特許 6726673 情報処理装置、情報処理方法、及び、プログラム

(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】6726673

(24)【登録日】2020年7月1日

(45)【発行日】2020年7月22日

(54)【発明の名称】情報処理装置、情報処理方法、及び、プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/87 20200101AFI20200713BHJP

   G01S 17/931 20200101ALI20200713BHJP

【ＦＩ】

   G01S17/87

   G01S17/931

【請求項の数】7

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-544105(P2017-544105)

(86)(22)【出願日】2015年10月6日

(86)【国際出願番号】JP2015078343

(87)【国際公開番号】WO2017060977

(87)【国際公開日】20170413

【審査請求日】2018年3月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005016

【氏名又は名称】パイオニア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107331

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 聡延

(72)【発明者】

【氏名】北野 和俊

【審査官】 藤田 都志行

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０５２２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０４８１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０７７５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０２５７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１２２０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３２１３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１７４１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０５５６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０３３０８９２３（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／４８− ７／５１

Ｇ０１Ｓ １７／００−１７／９５

Ｇ０１Ｃ ３／０６

Ｇ０８Ｇ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光を出射する出射部と、前記出射部によって出射された光を走査させる走査部と、対象物によって反射された前記光を受光する受光部と、を有し、車両に搭載される複数の送受光部と、
前記複数の送受光部の受光部が受光した前記光の出射角及び距離毎の受光強度に関する受光結果のそれぞれを、前記車両の所定位置を基準とした変換情報に変換し、当該変換情報のそれぞれを合成する合成処理を行う情報処理部と、を備え、
複数の前記走査部のそれぞれは、前記走査部によって走査された光が前記車両によって遮られる方向が存在する位置に配置されることを特徴とする情報処理装置。

【請求項2】

前記情報処理部は、前記合成処理の結果から前記対象物までの距離または角度の少なくとも一方を取得することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項3】

前記情報処理部は、前記複数の送受光部の走査範囲のうち重複する重複範囲については前記複数の送受光部の前記受光部の受光結果の平均化処理を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の情報処理装置。

【請求項4】

前記複数の送受光部は、４つからなり、
前記複数の送受光部は、前記車両のライトユニットの内部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の情報処理装置。

【請求項5】

出射部、走査部、及び、受光部を有する複数の送受光部を備える情報処理装置によって実行される情報処理方法であって、
車両に搭載される前記複数の送受光部のそれぞれにより、前記出射部から光を出射する出射工程、前記出射部によって出射された光を前記走査部により走査させる走査工程、及び、対象物によって反射された前記光を前記受光部により受光する受光工程を実行する送受信工程と、
前記複数の送受光部が前記受光工程で受光した前記光の出射角及び距離毎の受光強度に関する受光結果のそれぞれを、前記車両の所定位置を基準とした変換情報に変換し、当該変換情報のそれぞれを合成する合成処理を行う情報処理工程と、を備え、
前記複数の走査部のそれぞれは、前記走査部によって走査された光が前記車両によって遮られる方向が存在する位置に配置されることを特徴とする情報処理方法。

【請求項6】

出射部、走査部、及び、受光部を有する複数の送受光部と、コンピュータとを備える情報処理装置によって実行されるプログラムであって、
車両に搭載される前記複数の送受光部のそれぞれにより、前記出射部から光を出射する出射工程、前記出射部によって出射された光を前記走査部により走査させる走査工程、及び、対象物によって反射された前記光を前記受光部により受光する受光工程を実行する送受信工程、
前記複数の送受光部が前記受光工程で受光した前記光の出射角及び距離毎の受光強度に関する受光結果のそれぞれを、前記車両の所定位置を基準とした変換情報に変換し、当該変換情報のそれぞれを合成する合成処理を行う情報処理工程、を前記コンピュータに実行させ、
前記複数の走査部のそれぞれは、前記走査部によって走査された光が前記車両によって遮られる方向が存在する位置に配置されることを特徴とするプログラム。

【請求項7】

請求項６に記載のプログラムを記憶したことを特徴とする記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測距技術に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ光を間欠的に発光させつつ水平方向を走査し、その反射光を受信することで物体表面の点群を検出するライダ（ＬＩＤＡＲ）が知られている。特許文献１は、自動車に搭載したライダにより１次元又は２次元で周囲を走査し、自動車の周囲の状況についての情報を検出する手法を記載している。また、特許文献２は、レーザーレーダーを車両のヘッドライトユニットに組み込むことを記載している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−８９６９１号公報

【特許文献2】特開２０１５−７６３５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されているように（図２参照）、ライダは、車両の高い位置に設置されるのが一般的である。しかし、そうすると車両の低い位置に存在する情報を取得することができない。一方、特許文献２には、車両の２つのヘッドライトユニットにレーザーレーダーを搭載した例が開示されている。しかし、この場合には、車両本体の存在による影響で、全方位（特に後方）の情報を得ることができない。

【0005】

本発明が解決しようとする課題としては、上記のものが例として挙げられる。本発明は、車両の全方位、かつ、低い位置に存在する対象物の情報を取得することが可能な情報処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項に記載の１の発明は、情報処理装置であって、光を出射する出射部と、前記出射部によって出射された光を走査させる走査部と、対象物によって反射された前記光を受光する受光部と、を有し、車両に搭載される複数の送受光部と、前記複数の送受光部の受光部が受光した前記光の出射角及び距離毎の受光強度に関する受光結果のそれぞれを、前記車両の所定位置を基準とした変換情報に変換し、当該変換情報のそれぞれを合成する合成処理を行う情報処理部と、を備え、複数の前記走査部のそれぞれは、前記走査部によって走査された光が前記車両によって遮られる方向が存在する位置に配置されることを特徴とする。

【0007】

請求項５に記載の発明は、出射部、走査部、及び、受光部を有する複数の送受光部を備える情報処理装置によって実行される情報処理方法であって、車両に搭載される前記複数の送受光部のそれぞれにより、前記出射部から光を出射する出射工程、前記出射部によって出射された光を前記走査部により走査させる走査工程、及び、対象物によって反射された前記光を前記受光部により受光する受光工程を実行する送受信工程と、前記複数の送受光部が前記受光工程で受光した前記光の出射角及び距離毎の受光強度に関する受光結果のそれぞれを、前記車両の所定位置を基準とした変換情報に変換し、当該変換情報のそれぞれを合成する合成処理を行う情報処理工程と、を備え、前記複数の走査部のそれぞれは、前記走査部によって走査された光が前記車両によって遮られる方向が存在する位置に配置されることを特徴とする。

【0008】

請求項６に記載の発明は、出射部、走査部、及び、受光部を有する複数の送受光部と、コンピュータとを備える情報処理装置によって実行されるプログラムであって、車両に搭載される前記複数の送受光部のそれぞれにより、前記出射部から光を出射する出射工程、前記出射部によって出射された光を前記走査部により走査させる走査工程、及び、対象物によって反射された前記光を前記受光部により受光する受光工程を実行する送受信工程、前記複数の送受光部が前記受光工程で受光した前記光の出射角及び距離毎の受光強度に関する受光結果のそれぞれを、前記車両の所定位置を基準とした変換情報に変換し、当該変換情報のそれぞれを合成する合成処理を行う情報処理工程、を前記コンピュータに実行させ、前記複数の走査部のそれぞれは、前記走査部によって走査された光が前記車両によって遮られる方向が存在する位置に配置されることを特徴とするプログラム。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例に係るライダユニットの構成を示すブロック図である。

【図2】車両における走査部の設置位置を示す。

【図3】光送受信部の構成を示すブロック図である。

【図4】トリガ信号及びセグメント抽出信号の波形を示す。

【図5】第１実施例に係る走査部による走査の様子を示す。

【図6】ｒ１θ１座標系とｒθ座標系との位置関係を示す。

【図7】ｒ１θ１座標系で取得した走査部の受信波形群を示す。

【図8】ｒ１θ１座標系及びｒθ座標系におけるＬ１フレームの範囲を示す。

【図9】ｒ１θ１座標フレームからｒθ座標フレームへの変換を示す。

【図10】ｘ１ｙ１座標フレームからｘｙ座標フレームへの変換を示す。

【図11】第１実施例における複数の走査部による走査領域を示す。

【図12】第１実施例における複数の走査部による走査領域を示す。

【図13】合成処理により得られたＬ１〜Ｌ４フレームの合成信号を示す。

【図14】第２実施例に係る走査部による走査の様子を示す。

【図15】第２実施例における複数の走査部による走査領域を示す。

【図16】第２実施例における複数の走査部による走査領域を示す。

【図17】先行技術により対象物を検出する様子を示す。

【図18】実施例により対象物を検出する様子を示す。

【図19】変形例により対象物を検出する様子を示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の好適な実施形態では、情報処理装置は、光を出射する出射部と、前記出射部によって出射された光を走査させる走査部と、対象物によって反射された前記光を受光する受光部と、を有する複数の送受光部と、前記受光部の受光結果に基づいて、前記対象物までの距離及び角度の少なくとも一方を取得する情報処理部と、を備え、複数の前記走査部のそれぞれは、前記走査部によって走査された光が自車両によって遮られる方向が存在する位置に配置され、水平方向における全方位を分担して前記光を走査させる。

【0012】

上記の情報処理装置は、複数の送受光部と、情報処理部とを備える。各送受光部は、光を出射する出射部と、出射部によって出射された光を走査させる走査部と、対象物によって反射された光を受光する受光部と、を有する。情報処理部は、受光部の受光結果に基づいて、対象物までの距離及び角度の少なくとも一方を取得する。複数の走査部のそれぞれは、走査部によって走査された光が自車両によって遮られる方向が存在する位置に配置され、水平方向における全方位を分担して光を走査させる。なお、「全方位」は３６０°で全く死角が無い場合の他、数度の死角を有する場合を含む。この情報処理装置によれば、複数の走査部により水平方向における全方位に存在する対象物などを検出し、周囲環境情報を取得することができる。

【0013】

上記の情報処理装置の一態様では、前記情報処理部は、前記複数の送受光部の受光部の受光結果を、それぞれ前記車両の所定位置を基準とした変換情報に変換し、当該変換情報のそれぞれを合成する合成処理を行う。この態様では、複数の送受光部による受光結果を変換して合成することにより、全方位に渡る周囲環境情報を取得することができる。

【0014】

上記の情報処理装置の他の一態様では、前記情報処理部は、前記複数の送受光部の走査範囲のうち重複する重複範囲については前記複数の送受光部の前記受光部の受光結果の平均化処理を行う。この態様では、平均化処理により、受光結果に含まれるノイズ成分が低減される。

【0015】

好適な例では、前記複数の送受光部は、４つからなり、前記自車両のライトユニットの内部に配置されている。

【0016】

本発明の他の好適な実施形態は、出射部、走査部、及び、受光部を有する複数の送受光部を備える情報処理装置によって実行される情報処理方法であって、前記複数の送受光部のそれぞれにより、前記出射部から光を出射する出射工程、前記出射部によって出射された光を前記走査部により走査させる走査工程、及び、対象物によって反射された前記光を前記受光部により受光する受光工程を実行する送受信工程と、前記受光工程による受光結果に基づいて、前記対象物までの距離及び角度の少なくとも一方を取得する情報処理工程と、を備え、前記複数の走査部のそれぞれは、前記走査部によって走査された光が自車両によって遮られる方向が存在する位置に配置されており、前記走査工程は、水平方向における全方位を複数の前記走査部により分担して前記光を走査する。この情報処理方法によれば、複数の走査部により水平方向における全方位に存在する対象物などを検出し、周囲環境情報を取得することができる。

【0017】

本発明の他の好適な実施形態は、出射部、走査部、及び、受光部を有する複数の送受光部と、コンピュータとを備える情報処理装置によって実行されるプログラムであって、前記複数の送受光部のそれぞれにより、前記出射部から光を出射する出射工程、前記出射部によって出射された光を前記走査部により走査させる走査工程、及び、対象物によって反射された前記光を前記受光部により受光する受光工程を実行する送受信工程、及び、前記受光工程による受光結果に基づいて、前記対象物までの距離及び角度の少なくとも一方を取得する情報処理工程、を前記コンピュータに実行させ、前記複数の走査部のそれぞれは、前記走査部によって走査された光が自車両によって遮られる方向が存在する位置に配置されており、前記走査工程は、水平方向における全方位を複数の前記走査部により分担して前記光を走査する。このプログラムをコンピュータで実行すれば、複数の走査部により水平方向における全方位に存在する対象物などを検出し、周囲環境情報を取得することができる。上記のプログラムは記憶媒体に記憶することができる。

【0018】

本発明の他の好適な実施形態では、情報処理装置は、車両における第１位置と、前記車両の前記第１位置とは異なる第２位置と、に配置され、（ｉ）光を出射する出射部と、（ｉｉ）前記出射部によって出射された光を走査させる走査部と、（ｉｉｉ）対象物によって反射された前記光を受光する受光部と、を有する複数の送受光部と、前記複数の送受光部の受光部の受光結果を合成する合成処理を行い、前記対象物までの距離または角度の少なくとも一方を取得する情報処理部と、を備える。

【0019】

上記の情報処理装置は、複数の送受光部と、情報処理部とを備える。各送受光部は、車両における第１位置と、前記車両の前記第１位置とは異なる第２位置と、に配置されており、（ｉ）光を出射する出射部と、（ｉｉ）前記出射部によって出射された光を走査させる走査部と、（ｉｉｉ）対象物によって反射された前記光を受光する受光部と、を有する。情報処理部は、複数の受光部の受光結果を合成する合成処理を行い、対象物までの距離または角度の少なくとも一方を取得する。この情報処理装置では、複数の受光部の受光結果を合成することにより、対象物までの距離又は角度を取得することができる。

【実施例】

【0020】

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

【0021】

［構成］
図１は、本発明の情報処理装置を適用したライダユニット１００のブロック図である。図１に示すライダユニット１００は、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式のライダ（Ｌｉｄａｒ：Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ、または、Ｌａｓｅｒ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）であって、水平方向の全方位における物体の測距を行う。ライダユニット１００は、例えば、先進運転支援システムの一部として、車両の周辺環境認識補助の目的で用いられる。ライダユニット１００は、主に、走査部Ｌ１〜Ｌ４と、光送受信部ＴＲ１〜ＴＲ４と、信号処理部ＳＰと、を有する。なお、以下の説明においては、走査部Ｌ１〜Ｌ４の各々を区別しない場合には単に「走査部Ｌ」と記し、光送受信部ＴＲ１〜ＴＲ４の各々を区別しない場合には単に「光送受信部ＴＲ」と記す。

【0022】

走査部Ｌ１〜Ｌ４は、それぞれ車両の前後左右の４か所に配置される。図２は、走査部Ｌ１〜Ｌ４を配置した車両を示す。図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、車両の前後左右の四隅に走査部Ｌ１〜Ｌ４が設けられる。図２（Ａ）に示すように、走査部Ｌ１〜Ｌ４は、それぞれ全方位（３６０°）にレーザパルス（以下、「送信光パルス」とも呼ぶ。）を出射する。好適には、車両前方の走査部Ｌ１、Ｌ２は車両のヘッドライトユニット内に設けられ、車両後方の走査部Ｌ３、Ｌ４は、車両のテールライトユニット内に設けられる。なお、その代わりに、走査部Ｌ１〜Ｌ４を車両の前後の他のライトのユニット内に設けても良い。

【0023】

走査部Ｌ１〜Ｌ４はそれぞれ車両の前後左右の４か所に設けられているので、各走査部Ｌから出射される送信光パルスは部分的に自車両（車両の本体）により遮られることとなる。例えば、車両前方の走査部Ｌ１から全方位に出射された送信光パルスうち、車両の後方よりの部分は車両の本体により遮られる。即ち、走査部Ｌ１〜Ｌ４のそれぞれから出射された全方位の送信光パルスは、実際には、車両の本体により形成される数度の死角を有することとなる。

【0024】

光送受信部ＴＲは、出射方向を徐変させながら水平方向の３６０°の全方位を対象に送信光パルスを出射する。このとき、光送受信部ＴＲは、水平方向の３６０°の全方位を等角度により区切ったセグメント（本実施例では９００セグメント）ごとに送信光パルスを出射する。そして、光送受信部ＴＲは、送信光パルス出射後の所定期間内に当該送信光パルスの反射光（以下、「受信光パルス」とも呼ぶ。）を受光することで生成したセグメントごとの受光強度に関する信号（「セグメント信号Ｓｓｅｇ」とも呼ぶ。）を、信号処理部ＳＰへ出力する。

【0025】

信号処理部ＳＰは、光送受信部ＴＲから受信したセグメントごとのセグメント信号Ｓｓｅｇに基づいて、対象物までの距離又は対象物の角度の少なくとも一方を含む周辺環境情報を出力する。周辺環境情報は、ライダユニット１００が搭載された車両の周辺環境を示す情報であり、具体的には、車両を中心とする全方位に存在する対象物の距離及び角度を示す情報である。

【0026】

図３は、光送受信部ＴＲの概略的な構成例を示す。図３に示すように、光送受信部ＴＲは、主に、水晶発振器１０と、同期制御部１１と、ＬＤドライバ１２と、レーザダイオード１３と、モータ制御部１５と、受光素子１６と、電流電圧変換回路（トランスインピーダンスアンプ）１７と、Ａ／Ｄコンバータ１８と、セグメンテータ１９とを有する。

【0027】

水晶発振器１０は、同期制御部１１及びＡ／Ｄコンバータ１８にパルス状のクロック信号「Ｓ１」を出力する。本実施例では、一例として、クロック周波数は、１．８ＧＨｚであるものとする。また、以後では、クロック信号Ｓ１が示すクロックを「サンプルクロック」とも呼ぶ。

【0028】

同期制御部１１は、パルス状の信号（「トリガ信号Ｓ２」とも呼ぶ。）をＬＤドライバ１２に出力する。本実施例では、トリガ信号Ｓ２は、１３１０７２（＝２^１７）サンプルクロック分の周期で周期的にアサートされる。以後では、トリガ信号Ｓ２がアサートされてから次にアサートされるまでの期間を「セグメント期間」とも呼ぶ。また、同期制御部１１は、後述するセグメンテータ１９がＡ／Ｄコンバータ１８の出力を抽出するタイミングを定める信号（「セグメント抽出信号Ｓ３」とも呼ぶ。）をセグメンテータ１９に出力する。トリガ信号Ｓ２及びセグメント抽出信号Ｓ３は、論理信号であり、後述する図３に示すように同期している。本実施例では、同期制御部１１は、セグメント抽出信号Ｓ３を、２０４８サンプルクロック分の時間幅（「ゲート幅Ｗｇ」とも呼ぶ。）だけアサートする。

【0029】

ＬＤドライバ１２は、同期制御部１１から入力されるトリガ信号Ｓ２に同期してパルス電流をレーザダイオード１３へ流す。レーザダイオード１３は、例えば赤外（９０５ｎｍ）パルスレーザであって、ＬＤドライバ１２から供給されるパルス電流に基づき光パルスを出射する。本実施例では、レーザダイオード１３は、５ｎｓｅｃ程度の光パルスを出射する。

【0030】

走査部Ｌは、例えば送出及び受信光学系を含むスキャナとして構成され、レーザダイオード１３が出射する送信光パルスを水平面で３６０°走査すると共に、出射された送信光パルスが照射された物体（「対象物」とも呼ぶ。）で反射された戻り光である受信光パルスを受光素子１６に導く。本実施例では、走査部Ｌは回転するためのモータを含み、モータは、９００セグメントで一回転するように、モータ制御部１５により制御される。この場合の角度分解能は、１セグメントあたり０．４°（＝３６０°／９００）となる。

【0031】

受光素子１６は、例えば、アバランシェフォトダイオードであり、走査部Ｌにより導かれた対象物からの反射光、即ち受信光パルスの光量に応じた微弱電流を生成する。受光素子１６は、生成した微弱電流を、電流電圧変換回路１７へ供給する。電流電圧変換回路１７は、受光素子１６から供給された微弱電流を増幅して電圧信号に変換し、変換した電圧信号をＡ／Ｄコンバータ１８へ入力する。

【0032】

Ａ／Ｄコンバータ１８は、水晶発振器１０から供給されるクロック信号Ｓ１に基づき、電流電圧変換回路１７から供給される電圧信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号をセグメンテータ１９に供給する。以後では、Ａ／Ｄコンバータ１８が１クロックごとに生成するデジタル信号を「サンプル」とも呼ぶ。１サンプルは、極座標空間フレームの１ピクセル分のデータに相当する。

【0033】

セグメンテータ１９は、セグメント抽出信号Ｓ３がアサートされているゲート幅Ｗｇ分の期間における２０４８サンプルクロック分のＡ／Ｄコンバータ１８の出力であるデジタル信号を、セグメント信号Ｓｓｅｇとして生成する。セグメンテータ１９は、生成したセグメント信号Ｓｓｅｇを信号処理部ＳＰへ供給する。

【0034】

図４は、トリガ信号Ｓ２及びセグメント抽出信号Ｓ３の時系列での波形を示す。図４に示すように、本実施例では、トリガ信号Ｓ２がアサートされる１周期分の期間であるセグメント期間は、１３１０７２サンプルクロック（図面では「ｓｍｐｃｌｋ」と表記）分の長さに設定され、トリガ信号Ｓ２のパルス幅は６４サンプルクロック分の長さ、ゲート幅Ｗｇは２０４８サンプルクロック分の長さに設定されている。

【0035】

この場合、トリガ信号Ｓ２がアサートされた後のゲート幅Ｗｇの期間だけセグメント抽出信号Ｓ３がアサートされているため、セグメンテータ１９は、トリガ信号Ｓ２がアサート中の２０４８個分のＡ／Ｄコンバータ１８が出力するサンプルを抽出することになる。そして、ゲート幅Ｗｇが長いほど、ライダユニット１００からの最大測距距離（測距限界距離）が長くなる。

【0036】

本実施例では、セグメント期間の周波数は、約１３．７３ｋＨｚ（≒１．８ＧＨｚ／１３１０７２）となり、信号処理部ＳＰがセグメント信号Ｓｓｅｇに基づき生成する極座標空間フレームのフレーム周波数（即ち走査部Ｌの回転速度）は、１フレームが９００セグメントで構成されることから、約１５．３６Ｈｚ（≒１３．７３ｋＨｚ／９００）となる。また、最大測距距離は、単純計算した場合、ゲート幅Ｗｇに相当する時間幅で光が往復する距離に相当する１７０．５５ｍ（≒｛２０４８／１．８ＧＨｚ｝・ｃ／２、「ｃ」は光速）となる。

【0037】

上記の構成において、レーザダイオード１３は本発明における「出射部」の一例であり、受光素子１６、電流電圧変換回路１７及びＡ／Ｄコンバータ１８は、本発明における「受光部」の一例である。また、信号処理部ＳＰは本発明における「情報処理部」の一例である。

【0038】

［動作］
次に、ライダユニット１００の動作について説明する。

【0039】

（第１実施例）
図５は、第１実施例に係る走査部Ｌ１の動作を示す平面図である。車両の進行方向をθ_１＝０とすると、図示のように、走査部Ｌ１は、θ_ａ＝−６０°からθ_ｂ＝１５０°までの２１０°の水平視野角度範囲を持つ。一方、走査部Ｌ１は、１５０°＜θ_１＜１８０°および−１８０°＜θ_１＜−６０°の範囲は車両本体による死角となる。走査部Ｌ１は、この水平視野角度範囲で送信光パルスを走査し、対象物により反射された光を受信光パルスとして受信して光送受信部ＴＲ１へ送る。

【0040】

図６は、走査部Ｌ１の位置を原点とする極座標系と車両の中心を原点とする極座標系の位置関係を示す。走査部Ｌ１の位置（以下、「中心Ｌ１」とも記す。）を原点とする極座標系は、走査角「θ_１」と距離「ｒ_１」により規定され、これを「ｒ１θ１座標系」と呼ぶ。信号処理部ＳＰは、光送受信部ＴＲ１から供給されたセグメント信号Ｓｓｅｇに基づいて、走査部Ｌ１の位置を原点としたｒ１θ１座標フレームのデジタル波形群（以下、「フルフレーム信号」とも呼ぶ。）を生成する。このフルフレーム信号の走査角θ_１の範囲は、−６０°＜θ_１＜１５０°である。なお、ｒ１θ１座標系において生成されるフレームを「ｒ１θ１座標フレーム」と呼ぶ。一方、車両の中心Ｖを原点とする極座標系は、走査角「θ」と距離「ｒ」により規定され、これを「ｒθ座標系」と呼ぶ。また、ｒθ座標系において生成されるフレームを「ｒθ座標フレーム」と呼ぶ。

【0041】

図６に示すように、走査部Ｌ１〜Ｌ４が車両の四隅に設置されており、車両の長さを「Ｌｖ」、幅を「Ｗｖ」とし、すると、ｒθ座標フレームとｒ１θ１座標フレームとは、原点が図中のＸ方向にＬｖ／２、Ｙ方向にＷｖ／２だけずれている。このため、両座標フレームは当然に同じＸＹ空間の座標を示さない。但し、距離ｒが遠方になる程、相対的には両座標フレーム間のずれは小さくなる。

【0042】

本実施例では、信号処理部ＳＰは、走査部Ｌ１により取得された信号、即ち、ｒ１θ１座標フレームでサンプリングされた信号を、適切なリサンプリング（Ｒｅｓａｍｐｌｉｎｇ）処理等によって、ｒθ座標フレームでサンプリングされた信号に変換する。即ち、ｒ１θ１座標系からｒθ座標系への座標変換を行う。なお、この場合、距離ｒが短いほど、変換により生じる距離ｒ及び走査角θの歪は大きくなる。

【0043】

図７は、ｒ１θ１座標系で取得した走査部Ｌ１の受信波形群（フルフレーム信号）の例を示す。横軸は原点、中心Ｌ１からの距離ｒ_１を示し、本例では０〜５０ｍの範囲としている。縦軸は走査角θ_１を示し、実質的に−１８０°〜１８０°の範囲となっている。図５に示すように、走査部Ｌ１は−６０°〜１５０°の２１０°の水平視野角度範囲を走査するため、走査部Ｌ１の走査に基づいて、信号処理部ＳＰからは図７に示すように−６０°〜１５０°の２１０°の水平視野角度範囲のフルフレーム信号が得られる。

【0044】

図８（Ａ）は、ｒ１θ１座標系におけるｒ１θ１座標フレームの範囲を示す。走査部Ｌ１は−６０°〜１５０°の２１０°の水平視野角度範囲を走査するため、ｒ１θ１座標フレームは−６０°〜１５０°の範囲のフルフレーム信号となる。一方、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示すｒ１θ１座標フレームをｒθ座標系で表現したものであり、ほぼ−６０°〜１５０°の範囲のフルフレーム信号となっている。

【0045】

図９は、ｒ１θ１座標フレームからｒθ座標フレームへの変換を示す。図９（Ａ）に示すｒ１θ１座標フレームのグリッドをｒθ座標フレームにマッピングすると図９（Ｂ）のグリッドが得られる。なお、以下では走査部Ｌ１の走査により得られるｒ１θ１座標フレームを単に「Ｌ１フレーム」と呼ぶ。同様に、走査部Ｌ２の走査により得られるｒ２θ２座標フレームを「Ｌ２フレーム」と呼び、走査部Ｌ３の走査により得られるｒ３θ３座標フレームを「Ｌ３フレーム」と呼び、走査部Ｌ４の走査により得られるｒ４θ４座標フレームを「Ｌ４フレーム」と呼ぶ。

【0046】

図１０は、ｘ１ｙ１座標フレームからｘｙフレームへの変換を示す。なお、「ｘ１ｙ１座標フレーム」は走査部Ｌ１の位置を原点とするｘｙ座標系において生成されるフレームであり、「ｘｙ座標フレーム」は車両中心Ｖを原点とするｘｙ座標系において生成されるフレームである。図１０（Ａ）に示すｘ１ｙ１座標フレームのグリッドをｘｙ座標フレームにマッピングすると図１０（Ｂ）に示すグリッドが得られる。図１０（Ｃ）は図１０（Ａ）における走査部Ｌ１の位置近傍の拡大図であり、図１０（Ｄ）は図１０（Ｂ）における車両中心Ｖの近傍の拡大図である。

【0047】

信号処理部ＳＰは、走査部Ｌ２〜Ｌ４により生成されるＬ２〜Ｌ４フレームのフルフレーム信号も同様にｒθ座標フレームのフルフレーム信号に変換する。具体的に、Ｌ２フレームのフルフレーム信号は−１５０＜θ_２＜６０°の範囲となり、Ｌ３フレームのフルフレーム信号は１２０°＜θ_３＜１８０°および−１８０°＜θ_３＜−３０°の範囲となり、Ｌ４フレームのフルフレーム信号は３０°＜θ_４＜１８０°および−１８０°＜θ_４＜−１２０°の範囲となる。そして、信号処理部ＳＰは、Ｌ１〜Ｌ４フレームのフルフレーム信号を合成する合成処理を行う。なお、「合成処理」とは、各フレームのフルフレーム信号を足し合わせて全方位のデータを作る処理をいう。合成処理により、走査部Ｌ１〜Ｌ４の走査により個別に得られたフルフレーム信号から、全方位のフルフレーム信号（以下、「合成信号」とも呼ぶ。）を生成することができる。

【0048】

図１１は、Ｌ１〜Ｌ４フレームのフルフレーム信号を合成した状態を模式的に示す。なお、車両の直近にはＬ１〜Ｌ４フレームによりカバーされていない検出不可能領域が存在する。図１２は、図１１より遠距離までの範囲（距離ｒが大）のＬ１〜Ｌ４フレームのフルフレーム信号を合成した状態を模式的に示す。図示のように、２つのフレームの合成領域と、３つのフレームの合成領域とが存在する。

【0049】

図１３は、合成処理により得られた合成信号をｒθ座標系に示したものである。合成信号には、２つのフレームの合成領域と、３つのフレームの合成領域とが存在する。信号処理部ＳＰは、複数のフレームの合成領域については、複数のフルフレーム信号を平均化する平均化処理を行う。即ち、信号処理部ＳＰは、各光送受信部ＴＲから供給されたセグメント信号Ｓｓｅｇを加算して平均化する。これにより、各光送受信器ＴＲの受光素子１６に個別に現れたノイズを低減することができる。

【0050】

（第２実施例）
図１４は、第２実施例に係る走査部Ｌ１の動作を示す平面図である。車両の進行方向をθ＝０とすると、図示のように、走査部Ｌ１は、θ_ａ＝−９０°からθ_ｂ＝１８０°までの２７０°の水平視野角度範囲を持つ。一方、−１８０°＜θ_１＜−９０°の範囲は車両本体による死角となる。信号処理部ＳＰは、この水平視野角度を持つＬ１フレームのフルフレーム信号を取得する。

【0051】

信号処理部ＳＰは、走査部Ｌ２〜Ｌ４により生成されるＬ２〜Ｌ４フレームのフルフレーム信号も同様にｒθ座標フレームのフルフレーム信号に変換する。第２実施例では、Ｌ２フレームのフルフレーム信号は−１８０°＜θ_２＜９０°の範囲となり、Ｌ３フレームのフルフレーム信号は９０°＜θ_３＜１８０°および−１８０°＜θ_３＜０°の範囲となり、Ｌ４フレームのフルフレーム信号は０°＜θ_４＜２７０°の範囲となる。そして、信号処理部ＳＰは、Ｌ１〜Ｌ４フレームのフルフレーム信号を合成する合成処理を行う。

【0052】

図１５は、Ｌ１〜Ｌ４フレームのフルフレーム信号を合成した状態を模式的に示す。図１１と比較するとわかるように、第２実施例では、車両の近傍に検出不可能領域は存在しない。図１６は、図１５より遠距離までの範囲（距離ｒが大）のＬ１〜Ｌ４フレームのフルフレーム信号を合成した状態を模式的に示す。

【0053】

［先行技術との比較］
図１７は、特許文献１のように、車両のルーフ取り付けたライダで対象物を検出する様子を示す。図１７（Ａ）に示すように、ルーフに多層ライダ４０を取り付けた場合でも、車両から近距離で低位置にある対象物４２を検出することはできない。また、図１７（Ｂ）のように車両のルーフに単層ライダ４１を取り付けた場合、車両から遠距離で低位置にある対象物４３も検出することができない。

【0054】

図１８は、上記実施例のように車両のライトユニットに組み込んだ走査部Ｌを用いて対象物を検出する様子を示す。実施例によれば、単層ライダを用いて、図１８（Ａ）に示すように車両から近距離で低位置にある対象物４２を検出することができ、図１８（Ｂ）に示すように車両から遠距離で低位置にある対象物４３を検出することもできる。

【0055】

次に、特許文献１、２について述べる。特許文献１に開示されているとおり、通常、ライダは全方位の情報が取得できるように車両の高い位置に設置される。しかし、その場合には、図１７に示すように低い位置の情報を取得することができない。一方、特許文献２は車両の２つのヘッドライトユニットにレーザーレーダーを搭載した例を開示しているが、これでは車両本体の影響で全方位（主に後方）の情報を得ることができない。

【0056】

さらに、特許文献２のレーザーレーダーは、衝突回避等を行うために前方に存在する障害物の有無を検出するものであるため、全方位の情報を取得したいという要求は起こりえない。言い換えれば、進行方向の情報を取得できれば十分ということになる。これに対し、ライダは、特許文献２で想定されているレーザーレーダーよりも取得できる情報量が多く、例えば周囲の地物の細かな形状等まで認識できる。よって、衝突回避以外にも、例えば地図情報の更新等に用いることができるため、全方位の情報を取得したいという要求がある。

【0057】

特許文献２のレーザーレーダーは、広角のレーザー光を一方向に出射して、返ってきた光の強度を検出して、対象物などの存在（光の跳ね返り）の有無を検出するものであると推測され、走査部に相当する構成は無いものと考えられる。したがって、対象物までの距離は計れたとしても、具体的な対象物までの角度や点群の情報まで取得することはできないと推測される。特許文献２は、各々のレーザーレーダーが独立して障害物の検出を行うに止まると考えられる。

【0058】

［変形例］
上記の実施例では、走査部Ｌ及び光送受信部ＴＲを有する単層ライダを車両の四隅に設けているが、その代わりに、多層ライダを設けてもよい。この場合に対象物を検出する様子を図１９に示す。図１９（Ａ）に示すように近距離で低位置の対象物４２を検出することができ、図１９（Ｂ）に示すように遠距離で低位置の対象物４３を検出することもできる。

【産業上の利用可能性】

【0059】

本発明は、レーザー光の出射により周囲環境情報を取得する技術に利用することができる。

【符号の説明】

【0060】

Ｌ１〜Ｌ４ 走査部
ＴＲ１〜ＴＲ４ 光送受信部
ＳＰ 信号処理部
１３ レーザダイオード
１６ 受光素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】