JP7028085B2

JP7028085B2 - 測距装置

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Publication number: JP7028085B2
Application number: JP2018126093A
Authority: JP
Inventors: 真裕山本; 次朗木綿
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2022-03-02
Anticipated expiration: 2038-07-02
Also published as: JP2020003455A; CN112368595A; WO2020009063A1; US20210116544A1; DE112019003357T5

Description

本開示は、物体との距離を測定する測距装置に関する。

車両に搭載され、車両の前方にある物体との距離を測定する測距装置として、送信波を前方に向けて照射し、照射した送信波の物体からの反射波を検出して、その物体までの距離を検出する測距装置がある。

測距装置においては、送信波を照射する照射部や反射波を検出する検出部を保護するため、これらの前面にカバーが設けられている。しかし、そのカバーに、雪、霜、雨滴及び埃などが付着すると、測距装置の測定精度が低下する場合がある。

そこで、特許文献１には、雪や霜を融かすために測距装置のカバーにヒータを設けることが記載されている。また、特許文献１には、雨滴や埃を撥ね飛ばすために、測距装置のカバーに超音波振動子を設けることが記載されている。

特開平８－２９５３５号公報

しかしながら、本発明者の検討の結果、測距装置がヒータや超音波振動子などの付属部品を有する場合に、測定精度の低下が起こることが新たな課題として見いだされた。これは、付属部品に対して通電を開始する際に、及び付属部品への通電を停止する際に、測距装置の測定結果に電気的なノイズがのるためであると考えられる。

本開示の一局面は、付属部品への通電の開始及び停止によって測距装置の測定精度が低下するのを抑制することを目的としている。

本開示の一態様は、測距装置（１００）であって、測定器（１０）と、制御部（３０）と、付属部品（２０）と、を備える。測定器は、送信波を照射する照射部（１１）と、送信波の反射波を検出する検出部（１２）と、を有する。制御部は、測定器を用いて、送信波が照射された物体との距離を測定する。付属部品は、測定器に付属し、通電によって作動する。制御部は、測定器を用いた距離の測定状態に応じて、付属部品への通電を制御する。

このような構成によれば、付属部品への通電が、測定器を用いた距離の測定状態に応じて制御されるため、付属部品への通電によって測距装置の測定精度が低下するのを抑制することができる。

ライダ装置の構成を示すブロック図である。ライダ装置の外観図である。ライダ装置のカバーを内側からみた図である。第１実施形態における、測定器による距離の測定の状態と、ヒータの通電状態との関係を説明する図である。第１実施形態において、制御部が行う制限処理のフローチャートである。第２実施形態における、測定器による距離の測定の状態と、ヒータの通電の状態との関係を説明する図である。第２実施形態において、制御部が行う制限処理のフローチャートである。第３実施形態において、制御部が行う制限処理のフローチャートである。清掃器の模式図である。

以下、本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
［１．第１実施形態］
［１－１．構成］
図１に示すライダ装置１００は、送信波として光を照射し、照射した光の反射波を検出することによって物体との距離を測定する測距装置である。ライダはＬＩＤＡＲとも表記される。ＬＩＤＡＲは、ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＲａｎｇｉｎｇの略語である。ライダ装置１００は、車両に搭載して使用され、車両の前方に存在する様々な物体の検出に用いられる。

ライダ装置１００は、測定器１０と、付属部品２０と、制御部３０と、を備えている。
測定器１０は、光を間欠的に照射する照射部１１と、光の反射波を検出する検出部１２と、を有する。照射部１１は、光としてレーザ光を照射する。検出部１２は、物体からの反射波を受信して電気信号に変換する。

測定器１０は、図２に示すカバー５０とケース本体６０とを備えるケース４０の内部に収納されている。測定器１０のうち照射部１１は、ケース４０の内側の空間のうち上側の領域に収納されている。一方、検出部１２は、ケース４０の内側の空間のうち下側の領域に収納されている。

カバー５０の前面には、光が透過する透明の透過窓５１が設けられている。ここでいう前面とは、ライダ装置１００における光の照射先側の面を指す。
付属部品２０は、測定器１０に付属する部品であり、通電によって作動する。本実施形態において、付属部品２０はヒータ８０である。ヒータ８０は、図３に示すように、透過窓５１の内側の面に設けられ、透過窓５１の加熱に用いられる。ヒータ８０は、透過窓５１における照射部１１側に設けられた照射側ヒータ８１と、透過窓５１における検出部１２側に設けられた検出側ヒータ８２と、を備える。照射側ヒータ８１及び検出側ヒータ８２は、いずれも透明導電膜Ｆｉと、一対の電極ＬＤｉ，ＬＧｉとを有する。なお、ｉは、照射側ヒータ８１に属する場合は１、検出側ヒータ８２に属する場合は２で示す。透明導電膜Ｆｉは、透明性と電気伝導性とを有する材料で形成されたヒータ膜である。透明導電膜Ｆｉとしては、例えば、ＩＴＯ膜を用いることができる。ＩＴＯは、酸化インジウムと酸化スズの無機化合物である。

制御部３０は、測定器１０を用いて、光が照射された物体との距離を測定する。具体的には、制御部３０は、検出部１２が制御部３０に入力する電気信号の波形に基づき反射波が検出されたタイミングを特定し、光を照射したタイミングとの差分に基づき物体との距離を求めている。なお、制御部３０は、距離以外にもその物体の方位などの物体に関する情報を求めることができる。

制御部３０は、特定の測定スポットに向けた光の照射と反射波の検出とを一回の測定として、この測定を測定範囲内に存在する複数の測定スポットに対して行っている。そして、制御部３０は、測定範囲内に存在する複数の測定スポットに対する測定を一連の測定とし、この一連の測定を所定期間ごとに繰り返し行っている。図２に示す領域７０は、特定の測定スポットに向けて照射した光が透過窓５１の面において通過する領域を概念的に示している。

制御部３０は、距離の測定に加えて、付属部品２０への通電のオン／オフの切替えも制御している。すなわち、測定器１０と付属部品２０とは共通の回路基板に接続されている。前述した測定器１０の測定精度が低下するという課題は、付属部品２０への通電のオン／オフの切替えによって、検出部１２が入力する電気信号の波形にノイズがのることがあるために生じる。

付属部品２０への通電のオン／オフの切替えは、車両に搭載された外気温センサ、室温センサ、及び車速センサなどの車載センサ２００から取得した情報に基づいて制御される。透過窓５１を付属部品２０によって適度に加熱することで、雪や霜の付着を抑制することができる。なお、付属部品２０への通電のオン／オフの切替えはＰＷＭ制御によって行われてもよい。

このとき、制御部３０は、測定器１０を用いた距離の測定状態に応じて、付属部品２０への通電のオン／オフの切替えを制限する。制御部３０が行う通電のオン／オフの切替えの制限処理については、後に詳述する。

［１－２．処理］
制御部３０が実行する付属部品２０への通電のオン／オフの切替えの制限処理について、その概要を、図４を用いて説明する。

測定器１０は、図４のグラフ（ａ）に示すように、一つの測定スポットに対する測定を終えると、一時的に測定の待機状態となる。これは、レーザ光などの光源をクールダウンさせ光源の寿命を維持するためにライダ装置で一般的に行われるものである。

制御部３０は、測定器１０を用いた距離の測定中であるか測定の待機中であるかを判別し、測定中である場合には、図４のグラフ（ｄ）に示すように付属部品２０のオン／オフの切替えを行わないこととする。すなわち、制御部３０は、測定中である場合には、付属部品２０への通電の開始及び停止を行わないこととする。付属部品２０への通電のオン／オフの切替えの際には、検出部１２が制御部３０に入力する電気信号の波形にノイズがのる可能性があるからである。

本実施形態において、制御部３０は、測定中であるか測定の待機中であるかを、検出部１２による反射波の検出期間Ｔ１であるか否かで判別する。すなわち、制御部３０は、検出部１２による検出期間Ｔ１中は、付属部品２０への通電の開始及び停止を行わない。

検出期間Ｔ１とは、制御部３０が検出部１２を用いて反射波を検出している期間である。具体的には、図４のグラフ（ｂ）及び（ｃ）に示すように、検出期間Ｔ１は、照射部１１による光の照射の開始と同時又は光の照射の開始から少し遅れて始まり、あらかじめ決められた所定の期間が経過するまでの期間である。所定の期間は、検出したい最も遠くの物体からの反射を想定した期間である。つまり、検出期間Ｔ１における電気信号の波形が、物体からの反射波として認識される。

次いで、制御部３０が実行する具体的な処理手順について、図５のフローチャートを用いて説明する。図５に示す通電のオン／オフの切替えの制限処理は、制御部３０が車載センサ２００からの情報に基づき、付属部品２０への通電を開始すべき条件又は付属部品２０への通電を停止すべき条件が成立した場合に実行される。

まず、Ｓ１０１で、制御部３０は、測定器１０を用いた距離の測定中であるか否かを判定する。
制御部３０は、Ｓ１０１で測定器１０を用いた距離の測定中でないと判定した場合には、Ｓ１０２へ移行し、付属部品２０への通電を開始する、又は付属部品２０への通電を停止する。その後、制御部３０は、図５の制限処理を終了する。

一方、制御部３０は、Ｓ１０１で測定器１０を用いた距離の測定中であると判定した場合には、Ｓ１０３へ移行し、測定器１０を用いた距離の測定が終了するまで待つ。そして、制御部３０は、Ｓ１０２へ移行し、付属部品２０への通電を開始する、又は付属部品２０への通電を停止する。その後、制御部３０は、図５の制限処理を終了する。

［１－３．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）付属部品２０への通電の開始及び停止が、測定器１０を用いた距離の測定状態に応じて制御される。そのため、付属部品２０への通電の開始及び停止によって測距装置の測定精度が低下するのを抑制することができる。

（１ｂ）具体的には、制御部３０は、測定器１０を用いた距離の測定中である場合に、付属部品２０への通電の開始及び停止を行わない。そのため、付属部品２０への通電の開始及び停止によって、検出部１２が入力する電気信号の波形にノイズがのってしまうことを抑制することができる。

（１ｃ）制御部３０は、検出部１２による反射波の検出期間Ｔ１中は、付属部品２０への通電の開始及び停止を行わない。測定精度の低下は、反射波の電気信号の波形にノイズがのることが原因で生じるからである。このような構成によれば、付属部品２０への通電のオン／オフの切替えを制限する期間を短くしつつ、測定精度の低下を抑制できる。

（１ｄ）自動運転技術の進展により、車両に搭載される測距装置に求められる測定精度が高くなってきている。第１実施形態にかかる測距装置の構成は、車両に搭載される測距装置に特に有効である。

［２．第２実施形態］
［２－１．第１実施形態との相違点］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

前述した第１実施形態では、制御部３０が、付属部品２０への通電の開始及び停止を行わないのは、各測定スポットに対する測定中である。一方、第２実施形態では、制御部３０が、図６に示すように、測定範囲内に存在する複数の測定スポットに対する一連の測定中は、付属部品２０への通電の開始及び停止を行わない。なお、制御部３０が、測定器１０を用いて一連の測定を行っている状態をバーストと呼ぶ。

［２－２．処理］
制御部３０が、第１実施形態における制限処理に代えて実行する第２実施形態の制限処理について、図７のフローチャートを用いて説明する。図７に示す制限処理は、制御部３０が車載センサ２００からの情報に基づき、付属部品２０への通電を開始すべき条件又は付属部品２０への通電を停止すべき条件が成立した場合に実行される。

まず、Ｓ２０１で、制御部３０は、バースト中であるか否かを判定する。
制御部３０は、Ｓ２０１でバースト中でないと判定した場合には、Ｓ２０２へ移行し、付属部品２０への通電を開始する、又は付属部品２０への通電を停止する。その後、制御部３０は、図７の制限処理を終了する。

一方、制御部３０は、Ｓ２０１でバースト中であると判定した場合には、Ｓ２０３へ移行し、バーストが終了するまで待つ。そして、制御部３０は、Ｓ２０２へ移行し、付属部品２０への通電を開始する、又は付属部品２０への通電を停止する。その後、制御部３０は、図７の制限処理を終了する。

［３．第３実施形態］
［３－１．第１実施形態との相違点］
第３実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

第３実施形態では、制御部３０が、測定器１０を用いた距離の測定中である場合に加え、次の測定を開始するまでの期間が所定の期間未満である場合に、ヒータ８０への通電の開始及びヒータ８０への通電の停止を行わない。

［３－２．処理］
制御部３０が、第１実施形態における制限処理に代えて実行する第３実施形態の制限処理について、図８のフローチャートを用いて説明する。図８に示す制限処理は、制御部３０が車載センサ２００からの情報に基づき、付属部品２０への通電を開始すべき条件又は付属部品２０への通電を停止すべき条件が成立した場合に実行される。

まず、Ｓ３０１で、制御部３０は、測定器１０を用いた距離の測定中であるか否かを判定する。
制御部３０は、Ｓ３０１で測定器１０を用いた距離の測定中でないと判定した場合には、Ｓ３０２へ移行し、次の測定を開始するまでの期間が所定の期間未満であるか否かを判定する。

制御部３０は、Ｓ３０２で次の測定を開始するまでの期間が所定の期間未満でないと判定した場合には、Ｓ３０３へ移行し、付属部品２０への通電を開始する、又は付属部品２０への通電を停止する。その後、制御部３０は、図８の制限処理を終了する。

一方、制御部３０は、Ｓ３０１で測定器１０を用いた距離の測定中であると判定した場合には、Ｓ３０４へ移行し、測定終了まで待った後、Ｓ３０３へ移行する。制御部３０は、Ｓ３０３で、付属部品２０への通電を開始、又は付属部品２０への通電を停止した後、図８の制限処理を終了する。

制御部３０は、Ｓ３０２で次の測定を開始するまでの期間が所定の期間未満であると判定した場合には、Ｓ３０４へ移行し、測定終了まで待った後、Ｓ３０３へ移行する。制御部３０は、Ｓ３０３で、付属部品２０への通電を開始、又は付属部品２０への通電を停止した後、図８の制限処理を終了する。

［３－３．効果］
以上詳述した第３実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１ａ）、（１ｂ）及び（１ｄ）に加え、以下の効果が得られる。

（３ａ）付属部品２０への通電のオン／オフの切替えの際に、チャタリング等により少しの間ノイズが続く場合がある。本実施形態によれば、このような場合であっても、測定結果へのノイズの影響を抑えることができる。すなわち、通電のオン／オフの切替えから次の測定を開始するまでの期間内に、継続して生じているノイズの強度が閾値以下となるように、上記の所定の期間を定めることで、次の測定において得られる電気信号の波形にノイズがのることを抑えることができる。

［４．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（４ａ）上記実施形態では、付属部品２０としてヒータ８０を例示しているが、付属部品２０はこれに限定されるものではない。具体的には、付属部品２０として例えば、透過窓５１に設けられ、透過窓５１を清掃する清掃器が挙げられる。

図９に清掃器の一例としてウォッシャー９０を示す。ウォッシャー９０は、透過窓５１に対して洗浄液を噴射することによって、透過窓５１を洗浄する。清掃器の他の例としてはワイパー及び超音波振動子が挙げられる。

なお、付属部品２０がこれらウォッシャー及びワイパーなどのモータによって動く部品である場合、チャタリングが生じやすい。したがって、上記第３実施形態の処理は、特に付属部品２０がモータによって動く部品である場合に有効である。

（４ｂ）上記実施形態では、測距装置としてライダ装置を例示しているが、測距装置の種類はこれに限定されるものではない。具体的には、測距装置として例えば、ミリ波レーダ装置及び超音波センサ装置が挙げられる。

（４ｃ）上記実施形態では、制御部３０が、測定中であるか測定の待機中であるかを、検出期間Ｔ１であるか否かで判別している。しかし、測定中であるか測定の待機中であるかの判別方法は、これに限定されるものではない。具体的には、制御部３０は、測定中であるか測定の待機中であるかを、制御部３０が独自に定める測定期間であるか否かで判別してもよい。測定期間としては、例えば、図４のグラフ（ａ）に示す期間Ｔ２が挙げられる。期間Ｔ２は、照射部１１が光の照射を開始してから、検出期間Ｔ１が終わるまでの期間を指す。なお、期間Ｔ２が光の照射の開始と同時に始まる場合、期間Ｔ２と検出期間Ｔ１とは等しい。

（４ｄ）上記第１実施形態では、制御部３０は、検出部１２による検出期間Ｔ１中は、付属部品２０への通電の開始及び停止を制限している。制御部３０が付属部品２０への通電の開始及び停止を制限する期間は、検出期間Ｔ１に限らず、少なくとも検出期間Ｔ１が含まれればよい。

（４ｅ）上記実施形態では、測距装置としてのライダ装置１００が車両の前方に搭載されているが、測距装置の車両への搭載位置はこれに限定されるものではない。具体的には、例えば、測距装置が車両の側方や後方などの周囲に搭載されていてもよい。

（４ｆ）上記実施形態では、透過窓５１が送信波及び反射波の両方を透過する窓であるが、透過窓５１は、送信波及び反射波の少なくとも一方が透過するように構成されていてもよい。また、上記実施形態では、透過窓５１が、送信波としての光を透過できるように透明であるが、透過窓５１は送信波を透過するのであれば透明である必要はない。すなわち、透過窓５１は送信波の種類によって様々な材質をとりうる。

（４ｇ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１０…測定器、１１…照射部、１２…検出部、２０…付属部品、３０…制御部、５１…透過窓、８０…ヒータ、１００…ライダ装置。

Claims

送信波を照射する照射部（１１）と、前記送信波の反射波を検出する検出部（１２）と、を有する測定器（１０）と、
前記測定器を用いて、前記送信波が照射された物体との距離を測定する制御部（３０）と、
前記測定器に付属し、通電によって作動する付属部品（２０）と、
を備え、
前記制御部は、
前記測定器を搭載する移動体に搭載されたセンサから取得した情報に基づいて、前記付属部品への通電のオン／オフの切り替えを制御し、
前記測定器を用いた距離の測定状態に応じて、前記付属部品への通電のオン／オフの切り替えを制限する、測距装置（１００）。
前記測距装置は、前記送信波として光を照射するライダ装置である、請求項１に記載の測距装置。
前記測距装置は、前記送信波及び前記反射波の少なくとも一方が透過する透過窓（５１）を更に備え、
前記付属部品は、前記透過窓に設けられたヒータ（８０）を含む、請求項１又は請求項２に記載の測距装置。
前記測距装置は、前記送信波及び前記反射波の少なくとも一方が透過する透過窓を更に備え、
前記付属部品は、前記透過窓に設けられ、前記透過窓を清掃する清掃器（９０）を含む、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の測距装置。
前記制御部は、前記測定器を用いて測定範囲内の複数の測定スポットの測定である一連の測定を繰り返し行い、前記測定器を用いた距離の測定中であるか、一つの測定スポットに対する測定後に一時的に測定の待機状態となる測定の待機中であるかを判定し、前記測定器を用いた距離の測定中である場合に、前記付属部品への通電のオン／オフの切り替えを行わない、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の測距装置。
前記照射部は前記送信波を間欠的に照射し、
前記制御部は前記照射部の間欠的な照射に起因して、前記測定器を用いた距離の測定の際、測定中と待機中の各状態を繰り返すものであって、
前記制御部は、前記測定器を用いた距離の測定中である場合に加え、次の測定を開始するまでの期間が所定の期間未満である場合に、前記付属部品への通電のオン／オフの切り替えを行わない、請求項５に記載の測距装置。
前記制御部は、少なくとも前記検出部による前記反射波の検出期間中は、前記付属部品への通電のオン／オフの切り替えを行わない、請求項５又は請求項６に記載の測距装置。
前記制御部は、前記測定器を用いて測定範囲内の複数の測定スポットの測定である一連の測定を繰り返し行い、前記一連の測定中である場合に、前記付属部品への通電のオン／オフの切り替えを行わない、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の測距装置。
前記センサとは、外気温センサ、室温センサ及び車速センサの少なくとも１つであり、
前記センサから取得した情報とは、前記物体との距離以外の情報である、請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の測距装置。