JP4370860B2 - Object detection device - Google Patents

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Description

本発明は、2次元スキャナを用いて車両周囲に存在する障害物や先行車の存在を検出する物体検出装置に関する。   The present invention relates to an object detection device that detects the presence of an obstacle or a preceding vehicle existing around a vehicle using a two-dimensional scanner.

従来より、車両周囲の障害物や先行車を検出するための技術としては、下記の特許文献1に記載された技術が知られている。この特許文献1に記載された光スキャナ装置には、縦横の2方向にミラー面が振動するマイクロスキャナを用いて、該ミラー面にレーザダイオードからのパルス光を反射させることで2次元走査を行っている。そして、従来では、2次元走査をしたことにより得た反射光を解析することにより、障害物との間の距離や方位を検出していた。   Conventionally, as a technique for detecting an obstacle around a vehicle and a preceding vehicle, a technique described in Patent Document 1 below is known. The optical scanner device described in Patent Document 1 uses a micro scanner whose mirror surface vibrates in two vertical and horizontal directions, and performs two-dimensional scanning by reflecting pulsed light from a laser diode on the mirror surface. ing. Conventionally, the distance and direction from an obstacle are detected by analyzing reflected light obtained by performing two-dimensional scanning.

また、2次元スキャナを用いたレーダ装置において、縦横の2方向に振動するミラー面の角度を検出する技術としては、PSD(Position Sensitive Device)等の位置検出素子を用いた手法、ミラーの支持部に設けたピエゾ抵抗の変化より検出する手法、スキャナの内部に配置した駆動用コイルの駆動信号に重畳する逆起電力を検出する手法などがある。
特開平9−101474号公報 特開平7−44647号公報 特開平7−128602号公報 特開平7−218857号公報 特開平11−305162号公報 特開2003−177340号公報 特開平7−141457号公報
Further, in a radar apparatus using a two-dimensional scanner, as a technique for detecting the angle of a mirror surface that vibrates in two vertical and horizontal directions, a technique using a position detection element such as PSD (Position Sensitive Device), a mirror support unit And a method of detecting a counter electromotive force superimposed on a drive signal of a drive coil disposed inside the scanner.
JP-A-9-101474 Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-44647 JP 7-128602 A JP 7-218857 A JP-A-11-305162 JP 2003-177340 A Japanese Patent Laid-Open No. 7-141457

しかしながら、上述した各ミラー面の角度を検出する技術において、広角の2次元スキャナの場合、大型の受光面を持つPSDが必要となって高コストになってしまう。   However, in the above-described technology for detecting the angle of each mirror surface, in the case of a wide-angle two-dimensional scanner, a PSD having a large light-receiving surface is required, resulting in high cost.

また、ピエゾ抵抗を検出する技術では、ミラー支持部を細くするためピエゾ抵抗の装着が困難であるという問題があった。   Further, the technology for detecting piezoresistance has a problem that it is difficult to mount the piezoresistor because the mirror support portion is thin.

更に、スキャナの駆動信号に重畳した逆起電力を検出する技術では、ミラー面の振動により変位速度成分に比例した電流が駆動用コイルに流れ、当該電流を積分することによりミラー面の角度や位相に関する情報を検出するが、駆動用コイルに流れる駆動パルス信号の影響によって位相誤差が生じやすい。   Furthermore, in the technology for detecting the counter electromotive force superimposed on the scanner drive signal, a current proportional to the displacement velocity component flows to the drive coil due to the vibration of the mirror surface, and by integrating the current, the angle and phase of the mirror surface are integrated. However, the phase error is likely to occur due to the influence of the drive pulse signal flowing in the drive coil.

また、ダブルジンバルタイプの2次元スキャナの場合、内側コイルと外側コイルのクロストークの影響によって両方の振動の逆起電力が混在した信号になってしまう。そして、クロストークの影響を受けた信号から移動平均算出処理を行って、ミラー面の変位速度情報を算出すると、位相誤差が生じやすく、ミラー面の角度情報に位相オフセットが生じ、検出画面で一つの物標が二重に検出されるといった問題点があった。   Further, in the case of a double gimbal type two-dimensional scanner, a signal in which counter electromotive forces of both vibrations are mixed is caused by the influence of crosstalk between the inner coil and the outer coil. When the moving average calculation process is performed from the signal affected by the crosstalk to calculate the displacement speed information of the mirror surface, a phase error is likely to occur, and a phase offset is generated in the angle information of the mirror surface. There was a problem that two targets were detected twice.

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、逆起電力から得られるスキャナのミラー面の角度情報について、位相補正を行って物体検出方位を正確なものとすることができる物体検出装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been proposed in view of the above situation, and it is possible to correct the object detection azimuth by performing phase correction on the angle information of the mirror surface of the scanner obtained from the back electromotive force. It is an object of the present invention to provide an object detection device that can perform the above.

本発明では、送出波を送出し、当該送出波が物体によって反射された反射波を検出して物体を検出する物体検出装置において、送出波を送出する反射面を縦振動駆動用コイルにより縦方向に振動させると共に前記反射面を横振動駆動用コイルにより横方向に振動させて、送出波を2次元方向に走査しながら送出する送出手段と、前記送出波が物体にて反射された反射波を受信する受信手段と、前記反射面の縦方向の振動により前記縦振動駆動用コイルに印加される逆起電力及び前記反射面の横方向の振動により前記横振動駆動用コイルに印加される逆起電力から前記反射面の振動を表す波形を求めて、前記反射面の振動を表す波形から当該波形の位相情報を推定し、当該位相情報を位相補正量に基づいて補正し、当該補正した位相情報の波形を求めて前記反射面の角度を算出し、当該角度に応じた前記送出波の送出方向を検出する送出方位検出手段と、前記送出方位検出手段により求められる前記反射面の振動を表す波形の位相を補正する位相補正量を設定する送出方位補正量設定手段とを備え、前記送出方位補正量設定手段は、前記送出波の送出範囲における物体消失点付近に存在する単一物体から反射した反射波の検知範囲が最小となるように前記反射面の振動を表す波形の位相を補正する位相補正量を設定し、前記送出方位検出手段は、反射面が振動する位相情報の時間微分値が正である場合に、反射面が振動する位相情報に対して前記送出方位補正量設定手段により設定された位相補正量を加算して、反射面の角度を求め、反射面が振動する位相情報の時間微分値が負である場合に、反射面が振動する位相情報に対して前記送出方位補正量設定手段により設定された位相補正量を減算して、反射面の角度を求める。 In the present invention, in an object detection device that detects an object by transmitting a transmitted wave and detecting the reflected wave reflected by the object, the reflection surface for transmitting the transmitted wave is longitudinally driven by a longitudinal vibration drive coil. And a transmission means for transmitting the transmission wave while scanning the transmission surface in a two-dimensional direction by vibrating the reflection surface in the horizontal direction by a lateral vibration drive coil, and a reflected wave reflected by the object. A receiving means for receiving, a counter electromotive force applied to the longitudinal vibration driving coil by the longitudinal vibration of the reflecting surface, and a counter electromotive force applied to the lateral vibration driving coil by the lateral vibration of the reflecting surface; Obtaining a waveform representing the vibration of the reflecting surface from the power, estimating phase information of the waveform from the waveform representing the vibration of the reflecting surface, correcting the phase information based on the phase correction amount, and correcting the phase information Waveform Calculating an angle of the reflecting surface in search, and sends the azimuth detecting means for detecting the delivery direction of the delivery wave in accordance with the angle, the phase of the waveform representing the vibration of the reflecting surface as determined by the sending direction detecting means A transmission azimuth correction amount setting means for setting a phase correction amount to be corrected, wherein the transmission azimuth correction amount setting means is configured to reflect a reflected wave reflected from a single object existing near an object vanishing point in the transmission range of the transmission wave. set the phase correction amount for correcting the phase of the waveform detection range represents the vibration of the reflecting surface so as to minimize the delivery direction detection means, the time differential value of the phase information reflecting surface vibrates is positive In this case, the phase correction amount set by the sending azimuth correction amount setting means is added to the phase information that the reflecting surface vibrates, the angle of the reflecting surface is obtained, and the time differential value of the phase information that the reflecting surface vibrates. Is negative Case, the reflective surface by subtracting the phase correction amount which is set by the sending direction correction amount setting means to the phase information of the vibration, determining the angle of the reflecting surface.

本発明に係る物体検出装置によれば、縦振動駆動用コイルと横振動駆動用コイルとの間で逆起電力波形にクロストークが発生する場合であっても、送出波の送出範囲における物体消失点付近における物体の検出範囲が最小となるように反射面の振動位相の補正を行うので、正確な物体の方位を検出することができる。   According to the object detection device of the present invention, even when crosstalk occurs in the counter electromotive force waveform between the longitudinal vibration driving coil and the lateral vibration driving coil, the object disappearance in the transmission range of the transmission wave is achieved. Since the vibration phase of the reflecting surface is corrected so that the detection range of the object in the vicinity of the point is minimized, it is possible to detect the accurate orientation of the object.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明は、例えば図1に示すように構成された物体検出装置に適用される。   The present invention is applied to, for example, an object detection apparatus configured as shown in FIG.

[物体検出装置の構成]
本発明に係る物体検出装置では、光学式スキャナを搭載し、当該光学式スキャナによって赤外光を送信信号として出射して、短時間のパルス信号を送信し、検出対象となる物標によって反射して戻ってきたパルス信号(反射信号)を受信するまでの時間を測定して距離を算出するパルス方式を採用した場合について説明する。また、以下の説明では、物体検出装置が車両に搭載され、車両周囲の物標を検出対象とする場合について説明する。
[Configuration of Object Detection Device]
In the object detection apparatus according to the present invention, an optical scanner is mounted, infrared light is emitted as a transmission signal by the optical scanner, a short-time pulse signal is transmitted, and reflected by a target to be detected. A case will be described in which a pulse method in which a distance is calculated by measuring a time until a pulse signal (reflected signal) returned is received is described. Further, in the following description, a case where the object detection device is mounted on a vehicle and a target around the vehicle is a detection target will be described.

なお、物体検出手法としては、赤外光を用いるレーザレーダの他に、電磁波を用いる電磁波レーダなどを用いても良く、更には送信信号として三角波によって周波数変調や振幅変調を施した連続波を送信し、反射信号の周波数変位や位相変位により距離を算出する方式であっても良い。   As an object detection method, in addition to laser radar using infrared light, electromagnetic wave radar using electromagnetic waves or the like may be used. Further, as a transmission signal, a continuous wave subjected to frequency modulation or amplitude modulation by a triangular wave is transmitted. In addition, a method of calculating the distance based on the frequency displacement or phase displacement of the reflected signal may be used.

この物体検出装置は、図1に示すように、信号送出部1、信号受信部2、信号処理部3を備え、当該信号処理部3が図示しない車両側CPU(Central Processing Unit)に接続されて構成されている。   As shown in FIG. 1, the object detection apparatus includes a signal transmission unit 1, a signal reception unit 2, and a signal processing unit 3. The signal processing unit 3 is connected to a vehicle-side CPU (Central Processing Unit) (not shown). It is configured.

信号送出部1は、レーザダイオード11、ミラー12、二次元スキャナ13、二次元スキャナ駆動部14及び温度検出部15を備えて構成されている。このような信号送出部1では、送信信号を送出するに際して、信号処理部3からレーザダイオード11に発光命令が送られることによりレーザダイオード11を駆動させ、当該レーザダイオード11により出射した赤外線レーザ光をミラー12を介して二次元スキャナ13に導き、二次元スキャナ13の動作によって送信信号を生成する。これにより、信号送出部1では、送信信号を例えば車両前方に送出する。   The signal transmission unit 1 includes a laser diode 11, a mirror 12, a two-dimensional scanner 13, a two-dimensional scanner driving unit 14, and a temperature detection unit 15. In such a signal sending unit 1, when sending a transmission signal, a light emission command is sent from the signal processing unit 3 to the laser diode 11 to drive the laser diode 11, and the infrared laser light emitted from the laser diode 11 is emitted. The light is guided to the two-dimensional scanner 13 through the mirror 12 and a transmission signal is generated by the operation of the two-dimensional scanner 13. Thereby, in the signal transmission part 1, a transmission signal is transmitted ahead of vehicles, for example.

このとき、二次元スキャナ駆動部14では、二次元スキャナ13の赤外レーザ光反射面から送出される送信信号を車両前方において二次元走査させるために、二次元スキャナ13の反射面を縦方向及び横方向の二次元に振動させるように制御する。ここで、二次元スキャナ駆動部14では、信号処理部3からの周波数制御信号を受け、当該周波数制御信号によって指定された周波数にて二次元スキャナ13の反射面を振動させる。   At this time, in the two-dimensional scanner driving unit 14, in order to two-dimensionally scan the transmission signal transmitted from the infrared laser light reflecting surface of the two-dimensional scanner 13 in front of the vehicle, the reflecting surface of the two-dimensional scanner 13 is moved in the vertical direction and Control to vibrate in two dimensions in the horizontal direction. Here, the two-dimensional scanner driving unit 14 receives the frequency control signal from the signal processing unit 3 and vibrates the reflecting surface of the two-dimensional scanner 13 at a frequency specified by the frequency control signal.

また、信号送出部1における温度検出部15は、二次元スキャナ13の共振周波数が車両周囲の温度変化等に起因して経時変化することがあるため、二次元スキャナ13の温度を検出して信号処理部3に送る。   Further, the temperature detection unit 15 in the signal sending unit 1 detects the temperature of the two-dimensional scanner 13 because the resonance frequency of the two-dimensional scanner 13 may change with time due to a temperature change around the vehicle. Send to processing unit 3.

信号受信部2は、送信信号の送出範囲に存在する物体にて反射した反射信号を受光するフォトダイオード21及び光学レンズ22から構成されている。このような信号受信部2では、送信信号を二次元方向で走査して物体にて反射された異なる入射角の反射信号が送られると、当該入射角の異なる反射信号を光学レンズ22によって集光して、フォトダイオード21に送る。これにより、フォトダイオード21では、反射信号の強度に応じた受光情報を信号処理部3に送る。   The signal receiving unit 2 includes a photodiode 21 and an optical lens 22 that receive a reflected signal reflected by an object existing in a transmission signal transmission range. In such a signal receiving unit 2, when a reflection signal having a different incident angle reflected by an object is scanned by scanning the transmission signal in a two-dimensional direction, the reflected signal having a different incident angle is collected by the optical lens 22. Then, it is sent to the photodiode 21. Thereby, the photodiode 21 sends light reception information corresponding to the intensity of the reflected signal to the signal processing unit 3.

二次元スキャナ13は、例えば図2に示すようなダブルジンバル型マイクロスキャナとして構成される。すなわち、二次元スキャナ13は、略中央部に赤外レーザ光を反射して反射信号として送出する信号送出用ミラー41が設けられ、当該信号送出用ミラー41が縦方向梁部42を介してミラーサポート43に接続され、当該ミラーサポート43が横方向梁部44を介してスキャナ台座基板45に接続されている。このような二次元スキャナ13では、横方向梁部44によってミラーサポート43をスキャナ台座基板45に支持させ、縦方向梁部42によって信号送出用ミラー41をミラーサポート43に支持させて構成されている。   The two-dimensional scanner 13 is configured, for example, as a double gimbal type micro scanner as shown in FIG. That is, the two-dimensional scanner 13 is provided with a signal sending mirror 41 that reflects infrared laser light and sends it as a reflected signal at a substantially central portion, and the signal sending mirror 41 is mirrored via the longitudinal beam 42. The mirror support 43 is connected to the scanner base substrate 45 via the lateral beam portion 44. In such a two-dimensional scanner 13, the mirror support 43 is supported on the scanner base substrate 45 by the horizontal beam portion 44, and the signal transmission mirror 41 is supported on the mirror support 43 by the vertical beam portion 42. .

また、二次元スキャナ13には、縦方向に信号反射角度を振動させるための縦方向用永久磁石46a、46b、横方向に信号反射角度を振動させるための横方向用永久磁石47a、47bの二組の永久磁石が配設されている。これにより、二次元スキャナ13では、縦方向用永久磁石46a、46bにより縦方向における磁界をスキャナ台座基板45全体に印加し、横方向用永久磁石47a、47bにより横方向における磁界をスキャナ台座基板45全体に印加する。   Further, the two-dimensional scanner 13 includes two permanent magnets 46a and 46b for vertical direction for vibrating the signal reflection angle in the vertical direction and two permanent magnets 47a and 47b for horizontal direction for vibrating the signal reflection angle in the horizontal direction. A set of permanent magnets is provided. Thus, in the two-dimensional scanner 13, a vertical magnetic field is applied to the entire scanner base board 45 by the vertical permanent magnets 46a and 46b, and a horizontal magnetic field is applied to the scanner base board 45 by the horizontal permanent magnets 47a and 47b. Apply to the whole.

更に、二次元スキャナ13は、図示しないが、信号送出用ミラー41の裏面外枠に内側振動駆動用コイル(縦振動駆動用コイル)、ミラーサポート43の裏面外枠に外側振動駆動コイル(横振動駆動用コイル)が配線されている。これにより、二次元スキャナ駆動部14では、各コイルに流す電流量と各永久磁石46,47により印加させている磁界とによって、信号送出用ミラー41の端部及びミラーサポート43の端部にローレンツ力を発生させて、縦方向梁部42及び横方向梁部44を軸として縦方向振動及び横方向振動の共振振動を発生させることになる。   Further, although not shown, the two-dimensional scanner 13 has an inner vibration driving coil (longitudinal vibration driving coil) on the back outer frame of the signal transmission mirror 41, and an outer vibration driving coil (lateral vibration) on the rear outer frame of the mirror support 43. The driving coil is wired. Thus, in the two-dimensional scanner driving unit 14, Lorentz is applied to the end of the signal transmission mirror 41 and the end of the mirror support 43 by the amount of current flowing through each coil and the magnetic field applied by each permanent magnet 46, 47. A force is generated, and resonance vibrations of longitudinal vibration and lateral vibration are generated with the longitudinal beam portion 42 and the lateral beam portion 44 as axes.

このような二次元スキャナ駆動部14は、図3に示すように、縦駆動信号発生器51、横駆動信号発生器52、利得可変増幅器53、54から構成される。   As shown in FIG. 3, the two-dimensional scanner drive unit 14 includes a vertical drive signal generator 51, a horizontal drive signal generator 52, and variable gain amplifiers 53 and 54.

この二次元スキャナ駆動部14では、信号処理部3からの二次元スキャナ13の駆動命令を入力すると、縦駆動信号発生器51により矩形波の縦振動信号(縦駆動信号)を発振させ、横駆動信号発生器52により矩形波の横振動信号(横駆動信号)を発振させる。このとき、二次元スキャナ駆動部14では、縦駆動信号発生器16及び横駆動信号発生器17で発振させた縦駆動信号及び横駆動信号の矩形波を、信号処理部3から入力される周波数制御信号に応じた周波数に調整して、利得可変増幅器53,54に出力させる。   In the two-dimensional scanner driving unit 14, when a driving command for the two-dimensional scanner 13 is input from the signal processing unit 3, a vertical driving signal generator 51 oscillates a vertical vibration signal (vertical driving signal) of a rectangular wave, thereby driving horizontally. The signal generator 52 oscillates a rectangular vibration signal (lateral drive signal). At this time, in the two-dimensional scanner driving unit 14, frequency control for inputting the vertical driving signal and the rectangular wave of the horizontal driving signal generated by the vertical driving signal generator 16 and the horizontal driving signal generator 17 from the signal processing unit 3. The frequency is adjusted according to the signal and output to variable gain amplifiers 53 and 54.

なお、縦駆動信号及び横駆動信号は、二次元スキャナ13の共振周波数付近の周波数に初期設定される。この共振周波数は、二次元スキャナ13の1次共振、2次共振などのいずれの共振周波数でもよい。また、この縦駆動信号及び横駆動信号の周波数は、温度検出部15により検出された二次元スキャナ13の温度に応じた二次元スキャナ13の共振周波数信号と近い周波数となるように、信号処理部3によって調整される。   Note that the vertical drive signal and the horizontal drive signal are initially set to frequencies near the resonance frequency of the two-dimensional scanner 13. This resonance frequency may be any resonance frequency such as primary resonance or secondary resonance of the two-dimensional scanner 13. The frequency of the vertical drive signal and the horizontal drive signal is such that the frequency is close to the resonance frequency signal of the two-dimensional scanner 13 corresponding to the temperature of the two-dimensional scanner 13 detected by the temperature detector 15. 3 is adjusted.

利得可変増幅器53,54は、入力された各縦駆動信号及び横駆動信号を、信号処理部3からの振動振幅制御信号にて示される調整値に基づき信号増幅を行って、二次元スキャナ13に送る。これにより、二次元スキャナ駆動部14では、縦振動駆動用コイルに縦駆動信号を供給すると共に横振動駆動用コイルに横駆動信号を供給して、上述したように信号送出用ミラー41を縦方向及び横方向に振動させて、信号送出用ミラー41から送出する送信信号を走査させる。   The variable gain amplifiers 53 and 54 amplify the input vertical drive signal and horizontal drive signal based on the adjustment value indicated by the vibration amplitude control signal from the signal processing unit 3, and send. As a result, the two-dimensional scanner drive unit 14 supplies the longitudinal drive signal to the longitudinal vibration drive coil and the transverse drive signal to the transverse vibration drive coil, thereby causing the signal transmission mirror 41 to move in the longitudinal direction as described above. The transmission signal transmitted from the signal transmission mirror 41 is scanned by vibrating in the horizontal direction.

このように、二次元スキャナ駆動部14により二次元スキャナ13の動作を制御することにより、物体検出装置からは、図4に示すような走査を行うように送信信号を送出する。すなわち、物体検出装置は、所謂リサージュスキャンと称されるスキャン方法によって二次元スキャナ13を二次元振動させることにより、図4中の各観測点に示すような単位時間で送信信号を送出する。   In this way, by controlling the operation of the two-dimensional scanner 13 by the two-dimensional scanner driving unit 14, the object detection device transmits a transmission signal so as to perform scanning as shown in FIG. That is, the object detection apparatus transmits a transmission signal in unit time as shown at each observation point in FIG. 4 by vibrating the two-dimensional scanner 13 two-dimensionally by a so-called Lissajous scan.

信号処理部3は、図示しないROM(Read Only Memory)等の記憶部に車両前方に存在する物体との距離及び方位を求めるプログラムを記憶し、RAM(Random Access Memory)等の作業領域を使用して当該プログラムをCPU(Central Processing Unit)により実行することにより、図1に示すような各機能部を有する。すなわち、信号処理部3は、レーザダイオード11と接続された送信パルス発生部31、二次元スキャナ13と接続された送信方位検出部32、送信方位補正部33、二次元スキャナ駆動部14と接続された駆動信号調整部34、フォトダイオード21と接続された距離検出部35、物標認識処理部36とを有し、物標までの距離や物標の方位、形状などを算出する。   The signal processing unit 3 stores a program for obtaining a distance and direction from an object existing in front of the vehicle in a storage unit such as a ROM (Read Only Memory) (not shown), and uses a work area such as a RAM (Random Access Memory). By executing the program by a CPU (Central Processing Unit), each functional unit as shown in FIG. 1 is provided. That is, the signal processing unit 3 is connected to the transmission pulse generation unit 31 connected to the laser diode 11, the transmission direction detection unit 32 connected to the two-dimensional scanner 13, the transmission direction correction unit 33, and the two-dimensional scanner drive unit 14. And a distance detection unit 35 connected to the photodiode 21 and a target recognition processing unit 36, and calculates the distance to the target, the direction and shape of the target, and the like.

送信パルス発生部31は、図4に示すような各観測点に送信信号を送出させるために、パルス方式によってレーザダイオード11を発光させる発光命令を生成する。これにより、送信パルス発生部31は、レーザダイオード11から赤外レーザ光からなるパルスを発生させる。   The transmission pulse generator 31 generates a light emission command for causing the laser diode 11 to emit light by a pulse method in order to send a transmission signal to each observation point as shown in FIG. As a result, the transmission pulse generator 31 generates a pulse composed of infrared laser light from the laser diode 11.

送信方位検出部32は、二次元スキャナ13の状態を監視することにより、信号送出用ミラー41から車両前方に送出している送信信号の送信方位を検出する。このとき、送信方位検出部32は、レーザダイオード11から送出信号が送信された時点での信号送出用ミラー41における反射面角度を縦振動駆動用コイル及び横振動駆動用コイルに重畳する逆起電力から算出して、送信信号の送出方位を検出する。   The transmission azimuth detector 32 detects the transmission azimuth of the transmission signal transmitted forward from the signal transmission mirror 41 by monitoring the state of the two-dimensional scanner 13. At this time, the transmission azimuth detector 32 superimposes the reflection surface angle of the signal transmission mirror 41 at the time when the transmission signal is transmitted from the laser diode 11 on the longitudinal vibration driving coil and the lateral vibration driving coil. To calculate the transmission direction of the transmission signal.

送信方位補正部33は、送信方位検出部32にて検出している送信信号の送信方位を入力すると共に、物標認識処理部36から送信方位を補正する補正情報が送られる。これにより、送信方位補正部33は、補正情報に基づいて、送信方位検出部32から送られた送信方位を補正して、方位情報として物標認識処理部36に送る。   The transmission azimuth correction unit 33 receives the transmission azimuth of the transmission signal detected by the transmission azimuth detection unit 32 and receives correction information for correcting the transmission azimuth from the target recognition processing unit 36. Thereby, the transmission azimuth correction unit 33 corrects the transmission azimuth sent from the transmission azimuth detection unit 32 based on the correction information, and sends the correction to the target recognition processing unit 36 as azimuth information.

駆動信号調整部34は、二次元スキャナ13の信号送出用ミラー41の縦方向及び横方向の周波数及び振幅を制御する制御信号を二次元スキャナ駆動部14に送る。また、この駆動信号調整部34では、温度検出部15により検出された二次元スキャナ13の温度情報を入力して、縦駆動信号及び横駆動信号の周波数を調整して、信号送出用ミラー41の振動周波数を調整する。   The drive signal adjustment unit 34 sends a control signal for controlling the frequency and amplitude in the vertical and horizontal directions of the signal transmission mirror 41 of the two-dimensional scanner 13 to the two-dimensional scanner drive unit 14. In addition, the drive signal adjustment unit 34 inputs the temperature information of the two-dimensional scanner 13 detected by the temperature detection unit 15, adjusts the frequency of the vertical drive signal and the horizontal drive signal, and adjusts the frequency of the signal transmission mirror 41. Adjust the vibration frequency.

距離検出部35は、送信パルス発生部31による送信信号の送信タイミング及びフォトダイオード21による受信信号の受光タイミングを検出して、自車両から前方に存在する物体との距離を検出して、物標認識処理部36に送る。   The distance detection unit 35 detects the transmission timing of the transmission signal by the transmission pulse generation unit 31 and the light reception timing of the reception signal by the photodiode 21, detects the distance to the object existing ahead of the host vehicle, and The data is sent to the recognition processing unit 36.

このとき、物体検出装置は、図5に示すように、送信信号を送出するトリガ信号に従って送信パルス発生部31からレーザダイオード11に発光命令を与えると(図5(a))、当該発光命令が発生したタイミングで、レーザダイオード11によって、パルス幅τの発光パルスを発生させ(図5(b))、時刻t1にて信号送出用ミラー41から送信信号を送出する(図5(c))。そして、車両前方の物体によって送信信号が反射して、時刻t1から時間Δtを経た後の時刻t2でフォトダイオード21によって受光信号を受光すると(図5(d))、距離検出部35にて時間Δtを用いて物体との距離を演算する。   At this time, as shown in FIG. 5, when the object detection device gives a light emission command from the transmission pulse generator 31 to the laser diode 11 in accordance with a trigger signal for transmitting a transmission signal (FIG. 5A), the light emission command is At the generated timing, the laser diode 11 generates a light emission pulse having a pulse width τ (FIG. 5B), and transmits a transmission signal from the signal transmission mirror 41 at time t1 (FIG. 5C). Then, the transmission signal is reflected by an object in front of the vehicle, and when the light reception signal is received by the photodiode 21 at time t2 after the time Δt has elapsed from time t1 (FIG. 5D), the distance detection unit 35 performs time. The distance from the object is calculated using Δt.

ここで、距離検出部35は、パルス光である送信信号を送出してから反射光である受信信号が受光されるまでの時間をΔt、光速をC、物体検出装置と物標までの距離Dとすると、当該距離Dを、下記の式1に示すように、
D=C・Δt/2 (式1)
なる演算を行うことにより求める。なお、距離検出部35は、実際の距離算出に際して、回路遅延などにより生じる計測距離の誤差を考慮し、誤差を補正して物標までの距離を算出する。そして、距離検出部35により求められた距離Dは、物標認識処理部36に送られる。
Here, the distance detection unit 35 sets Δt as the time from when the transmission signal that is pulsed light is transmitted to when the reception signal that is reflected light is received, C as the speed of light, and the distance D between the object detection device and the target. Then, the distance D is expressed by the following formula 1,
D = C · Δt / 2 (Formula 1)
Is obtained by performing the following calculation. Note that the distance detection unit 35 calculates the distance to the target by correcting the error in consideration of the measurement distance error caused by circuit delay or the like when calculating the actual distance. Then, the distance D obtained by the distance detection unit 35 is sent to the target recognition processing unit 36.

物標認識処理部36では、距離検出部35から物体との距離Dが送られると共に、送信方位補正部33から補正済の方位情報が送られる。これにより、物標認識処理部36では、方位情報から信号送出用ミラー41の反射面角度を認識することで、送信信号の送出方向を検出し、当該送出方向と距離Dとを対応させる。そして、物標認識処理部36では、予め設定された観測時間毎に送出方向と距離Dとからなる2次元観測データを生成する。   In the target recognition processing unit 36, the distance D to the object is sent from the distance detection unit 35, and corrected direction information is sent from the transmission direction correction unit 33. Thus, the target recognition processing unit 36 recognizes the reflection surface angle of the signal transmission mirror 41 from the azimuth information, thereby detecting the transmission direction of the transmission signal and correlates the transmission direction with the distance D. Then, the target recognition processing unit 36 generates two-dimensional observation data composed of the sending direction and the distance D for each preset observation time.

また、物標認識処理部36では、観測時間ごとの2次元観測データから、複数の観測時間に亘って、例えば先行車の同定処理を行って先行車情報や障害物情報を生成する。そして、物標認識処理部36では、車両側CPUとして、例えば先行車までの距離が設定車間距離となるように先行車追従制御を行うACC(Adaptive Cruise Control)コントローラなどに、先行車情報や障害物情報を送信する。   In addition, the target recognition processing unit 36 performs, for example, identification processing of a preceding vehicle over a plurality of observation times from the two-dimensional observation data for each observation time, and generates preceding vehicle information and obstacle information. Then, in the target recognition processing unit 36, as the vehicle-side CPU, for example, an ACC (Adaptive Cruise Control) controller that performs preceding vehicle follow-up control so that the distance to the preceding vehicle becomes the set inter-vehicle distance, etc. Send material information.

[位相補正処理]
つぎに、本発明を適用した物体検出装置において、信号送出用ミラー41の角度を示す角度情報の位相補正を行う位相補正処理について説明する。この位相補正処理は、信号送出用ミラー41を縦方向に駆動する場合と、横方向に駆動する場合とで、各方向に対応したコイル間において発生する逆起電力のクロストークによって発生する位相ずれを補正するものである。
[Phase correction processing]
Next, a phase correction process for correcting the phase of angle information indicating the angle of the signal transmission mirror 41 in the object detection apparatus to which the present invention is applied will be described. This phase correction processing is performed when the signal transmission mirror 41 is driven in the vertical direction and when it is driven in the horizontal direction, and a phase shift caused by crosstalk of counter electromotive force generated between coils corresponding to each direction. Is to correct.

すなわち、この位相補正処理を行う物体検出装置は、図6に示すように、送信方位検出部32が二次元スキャナ13及び二次元スキャナ駆動部14と接続された逆起電力検出部61及びスキャナ位相算出部62により構成され、送信方位補正部33が位相波形微分値検出部71及び位相補正量加減算部72により構成されている。   That is, as shown in FIG. 6, the object detection apparatus that performs this phase correction processing includes the back electromotive force detection unit 61 and the scanner phase in which the transmission direction detection unit 32 is connected to the two-dimensional scanner 13 and the two-dimensional scanner driving unit 14. The transmission azimuth correcting unit 33 includes a phase waveform differential value detecting unit 71 and a phase correction amount adding / subtracting unit 72.

逆起電力検出部61では、二次元スキャナ駆動部14の駆動信号から抽出した逆起電力を正規化し、スキャナ位相算出部62では、移動平均および時間積分することで、スキャナ反射面振動の位相情報を推定し、信号送出用ミラー41の振幅値を乗算することで角度情報を出力して、送信方位補正部33に送る。
The back electromotive force detection unit 61 normalizes the back electromotive force extracted from the drive signal of the two-dimensional scanner drive unit 14, and the scanner phase calculation unit 62 integrates the moving average and time to obtain phase information of the scanner reflection surface vibration. Is multiplied by the amplitude value of the signal transmission mirror 41 to output angle information and sent to the transmission azimuth correction unit 33.

これに応じて、位相波形微分値検出部71では、位相波形の時間微分値を検出して、当該時間微分値の符号が正又は負であるかの判定を行って信号送出用ミラー41の変位方向の検出を行う。そして、位相補正量加減算部72では、位相波形微分値検出部71による正負判定に基づいて、物標認識処理部36からの位相補正値の符号を変化させてスキャナ位相算出部62からの位相情報に加算する構成としている。これにより、送信方位補正部33では、クロストークによって発生する検出位相の誤差を補正する。   In response to this, the phase waveform differential value detection unit 71 detects the time differential value of the phase waveform, determines whether the sign of the time differential value is positive or negative, and displaces the signal transmission mirror 41. Detect direction. Then, the phase correction amount addition / subtraction unit 72 changes the sign of the phase correction value from the target recognition processing unit 36 based on the positive / negative determination by the phase waveform differential value detection unit 71 to change the phase information from the scanner phase calculation unit 62. It is set as the structure added to. As a result, the transmission azimuth correcting unit 33 corrects an error in the detected phase caused by crosstalk.

ここで、位相補正量加減算部72は、予め測定しておいた逆起電力のクロストークによって発生する固定位相ずれ量に基づいた位相補正値を用いて、下記の式2及び式3の演算を行うことにより信号送出用ミラー41の補正角度を演算する。このとき、Aを信号送出用ミラー41の変位振幅とし、位相遅れが生じていて、反射面振動の位相情報の時間微分値が正の場合には、信号送出用ミラー41の補正角度を、
A・sin{(反射面振動の位相情報)+(位相補正量)} (式2)
なる演算式により求め、位相遅れが生じていて、反射面振動の位相情報の時間微分値が負の場合には、信号送出用ミラー41の補正角度を、
A・sin{(反射面振動の位相情報)−(位相補正量)} (式3)
なる演算式により求める。
Here, the phase correction amount addition / subtraction unit 72 uses the phase correction value based on the fixed phase shift amount generated by the cross-talk of the back electromotive force measured in advance, and performs the calculations of the following formulas 2 and 3. By doing so, the correction angle of the signal transmission mirror 41 is calculated. At this time, when A is the displacement amplitude of the signal transmission mirror 41, a phase delay occurs, and the time differential value of the phase information of the reflection surface vibration is positive, the correction angle of the signal transmission mirror 41 is
A · sin {(phase information of reflection surface vibration) + (phase correction amount)} (Formula 2)
When the phase delay occurs and the time differential value of the phase information of the reflection surface vibration is negative, the correction angle of the signal transmission mirror 41 is
A · sin {(phase information of reflection surface vibration) − (phase correction amount)} (Formula 3)
It is calculated by the following equation.

そして、位相補正量加減算部72では、信号送出用ミラー41の反射面の変位方向によって、位相補正値の符号を変えて、位相情報を修正することで固定位相ずれ量による角度位相情報の検出誤差を低減する。   Then, the phase correction amount addition / subtraction unit 72 changes the sign of the phase correction value according to the displacement direction of the reflecting surface of the signal transmission mirror 41 and corrects the phase information to correct the detection error of the angle phase information due to the fixed phase shift amount Reduce.

このような式2及び式3の演算を行った場合の逆起電力波形の位相及び振幅のシミュレーション結果を図7に示す。この図7によれば、誤差を含んだ角度位相情報(出力位相、出力波形)を信号送出用ミラー41の変位方向に応じて、位相補正量を加算又は減算した補正位相波形を求める。   FIG. 7 shows the simulation results of the phase and amplitude of the back electromotive force waveform when the calculations of Equations 2 and 3 are performed. According to FIG. 7, a corrected phase waveform is obtained by adding or subtracting the phase correction amount from the angle phase information (output phase, output waveform) including an error according to the displacement direction of the signal transmission mirror 41.

また、この物体検出装置においては、信号送出用ミラー41の共振周波数が温度変化によって経時変化する場合があり、当該信号送出用ミラー41の共振周波数の変化により各コイル間のクロストークによる位相誤差が変化してしまい、上述した固定位相ずれ量に基づいた補正を行っても物標が確実に認識されない場合がある。これに対し、物体検出装置では、物標を認識している最中において位相補正量を調整する処理を行う。   In this object detection device, the resonance frequency of the signal transmission mirror 41 may change with time due to temperature changes, and the phase error due to crosstalk between the coils due to the change in the resonance frequency of the signal transmission mirror 41 may occur. In some cases, the target may not be reliably recognized even if correction based on the above-described fixed phase shift amount is performed. In contrast, the object detection apparatus performs a process of adjusting the phase correction amount during the recognition of the target.

ここで、物体検出装置は、固定位相ずれ量に基づいた位相補正量を求めるに際して、送信信号の送出範囲である2次元観測エリアの中央付近に単一の反射体を置き、位相補正量を変動させながら、2次元観測を行い、2次元検知画面上における物体消失点に存在する物標の検出領域及び検出面積が縦横ともに最小になるような位相補正量を検出する。そして、物体検出装置では、この位相補正量をRAM等に保存しておき、式2及び式3に示す演算を行う。   Here, when obtaining the phase correction amount based on the fixed phase shift amount, the object detection device places a single reflector near the center of the two-dimensional observation area, which is the transmission range of the transmission signal, and varies the phase correction amount. Then, two-dimensional observation is performed, and a phase correction amount is detected so that the detection area and detection area of the target existing at the object vanishing point on the two-dimensional detection screen are minimized both vertically and horizontally. In the object detection apparatus, the phase correction amount is stored in a RAM or the like, and calculations shown in Expression 2 and Expression 3 are performed.

これに対し、例えば車両が走行しているときに位相補正量を調整するに際して、物体検出装置では、直線道路を一定速度で先行車両に追従している場合など反射信号が物体消失点付近に安定して検出される状態で、位相補正量を変動させながら2次元観測を行い、先行車両の検出領域及び検出面積が最小になる位相補正量を検出する。   On the other hand, for example, when adjusting the phase correction amount when the vehicle is running, the object detection device stabilizes the reflected signal near the object vanishing point, such as when following a preceding vehicle at a constant speed on a straight road. In this state, two-dimensional observation is performed while varying the phase correction amount, and the phase correction amount that minimizes the detection area and detection area of the preceding vehicle is detected.

このような位相補正量を調整する処理は、図8に示すような処理手順を行うフローチャートにて実現される。この処理は、例えば車両が走行しているときに所定期間ごとに実行される。   Such processing for adjusting the phase correction amount is realized by a flowchart for performing a processing procedure as shown in FIG. This process is executed every predetermined period when the vehicle is running, for example.

先ず、ステップS1においては、物標認識処理部36により、車両が直線走行をしている状態か否かを判定するために、図示しない舵角センサ等からの信号を入力し、操舵角が中立付近であって舵角変動が所定範囲内か否かを判定する。そして、物標認識処理部36では、舵角変動が所定範囲内でないと判定した場合には車両が直線走行していないと判定して処理を終了し、舵角変動が所定範囲内であると判定した場合には直線走行をしていると判定してステップS2に処理を進める。   First, in step S1, a signal from a steering angle sensor (not shown) or the like is input by the target recognition processing unit 36 in order to determine whether or not the vehicle is traveling straight, and the steering angle is neutral. It is determined whether or not the steering angle fluctuation is within a predetermined range. When the target recognition processing unit 36 determines that the steering angle variation is not within the predetermined range, the target recognition processing unit 36 determines that the vehicle is not traveling in a straight line, ends the process, and determines that the steering angle variation is within the predetermined range. If it is determined, it is determined that the vehicle is running straight and the process proceeds to step S2.

ステップS2においては、物標認識処理部36により、物体検出装置にとっての消失点付近に対象となる反射信号が安定してフォトダイオード21にて受光されているか否かを判定する。   In step S <b> 2, the target recognition processing unit 36 determines whether the target reflected signal is stably received by the photodiode 21 near the vanishing point for the object detection device.

換言すれば、物標認識処理部36では、例えば車両前方を監視する監視画面における消失点、すなわち送信信号の二次元観測範囲における物体消失点に物標が存在して、当該二次元観測範囲における物体消失点にて反射した反射信号が受光可能な状態か否かを判定する。具体的には、物体検出装置では、二次元観測範囲における消失点付近に送信信号を複数回に亘って送出した場合に、当該送信信号が反射されて反射信号を複数回に亘って検出したか否かを判定する。   In other words, in the target recognition processing unit 36, for example, a target exists at a vanishing point on a monitoring screen for monitoring the front of the vehicle, that is, an object vanishing point in the two-dimensional observation range of the transmission signal. It is determined whether or not the reflected signal reflected at the object vanishing point is in a state where light can be received. Specifically, in the object detection device, when a transmission signal is transmitted a plurality of times near the vanishing point in the two-dimensional observation range, whether the transmission signal is reflected and the reflected signal is detected a plurality of times. Determine whether or not.

そして、物標認識処理部36では、消失点付近に物標が存在して安定した反射信号を検出していると判定した場合にはステップS3に処理を進め、そうでない場合には処理を終了する。   If the target recognition processing unit 36 determines that the target is present near the vanishing point and a stable reflection signal is detected, the process proceeds to step S3. If not, the process ends. To do.

次に物標認識処理部36では、ステップS3において、位相補正量を所定の変化振幅の正弦量だけ変化させてステップS4及びステップS5に処理を進める。   Next, in step S3, the target recognition processing unit 36 changes the phase correction amount by a sine amount having a predetermined change amplitude, and proceeds to steps S4 and S5.

物標認識処理部36は、ステップS3にてなされた位相補正をして信号送出用ミラー41を駆動して送信信号を送出させると共にフォトダイオード21にて反射信号を検出し、ステップS4においては、消失点付近を中心とした反射信号の検出幅(二次元観測範囲における検出領域)が減少したか否かを判定し、ステップS5においては、消失点付近を中心とした反射信号の検出面積が減少したか否かを判定する。そして、物標認識処理部36では、反射信号の幅及び面積が共に減少していないと判定した場合にはステップS6に処理を進め、反射信号の幅又は面積の何れかが減少したと判定した場合にはステップS8に処理を進める。   The target recognition processing unit 36 performs the phase correction performed in step S3, drives the signal transmission mirror 41 to transmit the transmission signal, and detects the reflected signal by the photodiode 21, and in step S4, It is determined whether or not the detection width of the reflected signal around the vanishing point (detection region in the two-dimensional observation range) has decreased, and in step S5, the detection area of the reflected signal around the vanishing point decreases. Determine whether or not. When the target recognition processing unit 36 determines that both the width and area of the reflected signal have not decreased, it proceeds to step S6 and determines that either the width or area of the reflected signal has decreased. In that case, the process proceeds to step S8.

ステップS8においては、物標認識処理部36により、ステップS3にて変化させた位相補正量を保存して、再度ステップS3に処理を戻す。   In step S8, the target recognition processing unit 36 stores the phase correction amount changed in step S3, and the process returns to step S3 again.

ステップS6においては、物標認識処理部36により、ステップS3にて変化させている正弦変化が1周期したか否かを判定し、1周期していないと判定した場合はステップS3に処理を戻し、1周期したと判定した場合はステップS7に処理を進める。   In step S6, the target recognition processing unit 36 determines whether or not the sine change changed in step S3 is one cycle. If it is determined that the cycle is not one cycle, the process returns to step S3. If it is determined that one cycle has occurred, the process proceeds to step S7.

ステップS7においては、物標認識処理部36により、ステップS8にて保存されている位相補正値がステップS3で行った正弦変化の極値(極大値又は極小値)であるか否かを判定し、極値であると判定した場合にはステップS9にて補正変化幅を大きくしてステップS3に処理を戻し、極値でないと判定した場合は処理を終了する。   In step S7, the target recognition processing unit 36 determines whether or not the phase correction value stored in step S8 is the extreme value (maximum value or minimum value) of the sine change performed in step S3. If it is determined that the value is an extreme value, the correction change width is increased in step S9 and the process returns to step S3. If it is determined that the value is not an extreme value, the process ends.

このような処理を行うことにより、物体検出装置では、位相補正量を変動させて送信方位補正部33に補正情報として出力して、位相補正した結果として信号送出用ミラー41の方位情報を得ることができる。   By performing such processing, the object detection apparatus varies the phase correction amount and outputs it as correction information to the transmission direction correction unit 33, and obtains direction information of the signal transmission mirror 41 as a result of the phase correction. Can do.

[駆動パルス周期設定処理]
つぎに、本発明を適用した物体検出装置において、信号送出用ミラー41を駆動するために縦方向及び横方向に対応した各コイルに出力する駆動パルスの周期を調整する処理について説明する。
[Driving pulse cycle setting process]
Next, in the object detection apparatus to which the present invention is applied, a process for adjusting the period of the drive pulse output to each coil corresponding to the vertical direction and the horizontal direction in order to drive the signal transmission mirror 41 will be described.

ここで、物体検出装置において、縦振動駆動用コイル及び横振動駆動用コイルに信号送出用ミラー41を駆動する駆動用パルスを供給する必要があるが、二次元スキャナ駆動部14から二次元スキャナ13に駆動用パルスの出力されている時間領域では逆起電力がマスクされることになり、逆起電力の波形検出に影響を与える。すなわち、図9に示すように、横方向における低周波の逆起電力波形及び当該逆起電力波形に重畳した高周波の逆起電力波形が、駆動用パルスを発生させたときにマスクされてしまう。   Here, in the object detection device, it is necessary to supply a driving pulse for driving the signal transmission mirror 41 to the longitudinal vibration driving coil and the lateral vibration driving coil, but the two-dimensional scanner 13 is supplied from the two-dimensional scanner driving unit 14. On the other hand, the back electromotive force is masked in the time domain in which the driving pulse is output, which affects the detection of the back electromotive force waveform. That is, as shown in FIG. 9, the low frequency counter electromotive force waveform in the horizontal direction and the high frequency counter electromotive force waveform superimposed on the counter electromotive force waveform are masked when the driving pulse is generated.

このような駆動用パルスが逆起電力波形に与える影響を除去するために、物体検出装置では、駆動信号調整部34により、二次元スキャナ駆動部14から二次元スキャナ13に与える駆動用パルスの出力周期を、信号送出用ミラー41の振動動作を維持できる範囲で、振動周期の整数倍に設定する。具体的には、物体検出装置は、図9に示す逆起電力波形の周期に対して、駆動用パルスの出力周期を2倍の周期とすることにより図10に示すような逆起電力波形とする。   In order to remove the influence of the driving pulse on the back electromotive force waveform, in the object detection apparatus, the driving signal adjusting unit 34 outputs the driving pulse to be given from the two-dimensional scanner driving unit 14 to the two-dimensional scanner 13. The period is set to an integral multiple of the vibration period within a range in which the vibration operation of the signal transmission mirror 41 can be maintained. Specifically, the object detection device has a counter electromotive force waveform as shown in FIG. 10 by setting the output period of the driving pulse to twice the period of the counter electromotive force waveform shown in FIG. To do.

これにより、物体検出装置では、逆起電力波形の各周期ごとに発生させていた駆動用パルスを、逆起電力波形の2周期ごとに発生させるようにし、逆起電力波形を推定する処理を、時間領域において駆動用パルスの発生しない時間領域で行う。したがって、この物体検出装置では、時間的に隣接する駆動用パルス発生間隔の時間領域に、逆起電力波形が1周期以上存在し、逆起電力波形の推定に誤差を生じにくくなる。   Thereby, in the object detection device, the driving pulse generated every period of the counter electromotive force waveform is generated every two periods of the counter electromotive force waveform, and the process of estimating the counter electromotive force waveform is performed, This is performed in a time domain where no driving pulse is generated in the time domain. Therefore, in this object detection apparatus, the counter electromotive force waveform is present in one time period or more in the time region of the driving pulse generation interval that is temporally adjacent, and an error is unlikely to occur in the estimation of the counter electromotive force waveform.

[実施形態の効果]
以上詳細に説明したように、本発明を適用した物体検出装置によれば、二次元スキャナ13を駆動するに際して、縦振動駆動用コイルと横振動駆動用コイルとの間で逆起電力波形にクロストークが発生する場合であっても、送信信号の送出範囲における物標消失点付近における物標の検出範囲が最小となるように送出方位の位相補正を行うので、正確な物標の方位を検出することができる。
[Effect of the embodiment]
As described above in detail, according to the object detection apparatus to which the present invention is applied, when the two-dimensional scanner 13 is driven, the back electromotive force waveform crosses between the longitudinal vibration driving coil and the lateral vibration driving coil. Even when a talk occurs, the phase of the transmission direction is corrected so that the target detection range in the vicinity of the target vanishing point in the transmission range of the transmission signal is minimized, so the accurate target direction is detected. can do.

すなわち、ダブルジンバル型の二次元スキャナ13を使用した場合においては、縦振動駆動用コイルと横振動駆動用コイルとが近接して配置されているため、相互のコイル間においてクロストークが発生し、相互のコイルに他軸方向の振動の逆起電力信号が混入してしまう。このような逆起電力波形を用いる場合、当該逆起電力波形に周波数帯域フィルタをかけて移動平均処理を行い、低周波側の逆起電力波形を推定して信号送出用ミラー41の振動速度を算出しても、縦方向と横方向との周波数差が少ないため、完全に分離することができない。特に、低周波の逆起電力波形の角度位相に位相ずれが発生してしまう。このように信号送出用ミラー41の角度位相に位相ずれが生じると、信号送出用ミラー41の変動方向によって異なる角度が出力されることになり、図11に示すような物標81が二重に見えるような誤検出画面となってしまう。   That is, when the double gimbal type two-dimensional scanner 13 is used, since the longitudinal vibration driving coil and the lateral vibration driving coil are arranged close to each other, crosstalk occurs between the coils. Back electromotive force signals of vibrations in the other axis direction are mixed in the mutual coils. When such a back electromotive force waveform is used, a moving average process is performed by applying a frequency band filter to the back electromotive force waveform, the back electromotive force waveform on the low frequency side is estimated, and the vibration speed of the signal transmission mirror 41 is determined. Even if the calculation is performed, since the frequency difference between the vertical direction and the horizontal direction is small, it cannot be completely separated. In particular, a phase shift occurs in the angular phase of the low frequency counter electromotive force waveform. When a phase shift occurs in the angle phase of the signal transmission mirror 41 in this way, a different angle is output depending on the fluctuation direction of the signal transmission mirror 41, and the target 81 as shown in FIG. A false detection screen will appear.

これに対し、本発明を適用した物体検出装置では、物標81が最小となるように逆起電力波形の補正を行うことにより位相角度を補正して、図12に示すように単一の物標81を認識することができる。   On the other hand, in the object detection apparatus to which the present invention is applied, the phase angle is corrected by correcting the back electromotive force waveform so that the target 81 is minimized, and a single object is obtained as shown in FIG. The mark 81 can be recognized.

また、この物体検出装置によれば、車両が走行している場合であっても、消失点付近における物標の検出範囲が最小となるように位相補正量を変化させるので、車両首位の温度変化によって二次元スキャナ13の共振周波数が変化する場合であっても、物標の方位を誤検出することなく、物標の方位を正確に検出することができる。   Further, according to this object detection device, even when the vehicle is traveling, the phase correction amount is changed so that the detection range of the target near the vanishing point is minimized. Even when the resonance frequency of the two-dimensional scanner 13 changes, the orientation of the target can be accurately detected without erroneously detecting the orientation of the target.

更に、この物体検出装置によれば、車両が直線走行している場合に位相補正量を調整するので、送信信号の送出範囲における物標消失点付近を正確に認識して、当該物標消失点付近に存在する物標の検出範囲が最小となるような位相補正量を設定することができ、更に物標の方位を正確に検出することができる。   Further, according to this object detection device, the phase correction amount is adjusted when the vehicle is traveling in a straight line, so that the vicinity of the target vanishing point in the transmission range of the transmission signal can be accurately recognized and the target vanishing point can be recognized. It is possible to set a phase correction amount that minimizes the detection range of a target existing in the vicinity, and it is possible to accurately detect the azimuth of the target.

更にまた、この物体検出装置によれば、逆起電力波形を微分演算して得た変位方向に応じて位相補正値の符号を変えて、信号送出用ミラー41の角度を補正することができるので、振動方位によって正確に信号送出用ミラー41の角度を補正することができる。   Furthermore, according to this object detection apparatus, the angle of the signal transmission mirror 41 can be corrected by changing the sign of the phase correction value according to the displacement direction obtained by differentiating the counter electromotive force waveform. The angle of the signal transmission mirror 41 can be accurately corrected by the vibration direction.

更にまた、この物体検出装置によれば、縦振動駆動用コイル及び横振動駆動用コイルに印加する駆動パルスの発生周期を、逆起電力波形の周期の整数倍としたので、駆動パルスの発生によりマスクされた逆起電力波形を使用することなく信号送出用ミラー41の位相補正をすることができ、更に正確に物標の方位を検出することができる。   Furthermore, according to this object detection apparatus, since the generation period of the drive pulse applied to the longitudinal vibration drive coil and the transverse vibration drive coil is an integral multiple of the period of the counter electromotive force waveform, The phase of the signal transmission mirror 41 can be corrected without using the masked back electromotive force waveform, and the orientation of the target can be detected more accurately.

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。   The above-described embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made depending on the design and the like as long as the technical idea according to the present invention is not deviated from this embodiment. Of course, it is possible to change.

すなわち、上述した物体検出装置においては、二次元スキャナ13の駆動方式として電磁方式を用いた場合について説明したが、静電方式、圧電方式、磁歪膜方式などの駆動方式であっても良い。また、物体検出装置では、赤外線を用いるレーザレーダについて説明したが、これに限らず、可視光を用いるレーザレーダ、電波を用いる電波レーダ、超音波を用いる超音波レーダ、その他の方式であっても本発明が適用可能である。   That is, in the object detection apparatus described above, the case where the electromagnetic method is used as the driving method of the two-dimensional scanner 13 has been described, but a driving method such as an electrostatic method, a piezoelectric method, or a magnetostrictive film method may be used. In the object detection apparatus, laser radar using infrared light has been described. However, the present invention is not limited to this, and laser radar using visible light, radio wave radar using radio waves, ultrasonic radar using ultrasonic waves, and other methods may be used. The present invention is applicable.

本発明を適用した物体検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the object detection apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した物体検出装置において、二次元スキャナの具体的な構成を示す上面図である。In the object detection device to which the present invention is applied, it is a top view showing a specific configuration of a two-dimensional scanner. 本発明を適用した物体検出装置において、二次元スキャナ駆動部の機能的な構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration of a two-dimensional scanner driving unit in an object detection apparatus to which the present invention is applied. 本発明を適用した物体検出装置において、送信信号のスキャン方式について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the scanning system of a transmission signal in the object detection apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した物体検出装置において、物標との距離を求める処理を説明するためのタイミングチャートであって、(a)はトリガ信号、(b)は発光パルス、(c)は送信信号、(d)は受信信号の変化を示す図である。In the object detection device to which the present invention is applied, it is a timing chart for explaining processing for obtaining a distance to a target, wherein (a) is a trigger signal, (b) is a light emission pulse, (c) is a transmission signal, (D) is a figure which shows the change of a received signal. 本発明を適用した物体検出装置において、送信方位検出部及び送信方位補正部の機能的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the transmission direction detection part and the transmission direction correction | amendment part in the object detection apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した物体検出装置において、補正前の逆起電力波形の位相及び振幅、補正後の逆起電力波形の位相及び振幅を示す図である。In the object detection device to which the present invention is applied, it is a diagram showing the phase and amplitude of the back electromotive force waveform before correction, and the phase and amplitude of the back electromotive force waveform after correction. 本発明を適用した物体検出装置において、位相補正量を調整する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which adjusts the amount of phase corrections in the object detection apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した物体検出装置において、逆起電力波形及び当該逆起電力波形に重畳される逆起電力波形、駆動パルスの関係を説明するための図である。In the object detection device to which the present invention is applied, it is a diagram for explaining the relationship between a back electromotive force waveform, a back electromotive force waveform superimposed on the back electromotive force waveform, and a drive pulse. 本発明を適用した物体検出装置において、駆動パルスの発生間隔を調整する処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process which adjusts the generation interval of a drive pulse in the object detection apparatus to which this invention is applied. 信号送出用ミラーの角度を誤検出した場合の物標検出結果を示す図である。It is a figure which shows the target detection result at the time of misdetecting the angle of the mirror for signal transmission. 本発明を適用した物体検出装置において、信号送出用ミラーの角度を補正した場合の物標検出結果を示す図である。It is a figure which shows the target detection result at the time of correct | amending the angle of the mirror for signal transmission in the object detection apparatus to which this invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

1 信号送出部
2 信号受信部
3 信号処理部
11 レーザダイオード
12 ミラー
13 二次元スキャナ
14 二次元スキャナ駆動部
15 温度検出部
21 フォトダイオード
22 光学レンズ
31 送信パルス発生部
32 送信方位検出部
33 送信方位補正部
34 駆動信号調整部
35 距離検出部
36 物標認識処理部
41 信号送出用ミラー
42 縦方向梁部
43 ミラーサポート
44 横方向梁部
45 スキャナ台座基板
46 縦方向用永久磁石
47 横方向用永久磁石
51 縦駆動信号発生器
52 横駆動信号発生器
53 利得可変増幅器
61 逆起電力検出部
62 スキャナ位相算出部
71 位相波形微分値検出部
72 位相補正量加減算部
81 物標
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Signal sending part 2 Signal receiving part 3 Signal processing part 11 Laser diode 12 Mirror 13 Two-dimensional scanner 14 Two-dimensional scanner drive part 15 Temperature detection part 21 Photodiode 22 Optical lens 31 Transmission pulse generation part 32 Transmission direction detection part 33 Transmission direction detection part 33 Correction unit 34 Drive signal adjustment unit 35 Distance detection unit 36 Target recognition processing unit 41 Mirror for signal transmission 42 Vertical beam unit 43 Mirror support 44 Horizontal beam unit 45 Scanner base substrate 46 Permanent magnet for vertical direction 47 Permanent for horizontal direction Magnet 51 Vertical drive signal generator 52 Horizontal drive signal generator 53 Variable gain amplifier 61 Back electromotive force detection unit 62 Scanner phase calculation unit 71 Phase waveform differential value detection unit 72 Phase correction amount addition / subtraction unit 81 Target

Claims (5)

送出波を送出し、当該送出波が物体によって反射された反射波を検出して物体を検出する物体検出装置において、
送出波を送出する反射面を縦振動駆動用コイルにより縦方向に振動させると共に前記反射面を横振動駆動用コイルにより横方向に振動させて、送出波を2次元方向に走査しながら送出する送出手段と、
前記送出波が物体にて反射された反射波を受信する受信手段と、
前記反射面の縦方向の振動により前記縦振動駆動用コイルに印加される逆起電力及び前記反射面の横方向の振動により前記横振動駆動用コイルに印加される逆起電力から前記反射面の振動を表す波形を求めて、前記反射面の振動を表す波形から当該波形の位相情報を推定し、当該位相情報を位相補正量に基づいて補正し、当該補正した位相情報の波形を求めて前記反射面の角度を算出し、当該角度に応じた前記送出波の送出方向を検出する送出方位検出手段と、
前記送出方位検出手段により求められる前記反射面の振動を表す波形の位相を補正する位相補正量を設定する送出方位補正量設定手段とを備え、
前記送出方位補正量設定手段は、前記送出波の送出範囲における物体消失点付近に存在する単一物体から反射した反射波の検知範囲が最小となるように前記反射面の振動を表す波形の位相を補正する位相補正量を設定し、
前記送出方位検出手段は、
反射面が振動する位相情報の時間微分値が正である場合に、反射面が振動する位相情報に対して前記送出方位補正量設定手段により設定された位相補正量を加算して、反射面の角度を求め、
反射面が振動する位相情報の時間微分値が負である場合に、反射面が振動する位相情報に対して前記送出方位補正量設定手段により設定された位相補正量を減算して、反射面の角度を求めること
を特徴とする物体検出装置。
In an object detection device for detecting an object by transmitting a transmission wave and detecting a reflected wave reflected by the object.
A transmission surface for transmitting a transmission wave is vibrated in a vertical direction by a longitudinal vibration driving coil, and the reflection surface is vibrated in a horizontal direction by a lateral vibration driving coil to transmit the transmission wave while scanning in a two-dimensional direction. Means,
Receiving means for receiving a reflected wave reflected from the object by the transmitted wave;
From the back electromotive force applied to the longitudinal vibration driving coil by the longitudinal vibration of the reflecting surface and from the back electromotive force applied to the lateral vibration driving coil by the lateral vibration of the reflecting surface, Obtaining a waveform representing vibration, estimating phase information of the waveform from the waveform representing vibration of the reflecting surface, correcting the phase information based on a phase correction amount, obtaining a waveform of the corrected phase information A sending direction detecting means for calculating an angle of the reflecting surface and detecting a sending direction of the sending wave according to the angle;
A sending azimuth correction amount setting means for setting a phase correction amount for correcting the phase of the waveform representing the vibration of the reflecting surface obtained by the sending azimuth detecting means ;
The transmission azimuth correction amount setting means has a waveform phase representing the vibration of the reflecting surface so that a detection range of a reflected wave reflected from a single object existing near an object vanishing point in the transmission range of the transmission wave is minimized. set the phase correction amount for correcting the,
The sending direction detecting means includes
When the time differential value of the phase information in which the reflecting surface vibrates is positive, the phase correction amount set by the sending azimuth correction amount setting means is added to the phase information in which the reflecting surface vibrates. Find the angle
When the time differential value of the phase information in which the reflecting surface vibrates is negative, the phase correction amount set by the sending azimuth correction amount setting means is subtracted from the phase information in which the reflecting surface vibrates. An object detection device characterized by obtaining an angle.
前記送出方位補正量設定手段は、前記反射面の振動を表す波形の位相補正量を変動させ、変動させた範囲内で反射波の検知範囲が最小となる位相補正量を設定することを特徴とする請求項1に記載の物体検出装置。 The transmission azimuth correction amount setting means varies the phase correction amount of the waveform representing the vibration of the reflecting surface, and sets the phase correction amount that minimizes the reflected wave detection range within the varied range. The object detection apparatus according to claim 1. 前記送出方位補正量設定手段は、車両が直線走行をしている場合に前記反射面の振動を表す波形の位相を補正することを特徴とする請求項2に記載の物体検出装置。 The object detection apparatus according to claim 2, wherein the sending direction correction amount setting unit corrects a phase of a waveform representing vibration of the reflecting surface when the vehicle is traveling in a straight line. 前記送出方位検出手段は、前記縦振動駆動用コイル及び前記横振動駆動用コイルに印加する駆動パルスの間隔を、前記反射面の振動周期の整数倍に設定し、前記駆動パルスの印加タイミングでない時間領域において前記反射面の振動を表す波形を求めることを特徴とする請求項1に記載の物体検出装置。   The sending azimuth detecting means sets an interval between drive pulses applied to the longitudinal vibration driving coil and the lateral vibration driving coil to an integral multiple of the vibration period of the reflecting surface, and is not a time when the driving pulse is applied. The object detection device according to claim 1, wherein a waveform representing vibration of the reflecting surface is obtained in a region. 前記送出波は、赤外線パルス光であることを特徴とする請求項1に記載の物体検出装置。   The object detection apparatus according to claim 1, wherein the transmitted wave is infrared pulsed light.
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