特許 7413858 測距モジュール

(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】

(24)【登録日】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】測距モジュール

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/481 20060101AFI20240109BHJP

   G01S 7/02 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

G01S7/481 Z

G01S7/02 216

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020045191

(22)【出願日】2020-03-16

(65)【公開番号】P2021148443

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2022-07-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 光

【審査官】▲高▼場 正光

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１６５６３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１５９３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９７６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５６５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第９７／０４０４００（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／００ － Ｇ０１Ｓ ７／５１

Ｇ０１Ｓ １３／００ － Ｇ０１Ｓ １３／９５

Ｇ０１Ｓ １７／００ － Ｇ０１Ｓ １７／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁波を送信する信号送信部（１０）と、
前記信号送信部が送信した電磁波を空間に走査して投射電磁波とする走査部（３０）と、
投射電磁波の物体からの反射電磁波を受信して受信信号を出力する信号受信部（４０）と、
前記信号受信部の受信信号に基づいて物体との距離を算出する信号処理部（５０）と、を備える測距モジュールであって、
前記信号受信部は、
投射電磁波のメインローブ、および、２つのグレーティングローブの反射電磁波を受信するように設定された第１受信部（４０ａ）と、
投射電磁波のメインローブ、および、一方のグレーティングローブの反射電磁波を受信するように設定された第２受信部（４０ｂ）と、
投射電磁波のメインローブ、および、他方のグレーティングローブの反射電磁波を受信するように設定された第３受信部（４０ｃ）と、を備え、
前記信号処理部は、前記第１受信部、前記第２受信部、前記第３受信部の受信信号の組み合わせに基づいて、前記信号受信部が受信した電磁波が、投射電磁波のメインローブ、一方のグレーティングローブ、他方のグレーティングローブのいずれの反射電磁波であるかを判定し、物体との距離を算出し、
前記信号受信部は、前記第１受信部を２つ備え、
前記信号処理部は、２つの前記第１受信部、前記第２受信部、前記第３受信部の受信信号の組み合わせに基づいて、前記信号受信部が受信した電磁波が、投射電磁波のメインローブ、一方のグレーティングローブ、他方のグレーティングローブのいずれの反射電磁波であるかを判定し、
前記信号処理部は、
２つの前記第１受信部の受信信号と前記第２受信部の受信信号とを加算した後に平均化して第１加算信号とし、
２つの前記第１受信部の受信信号と前記第３受信部の受信信号とを加算した後に平均化して第２加算信号とし、
いずれか一方の前記第１受信部の受信信号と前記第２受信部の受信信号と前記第３受信部の受信信号とを加算した後に平均化して第３加算信号とし、
前記第１加算信号、前記第２加算信号、前記第３加算信号に現れた複数の信号のうち、前記第１加算信号、前記第２加算信号、前記第３加算信号で共通して信号強度が最大となった時刻の信号を、前記信号受信部が投射電磁波のメインローブの反射電磁波を受信して出力した受信信号と判定し、
該信号を除いた残りの信号のうち、前記第２加算信号よりも前記第１加算信号において大きく現れた信号を、前記信号受信部が投射電磁波の一方のグレーティングローブの反射電磁波を受信して出力した受信信号と判定し、
前記第１加算信号よりも前記第２加算信号において大きく現れた信号を、前記信号受信部が投射電磁波の他方のグレーティングローブの反射電磁波を受信して出力した受信信号と判定する測距モジュール。

【請求項2】

前記信号受信部は、電磁波を受信するアンテナ部（４１）を備え、
前記アンテナ部は、２つの前記第１受信部を構成する部分と、前記第２受信部を構成する部分と、前記第３受信部を構成する部分とに分かれており、
前記アンテナ部のうち、２つの前記第１受信部を構成する部分は、前記第２受信部を構成する部分および前記第３受信部を構成する部分のいずれよりも面積が大きい請求項１に記載の測距モジュール。

【請求項3】

前記アンテナ部のうち、一方の前記第１受信部を構成する部分と、他方の前記第１受信部を構成する部分と、前記第２受信部を構成する部分と、前記第３受信部を構成する部分とは、面積が互いに等しい請求項２に記載の測距モジュール。

【請求項4】

前記アンテナ部は、平行に並んだ複数の導波路で構成されている請求項２または３に記載の測距モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フェーズドアレイ構造を備える測距モジュールに関するものである。

【背景技術】

【0002】

ＯＰＡ（Optical Phased Array）構造のＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）を用いた測距モジュールでは、投射光のメインローブの他に、メインローブ光とは異なる角度に投射されるグレーティングローブ光が現れる。

【0003】

従来の測距モジュールでは、グレーティングローブ光がメインローブ光の走査範囲に入らないように、メインローブ光とグレーティングローブ光との間の角度が走査角の３倍以上となるように投光ＯＰＡを設計している。さらに、受光ＯＰＡについては、投光と同期してメインローブ光が投射された方向からの光を受光するとともに、グレーティングローブ光が受光範囲から外れるように、受光角設計が行われる。

【0004】

このようなグレーティングローブ光について、特許文献１では、メインローブ光に加えて、グレーティングローブ光を用いて物体との距離を測定するＬｉＤＡＲシステムが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１２９００８号明細書

【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１に記載のＬｉＤＡＲシステムでは、メインローブ光とグレーティングローブ光のそれぞれに対して、別々の受光部を備えた構成とされている。このような構成では、必要な受光素子の数が多くなるため、装置の体格が大きくなる。

【0007】

本発明は上記点に鑑みて、体格の大型化を抑制可能な測距モジュール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】

【0008】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、電磁波を送信する信号送信部（１０）と、信号送信部が送信した電磁波を空間に走査して投射電磁波とする走査部（３０）と、投射電磁波の物体からの反射電磁波を受信して受信信号を出力する信号受信部（４０）と、信号受信部の受信信号に基づいて物体との距離を算出する信号処理部（５０）と、を備える測距モジュールであって、信号受信部は、投射電磁波のメインローブ、および、２つのグレーティングローブの反射電磁波を受信するように設定された第１受信部（４０ａ）と、投射電磁波のメインローブ、および、一方のグレーティングローブの反射電磁波を受信するように設定された第２受信部（４０ｂ）と、投射電磁波のメインローブ、および、他方のグレーティングローブの反射電磁波を受信するように設定された第３受信部（４０ｃ）と、を備え、信号処理部は、第１受信部、第２受信部、第３受信部の受信信号の組み合わせに基づいて、信号受信部が受信した電磁波が、投射電磁波のメインローブ、一方のグレーティングローブ、他方のグレーティングローブのいずれの反射電磁波であるかを判定し、物体との距離を算出し、信号受信部は、第１受信部を２つ備え、信号処理部は、２つの第１受信部、第２受信部、第３受信部の受信信号の組み合わせに基づいて、信号受信部が受信した電磁波が、投射電磁波のメインローブ、一方のグレーティングローブ、他方のグレーティングローブのいずれの反射電磁波であるかを判定し、信号処理部は、２つの第１受信部の受信信号と第２受信部の受信信号とを加算した後に平均化して第１加算信号とし、２つの第１受信部の受信信号と第３受信部の受信信号とを加算した後に平均化して第２加算信号とし、いずれか一方の第１受信部の受信信号と第２受信部の受信信号と第３受信部の受信信号とを加算した後に平均化して第３加算信号とし、第１加算信号、第２加算信号、第３加算信号に現れた複数の信号のうち、第１加算信号、第２加算信号、第３加算信号で共通して信号強度が最大となった時刻の信号を、信号受信部が投射電磁波のメインローブの反射電磁波を受信して出力した受信信号と判定し、該信号を除いた残りの信号のうち、第２加算信号よりも第１加算信号において大きく現れた信号を、信号受信部が投射電磁波の一方のグレーティングローブの反射電磁波を受信して出力した受信信号と判定し、第１加算信号よりも第２加算信号において大きく現れた信号を、信号受信部が投射電磁波の他方のグレーティングローブの反射電磁波を受信して出力した受信信号と判定する。

【0009】

このように、信号受信部は、メインローブと２つのグレーティングローブを受信する第１受信部、メインローブと一方のグレーティングローブを受信する第２受信部、メインローブと他方のグレーティングローブを受信する第３受信部を備える。そして、信号処理部は、距離の算出に、３つの受信信号を組み合わせて用いる。これにより、各受信信号の強度が低くても、全体での信号強度を高く維持することができるため、受光素子の数の増加を抑制し、体格の大型化を抑制することができる。

【0010】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態にかかる測距モジュールのブロック図である。

【図2】投射電磁波のメインローブとグレーティングローブについて説明するための図である。

【図3】図１に示す信号受信部の構成を示す図である。

【図4】図１に示す信号処理部のブロック図である。

【図5】図４に示す方向符号化部のブロック図である。

【図6】図４に示す方位判定部のブロック図である。

【図7】３つのアンテナ部で反射電磁波を受信する様子を示す図である。

【図8】受信信号と加算信号を示す図である。

【図9】第２実施形態における信号受信部の構成を示す図である。

【図10】４つのアンテナ部で反射電磁波を受信する様子を示す図である。

【図11】第２実施形態における受信信号と加算信号を示す図である。

【図12】第３実施形態にかかる測距モジュールのブロック図である。

【図13】図１２に示す信号処理部のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

【0013】

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。図１に示す測距モジュールは、車両に搭載され、電磁波の送受信によって車両と物体との距離を測定するものであり、シリコンフォトニクスによってＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板上に形成された集積チップで構成されている。電磁波としては、光やミリ波が用いられる。

【0014】

図１に示すように、測距モジュールは、送信信号としての電磁波を生成して出力する信号送信部１０と、この信号送信部１０を駆動する送信駆動部２０と、信号送信部１０が出力した電磁波を空間に走査して投射電磁波とする走査部３０とを備えている。

【0015】

信号送信部１０と送信駆動部２０は、ＳＯＩ基板上に形成されたＡｌ等の金属配線で接続されており、信号送信部１０と走査部３０は、Ｓｉ等で構成されたコア層と、ＳｉＯ_２等で構成されたクラッド層からなる導波路によって接続されている。信号送信部１０は、例えばレーザダイオードで構成され、送信駆動部２０から電流が供給されることによって光を発生させる。

【0016】

走査部３０は、信号送信部１０から送信された電磁波を空間に投射する投射部３１と、投射部３１を駆動する位相制御部３２とを備えている。投射部３１は、導波路が分岐して平行に並んだＯＰＡで構成されており、平行に並ぶ複数の導波路の端部から電磁波が出射されるようになっている。

【0017】

位相制御部３２は、図示しない制御回路から入力される電気信号に応じて、投射部３１から出射される電磁波の位相を変化させるものである。投射部３１を構成する複数の導波路を通る電磁波の位相は、位相制御部３２によって周期的に変化し、これにより、複数の導波路から出射される電磁波の位相が周期的に変化する。そして、投射部３１の全体から出射される電磁波の指向性が変化し、電磁波が任意の方向に走査される。

【0018】

測距モジュールは、信号送信部１０等に加えて、投射電磁波の物体からの反射電磁波を受信する構成を備えている。具体的には、図１に示すように、測距モジュールは、反射電磁波を受信して受信信号を出力する信号受信部４０と、信号受信部４０の受信信号に基づいて物体との距離を算出する信号処理部５０と、信号処理部５０が算出した距離を車両のＥＣＵ等に送信する通信部６０とを備えている。

【0019】

信号受信部４０は、アンテナ部４１と、合波部４２と、電気変換部４３とを備えている。アンテナ部４１は、外部からの電磁波を受信するものである。アンテナ部４１は、平行に並んだ複数の導波路を備えるフェーズドアレイ構造とされており、各導波路の端部から電磁波が入射するようになっている。各導波路には図示しない移相器が配置されており、移相器によって各導波路に入射する電磁波の位相を制御することで、アンテナ部４１全体での電磁波の入射方向を制御することができる。

【0020】

アンテナ部４１を構成する複数の導波路は、１つに合流して合波部４２に接続されている。そして、アンテナ部４１が受信した電磁波は、合波部４２によって、信号送信部１０が出力した電磁波と合波され、これによってビート信号が生成される。これは、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体との距離を測定するためである。

【0021】

合波部４２は、導波路によって電気変換部４３に接続されており、合波部４２によって合波された電磁波は、電気変換部４３に送信される。電気変換部４３は、フォトダイオード等で構成された図示しない光電変換部と、トランスインピーダンスアンプ等で構成された図示しない電流電圧変換部と、図示しないアナログデジタル変換部とを備えている。電気変換部４３は、金属配線によって信号処理部５０に接続されており、電気変換部４３に送信された電磁波は、デジタル信号に変換されて信号処理部５０に送信される。

【0022】

フェーズドアレイ構造の投射部を備える測距モジュールでは、図２に示すように、電磁波が３つに分かれて投射される。すなわち、投射電磁波は、位相制御部３２によって制御された所望の方向に投射されるメインローブＭＬと、このメインローブＭＬの両側に投射される２つのグレーティングローブＧＬ１、ＧＬ２に分かれる。そして、矢印ＡＲ１で示すようにメインローブＭＬが走査されると、これに伴って矢印ＡＲ２で示すようにグレーティングローブＧＬ１、ＧＬ２も走査される。これにより、メインローブＭＬの反射電磁波と同様に、グレーティングローブＧＬ１、ＧＬ２の反射電磁波も測距モジュールに入射する。

【0023】

本実施形態の測距モジュールは、受信した電磁波が、投射電磁波のメインローブＭＬと、２つのグレーティングローブＧＬ１、ＧＬ２との、いずれの反射電磁波であるかを判定し、各ローブを反射した物体との距離を測定する構成を備えている。

【0024】

具体的には、図３に示すように、アンテナ部４１は、アンテナ部４１ａと、アンテナ部４１ｂと、アンテナ部４１ｃとに分かれている。そして、アンテナ部４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、各アンテナ部を構成する複数の導波路に配置された移相器によって、それぞれ異なる方向からの電磁波を受信するように設定されている。

【0025】

アンテナ部４１ａは、投射電磁波のメインローブＭＬ、および、２つのグレーティングローブＧＬ１、ＧＬ２の反射電磁波を受信するように設定されている。アンテナ部４１ｂは、投射電磁波のメインローブＭＬ、および、一方のグレーティングローブＧＬ１の反射電磁波を受信するように設定されている。アンテナ部４１ｃは、投射電磁波のメインローブＭＬ、および、他方のグレーティングローブＧＬ２の反射電磁波を受信するように設定されている。

【0026】

合波部４２、電気変換部４３は、アンテナ部４１に対応してアレイ構造とされている。具体的には、合波部４２は、合波部４２ａ、合波部４２ｂ、合波部４２ｃに分かれており、電気変換部４３は、電気変換部４３ａ、電気変換部４３ｂ、電気変換部４３ｃに分かれている。そして、アンテナ部４１ａ、４１ｂ、４１ｃが受信した電磁波は、合波部４２ａ、４２ｂ、４２ｃによって、信号送信部１０が出力した電磁波と別々に合波され、電気変換部４３ａ、４３ｂ、４３ｃによって受信信号に変換される。

【0027】

信号受信部４０のうち、アンテナ部４１ａ、合波部４２ａ、電気変換部４３ａによって構成される部分を第１受信部４０ａとする。また、信号受信部４０のうち、アンテナ部４１ｂ、合波部４２ｂ、電気変換部４３ｂによって構成される部分を第２受信部４０ｂとする。また、信号受信部４０のうち、アンテナ部４１ｃ、合波部４２ｃ、電気変換部４３ｃによって構成される部分を第３受信部４０ｃとする。

【0028】

信号処理部５０は、これら３つの受信部の受信信号の組み合わせに基づいて、信号受信部４０が受信した電磁波が、投射電磁波のメインローブＭＬ、一方のグレーティングローブＧＬ１、他方のグレーティングローブＧＬ２のいずれの反射電磁波であるかを判定する。そして、信号処理部５０は、メインローブＭＬと２つのグレーティングローブＧＬ１、ＧＬ２のそれぞれについて、物体との距離を算出する。

【0029】

具体的には、図４に示すように、信号処理部５０は、データ保持部５１と、方向符号化部５２と、ＦＦＴ処理部５３と、方位判定部５４と、距離算出部５５とを備えている。信号処理部５０は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成される。データ保持部５１は、電気変換部４３が出力した受信信号を保持するものであり、方向符号化部５２は、データ保持部５１が保持した受信信号の符号化を行うものである。

【0030】

方向符号化部５２は、図５に示すように、組み合わせ加算部５２１と、除算部５２２とを備えている。そして、アンテナ部４１ａ、４１ｂ、４１ｃが受信した電磁波の受信信号は、組み合わせ加算部５２１によって加算された後に、除算部５２２によって、加算した信号の数で除算され、平均化される。

【0031】

なお、方向符号化部５２は、第１受信部４０ａの受信信号を第１受信信号とし、第２受信部４０ｂの受信信号を第２受信信号として、第１受信信号と第２受信信号とを加算した後に平均化して、第１加算信号とする。また、方向符号化部５２は、第３受信部４０ｃの受信信号を第３受信信号として、第１受信信号と第３受信信号とを加算した後に平均化して、第２加算信号とする。また、方向符号化部５２は、第１受信信号と第２受信信号と第３受信信号とを加算した後に平均化して、第３加算信号とする。これらの加算信号は、ＦＦＴ処理部５３に送信される。

【0032】

ＦＦＴ処理部５３は、方向符号化部５２から送信された加算信号に対してＦＦＴ処理を行い、周波数を検出するものである。ＦＦＴ処理部５３は、周波数の検出結果と、方向符号化部５２から送信された信号を、方位判定部５４に送信する。

【0033】

図６に示すように、方位判定部５４は、メインローブ判定部５４１と、グレーティングローブ判定部５４２とを備えている。メインローブ判定部５４１は、信号受信部４０が受信した電磁波が、投射電磁波のメインローブＭＬの反射電磁波であるか否かを判定するものである。グレーティングローブ判定部５４２は、信号受信部４０が受信した電磁波が、投射電磁波のグレーティングローブＧＬ１、ＧＬ２の反射電磁波であるか否かを判定するものである。

【0034】

メインローブ判定部５４１は、第１、第２、第３加算信号に現れた複数の信号のうち、第１、第２、第３加算信号で共通して信号強度が最大となった時刻の信号を、信号受信部４０が投射電磁波のメインローブＭＬの反射電磁波を受信して出力した受信信号と判定する。

【0035】

グレーティングローブ判定部５４２は、この信号を除いた残りの信号のうち、第２加算信号よりも第１加算信号において大きく現れた信号を、信号受信部４０が投射電磁波の一方のグレーティングローブＧＬ１の反射電磁波を受信して出力した受信信号と判定する。

【0036】

また、グレーティングローブ判定部５４２は、第１加算信号よりも第２加算信号において大きく現れた信号を、信号受信部４０が投射電磁波の他方のグレーティングローブＧＬ２の反射電磁波を受信して出力した受信信号と判定する。方位判定部５４は、メインローブＭＬとグレーティングローブＧＬ１、ＧＬ２の判定結果、および、ＦＦＴ処理部５３から送信された周波数の検出結果を距離算出部５５に送信する。

【0037】

距離算出部５５は、方位判定部５４から送信された情報に基づいて、物体との距離および物体の速度を算出するものである。本実施形態では、距離算出部５５は、投射電磁波のメインローブＭＬを反射した物体と、グレーティングローブＧＬ１、ＧＬ２を反射した物体の両方について、距離と速度を算出する。信号処理部５０が算出した距離および速度と、物体の方向は、通信部６０によって車両のＥＣＵ等に送信される。

【0038】

例えば、投射電磁波のメインローブＭＬと２つのグレーティングローブＧＬ１、ＧＬ２が、図７に示す位置にある３つの物体１００ａ、１００ｂ、１００ｃで反射したときには、図８に示すように受信信号が出力される。すなわち、アンテナ部４１ａを備える第１受信部４０ａから出力される第１受信信号は、３つの時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３において信号強度が高くなる。また、アンテナ部４１ｂを備える第２受信部４０ｂから出力される第２受信信号は、時刻ｔ２、ｔ３において信号強度が高くなる。また、アンテナ部４１ｃを備える第３受信部４０ｃから出力される第３受信信号は、時刻ｔ１、ｔ３において信号強度が高くなる。なお、図８および後述の図１１では、第１、第２、第３受信信号と、加算信号に含まれる第１、第２、第３受信信号に、異なるハッチングを施してある。

【0039】

これらの受信信号が方向符号化部５２によって処理されると、第１、第２、第３加算信号は、図８に示すようになる。すなわち、第１加算信号は、時刻ｔ２、ｔ３において最も信号強度が高くなり、第２加算信号は、時刻ｔ１、ｔ３において最も信号強度が高くなり、第３加算信号は、時刻ｔ３において最も信号強度が高くなる。

【0040】

このことから、メインローブ判定部５４１は、第１、第２、第３加算信号で共通して信号強度が最大となる時刻ｔ３の信号を、メインローブＭＬの反射電磁波による受信信号であると判定する。

【0041】

そして、グレーティングローブ判定部５４２は、残りの時刻ｔ１、ｔ２の信号のうち、第２加算信号よりも第１加算信号において信号強度が高くなる時刻ｔ２の信号を、一方のグレーティングローブＧＬ１の反射電磁波による受信信号であると判定する。

【0042】

また、グレーティングローブ判定部５４２は、第１加算信号よりも第２加算信号において信号強度が高くなる時刻ｔ１の信号を、他方のグレーティングローブＧＬ２の反射電磁波による受信信号であると判定する。

【0043】

距離算出部５５は、合波部４２ａ、４２ｂ、４２ｃによって生成されたビート信号から、物体１００ａ、１００ｂ、１００ｃとの距離、および、物体１００ａ、１００ｂ、１００ｃの速度を算出する。また、メインローブＭＬとグレーティングローブＧＬ１、ＧＬ２との間の角度は、投射部３１の設計によって定まり、距離算出部５５は、メインローブＭＬの投射方向と、この角度とに基づいて、物体１００ａ、１００ｂ、１００ｃの方向を算出する。

【0044】

本実施形態の効果について説明する。従来の測距モジュールで走査角を増やすには、測距点数を減らす、測距時間を短くする等の方法が考えられる。しかしながら、測距点数を減らすと空間分解能が低下し、測距時間を短くすると受信信号のＳＮ比が低下するため、距離検知性能が低下するおそれがある。また、受光ＯＰＡ等のシステムを増やすことが考えられるが、システムを増やすと、体格やコストが増大するおそれがある。

【0045】

これに対して、本実施形態では、投射電磁波のメインローブとグレーティングローブの両方の反射電磁波を同時に受信する構成とし、３つの受信信号に基づいて物体を検知している。これにより、測距点数や測距時間を減らさずに、走査角を増やすことができる。また、アンテナ部４１を分割し、分割された各アンテナ部が受信する電磁波の組み合わせを変えることにより、アンテナ部の面積の増大による体格の大型化やコストの増加を抑制することができる。また、各受信信号の平均化および符号化によりノイズの影響が低減され、アンテナ部を分割した本実施形態においても、ＳＮ比を維持することができる。

【0046】

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して信号受信部４０の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0047】

図９に示すように、本実施形態では、アンテナ部４１が、２つのアンテナ部４１ａと、アンテナ部４１ｂ、４１ｃとに分かれており、信号受信部４０が第１受信部４０ａを２つ備える構成とされている。信号処理部５０は、２つの第１受信部４０ａ、第２、第３受信部４０ｂ、４０ｃの受信信号の組み合わせに基づいて、信号受信部４０が受信した電磁波が、投射電磁波のメインローブＭＬ、グレーティングローブＧＬ１、ＧＬ２のいずれの反射電磁波であるかを判定する。

【0048】

具体的には、方向符号化部５２は、２つの第１受信部４０ａの受信信号と、第２受信部４０ｂの受信信号とを加算した後に平均化して、第１加算信号とする。また、方向符号化部５２は、２つの第１受信部４０ａの受信信号と、第３受信部４０ｃの受信信号とを加算した後に平均化して、第２加算信号とする。また、方向符号化部５２は、いずれか一方の第１受信部４０ａの受信信号と、第２受信部４０ｂの受信信号と、第３受信部４０ｃの受信信号とを加算した後に平均化して、第３加算信号とする。そして、方位判定部５４、距離算出部５５は、第１実施形態と同様に、メインローブＭＬとグレーティングローブＧＬ１、ＧＬ２の判定を行い、物体との距離、物体の速度、物体の方向を算出する。

【0049】

例えば、投射電磁波のメインローブＭＬと２つのグレーティングローブＧＬ１、ＧＬ２が、図１０に示す位置にある３つの物体１００ａ、１００ｂ、１００ｃで反射したときには、図１１に示すように受信信号が出力される。すなわち、２つの第１受信部４０ａから出力される第１受信信号は、３つの時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３において信号強度が高くなる。また、第２受信部４０ｂから出力される第２受信信号は、時刻ｔ２、ｔ３において信号強度が高くなる。また、第３受信部４０ｃから出力される第３受信信号は、時刻ｔ１、ｔ３において信号強度が高くなる。

【0050】

これらの受信信号が方向符号化部５２によって処理されると、第１、第２、第３加算信号は、図１１に示すようになる。すなわち、第１加算信号は、時刻ｔ２、ｔ３において最も信号強度が高くなり、第２加算信号は、時刻ｔ１、ｔ３において最も信号強度が高くなり、第３加算信号は、時刻ｔ３において最も信号強度が高くなる。

【0051】

このことから、第１実施形態と同様に、時刻ｔ３の信号がメインローブＭＬの反射電磁波による受信信号であると判定される。また、時刻ｔ２の信号が一方のグレーティングローブＧＬ１の反射電磁波による受信信号であると判定され、時刻ｔ１の信号が他方のグレーティングローブＧＬ２の反射電磁波による受信信号であると判定される。

【0052】

そして、合波部４２ａ、４２ｂ、４２ｃによって生成されたビート信号から、物体１００ａ、１００ｂ、１００ｃとの距離、および、物体１００ａ、１００ｂ、１００ｃの速度が算出される。また、メインローブＭＬの投射方向等に基づいて、物体１００ａ、１００ｂ、１００ｃの方向が算出される。

【0053】

本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、アンテナ部４１ａを２つ備え、２つの第１受信部４０ａからの受信信号が第１、第２加算信号に含まれる構成とすることにより、第１、第２加算信号の信号強度が高くなり、物体の検出精度を向上させることができる。

【0054】

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して物体との距離の測定方法を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0055】

本実施形態の測距モジュールは、ＴＯＦ（Time of Flight）方式によって物体との距離を測定する。具体的には、図１２に示すように、信号受信部４０が合波部４２を備えず、アンテナ部４１によって受信された電磁波がそのまま電気変換部４３に送信されるようになっている。また、図１３に示すように、信号処理部５０がＦＦＴ処理部５３を備えず、方向符号化部５２から方位判定部５４に信号が送信されるようになっている。

【0056】

そして、距離算出部５５は、信号送信部１０によって電磁波が送信されてから信号受信部４０によって反射電磁波が受信されるまでの時間に基づいて、物体との距離を算出する。通信部６０は、信号処理部５０が算出した距離と、物体の方向とをＥＣＵ等に送信する。

【0057】

このようにＴＯＦ方式で距離を測定する本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0058】

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

【0059】

例えば、上記第３実施形態では、第１実施形態に対して物体との距離の測定方法を変更したが、第２実施形態においてＴＯＦ方式で距離を測定してもよい。

【符号の説明】

【0060】

１０ 信号送信部
３０ 走査部
４０ 信号受信部
４０ａ 第１受信部
４０ｂ 第２受信部
４０ｃ 第３受信部
５０ 信号処理部

【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】