JP2023052460A - Detection device, control method, and program - Google Patents

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義徳 阿部
Yoshinori Abe
誠 波多野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detection device capable of suitably detecting an object around a moving body.
SOLUTION: A lidar 1 includes: a scan unit 55 for emitting emission light Lo in response to a pulse trigger signal PT; an APD 41 for receiving return light Lr of the emission light Lo; and a DSP 16. The DSP 16 obtains current position information IP or the like indicating the position of a vehicle from an on-vehicle device 2. Then, the DSP 16 controls the intensity and emission frequency of the emission light Lo emitted by the scan unit 55 on the basis of the current position information IP or the like.
SELECTED DRAWING: Figure 12
COPYRIGHT: (C)2023,JPO&INPIT

Description

本発明は、測定用の光パルスの射出制御技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technology for emission control of light pulses for measurement.

従来から、周辺に存在する物体との距離を測定する技術が知られている。例えば、特許文献1には、レーザ光を間欠的に発光させつつ水平方向を走査し、その反射光を受信することで、物体表面の点群を検出するライダを搭載した車載システムが開示されている。 Conventionally, techniques for measuring distances to objects existing in the vicinity have been known. For example, Patent Literature 1 discloses an in-vehicle system equipped with a lidar that scans in the horizontal direction while intermittently emitting laser light and receives the reflected light to detect point groups on the surface of an object. there is

特開2014-89691号公報JP 2014-89691 A

ライダを利用して、周囲環境にあるランドマークを捕捉するとき、当該ランドマークが遠方にある場合など、走査角度分解能に対して走査面内に含まれるランドマークが相対的に小さい場合には、当該ランドマークに対応する計測点が過度に少なくなり、ランドマークの形状等が正しく認識できないことがある。このように、従来のライダでは、一定の光の強度により一定の走査角度分解能で光を射出させるため、周囲の物体を的確に検出できない場合があった。 When capturing a landmark in the surrounding environment using a lidar, if the landmark included in the scanning plane is relatively small compared to the scanning angular resolution, such as when the landmark is far away, The number of measurement points corresponding to the landmark becomes excessively small, and the shape of the landmark may not be recognized correctly. As described above, since the conventional lidar emits light with a constant light intensity and a constant scanning angular resolution, it may not be possible to accurately detect surrounding objects.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、移動体の周辺の物体を好適に検出することが可能な検出装置を提供することを主な目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems described above, and a main object of the present invention is to provide a detection device capable of suitably detecting objects around a moving object.

請求項に記載の発明は、移動体に配置可能な検出装置であって、光を射出する射出部と、対象物によって反射された前記光を受光する受光部と、を備え、前記射出部は、側方に射出する前記光を、反対側の側方に射出する前記光の強度よりも高い強度で射出する、又は、側方に射出する前記光を、反対側の側方に射出する前記光の頻度よりも高い頻度で射出する。 According to a claim of the invention, there is provided a detection device that can be arranged on a moving object, comprising an emission part that emits light and a light receiving part that receives the light reflected by an object, wherein the emission part is , the light emitted to the side is emitted with an intensity higher than the intensity of the light emitted to the opposite side, or the light emitted to the side is emitted to the opposite side It emits at a frequency higher than the frequency of light.

請求項に記載の発明は、移動体に配置可能な検出装置であって、光を射出する射出部と、対象物によって反射された前記光を受光する受光部と、前記射出部が射出する光の強度及び射出の頻度の少なくとも一方を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、側方に射出する前記光の強度が、反対側の側方に射出する前記光の強度に対して高くなるように制御する、又は、側方に射出する前記光の頻度が、反対側の側方に射出する前記光の頻度に対して高くなるように制御する。 According to a claim of the invention, there is provided a detection device that can be arranged on a moving body, comprising: an emission section for emitting light; a light receiving section for receiving the light reflected by an object; and light emitted from the emission section. and a control unit that controls at least one of the intensity and frequency of emission of the control unit, wherein the intensity of the light emitted to the side is different from the intensity of the light emitted to the opposite side or control such that the frequency of the light emitted to the side is higher than the frequency of the light emitted to the opposite side.

請求項に記載の発明は、光を射出する射出部と、対象物によって反射された前記光を受光する受光部と、前記移動体の位置を示す位置情報を取得する第1取得部と、を有し、移動体に配置可能な検出装置が実行する制御方法であって、前記射出部が射出する光の強度及び射出の頻度の少なくとも一方を制御する制御工程を有し、前記制御工程は、前記位置情報に基づいて、側方に射出する前記光の強度が、反対側の側方に射出する前記光の強度に対して高くなるように制御する、又は、側方に射出する前記光の頻度が、反対側の側方に射出する前記光の頻度に対して高くなるように制御する。 The invention according to the claims includes an emitting section that emits light, a light receiving section that receives the light reflected by an object, and a first acquiring section that acquires position information indicating the position of the moving object. A control method executed by a detection device that can be arranged on a moving object, comprising a control step of controlling at least one of the intensity and emission frequency of light emitted by the emission unit, the control step comprising: Based on the position information, the intensity of the light emitted to the side is controlled so as to be higher than the intensity of the light emitted to the opposite side, or the intensity of the light emitted to the side is controlled. The frequency is controlled to be higher with respect to the frequency of the light emitted sideways on the opposite side.

請求項に記載の発明は、光を射出する射出部と、対象物によって反射された前記光を受光する受光部と、前記移動体の位置を示す位置情報を取得する第1取得部と、を有し、移動体に配置可能な検出装置のコンピュータが実行するプログラムであって、前記射出部は、射出する光の強度及び射出の頻度の少なくとも一方を制御し、前記射出部は、前記位置情報に基づいて、側方に射出する前記光の強度が、反対側の側方に射出する前記光の強度に対して高くなるように制御する、又は、側方に射出する前記光の頻度が、反対側の側方に射出する前記光の頻度に対して高くなるように制御する。 The invention according to the claims includes an emitting section that emits light, a light receiving section that receives the light reflected by an object, and a first acquiring section that acquires position information indicating the position of the moving object. and a program executed by a computer of a detection device that can be arranged on a moving body, wherein the emission unit controls at least one of the intensity and emission frequency of emitted light, and the emission unit receives the position information Based on, the intensity of the light emitted sideways is controlled to be higher than the intensity of the light emitted sideways on the opposite side, or the frequency of the light emitted sideways is controlled to The frequency of the light emitted to the side of the opposite side is controlled to be higher.

実施例に係る物体検出システムの概略構成を示す。1 shows a schematic configuration of an object detection system according to an embodiment; 実施例に係るライダの全体構成を示す。1 shows the overall configuration of a lidar according to an embodiment; トランスミッタ及びレシーバの構成を示す。1 shows the configuration of a transmitter and a receiver; 走査光学部の構成を示す。4 shows the configuration of a scanning optical unit; 同期制御部が生成する制御信号のレジスタ設定例を示す。4 shows an example of setting a register for a control signal generated by a synchronization control unit; 同期制御部が生成する制御信号の時間的関係を示す。4 shows the temporal relationship of control signals generated by the synchronization control section; ADC出力信号とゲートの関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between ADC output signals and gates; ロータリーエンコーダのパルス列の時間的関係を示す。Fig. 4 shows the temporal relationship of the pulse train of the rotary encoder; 定常状態でのエンコーダパルスとセグメントスロットの時間関係を示す。Fig. 4 shows the temporal relationship between encoder pulses and segment slots in steady state; DSPによる信号処理のブロック図である。It is a block diagram of signal processing by DSP. 第1制御モードでの360度の走査における射出光の射出パワー及び走査角度分解能を破線矢印により概略的に示した車両周辺の平面図である。FIG. 4 is a plan view of the surroundings of a vehicle schematically showing the emission power of emitted light and the scanning angular resolution in 360-degree scanning in the first control mode with broken-line arrows; 第2制御モードでの360度の走査における射出光の射出パワー及び走査角度分解能を破線矢印により概略的に示した車両周辺の平面図である。FIG. 10 is a plan view of the surroundings of a vehicle schematically showing the emission power of emitted light and the scanning angular resolution in 360-degree scanning in the second control mode with dashed arrows; 第3制御モードでの360度の走査における射出光の射出パワー及び走査角度分解能を破線矢印により概略的に示した車両周辺の平面図である。FIG. 10 is a plan view of the surroundings of a vehicle schematically showing the emission power of emitted light and the scanning angular resolution in 360-degree scanning in the third control mode with dashed arrows; 第4制御モードでの360度の走査における射出光の射出パワー及び走査角度分解能を破線矢印により概略的に示した車両周辺の平面図である。FIG. 11 is a plan view of the surroundings of a vehicle schematically showing the emission power of emitted light and the scanning angular resolution in 360-degree scanning in the fourth control mode with dashed arrows;

本発明の1つの好適な実施形態では、移動体に配置可能な検出装置であって、光を射出する射出部と、対象物によって反射された前記光を受光する受光部と、前記移動体の位置を示す位置情報を取得する第1取得部と、前記位置情報に基づいて、前記射出部が射出する光の強度及び射出の頻度の少なくとも一方を制御する制御部と、を備える。 In one preferred embodiment of the present invention, there is provided a detection device that can be placed on a moving object, comprising: an emitting unit that emits light; a light receiving unit that receives the light reflected by an object; A first acquisition unit that acquires position information indicating a position; and a control unit that controls at least one of the intensity of light emitted by the emission unit and the emission frequency based on the position information.

上記検出装置は、光を射出する射出部と、対象物によって反射された光を受光する受光部と、第1取得部と、制御部とを備える。第1取得部は、移動体の位置を示す位置情報を取得する。制御部は、第1取得部が取得した位置情報に基づいて、射出部が射出する光の強度及び射出の頻度の少なくとも一方を制御する。この態様によれば、検出装置は、移動体の位置に応じて優先的に検出すべき物体を好適に検出することができる。 The detection device includes an emission section that emits light, a light reception section that receives light reflected by an object, a first acquisition section, and a control section. The first acquisition unit acquires position information indicating the position of the mobile object. The control unit controls at least one of the intensity of the light emitted by the emission unit and the frequency of emission based on the position information acquired by the first acquisition unit. According to this aspect, the detection device can suitably detect an object that should be preferentially detected according to the position of the moving body.

上記検出装置の一態様では、検出装置は、前記移動体の移動経路に関する経路情報を取得する第2取得部を更に備え、前記制御部は、前記位置情報及び前記経路情報に基づいて、前記射出部が射出する光の強度及び射出の頻度の少なくとも一方を制御する。一般に、移動する経路(例えば右折する経路か左折する経路か等)ごとに優先的に検出すべき物体が存在する方向が異なる。従って、この態様によれば、検出装置は、移動体の移動経路を勘案し、検出すべき優先度が高い方向に存在する物体を好適に検出することができる。 In one aspect of the detection device, the detection device further includes a second acquisition unit that acquires route information related to the movement route of the moving body, and the control unit controls the ejection position based on the position information and the route information. Controls at least one of the intensity and frequency of light emitted by the unit. In general, the direction in which an object to be detected preferentially exists differs for each route of movement (for example, whether it is a right-turning route or a left-turning route). Therefore, according to this aspect, the detection device can preferably detect an object existing in a direction with a high priority to be detected, taking into account the moving route of the moving object.

上記検出装置の他の一態様では、前記制御部は、前記移動体の前方と側方とで、前記光の強度及び射出の頻度が異なるように前記射出部を制御する。この態様により、検出すべき優先度が高い方向に存在する物体を好適に検出することができる。 In another aspect of the detection device, the control section controls the emission section such that the intensity and emission frequency of the light are different between the front side and the side side of the moving body. According to this aspect, it is possible to suitably detect an object existing in a direction with a high priority to be detected.

上記検出装置の他の一態様では、前記制御部は、前記移動体の前方が、前記移動体の側方に対し、前記光の強度が高く且つ射出の頻度が少なくなるように制御する。これにより、検出装置は、アイセーフの基準を満たしつつ、移動体の前方の障害物等を早期に検出することができる。 In another aspect of the detection device, the control unit performs control such that the intensity of the light in front of the moving body is higher and the frequency of emission of the light is lower than that in the sides of the moving body. As a result, the detection device can quickly detect an obstacle or the like in front of the moving body while satisfying the eye-safe standard.

上記検出装置の他の一態様では、前記制御部は、前記移動体の側方に歩道が存在する場合に、前記歩道が存在する側の側方の前記光の強度が、反対側の側方に対して高くなるように制御する。この態様により、検出装置は、運転時に特に注意が必要である歩道側に存在する物体(例えば歩行者等)を好適に検知することができる。 In another aspect of the detection device, when a sidewalk exists on the side of the moving object, the control unit controls the intensity of the light on the side where the sidewalk exists to increase the intensity of the light on the side on the opposite side. control so that it is higher than With this aspect, the detection device can suitably detect an object (for example, a pedestrian, etc.) existing on the sidewalk side that requires special attention when driving.

上記検出装置の他の一態様では、前記制御部は、前記移動体の側方に歩道が存在する場合に、前記歩道が存在する側の側方の前記光が射出される頻度が、反対側の側方に対して高くなるように制御する。この態様により、運転時に特に注意が必要である歩道側に存在する物体(例えば歩行者等)を好適に検知することができる。また、この態様により、検出装置は、キロポストや看板などの細い形状を有する地物等についても好適に検知することができる。 In another aspect of the detection device, when a sidewalk exists on the side of the moving object, the control unit adjusts the frequency of emission of the light on the side of the side where the sidewalk exists to the opposite side. Control so that it is higher with respect to the side of the With this aspect, it is possible to suitably detect an object (for example, a pedestrian, etc.) present on the sidewalk side that requires special attention during driving. In addition, according to this aspect, the detection device can suitably detect thin features such as kilometer posts and signboards.

上記検出装置の他の一態様では、前記制御部は、前記移動体が右折をするときには、前記移動体の前方右側が、他方に対して、前記光の強度が高く、且つ、前記光が射出される頻度が少なくなるように制御する。この態様により、検出装置は、移動体の右折時において、例えば当該右折地点に向かって高速に走行している対向車についても早期に検出することができる。 In another aspect of the detection device, when the moving body makes a right turn, the control unit controls that the front right side of the moving body has a higher intensity of the light than the other side, and the light is emitted from the other side. control to reduce the frequency of According to this aspect, when the mobile body turns right, the detection device can detect, for example, an oncoming vehicle traveling at high speed toward the right turn point at an early stage.

上記検出装置の他の一態様では、前記制御部は、前記移動体が左折をするときには、前記移動体の左側方が、他方に対し、前記光の強度が弱く且つ前記光が射出される頻度が多くなるように制御する。この態様により、検出装置は、移動体の左折時に巻き込む可能性がある歩行者や二輪車などを的確に検出することができる。 In another aspect of the detection device, when the moving body makes a left turn, the control unit controls the intensity of the light on the left side of the moving body to be lower than the other side, and the frequency at which the light is emitted. controlled to increase With this aspect, the detection device can accurately detect a pedestrian, a two-wheeled vehicle, or the like, which may be involved in a left turn of a mobile object.

本発明の他の好適な実施形態では、移動体に配置可能な検出装置であって、光を射出する射出部と、対象物によって反射された前記光を受光する受光部と、前記移動体の前方における前記射出部が射出する光の強度が、前記移動体の側方における前記射出部が射出する光の強度よりも高く、且つ、前記前方における前記射出部の射出頻度が、前記側方における射出頻度よりも少なくなるように、前記射出部を制御する制御部と、を備える。この態様によれば、検出装置は、アイセーフの基準を満たしつつ、移動体の前方の障害物等を早期に検出することができる。 In another preferred embodiment of the present invention, there is provided a detection device that can be placed on a moving object, comprising: an emitting portion that emits light; a light receiving portion that receives the light reflected by an object; The intensity of light emitted by the emitting portion in the front is higher than the intensity of light emitted by the emitting portion on the side of the moving body, and the emission frequency of the emitting portion in the front is higher than the intensity of light emitted by the emitting portion on the side of the moving body. and a control unit that controls the injection unit so that the injection frequency is lower than the injection frequency. According to this aspect, the detection device can quickly detect an obstacle or the like in front of the moving object while satisfying the eye-safe standard.

本発明の他の好適な実施形態では、光を射出する射出部と、対象物によって反射された前記光を受光する受光部と、を有し、移動体に配置可能な検出装置が実行する制御方法であって、前記移動体の位置を示す位置情報を取得する第1取得工程と、前記位置情報に基づいて、前記射出部が射出する光の強度及び射出の頻度の少なくとも一方を制御する制御工程と、を有する。検出装置は、この制御方法を実行することで、移動体の位置に応じて優先的に検出すべき物体を好適に検出することができる。 In another preferred embodiment of the present invention, a control executed by a detection device that has an emission unit that emits light and a light reception unit that receives the light reflected by an object and can be arranged on a moving body A method, comprising: a first acquisition step of acquiring position information indicating the position of the moving object; and control of controlling at least one of intensity and frequency of emission of light emitted by the emission unit based on the position information. and By executing this control method, the detection device can preferably detect an object that should be preferentially detected according to the position of the moving body.

本発明の他の好適な実施形態では、光を射出する射出部と、対象物によって反射された前記光を受光する受光部と、を有し、移動体に配置可能な検出装置のコンピュータが実行するプログラムであって、前記移動体の位置を示す位置情報を取得する第1取得部と、前記位置情報に基づいて、前記射出部が射出する光の強度及び射出の頻度の少なくとも一方を制御する制御部として前記コンピュータを機能させる。このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記の検出装置を実現することができる。このプログラムは、記憶媒体に記憶して取り扱うことができる。 In another preferred embodiment of the present invention, a computer of a detection device that can be arranged on a moving object, and that has an emission unit that emits light and a light reception unit that receives the light reflected by an object executes A program for controlling at least one of the intensity and frequency of light emitted by the emitting unit based on a first acquiring unit for acquiring position information indicating the position of the moving object, and the emitting unit based on the position information The computer functions as a control unit. By executing this program on a computer, the above detection device can be realized. This program can be handled by being stored in a storage medium.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[物体検出システムの概要]
図1は、本実施例に係る物体検出システムの概略構成である。物体検出システムは、車両と共に移動するライダ(Lidar:Light Detection and Ranging、または、Laser Illuminated Detection And Ranging)1と、ライダ1と通信可能な車載機2とを有する。
[Overview of object detection system]
FIG. 1 is a schematic configuration of an object detection system according to this embodiment. The object detection system has a lidar (Light Detection and Ranging, or Laser Illuminated Detection And Ranging) 1 that moves with the vehicle, and an in-vehicle device 2 that can communicate with the lidar 1 .

ライダ1は、水平方向および垂直方向の所定の角度範囲に対してパルスレーザを射出することで、外界に存在する物体までの距離を離散的に測定し、当該物体の位置を示す3次元の点群情報を生成し、車載機2へ供給する。本実施例では、ライダ1は、車載機2から現在位置情報、地図情報、及び経路情報を受信することで、パルスレーザの射出パワー及び射出間隔(即ち射出頻度又は走査角度分解能)を方向ごとに変化させる。ライダ1は、本発明における「検出装置」の一例である。 The lidar 1 discretely measures the distance to an object existing in the external world by emitting a pulsed laser over a predetermined angle range in the horizontal and vertical directions, and generates a three-dimensional point indicating the position of the object. Group information is generated and supplied to the in-vehicle device 2 . In this embodiment, the rider 1 receives the current position information, the map information, and the route information from the vehicle-mounted device 2, so that the pulse laser emission power and emission interval (i.e., emission frequency or scanning angular resolution) are adjusted for each direction. change. The lidar 1 is an example of a "detection device" in the present invention.

車載機2は、ライダ1が出力する点群情報に基づき、車両周辺の物体を検出し、運転支援(自動運転も含む)のための車両の制御を行ったり、所定の表示や音声出力等を行ったりする。本実施例では、車載機2は、現在位置情報「IP」、地図情報「IM」及び経路情報「IR」をライダ1へ供給する。ここで、車載機2は、GPS受信機等が出力する位置情報を現在位置情報IPとしてライダ1へ送信してもよく、ライダ1又は他の外界センサの出力を用いた公知の自己位置推定処理により推定した位置情報を現在位置情報IPとしてライダ1へ送信してもよい。また、車載機2は、例えば、地図データベースから抽出した現在位置周辺の地図情報を地図情報IMとしてライダ1へ送信する。また、車載機2は、設定された目的地への経路に関する情報を、経路情報IRとしてライダ1へ送信する。 Based on the point cloud information output by the rider 1, the in-vehicle device 2 detects objects around the vehicle, controls the vehicle for driving support (including automatic driving), and performs predetermined display and audio output. go and do In this embodiment, the in-vehicle device 2 supplies the rider 1 with current position information "IP", map information "IM", and route information "IR". Here, the in-vehicle device 2 may transmit the position information output by the GPS receiver or the like to the rider 1 as the current position information IP. may be transmitted to the rider 1 as the current position information IP. In addition, the in-vehicle device 2 transmits, for example, the map information around the current position extracted from the map database to the rider 1 as the map information IM. In addition, the vehicle-mounted device 2 transmits information regarding the route to the set destination to the rider 1 as route information IR.

なお、図1の構成は一例であり、本発明が適用可能な構成は、これに限定されない。例えば、ライダ1は、車載機1から地図情報IMを受信する態様に代えて、地図データベースを記憶する図示しないサーバ装置からネットワークを介して地図情報IMを受信してもよい。他の例では、車載機1から現在位置情報IPを受信する態様に代えて、ライダ1は、GPS受信機等を備えることで現在位置情報IPを自ら生成してもよく、ライダ1が生成する点群情報等に基づき自己位置推定を行うことで現在位置情報IPを生成してもよい。 Note that the configuration in FIG. 1 is an example, and the configuration to which the present invention can be applied is not limited to this. For example, instead of receiving the map information IM from the vehicle-mounted device 1, the rider 1 may receive the map information IM from a server device (not shown) that stores a map database via a network. In another example, instead of receiving the current position information IP from the vehicle-mounted device 1, the rider 1 may generate the current position information IP by itself by providing a GPS receiver or the like. The current position information IP may be generated by estimating the self-position based on point cloud information or the like.

また、ここでの経路情報IRは、典型的には、車載機2によって設定された目的地への経路に関する情報であるが、これに限られるものではない。例えば、車載機2の利用者によって設定されたもの以外に、車両が今後進むであろうと予測される進路(走行軌跡)を示す情報であっても良い。 Also, the route information IR here is typically information relating to the route to the destination set by the vehicle-mounted device 2, but is not limited to this. For example, other than information set by the user of the vehicle-mounted device 2, it may be information indicating a route (running locus) that the vehicle is expected to travel in the future.

[ライダの基本構成]
まず、実施例に係るライダの基本的な構成について説明する。
[Basic configuration of rider]
First, the basic configuration of the lidar according to the embodiment will be described.

(1)全体構成
図2は、実施例に係るライダの全体構成を示す。ライダ1は、繰り返し射出される光パルスの射出方向(以下、「走査方向」という。)を適切に制御することにより周辺空間を走査し、その戻り光を観測することにより、周辺に存在する物体に関する情報(例えば距離やその存在確率あるいは反射率など)を把握する。具体的に、ライダ1は、光パルス(以下、「射出光Lo」と呼ぶ。)を射出し、外部の物体(ターゲット)により反射された光パルス(以下、「戻り光Lr」と呼ぶ。)を受光することにより、物体に関する情報を生成する。
(1) Overall structure
FIG. 2 shows the overall configuration of the lidar according to the embodiment. The lidar 1 scans the surrounding space by appropriately controlling the emission direction of light pulses repeatedly emitted (hereinafter referred to as "scanning direction"), and observes the returned light to detect objects in the surroundings. information (such as distance, its probability of existence, reflectance, etc.). Specifically, the rider 1 emits a light pulse (hereinafter referred to as "emission light Lo"), which is reflected by an external object (target) (hereinafter referred to as "return light Lr"). generates information about the object.

図2に示すように、ライダ1は、大別して、システムCPU5と、ASIC10と、トランスミッタ30と、レシーバ40と、走査光学部50とを備える。トランスミッタ30は、ASIC10から供給されるパルストリガ信号PTに応じて幅5nsec程度のレーザ光パルスを繰り返し出力する。トランスミッタ30から出力された光パルスは走査光学部50に導かれる。 As shown in FIG. 2, the lidar 1 roughly includes a system CPU 5, an ASIC 10, a transmitter 30, a receiver 40, and a scanning optical section 50. As shown in FIG. The transmitter 30 repeatedly outputs laser light pulses with a width of about 5 nsec in response to the pulse trigger signal PT supplied from the ASIC 10 . A light pulse output from transmitter 30 is guided to scanning optical section 50 .

走査光学部50は、トランスミッタ30が出力する光パルスを、適切な方向に射出するとともに、この射出光が空間中の物体に出会って反射あるいは散乱されることにより戻ってきた戻り光Lrを集光してレシーバ40に導く。走査光学部50は、本発明における「射出部」の一例である。レシーバ40は、戻り光Lrの強度に比例した信号をASIC10に出力する。レシーバ40は、本発明における「受光部」の一例である。 The scanning optical unit 50 emits the light pulse output by the transmitter 30 in an appropriate direction, and collects the return light Lr that has returned by being reflected or scattered when the emitted light encounters an object in space. and lead it to the receiver 40 . The scanning optical section 50 is an example of the "ejection section" in the present invention. The receiver 40 outputs to the ASIC 10 a signal proportional to the intensity of the return light Lr. The receiver 40 is an example of the "light receiving section" in the present invention.

ASIC10は、レシーバ40の出力信号を解析することにより、走査空間中の物体に関するパラメータ、例えばその距離を推測して出力する。また、ASIC10は、適切な走査がなされるように、走査光学部50を制御する。更にASIC10はトランスミッタ30とレシーバ40に対して夫々が必要とする高電圧を供給する。
システムCPU5は、少なくとも、通信インターフェースを通じてASIC10の初期設定、監視、制御を行う。その他の機能は、アプリケーションに応じて異なる。最も単純なライダの場合には、システムCPU5は、ASIC10が出力するターゲット情報TIを適切なフォーマットに変換して出力するのみである。システムCPU5は、例えば、ターゲット情報TIを汎用性の高い点群フォーマットに変換した後、USBインターフェースを通じて出力する。
The ASIC 10 analyzes the output signal of the receiver 40 to estimate and output parameters related to the object in the scanning space, such as its distance. The ASIC 10 also controls the scanning optics 50 to ensure proper scanning. In addition, ASIC 10 provides transmitter 30 and receiver 40 with the high voltages required by each.
The system CPU 5 performs at least initial setting, monitoring and control of the ASIC 10 through the communication interface. Other functions vary depending on the application. In the case of the simplest lidar, the system CPU 5 merely converts the target information TI output by the ASIC 10 into an appropriate format and outputs it. The system CPU 5, for example, converts the target information TI into a highly versatile point group format, and then outputs it through the USB interface.

(2)トランスミッタ
トランスミッタ30は、ASIC10から供給されるパルストリガ信号PTに応じて、幅5nsec程度の光パルスを出力する。トランスミッタ30の構成を図3(A)に示す。トランスミッタ30は、充電抵抗31と、ドライバ回路32と、キャパシタ33と、充電ダイオード34と、レーザダイオード(LD)35と、CMOSスイッチ36とを備える。
(2) Transmitter
The transmitter 30 outputs an optical pulse with a width of about 5 nsec in response to the pulse trigger signal PT supplied from the ASIC 10. FIG. The configuration of the transmitter 30 is shown in FIG. 3(A). Transmitter 30 comprises charging resistor 31 , driver circuit 32 , capacitor 33 , charging diode 34 , laser diode (LD) 35 and CMOS switch 36 .

ASIC10から入力されるパルストリガ信号PTは、ドライバ回路32を介してCMOSなどのスイッチ36を駆動する。ドライバ回路32は、スイッチ36を高速駆動するために挿入されている。パルストリガ信号PTの非アサート期間ではスイッチ36は開いており、トランスミッタ30内のキャパシタ33がASIC10から供給される高電圧「VTX」で充電される。一方、パルストリガ信号PTのアサート期間では、スイッチ36は閉じ、キャパシタ33に充電されていた電荷がLD35を通じて放電される。この結果、LD35から光パルスが出力される。 A pulse trigger signal PT input from the ASIC 10 drives a switch 36 such as a CMOS through a driver circuit 32 . A driver circuit 32 is inserted to drive the switch 36 at high speed. During non-asserted periods of pulse trigger signal PT, switch 36 is open and capacitor 33 within transmitter 30 is charged with a high voltage “V TX ” supplied by ASIC 10 . On the other hand, during the assertion period of the pulse trigger signal PT, the switch 36 is closed, and the electric charges stored in the capacitor 33 are discharged through the LD35. As a result, an optical pulse is output from the LD35.

(3)レシーバ
レシーバ40は、物体からの戻り光Lrの強度に比例した電圧信号を出力する。一般的に、PDあるいはAPDなどの光検出素子は電流出力であるため、レシーバ40はこの電流を電圧に変換(I/V変換)して出力する。レシーバ40の構成を図3(B)に示す。レシーバ40は、APD(Avalanche Photodiode)41と、I/V変換部42と、抵抗45と、キャパシタ46と、ローパスフィルタ(LPF)47とを備える。I/V変換部42は、帰還抵抗43と、オペアンプ44とを備える。
(3) Receiver
The receiver 40 outputs a voltage signal proportional to the intensity of the return light Lr from the object. Generally, photodetection elements such as PDs and APDs output current, so the receiver 40 converts this current into voltage (I/V conversion) and outputs it. The configuration of the receiver 40 is shown in FIG. 3(B). The receiver 40 includes an APD (Avalanche Photodiode) 41 , an I/V converter 42 , a resistor 45 , a capacitor 46 and a low pass filter (LPF) 47 . The I/V converter 42 includes a feedback resistor 43 and an operational amplifier 44 .

本実施例では、光検出素子としてAPD41が使用されている。APD41には、ASIC10から供給される高電圧「VRX」が逆バイアスとして印加されており、物体からの戻り光Lrに比例した検出電流が流れる。APD41の降伏電圧に近い逆バイアスを印加することにより、高いアバランチゲインを得ることができ、微弱な戻り光も検出することが可能となる。最終段のLPF47は、ASIC10内のADC20によるサンプリングに先立って、信号の帯域幅を制限する目的で設置されている。本実施例では、ADC20のサンプリング周波数は512MHzであり、LPF47の遮断周波数は250MHz程度となっている。 In this embodiment, an APD 41 is used as the photodetector. A high voltage "V RX " supplied from the ASIC 10 is applied to the APD 41 as a reverse bias, and a detection current proportional to the return light Lr from the object flows. By applying a reverse bias close to the breakdown voltage of the APD 41, it is possible to obtain a high avalanche gain and detect weak return light. The final stage LPF 47 is provided for the purpose of limiting the bandwidth of the signal prior to sampling by the ADC 20 within the ASIC 10 . In this embodiment, the sampling frequency of the ADC 20 is 512 MHz, and the cutoff frequency of the LPF 47 is approximately 250 MHz.

(4)走査光学部
走査光学部50は、トランスミッタ30から入力される光パルスを射出光Loとして適切な方向に射出するとともに、この射出光Loが空間中の物体に出会って反射あるいは散乱されることにより戻ってきた戻り光Lrをレシーバ40に導く。走査光学部50の構成例を図4に示す。走査光学部50は、回転ミラー61と、コリメータレンズ62と、集光レンズ64と、光学フィルタ65と、同軸ミラー66と、ロータリーエンコーダ67とを備える。
(4) Scanning optical unit
The scanning optical unit 50 emits a light pulse input from the transmitter 30 in an appropriate direction as emitted light Lo, and the emitted light Lo encounters an object in space and is reflected or scattered to return as a return light. It guides the light Lr to the receiver 40 . A configuration example of the scanning optical unit 50 is shown in FIG. The scanning optical section 50 includes a rotating mirror 61 , a collimator lens 62 , a condenser lens 64 , an optical filter 65 , a coaxial mirror 66 and a rotary encoder 67 .

トランスミッタ30のLD35から出力された光パルスは、コリメータレンズ62に入射する。コリメータレンズ62は、レーザ光を適切な発散角度に(一般的には0~1°程度に)コリメートする。コリメータレンズ62からの射出光は小型の同軸ミラー66により鉛直下方に反射され、回転ミラー61の回転軸(中心)に入射する。回転ミラー61は、鉛直上方より入射するレーザ光を水平方向に反射して、走査空間に射出する。回転ミラー61はモータ54の回転部に取り付けられており、回転ミラー61によって反射されたレーザ光はモータ54の回転に伴って射出光Loとして水平平面を走査する。 A light pulse output from the LD 35 of the transmitter 30 enters the collimator lens 62 . A collimator lens 62 collimates the laser light to an appropriate divergence angle (generally on the order of 0-1°). The light emitted from the collimator lens 62 is reflected vertically downward by a small coaxial mirror 66 and enters the rotating shaft (center) of the rotating mirror 61 . The rotating mirror 61 horizontally reflects the laser light incident from vertically above and emits it into the scanning space. The rotating mirror 61 is attached to the rotating portion of the motor 54 , and the laser light reflected by the rotating mirror 61 scans the horizontal plane as the emitted light Lo as the motor 54 rotates.

走査空間に存在する物体により反射あるいは散乱されることでライダ1に戻ってきた戻り光Lrは、回転ミラー61により鉛直上方向に反射され、光学フィルタ65に入射する。光学フィルタ65には、戻り光Lrに加えて、物体が太陽等により照らされていることによって生じる背景光も入射する。光学フィルタ65は、こうした背景光を選択的に排除するために設置されている。具体的には、光学フィルタ65は、射出光Loの波長(本実施例では905nm)の前後±10nm程度の成分のみを選択的に通過せしめる。光学フィルタ65の通過帯域が広い場合には、多くの背景光が後続段のレシーバ40に入光することになる。この結果、レシーバ40内のAPD41の出力には大きなDC電流成分が現れることとなり、このDC成分に起因するショット雑音(背景光ショット雑音)の影響によりSNが劣化することとなり、好ましくない。しかしながら、通過帯域が過度に狭い場合には、射出光自体も抑圧されることになり、好ましくない。集光レンズ64は、光学フィルタ65を通過した光を集光して、レシーバ40のAPD41へと導く。 The return light Lr returned to the lidar 1 by being reflected or scattered by an object existing in the scanning space is reflected vertically upward by the rotating mirror 61 and enters the optical filter 65 . In addition to the return light Lr, the background light caused by the object being illuminated by the sun or the like also enters the optical filter 65 . An optical filter 65 is provided to selectively eliminate such background light. Specifically, the optical filter 65 selectively allows only components around ±10 nm around the wavelength of the emitted light Lo (905 nm in this embodiment) to pass. If the passband of the optical filter 65 is wide, a large amount of background light will enter the subsequent receiver 40 . As a result, a large DC current component appears in the output of the APD 41 in the receiver 40, and shot noise (background light shot noise) caused by this DC component degrades SN, which is not preferable. However, if the passband is too narrow, the emitted light itself is also suppressed, which is not preferable. The condenser lens 64 collects the light that has passed through the optical filter 65 and guides it to the APD 41 of the receiver 40 .

モータ54には、走査方向を検出するために、ロータリーエンコーダ67が取り付けられている。ロータリーエンコーダ67は、モータ回転部に取り付けられた回転盤68と、モータベースに取り付けられたコード検出器69とを備える。回転盤68の外周にはモータ54の回転角度を表すスリットが刻まれており、コード検出器69はこれを読み取り出力する。なお、ロータリーエンコーダ67の具体的仕様、及びその出力に基づくモータ制御については、後述する。 A rotary encoder 67 is attached to the motor 54 to detect the scanning direction. The rotary encoder 67 has a turntable 68 attached to the motor rotating portion and a code detector 69 attached to the motor base. A slit representing the rotation angle of the motor 54 is engraved on the outer circumference of the rotating disk 68, and the code detector 69 reads and outputs the slit. Specific specifications of the rotary encoder 67 and motor control based on its output will be described later.

以上の構成では、コリメータレンズ62が図2に示す送信光学系51を構成し、回転ミラー61とモータ54が図2に示す走査部55を構成し、光学フィルタ65と集光レンズ64が図2に示す受信光学系52を構成し、ロータリーエンコーダ67が図2における走査方向検出部53を構成している。 In the above configuration, the collimator lens 62 constitutes the transmission optical system 51 shown in FIG. 2, the rotating mirror 61 and the motor 54 constitute the scanning unit 55 shown in FIG. 2, and the rotary encoder 67 constitutes the scanning direction detector 53 in FIG.

(5)ASIC
ASIC10は、射出光パルスのタイミング制御、APD出力信号のAD変換などを行う。また、ASIC10は、AD変換出力に対して適切な信号処理を施すことにより、物体に関するパラメータ(距離、戻り光強度など)の推定を行い、その推定結果を外部に出力する。図2に示すように、ASIC10は、レジスタ部11と、クロック生成部12と、同期制御部13と、ゲート抽出部14と、受信セグメントメモリ15と、DSP16と、トランスミッタ用高電圧生成部(TXHV)17と、レシーバ用高電圧生成部(RXHV)18と、プリアンプ19と、AD変換器(ADC)20と、走査制御部21とを備える。
(5) ASICs
The ASIC 10 performs timing control of emitted light pulses, AD conversion of APD output signals, and the like. The ASIC 10 also performs appropriate signal processing on the AD conversion output to estimate parameters (distance, return light intensity, etc.) related to the object, and outputs the estimation results to the outside. As shown in FIG. 2, the ASIC 10 includes a register section 11, a clock generation section 12, a synchronization control section 13, a gate extraction section 14, a reception segment memory 15, a DSP 16, and a transmitter high voltage generation section (TXHV ) 17 , a receiver high voltage generator (RXHV) 18 , a preamplifier 19 , an AD converter (ADC) 20 , and a scanning controller 21 .

レジスタ部11には、外部プロセッサであるシステムCPU5との通信用のレジスタが配置されている。レジスタ部11に設けられるレジスタは、外部からの参照のみが可能なRレジスタと、外部から設定が可能なWレジスタとに大別される。Rレジスタは、主にASIC内部のステイタス値を保持しており、システムCPU5はこれらの値を通信インターフェースを通じて読み取ることで、ASIC10の内部ステイタスを監視できる。一方、Wレジスタは、ASIC10の内部で参照される各種パラメータ値を保持する。これらの各種パラメータ値は、通信インターフェースを通じてシステムCPU5から設定できる。なお、通信用レジスタは、フリップフロップにより実現してもよく、RAMとして実現してもよい。 Registers for communication with the system CPU 5 as an external processor are arranged in the register unit 11 . The registers provided in the register unit 11 are roughly classified into R registers that can be referenced only from the outside and W registers that can be set from the outside. The R register mainly holds status values inside the ASIC, and the system CPU 5 can monitor the internal status of the ASIC 10 by reading these values through the communication interface. On the other hand, the W register holds various parameter values referred to inside the ASIC 10 . These various parameter values can be set from the system CPU 5 through the communication interface. Note that the communication register may be implemented by a flip-flop or may be implemented as a RAM.

クロック生成部12は、システムクロック「SCK」を生成し、ASIC10内の各ブロックに供給する。ASIC10の多くのブロックは、システムクロックSCKに同期して動作する。本実施例ではシステムクロックSCKの周波数は512MHzとする。システムクロックSCKは、外部より入力されるリファレンスクロック「RCK」に同期するように、PLLで生成される。通常、リファレンスクロックRCKの発生源には水晶発振器が用いられる。 The clock generator 12 generates a system clock “SCK” and supplies it to each block within the ASIC 10 . Many blocks of the ASIC 10 operate in synchronization with the system clock SCK. In this embodiment, the system clock SCK has a frequency of 512 MHz. The system clock SCK is generated by the PLL so as to synchronize with the externally input reference clock "RCK". A crystal oscillator is normally used as the source of the reference clock RCK.

TXHV17は、トランスミッタ30が必要とする高電圧VTXを生成する。この高電圧は、DCDCコンバータ回路によって、低電圧を昇圧することによって生成される。後述するように、TXHV17は、DSP16から供給される制御信号「Ct」に基づき生成する高電圧VTXを変化させ、トランスミッタ30内のLD35への印加電圧を調整する。 TXHV 17 generates the high voltage V TX required by transmitter 30 . This high voltage is generated by boosting a low voltage with a DCDC converter circuit. As will be described later, the TXHV 17 changes the high voltage VTX generated based on the control signal “Ct” supplied from the DSP 16 to adjust the voltage applied to the LD 35 within the transmitter 30 .

RXHV18は、レシーバ40が必要とするDC高電圧(100V程度)を生成する。この高電圧は、DCDCコンバータ回路によって、低電圧(5V~15V程度)を昇圧することによって生成される。 RXHV 18 generates the DC high voltage (on the order of 100V) required by receiver 40 . This high voltage is generated by boosting a low voltage (about 5V to 15V) by a DCDC converter circuit.

同期制御部13は、各種の制御信号を生成し出力する。本実施例における同期制御部13は、2つの制御信号、即ち、パルストリガ信号PTとADゲート信号GTを出力する。これらの制御信号の設定例を図5に示し、それらの時間的関係を図6に示す。図6に示すように、これらの制御信号は所定の間隔で分割された時間区間(セグメントスロット)に同期して生成される。セグメントスロットの時間区間幅(セグメント周期)は「nSeg」で設定可能である。ここで、セグメント周期nSegが長いほど、射出光Loの360度の走査におけるセグメントスロットの数が少なくなり、射出光Loの射出間隔が粗くなる。一方、セグメント周期nSegが短いほど、射出光Loの360度の走査におけるセグメントスロットの数が多くなり、射出光Loの射出間隔が密になる。 The synchronization control unit 13 generates and outputs various control signals. The synchronization control section 13 in this embodiment outputs two control signals, ie, a pulse trigger signal PT and an AD gate signal GT. A setting example of these control signals is shown in FIG. 5, and their temporal relationship is shown in FIG. As shown in FIG. 6, these control signals are generated in synchronization with time intervals (segment slots) divided at predetermined intervals. The time interval width (segment period) of the segment slot can be set by "nSeg". Here, the longer the segment period nSeg, the smaller the number of segment slots in the 360-degree scanning of the emitted light Lo, and the coarser the emission interval of the emitted light Lo. On the other hand, the shorter the segment period nSeg, the greater the number of segment slots in the 360-degree scanning of the emitted light Lo, and the closer the emission intervals of the emitted light Lo.

パルストリガ信号PTは、ASIC10の外部に設けられたトランスミッタ30に供給される。トランスミッタ30は、パルストリガ信号PTに応じて光パルスを出力する。パルストリガ信号PTについては、セグメントスロット始点に対する遅延「dTrg」とパルス幅「wTrg」を設定可能である。なお、パルス幅wTrgは、狭すぎるとトランスミッタ30が反応しないため、トランスミッタ30のトリガ応答仕様に鑑みて決定される。 A pulse trigger signal PT is supplied to a transmitter 30 provided outside the ASIC 10 . The transmitter 30 outputs optical pulses in response to the pulse trigger signal PT. For the pulse trigger signal PT, it is possible to set a delay "dTrg" and a pulse width "wTrg" with respect to the segment slot start point. If the pulse width wTrg is too narrow, the transmitter 30 will not respond, so it is determined in consideration of the trigger response specifications of the transmitter 30 .

ADゲート信号GTは、ゲート抽出部14に供給される。後述するように、ゲート抽出部14は、ADC20から入力されるADC出力信号のうち、ADゲート信号GTのアサート区間のみを抽出して受信セグメントメモリ15に格納する。ADゲート信号GTについては、セグメントスロット始点に対する遅延時間「dGate」とゲート幅「wGate」を設定可能である。ここで、ゲート幅wGateが長いほど、ライダ1の最大測距距離(測距限界距離)が長くなる。 The AD gate signal GT is supplied to the gate extractor 14 . As will be described later, the gate extraction unit 14 extracts only the asserted period of the AD gate signal GT from the ADC output signal input from the ADC 20 and stores it in the reception segment memory 15 . For the AD gate signal GT, it is possible to set a delay time "dGate" and a gate width "wGate" with respect to the segment slot start point. Here, the longer the gate width wGate, the longer the maximum ranging distance (range-finding limit distance) of the rider 1 .

また、本実施例では、同期制御部13は、DSP16から供給される制御信号「Cs」に基づき、セグメント周期nSegを変更する。具体的には、同期制御部13は、制御信号Csに基づき、射出光Loを密に射出する走査方向では、セグメント周期nSegを通常の周期(例えばnSeg=8192)よりも短く設定し、射出光Loを粗く射出する走査方向では、セグメント周期nSegを通常の周期よりも長く設定する。また、同期制御部13は、これに加え、射出光Loの射出パワーを強くする走査方向では、ゲート幅wGateを通常幅(例えばwGate=1024)より長く設定することで、ライダ1の最大測距距離を長くし、射出光Loの射出パワーを弱くする走査方向では、ゲート幅wGateを通常幅より短く設定することで、ライダ1の最大測距距離を短くしてもよい。 Also, in this embodiment, the synchronization control unit 13 changes the segment cycle nSeg based on the control signal “Cs” supplied from the DSP 16 . Specifically, based on the control signal Cs, the synchronization control unit 13 sets the segment period nSeg shorter than the normal period (for example, nSeg=8192) in the scanning direction in which the emitted light Lo is emitted densely, and the emitted light In the scanning direction in which Lo is emitted roughly, the segment cycle nSeg is set longer than the normal cycle. In addition to this, the synchronization control unit 13 sets the gate width wGate longer than the normal width (for example, wGate=1024) in the scanning direction in which the emission power of the emitted light Lo is increased. In the scanning direction in which the distance is lengthened and the emission power of the emission light Lo is weakened, the gate width wGate may be set shorter than the normal width, thereby shortening the maximum ranging distance of the rider 1 .

プリアンプ19は、ASIC10の外部に設置されたレシーバ40から入力されるアナログ電圧信号を電圧増幅し、後続のADC20に供給する。なお、プリアンプ19の電圧ゲインはWレジスタにより設定可能である。 The preamplifier 19 amplifies the voltage of the analog voltage signal input from the receiver 40 installed outside the ASIC 10 and supplies it to the subsequent ADC 20 . Note that the voltage gain of the preamplifier 19 can be set by the W register.

ADC20は、プリアンプ19の出力信号をAD変換してデジタル系列に変換する。本実施例においては、ADC20のサンプリングクロックとしてシステムクロックSCKが使用されており、ADC20の入力信号は512MHzでサンプリングされる。 The ADC 20 AD-converts the output signal of the preamplifier 19 and converts it into a digital series. In this embodiment, the system clock SCK is used as the sampling clock for the ADC 20, and the input signal of the ADC 20 is sampled at 512 MHz.

ゲート抽出部14は、ADC20から入力されるADC出力信号のうち、ADゲート信号GTのアサート区間のみを抽出して受信セグメントメモリ15に格納する。ゲート抽出部14により抽出された区間信号を以下「受信セグメント信号RS」と呼ぶ。即ち、受信セグメント信号RSは、ベクター長がゲート幅wGateに等しい実数ベクトルである。 The gate extraction unit 14 extracts only the asserted period of the AD gate signal GT from the ADC output signal input from the ADC 20 and stores it in the reception segment memory 15 . The segment signal extracted by the gate extractor 14 is hereinafter referred to as "received segment signal RS". That is, the received segment signal RS is a real vector whose vector length is equal to the gate width wGate.

ここで、ADC出力信号と受信セグメントとの関係、及びゲート位置の設定について説明する。図7(A)はセグメントスロットを示している。図7(B)に示すように、パルストリガ信号PTはセグメントスロット始点に対してdTrgだけ遅れてアサートされる。図7の例では「dTrg=0」であるので、パルストリガ信号PTはセグメントスロット始点でアサートされる。図7(C)は、ライダの走査原点に物体が置かれている場合のADC出力信号(受信セグメント信号RS)を示している。即ち、図7(C)は、ターゲット距離(動径R)が0mの場合の受信セグメント信号RSを例示している。図示のように、R=0mの場合であっても、受信パルスの立ち上がりは、パルストリガ信号の立ち上がりよりシステム遅延DSYSだけ遅れて観測される。なお、システム遅延DSYSの発生要因としては、トランスミッタ30内のLDドライバ回路の電気的遅延、送信光学系51での光学的遅延、受信光学系52での光学的遅延、レシーバ40での電気的遅延、ADC20での変換遅延などが考えられる。 Here, the relationship between the ADC output signal and the received segment and the setting of the gate position will be described. FIG. 7A shows segment slots. As shown in FIG. 7B, the pulse trigger signal PT is asserted with a delay of dTrg from the segment slot start point. Since "dTrg=0" in the example of FIG. 7, the pulse trigger signal PT is asserted at the start point of the segment slot. FIG. 7C shows the ADC output signal (received segment signal RS) when an object is placed at the scanning origin of the lidar. That is, FIG. 7C illustrates the received segment signal RS when the target distance (radius radius R) is 0 m. As shown, even when R=0 m, the rising edge of the received pulse is observed after the rising edge of the pulse trigger signal by the system delay D_SYS . The system delay DSYS is caused by electrical delay in the LD driver circuit in the transmitter 30, optical delay in the transmission optical system 51, optical delay in the reception optical system 52, and electrical delay in the receiver 40. Delays, conversion delays in the ADC 20, etc. are conceivable.

図7(D)は、物体が動径Rに置かれている場合の受信セグメント信号RSを例示している。この場合には、図7(C)と比べて、走査原点から物体までの光の往復時間だけ、遅延が増加することになる。この増加した遅延が、いわゆる「TOF(Time Of Flight)遅延」である。このTOF遅延をDサンプルとするならば、動径Rは下記の式で算出できる。 FIG. 7(D) illustrates the received segment signal RS when an object is placed at radius R. FIG. In this case, the delay increases by the round trip time of the light from the scanning origin to the object as compared with FIG. 7(C). This increased delay is the so-called "TOF (Time Of Flight) delay". If this TOF delay is D samples, the radius R can be calculated by the following equation.

Figure 2023052460000002
図7(F)は、「dGate=0」の場合のADゲート信号GTを例示するものである。前述したとおり、ゲート抽出部14は、ADC出力信号から、ADゲート信号GTのアサート区間のみを抽出する。後述するDSP16は、この抽出区間のみに基づいて、物体に関するパラメータ推定を行う。したがって、TOF遅延時間が大きい場合には、物体からの戻りパルス成分がゲートからはみ出してしまい正当なパラメータ推定が行えない。正当なパラメータ推定が行われるためにはTOF遅延時間Dが次式を満たしていることが必要となる。
Figure 2023052460000002
FIG. 7F exemplifies the AD gate signal GT when "dGate=0". As described above, the gate extraction unit 14 extracts only the asserted period of the AD gate signal GT from the ADC output signal. The DSP 16, which will be described later, performs parameter estimation regarding the object based only on this extracted section. Therefore, when the TOF delay time is long, the return pulse component from the object protrudes from the gate, making proper parameter estimation impossible. In order to perform valid parameter estimation, the TOF delay time D must satisfy the following equation.

Figure 2023052460000003
ここでLIRはシステムの総合インパルス応答の長さであり、DMAXは正当なパラメータ推定が可能な最大TOF遅延時間として定義される。図7(E)は、TOF遅延時間がこの最大TOF遅延時間に等しい場合の受信セグメント信号RSを例示している。
Figure 2023052460000003
where LIR is the length of the total impulse response of the system and DMAX is defined as the maximum TOF delay time for which valid parameter estimation is possible. FIG. 7(E) illustrates the received segment signal RS when the TOF delay time is equal to this maximum TOF delay time.

なお、図7の例に代えて、ゲート遅延dGateがシステム遅延時間に等しく設定されてもよい。このように設定することで、より遠い距離の物体まで、正当なパラメータ推定が可能となる。 Note that instead of the example of FIG. 7, the gate delay dGate may be set equal to the system delay time. By setting in this way, correct parameter estimation is possible even for objects at a longer distance.

走査制御部21は、ASIC10の外部に設置されたロータリーエンコーダ67の出力を監視し、これに基づいてモータ54の回転を制御する。具体的には、走査制御部21は、走査光学部50のロータリーエンコーダ67(走査方向検出部53)から出力される走査方向情報「SDI」に基づいて、トルク制御信号「TC」をモータ54に供給する。本実施例におけるロータリーエンコーダ67は、A相とZ相の2つのパルス列(以下、「エンコーダパルス」と呼ぶ。)を出力する。両パルス列の時間関係を図8(A)に示す。図示のように、A相については、モータ54の回転1°毎に1パルスが生成出力される。従って、モータ54の1回転毎に360のA相エンコーダパルスが生成出力されることになる。一方、Z相については、モータ54の1回転につき1パルスが、所定の回転角に対応して、生成出力される。 The scanning control unit 21 monitors the output of a rotary encoder 67 installed outside the ASIC 10 and controls the rotation of the motor 54 based on this. Specifically, the scanning control unit 21 transmits the torque control signal “TC” to the motor 54 based on the scanning direction information “SDI” output from the rotary encoder 67 (scanning direction detection unit 53) of the scanning optical unit 50. supply. The rotary encoder 67 in this embodiment outputs two pulse trains of A phase and Z phase (hereinafter referred to as "encoder pulses"). The temporal relationship between both pulse trains is shown in FIG. 8(A). As shown, for the A phase, one pulse is generated and output for every 1° rotation of the motor 54 . Therefore, 360 A-phase encoder pulses are generated and output for each rotation of the motor 54 . On the other hand, for the Z phase, one pulse is generated and output for one rotation of the motor 54 corresponding to a predetermined rotation angle.

走査制御部21は、エンコーダパルスの立ち上がり時刻をシステムクロックSCKのカウンタ値として計測し、これが所望の値となるようにモータ54のトルクを制御する。即ち、走査制御部21は、エンコーダパルスとセグメントスロットが所望の時間関係となるようにモータ54をPLL制御する。 The scanning control unit 21 measures the rise time of the encoder pulse as the counter value of the system clock SCK, and controls the torque of the motor 54 so that this counter value becomes a desired value. That is, the scanning control unit 21 performs PLL control of the motor 54 so that the encoder pulse and the segment slot have a desired time relationship.

エンコーダパルスとセグメントスロットの時間関係は、図8(B)に示されるWレジスタによって設定可能となっている。「nPpr」には、モータ回転毎のA相エンコーダパルス数が設定される。これは、ロータリーエンコーダ67の仕様で決まる値であり、本実施例では前述の360が設定される。「nRpf」はフレーム毎の回転数を与えるものであり、「nSpf」はフレーム毎のセグメント数を与えるものである。また、「dSmpA」、「dSmpZ」は、エンコーダパルスの立ち上がりとセグメントスロットとの時間関係をサンプルクロック単位で調整するために用意されており、エンコーダパルスのセグメントスロット始点に対する遅延を規定することができる。一方、「dSegZ」は、Z相パルスの立ち上がりとフレームとの時間関係をセグメント単位で調整するために用意されている。 The time relationship between encoder pulses and segment slots can be set by the W register shown in FIG. 8(B). The number of A-phase encoder pulses per motor rotation is set in "nPpr". This value is determined by the specifications of the rotary encoder 67, and is set to 360 as described above in this embodiment. "nRpf" gives the number of rotations per frame, and "nSpf" gives the number of segments per frame. "dSmpA" and "dSmpZ" are prepared to adjust the time relationship between the rise of the encoder pulse and the segment slot in units of sample clocks, and can define the delay of the encoder pulse with respect to the start point of the segment slot. . On the other hand, "dSegZ" is prepared to adjust the temporal relationship between the rise of the Z-phase pulse and the frame in units of segments.

定常状態でのエンコーダパルスとセグメントスロットの時間関係を図9に示す。図示のように、デフォルト設定においては、1フレームは1800のセグメントから構成され、1フレームでモータ54は1回転することになる。 FIG. 9 shows the time relationship between encoder pulses and segment slots in a steady state. As shown, in the default settings, one frame consists of 1800 segments, and the motor 54 makes one revolution in one frame.

(6)DSP
まず、DSP16が受信セグメントメモリ15から受信セグメント「yfrm,seg」を読み出して実行する処理について説明する。ここで、「frm」はフレームインデックス、「seg」はセグメントインデックスである。以下、誤解の恐れのない範囲でこれらインデックスの表記を省略する。
(6) DSPs
First, the processing executed by the DSP 16 by reading out the received segment "y frm,seg " from the received segment memory 15 will be described. Here, "frm" is a frame index and "seg" is a segment index. In the following, the notation of these indices is omitted to the extent that there is no fear of misunderstanding.

図10(A)は、DSP16の行う信号処理のブロックダイアグラムを示す。図示のように、DSP16は、受信フィルタ71と、ピーク検出器72と、判定部73と、フォーマッタ74とを備える。DSP16は、受信セグメントメモリ15から受信セグメントyを順次的に読み出して、これに対して処理を行う。受信セグメントyはベクター長wGateの実数ベクトルであり、次式で表される。 FIG. 10A shows a block diagram of signal processing performed by the DSP 16. FIG. As illustrated, the DSP 16 includes a reception filter 71, a peak detector 72, a decision section 73, and a formatter 74. FIG. The DSP 16 sequentially reads out the received segments y from the received segment memory 15 and processes them. The receiving segment y is a real vector of vector length wGate and is expressed by the following equation.

Figure 2023052460000004
受信フィルタ71は、受信セグメントyに対して、所定のインパルス応答を畳み込んで、フィルタードセグメントzを算出する。ピーク検出部72は、フィルタードセグメントz内で振幅が最大となる点、即ちピーク点を検出し、当該ピーク点の遅延Dと振幅Aを出力する。判定部73は、振幅Aが所定の閾値tDetより大きい点のみを選択的にフォーマッタ74に送る。フォーマッタ74は、遅延Dと振幅A、及び当該セグメントのフレームインデックスfrm、セグメントインデックスsegを、適切なフォーマットに変換して外部に出力する。以下、各ブロックについて詳しく説明する。
Figure 2023052460000004
The reception filter 71 convolves a predetermined impulse response with the reception segment y to calculate a filtered segment z. The peak detector 72 detects the point where the amplitude is maximum in the filtered segment z, that is, the peak point, and outputs the delay D and the amplitude A of the peak point. The determination unit 73 selectively sends to the formatter 74 only the points where the amplitude A is greater than a predetermined threshold value tDet. The formatter 74 converts the delay D, the amplitude A, the frame index frm and the segment index seg of the segment into an appropriate format and outputs them to the outside. Each block will be described in detail below.

受信フィルタ部71は、受信セグメントyに対して、所定のインパルス応答hを畳み込んで(巡回畳みこみ)、フィルタードセグメントzを算出する。受信フィルタ部71のインパルス応答はWレジスタで設定可能であり、フィルタ出力でのSNRが大きくなるように予めシステムCPU5によって設定される。 The reception filter unit 71 convolves the reception segment y with a predetermined impulse response h (cyclic convolution) to calculate the filtered segment z. The impulse response of the reception filter section 71 can be set by the W register, and is set in advance by the system CPU 5 so that the SNR at the filter output is increased.

例えば、フィルタインパルス応答hは、次式を満たすように設定される。このように設定することで、雑音が白色である場合で、かつシステム総合インパルス応答がwGateに対して有意に短い場合には、オプティマルな性能(高SNR)を実現できる。 For example, the filter impulse response h is set to satisfy the following equation. This setting achieves optimal performance (high SNR) when the noise is white and when the overall system impulse response is significantly shorter than wGate.

Figure 2023052460000005
上式において、リファレンスパルスgは走査原点(R=0m)に物体を置いた場合に観測される受信セグメント波形であり、トランスミッタ30とレシーバ40を含むシステム全体の総合インパルス応答を代表している。実際に走査原点に物体を置くことが困難な場合には、例えば「R=1m」での受信セグメント波形を観測し、これを数学的に時間シフトすることで、等価的にリファレンスパルスを測定すれば良い。
Figure 2023052460000005
In the above equation, the reference pulse g is a received segment waveform observed when an object is placed at the scanning origin (R=0 m), and represents the overall impulse response of the entire system including transmitter 30 and receiver 40. If it is difficult to actually place the object at the scanning origin, for example, observe the received segment waveform at "R = 1 m" and shift it mathematically in time to equivalently measure the reference pulse. Good luck.

ピーク検出部72は、フィルタードセグメント内で振幅が最大となる点、即ち、ピーク点をサブサンプル精度で検出し、当該ピーク点の遅延Dと振幅Aを出力する。判定部73は、ピーク検出部72から出力されるピーク点情報D,A(遅延D,振幅A)に基づいて、当該検出点に物体が存在するか否かの判定を行う。この判定は、ピーク点の振幅Aと判定閾値tDecとを比較することによって行われる。具体的には、判定部73は、A>tDecの場合に「物体が存在する」と判定し、当該ピーク点情報を出力する。一方、判定部73は、A≦tDecの場合は「物体が存在しない」と判定し、当該ピーク点情報を出力しない。フォーマッタ74は、判定部73から出力されるピーク点情報D,Aと当該ピーク点に対応する走査情報(フレームインデックスfrm、セグメントインデックスseg)をユーザー(上位システム)が使いやすい形式に変換する。 The peak detection unit 72 detects the point where the amplitude is maximum in the filtered segment, that is, the peak point with sub-sample precision, and outputs the delay D and the amplitude A of the peak point. Based on the peak point information D, A (delay D, amplitude A) output from the peak detection unit 72, the determination unit 73 determines whether an object exists at the detection point. This determination is made by comparing the amplitude A of the peak point and the determination threshold tDec. Specifically, when A>tDec, the determination unit 73 determines that “an object exists” and outputs the peak point information. On the other hand, when A≦tDec, the determination unit 73 determines that “the object does not exist” and does not output the peak point information. The formatter 74 converts the peak point information D and A output from the determination unit 73 and the scanning information (frame index frm, segment index seg) corresponding to the peak points into a format that is easy for the user (upper system) to use.

なお、受信フィルタ71の巡回畳み込み演算は、DFTを用いて周波数領域で実現されてもよい。こうすることで、演算量を大幅に削減できる。この場合、インパルス応答hをWレジスタで設定可能とする代わりに、インパルス応答hを予めDFT演算して周波数応答Hを求めて、周波数応答Hを設定可能にしておくとよい。図10(B)は、受信フィルタ71の巡回畳み込み演算を、DFTを用いて周波数領域で実現した場合のDSP16の行う信号処理のブロックダイアグラムを示す。 Note that the cyclic convolution operation of the receive filter 71 may be implemented in the frequency domain using DFT. By doing so, the amount of calculation can be greatly reduced. In this case, instead of allowing the impulse response h to be set by the W register, the frequency response H may be set by previously obtaining the frequency response H by performing a DFT operation on the impulse response h. FIG. 10B shows a block diagram of signal processing performed by the DSP 16 when the circular convolution operation of the reception filter 71 is implemented in the frequency domain using DFT.

また、DSP16は、射出光Loの走査方向に応じ、射出光Loの射出パワー及び射出間隔(即ち走査角度分解能)を調整する制御(単に「射出制御」とも呼ぶ。)を行う。この場合、DSP16は、制御信号Ct、Csを用いて射出制御を行う。 In addition, the DSP 16 performs control (simply referred to as “emission control”) for adjusting the emission power and the emission interval (that is, scanning angular resolution) of the emission light Lo according to the scanning direction of the emission light Lo. In this case, the DSP 16 performs injection control using control signals Ct and Cs.

具体的には、まず、DSP16は、走査方向検出部53から受信する走査方向情報SDIに基づき走査方向を検出する。そして、DSP16は、検出した走査方向に応じ、TXHV17が生成する高電圧VTXを調整するための制御信号CtをTXHV17に供給することで、LD35の射出パワーを調整する。さらに、DSP16は、検出した走査方向に応じ、セグメント周期nSegを調整するための制御信号Csを同期制御部13に供給することで、射出間隔を調整する。この場合、例えば、DSP16は、走査方向ごとに設定すべき高電圧VTX及びセグメント周期nSegの組み合わせを示すテーブル等を予めWレジスタ等に記憶しておき、当該テーブルを参照することで、検出した走査方向に応じて制御信号Ct、Csを生成する。なお、走査方向ごとの具体的な射出光Loの射出パワー及び射出間隔の設定については次のセクションで説明する。なお、DSP16は、本発明における「第1取得部」、「第2取得部」、「制御部」及び本発明におけるプログラムを実行するコンピュータの一例である。 Specifically, first, the DSP 16 detects the scanning direction based on the scanning direction information SDI received from the scanning direction detection section 53 . Then, the DSP 16 adjusts the emission power of the LD 35 by supplying the TXHV 17 with a control signal Ct for adjusting the high voltage VTX generated by the TXHV 17 according to the detected scanning direction. Further, the DSP 16 adjusts the ejection interval by supplying the synchronization control section 13 with a control signal Cs for adjusting the segment period nSeg according to the detected scanning direction. In this case, for example, the DSP 16 stores in advance a table or the like indicating combinations of the high voltage V TX and the segment period nSeg to be set for each scanning direction in the W register or the like, and refers to the table to detect Control signals Ct and Cs are generated according to the scanning direction. The specific setting of the emission power and the emission interval of the emission light Lo for each scanning direction will be described in the next section. The DSP 16 is an example of the "first acquisition unit", the "second acquisition unit", and the "control unit" in the present invention and a computer that executes the program in the present invention.

[走査方向に応じた射出パワー及び射出間隔の設定]
次に、走査方向に応じた射出パワー及び射出間隔の設定例について説明する。DS16は、車両の通常走行時においては、全方位に対し均一に(同一の強度・頻度で)光を射出する制御モード(「通常モード」とも呼ぶ)を実行する。本実施例においては、DSP16は、通常モードに変えて、以下の第1~第4制御モードを実施するようにしても良い。
以下に、射出パワー及び射出間隔の設定例について、それぞれ説明する。
[Setting of injection power and injection interval according to scanning direction]
Next, an example of setting the ejection power and the ejection interval according to the scanning direction will be described. During normal running of the vehicle, the DS 16 executes a control mode (also referred to as "normal mode") in which light is emitted uniformly (with the same intensity and frequency) in all directions. In this embodiment, the DSP 16 may implement the following first to fourth control modes instead of the normal mode.
Examples of setting the injection power and the injection interval will be described below.

(1)第1制御モードでの設定
図11は、第1制御モードでの360度の走査における射出光Loの射出パワー及び射出間隔を破線矢印により概略的に示した車両周辺の平面図である。図11では、破線矢印の長さは射出パワーを示し、破線矢印の間隔は射出光Loの射出間隔(射出頻度)を示している。なお、図11に示す破線矢印の長さは、射出光Loが実際に到達する範囲を示すものではなく、かつ、破線矢印の数は、360度の走査において実際に射出される射出光Loの数とは一致しない。
(1) Settings in the first control mode
FIG. 11 is a plan view of the surroundings of the vehicle schematically showing the emission power and the emission interval of the emission light Lo in the 360-degree scanning in the first control mode with dashed arrows. In FIG. 11, the length of the dashed arrow indicates the emission power, and the interval between the dashed arrows indicates the emission interval (emission frequency) of the emitted light Lo. Note that the length of the dashed arrow shown in FIG. 11 does not indicate the range that the emitted light Lo actually reaches, and the number of dashed arrows indicates the number of the emitted light Lo that is actually emitted in 360-degree scanning. number does not match.

図11に示すように、DSP16は、第1制御モードでは、車両の前方方向(図11では進行方向に対し左右約30度分の範囲の方向)において、射出光Loの射出パワーを通常よりも強く、かつ射出光Loの間隔を粗く(即ち走査角度分解能を低く)している。このように、DSP16は、より遠方の障害物を検出する観点から、車両の前方方向に射出する射出光Loの射出パワーを通常より強くする。また、この場合、DSP16は、アイセーフ等の観点から、車両の前方方向に射出する射出光Loを粗く射出する。これにより、DSP16は、制動距離以上の距離範囲で前方に位置する比較的大きめの物体を優先的に検知しつつ、アイセーフの基準を好適に満たすことができる。言い換えれば、アイセーフの基準を好適に満たしつつ、車両前方の物体については、側方や後方よりも、遠方のものを検知することが可能となる。 As shown in FIG. 11, in the first control mode, the DSP 16 increases the emission power of the emitted light Lo in the forward direction of the vehicle (in FIG. 11, the direction in the range of about 30 degrees left and right with respect to the traveling direction). It is strong and the interval of the emitted light Lo is made coarse (that is, the scanning angular resolution is made low). In this way, the DSP 16 makes the emission power of the emission light Lo emitted in the forward direction of the vehicle stronger than usual from the viewpoint of detecting a farther obstacle. Further, in this case, the DSP 16 roughly emits the emission light Lo emitted in the forward direction of the vehicle from the viewpoint of eye safety and the like. As a result, the DSP 16 can preferentially detect a relatively large object located in front within a distance range equal to or longer than the braking distance, and can preferably satisfy the eye-safe standard. In other words, it is possible to detect an object in front of the vehicle that is farther away than those to the side and rear of the vehicle while satisfactorily satisfying the eye-safe standard.

また、図11に示すように、DSP16は、第1制御モードでは、車両の後方方向(図11では後進方向に対し左右約30度分の方向)において、射出光Loの射出パワーを通常より弱く、かつ、射出光Loを粗く射出する。このように、DSP16は、障害物検出の必要性が比較的低い後方方向では、車両の後方に存在する遠方の物体を不要に検出するのを防ぐ。 Further, as shown in FIG. 11, in the first control mode, the DSP 16 makes the emission power of the emission light Lo weaker than normal in the rearward direction of the vehicle (the direction of about 30 degrees left and right with respect to the backward direction in FIG. 11). , and emits the emitted light Lo roughly. In this way, the DSP 16 avoids unnecessarily detecting distant objects behind the vehicle in the rear direction, where the need for obstacle detection is relatively low.

さらに、図11に示すように、DSP16は、第1制御モードでは、車両の側面方向(右側面方向、左側面方向)において、射出光Loの射出パワーを通常より弱く、かつ、射出光Loの間隔を密に(即ち走査角度分解能を高く)する。一般に、側面方向において遠くに存在する物体については、道路から離れており、検出する必要性が低い。一方、側面方向において比較的近くに存在するキロポスト、その他の標識や看板等については、例えば自己位置推定におけるランドマーク等として検出する必要性があり、かつ、比較的細い形状を有している場合がある。また、側面方向に存在する移動体(例えば他車線の車両や歩道の歩行者など)についても、障害物検出の観点から検出する必要性が高い。また、単純に射出の頻度だけを高くしてしまうと、アイセーフの基準を満たすことができなくなる可能性がある。以上を勘案し、DSP16は、車両の側面方向において、射出光Loの射出パワーを通常より弱く、かつ、射出光Loを密に射出することで、アイセーフ基準を好適に満たしつつ、比較的近くに存在する車両の側面方向の物体を高精度に検出する。 Further, as shown in FIG. 11, in the first control mode, the DSP 16 makes the emission power of the emission light Lo weaker than normal in the lateral direction of the vehicle (right side direction, left side direction) and increases the power of the emission light Lo. Close the spacing (that is, increase the scanning angular resolution). In general, objects that are far away in the lateral direction are farther from the road and need less detection. On the other hand, if there is a need to detect a kilometer post, other signs, signboards, etc., that are relatively close in the lateral direction, as a landmark in self-position estimation, and they have a relatively thin shape. There is In addition, it is highly necessary to detect moving objects existing in the lateral direction (for example, vehicles in other lanes, pedestrians on sidewalks, etc.) from the viewpoint of obstacle detection. Also, if the frequency of ejection is simply increased, there is a possibility that the eye-safe standard cannot be met. In consideration of the above, the DSP 16 makes the emission power of the emission light Lo weaker than usual and emits the emission light Lo densely in the lateral direction of the vehicle, thereby satisfactorily satisfying the eye-safe standard, and relatively close to the vehicle. Detect objects in the side direction of existing vehicles with high accuracy.

(2)第2~第4制御モードでの設定
次に、所定の条件を満たした場合における走査方向ごとの射出パワー及び射出間隔の設定例について説明する。以下では、具体例として3つのモード(第2~第4制御モード)について順に説明する。
(2) Settings in 2nd to 4th control modes
Next, an example of setting the ejection power and the ejection interval for each scanning direction when predetermined conditions are satisfied will be described. Three modes (second to fourth control modes) will be described in order below as specific examples.

(2-1)歩道に隣接した道路を走行する場合
DSP16は、現在位置情報IP及び地図情報IMに基づき、歩道に隣接した道路(複数車線がある道路の場合には、歩道に最も近い車線)を車両が走行していることを検知した場合、以下に説明する第2制御モードにより射出光Loの射出パワー及び走査角度分解能の制御を行う。この場合、例えば、DSP16は、現在位置情報IP及び地図情報IMに基づき、現在走行中の道路を認識すると共に、当該道路に隣接する歩道の有無を、地図情報IMを参照して判定する。
(2-1) When Driving on a Road Adjacent to a Sidewalk The DSP 16 selects a road adjacent to a sidewalk (in the case of a road with multiple lanes, the lane closest to the sidewalk) based on the current position information IP and map information IM. When it is detected that the vehicle is traveling, the emission power of the emission light Lo and the scanning angular resolution are controlled by the second control mode described below. In this case, for example, the DSP 16 recognizes the road on which the vehicle is currently traveling based on the current position information IP and the map information IM, and determines whether there is a sidewalk adjacent to the road by referring to the map information IM.

図12は、第2制御モードでの360度の走査における射出光Loの射出パワー及び射出間隔を破線矢印により概略的に示した車両周辺の平面図である。図12の例では、DSP16は、地図情報IMに登録された歩道80に隣接する車線81を走行中であることを現在位置情報IP及び地図情報IMに基づき認識し、第2制御モードを実行する。 FIG. 12 is a plan view of the surroundings of the vehicle schematically showing the emission power and the emission interval of the emission light Lo in the 360-degree scanning in the second control mode with dashed arrows. In the example of FIG. 12, the DSP 16 recognizes, based on the current position information IP and the map information IM, that the vehicle is traveling in the lane 81 adjacent to the sidewalk 80 registered in the map information IM, and executes the second control mode. .

図12の例では、DSP16は、歩道80が存在する側面方向である左側面方向では、射出光Loの射出パワーを右側面方向よりも少し強くし、かつ、かつ射出光Loを密に(即ち走査角度分解能を高く)射出する。言い換えると、DSP16は、左側面方向では、射出光Loを密に射出しつつ、アイセーフの基準を満たす範囲内において射出光Loの射出パワーを強くする。 In the example of FIG. 12, the DSP 16 makes the emission power of the emitted light Lo slightly stronger in the left side direction, which is the side direction where the sidewalk 80 exists, than in the right side direction, and makes the emitted light Lo denser (that is, high scanning angular resolution). In other words, the DSP 16 intensifies the emission power of the emitted light Lo within a range that satisfies the eye-safe standard while emitting the emitted light Lo densely in the left side direction.

このように、第2制御モードでは、DSP16は、歩道80が存在する左側面方向での射出光Loの射出パワーを、反対側の右側面方向での射出光Loの射出パワーよりも強くし、かつ、左側面方向での射出光Loの走査角度分解能を、反対側の右側面方向での射出光Loの走査角度分解能よりも高くする。このようにすることで、DSP16は、安全上正確に捕捉する必要がある歩行者等が存在する歩道上の物体検出精度を好適に高めることができる。 Thus, in the second control mode, the DSP 16 makes the emission power of the emission light Lo in the left side direction where the sidewalk 80 exists stronger than the emission power of the emission light Lo in the right side direction on the opposite side, In addition, the scanning angular resolution of the emitted light Lo in the left lateral direction is made higher than the scanning angular resolution of the emitted light Lo in the right lateral direction on the opposite side. By doing so, the DSP 16 can preferably increase the detection accuracy of objects on the sidewalk where pedestrians and the like that must be captured accurately for safety are present.

また、第2制御モードでは、DSP16は、車両の前方方向において、上述の第1制御モードと同様に、射出光Loの射出パワーを通常よりも強く、かつ射出光Loの間隔を粗く(即ち走査角度分解能を低く)するようにしてもよい。これにより、DSP16は、第1制御モードと同様、アイセーフの基準を満たしつつ、制動距離以上の距離範囲で前方に位置する比較的大きめの障害物を優先的に検知する。また、第2制御モードでは、DSP16は、障害物検出の必要性が比較的低い車両の後方方向では、第1制御モードと同様に、射出光Loの射出パワーを通常より弱く、かつ、射出光Loの間隔を粗くしてもよい。 In addition, in the second control mode, the DSP 16 makes the emission power of the emission light Lo stronger than usual and makes the interval of the emission light Lo coarser (i.e., scan Angular resolution may be lowered). As a result, the DSP 16 preferentially detects relatively large obstacles positioned ahead within a distance range equal to or greater than the braking distance while satisfying the eye-safe criteria, as in the first control mode. Further, in the second control mode, the DSP 16 sets the emission power of the emitted light Lo to be weaker than usual in the rearward direction of the vehicle where the need for obstacle detection is relatively low, and the emitted light Lo The Lo intervals may be coarse.

(2-2)交差点を右折する場合
DSP16は、現在位置情報IP及び地図情報IM及び経路情報IRに基づき、車両が右折すべき交差点に所定距離以内に近付いたことを検知した場合、以下に説明する第3制御モードにより射出制御を行う。この場合、例えば、DSP16は、現在位置情報IPと地図情報IMに基づき、現在走行中の道路を認識すると共に、経路情報IRに基づき、認識した道路上での右折地点の有無を判定する。そして、DSP16は、右折地点が存在すると判定した場合、現在位置から右折地点までの距離が所定距離以内であるか否か判定し、当該距離が所定距離以内である場合に、第3制御モードを実行する。
(2-2) When turning right at an intersection When the DSP 16 detects that the vehicle is approaching the intersection where the right turn is to be made within a predetermined distance based on the current position information IP, the map information IM, and the route information IR, the following is explained. Injection control is performed in the third control mode. In this case, for example, the DSP 16 recognizes the road on which the vehicle is currently traveling based on the current position information IP and the map information IM, and determines whether there is a right turn point on the recognized road based on the route information IR. When the DSP 16 determines that there is a right turn point, it determines whether the distance from the current position to the right turn point is within a predetermined distance, and if the distance is within the predetermined distance, the third control mode is selected. Execute.

図13は、第3制御モードでの360度の走査における射出光Loの射出パワー及び射出間隔を破線矢印により概略的に示した車両周辺の平面図である。図13の例では、DSP16は、次の右折地点に相当する交差点82に所定距離以内に近付いたことを、現在位置情報IP、地図情報IM及び経路情報IRに基づき認識し、第3制御モードを実行する。 FIG. 13 is a plan view of the surroundings of the vehicle schematically showing the emission power and the emission interval of the emission light Lo in the 360-degree scanning in the third control mode with dashed arrows. In the example of FIG. 13, the DSP 16 recognizes that the intersection 82 corresponding to the next right turn point is approaching within a predetermined distance based on the current position information IP, the map information IM, and the route information IR, and switches to the third control mode. Execute.

図13の例では、DSP16は、対向車が存在すると推定される方向である右前方方向(図13では直進方向から右へ約45度以内の方向)において、射出光Loの射出パワーを通常よりも強くしている。また、アイセーフ基準を満たすことを考慮して、射出光Loを粗く(即ち走査角度分解能を低く)射出する。このように、第3制御モードでは、対向車を優先的に検出すべき右折時に、対向車が高速移動場合も勘案し、ある程度遠くに存在する対向車についても検出できるように射出パワーを通常よりも強くする。これにより、DSP16は、アイセーフの基準を好適に順守しつつ、対向車を好適に検出することが可能である。 In the example of FIG. 13, the DSP 16 increases the emission power of the emitted light Lo in the forward right direction (in FIG. 13, the direction within about 45 degrees to the right from the straight ahead direction), which is the direction in which an oncoming vehicle is estimated to exist. is also getting stronger. In addition, in consideration of satisfying the eye-safe standard, the emitted light Lo is emitted coarsely (that is, the scanning angular resolution is lowered). In this way, in the third control mode, when turning right when oncoming vehicles should be preferentially detected, the injection power is increased more than usual so that even oncoming vehicles that are some distance away can be detected in consideration of the fact that oncoming vehicles are moving at high speed. also strengthen This allows the DSP 16 to preferably detect oncoming vehicles while preferably complying with eye-safe standards.

なお、図13の例では、DSP16は、対向車が存在すると推定される方向である右前方方向以外の方向では、射出光Loの射出パワー及び走査角度分解能を通常の設定又は通常よりも低い設定にしている。 In the example of FIG. 13, the DSP 16 sets the emission power and the scanning angular resolution of the emitted light Lo to normal settings or settings lower than normal in directions other than the forward right direction, which is the direction in which an oncoming vehicle is estimated to exist. I have to.

(2-3)交差点を左折する場合
DSP16は、現在位置情報IP及び地図情報IM及び経路情報IRに基づき、車両が左折すべき交差点に所定距離以内に近付いたことを検知した場合、以下に説明する第4制御モードにより射出光Loの射出パワー及び走査角度分解能の制御を行う。この場合、例えば、DSP16は、現在位置情報IPと地図情報IMに基づき、現在走行中の道路を認識すると共に、経路情報IRに基づき、認識した道路上での左折地点の有無を判定する。そして、DSP16は、左折地点が存在すると判定した場合、現在位置から左折地点までの距離が所定距離以内であるか否か判定し、当該距離が所定距離以内である場合に、第4制御モードを実行する。
(2-3) When Turning Left at an Intersection When the DSP 16 detects that the vehicle is approaching an intersection to turn left within a predetermined distance based on the current position information IP, the map information IM, and the route information IR, the following is explained. The emission power of the emission light Lo and the scanning angular resolution are controlled by the fourth control mode. In this case, for example, the DSP 16 recognizes the road on which the vehicle is currently traveling based on the current position information IP and the map information IM, and determines whether there is a left turn point on the recognized road based on the route information IR. When the DSP 16 determines that a left turn point exists, it determines whether the distance from the current position to the left turn point is within a predetermined distance, and if the distance is within a predetermined distance, the fourth control mode is selected. Execute.

図14は、第4制御モードでの360度の走査における射出光Loの射出パワー及び走査角度分解能を破線矢印により概略的に示した車両周辺の平面図である。図14の例では、DSP16は、現在位置情報IP、地図情報IM及び経路情報IRに基づき、次の左折地点に相当する交差点83に所定距離以内に近付いたことを認識し、第4制御モードを実行する。 FIG. 14 is a plan view of the surroundings of the vehicle schematically showing the emission power of the emission light Lo and the scanning angular resolution in 360-degree scanning in the fourth control mode with dashed arrows. In the example of FIG. 14, the DSP 16 recognizes that the intersection 83 corresponding to the next left turn point is approaching within a predetermined distance based on the current position information IP, the map information IM, and the route information IR, and switches to the fourth control mode. Execute.

図14の例では、DSP16は、交差点83を直進する横断歩道を渡る歩行者や交差点83を直進する二輪車等が存在すると推定される方向である左側面方向(図14では車両の左方向を中心とした約120度の範囲)の射出パワーを弱く、かつ、射出光Loを密に射出する。 In the example of FIG. 14, the DSP 16 detects the left lateral direction (the left direction of the vehicle in FIG. (range of about 120 degrees) is weak, and the emitted light Lo is emitted densely.

一般に、左折時では、特に横断中の歩行者や二輪車の巻き込みを防ぐために、車両の左側面方向に存在する比較的近くの物体を優先的に検出する必要がある。以上を勘案し、第4制御モードでは、左側面方向において、射出パワーを通常よりも弱くしつつ、横断中の歩行者や二輪車を確実に検出できるように走査角度分解能を高くする。これにより、DSP16は、左折時において、アイセーフの基準を好適に満たしつつ、注意すべき歩行者や二輪車などを精度良く検出することができる。 In general, when turning left, it is necessary to preferentially detect a relatively nearby object existing on the left side of the vehicle in order to prevent a pedestrian or a two-wheeled vehicle from getting caught in the crossing. In consideration of the above, in the fourth control mode, in the left lateral direction, the scanning angle resolution is increased so as to reliably detect pedestrians and two-wheeled vehicles that are crossing, while making the injection power weaker than usual. As a result, the DSP 16 can accurately detect a pedestrian, a two-wheeled vehicle, or the like to which attention should be paid, while suitably satisfying the eye-safe standard when turning left.

また、図14の例では、DSP16は、左側面方向以外の方向では、射出光Loの射出パワー及び走査角度分解能を通常の設定又は通常よりも低い設定にしている。 In addition, in the example of FIG. 14, the DSP 16 sets the emission power and scanning angular resolution of the emission light Lo to normal settings or settings lower than normal in directions other than the left lateral direction.

以上説明したように、実施例に係るライダ1は、パルストリガ信号PTに応じて射出光Loを照射する走査部55と、射出光Loの戻り光Lrを受光するAPD41と、DSP16とを備える。DSP16は、車両の位置を示す現在位置情報IP等を車載機2から取得する。そして、DSP16は、現在位置情報IP等に基づいて、走査部55が射出する射出光Loの強度及び射出頻度を制御する。これにより、ライダ1は、自動運転等に必要な物体検出の性能を好適に高めることができる。 As described above, the lidar 1 according to the embodiment includes the scanning unit 55 that emits the emitted light Lo according to the pulse trigger signal PT, the APD 41 that receives the return light Lr of the emitted light Lo, and the DSP 16 . The DSP 16 acquires current position information IP indicating the position of the vehicle from the vehicle-mounted device 2 . Then, the DSP 16 controls the intensity and emission frequency of the emission light Lo emitted by the scanning unit 55 based on the current position information IP and the like. As a result, the rider 1 can suitably improve the object detection performance necessary for automatic driving or the like.

[変形例]
次に、実施例に好適な変形例について説明する。以下の変形例は、組み合わせて上述の実施例に適用してもよい。
[Modification]
Next, a modification suitable for the embodiment will be described. The following modifications may be combined and applied to the above embodiment.

(変形例1)
DSP16は、車載機2から経路情報IR等を受信する代わりに、CANなどの所定の通信プロトコルにより車両からウィンカー情報を受信することで、第3又は第4制御モードの実行の要否を判定してもよい。
(Modification 1)
The DSP 16 receives turn signal information from the vehicle using a predetermined communication protocol such as CAN instead of receiving route information IR and the like from the in-vehicle device 2, thereby determining whether or not execution of the third or fourth control mode is necessary. may

この場合、DSP16は、右折することを示すウィンカー情報を受信したときに第3制御モードを実行すべきと判断し、左折することを示すウィンカー情報を受信したときに第4制御モードを実行すべきと判断する。この態様によっても、ライダ1は、車両が右折地点又は左折地点に近付いたことを好適に検知し、状況に適した射出制御を実行することができる。この場合、ウィンカー情報は、本発明における「経路情報」の一例である。 In this case, the DSP 16 determines that the third control mode should be executed when the winker information indicating to turn right is received, and the fourth control mode should be executed when the winker information indicating to turn left is received. I judge. This aspect also allows the rider 1 to suitably detect that the vehicle is approaching a right turn point or a left turn point, and execute injection control suitable for the situation. In this case, the winker information is an example of "route information" in the present invention.

(変形例2)
DSP16は、射出制御として、射出光Loの射出パワー又は射出間隔のいずれか一方のみを制御してもよい。
(Modification 2)
The DSP 16 may control only either the emission power or the emission interval of the emission light Lo as the emission control.

例えば、DSP16は、射出光Loの射出パワーのみを調整する場合、第1制御モードでは、前方方向の射出パワーを他の方向の射出パワーよりも強くし、第3制御モードでは、右前方方向の射出パワーを他の方向の射出パワーよりも強くする。また、DSP16は、射出光Loの射出間隔のみを調整する場合、第1制御モードでは、側面方向を他の方向よりも密に射出光Loを射出し、第2及び第4制御モードでは、左側面方向を他の方向よりも密に射出光Loを射出する。このように、本変形例によっても、DSP16は、優先して検出すべき対象の検出精度を好適に高めることができる。 For example, when the DSP 16 adjusts only the emission power of the emitted light Lo, the first control mode makes the emission power in the forward direction stronger than the emission power in other directions, and the third control mode adjusts the emission power in the right forward direction. Make the injection power stronger than the injection power in other directions. Further, when the DSP 16 adjusts only the emission interval of the emission light Lo, in the first control mode, the emission light Lo is emitted more densely in the side direction than in other directions, and in the second and fourth control modes, the left side The emission light Lo is emitted more densely in the surface direction than in other directions. In this manner, the DSP 16 can preferably improve the detection accuracy of the target to be detected with priority in this modified example as well.

1 ライダ
2 車載機
10 ASIC
16 DSP
17 トランスミッタ用高電圧生成部(TXHV)
18 レシーバ用高電圧生成部(RXHV)
30 トランスミッタ
35 LD
40 レシーバ
50 走査光学部
1 rider 2 on-vehicle device 10 ASIC
16 DSPs
17 Transmitter high voltage generator (TXHV)
18 Receiver high voltage generator (RXHV)
30 transmitter 35 LD
40 receiver 50 scanning optical unit

Claims (14)

移動体に配置可能な検出装置であって、
光を射出する射出部と、
対象物によって反射された前記光を受光する受光部と、を備え、
前記射出部は、側方に射出する前記光を、反対側の側方に射出する前記光の強度よりも高い強度で射出する、又は、側方に射出する前記光を、反対側の側方に射出する前記光の頻度よりも高い頻度で射出する検出装置。
A detection device that can be arranged on a moving body,
an emission part that emits light;
a light receiving unit that receives the light reflected by the object,
The emitting section emits the light emitted to the side with an intensity higher than the intensity of the light emitted to the opposite side, or emits the light emitted to the side to the opposite side. A detection device that emits at a frequency higher than the frequency of said light emitted to the.
移動体に配置可能な検出装置であって、
光を射出する射出部と、
対象物によって反射された前記光を受光する受光部と、
前記射出部が射出する光の強度及び射出の頻度の少なくとも一方を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、側方に射出する前記光の強度が、反対側の側方に射出する前記光の強度に対して高くなるように制御する、又は、側方に射出する前記光の頻度が、反対側の側方に射出する前記光の頻度に対して高くなるように制御する検出装置。
A detection device that can be arranged on a moving body,
an emission part that emits light;
a light receiving unit that receives the light reflected by the object;
a control unit that controls at least one of the intensity of the light emitted by the emission unit and the frequency of emission,
The control unit controls the intensity of the light emitted sideways to be higher than the intensity of the light emitted sideways on the opposite side, or controls the frequency of the light emitted sideways. , a detection device controlled to be high relative to the frequency of said light emerging laterally on the opposite side.
前記移動体の位置を示す位置情報を取得する第1取得部をさらに備え、
前記射出部は、前記位置情報に基づいて、側方に射出する前記光を、反対側の側方に射出する前記光の強度よりも高い強度で射出する、又は、側方に射出する前記光を、反対側の側方に射出する前記光の頻度よりも高い頻度で射出する請求項1に記載の検出装置。
Further comprising a first acquisition unit that acquires position information indicating the position of the mobile body,
Based on the position information, the emission unit emits the light emitted sideways with an intensity higher than the intensity of the light emitted sideways on the opposite side, or the light emitted sideways. is emitted with a higher frequency than the frequency of said light emitted laterally on the opposite side.
前記射出部は、道路上の特定地点の有無に基づいて、側方に射出する前記光を、反対側の側方に射出する前記光の強度よりも高い強度で射出する、又は、側方に射出する前記光を、反対側の側方に射出する前記光の頻度よりも高い頻度で射出する請求項1に記載の検出装置。 Based on the presence or absence of a specific point on the road, the emitting unit emits the light emitted to the side with an intensity higher than the intensity of the light emitted to the opposite side, or emits the light to the side 2. The detection device according to claim 1, wherein the emitted light is emitted with a frequency higher than the frequency of the emitted light to the opposite side. 前記移動体の位置を示す位置情報を取得する第1取得部をさらに備え、
前記制御部は、前記位置情報に基づいて、側方に射出する前記光の強度が、反対側の側方に射出する前記光の強度に対して高くなるように制御する、又は、側方に射出する前記光の頻度が、反対側の側方に射出する前記光の頻度に対して高くなるように制御する請求項2に記載の検出装置。
Further comprising a first acquisition unit that acquires position information indicating the position of the mobile body,
Based on the position information, the control unit controls the intensity of the light emitted to the side to be higher than the intensity of the light emitted to the opposite side, or 3. The detecting device according to claim 2, wherein the frequency of said emitted light is controlled to be higher than the frequency of said light emitted to the opposite side.
前記制御部は、道路上の特定地点の有無に基づいて、側方に射出する前記光の強度が、反対側の側方に射出する前記光の強度に対して高くなるように制御する、又は、側方に射出する前記光の頻度が、反対側の側方に射出する前記光の頻度に対して高くなるように制御する請求項2に記載の検出装置。 The control unit controls the intensity of the light emitted to the side based on the presence or absence of a specific point on the road so that the intensity of the light emitted to the side is higher than the intensity of the light emitted to the opposite side, or 3. The detection device according to claim 2, wherein the frequency of said light emitted sideways is controlled to be higher than the frequency of said light emitted sideways on the opposite side. 前記移動体の移動経路に関する経路情報を取得する第2取得部を更に備え、
前記射出部は、前記位置情報及び前記経路情報に基づいて、側方に射出する前記光を、反対側の側方に射出する前記光の強度よりも高い強度で射出する、又は、側方に射出する前記光を、反対側の側方に射出する前記光の頻度よりも高い頻度で射出する請求項3に記載の検出装置。
further comprising a second acquisition unit that acquires route information related to the movement route of the mobile body,
Based on the position information and the route information, the emitting unit emits the light emitted sideways with an intensity higher than the intensity of the light emitted sideways on the opposite side, or emits the light sideways. 4. The detection device according to claim 3, wherein the emitted light is emitted with a frequency higher than the frequency of the emitted light to the opposite side.
前記射出部は、前記移動体の前方と側方とで、前記光の強度及び射出の頻度が異なるように射出する請求項3または7に記載の検出装置。 8. The detection device according to claim 3, wherein the light emitting unit emits the light so that the intensity and the frequency of emission of the light are different between the front side and the side side of the moving body. 前記射出部は、前記移動体の側方に対し、前記移動体の前方の前記光の強度が高く且つ射出の頻度が少なくなるように射出する請求項8に記載の検出装置。 9. The detection device according to claim 8, wherein the emitting unit emits the light toward the side of the moving body so that the intensity of the light in front of the moving body is high and the frequency of emission is low. 前記射出部は、前記移動体が右折をするときには、前記移動体の前方右側が、他方に対して、前記光の強度が高く、且つ、前記光が射出される頻度が少なくなるように射出する請求項7に記載の検出装置。 When the moving body makes a right turn, the emitting part emits the light so that the front right side of the moving body has a higher intensity of the light and the light is emitted less frequently than the other side. 8. A detection device according to claim 7. 前記射出部は、前記移動体が左折をするときには、前記移動体の左側が、他方に対して、前記光の強度が高く、且つ、前記光が射出される頻度が少なくなるように射出する請求項7又は10に記載の検出装置。 When the moving body makes a left turn, the emitting part emits the light so that the left side of the moving body has a higher intensity of the light and the light is emitted less frequently than the other side of the moving body. Item 11. The detection device according to Item 7 or 10. 光を射出する射出部と、対象物によって反射された前記光を受光する受光部と、前記移動体の位置を示す位置情報を取得する第1取得部と、を有し、移動体に配置可能な検出装置が実行する制御方法であって、
前記射出部が射出する光の強度及び射出の頻度の少なくとも一方を制御する制御工程を有し、
前記制御工程は、前記位置情報に基づいて、側方に射出する前記光の強度が、反対側の側方に射出する前記光の強度に対して高くなるように制御する、又は、側方に射出する前記光の頻度が、反対側の側方に射出する前記光の頻度に対して高くなるように制御する制御方法。
It has an emitting part that emits light, a light receiving part that receives the light reflected by an object, and a first acquisition part that acquires position information indicating the position of the moving body, and can be arranged on the moving body. A control method executed by a detection device,
a control step of controlling at least one of the intensity and frequency of light emitted by the emission unit;
In the controlling step, based on the position information, the intensity of the light emitted to the side is controlled so as to be higher than the intensity of the light emitted to the opposite side, or A control method for controlling the frequency of the emitted light to be higher than the frequency of the light emitted to the opposite side.
光を射出する射出部と、対象物によって反射された前記光を受光する受光部と、前記移動体の位置を示す位置情報を取得する第1取得部と、を有し、移動体に配置可能な検出装置のコンピュータが実行するプログラムであって、
前記射出部は、射出する光の強度及び射出の頻度の少なくとも一方を制御し、
前記射出部は、前記位置情報に基づいて、側方に射出する前記光の強度が、反対側の側方に射出する前記光の強度に対して高くなるように制御する、又は、側方に射出する前記光の頻度が、反対側の側方に射出する前記光の頻度に対して高くなるように制御するプログラム。
It has an emitting part that emits light, a light receiving part that receives the light reflected by an object, and a first acquisition part that acquires position information indicating the position of the moving body, and can be arranged on the moving body. A program executed by a computer of a detection device,
The injection unit controls at least one of the intensity of emitted light and the frequency of emission,
Based on the position information, the emitting unit controls the intensity of the light emitted to the side to be higher than the intensity of the light emitted to the opposite side, or A program for controlling the frequency of the emitted light to be higher than the frequency of the light emitted to the opposite side.
請求項13に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。 A storage medium storing the program according to claim 13.
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