JPWO2020032009A1

JPWO2020032009A1 - センサシステム

Info

Publication number: JPWO2020032009A1
Application number: JP2020535781A
Authority: JP
Inventors: 雄介戸塚
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2019-08-06
Publication date: 2021-09-09
Also published as: WO2020032009A1

Abstract

第一発光素子（１４１）は、車両の外部へ向けて第一検出光（Ｌ１）を出射する。第二発光素子（１４２）は、車両の外部へ向けて第二検出光（Ｌ２）を出射する。光学素子（１６）は、第一検出光（Ｌ１）と第二検出光（Ｌ２）の通過を許容する。第一発光素子（１４１）と第二発光素子（１４２）は、車両の上下方向に対応する向きに配列されている。光学素子（１６）は、通過に伴って第一検出光（Ｌ１）と第二検出光（Ｌ２）の上下方向の間隔を狭めるように構成されている。

Description

本開示は、車両に搭載されるセンサシステムに関する。

車両の運転支援のために、当該車両の外部の情報を検出するためのセンサを車体に搭載する必要がある。そのようなセンサの例としては、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）センサが挙げられる（例えば、特許文献１を参照）。

日本国特許出願公開２０１０−１８５７６９号公報

車両の上下方向に対応する向きの情報検出分解能を高めたセンサシステムを提供することが求められている。

上記の要求に応えるための第一態様は、車両に搭載されるセンサシステムであって、
前記車両の外部へ向けて第一検出光を出射する第一発光素子と、
前記車両の外部へ向けて第二検出光を出射する第二発光素子と、
前記第一検出光と前記第二検出光の通過を許容する光学素子と、
を備えており、
前記第一発光素子と前記第二発光素子は、前記車両の上下方向に対応する向きに配列されており、
前記光学素子は、前記通過に伴って前記第一検出光と前記第二検出光の前記上下方向の間隔を狭めるように構成されている。

このような構成によれば、第一検出光と第二検出光は、光学素子によって上下方向の間隔が狭められつつ進行する。したがって、比較的遠方においても、車両の上下方向に対応する向きの寸法が比較的小さな物体（路上の障害物など）の存在を検出できる。すなわち、車両の上下方向に対応する向きの情報検出分解能を高めることができる。

上記の要求に応えるための第二態様は、車両に搭載されるセンサシステムであって、
前記車両の外部へ向けて第一検出光を出射する第一発光素子と、
前記車両の外部へ向けて第二検出光を出射する第二発光素子と、
前記第一検出光の通過を許容する第一光学素子と、
前記第二検出光の通過を許容する第二光学素子と、
前記車両の上下方向と交差する向きに前記第一検出光と前記第二検出光の出射方向を変化させる走査機構と、
前記走査機構の走査周期ごとに前記第一光学素子と前記第二光学素子を変位させることにより、前記第一光学素子と前記第二光学素子を通過した前記第一検出光と前記第二検出光の進行方向を前記上下方向に対応する向きに変化させる駆動機構と、
を備えている。

このような構成によれば、走査機構の走査周期ごとに、車両の上下方向に対応する向きに第一検出光と第二検出光の進行方向が変化するので、車両の上下方向に対応する向きの情報検出可能範囲を実質的に維持したまま、同方向における空間的な情報検出分解能を高めることができる。よって、比較的遠方においても、車両の上下方向に対応する向きの寸法が比較的小さな物体（路上の障害物など）の存在を検出できる。

第一態様と第二態様に係るセンサシステムは、以下のように構成されうる。
前記第一発光素子と前記第二発光素子は、ＬｉＤＡＲセンサユニット、ＴＯＦカメラユニット、ミリ波センサユニットのいずれかの一部である。

上記の要求に応えるための第三態様は、車両に搭載されるセンサシステムであって、
前記車両の外部へ向けて検出光を出射する発光素子と、
前記検出光の通過を許容する光学素子と、
前記車両の上下方向と交差する向きに前記検出光の出射方向を変化させる走査機構と、
前記走査機構の走査周期ごとに前記光学素子を変位させることにより、前記光学素子を通過した前記検出光の進行方向を前記上下方向に対応する向きに変化させる駆動機構と、
を備えている。

このような構成によれば、走査機構の走査周期ごとに、車両の上下方向に対応する向きに検出光の進行方向が変化するので、同方向における情報検出の可能性が高まる。すなわち、少なくとも一本の検出光を用いつつも、車両の上下方向に対応する向きの実質的な情報検出分解能を高めることができる。よって、比較的遠方においても、車両の上下方向に対応する向きの寸法が比較的小さな物体（路上の障害物など）の存在を検出できる。

第三態様に係るセンサシステムは、以下のように構成されうる。
前記駆動機構による前記進行方向の変化量は、前記車両の速度に応じて変化する。

車速が高いほど、遠方に位置する路上の障害物などの物体をより早く検出することが求められる。上記のような構成によれば、車速が高いほど検出光による車両の上下方向に対応する向きの情報検出分解能が高められるので、当該要求に応えることができる。

上記の要求に応えるための第四態様は、車両に搭載されるセンサシステムであって、
車両に搭載されるセンサシステムであって、
前記車両の外部へ向けて検出光を出射する発光素子と、
前記車両の上下方向に対応する向きに前記検出光の出射方向を変化させる走査機構と、
前記検出光の出射方向に応じて、前記発光素子の発光周波数と前記走査機構による走査速度の少なくとも一方を変更するプロセッサと、
を備えている。

このような構成によれば、走査機構による検出光の走査範囲内で、車両の上下方向に対応する向きの情報検出分解能を変化させることができる。すなわち、少なくとも一本の検出光を用いつつ、必要に応じて車両の上下方向に対応する向きの情報検出分解能を高めることができる。

第四態様に係るセンサシステムは、以下のように構成されうる。
前記プロセッサは、前記車両の速度に応じて前記検出光の発光周波数と前記走査機構による走査速度の少なくとも一方を変更する。

第三態様と第四態様に係るセンサシステムは、以下のように構成されうる。
前記第一発光素子と前記第二発光素子は、ＬｉＤＡＲセンサユニット、ＴＯＦカメラユニット、ミリ波センサユニットのいずれかの一部である。

本明細書において用いられる「センサユニット」という語は、所望の情報検出機能を備えつつ、それ自身が単体で流通可能な部品の構成単位を意味する。

本明細書において用いられる「光」という語は、所望の情報を検出可能な任意の波長を有する電磁波を意味する。例えば、「光」とは、可視光のみならず、紫外光や赤外光、ミリ波やマイクロ波を含む概念である。

本明細書において用いられる「運転支援」という語は、運転操作（ハンドル操作、加速、減速）、走行環境の監視、および運転操作のバックアップの少なくとも一つを少なくとも部分的に行なう制御処理を意味する。すなわち、本明細書において用いられる「運転支援」という語は、衝突被害軽減ブレーキ機能やレーンキープアシスト機能のような部分的な運転支援から完全自動運転動作までを含む意味である。

第一実施形態に係る左前センサシステムの構成を例示している。図１の左前センサシステムの車両における位置を例示している。第二実施形態に係る左前センサシステムの構成を例示している。第三実施形態に係る左前センサシステムの構成を例示している。第四実施形態に係る左前センサシステムの構成を例示している。

添付の図面を参照しつつ、実施形態の例について以下詳細に説明する。以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

添付の図面において、矢印Ｆは、図示された構造の前方向を示している。矢印Ｂは、図示された構造の後方向を示している。矢印Ｕは、図示された構造の上方向を示している。矢印Ｄは、図示された構造の下方向を示している。矢印Ｌは、図示された構造の左方向を示している。矢印Ｒは、図示された構造の右方向を示している。以降の説明に用いる「左」および「右」は、運転席から見た左右の方向を示している。

図１は、第一実施形態に係る左前センサシステム１０の構成を例示している。左前センサシステム１０は、図２に例示される車両１００の左前部ＬＦに配置される。左前部ＬＦは、車両１００の左右方向における中央よりも左側、かつ車両１００の前後方向における中央よりも前側に位置する領域である。

図１に例示されるように、左前センサシステム１０は、ハウジング１１と透光カバー１２を備えている。ハウジング１１は、透光カバー１２とともに収容室１３を区画している。透光カバー１２は、車両１００の外面の一部を形成している。

左前センサシステム１０は、ＬｉＤＡＲセンサユニット１４を備えている。ＬｉＤＡＲセンサユニット１４は、収容室１３内に配置されている。

ＬｉＤＡＲセンサユニット１４は、第一発光素子１４１を備えている。第一発光素子１４１は、車両１００の外部へ向けて第一検出光Ｌ１を出射する。第一検出光Ｌ１としては、例えば波長９０５ｎｍの赤外光が使用されうる。第一発光素子１４１としては、レーザダイオードや発光ダイオードなどの半導体発光素子が使用されうる。

ＬｉＤＡＲセンサユニット１４は、第二発光素子１４２を備えている。第二発光素子１４２は、車両１００の外部へ向けて第二検出光Ｌ２を出射する。第二検出光Ｌ２としては、例えば波長９０５ｎｍの赤外光が使用されうる。第二発光素子１４２としては、レーザダイオードや発光ダイオードなどの半導体発光素子が使用されうる。

第一発光素子１４１と第二発光素子１４２は、車両１００の上下方向に対応する向きに配列されている。

ＬｉＤＡＲセンサユニット１４は、第一検出光Ｌ１の出射方向と第二検出光Ｌ２の出射方向の各々を車両１００の上下方向と交差する向きへ変更する不図示の走査機構を備えうる。これにより、車両１００の外部に規定される検出領域が、車両１００の上下方向と交差する向きに走査されうる。

左前センサシステム１０は、プロセッサ１５を備えている。プロセッサ１５は、第一発光素子１４１に制御信号を入力することにより、第一発光素子１４１に第一検出光Ｌ１を出射させる。プロセッサ１５は、第二発光素子１４２に制御信号を入力することにより、第二発光素子１４２に第二検出光Ｌ２を出射させる。

第一発光素子１４１から出射された第一検出光Ｌ１は、車両の外部に位置する物体により反射され、第一反射光として戻ってくる。第一反射光は、不図示の第一受光素子に入射する。第一受光素子は、入射光量に応じた第一受光信号を出力するように構成される。第一受光素子としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタなどが使用されうる。

第二発光素子１４２から出射された第二検出光Ｌ２は、車両の外部に位置する物体により反射され、第二反射光として戻ってくる。第二反射光は、不図示の第二受光素子に入射する。第二受光素子は、入射光量に応じた第二受光信号を出力するように構成される。第二受光素子としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタなどが使用されうる。

プロセッサ１５は、第一受光信号と第二受光信号を受信する。プロセッサ１５は、これらの信号に基づいて、車両１００の外部の情報を検出する。例えば、プロセッサ１５は、ある方向へ第一検出光Ｌ１を出射したタイミングから第一反射光を検出するまでの時間に基づいて、第一反射光に関連付けられた物体までの距離を取得できる。また、そのような距離データを第一検出光Ｌ１の出射方向と関連付けて集積することにより、第一反射光に関連付けられた物体の形状に係る情報を取得できる。第二検出光Ｌ２についても同様である。

これに加えてあるいは代えて、プロセッサ１５は、第一検出光Ｌ１と第一反射光の光量の相違に基づいて、第一反射光に関連付けられた物体の材質などの属性に係る情報を取得できる。光量の相違に係るデータを、第一検出光Ｌ１の出射方向と関連付けて集積することにより、第一反射光に関連付けられた物体の表面状態に係る情報を取得できる。第二検出光Ｌ２についても同様である。

上記のようなプロセッサ１５の機能は、汎用メモリと協働して動作する汎用マイクロプロセッサにより実現されてもよいし、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどの専用集積回路によって実現されてもよい。

プロセッサ１５は、車両における任意の位置に配置されうる。プロセッサ１５は、車両１００における中央制御処理を担うメインＥＣＵの一部として提供されてもよいし、メインＥＣＵとＬｉＤＡＲセンサユニット１４の間に介在するサブＥＣＵの一部として提供されてもよい。あるいは、プロセッサ１５は、ＬｉＤＡＲセンサユニット１４に内蔵されてもよい。

左前センサシステム１０は、光学素子１６を備えている。光学素子１６は、収容室１３内において、透光カバー１２とＬｉＤＡＲセンサユニット１４の間に配置されている。光学素子１６は、第一検出光Ｌ１と第二検出光Ｌ２の通過を許容している。光学素子１６は、通過に伴って第一検出光Ｌ１と第二検出光Ｌ２の上下方向の間隔を狭めるように構成されている。

本明細書において用いられる、光学素子に係る「通過」という語は、光学素子に対して入射した光が、透過または反射を通じて当該光学素子から出射することを意味する。

比較例として図中に破線で示されているのは、光学素子１６が存在しない場合における第一検出光Ｌ１の光路と第二検出光Ｌ２の光路である。車両１００の上下方向に対応する向きの寸法が第一検出光Ｌ１と第二検出光Ｌ２の同方向における間隔Ｉよりも小さい物体Ｔは、いずれの検出光に対しても反射光を生じない。この場合、左前センサシステム１０は、当該物体Ｔの存在を検出できない。

他方、本実施形態の構成によれば、第一検出光Ｌ１と第二検出光Ｌ２は、光学素子１６によって上下方向の間隔が狭められつつ進行する。したがって、比較的遠方においても、車両１００の上下方向に対応する向きの寸法が比較的小さな物体（路上の障害物など）の存在を検出できる。すなわち、車両１００の上下方向に対応する向きの情報検出分解能を高めることができる。

車両１００の上下方向に対応する向きの検出分解能が高まる代わりに、同方向における検出可能範囲は狭まる。したがって、第一検出光Ｌ１と第二検出光Ｌ２は、検出可能範囲の広さよりも検出分解能の高さが優先される領域へ向けて出射されることが望ましい。

ＬｉＤＡＲセンサユニット１４が備える発光素子の数は、三つ以上であってもよい。

上記の光学的機能を実現できるのであれば、光学素子１６の数は任意である。光学素子１６の例としては、レンズ、プリズム、ミラー、およびそれらの組合せが挙げられる。

図２に例示される車両１００の右前部ＲＦには、図１に例示される左前センサシステム１０と左右対称の構成を有する右前センサシステムが搭載されうる。右前部ＲＦは、車両１００の左右方向における中央よりも右側、かつ車両１００の前後方向における中央よりも前側に位置する領域である。

左前センサシステム１０の構成は、左後センサシステムにも適用可能である。左後センサシステムは、図２に例示される車両１００の左後部ＬＢに搭載される。左後部ＬＢは、車両１００の左右方向における中央よりも左側、かつ車両１００の前後方向における中央よりも後側に位置する領域である。左後センサシステムの基本的な構成は、左前センサシステム１０と前後対称でありうる。

左前センサシステム１０の構成は、右後センサシステムにも適用可能である。右後センサシステムは、図２に例示される車両１００の右後部ＲＢに搭載される。右後部ＲＢは、車両１００の左右方向における中央よりも右側、かつ車両１００の前後方向における中央よりも後側に位置する領域である。右後センサシステムの基本的な構成は、上述の左後センサシステムと左右対称でありうる。

図３は、第二実施形態に係る左前センサシステム２０の構成を例示している。左前センサシステム２０は、図２に例示される車両１００の左前部ＬＦに配置される。第一実施形態に係る左前センサシステム１０のものと実質的に同じ構成要素については、同一の参照符号を付与し、繰り返しとなる説明は省略する。

左前センサシステム２０は、走査機構２５を備えている。走査機構２５は、第一検出光Ｌ１の出射方向と第二検出光Ｌ２の出射方向の各々を車両１００の上下方向と交差する向きへ変更する。これにより、車両１００の外部に規定される検出領域が、車両１００の上下方向と交差する向きに走査される。

走査機構２５は、様々な周知の手法により実現されうる。例えば、第一発光素子１４１と第二発光素子１４２を支持する支持体をＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）機構によって変位させることにより、第一検出光Ｌ１の出射方向と第二検出光Ｌ２の出射方向が直接的に変更されうる。あるいは、固定された第一発光素子１４１と第二発光素子１４２からそれぞれ出射された第一検出光Ｌ１と第二検出光Ｌ２を、ポリゴンミラーやロータリーブレードのような回転光学系で反射することによって、第一検出光Ｌ１の出射方向と第二検出光Ｌ２の出射方向が間接的に変更されうる。

左前センサシステム２０は、第一光学素子２６１を備えている。第一光学素子２６１は、収容室１３内において、透光カバー１２と第一発光素子１４１の間に配置されている。第一光学素子２６１は、第一検出光Ｌ１の通過を許容している。第一光学素子２６１の例としては、レンズ、プリズム、およびミラーの少なくとも一つが挙げられる。

左前センサシステム２０は、第二光学素子２６２を備えている。第二光学素子２６２は、収容室１３内において、透光カバー１２と第二発光素子１４２の間に配置されている。第二光学素子２６２は、第二検出光Ｌ２の通過を許容している。第二光学素子２６２の例としては、レンズ、プリズム、およびミラーの少なくとも一つが挙げられる。

左前センサシステム２０は、駆動機構２７を備えている。駆動機構２７は、第一光学素子２６１と第二光学素子２６２を変位させることにより、第一光学素子２６１を通過した第一検出光Ｌ１の進行方向と第二光学素子２６２を通過した第二検出光Ｌ２の進行方向を、車両１００の上下方向に対応する向きに変更できる。ここで用いられる「変位」という語は、位置と姿勢の少なくとも一方の変化を意味する。駆動機構２７は、周知のアクチュエータなどによって構成されうる。

左前センサシステム２０は、プロセッサ２８を備えている。プロセッサ２８は、第一実施形態に係るプロセッサ１５と同様に、第一発光素子１４１による第一検出光Ｌ１と第二発光素子１４２による第二検出光Ｌ２の出射を制御する。また、プロセッサ２８は、第一実施形態に係るプロセッサ１５と同様に、第一検出光Ｌ１により生じた第一反射光および第二検出光Ｌ２により生じた第二反射光に基づく、車両１００の外部の情報の検出を行なう。

加えて、プロセッサ２８は、走査機構２５と駆動機構２７のそれぞれに制御信号を入力し、両者の連動を実現する。具体的には、プロセッサ２８は、図中に実線で示される位置に第一光学素子２６１と第二光学素子２６２を配置させるように駆動機構２７を制御し、この状態で第一検出光Ｌ１と第二検出光Ｌ２による走査を走査機構２５に実行させる。この動作を第一走査と称する。第一走査が行なわれている間の第一検出光Ｌ１の光路と第二検出光Ｌ２の光路は、図３に実線で例示されている。

第一走査が終了すると、プロセッサ２８は、図中に破線で例示される位置に第一光学素子２６１と第二光学素子２６２を配置させるように駆動機構２７を制御し、この状態で第一検出光Ｌ１と第二検出光Ｌ２による走査を走査機構２５に実行させる。この動作を第二走査と称する。第二走査が行なわれている間の第一検出光Ｌ１の光路と第二検出光Ｌ２の光路は、図３に破線で例示されている。

本例においては、第二走査時における第一検出光Ｌ１と第二検出光Ｌ２は、第一走査時における第一検出光Ｌ１と第二検出光Ｌ２よりも下方へ向かって進行する。したがって、第二走査時における第一検出光Ｌ１は、上下方向について第一走査時における第一検出光Ｌ１と第二検出光Ｌ２の間を進行する。駆動機構２７による第一検出光Ｌ１と第二検出光Ｌ２の進路の変化量の大きさは、特定の距離だけ離れた位置における検出光の上下方向の変化量Δｚが、当該位置における第一検出光Ｌ１と第二検出光Ｌ２の上下方向の間隔Ｉの半分となるように定められることが好ましい。

プロセッサ２８は、上述の第一走査と第二走査が交互に実行されるように、走査機構２５と駆動機構２７を制御する。すなわち、駆動機構２７による第一検出光Ｌ１と第二検出光Ｌ２の進行方向の変更が、走査機構２５の走査周期ごとになされる。

図３に例示される例においては、車両１００の上下方向に対応する向きの寸法が第一検出光Ｌ１と第二検出光Ｌ２の同方向における間隔Ｉよりも小さい物体Ｔは、第一走査時におけるいずれの検出光に対しても反射光を生じない。この場合、左前センサシステム２０は、当該物体Ｔの存在を検出できない。しかしながら、当該物体Ｔは、第二走査時における第一検出光Ｌ１によって検出に供される。

本実施形態の構成によれば、第一検出光Ｌ１の進行方向と第二検出光Ｌ２の進行方向が、走査機構２５の走査周期ごとに車両１００の上下方向に対応する向きに変化するので、車両１００の上下方向に対応する向きの情報検出可能範囲を実質的に維持したまま、同方向における空間的な情報検出分解能を高めることができる（時間的な情報検出分解能は低下する）。よって、比較的遠方においても、車両１００の上下方向に対応する向きの寸法が比較的小さな物体（路上の障害物など）の存在を検出できる。

上記のようなプロセッサ２８の機能は、汎用メモリと協働して動作する汎用マイクロプロセッサにより実現されてもよいし、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどの専用集積回路によって実現されてもよい。

プロセッサ２８は、車両における任意の位置に配置されうる。プロセッサ２８は、車両１００における中央制御処理を担うメインＥＣＵの一部として提供されてもよいし、メインＥＣＵとＬｉＤＡＲセンサユニット１４の間に介在するサブＥＣＵの一部として提供されてもよい。あるいは、プロセッサ２８は、ＬｉＤＡＲセンサユニット１４に内蔵されてもよい。

図２に例示される車両１００の右前部ＲＦには、図３に例示される左前センサシステム２０と左右対称の構成を有する右前センサシステムが搭載されうる。右前部ＲＦは、車両１００の左右方向における中央よりも右側、かつ車両１００の前後方向における中央よりも前側に位置する領域である。

左前センサシステム２０の構成は、左後センサシステムにも適用可能である。左後センサシステムは、図２に例示される車両１００の左後部ＬＢに搭載される。左後部ＬＢは、車両１００の左右方向における中央よりも左側、かつ車両１００の前後方向における中央よりも後側に位置する領域である。左後センサシステムの基本的な構成は、左前センサシステム２０と前後対称でありうる。

左前センサシステム２０の構成は、右後センサシステムにも適用可能である。右後センサシステムは、図２に例示される車両１００の右後部ＲＢに搭載される。右後部ＲＢは、車両１００の左右方向における中央よりも右側、かつ車両１００の前後方向における中央よりも後側に位置する領域である。右後センサシステムの基本的な構成は、上述の左後センサシステムと左右対称でありうる。

図４は、第三実施形態に係る左前センサシステム３０の構成を例示している。左前センサシステム３０は、図２に例示される車両１００の左前部ＬＦに配置される。第一実施形態に係る左前センサシステム１０のものと実質的に同じ構成要素については、同一の参照符号を付与し、繰り返しとなる説明は省略する。

左前センサシステム３０は、ＬｉＤＡＲセンサユニット３４を備えている。ＬｉＤＡＲセンサユニット３４は、収容室１３内に配置されている。

ＬｉＤＡＲセンサユニット３４は、発光素子３４０を備えている。発光素子３４０は、車両１００の外部へ向けて検出光Ｌ０を出射する。検出光Ｌ０としては、例えば波長９０５ｎｍの赤外光が使用されうる。発光素子３４０としては、レーザダイオードや発光ダイオードなどの半導体発光素子が使用されうる。

左前センサシステム３０は、走査機構３５を備えている。走査機構３５は、検出光Ｌ０出射方向を車両１００の上下方向に対応する向きへ変更する。これにより、車両１００の外部に規定される検出領域が、車両１００の上下方向に対応する向きに走査される。

走査機構３５は、様々な周知の手法により実現されうる。例えば、発光素子３４０を支持する支持体をＭＥＭＳ機構によって変位させることにより、検出光Ｌ０の出射方向が直接的に変更されうる。あるいは、固定された発光素子３４０から出射された検出光Ｌ０を、ポリゴンミラーやロータリーブレードのような回転光学系で反射することによって、検出光Ｌ０の出射方向が間接的に変更されうる。

左前センサシステム３０は、光学素子３６を備えている。光学素子３６は、収容室１３内において、透光カバー１２と発光素子３４０の間に配置されている。光学素子３６は、検出光Ｌ０の通過を許容している。光学素子３６の例としては、レンズ、プリズム、およびミラーの少なくとも一つが挙げられる。

左前センサシステム３０は、駆動機構３７を備えている。駆動機構３７は、光学素子３６を変位させることにより、光学素子３６を通過した検出光Ｌ０の進行方向を、車両１００の上下方向に対応する向きに変更できる。ここで用いられる「変位」という語は、位置と姿勢の少なくとも一方の変化を意味する。駆動機構３７は、周知のアクチュエータなどによって構成されうる。

左前センサシステム３０は、プロセッサ３８を備えている。プロセッサ３８は、発光素子３４０に制御信号を入力することにより、発光素子３４０に検出光Ｌ０を出射させる。

発光素子３４０から出射された検出光Ｌ０は、車両の外部に位置する物体により反射され、反射光として戻ってくる。反射光は、不図示の受光素子に入射する。受光素子は、入射光量に応じた受光信号を出力するように構成される。受光素子としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタなどが使用されうる。

プロセッサ３８は、受光信号を受信する。プロセッサ３８は、受光信号に基づいて、車両１００の外部の情報を検出する。例えば、プロセッサ３８は、ある方向へ検出光Ｌ０を出射したタイミングから反射光を検出するまでの時間に基づいて、反射光に関連付けられた物体までの距離を取得できる。また、そのような距離データを検出光Ｌ０の出射方向と関連付けて集積することにより、反射光に関連付けられた物体の形状に係る情報を取得できる。

これに加えてあるいは代えて、プロセッサ３８は、検出光Ｌ０と反射光の光量の相違に基づいて、反射光に関連付けられた物体の材質などの属性に係る情報を取得できる。光量の相違に係るデータを、検出光Ｌ０の出射方向と関連付けて集積することにより、反射光に関連付けられた物体の表面状態に係る情報を取得できる。

加えて、プロセッサ３８は、走査機構３５と駆動機構３７のそれぞれに制御信号を入力し、両者の連動を実現する。具体的には、プロセッサ３８は、図中に実線で示される位置に光学素子３６を配置させるように駆動機構３７を制御し、この状態で検出光Ｌ０による走査を走査機構３５に実行させる。この動作を第一走査と称する。第一走査が行なわれている間の検出光Ｌ０は、図４に実線で例示されている。

第一走査が終了すると、プロセッサ３８は、図中に破線で示される位置に光学素子３６を配置させるように駆動機構３７を制御し、この状態で検出光Ｌ０による走査を走査機構３５に実行させる。この動作を第二走査と称する。第二走査が行なわれている間の検出光Ｌ０の光路は、図４に破線で例示されている。本例においては、第二走査時における検出光Ｌ０は、第一走査時における検出光Ｌ０よりも下方へ向かって進行する。

プロセッサ３８は、上述の第一走査と第二走査が交互に実行されるように、走査機構３５と駆動機構３７を制御する。すなわち、駆動機構３７による検出光Ｌ０の進行方向の変更が、走査機構３５の走査周期ごとになされる。

図４に例示される例においては、第一走査時に出射される検出光Ｌ０によっては、物体Ｔの存在を検出できない。しかしながら、第二走査時に出射される検出光Ｌ０によっては、物体Ｔの存在を検出できる。

したがって、本実施形態の構成によれば、走査機構３５の走査周期ごとに、車両１００の上下方向に対応する向きに検出光Ｌ０の進行方向が変化するので、同方向における情報検出の可能性が高まる。すなわち、少なくとも一本の検出光Ｌ０を用いつつも、車両１００の上下方向に対応する向きの実質的な情報検出分解能を高めることができる。よって、比較的遠方においても、車両１００の上下方向に対応する向きの寸法が比較的小さな物体（路上の障害物など）の存在を検出できる。

プロセッサ３８は、図示しない車速センサから車両１００の速度を示す情報を取得しうる。この場合、プロセッサ３８は、車両１００の速度に応じて、駆動機構３７による検出光Ｌ０の進行方向の変化量Δｚを変更しうる。具体的には、プロセッサ３８は、車両１００の速度が高いほど変化量Δｚが小さくなるように、駆動機構３７を制御する。

車速が高いほど、遠方に位置する路上の障害物などの物体をより早く検出することが求められる。上記のような構成によれば、車速が高いほど検出光Ｌ０による車両１００の上下方向に対応する向きの情報検出分解能が高められるので、当該要求に応えることができる。

上記のようなプロセッサ３８の機能は、汎用メモリと協働して動作する汎用マイクロプロセッサにより実現されてもよいし、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどの専用集積回路によって実現されてもよい。

プロセッサ３８は、車両における任意の位置に配置されうる。プロセッサ３８は、車両１００における中央制御処理を担うメインＥＣＵの一部として提供されてもよいし、メインＥＣＵとＬｉＤＡＲセンサユニット３４の間に介在するサブＥＣＵの一部として提供されてもよい。あるいは、プロセッサ３８は、ＬｉＤＡＲセンサユニット３４に内蔵されてもよい。

図２に例示される車両１００の右前部ＲＦには、図４に例示される左前センサシステム３０と左右対称の構成を有する右前センサシステムが搭載されうる。右前部ＲＦは、車両１００の左右方向における中央よりも右側、かつ車両１００の前後方向における中央よりも前側に位置する領域である。

左前センサシステム３０の構成は、左後センサシステムにも適用可能である。左後センサシステムは、図２に例示される車両１００の左後部ＬＢに搭載される。左後部ＬＢは、車両１００の左右方向における中央よりも左側、かつ車両１００の前後方向における中央よりも後側に位置する領域である。左後センサシステムの基本的な構成は、左前センサシステム３０と前後対称でありうる。

左前センサシステム３０の構成は、右後センサシステムにも適用可能である。右後センサシステムは、図２に例示される車両１００の右後部ＲＢに搭載される。右後部ＲＢは、車両１００の左右方向における中央よりも右側、かつ車両１００の前後方向における中央よりも後側に位置する領域である。右後センサシステムの基本的な構成は、上述の左後センサシステムと左右対称でありうる。

図５は、第四実施形態に係る左前センサシステム４０の構成を例示している。左前センサシステム４０は、図２に例示される車両１００の左前部ＬＦに配置される。第一実施形態に係る左前センサシステム１０のものと実質的に同じ構成要素については、同一の参照符号を付与し、繰り返しとなる説明は省略する。

左前センサシステム４０は、ＬｉＤＡＲセンサユニット４４を備えている。ＬｉＤＡＲセンサユニット４４は、収容室１３内に配置されている。

ＬｉＤＡＲセンサユニット４４は、発光素子４４０を備えている。発光素子４４０は、車両１００の外部へ向けて検出光Ｌ０を出射する。検出光Ｌ０としては、例えば波長９０５ｎｍの赤外光が使用されうる。発光素子４４０としては、レーザダイオードや発光ダイオードなどの半導体発光素子が使用されうる。

左前センサシステム４０は、走査機構４５を備えている。走査機構４５は、検出光Ｌ０出射方向を車両１００の上下方向に対応する向きへ変更する。これにより、車両１００の外部に規定される検出領域が、車両１００の上下方向に対応する向きに走査される。

走査機構４５は、様々な周知の手法により実現されうる。例えば、発光素子４４０を支持する支持体をＭＥＭＳ機構によって変位させることにより、検出光Ｌ０の出射方向が直接的に変更されうる。あるいは、固定された発光素子４４０から出射された検出光Ｌ０を、ポリゴンミラーやロータリーブレードのような回転光学系で反射することによって、検出光Ｌ０の出射方向が間接的に変更されうる。

左前センサシステム４０は、プロセッサ４６を備えている。プロセッサ４６は、発光素子４４０に制御信号を入力することにより、発光素子４４０に検出光Ｌ０を出射させる。

発光素子４４０から出射された検出光Ｌ０は、車両の外部に位置する物体により反射され、反射光として戻ってくる。反射光は、不図示の受光素子に入射する。受光素子は、入射光量に応じた受光信号を出力するように構成される。受光素子としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタなどが使用されうる。

プロセッサ４６は、受光信号を受信する。プロセッサ４６は、受光信号に基づいて、車両１００の外部の情報を検出する。例えば、プロセッサ４６は、ある方向へ検出光Ｌ０を出射したタイミングから反射光を検出するまでの時間に基づいて、反射光に関連付けられた物体までの距離を取得できる。また、そのような距離データを検出光Ｌ０の出射方向と関連付けて集積することにより、反射光に関連付けられた物体の形状に係る情報を取得できる。

これに加えてあるいは代えて、プロセッサ４６は、検出光Ｌ０と反射光の光量の相違に基づいて、反射光に関連付けられた物体の材質などの属性に係る情報を取得できる。光量の相違に係るデータを、検出光Ｌ０の出射方向と関連付けて集積することにより、反射光に関連付けられた物体の表面状態に係る情報を取得できる。

図５においては、走査機構４５による一度の走査中に検出光Ｌ０がとりうる全ての光路が例示されている。各検出光Ｌ０は、発光素子４４０にプロセッサ４６から制御信号が入力されたタイミングで出射される。同図から明らかなように、走査機構４５による一度の走査中に、車両１００の上下方向に対応する向きの情報検出分解能が変化している。具体的には、比較的下方の検出領域の特定の距離だけ離れた位置における検出光Ｌ０同士の上下方向の間隔Ｉ１は、比較的上方の検出領域の当該位置における検出光Ｌ０同士の上下方向の間隔Ｉ２よりも狭い。すなわち、比較的下方の検出領域における上下方向の情報検出分解能が高められている。

このような動作を実現するために、プロセッサ４６は、発光素子４４０の発光周波数と走査機構４５による走査速度の少なくとも一方を変更するように構成されている。

一例として、走査機構４５による検出光Ｌ０の走査速度は一定に維持されつつ、発光素子４４０の発光周波数が変更されうる。具体的には、検出光Ｌ０が比較的下方へ向かって出射される場合に、検出光Ｌ０が比較的上方へ向かって出射される場合よりも、プロセッサ４６から発光素子４４０へ制御信号が入力される時間間隔が短くされる（すなわち、発光素子４４０の発光周波数が高くなる）。これにより、発光素子４４０から検出光Ｌ０が出射される単位時間当たりの回数が増える。結果として、比較的下方の検出領域における上下方向の情報検出分解能が高められる。

別例として、発光素子４４０の発光周波数は一定に維持されつつ、走査機構４５による検出光Ｌ０の走査速度が変更されうる。具体的には、検出光Ｌ０が比較的下方へ向かって出射される場合に、検出光Ｌ０が比較的上方へ向かって出射される場合よりも、走査機構４５による検出光Ｌ０の走査速度が低くされる。この手法によっても、発光素子４４０から検出光Ｌ０が出射される単位時間当たりの回数が増える。結果として、比較的下方の検出領域における上下方向の情報検出分解能が高められる。

図５に例示される例において、物体Ｔの車両１００の上下方向に対応する向きの寸法は、特定の距離だけ離れた位置における検出光Ｌ０同士の上下方向の間隔Ｉ２よりも小さく、間隔Ｉ１よりも大きい。したがって、物体Ｔは、比較的上方へ向けて出射される検出光Ｌ０によっては検出されないが、比較的下方へ向けて出射される検出光Ｌ０によっては検出されうる。

本実施形態の構成によれば、走査機構４５による検出光Ｌ０の走査範囲内で、車両１００の上下方向に対応する向きの情報検出分解能を変化させることができる。すなわち、少なくとも一本の検出光Ｌ０を用いつつ、必要に応じて車両１００の上下方向に対応する向きの情報検出分解能を高めることができる。

図５に例示される例においては、比較的下方へ向けて出射される検出光Ｌ０による車両１００の上下方向に対応する向きの情報検出分解能が高められている。この場合、例えば路上の障害物などの物体をより正確に検出できる。しかしながら、比較的上方の空間における物体のより正確な検出が求められる場合、比較的上方に向けて出射される検出光Ｌ０による車両１００の上下方向に対応する向きの情報検出分解能が高められうる。

プロセッサ４６は、図示しない車速センサから車両１００の速度を示す情報を取得しうる。この場合、プロセッサ４６は、車両１００の速度に応じて、発光素子４４０の発光周波数と走査機構４５による走査速度の少なくとも一方を変更しうる。

具体的には、プロセッサ４６は、車両１００の速度が高いほど発光周波数が高くなるように、発光素子４４０を制御する。これに加えてあるいは代えて、プロセッサ４６は、車両１００の速度が高いほど走査速度が遅くなるように、走査機構４５を制御する。

上記のようなプロセッサ４６の機能は、汎用メモリと協働して動作する汎用マイクロプロセッサにより実現されてもよいし、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどの専用集積回路によって実現されてもよい。

プロセッサ４６は、車両における任意の位置に配置されうる。プロセッサ４６は、車両１００における中央制御処理を担うメインＥＣＵの一部として提供されてもよいし、メインＥＣＵとＬｉＤＡＲセンサユニット４４の間に介在するサブＥＣＵの一部として提供されてもよい。あるいは、プロセッサ４６は、ＬｉＤＡＲセンサユニット４４に内蔵されてもよい。

図２に例示される車両１００の右前部ＲＦには、図５に例示される左前センサシステム４０と左右対称の構成を有する右前センサシステムが搭載されうる。右前部ＲＦは、車両１００の左右方向における中央よりも右側、かつ車両１００の前後方向における中央よりも前側に位置する領域である。

左前センサシステム４０の構成は、左後センサシステムにも適用可能である。左後センサシステムは、図２に例示される車両１００の左後部ＬＢに搭載される。左後部ＬＢは、車両１００の左右方向における中央よりも左側、かつ車両１００の前後方向における中央よりも後側に位置する領域である。左後センサシステムの基本的な構成は、左前センサシステム４０と前後対称でありうる。

左前センサシステム４０の構成は、右後センサシステムにも適用可能である。右後センサシステムは、図２に例示される車両１００の右後部ＲＢに搭載される。右後部ＲＢは、車両１００の左右方向における中央よりも右側、かつ車両１００の前後方向における中央よりも後側に位置する領域である。右後センサシステムの基本的な構成は、上述の左後センサシステムと左右対称でありうる。

上記の各実施形態は、本開示の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の各実施形態に係る構成は、本開示の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更・改良されうる。

ＬｉＤＡＲセンサユニット１４、ＬｉＤＡＲセンサユニット３４、およびＬｉＤＡＲセンサユニット４４の少なくとも一つは、発光素子、受光素子、および走査機構を備える適宜のセンサユニットにより置き換えられうる。そのようなセンサユニットとしては、ＴＯＦ（Time of Flight）カメラユニットやミリ波センサユニットが挙げられる。発光素子により出射される検出光の波長、および受光素子が感度を有する波長は、使用される検出手法に応じて適宜に定められうる。

本出願の記載の一部を構成するものとして、２０１８年８月７日に提出された日本国特許出願２０１８−１４８２８０号の内容が援用される。

Claims

車両に搭載されるセンサシステムであって、
前記車両の外部へ向けて第一検出光を出射する第一発光素子と、
前記車両の外部へ向けて第二検出光を出射する第二発光素子と、
前記第一検出光と前記第二検出光の通過を許容する光学素子と、
を備えており、
前記第一発光素子と前記第二発光素子は、前記車両の上下方向に対応する向きに配列されており、
前記光学素子は、前記通過に伴って前記第一検出光と前記第二検出光の前記上下方向の間隔を狭めるように構成されている、
センサシステム。
車両に搭載されるセンサシステムであって、
前記車両の外部へ向けて第一検出光を出射する第一発光素子と、
前記車両の外部へ向けて第二検出光を出射する第二発光素子と、
前記第一検出光の通過を許容する第一光学素子と、
前記第二検出光の通過を許容する第二光学素子と、
前記車両の上下方向と交差する向きに前記第一検出光と前記第二検出光の出射方向を変化させる走査機構と、
前記走査機構の走査周期ごとに前記第一光学素子と前記第二光学素子を変位させることにより、前記第一光学素子と前記第二光学素子を通過した前記第一検出光と前記第二検出光の進行方向を前記上下方向に対応する向きに変化させる駆動機構と、
を備えている、
センサシステム。
車両に搭載されるセンサシステムであって、
前記車両の外部へ向けて検出光を出射する発光素子と、
前記検出光の通過を許容する光学素子と、
前記車両の上下方向と交差する向きに前記検出光の出射方向を変化させる走査機構と、
前記走査機構の走査周期ごとに前記光学素子を変位させることにより、前記光学素子を通過した前記検出光の進行方向を前記上下方向に対応する向きに変化させる駆動機構と、
を備えている、
センサシステム。
前記駆動機構による前記進行方向の変化量は、前記車両の速度に応じて変化する、
請求項３に記載のセンサシステム。
車両に搭載されるセンサシステムであって、
前記車両の外部へ向けて検出光を出射する発光素子と、
前記車両の上下方向に対応する向きに前記検出光の出射方向を変化させる走査機構と、
前記検出光の出射方向に応じて、前記発光素子の発光周波数と前記走査機構による走査速度の少なくとも一方を変更するプロセッサと、
を備えている、
センサシステム。
前記プロセッサは、前記車両の速度に応じて前記検出光の発光周波数と前記走査機構による走査速度の少なくとも一方を変更する、
請求項５に記載のセンサシステム。
前記第一発光素子と前記第二発光素子は、ＬｉＤＡＲセンサユニット、ＴＯＦカメラユニット、ミリ波センサユニットのいずれかの一部である、
請求項１または２に記載のセンサシステム。
前記発光素子は、ＬｉＤＡＲセンサユニット、ＴＯＦカメラユニット、ミリ波センサユニットのいずれかの一部である、
請求項３から６のいずれか一項に記載のセンサシステム。