(57)【要約】【課題】物体の検出精度を向上させる。【解決手段】１サイクルの測定期間内に、測定光を投光し、反射光を受光し、受光信号のサンプリングを自車両の車両速度に応じたピークのずれとして現れる時間ｄｔ１が発生しないように開始タイミングであるトリガ信号の立ち上がり時刻をオフセットさせながら、受光素子及びサンプリング時刻毎に受光値の積算を行う処理が、所定の回数だけ実行される。そして、検出期間内に車両速度に応じて、トリガ信号の立ち上がりタイミングがオフセットｄｔ２だけ前のタイミングでサンプリングされた、同じ受光素子からの受光信号の同じサンプリング時刻における受光値同士の積算値に基づいて、物体の検出処理が行われる。本発明は、例えば、車両用のレーザレーダ装置に適用できる。【選択図】図１２
2015152428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるレーザレーダ装置において、
パルス状のレーザ光である測定光を所定の監視領域に対して所定の測定期間内に所定回数だけ投光する処理を所定の長さの検出期間内に繰り返す投光部と、
前記測定光の反射光を受光する受光素子を備える受光部と、
前記受光素子からの受光信号をサンプリングするサンプリング部と、
前記検出期間内にサンプリングされた、同じ前記受光素子からの前記受光信号の同じサンプリング時刻におけるサンプリング値の積算を行う積算部と、
積算された前記サンプリング値に基づいて、前記監視領域内における、物体を検出する検出部と、
前記車両の走行速度に基づいて、前記サンプリング部におけるサンプリングを開始するタイミングのオフセット時間を算出する制御部を含み、
前記制御部は、前記サンプリング部に対して、前記測定期間ごとに前記サンプリングの開始を前記オフセット時間だけオフセットさせる
レーザレーダ装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記オフセット時間だけオフセットしてトリガ信号を前記サンプリング部に出力し、
前記サンプリング部は、前記トリガ信号によって前記サンプリングを開始する
請求項１に記載のレーザレーダ装置。
【請求項３】
前記投光部は、パルス状のレーザ光である測定光を所定の監視領域に対して所定の第１の長さの測定期間内にｍ回（ｍ≧１）投光する処理を所定の第２の長さの検出期間内にｃサイクル（ｃ≧２）繰り返し、
前記受光部は、それぞれ異なる方向からの前記測定光の反射光を受光するｎ１個（ｎ１≧２）の受光素子を備え、
前記サンプリング部は、前記測定光が投光される度に、ｎ１個の前記受光素子からの受光信号のサンプリングをｓ回（ｓ≧２）行う
請求項１に記載のレーザレーダ装置。
【請求項４】
前記積算部は、複数の前記検出期間にわたって前記サンプリング値を積算する
請求項１に記載のレーザレーダ装置。
【請求項５】
車両に搭載されるレーザーレーダ装置の物体検出方法において、
パルス状のレーザ光である測定光を所定の監視領域に対して所定の測定期間内に所定回数だけ投光する処理を所定の長さの検出期間内に繰り返す投光ステップと、
前記測定光の反射光を受光する受光素子による受光ステップと、
前記受光素子からの受光信号をサンプリングするサンプリングステップと、
前記検出期間内にサンプリングされた、同じ前記受光素子からの前記受光信号の同じサンプリング時刻におけるサンプリング値の積算を行う積算ステップと、
積算された前記サンプリング値に基づいて、前記監視領域内における、物体を検出する検出ステップと、
前記車両の走行速度に基づいて、前記サンプリングステップの処理におけるサンプリングを開始するタイミングのオフセット時間を算出する制御ステップを含み、
前記制御ステップの処理は、前記サンプリングステップの処理において、前記測定期間ごとに前記サンプリングの開始を前記オフセット時間だけオフセットさせる
物体検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザレーダ装置及び物体検出方法に関し、特に、物体の検出精度を向上させるようにしたレーザレーダ装置及び物体検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルス状のレーザ光である測定光を所定の監視領域に投光し、複数の方向からの反射光を複数の受光素子により同時に受光するレーザレーダ装置（例えば、特許文献１参照）における、検出精度を向上させるための技術が提案されている。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、投光されたレーザ光が天候などにより、遠方まで投光され難くなることにより、物体により反射される反射光が受光され難くなり、受光感度が低減して、物体の検出精度が低下してしまう恐れがあった。
【０００４】
そこで、反射光を受光するにあたって、受光結果を積分することにより、検出感度を向上させるようにする技術も提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０９６９０５号公報
【特許文献２】特開２００６−１０５６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２の技術においては、同じ対象物体から反射されてくる反射光がレーザレーダ装置に到達するまでの時間が、同じであるということが前提となっている。ところが、車両に搭載されたレーザレーダ装置等では、自車両が移動しているために対象物体との距離が時間と共に変化しているために、反射光が帰ってくるまでの時間は、同じではないことから、受光結果を単純に積分すると検出精度が低下する。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、移動体に搭載するレーザレーダ装置による静止物体の検出精度を向上させるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のレーザレーダ装置は、車両に搭載されるレーザレーダ装置であって、パルス状のレーザ光である測定光を所定の監視領域に対して所定の測定期間内に所定回数だけ投光する処理を所定の長さの検出期間内に繰り返す投光部と、前記測定光の反射光を受光する受光素子を備える受光部と、前記受光素子からの受光信号をサンプリングするサンプリング部と、前記検出期間内にサンプリングされた、同じ前記受光素子からの前記受光信号の同じサンプリング時刻におけるサンプリング値の積算を行う積算部と、積算された前記サンプリング値に基づいて、前記監視領域内における、物体を検出する検出部と、前記車両の走行速度に基づいて、前記サンプリング部におけるサンプリングを開始するタイミングのオフセット時間を算出する制御部を含み、前記制御部は、前記サンプリング部に対して、前記測定期間ごとに前記サンプリングの開始を前記オフセット時間だけオフセットさせる。
【０００９】
このような構成により、静止物体に対してレーザレーダ装置が接近することで生じる、直前の測定期間のピークと、今現在の測定期間のピークとのずれ量に応じて、サンプリングの開始タイミングをオフセットさせることが可能となる。結果として、サンプリングにおける静止物体の位置を示す波形のピークのタイミングを揃えるようにすることができるので、サンプリング値を適切に積算させることが可能となり、積算されたピークにより求められる物体までの距離の検出精度を向上させることが可能となる。
【００１０】
前記制御部には、前記オフセット時間だけオフセットしてトリガ信号を前記サンプリング部に出力させ、前記サンプリング部には、前記トリガ信号によって前記サンプリングを開始させるようにすることができる。
【００１１】
このような構成により、静止物体に対してレーザレーダ装置が接近することで生じる、直前の測定期間のピークと、今現在の測定期間のピークとのずれ量に応じて、サンプリングの開始タイミングをオフセットさせることが可能となる。結果として、サンプリングにおける静止物体の位置を示す波形のピークのタイミングを揃えるようにすることができるので、サンプリング値を適切に積算させることが可能となり、積算されたピークにより求められる物体までの距離の検出精度を向上させることが可能となる。
【００１２】
前記投光部には、パルス状のレーザ光である測定光を所定の監視領域に対して所定の第１の長さの測定期間内にｍ回（ｍ≧１）投光する処理を所定の第２の長さの検出期間内にｃサイクル（ｃ≧２）繰り返させ、前記受光部には、それぞれ異なる方向からの前記測定光の反射光を受光するｎ１個（ｎ１≧２）の受光素子を設けるようにさせ、前記サンプリング部には、前記測定光が投光される度に、ｎ１個の前記受光素子からの受光信号のサンプリングをｓ回（ｓ≧２）行うようにさせることができる。
【００１３】
これにより、複数の受光素子の検出方向を統合して、物体の検出を行うことができる。
【００１４】
前記積算部には、複数の前記検出期間にわたって前記サンプリング値を積算させるようにすることができる。
【００１５】
これにより、例えば、各方向の受光感度を低下させずに、特定の方向の受光感度を上げることができ、各方向の物体の検出精度を低下させずに、特定の方向の物体の検出精度を向上させることができる。
【００１６】
本発明の物体検出方法は、車両に搭載されるレーザレーダ装置の物体検出方法であって、パルス状のレーザ光である測定光を所定の監視領域に対して所定の測定期間内に所定回数だけ投光する処理を所定の長さの検出期間内に繰り返す投光ステップと、前記測定光の反射光を受光する受光素子による受光ステップと、前記受光素子からの受光信号をサンプリングするサンプリングステップと、前記検出期間内にサンプリングされた、同じ前記受光素子からの前記受光信号の同じサンプリング時刻におけるサンプリング値の積算を行う積算ステップと、積算された前記サンプリング値に基づいて、前記監視領域内における、物体を検出する検出ステップと、前記車両の走行速度に基づいて、前記サンプリングステップの処理におけるサンプリングを開始するタイミングのオフセット時間を算出する制御ステップを含み、前記制御ステップの処理は、前記サンプリングステップの処理において、前記測定期間ごとに前記サンプリングの開始を前記オフセット時間だけオフセットさせる。
【００１７】
この投光ステップは、例えば、駆動回路、発光素子、投光光学系等により実行される。この受光ステップは、例えば、受光光学系、受光素子等により実行される。このサンプリングステップは、例えば、Ａ／Ｄコンバータにより実行される。この積算ステップ、検出ステップは、例えば、マイクロコンピュータ、各種のプロセッサ等の演算装置により実行される。
【００１８】
本発明においては、パルス状のレーザ光である測定光が所定の監視領域に対して所定の測定期間内に所定回数だけ投光する処理が所定の長さの検出期間内に繰り返され、受光素子により、前記測定光の反射光が受光され、前記受光素子からの受光信号がサンプリングされ、前記検出期間内にサンプリングされた、同じ前記受光素子からの前記受光信号の同じサンプリング時刻におけるサンプリング値の積算が行われ、積算された前記サンプリング値に基づいて、前記監視領域内における、物体が検出され、前記車両の走行速度に基づいて、サンプリングを開始するタイミングのオフセット時間が算出され、前記測定期間ごとに前記サンプリングの開始が前記オフセット時間だけオフセットされる。
【００１９】
このような構成により、レーザ光を監視領域に投光し、監視領域より受光される反射光の受光信号をサンプリングして積算し、積算されたサンプリング値に基づいて、物体を検出するにあたり、レーザレーダ装置が搭載された車両が静止物体に接近する場合、静止物体を検出することで、サンプリング値のピーク位置が車両の移動に伴って生じるずれを、車速に応じたサンプリング開始のタイミングをオフセットさせることができる。この結果、サンプリング値の物体を検出するタイミングを示すピーク波形を揃えて、サンプリング値を積算することが可能となるので、積算されたサンプリング値のピークに基づいた物体の距離の検出精度を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、サンプリング値が積算されることにより求められる物体の検出距離を示すピーク位置を整えて、適切にサンプリング値を積算させることが可能となるので、物体の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を適用したレーザレーダ装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】投光部の構成例を示すブロック図である。
【図３】受光部の構成例を示すブロック図である。
【図４】測定部の構成例を示すブロック図である。
【図５】マルチプレクサの機能の構成例を示す模式図である。
【図６】演算部の機能の構成例を示すブロック図である。
【図７】物体検出処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】物体検出処理を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】受光値の積算処理を説明するための図である。
【図１０】各測定期間に割り当てられる受光素子の組み合わせの例を示す図である。
【図１１】サンプリングにおけるオフセットを説明する図である。
【図１２】車両の検出方法の例を説明するための図である。
【図１３】コンピュータの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
｛レーザレーダ装置１１の構成例｝
図１は、本発明を適用したレーザレーダ装置の一実施の形態であるレーザレーダ装置１１の構成例を示している。
【００２３】
レーザレーダ装置１１は、例えば、車両に設けられ、その車両の進行方向にある物体の検出を行う。なお、以下、レーザレーダ装置１１により物体の検出が可能な領域を監視領域と称する。また、以下、レーザレーダ装置１１が設けられている車両を他の車両と区別する必要がある場合、自車両と称する。さらに、以下、自車両の左右方向（車幅方向）と平行な方向を水平方向と称する。
【００２４】
レーザレーダ装置１１は、制御部２１、投光部２２、受光部２３、測定部２４、及び、演算部２５を含むように構成される。
【００２５】
制御部２１は、車両制御装置１２からの指令や情報等に基づいて、レーザレーダ装置１１の各部の制御を行う。
【００２６】
投光部２２は、物体の検出に用いるパルス状のレーザ光（レーザパルス）である測定光を監視領域に投光する。
【００２７】
受光部２３は、測定光の反射光を受光し、水平方向のそれぞれ異なる方向からの反射光の強度（明るさ）を検出する。そして、受光部２３は、各方向の反射光の強度に応じた電気信号である複数の受光信号を出力する。
【００２８】
測定部２４は、受光部２３から供給される受光信号に基づいて受光値の測定を行い、測定結果を演算部２５に供給する。
【００２９】
演算部２５は、測定部２４から供給される受光値の測定結果に基づいて、監視領域内の物体の検出を行い、検出結果を制御部２１及び車両制御装置１２に供給する。
【００３０】
車両制御装置１２は、例えば、ECU（Electronic Control Unit）等により構成され、監視領域内の物体の検出結果に基づいて、自動ブレーキ制御や運転者への警報等を行う。
【００３１】
車速センサ１３は、車両に設置されており、自車両の速度を検出し、制御部２１に供給する。
【００３２】
｛投光部２２の構成例｝
図２は、レーザレーダ装置１１の投光部２２の構成例を示している。投光部２２は、駆動回路１０１、発光素子１０２、及び、投光光学系１０３を含むように構成される。
【００３３】
駆動回路１０１は、制御部２１の制御の下に、発光素子１０２の発光強度や発光タイミング等の制御を行う。
【００３４】
発光素子１０２は、例えば、レーザダイオードからなり、駆動回路１０１の制御の下に、測定光（レーザパルス）の発光を行う。発光素子１０２から発光された測定光は、レンズ等により構成される投光光学系１０３を介して監視領域に投光される。
【００３５】
｛受光部２３の構成例｝
図３は、レーザレーダ装置１１の受光部２３の構成例を示している。受光部２３は、受光光学系２０１及び受光素子２０２−１乃至２０２−１６を含むように構成される。
【００３６】
なお、以下、受光素子２０２−１乃至２０２−１６を個々に区別する必要がない場合、単に受光素子２０２と称する。
【００３７】
受光光学系２０１は、レンズ等により構成され、光軸が車両の前後方向を向くように設置される。そして、受光光学系２０１は、監視領域内の物体等により反射された測定光の反射光が入射し、入射した反射光を各受光素子２０２の受光面に入射させる。
【００３８】
各受光素子２０２は、例えば、入射した光電荷をその光量に応じた電流値の受光信号に光電変換するフォトダイオードからなる。また、各受光素子２０２は、受光光学系２０１に入射した反射光が集光する位置において、受光光学系２０１の光軸に対して垂直、かつ、自車両の車幅方向に平行（すなわち、水平方向）に一列に並ぶように設けられている。そして、受光光学系２０１に入射した反射光は、受光光学系２０１への水平方向の入射角度に応じて、各受光素子２０２に振り分けられて入射する。従って、各受光素子２０２は、監視領域からの反射光のうち、水平方向においてそれぞれ異なる方向からの反射光を受光する。これにより、監視領域は水平方向の複数の方向における複数の領域（以下、検出領域と称する）に分割され、各受光素子２０２は、それぞれ対応する検出領域からの反射光を個別に受光する。そして、受光素子２０２は、受光した反射光をその受光量に応じた電流値の受光信号に光電変換し、得られた受光信号を測定部２４に供給する。
【００３９】
｛測定部２４の構成例｝
図４は、レーザレーダ装置１１の測定部２４の構成例を示している。測定部２４は、選択部２５１、電流電圧変換部２５２、増幅部２５３、及び、サンプリング部２５４を含むように構成される。選択部２５１は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２６１−１乃至２６１−４を含むように構成される。電流電圧変換部２５２は、トランス・インピーダンス・アンプ（ＴＩＡ）２６２−１乃至２６２−４を含むように構成される。増幅部２５３は、プログラマブル・ゲイン・アンプ（ＰＧＡ）２６３−１乃至２６３−４を含むように構成される。サンプリング部２５４は、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）２６４−１乃至２６４−４を含むように構成される。
【００４０】
なお、以下、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４、ＴＩＡ２６２−１乃至２６２−４、ＰＧＡ２６３−１乃至２６３−４、及び、ＡＤＣ２６４−１乃至２６４−４をそれぞれ個々に区別する必要がない場合、それぞれ単にＭＵＸ２６１、ＴＩＡ２６２、ＰＧＡ２６３、及び、ＡＤＣ２６４と称する。
【００４１】
ＭＵＸ２６１−１は、制御部２１の制御の下に、受光素子２０２−１乃至２０２−４から供給される受光信号のうち１つ以上を選択して、ＴＩＡ２６２−１に供給する。なお、ＭＵＸ２６１−１は、複数の受光信号を選択した場合、選択した受光信号を加算してＴＩＡ２６２−１に供給する。
【００４２】
ＭＵＸ２６１−２は、制御部２１の制御の下に、受光素子２０２−５乃至２０２−８から供給される受光信号のうち１つ以上を選択して、ＴＩＡ２６２−２に供給する。なお、ＭＵＸ２６１−２は、複数の受光信号を選択した場合、選択した受光信号を加算してＴＩＡ２６２−２に供給する。
【００４３】
ＭＵＸ２６１−３は、制御部２１の制御の下に、受光素子２０２−９乃至２０２−１２から供給される受光信号のうち１つ以上を選択して、ＴＩＡ２６２−３に供給する。なお、ＭＵＸ２６１−３は、複数の受光信号を選択した場合、選択した受光信号を加算してＴＩＡ２６２−３に供給する。
【００４４】
ＭＵＸ２６１−４は、制御部２１の制御の下に、受光素子２０２−１３乃至２０２−１６から供給される受光信号のうち１つ以上を選択して、ＴＩＡ２６２−４に供給する。なお、ＭＵＸ２６１−４は、複数の受光信号を選択した場合、選択した受光信号を加算してＴＩＡ２６２−４に供給する。
【００４５】
従って、各受光素子２０２は、受光素子２０２−１乃至２０２−４からなる第１のグループ、受光素子２０２−５乃至２０２−８からなる第２のグループ、受光素子２０２−９乃至２０２−１２からなる第３のグループ、受光素子２０２−１３乃至２０２−１６からなる第４のグループに分割される。そして、ＭＵＸ２６１−１は、第１のグループの受光素子２０２の選択を行い、選択した受光素子２０２の受光信号を出力する。ＭＵＸ２６１−２は、第２のグループの受光素子２０２の選択を行い、選択した受光素子２０２の受光信号を出力する。ＭＵＸ２６１−３は、第３のグループの受光素子２０２の選択を行い、選択した受光素子２０２の受光信号を出力する。ＭＵＸ２６１−４は、第４のグループの受光素子２０２の選択を行い、選択した受光素子２０２の受光信号を出力する。
【００４６】
各ＴＩＡ２６２は、制御部２１の制御の下に、ＭＵＸ２６１から供給される受光信号の電流−電圧変換を行う。すなわち、各ＴＩＡ２６２は、入力された電流としての受光信号を電圧としての受光信号に変換するとともに、制御部２１により設定されたゲインで変換後の受光信号の電圧を増幅する。そして、各ＴＩＡ２６２は、増幅後の受光信号を後段のＰＧＡ２６３に供給する。
【００４７】
各ＰＧＡ２６３は、制御部２１の制御の下に、ＴＩＡ２６２から供給される受光信号の電圧を、制御部２１により設定されたゲインで増幅し、後段のＡＤＣ２６４に供給する。
【００４８】
各ＡＤＣ２６４は、受光信号のＡ／Ｄ変換を行う。すなわち、各ＡＤＣ２６４は、制御部２１の制御の下に、ＰＧＡ２６３から供給されるアナログの受光信号のサンプリングを行うことにより受光値の測定を行う。そして、各ＡＤＣ２６４は、受光値のサンプリング結果（測定結果）を示すデジタルの受光信号を演算部２５に供給する。
【００４９】
｛ＭＵＸ２６１の構成例｝
図５は、ＭＵＸ２６１の機能の構成例を模式的に示している。
【００５０】
ＭＵＸ２６１は、デコーダ２７１、入力端子ＩＮ１乃至ＩＮ４、接点Ｃ１乃至Ｃ４、及び、出力端子ＯＵＴ１を備えている。接点Ｃ１乃至Ｃ４の一端は、それぞれ入力端子ＩＮ１乃至ＩＮ４に接続されており、接点Ｃ１乃至Ｃ４の他の一端は、出力端子ＯＵＴ１に接続されている。
【００５１】
なお、以下、入力端子ＩＮ１乃至ＩＮ４及び接点Ｃ１乃至Ｃ４を個々に区別する必要がない場合、単に入力端子ＩＮ及び接点Ｃと称する。
【００５２】
デコーダ２７１は、制御部２１から供給される選択信号をデコードし、デコードした選択信号の内容に従って、各接点Ｃのオン／オフを個別に切り替える。そして、オンになっている接点Ｃに接続されている入力端子ＩＮに入力される受光信号が選択され、出力端子ＯＵＴ１から出力される。なお、オンになっている接点Ｃが複数ある場合、選択された複数の受光信号が加算されて出力端子ＯＵＴ１から出力される。
【００５３】
｛演算部２５の構成例｝
図６は、演算部２５の構成例を示している。
【００５４】
演算部２５は、積算部３０１、検出部３０２、及び、通知部３０３を含むように構成される。また、検出部３０２は、ピーク検出部３１１及び物体検出部３１２を含むように構成される。
【００５５】
積算部３０１は、同じ受光素子２０２の受光値の積算をサンプリング時刻毎に行い、その積算値（以下、積算受光値と称する）をピーク検出部３１１に供給する。
【００５６】
ピーク検出部３１１は、各受光素子２０２の積算受光値（反射光の強度）に基づいて、測定光の反射光の強度の水平方向及び時間方向（距離方向）のピークを検出し、検出結果を物体検出部３１２に供給する。
【００５７】
ここで、時間方向（距離方向）のピークについて説明する。レーザーレーダ装置は、投光された測定光が物体によって反射されて、レーザーレーダ装置に帰ってくるまでの時間（飛行時間と呼ぶ）を用いて該物体までの距離を算出している。この飛行時間は、距離を光速で除した値と比例しているため、時間が分かれば距離を算出することができる。ある受光素子２０２が反射光を受光した時刻がｔ１だとした場合には、時刻ｔ１における積算受光値が他の時刻の積算受光値よりも大きい値となる。受光素子２０２毎に、その積算受光値が最大となるサンプリング時刻とこの時刻における積算受光値とからピークを特定することができる。このピークが時間方向（距離方向）のピークである。例えば、後述する図９の最下段で示されるサンプリング時刻に対するサンプリング値の積算値の分布におけるピークが、時間方向（距離方向）のピークに相当する。
【００５８】
また、水平方向のピークについて説明する。前述したように、受光素子２０２は、車両の幅方向に向かって水平に配置されている。監視領域は水平方向に複数の検出領域に分割され、各受光素子２０２は、それぞれ対応する検出領域からの反射光を受光する。例えば、車両に設置されている２つのリフレクタは、レーザーレーダ装置からほぼ同じ距離だけ離れており、また水平方向にも車幅よりもやや短い距離離れている。あるサンプリング時刻において２つのリフレクタの一方からの反射光を受光素子２０２−４が受光し、それとは離れて配置されている受光素子２０２−８が２つのリフレクタの他方からの反射光を受光するとした場合には、水平方向に配置された受光素子２０２−１乃至受光素子２０２−１６のうち、受光素子２０２−４と受光素子２０２−８との2箇所において積分受光値が突出して大きくなる。これが水平方向のピークである。例えば、後述する図１２の最上段で示される水平方向に対する積算受光値の分布におけるピークが、水平方向のピークに相当する。
【００５９】
物体検出部３１２は、積算受光値（反射光の強度）の水平方向及び時間方向（距離方向）の分布及びピークの検出結果に基づいて、監視領域内の物体の検出を行い、検出結果を制御部２１及び通知部３０３に供給する。
【００６０】
通知部３０３は、監視領域内の物体の検出結果を車両制御装置１２に供給する。
【００６１】
｛物体検出処理｝
次に、図７のフローチャートを参照して、レーザレーダ装置１１により実行される物体検出処理について説明する。
【００６２】
ステップＳ１において、制御部２１は、受光部２３においてサンプリングを開始するタイミングのオフセット時間を０（ゼロ）に設定し、初期化する。すなわち、ここでいうオフセット時間とは、後述するＡＤＣ２６４のサンプリングの開始タイミングを規定するトリガ信号を発生させる、デフォルトとなるタイミングに対する時間方向のずれを示すものである。したがって、最初の処理では、オフセット時間は０の状態に設定される。
【００６３】
ステップＳ２において、各ＭＵＸ２６１は、受光素子２０２の選択を行う。具体的には、各ＭＵＸ２６１は、制御部２１の制御の下に、各ＭＵＸ２６１に入力される受光信号のうち後段のＴＩＡ２６２に供給する受光信号を選択する。そして、以下の処理において、選択された受光信号の出力元の受光素子２０２の受光値の測定が行われる。換言すれば、選択された受光素子２０２の検出領域からの反射光の強度の測定が行われる。
【００６４】
ステップＳ３において、投光部２２は、測定光を投光する。具体的には、駆動回路１０１は、制御部２１の制御の下に、発光素子１０２からパルス状の測定光を出射させる。発光素子１０２から出射された測定光は、投光光学系１０３を介して監視領域全体に投光される。
【００６５】
ステップＳ４において、受光部２３は、反射光に応じた受光信号を生成する。具体的には、各受光素子２０２は、受光光学系２０１を介して、ステップＳ２の処理で投光した測定光に対する反射光のうち、それぞれ対応する方向の検出領域からの反射光を受光する。そして、各受光素子２０２は、受光した反射光をその受光量に応じた電気信号である受光信号に光電変換し、得られた受光信号を後段のＭＵＸ２６１に供給する。
【００６６】
ステップＳ５において、測定部２４は、受光信号のサンプリングを行う。具体的には、各ＴＩＡ２６２は、制御部２１の制御の下に、各ＭＵＸ２６１から供給された受光信号の電流−電圧変換を行うとともに、制御部２１により設定されたゲインにより受光信号の電圧を増幅する。各ＴＩＡ２６２は、増幅後の受光信号を後段のＰＧＡ２６３に供給する。
【００６７】
各ＰＧＡ２６３は、制御部２１の制御の下に、各ＴＩＡ２６２から供給される受光信号の電圧を、制御部２１により設定されたゲインで増幅し、後段のＡＤＣ２６４に供給する。
【００６８】
各ＡＤＣ２６４は、制御部２１の制御の下に発生されるサンプリングの開始タイミングを規定するトリガ信号に基づいて、各ＰＧＡ２６３から供給される受光信号のサンプリングを行い、受光信号をＡ／Ｄ変換する。各ＡＤＣ２６４は、Ａ／Ｄ変換後の受光信号を積算部３０１に供給する。制御部２１は、基準となるタイミングからオフセット時間だけずらすようにタイミングを調整してトリガ信号を発生させる。したがって、最初の処理においては、オフセット時間は０であるので、基準となるタイミングにおいて発生されることになる。
【００６９】
なお、受光信号のサンプリング処理の詳細については、図８を参照して後述する。
【００７０】
ステップＳ６において、積算部３０１は、前回までの受光値と今回の受光値の積算を行う。これにより、図９を参照して後述するように、同じ前記受光素子２０２からの受光信号の同じサンプリング時刻における受光値の積算が行われる。
【００７１】
ステップＳ７において、制御部２１は、受光値の測定を所定の回数（例えば、１００回）行ったか否かを判定する。まだ受光値の測定を所定の回数行っていないと判定された場合、処理はステップＳ２に戻る。
【００７２】
ここで、図８乃至図１０を参照して、ステップＳ２乃至Ｓ６の処理の具体例について説明する。
【００７３】
図８は、受光信号のサンプリング処理の具体例を示すタイミングチャートであり、図内の各段の図の横軸は時間を示している。
【００７４】
図８の最上段は、測定光の発光タイミングを示している。検出期間ＴＤ１、ＴＤ２、・・・は、物体の検出処理を行う期間の最小単位であり、１回の検出期間において物体の検出処理が１回行われる。
【００７５】
また、各検出期間は、４サイクルの測定期間ＴＭ１乃至ＴＭ４及び休止期間ＴＢを含んでいる。測定期間は、受光値の測定を行う受光素子２０２の切り替えを行う最小単位である。すなわち、各測定期間の前に受光素子２０２の選択が可能である一方、測定期間内は受光素子２０２の変更をすることができない。従って、１回の測定期間において、同じ種類の受光素子２０２の受光値の測定が行われる。これにより、測定期間単位で反射光の強度を測定する対象となる検出領域を切り替えることができる。
【００７６】
図８の２段目は、検出期間ＴＤ１の測定期間ＴＭ２を拡大した図である。この図に示されるように、１サイクルの測定期間内に、測定光が所定の間隔で少なくとも１回以上の所定の回数（例えば１００回）だけ投光される。
【００７７】
図８の３段目は、ＡＤＣ２６４のサンプリングタイミングを規定するトリガ信号の波形を示しており、４段目は、ＡＤＣ２６４における受光信号のサンプリングタイミングを示している。なお、４段目の縦軸は受光信号の値（電圧）を示し、受光信号上の複数の黒丸は、それぞれサンプリングポイントを示している。従って、隣接する黒丸と黒丸の間の時間が、サンプリング間隔となる。
【００７８】
制御部２１は、測定光の投光からオフセット時間を含めた所定の時間経過後に、トリガ信号を各ＡＤＣ２６４に供給する。各ＡＤＣ２６４は、トリガ信号が入力されてから所定の時間が経過した後、所定のサンプリング周波数（例えば、数十から数百ＭＨｚ）で所定の回数（例えば３２回）だけ受光信号のサンプリングを行う。すなわち、測定光が投光される度に、ＭＵＸ２６１により選択された受光信号のサンプリングが、所定のサンプリング間隔で所定の回数行われる。尚、オフセット時間を含めたトリガ信号の供給タイミングについては、詳細を後述する。
【００７９】
例えば、ＡＤＣ２６４のサンプリング周波数を１００ＭＨｚとすると、１０ナノ秒のサンプリング間隔でサンプリングが行われる。従って、距離に換算して約１．５ｍの間隔で受光値のサンプリングが行われる。すなわち、各検出領域内の自車両からの距離方向において約１．５ｍ間隔の各地点からの反射光の強度が測定される。
【００８０】
そして、各ＡＤＣ２６４は、トリガ信号を基準とする（トリガ信号が入力された時刻を０とする）各サンプリング時刻におけるサンプリング値（受光値）を示すデジタルの受光信号を積算部３０１に供給する。
【００８１】
このように、測定光が投光される度に、ＭＵＸ２６１により選択された各受光素子２０２の受光信号のサンプリングが行われる。これにより、選択された各受光素子２０２の検出領域内の反射光の強度が所定の距離単位で検出される。
【００８２】
一方、休止期間ＴＢにおいては、測定光の投光及び受光値の測定が休止する。そして、測定期間ＴＭ１乃至ＴＭ４における受光値の測定結果に基づく物体の検出処理や、投光部２２、受光部２３、測定部２４の設定、調整、試験等が行われる。
【００８３】
次に、図９を参照して、受光値の積算処理の具体例について説明する。図９は、１サイクルの測定期間中に測定光を１００回投光した場合に、ある受光素子２０２から出力される１００回分の受光信号に対する積算処理の例を示している。なお、図９の横軸はトリガ信号が入力されたタイミングを基準（時刻０）とする時刻（サンプリング時刻）を示し、縦軸は受光値（サンプリング値）を示している。
【００８４】
この図に示されるように、１回目から１００回目までの各測定光に対して、それぞれサンプリング時刻ｔ１乃至ｔｙにおいて受光信号のサンプリングが行われ、同じサンプリング時刻における受光値が積算される。例えば、１回目から１００回目までの各測定光に対するサンプリング時刻ｔ１における受光値が積算される。このようにして、検出期間内にサンプリングされた、同じ受光素子２０２からの受光信号の同じサンプリング時刻における受光値の積算が行われる。そして、この積算値が以降の処理に用いられる。
【００８５】
ここで、ＭＵＸ２６１において複数の受光素子２０２からの受光信号を加算する場合、全ての受光素子２０２が一致する受光信号の受光値が積算される。例えば、受光素子２０２−１及び２０２−２からの受光信号を加算した受光信号の受光値は、受光素子２０２−１又は受光素子２０２−２の一方のみからの受光信号の受光値とは別に積算される。換言すれば、受光素子２０２−１及び２０２−２からの受光信号を加算した受光信号の受光値と、受光素子２０２−１又は受光素子２０２−２の一方のみからの受光信号の受光値とは、それぞれ別の種類の受光信号をサンプリングした受光値として区別され、分けて積算される。
【００８６】
この積算処理により、１回の測定光に対する受光信号のＳ／Ｎ比が低い場合でも、この積算処理を行うことにより、信号成分は増幅され、ランダムなノイズは平均化されて減少する。その結果、受光信号から信号成分とノイズ成分を分離しやすくなり、実質的に受光感度を上げることができる。これにより、例えば、遠方の物体や反射率の低い物体の検出精度が向上する。
【００８７】
なお、以下、１サイクルの測定期間内に実行される所定の回数（例えば、１００回）の測定処理及び積算処理のセットを測定積算ユニットと称する。
【００８８】
図１０は、各測定期間における各ＭＵＸ２６１の受光素子２０２の選択の組み合わせの例を示している。なお、この図において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４をＭＵＸ１乃至４と短縮して表している。また、図内の四角のマスの中の番号は、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により選択された受光素子２０２の番号を示している。すなわち、受光素子２０２−１乃至２０２−１６が、それぞれ１乃至１６の番号で示されている。
【００８９】
例えば、測定期間ＴＭ１において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により受光素子２０２−１、２０２−５、２０２−９、２０２−１３がそれぞれ選択され、選択された各受光素子２０２の受光値の測定が行われる。測定期間ＴＭ２において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により受光素子２０２−２、２０２−６、２０２−１０、２０２−１４がそれぞれ選択され、選択された各受光素子２０２の受光値の測定が行われる。測定期間ＴＭ３において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により受光素子２０２−３、２０２−７、２０２−１１、２０２−１５がそれぞれ選択され、選択された各受光素子２０２の受光値の測定が行われる。測定期間ＴＭ４において、ＭＵＸ２６１−１乃至２６１−４により受光素子２０２−４、２０２−８、２０２−１２、２０２−１６がそれぞれ選択され、選択された各受光素子２０２の受光値の測定が行われる。
【００９０】
従って、この例では、１回の検出期間中に、全ての受光素子２０２の受光値の測定が行われる。換言すれば、１回の検出期間中に、監視領域内の全検出領域からの反射光の強度が測定される。
【００９１】
ステップＳ８において、制御部２１は、車速センサ１３より供給される自車両の速度に基づいて、直前の測定期間から今現在の測定期間までの間に、自車両が移動する距離に対応するオフセット時間を演算する。
【００９２】
ここで、図１１を参照して、オフセット時間について説明する。例えば、図１１の最上段で示される時間方向の分布における時刻ｔ０においてトリガ信号が発生された後、所定の時間が経過した時刻ｔ１において、サンプリングが開始され、ピークが時刻ｔ２に静止物体が検出されるものとする。
【００９３】
次の測定期間で検出されるときには、図１１の２段目で示されるように、トリガ信号が発生されたタイミングである時刻ｔ１から、ピークが検出される時刻ｔ１１までの時間は、時間ｄｔ１（＝ｔ２−ｔ１１）だけ短くなる。換言すれば、自車両と静止物体の距離は、車両速度に測定期間を乗じることで算出される距離だけ近づくことになるため、その距離をレーザ光が往復するために必要な時間とほぼ同じ時間ｄｔ１だけピークが検出されるタイミングが早くなる。
【００９４】
このように、自車両から静止物体までの距離は、自車両が静止物体に向かって走行することにより、走行速度に応じた割合で小さくなる。複数の受光信号を積分することによって受光感度を上げるという考え方は、自車両から静止物体までの距離が変化しない、あるいは変化が無視できることを前提としている。しかしながら、現実的には、この距離は変化しているため、ピークが検出されるタイミングが変化しており、積分を行っても受光感度が上がらない恐れがある。
【００９５】
そこで、この場合、差分となる時間ｄｔ１が車両速度に応じたものであるので、制御部２１は、車速センサ１３より供給されてくる自車両の車両速度の情報に基づいて、差分となる時間ｄｔ１＝オフセット時間ｄｔ２として算出する。
【００９６】
これにより、以降のステップＳ５においては、図１１の最下段で示されるように、トリガ信号が立ち上がるタイミングが、時刻ｔ０に対してオフセット時間ｄｔ２だけ前の時刻ｔ２１にオフセットされる。これにより、時刻ｔ１に対してオフセット時間ｄｔ２だけ早い時刻ｔ２２からサンプリングが開始される。結果として、最初のサンプリングにより得られたデータＺ１に対して、次の測定期間においては、自車両の車両速度で進むことにより、ピークとして検出されるタイミングが、時刻ｔ１１に対応する時刻ｔ２３となるデータＺ２が得られる。図１１で示されるように、データＺ１，Ｚ２は、いずれもトリガ信号が立ち上がったタイミングから略同一時間だけ経過したタイミングでピークが得られる波形となる。このため、ステップＳ６において、ピークが得られるタイミングがほぼ一致する波形となるデータＺ１，Ｚ２を、そのまま積算することで、適切に積算を繰り返すことが可能となる。
【００９７】
より詳細には、例えば、１回の測定期間において、車両が静止物体に対して１ｃｍ接近しているような場合、サンプリングの開始タイミングを１／１５ｎｓだけ早めるようにオフセットさせる。以下、同様に、２０ｃｍ、１００ｃｍ接近しているような場合については、それぞれ２０／１５ｎｓ、１００／１５ｎｓだけ早めるようにオフセットさせる。
【００９８】
ステップＳ９において、制御部２１は、測定期間を所定の回数繰り返したか否かを判定する。まだ測定期間を所定の回数繰り返していないと判定された場合、処理はステップＳ２に戻る。
【００９９】
すなわち、ステップＳ９において、測定期間を所定の回数繰り返したと判定されるまで、ステップＳ２乃至Ｓ９の処理が繰り返し実行される。すなわち、所定の長さの検出期間内に、測定期間が所定の回数繰り返される。また、測定期間毎に、受光値の測定を行う対象となる受光素子２０２の選択が行われ、反射光の強度の測定対象となる検出領域が切り替えられ、さらに、ピークとなるタイミングがオフセット時間により調整されながら処理が繰り返される。
【０１００】
一方、ステップＳ９において、測定期間を所定の回数繰り返したと判定された場合、処理はステップＳ１０に進む。
【０１０１】
ステップＳ１０において、ピーク検出部３１１は、各受光素子２０２のサンプリング時刻毎の積算受光値の分布に基づいて、１回の検出期間内の反射光の強度の水平方向及び時間方向（距離方向）のピークを検出する。
【０１０２】
具体的には、ピーク検出部３１１は、受光素子２０２毎に積算受光値がピークとなるサンプリング時刻を検出する。これにより、自車両からの距離方向において反射光の強度がピークとなる地点が、検出領域毎に検出される。換言すれば、各検出領域において、反射光の強度がピークとなる物体が検出された地点の自車両からの距離が検出される。
【０１０３】
また、ピーク検出部３１１は、サンプリング時刻毎に積算受光値がピークとなる受光素子２０２（検出領域）を検出する。これにより、自車両からの距離方向において、所定の間隔ごと（例えば、約１．５ｍごと）に反射光の強度がピークとなる水平方向の位置（検出領域）が検出される。
【０１０４】
そして、ピーク検出部３１１は、検出結果を示す情報を物体検出部３１２に供給する。
【０１０５】
すなわち、例えば、図１２で示されるように、測定光は車両３５１によって反射されて受光素子２０２により受光されるが、投光から受光までには時間差が生じている。この時間差は、レーザレーダ装置と車両３５１との距離に比例するので、車両３５１からの反射光は、該時間差と一致するサンプリングタイミング（サンプリング時刻ｔｎ）における受光値として測定される。従って、車両３５１を含む検出領域の各受光素子２０２の積算受光値のうち、特にサンプリング時刻ｔｎにおける積算受光値が大きくなる。
【０１０６】
尚、図１２のグラフは、自車両の前方に車両３５１が走行している場合に、車両３５１からの反射光が戻ってくる付近のサンプリング時刻における積算受光値の水平方向の分布を示している。すなわち、このグラフは、当該サンプリング時刻における各受光素子２０２の積算受光値を、各受光素子２０２の水平方向の並び順に横軸方向に並べたグラフである。
【０１０７】
なお、ピーク検出部３１１のピーク検出方法には、任意の方法を採用することができる。
【０１０８】
ステップＳ１１において、物体検出部３１２は、測定期間内の反射光の強度の水平方向及び時間方向の分布及びピークの検出結果に基づいて、監視領域内の他の車両、歩行者、障害物等の物体の有無、並びに、物体の種類、方向、距離等の検出を行う。
【０１０９】
なお、物体検出部３１２の静止物体（動物体を含む）の物体検出方法には、任意の方法を採用することができる。
【０１１０】
すなわち、例えば、図１２で示されるように、前方に車両３５１が存在する場合、車両３５１により反射された反射光が、受光素子２０２により受光されるため、検出領域内に車両３５１を含む各受光素子２０２の積算受光値が大きくなる。特に、車両３５１の後方の左右のリフレクタ３５２Ｌ，３５２Ｒの反射率が高いため、検出領域内にリフレクタ３５２Ｌ，３５２Ｒを含む各受光素子２０２の積算受光値が特に大きくなる。
【０１１１】
従って、図１２のグラフに示されるように、水平方向の積算受光値の分布において、２つの顕著なピークＰ１，Ｐ２が現れる。また、リフレクタ３５２Ｌとリフレクタ３５２Ｒの間の車体により反射された反射光も検出されるため、ピークＰ１とピークＰ２の間の積算受光値もその他の領域に比べて高くなる。このように、同じサンプリング時刻における積算受光値の水平方向の分布において、顕著な２つのピークを検出することにより、前方の車両を検出することが可能である。
【０１１２】
ステップＳ１２において、通知部３０３は、必要に応じて物体の検出結果を外部に通知する。例えば、通知部３０３は、物体の有無に関わらず、物体の検出結果を定期的に車両制御装置１２に供給する。或いは、例えば、通知部３０３は、車両が前方の物体に衝突する危険性がある場合に限り、物体の検出結果を車両制御装置１２に供給する。
【０１１３】
ステップＳ１３において、制御部２１は、所定の時間待機する。すなわち、制御部２１は、図８の休止期間ＴＢが終了するまで、測定光の投光を行わないように待機する。
【０１１４】
その後、処理はステップＳ１に戻り、ステップＳ１乃至Ｓ１３の処理が繰り返し実行される。すなわち、検出期間毎に積算受光値に基づいて物体の検出を行う処理が繰り返される。
【０１１５】
以上の処理により、自車両が静止物体に接近することにより、反射光の受光値からなるサンプリング値におけるピーク位置を、自車両の車両速度に応じてオフセットできるように、トリガ信号の発生タイミングを調整するようにしたので、ピーク位置が略同一となる波形を形成するサンプリング値を積算させることが可能となる。これにより、１回の測定光に対する受光信号のＳ／Ｎ比が低い場合でも、信号成分を適切に増幅させることが可能となり、ランダムなノイズを平均化させて減少させることが可能となる。結果として、受光信号から信号成分とノイズ成分とを、より分離しやすくすることができ、実質的に受光感度を上げることができる。これにより、例えば、遠方の物体や反射率の低い物体の検出精度をより向上させることが可能となる。
【０１１６】
また、本発明は、車両用以外の他の用途に用いるレーザレーダ装置にも適用することが可能である。
【０１１７】
［コンピュータの構成例］
なお、上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
【０１１８】
図１３は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。
【０１１９】
コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）６０１，ROM（Read Only Memory）６０２，RAM（Random Access Memory）６０３は、バス６０４により相互に接続されている。
【０１２０】
バス６０４には、さらに、入出力インタフェース６０５が接続されている。入出力インタフェース６０５には、入力部６０６、出力部６０７、記憶部６０８、通信部６０９、及びドライブ６１０が接続されている。
【０１２１】
入力部６０６は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部６０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部６０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部６０９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ６１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア６１１を駆動する。
【０１２２】
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU６０１が、例えば、記憶部６０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース６０５及びバス６０４を介して、RAM６０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
【０１２３】
コンピュータ（CPU６０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア６１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
【０１２４】
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア６１１をドライブ６１０に装着することにより、入出力インタフェース６０５を介して、記憶部６０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部６０９で受信し、記憶部６０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM６０２や記憶部６０８に、あらかじめインストールしておくことができる。
【０１２５】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０１２６】
また、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１２７】
１１  レーザレーダ装置
１２  車両制御装置
２１  制御部
２２  投光部
２３  受光部
２４  測定部
２５  演算部
１０１  駆動回路
１０２  発光素子
２０２−１乃至２０２−１６  受光素子
２５１  選択部
２５４  サンプリング部
２６１−１乃至２６１−４  マルチプレクサ
２６４−１乃至２６４−４  Ａ／Ｄコンバータ
３０１  積算部
３０２  検出部
３０３  通知部
３１１  ピーク検出部
３１２  物体検出部
【図１】
2015152428.tif 000003
【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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