(57)【要約】【課題】複数の光測距装置の互いの測定範囲の重複を低減し、効率良く対象物を検出できる車両周辺監視システムを提供する。【解決手段】車両周辺監視システム２００が備える第一光測距装置２０は、照射光を射出する発光部４０と、測定範囲８０に向けて投射された照射光の測定範囲からの反射光を受光し、反射光の受光状態に応じた信号を出力する受光部６０と、受光部から出力された信号を用いて、測定範囲に含まれる対象物までの距離を測定する測定部１００と、を備える。照射光を、第一光測距装置を囲む鉛直方向に沿った円筒状の平面に、水平方向に沿って投射したときの測定範囲の形状は、測定範囲の水平方向の少なくとも一方の端部での鉛直方向の幅が水平方向の中央での鉛直方向での幅よりも小さい端部狭隘形状であってよい。【選択図】図１０
2020134516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両周辺監視システム（２００、２００ｂ、２００ｃ）であって、
照射光を射出する発光部（４０、４０ｂ、４０ｃ）と、予め定められた測定範囲（８０、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ）に向けて投射された前記照射光の前記測定範囲からの反射光を受光し、前記反射光の受光状態に応じた信号を出力する受光部（６０）と、前記受光部から出力された前記信号を用いて、前記測定範囲に含まれる対象物までの距離を測定する測定部（１００）と、を備える第一光測距装置であって、前記照射光を、前記第一光測距装置を囲む鉛直方向に沿った円筒状の平面に、水平方向に沿って投射したときの前記測定範囲の形状は、前記測定範囲の水平方向の少なくとも一方の端部での鉛直方向の幅が水平方向の中央での鉛直方向の幅よりも小さい端部狭隘形状である、第一光測距装置（２０、２０ｂ、２０ｃ）と、
予め定められた第二測定範囲（８２）に向けて投射された第二照射光を前記第二測定範囲からの第二反射光として受光し、前記第二反射光の受光状態に応じた信号を用いて、前記第二測定範囲に含まれる対象物までの距離を測定する第二光測距装置であって、前記第二測定範囲に向けて投射される第二照射光を、前記第二光測距装置を囲む鉛直方向に沿った円筒状の平面に、水平方向に沿って投射したときの前記第二測定範囲の形状は、前記第二測定範囲の水平方向の中央での鉛直方向における幅が水平方向の両端での鉛直方向における幅と同じである、第二光測距装置（２２）と、を備え、
前記第一光測距装置および前記第二光測距装置は、
前記第一光測距装置による前記照射光の照射方向（ＬＤ１）の俯角が、前記第二光測距装置による前記第二照射光の照射方向（ＬＤ２）より大きな俯角となるように車両（７０）に配置される、
車両周辺監視システム。
【請求項２】
前記第一光測距装置は、前記測定範囲に向けて前記照射光を投射する投射部（５０）を更に備え、
前記投射部は、少なくとも２以上の中心軸で回転し前記照射光を反射する反射部（５３）、を含む、請求項１に記載の車両周辺監視システム。
【請求項３】
前記反射部は、互いに直交する２つの中心軸を有し、前記２つの中心軸のそれぞれで振動成分を変えながら回転することによって前記端部狭隘形状を実現する、請求項２に記載の車両周辺監視システム。
【請求項４】
請求項１に記載の車両周辺監視システムであって、
前記第一光測距装置は、
一方向に回転しながら前記照射光を反射する反射部（５３）を含み、前記測定範囲に向けて水平方向に沿って前記照射光を投射する投射部（５０ｂ）、を更に備え、
前記発光部は、
個別にＯＮ／ＯＦＦを切り換え可能であり、前記測定範囲の垂直光学角に対応する向きに配列される複数の発光素子（４２）、を備え、
前記測定範囲の水平方向の少なくとも一方の端部では、前記測定範囲の垂直光学角のうち少なくとも鉛直方向の上側の端部側を含む端部に対応する発光素子をＯＦＦとし、
前記測定範囲の水平方向の中央では、前記端部に対応する発光素子をＯＮとすることによって前記端部狭隘形状を実現する、
車両周辺監視システム。
【請求項５】
請求項１に記載の車両周辺監視システムであって、
前記第一光測距装置は、前記照射光を拡散する光拡散部（４４）を更に備え、
前記光拡散部が、前記測定範囲の水平方向の中央では、前記測定範囲の水平方向の少なくとも一方の端部よりも光を拡散させることによって前記端部狭隘形状を実現する、
車両周辺監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両周辺監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物に光を照射し、反射光を測定することで対象物までの距離を測定する光測距装置が知られている。例えば、特許文献１では、車両に搭載された光測距装置によって、車両の全周囲の対象物との距離を測定する車両周辺監視システムが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１２５７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした車両周辺監視システムでは、光測距装置によって車両の全周囲を広く測定するため、照射光の範囲は一般に矩形形状をしている。照射光の照射方向が水平方向に対して所定の俯角を有すると、測定範囲の水平方向の端部では路面までの距離が伸びることによって照射光が及ぶ範囲が拡がってしまい、車両近傍を効率良く測定することができないという課題があった。また、こうした光測距装置を、水平方向に向けたものと俯角側に向けたものとで組み合わせて使用する場合、車両周辺監視システムでの測定範囲の重複が大きくなり、効率が悪くなるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本開示の一形態によれば、車両周辺監視システム（２００、２００ｂ、２００ｃ）が提供される。この車両周辺監視システムは、光測距装置（２０、２０ｂ、２０ｃ）であって、照射光を射出する発光部（４０、４０ｂ、４０ｃ）と、予め定められた測定範囲（８０、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ）に向けて投射された前記照射光の前記測定範囲からの反射光を受光し、前記反射光の受光状態に応じた信号を出力する受光部（６０）と、前記受光部から出力された前記信号を用いて、前記測定範囲に含まれる対象物までの距離を測定する測定部（１００）と、を備える第一光測距装置であって、前記照射光を、前記第一光測距装置を囲む鉛直方向に沿った円筒状の平面に、水平方向に沿って投射したときの前記測定範囲の形状は、前記測定範囲の水平方向の少なくとも一方の端部での鉛直方向の幅が水平方向の中央での鉛直方向の幅よりも小さい端部狭隘形状である、第一光測距装置（２０、２０ｂ、２０ｃ）と、予め定められた第二測定範囲（８２）に向けて投射された第二照射光を前記第二測定範囲からの第二反射光として受光し、前記第二反射光の受光状態に応じた信号を用いて、前記第二測定範囲に含まれる対象物までの距離を測定する第二光測距装置であって、前記第二測定範囲に向けて投射される第二照射光を、前記第二光測距装置を囲む鉛直方向に沿った円筒状の平面に、水平方向に沿って投射したときの前記第二測定範囲の形状は、前記第二測定範囲の水平方向の中央での鉛直方向における幅が水平方向の両端での鉛直方向における幅と同じである、第二光測距装置（２２）と、を備える。前記第一光測距装置および前記第二光測距装置は、前記第一光測距装置による前記照射光の照射方向（ＬＤ１）の俯角が、前記第二光測距装置による前記第二照射光の照射方向（ＬＤ２）より大きな俯角となるように車両（７０）に配置されてよい。
【０００７】
この形態の車両周辺監視システムによれば、第一光測距装置による照射光の測定範囲は、水平方向の両端側での鉛直方向の幅が、水平方向の中央での鉛直方向の幅よりも小さい端部狭隘形状とされる。これにより、第一光測距装置の近傍の対象物を効率良く検出することができる。第一光測距装置の第一測定範囲と、第二光測距装置の第二測定範囲との重複部分を低減することができ、効率良く車両近傍の対象物を検出することができる。
【０００８】
本開示は、車両周辺監視システム以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、車両周辺監視方法、光測距方法、車両周辺監視システムを搭載する車両、光測距装置を搭載する車両、車両周辺監視システムを制御する制御方法、光測距装置を制御する制御方法等の形態で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態での光測距装置の概略構成図。
【図２】光学系を表す概略構成図。
【図３】受光アレイの構成を模式的に示す説明図。
【図４】ＳＰＡＤ演算部の概略構成図。
【図５】ミラーの照射方向の鉛直方向および水平方向の動作を表す説明図。
【図６】ミラーの照射方向の動作を合成して表す説明図。
【図７】第１実施形態での光測距装置の測定範囲を表す説明図。
【図８】第１実施形態の車両周辺監視システムの鉛直方向の測定範囲を表す説明図。
【図９】第二光測距装置の測定範囲を表す説明図。
【図１０】車両周辺監視システムの水平方向の測定範囲を表す説明図。
【図１１】第２実施形態での第一光測距装置の概略構成図。
【図１２】発光素子アレイの構成を表す概略構成図。
【図１３】ミラーおよび発光素子アレイの制御を表す説明図。
【図１４】第２実施形態での第一光測距装置の測定範囲を表す説明図。
【図１５】第３実施形態での第一光測距装置の概略構成図。
【図１６】第４実施形態での第一光測距装置の測定範囲を表す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
Ａ．第１実施形態：
図１には、第１実施形態の車両周辺監視システム２００が第一光測距装置として備える光測距装置２０が示されている。光測距装置２０は、距離を光学的に測距する装置である。光測距装置２０は、図１に示すように、予め定められた測定範囲８０に対して測距のための照射光を射出して対象物からの反射光を受ける光学系３０と、光学系３０から得られた信号を処理するＳＰＡＤ演算部１００とを備える。光学系３０は、照射光としてのレーザ光を射出する発光部４０と、照射光を測定範囲８０に向けて投射する投射部５０と、測定範囲８０からの反射光を受光する受光部６０とを備える。
【００１１】
光学系３０の詳細を図２に示す。本実施形態において、発光部４０は、測距用のレーザ光を射出する半導体レーザ素子（以下、単にレーザ素子とも呼ぶ）４１と、レーザ素子４１の駆動回路を組み込んだ回路基板４３と、レーザ素子４１から射出されたレーザ光を平行光にするコリメートレンズ４５とを備える。レーザ素子４１は、いわゆる短パルスレーザを発振可能なレーザダイオードであり、本実施形態において、鉛直方向に沿って縦長の形状をしたレーザ発光領域を備える。レーザ素子４１のレーザ光のパルス幅は、５ｎｓｅｃ程度である。５ｎｓｅｃの短パルスを用いることで、測距の分解能を高めている。
【００１２】
投射部５０は、本実施形態において、照射光を鉛直方向と水平方向とに走査する、いわゆる二次元スキャナによって構成される。投射部５０は、コリメートレンズ４５により平行光とされたレーザ光を反射する反射部であるミラー５３と、ミラー５３を支持する回転フレーム５２と、回転フレーム５２を支持する支持フレーム５１と、第一回転軸ＡＸ１を回転駆動させる第一ロータリソレノイド５５と、第二回転軸ＡＸ２を回転駆動させる第二ロータリソレノイド５７とを備える。以下、第一ロータリソレノイド５５を、単に第一ソレノイド５５とも呼び、第二ロータリソレノイド５７を、単に第二ソレノイド５７とも呼ぶ。第一回転軸ＡＸ１は、鉛直方向に平行なＶ方向を軸方向とする回転軸であり、第二回転軸ＡＸ２は、水平方向に平行なＨ方向を軸方向とする回転軸である。
【００１３】
第一ソレノイド５５は、外部からの制御信号Ｓｍ１を受けて、所定の回転角の範囲内で回転軸ＡＸ１の正転および逆転を繰り返す。この結果、ミラー５３がこの範囲内で回転フレーム５２に対して相対的に回動する。他方、第二ソレノイド５７は、外部からの制御信号Ｓｍ２を受けて、所定の回転角の範囲内で回転軸ＡＸ２の正転および逆転を繰り返す。この結果、ミラー５３を保持する回転フレーム５２がこの範囲内で支持フレーム５１に対して相対的に回動する。すなわち、投射部５０のミラー５３は、外部からの各制御信号Ｓｍ１，Ｓｍ２を受けることにより、支持フレーム５１に対してＶ方向と、Ｈ方向とのそれぞれの向きに回動可能となるように構成されている。
【００１４】
コリメートレンズ４５を介してレーザ素子４１から入射したレーザ光は、ミラー５３によって反射されて測定範囲８０に向けて照射される。レーザ光を照射する方位は、投射部５０のミラー５３の回動により、測定範囲８０内でＨ方向と、Ｖ方向とに変更しながら走査される。ミラー５３の反射によってレーザ光を照射する方位のことを、以下、照射方向とも呼ぶ。このように、光学系３０は、レーザ光のＶ方向、すなわち鉛直方向と、Ｈ方向、すなわち水平方向とのそれぞれの角度範囲で規定される測定範囲８０内で、測距を行なうことができる。光測距装置２０から測定範囲８０に向けて出力されるレーザ光は、人や車などの対象物があると、その表面で乱反射し、その一部は、投射部５０のミラー５３方向に戻ってくる。この反射光は、ミラー５３で反射され、受光部６０の受光レンズ６１に入射し、受光レンズ６１で集光されて受光アレイ６５に入射する。
【００１５】
受光アレイ６５の構成を模式的に図３に示す。受光アレイ６５は、水平方向にＨ個、鉛直方向にＶ個となるように配列された複数の受光素子６８から構成されている。本実施形態において、水平方向および鉛直方向においてそれぞれ５個で構成されるが任意の数で構成してもよい。受光素子６８は、高い応答性と優れた検出能力とを実現するために、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）が用いられる。
【００１６】
ＡＰＤに反射光の光子（フォトン）が入射すると、電子・正孔対が生成され、電子と正孔とが各々高電界で加速され、次々と衝突電離を引き起こして新たな電子・正孔対が生成される（アバランシェ現象）。このように、ＡＰＤは、フォトンの入射を増幅できることから、対象物が遠く反射光の強度が小さくなる場合に用いられることが多い。ＡＰＤの動作モードには、降伏電圧未満の逆バイアス電圧で動作させるリニアモードと、降伏電圧以上の逆バイアス電圧で動作させるガイガモードとがある。リニアモードでは、生成される電子・正孔対よりも高電解領域から出て消滅する電子・正孔対の数が大きく、電子・正孔対の崩壊は自然に止まる。このため、ＡＰＤからの出力電流は、入射光量にほぼ比例する。他方、ガイガモードでは、単一フォトンの入射でもアバランシェ現象を起こすことができるため、検出感度を更に高めることができる。こうしたガイガモードで動作されるＡＰＤを、シングルフォトンアバランシェダイオード（ＳＰＡＤ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｄｉｏｄｅ）と呼ぶことがある。
【００１７】
各受光素子６８は、図３の等価回路に示すように、電源Ｖｃｃと接地ラインとの間に直列にクエンチ抵抗器ＲｑとアバランシェダイオードＤａを接続し、その接続点の電圧を論理演算素子の一つである反転素子ＩＮＶに入力し、電圧レベルの反転したデジタル信号に変換している。反転素子ＩＮＶの出力は、アンド回路ＳＷの一方の入力に接続されているから、他方の入力がハイレベルＨになっていれば、外部にそのまま出力される。アンド回路ＳＷの他方の入力の状態は、選択信号ＳＣにより切り換えることができる。選択信号ＳＣは、受光アレイ６５のどの受光素子６８からの信号を読み出すかを指定するのに用いられることから、アドレス信号と呼ぶことがある。なお、アバランシェダイオードＤａをリニアモードで用い、その出力をアナログ信号のまま扱う場合などには、アンド回路ＳＷに代えて、アナログスイッチを用いればよい。また、アバランシェダイオードＤａに代えて、ＰＩＮフォトダイオードを用いることも可能である。
【００１８】
受光素子６８に光が入射していなければ、アバランシェダイオードＤａは、非導通状態に保たれる。このため、反転素子ＩＮＶの入力側は、クエンチ抵抗器Ｒｑを介してプルアップされた状態、つまりハイレベルＨに保たれている。従って、反転素子ＩＮＶの出力はロウレベルＬに保たれる。各受光素子６８に外部から光が入射すると、アバランシェダイオードＤａは、入射した光子（フォトン）により通電状態となる。この結果、クエンチ抵抗器Ｒｑを介して大きな電流が流れ、反転素子ＩＮＶの入力側は一旦ロウレベルＬとなり、反転素子ＩＮＶの出力はハイレベルＨに反転する。クエンチ抵抗器Ｒｑを介して大きな電流が流れた結果、アバランシェダイオードＤａに印加される電圧は低下するから、アバランシェダイオードＤａへの電力供給は止まり、アバランシェダイオードＤａは、非導通状態に復する。この結果、反転素子ＩＮＶの出力信号も反転してロウレベルＬに戻る。結果的に、反転素子ＩＮＶは、各受光素子６８に光子（フォトン）が入射すると、ごく短時間、ハイレベルとなるパルス信号を出力することになる。そこで、各受光素子６８が光を受光するタイミングに合わせて、アドレス信号ＳＣをハイレベルＨにすれば、アンド回路ＳＷの出力信号、つまり各受光素子６８からの出力信号Ｓｏｕｔは、アバランシェダイオードＤａの状態を反映したデジタル信号となる。
【００１９】
各受光素子６８の出力信号Ｓｏｕｔは、レーザ素子４１が発光し、その光が走査範囲に存在する対象物ＯＢＪに反射して戻ってくることで生じる。従って、図４に示したように、発光部４０が駆動されてレーザ光（以下、照射光パルスとも呼ぶ）が出力されてから、対象物ＯＢＪによって反射した反射光パルスが受光部６０の各受光素子６８により検出されるまでの時間Ｔｆを計ることにより、対象までの距離を検出できる。対象物ＯＢＪは、光測距装置２０の近くから遠くまで、様々な位置に存在し得る。
【００２０】
受光素子６８は、以上説明したように、反射光を受けると、パルス信号を出力する。受光素子６８が出力するパルス信号は、ＳＰＡＤ演算部１００に入力される。ＳＰＡＤ演算部１００は、レーザ素子４１を発光させて外部の空間を走査しつつ、レーザ素子４１が照射光パルスを出力した時点から受光部６０の受光アレイ６５が反射光パルスを受け取るまでの時間Ｔｆから、対象物ＯＢＪまでの距離を演算する測定部である。ＳＰＡＤ演算部１００は、周知のＣＰＵやメモリを備え、予め用意されたプログラムを実行することで、測距に必要な処理を行なう。具体的には、ＳＰＡＤ演算部１００は、全体の制御を行なう制御部１１０の他、加算部１２０、ヒストグラム生成部１３０、ピーク検出部１４０、距離演算部１５０等を備える。
【００２１】
加算部１２０は、受光部６０を構成する受光素子６８に含まれる更に多数の受光素子の出力を加算する回路である。受光素子６８の内部には、更にＮ×Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の受光素子が設けられており、反射光パルスが受光部６０を構成する一つの受光素子６８に入射すると、Ｎ×Ｎ個の素子が動作する。本実施形態では、１つの受光素子６８内に７×７個のＳＰＡＤが設けられている。もとより、ＳＰＡＤの数や配列は、７×７個以外、例えば５×９個など、種々の構成が可能である。
【００２２】
本実施形態で、受光素子６８を複数個のＳＰＡＤから構成しているのは、ＳＰＡＤの特性による。ＳＰＡＤは、一つのフォトンが入射しただけでこれを検出することが可能であるが、対象物ＯＢＪからの限られた光によるＳＰＡＤの検出は確率的なものにならざるを得ない。ＳＰＡＤ演算部１００の加算部１２０は、確率的にしか反射光を検出し得ないＳＰＡＤからの出力信号Ｓｏｕｔを加算して反射光を検出する。もとより、受光素子６８は、単一のＳＰＡＤで構成してもよい。
【００２３】
こうして得られた反射光パルスをヒストグラム生成部１３０が受け取る。ヒストグラム生成部１３０は、加算部１２０の加算結果を複数回足し合せてヒストグラムを生成する。受光素子６８が検出する信号には、外乱光などによるノイズも含まれるが、複数個の照射光パルスに対する各受光素子６８からの信号を足し合せると、ノイズに対応する信号は累積されにくいのに対し、反射光パルスに対応する信号は累積されるため、反射光パルスに対応する信号が明確になる。そこで、ヒストグラム生成部１３０からのヒストグラムを解析して、ピーク検出部１４０が信号のピークを検出する。信号のピークは、測距の対象となっている対象物ＯＢＪからの反射光パルスに他ならない。こうしてピークが検出されると、距離演算部１５０は、照射光パルスから、反射光パルスのピークまでの時間を検出することで、対象物までの距離Ｄを検出する。検出された距離Ｄは、後述する車両７０に搭載される車両周辺監視システム２００に出力される。距離Ｄは、そのほか、例えば光測距装置２０を搭載する自動運転車両の自動運転装置に出力されてもよいし、車両７０のほかにドローンや電車、船舶などの種々の移動体に搭載されてもよく、固定された測距装置として単独で用いることも可能である。
【００２４】
制御部１１０は、発光部４０の回路基板４３に対してレーザ素子４１の発光タイミングを決定する指令信号ＳＬや、いずれの受光素子６８をアクティブにするかを決定するアドレス信号ＳＣの他、ヒストグラム生成部１３０に対するヒストグラムの生成タイミングを指示する信号Ｓｔや、投射部５０の各ソレノイド５５，５７に対する制御信号Ｓｍ１，Ｓｍ２を出力する。制御部１１０が予め定めたタイミングでこれらの信号を出力することにより、ＳＰＡＤ演算部１００は、測定範囲８０に存在する対象物ＯＢＪを、その対象物ＯＢＪまでの距離Ｄと共に検出する。
【００２５】
次に、図５から図７を用いて、光測距装置２０の測定範囲８０の詳細について説明する。上述したように、投射部５０のミラー５３は、制御部１１０からの各制御信号Ｓｍ１，Ｓｍ２を受けてＶ方向と、Ｈ方向とのそれぞれの方向で回動可能に構成されている。図５には、ミラー５３の照射方向の走査経路を、Ｖ方向とＨ方向との各方向成分に分解して示されている。図５の各グラフでの時間軸は互いに共通する。
【００２６】
図中の上側のグラフは、時間軸に対するミラー５３の照射方向のＶ方向での回転角の変化を表している。ミラー５３の標準位置をゼロとしたとき、ミラー５３のＶ方向の照射方向は、角度−Ｖ１から角度＋Ｖ１までの角度範囲で設定される。このＶ方向の角度範囲は、光測距装置２０で測距可能な鉛直方向での最大範囲であり、垂直光学角とも呼ばれる。図中の下側のグラフは、時間軸に対するミラー５３の照射方向のＨ方向での回転角の変化を表している。ミラー５３の標準位置をゼロとしたとき、ミラー５３のＨ方向の照射方向は、角度−Ｈ１から角度＋Ｈ１までの角度範囲で設定される。このＨ方向の角度範囲は、光測距装置２０で測距可能な水平方向での最大範囲であり、水平光学角とも呼ばれる。
【００２７】
ミラー５３の照射方向を、Ｈ方向に角度−Ｈ１、Ｖ方向をゼロとする時点を時間ｔ０としたとき、ミラー５３は、Ｖ方向とＨ方向とをそれぞれプラス側の角度への回転を開始する。本実施形態において、ミラー５３の角度変化はすべて一定の速度で行われる。時間ｔ１に到達したときＨ方向は角度＋Ｈ１に到達するとともに、マイナス側の角度に向けて回転される。時間ｔ２に到達したとき、Ｖ方向の角度は、角度＋Ｖ１に到達するとともに、マイナス側の角度に向けて回転される。時間ｔ３に到達したとき、Ｈ方向は角度−Ｈ１に到達するとともに、プラス側の角度に向けて再び回転され、時間ｔ４，時間ｔ５，時間ｔ７でそれぞれ回転方向を反転させる。このように、ミラー５３の照射方向は、時間ｔ８に到達するまでに、Ｈ方向において角度−Ｈ１から角度＋Ｈ１までを３回往復される。振幅を角度Ｈ１とする単振動をＨ方向に３回繰り返してもよい。他方、照射方向のＶ方向は、時間ｔ６に到達して角度−Ｖ１に到達し、プラス側の角度に向けて回転されて、時間ｔ８でゼロへと戻る。すなわち、ミラー５３の照射方向は、時間ｔ８に到達するまでに、Ｖ方向において角度−Ｖ１から角度＋Ｖ１までを１往復される。振幅を角度Ｖ１とする単振動をＶ方向に１回行われてもよい。このように、ミラー５３はＶ方向に１往復させる間にＨ方向に３往復される。ミラー５３のＨ方向の振動数がＨ方向の振動数に対して３倍となる単振動として設定してもよい。
【００２８】
図６に、光測距装置２０によるミラー５３の照射方向の経路を示した。すなわち、図５に示した時間ｔ０から時間ｔ８までのミラー５３のＨ方向とＶ方向との各方向成分での角度変化を合成することによって得られる照射方向の経路を示したものである。図中には、技術の理解を容易にするために図５の各時間ｔ０〜時間ｔ８を経路上の対応する位置に示した。上述したように、ミラー５３は、Ｖ方向に角度−Ｖ１から角度＋Ｖ１までの１往復の動作を完了させる間に、Ｈ方向に角度−Ｈ１から角度＋Ｈ１までの３往復を完了させる。そのため、図６に示したようにＨ方向に長尺な菱形の形状を、鉛直方向に３つ並べたような図形となる。ミラー５３による照射方向の経路は、振幅周波数比を１：３とするＶ方向成分とＨ方向成分との二つの振動を合成して得られる平面図形（リサジュー図形とも呼ばれる）であってもよい。
【００２９】
次に、光測距装置２０の測定範囲８０の詳細ついて説明する。図７の右側には、測定範囲８０が模式的に表されている。図７の右側に示した測定範囲８０は、円筒形のスクリーン上に投影した状態である。円筒形のスクリーンとは、図７の左側に示すように、Ｖ方向を軸方向とする円筒状の平面のことをいう。測定範囲８０は、ミラー５３の照射方向のＶ方向での標準位置を水平方向と平行となるように設置し、ミラー５３を中心に囲む円筒形のスクリーン上に投射されたものである。本実施形態において、ミラー５３の照射方向のＶ方向での標準位置は、Ｖ方向の角度範囲における中央（ゼロ）である。
【００３０】
図７の右側に示すように、測定範囲８０の形状では、Ｈ方向の両端（本実施形態において角度−Ｈ１および角度＋Ｈ１）でのＶ方向の幅は、測定範囲８０のＨ方向の中央でのＶ方向の幅よりも小さくなる。このような形状を、端部狭隘形状とも呼ぶ。端部狭隘形状は、Ｈ方向の少なくとも一方の端部でのＶ方向の幅が測定範囲８０のＨ方向の中央でのＶ方向の幅よりも小さい形状をも含む。測定範囲８０がこのような端部狭隘形状となるのは、図６に示す図形状の経路上を照射光が走査されるからである。
【００３１】
次に、図８から図１０を用いて光測距装置２０を搭載する第１実施形態の車両周辺監視システム２００について説明する。車両周辺監視システム２００は、自動車である車両７０に搭載され、車両７０の周囲の対象物を検知する装置である。車両周辺監視システム２００を、以下、単に監視システム２００とも呼ぶ。監視システム２００は、図８に示すように、車両７０の上部のうち進行方向の左側に位置する光測距装置２０と、車両７０の上部の中央に位置する光測距装置２２との二つの光測距装置を備える。監視システム２００は、各光測距装置２０，２２によって検出される対象物の距離Ｄの入力を受けて、車両７０周辺の対象物の有無を検出する。
【００３２】
車両７０の上部の中央の光測距装置２２は、その測定範囲８２が光測距装置２０の測定範囲８０とは異なるが、それ以外の構成は光測距装置２０と同様である。以下、光測距装置２０を第一光測距装置２０と、光測距装置２２を第二光測距装置２２とも呼び、第一光測距装置２０の測定範囲８０を第一測定範囲８０とも呼び、第二光測距装置２２の測定範囲８２を第二測定範囲８２とも呼ぶ。また、第二光測距装置２２が第二測定範囲８２に投射する照射光を第二照射光とも呼び、第二測定範囲８２から反射される反射光を第二反射光とも呼ぶ。
【００３３】
第二光測距装置２２の測定範囲８２を円筒形のスクリーンに投影したものを図９に示す。投影条件は、上述した第一光測距装置２０の測定範囲８０と同条件である。図９に示すように、第二光測距装置２２の測定範囲８２の形状は、略矩形状であり、測定範囲８２のＨ方向の中央でのＶ方向の幅と、Ｈ方向の両端でのＶ方向の幅とが略同一である。測定範囲８２がこのような形状となるのは、第二光測距装置２２の制御部によるミラーの制御によって、反射光が矩形状に走査されるからである。Ｖ方向に縦長の発光領域を有する照射光をＨ方向の一方向に走査することによって達成してもよい。
【００３４】
次に、監視システム２００による対象物の検出範囲について説明する。監視システム２００の検出範囲は、監視システム２００を構成する各光測距装置２０，２２の測定範囲８０，８２を合成した範囲である。監視システム２００の鉛直方向での検出範囲を水平方向に沿って見る正面図で図８に表し、監視システム２００の水平方向での検出範囲を車両７０を中心とする斜視図で図１０に表した。
【００３５】
図８に示すように、監視システム２００の検出範囲では、第一光測距装置２０の測定範囲８０が第二光測距装置２２の測定範囲８２外の領域を含むようにして構成される。図８には、第一光測距装置２０による照射光の測定範囲８０の照射方向ＬＤ１と、第二光測距装置２２による照射光の測定範囲８２の照射方向ＬＤ２とが模式的に示されている。本実施形態において、第二光測距装置２２の照射方向ＬＤ２は、水平方向よりもわずかに俯角となる向きで設定されるが、第二光測距装置２２の照射方向ＬＤ２は水平方向に平行する向きで設定されてもよい。すなわち、本明細書において、「第二光測距装置２２の照射方向ＬＤ２の俯角」は、水平方向をも含む。第二光測距装置２２の測定範囲８２は、図９に示した矩形状であることから、水平面Ｈｚ上において車両７０の近傍を除く同心円状に拡がるように形成される。このようにすることで、第二光測距装置２２は、図１０に示すように車両７０の近傍を除く全方位を検出している。
【００３６】
他方、第一光測距装置２０の測定範囲８０は、図８に示すように、第二光測距装置２２の照射方向ＬＤ２よりも大きな俯角となるように設定される。換言すれば、第一光測距装置２０の照射方向ＬＤ１は、第二光測距装置２２の照射方向ＬＤ２に対して下向きとなるように設置される。照射方向ＬＤ１と照射方向ＬＤ２との間の角度を角度θ１としたとき、本実施形態において、角度θ１は２０度である。このようにすることで、第二光測距装置２２の測定範囲８２の下側の測定範囲外の領域を、第一光測距装置２０の測定範囲８０がカバーしている。
【００３７】
第一光測距装置２０の測定範囲８０を水平面Ｈｚ上に表すと図１０のようになる。第一光測距装置２０の水平方向での設置方向は、車両７０の直進する進行方向に対して垂直な向きで設定される。ここで、図１０に示される領域８２ｔは、仮に監視システム２００の第一光測距装置２０に代えて第二光測距装置２２を備えた場合に、この代替する第二光測距装置２２による測定範囲を表したものである。領域８２ｔは、第一光測距装置２０の測定範囲８０と略同一の領域を含みつつ、さらにＨ方向の両端側になるほど第二光測距装置２２から離れる向きに突出する形状（いわゆるバタフライ状の形状）として水平面Ｈｚ上に形成される。Ｈ方向の両端側になるほど形状が突出するのは、Ｈ方向の両端側になるほど第二光測距装置２２から水平面Ｈｚまでの距離が長くなるためである。
【００３８】
他方、図１０に示すように、第一光測距装置２０の測定範囲８０は、領域８２ｔと比べてＨ方向の両端側の突出する距離が短い。したがって、領域８２ｔと比較して第二光測距装置２２の測定範囲８２との重複範囲は小さくなる。このようになるのは、第一光測距装置２０の測定範囲８０のＨ方向の両端側の垂直光学角の幅が、第二光測距装置２２の測定範囲８２のＨ方向の両端側の垂直光学角の幅よりも小さく設定されるからである。換言すれば、第一光測距装置２０の測定範囲８０のＨ方向の両端側での鉛直方向（Ｖ方向）の幅が、水平方向（Ｈ方向）の中央での鉛直方向（Ｖ方向）の幅よりも小さい端部狭隘形状として設定されているからである。
【００３９】
このように、本実施形態の車両周辺監視システム２００によれば、第一光測距装置２０は、ミラー５３の照射方向を、Ｈ方向、Ｖ方向のそれぞれを個別に走査することによって、測定範囲８０は、水平方向の両端側での鉛直方向の幅が、水平方向の中央での鉛直方向の幅よりも小さい端部狭隘形状とされている。これにより、光測距装置２０近傍やこれを搭載する車両７０近傍の対象物を効率良く検出することができる。また、光測距装置２０や車両７０近傍での照射光の光量の密度を上げることができ、測定精度を向上させることができる。
【００４０】
本実施形態の車両周辺監視システム２００によれば、車両７０の全方位を測定範囲とする第二光測距装置２２の測定範囲８２と、第一光測距装置２０の測定範囲８０との重複部分を低減することができ、効率良く車両７０近傍の対象物を検出することができる。また、車両７０近傍の照射光の密度を高めることにより、測定精度を高くすることができる。
【００４１】
本実施形態の車両周辺監視システム２００によれば、第一光測距装置２０の投射部５０に二次元スキャナであるミラー５３を採用することで、簡易にＶ方向およびＨ方向を個別に制御することができる。また、部品点数を減らすことにより、第一光測距装置２０の小型化が図れる。
【００４２】
Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態の車両周辺監視システム２００ｂは、第１実施形態での第一光測距装置２０に代えて第一光測距装置２０ｂを備える。光測距装置２０ｂは、図１１に示すように、第１実施形態での光測距装置２０の光学系３０に代えて光学系３０ｂを備え、その他の構成は第１実施形態での光測距装置２０と同様である。光学系３０ｂは、発光部４０ｂと、投射部５０ｂとを備える。
【００４３】
投射部５０ｂは、いわゆる一次元スキャナによって構成される。投射部５０ｂは、照射光を反射するミラー５４と、ロータリソレノイド５８と、ロータリソレノイド５８によって鉛直方向を軸方向とする回転軸でミラー５４を一方向に回転させる回転部５６とによって構成される。
【００４４】
発光部４０ｂは、照射光の発光領域が異なる点で第１実施形態での発光部４０と相違する。図１１の下側に示したように、照射領域ＬｘはＶ方向の測定領域全体を含む縦長の矩形状の領域である。従って、本実施形態では、照射光を一方向にのみ走査可能な投射部５０ｂを備えるだけで、測定範囲８０ｂを一度に測距することが可能となる。
【００４５】
発光部４０ｂは、図１２に示すように、複数の発光ダイオードによって構成される発光素子アレイ４２を備える。発光素子アレイ４２は、領域Ｌａと、領域Ｌｂとに制御部１１０の制御上で分類され、制御部１１０の制御によって領域Ｌａ，Ｌｂごとに発光素子アレイ４２のＯＮ／ＯＦＦが個別に切り換えられる。領域Ｌａは、発光素子アレイ４２の発光領域のうち、照射領域ＬｘのＶ方向の上端側および下端側に対応する領域であり、領域Ｌｂは、領域Ｌａ間に位置し照射領域ＬｘのＶ方向の中央に対応する領域である。
【００４６】
図１３に、ミラー５４の走査方向の制御と、領域Ｌａ，Ｌｂごとの発光素子アレイ４２のＯＮ／ＯＦＦの制御との関係を示した。図１３の上側は、投射部５０ｂのミラー５４の照射方向の水平方向での経時的な変化を表し、図１３の下側は、領域Ｌａ，Ｌｂごとの発光素子のＯＮ／ＯＦＦの制御を表している。時間軸は互いに一致する。このように、本実施形態では、制御部１１０によって、投射部５０ｂの走査方向の制御と、領域Ｌａ，Ｌｂごとの発光素子アレイ４２のＯＮ／ＯＦＦとが同期して制御される。
【００４７】
時間ｔ２０でのミラー５４の照射方向を角度−Ｈ１としたとき、制御部１１０は、ロータリソレノイド５８を制御して回転部５６を介してミラー５４を角度＋Ｈ１側に向けて回転させる。このとき、領域Ｌａの発光素子アレイ４２はＯＦＦであり、領域Ｌｂの発光素子アレイ４２はＯＮである。ミラー５４の回転を開始し、時間ｔ２１に到達すると、制御部１１０は制御信号を発信して、領域Ｌａの発光素子アレイ４２をＯＮにする。時間ｔ２２に到達すると、制御部１１０は領域Ｌａの発光素子アレイ４２をＯＦＦとする。ミラー５４の照射方向が角度＋Ｈ１に到達すると（時間ｔ２３）、ミラー５４は再び角度−Ｈ１に向けて回動され、時間ｔ２４で、ミラー５４は角度−Ｈ１に到達してＨ方向での一往復の走査を完了する。この間、領域Ｌａの発光素子アレイ４２は、時間ｔ２０から時間ｔ２３までの制御と同じタイミングでＯＮ／ＯＦＦを制御される。ミラー５４の一往復の走査の制御において、領域Ｌｂの発光素子アレイ４２は、常時ＯＮの状態である。なお、ミラー５４の水平方向の走査は、検出精度が高ければ、一往復の走査でなくともよく、時間ｔ２０から時間ｔ２３までの期間のみの制御であってもよい。
【００４８】
図１４に、上述したミラー５４の動作と、領域Ｌａ，Ｌｂごとの発光素子アレイ４２のＯＮ／ＯＦＦとの制御によって形成される測定範囲８０ｂを示した。図中には、技術の理解を容易にするために図１３の各時間ｔ２０〜ｔ２４を対応する位置に示した。図１４に示される測定範囲８０ｂは、第１実施形態での測定範囲８０と同様、円筒形のスクリーンに投射されたものである。発光素子アレイ４２の領域Ｌａによって照射される範囲を範囲ＬａＶと、領域Ｌｂによって照射される範囲を範囲ＬｂＶとする。
【００４９】
上述したように、時間ｔ２０〜ｔ２１、時間ｔ２２〜ｔ２３に対応するミラー５４の水平光学角の両端側において、領域Ｌａに属する発光素子アレイ４２がＯＦＦとなるように制御される。そのため、測定範囲８０ｂにおいて、ミラー５４の水平光学角の両端側には、範囲ＬｂＶのみが形成され、上下の範囲ＬａＶ分だけＶ方向での幅が短い。このように、光測距装置２０ｂの測定範囲８０ｂの水平方向の両端側での鉛直方向の幅は、水平方向の中央での鉛直方向の幅よりも小さい端部狭隘形状とされる。
【００５０】
以上のように、第２実施形態の車両周辺監視システム２００ｂでは、第一光測距装置２０ｂにおいて、一次元スキャナとしてのミラー５４の回転制御と、発光素子アレイ４２のＯＮ／ＯＦＦとの同期制御をすることによって、測定範囲８０ｂのＨ水平方向の両端側での鉛直方向の幅は、水平方向の中央での鉛直方向の幅よりも小さい端部狭隘形状とされている。これにより、発光部４０ｂの出力を低減しつつ、第二光測距装置２２の測定範囲８２と、第一光測距装置２０ｂの測定範囲８０ｂとの重複部分を低減することができ、効率良く車両７０近傍の対象物を検出することができる。
【００５１】
Ｃ．第３実施形態：
第３実施形態の車両周辺監視システム２００ｃが備える第一光測距装置２０ｃの構成を図１５に示す。光測距装置２０ｃは、光学系３０に代えて光学系３０ｃを備える点で第１実施形態での第一光測距装置２０と相違する。光学系３０ｃは、いわゆる拡散光学系によって構成され、発光ダイオードからなる発光部４０ｃと、受光部６０と、光拡散部４４とによって構成される。
【００５２】
光拡散部４４は、マイクロレンズアレイによって構成される光拡散板である。発光部４０ｃの発光ダイオードから射出された面発光の照射光は、光拡散部４４を透過する際に予め定められた角度に拡散されて測定範囲８０ｃを形成する。測定範囲８０ｃの形状は、第１実施形態での光測距装置２０の測定範囲８０の形状と同様である。光拡散部４４は、複数のレンズを並べて構成してもよいし、フラットトップ拡散板、回折格子、ホログラム、フィルム状のディフューザといった発光部４０ｃからの照射光を拡散させる種々の部材によって構成されてよい。本実施形態の車両周辺監視システム２００ｃによれば、簡易な方法によって、水平方向の両端側での鉛直方向の幅が、水平方向の中央での鉛直方向の幅よりも小さい端部狭隘形状の測定範囲８０ｃを有する第一光測距装置２０ｃを得ることができる。
【００５３】
Ｄ．第４実施形態：
第１実施形態の車両周辺監視システム２００が有する第一光測距装置２０では、ミラー５３の照射方向の経路をリサジュー図形状にすることにより、測定範囲８０のＶ方向のプラス側とマイナス側の形状をゼロ側へ縮めていたが、図１６に示した測定範囲８０ｄのように、Ｖ方向のプラス側を曲線状とし、Ｖ方向のマイナス側を直線状とすることで、測定範囲８０ｄの水平方向の両端側での鉛直方向の幅が、水平方向の中央での鉛直方向の幅よりも小さい端部狭隘形状としてもよい。また、第２実施形態の車両周辺監視システム２００ｂが有する第一光測距装置２０ｂでは、一次元スキャナとしてのミラー５４の回転制御と、Ｖ方向上下の領域Ｌａの発光素子アレイ４２のＯＮ／ＯＦＦとが同期制御されるのに対し、Ｖ方向の上側のみの領域Ｌａの発光素子アレイ４２のＯＮ／ＯＦＦが同期制御されることによって、図１６に示した測定範囲８０ｄのような端部狭隘形状とされてもよい。
【００５４】
Ｅ．他の実施形態：
（Ｅ１）上記第１実施形態において、ミラー５３は、Ｖ方向に角度−Ｖ１から角度＋Ｖ１までの１往復の動作を完了させる間に、Ｈ方向に角度−Ｈ１から角度＋Ｈ１までの３往復を完了させる。これに対して、ミラー５３による照射方向の経路は、測定範囲８０の形状が端部狭隘形状となるように、Ｖ方向およびＨ方向の角度範囲（振幅）や、Ｖ方向およびＨ方向での往復回数（振動数）、初期位相といった振動成分を任意に設定してもよい。ミラー５３の照射方向の走査経路にリサジュー図形を採用することにより、簡易な方法によって、測定範囲８０の水平方向の両端側での鉛直方向の幅を、水平方向の中央での鉛直方向の幅よりも小さい端部狭隘形状を得ることができる。
【００５５】
（Ｅ２）上記各実施形態において、測定範囲は、Ｈ方向の両端でのＶ方向の幅を、Ｈ方向の中央でのＶ方向の幅よりも小さくした端部狭隘形状として形成される。これに対して、端部狭隘形状は、Ｈ方向のいずれか一方の端部側でのＶ方向の幅がＨ方向の中央でのＶ方向の幅よりも小さくされる形状であってもよい。このような態様において、車両７０に設置される第一光測距装置２０の水平方向での設置方向が、車両７０の直進する進行方向に対して垂直な向きに対して進行方向側もしくはその逆側に傾けて設定される場合に、第二光測距装置２２の測定範囲８２との重複を低減させるＨ方向の端部側に対応するＶ方向の幅がＨ方向の中央でのＶ方向の幅よりも小さくすることにより、効率良く対象物を検出することができる。
【００５６】
（Ｅ３）上記第１実施形態において、ミラー５３の回転軸は水平方向と鉛直方向とに互いに直交するが、直交とならず任意の角度で交差する態様であってもよい。
【００５７】
（Ｅ４）端部狭隘形状は、発光部の形状を変えることによって形成されてもよい。
【００５８】
（Ｅ５）上記各実施形態において、車両周辺監視システムは、第一光測距装置２０と第二光測距装置２２との二つの光測距装置を備えるが、例えば、車両７０の上部の右側に位置する光測距装置を更に備えるなど、二つに限らず３以上の光測距装置を備えてもよい。
【００５９】
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。
【符号の説明】
【００６０】
ＬＤ１…照射方向、ＬＤ２…照射方向、２０，２０ｂ，２０ｃ…光測距装置、２２…第二光測距装置、４０，４０ｂ，４０ｃ…発光部、６０…受光部、７０…車両、８０，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ…測定範囲、８２…第二測定範囲、１００…ＳＰＡＤ演算部、２００，２００ｂ，２００ｃ…車両周辺監視システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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