WO2021187230A1 - 車両に搭載して用いられる計測装置ユニットおよび車両における障害物検出方法 - Google Patents

車両に搭載して用いられる計測装置ユニットおよび車両における障害物検出方法 Download PDF

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measuring device
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detection
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直樹 藤井
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株式会社デンソー
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    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16—Anti-collision systems

Definitions

  • This disclosure relates to a measuring device unit mounted on a vehicle and used.
  • Self-driving vehicles are equipped with a range-finding device (for example, LiDAR, millimeter-wave radar) that detects the distance to obstacles around the vehicle and objects such as other vehicles as sensors that acquire the surrounding conditions of the vehicle.
  • a range-finding device for example, LiDAR, millimeter-wave radar
  • a measuring device unit to be mounted on a vehicle is provided.
  • This measuring device unit is arranged in the vehicle, and includes a distance measuring device that detects a distance to an object existing in the detection range by detecting a reflected wave corresponding to the emitted detection wave, and the detection range in the vehicle. It is provided with a deflection device that is arranged and deflects the traveling direction of the detection wave toward the outside of the detection range including the blind spot region of the vehicle.
  • a distance measuring device that is placed in the vehicle and detects the distance to an object existing in the detection range by detecting the reflected wave corresponding to the emitted detection wave, and the detection range in the vehicle. Since it is provided with a deflection device that deflects the traveling direction of the detection wave toward the outside of the detection range including the blind spot region of the vehicle, the presence of an object in the blind spot region can be detected accurately.
  • This disclosure can also be realized in various forms.
  • it can be realized in the form of an object recognition device, an obstacle detection device, an obstacle detection method, a computer program for realizing these devices and methods, a storage medium for storing the computer program, and the like.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a vehicle equipped with a measuring device unit as an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of LiDAR.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the functional configuration of LiDAR.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a deflection device.
  • FIG. 5 is an explanatory view schematically showing the arrangement position of the deflection device.
  • FIG. 6 is an explanatory view schematically showing the arrangement position of the deflection device.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a vehicle equipped with a measuring device unit as an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of LiDAR.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the functional configuration of LiDAR.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a deflection device.
  • FIG. 5 is an explanatory view schematically showing
  • FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing how the detection light is reflected by the deflection device.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining an example of the distance measurement result in the blind spot region.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining another example of the distance measurement result in the blind spot region.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of obstacle detection processing.
  • Embodiment A1. Device configuration: As shown in FIG. 1, the measuring device unit 300 according to the first embodiment is mounted on the vehicle 500 and used. The measuring device unit 300 detects obstacles existing around the vehicle 500 by acquiring information on the surroundings of the vehicle 500, for example, a distance from a target around the vehicle 500. The measuring device unit 300 is mounted on the roof of the vehicle 500 and is fixed to the vehicle 500 by the fixing mechanism 115 and the frame 113. In FIG. 1, the vehicle width direction LH, the vehicle front direction FD, the vehicle rear direction RD, and the vertically downward G are illustrated.
  • the vehicle 500 is equipped with a driving support control device 140 for executing driving support.
  • the driving support control device 140 is mounted inside the vehicle 500 and is connected to the measuring device unit 300 by a single wiring CV.
  • the driving support control device 140 is configured as one or a plurality of ECUs equipped with a CPU, a memory, and an interface (not shown), and controls the drive device, the steering device, and the brake device mounted on the vehicle 500 to control the vehicle 500. Carry out driving assistance such as braking assistance, steering assistance, and driving assistance.
  • the vehicle 500 may be provided with a wheel speed sensor, a yaw rate sensor, and the like, and the driving support control device 140 may be an automatic driving control device for executing automatic driving of the vehicle 500. ..
  • the measuring device unit 300 includes at least a distance measuring device 100 and a deflection device 200.
  • the distance measuring device 100 is arranged at the front center portion of the roof of the vehicle 500, for example, for the purpose of front detection.
  • the distance measuring device 100 detects the distance and shape of the target with respect to the vehicle 500 by emitting a laser beam as a detection wave and receiving the reflected light as a reflected wave reflected by the target.
  • the ranging device 100 is a LiDAR (Light Detection And Ringing). The detailed configuration of the distance measuring device 100 will be described later.
  • the deflection device 200 deflects the traveling direction of the detection light emitted from the distance measuring device 100 toward the outside of the detection range of the distance measuring device 100, for example, the blind spot region of the vehicle 500.
  • the "blind spot region of the vehicle 500" is, more accurately, a blind spot region that cannot be recognized by the ranging device 100, and means a region in which the traveling of the emitted detection light is blocked by a part of the vehicle 500.
  • the deflection device 200 is arranged within the detection range of the distance measuring device 100 in the vehicle 500, for example, at one end of the vehicle width direction LH in the hood of the vehicle 500. In this embodiment, the deflection device 200 is attached to the tip of a pole 215 fixed to the fender of the vehicle 500.
  • the distance d1 between the distance measuring device 100 and the deflection device 200 is, for example, 2.0 meters.
  • the deflection device 200 is composed of a reflector including a reflector such as a mirror or glass. Therefore, when the deflection device 200 is attached to the vehicle 500, the detection light incident on the reflector is adjusted to an angle that can be reflected in a direction outside the detection range including the blind spot region.
  • the distance measuring device 100 includes a light emitting / receiving unit 20 and a control device 50.
  • the ranging device 100 covers the entire scanning angle range NR by emitting the detection light IL and receiving the reflected light RL in units of the unit scanning angle obtained by dividing the predetermined scanning angle range NR into a plurality of angles.
  • the detection point is acquired and the distance measurement is realized.
  • the acquisition of the detection point in the distance measuring device 100 that is, the light emission and light receiving processing is executed when the scanning angle range NR is forward-scanned in one direction or when the scanning angle range NR is reciprocally scanned in both directions.
  • the light receiving / receiving unit 20 executes light emitting processing and light receiving processing. Specifically, the light emitting / receiving unit 20 drives the light emitting element in response to the light emitting control signal instructing the light emitting element to emit light input from the control device 50 for each unit scanning angle, and emits the detected light IL. Execute the process.
  • the light emitting element is, for example, one or a plurality of infrared laser diodes, and emits infrared laser light as detection light IL.
  • the light receiving / receiving unit 20 responds to the amount of incident light or the intensity of incident light incident on a light receiving pixel composed of, for example, a SPAD (Single Photon Avalanche Diode) or another photodiode, in units of a unit scanning angle at which light emission is executed.
  • the light receiving process for outputting the incident light intensity signal is executed.
  • the light receiving / receiving unit 20 executes light emitting processing and light receiving processing. Specifically, the light emitting / receiving unit 20 drives the light emitting element in response to the light emitting control signal instructing the light emitting element to emit light input from the control device 50 for each unit scanning angle, and emits the detected light IL. Execute the process.
  • the light emitting element is, for example, one or a plurality of infrared laser diodes, and emits infrared laser light as detection light IL.
  • the light receiving / receiving unit 20 responds to the amount of incident light or the intensity of incident light incident on a light receiving pixel composed of, for example, a SPAD (Single Photon Avalanche Diode) or another photodiode, in units of a unit scanning angle at which light emission is executed.
  • the light receiving process for outputting the incident light intensity signal is executed.
  • the light emitting / receiving unit 20 includes a scanning mirror (not shown).
  • the scanning mirror is a mirror body that scans the emitted detection light IL in the horizontal direction HD.
  • the scanning mirror is reciprocally driven by an electric motor, for example, an electric motor equipped with a well-known mechanism for reciprocating in the scanning angle range NR, such as an ultrasonic motor, a brushless motor, and a brush motor, thereby driving the scanning angle in the horizontal HD. Scanning of the range NR is realized.
  • the detection light IL is reflected by the scanning mirror and scanned over the scanning angle range NR of the horizontal HD in units of the unit scanning angle SA.
  • the reflected light RL whose detection light IL is reflected by the target is reflected by the scanning mirror and is incident at each unit scanning angle SA.
  • the unit scanning angle SA at which the light receiving process is executed is sequentially incremented, and as a result, scanning for the light receiving process over a desired scanning angle range NR becomes possible.
  • scanning in the vertical direction VD in addition to the horizontal direction HD may be realized by a configuration in which the scanning mirror is swung in the vertical direction VD or a scanning mirror is a multifaceted mirror body, for example, a polygon mirror. Further, the scanning mirror does not have to be rotated by an electric motor, the scanning mirror is omitted, a plurality of light emitting elements and a plurality of light receiving elements arranged in an array are provided, and laser light is sequentially emitted directly to the outside world. However, it may have a configuration in which the reflected light RL is directly received.
  • the control device 50 controls the overall operation of the distance measuring device 100.
  • the control device 50 includes a distance detection unit 63 and an object recognition unit 65.
  • the distance detection unit 63 uses the incident light control signal input from the light receiving / emitting unit 20 to generate the time from when the light receiving / emitting unit 20 emits the detected light IL until the reflected light RL is incident on the light receiving / receiving unit 20 ( By calculating TOF: Time of Flight), the distance to the target existing in the detection range of the distance measuring device 100 is detected.
  • the object recognition unit 65 recognizes objects existing around the vehicle 500, for example, peripheral objects such as a preceding vehicle, an oncoming vehicle, a roadside object, a falling object, and a pedestrian, using the detected distance. In the present embodiment, the object recognition unit 65 identifies the presence or absence of an obstacle in the blind spot region of the vehicle front direction FD by executing the obstacle detection process described later.
  • the deflection device 200 has a columnar appearance shape.
  • the outer surface of the deflector 200 is covered with a reflector 201.
  • the reflector 201 reflects the detection light IL emitted from the ranging device 100.
  • the reflector 201 is configured by coating the entire outer surface of the deflector 200 with a reflective material such as a metal thin film for a mirror or a glass thin film.
  • a reflective material such as a metal thin film for a mirror or a glass thin film.
  • the reflector 201 may be any other member as long as it can reflect the laser beam, and may be configured to increase the reflectance of the wavelength of the laser beam.
  • the external shape of the deflection device 200 is not limited to a columnar shape, and may be any other shape having a curved surface such as an elliptical shape or a sphere.
  • the deflection device 200 When the distance between the distance measuring device 100 and the deflection device 200 is the above-mentioned distance d1 (2.0 meters), and the resolution of the horizontal HD of the distance measuring device 100 is 0.2 degrees, the deflection device The resolution of the horizontal HD at the 200 arrangement positions is 0.7 cm. Therefore, the size (diameter) of the deflection device 200 may be at least 0.7 cm, and in order to reflect the detected light IL over a wider range, the size (diameter) is in the range of 2 cm to 5 cm. It is preferably a small size, and more preferably a size in the range of 3 cm to 4 cm.
  • the surface shape of the deflection device 200 is a curved surface. Therefore, the reflector 201 can reflect the detection light IL at various angles according to the incident angle of the detection light IL of the distance measuring device 100.
  • the deflection device 200 is arranged within the detection range DR of the distance measuring device 100 in the vehicle 500.
  • the detection range DR of the distance measuring device 100 is an area in front of the vehicle 500 when the distance measuring device 100 is arranged in the front central portion of the roof of the vehicle 500. In front of the bonnet of the vehicle 500, there is a blind spot region CR that cannot be recognized by the distance measuring device 100.
  • the deflection device 200 reflects the detection light IL emitted from the distance measuring device 100 toward the outside of the detection range DR including the blind spot region CR, and is reflected as shown by the broken line arrow.
  • the detection light BIL is brought to the blind spot region CR.
  • the deflection device 200 deflects the traveling direction of the detection light IL emitted from the distance measuring device 100 toward the outside of the detection range DR including the blind spot region CR, and guides the detection light IL to the blind spot region CR. Therefore, the ranging device 100 can detect an object existing in the blind spot region CR by receiving the reflected light corresponding to the detection light BIL guided to the blind spot region CR.
  • Obstacle detection process First, an outline of the obstacle detection process will be described. As shown in FIG. 8, when there is no obstacle in the blind spot region CR, the detection light IL emitted from the ranging device 100 is reflected by the deflection device 200 toward the blind spot region CR and guided to the blind spot region CR. The detected light BIL is reached to the ground Gr. At this time, the above-mentioned distance detection unit 63 acquires the sum of the distance d1 from the distance measuring device 100 to the deflection device 200 and the distance d2 from the deflection device 200 to the ground Gr as the distance measurement result of the blind spot region CR. ..
  • the detection light BIL guided to the blind spot area CR by the deflection device 200 reaches the obstacle Ob.
  • the detection light BIL is blocked by the obstacle Ob and does not reach the ground Gr.
  • the distance detection unit 63 acquires the sum of the distance d1 from the distance measuring device 100 to the deflection device 200 and the distance d3 from the deflection device 200 to the obstacle Ob as the distance measurement result of the blind spot region CR.
  • the distance d3 is smaller than the distance d2 by the height of the obstacle Ob. Therefore, it can be said that when the obstacle Ob is present in the blind spot region CR, a smaller distance is detected as compared with the case where the obstacle Ob is not present in the blind spot region CR.
  • the blind spot area CR is obtained by acquiring the distance measurement result of the blind spot area CR and determining whether or not the detected distance is smaller than the sum of the above-mentioned distance d1 and the distance d2. It is determined whether or not there is an obstacle Ob in.
  • a detailed description will be given.
  • the obstacle detection process shown in FIG. 10 is executed when the vehicle 500 starts.
  • the distance detection unit 63 acquires the distance measurement result of the blind spot region CR (step S15).
  • the object recognition unit 65 determines whether or not the detected distance is smaller than the predetermined distance (step S20).
  • the "predetermined distance” means the sum of the distance d1 from the distance measuring device 100 to the deflection device 200 and the distance d2 from the deflection device 200 to the ground Gr.
  • the object recognition unit 65 identifies that the obstacle Ob exists in the blind spot region CR (step S25).
  • the object recognition unit 65 notifies the occupants of the vehicle 500 (step S30). Specifically, the object recognition unit 65 uses the speaker mounted on the vehicle 500 and the display device to notify that the vehicle 500 cannot be started because the obstacle Ob exists in the vehicle front direction FD.
  • the management center is notified that the vehicle 500 cannot be started. You may.
  • step S20 When it is determined in step S20 described above that the detected distance is equal to or greater than a predetermined distance (step S20: NO), the object recognition unit 65 identifies that the obstacle Ob does not exist in the blind spot region CR. (Step S35). The object recognition unit 65 starts the vehicle 500 on the driving support control device 140 (step S40). After the execution of step S40 or the execution of step S30 described above, the obstacle detection process ends.
  • the measuring device unit 300 of the present embodiment having the above configuration, the distance to the object existing in the detection range DR by detecting the reflected light RL corresponding to the emitted detection light IL arranged in the vehicle 500.
  • a distance measuring device 100 for detecting Therefore, the presence of the obstacle Ob in the blind spot region CR can be detected accurately.
  • the ranging device 100 can detect the presence / absence of an object in the blind spot region CR in addition to the object existing in the detection range DR. It is not necessary to additionally provide a distance measuring device different from the distance measuring device 100 for detecting the presence or absence of an object in the blind spot region CR.
  • the FD in the front direction of the vehicle but also the side of the vehicle 500 and the RD in the rear direction of the vehicle do not need to be equipped with a large number of distance measuring devices in order to prevent a blind spot region. It is possible to suppress the problem that the number of parts of the vehicle increases and the problem that the weight and power consumption of the vehicle 500 increase.
  • the object recognition unit 65 identifies that the blind spot region CR has an obstacle Ob when the distance detected in the blind spot region CR is smaller than the predetermined distance. Therefore, the object recognition unit 65 identifies the obstacle Ob in the blind spot region CR. Can be easily determined.
  • the deflecting device 200 is a reflecting device including a reflector 201 having a curved surface shape, various types depending on the incident angle of the detected light IL are compared with a configuration including a reflecting body having a flat surface shape. The detection light IL can be reflected at an angle. Therefore, the detection light IL can be guided to a wider range in the blind spot region CR.
  • the distance measuring device 100 may be configured to include a light emitting element in a rotating body that is rotationally driven in the horizontal direction HD by a motor or the like.
  • the emission direction of the detected light IL to be emitted changes with the rotation of the rotating body in the horizontal direction HD. Therefore, the size of the deflection device 200 can be set according to the rotation speed of the rotating body and the emission interval of the detection light IL. For example, when the distance between the distance measuring device 100 and the deflection device 200 is the above-mentioned distance d1 (2.0 meters) and the resolution in the rotation direction of the rotating body is 0.3 degrees, the detection light IL is horizontal.
  • Directional HD is irradiated at intervals of about 1 cm. Therefore, by setting the size of the deflection device 200 to about 1.0 cm, the detection light IL can be reflected on the blind spot region CR. By increasing the size of the deflection device 200, more specifically, the size (area) of the surface on which the detection light IL is incident, the reflection accuracy of the detection light IL can be improved.
  • the external shape of the deflection device 200 is a cylinder, but it may be a rectangular parallelepiped.
  • the surface shape of the reflector 201 of the deflection device 200 is a curved surface, but it may be a flat surface.
  • the deflector 200 may be provided with the reflector 201 at least on the surface facing the distance measuring device 100.
  • a plurality of reflectors 201 may be provided, and for example, each reflector 201 may be evenly arranged on the side surface of the deflection device 200 at a predetermined interval.
  • the predetermined interval can be arbitrarily set according to the resolution of the horizontal HD of the distance measuring device 100, and may be, for example, 0.7 cm.
  • the deflector 200 may omit the reflector 201, and for example, the deflector 200 itself may be configured by a reflector such as a mirror, glass, or a metal whose surface is polished.
  • the deflecting device 200 may be a refracting device such as a prism instead of the reflecting device. That is, in general, by reflecting or refracting (bending) the detection light IL emitted from the ranging device 100, the traveling direction of the detection light IL is deflected toward the outside of the detection range DR including the blind spot region CR.
  • the present disclosure may be applied to the deflector.
  • the deflection device 200 may be composed of a part of the vehicle body of the vehicle 500.
  • control device 50 does not have to function as an object recognition unit 65, and for example, the driving support control device 140 may have a function as an object recognition unit, or an object.
  • An object recognition device that functions as a recognition unit may be provided separately from the distance measuring device 100 and the driving support control device 140.
  • the deflection device 200 is arranged at one end of the vehicle width direction LH in the hood of the vehicle 500, but the present disclosure is not limited to this.
  • the deflection device 200 may be arranged at the center of the vehicle width direction LH in the bonnet instead of or in addition to the end portion of the vehicle width direction LH in the bonnet. That is, in general, the deflection device 200 may be arranged at any other position within the detection range DR of the distance measuring device 100 in the vehicle 500.
  • the distance measuring device 100 is mounted on the front central portion of the roof of the vehicle 500, but the present disclosure is not limited to this.
  • the distance measuring device 100 may be mounted on the rear central portion of the roof of the vehicle 500.
  • the deflection device 200 is arranged at the end of the rear bumper in the vehicle width direction LH, at a position where the detection light IL emitted from the distance measuring device 100 can be deflected toward the rear lower portion of the vehicle 500. You may. According to such a configuration, the presence of an obstacle in the lower rear part of the vehicle 500, which is a blind spot, can be detected from the distance measuring device 100. Further, for example, the distance measuring device 100 may be mounted on the rear bumper.
  • the deflection device 200 is located at the end of the rear bumper in the vehicle width direction LH so that the detection light IL emitted from the distance measuring device 100 can be deflected toward the side portion of the vehicle 500. It may be arranged. With such a configuration, the presence of an obstacle on the side of the vehicle 500, which is a blind spot, can be detected from the distance measuring device 100.
  • the distance measuring device 100 may be mounted on the side of the vehicle 500, for example, at the lower part of the front door.
  • the deflection device 200 is arranged at the end of the front bumper in the vehicle width direction LH at a position where the detection light IL emitted from the distance measuring device 100 can be deflected toward the vehicle front direction FD. May be good. According to such a configuration, the presence of an obstacle in front of the vehicle 500, which is a blind spot, can be detected from the distance measuring device 100.
  • the deflection device 200 is a position at the end of the vehicle width direction LH in the rear bumper where the detection light IL emitted from the distance measuring device 100 can be deflected toward the vehicle rear direction RD. It may be placed in. According to such a configuration, the presence of an obstacle behind the vehicle 500, which is a blind spot, can be detected from the distance measuring device 100.
  • the obstacle detection process is executed when the vehicle 500 starts moving forward, but the distance measuring device 100 is arranged behind or to the side of the vehicle 500 for the purpose of detecting the rear of the vehicle 500. If so, it may be executed when the vehicle 500 starts moving backward.
  • Each part such as a control part and a method thereof described in the present disclosure is a dedicated computer provided by configuring a processor and a memory programmed to execute one or more functions embodied by a computer program. May be realized by.
  • each unit such as the control unit and its method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits.
  • the control unit and method thereof described in the present disclosure may be a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor composed of one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers configured.
  • the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.
  • the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be realized by various configurations within a range not deviating from the purpose.
  • the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each form described in the column of the outline of the invention may be used to solve some or all of the above-mentioned problems, or one of the above-mentioned effects. It is possible to replace or combine as appropriate to achieve part or all. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

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Abstract

車両（５００）に搭載して用いられる計測装置ユニット（３００）は、車両に配置され、射出した検出波（ＩＬ）に対応する反射波（ＲＬ）を検出することにより検出範囲（ＤＲ）に存在する物体までの距離を検出する測距装置（１００）と、車両における検出範囲に配置され、検出波の進行方向を車両の死角領域（ＣＲ）を含む検出範囲外に向けて偏向させる偏向装置（２００）とを備える。

Description

車両に搭載して用いられる計測装置ユニットおよび車両における障害物検出方法 関連出願の相互参照
　本願は、その全ての開示が参照によりここに組み込まれる、２０２０年３月１８日に出願された、出願番号２０２０－０４８１５１の日本国特許出願に基づく優先権を主張する。
　本開示は、車両に搭載して用いられる計測装置ユニットに関する。
　自動運転車両には車両の周囲の状況を取得するセンサとして、車両の周囲に存在する障害物や他車両等の物体との距離を検出する測距装置（例えば、LiDAR、ミリ波レーダー）が搭載されている（例えば、米国特許第９５３７９５６号明細書）。
　米国特許第９５３７９５６号明細書に記載の測距装置が車両の屋根に搭載されている場合、測距装置の検出範囲の一部がボンネット等の車両の一部に遮られ、死角領域が生じることがある。この場合、死角領域における障害物の存在を判別できないおそれがある。このような課題は、車両側方に搭載されている測距装置を用いて車両の前方や後方の障害物の存在を判別する場合や、車両後方に搭載されている測距装置を用いて車両側方の障害物の存在を判別する場合においても同様である。
　本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
　本開示の一実施形態によれば、車両に搭載して用いられる計測装置ユニットが提供される。この計測装置ユニットは、前記車両に配置され、射出した検出波に対応する反射波を検出することにより検出範囲に存在する物体までの距離を検出する測距装置と、前記車両における前記検出範囲に配置され、前記検出波の進行方向を前記車両の死角領域を含む前記検出範囲外に向けて偏向させる偏向装置と、を備える。
　この形態の計測装置ユニットによれば、車両に配置され、射出した検出波に対応する反射波を検出することにより検出範囲に存在する物体までの距離を検出する測距装置と、車両における検出範囲に配置され、検出波の進行方向を車両の死角領域を含む検出範囲外に向けて偏向させる偏向装置とを備えるので、死角領域における物体の存在を精度よく検出できる。
　本開示は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、物体認識装置、障害物検出装置、障害物検出方法、これらの装置や方法を実現するためのコンピュータプログラム、かかるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体等の形態で実現することができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は本開示の一実施形態としての計測装置ユニットが搭載された車両の一例を示す説明図、 図２はLiDARの概略構成を示す説明図、 図３はLiDARの機能的構成を示すブロック図、 図４は偏向装置の概略構成を示す説明図、 図５は偏向装置の配置位置を模式的に示す説明図、 図６は偏向装置の配置位置を模式的に示す説明図、 図７は偏向装置により検出光が反射される様子を模式的に示す説明図、 図８は死角領域における測距結果の一例を説明するための説明図、 図９は死角領域における測距結果の他の例を説明するための説明図、 図１０は障害物検出処理の処理手順を示すフローチャート。
Ａ．実施形態：
Ａ１．装置構成：
　図１に示すように、第１の実施形態に係る計測装置ユニット３００は、車両５００に搭載されて用いられる。計測装置ユニット３００は、車両５００の周囲情報、例えば、車両５００の周囲の物標との距離を取得することにより、車両５００の周囲に存在する障害物を検出する。計測装置ユニット３００は、車両５００の屋根に搭載され、固定機構１１５およびフレーム１１３により車両５００に固定されている。図１では、車両幅方向ＬＨ、車両前方方向ＦＤ、車両後方方向ＲＤおよび鉛直下方Ｇを図示している。
　車両５００には、計測装置ユニット３００の他、運転支援を実行するための運転支援制御装置１４０が搭載されている。運転支援制御装置１４０は、車両５００の内部に搭載され、一本の配線ＣＶによって計測装置ユニット３００と接続されている。運転支援制御装置１４０は、図示しないＣＰＵ、メモリおよびインタフェースを搭載した１つ又は複数のＥＣＵとして構成され、車両５００に搭載されている駆動装置、操舵装置、ブレーキ装置を制御することにより、車両５００の制動支援、操舵支援、駆動支援といった運転支援を実行する。なお、車両５００は、この他に、車輪速度センサ、ヨーレートセンサ等を備えていてもよく、運転支援制御装置１４０は、車両５００の自動運転を実行するための自動運転制御装置であってもよい。
　計測装置ユニット３００は、少なくとも、測距装置１００と、偏向装置２００とを備える。測距装置１００は、前方検知を目的とする場合、例えば、車両５００の屋根の前方中央部に配置されている。測距装置１００は、検出波としてレーザ光を射出し、物標によって反射された反射波として反射光を受信することによって、車両５００に対する物標の距離や形状を検出する。本実施形態において、測距装置１００は、LiDAR（Light Detection And Ranging）である。測距装置１００の詳細な構成については、後述する。
　偏向装置２００は、測距装置１００から射出された検出光の進行方向を、測距装置１００の検出範囲外、例えば、車両５００の死角領域に向けて偏向させる。「車両５００の死角領域」とは、より正確には、測距装置１００から認識できない死角領域であり、射出された検出光の進行が車両５００の一部によって遮蔽される領域を意味する。偏向装置２００は、車両５００における測距装置１００の検出範囲内、例えば、車両５００のボンネットにおける車両幅方向ＬＨの一端に配置されている。本実施形態では、偏向装置２００は、車両５００のフェンダーに固定されているポール２１５の先端に取り付けられている。測距装置１００と偏向装置２００との距離ｄ１は、例えば、２．０メートルである。詳細な説明は後述するが、本実施形態では、偏向装置２００は、例えば、鏡、ガラス等の反射体を備える反射装置により構成されている。このため、偏向装置２００が車両５００に取り付けられる際には、反射体に入射した検出光が死角領域を含む検出範囲外の方向に反射可能な角度に調整されている。
　図２に示すように、測距装置１００は、受発光部２０および制御装置５０を備えている。測距装置１００は、予め定められた走査角範囲ＮＲを複数の角度に分割した単位走査角を単位として検出光ＩＬの射出および反射光ＲＬの受光を実行することによって走査角範囲ＮＲの全体にわたる検出点の取得が実行され、測距が実現される。測距装置１００における検出点の取得、すなわち、発光および受光処理は、走査角範囲ＮＲを一方向へ往走査する際、あるいは、走査角範囲ＮＲを双方向へ往復走査する際に実行される。
　受発光部２０は、発光処理および受光処理を実行する。具体的には、受発光部２０は、制御装置５０から単位走査角毎に入力される発光素子の発光を指示する発光制御信号に応じて発光素子を駆動して、検出光ＩＬを射出する発光処理を実行する。発光素子は、例えば、１または複数の赤外レーザダイオードであり、検出光ＩＬとして赤外レーザ光を出射する。受発光部２０は、発光が実行される単位走査角を単位として、例えば、ＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）、その他のフォトダイオードによって構成される受光画素に入射された入射光量または入射光強度に応じた入射光強度信号を出力する受光処理を実行する。
　受発光部２０は、発光処理および受光処理を実行する。具体的には、受発光部２０は、制御装置５０から単位走査角毎に入力される発光素子の発光を指示する発光制御信号に応じて発光素子を駆動して、検出光ＩＬを射出する発光処理を実行する。発光素子は、例えば、１または複数の赤外レーザダイオードであり、検出光ＩＬとして赤外レーザ光を出射する。受発光部２０は、発光が実行される単位走査角を単位として、例えば、ＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）、その他のフォトダイオードによって構成される受光画素に入射された入射光量または入射光強度に応じた入射光強度信号を出力する受光処理を実行する。
　受発光部２０は、図示しない走査鏡を備えている。走査鏡は、射出された検出光ＩＬを水平方向ＨＤに走査させる鏡体である。走査鏡は、電動機、例えば、超音波モータ、ブラシレスモータ、ブラシモータといった、走査角範囲ＮＲにおいて往復動を行うための周知の機構を備える電動機によって往復駆動されることによって、水平方向ＨＤにおける走査角範囲ＮＲの走査が実現される。検出光ＩＬは、走査鏡によって反射され、単位走査角ＳＡを単位として水平方向ＨＤの走査角範囲ＮＲにわたり走査される。検出光ＩＬが物標によって反射された反射光ＲＬは、走査鏡によって反射され、単位走査角ＳＡ毎に入射される。受光処理が実行される単位走査角ＳＡは、順次インクリメントされ、この結果、所望の走査角範囲ＮＲにわたる受光処理のための走査が可能となる。なお、走査鏡を垂直方向ＶＤへ揺動させる構成や、走査鏡を多面鏡体、例えば、ポリゴンミラーとすることによって、水平方向ＨＤに加えて垂直方向ＶＤへの走査を実現してもよい。また、走査鏡は、電動機によって回転されなくてもよいし、走査鏡を省略し、アレイ状に配置された複数の発光素子および複数の受光素子を備え、レーザ光を順次外界に対して直接射出し、反射光ＲＬを直接受光する構成を備えていてもよい。
　図３に示すように、制御装置５０は、測距装置１００の全体の動作を制御する。制御装置５０は、距離検出部６３と、物体認識部６５とを含んでいる。距離検出部６３は、受発光部２０から入力される入射光制御信号を用いて、受発光部２０が検出光ＩＬを射出してから反射光ＲＬが受発光部２０に入射するまでの時間（ＴＯＦ：Time of Flight）を算出することにより、測距装置１００の検出範囲に存在する物標までの距離を検出する。物体認識部６５は、検出された距離を用いて、車両５００の周囲に存在する物体、例えば、先行車両、対向車両、路側物、落下物および歩行者等の周辺物を認識する。本実施形態において、物体認識部６５は、後述の障害物検出処理を実行することにより、車両前方方向ＦＤの死角領域における障害物の存否を特定する。
　図４に示すように、偏向装置２００は、円柱状の外観形状を有する。偏向装置２００の外表面は、反射体２０１に覆われている。反射体２０１は、測距装置１００から射出された検出光ＩＬを反射させる。反射体２０１は、例えば、ミラー用の金属薄膜や、ガラス薄膜等の反射材が偏向装置２００の外表面全体にコーティングされることにより構成されている。本実施形態では、偏向装置２００の全面に反射体２０１が備えられているので、偏向装置２００における任意の場所に検出光ＩＬが入射しても、検出光ＩＬを反射させることができる。なお、反射体２０１は、レーザ光を反射可能な部材であれば他の任意の部材であってもよく、レーザ光の波長の反射率を高めるように構成されていてもよい。また、偏向装置２００の外観形状は、円柱状に限らず、楕円形状、球体等の曲面を有する他の任意の形状としてもよい。
　測距装置１００と偏向装置２００との距離を上述の距離ｄ１（２．０メートル）としたとき、測距装置１００の水平方向ＨＤの分解能（解像度）が０．２度である場合、偏向装置２００の配置位置における水平方向ＨＤの解像度は、０．７センチメートルとなる。このため、偏向装置２００の大きさ（直径）は、少なくとも０．７センチメートルであればよく、検出光ＩＬをより広い範囲に反射させるためには、２センチメートルから５センチメートルの範囲の大きさであることが好ましく、３センチメートルから４センチメートルの範囲の大きさであることがより好ましい。
　図４に示すように、偏向装置２００の表面形状は、曲面である。このため、反射体２０１は、測距装置１００の検出光ＩＬの入射角度に応じた様々な角度で検出光ＩＬを反射させることができる。
　図５および図６に示すように、偏向装置２００は、車両５００における測距装置１００の検出範囲ＤＲ内に配置されている。なお、図５および図６では、図示の便宜上、計測装置ユニット３００の固定機構１１５およびフレーム１１３、並びに偏向装置２００の反射体２０１の図示を省略している。測距装置１００の検出範囲ＤＲは、測距装置１００が車両５００の屋根の前方中央部に配置されている場合には、車両５００の前方の領域となる。車両５００のボンネットの前方には、測距装置１００から認識できない死角領域ＣＲが存在する。
　図７に示すように、偏向装置２００は、測距装置１００から射出された検出光ＩＬを、死角領域ＣＲを含む検出範囲ＤＲ外に向かって反射させ、破線矢印に示すように、反射された検出光ＢＩＬを死角領域ＣＲに到達させる。換言すると、偏向装置２００は、測距装置１００から射出された検出光ＩＬの進行方向を、死角領域ＣＲを含む検出範囲ＤＲ外に向けて偏向させて、死角領域ＣＲに検出光ＩＬを導く。したがって、測距装置１００は、死角領域ＣＲに導かれた検出光ＢＩＬに対応する反射光を受光することにより、死角領域ＣＲに存在する物体を検出できる。
Ａ２．障害物検出処理：
　先ず、障害物検出処理の概要を説明する。図８に示すように、死角領域ＣＲに障害物が存在しない場合、測距装置１００から射出された検出光ＩＬは、偏向装置２００によって死角領域ＣＲに向かって反射して、死角領域ＣＲに導かれた検出光ＢＩＬは、地面Ｇｒまで到達する。このとき、上述の距離検出部６３は、死角領域ＣＲの測距結果として、測距装置１００から偏向装置２００までの距離ｄ１と、偏向装置２００から地面Ｇｒまでの距離ｄ２との和を取得する。
　他方、図９に示すように、死角領域ＣＲに障害物Ｏｂが存在する場合には、偏向装置２００によって死角領域ＣＲに導かれた検出光ＢＩＬは、障害物Ｏｂまで到達する。検出光ＢＩＬは、障害物Ｏｂに遮られて地面Ｇｒまでは到達しない。このとき、距離検出部６３は、死角領域ＣＲの測距結果として、測距装置１００から偏向装置２００までの距離ｄ１と、偏向装置２００から障害物Ｏｂまでの距離ｄ３との和を取得する。距離ｄ３は、距離ｄ２に比べて、障害物Ｏｂの高さ分だけ小さい。したがって、死角領域ＣＲに障害物Ｏｂが存在する場合、死角領域ＣＲに障害物Ｏｂが存在しない場合に比べて小さな距離が検出されるといえる。
　後述の障害物検出処理では、死角領域ＣＲの測距結果を取得し、検出された距離が、上述の距離ｄ１と距離ｄ２との和よりも小さいか否かを判定することにより、死角領域ＣＲに障害物Ｏｂが存在するか否かを判別している。以下、詳細に説明する。
　図１０に示す障害物検出処理は、車両５００の発進時に実行される。障害物検出処理は、例えば、車両５００のシフト装置のシフトポジションが前進要求を示すポジションに切り替わったことを示す信号が、車両５００全体を制御する上位のＥＣＵから制御装置５０に入力されると、開始される。距離検出部６３は、死角領域ＣＲの測距結果を取得する（ステップＳ１５）。物体認識部６５は、検出された距離が予め定められた距離よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２０）。本実施形態において、「予め定められた距離」とは、測距装置１００から偏向装置２００までの距離ｄ１と、偏向装置２００から地面Ｇｒまでの距離ｄ２との和を意味する。検出された距離が予め定められた距離よりも小さいと判定された場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、物体認識部６５は、死角領域ＣＲに障害物Ｏｂが存在すると特定する（ステップＳ２５）。
　物体認識部６５は、車両５００の乗員に報知する（ステップＳ３０）。具体的には、物体認識部６５は、車両５００に搭載されているスピーカーや、表示装置を用いて、車両前方方向ＦＤに障害物Ｏｂが存在するので車両５００を発進できない旨を報知する。なお、車両５００が管理センタにおいて遠隔操縦される場合や、車両５００が公共交通機関であり、管理センタにおいて車両５００の運行を管理する場合には、車両５００を発進できない旨を管理センタに通知してもよい。
　上述のステップＳ２０において、検出された距離が予め定められた距離以上であると判定された場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、物体認識部６５は、死角領域ＣＲに障害物Ｏｂが存在しないと特定する（ステップＳ３５）。物体認識部６５は、運転支援制御装置１４０に車両５００を発進させる（ステップＳ４０）。ステップＳ４０の実行後、または、上述のステップＳ３０の実行後、障害物検出処理は終了する。
　以上の構成を有する本実施形態の計測装置ユニット３００によれば、車両５００に配置され、射出された検出光ＩＬに対応する反射光ＲＬを検出することにより検出範囲ＤＲに存在する物体までの距離を検出する測距装置１００と、車両５００における検出範囲ＤＲに配置され、検出光ＩＬの進行方向を、車両５００の死角領域ＣＲを含む検出範囲ＤＲ外に向けて反射させる偏向装置２００とを備えるので、死角領域ＣＲにおける障害物Ｏｂの存在を精度よく検出できる。具体的には、本実施形態の計測装置ユニット３００によれば、測距装置１００は、検出範囲ＤＲに存在する物体に加えて、死角領域ＣＲにおける物体の存否を検出することができるので、測距装置１００とは異なる測距装置であって死角領域ＣＲにおける物体の存否を検出するための測距装置を追加して備える必要がない。また、車両前方方向ＦＤに限らず、車両５００の側方や、車両後方方向ＲＤに死角領域が生じないようにするために車両５００に多数の測距装置を搭載する必要がないので、車両５００の部品点数が増加するといった問題や、車両５００の重量および消費電力等が増加するといった問題が生じることを抑制できる。
　加えて、物体認識部６５は、死角領域ＣＲにおいて検出された距離が予め定められた距離よりも小さい場合に、死角領域ＣＲに障害物Ｏｂが有ると特定するので、死角領域ＣＲにおける障害物Ｏｂの存否を容易に判定できる。また、偏向装置２００は、表面形状が曲面である反射体２０１を備える反射装置であるので、表面形状が平面である反射体を備える構成に比べて、検出光ＩＬの入射角度に応じた様々な角度で検出光ＩＬを反射させることができる。このため、死角領域ＣＲにおけるより広い範囲に検出光ＩＬを導くことができる。
Ｂ．他の実施形態：
（１）上記実施形態において、測距装置１００は、モータ等によって水平方向ＨＤへ回転駆動される回転体に発光素子を備えた構成としてもよい。かかる構成においては、回転体の水平方向ＨＤへの回転とともに、射出される検出光ＩＬの射出方向が変化する。このため、回転体の回転速度と、検出光ＩＬの射出間隔とに応じて、偏向装置２００の大きさを設定することができる。例えば、測距装置１００と偏向装置２００との距離を上述の距離ｄ１（２．０メートル）としたとき、回転体の回転方向の分解能が０．３度である場合、検出光ＩＬは、水平方向ＨＤに約１センチメートル間隔で照射される。このため、偏向装置２００の大きさを約１．０センチメートルとすることにより、検出光ＩＬを死角領域ＣＲに反射させることができる。なお、偏向装置２００の大きさ、より詳細には、検出光ＩＬが入射する面の大きさ（面積）をより大きくすることにより、検出光ＩＬの反射精度を向上させることができる。
（２）上記各実施形態において、偏向装置２００の外観形状は円柱であったが、直方体であってもよい。また、偏向装置２００の反射体２０１の表面形状は、曲面であったが、平面であってもよい。また、偏向装置２００の外表面全体が反射体２０１に覆われていたが、偏向装置２００は、少なくとも、測距装置１００と対向する面に反射体２０１を備えていればよい。この場合、反射体２０１を複数備えていてもよく、例えば、各反射体２０１は、偏向装置２００の側面に所定の間隔を空けて均等に配置されていてもよい。なお、所定の間隔は、測距装置１００の水平方向ＨＤの分解能に応じて任意に設定することができ、例えば、０．７センチメートルとしてもよい。また、偏向装置２００は、反射体２０１を省略してもよく、例えば、偏向装置２００自体を鏡やガラス、表面が研磨された金属等の反射装置により構成してもよい。
（３）上記各実施形態において、偏向装置２００は、反射装置に代えて、プリズム等の屈折装置であってもよい。すなわち、一般には、測距装置１００から射出される検出光ＩＬを反射、あるいは屈折（屈曲）させることにより、検出光ＩＬの進行方向を、死角領域ＣＲを含む検出範囲ＤＲ外に向けて偏向させる偏向装置に本開示を適用してもよい。また、偏向装置２００は、車両５００の車体の一部により構成されていてもよい。
（４）上記各実施形態において、制御装置５０は、物体認識部６５として機能しなくてもよく、例えば、運転支援制御装置１４０が物体認識部としての機能を有していてもよいし、物体認識部として機能する物体認識装置を、測距装置１００や運転支援制御装置１４０とは別に備えていてもよい。
　（５）上記各実施形態において、偏向装置２００は、車両５００のボンネットにおける車両幅方向ＬＨの一端に配置されていたが、本開示はこれに限定されない。例えば、偏向装置２００は、ボンネットにおける車両幅方向ＬＨの端部に代えて、または、加えて、ボンネットにおける車両幅方向ＬＨの中央部に配置されていてもよい。すなわち、一般には、偏向装置２００は、車両５００における測距装置１００の検出範囲ＤＲ内の他の任意の位置に配置されていてもよい。
（６）上記各実施形態において、測距装置１００は、車両５００の屋根の前方中央部に搭載されていたが、本開示はこれに限定されない。例えば、測距装置１００は、車両５００の屋根の後方中央部に搭載されていてもよい。この場合、偏向装置２００を、リアバンパーにおける車両幅方向ＬＨの端部であって、測距装置１００から射出される検出光ＩＬを車両５００の後方下部に向けて偏向させることができる位置に配置してもよい。このような構成によれば、測距装置１００から死角となる車両５００の後方下部における障害物の存在を検出できる。また、例えば、測距装置１００は、リアバンパーに搭載されていてもよい。この場合、偏向装置２００を、リアバンパーにおける車両幅方向ＬＨの端部であって、測距装置１００から射出される検出光ＩＬを車両５００の側方部に向けて偏向させることができる位置に配置してもよい。このような構成によれば、測距装置１００から死角となる車両５００の側方部における障害物の存在を検出できる。
　また、例えば、測距装置１００は、車両５００の側方、例えば、フロントドアの下部に搭載されていてもよい。この場合、偏向装置２００を、フロントバンパーにおける車両幅方向ＬＨの端部であって、測距装置１００から射出される検出光ＩＬを車両前方方向ＦＤに向けて偏向させることができる位置に配置してもよい。このような構成によれば、測距装置１００から死角となる車両５００の前方における障害物の存在を検出できる。また、かかる構成において、偏向装置２００を、リアバンパーにおける車両幅方向ＬＨの端部であって、測距装置１００から射出される検出光ＩＬを車両後方方向ＲＤに向けて偏向させることができる位置に配置してもよい。このような構成によれば、測距装置１００から死角となる車両５００の後方における障害物の存在を検出できる。
　（７）上記各実施形態において、障害物検出処理は、車両５００の前進発進時に実行されていたが、車両５００の後方検知を目的として測距装置１００が車両５００の後方、あるいは側方に配置されている場合には、車両５００の後進発進時に実行されてもよい。
　本開示に記載の制御部等の各部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部等の各部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組合せにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
　本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

Claims (6)

  1. 　車両（５００）に搭載して用いられる計測装置ユニット（３００）であって、
    　前記車両に配置され、射出した検出波（ＩＬ）に対応する反射波（ＲＬ）を検出することにより検出範囲（ＤＲ）に存在する物体までの距離を検出する測距装置（１００）と、
    　前記車両における前記検出範囲に配置され、前記検出波の進行方向を前記車両の死角領域（ＣＲ）を含む前記検出範囲外に向けて偏向させる偏向装置（２００）と、
    　を備える、計測装置ユニット。
  2. 　請求項１に記載の計測装置ユニットであって、
    　前記測距装置は、検出された前記距離を用いて前記車両の周囲の障害物（Ｏｂ）の存在を認識する物体認識部（６５）を、さらに備え、
    　前記物体認識部は、前記死角領域において検出された距離が予め定められた距離よりも小さい場合に、前記死角領域に前記障害物が有ると特定する、
    　計測装置ユニット。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の計測装置ユニットであって、
    　前記偏向装置は、反射装置である、
    　計測装置ユニット。
  4. 　請求項３に記載の計測装置ユニットであって、
    　前記反射装置は、前記検出波を反射する反射体（２０１）を備え、
    　前記反射体の表面形状は、曲面である、
    　計測装置ユニット。
  5. 　請求項１または請求項２に記載の計測装置ユニットであって、
    　前記偏向装置は、屈折装置である、
    　計測装置ユニット。
  6. 　車両における障害物検出方法であって、
    　前記車両に配置された測距装置から前記測距装置の検出範囲に検出波を射出し、
    　前記車両における前記検出範囲に配置された偏向装置に前記検出波の進行方向を前記車両の死角領域を含む前記検出範囲外に向けて偏向させ、
    　前記検出波に対応する反射波を検出することにより前記検出範囲に存在する物体までの距離を検出し、
    　前記死角領域において検出された距離が予め定められた距離よりも小さい場合に、前記死角領域に障害物が有ると特定する、
    　障害物検出方法。
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