WO2024111473A1 - 測距装置 - Google Patents

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WO2024111473A1
WO2024111473A1 PCT/JP2023/041022 JP2023041022W WO2024111473A1 WO 2024111473 A1 WO2024111473 A1 WO 2024111473A1 JP 2023041022 W JP2023041022 W JP 2023041022W WO 2024111473 A1 WO2024111473 A1 WO 2024111473A1
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WO
WIPO (PCT)
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mirror
unit
abnormality diagnosis
signal
angle
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/041022
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
憲太 藤林
大介 中西
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
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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
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • 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
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems

Definitions

  • This disclosure relates to a distance measuring device.
  • the distance measuring device that detects the distance to an object by emitting a transmission wave and detecting the reflected wave from the object.
  • the distance measuring device is equipped with a scanning unit that changes the direction of the transmission wave.
  • a scanning unit that changes the direction of the transmission wave.
  • a mirror that is driven to oscillate is used in the scanning unit.
  • Patent Document 1 the rotational position of the mirror is controlled by detecting the position using an incremental encoder.
  • Patent Document 1 does not mention details of detecting abnormalities in the scanning unit.
  • the purpose of this disclosure is to provide a distance measuring device that can properly detect abnormalities in the operating state of the scanning unit.
  • the distance measuring device disclosed herein includes a scanning unit, an encoder, and a control unit.
  • the scanning unit has a mirror that reflects the transmitted wave, and an actuator that drives the mirror to swing so that the transmitted wave scans the scanning range.
  • the encoder outputs an angle signal according to the rotational position of the mirror.
  • the control unit has a position calculation unit, a drive control unit, and an abnormality diagnosis unit.
  • the position calculation unit calculates the position of the object that reflects the scanned transmission wave.
  • the drive control unit controls the drive of the actuator.
  • the abnormality diagnosis unit performs abnormality diagnosis related to the operating state of the scan unit based on the signal output from the encoder. This makes it possible to properly detect abnormalities in the operating state of the scan unit.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a distance measuring device according to an embodiment
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a distance measuring device according to an embodiment, seen from above
  • FIG. 3 is a perspective view showing a measurement unit according to one embodiment
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a cross section of a swing motor according to an embodiment taken along a plane perpendicular to a swing axis
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of an encoder according to one embodiment
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the operation of a mirror according to one embodiment
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a distance measuring device according to an embodiment
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a distance measuring device according to an embodiment, seen from above
  • FIG. 3 is a perspective view showing a measurement unit according to one embodiment
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a cross section of a swing motor according to an embodiment taken along a plane perpendicular to a swing axis
  • FIG. 7 is a diagram illustrating A-phase, B-phase, and Z-phase signals according to one embodiment
  • FIG. 8 is a flow chart illustrating scanning control according to one embodiment
  • FIG. 9 is a time chart illustrating scanning control according to one embodiment
  • FIG. 10 is a time chart illustrating an amplitude anomaly according to one embodiment
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an amplitude abnormality diagnosis process according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a time chart illustrating an angular velocity anomaly according to one embodiment
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating an angular velocity abnormality diagnosis process according to an embodiment.
  • FIG. 14 is a time chart illustrating an angle signal abnormality according to one embodiment;
  • FIG. 14 is a time chart illustrating an angle signal abnormality according to one embodiment
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating an angle signal abnormality diagnosis process according to an embodiment.
  • FIG. 16 is a time chart illustrating a reference signal abnormality according to one embodiment;
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating a reference signal abnormality diagnosis process according to an embodiment.
  • FIG. 18A is a time chart showing the mirror angle and angular velocity when the distance measurement period is relatively long;
  • FIG. 18B is a time chart showing the mirror angle and angular velocity when the distance measurement period is relatively short;
  • FIG. 19A is a time chart showing an angle signal when the distance measurement period is relatively long;
  • FIG. 19B is a time chart showing an angle signal when the distance measurement period is relatively short;
  • FIG. 20A is a time chart showing the mirror angle when the distance measurement range is relatively wide;
  • FIG. 20B is a time chart showing the mirror angle when the distance measurement range is relatively narrow
  • FIG. 21A is a time chart showing angular velocity when the distance measurement range is relatively wide
  • FIG. 21B is a time chart showing angular velocity when the distance measurement range is relatively narrow
  • FIG. 22A is a time chart showing an angle signal when the distance measurement range is relatively wide
  • FIG. 22B is a time chart showing an angle signal when the distance measurement range is relatively narrow
  • FIG. 23A is a time chart showing the mirror angle and angular velocity when distance measurement is performed during forward rotation
  • FIG. 23B is a time chart showing the mirror angle and angular velocity when distance measurement is performed during reverse rotation.
  • the distance measuring device 1 is a LiDAR (Light Detection and Ranging) device that measures the distance to an object by irradiating light and detecting reflected light from the object irradiated with the light.
  • the distance measuring device 1 is mounted on, for example, a vehicle and used to detect an object present in front of the vehicle.
  • the distance measuring device 1 includes a measuring unit 5 and a control unit 50.
  • the measuring unit 5 includes a light emitting unit 10, a light receiving unit 15, a scanning unit 20, and an encoder 40. As shown in FIG. 2, the measuring unit 5 is housed in a housing 6.
  • the housing 6 is a rectangular parallelepiped made of resin, for example, and has an opening on one side. A transparent optical window 7 that transmits light is provided in the opening so as to cover the entire opening.
  • the light-emitting unit 10 is housed on the upper side, and the light-receiving unit 15 is housed on the lower side.
  • the light-emitting unit 10 intermittently outputs a light beam B.
  • the light-receiving unit 15 receives reflected light R from an object irradiated with the light beam B and converts it into an electrical signal.
  • the scanning unit 20 includes a mirror 21 that is driven to oscillate, and an oscillating motor 30 (see FIG. 3) that drives the mirror 21 to oscillate.
  • the scanning unit 20 reflects the light beam B output from the light emitting unit 10 by the mirror 21, and emits the light beam B from the optical window 7 to the outside in a direction according to the rotational position of the mirror 21, thereby scanning the light beam B within a preset scanning range.
  • the mirror 21 is a flat member having a reflective surface that reflects light, and is attached to the oscillating shaft 22 so that it moves integrally with the oscillating shaft 22.
  • the oscillating shaft 22 is formed to extend in the vertical direction, and the mirror 21 is fixed to the oscillating shaft 22 on the surface opposite the reflective surface so that the oscillating shaft 22 is aligned with the vertical center line of that surface.
  • the oscillating motor 30 is disposed vertically below the mirror 21, and drives the oscillating shaft 22 to oscillate the mirror 21 around the oscillating shaft 22. This causes the light beam B output from the light-emitting unit 10 to scan a predetermined scanning range.
  • the oscillating motor 30 has a rotating magnet 31, a pair of fixed magnets 32, an electromagnetic coil 33, and a rotating shaft 35, and is housed in a case 38.
  • the rotating magnet 31 is a disk-shaped magnet with an axial hole at the center.
  • the rotating shaft 35 is fixed in the axial hole of the rotating magnet 31 by press fitting or the like.
  • the rotating shaft 35 is rotatably supported by the case 38.
  • the rotating magnet 31 is arranged so that the direction in which both poles are arranged is perpendicular to the axial direction.
  • the pair of fixed magnets 32 are fixed to the case 38 so that the direction in which the poles are arranged is perpendicular to the axial direction of the rotating shaft 35 (i.e., the vertical direction on the paper in FIG. 4).
  • the fixed magnets 32 are arranged so that the upper side on the paper is the south pole and the lower side is the north pole.
  • the magnetic field of the rotating magnet 31 interacts with the magnetic field of the pair of fixed magnets 32, causing the rotating magnet 31 to come to rest in a stationary position where its magnetic poles are in the opposite direction to the magnetic poles of the fixed magnets 32.
  • Figure 4 shows the rotating magnet 31 in a stationary position, and in the example of Figure 4, the rotating magnet 31 has a north pole on the top side of the page and a south pole on the bottom side. In other words, the rotating magnet 31 can be considered to be urged back to its stationary position by the magnetic force of the fixed magnets 32.
  • the electromagnetic coil 33 is wound around the outer circumference of the case 38 in the vertical direction of the paper surface of FIG. 4, and when a current is applied, it generates magnetic lines of force that have a perpendicular component to the magnetic lines of force generated between the rotating magnet 31 and the fixed magnet 32.
  • the electromagnetic coil 33 is connected to an AC power source or a pulse oscillation power source.
  • Oscillation is a motion that periodically repeats a rotational motion between forward and reverse rotation within a specified angular range less than 360°.
  • the rotating magnet 31 rotates forward from the rest position to a specified angle, then switches to reverse rotation, returns to the rest position, and then rotates reverse from the rest position to a specified angle. It then switches to forward rotation again, returns to the rest position, and repeats the above operation.
  • the angular range of forward rotation from the rest position is equal to the angular range of reverse rotation, but the angular range of the forward rotation direction and the angular range of the reverse rotation direction may be different.
  • the repulsive force between the rotating magnet 31 and the fixed magnet 32 increases the further away from the stationary position. Therefore, in order to hold it in a fixed position, the greater the rotation angle from the stationary position, the more torque is required to overcome the repulsive force.
  • clockwise rotation in FIG. 4 is forward rotation, and counterclockwise rotation is reverse rotation.
  • the direction of rotation in FIG. 4 corresponds to the direction of rotation when viewed from above in the vertical direction with the distance measuring device 1 mounted on a vehicle.
  • the oscillating shaft 22 is arranged to move integrally with the rotating magnet 31. In other words, the oscillating shaft 22 is stopped at a stationary position when the oscillating motor 30 is not energized, and oscillates around the stationary position when energized.
  • the mirror 21 is attached to the oscillating shaft 22 so that when the oscillating shaft 22 is in a rest position, the mirror 21 is in a reference position capable of reflecting the light beam B toward approximately the center of the scanning range.
  • the oscillating shaft 22 rotates, the mirror 21 oscillates within a predetermined angle range including the reference position.
  • the oscillating shaft returns to its rest position, and the mirror 21 returns to the reference position and becomes stationary. In other words, the mirror 21 is biased in a direction returning to the reference position by the magnetic force of the fixed magnet 32.
  • the encoder 40 detects the rotation angle of the mirror 21, and in this embodiment is a three-phase output type incremental encoder.
  • the encoder 40 has a rotating disk 41, a fixed slit 42, a light-emitting element 43, and a light-receiving element 44.
  • the rotating disk 41 is formed in a disk shape.
  • the rotating disk 41 has a plurality of outer peripheral slits 411 formed on the outer circumference, and an origin slit 413 that indicates the origin position and is formed on the inner circumference side of the outer peripheral slits 411.
  • the rotating shaft 415 of the rotating disk 41 is fixed to the oscillating shaft 22. As a result, the rotating disk 41 rotates integrally with the oscillating shaft 22, as shown by arrow E.
  • A-phase slits 421, B-phase slits 422, and Z-phase slits 423 are formed in the fixed slits 42.
  • the A-phase slits 421 and B-phase slits 422 are formed in positions facing the outer peripheral slits 411 of the rotating disk 41 so that the phase difference between the A-phase output signal and the B-phase output signal is 90°.
  • the Z-phase slit 423 is formed in a position facing the origin slit 413.
  • the light-emitting element 43 is, for example, a light-emitting diode, and emits light toward the rotating disk 41.
  • the light-emitting element 43 and the light-receiving element 44 are arranged to face each other across the rotating disk 41 and the fixed slit 42.
  • the light-receiving element 44 is, for example, a phototransistor, and receives light that has passed through the slits of the rotating disk 41 and the fixed slit 42, and outputs A-phase, B-phase, and Z-phase pulse signals.
  • the encoder 40 detects the edges of the A-phase and B-phase signals, and counts the counter. In addition, if a rising edge of the Z-phase is detected, the counter is reset.
  • Figure 6 is a schematic diagram showing a cross section of mirror 21 cut by a plane perpendicular to oscillation axis 22.
  • Figure 6 shows the state in which mirror 21 is in the reference position in the center of the page, with the state in which mirror 21 moves from the left to the right on the page corresponding to forward rotation, and the state in which mirror 21 moves from the right to the left on the page corresponding to reverse rotation.
  • the encoder 40 is installed on the oscillating motor 30 so that a Z-phase signal is output when the mirror 21 is in the reference position.
  • the rotating shaft 415 of the rotating disk 41 is fixed to the oscillating shaft 22 so that a Z-phase signal is output when the oscillating shaft 22 is in a stationary position. If the angle between the mirror 21 and the light beam B output from the light-emitting unit 10 in the reference position is X° (45° in this embodiment), then a Z-phase signal is output at X°.
  • the encoder 40 detects the mirror angle ⁇ , which is the rotation angle of the mirror 21 with respect to the reference position, based on the waveforms of the A-phase signal and the B-phase signal after the Z-phase signal is detected.
  • control unit 50 is mainly composed of a microcomputer and includes a CPU, ROM, RAM, I/O, and bus lines connecting these components (none of which are shown).
  • Each process in the control unit 50 may be software processing in which the CPU executes a program pre-stored in a physical memory device such as ROM (i.e., a readable non-transitory tangible recording medium), or it may be hardware processing using dedicated electronic circuits.
  • the control unit 50 has functional blocks such as a position calculation unit 51, a drive control unit 53, and an abnormality diagnosis unit 55.
  • the position calculation unit 51 calculates the distance to the object that reflected the light beam B. Specifically, the position calculation unit 51 identifies the timing at which the reflected light was received based on the waveform of the electrical signal output from the light receiving unit 15, and calculates the distance to the object from the difference with the timing at which the light beam was output.
  • the position calculation unit 51 can also calculate position information such as the orientation of the object that reflected the light beam.
  • the drive control unit 53 controls the drive of the oscillating motor 30 that drives the mirror 21.
  • the abnormality diagnosis unit 55 judges whether there is an abnormality in the scanning unit 20. If an abnormality in the scanning unit 20 is detected, for example, distance measurement is stopped.
  • the drive control unit 53 performs alignment control prior to scanning control.
  • alignment control the oscillating motor 30 is driven at a predetermined voltage value by open loop control that does not use the detection value of the encoder 40.
  • the angle difference with the mirror position when no current is applied is stored as a correction value. Note that since the oscillating motor 30 is biased in the direction returning to the reference position, the oscillation range in alignment control does not need to be the same as that in scanning control, and a relatively narrow range is sufficient.
  • the drive control unit 53 After the alignment control, the drive control unit 53 performs scanning control to drive the oscillating motor 30 so as to oscillate the mirror 21 within a predetermined angle range from the reference position to scan the light beam.
  • the scanning control is a feedback control based on the detection value of the encoder 40.
  • step S101 The scanning control of this embodiment will be described based on the flowchart in FIG. 8. This process is executed by the control unit 50 at a predetermined cycle after the alignment control.
  • step S101 the steps will simply be referred to as "S”.
  • the control unit 50 acquires the current mirror angle ⁇ and angular velocity ⁇ based on the detection values of the encoder 40.
  • the drive control unit 53 calculates the target mirror angle ⁇ * based on the elapsed time from the start of scanning control. In this embodiment, the target mirror angle ⁇ * is set according to time so that the mirror 21 is oscillated at a constant cycle.
  • the drive control unit 53 calculates a target angular velocity ⁇ * from the difference ⁇ between the target mirror angle ⁇ * and the current mirror angle ⁇ .
  • the drive control unit 53 calculates a target duty ratio D * in PWM control from the difference ⁇ between the target angular velocity ⁇ * and the current angular velocity ⁇ .
  • the drive control unit 53 energizes the swing motor 30 at the target duty ratio D * .
  • the scanning control of this embodiment will be explained based on the time chart in Figure 9.
  • the horizontal axis represents a common time axis, and from the top, the mirror angle ⁇ , angular velocity ⁇ , motor current, A-phase signal, B-phase signal, and Z-phase signal are shown.
  • the mirror angle ⁇ is calculated by detecting the edges of the A-phase signal and the B-phase signal and accumulating the counter, with 0° set when the mirror 21 is in the reference position. Detection deviations and the like can be reset by resetting the counter upon detection of the edge of the Z-phase signal.
  • the angular velocity ⁇ is calculated by the time differentiation of the mirror angle ⁇ .
  • One cycle of scanning control is defined as the period from when a Z-phase pulse is detected during reverse rotation to when a Z-phase pulse is next detected during reverse rotation.
  • One cycle of scanning control is also referred to as the "distance measurement cycle" as appropriate.
  • mirror 21 is oscillated by alternating between forward rotation periods in which it is driven at a constant speed from one side of a reference position to the other side, and reverse rotation periods that are relatively shorter than the forward rotation periods in which it is driven back from the other side to the one side.
  • distance measurements are performed using LiDAR.
  • the abnormality diagnosis unit 55 performs an abnormality determination based on the signal output from the encoder 40.
  • Figure 10 is a simplified time chart, with reference lines and the like omitted as appropriate. Also, behavior during abnormalities is indicated by circles in dashed dotted lines. The same applies to the time charts explaining various abnormality diagnoses described below, such as Figure 12.
  • the abnormality diagnosis unit 55 judges whether the distance measurement control is stable or not. For example, if the origin position and correction value are reset at the start of operation, control to the targeted angle is not possible, so abnormality diagnosis is not performed. Here, if the origin has been searched for and correction processing can be performed using the correction value, a positive judgment is made. If it is judged that the distance measurement control is not stable (S201: NO), the process from S202 onwards is skipped.
  • the abnormality diagnosis unit 55 determines whether one cycle of scanning control has been completed. If it is determined that one cycle has not been completed (S202: NO), this determination process is repeated. If it is determined that one cycle has been completed (S202: YES), the process proceeds to S203, where the maximum value ⁇ max and minimum value ⁇ min of the mirror angle ⁇ during one cycle are obtained.
  • the abnormality diagnosis unit 55 determines whether or not at least one of the maximum value ⁇ max and the minimum value ⁇ min is outside the normal range. If it is determined that the maximum value ⁇ max and the minimum value ⁇ min are within the normal range (S204: NO), the processing from S205 onwards is skipped. If it is determined that at least one of the maximum value ⁇ max and the minimum value ⁇ min is outside the normal range (S204: YES), the process proceeds to S205.
  • the abnormality diagnosis unit 55 determines whether at least one of the maximum value ⁇ max and the minimum value ⁇ min is outside the normal range for n consecutive periods.
  • Figure 12 shows, from the top, the mirror angle ⁇ , the angular velocity ⁇ , and the angular velocity abnormality counter C ⁇ , with the common time axis as the horizontal axis.
  • the abnormality diagnosis unit 55 judges whether the distance measurement control is stable and is operating in the forward rotation direction. If it is judged that the distance measurement control is not stable or is operating in the reverse rotation direction (S301: NO), the process from S302 onwards is skipped. If it is judged that the distance measurement control is stable and is operating in the forward rotation direction (S301: YES), an angular velocity abnormality diagnosis is performed. In S302, which is entered after a positive judgment in S301, the current angular velocity ⁇ is obtained.
  • the abnormality diagnosis unit 55 determines whether the angular velocity ⁇ is outside the normal range. If it is determined that the angular velocity ⁇ is within the normal range (S303: NO), the process from S304 onwards is skipped. If it is determined that the angular velocity ⁇ is outside the normal range (S303: YES), the process proceeds to S304 and the angular velocity abnormality counter C ⁇ is incremented. Note that the angular velocity abnormality counter C ⁇ is reset at the end of one period.
  • the abnormality diagnosis unit 55 determines whether the angular velocity abnormality counter C ⁇ is greater than the abnormality determination threshold TH ⁇ . If it is determined that the angular velocity abnormality counter C ⁇ is equal to or less than the abnormality determination threshold TH ⁇ (S305: NO), the process from S306 onwards is skipped. If it is determined that the angular velocity abnormality counter C ⁇ is greater than the abnormality determination threshold TH ⁇ (S305: YES), the process proceeds to S306.
  • the abnormality diagnosis unit 55 determines whether the angular velocity abnormality counter C ⁇ is greater than the abnormality determination threshold TH ⁇ for n consecutive periods. If it is determined that the angular velocity abnormality counter C ⁇ is greater than the abnormality determination threshold TH ⁇ for less than n periods (S306: NO), the process of S307 is skipped. If it is determined that the angular velocity abnormality counter C ⁇ is greater than the abnormality determination threshold TH ⁇ for n consecutive periods (S306: YES), the process proceeds to S307 and detects an angular velocity abnormality. Note that the number of periods related to abnormality detection may be the same value or different values depending on the abnormality to be detected.
  • Figure 14 has a common time axis as the horizontal axis, and from the top, it shows the mirror angle, the A-phase signal, the B-phase signal, and the pulse interval.
  • the A-phase signal and the B-phase signal are collectively referred to as "AB phase”.
  • the pulse interval is the interval between edges, and is the time counted from when an edge is detected until the next edge is detected. When an edge is detected, the time count is reset and counting begins again.
  • the angular velocity ⁇ is controlled to be constant for LiDAR measurement. Therefore, during forward rotation, if normal, the pulse detection interval of the A-phase signal and B-phase signal, which are angle signals, will be approximately constant. On the other hand, if the number of pulses increases due to pulse loss or noise, the pulse detection interval will be disrupted. When the pulse interval is disrupted, the calculated angle will differ from the actual mirror position, making accurate position detection impossible, and so it will be determined to be an abnormality.
  • the angle signal abnormality diagnosis process will be explained based on the flowchart in FIG. 15.
  • the process of S401 is similar to the process of S301 in FIG. 13. If a positive determination is made in S401, an angle signal abnormality diagnosis is performed.
  • the abnormality diagnosis unit 55 detects the rising and falling edges of the A-phase signal and the B-phase signal, and obtains the pulse interval from the time interval between the edges.
  • the abnormality diagnosis unit 55 determines whether the pulse interval is outside the normal range. If it is determined that the pulse interval is within the normal range (S403: NO), the process of S404 is skipped. If it is determined that the pulse interval is outside the normal range (S403: YES), the process proceeds to S404 and detects the angle signal as abnormal.
  • Figure 16 has a common time axis as the horizontal axis, and from the top, it shows the mirror angle ⁇ , the Z-phase signal, and the number of edge detections. As shown in Figure 16, when distance measurement control is being performed, the origin is crossed twice during one period, so under normal circumstances, the Z-phase signal detects four edges, including rising and falling edges. On the other hand, if the number of pulses increases due to pulse loss or noise, the number of edge detections will be other than four. If the Z-phase signal is abnormal, the reference position will shift and accurate position detection will no longer be possible, so it is determined to be abnormal.
  • the reference signal abnormality diagnosis process will be explained based on the flowchart in FIG. 17.
  • the processes of S501 and S502 are similar to the processes of S201 and S202 in FIG. 11. Note that the period of one cycle may be different from that in FIG. 9, for example, as shown in FIG. 16, one cycle may be from the start of reverse rotation to the end of forward rotation, so as to facilitate edge detection of the Z-phase signal.
  • the abnormality diagnosis unit 55 obtains the number of pulse edges of the Z-phase signal in one period.
  • the abnormality diagnosis unit 55 determines whether the number of pulse edges of the Z-phase signal is outside the normal range. If it is determined that the number of pulse edges of the Z-phase signal is within the normal range (S504: NO), i.e., if the number of pulse edges of the Z-phase signal is 4, the processing from S505 onwards is skipped. If it is determined that the number of pulse edges of the Z-phase signal is outside the normal range (S504: YES), i.e., if the number of pulse edges of the Z-phase signal is other than 4, the process proceeds to S505.
  • the abnormality diagnosis unit 55 determines whether the number of pulse edges of the Z-phase signal is outside the normal range for n consecutive periods. If it is determined that the number of pulse edges of the Z-phase signal is outside the normal range for less than n consecutive periods (S505: NO), the processing of S506 is skipped. If it is determined that the number of pulse edges of the Z-phase signal is outside the normal range for n consecutive periods (S506: YES), the processing proceeds to S506 and detects the reference signal as abnormal.
  • the operating method of the distance measuring device 1 may be changed depending on the mobility being applied.
  • by changing the normal range it is possible to determine an abnormality depending on the mobility being applied.
  • FIG. 18A shows a case where the distance measurement cycle is relatively long
  • FIG. 18B shows a case where the distance measurement cycle is relatively short.
  • the angular velocity ⁇ is larger than when the distance measurement cycle is relatively long. In such cases, it is possible to determine whether an abnormality exists by shifting the normal range.
  • FIG. 19A shows a case where the distance measurement cycle is relatively long
  • FIG. 19B shows a case where the distance measurement cycle is relatively short.
  • the pulse intervals of the A-phase signal and the B-phase signal are smaller than when the distance measurement cycle is long. In such cases, it is possible to determine whether there is an abnormality by shifting the normal range.
  • FIG. 20A shows a case where the distance measurement range is relatively wide
  • FIG. 20B shows a case where the distance measurement range is relatively narrow.
  • the amplitude of the mirror angle ⁇ is smaller than when the distance measurement range is wide. In such cases, it is possible to determine whether there is an abnormality by shifting the normal range.
  • FIG. 21A shows the case where the distance measurement range is relatively wide
  • FIG. 21B shows the case where the distance measurement range is relatively narrow, with the same distance measurement cycle.
  • the distance measurement cycle is the same and the distance measurement range is narrow
  • the angular velocity ⁇ becomes smaller. In such a case, it is possible to determine whether there is an abnormality by shifting the normal range.
  • FIG. 22A shows the case where the distance measurement range is relatively wide
  • FIG. 22B shows the case where the distance measurement range is relatively narrow, and the distance measurement cycles are equal.
  • the angular velocity ⁇ becomes smaller
  • the pulse intervals between the A-phase signal and the B-phase signal become larger. In such a case, it is possible to determine an abnormality by shifting the normal range.
  • FIG. 23A shows the case where distance measurement is performed during forward rotation
  • FIG. 23B shows the case where distance measurement is performed during reverse rotation.
  • abnormality diagnosis is performed during reverse rotation, and the angular velocity ⁇ during diagnosis will be a negative value.
  • abnormality can be determined by shifting the normal range. Note that if the period and amplitude are the same, it is sufficient to change the sign of the normal range in FIG. 23A from positive to negative.
  • the distance measuring device 1 of this embodiment includes a scanning unit 20, an encoder 40, and a control unit 50.
  • the scanning unit 20 has a mirror 21 and an oscillating motor 30.
  • the mirror 21 reflects a light beam, which is a transmission wave output from the light emitting unit 10.
  • the oscillating motor 30 drives the mirror 21 to oscillate so that the light beam scans the scanning range.
  • the encoder 40 outputs an angle signal according to the rotation of the mirror 21.
  • the control unit 50 has a position calculation unit 51, a drive control unit 53, and an abnormality diagnosis unit 55.
  • the position calculation unit 51 calculates the position of the object that reflects the scanned light beam.
  • the drive control unit 53 controls the drive of the oscillating motor 30.
  • the abnormality diagnosis unit 55 performs abnormality diagnosis regarding the operating state of the scan unit 20 based on the signal output from the encoder 40. This makes it possible to properly detect abnormalities in the operation of the scan unit 20 based on the signal from the encoder 40.
  • the abnormality diagnosis unit 55 determines that there is an oscillation amplitude abnormality if at least one of the maximum and minimum values of the mirror angle ⁇ calculated based on the angle signal during one cycle of scanning control is outside the normal range. This makes it possible to properly detect amplitude abnormalities, and to detect missing distance measurement ranges due to, for example, a failure of the oscillation motor 30 or a lack of amplitude caused by an increase in load.
  • the abnormality diagnosis unit 55 determines that there is an angular velocity abnormality when the angular velocity ⁇ of the mirror 21 calculated based on the angle signal is outside the normal range in the distance measurement possible range.
  • forward rotation mainly corresponds to the "distance measurement possible range” and abnormality diagnosis related to the angular velocity ⁇ is performed, but for example, a range excluding a specified range before and after a reversal of the rotation direction may be set as the "distance measurement possible range” and abnormality diagnosis may be performed in that range. Note that in FIG.
  • reverse rotation corresponds to the "distance measurement possible range"
  • a range excluding a specified range before and after a reversal of the rotation direction may be set as the "distance measurement possible range”.
  • abnormality diagnosis of the angle signal This makes it possible to detect a decrease in distance measurement accuracy due to angular velocity abnormalities.
  • Encoder 40 outputs an A-phase signal and a B-phase signal, which are multiple pulse signals, as angle signals. If the edge interval between the A-phase signal and the B-phase signal in the distance measurement range is outside the normal range, abnormality diagnosis unit 55 determines that the output of the angle signal is abnormal. This makes it possible to detect that the calculated mirror angle ⁇ differs from the actual angle due to an output abnormality of encoder 40.
  • the encoder 40 In addition to the angle signal, the encoder 40 outputs a Z-phase signal, which is a pulse signal, as a reference signal. If the number of times the edge of the reference signal is detected during one cycle of scanning control is outside the normal range, the abnormality diagnosis unit 55 determines that the reference signal is abnormal. This makes it possible to detect that the reference position of the mirror 21 cannot be recognized.
  • the oscillation motor 30 corresponds to the "actuator.”
  • the mirror is biased to return to the reference position by a magnetic force.
  • the mirror may be biased to return to the reference position by an elastic member such as a spring.
  • the configuration of the scanning unit and the details of the distance measurement control may be different from those of the above embodiment.
  • the encoder outputs a two-phase signal, an A-phase signal and a B-phase signal, as the angle signal. In other embodiments, the encoder may output a three or more phase signal as the angle signal. Also, the reference signal may be omitted.
  • control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and a memory programmed to execute one or more functions embodied in a computer program.
  • control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits.
  • control unit and the method described in the present disclosure may be realized by one or more dedicated computers configured by combining a processor and a memory programmed to execute one or more functions with a processor configured with one or more hardware logic circuits.
  • the computer program may be stored in a computer-readable non-transient tangible recording medium as instructions executed by a computer. As described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various forms within the scope of its purpose.

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Abstract

測距装置（１）は、スキャン部（２０）と、エンコーダ（４０）と、制御部（５０）と、を備える。スキャン部（２０）は、送信波を反射させるミラー（２１）、および、送信波が走査範囲を走査するようにミラー（２１）を揺動駆動するアクチュエータ（３０）を有する。エンコーダ（４０）は、ミラー（２１）の回転に応じた角度信号を出力する。制御部（５０）は、位置演算部（５１）、駆動制御部（５３）、および、異常診断部（５５）を有する。位置演算部（５１）は、走査された送信波を反射した物体の位置を演算する。駆動制御部（５３）は、アクチュエータ（３０）の駆動を制御する。異常診断部（５５）は、エンコーダ（４０）から出力される信号に基づき、スキャン部（２０）の動作状態に係る異常診断を行う。

Description

測距装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２２年１１月２４日に出願された特許出願番号２０２２－１８７５０２に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、測距装置に関する。
　従来、送信波を照射し、照射した送信波の物体からの反射波を検出することで物体までの距離等を検出する測距装置が知られている。測距装置には送信波の照射方向を変化させるスキャン部が搭載されており、例えば特許文献１では、スキャン部において揺動駆動されるミラーを用いている。
特開２０２１－８１４１９号公報
　特許文献１では、インクリメンタルエンコーダで位置検出することで、ミラーの回転位置を制御している。しかしながら特許文献１では、スキャン部の異常検出の詳細については言及されていない。本開示の目的は、スキャン部の動作状態の異常を適切に検出可能な測距装置を提供することにある。
　本開示の測距装置は、スキャン部と、エンコーダと、制御部と、を備える。スキャン部は、送信波を反射させるミラー、および、送信波が走査範囲を走査するようにミラーを揺動駆動するアクチュエータを有する。エンコーダは、ミラーの回転位置に応じた角度信号を出力する。
　制御部は、位置演算部、駆動制御部、および、異常診断部を有する。位置演算部は、走査された送信波を反射した物体の位置を演算する。駆動制御部は、アクチュエータの駆動を制御する。異常診断部は、エンコーダから出力される信号に基づき、スキャン部の動作状態に係る異常診断を行う。これにより、スキャン部の動作状態の異常を適切に検出可能である。
　本開示についての上記目的及びその他の目的、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、一実施形態による測距装置の構成を示すブロック図であり、 図２は、一実施形態による測距装置を上方から見た模式図であり、 図３は、一実施形態による測定部を示す斜視図であり、 図４は、一実施形態による揺動モータを揺動軸に直交する平面で切った断面に対応する模式図であり、 図５は、一実施形態によるエンコーダを示す分解斜視図であり、 図６は、一実施形態によるミラーの動作を示す模式図であり、 図７は、一実施形態によるＡ相信号、Ｂ相信号およびＺ相信号を示す図であり、 図８は、一実施形態による走査制御を説明するフローチャートであり、 図９は、一実施形態による走査制御を説明するタイムチャートであり、 図１０は、一実施形態による振幅異常を説明するタイムチャートであり、 図１１は、一実施形態による振幅異常診断処理を説明するフローチャートであり、 図１２は、一実施形態による角速度異常を説明するタイムチャートであり、 図１３は、一実施形態による角速度異常診断処理を説明するフローチャートであり、 図１４は、一実施形態による角度信号異常を説明するタイムチャートであり、 図１５は、一実施形態による角度信号異常診断処理を説明するフローチャートであり、 図１６は、一実施形態による基準信号異常を説明するタイムチャートであり、 図１７は、一実施形態による基準信号異常診断処理を説明するフローチャートであり、 図１８Ａは、測距周期が相対的に長い場合のミラー角度および角速度を示すタイムチャートであり、 図１８Ｂは、測距周期が相対的に短い場合のミラー角度および角速度を示すタイムチャートであり、 図１９Ａは、測距周期が相対的に長い場合の角度信号を示すタイムチャートであり、 図１９Ｂは、測距周期が相対的に短い場合の角度信号を示すタイムチャートであり、 図２０Ａは、測距範囲が相対的に広い場合のミラー角度を示すタイムチャートであり、 図２０Ｂは、測距範囲が相対的に狭い場合のミラー角度を示すタイムチャートであり、 図２１Ａは、測距範囲が相対的に広い場合の角速度を示すタイムチャートであり、 図２１Ｂは、測距範囲が相対的に狭い場合の角速度を示すタイムチャートであり、 図２２Ａは、測距範囲が相対的に広い場合の角度信号を示すタイムチャートであり、 図２２Ｂは、測距範囲が相対的に狭い場合の角度信号を示すタイムチャートであり、 図２３Ａは、正転時に距離計測を行う場合のミラー角度および角速度を示すタイムチャートであり、 図２３Ｂは、逆転時に距離計測を行う場合のミラー角度および角速度を示すタイムチャートである。
　　　（一実施形態）
　以下、本開示による測距装置を図面に基づいて説明する。一実施形態を図１～図２３Ｂに示す。図１および図２に示すように、測距装置１は、光を照射し、光が照射された物体からの反射光を検出することにより、物体との距離を測定するライダ（ＬｉＤＡＲ：Light Detection and Ranging）装置である。測距装置１は、例えば車両に搭載され、車両前方に存在する物体の検出に用いられる。
　測距装置１は、測定部５と、制御部５０と、を備える。測定部５は、発光部１０と、受光部１５と、スキャン部２０と、エンコーダ４０と、を備える。図２に示すように、測定部５は、筐体６に収容されている。筐体６は、例えば樹脂で形成される直方体状であって、１つの側面が開口している。開口部には、開口全体を覆うように、光が透過する透明の光学窓７が設けられている。
　筐体６内において、発光部１０が上方側、受光部１５が下方側に収容されている。発光部１０は、光ビームＢを間欠的に出力する。受光部１５は、光ビームＢが照射された物体からの反射光Ｒを受光し、電気信号に変換する。
　スキャン部２０は、揺動駆動されるミラー２１、および、ミラー２１を揺動駆動する揺動モータ３０（図３参照）を備える。スキャン部２０は、発光部１０から出力された光ビームＢをミラー２１で反射させ、ミラー２１の回転位置に応じた方向に光ビームＢを光学窓７から外部に出射することで、予め設定された走査範囲内への光ビームＢの走査を行う。
　図３に示すように、ミラー２１は、光を反射する反射面を有する平板状の部材であって、揺動軸２２と一体となって動くように、揺動軸２２に取り付けられている。揺動軸２２は、鉛直方向に延びて形成されており、ミラー２１は、反射面と反対側の面において、揺動軸２２が当該面の鉛直方向の中心線に沿うように、揺動軸２２に固定されている。
　揺動モータ３０は、ミラー２１の鉛直方向下側に配置され、揺動軸２２を駆動することで、揺動軸２２周りにミラー２１を揺動駆動する。これにより、発光部１０から出力された光ビームＢが、所定の走査範囲に走査される。
　図４に示すように、揺動モータ３０は、回転磁石３１、一対の固定磁石３２、電磁コイル３３、および、回転軸３５を有し、ケース３８に収容されている。回転磁石３１は、中心位置に軸孔が設けられた円板状の磁石である。回転磁石３１の軸孔には、回転軸３５が圧入等により固定されている。回転軸３５は、ケース３８に回転可能に支持されている。回転磁石３１は、両極の配置される方向が、軸方向に垂直になるように設けられている。
　一対の固定磁石３２は、それぞれ、両極の配置される方向が回転軸３５の軸方向に垂直（すなわち図４の紙面上下方向）となるように、ケース３８に固定されている。固定磁石３２は、図４の例では紙面上側がＳ極、下側がＮ極となるように設けられている。
　回転磁石３１の磁場と一対の固定磁石３２の磁場とが作用しあうことで、回転磁石３１は、磁極が固定磁石３２の磁極と逆方向となる位置である静止位置にて静止する。図４は、回転磁石３１が静止位置にて静止している状態を示しており、図４の例では、回転磁石３１は紙面上側がＮ極、下側がＳ極となる。換言すると、回転磁石３１は、固定磁石３２の磁力により、静止位置に戻るように付勢されている、と捉えることもできる。
　電磁コイル３３は、ケース３８の外周において、図４の紙面上下方向に巻き付けられており、通電により、回転磁石３１および固定磁石３２との間に生じる磁力線に対して垂直成分を持つ磁力線を発生させる。電磁コイル３３は、交流電源、または、パルス発振電源に接続されている。
　回転磁石３１は、無通電時において、図４に示す静止位置に静止している。電磁コイル３３の通電時には、回転磁石３１と固定磁石３２との間に生じる磁力線に対して垂直成分を持つ磁力線が発生し、回転磁石３１が静止位置を中心に揺動する。
　揺動とは、３６０°未満の所定の角度範囲内で、回転運動を順回転と逆回転とで周期反復する運動である。回転磁石３１は、静止位置から所定の角度まで順回転した後、逆回転に切り替わり、静止位置まで戻った後、静止位置から所定の角度まで逆回転する。その後、再び順回転に切り替わり、静止位置まで戻った後、上記の動作を繰り返す。本実施形態では、静止位置から順回転する角度範囲と、逆回転する角度範囲とは等しいが、順回転方向の角度範囲と逆回転方向の角度範囲とは異なっていてもよい。電磁コイル３３への通電を切ると、回転磁石３１は、静止位置に戻って静止する。
　静止位置から離れるほど、回転磁石３１と固定磁石３２との反発力が大きくなる。そのため、一定の位置で保持するためには、静止位置からの回転角度が大きいほど、反力に打ち勝つトルクが必要になる。
　本実施形態では、図４の時計回りの回転を順回転、反時計回りの回転を逆回転とする。なお、図４における回転方向は、測距装置１を車両に搭載した状態にて、鉛直方向上側から見た回転方向と一致するものとする。
　揺動軸２２は、回転磁石３１と一体となって動くように設けられている。すなわち、揺動軸２２は、揺動モータ３０の無通電時には静止位置にて停止しており、通電時には静止位置を中心に揺動する。
　ミラー２１は、揺動軸２２が静止位置にあるとき、走査範囲の略中心方向に光ビームＢを反射可能な基準位置となるように、揺動軸２２に取り付けられている。ミラー２１は、揺動軸２２の回転に伴い、基準位置を含む所定の角度範囲で揺動する。揺動モータ３０への通電を切ると、揺動軸が静止位置に戻るため、ミラー２１は基準位置に戻って静止する。すなわち、ミラー２１は、固定磁石３２の磁力により、基準位置へ戻る方向へ付勢されている。
　図５に示すように、エンコーダ４０は、ミラー２１の回転角度を検出するものであって、本実施形態では、三相出力形のインクリメンタルエンコーダである。エンコーダ４０は、回転盤４１、固定スリット４２、発光素子４３、および、受光素子４４等を有する。
　回転盤４１は、円盤状に形成されている。回転盤４１には、外周に形成される複数の外周スリット４１１、および、外周スリット４１１よりも内周側に１つ形成される原点位置を示す原点スリット４１３が形成されている。回転盤４１の回転軸４１５は、揺動軸２２に固定されている。これにより、回転盤４１は、矢印Ｅで示すように、揺動軸２２と一体となって回転する。
　固定スリット４２には、出力信号を複数相にするため、Ａ相スリット４２１、Ｂ相スリット４２２、および、Ｚ相スリット４２３の３種類のスリットが形成されている。Ａ相スリット４２１およびＢ相スリット４２２は、回転盤４１の外周スリット４１１と対向する位置に、Ａ相の出力信号とＢ相の出力信号の位相差が９０°となるように形成されている。Ｚ相スリット４２３は、原点スリット４１３と対向する位置に形成されている。
　発光素子４３は、例えば発光ダイオードであって、回転盤４１に向けて光を投光する。発光素子４３および受光素子４４は、回転盤４１および固定スリット４２を挟んで対向するように設けられている。受光素子４４は、例えばフォトトランジスタであって、回転盤４１および固定スリット４２のスリットを通過した光を受光し、Ａ相、Ｂ相およびＺ相のパルス信号を出力する。エンコーダ４０は、Ａ相信号およびＢ相信号のエッジを検出し、カウンタを積算する。また、Ｚ相の立ち上がりエッジが検出された場合、カウンタをリセットする。
　図６は、ミラー２１を揺動軸２２に直交する平面で切った断面を示す模式図である。図６では、紙面中央にミラー２１が基準位置にある状態を示しており、紙面左方向から右方向に動く状態が順回転、紙面右方向から左方向に動く状態が逆回転に対応する。
　エンコーダ４０は、ミラー２１が基準位置にあるとき、Ｚ相信号が出力されるように、揺動モータ３０に設置される。すなわち、揺動軸２２が静止位置にあるときにＺ相信号が出力されるように、回転盤４１の回転軸４１５が揺動軸２２に固定される。基準位置において、ミラー２１と発光部１０から出力される光ビームＢとのなす角をＸ°（本実施形態では４５°）とすると、Ｘ°のときＺ相信号が出力される。
　図７に示すように、ミラー２１が順回転した場合、Ａ相信号に対して９０°遅れでＢ相信号が出力される。ミラー２１が逆回転した場合、Ｂ相信号に対して９０°遅れでＡ相信号が出力される。これにより、エンコーダ４０は、Ｚ相信号が検出されてからのＡ相信号およびＢ相信号の波形に基づき、ミラー２１の基準位置に対する回転角度であるミラー角度θを検出することができる。
　図１に示すように、制御部５０は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。制御部５０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
　制御部５０は、機能ブロックとして、位置演算部５１、駆動制御部５３、および、異常診断部５５等を有する。位置演算部５１は、光ビームＢを反射した物体との距離を演算する。具体的には、位置演算部５１は、受光部１５から出力された電気信号の波形に基づいて反射光を受光したタイミングを特定し、光ビームを出力したタイミングとの差分から、物体との距離を演算する。また、位置演算部５１は、光ビームを反射した物体の位置する方位等の位置情報を演算可能である。駆動制御部５３は、ミラー２１を駆動する揺動モータ３０の駆動を制御する。異常診断部５５は、スキャン部２０の異常判定を行う。スキャン部２０の異常が検出された場合、例えば距離計測を中止する。
　駆動制御部５３は、走査制御に先立ち、位置合わせ制御を行う。位置合わせ制御では、エンコーダ４０の検出値を用いないオープンループ制御により、所定の電圧値で揺動モータ３０を駆動する。位置合わせ制御により原点探索を行い、Ｚ相信号が検出された位置をミラー角度θ＝０°とする。また、無通電時のミラー位置との角度差分を補正値として記憶しておく。なお、揺動モータ３０は、基準位置に戻る方向に付勢されているため、位置合わせ制御での揺動範囲は、走査制御時と同じ揺動幅で揺動させる必要はなく、比較的狭い範囲でよい。
　駆動制御部５３は、位置合わせ制御の後、ミラー２１を基準位置から所定の角度範囲内で揺動させて光ビームの走査を行うように揺動モータ３０を駆動する走査制御を行う。走査制御は、エンコーダ４０の検出値に基づくフィードバック制御である。
　本実施形態の走査制御を図８のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、位置合わせ制御の後、制御部５０にて所定の周期で実行される。以下、ステップＳ１０１等の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。
　Ｓ１０１では、制御部５０は、エンコーダ４０の検出値に基づき、現在のミラー角度θ、および、角速度ωを取得する。Ｓ１０２では、駆動制御部５３は、走査制御開始からの経過時間に基づき、目標ミラー角度θ*を演算する。本実施形態では、一定周期でミラー２１が揺動されるように、時間に応じて目標ミラー角度θ*が設定される。
　Ｓ１０３では、駆動制御部５３は、目標ミラー角度θ*と現在のミラー角度θとの差分Δθから、目標角速度ω*を演算する。Ｓ１０４では、駆動制御部５３は、目標角速度ω*と現在の角速度ωとの差分Δωから、ＰＷＭ制御における目標デューティ比Ｄ*を演算する。Ｓ１０５では、駆動制御部５３は、目標デューティ比Ｄ*にて、揺動モータ３０への通電を行う。
　本実施形態の走査制御を図９のタイムチャートに基づいて説明する。図９では、共通時間軸を横軸とし、上段から、ミラー角度θ、角速度ω、モータ電流、Ａ相信号、Ｂ相信号、Ｚ相信号を示す。
　ミラー角度θは、ミラー２１が基準位置にあるときを０°とし、Ａ相信号およびＢ相信号のエッジを検出してカウンタ積算することで演算される。また、Ｚ相信号のエッジ検出によりカウンタをリセットすることで、検出ずれ等をリセット可能である。角速度ωは、ミラー角度θの時間微分により演算される。また、逆転時にＺ相パルスが検出されてから、次に逆転時にＺ相パルスが検出されるまでを走査制御における１周期とする。また、走査制御の１周期を、適宜「測距周期」とする。
　走査制御では、基準位置の一方側から他方側へ一定速度で駆動する正転期間と、他方側から一方側へ戻す正転期間より相対的に短い逆転期間とを交互に行うことで、ミラー２１を揺動させる。また、正転期間にミラー２１が一定速度で回転しているとき、ＬｉＤＡＲによる距離計測を行う。
　ところで、角速度ωやエンコーダ４０の検出値等に異常があった場合、対象物までの距離計測の精度が低下、または、正常な距離計測が不可能となる。そこで本実施形態では、異常診断部５５は、エンコーダ４０から出力される信号に基づき、異常判定を行う。
　本実施形態の振幅異常診断を図１０および図１１に基づいて説明する。図１０は、簡略化したタイムチャートであり、基準線等は適宜省略した。また、異常時の挙動を一点鎖線の丸印で示した。図１２等、後述の各種異常診断を説明するタイムチャートについても同様である。
　図１０に示すように、振幅異常が生じていない場合、ミラー角度θが正常範囲内にて、回転方向が反転する。一方、振幅異常が生じている場合、一点鎖線の丸印で示すように、正常範囲に到達する前に回転方向が反転されており、ミラー角度θの振幅は正常時より狭くなっている。ミラー角度θの振幅は、ＬｉＤＡＲの視野と対応しており、ミラー角度θの振幅が小さい場合、走査制御における視野が狭くなっている、といえる。ＬｉＤＡＲ視野欠損が生じると、障害物等を見落とす可能性があるため、異常と判定する。
　振幅異常診断処理を図１１のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ２０１では、異常診断部５５は、測距制御が安定しているか否か判断する。例えば作動開始時にて、原点位置や補正値がリセットされている場合、狙った角度に制御できないため、異常診断は行わないようにする。ここでは、原点探索後であって、補正値による補正処理を実施可能である場合、肯定判断する。測距制御が安定していないと判断された場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、Ｓ２０２以降の処理をスキップする。
　Ｓ２０２では、異常診断部５５は、走査制御の１周期が完了したか否か判断する。１周期が完了していないと判断された場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、この判断処理を繰り返す。１周期が完了したと判断された場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、Ｓ２０３へ移行し、１周期中におけるミラー角度θの最大値θｍａｘおよび最小値θｍｉｎを取得する。
　Ｓ２０４では、異常診断部５５は、最大値θｍａｘおよび最小値θｍｉｎの少なくとも一方が正常範囲外か否か判断する。最大値θｍａｘおよび最小値θｍｉｎが正常範囲内であると判断された場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、Ｓ２０５以降の処理をスキップする。最大値θｍａｘおよび最小値θｍｉｎの少なくとも一方が正常範囲外であると判断された場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、Ｓ２０５へ移行する。
　Ｓ２０５では、異常診断部５５は、最大値θｍａｘおよび最小値θｍｉｎの少なくとも一方が正常範囲外である状態がｎ周期連続か否か判断する。ｎは、任意の自然数（例えばｎ＝２）に設定可能である。後述の実施形態においても同様である。最大値θｍａｘおよび最小値θｍｉｎの少なくとも一方が正常範囲外である状態が連続ｎ周期未満であると判断された場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、Ｓ２０６の処理をスキップする。最大値θｍａｘおよび最小値θｍｉｎの少なくとも一方が正常範囲外である状態が連続ｎ周期連続であると判断された場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、Ｓ２０６へ移行し、振幅異常として検出する。
　本実施形態の角速度異常診断を図１２および図１３に基づいて説明する。図１２は、共通時間軸を横軸とし、上段から、ミラー角度θ、角速度ω、角速度異常カウンタＣωを示している。
　図１２に示すように、正転時は、ＬｉＤＡＲ計測のため、角速度ωが一定となるようにフィードバック制御を行っている。正転時の角速度ωが正常範囲外となる角速度異常が生じている場合、ＬｉＤＡＲの角度精度が低下する。正常範囲の上限値はＣＰＵの演算能力で規定され、下限値はＬｉＤＡＲの計測周期から規定される。角速度ωが正常範囲外となると、処理能力超過による視野欠損や周期遅れが生じ、正確な位置検出ができなくなるため、異常と判定する。
　角速度異常診断処理を図１３のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ３０１では、異常診断部５５は、測距制御が安定しており、かつ、正転方向に動作中か否か判断する。測距制御が安定していない、または、逆転方向に動作中であると判断された場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、Ｓ３０２以降の処理をスキップする。測距制御が安定しており、かつ、正転方向に動作中であると判断された場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、角速度異常診断を行う。Ｓ３０１にて肯定判断されて移行するＳ３０２では、現在の角速度ωを取得する。
　Ｓ３０３では、異常診断部５５は、角速度ωが正常範囲外か否か判断する。角速度ωが正常範囲内であると判断された場合（Ｓ３０３：ＮＯ）、Ｓ３０４以降の処理をスキップする。角速度ωが正常範囲外であると判断された場合（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、Ｓ３０４へ移行し、角速度異常カウンタＣωをインクリメントする。なお、角速度異常カウンタＣωは、１周期終了時にリセットされるものとする。
　Ｓ３０５では、異常診断部５５は、角速度異常カウンタＣωが異常判定閾値ＴＨωより大きいか否か判断する。角速度異常カウンタＣωが異常判定閾値ＴＨω以下であると判断された場合（Ｓ３０５：ＮＯ）、Ｓ３０６以降の処理をスキップする。角速度異常カウンタＣωが異常判定閾値ＴＨωより大きいと判断された場合（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、Ｓ３０６へ移行する。
　Ｓ３０６では、異常診断部５５は、角速度異常カウンタＣωが異常判定閾値ＴＨωより大きい状態がｎ周期連続か否か判断する。角速度異常カウンタＣωが異常判定閾値ＴＨωより大きい状態がｎ周期未満であると判断された場合（Ｓ３０６：ＮＯ）、Ｓ３０７の処理をスキップする。角速度異常カウンタＣωが異常判定閾値ＴＨωより大きい状態がｎ周期連続であると判断された場合（Ｓ３０６：ＹＥＳ）、Ｓ３０７へ移行し、角速度異常として検出する。なお、異常検出に係る周期数は、検出する異常により同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
　角度信号異常診断を図１４および図１５に基づいて説明する。図１４は、共通時間軸を横軸とし、上段から、ミラー角度、Ａ相信号およびＢ相信号、パルス間隔を示している。図１４では、Ａ相信号およびＢ相信号をまとめて「ＡＢ相」と記載した。後述の図１９Ａ、図１９Ｂ、図２２Ａおよび図２２Ｂも同様である。パルス間隔は、エッジ間の間隔であって、エッジが検出されてからの時間をカウントし、次にエッジが検出されるまでの時間である。エッジが検出されると、時間カウントがリセットされ、再度カウントが開始される。
　図１４に示すように、上述の通り、正転時は、ＬｉＤＡＲ計測のため、角速度ωが一定となるように制御している。そのため、正転時において、正常であれば角度信号であるＡ相信号およびＢ相信号のパルス検出間隔は、略一定となる。一方、パルス欠損やノイズ等でパルスが増加した場合、パルス検出間隔が崩れる。パルス間隔が崩れると、演算される角度が、実際のミラー位置と異なるため、正確な位置検出ができなくなるため、異常と判定する。
　角度信号異常診断処理を図１５のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ４０１の処理は、図１３中のＳ３０１の処理と同様である。Ｓ４０１にて肯定判断された場合、角度信号異常診断を行う。Ｓ４０２では、異常診断部５５は、Ａ相信号およびＢ相信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを検出し、エッジ間の時間間隔からパルス間隔を取得する。
　Ｓ４０３では、異常診断部５５は、パルス間隔が正常範囲外か否か判断する。パルス間隔が正常範囲内であると判断された場合（Ｓ４０３：ＮＯ）、Ｓ４０４の処理をスキップする。パルス間隔が正常範囲外であると判断された場合（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、Ｓ４０４へ移行し、角度信号異常として検出する。
　基準信号異常診断を図１６および図１７に基づいて説明する。図１６は、共通時間軸を横軸とし、上段から、ミラー角度θ、Ｚ相信号、エッジ検出回数を示している。図１６に示すように、測距制御を行っているとき、１周期中に原点を２回跨ぐため、正常時、Ｚ相信号は立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジ合わせて４回エッジが検出される。一方、パルス欠損やノイズ等でパルスが増加すると、エッジ検出回数が４以外となる。Ｚ相信号が異常である場合、基準位置がずれ、正確な位置検出ができなくなるため、異常と判定する。
　基準信号異常診断処理を図１７のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ５０１、Ｓ５０２の処理は、図１１中のＳ２０１、Ｓ２０２の処理と同様である。なお、１周期の期間は、Ｚ相信号のエッジ検出がしやすいように、例えば図１６に示すように、逆転開始から正転終了までを１周期とする、といった具合に、図９と異なっていてもよい。
　Ｓ５０３では、異常診断部５５は、１周期中におけるＺ相信号のパルスエッジ数を取得する。Ｓ５０４では、異常診断部５５は、Ｚ相信号のパルスエッジ数が正常範囲外か否か判断する。Ｚ相信号のパルスエッジ数が正常範囲内であると判断された場合（Ｓ５０４：ＮＯ）、すなわちＺ相信号のパルスエッジ数が４であった場合、Ｓ５０５以降の処理をスキップする。Ｚ相信号のパルスエッジ数が正常範囲外であると判断された場合（Ｓ５０４：ＹＥＳ）、すなわちＺ相信号のパルスエッジ数が４以外であった場合、Ｓ５０５へ移行する。
　Ｓ５０５では、異常診断部５５は、Ｚ相信号のパルスエッジ数が正常範囲外である状態がｎ周期連続か否か判断する。Ｚ相信号のパルスエッジ数が正常範囲外である状態が連続ｎ周期未満であると判断された場合（Ｓ５０５：ＮＯ）、Ｓ５０６の処理をスキップする。Ｚ相信号のパルスエッジ数が正常範囲外である状態がｎ周期連続であると判断された場合（Ｓ５０６：ＹＥＳ）、Ｓ５０６へ移行し、基準信号異常として検出する。
　ここで、測距装置１の動作方法は、適応されるモビリティに応じて変更される可能性がある。本実施形態では、正常範囲を変化させることで、適応されるモビリティに応じた異常判定が可能である。
　図１８Ａは測距周期が相対的に長い場合、図１８Ｂは測距周期が相対的に短い場合を示している。測距周期が短い場合、測距周期が比較的長い場合よりも角速度ωが大きくなる。このような場合、正常範囲をシフトすることで、異常判定が可能である。
　図１９Ａは測距周期が相対的に長い場合、図１９Ｂは測距周期が相対的に短い場合を示している。測距周期が短い場合、測距周期が長い場合よりも、Ａ相信号およびＢ相信号のパルス間隔が小さくなる。このような場合、正常範囲をシフトすることで、異常判定が可能である。
　図２０Ａは測距範囲が相対的に広い場合、図２０Ｂは測距範囲が相対的に狭い場合を示している。測距範囲が狭い場合、測距範囲が広い場合よりも、ミラー角度θの振幅が小さくなる。このような場合、正常範囲をシフトすることで、異常判定が可能である。
　図２１Ａは測距範囲が相対的に広い場合、図２１Ｂは測距範囲が相対的に狭い場合であって、測距周期は等しいものとする。測距周期が等しく、測距範囲が狭い場合、角速度ωが小さくなる。このような場合、正常範囲をシフトすることで、異常判定が可能である。
　図２２Ａは測距範囲が相対的に広い場合、図２２Ｂは測距範囲が相対的に狭い場合であって、測距周期は等しいものとする。図２１Ａおよび図２１Ｂにて説明したように、測距周期が等しく、測距範囲が狭い場合、角速度ωが小さくなるので、Ａ相信号およびＢ相信号のパルス間隔は大きくなる。このような場合、正常範囲をシフトすることで、異常判定が可能である。
　図２３Ａは正転時に距離計測を行う場合、図２３Ｂは逆転時に距離計測を行う場合を示している。逆転時に距離計測を行う場合、逆転時に異常診断を行うものとし、診断時の角速度ωは負側の値となる。このような場合、正常範囲をシフトすることで、異常判定が可能である。なお、周期、振幅が同じであれば、図２３Ａにおける正常範囲の符号の正負を変えればよい。
　以上説明したように、本実施形態の測距装置１は、スキャン部２０と、エンコーダ４０と、制御部５０と、を備える。スキャン部２０は、ミラー２１、および、揺動モータ３０を有する。ミラー２１は、発光部１０から出力される送信波である光ビームを反射させる。揺動モータ３０は、光ビームが走査範囲を走査するようにミラー２１を揺動駆動する。エンコーダ４０は、ミラー２１の回転に応じた角度信号を出力する。
　制御部５０は、位置演算部５１、駆動制御部５３、および、異常診断部５５を有する。位置演算部５１は、走査された光ビームを反射した物体の位置を演算する。駆動制御部５３は、揺動モータ３０の駆動を制御する。異常診断部５５は、エンコーダ４０から出力される信号に基づき、スキャン部２０の動作状態に係る異常診断を行う。これにより、エンコーダ４０からの信号に基づき、スキャン部２０の動作異常を適切に検出することができる。
　異常診断部５５は、走査制御の１周期において、角度信号に基づいて演算されるミラー角度θの最大値および最小値の少なくとも一方が正常範囲外である場合、揺動振幅異常であると判定する。これにより、振幅異常を適切に検出可能であって、例えば揺動モータ３０の故障や負荷増加などによる振幅不足等により、測距範囲が欠落していることを検出することができる。
　異常診断部５５は、距離測定実施可能範囲において、角度信号に基づいて演算されるミラー２１の角速度ωが正常範囲外である場合、角速度異常であると判定する。本実施形態では、主に、正転時が「距離測定実施可能範囲」に対応し、角速度ωに係る異常診断を実施するが、例えば回転方向の反転前後の所定範囲を除いた範囲を「距離測定実施可能範囲」とし、当該範囲にて異常診断を実施してもよい。なお、図２３Ｂについては、逆転時が「距離測定実施可能範囲」に対応し、同様に、例えば回転方向の反転前後の所定範囲を除いた範囲を「距離測定実施可能範囲」としてもよい。角度信号の異常診断も同様である。これにより、角速度異常による測距精度の低下を検出することができる。
　エンコーダ４０は、角度信号として複数のパルス信号であるＡ相信号およびＢ相信号を出力するものである。異常診断部５５は、距離測定実施可能範囲におけるＡ相信号およびＢ相信号のエッジ間隔が正常範囲外である場合、角度信号の出力異常であると判定する。これにより、エンコーダ４０の出力異常により、演算されるミラー角度θが実際とは異なることを検出可能である。
　エンコーダ４０は、角度信号に加え、基準信号としてパルス信号であるＺ相信号を出力するものである。異常診断部５５は、走査制御の１周期において、基準信号のエッジ検出回数が正常範囲外である場合、基準信号の異常であると判定する。これにより、ミラー２１の基準位置が認識できていないことを検出可能である。
　なお、エンコーダ４０の角度信号であるＡ相信号、Ｂ相信号、基準信号であるＺ相信号の異常が生じると、ミラー２１の揺動を適切に制御できなくなるため、Ａ相信号、Ｂ相信号およびＺ相信号の異常を診断することは、「動作状態に係る異常診断」の概念に含まれるものとする。また、実施形態では、揺動モータ３０が「アクチュエータ」に対応する。
　　　（他の実施形態）
　上記実施形態では、ミラーは、磁力により基準位置に戻るように付勢されている。他の実施形態では、ミラーは、例えばばね等の弾性部材により基準位置に戻るように付勢されていてもよい。また、スキャン部の構成や測距制御の詳細は、上記実施形態と異なっていてもよい。
　上記実施形態では、エンコーダは、角度信号としてＡ相信号およびＢ相信号の２相の信号を出力する。他の実施形態では、エンコーダは、角度信号として３相以上の信号を出力するものであってもよい。また、基準信号が省略されていてもよい。
　本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。以上、本開示は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
　本開示は実施形態に準拠して記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も、本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

Claims (5)

  1. 　送信波を反射させるミラー（２１）、および、前記送信波が走査範囲を走査するように前記ミラーを揺動駆動するアクチュエータ（３０）を有するスキャン部（２０）と、
    　前記ミラーの回転に応じた角度信号を出力するエンコーダ（４０）と、
    　走査された前記送信波を反射した物体の位置を演算する位置演算部（５１）、前記アクチュエータの駆動を制御する駆動制御部（５３）、および、前記エンコーダから出力される信号に基づき、前記スキャン部の動作状態に係る異常診断を行う異常診断部（５５）を有する制御部（５０）と、
    　を備える測距装置。
  2. 　前記異常診断部は、走査制御の１周期において、前記角度信号に基づいて演算されるミラー角度の最大値および最小値の少なくとも一方が正常範囲外である場合、揺動振幅異常であると判定する請求項１に記載の測距装置。
  3. 　前記異常診断部は、距離測定実施可能範囲において、前記角度信号に基づいて演算される前記ミラーの角速度が正常範囲外である場合、角速度異常であると判定する請求項１に記載の測距装置。
  4. 　前記エンコーダは、前記角度信号として複数のパルス信号を出力するものであって、
    　前記異常診断部は、距離測定実施可能範囲における前記パルス信号のエッジ間隔が正常範囲外である場合、前記角度信号の出力異常であると判定する請求項１に記載の測距装置。
  5. 　前記エンコーダは、前記角度信号に加え、基準信号としてパルス信号を出力するものであって、
    　前記異常診断部は、走査制御の１周期において、前記基準信号のエッジ検出回数が正常範囲外である場合、前記基準信号の異常であると判定する請求項１に記載の測距装置。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005031266A (ja) * 2003-07-09 2005-02-03 Sony Corp レーザ光のスキャナを具備する光学装置およびレーザ光ディスプレイ装置
JP2009109823A (ja) * 2007-10-31 2009-05-21 Sunx Ltd ガルバノ駆動装置及びレーザ加工装置
US20150185051A1 (en) * 2013-12-30 2015-07-02 Lite-On It Corporation Angle detection circuit of electrostatic mems scanning mirror
WO2021095591A1 (ja) * 2019-11-13 2021-05-20 株式会社デンソー 測距装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005031266A (ja) * 2003-07-09 2005-02-03 Sony Corp レーザ光のスキャナを具備する光学装置およびレーザ光ディスプレイ装置
JP2009109823A (ja) * 2007-10-31 2009-05-21 Sunx Ltd ガルバノ駆動装置及びレーザ加工装置
US20150185051A1 (en) * 2013-12-30 2015-07-02 Lite-On It Corporation Angle detection circuit of electrostatic mems scanning mirror
WO2021095591A1 (ja) * 2019-11-13 2021-05-20 株式会社デンソー 測距装置

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