JP2023000505A - 光源制御装置、光源制御方法、及び、測距装置 - Google Patents

光源制御装置、光源制御方法、及び、測距装置 Download PDF

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Abstract

【課題】複数の発光領域を備える光源を用いた測距装置の解像度を向上させる。【解決手段】光源制御装置は、それぞれ個別に照射光を出射する４以上のｎ個の発光領域が第１の方向に並べられている光源を所定の時間Δｔ単位で駆動する光源制御部を備え、前記光源制御部は、前記照射光が前記第１の方向に対応する第２の方向に対して垂直な第３の方向に所定の角度だけ走査される間ごとに、各前記発光領域から２以上のｍ回ずつ前記照射光を出射させるとともに、各前記発光領域の出射間隔を２Δｔ以上かつｎΔｔ未満に設定する。本技術は、例えば、ＬｉＤＡＲに適用できる。【選択図】図１０

Description

本技術は、光源制御装置、光源制御方法、及び、測距装置に関し、特に、測距装置の解像度を向上させるようにした光源制御装置、光源制御方法、及び、測距装置に関する。
従来、複数の発光領域（例えば、複数のレーザダイオード）を備える光源を測距装置に用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０２０－１１８５６９号公報
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、複数の発光領域の制御方法については、特に検討されていない。
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、複数の発光領域を備える光源を用いた測距装置の解像度を向上させるようにするものである。
本技術の第１の側面の光源制御装置は、それぞれ個別に照射光を出射する４以上のｎ個の発光領域が第１の方向に並べられている光源を所定の時間Δｔ単位で駆動する光源制御部を備え、前記光源制御部は、前記照射光が前記第１の方向に対応する第２の方向に対して垂直な第３の方向に所定の角度だけ走査される間ごとに、各前記発光領域から２以上のｍ回ずつ前記照射光を出射させるとともに、各前記発光領域の出射間隔を２Δｔ以上かつｎΔｔ未満に設定する。
本技術の第１の側面の光源制御方法は、それぞれ個別に照射光を出射する４以上のｎ個の発光領域が第１の方向に並べられている光源を所定の時間Δｔ単位で駆動するとともに、前記照射光が前記第１の方向に対応する第２の方向に対して垂直な第３の方向に所定の角度だけ走査される間ごとに、各前記発光領域から２以上のｍ回ずつ前記照射光を出射させるとともに、各前記発光領域の発光間隔を２Δｔ以上かつｎΔｔ未満に設定する。
本技術の第１の側面においては、照射光が第１の方向に対応する第２の方向に対して垂直な第３の方向に所定の角度だけ走査される間ごとに、各発光領域から２以上のｍ回ずつ前記照射光が出射されるともに、各前記発光領域の発光間隔が２Δｔ以上かつｎΔｔ未満に設定される。
本技術の第２の側面の測距装置は、それぞれ個別に照射光を出射する４以上のｎ個の発光領域が第１の方向に並べられている光源と、前記光源を所定の時間Δｔ単位で駆動する光源制御部と、前記照射光を前記第１の方向に対応する第２の方向に対して垂直な第３の方向に走査する走査部と、前記照射光に対する反射光を含む入射光を受光する受光部と、前記入射光に基づいて測距を行う測距部とを備え、前記光源制御部は、前記照射光が前記第３の方向に所定の角度だけ走査される間ごとに、各前記発光領域から２以上のｍ回ずつ前記照射光を出射させるとともに、各前記発光領域の発光間隔を２Δｔ以上かつｎΔｔ未満に設定する。
本技術の第２の側面においては、照射光が第１の方向に対応する第２の方向に対して垂直な第３の方向に所定の角度だけ走査される間ごとに、各発光領域から２以上のｍ回ずつ前記照射光が出射されるともに、各前記発光領域の発光間隔が２Δｔ以上かつｎΔｔ未満に設定される。
車両制御システムの構成例を示すブロック図である。 センシング領域の例を示す図である。 本技術を適用したＬｉＤＡＲの一実施の形態を示すブロック図である。 ＬＤのチャネルの構成例を示す図である。 ＬｉＤＡＲの光学系の平面図である。 各チャネルの照射光の出射タイミングの第１の例を示すグラフである。 各チャネルの照射光の照射方向の第１の例を示す図である。 各チャネルの照射光の出射タイミングの第２の例を示すグラフである。 各チャネルの照射光の出射タイミングの第３の例を示すグラフである。 各チャネルの照射光の照射方向の第２の例を示す図である。 各チャネルの照射光の出射タイミングの第４の例を示すグラフである。 各チャネルの照射光の出射タイミングの第５の例を示すグラフである。 各チャネルの照射光の出射タイミングの第６の例を示すグラフである。
以下、本技術を実施するための形態について説明する。説明は以下の順序で行う。
１．車両制御システムの構成例
２．実施の形態
３．変形例
４．その他
＜＜１．車両制御システムの構成例＞＞
図１は、本技術が適用される移動装置制御システムの一例である車両制御システム１１の構成例を示すブロック図である。
車両制御システム１１は、車両１に設けられ、車両１の走行支援及び自動運転に関わる処理を行う。
車両制御システム１１は、車両制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２１、通信部２２、地図情報蓄積部２３、位置情報取得部２４、外部認識センサ２５、車内センサ２６、車両センサ２７、記憶部２８、走行支援・自動運転制御部２９、ＤＭＳ（Driver Monitoring System）３０、ＨＭＩ（Human Machine Interface）３１、及び、車両制御部３２を備える。
車両制御ＥＣＵ２１、通信部２２、地図情報蓄積部２３、位置情報取得部２４、外部認識センサ２５、車内センサ２６、車両センサ２７、記憶部２８、走行支援・自動運転制御部２９、ドライバモニタリングシステム（ＤＭＳ）３０、ヒューマンマシーンインタフェース（ＨＭＩ）３１、及び、車両制御部３２は、通信ネットワーク４１を介して相互に通信可能に接続されている。通信ネットワーク４１は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）、イーサネット（登録商標）といったディジタル双方向通信の規格に準拠した車載通信ネットワークやバス等により構成される。通信ネットワーク４１は、伝送されるデータの種類によって使い分けられてもよい。例えば、車両制御に関するデータに対してＣＡＮが適用され、大容量データに対してイーサネットが適用されるようにしてもよい。なお、車両制御システム１１の各部は、通信ネットワーク４１を介さずに、例えば近距離無線通信（ＮＦＣ（Near Field Communication））やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）といった比較的近距離での通信を想定した無線通信を用いて直接的に接続される場合もある。
なお、以下、車両制御システム１１の各部が、通信ネットワーク４１を介して通信を行う場合、通信ネットワーク４１の記載を省略するものとする。例えば、車両制御ＥＣＵ２１と通信部２２が通信ネットワーク４１を介して通信を行う場合、単に車両制御ＥＣＵ２１と通信部２２とが通信を行うと記載する。
車両制御ＥＣＵ２１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）といった各種のプロセッサにより構成される。車両制御ＥＣＵ２１は、車両制御システム１１全体又は一部の機能の制御を行う。
通信部２２は、車内及び車外の様々な機器、他の車両、サーバ、基地局等と通信を行い、各種のデータの送受信を行う。このとき、通信部２２は、複数の通信方式を用いて通信を行うことができる。
通信部２２が実行可能な車外との通信について、概略的に説明する。通信部２２は、例えば、５Ｇ（第５世代移動通信システム）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）等の無線通信方式により、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク上に存在するサーバ（以下、外部のサーバと呼ぶ）等と通信を行う。通信部２２が通信を行う外部ネットワークは、例えば、インターネット、クラウドネットワーク、又は、事業者固有のネットワーク等である。通信部２２が外部ネットワークに対して行う通信方式は、所定以上の通信速度、且つ、所定以上の距離間でディジタル双方向通信が可能な無線通信方式であれば、特に限定されない。
また例えば、通信部２２は、Ｐ２Ｐ（Peer To Peer）技術を用いて、自車の近傍に存在する端末と通信を行うことができる。自車の近傍に存在する端末は、例えば、歩行者や自転車等の比較的低速で移動する移動体が装着する端末、店舗等に位置が固定されて設置される端末、又は、ＭＴＣ（Machine Type Communication）端末である。さらに、通信部２２は、Ｖ２Ｘ通信を行うこともできる。Ｖ２Ｘ通信とは、例えば、他の車両との間の車車間（Vehicle to Vehicle）通信、路側器等との間の路車間（Vehicle to Infrastructure）通信、家との間（Vehicle to Home）の通信、及び、歩行者が所持する端末等との間の歩車間（Vehicle to Pedestrian）通信等の、自車と他との通信をいう。
通信部２２は、例えば、車両制御システム１１の動作を制御するソフトウエアを更新するためのプログラムを外部から受信することができる（Over The Air)。通信部２２は、さらに、地図情報、交通情報、車両１の周囲の情報等を外部から受信することができる。また例えば、通信部２２は、車両１に関する情報や、車両１の周囲の情報等を外部に送信することができる。通信部２２が外部に送信する車両１に関する情報としては、例えば、車両１の状態を示すデータ、認識部７３による認識結果等がある。さらに例えば、通信部２２は、ｅコール等の車両緊急通報システムに対応した通信を行う。
例えば、通信部２２は、電波ビーコン、光ビーコン、ＦＭ多重放送等の道路交通情報通信システム（ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）（登録商標））により送信される電磁波を受信する。
通信部２２が実行可能な車内との通信について、概略的に説明する。通信部２２は、例えば無線通信を用いて、車内の各機器と通信を行うことができる。通信部２２は、例えば、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＮＦＣ、ＷＵＳＢ（Wireless USB）といった、無線通信により所定以上の通信速度でディジタル双方向通信が可能な通信方式により、車内の機器と無線通信を行うことができる。これに限らず、通信部２２は、有線通信を用いて車内の各機器と通信を行うこともできる。例えば、通信部２２は、図示しない接続端子に接続されるケーブルを介した有線通信により、車内の各機器と通信を行うことができる。通信部２２は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）（登録商標）、ＭＨＬ（Mobile High-definition Link）といった、有線通信により所定以上の通信速度でディジタル双方向通信が可能な通信方式により、車内の各機器と通信を行うことができる。
ここで、車内の機器とは、例えば、車内において通信ネットワーク４１に接続されていない機器を指す。車内の機器としては、例えば、運転者等の搭乗者が所持するモバイル機器やウェアラブル機器、車内に持ち込まれ一時的に設置される情報機器等が想定される。
地図情報蓄積部２３は、外部から取得した地図及び車両１で作成した地図の一方又は両方を蓄積する。例えば、地図情報蓄積部２３は、３次元の高精度地図、高精度地図より精度が低く、広いエリアをカバーするグローバルマップ等を蓄積する。
高精度地図は、例えば、ダイナミックマップ、ポイントクラウドマップ、ベクターマップ等である。ダイナミックマップは、例えば、動的情報、準動的情報、準静的情報、静的情報の４層からなる地図であり、外部のサーバ等から車両１に提供される。ポイントクラウドマップは、ポイントクラウド（点群データ）により構成される地図である。ベクターマップは、例えば、車線や信号機の位置といった交通情報等をポイントクラウドマップに対応付け、ＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）やＡＤ（Autonomous Driving）に適合させた地図である。
ポイントクラウドマップ及びベクターマップは、例えば、外部のサーバ等から提供されてもよいし、カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３等によるセンシング結果に基づいて、後述するローカルマップとのマッチングを行うための地図として車両１で作成され、地図情報蓄積部２３に蓄積されてもよい。また、外部のサーバ等から高精度地図が提供される場合、通信容量を削減するため、車両１がこれから走行する計画経路に関する、例えば数百メートル四方の地図データが外部のサーバ等から取得される。
位置情報取得部２４は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星からＧＮＳＳ信号を受信し、車両１の位置情報を取得する。取得した位置情報は、走行支援・自動運転制御部２９に供給される。なお、位置情報取得部２４は、ＧＮＳＳ信号を用いた方式に限定されず、例えば、ビーコンを用いて位置情報を取得してもよい。
外部認識センサ２５は、車両１の外部の状況の認識に用いられる各種のセンサを備え、各センサからのセンサデータを車両制御システム１１の各部に供給する。外部認識センサ２５が備えるセンサの種類や数は任意である。
例えば、外部認識センサ２５は、カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）５３、及び、超音波センサ５４を備える。これに限らず、外部認識センサ２５は、カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４のうち１種類以上のセンサを備える構成でもよい。カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４の数は、現実的に車両１に設置可能な数であれば特に限定されない。また、外部認識センサ２５が備えるセンサの種類は、この例に限定されず、外部認識センサ２５は、他の種類のセンサを備えてもよい。外部認識センサ２５が備える各センサのセンシング領域の例は、後述する。
なお、カメラ５１の撮影方式は、特に限定されない。例えば、測距が可能な撮影方式であるＴｏＦ（Time Of Flight）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラといった各種の撮影方式のカメラを、必要に応じてカメラ５１に適用することができる。これに限らず、カメラ５１は、測距に関わらずに、単に撮影画像を取得するためのものであってもよい。
また、例えば、外部認識センサ２５は、車両１に対する環境を検出するための環境センサを備えることができる。環境センサは、天候、気象、明るさ等の環境を検出するためのセンサであって、例えば、雨滴センサ、霧センサ、日照センサ、雪センサ、照度センサ等の各種センサを含むことができる。
さらに、例えば、外部認識センサ２５は、車両１の周囲の音や音源の位置の検出等に用いられるマイクロフォンを備える。
車内センサ２６は、車内の情報を検出するための各種のセンサを備え、各センサからのセンサデータを車両制御システム１１の各部に供給する。車内センサ２６が備える各種センサの種類や数は、現実的に車両１に設置可能な種類や数であれば特に限定されない。
例えば、車内センサ２６は、カメラ、レーダ、着座センサ、ステアリングホイールセンサ、マイクロフォン、生体センサのうち１種類以上のセンサを備えることができる。車内センサ２６が備えるカメラとしては、例えば、ＴｏＦカメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラといった、測距可能な各種の撮影方式のカメラを用いることができる。これに限らず、車内センサ２６が備えるカメラは、測距に関わらずに、単に撮影画像を取得するためのものであってもよい。車内センサ２６が備える生体センサは、例えば、シートやステアリングホイール等に設けられ、運転者等の搭乗者の各種の生体情報を検出する。
車両センサ２７は、車両１の状態を検出するための各種のセンサを備え、各センサからのセンサデータを車両制御システム１１の各部に供給する。車両センサ２７が備える各種センサの種類や数は、現実的に車両１に設置可能な種類や数であれば特に限定されない。
例えば、車両センサ２７は、速度センサ、加速度センサ、角速度センサ（ジャイロセンサ）、及び、それらを統合した慣性計測装置（ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit））を備える。例えば、車両センサ２７は、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサ、ヨーレートセンサ、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ、及び、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサを備える。例えば、車両センサ２７は、エンジンやモータの回転数を検出する回転センサ、タイヤの空気圧を検出する空気圧センサ、タイヤのスリップ率を検出するスリップ率センサ、及び、車輪の回転速度を検出する車輪速センサを備える。例えば、車両センサ２７は、バッテリの残量及び温度を検出するバッテリセンサ、並びに、外部からの衝撃を検出する衝撃センサを備える。
記憶部２８は、不揮発性の記憶媒体及び揮発性の記憶媒体のうち少なくとも一方を含み、データやプログラムを記憶する。記憶部２８は、例えばＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)及びＲＡＭ(Random Access Memory)として用いられ、記憶媒体としては、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）といった磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、及び、光磁気記憶デバイスを適用することができる。記憶部２８は、車両制御システム１１の各部が用いる各種プログラムやデータを記憶する。例えば、記憶部２８は、ＥＤＲ（Event Data Recorder）やＤＳＳＡＤ（Data Storage System for Automated Driving）を備え、事故等のイベントの前後の車両１の情報や車内センサ２６によって取得された情報を記憶する。
走行支援・自動運転制御部２９は、車両１の走行支援及び自動運転の制御を行う。例えば、走行支援・自動運転制御部２９は、分析部６１、行動計画部６２、及び、動作制御部６３を備える。
分析部６１は、車両１及び周囲の状況の分析処理を行う。分析部６１は、自己位置推定部７１、センサフュージョン部７２、及び、認識部７３を備える。
自己位置推定部７１は、外部認識センサ２５からのセンサデータ、及び、地図情報蓄積部２３に蓄積されている高精度地図に基づいて、車両１の自己位置を推定する。例えば、自己位置推定部７１は、外部認識センサ２５からのセンサデータに基づいてローカルマップを生成し、ローカルマップと高精度地図とのマッチングを行うことにより、車両１の自己位置を推定する。車両１の位置は、例えば、後輪対車軸の中心が基準とされる。
ローカルマップは、例えば、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）等の技術を用いて作成される３次元の高精度地図、占有格子地図（Occupancy Grid Map）等である。３次元の高精度地図は、例えば、上述したポイントクラウドマップ等である。占有格子地図は、車両１の周囲の３次元又は２次元の空間を所定の大きさのグリッド（格子）に分割し、グリッド単位で物体の占有状態を示す地図である。物体の占有状態は、例えば、物体の有無や存在確率により示される。ローカルマップは、例えば、認識部７３による車両１の外部の状況の検出処理及び認識処理にも用いられる。
なお、自己位置推定部７１は、位置情報取得部２４により取得される位置情報、及び、車両センサ２７からのセンサデータに基づいて、車両１の自己位置を推定してもよい。
センサフュージョン部７２は、複数の異なる種類のセンサデータ（例えば、カメラ５１から供給される画像データ、及び、レーダ５２から供給されるセンサデータ）を組み合わせて、新たな情報を得るセンサフュージョン処理を行う。異なる種類のセンサデータを組合せる方法としては、統合、融合、連合等がある。
認識部７３は、車両１の外部の状況の検出を行う検出処理、及び、車両１の外部の状況の認識を行う認識処理を実行する。
例えば、認識部７３は、外部認識センサ２５からの情報、自己位置推定部７１からの情報、センサフュージョン部７２からの情報等に基づいて、車両１の外部の状況の検出処理及び認識処理を行う。
具体的には、例えば、認識部７３は、車両１の周囲の物体の検出処理及び認識処理等を行う。物体の検出処理とは、例えば、物体の有無、大きさ、形、位置、動き等を検出する処理である。物体の認識処理とは、例えば、物体の種類等の属性を認識したり、特定の物体を識別したりする処理である。ただし、検出処理と認識処理とは、必ずしも明確に分かれるものではなく、重複する場合がある。
例えば、認識部７３は、レーダ５２又はＬｉＤＡＲ５３等によるセンサデータに基づくポイントクラウドを点群の塊毎に分類するクラスタリングを行うことにより、車両１の周囲の物体を検出する。これにより、車両１の周囲の物体の有無、大きさ、形状、位置が検出される。
例えば、認識部７３は、クラスタリングにより分類された点群の塊の動きを追従するトラッキングを行うことにより、車両１の周囲の物体の動きを検出する。これにより、車両１の周囲の物体の速度及び進行方向（移動ベクトル）が検出される。
例えば、認識部７３は、カメラ５１から供給される画像データに基づいて、車両、人、自転車、障害物、構造物、道路、信号機、交通標識、道路標示等を検出又は認識する。また、認識部７３は、セマンティックセグメンテーション等の認識処理を行うことにより、車両１の周囲の物体の種類を認識してもよい。
例えば、認識部７３は、地図情報蓄積部２３に蓄積されている地図、自己位置推定部７１による自己位置の推定結果、及び、認識部７３による車両１の周囲の物体の認識結果に基づいて、車両１の周囲の交通ルールの認識処理を行うことができる。認識部７３は、この処理により、信号機の位置及び状態、交通標識及び道路標示の内容、交通規制の内容、並びに、走行可能な車線等を認識することができる。
例えば、認識部７３は、車両１の周囲の環境の認識処理を行うことができる。認識部７３が認識対象とする周囲の環境としては、天候、気温、湿度、明るさ、及び、路面の状態等が想定される。
行動計画部６２は、車両１の行動計画を作成する。例えば、行動計画部６２は、経路計画、経路追従の処理を行うことにより、行動計画を作成する。
なお、経路計画（Global path planning）とは、スタートからゴールまでの大まかな経路を計画する処理である。この経路計画には、軌道計画と言われ、計画した経路において、車両１の運動特性を考慮して、車両１の近傍で安全かつ滑らかに進行することが可能な軌道生成（Local path planning）を行う処理も含まれる。
経路追従とは、経路計画により計画された経路を計画された時間内で安全かつ正確に走行するための動作を計画する処理である。行動計画部６２は、例えば、この経路追従の処理の結果に基づき、車両１の目標速度と目標角速度を計算することができる。
動作制御部６３は、行動計画部６２により作成された行動計画を実現するために、車両１の動作を制御する。
例えば、動作制御部６３は、後述する車両制御部３２に含まれる、ステアリング制御部８１、ブレーキ制御部８２、及び、駆動制御部８３を制御して、軌道計画により計算された軌道を車両１が進行するように、加減速制御及び方向制御を行う。例えば、動作制御部６３は、衝突回避又は衝撃緩和、追従走行、車速維持走行、自車の衝突警告、自車のレーン逸脱警告等のＡＤＡＳの機能実現を目的とした協調制御を行う。例えば、動作制御部６３は、運転者の操作によらずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行う。
ＤＭＳ３０は、車内センサ２６からのセンサデータ、及び、後述するＨＭＩ３１に入力される入力データ等に基づいて、運転者の認証処理、及び、運転者の状態の認識処理等を行う。認識対象となる運転者の状態としては、例えば、体調、覚醒度、集中度、疲労度、視線方向、酩酊度、運転操作、姿勢等が想定される。
なお、ＤＭＳ３０が、運転者以外の搭乗者の認証処理、及び、当該搭乗者の状態の認識処理を行うようにしてもよい。また、例えば、ＤＭＳ３０が、車内センサ２６からのセンサデータに基づいて、車内の状況の認識処理を行うようにしてもよい。認識対象となる車内の状況としては、例えば、気温、湿度、明るさ、臭い等が想定される。
ＨＭＩ３１は、各種のデータや指示等の入力と、各種のデータの運転者等への提示を行う。
ＨＭＩ３１によるデータの入力について、概略的に説明する。ＨＭＩ３１は、人がデータを入力するための入力デバイスを備える。ＨＭＩ３１は、入力デバイスにより入力されたデータや指示等に基づいて入力信号を生成し、車両制御システム１１の各部に供給する。ＨＭＩ３１は、入力デバイスとして、例えばタッチパネル、ボタン、スイッチ、及び、レバーといった操作子を備える。これに限らず、ＨＭＩ３１は、音声やジェスチャ等により手動操作以外の方法で情報を入力可能な入力デバイスをさらに備えてもよい。さらに、ＨＭＩ３１は、例えば、赤外線又は電波を利用したリモートコントロール装置や、車両制御システム１１の操作に対応したモバイル機器又はウェアラブル機器等の外部接続機器を入力デバイスとして用いてもよい。
ＨＭＩ３１によるデータの提示について、概略的に説明する。ＨＭＩ３１は、搭乗者又は車外に対する視覚情報、聴覚情報、及び、触覚情報の生成を行う。また、ＨＭＩ３１は、生成された各情報の出力、出力内容、出力タイミング及び出力方法等を制御する出力制御を行う。ＨＭＩ３１は、視覚情報として、例えば、操作画面、車両１の状態表示、警告表示、車両１の周囲の状況を示すモニタ画像等の画像や光により示される情報を生成及び出力する。また、ＨＭＩ３１は、聴覚情報として、例えば、音声ガイダンス、警告音、警告メッセージ等の音により示される情報を生成及び出力する。さらに、ＨＭＩ３１は、触覚情報として、例えば、力、振動、動き等により搭乗者の触覚に与えられる情報を生成及び出力する。
ＨＭＩ３１が視覚情報を出力する出力デバイスとしては、例えば、自身が画像を表示することで視覚情報を提示する表示装置や、画像を投影することで視覚情報を提示するプロジェクタ装置を適用することができる。なお、表示装置は、通常のディスプレイを有する表示装置以外にも、例えば、ヘッドアップディスプレイ、透過型ディスプレイ、ＡＲ（Augmented Reality）機能を備えるウエアラブルデバイスといった、搭乗者の視界内に視覚情報を表示する装置であってもよい。また、ＨＭＩ３１は、車両１に設けられるナビゲーション装置、インストルメントパネル、ＣＭＳ（Camera Monitoring System）、電子ミラー、ランプ等が有する表示デバイスを、視覚情報を出力する出力デバイスとして用いることも可能である。
ＨＭＩ３１が聴覚情報を出力する出力デバイスとしては、例えば、オーディオスピーカ、ヘッドホン、イヤホンを適用することができる。
ＨＭＩ３１が触覚情報を出力する出力デバイスとしては、例えば、ハプティクス技術を用いたハプティクス素子を適用することができる。ハプティクス素子は、例えば、ステアリングホイール、シートといった、車両１の搭乗者が接触する部分に設けられる。
車両制御部３２は、車両１の各部の制御を行う。車両制御部３２は、ステアリング制御部８１、ブレーキ制御部８２、駆動制御部８３、ボディ系制御部８４、ライト制御部８５、及び、ホーン制御部８６を備える。
ステアリング制御部８１は、車両１のステアリングシステムの状態の検出及び制御等を行う。ステアリングシステムは、例えば、ステアリングホイール等を備えるステアリング機構、電動パワーステアリング等を備える。ステアリング制御部８１は、例えば、ステアリングシステムの制御を行うステアリングＥＣＵ、ステアリングシステムの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
ブレーキ制御部８２は、車両１のブレーキシステムの状態の検出及び制御等を行う。ブレーキシステムは、例えば、ブレーキペダル等を含むブレーキ機構、ＡＢＳ（Antilock Brake System）、回生ブレーキ機構等を備える。ブレーキ制御部８２は、例えば、ブレーキシステムの制御を行うブレーキＥＣＵ、ブレーキシステムの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
駆動制御部８３は、車両１の駆動システムの状態の検出及び制御等を行う。駆動システムは、例えば、アクセルペダル、内燃機関又は駆動用モータ等の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構等を備える。駆動制御部８３は、例えば、駆動システムの制御を行う駆動ＥＣＵ、駆動システムの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
ボディ系制御部８４は、車両１のボディ系システムの状態の検出及び制御等を行う。ボディ系システムは、例えば、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウインドウ装置、パワーシート、空調装置、エアバッグ、シートベルト、シフトレバー等を備える。ボディ系制御部８４は、例えば、ボディ系システムの制御を行うボディ系ＥＣＵ、ボディ系システムの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
ライト制御部８５は、車両１の各種のライトの状態の検出及び制御等を行う。制御対象となるライトとしては、例えば、ヘッドライト、バックライト、フォグライト、ターンシグナル、ブレーキライト、プロジェクション、バンパーの表示等が想定される。ライト制御部８５は、ライトの制御を行うライトＥＣＵ、ライトの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
ホーン制御部８６は、車両１のカーホーンの状態の検出及び制御等を行う。ホーン制御部８６は、例えば、カーホーンの制御を行うホーンＥＣＵ、カーホーンの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
図２は、図１の外部認識センサ２５のカメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４等によるセンシング領域の例を示す図である。なお、図２において、車両１を上面から見た様子が模式的に示され、左端側が車両１の前端（フロント）側であり、右端側が車両１の後端（リア）側となっている。
センシング領域１０１Ｆ及びセンシング領域１０１Ｂは、超音波センサ５４のセンシング領域の例を示している。センシング領域１０１Ｆは、複数の超音波センサ５４によって車両１の前端周辺をカバーしている。センシング領域１０１Ｂは、複数の超音波センサ５４によって車両１の後端周辺をカバーしている。
センシング領域１０１Ｆ及びセンシング領域１０１Ｂにおけるセンシング結果は、例えば、車両１の駐車支援等に用いられる。
センシング領域１０２Ｆ乃至センシング領域１０２Ｂは、短距離又は中距離用のレーダ５２のセンシング領域の例を示している。センシング領域１０２Ｆは、車両１の前方において、センシング領域１０１Ｆより遠い位置までカバーしている。センシング領域１０２Ｂは、車両１の後方において、センシング領域１０１Ｂより遠い位置までカバーしている。センシング領域１０２Ｌは、車両１の左側面の後方の周辺をカバーしている。センシング領域１０２Ｒは、車両１の右側面の後方の周辺をカバーしている。
センシング領域１０２Ｆにおけるセンシング結果は、例えば、車両１の前方に存在する車両や歩行者等の検出等に用いられる。センシング領域１０２Ｂにおけるセンシング結果は、例えば、車両１の後方の衝突防止機能等に用いられる。センシング領域１０２Ｌ及びセンシング領域１０２Ｒにおけるセンシング結果は、例えば、車両１の側方の死角における物体の検出等に用いられる。
センシング領域１０３Ｆ乃至センシング領域１０３Ｂは、カメラ５１によるセンシング領域の例を示している。センシング領域１０３Ｆは、車両１の前方において、センシング領域１０２Ｆより遠い位置までカバーしている。センシング領域１０３Ｂは、車両１の後方において、センシング領域１０２Ｂより遠い位置までカバーしている。センシング領域１０３Ｌは、車両１の左側面の周辺をカバーしている。センシング領域１０３Ｒは、車両１の右側面の周辺をカバーしている。
センシング領域１０３Ｆにおけるセンシング結果は、例えば、信号機や交通標識の認識、車線逸脱防止支援システム、自動ヘッドライト制御システムに用いることができる。センシング領域１０３Ｂにおけるセンシング結果は、例えば、駐車支援、及び、サラウンドビューシステムに用いることができる。センシング領域１０３Ｌ及びセンシング領域１０３Ｒにおけるセンシング結果は、例えば、サラウンドビューシステムに用いることができる。
センシング領域１０４は、ＬｉＤＡＲ５３のセンシング領域の例を示している。センシング領域１０４は、車両１の前方において、センシング領域１０３Ｆより遠い位置までカバーしている。一方、センシング領域１０４は、センシング領域１０３Ｆより左右方向の範囲が狭くなっている。
センシング領域１０４におけるセンシング結果は、例えば、周辺車両等の物体検出に用いられる。
センシング領域１０５は、長距離用のレーダ５２のセンシング領域の例を示している。センシング領域１０５は、車両１の前方において、センシング領域１０４より遠い位置までカバーしている。一方、センシング領域１０５は、センシング領域１０４より左右方向の範囲が狭くなっている。
センシング領域１０５におけるセンシング結果は、例えば、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）、緊急ブレーキ、衝突回避等に用いられる。
なお、外部認識センサ２５が含むカメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４の各センサのセンシング領域は、図２以外に各種の構成をとってもよい。具体的には、超音波センサ５４が車両１の側方もセンシングするようにしてもよいし、ＬｉＤＡＲ５３が車両１の後方をセンシングするようにしてもよい。また、各センサの設置位置は、上述した各例に限定されない。また、各センサの数は、１つでもよいし、複数であってもよい。
本技術は、例えば、ＬｉＤＡＲ５３に適用することができる。
＜＜２．実施の形態＞＞
次に、図３乃至図１３を参照して、本技術の実施の形態について説明する。
＜ＬｉＤＡＲ２１１の構成例＞
図３は、本技術を適用したＬｉＤＡＲ２１１の一実施の形態を示している。
ＬｉＤＡＲ２１１は、例えば、ｄＴｏＦ（Direct Time of Flight）方式のＬｉＤＡＲにより構成される。ＬｉＤＡＲ２１１は、発光部２１１、走査部２１２、受光部２１３、制御部２１４、及び、データ処理部２１５を備える。発光部２１１は、ＬＤ（Laser Diode）２２１及びＬＤドライバ２２２を備える。走査部２１２は、ポリゴンミラー２３１及びポリゴンミラードライバ２３２を備える。制御部２１４は、発光タイミング制御部２４１、ミラー制御部２４２、受光制御部２４３、及び、全体制御部２４４を備える。データ処理部２１５は、変換部２５１、ヒストグラム生成部２５２、測距部２５３、及び、ポイントクラウド生成部２５４を備える。
ＬＤ２２１は、ＬＤドライバ２２２の制御の下に、パルス状のレーザ光（以下、照射光と称する）を出射する。
ＬＤドライバ２２２は、発光タイミング制御部２４１の制御の下に、所定の時間Δｔ単位でＬＤ２２１を駆動する。
ポリゴンミラー２３１は、ポリゴンミラードライバ２３２の制御の下に、所定の軸を中心に回転しながら、ＬＤ２２１から入射される照射光を反射する。これにより、照射光が左右方向（横方向）に走査される。
ここで、ＬｉＤＡＲ２０１の座標系（以下、ＬｉＤＡＲ座標系と称する）は、例えば、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸により定義される。Ｘ軸は、例えば、ＬｉＤＡＲ２１１の左右方向（横方向）に平行な軸である。従って、照射光の走査方向は、Ｘ軸方向となる。Ｙ軸は、例えば、ＬｉＤＡＲ１１の上下方向（縦方向）に平行な軸である。Ｚ軸は、例えば、ＬｉＤＡＲ２１１の前後方向（奥行方向、距離方向）に平行な軸である。
ポリゴンミラードライバ２３２は、ミラー制御部２４２の制御の下に、ポリゴンミラー２３１を駆動する。
受光部２１３は、例えば、ＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）が２次元に配置された画素が所定の方向に配置された画素アレイ部を備える。
ここで、受光部２１３の画素アレイ部の座標系は、例えば、ｘ軸及びｙ軸により定義される。ｘ軸方向は、ＬｉＤＡＲ座標系のＸ軸方向に対応する方向であり、ｙ軸方向は、ＬｉＤＡＲ座標系のＹ軸方向に対応する方向である。画素アレイ部において、各画素はｙ軸方向に並べられる。
受光部２１３の各画素は、受光制御部２４３の制御の下に、照射光が物体により反射された反射光を含む入射光を受光する。受光部２１３は、各画素が受光した入射光の強度を示す画素信号を受光制御部２４３に供給する。
発光タイミング制御部２４１は、全体制御部２４４の制御の下に、ＬＤドライバ２２２を制御し、ＬＤ２２１の発光タイミングを制御する。
ミラー制御部２４２は、全体制御部２４４の制御の下に、ポリゴンミラードライバ２３２を制御し、ポリゴンミラー２３１による照射光の走査を制御する。
受光制御部２４３は、受光部２１３を駆動する。受光制御部２４３は、受光部２１３から供給される各画素の画素信号を全体制御部２４４に供給する。
全体制御部２４４は、発光タイミング制御部２４１、ミラー制御部２４２、及び、受光制御部２４３を制御する。また、全体制御部２４４は、受光制御部２４３から供給される画素信号を変換部２５１に供給する。
変換部２５１は、全体制御部２４４から供給される画素信号を、デジタル信号に変換し、ヒストグラム生成部２５２に供給する。
ヒストグラム生成部２５２は、所定の各単位視野からの入射光の強度の時系列の分布を示すヒストグラムを生成する。各単位視野のヒストグラムは、例えば、各視野単位に対する照射光が出射された時点からの各単位視野からの入射光の強度の時系列の分布を示す。
ここで、各単位視野の位置は、ＬｉＤＡＲ座標系のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置により定義される。
例えば、照射光は、Ｘ軸方向の所定の範囲（以下、走査範囲と称する）内で走査される。そして、Ｘ軸方向の所定の視野角Δθの単位視野毎に測距処理が行われる。例えば、照射光の走査範囲が－６０°～６０°の範囲内であり、単位視野の視野角が０．２°である場合、Ｘ軸方向の単位視野の数は、１２０°÷０．２°の６００個となる。そして、単位視野のＸ軸方向の視野角が、ＬｉＤＡＲ２１１のＸ軸方向の分解能となる。
受光部２１３の画素アレイ部の各画素は、例えば、Ｙ軸方向のそれぞれ異なる単位視野からの反射光を受光する。従って、Ｙ軸方向の単位視野の数は、受光部２１３の画素アレイ部のｙ軸方向の画素の数と等しくなる。例えば、画素アレイ部のｙ軸方向の画素の数が６４個である場合、Ｙ軸方向の単位視野の数は６４個となる。そして、単位視野のＹ軸方向の視野角が、ＬｉＤＡＲ２１１のＹ軸方向の分解能となる。
このように、照射光の照射範囲が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に２次元に配列された単位視野に分割される。そして、単位視野毎に測距処理が行われる。
ヒストグラム生成部２５２は、各単位視野に対応するヒストグラムのデータを測距部２５３に供給する。
測距部２５３は、各単位視野のヒストグラムに基づいて、各単位視野内の照射光の反射点までのＺ軸方向の距離（深度）を測定する。例えば、測距部２５３は、ヒストグラムの近似曲線を作成し、近似曲線のピークを検出する。この近似曲線がピークとなる時間が、照射光を出射してから、その反射光を受光するまでの時間となる。測距部２５３は、各ヒストグラムの近似曲線のピークとなる時間を、照射光が反射された反射点までの距離に換算する。測距部２５３は、各単位視野内の反射点までの距離を示す情報をポイントクラウド生成部２５４に供給する。
ポイントクラウド生成部２５４は、各単位視野内の反射点までの距離に基づいて、ＬｉＤＡＲ座標系における各反射点の分布を示すポイントクラウド（点群データ）を生成する。ポイントクラウド生成部２５４は、生成したポイントクラウドを示すデータを後段の装置に出力する。
＜ＬＤ２２１のチャネルの構成例＞
次に、図４を参照して、ＬＤ２２１のチャネルの構成例について説明する。
ＬＤ２１１には、ｃｈ１乃至ｃｈ８の８チャネルの照射光を個別に出射することが可能な発光領域が、ＬｉＤＡＲ座標系のＹ軸方向に対応する方向に並べられている。ＬＤ２１１は、各チャネルの照射光を個別に出射することが可能である。すなわち、ＬＤ２１１は、各チャネルの照射光を異なるタイミングで出射することも可能であるし、複数のチャネルの照射光を同時に出射することも可能である。
ＬＤ２１１から出射された各チャネルの照射光は、投光レンズ２６１によりＬｉＤＡＲ座標系のＹ軸方向に対応する方向に広げられ、細長く伸びる形状の光となる。また、各チャネルの照射光は、ＬｉＤＡＲ座標系のＹ軸方向に対応する方向に並ぶ。
＜ＬｉＤＡＲ２０１の光学系の構成例＞
次に、図５を参照して、ＬｉＤＡＲ２０１の光学系の構成例について説明する。図５は、ＬｉＤＡＲの光学系の平面図である。図５のＡは、照射光の向きが３０°の場合を示し、図５のＢは、照射光の向きが９０°の場合を示し、図５のＣは、照射光の向きが１５０°の場合を示している。この場合の照射光の向きは、ポリゴンミラー２３１への照射光の入射方向に対する出射方向の角度により表される。
ＬｉＤＡＲ２０１は、図３及び図４を参照して上述した構成以外に、折返しミラー２６２、外装窓２６３、及び、受光レンズ２６４を備える。
ＬＤ２１１から出射され、投光レンズ２６１により細長く広げられた各チャネルの照射光（図内では、ｃｈ１の照射光のみ図示）は、ポリゴンミラー２３１により反射され、外装窓２６３を透過し、所定の照射範囲に照射される。このとき、ポリゴンミラー２３１が所定の回転軸を中心にＸ軸方向に回転することにより、各チャネルの照射光がＸ軸方向に走査される。
また、各チャネルの照射光が同時に出射された場合、各チャネルの照射光の照射範囲は、Ｘ軸方向の位置が略同じになり、Ｙ軸方向に連なる。すなわち、ｃｈ１の照射光とｃｈ２の照射光の照射範囲がＹ軸方向に隣接し、ｃｈ２の照射光とｃｈ３の照射光の照射範囲がＹ軸方向に隣接し、ｃｈ３の照射光とｃｈ４の照射光の照射範囲がＹ軸方向に隣接し、ｃｈ４の照射光とｃｈ５の照射光の照射範囲がＹ軸方向に隣接し、ｃｈ５の照射光とｃｈ６の照射光の照射範囲がＹ軸方向に隣接し、ｃｈ６の照射光とｃｈ７の照射光の照射範囲がＹ軸方向に隣接し、ｃｈ７の照射光とｃｈ８の照射光の照射範囲がＹ軸方向に隣接する。
各チャネルの照射光は、物体により反射され、その反射光Ｌｒを含む入射光が外装窓２６３を透過して、ポリゴンミラー２３１に入射し、各チャネルの照射光と逆方向に反射される。その後、入射光は、折返しミラー２６２を透過し、受光レンズ２６４により集光され、受光部２１３の画素アレイ部に入射する。
受光部２１３の画素アレイ部には、例えば、チャネル毎に複数の画素が配置されている。例えば、画素アレイ部には、チャネル毎に８個の画素がｙ軸方向に並べられている。従って、画素アレイ部には、合計で６４個の画素がｙ軸方向に並べられており、Ｙ軸方向の単位視野の数は６４となる。各チャネルの照射光の反射光を含む入射光は、それぞれ対応するチャネルの画素群に入射する。
＜照射光の制御方法の第１の実施の形態＞
次に、図６及び図７を参照して、ＬＤ２１１の各チャネルの照射光の制御方法の第１の実施の形態について説明する。
図６は、各チャネルの照射光の出射タイミングの例を示すグラフである。横軸は時刻を示し、縦軸はチャネルを示している。図７は、各チャネルの照射光の照射方向の例を模式的に示している。
各チャネルの照射光は、Ｘ軸方向の単位視野毎に所定の回数ずつ出射される。換言すれば、照射光が所定の視野角ΔθだけＸ軸方向に走査される間ごとに、各チャネルの照射光が所定の回数ずつ出射される。
例えば、図７に示されるように、視野角Δθの単位視野Ｖ１内においてｃｈ１乃至ｃｈ８の照射光が２回ずつ出射され、視野角Δθの単位視野Ｖ２内においてｃｈ１乃至ｃｈ８の照射光が２回ずつ出射される。
そして、Ｘ軸方向の単位視野毎にＹ軸方向の各単位視野における距離が測定される。例えば、単位視野Ｖ１において、Ｙ軸方向の６４個の単位視野における距離が測定され、単位視野Ｖ２において、Ｙ軸方向の６４個の単位視野における距離が測定される。
この例では、Ｘ軸方向の単位視野内において、チャネル順に照射光を時間間隔Δｔで出射するステップが２回繰り返されている。具体的には、時刻ｔ１においてｃｈ１の照射光が出射され、時刻ｔ２においてｃｈ２の照射光が出射され、時刻ｔ３においてｃｈ３の照射光が出射され、時刻ｔ４においてｃｈ４の照射光が出射され、時刻ｔ５においてｃｈ５の照射光が出射され、時刻ｔ６においてｃｈ６の照射光が出射され、時刻ｔ７においてｃｈ７の照射光が出射され、時刻ｔ８においてｃｈ８の照射光が出射される。次に、時刻ｔ９においてｃｈ１の照射光が出射され、時刻ｔ１０においてｃｈ２の照射光が出射され、時刻ｔ１１においてｃｈ３の照射光が出射され、時刻ｔ１２においてｃｈ４の照射光が出射され、時刻ｔ１３においてｃｈ５の照射光が出射され、時刻ｔ１４においてｃｈ６の照射光が出射され、時刻ｔ１５においてｃｈ７の照射光が出射され、時刻ｔ１６においてｃｈ８の照射光が出射される。
そして、チャネル毎に、１回目の照射光に対する反射光を含む入射光の強度、及び、２回目の照射光に対する反射光を含む入射光の強度が積算され、積算された入射光の強度に基づいて測距が行われる。
従って、例えば、ｃｈ１の照射光の出射間隔は、時刻ｔ９－時刻ｔ１＝８Δｔとなる。他のチャネルの照射光の出射間隔も同様に８Δｔとなる。
この各チャネルの照射光の出射間隔が長くなるほど、各チャネルの照射光の１回目と２回目の照射方向のズレが大きくなる。その結果、例えば、１回目の照射光と２回目の照射光とが異なる物体により反射され、距離の測定が不能になり、Ｘ軸方向の分解能が低下するおそれがある。従って、Ｘ軸方向の各単位視野内において、各チャネルの照射光の出射間隔を短くすることが望ましい。
なお、以下、照射光の出射タイミングを規定するΔｔの期間をスロットと称する。従って、この例では、Ｘ軸方向の単位視野毎に１６個のスロットが設けられる。
＜照射光の制御方法の第２の実施の形態＞
次に、図８を参照して、ＬＤ２１１の各チャネルの照射光の制御方法の第２の実施の形態について説明する。
図８は、図６と同様に、各チャネルの照射光の出射タイミングの例を示すグラフである。
この例では、Ｘ軸方向の単位視野内において、各チャネルの照射光が連続して出射される。具体的には、時刻ｔ１及び時刻ｔ２において、ｃｈ１の照射光が連続して出射される。時刻ｔ３及び時刻ｔ４において、ｃｈ２の照射光が連続して出射される。時刻ｔ５及び時刻ｔ６において、ｃｈ３の照射光が連続して出射される。時刻ｔ７及び時刻ｔ８において、ｃｈ４の照射光が連続して出射される。時刻ｔ９及び時刻ｔ１０において、ｃｈ５の照射光が連続して出射される。時刻ｔ１１及び時刻ｔ１２において、ｃｈ６の照射光が連続して出射される。時刻ｔ１３及び時刻ｔ１４において、ｃｈ７の照射光が連続して出射される。時刻ｔ１５及び時刻ｔ１６において、ｃｈ８の照射光が連続して出射される。
これにより、各チャネルの照射光の出射間隔をΔｔに短縮することができ、Ｘ軸方向の分解能の低下が抑制される。
なお、この場合、チャネル間の照射光の出射間隔が大きくなる。例えば、ｃｈ１の２番目の照射光とｃｈ８の１番目の照射光との間の出射間隔は、時刻ｔ１５－時刻ｔ２＝１３Δｔとなる。ただし、このチャネル間の出射タイミングの差は既知であるため、例えば、ポイントクラウドを生成する際に、チャネル間の出射間隔に基づいて、チャネル毎にＸ軸方向のポイントの位置を補正することにより、チャネル間の出射タイミングの差の影響が解消される。
＜照射光の制御方法の第３の実施の形態＞
次に、図９及び図１０を参照して、ＬＤ２１１の各チャネルの照射光の制御方法の第３の実施の形態について説明する。
図９は、図６と同様に、各チャネルの照射光の出射タイミングの例を示すグラフである。図１０は、図７と同様に、各チャネルの照射光の照射方向の例を模式的に示している。
図８を参照して上述した第２の実施の形態では、各チャネルの照射光が連続して出射される。また、隣接するチャネルの照射光が連続して出射される。例えば、ｃｈ１の照射光とｃｈ２の照射光が連続して出射される。そのため、照射光が狭い範囲内に集中して照射される場合がある。これにより、レーザ光の安全基準の制約により、１回あたりの照射光の強度が制限される可能性が高くなる。
これに対して、例えば、図９及び図１０に示されるように、各チャネルの照射光の出射タイミングが制御される。
具体的には、時刻ｔ１及び時刻ｔ３において、ｃｈ１の照射光が出射される。時刻ｔ２及び時刻ｔ４において、ｃｈ３の照射光が出射される。時刻ｔ５及び時刻ｔ７において、ｃｈ２の照射光が出射される。時刻ｔ６及び時刻ｔ８において、ｃｈ４の照射光が出射される。時刻ｔ９及び時刻ｔ１１において、ｃｈ５の照射光が出射される。時刻ｔ１０及び時刻ｔ１２において、ｃｈ７の照射光が出射される。時刻ｔ１３及び時刻ｔ１５において、ｃｈ６の照射光が出射される。時刻ｔ１４及び時刻ｔ１６において、ｃｈ８の照射光が出射される。
これにより、図６の例と比較して、各チャネルの照射光の出射間隔を２Δｔに短縮することができ、Ｘ軸方向の分解能の低下が抑制される。
また、図８の例と比較して、各チャネルの照射光の出射間隔が２Δｔに延ばされる。また、隣接するチャネルの照射光が連続して照射されることが防止される。その結果、照射光が狭い範囲内に集中して照射されることが防止され、レーザ光の安全基準の制約により、１回あたりの照射光の強度が制限される可能性を下げることができる。
なお、この例の場合、厳密に言えば、時刻ｔ４と時刻ｔ５の間、時刻ｔ８と時刻ｔ９の間、及び、時刻ｔ１２と時刻ｔ１３の間において、隣接するチャネルの照射光が連続して照射される。
これに対して、隣接するチャネルの照射光が連続して照射される時刻の間（例えば、時刻ｔ４と時刻ｔ５の間）の間隔が、他の時刻の間（例えば、時刻ｔ１と時刻ｔ２の間）の間隔より長く設定されるようにしてもよい。
また、例えば、各チャネルの照射光の出射タイミングを、図１１に示されるように変更してもよい。
具体的には、時刻ｔ１及び時刻ｔ３において、ｃｈ１の照射光が出射される。時刻ｔ２及び時刻ｔ４において、ｃｈ３の照射光が出射される。時刻ｔ５及び時刻ｔ７において、ｃｈ５の照射光が出射される。時刻ｔ６及び時刻ｔ８において、ｃｈ７の照射光が出射される。時刻ｔ９及び時刻ｔ１１において、ｃｈ２の照射光が出射される。時刻ｔ１０及び時刻ｔ１２において、ｃｈ４の照射光が出射される。時刻ｔ１３及び時刻ｔ１５において、ｃｈ６の照射光が出射される。時刻ｔ１４及び時刻ｔ１６において、ｃｈ８の照射光が出射される。
これにより、隣接するチャネルの照射光が連続して照射されることが、完全に防止される。
＜照射光の制御方法の第４の実施の形態＞
次に、図１２を参照して、照射光の制御方法の第４の実施の形態について説明する。
図１２は、図６と同様に、各チャネルの照射光の出射タイミングの例を示している。
具体的には、時刻ｔ１及び時刻ｔ３において、ｃｈ１及びｃｈ３の照射光が出射される。時刻ｔ２及び時刻ｔ４において、ｃｈ２及びｃｈ４の照射光が出射される。時刻ｔ５及び時刻ｔ７において、ｃｈ５及びｃｈ７の照射光が出射される。時刻ｔ６及び時刻ｔ８において、ｃｈ６及びｃｈ８の照射光が出射される。
このように、互いに隣接していない２チャネルの照射光が同時に出射される。また、第３の実施の形態と同様に、同じチャネルの照射光の出射間隔が２Δｔに設定される。
これにより、第３の実施の形態と同様に、Ｘ軸方向の分解能の低下を抑制しつつ、照射光が狭い範囲内に集中して照射されることが防止される。
また、Ｘ軸方向の単位視野内において全てのチャネルの照射光の出射に要する時間を短縮することができる。これにより、例えば、単位視野の視野角を狭め、Ｘ軸方向の分解能を上げることが可能になる。または、例えば、Ｘ軸方向の走査速度を上げて、フレームレートを上げることが可能になる。
なお、例えば、各チャネルの照射光の出射タイミングを、図１３に示されるように変更してもよい。
具体的には、時刻ｔ１及び時刻ｔ３において、ｃｈ１及びｃｈ３の照射光が出射される。時刻ｔ２及び時刻ｔ４において、ｃｈ５及びｃｈ７の照射光が出射される。時刻ｔ５及び時刻ｔ７において、ｃｈ２及びｃｈ４の照射光が出射される。時刻ｔ６及び時刻ｔ８において、ｃｈ６及びｃｈ８の照射光が出射される。
これにより、図１２の例と比較して、隣接するチャネルの照射光が連続して照射されることが抑制される。
＜＜３．変形例＞＞
以下、上述した本技術の実施の形態の変形例について説明する。
ＬＤ２２１のチャネル数は、適宜変更することが可能である。ただし、本技術の効果を奏することができるのは、４チャネル以上の場合である。
照射光の制御方法の第３の実施の形態及び第４の実施の形態では、同じチャネルの照射光の出射間隔を２Δｔに設定する例を示したが、出射間隔を２Δｔ以外に設定することも可能である。
例えば、ＬＤ２２１のチャネル数がｎチャネルである場合、各チャネルの照射光の出射間隔をｎΔｔより短く設定することにより、図６の例と比較して、各チャネルの照射光の出射間隔を短くすることができる。また、例えば、各チャネルの照射光の出射間隔を２Δｔ以上に設定することにより、図８の例と比較して、各チャネルの照射光が集中して照射されることが防止される。すなわち、本技術においては、各チャネルの照射光の出射間隔を２Δｔ以上、かつ、ｎΔｔ未満に設定することにより、各チャネルの照射光が集中して照射されることを防止しつつ、各チャネルの照射光の出射間隔を短くするという効果を奏することができる。
本技術は、単位視野内において、各チャネルの照射光をそれぞれ３回以上のｍ回出射する場合にも適用することができる。この場合、例えば、各実施の形態において、各チャネルの照射光の２回目までの出射方法と同様の出射方法を繰り返し実行すればよい。
例えば、図８を参照して上述した第２の実施の形態では、各チャネルの照射光をそれぞれｍ回連続で出射するようにすればよい。例えば、図９乃至図１１を参照して上述した第３の実施の形態、並びに、図１２及び図１３を参照して上述した第４の実施の形態では、各チャネルの照射光を１スロット置きにｍ回出射するようにすればよい。
第３の実施の形態では、次のスロット（出射タイミング）で出射する照射光のチャネルを、１つ前のスロット（出射タイミング）で出射した照射光のチャネルから２チャネル離れたチャネルに設定する例を示した。例えば、時刻ｔ１において、ｃｈ１の照射光が出射された後、時刻ｔ２において、ｃｈ１から２チャネル離れたｃｈ３の照射光が出射される例を示した。これに対して、例えば、１つ前のスロットで出射された照射光のチャネルから３チャネル以上離れたチャネルの照射光を出射するようにしてもよい。
第４の実施の形態では、同時に出射する照射光のチャネルの間隔を２チャネルとする例を示した。例えば、時刻ｔ１において、ｃｈ１とｃｈ１から２チャネル離れたｃｈ３の照射光を同時に出射する例を示した。これに対して、例えば、互いに３チャネル以上離れたチャネルの照射光を出射するようにしてもよい。
例えば、第４の実施の形態において、互いに隣接していない３チャネル以上の照射光を同時に出射するようにしてもよい。
以上の説明では、ＬＤを複数のチャネルに分割することにより、照射光を発光する発光領域を複数設ける例を示したが、他の方法により複数の発光領域を設けるようにしてもよい。例えば、個別に駆動可能な複数のＬＤを用いて、複数の発光領域を設けるようにしてもよい。
本技術は、例えば、ＬＤ以外の光源を用いる場合にも適用することができる。
例えば、画素アレイ部２１３Ａの受光素子に、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）や高感度のフォトダイオード等を用いることが可能である。
照射光の走査方法は、上述した例に限定されず、他の方法を適用することも可能である。例えば、回転ミラー、ガルバノミラー、リズリープリズム、ＭＭＴ（Micro Motion Technology）、ヘッドスピン、ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）ミラー、ＯＰＡ（Optical Phased Array）、液晶、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）アレイスキャン等を用いて、照射光を走査するようにしてもよい。
例えば、照射光をＸ軸方向に長く伸びる形状とし、照射光をＹ軸方向に走査するようにしてもよい。
本技術は、ＬｉＤＡＲ以外にも、複数の発光領域から発せられる照射光を走査して、照射光に対する反射光を含む入射光に基づいて測距する測距装置に適用することができる。
＜＜４．その他＞＞
＜コンピュータの構成例＞
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。
コンピュータ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。
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、本明細書において、システムとは、複数の構成要素（装置、モジュール（部品）等）の集合を意味し、すべての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、１つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている１つの装置は、いずれも、システムである。
さらに、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。
例えば、本技術は、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。
また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
さらに、１つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その１つのステップに含まれる複数の処理は、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
＜構成の組み合わせ例＞
本技術は、以下のような構成をとることもできる。
（１）
それぞれ個別に照射光を出射する４以上のｎ個の発光領域が第１の方向に並べられている光源を所定の時間Δｔ単位で駆動する光源制御部を
備え、
前記光源制御部は、前記照射光が前記第１の方向に対応する第２の方向に対して垂直な第３の方向に所定の角度だけ走査される間ごとに、各前記発光領域から２以上のｍ回ずつ前記照射光を出射させるとともに、各前記発光領域の出射間隔を２Δｔ以上かつｎΔｔ未満に設定する
光源制御装置。
（２）
前記光源制御部は、各前記発光領域の出射間隔を２Δｔに設定する
前記（１）に記載の光源制御装置。
（３）
前記光源制御部は、１つ前のタイミングで前記照射光を出射した前記発光領域と隣接していない前記発光領域から次のタイミングで前記照射光を出射させる
前記（２）に記載の光源制御装置。
（４）
前記光源制御部は、第１のタイミングにおいて、第１の発光領域から前記照射光を出射させ、前記第１のタイミングの次の第２のタイミングにおいて、前記照射光の照射範囲が前記第１の発光領域と隣接していない第２の発光領域から前記照射光を出射させ、前記第２のタイミングの次の第３のタイミングにおいて、前記第１の発光領域から前記照射光を出射させる
前記（３）に記載の光源制御装置。
（５）
前記光源制御部は、互いに隣接していない２以上の前記発光領域から前記照射光を同時に出射させる
前記（２）に記載の光源制御装置。
（６）
前記光源制御部は、第１のタイミングにおいて、前記照射光の照射範囲が互いに隣接していない第１の発光領域及び第２の発光領域から前記照射光を出射させ、前記第１のタイミングの次の第２のタイミングにおいて、前記照射光の照射範囲が互いに隣接していない第３の発光領域及び第４の発光領域から前記照射光を出射させ、前記第２のタイミングの次の第３のタイミングにおいて、前記第１の発光領域及び前記第２の発光領域から前記照射光を出射させる
前記（５）に記載の光源制御装置。
（７）
前記照射光は、前記第２の方向に長く伸びている
前記（１）乃至（６）のいずれかに記載の光源制御装置。
（８）
前記第２の方向は上下方向であり、
前記第３の方向は左右方向である
前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の光源制御装置。
（９）
それぞれ個別に照射光を出射する４以上のｎ個の発光領域が第１の方向に並べられている光源を所定の時間Δｔ単位で駆動するとともに、前記照射光が前記第１の方向に対応する第２の方向に対して垂直な第３の方向に所定の角度だけ走査される間ごとに、各前記発光領域から２以上のｍ回ずつ前記照射光を出射させるとともに、各前記発光領域の発光間隔を２Δｔ以上かつｎΔｔ未満に設定する
光源制御方法。
（１０）
それぞれ個別に照射光を出射する４以上のｎ個の発光領域が第１の方向に並べられている光源と、
前記光源を所定の時間Δｔ単位で駆動する光源制御部と、
前記照射光を前記第１の方向に対応する第２の方向に対して垂直な第３の方向に走査する走査部と、
前記照射光に対する反射光を含む入射光を受光する受光部と、
前記入射光に基づいて測距を行う測距部と
を備え、
前記光源制御部は、前記照射光が前記第３の方向に所定の角度だけ走査される間ごとに、各前記発光領域から２以上のｍ回ずつ前記照射光を出射させるとともに、各前記発光領域の発光間隔を２Δｔ以上かつｎΔｔ未満に設定する
測距装置。
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
２０１ ＬｉＤＡＲ， ２１１ 発光部， ２１２ 走査部， ２１３ 受光部， ２１４ 制御部， ２１５ データ処理部， ２２１ ＬＤ， ２２２ ＬＤドライバ， ２３１ ポリゴンミラー， ２３２ ポリゴンミラードライバ， ２４１ 発光タイミング制御部， ２４２ ミラー制御部， ２４３ 受光制御部， ２４４ 全体制御部， ２５２ ヒストグラム生成部， ２５３ 測距部， ２５４ ポイントクラウド生成部

Claims (10)

  1. それぞれ個別に照射光を出射する４以上のｎ個の発光領域が第１の方向に並べられている光源を所定の時間Δｔ単位で駆動する光源制御部を
    備え、
    前記光源制御部は、前記照射光が前記第１の方向に対応する第２の方向に対して垂直な第３の方向に所定の角度だけ走査される間ごとに、各前記発光領域から２以上のｍ回ずつ前記照射光を出射させるとともに、各前記発光領域の出射間隔を２Δｔ以上かつｎΔｔ未満に設定する
    光源制御装置。
  2. 前記光源制御部は、各前記発光領域の出射間隔を２Δｔに設定する
    請求項１に記載の光源制御装置。
  3. 前記光源制御部は、１つ前のタイミングで前記照射光を出射した前記発光領域と隣接していない前記発光領域から次のタイミングで前記照射光を出射させる
    請求項２に記載の光源制御装置。
  4. 前記光源制御部は、第１のタイミングにおいて、第１の発光領域から前記照射光を出射させ、前記第１のタイミングの次の第２のタイミングにおいて、前記照射光の照射範囲が前記第１の発光領域と隣接していない第２の発光領域から前記照射光を出射させ、前記第２のタイミングの次の第３のタイミングにおいて、前記第１の発光領域から前記照射光を出射させる
    請求項３に記載の光源制御装置。
  5. 前記光源制御部は、互いに隣接していない２以上の前記発光領域から前記照射光を同時に出射させる
    請求項２に記載の光源制御装置。
  6. 前記光源制御部は、第１のタイミングにおいて、前記照射光の照射範囲が互いに隣接していない第１の発光領域及び第２の発光領域から前記照射光を出射させ、前記第１のタイミングの次の第２のタイミングにおいて、前記照射光の照射範囲が互いに隣接していない第３の発光領域及び第４の発光領域から前記照射光を出射させ、前記第２のタイミングの次の第３のタイミングにおいて、前記第１の発光領域及び前記第２の発光領域から前記照射光を出射させる
    請求項５に記載の光源制御装置。
  7. 前記照射光は、前記第２の方向に長く伸びている
    請求項１に記載の光源制御装置。
  8. 前記第２の方向は上下方向であり、
    前記第３の方向は左右方向である
    請求項１に記載の光源制御装置。
  9. それぞれ個別に照射光を出射する４以上のｎ個の発光領域が第１の方向に並べられている光源を所定の時間Δｔ単位で駆動するとともに、前記照射光が前記第１の方向に対応する第２の方向に対して垂直な第３の方向に所定の角度だけ走査される間ごとに、各前記発光領域から２以上のｍ回ずつ前記照射光を出射させるとともに、各前記発光領域の発光間隔を２Δｔ以上かつｎΔｔ未満に設定する
    光源制御方法。
  10. それぞれ個別に照射光を出射する４以上のｎ個の発光領域が第１の方向に並べられている光源と、
    前記光源を所定の時間Δｔ単位で駆動する光源制御部と、
    前記照射光を前記第１の方向に対応する第２の方向に対して垂直な第３の方向に走査する走査部と、
    前記照射光に対する反射光を含む入射光を受光する受光部と、
    前記入射光に基づいて測距を行う測距部と
    を備え、
    前記光源制御部は、前記照射光が前記第３の方向に所定の角度だけ走査される間ごとに、各前記発光領域から２以上のｍ回ずつ前記照射光を出射させるとともに、各前記発光領域の発光間隔を２Δｔ以上かつｎΔｔ未満に設定する
    測距装置。
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