WO2022019164A1 - 測距装置 - Google Patents

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WO2022019164A1
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ranging
unit
distance measuring
distance
laser beam
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貴祥 藤澤
文明 水野
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株式会社デンソー
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    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating

Definitions

  • This disclosure relates to a distance measuring device.
  • a rider device that measures the distance to an object based on the reflected light of the laser beam is known.
  • the rider device changes the irradiation direction of the laser light to be irradiated by rotating or swinging the deflection member, scans the laser light within a predetermined ranging region, and reflects light received from the same direction as the irradiation direction. Performs distance measurement processing that measures the distance to an object existing in the irradiation direction based on light.
  • Patent Document 1 describes a technique of mounting a rider device on a vehicle and measuring the distance to an object existing around the vehicle.
  • the laser beam emitted by one of the plurality of distance measuring units is reflected by an object existing in the overlapping portion of the distance measuring region, and is reflected by another distance measuring unit.
  • a problem has been found in which the distance to an object may be erroneously measured when light is received.
  • One aspect of the present disclosure provides a technique for suppressing erroneous measurement of the distance to an object by a plurality of ranging units in which a part of the ranging area overlaps with each other.
  • One aspect of the present disclosure is a distance measuring device, which includes a plurality of distance measuring units and a control unit.
  • the control unit is configured to control a plurality of distance measuring units.
  • Each of the plurality of ranging units is provided with a deflecting member that deflects the laser beam, and by rotating or swinging the deflecting member, the irradiation direction of the irradiated laser beam is changed and the laser beam is emitted within a predetermined ranging area.
  • Is configured to be capable of performing distance measurement processing, which measures the distance to an object existing in the irradiation direction based on the reflected light received from the same direction as the irradiation direction.
  • the plurality of ranging units include a first ranging unit and a second ranging unit in which a part of the ranging area overlaps with each other.
  • the control unit includes a first passing region, which is a region through which the laser light emitted by the first ranging unit passes, and a second passing region, which is a region through which the laser light emitted by the second ranging unit passes.
  • the distance measurement process by the first distance measurement unit and the distance measurement process by the second distance measurement unit are executed in parallel so that the light does not interfere in the distance measurement area.
  • the distance measuring device 1 of the present embodiment is mounted on the vehicle 100.
  • the distance measuring device 1 is a device that measures the distance to an object existing on the front side in the vicinity of the vehicle 100.
  • the ranging device 1 includes three ranging units, specifically, a right ranging unit 10R, a front ranging unit 10F, a left ranging unit 10L, and a control unit 20.
  • Each of the right ranging unit 10R, the front ranging unit 10F, and the left ranging unit 10L is configured to be capable of executing distance measuring processing.
  • the deflection member 13 described later is rotated or swung to change the irradiation direction of the laser beam to be irradiated, and the laser beam is scanned within a predetermined ranging area, and the laser beam is scanned from the same direction as the irradiation direction. This is a process of measuring the distance to an object existing in the irradiation direction based on the reflected light received.
  • the ranging area is the range for detecting an object specified by design.
  • the ranging area is specified, for example, by the angle range in which the laser beam is scanned during the ranging period and the longest distance that allows the detection of an object.
  • the right ranging unit 10R is configured to scan the laser beam within the ranging region on the right front side of the vehicle 100.
  • the front ranging unit 10F is configured to scan the laser beam within the ranging region in front of the vehicle 100.
  • the left ranging unit 10L is configured to scan the laser beam in the ranging region on the left front side of the vehicle 100.
  • Each ranging unit is arranged so that a part of the ranging area overlaps with other ranging units arranged adjacent to each other.
  • the right ranging unit 10R and the left ranging unit 10L are arranged so that the front ranging unit 10F and a part of the ranging region overlap each other.
  • Each ranging unit includes a light projecting unit 11, a driving unit 12, a deflection member 13, and a light receiving unit 14.
  • the light projecting unit 11 is a light source for irradiating a laser beam.
  • the laser beam of this embodiment is a pulsed laser beam.
  • the light projecting unit 11 is configured to irradiate the deflection member 13 with a laser beam according to an instruction from the control unit 20.
  • the drive unit 12 is an actuator for rotating or swinging the deflection member 13.
  • the drive unit 12 includes a rod-shaped shaft member 12a, and rotates or swings the shaft member 12a.
  • the drive unit 12 is a motor that swings the shaft member 12a.
  • the rotation timing, rotation movement direction, and angular velocity of the shaft member 12a are controlled by the control unit 20.
  • the deflection member 13 is a deflection member for deflecting the laser beam.
  • the deflection member 13 is a mirror.
  • the deflection member 13 is fixed to the shaft member 12a of the drive unit 12 and swings together with the shaft member 12a.
  • the deflection member 13 swings, the laser beam emitted by the light projecting unit 11 is deflected by the deflection member 13 in a direction corresponding to the rotation angle thereof, and is scanned in the ranging region. Further, the reflected light reflected by the object existing in the distance measuring region of the scanned laser light is deflected in the direction corresponding to the rotation angle by the deflection member 13, and is received by the light receiving unit 14.
  • the light receiving unit 14 is a sensor for receiving laser light.
  • the light receiving unit 14 is provided at a position where the reflected light received from the same direction as the irradiation direction of the laser light scanned by the deflection member 13 is deflected by the deflection member 13 and incident.
  • the light receiving unit 14 converts the received laser light into an electric signal and outputs it to the control unit 20.
  • the control unit 20 shown in FIG. 2 is an electronic control device mainly composed of a well-known microcomputer provided with a CPU, ROM, and RAM (not shown).
  • the CPU executes a program stored in ROM, which is a non-transitional substantive recording medium.
  • the control unit 20 may include one microcomputer or a plurality of microcomputers.
  • the method for realizing the functions of the control unit 20 is not limited to software, and some or all of the functions may be realized by using one or a plurality of hardware.
  • the electronic circuit may be realized by a digital circuit, an analog circuit, or a combination thereof.
  • the control unit 20 controls the right range-finding unit 10R, the front range-finding unit 10F, and the left range-finding unit 10L, and measures the distance to an object existing around the vehicle 100.
  • the horizontal axis indicates time
  • the vertical axis indicates the rotation angle of the deflection member 13 with the center of the swing angle range of the deflection member 13 as 0.
  • the period in which the deflection member 13 swings is the period in which the distance is measured by the distance measuring unit.
  • the cycle in which the distance is measured is also referred to as a distance measurement cycle.
  • the ranging unit controls the angular velocity of the deflection member 13 in the non-ranging period to be faster than the angular velocity of the deflection member 13 in the ranging period. Will be done.
  • the angular velocity of the deflection member 13 during the ranging period is also referred to as a ranging angular velocity.
  • the rotational movement direction R1 of the deflection member 13 during the ranging period and the rotational movement direction R2 of the deflection member 13 during the non-distance measuring period are indicated by arrows.
  • the direction in which the ranging unit scans the laser beam is the direction from left to right in FIG.
  • the entire period during which the deflection member 13 is rotating in the rotational movement direction R1 is defined as the distance measuring period.
  • the direction in which the distance measuring unit scans the laser beam is also referred to as a scanning direction.
  • the control unit 20 executes distance measurement processing by each distance measurement unit so that the scanning direction, the distance measurement cycle, and the distance measurement angular velocity are the same. That is, the distance measuring process by each distance measuring unit is executed so that the laser beam is periodically scanned in a certain direction at a predetermined angular velocity.
  • the deflection member 13 swings at a constant cycle, and the laser beam is irradiated from the light projecting unit 11 to the deflection member 13 during a period in which the deflection member 13 rotates and moves in a certain direction.
  • the laser beam is not emitted from the light projecting unit 11 to the deflection member 13 during the period in which the deflection member 13 rotates and moves in a direction opposite to a certain direction.
  • each ranging unit is arranged so that a part of the ranging area overlaps with each other. This is to eliminate the blind spot area and enable the detection of an object without omission.
  • the laser beam emitted by one of the plurality of distance measuring units is reflected by an object existing in the overlapping portion of the distance measuring region and received by another distance measuring unit. As a result, the distance to the object may be measured incorrectly.
  • the present inventor has found that erroneous distance measurement occurs when the following three conditions are met.
  • Second condition The passing area of the laser beam emitted by a plurality of distance measuring parts interferes in the distance measuring area.
  • the passing region of the laser beam emitted by the right ranging unit 10R and the passing region of the laser beam irradiated by the front ranging unit 10F interfere with each other in the ranging region (not shown).
  • the object boundary surface exists in the area where the irradiated laser beam passes through and interferes.
  • the object boundary surface C exists in the region where the passing region of the laser beam irradiated by the right ranging unit 10R and the passing region of the laser beam irradiated by the front ranging unit 10F interfere with each other. ..
  • the passing region of the laser beam is simply shown as a straight line.
  • the passing region of the laser beam irradiated by the ranging unit is a region extending along the irradiation direction of the laser beam, and is a region through which the laser beam passes when the laser beam is irradiated. That is, the passing region of the laser beam emitted by the ranging unit is a region having the same width as the laser beam. For example, when a pulsed laser beam is irradiated, the region is specified not only in the on period of the pulse wave but also in the off period.
  • FIG. 8 shows a light receiving waveform of a laser beam received by the right ranging unit 10R.
  • the horizontal axis indicates the time when the timing at which the front ranging unit 10F irradiates the laser beam is 0, and the vertical axis indicates the intensity of the received reflected light.
  • the front ranging unit 10F first receives the reflected light of the laser beam emitted by the right ranging unit 10R.
  • the light receiving waveform W R of the laser beam of the reflected light emitted by the right distance-measuring unit 10R before the receiving waveform W F of the reflected light of the irradiated laser beam is detected by the front distance measuring unit 10F .
  • the front distance measuring unit 10F Since the distance to the object is measured by the difference between the timing at which the laser beam is irradiated and the timing at which the reflected light is received, in this case, the front ranging unit 10F makes a false measurement that the distance to the object is shorter than the actual distance. It will be a distance.
  • the control unit 20 controls each distance measuring unit so that the second condition is not satisfied. Specifically, the control unit 20 sets the start timing at which each ranging unit starts scanning the laser light so that the passing region of the laser light irradiated by the plurality of ranging units does not interfere in the ranging region. Control.
  • the conditions for the start timing differ depending on the arrangement relationship of each ranging unit.
  • the range-finding unit 10A and the range-finding unit 10B shown in FIG. 9 are any two range-finding units arranged so that a part of the range-finding area overlaps with each other among the three range-finding units mounted on the vehicle 100. It is a department.
  • the meanings of the reference numerals shown in FIG. 9 are as follows, and the positions and angles are specified in a plan view from the direction of the rotation axis of the deflection member 13 included in the distance measuring unit 10A or the distance measuring unit 10B.
  • the rotation axes of the deflection member 13 included in the distance measuring unit 10A and the distance measuring unit 10B are parallel.
  • the orientation of the rotation axes does not necessarily have to be parallel, and may be, for example, an orientation close to parallel.
  • D A ... reference direction D B ... reference direction S A ... starting orientation of the scanning of the laser light by the starting orientation S B ... distance measuring unit 10B of the scanning of the laser light by the distance measuring unit 10A of the distance measuring unit 10B of the distance measuring unit 10A P a ... is a point to deflect the laser beam at the start position P B ... distance measuring unit 10B of the deflector 13 in that deflects the laser beam in the deflection member 13 of the distance measuring unit 10A start position L a ... start position P at an angle of start orientation S B to the start orientation S 0 a is the angle start angle gamma B ... reference direction D B of a street reference azimuth D a straight line parallel to the gamma a ...
  • the open angle distance measuring unit is the angle of the start azimuth S B to the reference azimuth D is the angle misalignment angle ⁇ B_A ... reference direction D a 0 and B to 0
  • the reference direction is the direction defined as a design standard. For example, when a transmission window that transmits laser light is provided, it is generally the direction of the front surface of the transmission window, specifically, the direction of the normal of the center or the vicinity thereof on the surface of the transmission window. .. In this embodiment, the reference azimuth coincides with the azimuth of the center of the angular range in which the laser beam is scanned during the ranging period.
  • the values of the start angles ⁇ A and ⁇ B , the misalignment angle ⁇ d, and the opening angle ⁇ B_A become larger as they face the scanning direction side of the ranging unit 10A.
  • the start angles ⁇ A and ⁇ B , the misalignment angle ⁇ d, and the opening angle ⁇ B_A have positive values on the scanning direction side of each reference direction and negative values on the opposite side of the scanning direction.
  • the start timing conditions are classified into six conditions according to the arrangement relationship of the distance measuring unit 10A and the distance measuring unit 10B.
  • these six conditions will be described based on six types of arrangement examples.
  • the first arrangement example is the opposite side of the scanning direction of the distance measuring unit 10A than start position P B to the reference straight line L A, start angle gamma A and opening angle gamma relationship between B_A
  • the first arrangement example shown in FIG. 11 although the reference direction D A and the reference azimuth D B are arranged distance measuring unit 10A and the distance measuring unit 10B is in parallel, which first It is not a condition of the arrangement example.
  • FIG. 12 shows changes in the rotation angle ⁇ A of the deflection member 13 of the distance measuring unit 10A and the rotation angle ⁇ B_A of the deflection member 13 of the distance measuring unit 10B in the first arrangement example.
  • Any rotation angle theta A and the rotation angle theta B_A, the laser beam is represented by an angle to 0 the rotation angle to be irradiated to the reference azimuth D A.
  • the values of the rotation angle ⁇ A and the rotation angle ⁇ B_A increase in the distance measurement period and decrease in the non-range measurement period.
  • the non-range-finding period of the range-finding unit 10A and the range-finding unit 10B is indicated by the non-range-finding period ⁇ and the non-range-finding period ⁇ , respectively.
  • the control unit 20 has a plan view from the direction of the rotation axis of the deflection member 13 included in the distance measuring unit 10A or the distance measuring unit 10B, the irradiation direction of the laser beam emitted by the distance measuring unit 10A, and the distance measuring unit 10B.
  • the laser beam irradiated by to execute the distance measuring process by the ranging unit 10 and the distance measuring process by the ranging unit 10A .. This is to prevent the passing region of the laser beam emitted by the ranging unit 10A and the ranging unit 10B from interfering with each other in the ranging region.
  • control unit 20 Is the distance measuring unit 10A so that the magnitude relationship between the values of the rotation angle ⁇ A and the rotation angle ⁇ B_A is not reversed in the co-range measuring state in which both the distance measuring unit 10A and the distance measuring unit 10B are in the distance measuring period. And the distance measuring process by the distance measuring unit 10 are executed. If start position P B is opposite to the scanning direction of the distance measuring unit 10A than the reference straight line L A, as shown in FIG.
  • the magnitude of the rotation angle ⁇ B_A with respect to the rotation angle ⁇ A increases as the timing at which the ranging unit 10B starts scanning the laser beam with respect to the timing at which the ranging unit 10A starts scanning the laser beam becomes earlier.
  • the opening angle ⁇ B_A is smaller than the starting angle ⁇ A. Therefore, as long as the rotation angle ⁇ B_A does not exceed the rotation angle ⁇ A , the timing at which the ranging unit 10B starts scanning the laser beam can be accelerated.
  • the rotation angle ⁇ B_A exceeds the rotation angle ⁇ A. Therefore, it is necessary to prevent the delay in the timing at which the distance measuring unit 10B starts scanning the laser beam from being larger than the non-distance measuring period ⁇ of the distance measuring unit 10B.
  • the control unit 20 sets the timing t at which the distance measuring unit 10B starts scanning the laser light with respect to the timing at which the distance measuring unit 10A starts scanning the laser light, ⁇ t ⁇ . Control to the range of.
  • ⁇ is a period required for rotationally moving the angle formed by the starting direction S A and the starting direction S B at the distance measuring angular velocity.
  • the arrangement example shown in FIG. 9 is another example of the first arrangement example.
  • the reference direction D A and the reference azimuth D B are parallel, in the first arrangement example shown in FIG. 9, the reference direction D A is measured than the reference azimuth D B It faces the scanning direction side of the distance portion 10A.
  • FIG. 13 shows changes in the rotation angle ⁇ A and the rotation angle ⁇ B_A in the first arrangement example shown in FIG. Similar to the first arrangement example shown in FIG. 11, in the co-ranging state, because the magnitude relation of the values of the rotation angle theta A and the rotation angle theta B_A is not reversed, the rotation angle theta B_A the rotation angle theta A It should not exceed. Therefore, as in the first arrangement example shown in FIG. 11, the control unit 20 controls the timing t within the range of ⁇ ⁇ t ⁇ ⁇ , and the laser irradiated by the distance measuring unit 10A and the distance measuring unit 10B. It is possible to suppress the interference of the light passing region.
  • the second arrangement example is the opposite side of the scanning direction of the distance measuring unit 10A than start position P B to the reference straight line L A, start angle gamma A and opening angle gamma relationship between B_A
  • FIG. 15 shows changes in the rotation angle ⁇ A and the rotation angle ⁇ B_A in the second arrangement example.
  • the opening angle ⁇ B_A is equal to the starting angle ⁇ A. Therefore, it is necessary to delay the timing at which the ranging unit 10B starts scanning the laser beam at the same time as or later than the timing at which the ranging unit 10A starts scanning the laser beam.
  • the rotation angle ⁇ B_A exceeds the rotation angle ⁇ A. Therefore, it is necessary to prevent the delay in the timing at which the distance measuring unit 10B starts scanning the laser beam from being larger than the non-distance measuring period ⁇ of the distance measuring unit 10B.
  • the control unit 20 sets the timing t at which the distance measuring unit 10B starts scanning the laser light with respect to the timing when the distance measuring unit 10A starts scanning the laser light with 0 ⁇ t ⁇ ⁇ . Control to range. As a result, it is possible to suppress interference between the passing regions of the laser light emitted by the ranging unit 10A and the ranging unit 10B.
  • a third arrangement example is the opposite side of the scanning direction of the distance measuring unit 10A than start position P B to the reference straight line L A, start angle gamma A and opening angle gamma relationship between B_A
  • the distance measuring section 10A and the distance measuring unit 10B so as to face the scanning direction of the distance measuring unit 10A is disposed than the reference azimuth D A reference azimuth D B
  • FIG. 17 shows changes in the rotation angle ⁇ A and the rotation angle ⁇ B_A in the third arrangement example.
  • the opening angle ⁇ B_A is larger than the starting angle ⁇ A. Therefore, it is necessary to delay the timing at which the ranging unit 10B starts scanning the laser beam so that the rotation angle ⁇ B_A does not exceed the rotation angle ⁇ A.
  • the rotation angle ⁇ B_A exceeds the rotation angle ⁇ A. Therefore, it is necessary to prevent the delay in the timing at which the distance measuring unit 10B starts scanning the laser beam from being larger than the non-distance measuring period ⁇ of the distance measuring unit 10B.
  • control unit 20 sets the timing t at which the distance measuring unit 10B starts scanning the laser light with respect to the timing when the distance measuring unit 10A starts scanning the laser light with ⁇ t ⁇ . Control to range. As a result, it is possible to suppress interference between the passing regions of the laser light emitted by the ranging unit 10A and the ranging unit 10B.
  • the arrangement example shown in FIG. 18 is another example of the third arrangement example.
  • the third arrangement example shown in FIG. 16 but face the scanning direction of the distance measuring unit 10A than the reference azimuth D A is the reference direction D B
  • the reference direction D facing the scanning direction of the distance measuring unit 10A than B the reference azimuth D a.
  • FIG. 19 shows changes in the rotation angle ⁇ A and the rotation angle ⁇ B_A in the third arrangement example shown in FIG. Similar to the third arrangement example shown in FIG. 16, the control unit 20 controls the timing t within the range of ⁇ ⁇ t ⁇ ⁇ , so that the laser light emitted by the distance measuring unit 10A and the distance measuring unit 10B passes through. It is possible to suppress the interference of the regions.
  • the fourth arrangement example is the scanning direction of the distance measuring unit 10A than start position P B to the reference straight line L A, the relationship between the opening angle gamma B_A the start angle gamma A gamma
  • This is an example in which the ranging unit 10A and the ranging unit 10B are arranged so that B_A ⁇ A.
  • the reference direction D A and the reference azimuth D B are arranged distance measuring unit 10A and the distance measuring unit 10B is in parallel, which is the fourth It is not a condition of the arrangement example.
  • the control unit 20 has a plan view from the direction of the rotation axis of the deflection member 13 included in the distance measuring unit 10A or the distance measuring unit 10B, the irradiation direction of the laser beam emitted by the distance measuring unit 10A, and the distance measuring unit 10B.
  • the laser beam irradiated by to execute the distance measuring process by the ranging unit 10 and the distance measuring process by the ranging unit 10A .. This is to prevent the passing region of the laser beam emitted by the ranging unit 10A and the ranging unit 10B from interfering with each other in the ranging region.
  • control unit 20 uses the distance measurement process by the distance measurement unit 10A and the distance measurement unit 10 so that the magnitude relationship between the values of the rotation angle ⁇ A and the rotation angle ⁇ B_A does not reverse in the co-distance measurement state. Execute distance measurement processing.
  • FIG. 21 shows changes in the rotation angle ⁇ A and the rotation angle ⁇ B_A in the fourth arrangement example. If start position P B is the scanning direction of the distance measuring unit 10A than the reference straight line L A, as shown in FIG. 21, the rotation angle theta B_A may need less than the rotational angle theta A. In the fourth arrangement example, the opening angle ⁇ B_A is larger than the starting angle ⁇ A. Therefore, it is necessary to advance the timing at which the ranging unit 10B starts scanning the laser beam so that the rotation angle ⁇ B_A does not fall below the rotation angle ⁇ A.
  • the rotation angle ⁇ . B_A falls below the rotation angle ⁇ A. Therefore, it is necessary to prevent the lead of the timing at which the distance measuring unit 10B starts scanning the laser beam from being larger than the non-distance measuring period ⁇ of the distance measuring unit 10A.
  • the control unit 20 sets the timing t at which the distance measuring unit 10B starts scanning the laser light with respect to the timing at which the distance measuring unit 10A starts scanning the laser light, ⁇ ⁇ t ⁇ ⁇ . Control within the range of ⁇ . As a result, it is possible to suppress interference between the passing regions of the laser light emitted by the ranging unit 10A and the ranging unit 10B.
  • the arrangement example shown in FIG. 22 is another example of the fourth arrangement example.
  • the reference direction D A and the reference azimuth D B are parallel, in the fourth arrangement example shown in FIG. 22, the reference direction D A is measured than the reference azimuth D B It faces the scanning direction side of the distance portion 10A.
  • FIG. 23 shows changes in the rotation angle ⁇ A and the rotation angle ⁇ B_A in the fourth arrangement example shown in FIG. 22. Similar to the fourth arrangement example shown in FIG. 20, the control unit 20 controls the timing t within the range of ⁇ ⁇ t ⁇ ⁇ , so that the laser beam emitted by the distance measuring unit 10A and the distance measuring unit 10B is emitted. It is possible to suppress the interference of the passing region of the light.
  • the fourth arrangement example can also be regarded as an arrangement example in which the arrangements of the distance measuring unit 10A and the distance measuring unit 10B in the third arrangement example are exchanged. That is, the fourth arrangement example is substantially the same as the third arrangement example.
  • the arrangement of the fifth is the scanning direction of the distance measuring unit 10A than start position P B to the reference straight line L A, the relationship between the opening angle gamma B_A the start angle gamma A gamma
  • B_A ⁇ A.
  • FIG. 25 shows changes in the rotation angle ⁇ A and the rotation angle ⁇ B_A in the fifth arrangement example.
  • the opening angle ⁇ B_A is equal to the starting angle ⁇ A. Therefore, it is necessary to set the timing at which the ranging unit 10B starts scanning the laser beam at the same time as or earlier than the timing at which the ranging unit 10A starts scanning the laser beam.
  • the rotation angle ⁇ . B_A falls below the rotation angle ⁇ A. Therefore, it is necessary to prevent the lead of the timing at which the distance measuring unit 10B starts scanning the laser beam from being larger than the non-distance measuring period ⁇ of the distance measuring unit 10A.
  • control unit 20 sets the timing t at which the distance measuring unit 10B starts scanning the laser light with respect to the timing when the distance measuring unit 10A starts scanning the laser light with ⁇ ⁇ t ⁇ 0. Control to the range of. As a result, it is possible to suppress interference between the passing regions of the laser light emitted by the ranging unit 10A and the ranging unit 10B.
  • the fifth arrangement example can also be regarded as an arrangement example in which the arrangements of the distance measuring unit 10A and the distance measuring unit 10B in the second arrangement example are exchanged. That is, the fifth arrangement example is substantially the same as the second arrangement example.
  • the arrangement of the sixth is the scanning direction of the distance measuring unit 10A than start position P B to the reference straight line L A, the relationship between the opening angle gamma B_A the start angle gamma A gamma
  • the distance portion 10B is arranged, but this is not a condition of the sixth arrangement example.
  • FIG. 27 shows changes in the rotation angle ⁇ A and the rotation angle ⁇ B_A in the sixth arrangement example.
  • the opening angle ⁇ B_A is smaller than the starting angle ⁇ A. Therefore, the timing at which the ranging unit 10B starts scanning the laser beam can be delayed as long as the rotation angle ⁇ B_A does not fall below the rotation angle ⁇ A.
  • the rotation angle ⁇ . B_A falls below the rotation angle ⁇ A. Therefore, it is necessary to prevent the lead of the timing at which the distance measuring unit 10B starts scanning the laser beam from being larger than the non-distance measuring period ⁇ of the distance measuring unit 10A.
  • control unit 20 sets the timing t at which the distance measuring unit 10B starts scanning the laser light with respect to the timing when the distance measuring unit 10A starts scanning the laser light with ⁇ ⁇ t ⁇ ⁇ . Control to the range of. As a result, it is possible to suppress interference between the passing regions of the laser light emitted by the ranging unit 10A and the ranging unit 10B.
  • the arrangement example shown in FIG. 28 is another example of the sixth arrangement example.
  • FIG. 29 shows changes in the rotation angle ⁇ A and the rotation angle ⁇ B_A in the sixth arrangement example shown in FIG. 28. Similar to the sixth arrangement example shown in FIG. 26, the control unit 20 controls the timing t within the range of ⁇ ⁇ t ⁇ ⁇ , so that the laser beam emitted by the distance measuring unit 10A and the distance measuring unit 10B can be used. It is possible to suppress the interference of the passing region.
  • the sixth arrangement example can also be regarded as an arrangement example in which the arrangements of the distance measuring unit 10A and the distance measuring unit 10B in the first arrangement example are exchanged. That is, the sixth arrangement example is substantially the same as the first arrangement example.
  • the control unit 20 of the present embodiment not only suppresses erroneous distance measurement as described above, but also controls each distance measurement unit so as to disperse the scanning timings of the plurality of distance measurement units. Specifically, the control unit 20 controls each distance measuring unit so that the timing at which the angular velocity of the deflection member 13 is changed differs between the distance measuring units. Further, the control unit 20 controls each distance measuring unit so that at least a part of the period in which the angular velocity of the deflection member 13 is the fastest does not overlap with each other in the distance measuring unit. In the following, the description is made on the premise that there are two ranging units, but the same applies to the case where there are three or more ranging units.
  • the value I of the current flowing through the drive unit 12 of the distance measurement unit 10A At the timing at which the control unit 20 changes the angular velocity of the deflection member 13, in other words, at the switching timing at which the distance measurement period and the non-range measurement period are switched, the value I of the current flowing through the drive unit 12 of the distance measurement unit 10A.
  • the value I B of the current flowing through A and the drive unit 12 of the ranging unit 10B increases instantaneously. Therefore, as shown in FIG. 30, when the switching timings of the plurality of ranging units overlap and the peaks of the instantaneous currents overlap, the instantaneous current of the entire vehicle 100 increases, and the electric signal output by the light receiving unit 14 or the like increases. Causes noise. Further, in the power supply design of the entire vehicle 100, a redundant design will be made based on the overlapping instantaneous currents.
  • the control unit 20 controls the plurality of distance measuring units so that the switching timings differ from each other in the plurality of distance measuring units, that is, the switching timings deviate from each other.
  • the peaks of the instantaneous currents are less likely to overlap, and the increase of the instantaneous currents in the entire vehicle 100 is suppressed.
  • the ranging unit is controlled so that the angular velocity of the deflection member 13 during the non-ranging period is faster than the ranging angular velocity. That is, in the present embodiment, the non-distance measuring period is the period in which the angular velocity of the deflection member 13 is the fastest.
  • the value I A of the current flowing through the driving unit 12 of the ranging unit 10A and the value I B of the current flowing through the driving unit 12 of the ranging unit 10B are larger than those during the ranging period. .. Therefore, for example, as shown in FIG. 30, when the non-distance measuring periods of the plurality of ranging units overlap, the current in the entire vehicle 100 increases, and noise is generated in the electric signal or the like output by the light receiving unit 14. It causes. Further, in the power supply design of the entire vehicle 100, a redundant design will be made based on the overlapping instantaneous currents.
  • the control unit 20 controls a plurality of distance measuring units so that at least a part of the non-distance measuring period does not overlap with each other in the plurality of distance measuring units.
  • the lengths of the non-distance measuring periods are different between the two distance measuring units, it is inevitable that at least a part of the longer non-distance measuring period does not overlap with the shorter non-distance measuring period. Therefore, in such an example, it means that at least a part of the shorter non-range-finding period does not overlap with the longer non-range-finding period.
  • the ranging device 1 executes ranging processing by each ranging unit so that the passing region of the laser beam irradiated by the plurality of ranging units does not interfere in the ranging region. According to such a configuration, it is possible to prevent the distance to the object from being erroneously measured by a plurality of ranging units in which a part of the ranging area overlaps with each other. In particular, since the ranging device 1 executes the ranging processing by each ranging unit in parallel, all the measurements are compared with the configuration in which the ranging processing by each ranging unit is executed in order so as not to be parallel. The time required to complete the distance measurement process for the distance area can be shortened.
  • the distance measuring device 1 is a plan view seen from the direction of the rotation axis of the deflection member 13 included in the distance measuring unit 10A or the distance measuring unit 10B, and the irradiation direction of the laser light emitted by the distance measuring unit 10A.
  • the irradiation direction of the laser beam emitted by the distance measuring unit 10B the angle magnitude relationship to a common reference direction D a not reversed, the distance measuring by the ranging unit 10 and the distance measuring process by the ranging unit 10A And to execute. According to such a configuration, it is possible to suppress the interference of the passing region of the laser beam irradiated by the plurality of ranging units in the ranging region.
  • the distance measuring device 1 executes the distance measuring process by each distance measuring unit so that the distance measuring cycles are the same. According to such a configuration, for example, by controlling the timing at which the scanning of the laser beam is started, the irradiation direction of the laser beam emitted by the ranging unit 10A and the irradiation of the laser beam emitted by the ranging unit 10B are performed. can and orientation, a common angular magnitude relationship with respect to the reference direction D a of setting the phase difference of the distance measurement cycle by the distance measuring unit so as not to reverse.
  • the distance measurement cycle includes a non-range measurement period. According to such a configuration, while suppressing the interference of the passing region of the laser beam irradiated by the plurality of ranging units in the ranging region, for example, the timing of starting the scanning of the laser beam is designed. The degree of freedom can be increased.
  • the ranging device 1 determines the rotation angle of the deflection member 13 of the ranging section arranged on the scanning direction side of the two ranging sections arranged so that a part of the ranging area overlaps with each other.
  • the timing at which each ranging unit starts scanning the laser beam is controlled so that the rotation angle of the deflection member 13 of the ranging unit arranged on the side opposite to the scanning direction side does not exceed the rotation angle. According to such a configuration, it is possible to suppress the interference of the passing region of the laser beam irradiated by the plurality of ranging units in the ranging region.
  • the ranging device 1 controls a plurality of ranging units so that the switching timings of the plurality of ranging units are different from each other. According to such a configuration, it is possible to suppress the overlap of the peaks of the instantaneous currents and suppress the increase of the instantaneous currents in the entire vehicle 100.
  • the ranging device 1 controls a plurality of ranging units so that at least a part of the period in which the angular velocity of the deflection member 13 is the fastest does not overlap with each other in the plurality of ranging units. According to such a configuration, it is possible to suppress the overlap of the peaks of the instantaneous currents and suppress the increase in the current in the entire vehicle 100.
  • control unit 20 causes each distance measuring unit to execute the distance measuring process so that the scanning direction and the distance measuring cycle are the same. However, in the second embodiment, the control unit 20 executes the distance measurement process by each distance measurement unit so that the distance measurement angular velocities are different.
  • the distance measuring unit 10A and the distance measuring unit 10B are arranged as shown in FIG.
  • the ranging angular velocity ⁇ B of the ranging unit 10B is larger than the ranging angular velocity ⁇ A of the ranging unit 10A.
  • FIG. 32 in order to suppress the interference of the passing region of the laser beam emitted by the ranging unit 10A and the ranging unit 10B in the ranging region, in the period TA during the co-distance measuring state, as shown in FIG. It is necessary to prevent the rotation angle ⁇ B_A from exceeding the rotation angle ⁇ A.
  • the ranging angular velocity ⁇ A and the ranging angular velocity ⁇ B are shown by the slopes of straight lines indicating the values of ⁇ A and ⁇ B_A in the ranging period of the ranging unit 10A and the ranging unit 10B, respectively.
  • the difference between the rotation angle ⁇ A and the rotation angle ⁇ B_A decreases more rapidly as the distance measurement angular velocity ⁇ B of the distance measurement unit 10B is faster than the distance measurement angular velocity ⁇ A of the distance measurement unit 10A.
  • the longer the TA during the co-distance measurement state the smaller the difference between the rotation angle ⁇ A and the rotation angle ⁇ B_A.
  • the period TA in the co-distance measuring state sets the angle formed by the irradiation directions of the distance measuring unit 10A and the distance measuring unit 10B at the start of the co-distance measuring state as the second second in the co-distance measuring state.
  • the range-finding angular velocity ⁇ A of the range-finding unit 10A and the range-finding angular velocity ⁇ B of the range-finding unit 10B are controlled so as to be equal to or less than the value divided by the difference in the range-finding angular velocity between the range-finding unit and the first range-finding unit. do.
  • the rotation angle ⁇ . B_A exceeds the rotation angle ⁇ A. Further, by setting the timing at which the ranging unit 10B starts scanning the laser beam too early, even if the ranging period of the ranging unit 10B starts before the ranging period of the ranging unit 10A ends, the rotation is performed. The angle ⁇ B_A exceeds the rotation angle ⁇ A.
  • the lower limit of the timing at which the ranging unit 10B starts scanning the laser beam with respect to the timing at which the ranging unit 10A starts scanning the laser beam is a value indicating the non-distance measuring period of the ranging unit 10A.
  • the value is controlled so that the value is within the range in which the value representing the non-distance measuring period of the ranging unit 10B is the upper limit value. That is, the control unit 20 controls the timing t at which the distance measuring unit 10B starts scanning the laser light with respect to the timing at which the distance measuring unit 10A starts scanning the laser light within the range of ⁇ ⁇ t ⁇ ⁇ .
  • the control unit 20 determines that the relationship between the ranging angular velocity ⁇ A and the ranging angular velocity ⁇ B is TA ⁇
  • the ranging angular velocity ⁇ A of the ranging unit 10A and the ranging angular velocity ⁇ B of the ranging unit 10B are controlled so as to be A
  • control unit 20 has both a function of controlling the operation of each distance measuring unit and a function of comprehensively controlling the distance measuring process by each distance measuring unit.
  • the configuration of the control unit 20 is not limited to this.
  • the function of controlling the operation of each ranging unit may be distributed to each ranging unit.
  • the function of comprehensively controlling the ranging process by each ranging unit may be realized by communicating between the control units provided in each ranging unit, or may be realized separately from those control units. It may be realized by the control unit of.
  • the ranging units are arranged side by side in the scanning direction.
  • the ranging unit 10A and the ranging unit 10B may be arranged side by side along the direction of the rotation axis of the deflection member 13.
  • each ranging unit is arranged so that a part of the ranging region and another ranging unit arranged adjacent to each other overlap each other in the direction of the rotation axis of the deflection member 13.
  • each ranging unit scans a long laser beam along a direction in which the cross-sectional shape F is perpendicular to the scanning direction.
  • the control unit 20 causes each ranging unit to execute the ranging processing so that the passing region of the laser beam emitted by the plurality of ranging units does not interfere with the overlapping portion of the ranging region.
  • the rotation angle ⁇ A and the rotation angle ⁇ B_A may be different.
  • the scanning timing may be shifted.
  • the scanning timing may be adjusted within the range in which the scanning timings do not match.
  • the ranging unit 10B of the ranging unit 10A and the ranging unit 10B is arranged on the side opposite to the scanning direction side of the ranging unit 10A, and is measured with respect to the ranging angular velocity ⁇ A.
  • An example is shown in which the distance angular velocity ⁇ B is large.
  • the arrangement of each ranging unit and the magnitude relationship of the ranging angular velocity are not limited to this.
  • the ranging unit 10B may be arranged on the scanning direction side of the ranging unit 10A, and the ranging angular velocity ⁇ A is larger than the ranging angular velocity ⁇ B. You may.
  • the drive unit 12 has a distance measuring unit 10A and a distance measuring unit 10B so that the waveforms indicating changes in the rotation angle are both periodic waveforms.
  • the configuration in which the deflection member 13 is rotationally moved is illustrated. Specifically, an example is shown in which the waveform is rotated and moved so as to be a triangular wave in which the ranging period and the non-ranging period are alternately repeated.
  • the rotational movement of the deflection member 13 is not limited to this.
  • the drive unit 12 may rotate and move the deflection member 13 so that the type of the waveform indicating the change in the rotation angle is a sine wave.
  • the entire ranging cycle is the ranging period.
  • the sine waves indicating the changes in the rotation angles of the deflection member 13 of the distance measuring unit 10A and the distance measuring unit 10B are represented by the following equations (1) and (2), respectively. To.
  • ⁇ is the angular velocity ⁇ of the deflection member 13 of the distance measuring unit 10A and the distance measuring unit 10B
  • t is the time
  • ⁇ is the phase difference ⁇ between ⁇ A and ⁇ B_A.
  • the distance measuring unit 10A and the ranging unit 10B are arranged as shown in FIG. 9, in order to suppress interference between the passing regions of the laser light emitted by the ranging unit 10A and the ranging unit 10B, the distance measuring unit 10A and the ranging unit 10B are arranged. It is sufficient that the rotation angle ⁇ B_A does not exceed the value of the rotation angle ⁇ A in the co-distance measurement state. Therefore, it is sufficient that the relation of the following equation (3) is satisfied, and therefore ⁇ may be set so that the relation of the following equation (4) is satisfied.
  • the drive unit 12 may rotate and move the deflection member 13 of the distance measuring unit 10A and the distance measuring unit 10B so that the types of waveforms indicating changes in the rotation angle are different from each other. Further, for example, as shown in FIG. 36, the drive unit 12 may rotate the deflection member 13 of the distance measuring unit 10A and the distance measuring unit 10B so as not to have periodicity.
  • the drive unit 12 is configured to swing the deflection member 13, but the drive unit 12 may be configured to rotate the deflection member 13.
  • a configuration is exemplified in which the three ranging units are arranged so as to have a ranging region in front of the periphery of the vehicle 100, but the number and arrangement of the ranging units are limited to this. It is not something that will be done.
  • the number of ranging units may be two or four or more, and each ranging unit may be arranged so as to have a ranging region behind the periphery of the vehicle 100.
  • the distance measuring device 1 mounted on the vehicle 100 is exemplified, but the application of the distance measuring device is not limited to this.
  • a distance measuring device may be mounted on a moving body other than a vehicle, specifically, a flying body such as a drone.
  • the configuration in which the drive unit 12 is a motor is exemplified, but the configuration of the drive unit 12 is not limited to this.
  • the drive unit 12 may be MEMS.
  • MEMS is an abbreviation for Micro-electrical-mechanical system.
  • the configuration of the ranging unit shown in FIG. 3 is an example, and may be another configuration.
  • the laser light from the light projecting unit 11 passes through the half mirror and is applied to the deflection member 13, and the reflected light from the deflection member 13 is reflected by the half mirror and received by the light receiving unit 14.
  • a ranging unit may be configured.
  • the functions of one component in the above embodiment may be dispersed as a plurality of components, or the functions of the plurality of components may be integrated into one component. Further, a part of the configuration of the above embodiment may be omitted. Further, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added or substituted with respect to the other configurations of the above embodiment.

Landscapes

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Abstract

測距装置（１）は、複数の測距部（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｆ，１０Ｌ，１０Ｒ）と、複数の測距部を制御するように構成される制御部（２０）と、を備える。複数の測距部のそれぞれは、レーザ光を偏向する偏向部材を備え、偏向部材を回転又は揺動させることにより、照射するレーザ光の照射方位を変化させて所定の測距領域内でレーザ光を走査し、照射方位と同一の方位から受光される反射光に基づいて照射方位に存在する物体との距離を測定する、測距処理を実行する。複数の測距部は、測距領域の一部が互いに重複する第１の測距部及び第２の測距部を備える。制御部は、第１の測距部により照射されるレーザ光が通る領域と第２の測距部により照射されるレーザ光が通る領域とが測距領域内で干渉しないように、第１の測距部による測距処理と第２の測距部による測距処理とを並行して実行させる。

Description

測距装置 関連出願の相互参照
　本国際出願は、２０２０年７月２２日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０２０－１２５６５９号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０２０－１２５６５９号の全内容を本国際出願に参照により援用する。
　本開示は、測距装置に関する。
　レーザ光の反射光に基づいて物体との距離を測定するライダ装置が知られている。ライダ装置は、偏向部材を回転又は揺動させることにより、照射するレーザ光の照射方位を変化させて所定の測距領域内でレーザ光を走査し、照射方位と同一の方位から受光される反射光に基づいて照射方位に存在する物体との距離を測定する、測距処理を実行する。
　特許文献１には、車両にライダ装置を搭載し、車両の周辺に存在する物体までの距離を測定する技術が記載されている。
米国特許出願公開第２０１９／００１１５４４号明細書
　測距処理を実行する測距部を、測距領域の一部が互いに重複するように複数配置することで、広い範囲において物体を漏れなく検出可能とすることが考えられる。
　しかしながら、発明者による詳細な検討の結果、複数の測距部のうちの１つにより照射されたレーザ光が、測距領域の重複する部分に存在する物体で反射され、別の測距部で受光されると、物体との距離が誤って測定される場合があるという課題が見出された。
　本開示の一局面は、測距領域の一部が互いに重複する複数の測距部により物体との距離が誤って測定されることを抑制する技術を提供する。
　本開示の一態様は、測距装置であって、複数の測距部と、制御部と、を備える。制御部は、複数の測距部を制御するように構成される。複数の測距部のそれぞれは、レーザ光を偏向する偏向部材を備え、偏向部材を回転又は揺動させることにより、照射するレーザ光の照射方位を変化させて所定の測距領域内でレーザ光を走査し、照射方位と同一の方位から受光される反射光に基づいて照射方位に存在する物体との距離を測定する、測距処理を実行可能に構成される。複数の測距部は、測距領域の一部が互いに重複する第１の測距部及び第２の測距部を備える。制御部は、第１の測距部により照射されるレーザ光が通る領域である第１の通過領域と第２の測距部により照射されるレーザ光が通る領域である第２の通過領域とが測距領域内で干渉しないように、第１の測距部による測距処理と第２の測距部による測距処理とを並行して実行させる。
　このような構成によれば、測距領域の一部が互いに重複する複数の測距部により物体との距離が誤って測定されることを抑制することができる。
車両における測距部の配置を示す図である。 測距装置の構成を示すブロック図である。 測距部の構成を模式的に示す斜視図である。 偏向部材の回転角度の周期的な変化を示す図である。 偏向部材の回転移動方向を示す図である。 複数の測距部により照射されるレーザ光の通過領域が測距領域内で干渉している状態を示す図である。 複数の測距部により照射されるレーザ光の通過領域が干渉する領域内に物体境界面が存在した状態を示す図である。 他の測距部により照射されたレーザ光の反射光を受光した状態を示す図である。 ２つの測距部の測距領域を示す図である。 ２つの測距部の配置関係に応じた開始タイミングの条件を示す図である。 第１の配置例における各測距部の配置関係を示す図である。 第１の配置例における各測距部の偏向部材の回転角度の変化を示す図である。 第１の配置例の他の例における各測距部の偏向部材の回転角度の変化を示す図である。 第２の配置例における各測距部の配置関係を示す図である。 第２の配置例における各測距部の偏向部材の回転角度の変化を示す図である。 第３の配置例における各測距部の配置関係を示す図である。 第３の配置例における各測距部の偏向部材の回転角度の変化を示す図である。 第３の配置例の他の例における各測距部の配置関係を示す図である。 第３の配置例の他の例における各測距部の偏向部材の回転角度の変化を示す図である。 第４の配置例における各測距部の配置関係を示す図である。 第４の配置例における各測距部の偏向部材の回転角度の変化を示す図である。 第４の配置例の他の例における各測距部の配置関係を示す図である。 第４の配置例の他の例における各測距部の偏向部材の回転角度の変化を示す図である。 第５の配置例における各測距部の配置関係を示す図である。 第５の配置例における各測距部の偏向部材の回転角度の変化を示す図である。 第６の配置例における各測距部の配置関係を示す図である。 第６の配置例における各測距部の偏向部材の回転角度の変化を示す図である。 第６の配置例の他の例における各測距部の配置関係を示す図である。 第６の配置例の他の例における各測距部の偏向部材の回転角度の変化を示す図である。 複数の測距部の走査タイミングを分散しない場合における電流の変化を示す図である。 複数の測距部の走査タイミングを分散した場合における電流の変化を示す図である。 第２実施形態における各測距部の偏向部材の回転角度の変化を示す図である。 各測距部が偏向部材の回転軸の方向に沿って並んで配置された状態を示す図である。 波形が正弦波の場合における各測距部の偏向部材の回転角度の変化を示す図である。 波形の種類が互いに異なる場合における各測距部の偏向部材の回転角度の変化を示す図である。 回転移動に周期性が無い場合における各測距部の偏向部材の回転角度の変化を示す図である。
　以下、本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
　［１．第１実施形態］
　［１－１．全体構成］
　図１及び図２に示すように、本実施形態の測距装置１は、車両１００に搭載される。測距装置１は、車両１００の周辺における前方側に存在する物体との距離を測定する装置である。測距装置１は、３つの測距部、具体的には、右測距部１０Ｒ、前測距部１０Ｆ及び左測距部１０Ｌと、制御部２０と、を備える。
　右測距部１０Ｒ、前測距部１０Ｆ及び左測距部１０Ｌのそれぞれは、測距処理を実行可能に構成される。測距処理は、後述する偏向部材１３を回転又は揺動させることにより、照射するレーザ光の照射方位を変化させて所定の測距領域内でレーザ光を走査し、照射方位と同一の方位から受光される反射光に基づいて照射方位に存在する物体との距離を測定する処理である。
　測距領域とは、設計上定められている物体を検出する範囲である。測距領域は、例えば、測距期間においてレーザ光が走査される角度範囲と、物体の検出を許容する最長距離と、により特定される。
　右測距部１０Ｒは、車両１００の右前方の測距領域内でレーザ光を走査するように構成される。前測距部１０Ｆは、車両１００の前方の測距領域内でレーザ光を走査するように構成される。左測距部１０Ｌは、車両１００の左前方の測距領域内でレーザ光を走査するように構成される。各測距部は、隣に配置される他の測距部と測距領域の一部が互いに重複するように配置される。本実施形態では、右測距部１０Ｒ及び左測距部１０Ｌは、それぞれ前測距部１０Ｆと測距領域の一部が互いに重複するように配置される。
　［１－２．測距部の構成］
　右測距部１０Ｒ、前測距部１０Ｆ及び左測距部１０Ｌは、基本的な構成が共通している。各測距部の構成を、図３を用いて説明する。
　各測距部は、投光部１１と、駆動部１２と、偏向部材１３と、受光部１４と、を備える。
　投光部１１は、レーザ光を照射するための光源である。本実施形態のレーザ光はパルス状のレーザ光である。投光部１１は、制御部２０からの指示に従い、偏向部材１３へレーザ光を照射するように構成される。
　駆動部１２は、偏向部材１３を回転又は揺動させるためのアクチュエータである。駆動部１２は、棒状の軸部材１２ａを備え、軸部材１２ａを回転又は揺動させる。本実施形態では、駆動部１２は、軸部材１２ａを揺動させるモータである。軸部材１２ａの、回転タイミング、回転移動方向及び角速度は、制御部２０により制御される。
　偏向部材１３は、レーザ光を偏向するための偏向部材である。本実施形態では、偏向部材１３は、ミラーである。偏向部材１３は、駆動部１２の軸部材１２ａに固定され、軸部材１２ａと共に揺動する。偏向部材１３が揺動することにより、投光部１１の照射したレーザ光が偏向部材１３によりその回転角度に応じた方向へ偏向され、測距領域内で走査される。また、走査されたレーザ光が測距領域に存在する物体で反射した反射光が、偏向部材１３によりその回転角度に応じた方向へ偏向され、受光部１４で受光される。
　受光部１４は、レーザ光を受光するためのセンサである。受光部１４は、偏向部材１３が走査したレーザ光の照射方位と同一の方位から受光される反射光が、偏向部材１３により偏向されて入射する位置に設けられる。受光部１４は、受光したレーザ光を電気信号に変換して制御部２０へ出力する。
　［１－３．制御部の構成］
　図２に示す制御部２０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成された電子制御装置である。ＣＰＵは、非遷移的実体的記録媒体であるＲＯＭに格納されたプログラムを実行する。当該プログラムが実行されることで、当該プログラムに対応する方法が実行される。なお、制御部２０は、１つのマイクロコンピュータを備えてもよいし、複数のマイクロコンピュータを備えてもよい。また、制御部２０の機能を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の機能は、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は、デジタル回路、又はアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現されてもよい。
　制御部２０は、右測距部１０Ｒ、前測距部１０Ｆ及び左測距部１０Ｌを制御し、車両１００の周辺に存在する物体との距離を測定する。図４において、横軸は時間を示し、縦軸は偏向部材１３の揺動の角度範囲の中心を０とした偏向部材１３の回転角度を示す。偏向部材１３が揺動する周期は、測距部による距離の測定が行われる周期である。以下では、距離の測定が行われる周期を測距周期ともいう。また、測距周期における距離の測定が行われる期間を測距期間ともいい、距離の測定が行われない期間を非測距期間ともいう。本実施形態では、測距周期における測距期間の割合を高くするため、非測距期間における偏向部材１３の角速度が測距期間における偏向部材１３の角速度よりも速くなるように測距部が制御される。測距期間における偏向部材１３の角速度を測距角速度ともいう。図５には、測距期間における偏向部材１３の回転移動方向Ｒ１、及び、非測距期間における偏向部材１３の回転移動方向Ｒ２が、それぞれ矢印で示される。図５の例では、測距部がレーザ光を走査する方向は、図５において左から右へ向かう方向である。本実施形態では、説明が複雑になることを避けるため、偏向部材１３が回転移動方向Ｒ１に回転している期間全体を測距期間とする。以下では、測距部がレーザ光を走査する方向を走査方向ともいう。
　本実施形態において、制御部２０は、走査方向、測距周期及び測距角速度がそれぞれ同じになるように、各測距部による測距処理を実行させる。すなわち、各測距部による測距処理は、一定の方向へ所定の角速度で周期的にレーザ光が走査されるように実行される。具体的には、偏向部材１３は一定の周期で揺動し、偏向部材１３が一定の方向へ回転移動する期間において、投光部１１から偏向部材１３へレーザ光が照射される。言い換えると、偏向部材１３が一定の方向とは反対の方向へ回転移動する期間は、投光部１１から偏向部材１３へレーザ光が照射されない。
　［１－４．測距領域の重複に起因する誤測定を抑制するための構成］
　上述のように、各測距部は、それぞれ測距領域の一部が互いに重複するように配置される。これは、死角となる領域を無くし、物体を漏れなく検出可能とするためである。しかしながら、このような構成では、複数の測距部のうちの１つにより照射されたレーザ光が、測距領域の重複する部分に存在する物体で反射され、別の測距部で受光されることにより、物体との距離が誤って測定される場合がある。
　本発明者は、次の３つの条件が重なった場合に誤測距が発生することを見出した。
　第１の条件：図１に例示されるように、複数の測距部の測距領域の少なくとも一部が互いに重複すること。
　第２の条件：複数の測距部により照射されるレーザ光の通過領域が測距領域内で干渉すること。図６に示す例では、右測距部１０Ｒにより照射されるレーザ光の通過領域と前測距部１０Ｆにより照射されるレーザ光の通過領域とが図示しない測距領域内で干渉している。
　第３の条件：照射されるレーザ光の通過領域の干渉する領域内に物体境界面が存在すること。図７に示す例では、右測距部１０Ｒにより照射されるレーザ光の通過領域と前測距部１０Ｆにより照射されるレーザ光の通過領域とが干渉する領域内に物体境界面Ｃが存在する。図７において、レーザ光の通過領域は簡易的に直線で図示されている。
　測距部により照射されるレーザ光の通過領域とは、レーザ光の照射方位に沿って延びる領域であって、レーザ光が照射された場合にレーザ光が通る領域である。つまり測距部により照射されるレーザ光の通過領域とは、レーザ光と同じ幅を有する領域である。例えばパルス状のレーザ光が照射される場合、パルス波のオン期間だけでなくオフ期間においても当該領域は特定される。
　上記３つの条件が重なった場合、複数の測距部のうちの１つにより照射されたレーザ光が、測距領域の重複する部分に存在する物体で反射されると、別の測距部で受光される場合がある。例えば、図８は、右測距部１０Ｒにより受光されるレーザ光の受光波形を示している。図８において、横軸は前測距部１０Ｆがレーザ光を照射したタイミングを０とした時間を示し、縦軸は受光した反射光の強度を示す。この例では、前測距部１０Ｆは、右測距部１０Ｒにより照射されたレーザ光の反射光を先に受光している。このため、前測距部１０Ｆにより照射されたレーザ光の反射光の受光波形ＷＦよりも前に右測距部１０Ｒにより照射されたレーザ光の反射光の受光波形ＷＲが検出されている。物体との距離は、レーザ光が照射されたタイミングと反射光が受光されたタイミングとの差により測定されるため、この場合、前測距部１０Ｆは物体との距離を実際よりも短く誤測距してしまう。
　上記３つの条件のうち、上記第１の条件は、設計上の理由により避けることが困難である。また、上記第３の条件は、外的な要因のため対策が困難である。そこで、本実施形態の測距装置１では、上記第２の条件が成立しないように、制御部２０が各測距部を制御する。具体的には、制御部２０は、複数の測距部により照射されるレーザ光の通過領域が測距領域内で干渉しないように、各測距部がレーザ光の走査を開始する開始タイミングを制御する。開始タイミングの条件は、各測距部の配置関係に応じて異なる。
　以下、２つの測距部の配置関係に応じた開始タイミングの条件について説明する。図９に示す測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂは、車両１００に搭載される３つの測距部のうち、測距領域の一部が互いに重複するように配置された任意の２つの測距部である。図９に示す符号の意味は次のとおりであり、位置及び角度は測距部１０Ａ又は測距部１０Ｂが備える偏向部材１３の回転軸の方向から見た平面視で特定される。本実施形態では、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂが備える偏向部材１３の回転軸は平行である。ただし、回転軸の向きは、必ずしも平行である必要はなく、例えば平行に近い向きであってもよい。
　ＤA…測距部１０Ａの基準方位
　ＤB…測距部１０Ｂの基準方位
　ＳA…測距部１０Ａによるレーザ光の走査の開始方位
　ＳB…測距部１０Ｂによるレーザ光の走査の開始方位
　ＰA…測距部１０Ａの偏向部材１３におけるレーザ光を偏向する点である起点位置
　ＰB…測距部１０Ｂの偏向部材１３におけるレーザ光を偏向する点である起点位置
　ＬA…起点位置ＰAを通り基準方位ＤAに平行な直線
　γA…基準方位ＤAを０とする開始方位ＳAの角度である開始角度
　γB…基準方位ＤBを０とする開始方位ＳBの角度である開始角度
　γd…基準方位ＤAを０とする基準方位ＤBの角度である配置ずれ角度
　γB_A…基準方位ＤAを０とする開始方位ＳBの角度である開き角度
　測距部の基準方位とは、設計上基準として定められた方位である。例えば、レーザ光を透過する透過窓が設けられている場合、透過窓の正面の方向、具体的には、透過窓表面における中心又はその近傍部分の法線の方向となることが一般的である。本実施形態では、基準方位は、測距期間においてレーザ光が走査される角度範囲の中心の方位と一致する。
　開始角度γA，γB、配置ずれ角度γd及び開き角度γB_Aは、測距部１０Ａの走査方向側を向くほど値が大きくなる。また、開始角度γA，γB、配置ずれ角度γd及び開き角度γB_Aは、それぞれの基準方位よりも走査方向側でプラスの値、走査方向側とは反対側でマイナスの値をとる。
　図１０に示すように、開始タイミングの条件は、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂの配置関係に応じて、６つの条件に分類される。以下、これら６つの条件について、６種類の配置例に基づき説明する。
　（第１の配置例）
　図１１に示すように、第１の配置例は、起点位置ＰBが基準直線ＬAよりも測距部１０Ａの走査方向の反対側であり、開始角度γAと開き角度γB_Aとの関係がγB_A＜γAとなるように測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂが配置された例である。なお、図１１に示す第１の配置例では、基準方位ＤAと基準方位ＤBとが平行となるように測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂが配置されているが、これは第１の配置例の条件ではない。
　図１２は、第１の配置例における、測距部１０Ａの偏向部材１３の回転角度θA及び測距部１０Ｂの偏向部材１３の回転角度θB_Aの変化を示す。回転角度θA及び回転角度θB_Aはいずれも、基準方位ＤAへレーザ光が照射される回転角度を０とする角度で表される。また、回転角度θA及び回転角度θB_Aの値は、測距期間において上昇し、非測距期間において下降する。測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂの非測距期間は、それぞれ非測距期間α及び非測距期間βで示される。
　制御部２０は、測距部１０Ａ又は測距部１０Ｂが備える偏向部材１３の回転軸の方向から見た平面視で、測距部１０Ａにより照射されるレーザ光の照射方位と、測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の照射方位と、の共通の基準方位ＤAに対する角度の大小関係が逆転しないように、測距部１０Ａによる測距処理と測距部１０による測距処理とを実行させる。測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の通過領域が測距領域内で干渉することを抑制するためである。角度の大小関係が逆転するとは、２つの角度をそれぞれθ１，θ２とした場合、θ１＞θ２の状態からθ１＜θ２の状態になること、又は、θ１＜θ２の状態からθ１＞θ２の状態になることをいう。θ１＝θ２の状態からθ１＞θ２又はθ１＜θ２の状態になること、及び、θ１＞θ２又はθ１＜θ２の状態からθ１＝θ２の状態になることは、角度の大小関係が逆転する事象に含まれない。
　測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂそれぞれにより照射されるレーザ光の照射方位の基準方位ＤAに対する角度は、測距期間における、回転角度θA及び回転角度θB_Aで示されるため、制御部２０は、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂが共に測距期間の状態である共測距状態において回転角度θAと回転角度θB_Aとの値の大小関係が逆転しないように、測距部１０Ａによる測距処理と測距部１０による測距処理とを実行させる。起点位置ＰBが基準直線ＬAよりも測距部１０Ａの走査方向の反対側である場合、図１２に示すように、共測距状態において回転角度θB_Aが回転角度θAの値が上回らなければよい。回転角度θAに対する回転角度θB_Aの大きさは、測距部１０Ａがレーザ光の走査を開始するタイミングに対する測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングが早いほど大きくなる。ただし、第１の配置例では、開き角度γB_Aが開始角度γAよりも小さい。このため、回転角度θB_Aが回転角度θAを上回らない限度で、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングを早くすることができる。一方、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングを遅くしすぎることにより、測距部１０Ｂの測距期間が終了する前に測距部１０Ａの測距期間が開始すると、回転角度θB_Aが回転角度θAを上回ってしまう。そのため、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングの遅れが、測距部１０Ｂの非測距期間βよりも大きくならないようにする必要がある。
　そこで、第１の配置例では、制御部２０は、測距部１０Ａがレーザ光の走査を開始するタイミングに対する測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングｔを、－Φ≦ｔ≦βの範囲に制御する。ここで、Φは、開始方位ＳAと開始方位ＳBとがなす角度を上記測距角速度で回転移動するのに必要な期間である。これにより、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の通過領域が干渉することを抑制することができる。
　なお、図９に示す配置例は、第１の配置例の他の例である。図１１に示す第１の配置例では、基準方位ＤAと基準方位ＤBとが平行であるが、図９に示す第１の配置例では、基準方位ＤAが基準方位ＤBよりも測距部１０Ａの走査方向側を向いている。
　図１３は、図９に示す第１の配置例における、回転角度θA及び回転角度θB_Aの変化を示す。図１１に示す第１の配置例と同様、共測距状態において、回転角度θAと回転角度θB_Aとの値の大小関係が逆転しないためには、回転角度θB_Aが回転角度θAを上回らなければよい。したがって、図１１に示す第１の配置例と同様、制御部２０は、タイミングｔを－Φ≦ｔ≦βの範囲に制御することで、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の通過領域が干渉することを抑制することができる。
　（第２の配置例）
　図１４に示すように、第２の配置例は、起点位置ＰBが基準直線ＬAよりも測距部１０Ａの走査方向の反対側であり、開始角度γAと開き角度γB_Aとの関係がγB_A＝γAとなるように測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂが配置された例である。
　図１５は、第２の配置例における、回転角度θA及び回転角度θB_Aの変化を示す。第２の配置例では、開き角度γB_Aが開始角度γAと等しい。このため、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングを、測距部１０Ａがレーザ光の走査を開始するタイミングと同時又はそれよりも遅くする必要がある。一方、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングを遅くしすぎることにより、測距部１０Ｂの測距期間が終了する前に測距部１０Ａの測距期間が開始すると、回転角度θB_Aが回転角度θAを上回ってしまう。そのため、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングの遅れが、測距部１０Ｂの非測距期間βよりも大きくならないようにする必要がある。
　そこで、第２の配置例では、制御部２０は、測距部１０Ａがレーザ光の走査を開始するタイミングに対する測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングｔを、０≦ｔ≦βの範囲に制御する。これにより、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の通過領域が干渉することを抑制することができる。
　（第３の配置例）
　図１６に示すように、第３の配置例は、起点位置ＰBが基準直線ＬAよりも測距部１０Ａの走査方向の反対側であり、開始角度γAと開き角度γB_Aとの関係がγB_A＞γAとなるように測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂが配置された例である。なお、図１６に示す第３の配置例では、基準方位ＤAが基準方位ＤBよりも測距部１０Ａの走査方向側を向くように測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂが配置されているが、これは第３の配置例の条件ではない。
　図１７は、第３の配置例における、回転角度θA及び回転角度θB_Aの変化を示す。第３の配置例では、開き角度γB_Aが開始角度γAよりも大きい。このため、回転角度θB_Aが回転角度θAを上回らないように、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングを遅くする必要がある。一方、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングを遅くしすぎることにより、測距部１０Ｂの測距期間が終了する前に測距部１０Ａの測距期間が開始すると、回転角度θB_Aが回転角度θAを上回ってしまう。そのため、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングの遅れが、測距部１０Ｂの非測距期間βよりも大きくならないようにする必要がある。
　そこで、第３の配置例では、制御部２０は、測距部１０Ａがレーザ光の走査を開始するタイミングに対する測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングｔを、Φ≦ｔ≦βの範囲に制御する。これにより、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の通過領域が干渉することを抑制することができる。
　なお、図１８に示す配置例は、第３の配置例の他の例である。図１６に示す第３の配置例では、基準方位ＤAが基準方位ＤBよりも測距部１０Ａの走査方向側を向いているが、図１８に示す第３の配置例では、基準方位ＤBが基準方位ＤAよりも測距部１０Ａの走査方向側を向いている。
　図１９は、図１８に示す第３の配置例における、回転角度θA及び回転角度θB_Aの変化を示す。図１６に示す第３の配置例と同様、制御部２０は、タイミングｔをΦ≦ｔ≦βの範囲に制御することで、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の通過領域が干渉することを抑制することができる。
　（第４の配置例）
　図２０に示すように、第４の配置例は、起点位置ＰBが基準直線ＬAよりも測距部１０Ａの走査方向側であり、開始角度γAと開き角度γB_Aとの関係がγB_A＜γAとなるように測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂが配置された例である。なお、図２０に示す第４の配置例では、基準方位ＤAと基準方位ＤBとが平行となるように測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂが配置されているが、これは第４の配置例の条件ではない。
　制御部２０は、測距部１０Ａ又は測距部１０Ｂが備える偏向部材１３の回転軸の方向から見た平面視で、測距部１０Ａにより照射されるレーザ光の照射方位と、測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の照射方位と、の共通の基準方位ＤAに対する角度の大小関係が逆転しないように、測距部１０Ａによる測距処理と測距部１０による測距処理とを実行させる。測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の通過領域が測距領域内で干渉することを抑制するためである。具体的には、制御部２０は、共測距状態において回転角度θAと回転角度θB_Aとの値の大小関係が逆転しないように、測距部１０Ａによる測距処理と測距部１０による測距処理とを実行させる。
　図２１は、第４の配置例における、回転角度θA及び回転角度θB_Aの変化を示す。起点位置ＰBが基準直線ＬAよりも測距部１０Ａの走査方向側である場合、図２１に示すように、回転角度θB_Aが回転角度θAを下回らなければよい。第４の配置例では、開き角度γB_Aが開始角度γAよりも大きい。このため、回転角度θB_Aが回転角度θAを下回らないように、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングを早くする必要がある。一方、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングを早くしすぎることにより、測距部１０Ａの測距期間が終了する前に測距部１０Ｂの測距期間が開始すると、回転角度θB_Aが回転角度θAを下回ってしまう。そのため、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングのリードが、測距部１０Ａの非測距期間αよりも大きくならないようにする必要がある。
　そこで、第４の配置例では、制御部２０は、測距部１０Ａがレーザ光の走査を開始するタイミングに対する測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングｔを、－α≦ｔ≦－Φの範囲に制御する。これにより、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の通過領域が干渉することを抑制することができる。
　なお、図２２に示す配置例は、第４の配置例の他の例である。図２０に示す第４の配置例では、基準方位ＤAと基準方位ＤBとが平行であるが、図２２に示す第４の配置例では、基準方位ＤAが基準方位ＤBよりも測距部１０Ａの走査方向側を向いている。
　図２３は、図２２に示す第４の配置例における、回転角度θA及び回転角度θB_Aの変化を示す。図２０に示す第４の配置例と同様、制御部２０は、タイミングｔを－α≦ｔ≦－Φの範囲に制御することで、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の通過領域が干渉することを抑制することができる。
　なお、第４の配置例は、第３の配置例における測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂの配置を入れ替えた配置例と捉えることもできる。つまり、第４の配置例は、第３の配置例と実質的に同一である。
　（第５の配置例）
　図２４に示すように、第５の配置例は、起点位置ＰBが基準直線ＬAよりも測距部１０Ａの走査方向側であり、開始角度γAと開き角度γB_Aとの関係がγB_A＝γAとなるように測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂが配置された例である。
　図２５は、第５の配置例における、回転角度θA及び回転角度θB_Aの変化を示す。第５の配置例では、開き角度γB_Aが開始角度γAと等しい。このため、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングを、測距部１０Ａがレーザ光の走査を開始するタイミングと同時又はそれよりも早くする必要がある。一方、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングを早くしすぎることにより、測距部１０Ａの測距期間が終了する前に測距部１０Ｂの測距期間が開始すると、回転角度θB_Aが回転角度θAを下回ってしまう。そのため、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングのリードが、測距部１０Ａの非測距期間αよりも大きくならないようにする必要がある。
　そこで、第５の配置例では、制御部２０は、測距部１０Ａがレーザ光の走査を開始するタイミングに対する測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングｔを、－α≦ｔ≦０の範囲に制御する。これにより、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の通過領域が干渉することを抑制することができる。
　なお、第５の配置例は、第２の配置例における測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂの配置を入れ替えた配置例と捉えることもできる。つまり、第５の配置例は、第２の配置例と実質的に同一である。
　（第６の配置例）
　図２６に示すように、第６の配置例は、起点位置ＰBが基準直線ＬAよりも測距部１０Ａの走査方向側であり、開始角度γAと開き角度γB_Aとの関係がγB_A＞γAとなるように測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂが配置された例である。なお、図２６に示す第６の配置例では、開始角度γBと配置ずれ角度γdと開き角度γB_Aとの関係がγB_A＝γB－γdとなるように測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂが配置されているが、これは第６の配置例の条件ではない。
　図２７は、第６の配置例における、回転角度θA及び回転角度θB_Aの変化を示す。第６の配置例では、開き角度γB_Aが開始角度γAよりも小さい。このため、回転角度θB_Aが回転角度θAを下回らない限度で、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングを遅くすることができる。一方、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングを早くしすぎることにより、測距部１０Ａの測距期間が終了する前に測距部１０Ｂの測距期間が開始すると、回転角度θB_Aが回転角度θAを下回ってしまう。そのため、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングのリードが、測距部１０Ａの非測距期間αよりも大きくならないようにする必要がある。
　そこで、第６の配置例では、制御部２０は、測距部１０Ａがレーザ光の走査を開始するタイミングに対する測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングｔを、－α≦ｔ≦Φの範囲に制御する。これにより、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の通過領域が干渉することを抑制することができる。
　なお、図２８に示す配置例は、第６の配置例の他の例である。図２６に示す第６の配置例では、開始角度γBと配置ずれ角度γdと開き角度γB_Aとの関係がγB_A＝γB－γdであるが、図２８に示す配置例は、開始角度γBと配置ずれ角度γdと開き角度γB_Aとの関係がγB_A＝γd－γBである。
　図２９は、図２８に示す第６の配置例における、回転角度θA及び回転角度θB_Aの変化を示す。図２６に示す第６の配置例と同様、制御部２０は、タイミングｔを－α≦ｔ≦Φの範囲に制御することで、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の通過領域が干渉することを抑制することができる。
　なお、第６の配置例は、第１の配置例における測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂの配置を入れ替えた配置例と捉えることもできる。つまり、第６の配置例は、第１の配置例と実質的に同一である。
　［１－５．複数の測距部の走査タイミングを分散するための構成］
　本実施形態の制御部２０は、上述したように誤測距を抑制するだけでなく、複数の測距部の走査タイミングを分散するように、各測距部を制御する。具体的には、制御部２０は、偏向部材１３の角速度を変化させるタイミングが各測距部で互いに異なるように、各測距部を制御する。また、制御部２０は、偏向部材１３の角速度が最も速い期間の少なくとも一部が各測距部で互いに重ならないように、各測距部を制御する。なお、以下では、測距部が２つの場合を前提に説明しているが、測距部が３つ以上の場合も同様である。
　［１－５－１．複数の測距部の切替タイミングを異ならせるための構成］
　本実施形態の測距処理においては、測距期間と非測距期間とが交互に繰り返される。そのため、図３０に示すように、測距部１０Ａの偏向部材１３の回転角度θA及び測距部１０Ｂの偏向部材１３の回転角度θBは、測距期間において上昇し、非測距期間において下降する。回転角度θBは、基準方位ＤBへレーザ光が照射される回転角度を０とする角度で表される。制御部２０が偏向部材１３の角速度を変化させるタイミング、換言すれば、測距期間と非測距期間とが切り替わるタイミングである切替タイミングでは、測距部１０Ａの駆動部１２に流れる電流の値ＩA及び測距部１０Ｂの駆動部１２に流れる電流の値ＩBが、瞬間的に大きくなる。このため、図３０に示すように、複数の測距部の切替タイミングが重なり、瞬時電流のピークが重なると、車両１００全体での瞬時電流が増加し、受光部１４により出力される電気信号等にノイズが発生する原因になる。また、車両１００全体の電源設計においても、重なった瞬時電流をベースに冗長な設計がされることになる。
　そこで、図３１に示すように、制御部２０は、切替タイミングが複数の測距部で互いに異なるように、つまり、切替タイミングがずれるように、複数の測距部を制御する。このような制御により、瞬時電流のピークが重なりにくくなり、車両１００全体での瞬時電流の増加が抑制される。
　［１－５－２．偏向部材の角速度が最も速い期間を重なりにくくするための構成］
　偏向部材１３の角速度が最も速い期間には、測距部１０Ａの駆動部１２に流れる電流の値ＩA及び測距部１０Ｂの駆動部１２に流れる電流の値ＩBが他の期間よりも大きくなる。図３０に示すように、本実施形態では、非測距期間における偏向部材１３の角速度が測距角速度よりも速くなるように測距部が制御される。つまり、本実施形態では、非測距期間が、偏向部材１３の角速度が最も速い期間である。この場合、非測距期間においては、測距部１０Ａの駆動部１２に流れる電流の値ＩA及び測距部１０Ｂの駆動部１２に流れる電流の値ＩBが、測距期間よりも大きくなる。このため、例えば図３０に示すように、複数の測距部の非測距期間が重なると、車両１００全体での電流が増加し、受光部１４により出力される電気信号等にノイズが発生する原因になる。また、車両１００全体の電源設計においても、重なった瞬時電流をベースに冗長な設計がされることになる。
　そこで、図３１に示すように、本実施形態では、制御部２０は、非測距期間の少なくとも一部が複数の測距部で互いに重ならないように、複数の測距部を制御する。例えば、２つの測距部で非測距期間の長さが互いに異なる場合、長い方の非測距期間の少なくとも一部が短い方の非測距期間と重ならないことは必然である。したがって、このような例では、短い方の非測距期間の少なくとも一部も長い方の非測距期間と重ならないことを意味する。このような制御により、車両１００全体での電流の増加が抑制される。
　［１－６．効果］
　以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
　（１ａ）測距装置１は、複数の測距部により照射されるレーザ光の通過領域が測距領域内で干渉しないように、各測距部による測距処理を実行する。このような構成によれば、測距領域の一部が互いに重複する複数の測距部により物体との距離が誤って測定されることを抑制することができる。特に、測距装置１は、各測距部による測距処理を並行して実行するため、各測距部による測距処理が並行しないように順に実行される構成と比較して、全ての測距領域についての測距処理を完了するまでに要する時間を短くできる。
　（１ｂ）測距装置１は、測距部１０Ａ又は測距部１０Ｂが備える偏向部材１３の回転軸の方向から見た平面視で、測距部１０Ａにより照射されるレーザ光の照射方位と、測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の照射方位と、の共通の基準方位ＤAに対する角度の大小関係が逆転しないように、測距部１０Ａによる測距処理と測距部１０による測距処理とを実行させる。このような構成によれば、複数の測距部により照射されるレーザ光の通過領域が測距領域内で干渉することを抑制することができる。
　（１ｃ）測距装置１は、測距周期が同じになるように、各測距部による測距処理を実行させる。このような構成によれば、例えばレーザ光の走査を開始するタイミングを制御することにより、測距部１０Ａにより照射されるレーザ光の照射方位と、測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の照射方位と、の共通の基準方位ＤAに対する角度の大小関係が逆転しないように各測距部による測距周期の位相差を設定することができる。
　（１ｄ）測距周期には、非測距期間が含まれる。このような構成によれば、複数の測距部により照射されるレーザ光の通過領域が測距領域内で干渉することを抑制しつつ、例えばレーザ光の走査を開始するタイミングといったパラメータの設計の自由度を高めることができる。
　（１ｅ）測距装置１は、測距領域の一部が互いに重複するように配置された２つの測距部のうち、走査方向側に配置された測距部の偏向部材１３の回転角度を、走査方向側とは反対側に配置された測距部の偏向部材１３の回転角度が上回らないように、各測距部がレーザ光の走査を開始するタイミングを制御する。このような構成によれば、複数の測距部により照射されるレーザ光の通過領域が測距領域内で干渉することを抑制することができる。
　（１f）測距装置１は、切替タイミングが複数の測距部で互いに異なるように、複数の測距部を制御する。このような構成によれば、瞬時電流のピークの重なりを抑制し、車両１００全体での瞬時電流の増加を抑制することができる。
　（１ｇ）測距装置１は、偏向部材１３の角速度が最も速い期間の少なくとも一部が複数の測距部で互いに重ならないように、複数の測距部を制御する。このような構成によれば、瞬時電流のピークの重なりを抑制し、車両１００全体での電流の増加を抑制することができる。
　［２．第２実施形態］
　第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する本明細書中の記載及び図面を参照する。
　第２実施形態では、第１実施形態と同様、制御部２０は、走査方向及び測距周期がそれぞれ同じになるように、各測距部による測距処理を実行させる。ただし、第２実施形態では、制御部２０は、測距角速度が異なるように各測距部による測距処理を実行させる。
　第２実施形態では、図９に示すように測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂが配置されている。ただし、測距部１０Ａの測距角速度ωＡよりも測距部１０Ｂの測距角速度ωＢの方が大きい。測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の通過領域が測距領域内で干渉することを抑制するために、図３２に示すように、共測距状態となる期間ＴＡにおいて、回転角度θB_Aが回転角度θAを上回らないようにする必要がある。図３２において、測距角速度ωＡ及び測距角速度ωＢは、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂそれぞれの測距期間におけるθA及びθB_Aの値を示す直線の傾きで示される。回転角度θAと回転角度θB_Aとの差は、測距部１０Ａの測距角速度ωＡに対する測距部１０Ｂの測距角速度ωＢが速いほど、急速に縮まる。加えて、共測距状態となる期間ＴＡが長いほど回転角度θAと回転角度θB_Aとの差が縮まっていく。
　そこで、制御部２０は、共測距状態となる期間ＴＡが、共測距状態の開始時における測距部１０Ａと測距部１０Ｂとの照射方位のなす角度を共測距状態における第２の測距部と第１の測距部との測距角速度の差分で割った値以下となるように、測距部１０Ａの測距角速度ωＡ及び測距部１０Ｂの測距角速度ωＢを制御する。
　また、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングを遅くしすぎることにより、測距部１０Ｂの測距期間が終了する前に測距部１０Ａの測距期間が開始すると、回転角度θB_Aが回転角度θAを上回ってしまう。さらに、測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングを早くしすぎることにより、測距部１０Ａの測距期間が終了する前に測距部１０Ｂの測距期間が開始しても、回転角度θB_Aが回転角度θAを上回ってしまう。
　そこで、制御部２０は、測距部１０Ａがレーザ光の走査を開始するタイミングに対する測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングが、測距部１０Ａの非測距期間を表す値を下限値とし、測距部１０Ｂの非測距期間を表す値を上限値とする範囲内であるように制御する。つまり、制御部２０は、測距部１０Ａがレーザ光の走査を開始するタイミングに対する測距部１０Ｂがレーザ光の走査を開始するタイミングｔを、α≦ｔ≦βの範囲に制御する。
　例えば測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂでレーザ光の走査を開始するタイミングを同時にする場合、制御部２０は、測距角速度ωＡ及び測距角速度ωＢの関係がＴＡ≦｜γB_A－γA｜／（ωＢ－ωＡ）となるように、測距部１０Ａの測距角速度ωＡ及び測距部１０Ｂの測距角速度ωＢを制御する。
　これにより、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の通過領域が測距領域内で干渉することを抑制することができる。
　［３．他の実施形態］
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
　（３ａ）上記各実施形態では、少なくとも走査方向及び測距周期がそれぞれ同じになるように、各測距部による測距処理が実行される構成を例示したが、これらのうち少なくとも１つが異なっていてもよい。例えば、測距周期が異なっていてもよい。
　（３ｂ）上記各実施形態では、制御部２０が、各測距部それぞれの動作を制御する機能及び各測距部による測距処理を統括的に制御する機能の両方を有する構成を例示したが、制御部２０の構成はこれに限定されるものではない。例えば、各測距部それぞれの動作を制御する機能を、各測距部に分散させてもよい。例えばこの場合、各測距部による測距処理を統括的に制御する機能は、各測距部がそれぞれ備える制御部間において通信することで実現されてもよいし、それらの制御部とは別の制御部が制御を実行することで実現されてもよい。
　（３ｃ）上記各実施形態では、各測距部は、走査方向に並んで配置されていた。しかし、図３３に示すように、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂが、偏向部材１３の回転軸の方向に沿って並んで配置されてもよい。この場合、各測距部は、隣に配置される他の測距部と測距領域の一部が偏向部材１３の回転軸の方向で互いに重複するように配置される。図３３に示す例では、各測距部は、断面形状Ｆが走査方向と垂直な方向に沿って長いレーザ光を走査する。制御部２０は、複数の測距部により照射されるレーザ光の通過領域が測距領域の重複する部分で干渉しないように、各測距部による測距処理を実行させる。例えば、走査方向、測距周期及び測距角速度がそれぞれ同じである場合には、回転角度θAと回転角度θB_Aとを異ならせればよい。具体的には、測距期間においてレーザ光が走査される角度範囲が同じである場合、走査タイミングをずらせばよい。また、測距期間においてレーザ光が走査される角度範囲が異なる場合、走査タイミングが一致しない範囲内で走査タイミングを調整すればよい。
　（３ｄ）上記第２実施形態では、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂのうち測距部１０Ｂが測距部１０Ａの走査方向側とは反対側に配置され、測距角速度ωＡよりも測距角速度ωＢが大きい構成を例示した。しかし、各測距部の配置及び測距角速度の大小関係はこれに限定されるものではない。例えば、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂのうち測距部１０Ｂは測距部１０Ａの走査方向側に配置されてもよいし、測距角速度ωＢよりも測距角速度ωＡの方が大きくてもよい。
　（３ｅ）上記各実施形態では、例えば図１２に示すように、駆動部１２が、回転角度の変化を示す波形が共に周期性のある波形となるように測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂの偏向部材１３を回転移動させる構成を例示した。具体的には、波形の種類が、測距期間と非測距期間とが交互に繰り返される三角波となるように回転移動させる構成を例示した。しかし、偏向部材１３の回転移動はこれに限定されるものではない。例えば図３４に示すように、駆動部１２は、回転角度の変化を示す波形の種類が正弦波となるように偏向部材１３を回転移動させてもよい。この例では、測距周期の全体が測距期間である。例えば、測距周期を同じにする場合、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂの偏向部材１３の回転角度の変化を示す正弦波はそれぞれ、下式（１）及び下式（２）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  
　ここで、ωは測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂの偏向部材１３の角速度ωであり、ｔは時間であり、θはθA及びθB_Aの位相差θである。
　図９に示すように測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂが配置される場合、測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂにより照射されるレーザ光の通過領域が干渉することを抑制するためには、共測距状態において回転角度θB_Aが回転角度θAの値が上回らなければよい。したがって、下式（３）の関係が満たされればよく、ゆえに、下式（４）の関係が満たされるようにθが設定されればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  
　また例えば図３５に示すように、駆動部１２は、回転角度の変化を示す波形の種類が互いに異なるように測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂの偏向部材１３を回転移動させてもよい。また例えば図３６に示すように、駆動部１２は、周期性が無いように測距部１０Ａ及び測距部１０Ｂの偏向部材１３を回転移動させてもよい。
　（３ｆ）上記各実施形態では、駆動部１２は、偏向部材１３を揺動させる構成であるが、駆動部１２は、偏向部材１３を回転させる構成でもよい。
　（３ｇ）上記各実施形態では、複数の測距部により照射されるレーザ光の通過領域が測距領域内のみならず測距領域外においても干渉しないように制御が実行される構成を例示した。しかし、レーザ光の通過領域が測距領域外で干渉することは許容されてもよい。
　（３ｈ）上記各実施形態では、３つの測距部がそれぞれ車両１００の周囲の前方に測距領域を持つように配置される構成を例示したが、測距部の数及び配置はこれに限定されるものではない。例えば、測距部の数は２つ又は４つ以上でもよく、また、車両１００の周囲の後方に測距領域を持つように各測距部が配置されてもよい。
　（３ｉ）上記各実施形態では、車両１００に搭載される測距装置１を例示したが、測距装置の用途はこれに限定されない。例えば、車両以外の移動体、具体的にはドローンなどの飛行体に測距装置が搭載されてもよい。
　（３ｊ）上記各実施形態では、駆動部１２がモータである構成を例示したが、駆動部１２の構成はこれに限定されるものではない。例えば、駆動部１２はＭＥＭＳでもよい。ＭＥＭＳとは、Ｍｉｃｒｏ－ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ－ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｙｓｔｅｍの略である。
　（３ｋ）上記各実施形態では、偏向部材１３としてミラーを用いる構成を例示したが、レーザ光を偏向可能な他の偏向部材、例えばプリズムが偏向部材１３として用いられてもよい。
　（３ｌ）図３に示した測距部の構成は一例であり、他の構成であってもよい。例えば、投光部１１からのレーザ光がハーフミラーを透過して偏向部材１３へ照射され、偏向部材１３からの反射光については当該ハーフミラーで反射されて受光部１４で受光されるように、測距部が構成されていてもよい。
　（３ｍ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。

Claims (10)

  1. 　測距装置（１）であって、
    　複数の測距部（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｆ，１０Ｌ，１０Ｒ）と、
    　前記複数の測距部を制御するように構成される制御部（２０）と、
    　を備え、
    　前記複数の測距部のそれぞれは、レーザ光を偏向する偏向部材を備え、前記偏向部材を回転又は揺動させることにより、照射するレーザ光の照射方位を変化させて所定の測距領域内でレーザ光を走査し、前記照射方位と同一の方位から受光される反射光に基づいて前記照射方位に存在する物体との距離を測定する、測距処理を実行可能に構成され、
    　前記複数の測距部は、前記測距領域の一部が互いに重複する第１の測距部及び第２の測距部を備え、
    　前記制御部は、前記第１の測距部により照射されるレーザ光が通る領域である第１の通過領域と前記第２の測距部により照射されるレーザ光が通る領域である第２の通過領域とが前記測距領域内で干渉しないように、前記第１の測距部による前記測距処理と前記第２の測距部による前記測距処理とを並行して実行させる、測距装置。
  2. 　請求項１に記載の測距装置であって、
    　前記制御部は、前記第１の測距部又は前記第２の測距部が備える前記偏向部材の回転軸の方向から見た平面視で、前記第１の測距部により照射されるレーザ光の前記照射方位と、前記第２の測距部により照射されるレーザ光の前記照射方位と、の共通の基準方位に対する角度の大小関係が逆転しないように、前記第１の測距部による前記測距処理と前記第２の測距部による前記測距処理とを実行させる、測距装置。
  3. 　請求項２に記載の測距装置であって、
    　前記制御部は、距離の測定が行われる周期である測距周期が同じになるように、前記第１の測距部による前記測距処理と前記第２の測距部による前記測距処理とを実行させる、測距装置。
  4. 　請求項３に記載の測距装置であって、
    　前記測距周期には、距離の測定が行われる期間である測距期間と、距離の測定が行われない期間である非測距期間と、が含まれ、
    　前記制御部は、前記第１の測距部及び前記第２の測距部が共に前記測距期間の状態において前記第１の通過領域と前記第２の通過領域とが前記測距領域内で干渉しないように、前記第１の測距部による前記測距処理と前記第２の測距部による前記測距処理とを実行させる、測距装置。
  5. 　請求項４に記載の測距装置であって、
    　前記制御部は、レーザ光を走査する方向である走査方向、及び、前記測距期間における前記偏向部材の回転又は揺動の角速度である測距角速度が、それぞれ同じになるように、前記第１の測距部による前記測距処理と前記第２の測距部による前記測距処理とを実行させ、
    　前記第１の測距部及び前記第２の測距部は、前記第１の測距部の前記偏向部材の回転軸が前記第２の測距部の前記偏向部材の回転軸よりも前記走査方向側になるように、前記走査方向に沿って並んで配置され、
    　前記第１の測距部がレーザ光の走査を開始するタイミングに対する前記第２の測距部がレーザ光の走査を開始するタイミングが、前記第１の測距部がレーザ光の走査を開始する前記照射方位である第１の開始方位と前記第２の測距部がレーザ光の走査を開始する前記照射方位である第２の開始方位とがなす角度を前記測距角速度で回転移動するのに必要な時間を表す値であって前記第１の開始方位が前記第２の開始方位よりも前記走査方向側を向く場合には符号をマイナスとする値を下限値とし、前記第２の測距部の前記非測距期間を表す値を上限値とする範囲内である、測距装置。
  6. 　請求項２に記載の測距装置であって、
    　前記制御部は、距離の測定が行われる期間における前記偏向部材の回転又は揺動の角速度である測距角速度が互いに異なるように、前記第１の測距部による前記測距処理と前記第２の測距部による前記測距処理とを実行させる、測距装置。
  7. 　請求項６に記載の測距装置であって、
    　距離の測定が行われる周期である測距周期には、距離の測定が行われる期間である測距期間と、距離の測定が行われない期間である非測距期間と、が含まれ、
    　前記制御部は、前記第１の測距部及び前記第２の測距部が共に前記測距期間の状態である共測距状態において前記第１の通過領域と前記第２の通過領域とが前記測距領域内で干渉しないように、前記第１の測距部による前記測距処理と前記第２の測距部による前記測距処理とを実行させる、測距装置。
  8. 　請求項７に記載の測距装置であって、
    　前記制御部は、前記測距周期、及び、レーザ光を走査する方向である走査方向が、それぞれ同じになるように、前記第１の測距部による前記測距処理と前記第２の測距部による前記測距処理とを実行させ、
    　前記第１の測距部及び前記第２の測距部は、前記第１の測距部の前記偏向部材の回転軸が前記第２の測距部の前記偏向部材の回転軸よりも前記走査方向側になるように、前記走査方向に沿って並んで配置され、
    　前記共測距状態となる期間が、前記共測距状態の開始時における前記第１の測距部と前記第２の測距部との前記照射方位のなす角度を前記共測距状態における前記第２の測距部と前記第１の測距部との前記測距角速度の差分で割った値以下である、測距装置。
  9. 　請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の測距装置であって、
    　前記制御部は、前記偏向部材の回転又は揺動の角速度を変化させるタイミングが前記複数の測距部で互いに異なるように、前記複数の測距部を制御する、測距装置。
  10. 　請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の測距装置であって、
    　前記制御部は、前記偏向部材の回転又は揺動の角速度が最も速い期間の少なくとも一部が前記複数の測距部で互いに重ならないように、前記複数の測距部を制御する、測距装置。
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