特許 6576254 光レーダ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6576254

(24)【登録日】2019年8月30日

(45)【発行日】2019年9月18日

(54)【発明の名称】光レーダ装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/93 20060101AFI20190909BHJP

   G01S 17/08 20060101ALI20190909BHJP

   G01S 7/481 20060101ALI20190909BHJP

【ＦＩ】

   G01S17/93

   G01S17/08

   G01S7/481 A

【請求項の数】9

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-11332(P2016-11332)

(22)【出願日】2016年1月25日

(65)【公開番号】特開2017-133843(P2017-133843A)

(43)【公開日】2017年8月3日

【審査請求日】2018年8月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】510123839

【氏名又は名称】オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101786

【弁理士】

【氏名又は名称】奥村 秀行

(72)【発明者】

【氏名】戸部田 雅一

【審査官】 東 治企

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１７０２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９１４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２４４１５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１１４８１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−１１５６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２４０３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０００３０４１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／００−７／６４

Ｇ０１Ｓ １３／００−１７／９５

Ｇ０８Ｇ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の監視領域に測定光を投光する投光部と、
前記監視領域に存在する物体で反射した、前記測定光の反射光を受光して受光信号を出力する受光部と、
前記受光信号に基づいて前記物体との距離を検出する判定部と、を備えた光レーダ装置において、
前記投光部は、
前記測定光を投光する投光器と、
前記投光器から投光された前記測定光の強度が、前記監視領域の水平方向における左右両端から当該監視領域の中央に向かうに連れて強くなるように、前記測定光を拡散させる投光光学系と、を有し、
前記受光部は、
前記監視領域からの前記反射光を集光する受光光学系と、
前記受光光学系で集光された前記反射光を受光する受光器と、
前記受光器の受光状態に応じた前記受光信号を出力する信号処理部と、を有し、
前記受光器および前記信号処理部は、少なくとも一組設けられ、
前記判定部は、
一組の前記受光器および前記信号処理部より出力された前記受光信号に基づいて、前記物体との距離の前回値と今回値、および前記受光信号の強度の前回値と今回値とをそれぞれ検出し、
前記物体との距離の前回値と今回値との比である距離比の二乗値と、前記受光信号の強度の前回値と今回値との比である信号強度比とを比較した結果に基づいて、前記物体が前記監視領域の右側または左側から当該監視領域の中央に近づいているか否かを判定する、ことを特徴とする光レーダ装置。

【請求項2】

請求項１に記載の光レーダ装置において、
前記物体との距離の前回値をＤ_ｎ−１、今回値をＤ_ｎとし、前記受光信号の強度の前回値をＶ_ｎ−１、今回値をＶ_ｎとしたとき、
前記判定部は、
前記距離比として、距離の変化率Ｄ_ｎ／Ｄ_ｎ−１の逆数Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎを算出するとともに、前記信号強度比として、信号強度の変化率Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１を算出し、
前記距離比の二乗値より前記信号強度比の方が大きい場合（Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１＞（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２）、前記物体が前記監視領域の右側または左側から中央に近づいていると判定し、
前記距離比の二乗値より前記信号強度比の方が小さい場合（Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１＜（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２）、前記物体が前記監視領域の中央から右側または左側へ離れていると判定する、ことを特徴とする光レーダ装置。

【請求項3】

請求項２に記載の光レーダ装置において、
前記判定部は、前記距離比の二乗値と前記信号強度比とが等しい場合（Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１＝（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２）、前記物体が前記監視領域の左右方向へ移動していないと判定する、ことを特徴とする光レーダ装置。

【請求項4】

請求項１に記載の光レーダ装置において、
前記物体との距離の前回値をＤ_ｎ−１、今回値をＤ_ｎとし、前記受光信号の強度の前回値をＶ_ｎ−１、今回値をＶ_ｎとしたとき、
前記判定部は、
前記距離比として、距離の変化率Ｄ_ｎ／Ｄ_ｎ−１を算出するとともに、前記信号強度比として、信号強度の変化率の逆数Ｖ_ｎ−１／Ｖ_ｎを算出し、
前記距離比の二乗値より前記信号強度比の方が小さい場合（Ｖ_ｎ−１／Ｖ_ｎ＜（Ｄ_ｎ／Ｄ_ｎ−１）^２）、前記物体が前記監視領域の右側または左側から中央に近づいていると判定し、
前記距離比の二乗値より前記信号強度比の方が大きい場合（Ｖ_ｎ−１／Ｖ_ｎ＞（Ｄ_ｎ／Ｄ_ｎ−１）^２）、前記物体が前記監視領域の中央から右側または左側へ離れていると判定する、ことを特徴とする光レーダ装置。

【請求項5】

請求項４に記載の光レーダ装置において、
前記判定部は、前記距離比の二乗値と前記信号強度比とが等しい場合（Ｖ_ｎ−１／Ｖ_ｎ＝（Ｄ_ｎ／Ｄ_ｎ−１）^２）、前記物体が前記監視領域の左右方向へ移動していないと判定する、ことを特徴とする光レーダ装置。

【請求項6】

請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光レーダ装置において、
前記判定部が検出した前記物体との距離と、前記判定部が判定した前記物体の動向とを外部へ通知する通知部をさらに備えた、ことを特徴とする光レーダ装置。

【請求項7】

請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の光レーダ装置において、
前記受光器は、
前記監視領域の水平方向における左側領域からの前記反射光を受光する左側用受光器と、
前記監視領域の水平方向における右側領域からの前記反射光を受光する右側用受光器と、
前記左側用受光器と前記右側用受光器との間にある中央領域からの前記反射光を受光する中央用受光器と、から成り、
前記信号処理部は、
前記左側用受光器の受光状態に応じた前記受光信号を出力する左側用信号処理部と、
前記右側用受光器の受光状態に応じた前記受光信号を出力する右側用信号処理部と、
前記中央用受光器の受光状態に応じた前記受光信号を出力する中央用信号処理部と、から成る、ことを特徴とする光レーダ装置。

【請求項8】

請求項７に記載の光レーダ装置において、
前記判定部は、前記左側用信号処理部と前記右側用信号処理部と前記中央用信号処理部の各信号処理部から出力された前記受光信号に基づいて、前記左側領域と前記右側領域と前記中央領域の各領域における前記物体の動向を判定する、ことを特徴とする光レーダ装置。

【請求項9】

請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光レーダ装置において、
当該光レーダ装置は、前記監視領域が車両の前方に拡がるように、当該車両に搭載されており、
前記車両から所定距離前方において、前記車両の車幅より側方へ拡がるように、前記監視領域が設定され、かつ前記測定光が前記投光部により投光される、ことを特徴とする光レーダ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、投光した測定光の物体による反射光を受光して、物体との距離を検出する光レーダ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、衝突被害を軽減または回避するために、光レーダ装置を搭載した車両が登場している。光レーダ装置は、たとえば車両のフロントガラスやダッシュボードなどに設置されていて、車両の前方に設けられた監視領域に対して、投光部により測定光を投光する。そして、測定光が監視領域に存在する物体で反射すると、光レーダ装置は、その反射光を受光部で受光して電気的な受光信号に変換し、該受光信号に基づいて物体との距離などを検出する。

【0003】

具体的には、光レーダ装置は、たとえば、自身が搭載された自車両の前方を走行する先行車両からの反射光を受光して、先行車両との距離を測定したり、自車両と先行車両との相対速度を算出したりする。

【0004】

さらに、接触事故を回避するため、自車両の進行方向の側方から、自車両の前方に飛び出したり、自車両の前方を横切ったりする歩行者や動物を検知することが望まれている。この場合、自車両から歩行者等までの距離だけでなく、自車両の前方における歩行者等の動向（特に、車幅方向への移動）を検出する必要がある。

【0005】

特許文献１に記載のレーザーレーダ装置では、車両前方の監視領域を水平方向に３分割して、分割領域毎に受光系（受光器、ＡＭＰ、およびＡ／Ｄコンバータ）を設けて、独立して受光処理を行う。そして、その３つの受光系からの出力を時系列的に処理して、物体が一の分割領域から他の分割領域に移動したことを検出して、物体の車幅方向の動向を判断する。

【0006】

詳しくは、たとえば３つの監視領域のうち、右側監視領域で検出していた物体を、自車両の走行車線上にある中央監視領域で検出した場合は、物体が右側から自車両に近づいていると判断する。つまり、２つ以上の受光系より独立して出力される２つ以上の受光信号に基づいて、物体の動向を判断する。このため、信号処理が複雑になるという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平５−１５００４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の課題は、１つの受光系より出力される単一の受光信号に基づいて、物体の動向を判断することができる光レーダ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明による光レーダ装置は、所定の監視領域に測定光を投光する投光部と、監視領域に存在する物体で反射した、測定光の反射光を受光して受光信号を出力する受光部と、該受光信号に基づいて物体との距離を検出する判定部とを備える。投光部は、測定光を投光する投光器と、投光器から投光された測定光の強度が、監視領域の水平方向における左右両端から当該監視領域の中央に向かうに連れて強くなるように、測定光を拡散させる投光光学系とを有する。受光部は、監視領域からの反射光を集光する受光光学系と、受光光学系で集光された反射光を受光する受光器と、受光器の受光状態に応じた受光信号を出力する信号処理部とを有する。受光器および信号処理部は、少なくとも一組設けられている。判定部は、一組の受光器および信号処理部より出力された受光信号に基づいて、物体との距離の前回値と今回値、および受光信号の強度の前回値と今回値とをそれぞれ検出し、物体との距離の前回値と今回値との比である距離比の二乗値と、受光信号の強度の前回値と今回値との比である信号強度比とを比較した結果に基づいて、物体が監視領域の右側または左側から当該監視領域の中央に近づいているか否かを判定する。

【0010】

上記によると、測定光の強度が監視領域の水平方向における左右両端から中央に向かうに連れて強くなるように、投光器から照射された測定光が投光光学系により拡散される。そして、判定部が、一組の受光器および信号処理部により出力された受光信号に基づいて、物体との距離と受光信号の強度のそれぞれの前回値と今回値とを検出し、距離比の二乗値と信号強度比との比較結果から、物体が監視領域の右側または左側から中央に近づいているか否かを判定する。このため、１つの受光系（一組の受光器および信号処理部）より出力される単一の受光信号に基づいて、物体の動向を判断することができる。

【0011】

本発明では、上記光レーダ装置において、物体との距離の前回値をＤ_ｎ−１、今回値をＤ_ｎとし、受光信号の強度の前回値をＶ_ｎ−１、今回値をＶ_ｎとしたとき、判定部は、距離比として、距離の変化率Ｄ_ｎ／Ｄ_ｎ−１の逆数Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎを算出するとともに、信号強度比として、信号強度の変化率Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１を算出し、距離比の二乗値より信号強度比の方が大きい場合（Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１＞（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２）、物体が監視領域の右側または左側から中央に近づいていると判定し、距離比の二乗値より信号強度比の方が小さい場合（Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１＜（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２）、物体が監視領域の中央から右側または左側へ離れていると判定してもよい。

【0012】

また、判定部は、距離比の二乗値と信号強度比とが等しい場合（Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１＝（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２）、物体が監視領域の左右方向へ移動していないと判定してもよい。

【0013】

また、他の判定方法として、判定部は、距離比として、距離の変化率Ｄ_ｎ／Ｄ_ｎ−１を算出するとともに、信号強度比として、信号強度の変化率の逆数Ｖ_ｎ−１／Ｖ_ｎを算出し、距離比の二乗値より信号強度比の方が小さい場合（Ｖ_ｎ−１／Ｖ_ｎ＜（Ｄ_ｎ／Ｄ_ｎ−１）^２）、物体が監視領域の右側または左側から中央に近づいていると判定し、距離比の二乗値より信号強度比の方が大きい場合（Ｖ_ｎ−１／Ｖ_ｎ＞（Ｄ_ｎ／Ｄ_ｎ−１）^２）、物体が監視領域の中央から右側または左側へ離れていると判定してもよい。

【0014】

また、判定部は、距離比の二乗値と信号強度比とが等しい場合（Ｖ_ｎ−１／Ｖ_ｎ＝（Ｄ_ｎ／Ｄ_ｎ−１）^２）、物体が監視領域の左右方向へ移動していないと判定してもよい。

【0015】

また、本発明では、上記光レーダ装置において、判定部が検出した物体との距離と、判定部が判定した物体の動向とを外部へ通知する通知部をさらに備えてもよい。

【0016】

また、本発明では、上記光レーダ装置において、受光器は、監視領域の水平方向における左側領域からの反射光を受光する左側用受光器と、監視領域の水平方向における右側領域からの反射光を受光する右側用受光器と、左側用受光器と右側用受光器との間にある中央領域からの反射光を受光する中央用受光器とから成り、信号処理部は、左側用受光器の受光状態に応じた受光信号を出力する左側用信号処理部と、右側用受光器の受光状態に応じた受光信号を出力する右側用信号処理部と、中央用受光器の受光状態に応じた受光信号を出力する中央用信号処理部とから構成されてもよい。

【0017】

また、本発明では、上記光レーダ装置において、判定部は、左側用信号処理部と右側用信号処理部と中央用信号処理部の各信号処理部から出力された受光信号に基づいて、左側領域と右側領域と中央領域の各領域における物体の動向を判定してもよい。

【0018】

さらに、本発明では、光レーダ装置は、監視領域が車両の前方に拡がるように、当該車両に搭載されており、車両から所定距離前方において、車両の車幅より側方へ拡がるように、監視領域が設定され、かつ測定光が投光部により投光されてもよい。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、１つの受光系より出力される単一の受光信号に基づいて、物体の動向を判断することができる光レーダ装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態による光レーダ装置の構成図である。

【図2】図１の光レーダ装置を搭載した車両と、該光レーダ装置の監視領域を示した図である。

【図3】図１の光レーダ装置の測定光の強度分布を示した図である。

【図4】図１の投光部の詳細の一例を示した図である。

【図5】図１の投光部の詳細の他例を示した図である。

【図6A】車両の車幅方向に物体が移動していない状態を示した図である。

【図6B】図６Ａの場合の受光信号の強度と物体との距離の変化を示した図である。

【図7A】車両の走行車線に対して物体が近づいて行く状態を示した図である。

【図7B】図７Ａの場合の受光信号の強度と物体との距離の変化を示した図である。

【図8A】車両の走行車線に対して物体が離れて行く状態を示した図である。

【図8B】図８Ａの場合の受光信号の強度と物体との距離の変化を示した図である。

【図9A】図１の光レーダ装置の動作を示したフローチャートである。

【図9B】図９Ａの続きのフローチャートである。

【図10】図１の光レーダ装置の動作を示したタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。

【0022】

図１は、本発明の実施形態による光レーダ装置１０の構成図である。図２は、光レーダ装置１０を搭載した車両５０と光レーダ装置１０の監視領域Ｚを示した図である。

【0023】

光レーダ装置１０は、レーザーレーダ装置から構成され、図２に示すように、車両５０に搭載されている。車両５０は自動四輪車から構成されている。光レーダ装置１０は、その車両５０のフロントガラスまたはダッシュボードなどに取り付けられている。

【0024】

図１に示すように、光レーダ装置１０には、制御部１、投光部２、受光部３、判定部４、およびインタフェイス５が備わっている。

【0025】

制御部１は、ＣＰＵとメモリ等から構成され、光レーダ装置１０の各部を制御する。制御部１は、車両５０に設けられた他の車両制御装置（ＥＣＵ）６０と、インタフェイス５により通信を行う。

【0026】

投光部２は、投光光学系２１、投光器２２、および駆動回路２３から構成されている。投光光学系２１は、レンズまたは回折光学素子などから構成されている。投光器２２は、レーザーダイオードから構成されている。駆動回路２３は、投光器２２を駆動するための回路である。

【0027】

駆動回路２３により投光器２２が駆動されると、投光器２２はレーザー光を出射する。すると、そのレーザー光が、投光光学系２１により拡散されて、車両５０の前方にある監視領域Ｚに投光される（図２）。投光部２から監視領域Ｚに投光されたレーザー光は、監視領域Ｚで物体Ｍ（たとえば歩行者）との距離などを検出するための測定光となる。

【0028】

図２に示すように、監視領域Ｚは、車両５０の前方で車両側からみて左右対称な扇形に拡がっている。車両５０から所定距離前方では、監視領域Ｚおよび測定光の水平方向（図では上下方向）の拡がり幅は、車両５０の車幅および走行車線（車幅と同等）Ｔより広くなっている。

【0029】

また、車両５０から所定距離前方にある所定位置での測定光の強度は、図３に示すように、監視領域Ｚの水平方向（車幅方向）における左右両端から中央に向かうに連れて強くなるように分布する。監視領域Ｚの中央で測定光の強度を強く設定しているのは、車両５０の前方の走行車線Ｔ上に存在する物体（たとえば先行車両）を長距離にわたって検出する等の理由による。

【0030】

また、投光光学系２１のレンズなどの形状や構成を変えることにより、所望の測定光の強度分布を実現することができる。

【0031】

図４は、投光部２の詳細の一例を示した図である。図４（ａ）に示すように、投光光学系２１は、コリメータレンズ２１ａと凹シリンドリカルレンズ２１ｂとから構成されている。

【0032】

投光器２２から投光されたレーザー光は、コリメータレンズ２１ａにより平行光にされて、さらに凹シリンドリカルレンズ２１ｂにより水平方向に拡散される。凹シリンドリカルレンズ２１ｂから出射されたレーザー光の水平方向の強度分布は、図４（ｂ）に示すようなガウシアン（Gaussian）形状となる。つまり、水平方向において、監視領域Ｚの左右両端から中央に向かうに連れて強くなるように、レーザー光の強度が分布する。

【0033】

図５は、投光部２の詳細の他例を示した図である。図５（ａ）に示すように、投光光学系２１は、コリメータレンズ２１ａと回折光学素子２１ｃとから構成されている。

【0034】

投光器２２から照射されたレーザー光は、コリメータレンズ２１ａにより平行光にされて、さらに回折光学素子２１ｃにより水平方向に拡散される。回折光学素子２１ｃから出射されたレーザー光の水平方向の強度分布は、図５（ｂ）に示すようなトップハット（top hat）形状となる。つまり、水平方向において、監視領域Ｚの左右両端から中央に向かうに連れて強くなるように、レーザー光の強度が分布する。また、図４（ｂ）に示したガウシアン形状より、レーザー光の強度の強い範囲が左右方向へ拡がる。

【0035】

図１に示すように、受光部３は、受光光学系３１、受光器３２ｒ、３２ｍ、３２_Ｌ、および信号処理部３３ｒ、３３ｍ、３３_Ｌから構成されている。受光光学系３１は、監視領域Ｚに存在する物体Ｍで反射した、測定光の反射光を集光する。

【0036】

受光器としては、右側用受光器３２ｒ、中央用受光器３２ｍ、および左側用受光器３２_Ｌの３つが設けられ、これらはそれぞれフォトダイオードから構成されている。各受光器３２ｒ、３２ｍ、３２_Ｌは、受光光学系３１で集光された反射光を受光する。

【0037】

詳しくは、図２に示すように監視領域Ｚを水平方向に３分割した場合において、車両５０側から見て右側にある所定の右側領域Ｚｒで物体により反射して受光光学系３１により集光された反射光を、右側用受光器３２ｒが受光する。また、車両５０側から見て左側にある所定の左側領域Ｚ_Ｌで物体により反射して受光光学系３１により集光された反射光を、左側用受光器３２_Ｌが受光する。さらに、右側領域Ｚｒと左側領域Ｚ_Ｌの間にある中央領域Ｚｍで物体により反射して受光光学系３１により集光された反射光を、中央用受光器３２ｍが受光する。

【0038】

信号処理部としては、受光器３２ｒ、３２ｍ、３２_Ｌのそれぞれと組を成すように、各受光器に対応して右側用信号処理部３３ｒ、中央用信号処理部３３ｍ、および左側用信号処理部３３_Ｌの３つが設けられている。つまり、信号処理を行う受光系は３組設けられている。

【0039】

各信号処理部３３ｒ、３３ｍ、３３_Ｌは、ＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ）、ＡＭＰ（増幅器）、およびＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）から構成されている。各信号処理部３３ｒ、３３ｍ、３３_Ｌは、対応する受光器３２ｒ、３２ｍ、３２_Ｌの受光状態に応じた受光信号を出力する。

【0040】

詳しくは、右側用信号処理部３３ｒは、右側用受光器３２ｒが反射光の受光状態に応じて出力する電流出力をＴＩＡにより電圧信号に変換した後、該電圧信号をＡＭＰにより増幅して、さらにＡＤＣによりデジタル変換して、受光信号として出力する。左側用信号処理部３３_Ｌは、左側用受光器３２Ｌが反射光の受光状態に応じて出力する電流出力をＴＩＡにより電圧信号に変換した後、該電圧信号をＡＭＰにより増幅して、さらにＡＤＣによりデジタル変換して、受光信号として出力する。中央用信号処理部３３ｍは、中央用受光器３２ｍが反射光の受光状態に応じて出力する電流出力をＴＩＡにより電圧信号に変換した後、該電圧信号をＡＭＰにより増幅して、さらにＡＤＣによりデジタル変換して、受光信号として出力する。

【0041】

判定部４は、ＣＰＵとメモリ等から構成されている。判定部４には、上記のように各信号処理部３３ｒ、３３ｍ、３３_Ｌから出力された３つの受光信号が入力される。判定部４は、信号処理部３３ｒ、３３ｍ、３３Ｌから出力された受光信号に基づいて、監視領域Ｚに存在する物体Ｍとの距離、すなわち、車両５０（光レーダ装置１０）から物体Ｍまでの距離を検出する。

【0042】

また、判定部４は、信号処理部３３ｒ、３３ｍ、３３_Ｌから出力された受光信号の強度（即ち、受光した反射光の強度）を検出する。さらに、判定部４は、検出した物体Ｍとの距離と受光信号の強度とに基づいて、物体Ｍが監視領域Ｚの右側または左側から中央にある車両５０の走行車線Ｔ（図２）に近づいているか否かを判定する。

【0043】

制御部１は、判定部４の判定結果をインタフェイス５により車両制御装置６０に通知する。車両制御装置６０は、判定部４の判定結果に基づいて、車両５０と物体Ｍとの接触を回避するように、車両５０や車載機器を制御する。制御部１とインタフェイス５は、本発明の「通知部」の一例である。

【0044】

図６Ａ、図７Ａ、および図８Ａは、光レーダ装置１０を搭載した車両５０と監視領域Ｚでの物体Ｍの動向を示した図である。図６Ｂ、図７Ｂ、および図８Ｂは、光レーダ装置１０で検出した受光信号の強度と物体Ｍとの距離の変化を示した図である。

【0045】

光レーダ装置１０の投光部２から車両５０の前方の監視領域Ｚに投光された測定光は、進行方向に進むに連れて、進行方向に対して側方へ拡散する。その測定光の拡散面積は、光源（投光器２２）からの距離の二乗で変化する。また、測定光の強度は、光源からの距離の二乗に反比例するとともに、図３に示したように、監視領域Ｚの水平方向における左右両端から中央に向かうに連れて強くなる。そして、測定光の物体Ｍによる反射光の強度は、測定光の強度に比例する。

【0046】

上記のことから、車両５０の走行中に光レーダ装置１０により所定の周期で検出した、監視領域Ｚにおける前回の物体Ｍ_ｎ−１との距離Ｄ_ｎ−１（距離の前回値）および該物体Ｍ_ｎ−１からの反射光に基づく前回の受信信号の強度Ｖ_ｎ−１（信号強度の前回値）と、今回の物体Ｍ_ｎとの距離Ｄ_ｎ（距離の今回値）および該物体Ｍ_ｎからの反射光に基づく今回の受信信号の強度Ｖ_ｎ（信号強度の今回値）との間には、以下の３つの大小関係が成立する。なお、図６Ａ、図７Ａ、および図８Ａにおいて、前回の物体Ｍ_ｎ−１と今回の物体Ｍ_ｎは、便宜的に符号を変えているが、これは同一の物体Ｍの位置の変化を示している。

【0047】

まず、物体Ｍが監視領域Ｚで静止している場合は、走行中の車両５０から見ると、図６Ａに示すように物体Ｍの位置が変化する（Ｍ_ｎ−１→Ｍ_ｎ）。すなわち、物体Ｍが走行車線Ｔと平行に、相対的に車両５０に接近して行く。そして、光レーダ装置１０と物体Ｍとの距離が近づくに連れて（Ｄ_ｎ−１→Ｄ_ｎ）、図６Ｂに示すように、物体Ｍ_ｎ−１、Ｍ_ｎによる反射光に応じた受光信号の強度が強くなる（Ｖ_ｎ−１→Ｖ_ｎ）。ここで、Ｄ_ｎ／Ｄ_ｎ−１を物体Ｍとの距離の変化率、Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１を受光信号の強度の変化率とし、距離の変化率Ｄ_ｎ／Ｄ_ｎ−１の逆数Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎを「距離比」と定義し、受光信号の強度の変化率Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１を「信号強度比」と定義すると、図６Ａの場合は、信号強度比Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１と、距離比Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎの二乗値とが等しくなる。すなわち、次式の関係が成立する。
Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１＝（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２ ・・・（１）

【0048】

また、監視領域Ｚで物体Ｍが側方から車両５０の走行車線Ｔに近づいて行く場合は、走行中の車両５０から見ると、図７Ａに示すように物体Ｍの位置が変化する（Ｍ_ｎ−１→Ｍ_ｎ）。すなわち、物体Ｍが走行車線Ｔを横断するかのように、車幅方向に移動する。そして、光レーダ装置１０と物体Ｍとの距離が近づくに連れて（Ｄ_ｎ−１→Ｄ_ｎ）、図７Ｂに示すように、物体Ｍ_ｎ−１、Ｍ_ｎによる反射光に応じた受光信号の強度が強くなる（Ｖ_ｎ−１→Ｖ_ｎ）。また、図６Ｂに示した物体Ｍの静止状態より、受光信号の強度の変化が大きくなる。この場合、信号強度比Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１が、距離比Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎの二乗値より大きくなる。すなわち、次式の関係が成立する。
Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１＞（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２ ・・・（２）

【0049】

さらに、監視領域Ｚで物体Ｍが車両５０の走行車線Ｔから離れて行く場合は、走行中の車両５０から見ると、図８Ａに示すように物体Ｍの位置が変化する（Ｍ_ｎ−１→Ｍ_ｎ）。すなわち、物体Ｍが走行車線Ｔと反対の車幅方向に移動する。そして、光レーダ装置１０と物体Ｍとの距離が近づいても（Ｄ_ｎ−１→Ｄ_ｎ）、図８Ｂに示すように、物体Ｍ_ｎ−１、Ｍ_ｎによる反射光に応じた受光信号の強度が変わらないか、または弱くなる（Ｖ_ｎ−１→Ｖ_ｎ）。この場合、信号強度比Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１が、距離比Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎの二乗値より小さくなる。すなわち、次式の関係が成立する。
Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１＜（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２ ・・・（３）

【0050】

上記のように、信号強度比Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１と、距離比の二乗値（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２との大小関係は、監視領域Ｚにおける物体Ｍの動向に応じて異なったものとなる。そこで、判定部４は、信号強度比Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１と距離比の二乗値（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２とを比較し、この比較の結果、式（１）の関係が成立すれば、物体Ｍは移動していない（図６Ａの場合）と判定し、式（２）の関係が成立すれば、物体Ｍは側方から走行車線Ｔに近づいている（図７Ａの場合）と判定し、式（３）の関係が成立すれば、物体Ｍは走行車線Ｔから遠ざかっている（図８Ａの場合）と判定する。

【0051】

図９Ａおよび図９Ｂは、光レーダ装置１０の動作を示したフローチャートである。図１０は、光レーダ装置１０の動作を示したタイムチャートである。

【0052】

まず、光レーダ装置１０の制御部１は、投光部２により監視領域Ｚに対して測定光を投光する（図９ＡのステップＳ１、図１０の（ａ））。それから、所定の受光待ち時間Ｔ_２が経過すると（図１０の（ｂ））、判定部４が、受光部３の信号処理部３３ｒ、３３ｍ、３３_Ｌから入力された受光信号を所定の周期でサンプリングする（図９ＡのステップＳ２、図１０の（ｂ））。そして、受光信号を所定回数サンプリングすると（図９ＡのステップＳ３：ＹＥＳ）、判定部４は、そのサンプリング値の最大値を受光信号のピーク強度Ｖとして検出する（図９ＡのステップＳ４、図１０の（ｃ））。

【0053】

次に、検出した受光信号のピーク強度Ｖが所定の閾値未満であれば（図９ＡのステップＳ５：ＮＯ）、監視領域Ｚに物体Ｍが存在しないため、制御部１は、所定の投光待ち時間Ｔ_１が経過するのを待つ（図９ＢのステップＳ１８、図１０の（ａ））。そして、所定の投光待ち時間Ｔ_１が経過すると（図９ＢのステップＳ１８：ＹＥＳ）、制御部１は、再び投光部２により監視領域Ｚに対して測定光を投光する（図９ＡのステップＳ１、図１０の（ａ））。それから、図９ＡのステップＳ２以降の処理が繰り返される。

【0054】

図９ＡのステップＳ４で検出した受光信号のピーク強度Ｖが所定の閾値以上であれば（図９ＡのステップＳ５：ＹＥＳ）、監視領域Ｚに物体Ｍが存在するため、判定部４は物体Ｍとの距離Ｄを検出する（図９ＡのステップＳ６）。このとき、判定部４は、たとえば、受光信号のピーク強度Ｖ、測定光を投光してから受光信号のピーク強度Ｖをサンプリングしたときまでの時間Ｔ_ｐ（図１０の（ｃ））、測定光および反射光の光速、および車両５０の走行速度などに基づいて、物体Ｍとの距離Ｄを算出する。

【0055】

また、判定部４は物体Ｍの位置を検出する（図９ＡのステップＳ７）。このとき、判定部４は、たとえば、受光信号のピーク強度Ｖや、該ピーク強度Ｖを含んだ受光信号の出力元の受光系（いずれか一組の信号処理部３３ｒ、３３ｍ、３３_Ｌおよび受光器３２ｒ、３２ｍ、３２_Ｌ）などに基づいて、物体Ｍが監視領域Ｚのどの位置に存在するかを判断する。

【0056】

判定部４は、上記のように検出した受光信号のピーク強度Ｖと物体Ｍとの距離Ｄを内部メモリに記憶する（図９ＡのステップＳ８）。このとき、物体Ｍの位置も内部メモリに記憶してもよい。

【0057】

次に、判定部４の内部メモリに、前回の受光信号のピーク強度Ｖ_ｎ−１と物体Ｍとの距離Ｄ_ｎ−１が記憶されていなければ（図９ＡのステップＳ９：ＮＯ）、制御部１は、投光待ち時間Ｔ_１が経過するのを待つ（図９ＢのステップＳ１８）。そして、投光待ち時間Ｔ_１が経過すると（図９ＢのステップＳ１８：ＹＥＳ）、制御部１は、再び投光部２により監視領域Ｚに対して測定光を投光する（図９ＡのステップＳ１、図１０の（ａ））。それから、図９ＡのステップＳ２以降の処理が繰り返される。

【0058】

対して、判定部４の内部メモリに、前回の受光信号のピーク強度Ｖ_ｎ−１と物体Ｍとの距離Ｄ_ｎ−１が記憶されていれば（図９ＡのステップＳ９：ＹＥＳ）、判定部４は、今回の受光信号のピーク強度Ｖ_ｎと前回の受光信号のピーク強度Ｖ_ｎ−１の変化率Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１（信号強度比）を算出する（図９ＡのステップＳ１０）。また、判定部４は、今回の物体Ｍとの距離Ｄ_ｎと前回の物体Ｍとの距離Ｄ_ｎ−１の変化率の逆数Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ（距離比）の二乗（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２を算出する（図９ＡのステップＳ１１）。

【0059】

図９ＡのステップＳ１０およびステップＳ１１の演算で用いられる今回の受光信号のピーク強度Ｖ_ｎおよび物体Ｍとの距離Ｄ_ｎと、前回の受光信号のピーク強度Ｖ_ｎ−１および物体Ｍとの距離Ｄ_ｎ−１とは、同一の受光系（いずれか一組の受光器および信号処理部）より出力された受光信号から検出されたデータである。

【0060】

つまり、物体Ｍが右側監視領域Ｚｒ（図２）に存在する場合は、右側用の受光器３２ｒおよび信号処理部３３ｒより出力された受光信号から検出されたデータ（ピーク強度Ｖ_ｎ、Ｖ_ｎ−１と距離Ｄ_ｎ、Ｄ_ｎ−１）を用いて、図９ＡのステップＳ１０およびステップＳ１１の演算が実行される。

【0061】

また、物体Ｍが左側監視領域Ｚ_Ｌ（図２）に存在する場合は、左側用の受光器３２_Ｌおよび信号処理部３３_Ｌより出力された受光信号から検出されたデータ（ピーク強度Ｖ_ｎ、Ｖ_ｎ−１と距離Ｄ_ｎ、Ｄ_ｎ−１）を用いて、図９ＡのステップＳ１０およびステップＳ１１の演算が実行される。

【0062】

さらに、物体Ｍが中央監視領域Ｚｍ（図２）に存在する場合は、中央用の受光器３２ｍおよび信号処理部３３ｍより出力された受光信号から検出されたデータ（ピーク強度Ｖ_ｎ、Ｖ_ｎ−１と距離Ｄ_ｎ、Ｄ_ｎ−１）を用いて、図９ＡのステップＳ１０およびステップＳ１１の演算が実行される。

【0063】

次に、判定部４は、ピーク強度の変化率（すなわち信号強度比）Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１と、距離の変化率の逆数（すなわち距離比）Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎの二乗（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２とを比較する。そして、前記の式（２）のように、信号強度比が距離比の二乗より大きければ（図９ＢのステップＳ１２：ＹＥＳ、Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１＞（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２）、判定部４は、図７Ａのように、物体Ｍが監視領域Ｚの側方（右側または左側）から走行車線Ｔに近づいていると判定する（図９ＢのステップＳ１４）。そして、制御部１が、その判定部４の判定結果と直近の物体Ｍとの距離Ｄ_ｎとを、インタフェイス５により車両制御装置６０へ通知する（図９ＢのステップＳ１７、図１０の（ｄ））。このステップＳ１７では、物体Ｍの位置も車両制御装置６０へ通知してもよい。

【0064】

図１０に示すように、投光部２により測定光を投光してから上記通知を行うまでの時間Ｔ_３は、投光待ち時間Ｔ_１より短くなっている。

【0065】

また、前記の式（１）のように、信号強度比と距離比の二乗とが等しければ（図９ＢのステップＳ１２：ＮＯ、ステップＳ１３：ＹＥＳ、Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１＝（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２）、判定部４は、図６Ａのように、監視領域Ｚで物体Ｍが車幅方向へ移動していない（または静止している）と判定する（図９ＢのステップＳ１５）。そして、制御部１が、その判定部４の判定結果と直近の物体Ｍとの距離Ｄ_ｎとを、インタフェイス５により車両制御装置６０へ通知する（図９ＢのステップＳ１７、図１０の（ｄ））。

【0066】

また、前記の式（３）のように、信号強度比が距離比の二乗より小さければ（図９ＢのステップＳ１２：ＮＯ、ステップＳ１３：ＮＯ、Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１＜（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２）、判定部４は、図８Ａのように、物体Ｍが走行車線Ｔから監視領域Ｚの側方（右側または左側）へ離れていると判定する（図９ＢのステップＳ１６）。そして、制御部１が、その判定部４の判定結果と直近の物体Ｍとの距離Ｄ_ｎとを、インタフェイス５により車両制御装置６０へ通知する（図９ＢのステップＳ１７、図１０の（ｄ））。

【0067】

その後、投光待ち時間Ｔ_１が経過すると（図９ＢのステップＳ１８：ＹＥＳ）、制御部１は、再び投光部２により監視領域Ｚに対して測定光を投光する（図９ＡのステップＳ１、図１０の（ａ））。それから、図９ＡのステップＳ２以降の処理が繰り返される。

【0068】

上記実施形態によると、光レーダ装置１０において、測定光の強度が監視領域Ｚの水平方向における左右両端から中央に向かうに連れて強くなるように、投光器２２から投光された測定光が投光光学系２１により拡散される（図３）。そして、判定部４が、受光器３２ｒ、３２ｍ、３２_Ｌおよび信号処理部３３ｒ、３３ｍ、３３_Ｌのうち、一組の受光器および信号処理部より出力された受光信号に基づいて、物体Ｍとの距離Ｄと受光信号のピーク強度Ｖとを検出する。そして、判定部４は、距離Ｄの変化率の逆数（距離比）の二乗値と、受光信号のピーク強度Ｖの変化率（信号強度比）との比較結果から、物体Ｍが監視領域Ｚの右側または左側から中央にある走行車線Ｔに近づいているか否かを判定する。このため、１つの受光系（一組の受光器および信号処理部）より出力される単一の受光信号に基づいて、監視領域Ｚでの物体Ｍの動向を判断することができる。その結果、特許文献１のように、２つ以上の受光系より独立して出力される２つ以上の受光信号に基づいて物体の動向を判断する場合と比較して、信号処理が簡単になる。

【0069】

また、上記実施形態では、判定部４は、距離比の二乗値（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２より信号強度比Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１の方が大きい場合、物体Ｍが監視領域Ｚの右側または左側から中央にある走行車線Ｔに近づいていると判定する。また、判定部４は、距離比の二乗値（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２より信号強度比Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１の方が小さい場合、物体Ｍが監視領域Ｚの中央にある走行車線Ｔから右側または左側へ離れていると判定する。さらに、判定部４は、距離比の二乗値（Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎ）^２と信号強度比Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１とが等しい場合、物体Ｍが監視領域Ｚで車幅方向に移動していないと判定する。このため、１つの受光系より出力される単一の受光信号に基づいて、監視領域Ｚの中央にある走行車線Ｔに対して物体Ｍが近づいているか離れているか、または車幅方向に移動していないかを判断することができる。

【0070】

また、上記実施形態では、判定部４が検出した物体Ｍとの距離Ｄと、物体Ｍの動向などを、制御部１が車両制御装置６０へ通知する。このため、車両５０側でその通知内容に基づいて、歩行者などとの接触事故を回避するような、適切な車両制御を実施することができる。また、その通知内容を車両５０に搭載されたディスプレイに表示したり、警告音を鳴らしたりして、ドライバに適切な車両運転をするように促すことができる。

【0071】

また、上記実施形態では、監視領域Ｚのうち、右側監視領域Ｚｒで物体Ｍにより反射した測定光の反射光を右側用受光器３２ｒで受光して、該受光状態に応じた受光信号を右側用信号処理部３３ｒから出力する。また、左側監視領域Ｚ_Ｌで物体Ｍにより反射した測定光の反射光を左側用受光器３２_Ｌで受光して、該受光状態に応じた受光信号を左側用信号処理部３３_Ｌから出力する。また、中央監視領域Ｚｍで物体Ｍにより反射した測定光の反射光を中央用受光器３２ｍで受光して、該受光状態に応じた受光信号を中央用信号処理部３３ｍから出力する。このため、右側監視領域Ｚｒでの物体Ｍの動向を、右側用の一組の受光器３２ｒおよび信号処理部３３ｒより出力される受光信号に基づいて検出することができる。また、左側監視領域Ｚ_Ｌでの物体Ｍの動向を、左側用の一組の受光器３２_Ｌおよび信号処理部３３_Ｌより出力される受光信号に基づいて検出することができる。さらに、中央監視領域Ｚｍでの物体Ｍの動向を、中央用の一組の受光器３２ｍおよび信号処理部３３ｍより出力される受光信号に基づいて検出することができる。

【0072】

さらに、上記実施形態では、監視領域Ｚが車両５０の前方に拡がるように、光レーダ装置１０が車両５０の前部に搭載される。然も、車両５０から所定距離前方において、車両５０の車幅より側方へ拡がるように、監視領域Ｚが設定され、かつ測定光が投光部２により投光される。このため、受光器３２ｒ、３２ｍ、３２_Ｌおよび信号処理部３３ｒ、３３ｍ、３３_Ｌのうち、一組の受光器および信号処理部より出力される受光信号に基づいて、車両５０の前方の走行車線Ｔに対して物体Ｍが近づいているか否か、すなわち物体Ｍが前方の走行車線Ｔを横断中であるか否かを判断することができる。

【0073】

以上述べた実施形態では、「距離の変化率の逆数」Ｄ_ｎ−１／Ｄ_ｎを「距離比」とし、「信号強度の変化率」Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１を「信号強度比」としたが、本発明における「距離比」は、距離の前回値Ｄ_ｎ−１と今回値Ｄ_ｎとの比であり、この比は、Ｄ_ｎ／Ｄ_ｎ−１であってもよいし、その逆数のＤ_ｎ−１／Ｄ_ｎであってもよい。同様に、本発明における「信号強度比」は、信号強度の前回値Ｖ_ｎ−１と今回値Ｖ_ｎとの比であり、この比は、Ｖ_ｎ／Ｖ_ｎ−１であってもよいし、その逆数のＶ_ｎ−１／Ｖ_ｎであってもよい。

【0074】

したがって、本発明において、「距離の変化率」Ｄ_ｎ／Ｄ_ｎ−１を「距離比」とし、「信号強度の変化率の逆数」Ｖ_ｎ−１／Ｖ_ｎを「信号強度比」とすることもできる。距離比と信号強度比をこのように定義した場合、判定部４は、距離比として、距離の変化率Ｄ_ｎ／Ｄ_ｎ−１を算出するとともに、信号強度比として、信号強度の変化率の逆数Ｖ_ｎ−１／Ｖ_ｎを算出し、信号強度比と距離比の二乗値とを比較する。そして、距離比の二乗値より信号強度比の方が小さければ（Ｖ_ｎ−１／Ｖ_ｎ＜（Ｄ_ｎ／Ｄ_ｎ−１）^２）、図７Ａのように、物体Ｍが監視領域Ｚの右側または左側から中央に近づいていると判定する。また、距離比の二乗値より信号強度比の方が大きければ（Ｖ_ｎ−１／Ｖ_ｎ＞（Ｄ_ｎ／Ｄ_ｎ−１）^２）、図８Ａのように、物体Ｍが監視領域Ｚの中央から右側または左側へ離れていると判定する。さらに、距離比の二乗値と信号強度比とが等しければ（Ｖ_ｎ−１／Ｖ_ｎ＝（Ｄ_ｎ／Ｄ_ｎ−１）^２）、図６Ａのように、物体Ｍが監視領域Ｚの左右方向へ移動していないと判定する。

【0075】

本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、以上の実施形態では、受光部３に受光器３２ｒ、３２ｍ、３２_Ｌおよび信号処理部３３ｒ、３３ｍ、３３_Ｌの組を３つ設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、受光部３に設ける受光器および信号処理部の組を、１つ、２つ、または４つ以上としてもよい。つまり、信号処理用の受光系は、少なくとも１つ設ければよい。

【0076】

また、以上の実施形態では、自動四輪車用の光レーダ装置１０に本発明を適用した例を挙げたが、たとえば自動二輪車や大型自動車などの他の車両用の光レーダ装置、または車両以外の用途の光レーダ装置に対しても、本発明を適用することは可能である。

【符号の説明】

【0077】

１ 制御部（通知部）
２ 投光部
３ 受光部
４ 判定部
５ インタフェイス（通知部）
１０ 光レーダ装置
２１ 投光光学系
２２ 投光器
３１ 受光光学系
３２_Ｌ 左側用受光器
３２ｍ 中央用受光器
３２ｒ 右側用受光器
３３_Ｌ 左側用信号処理部
３３ｍ 中央用信号処理部
３３ｒ 右側用信号処理部
５０ 車両
Ｍ 物体
Ｚ 監視領域
Ｚ_Ｌ 左側監視領域
Ｚｍ 中央監視領域
Ｚｒ 右側監視領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10】