では、投光制御部１４０の制御対象とする投光ユニット１２０が１つである態様を例示したが、これに限らない。図８に示すように、レーザレーダ装置１００は、複数の投光ユニット１２０を備える態様となっていてもよい。複数の投光ユニット１２０を組み合わせて用いることで、より大きな検出角度範囲を形成することができる。

また、レーザレーダ装置１００が複数の投光ユニット１２０を備える場合、投光制御部１４０は、複数の投光ユニット１２０からパルス光を投光させる順番をランダムとする。なお、或る投光ユニット１２０からパルス光を投光させてから他の投光ユニット１２０から投光させるまでの間隔は一定としてもよいし、ランダムな時間としてもよい。

図９は、車両の左側方に存在する物体との距離を検出するために用いられるレーザレーダ装置１００が、それぞれの検出角度範囲が異なるように配置された４つの投光ユニット１２０を備える場合の、各投光ユニット１２０の検出角度範囲Ａ〜Ｄを概念的に表している。なお、或る投光ユニット１２０の検出角度範囲とは、パルス光を照射する角度範囲に相当する。

このような構成において投光制御部１４０は、或る測距期間においてはＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順で投光した場合、次の測距期間では、例えばＣ→Ａ→Ｄ→Ｂなど、前回とは異なる順番で投光させればよい。

このように、複数の投光ユニット１２０の投光順をランダムとすることで、間接的に複数の投光ユニット１２０の投光タイミングもランダムとなり、上述した実施形態や種々の変形例と同様の効果を奏する。

なお、レーザレーダ装置１００は、投光ユニット１２０の数に応じた数の（つまりの複数の）受光ユニット１５０を備える態様としてもよい。もちろん、１つの受光ユニット１５０によって複数の投光ユニット１２０のそれぞれの検出角度範囲に対応できる場合には、１つの受光ユニット１５０を備える態様としてもよい。

なお、１つの投光ユニット１２０がパルス光を照射する範囲が、シャッター等の機械的な構造を用いて複数に分割されている場合にも同様に、パルス光を照射する範囲の順番をランダムとすればよい。

［変形例８］
次に上述したレーザレーダ装置１００を複数用いて実現される周辺監視システム１０００について述べる。周辺監視システム１０００は、図１０に示すように、車両Ｖ１に搭載されており、上述したレーザレーダ装置１００と同様に構成された、前方用レーザレーダ装置１００Ａ、後方用レーザレーダ装置１００Ｂ、右側方用レーザレーダ装置１００Ｃ、左側方用レーザレーダ装置１００Ｄ、及び周辺監視ＥＣＵ２００Ｘを備える。

以降、周辺監視システム１０００が搭載されている車両Ｖ１を自車両とも記載する。また、前方用レーザレーダ装置１００Ａ、後方用レーザレーダ装置１００Ｂ、右側方用レーザレーダ装置１００Ｃ、及び左側方用レーザレーダ装置１００Ｄを互いに区別しない場合、単にレーザレーダ装置１００と記載する。各レーザレーダ装置１００には、共通の測距周期Ｔｓが設定されている。

前方用レーザレーダ装置１００Ａは、自車両前方の所定範囲にパルス光を投光するように設置されており、後方用レーザレーダ装置１００Ｂは、自車両後方の所定範囲にパルス光を投光するように設置されている。また、右側方用レーザレーダ装置１００Ｃは、自車両右側方の所定範囲にパルス光を投光するように設置されており、左側方用レーザレーダ装置１００Ｄは、自車両左側方の所定範囲にパルス光を投光するように設置されている。

種々のレーザレーダ装置１００は、自車両Ｖ１の適宜設計される位置に、所望の検出角度範囲を形成するように搭載されればよい。便宜上、複数のレーザレーダ装置１００のそれぞれが備える投光制御部１４０を、投光制御部１４０Ａ〜Ｄと記載する。投光制御部１４０Ａ〜Ｄが順番に、請求項に記載の前方投光制御部、後方投光制御部、右側方投光制御部、左側方投光制御部に相当する。

周辺監視ＥＣＵ２００Ｘは、各レーザレーダ装置１００での測距結果に基づいて、自車両Ｖ１周辺に存在する物体との距離等を認識する。その認識結果は、障害物の存在をドライバに知らせるための警報出力や、先行車両との車間距離を所定の目標値に維持するための制御に用いられれば良い。

このような構成において、投光制御部１４０Ａ及び投光制御部１４０Ｃは、測距周期Ｔｓよりも所定のスライド時間ΔＴだけ短い時間Ｔｓ１を、パルス光の投光周期として採用し、Ｔｓ１毎にパルス光を投光させる。また、投光制御部１４０Ｂ及び投光制御部１４０Ｄは、測距周期Ｔｓよりもスライド時間ΔＴだけ長い時間Ｔｓ２を、パルス光の投光周期として採用し、Ｔｓ２毎にパルス光を投光させる。

ここで導入するスライド時間ΔＴは、例えば測距周期Ｔｓに対して十分に小さい時間であって、例えば測距周期Ｔｓの数％程度とすれば良い。もちろん、スライド時間ΔＴは測距周期Ｔｓの１％以下の値であってもよく、例えば測距対象時間Ｔｏｎ程度の値としてもよい。

このような態様による効果を図１１及び図１２を用いて説明する。図１１に示すＶ２は自車両の前方を走行している車両（つまり先行車両）であって、自車両Ｖ１は先行車両Ｖ２に追従して走行している。また、図１１に示すＶ３は、自車両Ｖ１の右側方において、自車両Ｖ１と並走している他車両（以降、並走車両）である。先行車両Ｖ２及び並走車両Ｖ３のそれぞれにも、自車両と同一仕様又は類似する周辺監視システムが搭載されている。

この図１１に示す状況では、自車両Ｖ１の前方用レーザレーダ装置１００Ａにとっては、先行車両Ｖ２が車両後方に投光したパルス光が干渉光として到来しうる。もちろん、先行車両Ｖ２にとっては、自車両Ｖ１の前方用レーザレーダ装置１００Ａが投光するパルス光が干渉光となりうる。

また、自車両Ｖ１の右側方用レーザレーダ装置１００Ｃにとっては、並走車両Ｖ３が車両左側に投光したパルス光が干渉光として到来しうる。もちろん、並走車両Ｖ３にとっては、自車両Ｖ１の右側方用レーザレーダ装置１００Ｃが投光するパルス光が干渉光となりうる。そして、各車両の走行速度が略同一である場合には上述した位置関係をある程度の時間保持して走行することになる。

このような状況において、仮に各車両の投光タイミングが一致している場合、従来の周辺監視システム（以降、従来システム）では、車両前後間、及び、左右間での干渉が、各車両の位置関係が変更されるまで継続してしまう。ここでの従来システムとは、各方向に対応するレーザレーダ装置の投光周期が共通した値に設定されているシステムを指す。従来システムにおいては共通した周期で各方向にパルス光を投光するため、或る時点での投光タイミングが一致している場合には、次回や次々回以降での投光タイミングも一致するためである。なお、ここでの一致とは、完全な一致に限らず、互いの測距対象期間が重なる範囲においてタイミングがずれている場合も含む。

そのような従来システムに対し、本変形例８の構成では、車両の前方にパルス光を投光する周期Ｔｓ１と、車両後方にパルス光を投光する周期Ｔｓ２とは、スライド時間ΔＴの２倍ずれた時間に設定している。したがって、図１２に示すように、或る時刻Ｔａにおいて、自車両Ｖ１が車両前方にパルス光を投光するタイミングと、先行車両Ｖ２が車両後方に投光するタイミングとが一致してしまっても、それぞれの投光タイミングは、スライド時間ΔＴの２倍だけずれていく。

したがって、本変形例８の構成によれば、車両前後間において干渉状態が継続することを抑制することができる。

同様に、本変形例８の構成では、車両の右側方にパルス光を投光する周期Ｔｓ１と、車両左側方にパルス光を投光する周期Ｔｓ２とは、スライド時間ΔＴの２倍の時間ずれた時間に設定している。したがって、本変形例８の構成によれば、車両左右間において干渉状態が継続することを抑制することができる。

つまり、以上の構成によれば、車両の前後や左右などの、継続的な相互干渉が発生しやすいパターンにおいて、継続的な干渉が生じることを抑制することができる。

なお、パルス光の投光周期として、測距周期Ｔｓよりもスライド時間ΔＴだけ短い時間Ｔｓ１を採用するということは、測距期間中での投光タイミングをスライド時間ΔＴだけ徐々に早めることに相当する。パルス光の投光周期として、測距周期Ｔｓよりもスライド時間ΔＴだけ長い時間Ｔｓ２を採用するということは、測距期間の開始タイミングに対して投光タイミングをスライド時間ΔＴだけ徐々に遅くことに相当する。

また、以上では、車両前方にパルス光を投光する周期（つまり前方投光周期）を、車両後方にパルス光を投光する周期（つまり後方投光周期）よりも短くする態様としたが、これに限らない。車両後方にパルス光を投光する周期を、車両前方にパルス光を投光する周期よりも短くする態様としてもよい。同様に、車両左側方にパルス光を投光する周期（つまり左側方投光周期）を、車両右側方にパルス光を投光する周期（つまり右側方投光周期）よりも短くする態様としてもよい。

さらに車両前後でパルス光を投光する周期をずらす量と、車両左右でパルス光を投光する周期をずらす量とは一致している必要はなく、異なる値としてもよい。

［変形例９］
以上では、レーザレーダ装置１００が車両に搭載されて用いられる態様を例示したが、これに限らない。例えば、船舶で用いられても良いし、店舗やビル、工場等の施設において利用されてもよい。また、以上で述べたレーザレーダ装置１００はフラッシュ型のレーザレーダ装置とするが、他の態様として、スキャン型のレーザレーダ装置に上述した制御を適用してもよい。

１００・１００Ａ〜Ｄ レーザレーダ装置、１１０ 主制御部、１１１ クロック生成器、１２０ 投光ユニット、１３０ パルス生成部、１４０・１４０Ａ〜Ｄ 投光制御部、１５０ 受光ユニット、１６０ 測距処理部、１０００ 周辺監視システム、２００ 外部デバイス、２００Ｘ 周辺監視ＥＣＵ

Claims (11)

1. パルス光を投光する投光ユニット（１２０）と、
   パルス光に対応する波長域の光を入射光として受光する受光ユニット（１５０）と、
   前記投光ユニットがパルス光を投光した時点から前記受光ユニットが前記入射光を受光するまでの時間である飛行時間を計測し、前記飛行時間に基づいてターゲットとの距離を測定する測距処理部（１６０）と、
   前記投光ユニットによるパルス光の投光タイミングを制御する投光制御部（１４０、１４０Ａ〜Ｄ）と、を備え、
   前記投光制御部は、
   予め設定されている測距周期に対応する測距期間において、前記投光ユニットにパルス光を投光させるタイミングをランダムとすることを特徴とするレーザレーダ装置。
2. 請求項１において、
   前記投光制御部は、
   前記測距期間毎に、投光タイミングを設定するための投光時間帯を設定し、
   前記投光時間帯の中のランダムなタイミングで前記投光ユニットにパルス光を投光させることを特徴とするレーザレーダ装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記投光制御部は、１つの前記測距期間においてパルス光を複数回投光させることを特徴とするレーザレーダ装置。
4. 請求項３において、
   前記測距期間を複数に分割したそれぞれの時間帯において、ランダムなタイミングで前記投光ユニットにパルス光を投光させることを特徴とするレーザレーダ装置。
5. 請求項３又は４において、
   前記測距期間に複数回実施した測距の結果から、当該測距期間における測距結果を決定することを特徴とするレーザレーダ装置。
6. パルス光を投光する投光ユニット（１２０）と、
   所定の波長域の光を入射光として受光する受光ユニット（１５０）と、
   前記投光ユニットがパルス光を投光した時点から前記入射光を受光するまでの時間である飛行時間を計測し、前記飛行時間に基づいてターゲットとの距離を測定する測距処理部（１６０）と、
   前記投光ユニットによるパルス光の投光を制御する投光制御部（１４０）と、を備え、
   前記投光制御部は、
   予め設定された投光周期に基づいて定まる投光タイミングであっても、複数回毎にパルス光を投光させないことを特徴とするレーザレーダ装置。
7. 請求項１から６の何れか１項において、
   前記投光制御部は、パルス光の投光タイミングに応じて定まる測距対象時間以外のタイミングで、距離の測定に用いないダミーパルス光を投光させ、
   前記測距処理部は、前記ダミーパルス光の投光に対しては距離を測定するための処理を実施しないことを特徴とするレーザレーダ装置。
8. 請求項７において、
   前記投光制御部は、パルス光の投光タイミングに応じて定まる測距対象時間以外の時間帯において、前記ダミーパルス光をランダムなタイミングで投光させることを特徴とするレーザレーダ装置。
9. 請求項１から８の何れか１項において、
   複数の前記投光ユニットを備え、
   前記投光制御部は、複数の前記投光ユニットのそれぞれによるパルス光の投光タイミングを制御することを特徴とするレーザレーダ装置。
10. 車両に搭載され、
    前記車両の前方にパルス光を投光するとともに、そのパルス光が物体で反射されて返ってきた反射光を受光することで前記車両の前方に存在するターゲットとの距離を検出する前方用レーザレーダ装置（１００Ａ）と、
    前記車両の後方にパルス光を投光するとともに、そのパルス光が物体で反射されて返ってきた反射光を受光することで前記車両の後方に存在するターゲットとの距離を検出する後方用レーザレーダ装置（１００Ｂ）と、を備え、
    前記前方用レーザレーダ装置は、パルス光の投光周期が所定の前方投光周期となるように制御する前方投光制御部（１４０Ａ）を備え、
    前記後方用レーザレーダ装置は、パルス光の投光周期が所定の後方投光周期となるように制御する後方投光制御部（１４０Ｂ）を備え、
    前記前方投光周期は前記後方投光周期とは異なる長さとすることを特徴とする周辺監視システム。
11. 請求項１０において、
    前記車両の右側方にパルス光を投光するとともに、そのパルス光が物体で反射されて返ってきた反射光を受光することで前記車両の右側方に存在するターゲットとの距離を検出する右側方用レーザレーダ装置（１００Ｃ）と、
    前記車両の左側方にパルス光を投光するとともに、そのパルス光が物体で反射されて返ってきた反射光を受光することで前記車両の左側方に存在するターゲットとの距離を検出する左側方用レーザレーダ装置（１００Ｄ）と、を備え、
    前記右側方用レーザレーダ装置は、パルス光の投光周期が所定の右側方投光周期となるように制御する右側方投光制御部（１４０Ｃ）を備え、
    前記左側方用レーザレーダ装置は、パルス光の投光周期が所定の左側方投光周期となるように制御する左側方投光制御部（１４０Ｄ）を備え、
    前記右側方投光周期は前記左側方投光周期とは異なる長さとすることを特徴とする周辺監視システム。

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