JP6747115B2 - Laser radar device - Google Patents
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Description
本発明は、レーザレーダ装置に関し、特に、低反射率の物体を検出する技術に関する。 The present invention relates to a laser radar device, and more particularly to a technique for detecting an object having a low reflectance.
レーザレーダ装置は、レーザ光を装置外部に照射して、そのレーザ光が装置外部の物体で反射して生じた反射光を受光する。この反射光の強度により、物体が存在しているかを判定し、また、反射光を受光するまでの時間から、物体までの距離を計算する。レーザレーダ装置は、特許文献1に記載されているように、レーザ光を走査することで、監視エリア内に物体が存在しているか否かを検出する。
The laser radar device irradiates laser light to the outside of the device and receives the reflected light generated by the laser light being reflected by an object outside the device. Based on the intensity of the reflected light, it is determined whether an object exists, and the distance to the object is calculated from the time until the reflected light is received. As described in
レーザレーダ装置は霧を検出する必要はない。しかし、レーザ光は霧でも反射する。ただし、霧は、粒子間に空間が存在するので、レーザ光を反射する反射率は低い。なお、本明細書において、反射率は、物体に照射されたレーザ光と、レーザレーダ装置の方向に反射される反射光の比率である。 The laser radar device does not need to detect fog. However, the laser light is also reflected by fog. However, since fog has a space between particles, it has a low reflectance for reflecting laser light. In this specification, the reflectance is the ratio of the laser light applied to the object and the reflected light reflected in the direction of the laser radar device.
霧の反射率は低いので、霧を検出してしまうことを抑制するために、受光感度を低くすることが考えられる。受光感度を低くすると、反射率が低い物体からの反射光の強度が、物体を検出したと判定する閾値を超えにくくなる。よって、霧を検出してしまうことを抑制できる。 Since the fog has a low reflectance, it is conceivable to reduce the light receiving sensitivity in order to prevent the fog from being detected. When the light receiving sensitivity is lowered, the intensity of the reflected light from the object having a low reflectance is less likely to exceed the threshold value for determining that the object is detected. Therefore, it is possible to prevent the fog from being detected.
しかし、霧以外にも反射率が低い物体が存在する。たとえば、色が黒い物体は反射率が低い。また、表面が鏡面になっている物体も反射率が低い。したがって、色が黒く、かつ、表面が鏡面になっている物体は、特に反射率が低い。このような物体としては、たとえば、黒色の車がある。 However, there are objects with low reflectance other than fog. For example, a black object has low reflectance. Also, an object having a mirror surface has a low reflectance. Therefore, an object whose color is black and whose surface is a mirror surface has a particularly low reflectance. An example of such an object is a black car.
レーザレーダ装置が、霧ではない反射率の低い物体を検出する必要がある場合、受光感度を低くしてしまうと、検出すべき低反射率の物体を検出しにくくなってしまうという問題がある。 When the laser radar device needs to detect an object that is not fog and has a low reflectance, there is a problem that if the light receiving sensitivity is lowered, it becomes difficult to detect an object having a low reflectance that should be detected.
本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、霧を検出してしまうことを抑制しつつ、検出すべき低反射率の物体を検出できるレーザレーダ装置を提供することにある。 The present invention has been made based on this situation, and an object thereof is to provide a laser radar device capable of detecting an object having a low reflectance to be detected while suppressing the detection of fog. To provide.
上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 The above objective is achieved by a combination of features described in independent claims, and the subclaims define further advantageous embodiments of the invention. The reference numerals in parentheses in the claims indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later as one aspect, and do not limit the technical scope of the present invention. ..
上記目的を達成するための本発明は、
レーザ光を発生させて投光する投光部(10)と、
投光部が投光したレーザ光を、照射方向を変化させつつ装置外部に照射する走査部(50、60)と、
走査部によって装置外部に照射されたレーザ光が装置外部で反射して生じた反射光を受光する受光部(20、120H、120L)と、
を備えた測定部(4、104)を有するレーザレーダ装置(1、100)であって、
測定部は、投光部が投光するレーザ光の強度および受光部が反射光を受光する受光感度により定まる物体の検出しやすさを表す検出性能レベルを、反射率が低い予め設定された検出対象物体である低反射検出対象物体が基準距離においてレーザレーダ装置に対して基準角度となっている場合に検出できる検出性能レベルとした高検出性能レベルと、基準距離においてレーザレーダ装置に対して基準角度となっている低反射検出対象物体を検出しない低検出性能レベルの2種類の検出性能レベルで検出対象物体を検出し、
低検出性能レベルである測定部で、走査部により照射方向を変化させつつレーザ光を装置外部に照射させ、受光部で反射光を受光する低検出性能測定処理を実行する低検出性能測定部(83、183)と、
低検出性能測定部が低検出性能測定処理を実行することで受光部が受光した反射光に基づいて、低検出性能測定処理によりレーザ光を照射した方向に物体が存在するか否かを判定する低検出性能物体判定部(85)と、
高検出性能レベルである測定部で、低検出性能物体判定部が、物体が存在すると判定しなかった方向を少なくとも含む方向に対して、走査部によりレーザ光を照射させつつ、受光部で反射光を受光する高検出性能測定処理を実行する高検出性能測定部(84、184)と、
低検出性能物体判定部が、物体が存在すると判定しなかった方向について、高検出性能測定部が高検出性能測定処理を実行することで受光部が受光した反射光の波形幅が霧判定幅閾値よりも短いことに基づいて、物体が存在すると判定する高検出性能物体判定部(86)とを備え、
高検出性能物体判定部は、低検出性能物体判定部が、物体が存在すると判定しなかった単一の方向について、高検出性能測定部による高検出性能測定処理を実行することで受光部が検出した反射光に2つの物体判定閾値を超える区間が存在する場合、反射光の波形幅と霧判定幅閾値とを比較することなく、物体が存在すると判定することを特徴とする。
The present invention for achieving the above object,
A light projecting section (10) for generating and projecting laser light;
A scanning unit (50, 60) for irradiating the laser light projected by the light projecting unit to the outside of the device while changing the irradiation direction;
A light receiving unit (20, 120H, 120L) for receiving the reflected light generated by the laser light applied to the outside of the device by the scanning unit and reflected outside the device;
A laser radar device (1, 100) having a measuring unit (4, 104) including
The measuring unit sets the detection performance level, which indicates the easiness of detecting an object, which is determined by the intensity of the laser beam emitted by the light projecting unit and the light receiving sensitivity of the light receiving unit receiving the reflected light, to the preset detection level with low reflectance. Low reflection detection that is the target object High detection performance level that is the detection performance level that can be detected when the target object is at the reference angle with respect to the laser radar device at the reference distance, and reference with respect to the laser radar device at the reference distance The detection target object is detected with two types of detection performance levels of low detection performance level that does not detect the low reflection detection target object that is an angle,
A low detection performance measurement unit that performs a low detection performance measurement process in which the laser light is emitted to the outside of the device while the irradiation direction is changed by the scanning unit and the reflected light is received by the light reception unit in the measurement unit with a low detection performance level ( 83, 183),
The low detection performance measurement unit executes the low detection performance measurement process, and based on the reflected light received by the light receiving unit, the low detection performance measurement process determines whether an object exists in the direction irradiated with the laser light. A low detection performance object determination unit (85),
In the measurement unit with a high detection performance level, the low detection performance object determination unit irradiates the scanning unit with laser light in at least the direction in which the object was not determined to be present, while the light reception unit reflected light. A high detection performance measurement unit (84, 184) that executes a high detection performance measurement process of receiving light,
Low detection performance For the direction in which the object determination unit did not determine that an object exists, the high detection performance measurement unit executes the high detection performance measurement process, and the waveform width of the reflected light received by the light reception unit is the fog determination width threshold value. A high detection performance object determination unit (86) that determines that an object is present based on the fact that the object is shorter than
The high detection performance object determination unit detects the light detection unit by performing the high detection performance measurement process by the high detection performance measurement unit for a single direction in which the low detection performance object determination unit has not determined that an object exists. When there is a section in which the reflected light exceeds two object determination thresholds, it is determined that an object exists without comparing the waveform width of the reflected light with the fog determination width threshold.
本発明では、測定部は、物体の検出しやすさを表す検出性能レベルを、高検出性能レベルと低検出性能レベルの2種類の検出性能レベルとして検出対象物体を検出する。高検出性能レベルは、反射率が低い予め設定された検出対象物体である低反射検出対象物体が基準距離においてレーザレーダ装置に対して基準角度となっている場合に検出できる検出性能レベルである。一方、低検出性能レベルは、基準距離においてレーザレーダ装置に対して基準角度となっている低反射検出対象物体を検出しない検出性能レベルである。 According to the present invention, the measuring unit detects the detection target object with two types of detection performance levels, that is, a high detection performance level and a low detection performance level, which are detection performance levels indicating the ease of detecting the object. The high detection performance level is a detection performance level that can be detected when a low reflection detection target object which is a preset detection target object having a low reflectance has a reference angle with respect to the laser radar device at the reference distance. On the other hand, the low detection performance level is a detection performance level at which the low reflection detection target object having the reference angle with respect to the laser radar device at the reference distance is not detected.
低検出性能測定部は、低検出性能レベルである測定部で、レーザ光の照射方向を変化させつつ、受光部で反射光を受光する低検出性能測定処理を実行する。低検出性能物体判定部は、この低検出性能測定処理を実行することで受光部が受光した反射光に基づいて、レーザ光を照射した方向に物体が存在するか否かを判定する。検出性能レベルが低検出性能レベルであると、反射率が低い物体は検出されにくい。よって、低検出性能物体判定部は霧を検出してしまうことを抑制できる。ただし、低検出性能物体判定部が、物体が存在すると判定しなかった方向については、低反射率の検出対象物体が存在している可能性もある。 The low detection performance measurement unit is a measurement unit having a low detection performance level, and executes a low detection performance measurement process in which the reflected light is received by the light receiving unit while changing the irradiation direction of the laser light. The low detection performance object determination unit determines whether or not an object exists in the direction in which the laser light is emitted, based on the reflected light received by the light receiving unit by executing this low detection performance measurement process. When the detection performance level is low, it is difficult to detect an object having a low reflectance. Therefore, the low detection performance object determination unit can suppress detection of fog. However, in the direction in which the low detection performance object determination unit does not determine that an object exists, there is a possibility that a detection target object with low reflectance exists.
そこで、本発明では、低検出性能物体判定部が、物体が存在すると判定しなかった方向については、高検出性能測定部および高検出性能物体判定部で物体が存在していないかどうかをさらに判定する。 Therefore, in the present invention, the low-detection-performance object determining unit further determines whether or not an object is present in the high-detection-performance measuring unit and the high-detection-performance object determining unit for the direction in which it was not determined that the object exists. To do.
高検出性能測定部は、高検出性能レベルである測定部で、低検出性能物体判定部が、物体が存在すると判定しなかった方向を少なくとも含む方向に対して、レーザ光を照射して反射光を受光部で受光する。高検出性能レベルで測定することで、低検出性能レベルでは物体が存在すると判定しなかった方向でも、物体と判定するレベルの強度の反射光を検出できる可能性がある。 The high detection performance measurement unit is a measurement unit having a high detection performance level, and the low detection performance object determination unit irradiates a laser beam to a direction including at least a direction in which the object is not determined to exist, and reflects light. Is received by the light receiving section. By measuring at a high detection performance level, there is a possibility that reflected light having an intensity of a level of determining an object can be detected even in a direction in which it was not determined that an object exists at a low detection performance level.
低検出性能レベルでは物体が存在すると判定しなかった方向に対して、高検出性能レベルで、物体と判定するレベルの強度の反射光を検出できた場合、その方向に低反射率の物体が存在することが分かる。 In the direction where the object was not judged to be present at the low detection performance level, when the reflected light with the level of the object detection level was detected at the high detection performance level, the object with low reflectance exists in that direction. I know what to do.
しかしながら、低反射率の物体は、霧である可能性も、検出対象物体である可能性もある。本発明者は、低反射率の物体が霧であれば、低反射率の物体が検出対象物体である場合よりも、高検出性能測定処理により測定した反射光の波形幅が有意に広いことを見出した。 However, the low reflectance object may be fog or a detection target object. The inventor has found that if the low reflectance object is fog, the waveform width of the reflected light measured by the high detection performance measurement process is significantly wider than that when the low reflectance object is the detection target object. I found it.
霧は、空気中に浮遊する水粒子がレーザ光の進行方向に多数存在する構成であり、霧に対して照射されたレーザ光は、水粒子を透過する場合もあれば水粒子で反射する場合もある。したがって、霧に対して照射されたレーザ光は、透過と反射を繰り返す。これにより、反射光の波形幅が広くなると考えられる。一方、低反射率の物体が検出対象物体であれば、レーザ光はその物体表面で一度反射されるのみである。これらのことから、低反射率の物体が霧であれば、低反射率の物体が検出対象物体である場合よりも、高検出性能測定処理により測定した反射光の波形幅が有意に広くなると考えられる。 A fog is composed of many water particles floating in the air in the direction of travel of a laser beam, and the laser beam emitted to the fog may pass through the water particles or be reflected by the water particles. There is also. Therefore, the laser light applied to the fog repeats transmission and reflection. It is considered that this causes the waveform width of the reflected light to become wider. On the other hand, if the object having a low reflectance is the object to be detected, the laser light is only once reflected on the surface of the object. From these, it is considered that if the low reflectance object is fog, the waveform width of the reflected light measured by the high detection performance measurement process becomes significantly wider than that in the case where the low reflectance object is the detection target object. To be
このことを利用して、高検出性能物体判定部は、低検出性能物体判定部が、物体が存在すると判定しなかった方向については、高検出性能測定部による高検出性能測定処理を実行することで受光部が検出した反射光の波形幅が霧判定幅閾値よりも短いことに基づいて、物体が存在すると判定する。このようにすることで、霧を検出してしまうことを抑制しつつ、検出すべき低反射率の物体を検出できる。
さらに、本発明では、波形幅と霧判定幅閾値とを比較する必要がないので、波形幅を決定する処理や、波形幅を霧判定幅閾値と比較する処理が不要となる。したがって、速やかに、物体が存在するとの判定結果が得られる。また、レーザ光の照射方向における霧の長さがそれほど長くない場合には、霧で反射して生じた反射光でも波形幅がそれほど広くならない可能性もある。そのようなときにも、霧であると判定することができるので、霧を検出してしまうことをより抑制できる。
Utilizing this, the high-detection-performance object determination unit should execute the high-detection-performance measurement processing by the high-detection-performance measurement unit for the direction in which the low-detection-performance object determination unit has not determined that an object exists. It is determined that an object is present based on the waveform width of the reflected light detected by the light receiving unit being shorter than the fog determination width threshold. By doing so, it is possible to detect an object having a low reflectance to be detected while suppressing the fog from being detected.
Further, in the present invention, since it is not necessary to compare the waveform width with the fog determination width threshold, the process of determining the waveform width and the process of comparing the waveform width with the fog determination width threshold are unnecessary. Therefore, it is possible to quickly obtain the determination result that the object exists. Further, when the length of the fog in the irradiation direction of the laser light is not so long, there is a possibility that the reflected light generated by the fog does not have a wide waveform width. Even in such a case, it is possible to determine that the fog is present, and thus it is possible to further prevent the fog from being detected.
請求項2に係る発明は、レーザ光の強度および受光感度の少なくとも一方を変化させることで、高検出性能レベルと低検出性能レベルとを設定する検出性能レベル設定部(81)を備え、
低検出性能測定部(83)は、検出性能レベル設定部により測定部の検出性能レベルを低検出性能レベルに設定して低検出性能測定処理を実行し、
高検出性能測定部(84)は、検出性能レベル設定部により測定部の検出性能レベルを高検出性能レベルに設定して高検出性能測定処理を実行する。
The invention according to claim 2 is provided with a detection performance level setting unit (81) that sets a high detection performance level and a low detection performance level by changing at least one of the intensity of laser light and the light reception sensitivity,
The low detection performance measurement unit (83) sets the detection performance level of the measurement unit to the low detection performance level by the detection performance level setting unit and executes the low detection performance measurement process,
The high detection performance measurement unit (84) sets the detection performance level of the measurement unit to the high detection performance level by the detection performance level setting unit and executes the high detection performance measurement process.
このようにすれば、測定部は、1つの受光部により、高検出性能レベルと低検出性能レベルとを実現できる。 With this configuration, the measurement unit can realize the high detection performance level and the low detection performance level with the single light receiving unit.
請求項3に係る発明では、検出性能レベル設定部は、投光部が投光するレーザ光の強度を変化させる一方、受光部が反射光を受光する受光感度は変化させないで、低検出性能レベルと高検出性能レベルを設定する。
In the invention according to
このように、投光部が投光するレーザ光の強度で検出性能レベルを変化させることで検出性能レベルを設定する場合、同じ高検出性能レベルを受光感度を変化させて設定する場合に比較して、受光感度を低くすることができる。受光感度が低いほど、外乱光の影響を抑えることができるので、このようにすれば、外乱光の影響を抑えることができる。 In this way, when setting the detection performance level by changing the detection performance level with the intensity of the laser light projected by the light projecting unit, compare it with the case where the same high detection performance level is set by changing the light receiving sensitivity. Thus, the light receiving sensitivity can be lowered. The lower the light receiving sensitivity, the more the influence of the ambient light can be suppressed, and thus, the influence of the ambient light can be suppressed.
請求項4に係る発明では、受光部は、互いに異なる位置に配置されて反射光を受光する第1受光部(120H)と第2受光部(120L)とを備え、
測定部(104)は、第1受光部が高検出性能レベルで検出対象物体を検出し、第2受光部が低検出性能レベルで検出対象物体を検出するようになる分割比で、反射光を分割するビームスプリッタ(135)を備える。
In the invention according to
The measurement unit (104) detects the reflected light at a division ratio such that the first light receiving unit detects the detection target object at the high detection performance level and the second light receiving unit detects the detection target object at the low detection performance level. A beam splitter (135) for splitting is provided.
このようにすれば、高検出性能レベルでの測定と低検出性能レベルでの測定を、レーザ光の同じ走査により行うことができる。よって、高検出性能レベルでの測定と低検出性能レベルでの測定を、異なるレーザ光の走査により行う場合に比較して、高検出性能物体判定部が判定を行う周期、すなわち物体検出周期を短くすることができる。 With this configuration, the measurement at the high detection performance level and the measurement at the low detection performance level can be performed by the same scanning with the laser light. Therefore, compared to the case where the measurement at the high detection performance level and the measurement at the low detection performance level are performed by scanning different laser beams, the cycle at which the high detection performance object determination unit makes a determination, that is, the object detection cycle is shortened. can do.
また、第1受光部および第2受光部の受光感度およびレーザ光の強度を変化させることなく、高検出性能レベルと低検出性能レベルとを実現できる。よって、レーザ光の強度を変化させる構成や、受光感度を変化させる構成を備える必要がないという利点もある。 Further, a high detection performance level and a low detection performance level can be realized without changing the light receiving sensitivities of the first light receiving unit and the second light receiving unit and the intensity of the laser light. Therefore, there is also an advantage that it is not necessary to provide a configuration for changing the intensity of laser light or a configuration for changing the light receiving sensitivity.
<第1実施形態>
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1に示すように、第1実施形態のレーザレーダ装置1は、投光部であるレーザダイオード10と、装置外部の物体からの反射光L1を受光する受光部の一例であるフォトダイオード20とを備え、装置外部の物体までの距離や方位を検出する。このレーザレーダ装置1は、屋外に設置されて、このレーザレーダ装置1の監視エリア内を移動する物体を検出する。検出すべき対象としている物体(以下、検出対象物体)は、粒子状の浮遊物以外の移動体である。たとえば、検出対象物体には、人や人が搭乗している車がある。
<First Embodiment>
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
図1において、レーザダイオード10は、パルスレーザ光(以下、照射光L0)を投光する。フォトダイオード20は、照射光L0が装置外部の物体で反射されて生じた反射光L1を検出し電気信号に変換する。
In FIG. 1, a
レーザダイオード10の光軸上にはコリメートレンズ30および穴あきミラー40が設けられている。コリメートレンズ30は、レーザダイオード10が投光した照射光L0を平行光に変換する。
A
穴あきミラー40は、平板状であって、レーザダイオード10の光軸上に、その光軸に対し所定角度で傾斜して配置されている。穴あきミラー40の下側の面は反射面41となっており、穴あきミラー40の中心には、上下方向に貫通する貫通穴42が形成されている。この貫通穴42がレーザダイオード10の光軸上に位置するように、穴あきミラー40は配置されている。
The
穴あきミラー40を通過する照射光L0の光軸上には、回転ミラー50が設けられている。回転ミラー50は、レーザダイオード10の光軸方向に延びる中心軸を中心として回動可能に配設されるとともに、この中心軸上に焦点位置が設定される凹面鏡51によって照射光L0を偏向して、照射光L0を装置外部に向け照射する。また、凹面鏡51は、反射光L1を穴あきミラー40の方向に偏向する。
A
モータ60は、回転軸61を回転させることで、回転軸61と連結された回転ミラー50を回転駆動する。この回転軸61はモータ60の回転軸であるとともに、回転ミラー50がこの回転軸61の回転により回転させられるので、回転ミラー50の回転軸になっている。モータ60により回転ミラー50が回転させられている状態で凹面鏡51に照射光L0が逐次入射すると、照射光L0は、回転ミラー50の回転に応じて照射方向が変化しつつ、装置外部に照射される。回転ミラー50とモータ60は走査部に相当する。また、投光部に相当するレーザダイオード10、走査部に相当する回転ミラー50とモータ60、受光部に相当するフォトダイオード20を備えた構成が測定部4である。
The
回転角度位置センサ62は、回転軸61の回転角度位置、すなわち凹面鏡51の回転角度位置を検出する。この回転角度位置センサ62には、ロータリーエンコーダなど、回転軸61の回転角度位置を検出しうるものであれば様々な種類のものを使用できる。
The rotation
回路部70は、後述する図2に示す構成を備える。これらの構成は、筐体2および筐体窓3により形成される装置内部空間に収容されている。筐体2は、筐体窓3が取り付けられる部分が開口する箱型の形状である。筐体窓3は、光透過性部材で構成されており、筐体2に取り付けられている。筐体窓3が取り付けられている水平面周りの範囲は、レーザレーダ装置1の正面方向を中心として、走査角度範囲あるいは走査角度範囲よりも大きい角度範囲である。走査角度範囲はたとえば190度である。なお、レーザレーダ装置1の正面方向は、筐体窓3を2等分する垂直断面においてレーザレーダ装置1の内部から筐体窓3に向かう方向である。
The
図2に示すように、回路部70は、LD駆動回路71、増幅器72、モータ駆動回路73、記憶部74、制御部80を備えている。LD駆動回路71は、レーザダイオード10を駆動させる回路である。増幅器72は、フォトダイオード20が出力した電気信号を増幅して制御部80に出力する。モータ駆動回路73は、モータ60に電流を出力してモータ60を回転させる回路である。記憶部74は、書き換え可能な構成であり、後述する測定処理部82、低検出性能物体判定部85、高検出性能物体判定部86が利用する。
As shown in FIG. 2, the
制御部80は、CPU、ROM、RAM、ASIC、CPLD、コンパレータ等の回路を備えている。制御部80は、たとえば、CPUが、RAMの一時記憶機能を利用しつつ、ROMに記憶されているプログラムを実行するなど、回路の一部または全部を使用して、種々の機能を実行する。
The
制御部80は、たとえば、LD駆動回路71に発光指令を出力して、レーザダイオード10にレーザ光をパルス状に発生させる。この発光指令には、駆動電圧値を指示する情報が含まれており、LD駆動回路71は、発光指令により定まる駆動電圧値でレーザダイオード10からレーザ光を発生させる。駆動電圧値が高いほど、レーザダイオード10は強い強度のレーザ光を発生させる。また、制御部80は、回転角度位置センサ62の検出値を取得して回転ミラー50の回転位置および回転速度を検出する。また、モータ駆動回路73にモータ60を所定の速度で回転させることを指示するモータ駆動信号を出力する。
The
さらに、制御部80は、図3に示す各部としても機能する。すなわち、制御部80は、検出性能レベル設定部81、測定処理部82、低検出性能物体判定部85、高検出性能物体判定部86、測距部87としても機能する。
Further, the
検出性能レベル設定部81は、レーザレーダ装置1の検出性能レベルを、高検出性能レベルおよび低検出性能レベルから選択して設定する。検出性能レベルとは、物体の検出しやすさを表す指標である。照射光L0の強度が強いほど、同じ距離にある同じ物体からの反射光L1の強度も強くなるので、反射光L1の強度が物体を検出したと判定する物体検出閾値を超えやすい。したがって、照射光L0の強度が強いほど物体を検出しやすい。
The detection performance
また、同じ強度の反射光L1を受光するとしても、フォトダイオード20の受光感度が高いほど、反射光L1の強度が物体を検出したと判定する物体検出閾値を超えやすいので、フォトダイオード20の受光感度が高いほど物体を検出しやすい。したがって、検出性能レベルは、照射光L0の強度と、フォトダイオード20の受光感度の積により定まる。なお、フォトダイオード20の受光感度は、増幅器72の増幅率により定まる。
Even if the reflected light L1 having the same intensity is received, the higher the light receiving sensitivity of the
本実施形態における高検出性能レベルは、黒色であってガラスコーティングされた金属製の平板(以下、黒色平板)が、レーザレーダ装置1から5m離れた位置において照射光L0の照射方向に対して45度傾斜した状態で、その黒色平板を検出できる検出性能レベルである。黒色平板は黒色の車体を模した物体であり、本実施形態では、この黒色平板が低反射検出対象物体である。また、5mが基準距離、45度が基準角度であり、基準距離において基準角度となっている測定条件を基準測定条件とする。
The high detection performance level in the present embodiment is that a black, glass-coated metal flat plate (hereinafter referred to as a black flat plate) is 45 m away from the
低検出性能レベルは、基準測定条件となっている黒色平板は検出できない検出性能レベルである。ただし、この低検出性能レベルは、所定視程の霧を検出しない検出性能レベルである。所定視程はたとえば20mである。なお、前述した高検出性能レベルは、基準測定条件にある黒色平板を検出できるが、低検出性能レベルでは検出しない霧を検出してしまう。 The low detection performance level is a detection performance level at which the black flat plate that is the standard measurement condition cannot be detected. However, this low detection performance level is a detection performance level at which fog with a predetermined visibility is not detected. The predetermined visibility is 20 m, for example. Note that the high detection performance level described above can detect a black flat plate that is in the standard measurement condition, but it will detect fog that is not detected at the low detection performance level.
本実施形態では、検出性能レベル設定部81は、LD駆動回路71に出力させる駆動電圧値を制御することで、レーザダイオード10から出力する照射光L0の強度を変化させて、高検出性能レベルと低検出性能レベルを設定する。たとえば、高検出性能レベルでの照射光L0の強度を、低検出性能レベルでの照射光L0の強度の10〜20倍の強度とする。
In the present embodiment, the detection performance
測定処理部82は、低検出性能測定部83と高検出性能測定部84を備える。低検出性能測定部83は、低検出性能測定処理を実行する。低検出性能測定処理は、低検出性能レベルである測定部4で、監視エリアに照射光L0を走査して反射光L1を受光する処理である。第1実施形態では、測定部4を低検出性能レベルとするために、検出性能レベル設定部81により検出性能レベルを低検出性能レベルに設定することになる。
The
監視エリアは、走査角度範囲と同じく、レーザレーダ装置1の正面方向を中心として±95度、合計190度の角度範囲であり、距離はレーザレーダ装置1から、たとえば30mの範囲である。この監視エリアに存在している検出対象物体を検出するために、モータ60により回転ミラー50を回転させることで、走査角度範囲内において照射光L0の照射向きを変化させつつ、照射光L0を装置外部に照射させる。そして、フォトダイオード20で反射光L1を受光する。受光した反射光L1は、増幅器72を介して制御部80に入力される。低検出性能測定部83は、入力された反射光L1の信号強度と物体検出閾値とを比較し、反射光L1の信号強度が物体検出閾値を超えた時刻、反射光L1の信号強度が物体検出閾値を下回った時刻を、照射光L0の照射方向に対応づけて記憶部74に記憶する。
Similar to the scanning angle range, the monitoring area is an angle range of ±95 degrees centering on the front direction of the
高検出性能測定部84は、高検出性能測定処理を実行する。高検出性能測定処理は、高検出性能レベルである測定部4で測定する以外は、低検出性能測定処理と同じ処理である。第1実施形態では、測定部4を高検出性能レベルとするために、検出性能レベル設定部81により検出性能レベルを高検出性能レベルに設定する。
The high detection
測定処理部82は、低検出性能測定部83による低検出性能測定処理と、高検出性能測定部84による高検出性能測定処理を交互に繰り返す。図4は、測定処理部82が実行する低検出性能測定処理と高検出性能測定処理の繰り返しを示す図である。図4に示すように、低検出性能測定処理では検出性能レベルを低検出性能レベルとし、高検出性能測定処理では検出性能レベルを高検出性能レベルとする。また、いずれの処理でも、監視エリアの角度範囲に対応して、回転ミラー50の回転角θが−95°から95°までの間、発光パルス、すなわちパルス状の照射光L0を一定角度毎(たとえば0.25度毎)に出力する。
The
低検出性能物体判定部85は、低検出性能測定部83が低検出性能測定処理を実行することでフォトダイオード20が受光した反射光L1を、照射方向とともに記憶部74から取得する。取得した反射光L1の強度が物体判定閾値を超えている照射方向については、その方向に物体が存在すると判定し、反射光L1の強度が物体判定閾値を超えていない照射方向には物体が存在しないと判定する。そして、記憶部74に、物体が存在すると判定しなかった方向を記憶する。
The low detection performance
高検出性能物体判定部86は、記憶部74に記憶されている、低検出性能物体判定部85が、物体が存在すると判定しなかった方向に、物体が存在しているか否かを判定する。判定方法は次の通りである。まず、記憶部74に記憶されている、低検出性能物体判定部85が、物体が存在すると判定しなかった方向について、高検出性能測定処理を実行したときの反射光L1の信号強度が物体検出閾値を超えた時刻および物体検出閾値を下回った時刻を、記憶部74から取得する。そして、高検出性能測定処理を実行したときの、反射光L1の信号強度が物体検出閾値を超えた時刻から物体検出閾値を下回る時刻までを波形幅とする。
The high detection performance
単一の照射方向に対して得た反射光L1において、この波形幅を算出できるピークが2つ存在している場合には、反射光L1に対応して記憶されている照射方向に物体が存在すると判定する。波形幅を算出できるピークが2つ存在している場合、1つ目のピークは霧によるものであるが、2つ目のピークは検出対象物体であると考えられるからである。 In the reflected light L1 obtained for a single irradiation direction, when there are two peaks for which the waveform width can be calculated, an object exists in the irradiation direction stored corresponding to the reflected light L1. Then determine. This is because when there are two peaks for which the waveform width can be calculated, the first peak is due to fog, but the second peak is considered to be the detection target object.
また、単一の照射方向に対して得た反射光L1において、波形幅を算出できるピークが1つであり、その波形幅が霧判定幅閾値よりも短い場合にも、その反射光L1に対応して記憶されている照射方向に物体が存在すると判定する。一方、波形幅を算出できるピークが1つであり、その波形幅が霧判定幅閾値以上であれば、照射方向に存在している物体は霧であると判定する。 Further, in the reflected light L1 obtained for a single irradiation direction, even if there is only one peak for which the waveform width can be calculated, and the waveform width is shorter than the fog determination width threshold value, it corresponds to the reflected light L1. Then, it is determined that there is an object in the stored irradiation direction. On the other hand, if there is only one peak for which the waveform width can be calculated and the waveform width is greater than or equal to the fog determination width threshold value, it is determined that the object existing in the irradiation direction is fog.
この霧判定幅閾値は、高検出性能測定処理により測定すると、霧の波形幅は、低反射検出対象物体である黒色平板の波形幅よりも有意に広いという知見に基づいて設定された閾値である。 This fog determination width threshold is a threshold set based on the knowledge that the waveform width of fog is significantly wider than the waveform width of a black flat plate that is a low reflection detection target object when measured by the high detection performance measurement process. ..
なお、低検出性能測定処理では、低反射率の検出対象物体からの反射光L1の波形幅も、霧と区別困難な程に広くなる。低検出性能測定処理では低検出性能レベルに設定しており、低検出性能レベルは、照射光L0の強度が高いか、フォトダイオード20の受光感度が高いか、あるいは、その両方であるため、低反射検出対象物体からの反射光L1であっても信号強度が高くなる。その結果、低反射検出対象物体からの反射光L1であっても波形幅が広くなるからである。
In the low detection performance measurement process, the waveform width of the reflected light L1 from the detection target object having low reflectance also becomes so wide that it is difficult to distinguish it from fog. In the low detection performance measurement process, a low detection performance level is set. The low detection performance level is low because the intensity of the irradiation light L0 is high, the light receiving sensitivity of the
低検出性能測定処理では、低反射率の検出対象物体からの反射光L1の波形幅も、霧と区別困難な程に広くなる。そこで、本実施形態では、低検出性能物体判定部85は物体が存在すると判定しなかった方向についてのみ、高検出性能物体判定部86で、物体が存在しているか否かを判定するのである。
In the low detection performance measurement process, the waveform width of the reflected light L1 from the detection target object having a low reflectance also becomes so wide that it is difficult to distinguish it from fog. Therefore, in the present embodiment, the low detection performance
図5は、低検出性能レベルと高検出性能レベルとで、検出できる物体の違いをまとめた図である。図5において、高反射率の検出対象物体はたとえば人である。図5に示すように、低検出性能レベルでは、高反射率の検出対象物体が検出できるが、低反射率の検出対象物体は検出できない。ただし、低検出性能レベルでは、霧を検出対象物体として誤検出してしまうことは抑制できる。 FIG. 5 is a diagram summarizing the differences in detectable objects between the low detection performance level and the high detection performance level. In FIG. 5, the high reflectance detection target object is, for example, a person. As shown in FIG. 5, at the low detection performance level, the detection target object having high reflectance can be detected, but the detection target object having low reflectance cannot be detected. However, at a low detection performance level, it is possible to prevent erroneous detection of fog as a detection target object.
一方、高検出性能レベルでは、低反射率の検出対象物体を検出できる。しかし、高検出性能レベルでは霧も検出してしまう。ただし、高検出性能レベルでの波形幅は、低反射率の検出対象物体は狭く、霧は広いという違いがある。この違いを利用して、霧であるか、低反射率の検出対象物体であるかを判別する。 On the other hand, at the high detection performance level, it is possible to detect a detection target object having a low reflectance. However, fog is also detected at a high detection performance level. However, the waveform width at the high detection performance level is different in that the detection target object having low reflectance is narrow and the fog is wide. By utilizing this difference, it is determined whether it is fog or a detection target object having a low reflectance.
説明を図4に戻す。測距部87は、監視エリア内に存在する物体までの距離を算出する。図6を用いて測距部87の処理を説明する。図6において、ステップS4とステップS5が測距部87の処理であり、ステップS1は低検出性能物体判定部85の処理、ステップS2、S3は高検出性能物体判定部86の処理である。
The description returns to FIG. The
この図6に示す処理は、低検出性能測定部83による1回の低検出性能測定処理と、それに続く高検出性能測定部84による1回の高検出性能測定処理が終了した後に実行する処理であり、走査角度範囲内の全部の走査角度毎にこの図6の処理を実行する。
The process shown in FIG. 6 is a process performed after one low detection performance measurement process by the low detection
ステップS1では、低検出性能レベルで測距可能か否かを判断する。この判断は、換言すれば、低検出性能物体判定部85で物体が存在すると判定したか否か判断するものである。ステップS1の判断がNOであればステップS2に進む。
In step S1, it is determined whether or not distance measurement is possible at a low detection performance level. In other words, this determination is to determine whether or not the low detection performance
ステップS2では、高検出性能レベルでの測定データに、物体判定閾値を超える2つのピークがあるか否かを判断する。この判断がYESであれば、低反射率の検出対象物体が存在していることになる。ステップS2の判断がYESであればステップS5に進む。一方、ステップS2の判断がNOであればステップS3に進む。 In step S2, it is determined whether or not the measurement data at the high detection performance level has two peaks exceeding the object determination threshold value. If this determination is YES, it means that there is a detection target object with low reflectance. If the determination in step S2 is YES, the process proceeds to step S5. On the other hand, if the determination in step S2 is no, the process proceeds to step S3.
ステップS3では、高検出性能レベルで測定した測定データに、波形幅が霧判定幅閾値以上となるデータがあるか否かを判断する。ステップS3の判断がYESであれば、高検出性能レベルで検出した反射光L1は霧で発生した反射光L1であると考えられる。ステップS3の判断がYESであればステップS4に進む。一方、ステップS3の判断がNOであれば、霧は検出していないと推定できる。ステップS3の判断がNOであればステップS5に進む。 In step S3, it is determined whether or not the measurement data measured at the high detection performance level includes data whose waveform width is equal to or larger than the fog determination width threshold value. If the determination in step S3 is YES, the reflected light L1 detected at the high detection performance level is considered to be the reflected light L1 generated by fog. If the determination in step S3 is yes, the process proceeds to step S4. On the other hand, if the determination in step S3 is NO, it can be estimated that fog has not been detected. If the determination in step S3 is no, the process proceeds to step S5.
ステップS4では、低検出性能レベルでの測定データを使用して物体までの距離を算出する。ステップS4は、ステップS1の判断がYESである場合、あるいは、ステップS3の判断がYESである場合に実行する。ステップS1の判断がYESである場合には、物体が存在すると判定している場合である。物体が存在すると判定した場合には、照射光L0を照射してから、物体判定閾値を超えた反射光L1の受光時刻までの時間から、物体までの距離を算出する。物体判定閾値を超えた反射光L1の受光時刻には、たとえば、反射光L1の強度が最初に物体判定閾値を超えた時刻とする。また、反射光L1の強度が物体判定閾値を超えている期間の中間時刻を、物体判定閾値を超えた時刻としてもよい。 In step S4, the distance to the object is calculated using the measurement data at the low detection performance level. Step S4 is executed when the determination in step S1 is YES or when the determination in step S3 is YES. If the determination in step S1 is YES, it means that it is determined that an object exists. When it is determined that the object exists, the distance to the object is calculated from the time from the irradiation of the irradiation light L0 to the reception time of the reflected light L1 that exceeds the object determination threshold. The reception time of the reflected light L1 that exceeds the object determination threshold is, for example, the time when the intensity of the reflected light L1 first exceeds the object determination threshold. Further, the intermediate time of the period in which the intensity of the reflected light L1 exceeds the object determination threshold may be set as the time at which the object determination threshold is exceeded.
なお、霧が発生しており、霧の中に検出対象物体(たとえば人)が存在している場合、反射光L1の強度が物体判定閾値を超える区間が2つ存在する可能性がある。霧により照射光L0の一部が反射され、霧による反射で生じた反射光L1が物体判定閾値を超えるとともに、霧を透過して検出対象物体で反射して生じた反射光L1も物体判定閾値を超えることがあるからである。 If fog is generated and a detection target object (for example, a person) is present in the fog, there may be two sections in which the intensity of the reflected light L1 exceeds the object determination threshold. Part of the irradiation light L0 is reflected by the fog, the reflected light L1 generated by the reflection by the fog exceeds the object determination threshold, and the reflected light L1 that is generated by passing through the fog and reflected by the detection target object is also the object determination threshold. Because it may exceed.
反射光L1の強度が物体判定閾値を超える区間が2つ存在する場合、後に物体判定閾値を超えた区間を用いて物体までの距離を算出する。反射光L1の強度が物体判定閾値を超える区間が2つ存在する場合、霧を通して、霧の後方にある物体が見える状態である。前側の物体判定閾値を超えた区間は霧による反射光L1であり、後に物体判定閾値を超えた区間が、検出対象物体による反射光L1と考えられるからである。 When there are two sections in which the intensity of the reflected light L1 exceeds the object determination threshold, the distance to the object is calculated later using the section in which the intensity exceeds the object determination threshold. When there are two sections in which the intensity of the reflected light L1 exceeds the object determination threshold value, it is a state in which an object behind the fog can be seen through the fog. This is because the section that exceeds the front object determination threshold is considered to be the reflected light L1 due to fog, and the section that exceeds the object determination threshold later is considered to be the reflected light L1 due to the detection target object.
ステップS3の判断がYESとなってステップS4を実行する場合には、低検出性能レベルの測定データからは物体は存在しないと判定しているので、物体までの距離も算出しないことになる。 When the determination in step S3 is YES and step S4 is executed, it is determined that the object does not exist from the measurement data of the low detection performance level, and therefore the distance to the object is not calculated.
ステップS5では、高検出性能レベルでの測定データを使用して物体までの距離を算出する。ステップS5は、ステップS2の判断がYESである場合、あるいは、ステップS3の判断がYESである場合に実行する。ステップS2の判断がYESである場合には、高検出性能物体判定部86で検出対象物体が存在すると判定している場合である。この場合には、ステップS1の判断がYESになって実行するステップS4と同様にして、物体までの距離を算出する。したがって、ステップS4と同様、反射光L1の強度が物体判定閾値を超える区間が2つ存在する場合、後に物体判定閾値を超えた区間を用いて物体までの距離を算出する。
In step S5, the distance to the object is calculated using the measurement data at the high detection performance level. Step S5 is executed when the determination in step S2 is YES or when the determination in step S3 is YES. If the determination in step S2 is YES, it means that the high detection performance
ステップS3の判断がYESになる場合としては、高検出性能レベルで得た波形幅が霧判定幅閾値を超えないが、ノイズとは区別できる時間幅で物体判定閾値を超えるピークが検出できた場合と、物体判定閾値を超えるピークは検出できない場合がある。前者の場合には、ステップS4と同様にして物体までの距離を算出する。後者の場合には、物体は存在しないことになるので、物体までの距離も算出しない。 When the determination in step S3 is YES, the waveform width obtained at the high detection performance level does not exceed the fog determination width threshold, but a peak exceeding the object determination threshold is detected with a time width that can be distinguished from noise. In some cases, peaks exceeding the object determination threshold may not be detected. In the former case, the distance to the object is calculated as in step S4. In the latter case, since the object does not exist, the distance to the object is not calculated either.
図7は、具体的状況例において、低検出性能レベルの測定データを用いるか、高検出性能レベルの測定データを用いるかを説明する図である。図7において、−95度が走査開始角度である。−95度から角度θ1までは物体は存在しない。したがって、ステップS1、S2、S3がいずれもNOになり、ステップS5に進むので、高検出性能レベルでの測定データを使用することになる。その結果、物体までの距離は算出しない。 FIG. 7 is a diagram for explaining whether measurement data with a low detection performance level is used or measurement data with a high detection performance level is used in an example of a specific situation. In FIG. 7, -95 degrees is the scanning start angle. No object exists from −95 degrees to the angle θ1. Therefore, steps S1, S2, and S3 are all NO, and the process proceeds to step S5, so that the measurement data at the high detection performance level is used. As a result, the distance to the object is not calculated.
角度θ1から角度θ2の間も、ステップS1、S2、S3がいずれもNOになり、高検出性能レベルでの測定データを使用することになる。ただし、角度θ1から角度θ2の間は、高検出性能レベルで得た測定データを用いることで、黒色の車90までの距離を算出することになる。
Even during the period from the angle θ1 to the angle θ2, steps S1, S2, and S3 are all NO, and the measurement data at the high detection performance level is used. However, between the angle θ1 and the angle θ2, the distance to the
角度θ2から角度θ3の間は、−95度から角度θ1までと同じであり、高検出性能レベルでの測定データを使用する。物体は存在しないので、物体までの距離は算出されない。 Between the angle θ2 and the angle θ3, the same as from −95 degrees to the angle θ1 is used, and the measurement data at the high detection performance level is used. Since there is no object, the distance to the object is not calculated.
角度θ3から角度θ4までの間は、ステップS1の判断がYESになり、ステップS4に進むので、低検出性能レベルの測定データを使用して、歩行者92まで距離を算出することになる。
During the period from the angle θ3 to the angle θ4, the determination in step S1 is YES, and the process proceeds to step S4, so that the distance to the
角度θ4から角度θ5の間も、−95度から角度θ1までと同じであり、高検出性能レベルでの測定データを使用する。物体は存在しないので、物体までの距離は算出されない。 Between the angle θ4 and the angle θ5, the same as from −95 degrees to the angle θ1 is used, and the measurement data at the high detection performance level is used. Since there is no object, the distance to the object is not calculated.
角度θ5から角度θ6の間は、霧94が存在しているが他の物体は存在しない。したがって、ステップS1、S2の判断がNOになり、ステップS3の判断がYESになってステップS4に進むので、低検出性能レベルの測定データを使用する。低検出性能レベルの測定データでは、霧94は検出しないので、物体までの距離は算出されない。
From the angle θ5 to the angle θ6, the
角度θ6から角度θ7の間は、霧94が存在しているが、霧94の中に歩行者96が存在している。低検出性能レベルでの測定データでは、霧94は検出されないが、歩行者96は検出される。したがって、ステップS1の判断がYESになり、ステップS4に進むので、低検出性能レベルのデータを使用して、歩行者96までの距離を算出する。
The
角度θ7から角度θ8の間は、角度θ5から角度θ6の間と同じであり、低検出性能レベルの測定データを使用する。よって、霧94は検出しないので、物体までの距離は算出されない。
The angle θ7 to the angle θ8 is the same as the angle θ5 to the angle θ6, and the measurement data of the low detection performance level is used. Therefore, since the
角度θ8から95度の間は、−95度から角度θ1までと同じであり、高検出性能レベルでの測定データを使用する。物体は存在しないので、物体までの距離は算出されない。 Between the angles θ8 and 95 degrees is the same as from −95 degrees to the angle θ1, and the measurement data at the high detection performance level is used. Since there is no object, the distance to the object is not calculated.
以上、説明した本実施形態のレーザレーダ装置1は、検出性能レベル設定部81により、物体の検出しやすさを表す検出性能レベルを、高検出性能レベルと低検出性能レベルから選択して設定できる。高検出性能レベルは、黒色平板を基準測定条件で検出できる検出性能レベルであり、低検出性能レベルは、黒色平板を基準測定条件で検出しない検出性能レベルである。
In the
低検出性能測定部83は、検出性能レベルを低検出性能レベルに設定して、照射光L0の照射向きを変化させつつ、フォトダイオード20で反射光L1を受光する低検出性能測定処理を実行する。低検出性能物体判定部85は、この低検出性能測定処理を実行することでフォトダイオード20から取得した反射光L1の強度が物体判定閾値を超えているか否かにより、照射光L0を照射した方向に物体が存在するか否かを判定する。
The low detection
検出性能レベルが低検出性能レベルであると、反射率が低い物体は検出されにくい。よって、図5にも示すように、低検出性能レベルで測定を行うと霧を検出してしまうことを抑制できる。ただし、低検出性能物体判定部85が、物体が存在すると判定しなかった方向については、低反射率の検出対象物体が存在している可能性もある。
When the detection performance level is low, it is difficult to detect an object having a low reflectance. Therefore, as shown in FIG. 5, it is possible to prevent fog from being detected when the measurement is performed at a low detection performance level. However, in the direction in which the low detection performance
そこで、本実施形態では、低検出性能物体判定部85が、物体が存在すると判定しなかった方向については、高検出性能測定部84および高検出性能物体判定部86で物体が存在していないかどうかをさらに判定する。
Therefore, in the present embodiment, in the direction in which the low detection performance
高検出性能測定部84は、検出性能レベルを高検出性能レベルに設定する以外は、低検出性能測定処理と同じ処理である。低検出性能レベルでは物体が存在すると判定しなかった方向であっても、高検出性能レベルで、物体判定閾値以上の強度の反射光L1を検出できた場合、その方向に低反射率の物体が存在することが分かる。この低反射率の物体は、図5に示すように、霧である可能性も、検出対象物体である可能性もある。ただし、検出対象物体からの反射光L1である場合、波形幅が狭くなる。そこで、高検出性能物体判定部86は、低検出性能物体判定部85が、物体が存在すると判定しなかった方向については、高検出性能測定処理を実行することでフォトダイオード20から取得した反射光L1の波形幅が霧判定幅閾値よりも短い場合に、検出対象物体が存在すると判定する。このようにすることで、本実施形態のレーザレーダ装置1は、霧を検出してしまうことを抑制しつつ、検出すべき低反射率の物体を検出できる。
The high detection
また、本実施形態の検出性能レベル設定部81は、照射光L0の強度を変化させる一方、フォトダイオード20の受光感度は変化させないで、低検出性能レベルと高検出性能レベルを設定している。したがって、同じ高検出性能レベルを受光感度を変化させて設定する場合に比較して、受光感度を低くすることができる。よって、外乱光の影響を抑えることができる。
Further, the detection performance
また、本実施形態では、高検出性能レベルの測定データに2つ以上のピークがあると判断した場合(S2:YES)、高検出性能レベルで得た波形幅が霧判定幅閾値以上であるか否かを判断することなく、検出対象物体が存在すると判断する。これにより、波形幅を決定する処理や、波形幅を霧判定幅閾値と比較する処理が不要となる。したがって、速やかに、検出対象物体が存在するとの判定結果が得られる。 In addition, in the present embodiment, when it is determined that the measurement data of the high detection performance level has two or more peaks (S2: YES), is the waveform width obtained at the high detection performance level equal to or larger than the fog determination width threshold value? It is determined that the detection target object exists without determining whether or not the detection target object exists. This eliminates the need for the process of determining the waveform width and the process of comparing the waveform width with the fog determination width threshold value. Therefore, it is possible to quickly obtain the determination result that the detection target object exists.
さらに、霧発生初期等には、照射光L0の照射方向における霧の長さがそれほど長くない場合もあり、この場合、霧で反射して生じた反射光L1の波形幅がそれほど広くならない可能性もある。しかし、そのようなときにも、ステップS2の判断を行うことで霧であると判定することができるので、霧を検出してしまうことをより抑制できる。 Furthermore, the fog length in the irradiation direction of the irradiation light L0 may not be so long at the beginning of fog generation, and in this case, the waveform width of the reflected light L1 reflected by the fog may not be so wide. There is also. However, even in such a case, it is possible to determine that it is fog by performing the determination in step S2, and thus it is possible to further suppress detection of fog.
<第2実施形態>
次に、第2実施形態を説明する。この第2実施形態以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment will be described. In the following description of the second embodiment, elements having the same reference numerals as those used so far are the same as the elements having the same reference numerals in the previous embodiments, unless otherwise specified. Further, when only a part of the configuration is described, the above-described embodiments can be applied to other parts of the configuration.
第2実施形態のレーザレーダ装置100は、図8に示すように、フォトダイオード120Hを備え、そのフォトダイオード120Hと穴あきミラー40の反射面41との間にビームスプリッタ135を備える。また、第2実施形態のレーザレーダ装置100はフォトダイオード120Lも備える。フォトダイオード120Hは第1受光部に相当し、フォトダイオード120Lは第2受光部に相当する。第2実施形態の測定部104は、フォトダイオード120H、120Lを、第1実施形態のフォトダイオード20に代えて備える。測定部104のそれ以外の構成は、第1実施形態の測定部4と同じである。
As shown in FIG. 8, the
フォトダイオード120H、120Lは回路部170に接続されている。なお、回路部170の構成は第1実施形態と相違する。回路部170の構成は図9を用いて後述する。第2実施形態のレーザレーダ装置100において、図8に示していない部分は、第1実施形態と同じである。
The
フォトダイオード120H、120Lは、いずれも、ビームスプリッタ135により分割された反射光L1を受光するために、それぞれ異なる位置に配置されている。フォトダイオード120Hは、ビームスプリッタ135を透過した反射光L1を受光する位置に配置されている。一方、フォトダイオード120Lはビームスプリッタ135により反射された反射光L1を受光する位置に配置されている。
The
これらフォトダイオード120H、120Lの受光感度は、いずれも、第1実施形態のフォトダイオード20と同じ受光感度とすることができる。ただし、これらフォトダイオード120H、120Lのいずれか一方、あるいは、両方とも、第1実施形態のフォトダイオード20と異なる受光感度としてもよい。
The
フォトダイオード120Hの受光感度は、その受光感度と、図9に示す増幅器172Hの増幅率と、ビームスプリッタ135による分割比とにより定まる検出性能レベルが高検出性能レベルとなればよい。また、フォトダイオード120Lの受光感度は、その受光感度と、図9に示す増幅器172Lの増幅率と、ビームスプリッタ135の分割比とにより定まる検出性能レベルが低検出性能レベルとなればよい。
Regarding the light receiving sensitivity of the
ビームスプリッタ135は、穴あきミラー40の反射面41で反射された反射光L1が入射する位置に配置され、この反射光L1の一部を反射し、残りを透過する。これにより、ビームスプリッタ135は、穴あきミラー40の反射面41で反射された反射光L1をフォトダイオード120Hが位置している方向と、フォトダイオード120Lが位置している方向に分割する。なお、図8に示しているビームスプリッタ135はプレート型であるが、キューブ型など種々の構造のビームスプリッタを用いることができる。
The
ビームスプリッタ135の分割比は種々設定が可能であり、本実施形態では、フォトダイオード120Hが高検出性能レベルで検出対象物体を検出でき、フォトダイオード120Lが低検出性能レベルで検出対象物体を検出するように、反射光L1を分割する。たとえば、反射光L1のうち80%を透過させてフォトダイオード120Hに導き、20%を反射させてフォトダイオード120Lに導く。
The splitting ratio of the
もちろん上記数値は一例である。フォトダイオード120Hが高検出性能レベル用のフォトダイオードとして機能し、フォトダイオード120Lが低検出性能レベル用のフォトダイオードとして機能するように、ビームスプリッタ135を透過する光と反射する光の比率が調整されていればよい。フォトダイオード120H、120Lがそれぞれ検出した反射光L1の強度を表す電気信号は回路部170に供給される。
Of course, the above numerical values are examples. The ratio of the light transmitted through the
回路部170は、図9に示す構成を備える。図9に示す構成において、第1実施形態の回路部70との相違点は、第1実施形態では1つの増幅器72を備えていたのに対して、第2実施形態の回路部170は2つの増幅器172H、172Lを備えている点、および、制御部180の処理である。
The
増幅器172Hは、フォトダイオード120Hと接続されており、フォトダイオード120Hが出力した電気信号を増幅して制御部180に出力する。増幅器172Lは、フォトダイオード120Lと接続されており、フォトダイオード120Lが出力した電気信号を増幅して制御部180に出力する。増幅器172Hの増幅率は、フォトダイオード120Hにより高検出性能レベルでの測定ができる増幅率に設定されている。一方、増幅器172Lの増幅率は、フォトダイオード120Lにより低検出性能レベルでの測定ができる増幅率に設定されている。
The
制御部180のハードウェア構成は、第1実施形態の制御部80と同じであり、CPU、ROM、RAM、ASIC、CPLD、コンパレータ等の回路を備えている。制御部180は、第1実施形態の制御部80と同様、LD駆動回路71に発光指令を出力し、モータ駆動回路73にモータ駆動信号を出力する。
The hardware configuration of the
さらに、制御部180は図10に示す各部としても機能する。すなわち、制御部180は、測定処理部182、低検出性能物体判定部85、高検出性能物体判定部86、測距部87としても機能する。
Further, the
測定処理部182は、低検出性能測定部183と高検出性能測定部184を備える。低検出性能測定部183は、低検出性能測定処理を実行する。低検出性能測定処理は、第1実施形態でも説明したように、低検出性能レベルである測定部4で、監視エリアに照射光L0を走査して反射光L1を受光する処理である。第2実施形態では、フォトダイオード120Lが受光した反射光L1を用いることにより、測定部4を低検出性能レベルとする。
The measurement processing unit 182 includes a low detection
そして、第1実施形態と同様に、増幅器172Lから入力された反射光L1の信号強度と物体検出閾値とを比較する。比較の結果、反射光L1の信号強度が物体検出閾値を超えた時刻、反射光L1の信号強度が物体検出閾値を下回った時刻を、照射光L0の照射方向に対応づけて記憶部74に記憶する。なお、物体検出閾値は、低検出性能レベルの測定となる値であればよく、たとえば、第1実施形態の物体検出閾値と同じ値とすることができる。
Then, similar to the first embodiment, the signal intensity of the reflected light L1 input from the
高検出性能測定部184は、高検出性能測定処理を実行する。高検出性能測定処理は、高検出性能レベルである測定部4で、監視エリアに照射光L0を走査して反射光L1を受光する処理である。第2実施形態では、フォトダイオード120Hが受光した反射光L1を用いることにより、測定部4を高検出性能レベルとする。
The high detection
そして、増幅器172Hから入力された反射光L1の信号強度と物体検出閾値とを比較する。比較の結果、反射光L1の信号強度が物体検出閾値を超えた時刻、反射光L1の信号強度が物体検出閾値を下回った時刻を、照射光L0の照射方向に対応づけて記憶部74に記憶する。物体検出閾値は、高検出性能レベルの測定となる値であればよく、たとえば、第1実施形態の物体検出閾値と同じ値とすることができる。
Then, the signal intensity of the reflected light L1 input from the
第2実施形態では、低検出性能測定部183による低検出性能測定処理と、高検出性能測定部184による高検出性能測定処理とを、照射光L0の1回の走査で両方とも行う。つまり、高検出性能測定処理における照射光L0の走査と、低検出性能測定処理における照射光L0の走査とは同じ走査である。よって、第2実施形態では、高検出性能レベルと低検出性能レベルでのレーザダイオード10の出力強度は同じである。
In the second embodiment, both the low detection performance measurement process by the low detection
低検出性能測定部183による低検出性能測定処理と、高検出性能測定部184による高検出性能測定処理が行われた後は、第1実施形態と同様に、低検出性能物体判定部85は、低検出性能レベルで物体が存在すると判定した方向と、物体が存在しないと判定した方向を記憶部74に記憶する。そして、高検出性能物体判定部86は、低検出性能物体判定部85が、物体が存在すると判定しなかった方向に、物体が存在しているか否かを判定する。
After the low detection performance measurement process by the low detection
以上、説明した第2実施形態では、2つのフォトダイオード120H、120Lを備え、かつ、反射光L1を、フォトダイオード120Hに入射する方向とフォトダイオード120Lに入射する方向とに分割するビームスプリッタ135を備える。これにより、同じ照射光L0から生じた反射光L1を、フォトダイオード120Hとフォトダイオード120Lが受光することができる。
In the second embodiment described above, the
ビームスプリッタ135の分割比は、フォトダイオード120Hが高検出性能レベル用のフォトダイオードとして機能し、フォトダイオード120Lが低検出性能レベル用のフォトダイオードとして機能するように設定されている。
The division ratio of the
この構成に基づいて、同じ照射光L0の走査により、低検出性能測定部183と高検出性能測定部184は、それぞれ、低検出性能測定処理と高検出性能測定処理を実行する。よって、第2実施形態のレーザレーダ装置100は、第1実施形態のレーザレーダ装置1のように低検出性能測定処理と高検出性能測定処理を交互に行う場合に比較して、高検出性能物体判定部86が判定を行う周期すなわち物体検出周期を短くすることができる。
Based on this configuration, the low detection
また、第1実施形態と異なり、高性能検出レベルと低検出性能レベルとするためにレーザダイオード10の出力強度を変化させる必要がなく、また、フォトダイオード120H、フォトダイオード120Lの受光感度も切り替える必要がない。よって、照射光L0の強度を変化させる構成や、受光感度を変化させる構成を備える必要がないという利点がある。
Further, unlike the first embodiment, it is not necessary to change the output intensity of the
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following modified examples are also included in the technical scope of the present invention. Various modifications can be made without departing from the scope.
<変形例1>
たとえば、前述の実施形態では、照射光L0の強度を変化させる一方、受光感度は変化させずに、低検出性能レベルおよび高検出性能レベルを設定していた。しかし、受光感度のみを変化させて低検出性能レベルおよび高検出性能レベルを設定してもよいし、照射光L0の強度と受光感度を両方とも変化させて、低検出性能レベルおよび高検出性能レベルを設定してもよい。
<
For example, in the above-described embodiment, the low detection performance level and the high detection performance level are set without changing the light receiving sensitivity while changing the intensity of the irradiation light L0. However, the low detection performance level and the high detection performance level may be set by changing only the light reception sensitivity, or both the intensity of the irradiation light L0 and the light reception sensitivity may be changed to set the low detection performance level and the high detection performance level. May be set.
<変形例2>
前述の実施形態のレーザレーダ装置1は、穴あきミラー40を備えており、穴あきミラー40の貫通穴42から回転ミラー50に照射光L0を照射する構成であったが、これに限られない。レーザダイオード10とフォトダイオード20の位置を入れ替え、反射板により照射光L0を反射させて照射光L0を回転ミラー50に照射する構成でもよい。また、投光部と受光部が回転ミラー50を共通に使用する同軸系に限らず、投光部と受光部が異なる回転ミラーを使用する他軸系のレーザレーダ装置にも本発明は適用できる。
<Modification 2>
The
<変形例3>
また、前述の実施形態では、低検出性能測定部83、高検出性能測定部84は、反射光L1の信号強度が物体検出閾値を超えた時刻、反射光L1の信号強度が物体検出閾値を下回った時刻を、照射光L0の照射方向に対応づけて記憶部74に記憶していた。しかし、これに代えて、反射光L1の波形を記憶部74に記憶してもよい。
<
Further, in the above-described embodiment, the low detection
<変形例4>
前述の実施形態では、高検出性能測定処理でも、低検出性能測定処理と同じ角度範囲に対して照射光L0を照射していた。しかし、これに代えて、低検出性能物体判定部85が、物体が存在しないと判定した角度に限定して、照射光L0を照射してもよい。
<
In the above-described embodiment, the irradiation light L0 is applied to the same angle range as the low detection performance measurement processing even in the high detection performance measurement processing. However, instead of this, the low detection performance
<変形例5>
第2実施形態では、高検出性能レベル用のフォトダイオード120Hを、ビームスプリッタ135を透過した反射光L1を受光する位置に配置し、低検出性能レベル用のフォトダイオード120Lを、ビームスプリッタ135が反射した反射光L1を受光する位置に配置していた。しかし、これとは反対に、高検出性能レベル用のフォトダイオード120Hを、ビームスプリッタ135が反射した反射光L1を受光する位置に配置し、低検出性能レベル用のフォトダイオード120Lを、ビームスプリッタ135を透過した反射光L1を受光する位置に配置してもよい。
<Modification 5>
In the second embodiment, the
1:レーザレーダ装置 2:筐体 3:筐体窓 4:測定部 10:レーザダイオード 20:フォトダイオード 30:コリメートレンズ 40:穴あきミラー 41:反射面 42:貫通穴 50:回転ミラー 51:凹面鏡 60:モータ 61:回転軸 62:回転角度位置センサ 70:回路部 71:LD駆動回路 72:増幅器 73:モータ駆動回路 74:記憶部 80:制御部 81:検出性能レベル設定部 82:測定処理部 83:低検出性能測定部 84:高検出性能測定部 85:低検出性能物体判定部 86:高検出性能物体判定部 87:測距部 90:車 92:歩行者 94:霧 96:歩行者 100:レーザレーダ装置 104:測定部 120H、120L:フォトダイオード 170:回路部 172H、172L:増幅器 180:制御部 182:測定処理部 183:低検出性能測定部 184:高検出性能測定部
1: Laser radar device 2: Housing 3: Housing window 4: Measuring part 10: Laser diode 20: Photodiode 30: Collimating lens 40: Perforated mirror 41: Reflecting surface 42: Through hole 50: Rotating mirror 51: Concave mirror 60: motor 61: rotating shaft 62: rotational angle position sensor 70: circuit unit 71: LD drive circuit 72: amplifier 73: motor drive circuit 74: storage unit 80: control unit 81: detection performance level setting unit 82: measurement processing unit 83: Low detection performance measurement unit 84: High detection performance measurement unit 85: Low detection performance object determination unit 86: High detection performance object determination unit 87: Distance measurement unit 90: Car 92: Pedestrian 94: Fog 96: Pedestrian 100 : Laser radar device 104: Measuring
Claims (4)
前記投光部が投光した前記レーザ光を、照射方向を変化させつつ装置外部に照射する走査部(50、60)と、
前記走査部によって装置外部に照射された前記レーザ光が前記装置外部で反射して生じた反射光を受光する受光部(20、120H、120L)と、
を備えた測定部(4、104)を有するレーザレーダ装置(1、100)であって、
前記測定部は、前記投光部が投光する前記レーザ光の強度および前記受光部が前記反射光を受光する受光感度により定まる物体の検出しやすさを表す検出性能レベルを、反射率が低い予め設定された検出対象物体である低反射検出対象物体が基準距離において前記レーザレーダ装置に対して基準角度となっている場合に検出できる検出性能レベルとした高検出性能レベルと、前記基準距離において前記レーザレーダ装置に対して前記基準角度となっている前記低反射検出対象物体を検出しない低検出性能レベルの2種類の検出性能レベルで前記検出対象物体を検出し、
前記低検出性能レベルである前記測定部で、前記走査部により前記照射方向を変化させつつ前記レーザ光を前記装置外部に照射させ、前記受光部で前記反射光を受光する低検出性能測定処理を実行する低検出性能測定部(83、183)と、
前記低検出性能測定部が前記低検出性能測定処理を実行することで前記受光部が受光した前記反射光に基づいて、前記低検出性能測定処理により前記レーザ光を照射した方向に物体が存在するか否かを判定する低検出性能物体判定部(85)と、
前記高検出性能レベルである前記測定部で、前記低検出性能物体判定部が、前記物体が存在すると判定しなかった方向を少なくとも含む方向に対して、前記走査部により前記レーザ光を照射させつつ、前記受光部で前記反射光を受光する高検出性能測定処理を実行する高検出性能測定部(84、184)と、
前記低検出性能物体判定部が、前記物体が存在すると判定しなかった方向について、前記高検出性能測定部が前記高検出性能測定処理を実行することで前記受光部が受光した前記反射光の波形幅が霧判定幅閾値よりも短いことに基づいて、前記物体が存在すると判定する高検出性能物体判定部(86)とを備え、
前記高検出性能物体判定部は、前記低検出性能物体判定部が、前記物体が存在すると判定しなかった単一の方向について、前記高検出性能測定部による前記高検出性能測定処理を実行することで前記受光部が検出した前記反射光に2つの物体判定閾値を超える区間が存在する場合、前記反射光の波形幅と前記霧判定幅閾値とを比較することなく、前記物体が存在すると判定することを特徴とするレーザレーダ装置。 A light projecting portion (10) for generating and projecting laser light;
A scanning unit (50, 60) for irradiating the laser beam projected by the light projecting unit to the outside of the device while changing the irradiation direction;
A light receiving unit (20, 120H, 120L) for receiving the reflected light generated by the laser beam applied to the outside of the device by the scanning unit and reflected outside the device;
A laser radar device (1, 100) having a measuring unit (4, 104) including
The measurement unit has a low detection rate, which is a detection performance level that indicates the ease of detection of an object that is determined by the intensity of the laser light projected by the light projecting unit and the light receiving sensitivity at which the light receiving unit receives the reflected light. A high detection performance level as a detection performance level that can be detected when a low reflection detection target object that is a preset detection target object is a reference angle with respect to the laser radar device at a reference distance, and at the reference distance Detecting the detection target object at two detection performance levels of low detection performance level that does not detect the low reflection detection target object that is the reference angle with respect to the laser radar device,
In the measuring unit having the low detection performance level, a low detection performance measuring process of irradiating the laser beam to the outside of the device while changing the irradiation direction by the scanning unit and receiving the reflected light by the light receiving unit is performed. A low detection performance measurement unit (83, 183) to be executed,
Based on the reflected light received by the light receiving unit by the low detection performance measurement unit executing the low detection performance measurement process, an object exists in the direction irradiated with the laser light by the low detection performance measurement process. A low detection performance object determination unit (85) for determining whether or not
In the measurement unit having the high detection performance level, the low detection performance object determination unit, while irradiating the laser light by the scanning unit, at least in a direction including a direction in which the object is not determined to exist A high detection performance measurement unit (84, 184) that executes a high detection performance measurement process of receiving the reflected light at the light reception unit,
For the direction in which the low detection performance object determination unit does not determine that the object exists, the waveform of the reflected light received by the light receiving unit by the high detection performance measurement unit executing the high detection performance measurement process. A high detection performance object determination unit (86) that determines that the object is present based on the width being shorter than the fog determination width threshold,
The high detection performance object determination unit, for the single direction in which the low detection performance object determination unit did not determine that the object exists, to perform the high detection performance measurement process by the high detection performance measurement unit. When there is a section in which the reflected light detected by the light receiving unit exceeds two object determination thresholds, it is determined that the object is present without comparing the waveform width of the reflected light with the fog determination width threshold. A laser radar device characterized by the above.
前記レーザ光の強度および前記受光感度の少なくとも一方を変化させることで、前記高検出性能レベルと前記低検出性能レベルとを設定する検出性能レベル設定部(81)を備え、
前記低検出性能測定部(83)は、前記検出性能レベル設定部により前記測定部の前記検出性能レベルを前記低検出性能レベルに設定して前記低検出性能測定処理を実行し、
前記高検出性能測定部(84)は、前記検出性能レベル設定部により前記測定部の前記検出性能レベルを前記高検出性能レベルに設定して前記高検出性能測定処理を実行することを特徴とするレーザレーダ装置。 Oite to claim 1,
A detection performance level setting unit (81) for setting the high detection performance level and the low detection performance level by changing at least one of the intensity of the laser light and the light receiving sensitivity,
The low detection performance measurement unit (83) executes the low detection performance measurement process by setting the detection performance level of the measurement unit to the low detection performance level by the detection performance level setting unit,
The high detection performance measuring unit (84) sets the detection performance level of the measuring unit to the high detection performance level by the detection performance level setting unit and executes the high detection performance measurement process. Laser radar device.
前記検出性能レベル設定部は、前記投光部が投光する前記レーザ光の強度を変化させる一方、前記受光部が前記反射光を受光する受光感度は変化させないで、前記低検出性能レベルと前記高検出性能レベルを設定することを特徴とするレーザレーダ装置。 In claim 2 ,
While the detection performance level setting unit changes the intensity of the laser light projected by the light projecting unit, the light receiving sensitivity of the light receiving unit that receives the reflected light is not changed, and the low detection performance level and the A laser radar device characterized by setting a high detection performance level.
前記受光部は、互いに異なる位置に配置されて前記反射光を受光する第1受光部(120H)と第2受光部(120L)とを備え、
前記測定部(104)は、前記第1受光部が前記高検出性能レベルで前記検出対象物体を検出し、前記第2受光部が前記低検出性能レベルで前記検出対象物体を検出するようになる分割比で、前記反射光を分割するビームスプリッタ(135)を備えることを特徴とするレーザレーダ装置。 Oite to claim 1,
The light receiving unit includes a first light receiving unit (120H) and a second light receiving unit (120L) arranged at different positions to receive the reflected light,
In the measuring unit (104), the first light receiving unit detects the detection target object at the high detection performance level, and the second light receiving unit detects the detection target object at the low detection performance level. A laser radar device comprising a beam splitter (135) that splits the reflected light at a split ratio.
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