JP6265882B2 - 物体検出装置及び物体検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、物体検出装置及び物体検出方法に関し、特に、降雨時の物体の検出精度を向上させるようにした物体検出装置及び物体検出方法に関する。

従来、パルス状のレーザ光である測定光を所定の監視領域に投光し、複数の方向からの反射光を複数の受光素子により同時に受光するレーザレーダ装置（例えば、特許文献１参照）における、検出精度を向上させるための技術が提案されている。

例えば、車両などの移動体にレーザレーダ装置を搭載して、降雨の中を走行するような条件で利用する場合、フロントガラスに付着した雨滴やワイパにより、測定光の反射や拡散、または、反射光の屈折が生じることがあり、これにより受光方向が変化して、誤検出が生じることがあった。

そこで、フロントガラスに付着した雨滴に反射した光を受光しないように、発光直後のフロントガラス近傍付近からの反射光の受光をカットすることで誤検出を低減する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、フロントガラス上のワイパにより反射される反射光の受光強度は、他の物体による受光強度よりも高いので、これを検出することでワイパを検出し、ワイパが検出されている範囲については、検出を停止させるようにすることで誤検出を低減する技術が提案されている（例えば、特許文献３，４参照）。

特開２０１３−０９６９０５号公報 特開昭５９−０２４２７８号公報 特開平１０−０２００２１号公報 特開平４−１３８３９０号公報

しかしながら、発光直後の反射光の受光をカットしても、フロントガラスに付着した雨滴による屈折を低減することはできない。

また、ワイパが検出されている範囲について検出を停止させるようにすると、ワイパが存在する範囲については物体を検出することができない上、ワイパが存在しない範囲においては、付着した雨滴による影響を低減させることはできない。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、特に、移動体に搭載する物体検出装置の雨滴やワイパによる影響を低減し、物体の検出精度を向上させるようにするものである。

本発明の物体検出装置は、車両に搭載され、ワイパによって表面が払拭されるフロントガラスを介して物体を検出する、前記車両用の物体検出装置であって、測定光を所定の監視領域に対して投光する投光部と、前記測定光の前記物体からの反射光を受光し、前記反射光の強度に応じた受光信号を出力する受光素子を複数備える受光部と、前記受光信号の強度のピークであるピーク強度値および前記測定光が投光された時期と前記ピーク強度値が検出された時期との時間差に基づいて物体を検出し、検出された前記物体に関する検出結果を出力する演算部と、前記ピーク強度値が第１の閾値よりも高い前記物体を前記ワイパとして検出するワイパ検出部と、前記ピーク強度値が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値よりも高く、かつ前記第１の閾値よりも低い前記物体を雨滴として検出する雨滴検出部とを含み、前記雨滴検出部は、前記ワイパ検出部により前記ワイパが検出された時期からの経過時間をワイパ経過時間として計測すると共に、前記ワイパが検出された時期で前記第２の閾値を、前記第１の閾値よりも低い、前記第２の閾値の最大閾値に設定し、前記ワイパ経過時間に応じて徐々に前記第２の閾値の最小閾値まで減衰させる。

このような構成により、物体検出装置を搭載した車両がワイパを検出することが可能となるので、ワイパを検出したタイミングからの経過時間に応じて、フロントガラスに付着する雨滴の量に応じて、物体の検出結果に対する信頼度を決定することができる。これにより、信頼度に応じた検出結果の補正が可能となるので、物体の検出精度を向上させることが可能となる。また、このような処理により、ワイパにより雨滴が拭き取られた直後のタイミングにおいては、雨滴閾値を高く設定し、雨滴が拭き取られてから、雨滴が付着していく経過時間に応じて雨滴閾値を減衰させるようにすることが可能となる。このため、ワイパの動作に伴ったフロントガラスに付着する雨滴の状態に応じた閾値で雨滴を検出することが可能となり、雨滴の検出精度を向上させることが可能となる。

前記雨滴検出部には、前記雨滴として検出された前記物体の量に基づいて、降雨量を測定させるようにすることができる。

このような構成により、雨滴を検出することが可能となり、検出した雨滴の量から求められる降雨量に応じて、物体の検出結果の信頼度を特定することができ、信頼度に応じて検出結果を補正することが可能となるので、物体の検出精度を向上させることが可能となる。

前記雨滴検出部には、前記ワイパ検出部により前記ワイパが検出された時期からの経過時間をワイパ経過時間として計測させ、前記演算部における前記検出結果に対する信頼度を決定する信頼度決定部をさらに含ませるようにすることができ、前記信頼度決定部には、前記信頼度を、前記ワイパ経過時間が進むにつれて減少させ、かつ、前記降雨量が増大するにつれて減少させるようにすることができる。

このような構成により、信頼度の減衰を降雨量に応じて設定することが可能になると共に、ワイパにより雨滴が拭き取られたタイミングからの経過時間に応じて信頼度が減衰するように設定することができる。結果として、検出結果の信頼度を降雨量とワイパにより雨滴が拭き取られたタイミングからの経過時間に応じて適切に設定することが可能となる。

前記検出結果と、前記信頼度とに基づいて、前記物体の位置を特定する位置特定部をさらに含ませるようにすることができる。

このような構成により、検出された物体の位置の信頼度を判断することが可能となる。

前記位置特定部によって特定された前記物体の位置と、前記信頼度とに基づいて、自動ブレーキを動作させるか否かを判定するブレーキ判定部をさらに含ませるようにすることができる。

このような構成により、検出結果に基づいた物体までの距離と、その信頼度に応じて、自動ブレーキを制御することが可能となる。結果として、降雨時でも、物体の検出結果を利用して、適切に自動ブレーキを掛けるように制御することが可能となる。

本発明の一側面の物体検出方法は、車両に搭載され、ワイパによって表面が払拭されるフロントガラスを介して物体を検出する、前記車両用の物体検出装置の物体検出方法であって、測定光を所定の監視領域に対して投光し、複数の受光素子により、前記測定光の前記物体からの反射光を受光し、前記反射光の強度に応じた受光信号を出力し、前記受光信号の強度のピークであるピーク強度値および前記測定光が投光された時期と前記ピーク強度値が検出された時期との時間差に基づいて物体を検出し、検出された前記物体に関する検出結果を出力し、前記ピーク強度値が第１の閾値よりも高い前記物体を前記ワイパとして検出し、前記ピーク強度値が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値よりも高く、かつ前記第１の閾値よりも低い前記物体を雨滴として検出するステップを含み、前記雨滴を検出するステップの処理は、前記ワイパが検出された時期からの経過時間をワイパ経過時間として計測すると共に、前記ワイパが検出された時期で前記第２の閾値を、前記第１の閾値よりも低い、前記第２の閾値の最大閾値に設定し、前記ワイパ経過時間に応じて徐々に前記第２の閾値の最小閾値まで減衰する。

投光するステップは、例えば、駆動回路、発光素子、投光光学系等により実行される。受光するステップは、例えば、受光光学系、受光素子等により実行される。ワイパを検出するステップは、例えば、マイクロコンピュータ、各種のプロセッサ等の演算装置により実行される。

本発明においては、車両に搭載され、ワイパによって表面が払拭されるフロントガラスを介して物体を検出する、前記車両用の物体検出装置および方法に関し、測定光が所定の監視領域に対して投光され、前記測定光の前記物体からの反射光が受光され、前記反射光の強度に応じた受光信号が出力され、前記受光信号の強度のピークであるピーク強度値および前記測定光が投光された時期と前記ピーク強度値が検出された時期との時間差に基づいて物体が検出され、検出された前記物体に関する検出結果が出力され、前記ピーク強度値が第１の閾値よりも高い前記物体が前記ワイパとして検出され、前記ピーク強度値が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値よりも高く、かつ前記第１の閾値よりも低い前記物体が雨滴として検出され、前記ワイパが検出された時期からの経過時間がワイパ経過時間として計測されると共に、前記ワイパが検出された時期で前記第２の閾値が、前記第１の閾値よりも低い、前記第２の閾値の最大閾値に設定され、前記ワイパ経過時間に応じて徐々に前記第２の閾値の最小閾値まで減衰される。

このような構成により、雨天時においてワイパを検出することが可能となる。また、ワイパにより雨滴が拭き取られてからの経過時間に応じて、適切に物体の検出結果の信頼度を設定することが可能となる。結果として、物体の検出結果と、その信頼度とに基づいて、適切に物体を検出することが可能となるので、物体の検出精度を向上させることが可能となる。

本発明によれば、雨天時でも、移動体に搭載する物体検出装置による物体の誤検出を抑制させることが可能となるので、物体の検出精度を向上させることができる。

本発明を適用したレーザレーダ装置の一実施の形態を示すブロック図である。 投光部の構成例を示すブロック図である。 受光部の構成例を示すブロック図である。 測定部の構成例を示すブロック図である。 マルチプレクサの機能の構成例を示す模式図である。 演算部および物体トラッキング部の各機能の構成例を示すブロック図である。 物体検出処理を説明するためのフローチャートである。 物体検出処理を説明するためのタイミングチャートである。 受光値の積算処理を説明するための図である。 各測定期間に割り当てられる受光素子の組み合わせの例を示す図である。 車両の検出方法の例を説明するための図である。 物体トラッキング処理を説明するためのフローチャートである。 フロントガラス上の雨滴がワイパにより拭き取られる前後の状態を説明する図である。 雨滴とワイパが検出される場合のピーク値の分布を説明する図である。 信頼度減衰曲線を説明するための図である。 加速度により位置を特定する手法を説明するための図である。 移動距離を特定する手法を説明する図である。 自動ブレーキ判定処理を説明するためのフローチャートである。 コンピュータの構成例を示すブロック図である。

｛レーザレーダ装置１１の構成例｝
図１は、本発明を適用したレーザレーダ装置（物体検出装置）の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。

レーザレーダ装置１１は、例えば、車両に設けられ、その車両の進行方向にある物体の検出を行う。より具体的に言えば、レーザレーダ装置１１は室内側フロントガラス上の室内バックミラーの下に設けられる。さらに、その取付け位置はワイパーブレードがフロントガラスを拭く領域内である。なお、以下、レーザレーダ装置１１により物体の検出が可能な領域を監視領域と称する。また、以下、レーザレーダ装置１１が設けられている車両を他の車両と区別する必要がある場合、自車両と称する。さらに、以下、自車両の左右方向（車幅方向）と平行な方向を水平方向と称する。

レーザレーダ装置１１は、制御部２１、投光部２２、受光部２３、測定部２４、演算部２５、物体トラッキング部２６、通知部２７、およびブレーキ制御部２８を含むように構成される。

制御部２１は、車両制御装置１２からの指令や情報等に基づいて、レーザレーダ装置１１の各部の制御を行う。

投光部２２は、物体の検出に用いるパルス状のレーザ光（レーザパルス）である測定光を監視領域に投光する。

受光部２３は、測定光の反射光を受光し、水平方向のそれぞれ異なる方向からの反射光の強度（明るさ）を検出する。そして、受光部２３は、各方向の反射光の強度に応じた電気信号である複数の受光信号を出力する。

測定部２４は、受光部２３から供給される受光信号に基づいて受光値の測定を行い、測定結果を演算部２５に供給する。

演算部２５は、測定部２４から供給される受光値の測定結果に基づいて、監視領域内の物体の検出を行い、検出結果を制御部２１、物体トラッキング部２６、および通知部２７に供給する。

物体トラッキング部２６は、演算部２５の検出結果に基づいて、物体の動きをトラッキング（追跡）し、物体の位置と物体の加速度を用いて現在の物体の位置を推定すると共に、その信頼度を求め、推定した物体の位置の情報と信頼度の情報とからなるトラッキング情報を通知部２７、およびブレーキ判定部２８に出力する。

ブレーキ判定部２８は、トラッキング情報に基づいて、自動ブレーキを動作させるか否かを判定し、判定結果を通知部２７に出力する。

通知部２７は、監視領域内の物体の検出結果に基づいた、ブレーキ判定部２８からの判定結果に応じて、自動ブレーキによる動作をさせるための信号を車両制御装置１２に供給する。また、通知部２７は、物体トラッキング部２６より供給されてくるトラッキング情報を車両制御装置１２に供給する。さらに、通知部２７は、演算部２５より供給されてくる演算結果である物体の検出結果の情報を車両制御装置１２に出力する。

車両制御装置１２は、例えば、ECU（Electronic Control Unit）等により構成され、監視領域内の物体の検出結果に基づいて、自動ブレーキ制御や運転者への警報等を行う。

車両センサ１３は、車両に設置されており、自車両の速度を検出し、制御部２１に供給する。

｛投光部２２の構成例｝
図２は、レーザレーダ装置１１の投光部２２の構成例を示している。投光部２２は、駆動回路１０１、発光素子１０２、及び、投光光学系１０３を含むように構成される。

駆動回路１０１は、制御部２１の制御の下に、発光素子１０２の発光強度や発光タイミング等の制御を行う。

発光素子１０２は、例えば、レーザダイオードからなり、駆動回路１０１の制御の下に、測定光（レーザパルス）の発光を行う。発光素子１０２から発光された測定光は、レンズ等により構成される投光光学系１０３を介して監視領域に投光される。

｛受光部２３の構成例｝
図３は、レーザレーダ装置１１の受光部２３の構成例を示している。受光部２３は、受光光学系２０１及び受光素子２０２−１乃至２０２−１６を含むように構成される。

なお、以下、受光素子２０２−１乃至２０２−１６を個々に区別する必要がない場合、単に受光素子２０２と称する。

受光光学系２０１は、レンズ等により構成され、光軸が車両の前後方向を向くように設置される。そして、受光光学系２０１は、監視領域内の物体等により反射された測定光の反射光が入射し、入射した反射光を各受光素子２０２の受光面に入射させる。

各受光素子２０２は、例えば、入射した光電荷をその光量に応じた電流値の受光信号に光電変換するフォトダイオードからなる。また、各受光素子２０２は、受光光学系２０１に入射した反射光が集光する位置において、受光光学系２０１の光軸に対して垂直、かつ、自車両の車幅方向に平行（すなわち、水平方向）に一列に並ぶように設けられている。そして、受光光学系２０１に入射した反射光は、受光光学系２０１への水平方向の入射角度に応じて、各受光素子２０２に振り分けられて入射する。従って、各受光素子２０２は、監視領域からの反射光のうち、水平方向においてそれぞれ異なる方向からの反射光を受光する。これにより、監視領域は水平方向の複数の方向における複数の領域（以下、検出領域と称する）に分割され、各受光素子２０２は、それぞれ対応する検出領域からの反射光を個別に受光する。そして、受光素子２０２は、受光した反射光をその受光量に応じた電流値の受光信号に光電変換し、得られた受光信号を測定部２４に供給する。

｛測定部２４の構成例｝
図４は、レーザレーダ装置１１の測定部２４の構成例を示している。測定部２４は、選択部２５１、電流電圧変換部２５２、増幅部２５３、及び、サンプリング部２５４を含むように構成される。選択部２５１は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２６１−１乃至２６１−４を含むように構成される。電流電圧変換部２５２は、トランス・インピーダンス・アンプ（ＴＩＡ）２６２−１乃至２６２−４を含むように構成される。増幅部２５３は、プログラマブル・ゲイン・アンプ（ＰＧＡ）２６３−１乃至２６３−４を含むように構成される。サンプリング部２５４は、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）２６４−１乃至２６４−４を含むように構成される。

なお、以下、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４、ＴＩＡ２６２−１乃至２６２−４、ＰＧＡ２６３−１乃至２６３−４、及び、ＡＤＣ２６４−１乃至２６４−４をそれぞれ個々に区別する必要がない場合、それぞれ単にＭＵＸ２６１、ＴＩＡ２６２、ＰＧＡ２６３、及び、ＡＤＣ２６４と称する。

ＭＵＸ２６１−１は、制御部２１の制御の下に、受光素子２０２−１乃至２０２−４から供給される受光信号のうち１つ以上を選択して、ＴＩＡ２６２−１に供給する。なお、ＭＵＸ２６１−１は、複数の受光信号を選択した場合、選択した受光信号を加算してＴＩＡ２６２−１に供給する。

ＭＵＸ２６１−２は、制御部２１の制御の下に、受光素子２０２−５乃至２０２−８から供給される受光信号のうち１つ以上を選択して、ＴＩＡ２６２−２に供給する。なお、ＭＵＸ２６１−２は、複数の受光信号を選択した場合、選択した受光信号を加算してＴＩＡ２６２−２に供給する。

ＭＵＸ２６１−３は、制御部２１の制御の下に、受光素子２０２−９乃至２０２−１２から供給される受光信号のうち１つ以上を選択して、ＴＩＡ２６２−３に供給する。なお、ＭＵＸ２６１−３は、複数の受光信号を選択した場合、選択した受光信号を加算してＴＩＡ２６２−３に供給する。

ＭＵＸ２６１−４は、制御部２１の制御の下に、受光素子２０２−１３乃至２０２−１６から供給される受光信号のうち１つ以上を選択して、ＴＩＡ２６２−４に供給する。なお、ＭＵＸ２６１−４は、複数の受光信号を選択した場合、選択した受光信号を加算してＴＩＡ２６２−４に供給する。

従って、各受光素子２０２は、受光素子２０２−１乃至２０２−４からなる第１のグループ、受光素子２０２−５乃至２０２−８からなる第２のグループ、受光素子２０２−９乃至２０２−１２からなる第３のグループ、受光素子２０２−１３乃至２０２−１６からなる第４のグループに分割される。そして、ＭＵＸ２６１−１は、第１のグループの受光素子２０２の選択を行い、選択した受光素子２０２の受光信号を出力する。ＭＵＸ２６１−２は、第２のグループの受光素子２０２の選択を行い、選択した受光素子２０２の受光信号を出力する。ＭＵＸ２６１−３は、第３のグループの受光素子２０２の選択を行い、選択した受光素子２０２の受光信号を出力する。ＭＵＸ２６１−４は、第４のグループの受光素子２０２の選択を行い、選択した受光素子２０２の受光信号を出力する。

各ＴＩＡ２６２は、制御部２１の制御の下に、ＭＵＸ２６１から供給される受光信号の電流−電圧変換を行う。すなわち、各ＴＩＡ２６２は、入力された電流としての受光信号を電圧としての受光信号に変換するとともに、制御部２１により設定されたゲインで変換後の受光信号の電圧を増幅する。そして、各ＴＩＡ２６２は、増幅後の受光信号を後段のＰＧＡ２６３に供給する。

各ＰＧＡ２６３は、制御部２１の制御の下に、ＴＩＡ２６２から供給される受光信号の電圧を、制御部２１により設定されたゲインで増幅し、後段のＡＤＣ２６４に供給する。

各ＡＤＣ２６４は、受光信号のＡ／Ｄ変換を行う。すなわち、各ＡＤＣ２６４は、制御部２１の制御の下に、ＰＧＡ２６３から供給されるアナログの受光信号のサンプリングを行うことにより受光値の測定を行う。そして、各ＡＤＣ２６４は、受光値のサンプリング結果（測定結果）を示すデジタルの受光信号を演算部２５に供給する。

｛ＭＵＸ２６１の構成例｝
図５は、ＭＵＸ２６１の機能の構成例を模式的に示している。

ＭＵＸ２６１は、デコーダ２７１、入力端子ＩＮ１乃至ＩＮ４、接点Ｃ１乃至Ｃ４、及び、出力端子ＯＵＴ１を備えている。接点Ｃ１乃至Ｃ４の一端は、それぞれ入力端子ＩＮ１乃至ＩＮ４に接続されており、接点Ｃ１乃至Ｃ４の他の一端は、出力端子ＯＵＴ１に接続されている。

なお、以下、入力端子ＩＮ１乃至ＩＮ４及び接点Ｃ１乃至Ｃ４を個々に区別する必要がない場合、単に入力端子ＩＮ及び接点Ｃと称する。

デコーダ２７１は、制御部２１から供給される選択信号をデコードし、デコードした選択信号の内容に従って、各接点Ｃのオン／オフを個別に切り替える。そして、オンになっている接点Ｃに接続されている入力端子ＩＮに入力される受光信号が選択され、出力端子ＯＵＴ１から出力される。なお、オンになっている接点Ｃが複数ある場合、選択された複数の受光信号が加算されて出力端子ＯＵＴ１から出力される。

｛演算部２５および物体トラッキング部２６の構成例｝
図６は、演算部２５および物体トラッキング部２６の構成例を示している。

演算部２５は、積算部３０１、および検出部３０２を含むように構成される。また、検出部３０２は、ピーク検出部３１１、および物体検出部３１２を含むように構成される。

積算部３０１は、同じ受光素子２０２の受光値の積算をサンプリング時刻毎に行い、その積算値（以下、積算受光値と称する）をピーク検出部３１１に供給する。

ピーク検出部３１１は、各受光素子２０２の積算受光値（反射光の強度）に基づいて、測定光の反射光の強度の水平方向及び時間方向（距離方向）のピークを検出し、検出結果を物体検出部３１２に供給する。

ここで、時間方向（距離方向）のピークについて説明する。レーザレーダ装置は、投光された測定光が物体によって反射されて、レーザレーダ装置に帰ってくるまでの時間（飛行時間と呼ぶ）を用いて該物体までの距離を算出している。この飛行時間は、距離を光速で除した値と比例しているため、時間が分かれば距離を算出することができる。ある受光素子２０２が反射光を受光した時刻がｔ１だとした場合には、時刻ｔ１における積算受光値が他の時刻の積算受光値よりも大きい値となる。受光素子２０２毎に、その積算受光値が最大となるサンプリング時刻とこの時刻における積算受光値とからピークを特定することができる。このピークが時間方向（距離方向）のピークである。例えば、後述する図９の最下段で示されるサンプリング時刻に対するサンプリング値の積算値の分布におけるピークが、時間方向（距離方向）のピークに相当する。

また、水平方向のピークについて説明する。前述したように、受光素子２０２は、車両の幅方向に向かって水平に配置されている。監視領域は水平方向に複数の検出領域に分割され、各受光素子２０２は、それぞれ対応する検出領域からの反射光を受光する。例えば、車両に設置されている２つのリフレクタは、レーザレーダ装置からほぼ同じ距離だけ離れており、また水平方向にも車幅よりもやや短い距離離れている。あるサンプリング時刻において２つのリフレクタの一方からの反射光を受光素子２０２−４が受光し、それとは離れて配置されている受光素子２０２−８が２つのリフレクタの他方からの反射光を受光するとした場合には、水平方向に配置された受光素子２０２−１乃至受光素子２０２−１６のうち、受光素子２０２−４と受光素子２０２−８との２箇所において積分受光値が突出して大きくなる。これが水平方向のピークである。例えば、後述する図１１の最上段で示される水平方向に対する積算受光値の分布におけるピークが、水平方向のピークに相当する。

物体検出部３１２は、積算受光値（反射光の強度）の水平方向及び時間方向（距離方向）の分布及びピークの検出結果に基づいて、監視領域内の物体の検出を行い、検出結果を制御部２１、通知部２７、および物体トラッキング部２６に供給する。

物体トラッキング部２６は、演算部２５の検出部３０２における物体検出部３１２の検出結果に基づいて、物体の動きをトラッキング（追跡）し、物体検出部３１２により検出された物体の位置と物体の加速度を用いて現在の物体の位置を推定すると共に、その信頼度を算出する。より具体的には、物体トラッキング部２６は、ワイパ検出部２６ａ、雨滴検出部２６ｂ、信頼度決定部２６ｃ、および位置特定部２６ｄを備えている。

ワイパ検出部２６ａは、物体検出部３１２の検出結果に基づいて、検出されたものが自車のワイパであるか否かを検出する。雨滴検出部２６ｂは、物体検出部３１２の検出結果に基づいて、雨滴を検出し、検出した雨滴の量に基づいて、現在の降雨量を検出する。

信頼度決定部２６ｃは、ワイパ経過時間と物体の検出結果に対する信頼度との関係を示す曲線を、降雨量毎に記憶しており、物体の検出結果に対する信頼度を決定する。より詳細には、信頼度決定部２６ｃは、雨滴検出部２６ｂにより検出された降雨量に基づいて、記憶している信頼度減衰曲線を選択し、さらに、直近でワイパが検出されたタイミングからの経過時間であるワイパ経過時間から、今現在の物体の検出結果の信頼度を特定する。そして、位置特定部２６ｄは、これまでの物体の検出結果と、信頼度の情報に基づいて、移動する物体をトラッキングして、今現在の物体の位置を特定し、通知部２７に供給する。なお、信頼度決定部２６ｃは、信頼度を、降雨量とワイパ経過時間との関係を表わすテーブルとして記憶するよいにしてもよいし、ワイパ経過時間と降雨量との関数式として記憶し、都度算出するようにしてもよい。

通知部２７は、監視領域内の物体の検出結果を車両制御装置１２に供給する。

｛物体検出処理｝
次に、図７のフローチャートを参照して、レーザレーダ装置１１により実行される物体検出処理について説明する。

ステップＳ１において、各ＭＵＸ２６１は、受光素子２０２の選択を行う。具体的には、各ＭＵＸ２６１は、制御部２１の制御の下に、各ＭＵＸ２６１に入力される受光信号のうち後段のＴＩＡ２６２に供給する受光信号を選択する。そして、以下の処理において、選択された受光信号の出力元の受光素子２０２の受光値の測定が行われる。換言すれば、選択された受光素子２０２の検出領域からの反射光の強度の測定が行われる。

ステップＳ２において、投光部２２は、測定光を投光する。具体的には、駆動回路１０１は、制御部２１の制御の下に、発光素子１０２からパルス状の測定光を出射させる。発光素子１０２から出射された測定光は、投光光学系１０３を介して監視領域全体に投光される。

ステップＳ３において、受光部２３は、反射光に応じた受光信号を生成する。具体的には、各受光素子２０２は、受光光学系２０１を介して、ステップＳ２の処理で投光した測定光に対する反射光のうち、それぞれ対応する方向の検出領域からの反射光を受光する。そして、各受光素子２０２は、受光した反射光をその受光量に応じた電気信号である受光信号に光電変換し、得られた受光信号を後段のＭＵＸ２６１に供給する。

ステップＳ４において、測定部２４は、受光信号のサンプリングを行う。具体的には、各ＴＩＡ２６２は、制御部２１の制御の下に、各ＭＵＸ２６１から供給された受光信号の電流−電圧変換を行うとともに、制御部２１により設定されたゲインにより受光信号の電圧を増幅する。各ＴＩＡ２６２は、増幅後の受光信号を後段のＰＧＡ２６３に供給する。

各ＰＧＡ２６３は、制御部２１の制御の下に、各ＴＩＡ２６２から供給される受光信号の電圧を、制御部２１により設定されたゲインで増幅し、後段のＡＤＣ２６４に供給する。

各ＡＤＣ２６４は、制御部２１の制御の下に発生されるサンプリングの開始タイミングを規定するトリガ信号に基づいて、各ＰＧＡ２６３から供給される受光信号のサンプリングを行い、受光信号をＡ／Ｄ変換する。各ＡＤＣ２６４は、Ａ／Ｄ変換後の受光信号を積算部３０１に供給する。

なお、受光信号のサンプリング処理の詳細については、図８を参照して後述する。

ステップＳ５において、積算部３０１は、前回までの受光値と今回の受光値の積算を行う。これにより、図９を参照して後述するように、同じ前記受光素子２０２からの受光信号の同じサンプリング時刻における受光値の積算が行われる。

ステップＳ６において、制御部２１は、受光値の測定を所定の回数（例えば、１００回）行ったか否かを判定する。まだ受光値の測定を所定の回数行っていないと判定された場合、処理はステップＳ２に戻る。すなわち、受光値の測定が所定の回数（例えば、１００回）行われるまで、ステップＳ２乃至Ｓ６の処理が繰り返される。そして、ステップＳ６において、受光値の測定が所定の回数行われたと判定された場合、処理は、ステップＳ７に進む。

ここで、図８乃至図１０を参照して、ステップＳ２乃至Ｓ６の処理の具体例について説明する。

図８は、受光信号のサンプリング処理の具体例を示すタイミングチャートであり、図内の各段の図の横軸は時間を示している。

図８の最上段は、測定光の発光タイミングを示している。検出期間ＴＤ１、ＴＤ２、・・・は、物体の検出処理を行う期間の最小単位であり、１回の検出期間において物体の検出処理が１回行われる。

また、各検出期間は、４サイクルの測定期間ＴＭ１乃至ＴＭ４及び休止期間ＴＢを含んでいる。測定期間は、受光値の測定を行う受光素子２０２の切り替えを行う最小単位である。すなわち、各測定期間の前に受光素子２０２の選択が可能である。一方、測定期間内は受光素子２０２の変更をすることができない。従って、１回の測定期間において、同じ種類の受光素子２０２の受光値の測定が行われる。これにより、測定期間単位で反射光の強度を測定する対象となる検出領域を切り替えることができる。

図８の２段目は、検出期間ＴＤ１の測定期間ＴＭ２を拡大した図である。この図に示されるように、１サイクルの測定期間内に、測定光が所定の間隔で少なくとも１回以上の所定の回数（例えば１００回）だけ投光される。

図８の３段目は、ＡＤＣ２６４のサンプリングタイミングを規定するトリガ信号の波形を示しており、４段目は、ＡＤＣ２６４における受光信号のサンプリングタイミングを示している。なお、４段目の縦軸は受光信号の値（電圧）を示し、受光信号上の複数の黒丸は、それぞれサンプリングポイントを示している。従って、隣接する黒丸と黒丸の間の時間が、サンプリング間隔となる。

制御部２１は、測定光の投光から所定の時間経過後に、トリガ信号を各ＡＤＣ２６４に供給する。各ＡＤＣ２６４は、トリガ信号が入力されてから所定の時間が経過した後、所定のサンプリング周波数（例えば、数十から数百ＭＨｚ）で所定の回数（例えば３２回）だけ受光信号のサンプリングを行う。すなわち、測定光が投光される度に、ＭＵＸ２６１により選択された受光信号のサンプリングが、所定のサンプリング間隔で所定の回数行われる。

例えば、ＡＤＣ２６４のサンプリング周波数を１００ＭＨｚとすると、１０ナノ秒のサンプリング間隔でサンプリングが行われる。従って、距離に換算して約１．５ｍの間隔で受光値のサンプリングが行われる。すなわち、各検出領域内の自車両からの距離方向において約１．５ｍ間隔の各地点からの反射光の強度が測定される。

そして、各ＡＤＣ２６４は、トリガ信号を基準とする（トリガ信号が入力された時刻を０とする）各サンプリング時刻におけるサンプリング値（受光値）を示すデジタルの受光信号を積算部３０１に供給する。

このように、測定光が投光される度に、ＭＵＸ２６１により選択された各受光素子２０２の受光信号のサンプリングが行われる。これにより、選択された各受光素子２０２の検出領域内の反射光の強度が所定の距離単位で検出される。

一方、休止期間ＴＢにおいては、測定光の投光及び受光値の測定が休止する。そして、測定期間ＴＭ１乃至ＴＭ４における受光値の測定結果に基づく物体の検出処理や、投光部２２、受光部２３、測定部２４の設定、調整、試験等が行われる。

次に、図９を参照して、受光値の積算処理の具体例について説明する。図９は、１サイクルの測定期間中に測定光を１００回投光した場合に、ある受光素子２０２から出力される１００回分の受光信号に対する積算処理の例を示している。なお、図９の横軸はトリガ信号が入力されたタイミングを基準（時刻０）とする時刻（サンプリング時刻）を示し、縦軸は受光値（サンプリング値）を示している。

この図に示されるように、１回目から１００回目までの各測定光に対して、それぞれサンプリング時刻ｔ１乃至ｔｙにおいて受光信号のサンプリングが行われ、同じサンプリング時刻における受光値が積算される。例えば、１回目から１００回目までの各測定光に対するサンプリング時刻ｔ１における受光値が積算される。このようにして、検出期間内にサンプリングされた、同じ受光素子２０２からの受光信号の同じサンプリング時刻における受光値の積算が行われる。そして、この積算値が以降の処理に用いられる。

ここで、ＭＵＸ２６１において複数の受光素子２０２からの受光信号を加算する場合、全ての受光素子２０２が一致する受光信号の受光値が積算される。例えば、受光素子２０２−１及び２０２−２からの受光信号を加算した受光信号の受光値は、受光素子２０２−１又は受光素子２０２−２の一方のみからの受光信号の受光値とは別に積算される。換言すれば、受光素子２０２−１及び２０２−２からの受光信号を加算した受光信号の受光値と、受光素子２０２−１又は受光素子２０２−２の一方のみからの受光信号の受光値とは、それぞれ別の種類の受光信号をサンプリングした受光値として区別され、分けて積算される。

この積算処理により、１回の測定光に対する受光信号のＳ／Ｎ比が低い場合でも、この積算処理を行うことにより、信号成分は増幅され、ランダムなノイズは平均化されて減少する。その結果、受光信号から信号成分とノイズ成分を分離しやすくなり、実質的に受光感度を上げることができる。これにより、例えば、遠方の物体や反射率の低い物体の検出精度が向上する。

なお、以下、１サイクルの測定期間内に実行される所定の回数（例えば、１００回）の測定処理及び積算処理のセットを測定積算ユニットと称する。

図１０は、各測定期間における各ＭＵＸ２６１の受光素子２０２の選択の組み合わせの例を示している。なお、この図において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４をＭＵＸ１乃至４と短縮して表している。また、図内の四角のマスの中の番号は、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により選択された受光素子２０２の番号を示している。すなわち、受光素子２０２−１乃至２０２−１６が、それぞれ１乃至１６の番号で示されている。

例えば、測定期間ＴＭ１において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により受光素子２０２−１、２０２−５、２０２−９、２０２−１３がそれぞれ選択され、選択された各受光素子２０２の受光値の測定が行われる。測定期間ＴＭ２において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により受光素子２０２−２、２０２−６、２０２−１０、２０２−１４がそれぞれ選択され、選択された各受光素子２０２の受光値の測定が行われる。測定期間ＴＭ３において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により受光素子２０２−３、２０２−７、２０２−１１、２０２−１５がそれぞれ選択され、選択された各受光素子２０２の受光値の測定が行われる。測定期間ＴＭ４において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により受光素子２０２−４、２０２−８、２０２−１２、２０２−１６がそれぞれ選択され、選択された各受光素子２０２の受光値の測定が行われる。

従って、この例では、１回の検出期間中に、全ての受光素子２０２の受光値の測定が行われる。換言すれば、１回の検出期間中に、監視領域内の全検出領域からの反射光の強度が測定される。

ここで、図７のフローチャートの説明に戻る。ステップＳ７において、制御部２１は、測定期間を所定の回数繰り返したか否かを判定する。まだ測定期間を所定の回数繰り返していないと判定された場合、処理はステップＳ１に戻る。

すなわち、ステップＳ７において、測定期間を所定の回数繰り返したと判定されるまで、ステップＳ１乃至Ｓ７の処理が繰り返し実行される。すなわち、所定の長さの検出期間内に、測定期間が所定の回数繰り返される。また、測定期間毎に、受光値の測定を行う対象となる受光素子２０２の選択が行われ、反射光の強度の測定対象となる検出領域が切り替えられる。

一方、ステップＳ７において、測定期間を所定の回数繰り返したと判定された場合、処理はステップＳ８に進む。

ステップＳ８において、ピーク検出部３１１は、各受光素子２０２のサンプリング時刻毎の積算受光値の分布に基づいて、１回の検出期間内の反射光の強度の水平方向及び時間方向（距離方向）のピークを検出する。

具体的には、ピーク検出部３１１は、受光素子２０２毎に積算受光値がピークとなるサンプリング時刻を検出する。これにより、自車両からの距離方向において反射光の強度がピークとなる地点が、検出領域毎に検出される。換言すれば、各検出領域において、反射光の強度がピークとなる物体が検出された地点の自車両からの距離が検出される。

また、ピーク検出部３１１は、サンプリング時刻毎に、全ての受光素子２０２の中から積算受光値がピークとなる受光素子２０２（検出領域）を検出する。これにより、自車両からの距離方向において、所定の間隔ごと（例えば、約１．５ｍごと）に反射光の強度がピークとなる水平方向の位置（検出領域）が検出される。

そして、ピーク検出部３１１は、検出結果を示す情報を物体検出部３１２に供給する。

すなわち、例えば、図１１で示されるように、測定光は車両３５１によって反射されて受光素子２０２により受光されるが、投光から受光までには時間差が生じている。この時間差は、レーザレーダ装置と車両３５１との距離に比例するので、車両３５１からの反射光は、該時間差と一致するサンプリングタイミング（サンプリング時刻ｔｎ）における受光値として測定される。従って、車両３５１を含む検出領域の各受光素子２０２の積算受光値のうち、特にサンプリング時刻ｔｎにおける積算受光値が大きくなる。

尚、図１１のグラフは、自車両の前方に車両３５１が走行している場合に、車両３５１からの反射光が戻ってくる付近のサンプリング時刻における積算受光値の水平方向の分布を示している。すなわち、このグラフは、当該サンプリング時刻における各受光素子２０２の積算受光値を、各受光素子２０２の水平方向の並び順に横軸方向に並べたグラフである。

なお、ピーク検出部３１１のピーク検出方法には、任意の方法を採用することができる。

ステップＳ９において、物体検出部３１２は、測定期間内の反射光の強度の水平方向及び時間方向の分布及びピークの検出結果に基づいて、監視領域内の他の車両、歩行者、障害物等の物体の有無、並びに、物体の種類、方向、距離等の検出を行う。

なお、物体検出部３１２の静止物体（動物体を含む）の物体検出方法には、任意の方法を採用することができる。

すなわち、例えば、図１１で示されるように、前方に車両３５１が存在する場合、車両３５１により反射された反射光が、受光素子２０２により受光されるため、検出領域内に車両３５１を含む各受光素子２０２の積算受光値が大きくなる。特に、車両３５１の後方の左右のリフレクタ３５２Ｌ，３５２Ｒの反射率が高いため、検出領域内にリフレクタ３５２Ｌ，３５２Ｒを含む各受光素子２０２の積算受光値が特に大きくなる。

従って、図１１のグラフに示されるように、水平方向の積算受光値の分布において、２つの顕著なピークＰ１，Ｐ２が現れる。また、リフレクタ３５２Ｌとリフレクタ３５２Ｒの間の車体により反射された反射光も検出されるため、ピークＰ１とピークＰ２の間の積算受光値もその他の領域に比べて高くなる。このように、同じサンプリング時刻における積算受光値の水平方向の分布において、顕著な２つのピークを検出することにより、前方の車両を検出することが可能である。

ステップＳ１０において、物体検出部３１２は、必要に応じて物体の検出結果を外部に通知する。例えば、物体検出部３１２は、物体の有無に関わらず、物体の検出結果を定期的に、通知部２７を介して車両制御装置１２に供給する。或いは、例えば、物体検出部３１２は、車両が前方の物体に衝突する危険性がある場合に限り、物体の検出結果を車両制御装置１２および物体トラッキング部２６に供給する。

ステップＳ１１において、制御部２１は、所定の時間待機する。すなわち、制御部２１は、図８の休止期間ＴＢが終了するまで、測定光の投光を行わないように待機する。

その後、処理はステップＳ１に戻り、ステップＳ１乃至Ｓ１１の処理が繰り返し実行される。すなわち、検出期間毎に積算受光値に基づいて物体の検出を行う処理が繰り返される。

以上の処理により、物体の距離、方向および積算受光値のピーク値などを含む情報を検出結果として出力することが可能となる。

｛物体トラッキング処理｝
次に、図１２のフローチャートを参照して、物体トラッキング処理について説明する。

ステップＳ３１において、物体トラッキング部２６は、物体検出部３１２から出力された物体の検出結果より、走行時の障害物となる可能性が有るためにトラッキングの対象となるトラッキング対象物体、並びに、雨滴、およびワイパの検出結果を抽出する。トラッキング対象物体の検出結果とは、測定光が投光された時刻に対して反射光が受光された時刻が所定時間よりも離れている物体に関する検出結果であり、少なくとも自車両から数ｍ程度以上離れている物体に関する検出結果である。また、雨滴、およびワイパの検出結果とは、測定光が投光された時刻に対して反射光が受光された時刻が所定時間よりも短く、フロントガラスから数ｃｍ程度の距離からの反射を示す物体に関する検出結果である。なお、この実施例におけるレーザレーダ装置１１の距離分解能では、距離情報だけでは、反射がワイパによるものなのか、降っている雨滴によるものなのかの区別はできない。また、以降において、トラッキング対象物体の検出結果は、単に対象物体検出結果と称するものとし、雨滴、およびワイパの検出結果は、雨滴ワイパ検出結果と称するものとする。

ステップＳ３２において、ワイパ検出部２６ａは、雨滴ワイパ検出結果のうち、ピーク値がワイパ閾値Ｂよりも高いものが存在するか否かにより、ワイパを検出したか否かを判定する。

｛雨滴閾値Ａおよびワイパ閾値Ｂについて｝
ここで、雨滴ワイパ検出結果に基づいて、雨滴、およびワイパを検出するための雨滴閾値Ａおよびワイパ閾値Ｂについて説明する。

図１３の左部で示されるように、フロントガラス４０１上に雨滴４１１−１乃至４１１−３が付着すると、投光部２２により投光される測定光は、実線で示される光路で投光されることになる。この場合、例えば、雨滴４１１−１を透過した測定光の一部は、本来、点線で示される方向に投光されるべきところ、屈折により実線で示される光路により投光される。このため、本来の測定光よりも、拡散した状態で投光されることになる。結果として、監視領域に投光される測定光の一部が監視領域外に投光されることにより、反射光が低減し、受光部２３による受光レベルが低減することになる。

また、図１３の左部の場合、例えば、雨滴４１１−３を介して反射光が入射されると、反射光の一部は、本来は点線で示される光路により受光部２３で受光されるべきところが、雨滴４１１−３による屈折により実線で示される光路により受光される。このため、本来の反射光と異なる光路となるため、受光部２３においては、正しい方向からの反射光として受光することができない。さらに、上述したように、投光された測定光が雨滴４１１−１などにより拡散されていると、受光部２３により受光される光の受光強度が低減する。結果として、誤検出が生じる恐れがある。尚、以降において、雨滴４１１−１乃至４１１−３を、特に区別する必要がない場合、単に、雨滴４１１と称するものとする。

ところが、降雨状態であっても、ワイパ４２１が矢印方向（図中左方向）に駆動して、フロントガラス４０１上に付着した雨滴４１１−１乃至４１１−３が拭き取られると、一時的に、図１３の右部で示されるように、雨滴４１１がフロントガラス４０１上にない状態となるため、上述した測定光の拡散や、反射光の屈折などが生じない状態となる。

また、図示しないがワイパ４２１がフロントガラス４０１上を移動している場合、投光された測定光がワイパ４２１で反射して、受光部２３により受光されることになる。ワイパ４２１は、フロントガラス４０１と接する拭き取り部位が、一般にゴム製の構成となっているが、このゴム製の拭き取り部位を支持する支持部位が存在し、この支持部位が駆動することにより、拭き取り部位がフロントガラス４０１上を移動して雨滴４１１−１乃至４１１−３を拭き取る。この支持部位は、一般に金属製であり、測定光を反射し易いもので構成されていることから、測定光を強く反射し、その反射光が受光部２３により高いピーク値となる受光信号として受光される。

そこで、ワイパ検出部２６ａは、雨滴ワイパ検出結果のうち、ワイパ閾値Ｂよりも高い受光信号の検出結果が存在する場合、ワイパを検出したものとみなす。また、雨滴検出部２６ｂは、雨滴ワイパ検出結果のうち、ワイパ閾値Ｂよりも低いものであって、雨滴閾値Ａ（＜ワイパ閾値Ｂ）よりも高い受光信号の検出結果を雨滴であるものとみなす。

さらに、フロントガラス４０１に付着する雨滴４１１の量は、ワイパ４２１により拭き取られた直後においては少ないため、フロントガラスの前方に降っている雨滴からの反射光はフロントガラス４０１に付着している雨滴４１１によって減衰されないで受光され、受光強度が強くなるため、降っている雨滴を検出し易い状態となる。しかしながら、ワイパ４２１により拭き取られてからの経過時間が進むにつれて、フロントガラス４０１上に付着する雨滴４１１の量は増加することにより、反射光が拡散し易くなり、反射光の受光強度が弱くなるので、雨滴４１１を検出し難い状態となっていく。

そこで、雨滴検出部２６ｂは、ワイパ４２１が検出されて、拭き取りがなされたとみなされたタイミングにおいては、一時的に雨滴閾値Ａのレベルを引き上げて、最大閾値Ａ＿ｍａｘとし、比較的強い反射光の強度のピーク値のみを雨滴として検出するようにする。さらに、雨滴検出部２６ｂは、ワイパ４２１が検出されて、雨滴４１１が拭き取られたタイミングからの経過時間であるワイパ経過時間が進むにつれて、雨滴閾値Ａの最小閾値Ａ＿ｍｉｎまで徐々に低減させ、雨滴４１１により拡散された比較的弱い反射光のピーク値も雨滴として検出するように設定する。つまり、雨滴閾値Ａは、最小閾値Ａ＿ｍｉｎとされ、ワイパ４２１が検出されて、雨滴４１１が拭き取られた直後において、最大閾値Ａ＿ｍａｘとされ、以降、ワイパ経過時間の経過に伴って、徐々に最小閾値Ａ＿ｍｉｎまで低減させるように制御される。このような処理が繰り返されるにより、雨滴検出部２６ｂは、フロントガラス４０１上における雨滴４１１の状態に応じて適切に雨滴を検出することが可能となる。

例えば、雨滴ワイパ検出結果として、図１４で示されるような検出結果であった場合、時刻ｔ２におけるピーク値がワイパ閾値Ｂを超えているので、ワイパが検出されたものとみなされる。ステップＳ３２において、図１４の時刻ｔ２のピーク値で示されるようにワイパ閾値Ｂを超えるピーク値の受光信号が認められる場合、ワイパ４２１が検出されたものとみなされ、処理は、ステップＳ３３に進む。尚、図１４においては、縦軸が雨滴ワイパ検出結果として抽出された検出結果の受光信号のサンプリング値の積算値を示しており、横軸が、レーザレーダ装置が測定を開始してからの経過時間ｔを示している。従って、図１４においては、雨滴ワイパ検出結果として、時刻ｔ１乃至ｔ５のピーク値に対応する検出結果が抽出されていることが示されている。

ステップＳ３３において、雨滴検出部２６ｂは、ワイパ４２１が検出されたタイミングからの経過時間を示すワイパ経過時間Ｔを０にリセットした後、カウントを開始する。

ステップＳ３４において、雨滴検出部２６ｂは、雨滴閾値Ａを最大閾値Ａ＿ｍａｘにまで引き上げて、ワイパ経過時間Ｔが進むに従って、例えば、図１４の時刻ｔ２以降の点線で示されるように減衰するように設定する。

尚、ステップＳ３２において、ワイパ閾値Ｂを超えるピーク値が検出されず、ワイパ４２１が検出されていないと判定された場合、ステップＳ３３，Ｓ３４の処理はスキップされて、処理は、ステップＳ３５に進む。

ステップＳ３５において、雨滴検出部２６ｂは、雨滴ワイパ検出結果に基づいて、ピーク値がワイパ閾値Ｂよりも低く、かつ、雨滴閾値Ａより高い物体を検出したか否かに基づいて、雨滴を検出したか否かを判定する。すなわち、フロントガラスから少し離れた空間（雨滴の検知領域）に降下してくる雨滴の反射光は、雨滴の検知領域に存在する全ての雨滴からの反射が混じった１つの反射光として受光される。そこで、雨滴検出部２６ｂは、雨滴ワイパ検出結果に基づいて、受光量のピーク値がワイパ閾値Ｂよりも低く、かつ、雨滴閾値Ａより高い物体を検出したか否かに基づいて、雨滴を検出したか否かを判定する。したがって、例えば、図１４で示されるような雨滴ワイパ検出結果が抽出されている場合、時刻ｔ１，ｔ３乃至ｔ５のピーク値がワイパ閾値Ｂよりも低く、かつ、雨滴閾値Ａよりも高いので、このようなとき、雨滴が検出されていると判定され、処理は、ステップＳ３６に進む。

ステップＳ３６において、雨滴検出部２６ｂは、雨滴として検出されるピーク値の物体の数量に応じて、降雨量を測定する。すなわち、フロントガラスから少し離れた空間（雨滴の検知領域）に降下してくる雨滴の反射光は、雨滴の検知領域に存在する全ての雨滴からの反射が混じった１つの反射光として受光される。このため、雨滴として検出された物体が多ければ、反射光量が大きく、少なければ小さくなる。そこで、雨滴検出部２６ｂは、反射光として受光される受光量に応じて、降雨量を測定する。

ステップＳ３７において、信頼度決定部２６ｃは、自らで記憶している信頼度減衰曲線のうち、現在の降雨量に対応する信頼度減衰曲線を選択する。

｛信頼度減衰曲線について｝
ここで、信頼度減衰曲線について説明する。

図１３を参照して、上述したように、フロントガラス４０１に雨滴４１１が付着することにより、受光部２３により受光される反射光の方向は変化が生じて、誤検出が生じる恐れがある。しかしながら、ワイパ４２１が雨滴４１１を拭き取った直後においては、フロントガラス４０１上に雨滴４１１が存在しない状態となるため、誤検出は生じ難く、ワイパ４２１により雨滴４１１が拭き取られたタイミングからの時間の経過に伴って、徐々に誤検出が生じ易い状態に変化する。

従って、検出結果の信頼度は、ワイパ４２１が検出されたタイミングが最も高く、その後、時間の経過に伴って減衰していくものと考えることができる。さらに、この信頼度の減衰の変化率は、降雨量が多いほど、減衰が早く、逆に、降雨量が少ないほど、減衰が遅い。そこで、信頼度Ｒは、図１５で示されるような波形となる。尚、図１５においては、縦軸が信頼度Ｒ（０乃至１）であり、横軸が経過時間ｔである。また、実線が降雨量が大雨のときの信頼度減衰曲線であり、点線が降雨量が中雨のときの信頼度減衰曲線であり、二点鎖線が降雨量が小雨であるときの信頼度減衰曲線を示している。また、図１５においては、時刻ｔ１１，ｔ１２において、ワイパ４２１の通過が検出されたタイミングが示されている。

すなわち、信頼度減衰曲線は、降雨量に関わらず、ワイパ４２１が検出されたタイミングからの時間経過に伴って、減衰する。また、降雨量が増えると、減衰率が高くなり、より早いタイミングで減衰することが示されている。尚、信頼度減衰曲線については、図１５においては、３種類の降雨量に応じた曲線が示された例が示されているが、これ以上の種類の降雨量毎に曲線を設定するようにしても良い。

ステップＳ３７においては、このように降雨量により設定される信頼度減衰曲線のうち、ステップＳ３６により計測された降雨量に対応する信頼度減衰曲線が選択される。したがって、図１５で示されるように降雨量の大雨、中雨、および小雨に対応する３本の信頼度減衰曲線が設定されている場合、信頼度決定部２６ｃは、測定結果となる降雨量が、大雨、中雨、および小雨のいずれに相当するのかを決定した後、降雨量に対応する信頼度減衰曲線を選択する。

ステップＳ３８において、信頼度決定部２６ｃは、現在のワイパ経過時間Ｔを読み出し、読み出したワイパ経過時間Ｔに対応する信頼度Ｒを決定する。

ステップＳ３９において、位置特定部２６ｄは、直前の物体トラッキング処理により特定したトラッキングの対象物体の位置情報および物体トラッキング処理が行われた時刻、前回の物体トラッキング処理により特定したトラッキングの対象物体の位置情報および物体トラッキング処理が行われた時刻を利用して、トラッキング対象物体の加速度を算出する。なお、時刻は物体検出部３１２が対象物体の位置を検出した時刻や、ピーク検出部３１１がピークを検出した時刻などを用いても良い。

尚、ステップＳ３５において、雨滴閾値Ａを超えるピーク値が検出されない場合、雨滴が検出されていないものと判定され、ステップＳ３６乃至Ｓ３８の処理がスキップされ、処理は、ステップＳ３９に進む。ただし、この場合、降雨がないことが前提とされるため、ステップＳ３９においては、信頼度Ｒはデフォルトとなる１の状態で加速度が算出される。

ステップＳ４０において、位置特定部２６ｄは、算出されたトラッキング対象物体の加速度と、直前の物体トラッキング処理により特定されたトラッキング対象物体の位置との情報から、今現在のトラッキング対象物体の位置を推定し、推定位置として算出する。

ステップＳ４１において、位置特定部２６ｄは、算出された推定位置と、物体検出部３１２により検出された検出位置とに基づいて、今現在のトラッキング対象物体の位置を特定し、特定位置として、信頼度Ｒと共に通知部２７に出力する。

ステップＳ４２において、通知部２７は、必要に応じて、今現在のトラッキング対象物体の特定位置の情報と、信頼度Ｒとからなるトラッキング情報を通知部２７、およびブレーキ判定部２８に出力する。

すなわち、図１６で示されるように、物体が位置Ｘ０から図１６中の左方向に移動する場合、前々回に特定された特定位置を位置Ｘ０とし、前回に特定された特定位置を位置Ｘ１とするとき、ここで求められた加速度を維持したまま位置Ｘ１から移動すると仮定すれば、今回の推定位置は位置Ｘ２ａとして推定される。つまり、図１６の場合、ステップＳ４０の処理により、推定位置として位置Ｘ２ａが算出される。

そして、物体検出部３１２での検出結果において、物体の計測位置が位置Ｘ２ｂであって、信頼度が信頼度Ｒであるとき、今回の推定位置Ｘ２ａ、今回の計測位置Ｘ２ｂ、および信頼度Ｒから、ステップＳ４１の処理により、以下のように求められる位置Ｘ２ｃが、特定位置として算出され、以降において、前回の特定位置として計算に使用される。

尚、物体トラッキング処理の開始時は、特定位置が未だ算出されていないために、位置Ｘ０と位置Ｘ１には特定位置では無く、計測位置を用いて、第１回の計算を行う。第２回目の計算では、第１回の計算で求めた特定位置を前々回の特定位置とし、前回の特定位置には計測位置を用いて第２回目の計算を行うようにする。

Ｘ２ｃ＝Ｘ２ａ×（１−Ｒ）＋Ｘ２ｂ×Ｒ

すなわち、今回推定された推定位置Ｘ２ａと今回計測された計測位置Ｘ２ｂとが異なる場合、２つの原因が考えられる。

第１には物体（例えば車両）が実際に加速を行ったため、加速度に変化が生じることにより、今回の推定位置Ｘ２ａと今回計測された位置Ｘ２ｂとが異なるようになった。

第２に物体からの反射光が雨滴によって屈折したために、本来、受光する受光素子の横の受光素子で受光されたため、今回の推定位置Ｘ２ａと今回計測された位置Ｘ２ｂとが異なるようになった。

雨量が多い場合には、第２の原因による影響も大きくなると考えられるために、信頼度Ｒによって、今回推定された推定位置Ｘ２ａと今回計測された計測位置Ｘ２ｂとの重み付けにより、今回特定される物体の位置であるものとみなす。

また、物体の水平方向の移動距離は、図１７で示されるように、受光素子２０２内の検出位置Ｐａから検出位置Ｐｂまでの変化量に応じて検出されることになる。

しかしながら、図１７で示されるように、受光素子２０２から所定の距離の物体が位置ＰＡ１から位置ＰＢ１に距離Ｌ１だけ移動したときと、所定の距離よりも近い距離で物体が位置ＰＡ２から位置ＰＢ２へと距離Ｌ２だけ移動したときとでは、受光素子２０２上の検出位置の変化は、いずれも同一の検出位置Ｐａ乃至Ｐｂとなる。そこで、水平方向の移動量は、物体までの距離と、受光素子２０２上での受光位置との関係に応じて求められることになる。尚、以上においては、車幅方向における、物体の位置を信頼度Ｒに基づいて推定する処理の説明を行ったが、さらに車の前後方向においても、信頼度Ｒに基づいて推定する処理を行っても良い。

このような演算により、トラッキング対象物体の位置が特定位置として求められ、ステップＳ４２の処理により通知部２７より出力される。

以上の処理により、ワイパの通過を検出することが可能となる。これにより、ワイパが検出されたタイミングからの経過時間に応じて降雨による物体検出の信頼度を特定することが可能となる。さらに、信頼度が特定されることにより、物体の動きをトラッキングして、物体の加速度等に基づいて推定した現在の推定位置と計測された現在の計測位置とが信頼度により重み付けされることにより、現在の位置が特定位置として求められるので、より高い精度で物体の位置を検出することが可能となる。

尚、以上においては、物体の位置を特定するにあたって、時系列の検出位置の情報より求められる加速度を利用した例について説明してきたが、時系列の検出位置の情報より得られる速度を利用して物体の位置を特定するようにしても良い。

{自動ブレーキ判定処理}
次に、図１８のフローチャートを参照して、自動ブレーキ判定処理について説明する。

ステップＳ５１において、ブレーキ判定部２８は、上述した物体トラッキング処理により物体トラッキング部２６より供給されてくるトラッキング情報を取得する。

ステップＳ５２において、ブレーキ判定部２８は、信頼度Ｒが所定の閾値よりも高いか否かを判定し、例えば、信頼度Ｒが所定の閾値よりも低い場合、処理は、ステップＳ５１に戻る。一方、ステップＳ５２において、信頼度Ｒが所定の閾値よりも高い場合、処理は、ステップＳ５３に進む。

ステップＳ５３において、ブレーキ判定部２８は、対象物体までの距離が自動ブレーキを緊急動作させる必要がある所定の距離よりも短い距離であるか否かを判定し、例えば、緊急動作させる必要がある所定の距離よりも短くない場合、処理は、ステップＳ５１に戻る。そして、ステップＳ５３において、緊急動作させる必要がある所定の距離よりも短いと判定された場合、処理は、ステップＳ５４に進む。

ステップＳ５４において、ブレーキ判定部２８は、自動ブレーキを動作させる必要があるものと見なして、自動ブレーキの動作を指示する信号を通知部２７から車両制御装置１２に出力させる。これにより車両制御装置１２は、必要に応じて図示せぬ制動装置を制御して、自動ブレーキを掛けるように制御する。

つまり、この場合、ステップＳ５１の処理により、物体トラッキング処理の検出結果であるトラッキング情報に含まれる信頼度Ｒが取得され、ステップＳ５２の処理により、その信頼度Ｒが所定の閾値よりも高いと判定され、さらに、ステップＳ５３の処理により、対象物体までの距離が自動ブレーキを緊急動作させる必要がある所定の距離よりも短い距離であると判定された場合、自動ブレーキを動作させるための信号が出力される。

すなわち、信頼度Ｒが所定の閾値よりも高く、かつ、対象物体までの距離が自動ブレーキを緊急動作させる必要がある距離よりも短いときに、自動ブレーキが動作するように制御される。

また、以上においては、物体トラッキング処理および自動ブレーキ判定処理のいずれの処理もなされる例について説明してきたが、物体トラッキング処理のみがなされる構成とするようにしてもよい。すなわち、この場合、トラッキング情報のみが出力されて、このトラッキング情報に基づいて、車両制御装置１２が自らで自動ブレーキを動作させるか否かを判定するようにしてもよい。

さらに、ステップＳ５３において、判定される対象物体までの距離については、上述した信頼度Ｒにより重み付けられた距離でもよいし、それ以外の推定された距離、または、計測された距離であっても良い。

結果として、雨滴がある場合でも、対象物体までの距離が、自動ブレーキの緊急動作が必要な距離内であるときには、自動ブレーキを動作できるように制御されるので、物体の誤検出に伴った自動ブレーキの誤作動を防止しつつ、適切に自動ブレーキの動作を制御することが可能となる。

また、ステップＳ５２における信頼度Ｒと所定の閾値とを比較して判定する処理はスキップするようにしてもよい。すなわち、この場合、物体トラッキング情報に含まれるトラッキングされている対象物体までの距離が緊急動作させる必要がある所定の距離以内であるか否かのみで自動ブレーキを動作させるか否かが判定されることになる。

｛コンピュータの構成例｝
なお、上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。

図１９は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。

コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）６０１，ROM（Read Only Memory）６０２，RAM（Random Access Memory）６０３は、バス６０４により相互に接続されている。

バス６０４には、さらに、入出力インタフェース６０５が接続されている。入出力インタフェース６０５には、入力部６０６、出力部６０７、記憶部６０８、通信部６０９、及びドライブ６１０が接続されている。

入力部６０６は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部６０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部６０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部６０９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ６１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア６１１を駆動する。

以上のように構成されるコンピュータでは、CPU６０１が、例えば、記憶部６０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース６０５及びバス６０４を介して、RAM６０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

コンピュータ（CPU６０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア６１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。

コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア６１１をドライブ６１０に装着することにより、入出力インタフェース６０５を介して、記憶部６０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部６０９で受信し、記憶部６０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM６０２や記憶部６０８に、あらかじめインストールしておくことができる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

また、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１１ レーザレーダ装置
１２ 車両制御装置
２１ 制御部
２２ 投光部
２３ 受光部
２４ 測定部
２５ 演算部
２６ 物体トラッキング部
２６ａ ワイパ検出部
２６ｂ 雨滴検出部
２６ｃ 信頼度減衰曲線記憶部
２６ｄ 位置特定部
２７ 通知部
２８ ブレーキ判定部
１０１ 駆動回路
１０２ 発光素子
２０２−１乃至２０２−１６ 受光素子
２５１ 選択部
２５４ サンプリング部
２６１−１乃至２６１−４ マルチプレクサ
２６４−１乃至２６４−４ Ａ／Ｄコンバータ
３０１ 積算部
３０２ 検出部
３０３ 通知部
３１１ ピーク検出部
３１２ 物体検出部

Claims (6)

1. 車両に搭載され、ワイパによって表面が払拭されるフロントガラスを介して物体を検出する、前記車両用の物体検出装置であって、
   測定光を所定の監視領域に対して投光する投光部と、
   前記測定光の前記物体からの反射光を受光し、前記反射光の強度に応じた受光信号を出力する受光素子を複数備える受光部と、
   前記受光信号の強度のピークであるピーク強度値および前記測定光が投光された時期と前記ピーク強度値が検出された時期との時間差に基づいて物体を検出し、検出された前記物体に関する検出結果を出力する演算部と、
   前記ピーク強度値が第１の閾値よりも高い前記物体を前記ワイパとして検出するワイパ検出部と、
   前記ピーク強度値が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値よりも高く、かつ前記第１の閾値よりも低い前記物体を雨滴として検出する雨滴検出部とを含み、
   前記雨滴検出部は、前記ワイパ検出部により前記ワイパが検出された時期からの経過時間をワイパ経過時間として計測すると共に、前記ワイパが検出された時期で前記第２の閾値を、前記第１の閾値よりも低い、前記第２の閾値の最大閾値に設定し、前記ワイパ経過時間に応じて徐々に前記第２の閾値の最小閾値まで減衰させる
   物体検出装置。
2. 前記雨滴検出部は、前記雨滴として検出された前記物体の量に基づいて、降雨量を測定する
   請求項１に記載の物体検出装置。
3. 前記雨滴検出部は、前記ワイパ検出部により前記ワイパが検出された時期からの経過時間をワイパ経過時間として計測し、
   前記演算部における前記検出結果に対する信頼度を決定する信頼度決定部をさらに含み、
   前記信頼度決定部は、前記信頼度を、前記ワイパ経過時間が進むにつれて減少させ、かつ、前記降雨量が増大するにつれて減少させる
   請求項２に記載の物体検出装置。
4. 前記検出結果と、前記信頼度とに基づいて、前記物体の位置を特定する位置特定部をさらに含む
   請求項３に記載の物体検出装置。
5. 前記位置特定部によって特定された前記物体の位置と、前記信頼度とに基づいて、自動ブレーキを動作させるか否かを判定するブレーキ判定部をさらに含む
   請求項４に記載の物体検出装置。
6. 車両に搭載され、ワイパによって表面が払拭されるフロントガラスを介して物体を検出する、前記車両用の物体検出装置の物体検出方法であって、
   測定光を所定の監視領域に対して投光し、
   複数の受光素子により、前記測定光の前記物体からの反射光を受光し、前記反射光の強度に応じた受光信号を出力し、
   前記受光信号の強度のピークであるピーク強度値および前記測定光が投光された時期と前記ピーク強度値が検出された時期との時間差に基づいて物体を検出し、検出された前記物体に関する検出結果を出力し、
   前記ピーク強度値が第１の閾値よりも高い前記物体を前記ワイパとして検出し、
   前記ピーク強度値が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値よりも高く、かつ前記第１の閾値よりも低い前記物体を雨滴として検出するステップを含み、
   前記雨滴を検出するステップの処理は、前記ワイパが検出された時期からの経過時間をワイパ経過時間として計測すると共に、前記ワイパが検出された時期で前記第２の閾値を、前記第１の閾値よりも低い、前記第２の閾値の最大閾値に設定し、前記ワイパ経過時間に応じて徐々に前記第２の閾値の最小閾値まで減衰させる
   物体検出方法。

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