特許 7633375 センサ装置、制御装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体

(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】2025-02-10

(45)【発行日】2025-02-19

(54)【発明の名称】センサ装置、制御装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/484 20060101AFI20250212BHJP

   G01S 17/89 20200101ALI20250212BHJP

【ＦＩ】

G01S7/484

G01S17/89

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2023505571

(86)(22)【出願日】2022-03-08

(86)【国際出願番号】 JP2022009949

(87)【国際公開番号】W WO2022191175

(87)【国際公開日】2022-09-15

【審査請求日】2023-09-06

(31)【優先権主張番号】P 2021038057

(32)【優先日】2021-03-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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

(73)【特許権者】

【識別番号】520001073

【氏名又は名称】パイオニアスマートセンシングイノベーションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110928

【弁理士】

【氏名又は名称】速水 進治

(74)【代理人】

【識別番号】100127236

【弁理士】

【氏名又は名称】天城 聡

(72)【発明者】

【氏名】永田 宏

(72)【発明者】

【氏名】出田 亮

【審査官】藤田 都志行

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－０５０７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１５６１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０９３３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１８９３６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２４５９０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３５５８０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３５３７５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１２７８５４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０８５０８４３０（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８０１８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／４８－ ７／５１

Ｇ０１Ｓ １７／００－１７／９５

Ｇ０１Ｃ ３／００－ ３／３２

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｇ０２Ｂ ２６／１０－２６／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

走査部と、
前記走査部によって照射された複数のスポットからの反射ビームの受光結果に基づいて、照射される複数のスポットが第１の所定条件を満たすまで、前記走査部によって照射される前記複数のスポットの密度分布を制御する制御部と、
を備えるセンサ装置。

【請求項2】

請求項１に記載のセンサ装置において、
前記制御部は、前記走査部の走査速度を制御することで、前記密度分布を制御する、センサ装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のセンサ装置において、
前記第１の所定条件は、前記走査部によって得られる視野の中から区画された領域内の前記複数のスポットの数が所定値以上であるか否かを含む、センサ装置。

【請求項4】

請求項３に記載のセンサ装置において、
前記所定値は、前記領域内の前記複数のスポットの所定方向の点の数である、センサ装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載のセンサ装置において、
前記第１の所定条件は、前記走査部によって得られる視野の中から区画された領域内の前記複数のスポットから生成される点群を用いての物体の検知、認識又は識別の成否を含む、センサ装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載のセンサ装置において、
前記第１の所定条件は、前記走査部の走査によって得られる視野の中から区画された領域内の前記複数のスポットのオーバラップ率が所定値以上であるか否かを含む、センサ装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載のセンサ装置において、
前記制御部は、前記走査部によって得られる視野の中から区画された複数の領域の中から第２の所定条件に応じて選択された領域の前記複数のスポットの前記密度分布を制御する、センサ装置。

【請求項8】

請求項７に記載のセンサ装置において、
前記第２の所定条件は、前記複数の領域の各々の危険度を含む、センサ装置。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一項に記載のセンサ装置において、
前記制御部は、前記複数のスポットから生成される点群を用いて検知、認識又は識別された物体に識別子を付与する、センサ装置。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載のセンサ装置において、
視野の少なくとも一部分が、前記走査部によって得られる視野の少なくとも一部分と重なるセンサ部をさらに備えるセンサ装置。

【請求項11】

請求項１～１０のいずれか一項に記載のセンサ装置において、
前記制御部は、前記複数のスポットが前記第１の所定条件を満たさない場合、前記密度分布の制御を停止する、センサ装置。

【請求項12】

請求項１～１１のいずれか一項に記載のセンサ装置において、
前記制御部は、前記走査部によって得られる視野の中から区画された領域内の前記複数のスポットから生成される点群を用いて検知、認識又は識別された物体が所定時間以上静止している場合、前記密度分布の制御を停止する、センサ装置。

【請求項13】

請求項１～１２のいずれか一項に記載のセンサ装置において、
前記制御部による前記複数のスポットの密度の変化の割合が前記複数のスポットの方向に応じて異なる、センサ装置。

【請求項14】

請求項１～１３のいずれか一項に記載のセンサ装置において、
前記制御部は、前記走査部によって得られる視野の一部分の前記複数のスポットの前記密度分布と、前記視野の他の一部分の前記複数のスポットの前記密度分布と、を異ならせる、センサ装置。

【請求項15】

走査部によって照射された複数のスポットからの反射ビームの受光結果に基づいて、照射される複数のスポットが第１の所定条件を満たすまで、前記走査部によって照射される前記複数のスポットの密度分布を制御する制御部を備える制御装置。

【請求項16】

コンピュータが、走査部によって照射された複数のスポットからの反射ビームの受光結果に基づいて、照射される複数のスポットが第１の所定条件を満たすまで、前記走査部によって照射される前記複数のスポットの密度分布を制御する、制御方法。

【請求項17】

コンピュータに、走査部の走査によって照射された複数のスポットからの反射ビームの受光結果に基づいて、照射される複数のスポットが第１の所定条件を満たすまで、前記走査部によって照射される前記複数のスポットの密度分布を制御する機能を持たせるプログラム。

【請求項18】

請求項１７に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサ装置、制御装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）等の様々なセンサ装置が開発されている。センサ装置は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー等の走査部を備えている。走査部は、パルスレーザ等の光源から繰り返して出射された複数のビームを反射して、視野（ＦＯＶ）内に複数のスポットを照射する。センサ装置は、複数のスポットからの反射ビームをＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）等の光検知素子によって検知する。センサ装置は、光検知素子の検知結果を用いて点群を生成し、複数のスポットが照射された物体を検知、認識又は識別する。

【0003】

特許文献１には、センサ装置の一例について記載されている。センサ装置は、第１ＬｉＤＡＲと、第２ＬｉＤＡＲと、を備えている。第１ＬｉＤＡＲは、ＦＯＶ内の空間的に均一に複数のビームを照射している。第２ＬｉＤＡＲは、ＦＯＶ内の空間的に非均一に複数のビームを照射している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特表２０１９－５２６０５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

物体に照射する複数のスポットの密度分布を制御して複数のスポットの密度を増加させることで、当該物体を比較的高解像度で検知、認識又は識別することがある。しかしながら、複数のスポットの密度を単に増加させるだけでは、ＦＯＶが小さくなることで、物体の検出範囲が必要以上に狭くなったり、複数のスポットの密度が必要以上に高くなったりする等、複数のスポットの密度分布が適切な分布にならないことがある。

【0006】

本発明が解決しようとする課題としては、複数のスポットの密度分布を適切な分布に制御することが一例として挙げられる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に記載の発明は、
走査部と、
前記走査部によって照射される複数のスポットが第１の所定条件を満たすまで、前記走査部によって照射される前記複数のスポットの密度分布を制御する制御部と、
を備えるセンサ装置である。

【0008】

請求項１５に記載の発明は、
走査部によって照射される複数のスポットが第１の所定条件を満たすまで、前記走査部によって照射される前記複数のスポットの密度分布を制御する制御部を備える制御装置である。

【0009】

請求項１６に記載の発明は、
コンピュータが、走査部によって照射される複数のスポットが第１の所定条件を満たすまで、前記走査部によって照射される前記複数のスポットの密度分布を制御する、制御方法である。

【0010】

請求項１７に記載の発明は、
コンピュータに、走査部の走査によって照射される複数のスポットが第１の所定条件を満たすまで、前記走査部によって照射される前記複数のスポットの密度分布を制御する機能を持たせるプログラムである。

【0011】

請求項１８に記載の発明は、
上記プログラムを記憶した記憶媒体である。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態に係るセンサ装置を示す図である。

【図2】実施形態に係る制御部の制御の一例を示すフローチャートである。

【図3】制御部のハードウエア構成を例示する図である。

【図4】変形例に係るセンサ装置を示す図である。

【図5】実施例に係る制御部の制御の第１例を示すフローチャートである。

【図6】図５に示した制御の一例を説明するための図である。

【図7】図５に示した制御の一例を説明するための図である。

【図8】実施例に係る制御部の制御の第２例を示すフローチャートである。

【図9】実施例に係る制御部の制御の第３例を示すフローチャートである。

【図10】光源から出射されるビームを第２方向に走査するための第１駆動信号及び第２駆動信号の一例を説明するためのグラフである。

【図11】図１０に示した第１駆動信号によって走査部を駆動した場合の複数のスポットの一例を示す図である。

【図12】図１０に示した第２駆動信号によって走査部を駆動した場合の複数のスポットの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態、変形例及び実施例について、図面を用いて説明する。すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

【0014】

本明細書において、「第１」、「第２」、「第３」等の序数詞は、特に断りのない限り、同様の名称が付された構成を単に区別するために付されたものであり、構成の特定の特徴（例えば、順番又は重要度）を意味するものではない。

【0015】

図１は、実施形態に係るセンサ装置１０を示す図である。

【0016】

図１において、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ又は第３方向Ｚを示す矢印は、当該矢印の基端から先端に向かう方向が当該矢印によって示される方向の正方向であり、かつ当該矢印の先端から基端に向かう方向が当該矢印によって示される方向の負方向であることを示している。

【0017】

第１方向Ｘは、鉛直方向に直交する水平方向に平行な一方向である。第３方向Ｚの負方向から見て、第１方向Ｘの正方向は、水平方向の右から左に向かう方向となっており、第１方向Ｘの負方向は、水平方向の左から右に向かう方向となっている。第２方向Ｙは、鉛直方向に平行な方向である。第２方向Ｙの正方向は、鉛直方向の下から上に向かう方向となっており、第２方向Ｙの負方向は、鉛直方向の上から下に向かう方向となっている。第３方向Ｚは、水平方向に平行かつ第１方向Ｘに直交する一方向である。第１方向Ｘの負方向から見て、第３方向Ｚの正方向は、水平方向の左から右に向かう方向となっており、第３方向Ｚの負方向は、水平方向の右から左に向かう方向となっている。第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、第３方向Ｚ、水平方向及び鉛直方向の関係は、上述した例に限定されない。第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、第３方向Ｚ、水平方向及び鉛直方向の関係は、センサ装置１０の配置に応じて異なる。例えば、第３方向Ｚが鉛直方向に平行になっていてもよい。

【0018】

センサ装置１０は、走査部１００、光源１１０及び制御部２００を備えている。

【0019】

本実施形態において、走査部１００は、直交する２つの所定の回転軸の周りに回転又は揺動可能なＭＥＭＳミラーである。具体的には、走査部１００は、２つの回転軸のうちの一方を回転又は搖動させることで、光源１１０から走査部１００に入射するビームを第３方向Ｚに垂直な仮想平面上で第１方向Ｘに走査している。走査部１００は、２つの回転軸のうちの他方を回転又は搖動させることで、光源１１０から走査部１００に入射するビームを第３方向Ｚに垂直な仮想平面上で第２方向Ｙに走査している。走査部１００は、ＭＥＭＳミラーと異なる走査部、例えばポリゴンミラーやガルバノミラーであってもよい。

【0020】

光源１１０は、例えばパルスレーザである。走査部１００は、光源１１０から時間的に繰り返して出射された複数のビームを走査線Ｌに沿って走査する。図１に示す走査線Ｌは、第３方向Ｚに直交する仮想平面に投影された走査線を示している。図１において光源１１０から走査部１００を経由して走査線Ｌにかけて延びる破線は、あるタイミングで光源１１０から出射されて走査部１００によって仮想平面に向けて反射されたビームの方向を示している。光源１１０から時間的に繰り返して出射された複数のビームが走査部１００によって走査線Ｌに沿って照射されることで、走査線Ｌに沿って複数のスポットが照射される。センサ装置１０の視野（ＦＯＶ）は、走査部１００によって走査される領域の少なくとも一部分を有している。

【0021】

センサ装置１０は、複数のスポットからの反射ビームを不図示のＡＰＤ等の光検知素子によって検知している。センサ装置１０は、光検知素子の検知結果を用いて点群を生成し、複数のスポットが照射された物体を検知、認識又は識別する。以下、必要に応じて、センサ装置１０によって検知、認識又は識別される物体を標的物体という。

【0022】

一例において、センサ装置１０は、コアキシャルＬｉＤＡＲである。この場合、走査部１００から複数のスポットに向けて照射するビームの光軸と、複数のスポットからセンサ装置１０に向けて戻る反射ビームの光軸と、が同一軸上に位置している。或いは、センサ装置１０は、バイアキシャルＬｉＤＡＲであってもよい。この場合、走査部１００から複数のスポットに向けて照射するビームの光軸と、複数のスポットからセンサ装置１０に向けて戻る反射ビームの光軸と、は同一軸上にない。

【0023】

図２は、実施形態に係る制御部２００の制御の一例を示すフローチャートである。

【0024】

制御部２００は、走査部１００によって照射される複数のスポットが所定条件を満たすか否かを判断する（判断ステップＳ２０）。制御部２００は、走査部１００によって照射される複数のスポットが所定条件を満たすまで、走査部１００によって照射される複数のスポットの密度分布を制御している（判断ステップＳ２０のＮｏ、制御ステップＳ４０）。制御部２００は、走査部１００によって照射される複数のスポットが所定条件を満たす場合（判断ステップＳ２０のＹｅｓ）、複数のスポットの密度分布の制御を停止する。一例として、次いで、センサ装置１０は、判断ステップＳ２０及び制御ステップＳ４０後の状態の密度分布の複数のスポットを用いて、標的物体を検知、認識又は識別する。

【0025】

判断ステップＳ２０及び制御ステップＳ４０を行う場合、判断ステップＳ２０及び制御ステップＳ４０を行わない場合と比較して、標的物体を高解像度で検知、認識又は識別することができる。例えば、走査部１００から標的物体までの距離が比較的遠距離である場合を想定する。光源１１０から繰り返して出射されて走査部１００によって標的物体に向けて反射される複数のビームの空間的間隔は、走査部１００から標的物体に向かうにつれて広がる。したがって、走査部１００から標的物体までの距離が比較的遠距離であって判断ステップＳ２０及び制御ステップＳ４０を行わない場合、標的物体に照射される複数のスポットの密度が比較的低くなって、標的物体に照射される複数のスポットの数が十分に多くならないことがある。これに対して、判断ステップＳ２０及び制御ステップＳ４０を行う場合、判断ステップＳ２０及び制御ステップＳ４０を行わない場合と比較して、判断ステップＳ２０の所定条件を適切に設定することで、標的物体に照射される複数のスポットの数を増加させることができる。上記では走査部１００から標的物体までの距離が比較的遠距離である場合について説明した。しかしながら、判断ステップＳ２０及び制御ステップＳ４０を行う場合、走査部１００から標的物体までの距離の大きさにかかわらず、判断ステップＳ２０及び制御ステップＳ４０を行わない場合と比較して、標的物体を高解像度で検知、認識又は識別することができる。

【0026】

判断ステップＳ２０における所定条件は、標的物体に照射される複数のスポットの密度が増加しても、ＦＯＶの大きさ、すなわち検出範囲が必要以上に小さくならなかったり、複数のスポットの密度が必要以上に高くならなかったりする等、複数のスポットの密度分布を適切な分布にすることができる。したがって、判断ステップＳ２０及び制御ステップＳ４０を行う場合、判断ステップＳ２０及び制御ステップＳ４０を行わない場合と比較して、ＦＯＶの大きさが必要以上に小さくならなかったり、複数のスポットの密度が必要以上に高くならなかったりする等、複数のスポットの密度分布を適切な分布に制御することができる。

【0027】

一例として、制御ステップＳ４０において、制御部２００は、走査部１００の走査速度を制御することで、複数のスポットの密度分布を制御してもよい。例えば走査部１００がＭＥＭＳミラーである場合、走査部１００の走査速度は、ＭＥＭＳミラーの角速度で決まる。例えば、光源１１０から繰り返して出射されるビームの繰り返し時間を短くすることで複数のスポットの密度分布を増加させることが、アイセーフ等の要因から認められない場合、走査部１００の走査速度を制御することで、複数のスポットの密度分布を制御する。具体的には、光源１１０から繰り返して出射されるビームの繰り返し時間が一定の場合、走査部１００の走査速度を所定速度より遅くしたときの複数のスポットの密度は、走査部１００の走査速度を所定速度にしたときの複数のスポットの密度より高くなる。光源１１０から繰り返して出射されるビームの繰り返し時間が一定の場合、走査部１００の走査速度を所定速度より速くしたときの複数のスポットの密度は、走査部１００の走査速度を所定速度にしたときの複数のスポットの密度より低くなる。制御部２００による複数のスポットの密度分布の制御方法は、上述した例に限定されない。

【0028】

一例として、制御ステップＳ４０において、制御部２００は、ＦＯＶ全体の大きさを制御することで複数のスポットの密度分布を制御してもよい。例えば、ＦＯＶ全体の大きさを所定の大きさより小さくしたときの複数のスポットの密度は、ＦＯＶ全体の大きさが所定の大きさであるときの複数のスポットの密度より高くなる。ＦＯＶ全体の大きさを所定の大きさより大きくしたときの複数のスポットの密度は、ＦＯＶ全体の大きさが所定の大きさであるときの複数のスポットの密度より低くなる。或いは、制御ステップＳ４０において、制御部２００は、ＦＯＶの一部分の複数のスポットの密度分布と、ＦＯＶの他の一部分の複数のスポットの密度分布と、を異ならせてもよい。

【0029】

一例として、制御ステップＳ４０において、制御部２００による複数のスポットの密度の変化の割合は、複数のスポットの方向に応じて異なっていてもよい。例えば、標的物体が、人等、第１方向Ｘよりも第２方向Ｙに長手方向を有する物体である場合、第２方向Ｙにあまり高い解像度を要求されないことがある。この場合、制御部２００は、複数のスポットの第１方向Ｘの密度の増加率を複数のスポットの第２方向Ｙの密度の増加率より高くする。この制御において、制御部２００は、複数のスポットの第２方向Ｙにおける密度分布を変化させなくてもよい。或いは、例えば、標的物体が、自動車等、第２方向Ｙよりも第１方向Ｘに長手方向を有する物体である場合、第１方向Ｘにあまり高い解像度を要求されないことがある。この場合、制御部２００は、複数のスポットの第２方向Ｙの密度の増加率を複数のスポットの第１方向Ｘの密度の増加率より高くする。この制御において、制御部２００は、複数のスポットの第１方向Ｘにおける密度分布を変化させなくてもよい。制御部２００による複数のスポットの密度の変化の割合を複数のスポットの方向に応じて適切に異ならせることで、標的物体に応じて複数のスポットの第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの適切な粗密度合いを設定することができ、標的物体の認識又は識別に適した点群を生成することができる。

【0030】

一例として、制御部２００は、複数のスポットから生成される点群を用いて検知、認識又は識別された物体に識別子を付与してもよい。識別子が付与された物体は、比較的高密度の複数のスポットを照射しなくても、トラッキング処理によって検知、認識又は識別することができる。このため、識別子が付与された後、制御部２００は、複数のスポットの密度分布を初期の密度分布、すなわち、図２に示す制御前の密度分布に戻してもよい。この場合、制御部２００は、識別子が付与された物体と異なる他の物体に照射される複数のスポットの密度分布を制御することができる場合がある。

【0031】

一例として、制御部２００は、走査部１００によって照射される複数のスポットが所定条件を満たさない場合（判断ステップＳ２０のＮｏ）、複数のスポットの密度分布の制御を停止してもよい。複数のスポットの密度分布の制御を停止した後、制御部２００は、複数のスポットの密度分布を初期の密度分布、すなわち、図２に示す制御前の密度分布に戻してもよい。例えば、制御部２００の制御によって複数のスポットの少なくとも一部分の密度が所定の上限値に達したとき、制御部２００は、複数のスポットの密度分布の制御を停止する。或いは、例えば、制御部２００が判断ステップＳ２０及び制御ステップＳ４０を行う時間が所定の上限時間に達したとき、制御部２００は、複数のスポットの密度分布の制御を停止する。

【0032】

一例として、制御部２００は、標的物体が所定時間以上静止している場合、複数のスポットの密度分布の制御を停止してもよい。複数のスポットの密度分布の制御を停止した後、制御部２００は、複数のスポットの密度分布を初期の密度分布、すなわち、図２に示す制御前の密度分布に戻してもよい。この場合、制御部２００は、所定時間静止していた物体と異なる他の物体に照射される複数のスポットの密度分布を制御することができる。例えば、移動する自動車を標的物体としているにもかかわらず標的物体が所定時間以上静止している場合、制御部２００は、複数のスポットが照射されている物体が駐車又は停車している自動車であると判断することができる。或いは、人を標的物体としているにもかかわらず標的物体が所定時間以上静止している場合、制御部２００は、複数のスポットが照射されている物体が人に近似した別の物体であると判断することができる。

【0033】

図３は、制御部２００のハードウエア構成を例示する図である。制御部２００は、集積回路３００を用いて実装されている。集積回路３００は、例えばＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）である。

【0034】

集積回路３００は、バス３０２、プロセッサ３０４、メモリ３０６、ストレージデバイス３０８、入出力インタフェース３１０及びネットワークインタフェース３１２を有する。バス３０２は、プロセッサ３０４、メモリ３０６、ストレージデバイス３０８、入出力インタフェース３１０及びネットワークインタフェース３１２が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ３０４、メモリ３０６、ストレージデバイス３０８、入出力インタフェース３１０及びネットワークインタフェース３１２を互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。プロセッサ３０４は、マイクロプロセッサ等を用いて実現される演算処理装置である。メモリ３０６は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を用いて実現されるメモリである。ストレージデバイス３０８は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリ等を用いて実現されるストレージデバイスである。

【0035】

入出力インタフェース３１０は、集積回路３００を周辺デバイスと接続するためのインタフェースである。入出力インタフェース３１０には走査部１００が接続されている。

【0036】

ネットワークインタフェース３１２は、集積回路３００をネットワークに接続するためのインタフェースである。このネットワークは、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）ネットワークである。ネットワークインタフェース３１２がネットワークに接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。

【0037】

ストレージデバイス３０８は、制御部２００の機能を実現するためのプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ３０４は、これらのプログラムモジュールをメモリ３０６に読み出して実行することで、制御部２００の機能を実現する。

【0038】

集積回路３００のハードウエア構成は、図３に示した構成に限定されない。例えば、プログラムモジュールはメモリ３０６に格納されてもよい。この場合、集積回路３００は、ストレージデバイス３０８を備えていなくてもよい。

【0039】

図４は、変形例に係るセンサ装置１０Ａを示す図である。変形例に係るセンサ装置１０Ａは、以下の点を除いて、実施形態に係るセンサ装置１０と同様である。

【0040】

センサ装置１０Ａは、センサ部５００Ａをさらに備えている。センサ部５００Ａは、例えば、カメラ等の撮像部や、ＬｉＤＡＲ等のセンサである。センサ部５００ＡのＦＯＶと、走査部１００によって得られるＦＯＶと、を第３方向Ｚに垂直な仮想平面に投影した場合、センサ部５００ＡのＦＯＶの少なくとも一部分は、走査部１００によって得られるＦＯＶの少なくとも一部分と重なっている。したがって、走査部１００のＦＯＶが制御部２００の制御によって走査部１００の初期状態におけるＦＯＶより狭くなっても、走査部１００のＦＯＶの外側に存在する物体をセンサ部５００Ａによって検知、認識又は識別することができる。

【実施例】

【0041】

図５は、実施例に係る制御部２００の制御の第１例を示すフローチャートである。

【0042】

まず、制御部２００は、走査部１００によって得られるＦＯＶの中から少なくとも１つの領域を区画する（区画ステップＳ１０Ａ）。具体的には、区画ステップＳ１０Ａにおいて、制御部２００は、道路、床、壁等に照射された複数のスポットから生成される点群等、人、自動車等の標的物体の検知、認識又は識別に不要な点群を除きつつ、互いに比較的近接している点群を他の点群から区画している。以下、必要に応じて、走査部１００によって得られるＦＯＶの中から区画された領域を区画領域という。区画領域は、長方形や台形のような直線で区切られたものに限らず、自由曲線で区切られた領域でもよい。

【0043】

一例として、区画ステップＳ１０ＡにおいてＦＯＶの中から複数の領域が区画された場合、後述する判断ステップＳ２０Ａ及び制御ステップＳ４０Ａにおいて、制御部２００は、ＦＯＶの中から区画された複数の領域の中から危険度等の所定条件に応じて選択された領域の複数のスポットの密度分布を制御してもよい。例えば、制御部２００は、ＦＯＶの中から区画された複数の領域の中から、危険度が高い領域から危険度が低い領域への優先順位で選択された少なくとも１つの領域の複数のスポットの密度分布を制御する。この制御において、制御部２００は、ＦＯＶの中から選択された複数の領域のすべての領域の複数のスポットの密度分布を制御してもよいし、又はＦＯＶの中から選択された複数の領域のすべての領域の複数のスポットの密度分布を制御しなくてもよい。例えば、センサ装置１０が特定の部屋にセキュリティ用途で設けられる場合、制御部２００は、その部屋の入口に近い領域ほど危険度が高く、その部屋の入口から遠い領域ほど危険度が低いものと判断する。この場合、制御部２００は、ＦＯＶの中から区画された複数の領域の中から、その部屋の入口に近い領域からその部屋の入口から遠い領域への優先順位で選択された少なくとも１つの領域の複数のスポットの密度分布を制御する。また、例えば、センサ装置１０が特定の自動車に自動運転の用途で搭載されている場合、制御部２００は、その自動車に近い領域ほど危険度が高く、その自動車から遠い領域ほど危険度が低いものと判断する。この場合、制御部２００は、ＦＯＶの中から区画された複数の領域の中から、その自動車に近い領域からその自動車から遠い領域への優先順位で選択された少なくとも１つの領域の複数のスポットの密度分布を制御する。

【0044】

一例において、区画ステップＳ１０Ａにおいて、制御部２００は、区画領域内の点群の重心位置を算出した結果を用いて制御してもよい。

【0045】

区画ステップＳ１０Ａ後、制御部２００は、区画領域内の複数のスポットの数が所定値以上であるか否かを判断する（判断ステップＳ２０Ａ）。制御部２００は、区画領域内の複数のスポットの数が所定値以上となるまで、複数のスポットの密度分布を制御している（判断ステップＳ２０ＡのＮｏ、制御ステップＳ４０Ａ）。制御部２００は、区画領域内の複数のスポットの数が所定値以上である場合（判断ステップＳ２０ＡのＹｅｓ）、複数のスポットの密度分布の制御を停止する。

【0046】

判断ステップＳ２０Ａにおける所定値は、標的物体に応じて標的物体の検知、認識又は識別に必要な複数のスポットの点の数となっている。したがって、判断ステップＳ２０Ａ及び制御ステップＳ４０Ａを行う場合、判断ステップＳ２０Ａ及び制御ステップＳ４０Ａを行わない場合と比較して、標的物体を高解像度で検知、認識又は識別することができる。

【0047】

判断ステップＳ２０Ａにおける所定値は、標的物体に照射される複数のスポットの密度が増加しても、ＦＯＶの大きさが必要以上に小さくならなかったり、複数のスポットの密度が必要以上に高くならなかったりする等、複数のスポットの密度分布が適切な分布になる値にすることができる。したがって、判断ステップＳ２０Ａ及び制御ステップＳ４０Ａを行う場合、判断ステップＳ２０Ａ及び制御ステップＳ４０Ａを行わない場合と比較して、ＦＯＶの大きさが必要以上に小さくならなかったり、複数のスポットの密度が必要以上に高くならなかったりする等、複数のスポットの密度分布を適切な分布に制御することができる。

【0048】

判断ステップＳ２０Ａにおける所定値は、区画領域内の複数のスポットの総数であってもよいし、又は区画領域内の複数のスポットの第１方向Ｘ、第２方向Ｙ等の所定方向の数であってもよい。例えば、標的物体が、人等、第１方向Ｘよりも第２方向Ｙに長手方向を有する物体である場合、第２方向Ｙにあまり高い解像度を要求されないことがある。この場合、判断ステップＳ２０Ａにおける所定値は、区画領域内の複数のスポットの第１方向Ｘの数としてもよい。或いは、例えば、標的物体が、自動車等、第２方向Ｙよりも第１方向Ｘに長手方向を有する物体である場合、第１方向Ｘにあまり高い解像度を要求されないことがある。この場合、判断ステップＳ２０Ａにおける所定値は、区画領域内の複数のスポットの第２方向Ｙの数としてもよい。

【0049】

図６及び図７は、図５に示した制御の一例を説明するための図である。

【0050】

図６及び図７において、第３方向Ｚを示すＸ付き丸は、紙面の手前から奥に向かう方向が第３方向Ｚの正方向であり、紙面の奥から手前に向かう方向が第３方向Ｚの負方向であることを示している。

【0051】

図６及び図７では、走査部１００によって、人である標的物体Ｑに複数のスポットＰが照射されている。図６において、複数のスポットＰは、第１方向Ｘに３列かつ第２方向Ｙに４行並んでいる。図７において、複数のスポットＰは、第１方向Ｘに５列かつ第２方向Ｙに４行並んでいる。

【0052】

まず、区画ステップＳ１０Ａとして、図６に示す例において、制御部２００は、標的物体Ｑに照射された少なくとも１つのスポットＰを、標的物体Ｑに照射されていない少なくとも１つのスポットＰから区画する。図６に示す例では、第１方向Ｘの正方向側から１列目かつ第２方向Ｙの正方向側から２行目の１つのスポットＰの少なくとも一部分と、第１方向Ｘの正方向側から２列目かつ第２方向Ｙの正方向側から１行目、２行目、３行目及び４行目の４つのスポットＰの各々の少なくとも一部分と、第１方向Ｘの正方向側から３列目かつ第２方向Ｙの正方向側から２行目の１つのスポットＰの少なくとも一部分と、が標的物体Ｑに照射されている。制御部２００は、標的物体Ｑに照射されたこれらのスポットＰを含む区画領域を特定する。

【0053】

次いで、判断ステップＳ２０Ａとして、制御部２００は、図６に示す例おいて区画領域内のスポットＰの数が所定値以上であるか否かを判断する。例えば、判断ステップＳ２０Ａにおける所定値が区画領域内のスポットＰの総数である場合、制御部２００は、図６に示す例における区画領域内のスポットＰの総数６が当該所定値以上であるか否かを判断する。或いは、例えば、判断ステップＳ２０Ａにおける所定値が区画領域内のスポットＰの第１方向Ｘの数である場合、制御部２００は、図６に示す例における区画領域内のスポットＰの第１方向Ｘの数３が当該所定値以上であるか否かを判断する。

【0054】

判断ステップＳ２０Ａにおいて制御部２００が図６に示す例における区画領域内のスポットＰの数が所定値以上でないと判断した場合、制御ステップＳ４０Ａとして、制御部２００は、図６に示す状態から図７に示す状態にかけて、区画領域内のスポットＰの数を増加させるように制御する。図６に示す状態から図７に示す状態にかけて、制御部２００は、区画領域内のスポットＰの第２方向Ｙの数は変化させずに、区画領域内のスポットＰの第１方向Ｘの数を増加させている。図７に示す例では、第１方向Ｘの正方向側から１列目かつ第２方向Ｙの正方向側から２行目の１つのスポットＰの少なくとも一部分と、第１方向Ｘの正方向側から２列目、３列目及び４列目かつ第２方向Ｙの正方向側から１行目、２行目、３行目及び４行目の１２のスポットＰの各々の少なくとも一部分と、第１方向Ｘの正方向側から５列目かつ第２方向Ｙの正方向側から２行目の１つのスポットＰの少なくとも一部分と、が標的物体Ｑに照射されている。

【0055】

次いで、判断ステップＳ２０Ａとして、図６を用いて説明した判断ステップＳ２０Ａと同様にして、制御部２００は、区画領域内のスポットＰの数が所定値以上であるか否かを判断する。図７に示す例において、制御部２００が、区画領域内のスポットＰの数が所定値以上であると判断した場合、制御部２００は、区画領域内の複数のスポットＰの密度分布の制御を停止する。

【0056】

次いで、センサ装置１０は、図７に示す状態の密度分布の複数のスポットＰを用いて、標的物体Ｑを検知、認識又は識別する。

【0057】

図８は、実施例に係る制御部２００の制御の第２例を示すフローチャートである。

【0058】

まず、制御部２００は、図５に示したフローチャートの区画ステップＳ１０Ａと同様にして、区画ステップＳ１０Ｂを行う。

【0059】

次いで、制御部２００は、区画領域内の複数のスポットから生成される点群を用いての物体の検知、認識又は識別の成否を判断する（判断ステップＳ２０Ｂ）。制御部２００は、区画領域内の複数のスポットから生成される点群を用いての物体の検知、認識又は識別が成功するまで、複数のスポットの密度分布を制御している（判断ステップＳ２０ＢのＮｏ、制御ステップＳ４０Ｂ）。制御部２００は、区画領域内の複数のスポットから生成される点群を用いての物体の検知、認識又は識別が成功した場合（判断ステップＳ２０ＢのＹｅｓ）、複数のスポットの密度分布の制御を停止する。

【0060】

一例として、制御部２００は、区画領域内の複数のスポットから生成される点群を用いての物体の検知、認識又は識別が成功しない場合（判断ステップＳ２０ＢのＮｏ）、複数のスポットの密度分布の制御を停止してもよい。複数のスポットの密度分布の制御を停止した後、制御部２００は、複数のスポットの密度分布を初期の密度分布、すなわち、図８に示す制御前の密度分布に戻してもよい。例えば、制御部２００の制御によって複数のスポットの少なくとも一部分の密度が所定の上限値に達したとき、制御部２００は、複数のスポットの密度分布の制御を停止する。或いは、例えば、制御部２００が判断ステップＳ２０Ｂ及び制御ステップＳ４０Ｂを行う時間が所定の上限時間に達したとき、制御部２００は、複数のスポットの密度分布の制御を停止する。

【0061】

判断ステップＳ２０Ｂ及び制御ステップＳ４０Ｂを行う場合、区画領域内の物体の検知、認識又は識別が成功するまで標的物体に照射される複数のスポットの密度が増加される。標的物体の検知、認識又は識別の成否は、例えば、標的物体に照射された複数のスポットからの反射ビームを用いて生成される点群を機械学習等の認識処理にかけることによって判断される。或いは、例えば、検知、認識又は識別の対象となる物体の大きさと、走査部１００から区画領域内の複数のスポットの重心位置までの距離との関係から、走査部１００から区画領域内の複数のスポットに照射する複数のビームの角度ピッチをいずれのピッチにすれば区画領域内の物体の検知、認識又は識別が成功するかが、機械学習の結果等から予め決定されている場合がある。この場合、制御部２００は、走査部１００から区画領域内の複数のスポットに照射する複数のビームの角度ピッチを、区画領域内の物体の検知、認識又は識別が成功するためのピッチに制御することができる。

【0062】

判断ステップＳ２０Ｂ及び制御ステップＳ４０Ｂを行う場合、ＦＯＶの大きさが必要以上に小さくなったり、複数のスポットの密度が必要以上に高くなったりする等、複数のスポットの密度分布が適切な分布からずれる前に複数のスポットの密度の増加を停止することができる。したがって、判断ステップＳ２０Ｂ及び制御ステップＳ４０Ｂを行う場合、判断ステップＳ２０Ｂ及び制御ステップＳ４０Ｂを行わない場合と比較して、ＦＯＶの大きさが必要以上に小さくならなかったり、複数のスポットの密度が必要以上に高くならなかったりする等、複数のスポットの密度分布を適切な分布に制御することができる。

【0063】

図９は、実施例に係る制御部２００の制御の第３例を示すフローチャートである。

【0064】

まず、制御部２００は、図５に示したフローチャートの区画ステップＳ１０Ａと同様にして、区画ステップＳ１０Ｃを行う。

【0065】

次いで、制御部２００は、区画領域内の複数のスポットのオーバラップ率が所定値以上であるか否かを判断する（判断ステップＳ２０Ｃ）。制御部２００は、区画領域内の複数のスポットのオーバラップ率が所定値以上となるまで、複数のスポットの密度分布を制御している（判断ステップＳ２０ＣのＮｏ、制御ステップＳ４０Ｃ）。例えば、図７に示したように複数のスポットの密度を増加させた場合、複数のスポット内の隣り合うスポットの少なくとも一部分が重なり合うことがある。少なくとも一部分が重なり合う第１スポット及び第２スポットについての複数のスポットのオーバラップ率は、第１スポットの面積と第２スポットの面積との和に対する、第１スポットのうちの第２スポットに重なる部分の面積と第２スポットのうちの第１スポットに重なる部分の面積との和の比となる。制御部２００は、区画領域内の複数のスポットのオーバラップ率が所定値以上となった場合（判断ステップＳ２０ＣのＹｅｓ）、複数のスポットの密度分布の制御を停止する。

【0066】

判断ステップＳ２０Ｃにおける所定値は、標的物体に応じて標的物体の検知、認識又は識別に不都合のない複数のスポットのオーバラップ率となっている。したがって、判断ステップＳ２０Ｃ及び制御ステップＳ４０Ｃを行う場合、判断ステップＳ２０Ｃ及び制御ステップＳ４０Ｃを行わない場合と比較して、標的物体を高解像度で検知、認識又は識別することができる。

【0067】

判断ステップＳ２０Ｃにおける所定値は、標的物体に照射される複数のスポットの密度が増加しても、ＦＯＶの大きさが必要以上に小さくならなかったり、複数のスポットの密度が必要以上に高くならなかったりする等、複数のスポットの密度分布が適切な分布になる値にすることができる。複数のスポットのオーバラップ率が所定値より大きくなっても、実質的な解像度は向上しない。さらに、複数のスポットのオーバラップ率が所定値より大きくなると、物体の誤検知、誤認識又は誤識別の可能性が高まる場合がある。したがって、判断ステップＳ２０Ｃ及び制御ステップＳ４０Ｃを行う場合、判断ステップＳ２０Ｃ及び制御ステップＳ４０Ｃを行わない場合と比較して、ＦＯＶの大きさが必要以上に小さくならなかったり、複数のスポットの密度が必要以上に高くならなかったりする等、複数のスポットの密度分布を適切な分布に制御することができる。

【0068】

図１０は、光源１１０から出射されるビームを第２方向Ｙに走査するための第１駆動信号Ｓ１及び第２駆動信号Ｓ２の一例を説明するためのグラフである。図１１は、図１０に示した第１駆動信号Ｓ１によって走査部１００を駆動した場合の複数のスポットの一例を示す図である。図１２は、図１０に示した第２駆動信号Ｓ２によって走査部１００を駆動した場合の複数のスポットの一例を示す図である。

【0069】

図１０において、グラフの横軸は、時間を示している。グラフの縦軸は、駆動信号の強度を示している。このグラフでは、縦軸の上方向が駆動信号の正となっており、縦軸の下方向が駆動信号の負となっている。図１０において、第１駆動信号Ｓ１が最大値をとる時間から僅か後の時間から第１駆動信号Ｓ１が当該最大値の次の最小値をとる時間から僅か前の時間にかけての走査時間区間ＴＦＯＶは、光源１１０から走査部１００に向けて複数のビームが繰り返して出射されている時間区間、すなわち計測時間区間を示している。

【0070】

図１１及び図１２は、第３方向Ｚに垂直な仮想平面に投影されたＦＯＶを示している。図１１では、ＦＯＶ内に第２方向Ｙに並ぶ複数の第１走査線ＬＡが示されている。ＦＯＶ内の複数の第１走査線ＬＡの各々には、少なくとも１つのスポットが照射されている。図１１では、説明のため、ＦＯＶ内の中央部分の３つの第１走査線ＬＡに沿って照射されたスポットＰＡが白丸で示されている。図１２では、ＦＯＶ内に第２方向Ｙに並ぶ複数の第２走査線ＬＢが示されている。ＦＯＶ内の複数の第２走査線ＬＢの各々には、少なくとも１つのスポットが照射されている。図１２では、説明のため、ＦＯＶ内の中央部分の３つの第２走査線ＬＢに沿って照射されたスポットＰＢが白丸で示されている。

【0071】

図１０に示すように、第１駆動信号Ｓ１は、三角波形状となっている。第１駆動信号Ｓ１は、走査時間区間ＴＦＯＶにおいて、一様な傾きを有している。図１１に示すＦＯＶにおいて、走査時間区間ＴＦＯＶの始期から終期にかけて、走査部１００は、光源１１０から繰り返して出射される複数のビームを第２方向Ｙの正方向側から第２方向Ｙの負方向側に向けて走査している。第１駆動信号Ｓ１の走査時間区間ＴＦＯＶにおける傾きが一様であるため、図１１に示すＦＯＶにおいて複数の第１走査線ＬＡは、第２方向Ｙに等間隔に並んでいる。

【0072】

図１０に示すように、第２駆動信号Ｓ２は、三角波の変形形状となっている。具体的には、走査時間区間ＴＦＯＶの中央区間における第２駆動信号Ｓ２の傾きは、走査時間区間ＴＦＯＶにおける第１駆動信号Ｓ１の傾きより小さくなっている。また、走査時間区間ＴＦＯＶのうちの中央区間の両側区間における第２駆動信号Ｓ２の傾きは、走査時間区間ＴＦＯＶにおける第１駆動信号Ｓ１の傾きより大きくなっている。図１２に示すＦＯＶにおいて、走査時間区間ＴＦＯＶの始期から終期にかけて、走査部１００は、図１又は図４に示した光源１１０から繰り返して出射される複数のビームを第２方向Ｙの正方向側から負方向側に向けて走査している。走査時間区間ＴＦＯＶの中央区間における第２駆動信号Ｓ２の傾きが走査時間区間ＴＦＯＶにおける第１駆動信号Ｓ１の傾きより小さいため、図１２に示すＦＯＶの中央部分における複数の第２走査線ＬＢの第２方向Ｙの間隔は、図１１に示すＦＯＶの複数の第１走査線ＬＡの第２方向Ｙの間隔より狭くなっている。また、走査時間区間ＴＦＯＶのうちの中央区間の両側区間における第２駆動信号Ｓ２の傾きが走査時間区間ＴＦＯＶにおける第１駆動信号Ｓ１の傾きより大きいため、図１２に示すＦＯＶのうち上下の両側部分における複数の第２走査線ＬＢの第２方向Ｙの間隔は、図１１に示すＦＯＶの複数の第１走査線ＬＡの第２方向Ｙの間隔より広くなっている。

【0073】

制御部２００は、図１２に示すように、ＦＯＶ内の第２方向Ｙの中央部分の複数のスポットの密度分布と、ＦＯＶ内のうち中央部分の第２方向Ｙの両側部分の複数のスポットの密度分布と、を異ならせている。制御部２００による複数のスポットの密度分布の制御は、図１２に示す例に限定されない。ＦＯＶ内の第２方向Ｙのいずれの部分において図１２に示した複数の第２走査線ＬＢの第２方向Ｙの間隔を図１１に示した複数の第１走査線ＬＡの第２方向Ｙの間隔よりも狭めるかは、走査時間区間ＴＦＯＶにおけるいずれの時間区間において第２駆動信号Ｓ２の傾きを第１駆動信号Ｓ１の傾きより小さくするかに応じて決定されている。したがって、走査時間区間ＴＦＯＶにおけるいずれの時間区間において第２駆動信号Ｓ２の傾きを第１駆動信号Ｓ１の傾きより小さくするかに応じて、制御部２００は、ＦＯＶの一部分の複数のスポットの密度分布と、ＦＯＶの他の一部分の複数のスポットの密度分布と、を異ならせることができる。

【0074】

以上、図面を参照して本発明の実施形態、変形例及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

【0075】

この出願は、２０２１年３月１０日に出願された日本出願特願２０２１－０３８０５７号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

【符号の説明】

【0076】

１０ センサ装置
１０Ａ センサ装置
１００ 走査部
１１０ 光源
２００ 制御部
３００ 集積回路
３０２ バス
３０４ プロセッサ
３０６ メモリ
３０８ ストレージデバイス
３１０ 入出力インタフェース
３１２ ネットワークインタフェース
５００Ａ センサ部
Ｌ 走査線
ＬＡ 第１走査線
ＬＢ 第２走査線
Ｐ スポット
ＰＡ スポット
ＰＢ スポット
Ｑ 標的物体
Ｓ１ 第１駆動信号
Ｓ１０Ａ 区画ステップ
Ｓ１０Ｂ 区画ステップ
Ｓ１０Ｃ 区画ステップ
Ｓ２ 第２駆動信号
Ｓ２０ 判断ステップ
Ｓ２０Ａ 判断ステップ
Ｓ２０Ｂ 判断ステップ
Ｓ２０Ｃ 判断ステップ
Ｓ４０ 制御ステップ
Ｓ４０Ａ 制御ステップ
Ｓ４０Ｂ 制御ステップ
Ｓ４０Ｃ 制御ステップ
ＴＦＯＶ 走査時間区間
Ｘ 第１方向
Ｙ 第２方向
Ｚ 第３方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】