WO2022107510A1 - 光学的測距装置 - Google Patents

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WO2022107510A1
WO2022107510A1 PCT/JP2021/038013 JP2021038013W WO2022107510A1 WO 2022107510 A1 WO2022107510 A1 WO 2022107510A1 JP 2021038013 W JP2021038013 W JP 2021038013W WO 2022107510 A1 WO2022107510 A1 WO 2022107510A1
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time
mirror
control unit
light
scanner
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晶文 植野
政人 林内
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 an optical ranging device.
  • Patent Document 1 discloses a plurality of vehicles equipped with a LiDAR device which is an optical range measuring device.
  • the LiDAR device consists of an actuator that rotates the LiDAR device around the axis of the LiDAR device to adjust the light projection direction, a communication interface that receives timing information from an external system, and an actuator that receives light according to the received timing information. It is equipped with a controller that adjusts the projection direction so that the light of each vehicle does not interfere with each other.
  • the timing adjustment of the LiDAR device described in Patent Document 1 is the timing adjustment with the LiDAR device of another vehicle, and the timing adjustment with other devices of the own vehicle is not considered. Further, in the LiDAR device described in Patent Document 1, when the timing is adjusted during the distance measurement, the distance measurement result may be affected.
  • an optical ranging device is provided.
  • This optical ranging device is a scanner that scans within a predetermined scanning range by the irradiation light by reciprocating the light emitting unit, the mirror that reflects the irradiation light emitted by the light emitting unit, and the mirror. And, from the light emitting unit that detects the reflected light that the irradiation light is reflected on the target existing in the scanning range and returned, and from the light emission of the irradiation light by the light emitting unit during the period of the forward movement of the mirror.
  • a distance calculation unit that calculates the distance to the target, and a control that controls the light emission of the light emitting unit and the operation of the scanner by using the time until the light receiving unit detects the reflected light from the target.
  • the unit includes a control unit that synchronizes the operation of the scanner with the timing signal by adjusting the time of one cycle of the scanner while maintaining the period of the forward movement of the mirror.
  • the control unit synchronizes the operation of the scanner with the timing signal by adjusting the time of one cycle of the scanner while maintaining the distance measuring period of the forward movement of the mirror. It is possible to prevent the distance measurement to the target from being affected.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a vehicle traveling on a road.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an optical ranging device.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing how the pulsed laser light emitted from the light emitting device reaches the light receiving portion.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a block configuration of an optical ranging device.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the time and the angle of the mirror in the optical ranging device.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a block configuration of the optical ranging device of the second embodiment.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a vehicle traveling on a road.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an optical ranging device.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing how the pulsed laser light emitted from the light emitting device reaches the light receiving portion.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a block configuration of an optical ranging device.
  • FIG. 5 is a graph
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the time, the angle of the mirror, and the count value in the optical ranging device.
  • FIG. 8 is a flowchart of timing adjustment control executed by the control unit in the third embodiment.
  • FIG. 9 is a timing chart when the adjustment time is equal to or longer than the threshold value.
  • FIG. 10 is a timing chart when the adjustment time is less than the threshold value.
  • FIG. 11 is a timing chart showing the relationship between the time and the angle command value in the optical ranging device of the fourth embodiment.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing a block configuration of the optical ranging device according to the fifth embodiment.
  • the vehicle 100 traveling on the road 200 includes an optical range-finding device 10 and a millimeter-wave radar 90, and the optical range-finding device 10 extends to the scanning range MR in front of the vehicle 100. Irradiate the irradiation light IL. When there is a target in the scanning range MR, the reflected light RL from the target is received. The optical distance measuring device 10 calculates the distance L to the target from the time T from the emission of the irradiation light IL to the reception of the reflected light RL. Assuming that c is the speed of light, the distance L is calculated by ct / 2. In the example shown in FIG.
  • the vehicle 101 runs in the oncoming lane across the center line 201 of the road 200, and the vehicles 102 and 103 are stopped on both sides of the center line 206 on the road 205 intersecting the road 200. ..
  • Vehicles 101 and 102 exist in the scanning range MR, and the optical ranging device 10 receives the reflected light RL from the vehicles 101 and 102. Similar to the optical range measuring device 10, the millimeter wave radar 90 of the vehicle 100 scans the front of the vehicle 100 using millimeter waves, and detects a target in the scanning range.
  • the scanning timing of the millimeter-wave radar 90 and the scanning timing of the irradiation light IL of the optical ranging device 10 are matched, the directions of the vehicles 101 and 102 and the distances to the vehicles 101 and 102 can be obtained with higher accuracy. Can be calculated.
  • the optical distance measuring device 10 includes a light emitting device 20, a light receiving unit 30, and a distance calculating unit 40.
  • the light emitting device 20 emits the irradiation light IL and scans the measurement range MR in the scanning direction SD.
  • the irradiation light IL is formed in a rectangular shape in which the direction orthogonal to the scanning direction SD is the longitudinal direction.
  • the light receiving unit 30 receives the reflected light RL from the range including the measurement range MR corresponding to the irradiation of the irradiation light IL through the light receiving lens 31, and outputs a signal corresponding to the light receiving state of the reflected light RL.
  • the distance calculation unit 40 measures the distance to the target existing in the measurement range MR by using the signal output from the light receiving unit 30.
  • the light emitting device 20 includes a light emitting unit 21, a collimating lens 22, a mirror 26, and a scanner 28.
  • the pulsed laser light emitted from the light emitting unit 21 becomes an irradiation light IL having an elongated rectangular shape by the collimating lens 22.
  • a slit may be used to form an irradiation light IL having an elongated rectangular shape.
  • the irradiation light IL having a rectangular shape is reflected by the mirror 26 and is irradiated to the outside of the optical ranging device 10.
  • the scanner 28 reciprocates the mirror 26 to scan the irradiation light IL in the measurement range MR in the SD direction.
  • the irradiation light IL is diffusely reflected on the surface of the target, and a part of the target is returned to the optical range measuring device 10.
  • the reflected light RL returned from the target to the optical ranging device 10 is collected by the light receiving lens 31 and hits the light receiving unit 30 to be detected.
  • the distance L from the time T until the reflected light RL is detected by the light receiving unit 30 after the pulsed laser light is emitted from the light emitting device 20 is calculated.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a block configuration of the optical ranging device 10.
  • the optical distance measuring device 10 includes a light emitting unit 21, a scanner 28, a light receiving unit 30, a distance calculation unit 40, a control unit 50, and a timing signal generation unit 60.
  • a data processing unit 72 and a global positioning satellite system receiver 74 (GNSS) are provided outside the optical range measuring device 10. Since the light emitting unit 21, the scanner 28, the light receiving unit 30, and the distance calculation unit 40 have already been described, the control unit 50, the timing signal generation unit 60, the data processing unit 72, and the global positioning satellite system receiver 74 And will be explained.
  • GNSS global positioning satellite system receiver
  • the global positioning satellite system receiver 74 receives radio waves from a plurality of satellites and calculates the current position and time t of the global positioning satellite system receiver 74.
  • GPS of the United States, QZSS of the quasi-zenith satellite of Japan, GLONASS of the Russian Federation, and Galileo of the European Union can be applied.
  • the timing signal generation unit 60 receives the time t as a signal from the global positioning satellite system receiver 74, and generates the timing signal ts at each predetermined cycle.
  • the timing signal generation unit 60 receives the synchronization signal ts1 transmitted from the control unit 50, which will be described later, at the time t0 of each cycle.
  • Each cycle includes two movements of forward movement and return movement, and the time t0 is the timing at which the return movement is switched to the forward movement.
  • the timing signal generation unit 60 generates an adjustment time d for shifting the synchronization signal ts1 so that the timing signal ts and the synchronization signal ts1 match, and sends the adjustment time d to the adjustment time calculation unit 52 described later.
  • the control unit 50 includes an adjustment time calculation unit 52 and an angle command value calculation unit 53.
  • the adjustment time calculation unit 52 acquires the adjustment time d as the adjustment time information from the timing signal generation unit 60, adds the adjustment time d to the reference length D of the recovery operation, and generates a new recovery operation length D + d. do.
  • the adjustment time calculation unit 52 stores the reference length D of the return motion in the adjustment time calculation unit 52 in advance. How the timing signal generation unit 60 obtains the adjustment time d will be described later.
  • the angle command value calculation unit 53 commands the scanner 28 to command the angle command a (t) of the mirror 26 according to the time t.
  • the data processing unit 72 executes processing using the distance measurement data output from the distance calculation unit 40 and the distance measurement data of the millimeter wave radar 90, and calculates the direction and distance to the target more accurately.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the time t in the optical ranging device 10 and the angle ⁇ (t) of the mirror 26.
  • the control unit 50 of the mirror 26 according to the time t so that the angle ⁇ (t) of the mirror 26 increases from ⁇ s to ⁇ e in the forward movement of the time t shown in FIG. 5 from t0 to t1.
  • the angle command a (t) is generated by the angle command value calculation unit 53, and the angle command a (t) is transmitted to the scanner 28.
  • the angle command value calculation unit 53 may acquire the angle ⁇ (t) of the mirror from the scanner 28 and feedback control the angle command a (t) by PID control or the like.
  • the optical distance measuring device 10 measures the distance to the target in the forward movement from the time t0 to t1. Further, in the recovery operation from time t1 to t2, the angle command a (t) of the mirror 26 according to the time t is given as an angle command so that the angle ⁇ (t) of the mirror 26 decreases from ⁇ e to ⁇ s. It is generated by the value calculation unit 53, and the angle command a (t) is transmitted to the scanner 28. As described above, the reference length of the recovery motion from the time t1 to t2 is D. The angle command value calculation unit 53 may feedback control the angle command a (t) in the same manner. The optical distance measuring device 10 does not measure the distance to the target in the recovery operation from the time t1 to t2. However, the optical distance measuring device 10 may measure the distance to the target in the recovery operation from the time t1 to t2. The time of one cycle from the time t0 to t2 (t0 of the next cycle) is about 100 ms.
  • the adjustment time calculation unit 52 When the adjustment time calculation unit 52 receives the adjustment time d from the synchronization timing generation unit, it calculates the time D + d of the new recovery operation and sends it to the angle command value calculation unit 53.
  • the angle command value calculation unit 53 sets the length from time t3 to t5, which is the period of the recovery operation of the next cycle, to time D + d, the angle of the mirror 26 is ⁇ e at time t3, and the angle of the mirror 26 is ⁇ s at time t5.
  • the angle command a (t) of the new mirror 26 is calculated and commanded to the scanner 28 so as to decrease to. As a result, the synchronization signal ts1 and the timing signal ts can be matched in the next cycle and thereafter.
  • the time of one cycle is adjusted, and the operation of the scanner 28 is synchronized with the timing signal ts.
  • the timing adjustment process executed by the control unit 50 does not affect the distance measurement result.
  • the period for switching from the forward movement to the reverse movement or the period for switching from the backward movement to the forward movement is zero, and the recovery time D of the mirror 26, which is a period in which the distance to the target is not measured, is set.
  • the time of one cycle is adjusted, but by setting the length of the period of switching from forward movement to recovery or the period of switching from recovery to forward movement as the adjustment time d, one cycle of You may adjust the time.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a block configuration of the optical ranging device 11 of the second embodiment.
  • the optical range-finding device 11 is different from the optical range-finding device 10 of the first embodiment in that the control unit 51 includes a counter 56. Further, the adjustment time calculation unit 54 and the angle command value calculation unit 55 of the optical distance measurement device 11 operate with the adjustment time calculation unit 52 and the angle command value calculation unit 53 of the optical distance measurement device 10 of the first embodiment. It's a little different.
  • a pulse signal generation unit 61 is provided outside the optical distance measuring device 11 instead of the timing signal generation unit 60.
  • control unit 50 of the optical ranging device 10 acquires the adjustment time d from the outside and adjusts the operation timing of the scanner 28, but in the second embodiment, the optical ranging device
  • the control unit 51 of 11 receives the pulse signal P2 from the outside, and synchronizes the operation timing of the scanner 28 with the pulse signal P2 inside the optical ranging device 11. The differences will be described below.
  • the pulse signal generation unit 61 receives the time t from the global positioning satellite system receiver 74 and generates the pulse signal P2 at predetermined intervals.
  • the timing signal generation unit 60 of the first embodiment may be used, and the timing signal ts may be used as the pulse signal P2.
  • the counter 56 is a counter that counts up at regular time intervals according to a timer (not shown) in the control unit 51, and sends the count value C (t) to the adjustment time calculation unit 54 and the angle command value calculation unit 55. ..
  • the time per count 1 of the counter 56 is t1 / C1.
  • the counter 56 receives the reset signal Rst from the angle command value calculation unit 55, the counter 56 resets the count value C (t) to zero.
  • the adjustment time calculation unit 54 receives the count value C (t) from the counter 56, receives the pulse signal P2 from the pulse signal generation unit 61, and counts the count value C (t) when the pulse signal P2 is received.
  • the count value C2 is the count value C (t) of the counter 56 when the angle ⁇ of the mirror 26 returns to ⁇ s when the recovery time is not adjusted.
  • the angle command value calculation unit 55 When the angle command value calculation unit 55 receives the count value C (t), the angle command value calculation unit 55 sends the angle command a (C (t)) corresponding to the count value C (t) to the scanner 28. Specifically, in the forward movement in which the count value C (t) is from 0 to C1, the angle command value calculation unit 55 issues the angle command a (t) every time the count value C (t) increases by 1. In the recovery operation in which the count value is increased by ( ⁇ e- ⁇ s) / C1 and the count value is from C1 to (C2 + C3), the angle command a (t) is increased by ( ⁇ e- ⁇ s) every time the count value C (t) is increased by 1. ) / (C2 + C3).
  • the angle command value calculation unit 55 may acquire the angle ⁇ (C (t)) of the mirror from the scanner 28 and feedback control the angle command a (C (t)) by PID control or the like. When the count value C (t) reaches C2 + C3, the angle command value calculation unit 55 sends a reset signal Rst to the counter 56.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the time t in the optical ranging device 11, the angle ⁇ (t) of the mirror 26, and the count value C (t).
  • the count value C (t) of the counter 56 is 0.
  • the count value C (t) of the counter 56 counts up at regular time intervals according to the timer in the control unit 51, and the count value C (t) of the counter 56 becomes C1 at time t1.
  • the angle command value calculation unit 55 issues the angle command a (t) every time the count value C (t) increases by 1. It is increased by ⁇ e ⁇ s) / c1 and the mirror angle ⁇ (t) is increased from ⁇ s to ⁇ e.
  • the pulse signal generation unit 61 of FIG. 6 generates the pulse P2 and sends it to the adjustment time calculation unit 54.
  • the length from this time t0 to ta corresponds to the adjustment time d of the first embodiment.
  • the adjustment time calculation unit 54 receives the count value C (t) from the counter 56, and acquires the count value C3 when the pulse P2 is received.
  • the adjustment time calculation unit 54 calculates C2 + C3 and transmits it to the angle command value calculation unit 55.
  • the count value C (t1) becomes C1 and the mirror angle ⁇ (C1) becomes ⁇ e.
  • the angle command value calculation unit 55 decreases the angle command a (C (t1)) by ( ⁇ e ⁇ s) / (C2 + C3) each time the count value C (t) increases by 1. ..
  • the count value C3 is 0, the count value becomes C2 at time t2 and the angle command a (C (t2)) becomes ⁇ s, but when the count value C3 is not 0, the angle command a (C (C (C)) at time t2.
  • t2) is a value between ⁇ e and ⁇ s.
  • the count value C (t3) becomes C2 + C3, and the mirror angle ⁇ (C2 + C3) becomes ⁇ s.
  • the angle command value calculation unit 55 transmits the reset signal Rst to the counter 56.
  • the counter 56 receives the reset signal Rst, the counter 56 resets the count value C (t) to 0.
  • the pulse signal generation unit 61 generates the pulse P2.
  • the count value C (tb) when the adjustment time calculation unit 54 receives the pulse P2 becomes 0. Therefore, the new count value C3 becomes 0.
  • the adjustment time calculation unit 54 transmits C2 + C3 to the control unit 51, but the count value C (t) 0 of the counter 56 when the adjustment time calculation unit 54 receives the pulse P2. Therefore, C3 becomes 0, and C2 + C3 transmitted from the adjustment time calculation unit 54 to the angle command value calculation unit 55 has the same value as C2.
  • the control unit 51 receives the count value C (t) from the counter 56, and each time the count value C (t) increases by 1.
  • the angle command a (t) is increased by ( ⁇ e ⁇ s) / c1 and the mirror angle ⁇ (t) is increased from ⁇ s to ⁇ e.
  • the angle command value calculation unit 55 decreases the angle command a (t) by ( ⁇ e ⁇ s) / C2 each time the count value C (t) increases by 1. Let me do it.
  • the count value C (t5) becomes C2 + C3 (however, C3 is 0), and the mirror angle ⁇ (t5) becomes ⁇ s.
  • the angle command value calculation unit 55 transmits the reset signal Rst to the counter 56.
  • the counter 56 receives the reset signal Rst
  • the counter 56 resets the count value C (t) to 0.
  • the pulse signal generation unit 61 generates the pulse P2.
  • the count value C (tc) when the adjustment time calculation unit 54 receives the pulse P2 becomes 0. That is, the operations of the mirror 26 and the scanner 28 are synchronized with the pulse signal P2.
  • the optical ranging device 11 has a counter 56 that counts up with the passage of time and is reset every time the scanner 28 is operated for one cycle, and the control unit 51 has a timing signal.
  • the time for reactivating the mirror 26 is adjusted by using the count value C3 of the counter 56 when P2 is received. According to this configuration, the adjustment time can be generated inside the control unit 51, and the operation timings of the mirror 26 and the scanner 28 can be adjusted.
  • FIG. 8 is a flowchart of timing adjustment control executed by the control unit 50 in the third embodiment.
  • the third embodiment has almost the same configuration as the first embodiment, but when the adjustment time d is equal to or greater than the threshold value dth, the recovery time is set to D + d, and the adjustment time d is less than the threshold value dth. In this case, the difference is that the recovery time is D + ⁇ d ( ⁇ d is a value smaller than the threshold value dth).
  • step S100 the adjustment time calculation unit 52 of the control unit 50 substitutes the reference recovery time Dstd for the recovery time D. Thereby, in the first step, the recovery time D becomes equal to the reference recovery time Dstd.
  • step S110 the adjustment time calculation unit 52 of the control unit 50 acquires the adjustment time d from the timing signal generation unit 60.
  • the adjustment time calculation unit 52 determines whether or not the absolute value of the adjustment time d is less than ⁇ d / 2.
  • ⁇ d is a predetermined minimum adjustment time, and is an adjustment amount when adjusting the recovery time in a step described later.
  • step S120 if the absolute value of the adjustment time d is less than ⁇ d / 2, the control unit 50 shifts the adjustment process to step S180, and if the absolute value of the adjustment time d is ⁇ d / 2 or more, the process To step S130.
  • step S130 the adjustment time calculation unit 52 determines whether or not the adjustment time d is equal to or greater than the threshold value dth.
  • the control unit 50 shifts the process to step S140 when the adjustment time d is equal to or greater than the threshold value dth, and shifts the process to step S150 when the adjustment time d is less than the threshold value dth.
  • step S140 the adjustment time calculation unit 52 sets the recovery time of the next cycle to D + d.
  • step S150 the adjustment time calculation unit 52 determines whether or not the adjustment time d is larger than 0, and if the adjustment time d is larger than 0, the process shifts to step S160 and the adjustment time d is 0. If it is not larger, the process proceeds to step S170.
  • step S160 the adjustment time calculation unit 52 sets the recovery time of the next cycle to D + ⁇ d, and in step S170, sets the recovery time of the next cycle to D ⁇ d.
  • FIG. 9 is a timing chart when the adjustment time d is equal to or greater than the threshold value dth.
  • the adjustment time calculation unit 52 adjusts the timing at once by setting the recovery time to D + d, and in the third cycle, the recovery time is D, and the timing adjustment becomes unnecessary. There is.
  • FIG. 10 is a timing chart when the adjustment time d is less than the threshold value dth.
  • the adjustment time calculation unit 52 adjusts the timing slightly by setting the recovery time to D + ⁇ d, and in the third cycle, the adjustment time calculation unit 52 sets the recovery time to D ⁇ d. Then, adjust the timing little by little, just as you adjust the timing a little.
  • the adjustment time calculation unit 52 may affect the distance measurement operation performed during the forward movement time, so that the adjustment time calculation unit 52 does not affect the distance measurement operation (-). The timing is adjusted by dividing by ⁇ d).
  • the timing is adjusted at once or the timing is adjusted little by little. For example, immediately after the start-up such as when the power switch (not shown) of the vehicle 100 equipped with the optical distance measuring device 10 is turned on, the timing signal ts and the synchronization signal ts1 that may occur may greatly deviate from each other.
  • the adjustment time d is equal to or greater than the threshold value dth.
  • the adjustment time calculation unit 52 adjusts the total adjustment amount collectively by setting the recovery time to D + d.
  • the adjustment time calculation unit 52 sets the recovery time to D + ⁇ d or D ⁇ d, so that the range does not affect the distance measurement operation ( ⁇ d). You can adjust the timing by dividing it with.
  • FIG. 11 is a timing chart showing the relationship between the time of the fourth embodiment and the angle command value.
  • the angle command value calculation unit 53 uses the angle command values a (t0), a at several time t, for example, time t0, t1, t2, t3 and the time t0, t1, t2, t3.
  • (T1), a (t2), and a (t3) are associated and stored in an internal storage unit (not shown).
  • the angle command value calculation unit 53 sets the angle command values a (t0) and a (t1) at the times t0 and t1.
  • the angle command value calculation unit 53 does not need to store the angle command values a (t) other than the times t0, t1, t2, and t3. Further, in the period of the recovery operation, even if the time t3 at which one cycle ends changes due to the timing adjustment, the angle command value at the time t can be calculated by linear interpolation.
  • the adjustment time calculation unit 52 Adds or subtracts the adjustment amount d to the frame time which is the time of one cycle, changes the time t6 which is the second timing to the time t7, and sets the angle command value a (t) between the time t5 and the time t7. It can be calculated by linear interpolation.
  • the adjustment time calculation unit 52 is provided inside the control unit 50, but the adjustment time calculation unit 52 may be provided outside the control unit 50.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing a block configuration of the optical ranging device 12 of the fifth embodiment.
  • the vehicle 101 includes an optical ranging device 12 and an external control unit 71.
  • the external control unit 71 includes a data processing unit 72, a global positioning satellite system receiver 74 (GNSS), and a timing signal generation unit 76.
  • the timing signal generation unit 76 has the same function as the timing signal generation unit 60 of the optical ranging device 10 of the first embodiment, but is configured with the first embodiment in that it is provided in the external control unit 71. Is different.
  • the synchronization signal ts1 is transmitted to the timing signal generation unit 76 of the external control unit 71 via the distance calculation unit 40 and the data processing unit 72.
  • the synchronization signal ts1 may be directly transmitted from the control unit 57 of the optical ranging device 12 to the timing signal generation unit 76 of the external control unit 71.
  • the optical distance measuring device 12 is different from the optical distance measuring device 10 of the first embodiment in that the adjustment time calculation unit 52 is provided outside the control unit 57.
  • the adjustment time calculation unit 52 may be provided inside the control unit 57, as in the optical distance measuring device 10 of the first embodiment.
  • the timing information generated by the timing signal generation unit 76 may include time information at the time of communication in addition to the information set as the adjustment target value by the control unit 57 of the optical distance measuring device 12. Further, the distance calculation unit 40 may include the time information of each distance measurement point in the distance measurement data, and the data processing unit 72 may calculate the timing information from the time information.
  • the external control unit 71 uses the time information of each range-finding point for the traveling environment of the vehicle, the operating status of other sensors, and the range-finding data, and performs optical range-finding.
  • the shift time required for timing adjustment of the device 12 is calculated and transmitted, and the optical ranging device 12 receives the shift time information and controls the scanner 28 to perform synchronization and execute the timing adjustment process.
  • the fifth embodiment may be combined with any of the second to fourth embodiments.
  • the control unit 57 adjusts the timing at once by setting the recovery time to D + d, and adjusts the adjustment time d.
  • the adjustment time calculation unit 52 sets the recovery time to D + ⁇ d or D ⁇ d, and adjusts the timing by dividing it into a range ( ⁇ d) that does not affect the distance measurement operation. You may.
  • the external control unit 71 determines and instructs from the adjustment time d whether to perform the timing adjustment by the batch adjustment or the division adjustment, and the control unit 57 determines the result of the determination. It may be received and the timing adjustment may be performed by either batch adjustment or division adjustment.
  • the distance calculation unit 40 calculates the distance to the target using the time from the light emitted by the light emitting unit 21 to the light receiving unit 30 detecting the reflected light RL from the target.
  • the distance to the target may be calculated using the phase difference between the phase of the irradiation light IL and the phase of the reflected light RL.
  • the period of the forward movement is maintained, but if the distance measuring period of the forward movement can be maintained, the period of the forward movement may not be maintained. This is because if the distance measurement period can be maintained, the distance measurement will not be affected.
  • the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be realized by various configurations within a range not deviating from the purpose.
  • the technical features of the embodiments corresponding to the technical features in each embodiment described in the column of the outline of the invention are for solving a part or all of the above-mentioned problems, or a part of the above-mentioned effects. Or, in order to achieve all of them, it is possible to replace or combine them as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

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Abstract

光学的測距装置（１０、１１）は、発光部（２１）と、発光部が発光した照射光（ＩＬ）を反射するミラー（２６）と、ミラーを往復動作させて予め定められた走査範囲内を照射光により走査させるスキャナ（２８）と、照射光が走査範囲に存在する物標に反射して返ってくる反射光（ＲＬ）を検出する受光部（３０）と、ミラーの往動動作の期間において、発光部による照射光の発光から受光部が物標からの反射光を検出するまでの時間を用いて、物標までの距離を算出する距離算出部（４０）と、外部からの信号に応じてタイミング信号を生成するタイミング信号生成部（６０）と、発光部の発光とスキャナの動作とを制御する制御部（５０、５１）であって、往動動作の測距期間を維持したままスキャナの１サイクルの時間を調整することで、スキャナの動作をタイミング信号に同期させる制御部（５０）と、を備える。

Description

光学的測距装置 関連出願の相互参照
　本願は、２０２０年１１月１９日に出願された特願２０２０－１９２５９３号、および、２０２１年１０月８日に出願された特願２０２１－１６６１３１号の２つの日本出願に基づく優先権を主張し、それらの開示の全てが参照により本願に組み込まれる。
　本開示は，光学的測距装置に関する。
　特許文献１（米国特許出願公開第２０１９／００１１５４４号明細書）には，光学的測距装置であるＬｉＤＡＲデバイスを搭載する複数の車両が開示されている。ＬｉＤＡＲデバイスは、ＬｉＤＡＲデバイスの軸を中心にＬｉＤＡＲデバイスを回転させて、光の投射方向を調整するアクチュエータと、外部システムからタイミング情報を受信する通信インターフェースと、受信したタイミング情報にしたがってアクチュエータに光の投射方向を調整させるコントローラを備えており、各車両の光が互いに干渉しないようにしている。
　特許文献１に記載のＬｉＤＡＲデバイスのタイミング調整は、他車のＬｉＤＡＲデバイスとのタイミング調整であり、自車の他のデバイスとのタイミング調整については、考慮されていなかった。また、特許文献１に記載のＬｉＤＡＲデバイスでは、測距中にタイミング調整を行った場合には、測距結果に影響を受ける場合があった。
　本開示の一形態によれば，光学的測距装置が提供される。この光学的測距装置は、発光部と、前記発光部が発光した照射光を反射するミラーと、前記ミラーを往復動作することで、予め定められた走査範囲内を前記照射光により走査させるスキャナと、前記照射光が前記走査範囲に存在する物標に反射して返ってくる反射光を検出する受光部と、前記ミラーの往動動作の期間において、前記発光部による前記照射光の発光から前記受光部が前記物標からの反射光を検出するまでの時間を用いて、前記物標までの距離を算出する距離算出部と、前記発光部の発光と前記スキャナの動作とを制御する制御部であって、前記ミラーの往動動作の期間を維持したまま前記スキャナの１サイクルの時間を調整することで、前記スキャナの動作を前記タイミング信号に同期させる制御部と、を備える。この形態によれば、制御部は、ミラーの往動動作の測距期間を維持したままスキャナの１サイクルの時間を調整することでスキャナの動作をタイミング信号に同期させるので、この同期処理が、物標までの距離測定に影響を与えないようにできる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、道路を走行する車両を示す説明図であり、 図２は、光学的測距装置を示す説明図であり、 図３は、発光装置から発光されたパルスレーザ光が受光部に到達するまでを示す説明図であり、 図４は、光学的測距装置のブロック構成を示す説明図であり、 図５は、光学的測距装置における時刻とミラーの角度の関係を示すグラフであり、 図６は、第２実施形態の光学的測距装置のブロック構成を示す説明図であり、 図７は、光学的測距装置における時刻とミラーの角度とカウント値の関係を示すグラフであり、 図８は、第３実施形態における制御部が実行するタイミング調整の制御のフローチャートであり、 図９は、調整時間が閾値以上の場合のタイミングチャートであり、 図１０は、調整時間が閾値未満の場合のタイミングチャートであり、 図１１は、第４実施形態の光学的測距装置における時刻と角度指令値の関係を示すタイミングチャートであり、 図１２は、第５実施形態の光学的測距装置のブロック構成を示す説明図である。
・第１実施形態：
　図１に示すように、道路２００を走行する車両１００は、光学的測距装置１０と、ミリ波レーダ９０とを備えており、光学的測距装置１０から車両１００の前方の走査範囲ＭＲに照射光ＩＬを照射する。走査範囲ＭＲに物標があると、物標からの反射光ＲＬを受光する。光学的測距装置１０は、照射光ＩＬの発光から反射光ＲＬの受光までの時間Ｔから、物標までの距離Ｌを算出する。ｃを光速とすると、距離Ｌは、ｃｔ／２により算出される。図１に示す例では、道路２００のセンターライン２０１を挟んだ対向車線に車両１０１が走行し、道路２００に交差する道路２０５にセンターライン２０６を挟んだ両側に車両１０２、１０３が停車している。走査範囲ＭＲには、車両１０１、１０２が存在し、光学的測距装置１０は、車両１０１、１０２からの反射光ＲＬを受光する。車両１００のミリ波レーダ９０は、光学的測距装置１０と同様に、ミリ波を用いて車両１００の前方を走査し、その走査範囲の物標を検知する。このとき、ミリ波レーダ９０の走査タイミングと、光学的測距装置１０の照射光ＩＬの走査タイミングとを一致させると、より高精度に車両１０１、１０２の方向、車両１０１、１０２までの距離を算出できる。
　図２に示すように、光学的測距装置１０は、発光装置２０と、受光部３０と、距離算出部４０と、を備える。発光装置２０は、照射光ＩＬを射出し、測定範囲ＭＲを走査方向ＳＤに走査する。照射光ＩＬは、走査方向ＳＤに直交する方向が長手方向となる矩形形状に形成されている。受光部３０は、照射光ＩＬの照射に応じた測定範囲ＭＲを含む範囲からの反射光ＲＬを受光レンズ３１を介して受光し、反射光ＲＬの受光状態に応じた信号を出力する。距離算出部４０は、受光部３０から出力された信号を用いて、測定範囲ＭＲ内に存在する物標までの距離を測定する。
　図３を用いて、発光装置２０から発光されたパルスレーザ光が受光部３０に到達するまでを説明する。発光装置２０は、発光部２１と、コリメートレンズ２２と、ミラー２６と、スキャナ２８とを備える。発光部２１から発光されたパルスレーザ光は、コリメートレンズ２２により細長い矩形形状を有する照射光ＩＬになる。コリメートレンズ２２の代わりにスリットを用いて細長い矩形形状を有する照射光ＩＬを形成してもよい。矩形形状を有する照射光ＩＬは、ミラー２６で反射し、光学的測距装置１０の外部に照射される。このとき、スキャナ２８は、ミラー２６を往復動作させることで、照射光ＩＬを測定範囲ＭＲ内においてSD方向に走査させる。走査範囲MRに物標が存在している場合には、照射光ＩＬは物標の表面で乱反射し、その一部は、光学的測距装置１０に返ってくる。物標から光学的測距装置１０に戻った反射光ＲＬは、受光レンズ３１により集約されて、受光部３０に当たり、検出される。パルスレーザ光が発光装置２０から発光されてから、反射光ＲＬが受光部３０に検出されるまでの時間Ｔから物標までの距離Ｌが算出される。
　図４は、光学的測距装置１０のブロック構成を示す説明図である。光学的測距装置１０は、発光部２１と、スキャナ２８と、受光部３０と、距離算出部４０と、制御部５０と、タイミング信号生成部６０と、を備える。光学的測距装置１０の外部には、データ処理部７２と、全球測位衛星システム受信機７４（ＧＮＳＳ）と、を備える。発光部２１と、スキャナ２８と、受光部３０と、距離算出部４０については、説明済みなので、制御部５０と、タイミング信号生成部６０と、データ処理部７２と、全球測位衛星システム受信機７４と、について説明する。
　全球測位衛星システム受信機７４は、複数の衛星から電波を受信し、全球測位衛星システム受信機７４の現在の位置及び時刻ｔを算出する。全地測位衛星システムとしては、アメリカ合衆国のＧＰＳ、日本国の準天頂衛星ＱＺＳＳ、ロシア連邦のＧＬＯＮＡＳＳ、欧州連合のＧａｌｉｌｅｏが適用可能である。
　タイミング信号生成部６０は、全球測位衛星システム受信機７４から、時刻ｔを信号として受信し、予め定められた周期ごとにタイミング信号ｔｓを生成する。タイミング信号生成部６０は、後述する制御部５０から各サイクルの時刻ｔ０に送信される同期信号ｔｓ１を受信する。各サイクルは、往動と復動の２つの動作を含み、時刻ｔ０とは、復動から往動に切り替わるタイミングである。タイミング信号生成部６０は、タイミング信号ｔｓと同期信号ｔｓ１が一致するように、同期信号ｔｓ１をずらす調整時間ｄを生成し、後述する調整時間算出部５２に送る。
　制御部５０は、調整時間算出部５２と、角度指令値算出部５３と、を備える。調整時間算出部５２は、タイミング信号生成部６０から調整時間情報として調整時間ｄを取得し、復動動作の基準長さＤに調整時間ｄを加えて新たな復動動作の長さＤ＋ｄを生成する。復動動作の基準長さＤは、調整時間算出部５２は、予め調整時間算出部５２に格納されている。タイミング信号生成部６０が調整時間ｄをどのように得るかについては、後述する。角度指令値算出部５３は、時刻ｔに応じたミラー２６の角度指令ａ（ｔ）をスキャナ２８に指令する。
　データ処理部７２は、距離算出部４０から出力される測距データと、ミリ波レーダ９０の測距データを用いて、処理を実行し、物標までの方位や距離をより正確に算出する。
　図５は、光学的測距装置１０における時刻ｔとミラー２６の角度θ（ｔ）の関係を示すグラフである。制御部５０は、図５に示す時刻ｔがｔ０からｔ１までの往動動作において、ミラー２６の角度θ（ｔ）がθｓからθｅに増加していくように、時刻ｔに応じたミラー２６の角度指令ａ（ｔ）を角度指令値算出部５３に生成させ、スキャナ２８へ角度指令ａ（ｔ）を送信させる。角度指令値算出部５３は、スキャナ２８からミラーの角度θ（ｔ）を取得し、ＰＩＤ制御等により、角度指令ａ（ｔ）をフィードバック制御してもよい。光学的測距装置１０は、この時刻ｔ０からｔ１までの往動動作において、物標までの距離を測定する。また、時刻ｔ１からｔ２までの復動動作において、ミラー２６の角度θ（ｔ）がθｅからθｓに減少していくように、時刻ｔに応じたミラー２６の角度指令ａ（ｔ）を角度指令値算出部５３に生成させ、スキャナ２８へ角度指令ａ（ｔ）を送信させる。時刻ｔ１からｔ２までの復動動作の基準長さは、上述したように、Ｄである。角度指令値算出部５３は、角度指令ａ（ｔ）を同様にフィードバック制御してもよい。なお、光学的測距装置１０は、この時刻ｔ１からｔ２までの復動動作においては、物標までの距離を測定しない。ただし、光学的測距装置１０は、この時刻ｔ１からｔ２までの復動動作において、物標までの距離を測定してもよい。なお、時刻ｔ０からｔ２（次のサイクルのｔ０）までの１サイクルの時間は、１００ｍｓ程度である。
　調整時間算出部５２が同期タイミング生成部から調整時間ｄを受信すると、新たな復動動作の時間Ｄ＋ｄを算出し、角度指令値算出部５３に送る。角度指令値算出部５３は、次サイクルの復動動作の期間である時刻ｔ３からｔ５までの長さを時間Ｄ＋ｄとし、時刻ｔ３でミラー２６の角度がθｅ、時刻ｔ５でミラー２６の角度がθｓに減少するように、新たなミラー２６の角度指令ａ（ｔ）を算出し、スキャナ２８に指令する。これにより、さらに次のサイクル以降において、同期信号ｔｓ１とタイミング信号ｔｓとを一致させることができる。
　以上、第１実施形態によれば、物標との距離を測定する期間であるミラー２６の往動時間を変えずに、物標との距離を測定しない期間であるミラー２６の復動時間Ｄを調整することで、１サイクルの時間を調整し、スキャナ２８の動作をタイミング信号ｔｓに同期させる。その結果、制御部５０が実行するタイミング調整処理は、測距結果に影響を与えない。
　第１実施形態では、往動から復動に切り替える期間、あるいは、復動から往動に切り替える期間は、ゼロであり、物標との距離を測定しない期間であるミラー２６の復動時間Ｄを調整することで、１サイクルの時間を調整しているが、往動から復動に切り替える期間、あるいは、復動から往動に切り替える期間の長さを調整時間ｄとすることで、１サイクルの時間を調整してもよい。
・第２実施形態：
　図６は、第２実施形態の光学的測距装置１１のブロック構成を示す説明図である。光学的測距装置１１は、制御部５１がカウンタ５６を備える点で、第１実施形態の光学的測距装置１０と相違する。また、光学的測距装置１１の調整時間算出部５４と角度指令値算出部５５は、第１実施形態の光学的測距装置１０の調整時間算出部５２と角度指令値算出部５３と動作が少し異なっている。第２実施形態では、光学的測距装置１１の外部に、タイミング信号生成部６０の代わりに、パルス信号生成部６１を備える。第１実施形態では、光学的測距装置１０の制御部５０は、外部より調整時間ｄを取得し、スキャナ２８の動作タイミングを調整しているが、第２実施形態では、光学的測距装置１１の制御部５１は、外部よりパルス信号Ｐ２を受信し、光学的測距装置１１の内部でスキャナ２８の動作タイミングをパルス信号Ｐ２に同期させるようにしている。以下、相違点について説明する。
　パルス信号生成部６１は、全球測位衛星システム受信機７４から、時刻ｔを受信し、予め定められた周期ごとにパルス信号Ｐ２を生成する。なお、パルス信号生成部６１の代わりに、第１実施形態のタイミング信号生成部６０を用い、タイミング信号ｔｓをパルス信号Ｐ２として用いてもよい。
　カウンタ５６は、制御部５１内のタイマ（図示せず）にしたがって一定の時間ごとにカウントアップするカウンタであり、カウント値Ｃ（ｔ）を調整時間算出部５４と角度指令値算出部５５に送る。本実施形態では、カウンタ５６のカウント１あたりの時間は、ｔ１／Ｃ１である。カウンタ５６は、角度指令値算出部５５からリセット信号Ｒｓｔを受信すると、カウント値Ｃ（ｔ）をゼロにリセットする。調整時間算出部５４は、カウンタ５６からカウント値Ｃ（ｔ）を受信し、パルス信号生成部６１からパルス信号Ｐ２を受信し、パルス信号Ｐ２を受信したときのカウント値Ｃ（ｔ）をカウント値Ｃ３とし、カウント値Ｃ２とカウント値Ｃ３の和Ｃ２＋Ｃ３を角度指令値算出部５５に送る。ここで、カウント値Ｃ２は、復動時間を調整しない場合において、ミラー２６の角度θがθｓに戻ったときのカウンタ５６のカウント値Ｃ（ｔ）である。
　角度指令値算出部５５は、カウント値Ｃ（ｔ）を受信すると、カウント値Ｃ（ｔ）に応じた角度指令ａ（Ｃ（ｔ））をスキャナ２８に送る。具体的には、カウント値Ｃ（ｔ）が０からＣ１までの往動動作では、角度指令値算出部５５は、カウント値Ｃ（ｔ）が１増加するごとに、角度指令ａ（ｔ）を（θｅ－θｓ）／Ｃ１だけ増加させ、カウント値がＣ１から（Ｃ２＋Ｃ３）までの復動動作では、カウント値Ｃ（ｔ）が１増加するごとに、角度指令ａ（ｔ）を（θｅ－θｓ）／（Ｃ２＋Ｃ３）だけ減少させる。角度指令値算出部５５は、スキャナ２８からミラーの角度θ（Ｃ（ｔ））を取得し、ＰＩＤ制御等により、角度指令ａ（Ｃ（ｔ））をフィードバック制御してもよい。角度指令値算出部５５は、カウント値Ｃ（ｔ）がＣ２＋Ｃ３に達すると、リセット信号Ｒｓｔをカウンタ５６に送る。
　図７は、光学的測距装置１１における時刻ｔとミラー２６の角度θ（ｔ）とカウント値Ｃ（ｔ）の関係を示すグラフである。時刻ｔ０において、カウンタ５６のカウント値Ｃ（ｔ）は、０である。その後、カウンタ５６のカウント値Ｃ（ｔ）は、制御部５１内のタイマに従い、一定時間ごとにカウントアップしていき、時刻ｔ１でカウンタ５６のカウント値Ｃ（ｔ）は、Ｃ１となる。このカウント値Ｃ（ｔ）が０からＣ１の期間、すなわち、往動動作において、角度指令値算出部５５は、カウント値Ｃ（ｔ）が１増加するごとに、角度指令ａ（ｔ）を（θｅ－θｓ）／ｃ１だけ増加させ、ミラー角度θ（ｔ）をθｓからθｅに増加させる。
　時刻ｔ０とｔ１の間の時刻ｔａにおいて、図６のパルス信号生成部６１は、パルスＰ２を発生し、調整時間算出部５４に送るとする。なお、この時刻ｔ０からｔａまでの長さが、第１実施形態の調整時間ｄに対応する。調整時間算出部５４は、カウンタ５６からカウント値Ｃ（ｔ）を受信しており、パルスＰ２を受信したときのカウント値Ｃ３を取得する。調整時間算出部５４は、Ｃ２＋Ｃ３を算出し、角度指令値算出部５５に送信する。
　時刻ｔ１になると、カウント値Ｃ（ｔ１）はＣ１となり、ミラー角度θ（Ｃ１）は、θｅとなる。時刻ｔ１以降は、角度指令値算出部５５は、カウント値Ｃ（ｔ）が１増加するごとに、角度指令ａ（Ｃ（ｔ１））を（θｅ－θｓ）／（Ｃ２＋Ｃ３）だけ減少させていく。カウント値Ｃ３が０の場合、時刻ｔ２でカウント値はＣ２となり、角度指令ａ（Ｃ（ｔ２））がθｓとなるが、カウント値Ｃ３が０でない場合、時刻ｔ２では、角度指令ａ（Ｃ（ｔ２））は、θｅとθｓの間の値である。時刻ｔ３になると、カウント値Ｃ（ｔ３）はＣ２＋Ｃ３となり、ミラー角度θ（Ｃ２＋Ｃ３）は、θｓとなる。カウント値Ｃ（ｔ３）がＣ２＋Ｃ３となると、角度指令値算出部５５は、リセット信号Ｒｓｔをカウンタ５６に送信する。カウンタ５６は、リセット信号Ｒｓｔを受信すると、カウント値Ｃ（ｔ）を０にリセットする。なお、時刻ｔｂになると、パルス信号生成部６１は、パルスＰ２を発生する。ここで、時刻ｔｂと時刻ｔ３は同じタイミングであるので、調整時間算出部５４がパルスＰ２を受信したときのカウント値Ｃ（ｔｂ）は０となる。したがって、新たなカウント値Ｃ３は、０となる。
　時刻ｔ３（次サイクルのｔ０）では、調整時間算出部５４は、Ｃ２＋Ｃ３を制御部５１に送信するが、調整時間算出部５４がパルスＰ２を受信したときのカウンタ５６のカウント値Ｃ（ｔ）0であるので、Ｃ３が０となり、調整時間算出部５４から角度指令値算出部５５に送信されるＣ２＋Ｃ３は、Ｃ２と同じ値となる。次サイクルのカウント値Ｃ（ｔ）が０からＣ１までの往動動作では、制御部５１は、カウンタ５６からカウント値Ｃ（ｔ）を受信し、カウント値Ｃ（ｔ）が１増加するごとに、角度指令ａ（ｔ）を（θｅ－θｓ）／ｃ１だけ増加させ、ミラー角度θ（ｔ）をθｓからθｅに増加させる。
　時刻ｔ４になると、カウント値Ｃ（ｔ４）はＣ１となり、ミラー角度θ（ｔ４）は、θｅとなる。カウント値がＣ１からＣ２までの復動動作では、角度指令値算出部５５は、カウント値Ｃ（ｔ）が１増加するごとに、角度指令ａ（ｔ）を（θｅ－θｓ）／Ｃ２だけ減少させていく。
　時刻ｔ５になると、カウント値Ｃ（ｔ５）はＣ２＋Ｃ３（但しＣ３は０）となり、ミラー角度θ（ｔ５）は、θｓとなる。角度指令値算出部５５は、カウント値Ｃ（ｔ５）がＣ２＋Ｃ３（但しＣ３は０）になると、リセット信号Ｒｓｔをカウンタ５６に送信する。カウンタ５６は、リセット信号Ｒｓｔを受信すると、カウント値Ｃ（ｔ）を０にリセットする。なお、時刻ｔｃになると、パルス信号生成部６１は、パルスＰ２を発生する。ここで、時刻ｔｃと時刻ｔ５は同じタイミングとなるので、調整時間算出部５４がパルスＰ２を受信したときのカウント値Ｃ（ｔｃ）は０となる。すなわち、ミラー２６、スキャナ２８の動作は、パルス信号Ｐ２に同期する。
　以上、第２実施形態によれば、光学的測距装置１１は、時間経過によりカウントアップし、スキャナ２８を１サイクル動作させるごとにリセットされるカウンタ５６を有し、制御部５１は、タイミング信号Ｐ２を受信したときのカウンタ５６のカウント値Ｃ３を用いてミラー２６を復動させる時間を調整する。この構成によれば、調整する時間を制御部５１の内部で生成し、ミラー２６、スキャナ２８の動作タイミングを調整できる。
・第３実施形態：
　図８は、第３実施形態における制御部５０が実行するタイミング調整の制御のフローチャートである。第３実施形態は、第１実施形態とほぼ同じ構成であるが、制御部５０は、調整時間ｄが閾値ｄｔｈ以上の場合には、復動時間をＤ＋ｄとし、調整時間ｄが閾値ｄｔｈ未満の場合には、復動時間をＤ＋Δｄ（Δｄは、閾値ｄｔｈよりも小さい値）とする点が相違する。
　ステップＳ１００では、制御部５０の調整時間算出部５２は、復動時間Ｄに基準復動時間Ｄｓｔｄを代入する。これにより、最初のステップでは、復動時間Ｄは、基準復動時間Ｄｓｔｄに等しくなる。
　ステップＳ１１０では、制御部５０の調整時間算出部５２は、調整時間ｄをタイミング信号生成部６０から取得する。ステップＳ１２０では、調整時間算出部５２は、調整時間ｄの絶対値がΔｄ／２未満か否かを判断する。ここで、Δｄは、予め定められた最小調整時間であり、後述するステップにおいて復動時間を調整するときの調整量である。ステップＳ１２０において、調整時間ｄの絶対値がΔｄ／２未満の場合は、制御部５０は、調整処理をステップＳ１８０に移行し、調整時間ｄの絶対値がΔｄ／２以上の場合には、処理をステップＳ１３０に移行する。
　ステップＳ１３０では、調整時間算出部５２は、調整時間ｄが閾値ｄｔｈ以上か否かを判断する。制御部５０は、調整時間ｄが閾値ｄｔｈ以上の場合には、処理をステップＳ１４０に移行し、調整時間ｄが閾値ｄｔｈ未満の場合には、処理をステップＳ１５０に移行する。
　ステップＳ１４０では、調整時間算出部５２は、次サイクルの復動時間をＤ＋ｄとする。ステップＳ１５０では、調整時間算出部５２は、調整時間ｄが０より大きいか、否かを判断し、調整時間ｄが０より大きい場合には、処理をステップＳ１６０に移行し、調整時間ｄが０より大きくない場合には、処理をステップＳ１７０に移行する。調整時間算出部５２は、ステップＳ１６０では、次サイクルの復動時間をＤ＋Δｄとし、ステップＳ１７０では、次サイクルの復動時間をＤ－Δｄとする。
　図９は、調整時間ｄが閾値ｄｔｈ以上の場合のタイミングチャートである。２サイクル目では、調整時間算出部５２は、復動時間をＤ＋ｄとすることで、一気にタイミングを調整し、３サイクル目では、復動時間がＤとなっており、タイミング調整は不要となっている。
　図１０は、調整時間ｄが閾値ｄｔｈ未満の場合のタイミングチャートである。２サイクル目では、調整時間算出部５２は、復動時間をＤ＋Δｄとすることで、タイミングを少し調整し、３サイクル目では、調整時間算出部５２は、復動時間をＤ－Δｄとすることで、タイミングを少し調整するように、少しずつタイミングを調整する。復動時間を減少方向に調整する場合には、往動時間に行われる測距動作に影響を与える可能性があるため、調整時間算出部５２は、測距動作に影響を与えない範囲（－Δｄ）で分割してタイミング調整をする。
　第３実施形態によれば、調整時間ｄの大きさにより、一気にタイミング調整する、あるいは、少しずつタイミング調整するかを切り替える。例えば、光学的測距装置１０を搭載する車両１００のパワースイッチ（図示せず）がオンされた場合などの起動直後では、生じ得るタイミング信号ｔｓと同期信号ｔｓ１とが大きく乖離する場合があり、この場合には、調整時間ｄが閾値ｄｔｈ以上となる。調整時間算出部５２は、このような調整時間ｄが閾値ｄｔｈ以上の場合には、復動時間をＤ＋ｄとすることで、全調整量を一括して調整する。一方、その他の調整時間ｄが閾値ｄｔｈ未満の場合には、調整時間算出部５２は、復動時間をＤ＋ΔｄまたはＤ－Δｄとすることで、測距動作に影響を与えない範囲（－Δｄ）で分割してタイミング調整できる。
・第４実施形態：
　図１１は、第４実施形態の時刻と角度指令値の関係を示すタイミングチャートである。第４実施形態では、角度指令値算出部５３は、数点の時刻ｔ、例えば、時刻ｔ０、ｔ１，ｔ２、ｔ３とその時刻ｔ０、ｔ１，ｔ２、ｔ３における角度指令値ａ（ｔ０）、ａ（ｔ１）、ａ（ｔ２）、ａ（ｔ３）を関連付けて内部の記憶部（図示せず）に格納している。第１タイミングである時刻ｔ０から第２タイミングである時刻ｔ１の間の任意の時刻ｔｉでは、角度指令値算出部５３は、時刻ｔ０、ｔ１における角度指令値ａ（ｔ０）、ａ（ｔ１）を用い、線形補間により角度指令値ａ（ｔｉ）を算出する。具体的には、時刻ｔｉにおける角度指令値ａ（ｔｉ）は、以下の式（１）により算出される。
ａ（ｔｉ）＝（ｔｉ－ｔ０）・（ａ（ｔ１）－ａ（ｔ０）／（ｔ１－ｔ０）
　　　　　＝（ｔｉ－ｔ０）・（ａ１－ａ０）／（ｔ１－ｔ０）　…（１）
　時刻ｔ１からｔ２の間の時刻ｔｊ、時刻ｔ２からｔ３の間の時刻ｔｋでは角度指令値ａ（ｔｊ）、ａ（ｔｋ）は、それぞれ以下の式（２）（３）により算出される。
ａ（ｔｊ）＝ａ１＋（ｔｊ－ｔ１）・（ａ（ｔ２）－ａ（ｔ１）／（ｔ２－ｔ１）
　　　　　＝ａ１＋（ｔｊ－ｔ１）・（ａ２－ａ１）／（ｔ２－ｔ１）…（２）
ａ（ｔｋ）＝ａ２＋（ｔｋ－ｔ２）・（ａ（ｔ２）－ａ（ｔ１）／（ｔ３－ｔ２）
　　　　　＝ａ２＋（ｔｋ－ｔ２）・（ａ０－ａ２／（ｔ３－ｔ２）…（３）
　以上、第４実施形態によれば、角度指令値算出部５３は、時刻ｔ０、ｔ１，ｔ２、ｔ３以外の角度指令値ａ（ｔ）を格納する必要が無い。また、復動動作の期間では、タイミング調整により１サイクルが終了する時刻ｔ３が変わっても、時刻ｔにおける角度指令値を、線形補間により算出できる。例えば、第４実施形態によれば、第２サイクルの復動動作においては、調整時間ｄが０の場合、時刻ｔ６が第２タイミングとなるが、調整時間が０でない場合、調整時間算出部５２は、１サイクルの時間であるフレーム時間に調整量ｄを加算または減算し、第２タイミングである時刻ｔ６を時刻ｔ７に変更し、時刻ｔ５から時刻ｔ７の間の角度指令値ａ（ｔ）を線形補間により算出できる。
　上記第１実施形態では、制御部５０の内部に調整時間算出部５２が設けられている構成であるが、調整時間算出部５２は、制御部５０の外部に設けられていてもよい。
・第５実施形態：
　図１２は、第５実施形態の光学的測距装置１２のブロック構成を示す説明図である。車両１０１は、光学的測距装置１２と、外部制御部７１と、を備える。外部制御部７１は、データ処理部７２と、全球測位衛星システム受信機７４（ＧＮＳＳ）と、タイミング信号生成部７６とを備える。タイミング信号生成部７６は、第１実施形態の光学的測距装置１０のタイミング信号生成部６０と同様の機能を有するが、外部制御部７１に設けられている点で、第１実施形態と構成が相違している。第５実施形態の光学的測距装置１２では、同期信号ｔｓ１は、距離算出部４０、データ処理部７２を経由して、外部制御部７１のタイミング信号生成部７６に伝えられる。なお、同期信号ｔｓ１は、光学的測距装置１２の制御部５７から外部制御部７１のタイミング信号生成部７６に直接伝えられてもよい。また、光学的測距装置１２では、調整時間算出部５２が、制御部５７の外部に設けられていている点で第１実施形態の光学的測距装置１０と相違する。但し、調整時間算出部５２は、第１実施形態の光学的測距装置１０と同様に、制御部５７の内部に設けられていてもよい。
　タイミング信号生成部７６が生成するタイミング情報には光学的測距装置１２の制御部５７が調整の目標値とする情報の他に、通信を行った時点の時間情報を含んでも良い。また、距離算出部４０は、測距データに各測距点の時間情報を含み、データ処理部７２はその時間情報からタイミング情報を計算してもよい。
　第５実施形態の光学的測距装置１２では、外部制御部７１が、車両の走行環境や他のセンサの動作状況、測距データに各測距点の時間情報を用いて、光学的測距装置１２のタイミング調整に必要なずらし時間算出して送信し、光学的測距装置１２がそのずらし時間情報を受け取ってスキャナ２８を制御することにより同期を行い、タイミング調整処理を実行できる。
　第５実施形態は、第２実施形態から第４実施形態のいずれかと組み合わせてもよい。例えば、第５実施形態において、第３実施形態のように、制御部５７は、調整時間ｄが閾値ｄｔｈ以上の場合、復動時間をＤ＋ｄとすることで、一気にタイミングを調整し、調整時間ｄが閾値ｄｔｈ未満の場合には、調整時間算出部５２は、復動時間をＤ＋ΔｄまたはＤ－Δｄとすることで、測距動作に影響を与えない範囲（－Δｄ）で分割してタイミング調整してもよい。また、第５実施形態においては、外部制御部７１が、調整時間ｄから、タイミング調整を一括調整で行うか、分割調整で行うかを決定して指示し、制御部５７がその決定の結果を受信して、タイミング調整を一括調整または分割調整のいずれかで行うようにしてもよい。
　上記各実施形態では、距離算出部４０は、発光部２１による照射光ＩＬの発光から受光部３０が物標からの反射光ＲＬを検出するまでの時間を用いて、物標までの距離を算出しているが、照射光ＩＬの位相と、反射光ＲＬの位相との位相差を用いて物標までの距離を算出してもよい。
　上記各実施形態では、往動動作の期間を維持しているが、往動動作の測距期間を維持できれば、往動動作の期間は、維持できなくてもよい。測距期間が維持できれば、測距に影響しないからである。
　本開示は，上述の実施形態に限られるものではなく，その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば，発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は，上述の課題の一部又は全部を解決するために，あるいは，上述の効果の一部又は全部を達成するために，適宜，差し替えや，組み合わせを行うことが可能である。また，その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ，適宜，削除することが可能である。

Claims (10)

  1. 　光学的測距装置（１０、１１、１２）であって、
    　発光部（２１）と、
    　前記発光部が発光した照射光（ＩＬ）を反射するミラー（２６）と、
    　前記ミラーを往復動作することで、予め定められた走査範囲内を前記照射光により走査させるスキャナ（２８）と、
    　前記照射光が前記走査範囲に存在する物標に反射して返ってくる反射光を検出する受光部（３０）と、
    　前記ミラーの往動動作の期間において、前記発光部による前記照射光の発光から前記受光部が前記物標からの反射光（ＲＬ）を検出するまでの時間を用いて、前記物標までの距離を算出する距離算出部（４０）と、
    　前記発光部の発光と前記スキャナの動作とを制御する制御部であって、前記ミラーの往動動作の測距期間を維持したまま前記スキャナの１サイクルの時間を調整することで、前記スキャナの動作を予め定められたタイミング信号に同期させる制御部（５０、５１、５７）と、
    　を備える、光学的測距装置。
  2. 　請求項１に記載の光学的測距装置であって、
    　前記光学的測距装置の外部からの信号に応じて前記タイミング信号を生成するタイミング信号生成部（６０）を備える光学的測距装置。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の光学的測距装置であって、
    　前記制御部は、
    　　前記ミラーを復動させる時間の調整量が閾値以上の場合には、次のサイクルの前記ミラーを復動させる時間において、前記ミラーを復動させる時間の調整量を一括して増加させ、
    　　前記ミラーを復動させる時間の調整量が前記閾値未満の場合には、次のサイクルの前記ミラーを復動させる時間において、前記閾値より小さい最小調整時間だけ、前記ミラーを復動させる時間を増加させまたは減少させる、
    　光学的測距装置。
  4. 　請求項１に記載の光学的測距装置であって、
    　前記制御部（５７）は、前記タイミング信号を前記光学的測距装置の外部に設けられた外部制御部（７１）であって、タイミング信号生成部（７６）を有する外部制御部から取得する光学的測距装置。
  5. 　請求項４に記載の光学的測距装置であって、
    　前記制御部は、前記外部制御部から、
    　　一括調整の指示を受け取った場合には、次のサイクルの前記ミラーを復動させる時間において、前記ミラーを復動させる時間の調整量を一括して増加させ、
    　　分割調整の指示を受け取った場合には、次のサイクルの前記ミラーを復動させる時間において、最小調整時間だけ、前記ミラーを復動させる時間を増加させまたは減少させる、
    　光学的測距装置。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学的測距装置であって、
    　前記制御部は、前記ミラーを復動させる時間を調整することで前記スキャナの１サイクルの時間を調整する、光学的測距装置。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学的測距装置であって、
    　前記スキャナは、前記制御部からの角度指令値にしたがって前記ミラーの角度を変える、光学的測距装置。
  8. 　請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光学的測距装置であって、
    　時間経過によりカウントアップし、前記スキャナを１サイクル動作させるごとにリセットするカウンタ（５６）を有し、
    　前記タイミング信号はパルス信号（Ｐ２）であり、
    　前記制御部は、前記タイミング信号を受信したときの前記カウンタのカウント値を用いて前記ミラーを復動させる時間を調整する、光学的測距装置。
  9. 　請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光学的測距装置であって、
    　前記タイミング信号は、前記ミラーを復動させる時間を調整するための調整時間情報（ｄ）を含む、光学的測距装置。
  10. 　請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光学的測距装置であって、
    　前記制御部は、１サイクルの時間と、前記ミラーを復動から往動に切り替える第１タイミングと前記ミラーを往動から復動に切り替える第２タイミングとを含む複数のタイミングと、前記複数のタイミングにおける角度指令値と、を用い、１サイクルの中の任意のタイミングにおける角度指令値を、線形補間を用いて算出し、１サイクルの時間に前記ミラーを復動させる時間の調整量を加算または減算し、前記第２タイミングを変更する、
    　光学的測距装置。
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