WO2022059570A1 - 周辺監視センサ - Google Patents

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Inventor
宙 井上
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株式会社小糸製作所
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements

Definitions

  • the present invention relates to a peripheral monitoring sensor.
  • a general LiDAR is a sensor that emits invisible light (infrared laser light) in front of it and acquires information such as the distance to the object and the shape of the object based on the emitted light and the reflected light.
  • LiDAR is equipped with a scanning mechanism for irradiating a wide target range with a laser beam, and periodic vibration occurs.
  • vibration radiation sound may be generated from the housing or exterior having the same frequency as the resonance frequency of the resonating component.
  • a vibrating radiated sound includes a large band in the human audible range, it is recognized as an unpleasant sound. Therefore, when mounting LiDAR as a peripheral monitoring device in a vehicle, it is important to design it in consideration of vibration radiation sound.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and one of its exemplary purposes is to provide a new technique for reducing the noise generated by the peripheral monitoring sensor.
  • the peripheral monitoring sensor includes a light emitting unit, a scanning unit configured to periodically scan the periphery with the emitted light emitted from the light emitting unit, and the emitted light. It includes a sensor unit having a light receiving unit that receives reflected light reflected in the periphery, a housing that covers the sensor unit, and a resonance suppression unit that suppresses resonance of the housing due to components that resonate in the sensor unit.
  • the resonance of the housing is suppressed, and the noise generated by the peripheral monitoring sensor can be reduced.
  • the housing has a box shape having a plurality of surfaces, and the resonance suppression unit may suppress resonance on at least one of the plurality of surfaces other than the transmission surface through which the emitted light is transmitted. As a result, resonance can be suppressed without significantly hindering the scanning of the surroundings by the emitted light emitted from the light emitting unit.
  • the resonance suppression unit resonates with the accelerometer provided on the front or back side of the housing, the actuator provided on the side opposite to the side where the accelerometer is provided, and the acceleration signal acquired from the accelerometer. It may have a control unit that controls the movement of the actuator so as to suppress the above. As a result, resonance can be suppressed with high accuracy.
  • the resonance suppression unit has an accelerometer provided on the front side or the back side of the housing, an actuator provided on the side opposite to the side on which the accelerometer is provided, and a control unit for controlling the movement of the actuator. May be good.
  • the control unit may control the actuator so as to suppress the resonance of the housing based on the control signal generated in advance using the acceleration signal acquired from the accelerometer. As a result, the calculation load in the control unit can be reduced as compared with the feedback control. In addition, the time delay of control can be reduced as compared with feedback control.
  • the resonance suppression unit includes an accelerometer provided on the front or back side of the housing, an oil damper and a spring provided on the side opposite to the side where the accelerometer is provided, and a control unit that controls the characteristics of the oil damper. May have.
  • the control unit may control the characteristics of the oil damper so as to suppress the resonance of the housing based on the control signal generated in advance using the acceleration signal acquired from the accelerometer. As a result, the calculation load in the control unit can be reduced as compared with the feedback control. In addition, the time delay of control can be reduced as compared with feedback control.
  • the resonance suppression unit may include an accelerometer, an oil damper and a spring provided at the same location between the vehicle and the housing, and a control unit for controlling the characteristics of the oil damper.
  • the control unit may control the characteristics of the oil damper so as to suppress the resonance of the housing based on the control signal generated in advance using the acceleration signal acquired from the accelerometer. As a result, the calculation load in the control unit can be reduced as compared with the feedback control. In addition, the time delay of control can be reduced as compared with feedback control.
  • a sound insulating member that covers the housing and insulates at least a part of the frequency components of the vibration radiated sound due to the resonance of the housing may be further provided. This can reduce the noise caused by some frequency components.
  • the sound insulating member may insulate the high frequency component of the vibration radiated sound, and the resonance suppressing unit may suppress the low frequency component of the vibration radiated sound.
  • the noise generated by the peripheral monitoring sensor can be further reduced as compared with the case where resonance is suppressed by one type of member.
  • the noise generated by the peripheral monitoring sensor can be reduced.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3 (a) is a perspective view showing the appearance of LiDAR according to the present embodiment
  • FIG. 3 (b) is a sectional view taken along the line BB of FIG. 3 (a).
  • FIG. 1 is a diagram showing the appearance of LiDAR.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the LiDAR 10 shown in FIG. 1 includes a sensor unit 12, a housing 14 that covers the sensor unit 12, and a translucent cover 15 made of a material that allows light emitted from the sensor unit 12 to pass through.
  • the sensor unit 12 includes a light emitting unit 16, a scanning unit 18 configured to periodically scan the periphery with the emitted light emitted from the light emitting unit 16, and the emitted light reflected in the periphery. It has a light receiving unit 20 that receives reflected light.
  • the light emitting unit 16 is, for example, a laser light source that emits infrared light.
  • the light receiving unit 20 is a photodetector such as a photodiode.
  • the scanning unit 18 supports a light emitting lens 22 that emits light to the periphery, a light receiving lens 24 that receives light from the periphery, a lens holder 26 that holds the light emitting lens 22 and the light receiving lens 24, and a lens holder 26. It has a flexible portion 30 that is fixed so as to swing with respect to a base plate 28 that constitutes a part of the housing 14.
  • the flexible portion 30 is a pair of plate-shaped members having a spring property. The flexible portion 30 is periodically displaced by the scanning actuator 32, and the lens holder 26 vibrates in the direction of the arrow accordingly.
  • the light emitted from the light emitting unit 16 arranged on the rear focal plane of the light emitting lens 22 is parallelized and scanned forward. Further, when a part of the scanned light is reflected by an object and is incident on the light receiving lens 24, the light is detected by focusing on the light receiving unit 20 arranged on the rear focal plane of the light receiving lens 24. Then, the LiDAR 10 can scan the front one-dimensionally by the lens holder 26 reciprocating linearly as shown by the arrow, and can obtain information on the direction in which the object exists and the distance to the object. ..
  • the sensor unit 12 shown in FIG. 1 describes the case of one-dimensional scanning, two-dimensional scanning may be realized by combining a plurality of flexible portions.
  • the LiDAR 10 has a component that resonates with a part of the components constituting the sensor unit 12, and when the housing 14 having the same resonance frequency as this component resonates, the vibration radiation sound is emitted. Occur.
  • the LiDAR 10 attached to the vehicle can be a noise source for the human.
  • the LiDAR 10 is mounted in the vehicle, it can be louder for the occupants. Therefore, as a result of diligent studies by the inventor of the present application, we have come up with some methods for reducing noise caused by the resonance frequency.
  • FIG. 3 (a) is a perspective view showing the appearance of the LiDAR 10 according to the present embodiment
  • FIG. 3 (b) is a sectional view taken along the line BB of FIG. 3 (a).
  • the configurations other than the housing and the resonance suppression portion are omitted.
  • the resonance suppression unit according to the present embodiment is provided on at least one of the six surfaces of the box-shaped LiDAR 10 except for the translucent cover 15 and the base plate 28.
  • FIG. 3 describes a case where the resonance suppressing portion is provided on the upper surface, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention is not limited to this.
  • it may be provided on another side surface or the base plate 28.
  • the resonance suppression unit shown in FIG. 3A suppresses the resonance of the housing 14 due to the parts that resonate in the sensor unit 12.
  • the housing 14 has a box shape having a plurality of surfaces.
  • the resonance suppression unit 34 (34a, 34b, 34c, 34d) suppresses resonance on at least the upper surface of the plurality of surfaces of the housing 14 other than the translucent cover 15.
  • the resonance suppressing portions 34 are provided at the four corners of the upper surface of the rectangle at the positions of the antinodes (maximum amplitude) in which the phases are in phase with each other.
  • the resonance suppression unit 34a has an actuator 36a provided on the front surface of the housing 14, and an accelerometer 38a provided on the back surface (inner surface side) of the housing 14 at a position facing the actuator 36a. ..
  • the resonance suppression unit 34b has an actuator 36b provided on the front surface of the housing 14, and an accelerometer 38b provided on the back surface of the housing 14 at a position facing the actuator 36b.
  • the resonance suppression unit 34c has an actuator 36c provided on the front surface of the housing 14, and an accelerometer 38c provided on the back surface of the housing 14 at a position facing the actuator 36c.
  • the resonance suppression unit 34d has an actuator 36d provided on the front surface of the housing 14, and an accelerometer 38d provided on the back surface of the housing 14 at a position facing the actuator 36d.
  • the actuator may be provided on the back surface of the housing, and the accelerometer may be provided on the front surface of the housing.
  • the accelerometer is, for example, a piezoelectric element using a single crystal of quartz or barium titanate.
  • As the actuator an active type piezo element, a voice coil, and a passive type oil damper are used.
  • FIG. 4 is a block diagram of the resonance suppression unit according to the first embodiment.
  • the resonance suppressing unit 34 has a control unit 40 that controls the movement of the actuators 36a to 36d so as to suppress the resonance of the housing based on the acceleration signals acquired from the accelerometers 38a to 38d.
  • the control unit 40 converts the signal between acceleration / speed / displacement by calculus with the charge amplifier 42a (42b, 42c, 42d) for amplifying the acceleration signal acquired from the accelerometer 38a (38b, 38c, 38d). It has an integrator 44a (44b, 44c, 44d) and an inversion device 46a (46b, 46c, 46d) that inverts the signal.
  • the control unit 40 may have an arithmetic processing unit such as a CPU, ROM, RAM, or a storage device, if necessary.
  • the LiDAR 10 detects the vibration due to the resonance generated in the housing 14 with an accelerometer and drives the actuator by the control signal calculated based on the acceleration signal to drive the housing 14. Resonance is suppressed, and the noise generated by the LiDAR 10 can be reduced. Further, by providing the resonance suppressing unit 34 in a region other than the translucent cover 15, resonance can be suppressed without significantly hindering scanning of the periphery by the emitted light emitted from the light emitting unit 16. Further, since the resonance suppression unit 34 has a control unit having functions such as a charge amplifier, an integral differentiator, and an inversion device, resonance can be suppressed with high accuracy.
  • the control unit 40 may have various configurations, but it may be any configuration as long as it can calculate the control signal of the actuator based on the acceleration signal.
  • FIG. 5 is a block diagram of the resonance suppression unit according to the second embodiment.
  • the resonance suppression unit 50 according to the second embodiment is a signal synthesizer including one adder / subtractor and one inverting device as compared with the control unit 40 included in the resonance suppression unit 34 according to the first embodiment.
  • the main feature is that it has a control unit 54 including 52.
  • the resonance suppression unit 50 only needs to calculate one control signal for controlling the actuators 36a, 36b, 36c, 36d, so that the configuration of the control unit 54 is simplified and the calculation load is reduced.
  • FIG. 6 is a diagram showing a flowchart for generating a control signal according to the third embodiment in advance.
  • FIG. 7 is a diagram showing a flowchart of feedforward control according to the third embodiment.
  • LiDAR10 which is a peripheral monitoring sensor
  • S10 LiDAR10
  • S12 an acceleration signal at that time
  • the control signal is calculated in the control unit in the first embodiment and the second embodiment described above (S14).
  • the control signal may be calculated for each actuator, or a common control signal for driving a plurality of actuators in the same manner as in the control unit of the second embodiment may be calculated.
  • the calculated control signal is stored in a memory or the like (S16).
  • each actuator of the resonance suppression unit is driven based on the control signal stored in the memory (S20). This control continues until the operation of LiDAR 10 is stopped (S22). After that, each actuator may be driven based on a control signal generated in advance each time the LiDAR 10 is driven. In this way, by controlling the actuator so as to suppress the resonance of the housing based on the control signal generated in advance, the calculation load in the control unit can be reduced as compared with the feedback control. In addition, the time delay of control can be reduced as compared with feedback control.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the effects of feedback control and feedforward control in each embodiment. As shown in FIG. 8, it can be seen that the large resonance frequency component of the signal (sound) is reduced after the control before the control.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a schematic configuration of one resonance suppression unit according to the fourth embodiment.
  • the resonance suppressing portion 56 shown in FIG. 9 includes an accelerometer 58 provided on the back side (belly 57) of the housing 14, an oil damper 60 and a spring 62 provided on the side opposite to the side on which the accelerometer 58 is provided. It also has a damper control unit 64 that controls the characteristics of the oil damper 60.
  • the damper control unit 64 controls the characteristics of the oil damper 60 so as to suppress the resonance of the housing 14 based on the control signal generated in advance in the control unit 40 using the acceleration signal acquired from the accelerometer 58.
  • the resonance suppression unit 56 adjusts the characteristics of the oil damper 60 based on the control signal generated in advance in the control unit 40, so that the operation in the control unit 40 becomes unnecessary during the subsequent operation of the LiDAR 10.
  • the calculation load in the control unit 40 can be reduced as compared with the feedback control.
  • the time delay of control can be reduced as compared with feedback control.
  • resonance caused by the sensor unit of LiDAR can be reduced.
  • FIG. 10 is a side view of the vehicle provided with the peripheral monitoring sensor according to the fifth embodiment.
  • the above-mentioned resonance suppression unit is provided between the vehicle and the LiDAR 10.
  • the LiDAR 10 shown in FIG. 10 is attached to the ceiling of the front seat of the vehicle 100 via the resonance suppressing portion 66.
  • the resonance suppression unit 66 includes an accelerometer, an oil damper and a spring provided at the same location between the vehicle 100 and the housing 14 of the LiDAR 10, and a damper control unit that controls the characteristics of the oil damper 60. ing.
  • the damper control unit controls the characteristics of the oil damper so as to suppress the resonance of the housing or the vehicle based on the control signal generated in advance using the acceleration signal acquired from the accelerometer.
  • the resonance suppression unit 66 according to the present embodiment can reduce the noise generated by the LiDAR 10 as in the resonance suppression unit 56 according to the fourth embodiment.
  • the noise generated by the vehicle can be reduced.
  • FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of LiDAR according to the sixth embodiment.
  • the LiDAR 10 shown in FIG. 11 further includes a sound insulating member 68 that covers the housing 14 having a sensor portion inside and insulates at least a part of the frequency components of the vibration radiated sound due to the resonance of the housing 14. This can reduce the noise caused by some frequency components.
  • the sound insulating member 68 may insulate the high frequency component of the vibration radiated sound, and the resonance suppressing unit may suppress the low frequency component of the vibration radiated sound. As a result, the noise generated by the LiDAR 10 can be further reduced as compared with the case where resonance is suppressed by one type of member.
  • the sound insulating member 68 may be provided with a plurality of actuators 70 on the upper surface.
  • the sound insulating member 68 suppresses a specific resonance frequency component of the radiated sound emitted from the housing 14 without being suppressed. It can be suppressed by the actuator 70.
  • the present invention has been described above with reference to the above-described embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the configurations of the embodiments may be appropriately combined or substituted. Those are also included in the present invention. Further, it is also possible to appropriately rearrange the combinations and the order of processing in each embodiment based on the knowledge of those skilled in the art, and to add modifications such as various design changes to the embodiments. Additional embodiments may also be included within the scope of the invention.
  • the present invention can be used for peripheral monitoring sensors.

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Abstract

周辺監視センサは、発光部と、発光部から出射した出射光で周辺を周期的に走査するように構成された走査部と、出射光が周辺で反射した反射光を受光する受光部と、を有するセンサ部と、センサ部を覆う筐体１４と、センサ部において共振した部品による筐体１４の共振を抑制する共振抑制部３４と、を備える。

Description

周辺監視センサ
　本発明は、周辺監視センサに関する。
　近年、自動車の運転支援システム、自動運転システムの開発が急速に進展している。こうしたシステムでは、自車の挙動を決定するために、自車周辺の他の車両の位置や速度を常時監視するセンサが重要である。このようなセンサとして、車両周囲の物体を検知および識別するためにレーザを用いたＬｉＤＡＲ（Light Detection and RangingまたはLaser Imaging Detection and Ranging）が考案されている（例えば、特許文献１参照）。
　一般的なＬｉＤＡＲは、その前方に非可視光（赤外レーザ光）を出射し、出射光と反射光とに基づいて、物体までの距離、物体の形状などの情報を取得するセンサである。
米国特許出願公開第２０２０／００１８８３５号明細書
　ところで、ＬｉＤＡＲは、目的となる広い範囲をレーザ光で照射するための走査機構を備えており、周期的な振動が発生する。それに伴い、ＬｉＤＡＲを構成する部品の中に共振する部品があると、共振する部品の共振周波数と同じ周波数を持った筐体や外装から振動放射音が発生することがある。このような振動放射音が人間の可聴域の帯域を多く含む場合、不快な音として認知される。そのため、ＬｉＤＡＲを周辺監視装置として車両に搭載する場合には振動放射音を考慮した設計が重要である。
　本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的の一つは、周辺監視センサが発する騒音を低減する新たな技術を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明のある態様の周辺監視センサは、発光部と、発光部から出射した出射光で周辺を周期的に走査するように構成された走査部と、出射光が周辺で反射した反射光を受光する受光部と、を有するセンサ部と、センサ部を覆う筐体と、センサ部において共振した部品による筐体の共振を抑制する共振抑制部と、を備える。
　この態様によると、筐体の共振が抑制され、周辺監視センサが発する騒音を低減できる。
　筐体は複数の面を有する箱型形状であり、共振抑制部は、複数の面のうち、出射光が透過する透過面以外の少なくともいずれかの面での共振を抑制してもよい。これにより、発光部から出射した出射光での周辺の走査を余り妨げずに、共振を抑制できる。
　共振抑制部は、筐体の表側または裏側に設けられた加速度計と、加速度計が設けられた側と反対側に設けられたアクチュエータと、加速度計から取得した加速度信号に基づいて筐体の共振を抑制するようにアクチュエータの動きを制御する制御部と、を有してもよい。これにより、精度良く共振を抑制できる。
　共振抑制部は、筐体の表側または裏側に設けられた加速度計と、加速度計が設けられた側と反対側に設けられたアクチュエータと、アクチュエータの動きを制御する制御部と、を有してもよい。制御部は、加速度計から取得した加速度信号を用いて予め生成された制御信号に基づいて、筐体の共振を抑制するようにアクチュエータを制御してもよい。これにより、フィードバック制御と比較して制御部での計算負荷を減らせる。また、フィードバック制御と比較して制御の時間遅れを減らせる。
　共振抑制部は、筐体の表側または裏側に設けられた加速度計と、加速度計が設けられた側と反対側に設けられたオイルダンパおよびバネと、オイルダンパの特性を制御する制御部と、を有してもよい。制御部は、加速度計から取得した加速度信号を用いて予め生成された制御信号に基づいて、筐体の共振を抑制するようにオイルダンパの特性を制御してもよい。これにより、フィードバック制御と比較して制御部での計算負荷を減らせる。また、フィードバック制御と比較して制御の時間遅れを減らせる。
　共振抑制部は、車両と筐体との間の同じ場所に設けられた、加速度計、オイルダンパおよびバネと、オイルダンパの特性を制御する制御部と、を有してもよい。制御部は、加速度計から取得した加速度信号を用いて予め生成された制御信号に基づいて、筐体の共振を抑制するようにオイルダンパの特性を制御してもよい。これにより、フィードバック制御と比較して制御部での計算負荷を減らせる。また、フィードバック制御と比較して制御の時間遅れを減らせる。
　筐体を覆い、筐体の共振による振動放射音の少なくとも一部の周波数成分を遮音する遮音部材を更に備えてもよい。これにより、一部の周波数成分による騒音を減らせる。
　遮音部材は、振動放射音の高周波成分を遮音し、共振抑制部は、振動放射音の低周波成分を抑制してもよい。これにより、１種類の部材で共振を抑制する場合と比較して、周辺監視センサが発する騒音をより低減できる。
　なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
　本発明によれば、周辺監視センサが発する騒音を低減できる。
ＬｉＤＡＲの外観を示す図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 図３（ａ）は、本実施の形態に係るＬｉＤＡＲの外観を示す斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。 第１の実施の形態に係る共振抑制部のブロック図である。 第２の実施の形態に係る共振抑制部のブロック図である。 第３の実施の形態に係る制御信号を予め生成するフローチャートを示す図である。 第３の実施の形態に係るフィードフォワード制御のフローチャートを示す図である。 各実施の形態におけるフィードバック制御やフィードフォワード制御の効果を説明するための図である。 第４の実施の形態に係る一つの共振抑制部の概略構成を示す模式図である。 第５の実施の形態に係る周辺監視センサが設けられた車両の側面図である。 第６の実施の形態に係るＬｉＤＡＲの概略構成を示す図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
　（第１の実施の形態）
　はじめに、車両用の周辺監視センサの一種である、光を用いたＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）について説明する。図１は、ＬｉＤＡＲの外観を示す図である。図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。
　図１に示すＬｉＤＡＲ１０は、センサ部１２と、センサ部１２を覆う筐体１４と、センサ部１２から出射する光が透過する材料で構成された透光カバー１５と、を備える。センサ部１２は、図２に示すように、発光部１６と、発光部１６から出射した出射光で周辺を周期的に走査するように構成された走査部１８と、出射光が周辺で反射した反射光を受光する受光部２０と、を有する。発光部１６は、例えば、赤外光を発するレーザ光源である。また、受光部２０は、例えば、フォトダイオード等の光検出器である。
　走査部１８は、光を周辺へ出射する発光レンズ２２と、周辺からの光が受光する受光レンズ２４と、発光レンズ２２および受光レンズ２４を保持するレンズホルダ２６と、レンズホルダ２６を支持し、筐体１４の一部を構成するベースプレート２８に対して揺動するように固定されている可撓部３０と、を有する。可撓部３０は、バネ性を有する一対のプレート状の部材である。可撓部３０は、走査用アクチュエータ３２によって周期的に変位し、それに伴いレンズホルダ２６が矢印方向に振動する。
　これにより、発光レンズ２２の後焦点面に配置されている発光部１６から出射した光が平行化されながら前方を走査する。また、走査された光の一部が物体で反射され、受光レンズ２４に入射すると、受光レンズ２４の後焦点面に配置されている受光部２０に集束することで光が検出される。そして、ＬｉＤＡＲ１０は、レンズホルダ２６が矢印に示すように直線的に往復動することで、前方を一次元的に走査し、物体が存在する方向と物体までの距離との情報を得ることができる。なお、図１に示すセンサ部１２は、一次元的な走査の場合について説明しているが、複数の可撓部を組み合わせることで二次元的な走査を実現してもよい。
　上述のように、本実施の形態に係るＬｉＤＡＲ１０は、センサ部１２を構成する部品の一部に共振する部品があり、この部品と同じ共振周波数を持つ筐体１４が共振すると、振動放射音が発生する。特に、振動放射音の周波数が人の可聴域と重複する場合、車両に取り付けられたＬｉＤＡＲ１０は人にとって騒音源となり得る。また、ＬｉＤＡＲ１０が車内に搭載されている場合、乗員にとってより大きな騒音となり得る。そこで、本願発明者が鋭意検討したところ、共振周波数に起因する騒音を低減する幾つかの手法に想到するに至った。
　（第１の実施の形態）
　本実施の形態では、加速度計とアクチュエータを用いたフィードバック制御の例について説明する。図３（ａ）は、本実施の形態に係るＬｉＤＡＲ１０の外観を示す斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。なお、各図において、筐体と共振抑制部以外の構成は図示を省略してある。
　本実施の形態に係る共振抑制部は、箱型のＬｉＤＡＲ１０の六面のうち、透光カバー１５とベースプレート２８を除く四面の少なくともいずれかに設けられている。図３では、共振抑制部が上面に設けられている場合について説明するが、これに限られない。例えば、上面に加えて、他の側面やベースプレート２８に設けられていてもよい。
　図３（ａ）に示す共振抑制部は、センサ部１２において共振した部品による筐体１４の共振を抑制する。筐体１４は複数の面を有する箱型形状である。共振抑制部３４（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ）は、筐体１４の複数の面のうち、透光カバー１５以外の少なくとも上面での共振を抑制している。
　共振抑制部３４は、長方形の上面の四隅であって位相が互いに同相となる腹（振幅が最大）の位置にそれぞれ設けられている。また、共振抑制部３４ａは、筐体１４の表面に設けられたアクチュエータ３６ａと、筐体１４の裏面（内面側）であってアクチュエータ３６ａと対向する場所に設けられた加速度計３８ａと、を有する。同様に、共振抑制部３４ｂは、筐体１４の表面に設けられたアクチュエータ３６ｂと、筐体１４の裏面であってアクチュエータ３６ｂと対向する場所に設けられた加速度計３８ｂと、を有する。共振抑制部３４ｃは、筐体１４の表面に設けられたアクチュエータ３６ｃと、筐体１４の裏面であってアクチュエータ３６ｃと対向する場所に設けられた加速度計３８ｃと、を有する。共振抑制部３４ｄは、筐体１４の表面に設けられたアクチュエータ３６ｄと、筐体１４の裏面であってアクチュエータ３６ｄと対向する場所に設けられた加速度計３８ｄと、を有する。
　なお、アクチュエータが筐体の裏面、加速度計が筐体の表面に設けられていてもよい。加速度計は、例えば、水晶の単結晶やチタン酸バリウムを用いた圧電素子である。アクチュエータは、アクティブタイプのピエゾ素子やボイスコイル、パッシブタイプのオイルダンパが用いられる。
　図４は、第１の実施の形態に係る共振抑制部のブロック図である。図４に示すように、共振抑制部３４は、加速度計３８ａ～３８ｄから取得した加速度信号に基づいて筐体の共振を抑制するようにアクチュエータ３６ａ～３６ｄの動きを制御する制御部４０を有する。制御部４０は、加速度計３８ａ（３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ）から取得した加速度信号を増幅するためのチャージアンプ４２ａ（４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ）と、微積分で加速度／速度／変位の間で信号を変換する積分微分器４４ａ（４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ）と、信号を反転する反転器４６ａ（４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ）と、を有する。また、制御部４０は、必要に応じて、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等の演算処理装置や記憶装置を有していてもよい。
　このように、本実施の形態に係るＬｉＤＡＲ１０は、筐体１４に生じる共振による振動を加速度計で検出し、加速度信号に基づいて算出された制御信号によりアクチュエータを駆動することで、筐体１４の共振が抑制され、ＬｉＤＡＲ１０が発する騒音を低減できる。また、共振抑制部３４を、透光カバー１５以外の領域に設けることで、発光部１６から出射した出射光での周辺の走査を余り妨げずに、共振を抑制できる。また、共振抑制部３４は、チャージアンプや積分微分器、反転器といった機能を有する制御部を有することで、精度良く共振を抑制できる。なお、制御部４０の構成は、種々取り得るが、加速度信号に基づいてアクチュエータの制御信号を算出し得るものであればよい。
　（第２の実施の形態）
　図５は、第２の実施の形態に係る共振抑制部のブロック図である。第２の実施の形態に係る共振抑制部５０は、第１の実施の形態に係る共振抑制部３４が有する制御部４０と比較して、１つの加減算器と１つの反転器からなる信号合成器５２を含む制御部５４を有する点が主な特徴である。これにより、共振抑制部５０は、アクチュエータ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄを制御する１つの制御信号を算出すればよいため、制御部５４の構成が簡素となり、演算負荷が減少する。
　（第３の実施の形態）
　本実施の形態では、加速度計とアクチュエータを用いたフィードフォワード制御の例について説明する。図６は、第３の実施の形態に係る制御信号を予め生成するフローチャートを示す図である。図７は、第３の実施の形態に係るフィードフォワード制御のフローチャートを示す図である。
　図６に示すように、はじめに設定モードとして、周辺監視センサであるＬｉＤＡＲ１０を駆動させ（Ｓ１０）、その際の加速度信号を取得する（Ｓ１２）。次に、前述の第１の実施の形態や第２の実施の形態における制御部において、制御信号を算出する（Ｓ１４）。制御信号は、アクチュエータごとに算出してもよいし、第２の実施の形態の制御部のように、複数のアクチュエータを同様に駆動する共通の制御信号を算出してもよい。そして、算出された制御信号をメモリ等に記憶する（Ｓ１６）。
　次に、周辺を監視する通常の動作モードとして、ＬｉＤＡＲ１０を駆動させ（Ｓ１８）、メモリに記憶されている制御信号に基づいて共振抑制部が有する各アクチュエータを駆動する（Ｓ２０）。この制御は、ＬｉＤＡＲ１０の動作が停止（Ｓ２２）するまで続く。その後は、ＬｉＤＡＲ１０が駆動するたびに予め生成された制御信号に基づいて各アクチュエータを駆動すればよい。このように、予め生成された制御信号に基づいて、筐体の共振を抑制するようにアクチュエータを制御することで、フィードバック制御と比較して制御部での計算負荷を減らせる。また、フィードバック制御と比較して制御の時間遅れを減らせる。
　図８は、各実施の形態におけるフィードバック制御やフィードフォワード制御の効果を説明するための図である。図８に示すように、制御前に信号（音）の大きな共振周波数成分が制御後には低減されていることがわかる。
　（第４の実施の形態）
　本実施の形態では、フィードフォワード制御によって予め生成された制御信号に基づいて、オイルダンパの特性を制御する例について説明する。図９は、第４の実施の形態に係る一つの共振抑制部の概略構成を示す模式図である。図９に示す共振抑制部５６は、筐体１４の裏側（腹５７）に設けられた加速度計５８と、加速度計５８が設けられた側と反対側に設けられたオイルダンパ６０およびバネ６２と、オイルダンパ６０の特性を制御するダンパ制御部６４と、を有している。ダンパ制御部６４は、加速度計５８から取得した加速度信号を用いて制御部４０において予め生成された制御信号に基づいて、筐体１４の共振を抑制するようにオイルダンパ６０の特性を制御する。
　つまり、共振抑制部５６は、制御部４０において予め生成した制御信号に基づいてオイルダンパ６０の特性を調整することで、ＬｉＤＡＲ１０のその後の動作時において制御部４０での演算が不要となる。これにより、フィードバック制御と比較して制御部４０での計算負荷を減らせる。また、フィードバック制御と比較して制御の時間遅れを減らせる。また、ＬｉＤＡＲのセンサ部に起因する共振を低減できる。
　（第５の実施の形態）
図１０は、第５の実施の形態に係る周辺監視センサが設けられた車両の側面図である。本実施の形態では、上述の共振抑制部を車両とＬｉＤＡＲ１０との間に設けている。
　図１０に示すＬｉＤＡＲ１０は、車両１００の前席の天井に共振抑制部６６を介して取り付けられている。共振抑制部６６は、車両１００とＬｉＤＡＲ１０の筐体１４との間の同じ場所に設けられた、加速度計、オイルダンパおよびバネと、オイルダンパ６０の特性を制御するダンパ制御部と、を有している。ダンパ制御部は、加速度計から取得した加速度信号を用いて予め生成された制御信号に基づいて、筐体や車両の共振を抑制するようにオイルダンパの特性を制御する。
　これにより、本実施の形態に係る共振抑制部６６は、第４の実施の形態に係る共振抑制部５６と同様に、ＬｉＤＡＲ１０が発する騒音を低減できる。加えて、ＬｉＤＡＲ１０のセンサ部１２に起因して車両が共振するような場合であっても、車両が発する騒音を低減できる。
　（第６の実施の形態）
　図１１は、第６の実施の形態に係るＬｉＤＡＲの概略構成を示す図である。図１１に示すＬｉＤＡＲ１０は、センサ部を内部に有する筐体１４を覆い、筐体１４の共振による振動放射音の少なくとも一部の周波数成分を遮音する遮音部材６８を更に備えている。これにより、一部の周波数成分による騒音を減らせる。
　遮音部材６８は、振動放射音の高周波成分を遮音し、共振抑制部は、振動放射音の低周波成分を抑制してもよい。これにより、１種類の部材で共振を抑制する場合と比較して、ＬｉＤＡＲ１０が発する騒音をより低減できる。
　また、遮音部材６８は、上面に複数のアクチュエータ７０を設けてもよい。これにより、筐体１４に設けられているアクチュエータで共振周波数成分の一部を抑制することに加えて、抑制できずに筐体１４から発した放射音の特定の共振周波数成分を遮音部材６８のアクチュエータ７０で抑制できる。
　以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
　本発明は、周辺監視センサに利用できる。
　１０　ＬｉＤＡＲ、　１２　センサ部、　１４　筐体、　１５　透光カバー、　１６　発光部、　１８　走査部、　２０　受光部、　３０　可撓部、　３２　走査用アクチュエータ、　３４，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ　共振抑制部、　３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ　アクチュエータ、　４０　制御部、　５０　共振抑制部、　５４　制御部、　５６　共振抑制部、　６０　オイルダンパ、　６２　バネ、　６４　ダンパ制御部、　６６　共振抑制部、　６８　遮音部材、　７０　アクチュエータ、　１００　車両、　３６　アクチュエータ、　３８ａ，５８　加速度計。

Claims (8)

  1. 　発光部と、前記発光部から出射した出射光で周辺を周期的に走査するように構成された走査部と、前記出射光が周辺で反射した反射光を受光する受光部と、を有するセンサ部と、
    　前記センサ部を覆う筐体と、
    　前記センサ部において共振した部品による前記筐体の共振を抑制する共振抑制部と、
    　を備える周辺監視センサ。
  2. 　前記筐体は複数の面を有する箱型形状であり、
    　前記共振抑制部は、前記複数の面のうち、前記出射光が透過する透過面以外の少なくともいずれかの面での共振を抑制することを特徴とする請求項１に記載の周辺監視センサ。
  3. 　前記共振抑制部は、
    　前記筐体の表側または裏側に設けられた加速度計と、
    　前記加速度計が設けられた側と反対側に設けられたアクチュエータと、
    　前記加速度計から取得した加速度信号に基づいて前記筐体の共振を抑制するように前記アクチュエータの動きを制御する制御部と、
    　を有することを特徴とする請求項１または２に記載の周辺監視センサ。
  4. 　前記共振抑制部は、
    　前記筐体の表側または裏側に設けられた加速度計と、
    　前記加速度計が設けられた側と反対側に設けられたアクチュエータと、
    　前記アクチュエータの動きを制御する制御部と、を有し、
    　前記制御部は、前記加速度計から取得した加速度信号を用いて予め生成された制御信号に基づいて、前記筐体の共振を抑制するように前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１または２に記載の周辺監視センサ。
  5. 　前記共振抑制部は、
    　前記筐体の表側または裏側に設けられた加速度計と、
    　前記加速度計が設けられた側と反対側に設けられたオイルダンパおよびバネと、
    　前記オイルダンパの特性を制御する制御部と、を有し、
    　前記制御部は、前記加速度計から取得した加速度信号を用いて予め生成された制御信号に基づいて、前記筐体の共振を抑制するように前記オイルダンパの特性を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の周辺監視センサ。
  6. 　前記共振抑制部は、
    　車両と前記筐体との間の同じ場所に設けられた、加速度計、オイルダンパおよびバネと、
    　前記オイルダンパの特性を制御する制御部と、を有し、
    　前記制御部は、前記加速度計から取得した加速度信号を用いて予め生成された制御信号に基づいて、前記筐体の共振を抑制するように前記オイルダンパの特性を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の周辺監視センサ。
  7. 　前記筐体を覆い、前記筐体の共振による振動放射音の少なくとも一部の周波数成分を遮音する遮音部材を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の周辺監視センサ。
  8. 　前記遮音部材は、前記振動放射音の高周波成分を遮音し、
    　前記共振抑制部は、前記振動放射音の低周波成分を抑制することを特徴とする請求項７に記載の周辺監視センサ。
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