JPWO2019188326A1 - センサ装置 - Google Patents

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Abstract

外乱光による誤検出を低減することができるようにする。ライダ（１Ｂ）は、レーザ光を間欠的に照射して所定の領域を走査する光源（１１）と、そのレーザ光の反射光を含む外部からのレーザ光を受光し受光信号を出力する受光素子（１７）と、を有し、受光素子（１７）において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、反射光を受光する期間の受光信号の利用を制限する制御部（１８）を備えている。

Description

本発明は、ライダ（ＬｉＤＡＲ：Light Detection And Ranging）等のセンサ装置に関する。
近年、ＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance Systems）や自動運転等における、車両等の移動体の周囲の障害物や走行路面の検出のためのセンサとしてライダが用いられている。ライダは、例えば移動体前方にレーザ光を照射し、移動体前方に存在する物体からの反射光を受光することにより、移動体前方に存在する障害物等を検出するセンサである（例えば、特許文献１を参照）。
ライダは、照射したレーザ光の反射光を受光することで障害物等の対象物を検出する。しかしながら、ライダには、照射したレーザ光の反射光以外にも様々な外乱光が入射し、その外乱光によって誤検出をしてしまう場合がある。
このような外乱光による誤検出を防止するために、特許文献２には、加算回路２３が、レーザ光ＬＴの照射方向に対応する結像位置の予測範囲内に配置された複数の受光素子から出力された複数のアナログ検出信号を選択し、当該選択されたアナログ検出信号を互いに加算してアナログ受信信号を出力する。このようにすることにより、外乱光成分を受信する環境下でも、外来光成分の誤検出を防止することができることが記載されている。
特開平１１−９４９４５号公報 特開２０１８−４４７１号公報
特許文献２に記載の方法の場合、Ｎ個の受光素子を有するアレイ受光器が必要である。したがって、例えばパルス光により所定の範囲を走査するように照射して、各パルス光の反射光を順次１つの受光素子で受光するように構成の場合には適用ができない。
本発明が解決しようとする課題としては、外乱光による誤検出を低減することができることが一例として挙げられる。
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、当該光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサと、前記受光部において、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、前記反射光を受光する期間の前記受光信号の利用を制限する制御部と、を備えることを特徴としている。
請求項３に記載の発明は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、当該光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサと、前記受光部において、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、前記照射部からの光の照射を制限する制御部と、を備えることを特徴としている。
請求項５に記載の発明は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、当該光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサと、前記受光部において、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、前記反射光を受光する期間の前記受光信号の利用を制限するための制限情報を生成する生成部と、を備えることを特徴としている。
請求項７に記載の発明は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、当該光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、前記受光部における、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて前記反射光を受光する期間の前記受光信号の利用を制限する制御工程を含むことを特徴としている。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴としている。
請求項９に記載の発明は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、当該光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、前記受光部における、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて前記照射部からの光の照射を制限する制御工程を含むことを特徴としている。
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載のセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴としている。
請求項１１に記載の発明は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、当該光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、前記受光部における、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、前記反射光を受光する期間の前記受光信号の利用を制限するための制限情報を生成する生成工程と、を含むことを特徴としている。
請求項１２に記載の発明は、請求項１０に記載のセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴としている。
本発明の第１の実施例にかかるライダの構成例を示す説明図である。 図１に示されたライダの受光素子で受光した受光信号の利用を制限しない場合のタイミングチャートである。 図１に示されたライダの受光素子で受光した受光信号の利用を制限する場合のタイミングチャートである。 図１に示されたライダの動作のフローチャートである。 本発明の第２の実施例にかかるライダの受光素子で受光した受光信号と制限情報を出力する場合のタイミングチャートである。 図５に示されたライダの動作のフローチャートである。 本発明の第３の実施例にかかるライダの構成例を示す説明図である。 図７に示されたライダの光源からレーザ光の照射を制限しない場合のタイミングチャートである。 図７に示されたライダの光源からレーザ光の照射を制限する場合のタイミングチャートである。 図７に示されたライダの動作のフローチャートである。 本発明の第４の実施例にかかるライダの構成例を示す説明図である。 図１１に示されたライダの受光素子で受光した受光信号の利用を制限しない場合のタイミングチャートである。 図１１に示されたライダの受光素子で受光した受光信号の利用を制限する場合のタイミングチャートである。 図１１に示されたライダの受光素子で受光した受光信号の利用を制限する他の場合のタイミングチャートである。 図１３に示されたライダの動作のフローチャートである。 図１４に示されたライダの動作のフローチャートである。 本発明の第５の実施例にかかるライダの受光素子で受光した受光信号と制限情報を出力する場合のタイミングチャートである。 図１７の変形例にかかるタイミングチャートである。 図１７の変形例にかかるタイミングチャートである。 図１７に示されたライダの動作のフローチャートである。 図１８及び図１９に示されたライダの動作のフローチャートである。 本発明の第６の実施例にかかるライダの構成例を示す説明図である。 図２２に示されたライダの光源からレーザ光の照射を制限しない場合のタイミングチャートである。 図２２に示されたライダの光源からレーザ光の照射を制限する場合のタイミングチャートである。 図２２に示されたライダの動作のフローチャートである。
以下、本発明の一実施形態にかかるセンサ装置を説明する。本発明の一実施形態にかかるセンサ装置は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、その光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサと、受光部において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、反射光を受光する期間の受光信号の利用を制限する制御部と、を備えている。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、受光部が出力する受光信号の利用をさせない等の制限をすることができる。したがって、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、制御部は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、反射光を受光する期間の受光信号の利用の有効性を判断するようにしてもよい。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが閾値以上となった場合に外乱光を受光していると判断して受光部が出力する受光信号の利用の有効性が判断できる。
また、本発明の他の実施形態にかかるセンサ装置は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、その光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサと、受光部において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、照射部からの光の照射を制限する制御部と、を備えている。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、照射部からの光の照射をさせない等の制限をすることができる。つまり、外乱光検出時には光の照射を停止させ、照射光の反射光による受光信号と異なる波形を受信させることにより、形状の異なる波形をノイズと判断するなどフィルタリングすることが可能となり、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、制御部は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、照射部からの光の照射を制限してもよい。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが閾値以上となった場合に外乱光を受光していると判断して照射部からの光の照射をさせない等の制限をすることができる。
また、本発明の他の実施形態にかかるセンサ装置は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、当該光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサと、受光部において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、反射光を受光する期間の受光信号の利用を制限するための制限情報を生成する生成部と、を備えている。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、例えばフラグ等の制限情報を生成して出力することで、後段における処理の際の当該フラグを参照して受光信号の利用を制限することができる。
また、制御部は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、制限情報を出力してもよい。このようにすることにより、反射光を受光しない期間に閾値以上の強度の光を受光した場合に、外乱光を受光したと認識して制限情報を生成することができる。
また、本発明の一実施形態にかかるセンサ制御方法は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、その光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、受光部における、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて反射光を受光する期間の受光信号の利用を制限する制御工程を含んでいる。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、受光部が出力する受光信号の利用をさせない等の制限をすることができる。したがって、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、上述したセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させてもよい。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、コンピュータを用いて、受光部が出力する受光信号の利用をさせない等の制限をすることができる。したがって、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、本発明の他の実施形態にかかるセンサ制御方法は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、その光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、受光部における、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて照射部からの光の照射を制限する制御工程を含んでいる。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、照射部からの光の照射をさせない等の制限をすることができる。つまり、外乱光検出時には光の照射を停止させ、照射光の反射光による受光信号と異なる波形を受信させることにより、形状の異なる波形をノイズと判断するなどフィルタリングすることが可能となり、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、上述したセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させてもよい。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、コンピュータを用いて、照射部からの光の照射をさせない等の制限をすることができる。
また、本発明の他の実施形態にかかるセンサ制御方法は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、当該光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、前記受光部における、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、前記反射光を受光する期間の前記受光信号の利用を制限するための制限情報を生成する生成工程と、を含んでいる。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、例えばフラグ等の制限情報を生成して出力することで、後段における処理の際の当該フラグを参照して受光信号の利用を制限することができる。
また、上述したセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させてもよい。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、コンピュータを用いて、例えばフラグ等の制限情報を生成して出力することで、後段における処理の際の当該フラグを参照して受光信号の利用を制限することができる。
本発明の第１の実施例にかかるセンサ装置を図１〜図４を参照して説明する。センサ装置としてのライダ１は、例えば移動体としての車両に搭載されている。
ライダ１は、所定の領域へ光を照射し、その反射光を受光することで道路面や道路上の障害物等を検出する。ライダ１の構成を図１に示す。
ライダ１は、図１に示したように、光源１１と、コリメートレンズ１２と、ビームスプリッタ１３と、ＭＥＭＳミラー１４と、投受光レンズ１５と、集光レンズ１６と、受光素子１７と、制御部１８と、フォトディテクタ１９と、を備えている。
照射部としての光源１１は、例えばレーザダイオードで構成されている。光源１１は、所定の波長のレーザ光をパルス状に間欠的に発光（照射）する。
コリメートレンズ１２は、光源１１から出射されたレーザ光を平行光束にする。ビームスプリッタ１３は、コリメートレンズ１２で平行光にされたレーザ光をＭＥＭＳミラー１４へ出力し、ＭＥＭＳミラー１４で反射された入射光を集光レンズ１６へ向けて反射する。
ＭＥＭＳミラー１４は、ビームスプリッタ１３から出射したレーザ光を対象物１００が存在する領域へ向けて水平方向および垂直方向に走査する。ここで、対象物１００は、例えば道路面や障害物等を示す。また、ＭＥＭＳミラー１４は、対象物１００で反射した光が投受光レンズ１５に入射した入射光をビームスプリッタ１３へ反射する。ＭＥＭＳミラー１４は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）により構成されたミラーであり、ミラーと一体的に形成されたアクチュエータ（不図示）によって駆動される。また、ＭＥＭＳミラー１４はガルバノミラーやポリゴンミラーなど他のビーム偏向手段でもよい。
投受光レンズ１５は、ＭＥＭＳミラー１４で反射されたレーザ光を対象物１００が存在する領域へ照射（投光）する。また、投受光レンズ１５には、対象物１００で反射したレーザ光である反射光等が入射光として入射（受光）する。
集光レンズ１６は、ビームスプリッタ１３と受光素子１７との間に設けられ、ビームスプリッタ１３で反射された反射光を受光素子１７へ集光する。
受光部としての受光素子１７は、集光レンズ１６で集光された反射光を受光する。受光素子１７は、例えば１つ（単画素）のアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）により構成されている。受光素子１７は、受光した光の強度に応じたレベルとなる信号（受光信号）を出力する。
制御部１８は、フォトディテクタ１９が受光した光に基づいて受光素子１７で受光した受光信号の利用を制限する。また、制御部１８は、利用の制限がされない場合は、受光素子１７で受光した受光信号を例えばＡＤＡＳや自動運転の制御装置等へ出力する。制御部１８は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有するマイクロコンピュータで構成されている。あるいは、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）のようなロジックデバイスを用いてもよい。
フォトディテクタ１９は、投受光レンズ１５と同様に、対象物１００の方向の光を受光する。つまり、レーザ光を走査する所定の領域を含む領域の光を受光できればよい。フォトディテクタ１９は受光した光の強度を輝度値として制御部１８へ出力する。なお、本実施例では、第２センサとしてフォトディテクタ１９で説明するが、フォトディテクタ１９に代えてカメラ等を用いてもよく、要するに光源１１から照射されたレーザ光の反射光の波長を含む光を受光（撮像）できればよい。
また、フォトディテクタ１９は、新たに設置するに限らず、既に設置されている車載カメラや受光素子等のセンサであってもよい。また、本実施例では、受光素子１７が反射光と誤検出する外乱光を検出することがフォトディテクタ１９の目的であるので、光源１１が照射したレーザ光の波長を選択的に透過するフィルタ等を有していてもよい。
ライダ１は、周知のように、レーザ光を間欠的に所定の領域を走査するように照射することで、走査領域における対象物１００の状態を点群として取得することができる。
以上の説明から明らかなように、光源１１と、コリメートレンズ１２と、ビームスプリッタ１３と、ＭＥＭＳミラー１４と、投受光レンズ１５と、集光レンズ１６と、受光素子１７と、が第１センサとして機能する。そして、フォトディテクタ１９が第２センサとして機能する。
次に、本実施例におけるライダ１の動作原理について図２及び図３を参照して説明する。図２は、受光素子１７で受光した受光信号の利用を制限しない場合のタイミングチャートである。図２において、光源１１は、所定の間隔でパルス光を間欠的に照射している。そして、そのパルス光の反射光を受光素子１７は受光している。図２においてフォトディテクタは、フォトディテクタ１９で受光した光の輝度値を示している。図２では、輝度値は所定の閾値未満であるので、制御部１８は、受光素子１７の受光信号をそのまま出力する。
一方、図３は、受光素子１７で受光した受光信号の利用を制限する場合のタイミングチャートである。図３において、光源１１と受光素子１７の波形は図２と同様であるが、フォトディテクタ１９で受光した光の輝度値が時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間では所定の閾値以上となるので、制御部１８は、この時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間の受光素子１７の受光信号の出力を行わない。これは、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間は、フォトディテクタ１９で受光した光の輝度値が閾値以上となっており、反射光以外の一過性の外乱光（例えば、雷、カメラのフラッシュ、花火等）が入射したと考えられるため、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間の受光素子１７の受光信号は、反射光以外の光を誤検出する可能性が高いと判断し、受光素子１７の受光信号をゲート（マスク）している。つまり、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間の受光素子１７の受光信号は、後段の処理において使用しないように制限している。
次に、上述したライダ１の動作（センサ制御方法）を図４のフローチャートを参照して説明する。図４のフローチャートは制御部１８で実行される。また、図４に示したフローチャートを制御部１８のＣＰＵで実行するプログラムとして構成することでセンサ制御プログラムとすることができる。
まず、ステップＳ１１において、フォトディテクタ１９から受光信号を取得する。次に、ステップＳ１２において、ステップＳ１１で取得した受光信号の輝度値を算出する。つまり、ステップＳ１２では、フォトディテクタ１９が受光した光の強度を算出している。
次に、ステップＳ１３において、ステップＳ１２で算出した輝度値が上述した所定の閾値以上であるか否かを判断し、閾値以上である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ１４において、上述したように受光素子１７の受光信号をゲートする。ステップＳ１３では、輝度値からライダ１の動作に影響を与えるような強い外乱光が検出されたと判断できる場合に受光信号のゲートをするようにしている。即ち、制御部１８は、フォトディテクタ１９が受光した光の強度が所定の閾値以上となった場合に、受光素子１７が出力する受光信号の利用を制限している。したがって、ステップＳ１１〜Ｓ１４が制御工程として機能する。
一方、ステップＳ１３において、ステップＳ１２で算出した輝度値が閾値未満である場合（ＮＯの場合）はステップＳ１５において、受光素子１７の受光信号をゲートしない。
図３や図４の説明では、第２センサとしてフォトディテクタ１９で説明したため単なる輝度値としたが、カメラ等の撮像手段の場合は１フレーム期間等、所定時間の平均輝度値で判断すればよい。
本実施例によれば、ライダ１は、レーザ光を照射して所定の範囲を走査する光源１１と、そのレーザ光の反射光を受光し受光信号を出力する受光素子１７と、を有し、さらに、光源１１からの光が走査する範囲を含む領域の光を受光するフォトディテクタ１９の受光信号を取得して、その受光信号に基づいて受光部が出力する受光信号の利用を制限する制御部１８と、を備えている。このようにすることにより、フォトディテクタ１９が例えば雷やカメラのフラッシュ等の外乱光を撮像した場合には、そのフォトディテクタ１９の外乱光受光との結果に基づいて受光素子１７が出力する受光信号をゲートする等の制限をすることができる。したがって、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、制御部１８は、フォトディテクタ１９が受光した光の輝度値が所定の閾値以上となった場合に、受光素子１７が出力する受光信号をゲートしている。このようにすることにより、フォトディテクタ１９が閾値以上の輝度値を受光した場合に、外乱光を受光したと認識して受光素子１７が出力する受光信号をゲートすることができる。
次に、本発明の第２の実施例にかかるライダ１を図５〜図６を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
第１の実施例では、フォトディテクタ１９で受光した光に基づいて受光素子１７の受光信号の利用を制限していたが、本実施例では、フォトディテクタ１９で受光した光に基づいて受光信号の利用を制限するための制限情報としてのフラグ信号を出力する。
本実施例の構成は図１と同様である。図５に本実施例にかかるライダの受光素子で受光した受光信号と制限情報を出力する場合のタイミングチャートを示す。
本実施例では、図５に示したように、受信素子１７の受光信号はそのまま出力し、反射光以外の一過性の外乱光が入射した時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間に対応するフラグ信号を出力している。図５において、受光期間の＃１〜＃４は、それぞれ光源から照射されたパルス光に対応する反射光の受光期間である。信号処理期間は、制御部１８の出力先における信号処理の期間を示している。なお、光源１１から照射する光の強度等により、ライダ１Ｂとして障害物等を検出できる距離は予め設定することができるため、受光期間は予測可能である。また、信号処理期間はそれぞれに対応する受光期間の終了時から次の受光期間の開始時の間の期間となっているが、受光期間中または受光期間の開始時に信号処理期間を開始してもよい。
図５においては、外乱光を受光したときにフラグ信号ＯＮにセットされる。ここで、外乱光の受光期間であった＃１、＃２、＃３の信号処理期間（距離計算など）ではフラグ信号がＯＮの状態であるため、後段の処理において使用しないように制御することができる。
次に、本実施例におけるライダ１の動作（センサ制御方法）を図６のフローチャートを参照して説明する。図６のフローチャートは制御部１８で実行される。また、図６に示したフローチャートを制御部１８のＣＰＵで実行するプログラムとして構成することでセンサ制御プログラムとすることができる。
まず、ステップＳ２１において、受光素子１７が反射光を受光する期間か否か判断し、受光する期間である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ２２へ進み、受光しない期間である場合（ＮＯの場合）はステップＳ２８に進む。
次に、ステップＳ２２において、フラグ信号がＯＦＦか否かを判断し、ＯＮの場合（ＮＯの場合）はステップＳ２１に戻る。一方、ＯＦＦの場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ２３に進み、図４のステップＳ１１と同様にフォトディテクタ１９から受光信号を取得する。そして、ステップＳ２４において、図４のステップＳ１２と同様にステップＳ２３で取得した受光信号の輝度値を算出する。
次に、ステップＳ２５において、ステップＳ２４で算出した輝度値が上述した所定の閾値以上である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ２６において、上述したようにフラグ信号をＯＮにする。即ち、制御部１８は、フォトディテクタ１９が受光した光の強度が所定の閾値以上となった場合に、受光部が出力する受光信号の利用を制限するための制限情報を生成している。したがって、ステップＳ２３〜Ｓ２６が生成工程として機能する。
一方、ステップＳ２５において、ステップＳ２４で算出した輝度値が閾値未満である場合（ＮＯの場合）はステップＳ２７において、フラグ信号をＯＦＦにする。
また、ステップＳ２８においては、ステップＳ２１で反射光を受光しない期間であると判断されたので、フラグ信号を後段の信号処理部等に出力する。次に、ステップＳ２９において、後段の信号処理部等から信号処理が完了したことを示す信号等を受信したか否かを判断し、受信した場合はステップＳ２Ａにおいてフラグ信号をＯＦＦする。
本実施例によれば、ライダ１は、レーザ光を照射して所定の範囲を走査する光源１１と、そのレーザ光の反射光を受光し受光信号を出力する受光素子１７と、を有し、さらに、光源１１からの光が走査する範囲を含む領域の光を受光するフォトディテクタ１９の受光信号を取得して、その受光信号に基づいて受光素子１７が出力する受光信号の利用を制限するためのフラグ信号を生成する制御部１８と、を備えている。このようにすることにより、フォトディテクタ１９が例えば雷やカメラのフラッシュ等の外乱光を受光した場合には、フラグ信号を生成して出力することで、後段における処理の際の当該フラグを参照して受光信号の利用を制限することができる。
また、制御部１８は、フォトディテクタ１９が受光した光の輝度値が所定の閾値以上となった場合に、フラグ信号を出力している。このようにすることにより、フォトディテクタ１９が閾値以上の強度の光を受光した場合に、外乱光を受光したと認識してフラグ信号を生成することができる。
なお、フラグ信号を受光素子１７の受光信号を利用を制限するだけでなく、フラグ信号を物体認識の信頼度として用いてもよい。例えば、フラグ信号がＯＮのときは所定の閾値以上の外乱光があるため物体認識の信頼度が下がり、フラグ信号がＯＦＦのときは所定の閾値以上の外乱光がないため物体認識の信頼度が上がるようにすることができる。
次に、本発明の第３の実施例にかかるライダ１Ａを図７〜図１０を参照して説明する。なお、前述した第１、第２の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
第１の実施例では、フォトディテクタ１９で受光した光に基づいて受光素子１７の受光信号の利用を制限していたが、本実施例では、フォトディテクタ１９が受光した光に基づいて光源１１からレーザ光を照射するのを制限する。即ち、制御部１８は、走査する範囲を含む領域を撮像するフォトディテクタ１９が受光した受光信号を取得して、当該受光信号に基づいて光源１１からの照射を制限する。
図７は、本実施例にかかるライダ１Ａの構成図である。図７に示した構成は、制御部１８と接続されているのが受光素子１７に代わり光源１１となっている点が図１と異なる。
本実施例におけるライダ１Ａの動作原理について図８及び図９を参照して説明する。図８は、光源１１からレーザ光の照射を制限しない場合のタイミングチャートであり、図２の制御部出力がない点以外は図２と同様である。
一方、図９は、光源１１からレーザ光の照射を制限する場合のタイミングチャートである。図９において、フォトディテクタ１９が受光した光における輝度値が時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間では所定の閾値以上であるので、制御部１８は、この時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間の光源１１からのレーザ光の照射を行わせない。これは、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間は、フォトディテクタ１９が受光した光の輝度値が閾値以上となっており、反射光以外の一過性の外乱光（例えば、雷、カメラのフラッシュ、花火等）が入射したと考えられるため、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間は、反射光以外の光を誤検出する可能性が高いと判断し、光源１１からの照射自体を停止させる。
次に、上述したライダ１Ａの動作（センサ制御方法）を図１０のフローチャートを参照して説明する。図１０のフローチャートは制御部１８で実行される。また、図１０に示したフローチャートを制御部１８のＣＰＵで実行するプログラムとして構成することでセンサ制御プログラムとすることができる。
ステップＳ１１〜ステップＳ１３は図４のフローチャートと同様である。ステップＳ１３において、ステップＳ１２で算出した輝度値が上述した所定の閾値以上である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ１４Ｂにおいて、上述したように光源１１からのレーザ光の照射を停止させる。即ち、制御部１８は、フォトディテクタ１９が受光した光の強度が所定の閾値以上となった場合に、光源１１からの照射を制限している。したがって、ステップＳ１１〜Ｓ１４Ｂが制御工程として機能する。
一方、ステップＳ１３において、ステップＳ１２で算出した輝度値が閾値未満である場合（ＮＯの場合）はステップＳ１５Ｂにおいて、光源１１からのレーザ光の照射を停止させない。
本実施例によれば、ライダ１は、レーザ光を照射して所定の範囲を走査する光源１１と、そのレーザ光の反射光を受光し受光信号を出力する受光素子１７と、を有し、さらに、光源１１からの光が走査する範囲を含む領域の映像を撮像するフォトディテクタ１９が受光した受光信号を取得して、その受光信号に基づいて光源１１からのレーザ光の照射を制限する制御部１８と、を備えている。このようにすることにより、フォトディテクタ１９が例えば雷やカメラのフラッシュ等の外乱光を撮像した場合には、そのフォトディテクタ１９の外乱光撮像との結果に基づいて光源１１からのレーザ光の照射をさせない等の制限をすることができる。つまり、外乱光検出時にはレーザ光の照射を停止させ、照射光の反射光による受光信号と異なる波形を受信させることにより、形状の異なる波形をノイズと判断するなどフィルタリングすることが可能となり、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、制御部１８は、フォトディテクタ１９が受光した光の輝度値が所定の閾値以上となった場合に、光源１１からの照射を制限している。このようにすることにより、フォトディテクタ１９が閾値以上の輝度値を受光した場合に、外乱光を受光したと認識して光源１１からの照射を制限することができる。
次に、本発明の第４の実施例にかかるライダ１Ｂを図１１〜図１５を参照して説明する。なお、前述した第１〜第３の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
第１の実施例では、フォトディテクタ１９が受光した光に基づいて受光素子１７の受光信号をゲートしていたが、本実施例では、フォトディテクタ１９は用いずに、受光素子１７における反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、その後の反射光を受光する期間の受光信号をゲートする。即ち、制御部１８は、受光素子１７において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、反射光を受光する期間の受光信号の利用を制限する。
図１１は、本実施例にかかるライダ１Ｂの構成図である。図１１に示した構成は、図１に示した構成からフォトディテクタ１９が省略されている点が異なる。
本実施例におけるライダ１Ｂの動作原理について図１２〜図１４を参照して説明する。図１２は、受光素子１７で受光した受光信号の利用を制限しない場合のタイミングチャートである。図１２において、光源１１は、所定の間隔でパルス光を照射している。そして、そのパルス光の反射光を受光素子１７は受光している。受光期間の＃１〜＃４は、それぞれ光源から照射されたパルス光に対応する反射光の受光期間である。そして、制御部１８は、受光素子１７の受光信号をそのまま出力する。
一方、図１３は、受光素子１７で受光した受光信号の利用を制限する場合のタイミングチャートである。図１３において、光源１１の波形は図１２と同様であるが、反射光以外の一過性の外乱光（例えば、雷、カメラのフラッシュ、花火等）の入射により、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間に受光素子１７の受光信号レベルが閾値以上に上昇している。したがって、この時刻ｔ３〜時刻ｔ４の直後の反射光を受光するタイミングで受光した受光信号は反射光以外の光を誤検出する可能性が高いと判断し、受光素子１７の受光信号をゲート（マスク）している。つまり、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間の受光素子１７の受光信号は、後段の処理において使用しないようにしている。
同様に、図１４は、受光素子１７で受光した受光信号の利用を制限する場合のタイミングチャートである。図１４において、光源１１の波形は図１２と同様であるが、反射光以外の一過性の外乱光が入射している。なお、図１４の外乱光は図１３よりも光量が少なく受光レベルが低いものとする。この場合、反射光を受光しないタイミングである時刻ｔ３’〜時刻ｔ４’の間に受光素子１７の受光信号レベルが閾値以上に上昇している。したがって、この時刻ｔ３’〜時刻ｔ４’の直後の反射光を受光するタイミング（受光期間＃３）で受光した受光信号は反射光以外の光を誤検出する可能性が高いと判断し、受光素子１７の受光信号をゲート（マスク）している。つまり、受光期間＃３の間の受光素子１７の受光信号は、後段の処理において使用しないようにしている。この図１４のケースでは、反射光を受光しないタイミングである時刻ｔ３’〜時刻ｔ４’の受光信号レベルで判断しているため、閾値を小さくすることができる。
次に、上述したライダ１Ｂの動作（センサ制御方法）を図１５及び図１６のフローチャートを参照して説明する。図１５及び図１６のフローチャートは制御部１８で実行される。また、図１５及び図１６に示したフローチャートを制御部１８のＣＰＵで実行するプログラムとして構成することでセンサ制御プログラムとすることができる。図１５は、図１３に示したタイミングチャートに対応するフローチャートである。
まず、ステップＳ３１において、受光素子１７の受光信号レベルを取得し、ステップＳ３２において、ステップＳ３１で取得した受光信号レベルが予め定めた閾値以上であるか否かを判断し、閾値以上である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ３３において、上述したように受光素子１７の受光信号を制限（ゲート）する。ステップＳ３３では、受光信号レベルからライダ１Ｂの動作に影響を与えるような強い外乱光が検出されたと判断できる場合は、直後の反射光を受光する期間の受光信号の利用の有効性を判断して、受光信号をゲートするようにしている。
一方、ステップＳ３２において、ステップＳ３１で取得した受光信号レベルが閾値未満である場合（ＮＯの場合）はステップＳ３４において、受光素子１７の受光信号を制限（ゲート）しない。
次に、図１４に示したタイミングチャートに対応するフローチャートを図１６を参照して説明する。まず、ステップＳ４１において、受光素子１７が反射光を受光しない期間か否か判断し、受光する期間である場合（ＮＯの場合）は本ステップで待機し、受光しない期間である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ４２において、受光素子１７の受光信号レベルを取得する。
次に、ステップＳ４３において、ステップＳ４２で取得した受光信号レベルが予め定めた閾値以上であるか否かを判断し、閾値以上である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ４４において、上述したように受光素子１７の受光信号を制限（ゲート）する。ステップＳ４３では、反射光を受光しない期間の受光信号レベルからライダ１Ｂの動作に影響を与えるような強い外乱光が検出されたと判断できる場合は、直後の反射光を受光する期間の受光信号の利用の有効性を判断して、受光信号をゲートするようにしている。即ち、制御部１８は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、反射光を受光する期間の受光信号の利用の有効性を判断している。したがって、ステップＳ４１〜Ｓ４４が制御工程として機能する。
一方、ステップＳ４３において、ステップＳ４２で取得した受光信号レベルが閾値未満である場合（ＮＯの場合）はステップＳ４５において、受光素子１７の受光信号をゲートしない。
本実施例によれば、ライダ１Ｂは、レーザ光を間欠的に照射して所定の領域を走査する光源１１と、そのレーザ光の反射光を含む外部からのレーザ光を受光し受光信号を出力する受光素子１７と、を有し、受光素子１７において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、反射光を受光する期間の受光信号の利用を制限する制御部１８を備えている。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、受光素子１７が出力する受光信号の利用をさせない等の制限をすることができる。したがって、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、制御部１８は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、反射光を受光する期間の受光信号の利用の有効性を判断するようにしている。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが閾値以上となった場合に外乱光を受光していると判断して第１センサの受光部が出力する受光信号の利用の有効性が判断できる。
次に、本発明の第５の実施例にかかるライダ１Ｂを図１７〜図２１を参照して説明する。なお、前述した第１〜第４の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
第４の実施例では、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて受光素子１７の受光信号の利用を制限していたが、本実施例では、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて反射光を受光する期間の受光信号の利用を制限するための制限情報としてのフラグ信号を出力する。
本実施例の構成は図１１と同様である。図１７〜１９に本実施例にかかるライダの受光素子で受光した受光信号と制限情報を出力する場合のタイミングチャートを示す。
本実施例では、図１７に示したように、受信素子１７の受光信号はそのまま出力し、反射光以外の一過性の外乱光が入射した時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間に対応するフラグ信号を出力している。
図１７においては、上記外乱光の期間に受光期間であった＃１、＃２、＃３の信号処理期間（距離計算など）ではフラグ信号がセットされ、後段の処理において使用しないように制御することができる。
図１８は、本実施例の変形例のタイミングチャートである。図１８において、反射光以外の一過性の外乱光が入射したことにより、反射光を受光しないタイミングである時刻ｔ３〜時刻ｔ４、時刻ｔ３’〜時刻ｔ４’の間に受信素子１７の受光信号レベルが閾値以上に上昇している。したがって、この時刻ｔ３〜時刻ｔ４、時刻ｔ３’〜時刻ｔ４’では、フラグ信号がセットさせ、当該期間にかかる信号処理期間（距離計算など）では、制御部出力を処理において使用しないように制御することができる。また、信号処理期間はそれぞれに対応する受光期間の終了時から次の受光期間の開始時の間の期間となっているが、受光期間中または受光期間の開始時に信号処理期間を開始してもよい。
また、図１８のケースでは、反射光を受光しないタイミングである時刻ｔ３〜時刻ｔ４、時刻ｔ３’〜時刻ｔ４’の受光信号レベルで判断しているため、閾値を小さくすることができる。
図１９は、本実施例の変形例のタイミングチャートである。図１９は前後の信号処理期間閾値との比較結果により、フラグ信号の出力を制御している。例えば、信号処理期間の＃１ｂでは、１つ前の＃０ｂは閾値未満であるが、現在（＃１ｂ）は閾値以上なので、フラグ信号をセットする。次の＃２ｂでは、１つ前の＃１ｂは閾値以上であり、現在（＃２ｂ）も閾値以上なので、フラグ信号をＯＮにセットする。さらに次の＃３ｂでは、１つ前の＃２ｂは閾値以上であるが、現在（＃３ｂ）は閾値未満であるので、フラグ信号をセットする。次の＃４ｂでは、１つ前の＃３ｂは閾値未満であり、現在（＃４ｂ）も閾値未満であるので、フラグ信号をリセットする。この図１９の例では、１つ前の期間と現在の期間のいずれかが閾値以上であった場合はフラグをＯＮにセットしている。
図１９のように、前後の閾値結果によりフラグ信号の出力を制御することで、図１７よりも高精度に、外乱光の影響による受光信号を後段の処理において使用しないように制御することができる。
次に、上述したライダ１Ｂの動作（センサ制御方法）を図２０及び図２１のフローチャートを参照して説明する。図２０及び図２１のフローチャートは制御部１８で実行される。また、図２０及び図２１に示したフローチャートを制御部１８のＣＰＵで実行するプログラムとして構成することでセンサ制御プログラムとすることができる。図２０は、図１７に示したタイミングチャートに対応するフローチャートである。
まず、ステップＳ５１において、受光素子１７が反射光を受光する期間か否か判断し、受光する期間である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ５２へ進み、受光しない期間である場合（ＮＯの場合）はステップＳ５７に進む。
次に、ステップＳ５２において、フラグ信号がＯＦＦか否かを判断し、ＯＮの場合（ＮＯの場合）はステップＳ５１に戻る。一方、ＯＦＦの場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ５３に進み、図１６のステップＳ４２と同様に受光素子１７の受光信号レベルを取得する。
次に、ステップＳ５４において、ステップＳ５３で取得した受光信号レベルが予め定めた閾値以上であるか否かを判断し、閾値以上である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ５５において、フラグ信号をＯＮにする。
一方、ステップＳ５４において、ステップＳ５３で取得した受光信号レベルが予め定めた閾値未満である場合（ＮＯの場合）はステップＳ５６において、フラグ信号をＯＦＦにする。
また、ステップＳ５７においては、ステップＳ５１で反射光を受光しない期間であると判断されたので、フラグ信号を後段の信号処理部等に出力する。次に、ステップＳ５８において、後段の信号処理部等から信号処理が完了したことを示す信号等を受信したか否かを判断し、受信した場合はステップＳ５９においてフラグ信号をＯＦＦする。
次に、図１８及び図１９に示したタイミングチャートに対応するフローチャートを図２１を参照して説明する。ステップＳ４１〜Ｓ４３は図１６のフローチャートと同様である。ステップＳ４３において、ステップＳ４２で取得した受光信号レベルが予め定めた閾値以上である場合はステップＳ４４Ａにおいて、上述したようにフラグ信号をＯＮにする。
一方、ステップＳ４３において、ステップＳ４２で取得した受光信号レベルが閾値未満である場合（ＮＯの場合）はステップＳ４５Ａにおいて、フラグ信号をＯＦＦにする。
本実施例によれば、ライダ１Ｂは、レーザ光を間欠的に照射して所定の領域を走査する光源１１と、そのレーザ光の反射光を含む外部からのレーザ光を受光し受光信号を出力する受光素子１７と、を有し、受光素子１７において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、受光素子１７が出力する受光信号の利用を制限するためのフラグ信号を生成する制御部１８と、を備えている。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、フラグ信号を生成して出力することで、後段における処理の際の当該フラグを参照して受光信号の利用を制限することができる。
また、制御部１８は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、フラグ信号を出力している。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが閾値以上となった場合に外乱光を受光していると判断してフラグ信号を生成することができる。
なお、本実施例においても、実施例２と同様に、フラグ信号を受光素子１７の受光信号を利用を制限するだけでなく、フラグ信号を物体認識の信頼度として用いてもよい。
次に、本発明の第６の実施例にかかるライダ１Ｃを図２２〜図２５を参照して説明する。なお、前述した第１〜第５の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
第４の実施例では、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて受光素子１７の受光信号の利用を制限していたが、本実施例では、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて光源１１からレーザ光を照射するのを制限する。即ち、制御部１８は、受光素子１７において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、光源１１からの光の照射を制限する。
図２２は、本実施例にかかるライダ１Ｃの構成図である。図２２に示した構成は、制御部１８と接続されているのが受光素子１７に代わり光源１１となっている点が図１１と異なる。
本実施例におけるライダ１Ｃの動作原理について図２３及び図２４を参照して説明する。図２３は、光源１１からレーザ光の照射を制限しない場合のタイミングチャートであり、制御部出力がない点以外は図１２と同様である。
一方、図２４は、光源１１からレーザ光の照射を制限する場合のタイミングチャートである。図２４において、反射光以外の一過性の外乱光（例えば、雷、カメラのフラッシュ、花火等）の入射により、反射光を受光しないタイミングである時刻ｔ５〜時刻ｔ６の間に受光素子１７の受光信号レベルが閾値以上に上昇している。したがって、この時刻ｔ５〜時刻ｔ６の直後の反射光を受光するタイミングで受光した受光信号は反射光以外の光を誤検出する可能性が高いと判断し、光源１１からの照射自体を停止させる。
次に、上述したライダ１Ａの動作（センサ制御方法）を図２５のフローチャートを参照して説明する。図２５のフローチャートは制御部１８で実行される。また、図２５に示したフローチャートを制御部１８のＣＰＵで実行するプログラムとして構成することでセンサ制御プログラムとすることができる。
ステップＳ４１〜ステップＳ４３は図１６のフローチャートと同様である。ステップＳ４３において、ステップＳ４２で取得した受光信号レベルが予め定めた閾値以上である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ４４Ｂにおいて、上述したように光源１１からのレーザ光の照射を停止させる。即ち、制御部１８は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、照射部からの光の照射を制限している。したがって、ステップＳ４１〜Ｓ４４Ｂが制御工程として機能する。
一方、ステップＳ４３において、ステップＳ４２で取得した受光信号レベルが閾値未満である場合（ＮＯの場合）はステップＳ４５Ｂにおいて、光源１１からのレーザ光の照射を停止させない。
本実施例によれば、ライダ１Ｃは、レーザ光を間欠的に照射して所定の領域を走査する光源１１と、そのレーザ光の反射光を含む外部からのレーザ光を受光し受光信号を出力する受光素子１７と、を有し、受光素子１７において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、光源１１からのレーザ光の照射を制限する制御部１８を備えている。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、光源１１からの光の照射をさせない等の制限をすることができる。つまり、外乱光検出時にはレーザ光の照射を停止させ、照射光の反射光による受光信号と異なる波形を受信させることにより、形状の異なる波形をノイズと判断するなどフィルタリングすることが可能となり、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、制御部１８は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、光源１１からのレーザ光の照射を制限してもよい。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが閾値以上となった場合に外乱光を受光していると判断することができることから第１センサの照射部からのレーザ光の照射をさせない等の制限をすることができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明のセンサ装置を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ ライダ（センサ装置）
１１ 光源（照射部）
１７ 受光素子（受光部）
１８ 制御部
１９ フォトディテクタ（第２センサ）
本発明は、ライダ（ＬｉＤＡＲ：Light Detection And Ranging）等のセンサ装置に関する。
近年、ＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance Systems）や自動運転等における、車両等の移動体の周囲の障害物や走行路面の検出のためのセンサとしてライダが用いられている。ライダは、例えば移動体前方にレーザ光を照射し、移動体前方に存在する物体からの反射光を受光することにより、移動体前方に存在する障害物等を検出するセンサである（例えば、特許文献１を参照）。
ライダは、照射したレーザ光の反射光を受光することで障害物等の対象物を検出する。しかしながら、ライダには、照射したレーザ光の反射光以外にも様々な外乱光が入射し、その外乱光によって誤検出をしてしまう場合がある。
このような外乱光による誤検出を防止するために、特許文献２には、加算回路２３が、レーザ光ＬＴの照射方向に対応する結像位置の予測範囲内に配置された複数の受光素子から出力された複数のアナログ検出信号を選択し、当該選択されたアナログ検出信号を互いに加算してアナログ受信信号を出力する。このようにすることにより、外乱光成分を受信する環境下でも、外来光成分の誤検出を防止することができることが記載されている。
特開平１１−９４９４５号公報 特開２０１８−４４７１号公報
特許文献２に記載の方法の場合、Ｎ個の受光素子を有するアレイ受光器が必要である。したがって、例えばパルス光により所定の範囲を走査するように照射して、各パルス光の反射光を順次１つの受光素子で受光するように構成の場合には適用ができない。
本発明が解決しようとする課題としては、外乱光による誤検出を低減することができることが一例として挙げられる。
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、当該光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサと、前記受光部において、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、前記反射光を受光する期間の前記受光信号の利用を制限するための制限情報を生成する生成部と、を備え、前記生成部は、現在の反射光を受光しない期間の前記受光信号レベルと１つ前の反射光を受光しない期間の前記受光信号レベルに基づいて前記制限情報を生成する、ことを特徴としている。
請求項３に記載の発明は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、当該光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、前記受光部における、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて前記反射光を受光する期間の前記受光信号の利用を制限するための制限情報を生成する生成工程を含み、前記生成工程は、現在の反射光を受光しない期間の前記受光信号レベルと１つ前の反射光を受光しない期間の前記受光信号レベルに基づいて前記制限情報を生成する、ことを特徴としている。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴としている。
本発明の第１の実施例にかかるライダの構成例を示す説明図である。 図１に示されたライダの受光素子で受光した受光信号の利用を制限しない場合のタイミングチャートである。 図１に示されたライダの受光素子で受光した受光信号の利用を制限する場合のタイミングチャートである。 図１に示されたライダの動作のフローチャートである。 本発明の第２の実施例にかかるライダの受光素子で受光した受光信号と制限情報を出力する場合のタイミングチャートである。 図５に示されたライダの動作のフローチャートである。 本発明の第３の実施例にかかるライダの構成例を示す説明図である。 図７に示されたライダの光源からレーザ光の照射を制限しない場合のタイミングチャートである。 図７に示されたライダの光源からレーザ光の照射を制限する場合のタイミングチャートである。 図７に示されたライダの動作のフローチャートである。 本発明の第４の実施例にかかるライダの構成例を示す説明図である。 図１１に示されたライダの受光素子で受光した受光信号の利用を制限しない場合のタイミングチャートである。 図１１に示されたライダの受光素子で受光した受光信号の利用を制限する場合のタイミングチャートである。 図１１に示されたライダの受光素子で受光した受光信号の利用を制限する他の場合のタイミングチャートである。 図１３に示されたライダの動作のフローチャートである。 図１４に示されたライダの動作のフローチャートである。 本発明の第５の実施例にかかるライダの受光素子で受光した受光信号と制限情報を出力する場合のタイミングチャートである。 図１７の変形例にかかるタイミングチャートである。 図１７の変形例にかかるタイミングチャートである。 図１７に示されたライダの動作のフローチャートである。 図１８及び図１９に示されたライダの動作のフローチャートである。 本発明の第６の実施例にかかるライダの構成例を示す説明図である。 図２２に示されたライダの光源からレーザ光の照射を制限しない場合のタイミングチャートである。 図２２に示されたライダの光源からレーザ光の照射を制限する場合のタイミングチャートである。 図２２に示されたライダの動作のフローチャートである。
以下、本発明の一実施形態にかかるセンサ装置を説明する。本発明の一実施形態にかかるセンサ装置は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、その光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサと、受光部において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、反射光を受光する期間の受光信号の利用を制限する制御部と、を備えている。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、受光部が出力する受光信号の利用をさせない等の制限をすることができる。したがって、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、制御部は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、反射光を受光する期間の受光信号の利用の有効性を判断するようにしてもよい。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが閾値以上となった場合に外乱光を受光していると判断して受光部が出力する受光信号の利用の有効性が判断できる。
また、本発明の他の実施形態にかかるセンサ装置は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、その光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサと、受光部において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、照射部からの光の照射を制限する制御部と、を備えている。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、照射部からの光の照射をさせない等の制限をすることができる。つまり、外乱光検出時には光の照射を停止させ、照射光の反射光による受光信号と異なる波形を受信させることにより、形状の異なる波形をノイズと判断するなどフィルタリングすることが可能となり、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、制御部は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、照射部からの光の照射を制限してもよい。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが閾値以上となった場合に外乱光を受光していると判断して照射部からの光の照射をさせない等の制限をすることができる。
また、本発明の他の実施形態にかかるセンサ装置は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、当該光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサと、受光部において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、反射光を受光する期間の受光信号の利用を制限するための制限情報を生成する生成部と、を備えている。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、例えばフラグ等の制限情報を生成して出力することで、後段における処理の際の当該フラグを参照して受光信号の利用を制限することができる。
また、制御部は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、制限情報を出力してもよい。このようにすることにより、反射光を受光しない期間に閾値以上の強度の光を受光した場合に、外乱光を受光したと認識して制限情報を生成することができる。
また、本発明の一実施形態にかかるセンサ制御方法は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、その光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、受光部における、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて反射光を受光する期間の受光信号の利用を制限する制御工程を含んでいる。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、受光部が出力する受光信号の利用をさせない等の制限をすることができる。したがって、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、上述したセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させてもよい。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、コンピュータを用いて、受光部が出力する受光信号の利用をさせない等の制限をすることができる。したがって、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、本発明の他の実施形態にかかるセンサ制御方法は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、その光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、受光部における、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて照射部からの光の照射を制限する制御工程を含んでいる。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、照射部からの光の照射をさせない等の制限をすることができる。つまり、外乱光検出時には光の照射を停止させ、照射光の反射光による受光信号と異なる波形を受信させることにより、形状の異なる波形をノイズと判断するなどフィルタリングすることが可能となり、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、上述したセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させてもよい。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、コンピュータを用いて、照射部からの光の照射をさせない等の制限をすることができる。
また、本発明の他の実施形態にかかるセンサ制御方法は、光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、当該光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、前記受光部における、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、前記反射光を受光する期間の前記受光信号の利用を制限するための制限情報を生成する生成工程と、を含んでいる。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、例えばフラグ等の制限情報を生成して出力することで、後段における処理の際の当該フラグを参照して受光信号の利用を制限することができる。
また、上述したセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させてもよい。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、コンピュータを用いて、例えばフラグ等の制限情報を生成して出力することで、後段における処理の際の当該フラグを参照して受光信号の利用を制限することができる。
本発明の第１の実施例にかかるセンサ装置を図１〜図４を参照して説明する。センサ装置としてのライダ１は、例えば移動体としての車両に搭載されている。
ライダ１は、所定の領域へ光を照射し、その反射光を受光することで道路面や道路上の障害物等を検出する。ライダ１の構成を図１に示す。
ライダ１は、図１に示したように、光源１１と、コリメートレンズ１２と、ビームスプリッタ１３と、ＭＥＭＳミラー１４と、投受光レンズ１５と、集光レンズ１６と、受光素子１７と、制御部１８と、フォトディテクタ１９と、を備えている。
照射部としての光源１１は、例えばレーザダイオードで構成されている。光源１１は、所定の波長のレーザ光をパルス状に間欠的に発光（照射）する。
コリメートレンズ１２は、光源１１から出射されたレーザ光を平行光束にする。ビームスプリッタ１３は、コリメートレンズ１２で平行光にされたレーザ光をＭＥＭＳミラー１４へ出力し、ＭＥＭＳミラー１４で反射された入射光を集光レンズ１６へ向けて反射する。
ＭＥＭＳミラー１４は、ビームスプリッタ１３から出射したレーザ光を対象物１００が存在する領域へ向けて水平方向および垂直方向に走査する。ここで、対象物１００は、例えば道路面や障害物等を示す。また、ＭＥＭＳミラー１４は、対象物１００で反射した光が投受光レンズ１５に入射した入射光をビームスプリッタ１３へ反射する。ＭＥＭＳミラー１４は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）により構成されたミラーであり、ミラーと一体的に形成されたアクチュエータ（不図示）によって駆動される。また、ＭＥＭＳミラー１４はガルバノミラーやポリゴンミラーなど他のビーム偏向手段でもよい。
投受光レンズ１５は、ＭＥＭＳミラー１４で反射されたレーザ光を対象物１００が存在する領域へ照射（投光）する。また、投受光レンズ１５には、対象物１００で反射したレーザ光である反射光等が入射光として入射（受光）する。
集光レンズ１６は、ビームスプリッタ１３と受光素子１７との間に設けられ、ビームスプリッタ１３で反射された反射光を受光素子１７へ集光する。
受光部としての受光素子１７は、集光レンズ１６で集光された反射光を受光する。受光素子１７は、例えば１つ（単画素）のアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）により構成されている。受光素子１７は、受光した光の強度に応じたレベルとなる信号（受光信号）を出力する。
制御部１８は、フォトディテクタ１９が受光した光に基づいて受光素子１７で受光した受光信号の利用を制限する。また、制御部１８は、利用の制限がされない場合は、受光素子１７で受光した受光信号を例えばＡＤＡＳや自動運転の制御装置等へ出力する。制御部１８は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有するマイクロコンピュータで構成されている。あるいは、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ
Ａｒｒａｙ）のようなロジックデバイスを用いてもよい。
フォトディテクタ１９は、投受光レンズ１５と同様に、対象物１００の方向の光を受光する。つまり、レーザ光を走査する所定の領域を含む領域の光を受光できればよい。フォトディテクタ１９は受光した光の強度を輝度値として制御部１８へ出力する。なお、本実施例では、第２センサとしてフォトディテクタ１９で説明するが、フォトディテクタ１９に代えてカメラ等を用いてもよく、要するに光源１１から照射されたレーザ光の反射光の波長を含む光を受光（撮像）できればよい。
また、フォトディテクタ１９は、新たに設置するに限らず、既に設置されている車載カメラや受光素子等のセンサであってもよい。また、本実施例では、受光素子１７が反射光と誤検出する外乱光を検出することがフォトディテクタ１９の目的であるので、光源１１が照射したレーザ光の波長を選択的に透過するフィルタ等を有していてもよい。
ライダ１は、周知のように、レーザ光を間欠的に所定の領域を走査するように照射することで、走査領域における対象物１００の状態を点群として取得することができる。
以上の説明から明らかなように、光源１１と、コリメートレンズ１２と、ビームスプリッタ１３と、ＭＥＭＳミラー１４と、投受光レンズ１５と、集光レンズ１６と、受光素子１７と、が第１センサとして機能する。そして、フォトディテクタ１９が第２センサとして機能する。
次に、本実施例におけるライダ１の動作原理について図２及び図３を参照して説明する。図２は、受光素子１７で受光した受光信号の利用を制限しない場合のタイミングチャートである。図２において、光源１１は、所定の間隔でパルス光を間欠的に照射している。そして、そのパルス光の反射光を受光素子１７は受光している。図２においてフォトディテクタは、フォトディテクタ１９で受光した光の輝度値を示している。図２では、輝度値は所定の閾値未満であるので、制御部１８は、受光素子１７の受光信号をそのまま出力する。
一方、図３は、受光素子１７で受光した受光信号の利用を制限する場合のタイミングチャートである。図３において、光源１１と受光素子１７の波形は図２と同様であるが、フォトディテクタ１９で受光した光の輝度値が時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間では所定の閾値以上となるので、制御部１８は、この時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間の受光素子１７の受光信号の出力を行わない。これは、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間は、フォトディテクタ１９で受光した光の輝度値が閾値以上となっており、反射光以外の一過性の外乱光（例えば、雷、カメラのフラッシュ、花火等）が入射したと考えられるため、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間の受光素子１７の受光信号は、反射光以外の光を誤検出する可能性が高いと判断し、受光素子１７の受光信号をゲート（マスク）している。つまり、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間の受光素子１７の受光信号は、後段の処理において使用しないように制限している。
次に、上述したライダ１の動作（センサ制御方法）を図４のフローチャートを参照して説明する。図４のフローチャートは制御部１８で実行される。また、図４に示したフローチャートを制御部１８のＣＰＵで実行するプログラムとして構成することでセンサ制御プログラムとすることができる。
まず、ステップＳ１１において、フォトディテクタ１９から受光信号を取得する。次に、ステップＳ１２において、ステップＳ１１で取得した受光信号の輝度値を算出する。つまり、ステップＳ１２では、フォトディテクタ１９が受光した光の強度を算出している。
次に、ステップＳ１３において、ステップＳ１２で算出した輝度値が上述した所定の閾値以上であるか否かを判断し、閾値以上である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ１４において、上述したように受光素子１７の受光信号をゲートする。ステップＳ１３では、輝度値からライダ１の動作に影響を与えるような強い外乱光が検出されたと判断できる場合に受光信号のゲートをするようにしている。即ち、制御部１８は、フォトディテクタ１９が受光した光の強度が所定の閾値以上となった場合に、受光素子１７が出力する受光信号の利用を制限している。したがって、ステップＳ１１〜Ｓ１４が制御工程として機能する。
一方、ステップＳ１３において、ステップＳ１２で算出した輝度値が閾値未満である場合（ＮＯの場合）はステップＳ１５において、受光素子１７の受光信号をゲートしない。
図３や図４の説明では、第２センサとしてフォトディテクタ１９で説明したため単なる輝度値としたが、カメラ等の撮像手段の場合は１フレーム期間等、所定時間の平均輝度値で判断すればよい。
本実施例によれば、ライダ１は、レーザ光を照射して所定の範囲を走査する光源１１と、そのレーザ光の反射光を受光し受光信号を出力する受光素子１７と、を有し、さらに、光源１１からの光が走査する範囲を含む領域の光を受光するフォトディテクタ１９の受光信号を取得して、その受光信号に基づいて受光部が出力する受光信号の利用を制限する制御部１８と、を備えている。このようにすることにより、フォトディテクタ１９が例えば雷やカメラのフラッシュ等の外乱光を撮像した場合には、そのフォトディテクタ１９の外乱光受光との結果に基づいて受光素子１７が出力する受光信号をゲートする等の制限をすることができる。したがって、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、制御部１８は、フォトディテクタ１９が受光した光の輝度値が所定の閾値以上となった場合に、受光素子１７が出力する受光信号をゲートしている。このようにすることにより、フォトディテクタ１９が閾値以上の輝度値を受光した場合に、外乱光を受光したと認識して受光素子１７が出力する受光信号をゲートすることができる。
次に、本発明の第２の実施例にかかるライダ１を図５〜図６を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
第１の実施例では、フォトディテクタ１９で受光した光に基づいて受光素子１７の受光信号の利用を制限していたが、本実施例では、フォトディテクタ１９で受光した光に基づいて受光信号の利用を制限するための制限情報としてのフラグ信号を出力する。
本実施例の構成は図１と同様である。図５に本実施例にかかるライダの受光素子で受光した受光信号と制限情報を出力する場合のタイミングチャートを示す。
本実施例では、図５に示したように、受信素子１７の受光信号はそのまま出力し、反射光以外の一過性の外乱光が入射した時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間に対応するフラグ信号を出力している。図５において、受光期間の＃１〜＃４は、それぞれ光源から照射されたパルス光に対応する反射光の受光期間である。信号処理期間は、制御部１８の出力先における信号処理の期間を示している。なお、光源１１から照射する光の強度等により、ライダ１Ｂとして障害物等を検出できる距離は予め設定することができるため、受光期間は予測可能である。また、信号処理期間はそれぞれに対応する受光期間の終了時から次の受光期間の開始時の間の期間となっているが、受光期間中または受光期間の開始時に信号処理期間を開始してもよい。
図５においては、外乱光を受光したときにフラグ信号ＯＮにセットされる。ここで、外乱光の受光期間であった＃１、＃２、＃３の信号処理期間（距離計算など）ではフラグ信号がＯＮの状態であるため、後段の処理において使用しないように制御することができる。
次に、本実施例におけるライダ１の動作（センサ制御方法）を図６のフローチャートを参照して説明する。図６のフローチャートは制御部１８で実行される。また、図６に示したフローチャートを制御部１８のＣＰＵで実行するプログラムとして構成することでセンサ制御プログラムとすることができる。
まず、ステップＳ２１において、受光素子１７が反射光を受光する期間か否か判断し、受光する期間である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ２２へ進み、受光しない期間である場合（ＮＯの場合）はステップＳ２８に進む。
次に、ステップＳ２２において、フラグ信号がＯＦＦか否かを判断し、ＯＮの場合（ＮＯの場合）はステップＳ２１に戻る。一方、ＯＦＦの場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ２３に進み、図４のステップＳ１１と同様にフォトディテクタ１９から受光信号を取得する。そして、ステップＳ２４において、図４のステップＳ１２と同様にステップＳ２３で取得した受光信号の輝度値を算出する。
次に、ステップＳ２５において、ステップＳ２４で算出した輝度値が上述した所定の閾値以上である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ２６において、上述したようにフラグ信号をＯＮにする。即ち、制御部１８は、フォトディテクタ１９が受光した光の強度が所定の閾値以上となった場合に、受光部が出力する受光信号の利用を制限するための制限情報を生成している。したがって、ステップＳ２３〜Ｓ２６が生成工程として機能する。
一方、ステップＳ２５において、ステップＳ２４で算出した輝度値が閾値未満である場合（ＮＯの場合）はステップＳ２７において、フラグ信号をＯＦＦにする。
また、ステップＳ２８においては、ステップＳ２１で反射光を受光しない期間であると判断されたので、フラグ信号を後段の信号処理部等に出力する。次に、ステップＳ２９において、後段の信号処理部等から信号処理が完了したことを示す信号等を受信したか否かを判断し、受信した場合はステップＳ２Ａにおいてフラグ信号をＯＦＦする。
本実施例によれば、ライダ１は、レーザ光を照射して所定の範囲を走査する光源１１と、そのレーザ光の反射光を受光し受光信号を出力する受光素子１７と、を有し、さらに、光源１１からの光が走査する範囲を含む領域の光を受光するフォトディテクタ１９の受光信号を取得して、その受光信号に基づいて受光素子１７が出力する受光信号の利用を制限するためのフラグ信号を生成する制御部１８と、を備えている。このようにすることにより、フォトディテクタ１９が例えば雷やカメラのフラッシュ等の外乱光を受光した場合には、フラグ信号を生成して出力することで、後段における処理の際の当該フラグを参照して受光信号の利用を制限することができる。
また、制御部１８は、フォトディテクタ１９が受光した光の輝度値が所定の閾値以上となった場合に、フラグ信号を出力している。このようにすることにより、フォトディテクタ１９が閾値以上の強度の光を受光した場合に、外乱光を受光したと認識してフラグ信号を生成することができる。
なお、フラグ信号を受光素子１７の受光信号を利用を制限するだけでなく、フラグ信号を物体認識の信頼度として用いてもよい。例えば、フラグ信号がＯＮのときは所定の閾値以上の外乱光があるため物体認識の信頼度が下がり、フラグ信号がＯＦＦのときは所定の閾値以上の外乱光がないため物体認識の信頼度が上がるようにすることができる。
次に、本発明の第３の実施例にかかるライダ１Ａを図７〜図１０を参照して説明する。なお、前述した第１、第２の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
第１の実施例では、フォトディテクタ１９で受光した光に基づいて受光素子１７の受光信号の利用を制限していたが、本実施例では、フォトディテクタ１９が受光した光に基づいて光源１１からレーザ光を照射するのを制限する。即ち、制御部１８は、走査する範囲を含む領域を撮像するフォトディテクタ１９が受光した受光信号を取得して、当該受光信号に基づいて光源１１からの照射を制限する。
図７は、本実施例にかかるライダ１Ａの構成図である。図７に示した構成は、制御部１８と接続されているのが受光素子１７に代わり光源１１となっている点が図１と異なる。
本実施例におけるライダ１Ａの動作原理について図８及び図９を参照して説明する。図８は、光源１１からレーザ光の照射を制限しない場合のタイミングチャートであり、図２の制御部出力がない点以外は図２と同様である。
一方、図９は、光源１１からレーザ光の照射を制限する場合のタイミングチャートである。図９において、フォトディテクタ１９が受光した光における輝度値が時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間では所定の閾値以上であるので、制御部１８は、この時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間の光源１１からのレーザ光の照射を行わせない。これは、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間は、フォトディテクタ１９が受光した光の輝度値が閾値以上となっており、反射光以外の一過性の外乱光（例えば、雷、カメラのフラッシュ、花火等）が入射したと考えられるため、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間は、反射光以外の光を誤検出する可能性が高いと判断し、光源１１からの照射自体を停止させる。
次に、上述したライダ１Ａの動作（センサ制御方法）を図１０のフローチャートを参照して説明する。図１０のフローチャートは制御部１８で実行される。また、図１０に示したフローチャートを制御部１８のＣＰＵで実行するプログラムとして構成することでセンサ制御プログラムとすることができる。
ステップＳ１１〜ステップＳ１３は図４のフローチャートと同様である。ステップＳ１３において、ステップＳ１２で算出した輝度値が上述した所定の閾値以上である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ１４Ｂにおいて、上述したように光源１１からのレーザ光の照射を停止させる。即ち、制御部１８は、フォトディテクタ１９が受光した光の強度が所定の閾値以上となった場合に、光源１１からの照射を制限している。したがって、ステップＳ１１〜Ｓ１４Ｂが制御工程として機能する。
一方、ステップＳ１３において、ステップＳ１２で算出した輝度値が閾値未満である場合（ＮＯの場合）はステップＳ１５Ｂにおいて、光源１１からのレーザ光の照射を停止させない。
本実施例によれば、ライダ１は、レーザ光を照射して所定の範囲を走査する光源１１と、そのレーザ光の反射光を受光し受光信号を出力する受光素子１７と、を有し、さらに、光源１１からの光が走査する範囲を含む領域の映像を撮像するフォトディテクタ１９が受光した受光信号を取得して、その受光信号に基づいて光源１１からのレーザ光の照射を制限する制御部１８と、を備えている。このようにすることにより、フォトディテクタ１９が例えば雷やカメラのフラッシュ等の外乱光を撮像した場合には、そのフォトディテクタ１９の外乱光撮像との結果に基づいて光源１１からのレーザ光の照射をさせない等の制限をすることができる。つまり、外乱光検出時にはレーザ光の照射を停止させ、照射光の反射光による受光信号と異なる波形を受信させることにより、形状の異なる波形をノイズと判断するなどフィルタリングすることが可能となり、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、制御部１８は、フォトディテクタ１９が受光した光の輝度値が所定の閾値以上となった場合に、光源１１からの照射を制限している。このようにすることにより、フォトディテクタ１９が閾値以上の輝度値を受光した場合に、外乱光を受光したと認識して光源１１からの照射を制限することができる。
次に、本発明の第４の実施例にかかるライダ１Ｂを図１１〜図１５を参照して説明する。なお、前述した第１〜第３の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
第１の実施例では、フォトディテクタ１９が受光した光に基づいて受光素子１７の受光信号をゲートしていたが、本実施例では、フォトディテクタ１９は用いずに、受光素子１７における反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、その後の反射光を受光する期間の受光信号をゲートする。即ち、制御部１８は、受光素子１７において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、反射光を受光する期間の受光信号の利用を制限する。
図１１は、本実施例にかかるライダ１Ｂの構成図である。図１１に示した構成は、図１に示した構成からフォトディテクタ１９が省略されている点が異なる。
本実施例におけるライダ１Ｂの動作原理について図１２〜図１４を参照して説明する。図１２は、受光素子１７で受光した受光信号の利用を制限しない場合のタイミングチャートである。図１２において、光源１１は、所定の間隔でパルス光を照射している。そして、そのパルス光の反射光を受光素子１７は受光している。受光期間の＃１〜＃４は、それぞれ光源から照射されたパルス光に対応する反射光の受光期間である。そして、制御部１８は、受光素子１７の受光信号をそのまま出力する。
一方、図１３は、受光素子１７で受光した受光信号の利用を制限する場合のタイミングチャートである。図１３において、光源１１の波形は図１２と同様であるが、反射光以外の一過性の外乱光（例えば、雷、カメラのフラッシュ、花火等）の入射により、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間に受光素子１７の受光信号レベルが閾値以上に上昇している。したがって、この時刻ｔ３〜時刻ｔ４の直後の反射光を受光するタイミングで受光した受光信号は反射光以外の光を誤検出する可能性が高いと判断し、受光素子１７の受光信号をゲート（マスク）している。つまり、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間の受光素子１７の受光信号は、後段の処理において使用しないようにしている。
同様に、図１４は、受光素子１７で受光した受光信号の利用を制限する場合のタイミングチャートである。図１４において、光源１１の波形は図１２と同様であるが、反射光以外の一過性の外乱光が入射している。なお、図１４の外乱光は図１３よりも光量が少なく受光レベルが低いものとする。この場合、反射光を受光しないタイミングである時刻ｔ３’〜時刻ｔ４’の間に受光素子１７の受光信号レベルが閾値以上に上昇している。したがって、この時刻ｔ３’〜時刻ｔ４’の直後の反射光を受光するタイミング（受光期間＃３）で受光した受光信号は反射光以外の光を誤検出する可能性が高いと判断し、受光素子１７の受光信号をゲート（マスク）している。つまり、受光期間＃３の間の受光素子１７の受光信号は、後段の処理において使用しないようにしている。この図１４のケースでは、反射光を受光しないタイミングである時刻ｔ３’〜時刻ｔ４’の受光信号レベルで判断しているため、閾値を小さくすることができる。
次に、上述したライダ１Ｂの動作（センサ制御方法）を図１５及び図１６のフローチャートを参照して説明する。図１５及び図１６のフローチャートは制御部１８で実行される。また、図１５及び図１６に示したフローチャートを制御部１８のＣＰＵで実行するプログラムとして構成することでセンサ制御プログラムとすることができる。図１５は、図１３に示したタイミングチャートに対応するフローチャートである。
まず、ステップＳ３１において、受光素子１７の受光信号レベルを取得し、ステップＳ３２において、ステップＳ３１で取得した受光信号レベルが予め定めた閾値以上であるか否かを判断し、閾値以上である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ３３において、上述したように受光素子１７の受光信号を制限（ゲート）する。ステップＳ３３では、受光信号レベルからライダ１Ｂの動作に影響を与えるような強い外乱光が検出されたと判断できる場合は、直後の反射光を受光する期間の受光信号の利用の有効性を判断して、受光信号をゲートするようにしている。
一方、ステップＳ３２において、ステップＳ３１で取得した受光信号レベルが閾値未満である場合（ＮＯの場合）はステップＳ３４において、受光素子１７の受光信号を制限（ゲート）しない。
次に、図１４に示したタイミングチャートに対応するフローチャートを図１６を参照して説明する。まず、ステップＳ４１において、受光素子１７が反射光を受光しない期間か否か判断し、受光する期間である場合（ＮＯの場合）は本ステップで待機し、受光しない期間である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ４２において、受光素子１７の受光信号レベルを取得する。
次に、ステップＳ４３において、ステップＳ４２で取得した受光信号レベルが予め定めた閾値以上であるか否かを判断し、閾値以上である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ４４において、上述したように受光素子１７の受光信号を制限（ゲート）する。ステップＳ４３では、反射光を受光しない期間の受光信号レベルからライダ１Ｂの動作に影響を与えるような強い外乱光が検出されたと判断できる場合は、直後の反射光を受光する期間の受光信号の利用の有効性を判断して、受光信号をゲートするようにしている。即ち、制御部１８は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、反射光を受光する期間の受光信号の利用の有効性を判断している。したがって、ステップＳ４１〜Ｓ４４が制御工程として機能する。
一方、ステップＳ４３において、ステップＳ４２で取得した受光信号レベルが閾値未満である場合（ＮＯの場合）はステップＳ４５において、受光素子１７の受光信号をゲートしない。
本実施例によれば、ライダ１Ｂは、レーザ光を間欠的に照射して所定の領域を走査する光源１１と、そのレーザ光の反射光を含む外部からのレーザ光を受光し受光信号を出力する受光素子１７と、を有し、受光素子１７において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、反射光を受光する期間の受光信号の利用を制限する制御部１８を備えている。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、受光素子１７が出力する受光信号の利用をさせない等の制限をすることができる。したがって、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、制御部１８は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、反射光を受光する期間の受光信号の利用の有効性を判断するようにしている。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが閾値以上となった場合に外乱光を受光していると判断して第１センサの受光部が出力する受光信号の利用の有効性が判断できる。
次に、本発明の第５の実施例にかかるライダ１Ｂを図１７〜図２１を参照して説明する。なお、前述した第１〜第４の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
第４の実施例では、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて受光素子１７の受光信号の利用を制限していたが、本実施例では、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて反射光を受光する期間の受光信号の利用を制限するための制限情報としてのフラグ信号を出力する。
本実施例の構成は図１１と同様である。図１７〜１９に本実施例にかかるライダの受光素子で受光した受光信号と制限情報を出力する場合のタイミングチャートを示す。
本実施例では、図１７に示したように、受信素子１７の受光信号はそのまま出力し、反射光以外の一過性の外乱光が入射した時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間に対応するフラグ信号を出力している。
図１７においては、上記外乱光の期間に受光期間であった＃１、＃２、＃３の信号処理期間（距離計算など）ではフラグ信号がセットされ、後段の処理において使用しないように制御することができる。
図１８は、本実施例の変形例のタイミングチャートである。図１８において、反射光以外の一過性の外乱光が入射したことにより、反射光を受光しないタイミングである時刻ｔ３〜時刻ｔ４、時刻ｔ３’〜時刻ｔ４’の間に受信素子１７の受光信号レベルが閾値以上に上昇している。したがって、この時刻ｔ３〜時刻ｔ４、時刻ｔ３’〜時刻ｔ４’では、フラグ信号がセットさせ、当該期間にかかる信号処理期間（距離計算など）では、制御部出力を処理において使用しないように制御することができる。また、信号処理期間はそれぞれに対応する受光期間の終了時から次の受光期間の開始時の間の期間となっているが、受光期間中または受光期間の開始時に信号処理期間を開始してもよい。
また、図１８のケースでは、反射光を受光しないタイミングである時刻ｔ３〜時刻ｔ４、時刻ｔ３’〜時刻ｔ４’の受光信号レベルで判断しているため、閾値を小さくすることができる。
図１９は、本実施例の変形例のタイミングチャートである。図１９は前後の信号処理期間閾値との比較結果により、フラグ信号の出力を制御している。例えば、信号処理期間の＃１ｂでは、１つ前の＃０ｂは閾値未満であるが、現在（＃１ｂ）は閾値以上なので、フラグ信号をセットする。次の＃２ｂでは、１つ前の＃１ｂは閾値以上であり、現在（＃２ｂ）も閾値以上なので、フラグ信号をＯＮにセットする。さらに次の＃３ｂでは、現在（＃３ｂ）は閾値未満であるが、１つ前の＃２ｂは閾値以上であるので、フラグ信号をセットする。次の＃４ｂでは、１つ前の＃３ｂは閾値未満であり、現在（＃４ｂ）も閾値未満であるので、フラグ信号をリセットする。この図１９の例では、１つ前の期間と現在の期間のいずれかが閾値以上であった場合はフラグをＯＮにセットしている。
図１９のように、前後の閾値結果によりフラグ信号の出力を制御することで、図１７よりも高精度に、外乱光の影響による受光信号を後段の処理において使用しないように制御することができる。
次に、上述したライダ１Ｂの動作（センサ制御方法）を図２０及び図２１のフローチャートを参照して説明する。図２０及び図２１のフローチャートは制御部１８で実行される。また、図２０及び図２１に示したフローチャートを制御部１８のＣＰＵで実行するプログラムとして構成することでセンサ制御プログラムとすることができる。図２０は、図１７に示したタイミングチャートに対応するフローチャートである。
まず、ステップＳ５１において、受光素子１７が反射光を受光する期間か否か判断し、受光する期間である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ５２へ進み、受光しない期間である場合（ＮＯの場合）はステップＳ５７に進む。
次に、ステップＳ５２において、フラグ信号がＯＦＦか否かを判断し、ＯＮの場合（ＮＯの場合）はステップＳ５１に戻る。一方、ＯＦＦの場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ５３に進み、図１６のステップＳ４２と同様に受光素子１７の受光信号レベルを取得する。
次に、ステップＳ５４において、ステップＳ５３で取得した受光信号レベルが予め定めた閾値以上であるか否かを判断し、閾値以上である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ５５において、フラグ信号をＯＮにする。
一方、ステップＳ５４において、ステップＳ５３で取得した受光信号レベルが予め定めた閾値未満である場合（ＮＯの場合）はステップＳ５６において、フラグ信号をＯＦＦにする。
また、ステップＳ５７においては、ステップＳ５１で反射光を受光しない期間であると判断されたので、フラグ信号を後段の信号処理部等に出力する。次に、ステップＳ５８において、後段の信号処理部等から信号処理が完了したことを示す信号等を受信したか否かを判断し、受信した場合はステップＳ５９においてフラグ信号をＯＦＦする。
次に、図１８及び図１９に示したタイミングチャートに対応するフローチャートを図２１を参照して説明する。ステップＳ４１〜Ｓ４３は図１６のフローチャートと同様である。ステップＳ４３において、ステップＳ４２で取得した受光信号レベルが予め定めた閾値以上である場合はステップＳ４４Ａにおいて、上述したようにフラグ信号をＯＮにする。
一方、ステップＳ４３において、ステップＳ４２で取得した受光信号レベルが閾値未満である場合（ＮＯの場合）はステップＳ４５Ａにおいて、フラグ信号をＯＦＦにする。
本実施例によれば、ライダ１Ｂは、レーザ光を間欠的に照射して所定の領域を走査する光源１１と、そのレーザ光の反射光を含む外部からのレーザ光を受光し受光信号を出力する受光素子１７と、を有し、受光素子１７において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、受光素子１７が出力する受光信号の利用を制限するためのフラグ信号を生成する制御部１８と、を備えている。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、フラグ信号を生成して出力することで、後段における処理の際の当該フラグを参照して受光信号の利用を制限することができる。
また、制御部１８は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、フラグ信号を出力している。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが閾値以上となった場合に外乱光を受光していると判断してフラグ信号を生成することができる。
なお、本実施例においても、実施例２と同様に、フラグ信号を受光素子１７の受光信号を利用を制限するだけでなく、フラグ信号を物体認識の信頼度として用いてもよい。
次に、本発明の第６の実施例にかかるライダ１Ｃを図２２〜図２５を参照して説明する。なお、前述した第１〜第５の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
第４の実施例では、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて受光素子１７の受光信号の利用を制限していたが、本実施例では、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて光源１１からレーザ光を照射するのを制限する。即ち、制御部１８は、受光素子１７において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、光源１１からの光の照射を制限する。
図２２は、本実施例にかかるライダ１Ｃの構成図である。図２２に示した構成は、制御部１８と接続されているのが受光素子１７に代わり光源１１となっている点が図１１と異なる。
本実施例におけるライダ１Ｃの動作原理について図２３及び図２４を参照して説明する。図２３は、光源１１からレーザ光の照射を制限しない場合のタイミングチャートであり、制御部出力がない点以外は図１２と同様である。
一方、図２４は、光源１１からレーザ光の照射を制限する場合のタイミングチャートである。図２４において、反射光以外の一過性の外乱光（例えば、雷、カメラのフラッシュ、花火等）の入射により、反射光を受光しないタイミングである時刻ｔ５〜時刻ｔ６の間に受光素子１７の受光信号レベルが閾値以上に上昇している。したがって、この時刻ｔ５〜時刻ｔ６の直後の反射光を受光するタイミングで受光した受光信号は反射光以外の光を誤検出する可能性が高いと判断し、光源１１からの照射自体を停止させる。
次に、上述したライダ１Ａの動作（センサ制御方法）を図２５のフローチャートを参照して説明する。図２５のフローチャートは制御部１８で実行される。また、図２５に示したフローチャートを制御部１８のＣＰＵで実行するプログラムとして構成することでセンサ制御プログラムとすることができる。
ステップＳ４１〜ステップＳ４３は図１６のフローチャートと同様である。ステップＳ４３において、ステップＳ４２で取得した受光信号レベルが予め定めた閾値以上である場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ４４Ｂにおいて、上述したように光源１１からのレーザ光の照射を停止させる。即ち、制御部１８は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、照射部からの光の照射を制限している。したがって、ステップＳ４１〜Ｓ４４Ｂが制御工程として機能する。
一方、ステップＳ４３において、ステップＳ４２で取得した受光信号レベルが閾値未満である場合（ＮＯの場合）はステップＳ４５Ｂにおいて、光源１１からのレーザ光の照射を停止させない。
本実施例によれば、ライダ１Ｃは、レーザ光を間欠的に照射して所定の領域を走査する光源１１と、そのレーザ光の反射光を含む外部からのレーザ光を受光し受光信号を出力する受光素子１７と、を有し、受光素子１７において、反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、光源１１からのレーザ光の照射を制限する制御部１８を備えている。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルから外乱光を受光していると判断することができ、その場合は、光源１１からの光の照射をさせない等の制限をすることができる。つまり、外乱光検出時にはレーザ光の照射を停止させ、照射光の反射光による受光信号と異なる波形を受信させることにより、形状の異なる波形をノイズと判断するなどフィルタリングすることが可能となり、外乱光による誤検出を低減することができる。
また、制御部１８は、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、光源１１からのレーザ光の照射を制限してもよい。このようにすることにより、反射光を受光しない期間の受光信号レベルが閾値以上となった場合に外乱光を受光していると判断することができることから第１センサの照射部からのレーザ光の照射をさせない等の制限をすることができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明のセンサ装置を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ ライダ（センサ装置）
１１ 光源（照射部）
１７ 受光素子（受光部）
１８ 制御部
１９ フォトディテクタ（第２センサ）

Claims (12)

  1. 光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、当該光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサと、
    前記受光部において、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、前記反射光を受光する期間の前記受光信号の利用を制限する制御部と、
    を備えることを特徴とするセンサ装置。
  2. 前記制御部は、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、前記反射光を受光する期間の前記受光信号の利用の有効性を判断することを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
  3. 光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、当該光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサと、
    前記受光部において、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、前記照射部からの光の照射を制限する制御部と、
    を備えることを特徴とするセンサ装置。
  4. 前記制御部は、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、前記照射部からの光の照射を制限することを特徴とする請求項３に記載のセンサ制御装置。
  5. 光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、当該光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサと、
    前記受光部において、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、前記反射光を受光する期間の前記受光信号の利用を制限するための制限情報を生成する生成部と、
    を備えることを特徴とするセンサ装置。
  6. 前記制御部は、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルが所定の閾値以上となった場合に、前記制限情報を出力することを特徴とする請求項５に記載のセンサ装置。
  7. 光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、当該光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、
    前記受光部における、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて前記反射光を受光する期間の前記受光信号の利用を制限する制御工程を含むことを特徴とするセンサ制御方法。
  8. 請求項７に記載のセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とするセンサ制御プログラム。
  9. 光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、当該光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、
    前記受光部における、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて前記照射部からの光の照射を制限する制御工程を含むことを特徴とするセンサ制御方法。
  10. 請求項９に記載のセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とするセンサ制御プログラム。
  11. 光を間欠的に照射して所定の領域を走査する照射部と、当該光の反射光を含む外部からの光を受光し受光信号を出力する受光部と、を有するセンサ装置で実行されるセンサ制御方法であって、
    前記受光部における、前記反射光を受光しない期間の受光信号レベルに基づいて、前記反射光を受光する期間の前記受光信号の利用を制限するための制限情報を生成する生成工程と、
    を含むことを特徴とするセンサ制御方法。
  12. 請求項１１に記載のセンサ制御方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とするセンサ制御プログラム。
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