JP2019178966A - センサ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】外乱光による誤検出を低減することができるようにする。【解決手段】ライダ1は、レーザ光を照射して所定の範囲を走査する光源11と、そのレーザ光の反射光を受光し受光信号を出力する受光素子17と、を有し、さらに、光源11からの光が走査する範囲を含む領域の映像を撮像するフォトディテクタ19の受光信号を取得して、その受光信号に基づいて受光部が出力する受光信号の利用を制限する制御部18と、を備えている。【選択図】図1
Description
本発明は、ライダ(LiDAR:Light Detection And Ranging)等のセンサ装置に関する。
近年、ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)や自動運転等における、車両等の移動体の周囲の障害物や走行路面の検出のためのセンサとしてライダが用いられている。ライダは、例えば移動体前方にレーザ光を照射し、移動体前方に存在する物体からの反射光を受光することにより、移動体前方に存在する障害物等を検出するセンサである(例えば、特許文献1を参照)。
ライダは、照射したレーザ光の反射光を受光することで障害物等の対象物を検出する。しかしながら、ライダには、照射したレーザ光の反射光以外にも様々な外乱光が入射し、その外乱光によって誤検出をしてしまう場合がある。
このような外乱光による誤検出を防止するために、特許文献2には、加算回路23が、レーザ光LTの照射方向に対応する結像位置の予測範囲内に配置された複数の受光素子から出力された複数のアナログ検出信号を選択し、当該選択されたアナログ検出信号を互いに加算してアナログ受信信号を出力する。このようにすることにより、外乱光成分を受信する環境下でも、外来光成分の誤検出を防止することができることが記載されている。
特許文献2に記載の方法の場合、N個の受光素子を有するアレイ受光器が必要である。したがって、例えばパルス光により所定の範囲を走査するように照射して、各パルス光の反射光を順次1つの受光素子で受光するように構成の場合には適用ができない。
本発明が解決しようとする課題としては、外乱光による誤検出を低減することができることが一例として挙げられる。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、光を照射して所定の範囲を走査する照射部と、前記光の反射光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有する第1センサと、前記走査する範囲を含む領域からの光を受光する第2センサの受光結果を取得して、当該受光結果に基づいて前記受光部が出力する前記受光信号の利用を制限する制御部と、を備えることを特徴としている。
請求項3に記載の発明は、光を照射して所定の範囲を走査する照射部と、前記光の反射光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有する第1センサと、前記走査する範囲を含む領域からの光を受光する第2センサの受光結果を取得して、当該受光結果に基づいて前記第1センサの照射部からの照射を制限する制御部と、を備えることを特徴としている。
請求項5に記載の発明は、光を照射して所定の範囲を走査する照射部と、前記光の反射光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有する第1センサと、前記走査する範囲を含む領域からの光を受光する第2センサの受光結果を取得して、当該受光結果に基づいて前記受光部が出力する前記受光信号の利用を制限するための制限情報を生成する生成部と、を備えることを特徴としている。
請求項7に記載の発明は、光を照射して所定の範囲を走査する照射部と、前記光の反射光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有する第1センサを備えるセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、前記走査する範囲を含む領域からの光を受光する第2センサの受光結果を取得して、当該受光結果に基づいて前記受光部が出力する前記受光信号の利用を制限する制御工程を含むことを特徴としている。
請求項8に記載の発明は、請求項5に記載のセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴としている。
請求項9に記載の発明は、光を照射して所定の範囲を走査する照射部と、前記光の反射光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有する第1センサを備えるセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、前記走査する範囲を含む領域からの光を受光する第2センサの受光結果を取得して、当該受光結果に基づいて前記第1センサの照射部からの照射を制限する制御工程を含むことを特徴としている。
請求項10に記載の発明は、請求項7に記載のセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴としている。
請求項11に記載の発明は、光を照射して所定の範囲を走査する照射部と、前記光の反射光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有する第1センサを備えるセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、前記走査する範囲を含む領域からの光を受光する第2センサの受光結果を取得して、当該受光結果に基づいて前記受光部が出力する前記受光信号の利用を制限するための制限情報を生成する生成工程と、を含むことを特徴としている。
請求項12に記載の発明は、請求項11に記載のセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴としている。
以下、本発明の一実施形態にかかるセンサ装置を説明する。本発明の一実施形態にかかるセンサ装置は、光を照射して所定の範囲を走査する照射部と、その光の反射光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有する第1センサと、走査する範囲を含む領域からの光を受光する第2センサの受光結果を取得して、当該受光結果に基づいて受光部が出力する受光信号の利用を制限する制御部と、を備えている。このようにすることにより、第2センサが例えば雷やカメラのフラッシュ等の外乱光を受光した場合には、その第2センサの外乱光受光との結果に基づいて第1センサの受光部が出力する受光信号の利用をさせない等の制限をすることができる。したがって、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、制御部は、取得した第2センサが受光した光の強度が所定の閾値以上となった場合に、受光部が出力する受光信号の利用を制限してもよい。このようにすることにより、第2センサが閾値以上の強度の光を受光した場合に、外乱光を受光したと認識して第1センサの受光部が出力する受光信号の利用を制限することができる。
また、本発明の他の実施形態にかかるセンサ装置は、光を照射して所定の範囲を走査する照射部と、その光の反射光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有する第1センサと、走査する範囲を含む領域からの光を受光する第2センサの受光結果を取得して、当該受光結果に基づいて第1センサの照射部からの照射を制限する制御部と、を備えている。このようにすることにより、第2センサが例えば雷やカメラのフラッシュ等の外乱光を受光した場合には、その第2センサの外乱光受光との結果に基づいて第1センサの照射部からの光の照射をさせない等の制限をすることができる。つまり、外乱光検出時には光の照射を停止させ、照射光の反射光による受光信号と異なる波形を受信させることにより、形状の異なる波形をノイズと判断するなどフィルタリングすることが可能となり、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、制御部は、取得した第2センサが受光した光の強度が所定の閾値以上となった場合に、第1センサの照射部からの照射を制限してもよい。このようにすることにより、第2センサが閾値以上の強度の光を受光した場合に、外乱光を受光したと認識して第1センサの照射部からの照射を制限することができる。
また、本発明の他の実施形態にかかるセンサ装置は、光を照射して所定の範囲を走査する照射部と、光の反射光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有する第1センサと、走査する範囲を含む領域からの光を受光する第2センサの受光結果を取得して、当該受光結果に基づいて受光部が出力する受光信号の利用を制限するための制限情報を生成する生成部と、を備えている。このようにすることにより、第2センサが例えば雷やカメラのフラッシュ等の外乱光を受光した場合には、例えばフラグ等の制限情報を生成して出力することで、後段における処理の際の当該フラグを参照して受光信号の利用を制限することができる。
また、制御部は、取得した第2センサが受光した光の強度が所定の閾値以上となった場合に、制限情報を出力してもよい。このようにすることにより、第2センサが閾値以上の強度の光を受光した場合に、外乱光を受光したと認識して制限情報を生成することができる。
また、本発明の一実施形態にかかるセンサ制御方法は、光を照射して所定の範囲を走査する照射部と、その光の反射光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有する第1センサを備えるセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、走査する範囲を含む領域からの光を受光する第2センサの受光結果を取得して、当該受光結果に基づいて受光部が出力する受光信号の利用を制限する制御工程を含んでいる。このようにすることにより、第2センサが例えば雷やカメラのフラッシュ等の外乱光を受光した場合には、その第2センサの外乱光受光との結果に基づいて第1センサの受光部が出力する受光信号の利用をさせない等の制限をすることができる。したがって、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、上述したセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させてもよい。このようにすることにより、第2センサが例えば雷やカメラのフラッシュ等の外乱光を受光した場合には、コンピュータを用いて、その第2センサの外乱光受光との結果に基づいて第1センサの受光部が出力する受光信号の利用をさせない等の制限をすることができる。したがって、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、本発明の他の実施形態にかかるセンサ制御方法は、光を照射して所定の範囲を走査する照射部と、その光の反射光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有する第1センサを備えるセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、走査する範囲を含む領域からの光を受光する第2センサの受光結果を取得して、当該受光結果に基づいて第1センサの照射部からの照射を制限する制御工程を含んでいる。このようにすることにより、第2センサが例えば雷やカメラのフラッシュ等の外乱光を受光した場合には、その第2センサの外乱光受光との結果に基づいて第1センサの照射部からの光の照射をさせない等の制限をすることができる。つまり、外乱光検出時には光の照射を停止させ、照射光の反射光による受光信号と異なる波形を受信させることにより、形状の異なる波形をノイズと判断するなどフィルタリングすることが可能となり、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、上述したセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させてもよい。このようにすることにより、第2センサが例えば雷やカメラのフラッシュ等の外乱光を受光した場合には、コンピュータを用いて、その第2センサの外乱光受光との結果に基づいて第1センサの照射部からの光の照射をさせない等の制限をすることができる。
また、本発明の他の実施形態にかかるセンサ制御方法は、光を照射して所定の範囲を走査する照射部と、その光の反射光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有する第1センサを備えるセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、走査する範囲を含む領域からの光を受光する第2センサの受光結果を取得して、当該受光結果に基づいて受光部が出力する受光信号の利用を制限するための制限情報を生成する生成工程を含んでいる。このようにすることにより、第2センサが例えば雷やカメラのフラッシュ等の外乱光を受光した場合には、例えばフラグ等の制限情報を生成して出力することで、後段における処理の際の当該フラグを参照して受光信号の利用を制限することができる。
また、上述したセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させてもよい。このようにすることにより、第2センサが例えば雷やカメラのフラッシュ等の外乱光を受光した場合には、コンピュータを用いて、例えばフラグ等の制限情報を生成して出力することで、後段における処理の際の当該フラグを参照して受光信号の利用を制限することができる。
本発明の第1の実施例にかかるセンサ装置を図1〜図4を参照して説明する。センサ装置としてのライダ1は、例えば移動体としての車両に搭載されている。
ライダ1は、所定の領域へ光を照射し、その反射光を受光することで道路面や道路上の障害物等を検出する。ライダ1の構成を図1に示す。
ライダ1は、図1に示したように、光源11と、コリメートレンズ12と、ビームスプリッタ13と、MEMSミラー14と、投受光レンズ15と、集光レンズ16と、受光素子17と、制御部18と、フォトディテクタ19と、を備えている。
照射部としての光源11は、例えばレーザダイオードで構成されている。光源11は、所定の波長のレーザ光をパルス状に間欠的に発光(照射)する。
コリメートレンズ12は、光源11から出射されたレーザ光を平行光束にする。ビームスプリッタ13は、コリメートレンズ12で平行光にされたレーザ光をMEMSミラー14へ出力し、MEMSミラー14で反射された入射光を集光レンズ16へ向けて反射する。
MEMSミラー14は、ビームスプリッタ13から出射したレーザ光を対象物100が存在する領域へ向けて水平方向および垂直方向に走査する。ここで、対象物100は、例えば道路面や障害物等を示す。また、MEMSミラー14は、対象物100で反射した光が投受光レンズ15に入射した入射光をビームスプリッタ13へ反射する。MEMSミラー14は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)により構成されたミラーであり、ミラーと一体的に形成されたアクチュエータ(不図示)によって駆動される。また、MEMSミラー14はガルバノミラーやポリゴンミラーなど他のビーム偏向手段でもよい。
投受光レンズ15は、MEMSミラー14で反射されたレーザ光を対象物100が存在する領域へ照射(投光)する。また、投受光レンズ15には、対象物100で反射したレーザ光である反射光等が入射光として入射(受光)する。
集光レンズ16は、ビームスプリッタ13と受光素子17との間に設けられ、ビームスプリッタ13で反射された反射光を受光素子17へ集光する。
受光部としての受光素子17は、集光レンズ16で集光された反射光を受光する。受光素子17は、例えば1つ(単画素)のアバランシェフォトダイオード(APD)により構成されている。受光素子17は、受光した光の強度に応じたレベルとなる信号(受光信号)を出力する。
制御部18は、フォトディテクタ19が受光した光に基づいて受光素子17で受光した受光信号の利用を制限する。また、制御部18は、利用の制限がされない場合は、受光素子17で受光した受光信号を例えばADASや自動運転の制御装置等へ出力する。制御部18は、例えばCPU(Central Processing Unit)等を有するマイクロコンピュータで構成されている。あるいは、FPGA(Field−Programmable Gate Array)のようなロジックデバイスを用いてもよい。
フォトディテクタ19は、投受光レンズ15と同様に、対象物100の方向の光を受光する。つまり、レーザ光を走査する所定の領域を含む領域の光を受光できればよい。フォトディテクタ19は受光した光の強度を輝度値として制御部18へ出力する。なお、本実施例では、第2センサとしてフォトディテクタ19で説明するが、フォトディテクタ19に代えてカメラ等を用いてもよく、要するに光源11から照射されたレーザ光の反射光の波長を含む光を受光(撮像)できればよい。
また、フォトディテクタ19は、新たに設置するに限らず、既に設置されている車載カメラや受光素子等のセンサであってもよい。また、本実施例では、受光素子17が反射光と誤検出する外乱光を検出することがフォトディテクタ19の目的であるので、光源11が照射したレーザ光の波長を選択的に透過するフィルタ等を有していてもよい。
ライダ1は、周知のように、レーザ光を間欠的に所定の領域を走査するように照射することで、走査領域における対象物100の状態を点群として取得することができる。
以上の説明から明らかなように、光源11と、コリメートレンズ12と、ビームスプリッタ13と、MEMSミラー14と、投受光レンズ15と、集光レンズ16と、受光素子17と、が第1センサとして機能する。そして、フォトディテクタ19が第2センサとして機能する。
次に、本実施例におけるライダ1の動作原理について図2及び図3を参照して説明する。図2は、受光素子17で受光した受光信号の利用を制限しない場合のタイミングチャートである。図2において、光源11は、所定の間隔でパルス光を間欠的に照射している。そして、そのパルス光の反射光を受光素子17は受光している。図2においてフォトディテクタは、フォトディテクタ19で受光した光の輝度値を示している。図2では、輝度値は所定の閾値未満であるので、制御部18は、受光素子17の受光信号をそのまま出力する。
一方、図3は、受光素子17で受光した受光信号の利用を制限する場合のタイミングチャートである。図3において、光源11と受光素子17の波形は図2と同様であるが、フォトディテクタ19で受光した光の輝度値が時刻t1〜時刻t2の間では所定の閾値以上となるので、制御部18は、この時刻t1〜時刻t2の間の受光素子17の受光信号の出力を行わない。これは、時刻t1〜時刻t2の間は、フォトディテクタ19で受光した光の輝度値が閾値以上となっており、反射光以外の一過性の外乱光(例えば、雷、カメラのフラッシュ、花火等)が入射したと考えられるため、時刻t1〜時刻t2の間の受光素子17の受光信号は、反射光以外の光を誤検出する可能性が高いと判断し、受光素子17の受光信号をゲート(マスク)している。つまり、時刻t1〜時刻t2の間の受光素子17の受光信号は、後段の処理において使用しないように制限している。
次に、上述したライダ1の動作(センサ制御方法)を図4のフローチャートを参照して説明する。図4のフローチャートは制御部18で実行される。また、図4に示したフローチャートを制御部18のCPUで実行するプログラムとして構成することでセンサ制御プログラムとすることができる。
まず、ステップS11において、フォトディテクタ19から受光信号を取得する。次に、ステップS12において、ステップS11で取得した受光信号の輝度値を算出する。つまり、ステップS12では、フォトディテクタ19が受光した光の強度を算出している。
次に、ステップS13において、ステップS12で算出した輝度値が上述した所定の閾値以上であるか否かを判断し、閾値以上である場合(YESの場合)はステップS14において、上述したように受光素子17の受光信号をゲートする。ステップS13では、輝度値からライダ1の動作に影響を与えるような強い外乱光が検出されたと判断できる場合に受光信号のゲートをするようにしている。即ち、制御部18は、フォトディテクタ19が受光した光の強度が所定の閾値以上となった場合に、受光素子17が出力する受光信号の利用を制限している。したがって、ステップS11〜S14が制御工程として機能する。
一方、ステップS13において、ステップS12で算出した輝度値が閾値未満である場合(NOの場合)はステップS15において、受光素子17の受光信号をゲートしない。
図3や図4の説明では、第2センサとしてフォトディテクタ19で説明したため単なる輝度値としたが、カメラ等の撮像手段の場合は1フレーム期間等、所定時間の平均輝度値で判断すればよい。
本実施例によれば、ライダ1は、レーザ光を照射して所定の範囲を走査する光源11と、そのレーザ光の反射光を受光し受光信号を出力する受光素子17と、を有し、さらに、光源11からの光が走査する範囲を含む領域の光を受光するフォトディテクタ19の受光信号を取得して、その受光信号に基づいて受光部が出力する受光信号の利用を制限する制御部18と、を備えている。このようにすることにより、フォトディテクタ19が例えば雷やカメラのフラッシュ等の外乱光を撮像した場合には、そのフォトディテクタ19の外乱光受光との結果に基づいて受光素子17が出力する受光信号をゲートする等の制限をすることができる。したがって、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、制御部18は、フォトディテクタ19が受光した光の輝度値が所定の閾値以上となった場合に、受光素子17が出力する受光信号をゲートしている。このようにすることにより、フォトディテクタ19が閾値以上の輝度値を受光した場合に、外乱光を受光したと認識して受光素子17が出力する受光信号をゲートすることができる。
次に、本発明の第2の実施例にかかるライダ1を図5〜図6を参照して説明する。なお、前述した第1の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
第1の実施例では、フォトディテクタ19で受光した光に基づいて受光素子17の受光信号の利用を制限していたが、本実施例では、フォトディテクタ19で受光した光に基づいて受光信号の利用を制限するための制限情報としてのフラグ信号を出力する。
本実施例の構成は図1と同様である。図5に本実施例にかかるライダの受光素子で受光した受光信号と制限情報を出力する場合のタイミングチャートを示す。
本実施例では、図5に示したように、受信素子17の受光信号はそのまま出力し、反射光以外の一過性の外乱光が入射した時刻t1〜時刻t2の期間に対応するフラグ信号を出力している。図5において、受光期間の#1〜#4は、それぞれ光源から照射されたパルス光に対応する反射光の受光期間である。信号処理期間は、制御部18の出力先における信号処理の期間を示している。なお、光源11から照射する光の強度等により、ライダ1Bとして障害物等を検出できる距離は予め設定することができるため、受光期間は予測可能である。また、信号処理期間はそれぞれに対応する受光期間の終了時から次の受光期間の開始時の間の期間となっているが、受光期間中または受光期間の開始時に信号処理期間を開始してもよい。
図5においては、外乱光を受光したときにフラグ信号ONにセットされる。ここで、外乱光の受光期間であった#1、#2、#3の信号処理期間(距離計算など)ではフラグ信号がONの状態であるため、後段の処理において使用しないように制御することができる。
次に、本実施例におけるライダ1の動作(センサ制御方法)を図6のフローチャートを参照して説明する。図6のフローチャートは制御部18で実行される。また、図6に示したフローチャートを制御部18のCPUで実行するプログラムとして構成することでセンサ制御プログラムとすることができる。
まず、ステップS21において、受光素子17が反射光を受光する期間か否か判断し、受光する期間である場合(YESの場合)はステップS22へ進み、受光しない期間である場合(NOの場合)はステップS28に進む。
次に、ステップS22において、フラグ信号がOFFか否かを判断し、ONの場合(NOの場合)はステップS21に戻る。一方、OFFの場合(YESの場合)はステップS23に進み、図4のステップS11と同様にフォトディテクタ19から受光信号を取得する。そして、ステップS24において、図4のステップS12と同様にステップS23で取得した受光信号の輝度値を算出する。
次に、ステップS25において、ステップS24で算出した輝度値が上述した所定の閾値以上である場合(YESの場合)はステップS26において、上述したようにフラグ信号をONにする。即ち、制御部18は、フォトディテクタ19が受光した光の強度が所定の閾値以上となった場合に、受光部が出力する受光信号の利用を制限するための制限情報を生成している。したがって、ステップS23〜S26が生成工程として機能する。
一方、ステップS25において、ステップS24で算出した輝度値が閾値未満である場合(NOの場合)はステップS27において、フラグ信号をOFFにする。
また、ステップS28においては、ステップS21で反射光を受光しない期間であると判断されたので、フラグ信号を後段の信号処理部等に出力する。次に、ステップS29において、後段の信号処理部等から信号処理が完了したことを示す信号等を受信したか否かを判断し、受信した場合はステップS2Aにおいてフラグ信号をOFFする。
本実施例によれば、ライダ1は、レーザ光を照射して所定の範囲を走査する光源11と、そのレーザ光の反射光を受光し受光信号を出力する受光素子17と、を有し、さらに、光源11からの光が走査する範囲を含む領域の光を受光するフォトディテクタ19の受光信号を取得して、その受光信号に基づいて受光素子17が出力する受光信号の利用を制限するためのフラグ信号を生成する制御部18と、を備えている。このようにすることにより、フォトディテクタ19が例えば雷やカメラのフラッシュ等の外乱光を受光した場合には、フラグ信号を生成して出力することで、後段における処理の際の当該フラグを参照して受光信号の利用を制限することができる。
また、制御部18は、フォトディテクタ19が受光した光の輝度値が所定の閾値以上となった場合に、フラグ信号を出力している。このようにすることにより、フォトディテクタ19が閾値以上の強度の光を受光した場合に、外乱光を受光したと認識してフラグ信号を生成することができる。
なお、フラグ信号を受光素子17の受光信号を利用を制限するだけでなく、フラグ信号を物体認識の信頼度として用いてもよい。例えば、フラグ信号がONのときは所定の閾値以上の外乱光があるため物体認識の信頼度が下がり、フラグ信号がOFFのときは所定の閾値以上の外乱光がないため物体認識の信頼度が上がるようにすることができる。
次に、本発明の第3の実施例にかかるライダ1Aを図7〜図10を参照して説明する。なお、前述した第1、第2の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
第1の実施例では、フォトディテクタ19で受光した光に基づいて受光素子17の受光信号の利用を制限していたが、本実施例では、フォトディテクタ19が受光した光に基づいて光源11からレーザ光を照射するのを制限する。即ち、制御部18は、走査する範囲を含む領域を撮像するフォトディテクタ19が受光した受光信号を取得して、当該受光信号に基づいて光源11からの照射を制限する。
図7は、本実施例にかかるライダ1Aの構成図である。図7に示した構成は、制御部18と接続されているのが受光素子17に代わり光源11となっている点が図1と異なる。
本実施例におけるライダ1Aの動作原理について図8及び図9を参照して説明する。図8は、光源11からレーザ光の照射を制限しない場合のタイミングチャートであり、図2の制御部出力がない点以外は図2と同様である。
一方、図9は、光源11からレーザ光の照射を制限する場合のタイミングチャートである。図9において、フォトディテクタ19が受光した光における輝度値が時刻t1〜時刻t2の間では所定の閾値以上であるので、制御部18は、この時刻t1〜時刻t2の間の光源11からのレーザ光の照射を行わせない。これは、時刻t1〜時刻t2の間は、フォトディテクタ19が受光した光の輝度値が閾値以上となっており、反射光以外の一過性の外乱光(例えば、雷、カメラのフラッシュ、花火等)が入射したと考えられるため、時刻t1〜時刻t2の間は、反射光以外の光を誤検出する可能性が高いと判断し、光源11からの照射自体を停止させる。
次に、上述したライダ1Aの動作(センサ制御方法)を図10のフローチャートを参照して説明する。図10のフローチャートは制御部18で実行される。また、図10に示したフローチャートを制御部18のCPUで実行するプログラムとして構成することでセンサ制御プログラムとすることができる。
ステップS11〜ステップS13は図4のフローチャートと同様である。ステップS13において、ステップS12で算出した輝度値が上述した所定の閾値以上である場合(YESの場合)はステップS14Bにおいて、上述したように光源11からのレーザ光の照射を停止させる。即ち、制御部18は、フォトディテクタ19が受光した光の強度が所定の閾値以上となった場合に、光源11からの照射を制限している。したがって、ステップS11〜S14Bが制御工程として機能する。
一方、ステップS13において、ステップS12で算出した輝度値が閾値未満である場合(NOの場合)はステップS15Bにおいて、光源11からのレーザ光の照射を停止させない。
本実施例によれば、ライダ1は、レーザ光を照射して所定の範囲を走査する光源11と、そのレーザ光の反射光を受光し受光信号を出力する受光素子17と、を有し、さらに、光源11からの光が走査する範囲を含む領域の映像を撮像するフォトディテクタ19が受光した受光信号を取得して、その受光信号に基づいて光源11からのレーザ光の照射を制限する制御部18と、を備えている。このようにすることにより、フォトディテクタ19が例えば雷やカメラのフラッシュ等の外乱光を撮像した場合には、そのフォトディテクタ19の外乱光撮像との結果に基づいて光源11からのレーザ光の照射をさせない等の制限をすることができる。つまり、外乱光検出時にはレーザ光の照射を停止させ、照射光の反射光による受光信号と異なる波形を受信させることにより、形状の異なる波形をノイズと判断するなどフィルタリングすることが可能となり、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、制御部18は、フォトディテクタ19が受光した光の輝度値が所定の閾値以上となった場合に、光源11からの照射を制限している。このようにすることにより、フォトディテクタ19が閾値以上の輝度値を受光した場合に、外乱光を受光したと認識して光源11からの照射を制限することができる。
次に、本発明の第4の実施例にかかるライダ1Bを図11〜図15を参照して説明する。なお、前述した第1〜第3の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
第1の実施例では、フォトディテクタ19が受光した光に基づいて受光素子17の受光信号をゲートしていたが、本実施例では、フォトディテクタ19は用いずに、受光素子17における反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、その後の反射光を受光する期間の受光信号をゲートする。即ち、制御部18は、受光素子17において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、反射光を受光する期間の受光信号の利用を制限する。
図11は、本実施例にかかるライダ1Bの構成図である。図11に示した構成は、図1に示した構成からフォトディテクタ19が省略されている点が異なる。
本実施例におけるライダ1Bの動作原理について図12〜図14を参照して説明する。図12は、受光素子17で受光した受光信号の利用を制限しない場合のタイミングチャートである。図12において、光源11は、所定の間隔でパルス光を照射している。そして、そのパルス光の反射光を受光素子17は受光している。受光期間の#1〜#4は、それぞれ光源から照射されたパルス光に対応する反射光の受光期間である。そして、制御部18は、受光素子17の受光信号をそのまま出力する。
一方、図13は、受光素子17で受光した受光信号の利用を制限する場合のタイミングチャートである。図13において、光源11の波形は図12と同様であるが、反射光以外の一過性の外乱光(例えば、雷、カメラのフラッシュ、花火等)の入射により、時刻t3〜時刻t4の間に受光素子17の受光信号レベルが閾値以上に上昇している。したがって、この時刻t3〜時刻t4の直後の反射光を受光するタイミングで受光した受光信号は反射光以外の光を誤検出する可能性が高いと判断し、受光素子17の受光信号をゲート(マスク)している。つまり、時刻t3〜時刻t4の間の受光素子17の受光信号は、後段の処理において使用しないようにしている。
同様に、図14は、受光素子17で受光した受光信号の利用を制限する場合のタイミングチャートである。図14において、光源11の波形は図12と同様であるが、反射光以外の一過性の外乱光が入射している。なお、図14の外乱光は図13よりも光量が少なく受光レベルが低いものとする。この場合、反射光を受光しないタイミングである時刻t3’〜時刻t4’の間に受光素子17の受光信号レベルが閾値以上に上昇している。したがって、この時刻t3’〜時刻t4’の直後の反射光を受光するタイミング(受光期間#3)で受光した受光信号は反射光以外の光を誤検出する可能性が高いと判断し、受光素子17の受光信号をゲート(マスク)している。つまり、受光期間#3の間の受光素子17の受光信号は、後段の処理において使用しないようにしている。この図14のケースでは、反射光を受光しないタイミングである時刻t3’〜時刻t4’の受光信号レベルで判断しているため、閾値を小さくすることができる。
次に、上述したライダ1Bの動作(センサ制御方法)を図15及び図16のフローチャートを参照して説明する。図15及び図16のフローチャートは制御部18で実行される。また、図15及び図16に示したフローチャートを制御部18のCPUで実行するプログラムとして構成することでセンサ制御プログラムとすることができる。図15は、図13に示したタイミングチャートに対応するフローチャートである。
まず、ステップS31において、受光素子17の受光信号レベルを取得し、ステップS32において、ステップS31で取得した受光信号レベルが予め定めた閾値以上であるか否かを判断し、閾値以上である場合(YESの場合)はステップS33において、上述したように受光素子17の受光信号を制限(ゲート)する。ステップS33では、受光信号レベルからライダ1Bの動作に影響を与えるような強い外乱光が検出されたと判断できる場合は、直後の反射光を受光する期間の受光信号の利用の有効性を判断して、受光信号をゲートするようにしている。
一方、ステップS32において、ステップS31で取得した受光信号レベルが閾値未満である場合(NOの場合)はステップS34において、受光素子17の受光信号を制限(ゲート)しない。
次に、図14に示したタイミングチャートに対応するフローチャートを図16を参照して説明する。まず、ステップS41において、受光素子17が反射光を受光しない期間か否か判断し、受光する期間である場合(NOの場合)は本ステップで待機し、受光しない期間である場合(YESの場合)はステップS42において、受光素子17の受光信号レベルを取得する。
次に、ステップS43において、ステップS42で取得した受光信号レベルが予め定めた閾値以上であるか否かを判断し、閾値以上である場合(YESの場合)はステップS44において、上述したように受光素子17の受光信号を制限(ゲート)する。ステップS43では、反射光を受光しない期間の受光信号レベルからライダ1Bの動作に影響を与えるような強い外乱光が検出されたと判断できる場合は、直後の反射光を受光する期間の受光信号の利用の有効性を判断して、受光信号をゲートするようにしている。即ち、制御部18は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、反射光を受光する期間の受光信号の利用の有効性を判断している。したがって、ステップS41〜S44が制御工程として機能する。
一方、ステップS43において、ステップS42で取得した受光信号レベルが閾値未満である場合(NOの場合)はステップS45において、受光素子17の受光信号をゲートしない。
本実施例によれば、ライダ1Bは、レーザ光を間欠的に照射して所定の領域を走査する光源11と、そのレーザ光の反射光を含む外部からのレーザ光を受光し受光信号を出力する受光素子17と、を有し、受光素子17において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、反射光を受光する期間の受光信号の利用を制限する制御部18を備えている。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、受光素子17が出力する受光信号の利用をさせない等の制限をすることができる。したがって、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、制御部18は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、反射光を受光する期間の受光信号の利用の有効性を判断するようにしている。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが閾値以上となった場合に外乱光を受光していると判断して第1センサの受光部が出力する受光信号の利用の有効性が判断できる。
次に、本発明の第5の実施例にかかるライダ1Bを図17〜図21を参照して説明する。なお、前述した第1〜第4の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
第4の実施例では、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて受光素子17の受光信号の利用を制限していたが、本実施例では、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて反射光を受光する期間の受光信号の利用を制限するための制限情報としてのフラグ信号を出力する。
本実施例の構成は図11と同様である。図17〜19に本実施例にかかるライダの受光素子で受光した受光信号と制限情報を出力する場合のタイミングチャートを示す。
本実施例では、図17に示したように、受信素子17の受光信号はそのまま出力し、反射光以外の一過性の外乱光が入射した時刻t1〜時刻t2の期間に対応するフラグ信号を出力している。
図17においては、上記外乱光の期間に受光期間であった#1、#2、#3の信号処理期間(距離計算など)ではフラグ信号がセットされ、後段の処理において使用しないように制御することができる。
図18は、本実施例の変形例のタイミングチャートである。図18において、反射光以外の一過性の外乱光が入射したことにより、反射光を受光しないタイミングである時刻t3〜時刻t4、時刻t3’〜時刻t4’の間に受信素子17の受光信号レベルが閾値以上に上昇している。したがって、この時刻t3〜時刻t4、時刻t3’〜時刻t4’では、フラグ信号がセットさせ、当該期間にかかる信号処理期間(距離計算など)では、制御部出力を処理において使用しないように制御することができる。また、信号処理期間はそれぞれに対応する受光期間の終了時から次の受光期間の開始時の間の期間となっているが、受光期間中または受光期間の開始時に信号処理期間を開始してもよい。
また、図18のケースでは、反射光を受光しないタイミングである時刻t3〜時刻t4、時刻t3’〜時刻t4’の受光信号レベルで判断しているため、閾値を小さくすることができる。
図19は、本実施例の変形例のタイミングチャートである。図19は前後の信号処理期間閾値との比較結果により、フラグ信号の出力を制御している。例えば、信号処理期間の#1bでは、1つ前の#0bは閾値未満であるが、現在(#1b)は閾値以上なので、フラグ信号をセットする。次の#2bでは、1つ前の#1bは閾値以上であり、現在(#2b)も閾値以上なので、フラグ信号をONにセットする。さらに次の#3bでは、1つ前の#2bは閾値以上であるが、現在(#3b)は閾値未満であるので、フラグ信号をセットする。次の#4bでは、1つ前の#3bは閾値未満であり、現在(#4b)も閾値未満であるので、フラグ信号をリセットする。この図19の例では、1つ前の期間と現在の期間のいずれかが閾値以上であった場合はフラグをONにセットしている。
図19のように、前後の閾値結果によりフラグ信号の出力を制御することで、図17よりも高精度に、外乱光の影響による受光信号を後段の処理において使用しないように制御することができる。
次に、上述したライダ1Bの動作(センサ制御方法)を図20及び図21のフローチャートを参照して説明する。図20及び図21のフローチャートは制御部18で実行される。また、図20及び図21に示したフローチャートを制御部18のCPUで実行するプログラムとして構成することでセンサ制御プログラムとすることができる。図20は、図17に示したタイミングチャートに対応するフローチャートである。
まず、ステップS51において、受光素子17が反射光を受光する期間か否か判断し、受光する期間である場合(YESの場合)はステップS52へ進み、受光しない期間である場合(NOの場合)はステップS57に進む。
次に、ステップS52において、フラグ信号がOFFか否かを判断し、ONの場合(NOの場合)はステップS51に戻る。一方、OFFの場合(YESの場合)はステップS53に進み、図16のステップS42と同様に受光素子17の受光信号レベルを取得する。
次に、ステップS54において、ステップS53で取得した受光信号レベルが予め定めた閾値以上であるか否かを判断し、閾値以上である場合(YESの場合)はステップS55において、フラグ信号をONにする。
一方、ステップS54において、ステップS53で取得した受光信号レベルが予め定めた閾値未満である場合(NOの場合)はステップS56において、フラグ信号をOFFにする。
また、ステップS57においては、ステップS51で反射光を受光しない期間であると判断されたので、フラグ信号を後段の信号処理部等に出力する。次に、ステップS58において、後段の信号処理部等から信号処理が完了したことを示す信号等を受信したか否かを判断し、受信した場合はステップS59においてフラグ信号をOFFする。
次に、図18及び図19に示したタイミングチャートに対応するフローチャートを図21を参照して説明する。ステップS41〜S43は図16のフローチャートと同様である。ステップS43において、ステップS42で取得した受光信号レベルが予め定めた閾値以上である場合はステップS44Aにおいて、上述したようにフラグ信号をONにする。
一方、ステップS43において、ステップS42で取得した受光信号レベルが閾値未満である場合(NOの場合)はステップS45Aにおいて、フラグ信号をOFFにする。
本実施例によれば、ライダ1Bは、レーザ光を間欠的に照射して所定の領域を走査する光源11と、そのレーザ光の反射光を含む外部からのレーザ光を受光し受光信号を出力する受光素子17と、を有し、受光素子17において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、受光素子17が出力する受光信号の利用を制限するためのフラグ信号を生成する制御部18と、を備えている。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、フラグ信号を生成して出力することで、後段における処理の際の当該フラグを参照して受光信号の利用を制限することができる。
また、制御部18は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、フラグ信号を出力している。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが閾値以上となった場合に外乱光を受光していると判断してフラグ信号を生成することができる。
なお、本実施例においても、実施例2と同様に、フラグ信号を受光素子17の受光信号を利用を制限するだけでなく、フラグ信号を物体認識の信頼度として用いてもよい。
次に、本発明の第6の実施例にかかるライダ1Cを図22〜図25を参照して説明する。なお、前述した第1〜第5の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
第4の実施例では、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて受光素子17の受光信号の利用を制限していたが、本実施例では、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて光源11からレーザ光を照射するのを制限する。即ち、制御部18は、受光素子17において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、光源11からの光の照射を制限する。
図22は、本実施例にかかるライダ1Cの構成図である。図22に示した構成は、制御部18と接続されているのが受光素子17に代わり光源11となっている点が図11と異なる。
本実施例におけるライダ1Cの動作原理について図23及び図24を参照して説明する。図23は、光源11からレーザ光の照射を制限しない場合のタイミングチャートであり、制御部出力がない点以外は図12と同様である。
一方、図24は、光源11からレーザ光の照射を制限する場合のタイミングチャートである。図24において、反射光以外の一過性の外乱光(例えば、雷、カメラのフラッシュ、花火等)の入射により、反射光を受光しないタイミングである時刻t5〜時刻t6の間に受光素子17の受光信号レベルが閾値以上に上昇している。したがって、この時刻t5〜時刻t6の直後の反射光を受光するタイミングで受光した受光信号は反射光以外の光を誤検出する可能性が高いと判断し、光源11からの照射自体を停止させる。
次に、上述したライダ1Aの動作(センサ制御方法)を図25のフローチャートを参照して説明する。図25のフローチャートは制御部18で実行される。また、図25に示したフローチャートを制御部18のCPUで実行するプログラムとして構成することでセンサ制御プログラムとすることができる。
ステップS41〜ステップS43は図16のフローチャートと同様である。ステップS43において、ステップS42で取得した受光信号レベルが予め定めた閾値以上である場合(YESの場合)はステップS44Bにおいて、上述したように光源11からのレーザ光の照射を停止させる。即ち、制御部18は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、照射部からの光の照射を制限している。したがって、ステップS41〜S44Bが制御工程として機能する。
一方、ステップS43において、ステップS42で取得した受光信号レベルが閾値未満である場合(NOの場合)はステップS45Bにおいて、光源11からのレーザ光の照射を停止させない。
本実施例によれば、ライダ1Cは、レーザ光を間欠的に照射して所定の領域を走査する光源11と、そのレーザ光の反射光を含む外部からのレーザ光を受光し受光信号を出力する受光素子17と、を有し、受光素子17において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、光源11からのレーザ光の照射を制限する制御部18を備えている。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、光源11からの光の照射をさせない等の制限をすることができる。つまり、外乱光検出時にはレーザ光の照射を停止させ、照射光の反射光による受光信号と異なる波形を受信させることにより、形状の異なる波形をノイズと判断するなどフィルタリングすることが可能となり、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、制御部18は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、光源11からのレーザ光の照射を制限してもよい。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが閾値以上となった場合に外乱光を受光していると判断することができることから第1センサの照射部からのレーザ光の照射をさせない等の制限をすることができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明のセンサ装置を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
1、1A、1B、1C ライダ(センサ装置)
11 光源(照射部)
17 受光素子(受光部)
18 制御部
19 フォトディテクタ(第2センサ)
11 光源(照射部)
17 受光素子(受光部)
18 制御部
19 フォトディテクタ(第2センサ)
Claims (12)
- 光を照射して所定の範囲を走査する照射部と、前記光の反射光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有する第1センサと、
前記走査する範囲を含む領域からの光を受光する第2センサの受光結果を取得して、当該受光結果に基づいて前記受光部が出力する前記受光信号の利用を制限する制御部と、
を備えることを特徴とするセンサ装置。 - 前記制御部は、取得した前記第2センサが受光した光の強度が所定の閾値以上となった場合に、前記受光部が出力する前記受光信号の利用を制限することを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。
- 光を照射して所定の範囲を走査する照射部と、前記光の反射光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有する第1センサと、
前記走査する範囲を含む領域からの光を受光する第2センサの受光結果を取得して、当該受光結果に基づいて前記第1センサの照射部からの照射を制限する制御部と、
を備えることを特徴とするセンサ装置。 - 前記制御部は、取得した前記第2センサが受光した光の強度が所定の閾値以上となった場合に、前記第1センサの前記照射部からの照射を制限することを特徴とする請求項3に記載のセンサ装置。
- 光を照射して所定の範囲を走査する照射部と、前記光の反射光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有する第1センサと、
前記走査する範囲を含む領域からの光を受光する第2センサの受光結果を取得して、当該受光結果に基づいて前記受光部が出力する前記受光信号の利用を制限するための制限情報を生成する生成部と、
を備えることを特徴とするセンサ装置。 - 前記制御部は、取得した前記第2センサが受光した光の強度が所定の閾値以上となった場合に、前記制限情報を出力することを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。
- 光を照射して所定の範囲を走査する照射部と、前記光の反射光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有する第1センサを備えるセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、
前記走査する範囲を含む領域からの光を受光する第2センサの受光結果を取得して、当該受光結果に基づいて前記受光部が出力する前記受光信号の利用を制限する制御工程を含むことを特徴とするセンサ制御方法。 - 請求項7に記載のセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とするセンサ制御プログラム。
- 光を照射して所定の範囲を走査する照射部と、前記光の反射光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有する第1センサを備えるセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、
前記走査する範囲を含む領域からの光を受光する第2センサの受光結果を取得して、当該受光結果に基づいて前記第1センサの照射部からの照射を制限する制御工程を含むことを特徴とするセンサ制御方法。 - 請求項9に記載のセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とするセンサ制御プログラム。
- 光を照射して所定の範囲を走査する照射部と、前記光の反射光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有する第1センサを備えるセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、
前記走査する範囲を含む領域からの光を受光する第2センサの受光結果を取得して、当該受光結果に基づいて前記受光部が出力する前記受光信号の利用を制限するための制限情報を生成する生成工程と、
を含むことを特徴とするセンサ装置。 - 請求項11に記載のセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とするセンサ制御プログラム。
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