JP7316277B2

JP7316277B2 - センサシステム

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Publication number: JP7316277B2
Application number: JP2020532340A
Authority: JP
Inventors: 徹永島; 修己山本
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-07-25
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2023-07-27
Anticipated expiration: 2039-07-18
Also published as: WO2020022185A1; CN112470037A; US12105204B2; JPWO2020022185A1; CN112470037B; US20210341622A1

Description

本開示は、車両に搭載されるセンサシステムに関する。

車両の運転支援技術を実現するためには、当該車両の外部の情報を検出するためのセンサを車体に搭載する必要がある。そのようなセンサの例としては、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）センサが挙げられる（例えば、特許文献１を参照）。

日本国特許出願公開２０１０－１８５７６９号公報

上記のようなセンサシステムにおいては、車両の振動などに伴う情報取得能力の低下を抑制することが求められている。

上記の要求に応えるための第一態様は、車両に搭載されるセンサシステムであって、
前記車両の外部へ向けて第一検出光を出射する第一発光素子と、
前記車両の外部へ向けて第二検出光を出射する第二発光素子と、
入射光量に応じた第一信号を出力する第一受光素子と、
入射光量に応じた第二信号を出力する第二受光素子と、
前記第一信号に対応する第一データと前記第二信号に対応する第二データを取得するプロセッサと、
を備えており、
前記第一データが前記第二検出光に基づくものであり、前記第二データが前記第一検出光に基づくものである場合、前記プロセッサは、前記第一データと前記第二データを交換する。

このような構成によれば、車両の振動などに起因して外部の物体からの反射光が正常に受光素子へ入射されなかった場合においても、正常な受光状態に対応するデータの出力が可能になる。したがって、少なくとも二組の発光素子と受光素子を備えるセンサシステムにおいて、車両の振動などに伴う情報処理能力の低下を抑制できる。

第一態様に係るセンサシステムは、以下のように構成されうる。
前記第一発光素子と前記第二発光素子の間に配置されており、前記車両の外部へ向けて第三検出光を出射する第三発光素子と、
前記第一受光素子と前記第二受光素子の間に配置されており、入射光量に応じた第三信号を出力する第三受光素子と、
を備えており、
前記プロセッサは、前記第三信号に対応する第三データを取得し、
前記第一データと前記第三データの双方が前記第一検出光または前記第三検出光に基づくものである場合、または前記第二データと前記第三データの双方が前記第二検出光または前記第三検出光に基づくものである場合、前記プロセッサは、前記第一データと前記第二データを平均化処理することにより平均データを生成し、前記第三データを当該平均データで置き換える。

このような構成によれば、車両の振動などに起因して外部の物体からの反射光が正常に受光素子へ入射されなかった場合においても、正常な受光状態に近いデータの出力が可能になる。したがって、少なくとも三組の発光素子と受光素子を備えるセンサシステムにおいて、車両の振動などに伴う情報処理能力の低下を抑制できる。

第一態様に係るセンサシステムは、以下のように構成されうる。
前記第一受光素子と前記第二受光素子は、前記車両の上下方向に対応する方向に配列されている。

車両の振動は、上下方向の成分が支配的である。したがって、前述した異常な受光は、車両の上下方向に対応する向きに配列された第一受光素子と第二受光素子の間で起こりやすい。しかしながら、プロセッサが上述した第一データと第二データの交換や平均化処理を行ないうるので、車両の振動に起因して発生する受光の反転現象の影響を効果的に補正できる。

第一態様に係るセンサシステムは、以下のように構成されうる。
前記第一発光素子、前記第二発光素子、前記第一受光素子、および前記第二受光素子は、ＬｉＤＡＲセンサユニット、ＴＯＦカメラユニット、およびミリ波レーダユニットの少なくとも一つの一部である。

上記の要求に応えるための第二態様は、車両に搭載されるセンサシステムであって、
前記車両の外部の情報を検出するセンサユニットと、
少なくとも前記車両の上下方向に沿う向きの前記センサユニットの変位を検出する変位センサと、
前記変位に対応するデータに基づいて、前記情報に対応するデータを補正するプロセッサと、
を備えている。

上記のような構成によれば、車両の振動などに起因するセンサユニットの変位が情報検出に与える影響を抑制できる。したがって、車両の振動などに起因するセンサシステムの情報取得能力の低下を抑制できる。

第二態様に係るセンサシステムは、以下のように構成されうる。
前記センサユニットは、ＬｉＤＡＲセンサユニット、ＴＯＦカメラユニット、およびミリ波レーダユニットの少なくとも一つである。

本明細書で用いられる「センサユニット」という語は、所望の情報検出機能を備えつつ、それ自身が単体で流通可能な部品の構成単位を意味する。

本明細書で用いられる「運転支援」という語は、運転操作（ハンドル操作、加速、減速）、走行環境の監視、および運転操作のバックアップの少なくとも一つを少なくとも部分的に行なう制御処理を意味する。すなわち、衝突被害軽減ブレーキ機能やレーンキープアシスト機能のような部分的な運転支援から完全自動運転動作までを含む意味である。

第一実施形態に係るセンサシステムの機能的構成を例示している。図１のセンサシステムの動作を説明するための図である。図１のセンサシステムの動作を説明するための図である。図１のセンサシステムの動作フローを例示している。図１のセンサシステムの別構成例を示している。図４のセンサシステムの動作を説明するための図である。図４のセンサシステムの動作を説明するための図である。第二実施形態に係るセンサシステムの機能的構成を例示している。図６のセンサシステムの動作を説明するための図である。図６のセンサシステムの動作を説明するための図である。

添付の図面を参照しつつ、実施形態の例について以下詳細に説明する。以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

図１は、第一実施形態に係るセンサシステム１の機能的構成を例示している。センサシステム１は、車両に搭載される。

センサシステム１は、ＬｉＤＡＲセンサユニット１０を備えている。ＬｉＤＡＲセンサユニット１０は、第一発光素子１１１、第二発光素子１１２、第一受光素子１２１、および第二受光素子１２２を備えている。

第一発光素子１１１は、車両の外部へ向けて第一検出光Ｌ１１を出射可能に構成されている。第一検出光Ｌ１１は、非可視光である。非可視光としては、例えば波長９０５ｎｍの赤外光が使用されうる。第一発光素子１１１としては、発光ダイオードやレーザダイオードなどの半導体発光素子が使用されうる。

第二発光素子１１２は、車両の外部へ向けて第二検出光Ｌ１２を出射可能に構成されている。第二検出光Ｌ１２は、非可視光である。非可視光としては、例えば波長９０５ｎｍの赤外光が使用されうる。第二発光素子１１２としては、発光ダイオードやレーザダイオードなどの半導体発光素子が使用されうる。

第一受光素子１２１は、入射光量に応じた第一受光信号Ｓ２１を出力するように構成されている。第一受光信号Ｓ２１は、第一信号の一例である。第一受光素子１２１は、少なくとも第一検出光Ｌ１１の波長に感度を有する。第一受光素子１２１としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタなどが使用されうる。

第二受光素子１２２は、入射光量に応じた第二受光信号Ｓ２２を出力するように構成されている。第二受光信号Ｓ２２は、第二信号の一例である。第二受光素子１２２は、少なくとも第二検出光Ｌ１２の波長に感度を有する。第二受光素子１２２としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタなどが使用されうる。

センサシステム１は、制御装置２０を備えている。制御装置２０は、入力インターフェース２１、プロセッサ２２、出力インターフェース２３、および通信バス２４を備えている。入力インターフェース２１、プロセッサ２２、および出力インターフェース２３は、通信バス２４を介して信号やデータのやり取りが可能とされている。

第一受光素子１２１から出力された第一受光信号Ｓ２１と第二受光素子１２２から出力された第二受光信号Ｓ２２は、入力インターフェース２１に入力される。

プロセッサ２２は、入力インターフェース２１に入力された第一受光信号Ｓ２１と第二受光信号Ｓ２２にそれぞれ対応する第一データＤ１と第二データＤ２を取得する。第一データＤ１と第二データＤ２は、プロセッサ２２における後述の情報処理に供されうる状態とされている。すなわち、入力インターフェース２１は、第一受光信号Ｓ２１と第二受光信号Ｓ２２をそれぞれ第一データＤ１と第二データＤ２に変換する適宜の回路構成を備えている。

プロセッサ２２は、出力インターフェース２３を介して第一制御信号Ｓ１１を第一発光素子１１１に入力することにより、第一発光素子１１１の発光動作を制御する。具体的には、第一検出光Ｌ１１の光量、発光タイミング、発光繰り返し周波数などが制御される。発光タイミングの調節や光変調が適宜になされることにより、第一検出光Ｌ１１には識別情報が付与されうる。

同様に、プロセッサ２２は、出力インターフェース２３を介して第二制御信号Ｓ１２を第二発光素子１１２に入力することにより、第二発光素子１１２の発光動作を制御する。具体的には、第二検出光Ｌ１２の光量、発光タイミング、発光繰り返し周波数などが制御される。発光タイミングの調節や光変調が適宜になされることにより、第二検出光Ｌ１２には識別情報が付与されうる。

図２Ａに示されるように、第一発光素子１１１から出射された第一検出光Ｌ１１は、車両の外部に位置する物体により反射され、第一反射光Ｌ２１が生じる。第一検出光Ｌ１１に付与された識別情報は、第一反射光Ｌ２１に反映される。第一反射光Ｌ２１は、第一受光素子１２１に入射する。第一受光素子１２１は、第一反射光Ｌ２１の光量に応じた第一受光信号Ｓ２１を出力する。結果として、第一反射光Ｌ２１に関連付けられた第一データＤ１が得られる。第一検出光Ｌ１１に付与された識別情報は、第一データＤ１にも反映される。

同様に、第二発光素子１１２から出射された第二検出光Ｌ１２は、車両の外部に位置する物体により反射され、第二反射光Ｌ２２が生じる。第二検出光Ｌ１２に付与された識別情報は、第二反射光Ｌ２２に反映される。第二反射光Ｌ２２は、第二受光素子１２２に入射する。第二受光素子１２２は、第二反射光Ｌ２２の光量に応じた第二受光信号Ｓ２２を出力する。結果として、第二反射光Ｌ２２に関連付けられた第二データＤ２が得られる。第二検出光Ｌ１２に付与された識別情報は、第二データＤ２にも反映される。

プロセッサ２２は、第一検出光Ｌ１１が出射されてから第一反射光Ｌ２１が検出されるまでの時間に基づいて、第一反射光Ｌ２１に関連付けられた物体までの距離を取得できる。これに加えてあるいは代えて、第一検出光Ｌ１１と第一反射光Ｌ２１の波形の相違に基づいて、第一反射光Ｌ２１に関連付けられた物体の材質などの属性に係る情報を取得できる。

同様に、プロセッサ２２は、第二検出光Ｌ１２が出射されてから第二反射光Ｌ２２が検出されるまでの時間に基づいて、第二反射光Ｌ２２に関連付けられた物体までの距離を取得できる。これに加えてあるいは代えて、第二検出光Ｌ１２と第二反射光Ｌ２２の波形の相違に基づいて、第二反射光Ｌ２２に関連付けられた物体の材質などの属性に係る情報を取得できる。

図１に例示されるように、ＬｉＤＡＲセンサユニット１０は、走査機構１３を備えうる。走査機構１３は、第一発光素子１１１と第二発光素子１１２の配列方向と交差する向きＳに沿って第一検出光Ｌ１１と第二検出光Ｌ１２の出射方向を変化させる。プロセッサ２２は、出力インターフェース２３を介して走査機構１３の動作を制御可能である。

一度の走査中にＮ回の発光動作と受光動作が繰り返されることにより、Ｎ組の第一データＤ１と第二データＤ２が取得される。例えば、Ｎ組のデータセットについて前述した物体までの距離情報を取得することにより、第一反射光Ｌ２１と第二反射光Ｌ２２に関連付けられた物体の形状に係る情報を取得できる。

プロセッサ２２は、上記のようにして取得した車両の外部に位置する物体の情報を含むデータＤ０を、出力インターフェース２３を介して外部へ出力可能に構成されている。データＤ０は、別のプロセッサによるさらなる情報処理に利用される。

図３は、プロセッサ２２により行なわれる処理の流れを例示している。まず、プロセッサ２２は、前述のようにして第一データＤ１と第二データＤ２を取得する（ＳＴＥＰ１）。

続いてプロセッサ２２は、受光の反転現象の有無を判断する（ＳＴＥＰ２）。具体的には、第一データＤ１が第一検出光Ｌ１１に基づくものであるかが判断される。同様に、第二データＤ２が第二検出光Ｌ１２に基づくものであるかが判断される。

図２Ａを参照して説明したように、通常状態においては、第一検出光Ｌ１１により生じた第一反射光Ｌ２１は第一受光素子１２１に入射し、第二検出光Ｌ１２により生じた第二反射光Ｌ２２は第二受光素子１２２に入射するように構成されている。したがって、第一データＤ１が第一反射光Ｌ２１に基づいて生成されたものであれば、第一データＤ１には第一検出光Ｌ１１に付与された識別情報が反映されている。第二データＤ２が第二反射光Ｌ２２に基づいて生成されたものであれば、第二データＤ２には第一検出光Ｌ１１に付与された識別情報が反映されている。プロセッサ２２は、識別情報の検出を通じて、上記の判断を行なう。

第一データＤ１が第一検出光Ｌ１１に基づくものであり、第二データＤ２が第二検出光Ｌ１２に基づくものであると判断されると（図３のＳＴＥＰ２においてＮ）、図２Ａに示されるように、第一データＤ１と第二データＤ２がそのまま出力される（図３のＳＴＥＰ３）。その後、処理はＳＴＥＰ１に戻る。

図２Ｂに例示されるように、車両の振動などに起因してＬｉＤＡＲセンサユニット１０が変位すると、第一反射光Ｌ２１が第二受光素子１２２に入射し、第二反射光Ｌ２２が第一受光素子１２１に入射する事態が起こりうる。この場合、第一受光素子１２１から出力された第一受光信号Ｓ２１に基づいて生成された第一データＤ１には、第二検出光Ｌ１２に付与された識別信号が反映されている。他方、第二受光素子１２２から出力された第二受光信号Ｓ２２に基づいて生成された第二データＤ２には、第一検出光Ｌ１１に付与された識別信号が反映されている。このまま第一データＤ１と第二データＤ２が出力されると、後続する処理によって得られる車両外部の物体に係る情報の正確性が低下する。

したがって、第一データＤ１が第二検出光Ｌ１２に基づくものであり、第二データＤ２が第二検出光Ｌ１２に基づくものであると判断されると（図３のＳＴＥＰ２においてＹ）、プロセッサ２２は、図２Ｂに例示されるように、第一データＤ１と第二データＤ２を交換する処理を行なう（図３におけるＳＴＥＰ４）。続いて、交換がなされた第一データＤ１と第二データＤ２が出力される（図３におけるＳＴＥＰ３）。例えば第一データＤ１と第二データＤ２がシリアル出力される場合、第一データＤ１と第二データＤ２の出力順序が交換される。例えば第一データＤ１と第二データＤ２がパラレル出力される場合、両データに割り当てられる出力ポートのアドレスが交換される。

第一検出光Ｌ１１と第二検出光Ｌ１２の出射方向が走査機構１３により変更されつつ、一度の走査中にＮ回の発光動作と受光動作がなされる場合、２行×Ｎ列のデータセット（Ｎ個の第一データＤ１とＮ個の第二データＤ２からなる集合）が取得される。この場合、第一データＤ１と第二データＤ２の交換は、行単位でなされてもよい。すなわちＮ個の第一データＤ１全体とＮ個の第二データＤ２全体同士が交換されうる。

このような構成によれば、車両の振動などに起因して物体からの反射光が正常に受光素子へ入射されなかった場合においても、正常な受光状態に対応するデータの出力が可能になる。少なくとも二組の発光素子と受光素子を備えるセンサシステムにおいて、車両の振動などに伴う情報処理能力の低下を抑制できる。

本実施形態においては、第一受光素子１２１と第二受光素子１２２は、車両の上下方向に対応する向きに配列されている。

車両の振動は、上下方向の成分が支配的である。したがって、前述した受光の反転現象は、車両の上下方向に対応する向きに配列された第一受光素子１２１と第二受光素子１２２の間で起こりやすい。しかしながら、プロセッサ２２が上述した第一データＤ１と第二データＤ２の交換を行ないうるので、車両の振動に起因して発生する受光の反転現象の影響を効果的に補正できる。

図４は、センサシステム１の別構成例を示している。本例に係るＬｉＤＡＲセンサユニット１０は、第三発光素子１１３と第三受光素子１２３をさらに備えている。

第三発光素子１１３は、第一発光素子１１１と第二発光素子１１２の間に配置されている。第三発光素子１１３は、車両の外部へ向けて第三検出光Ｌ１３を出射可能に構成されている。第三検出光Ｌ１３は、非可視光である。非可視光としては、例えば波長９０５ｎｍの赤外光が使用されうる。第三発光素子１１３としては、発光ダイオードやレーザダイオードなどの半導体発光素子が使用されうる。

第三受光素子１２３は、第一受光素子１２１と第二受光素子１２２の間に配置されている。第三受光素子１２３は、入射光量に応じた第三受光信号Ｓ２３を出力するように構成されている。第三受光信号Ｓ２３は、第三信号の一例である。第三受光素子１２３は、少なくとも第三検出光Ｌ１３の波長に感度を有する。第三受光素子１２３としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタなどが使用されうる。

第三受光素子１２３から出力された第三受光信号Ｓ２３は、制御装置２０の入力インターフェース２１に入力される。プロセッサ２２は、入力インターフェース２１に入力された第三受光信号Ｓ２３に対応する第三データＤ３を取得する。第三データＤ３は、プロセッサ２２における後述の情報処理に供されうる状態とされている。すなわち、入力インターフェース２１は、第三受光信号Ｓ２３を第三データＤ３に変換する適宜の回路構成を備えている。

プロセッサ２２は、出力インターフェース２３を介して第三制御信号Ｓ１３を第三発光素子１１３に入力することにより、第三発光素子１１３の発光動作を制御する。具体的には、第三検出光Ｌ１３の光量、発光タイミング、発光繰り返し周波数などが制御される。発光タイミングの調節や光変調が適宜になされることにより、第三検出光Ｌ１３には識別情報が付与されうる。

図５Ａに例示されるように、第三発光素子１１３から出射された第三検出光Ｌ１３は、車両の外部に位置する物体により反射され、第三反射光Ｌ２３が生じる。第三検出光Ｌ１３に付与された識別情報は、第三反射光Ｌ２３に反映される。第三反射光Ｌ２３は、第三受光素子１２３に入射する。第三受光素子１２３は、第三反射光Ｌ２３の光量に応じた第三受光信号Ｓ２３を出力する。結果として、第三反射光Ｌ２３に関連付けられた第三データＤ３が得られる。第三検出光Ｌ１３に付与された識別情報は、第三データＤ３にも反映される。

プロセッサ２２は、第三検出光Ｌ１３が出射されてから第三反射光Ｌ２３が検出されるまでの時間に基づいて、第三反射光Ｌ２３に関連付けられた物体までの距離を取得できる。これに加えてあるいは代えて、第三検出光Ｌ１３と第三反射光Ｌ２３の波形の相違に基づいて、第三反射光Ｌ２３に関連付けられた物体の材質などの属性に係る情報を取得できる。

図４に例示されるように、ＬｉＤＡＲセンサユニット１０は、走査機構１３を備えうる。走査機構１３は、第一発光素子１１１、第二発光素子１１２、および第三発光素子１１３の配列方向と交差する向きＳに沿って第一検出光Ｌ１１、第二検出光Ｌ１２、および第三検出光Ｌ３の出射方向を変化させる。プロセッサ２２は、出力インターフェース２３を介して走査機構１３の動作を制御可能である。

一度の走査中にＮ回の発光動作と受光動作が繰り返されることにより、Ｎ組の第一データＤ１、第二データＤ２、および第三データＤ３が取得される。例えば、Ｎ組のデータセットについて前述した物体までの距離情報を取得することにより、第一反射光Ｌ２１、第二反射光Ｌ２２、および第三反射光Ｌ２３に関連付けられた物体の形状に係る情報を取得できる。

本例に係るプロセッサ２２により行なわれる動作もまた、図３に例示されるフローチャートで説明可能である。まず、プロセッサ２２は、前述のようにして第一データＤ１、第二データＤ２、および第三データＤ３を取得する（ＳＴＥＰ１）。

続いてプロセッサ２２は、受光の反転現象の有無を判断する（ＳＴＥＰ２）。当該判断は、第一データＤ１と第三データＤ３の間、および第三データＤ３と第二データＤ２の間で行なわれる。例えば、第一データＤ１が第三検出光Ｌ１３に基づくものであり、第三データＤ３が第一検出光Ｌ１１に基づくものであると判断されると（ＳＴＥＰ２においてＹ）、第一データＤ１と第三データＤ３の交換がなされる（ＳＴＥＰ４）。

本例においては、受光の反転現象がないと判断されると（ＳＴＥＰ２においてＮ）、受光の重複現象の有無が判断される（ＳＴＥＰ５）。具体的には、第一データＤ１と第三データＤ３の双方が第一検出光Ｌ１１または第三検出光Ｌ１３に基づくものであるかが判断される。同様に、第三データＤ３と第二データＤ２の双方が第三検出光Ｌ１３または第二検出光Ｌ１２に基づくものであるかが判断される。

図５Ａを参照して説明したように、通常状態においては、第一検出光Ｌ１１により生じた第一反射光Ｌ２１は第一受光素子１２１に入射し、第二検出光Ｌ１２により生じた第二反射光Ｌ２２は第二受光素子１２２に入射し、第三検出光Ｌ１３により生じた第三反射光Ｌ２３は第三受光素子１２３に入射するように構成されている。したがって、第一データＤ１が第一反射光Ｌ２１に基づいて生成されたものであれば、第一データＤ１には第一検出光Ｌ１１に付与された識別情報が反映されている。第二データＤ２が第二反射光Ｌ２２に基づいて生成されたものであれば、第二データＤ２には第一検出光Ｌ１１に付与された識別情報が反映されている。第三データＤ３が第三反射光Ｌ２３に基づいて生成されたものであれば、第三データＤ３には第三検出光Ｌ１３に付与された識別情報が反映されている。プロセッサ２２は、識別情報の検出を通じて、上記の判断を行なう。

第一データＤ１が第一検出光Ｌ１１に基づくものであり、第二データＤ２が第二検出光Ｌ１２に基づくものであり、第三データＤ３が第三検出光Ｌ１３に基づくものであると判断されると（図３のＳＴＥＰ５においてＮ）、図５Ａに例示されるように、第一データＤ１、第二データＤ２、および第三データＤ３がそのまま出力される（図３のＳＴＥＰ３）。その後、処理はＳＴＥＰ１に戻る。

図５Ｂに例示されるように、車両の振動などに起因してＬｉＤＡＲセンサユニット１０が変位すると、第三反射光Ｌ２３が第一受光素子１２１と第三受光素子１２３の双方に入射する事態が起こりうる。この場合、第一受光素子１２１から出力された第一受光信号Ｓ２１に基づいて生成された第一データＤ１には、第三検出光Ｌ１３に付与された識別信号が反映されている。同様に、第三受光素子１２３から出力された第三受光信号Ｓ２３に基づいて生成された第三データＤ３にも、第三検出光Ｌ１３に付与された識別信号が反映されている。このまま第一データＤ１と第三データＤ３が出力されると、後続する処理によって得られる車両外部の物体に係る情報の正確性が低下する。

したがって、第一データＤ１と第三データＤ３の双方が第一検出光Ｌ１１または第三検出光Ｌ１３に基づくものであると判断されると、あるいは、第二データＤ２と第三データＤ３の双方が第二検出光Ｌ１２第三検出光Ｌ１３に基づくものであると判断されると（図３のＳＴＥＰ５においてＹ）、プロセッサ２２は、図５Ｂに例示されるように、第三データＤ３を平均データＤＡで置き換える処理を行なう（図３のＳＴＥＰ６）。平均データＤＡは、第一データＤ１と第二データＤ２を平均化処理することによって生成される。

取得された第一データＤ１、第二データＤ２、および第三データＤ３が一組であれば、平均化処理は、第一データＤ１と第二データＤ２の単純平均を算出する処理である。走査機構１３を用いることにより複数組の第一データＤ１、第二データＤ２、および第三データＤ３が取得される場合、平均化処理は、単純平均の算出、中間値の算出、最頻値の算出のいずれかとされうる。

続いて、置き換えがなされた第一データＤ１、第二データＤ２、および平均データＤＡが出力される（図３におけるＳＴＥＰ３）。

このような構成によれば、車両の振動などに起因して物体からの反射光が正常に受光素子へ入射されなかった場合においても、正常な受光状態に近いデータの出力が可能になる。したがって、少なくとも三組の発光素子と受光素子を備えるセンサシステムにおいて、車両の振動などに伴う情報処理能力の低下を抑制できる。

本実施形態においては、第一受光素子１２１、第二受光素子１２２、および第三受光素子１２３は、車両の上下方向に対応する向きに配列されている。

車両の振動は、上下方向の成分が支配的である。したがって、前述した受光の重複現象は、車両の上下方向に対応する向きに配列された第一受光素子１２１、第二受光素子１２２、および第三受光素子１２３の間で起こりやすい。しかしながら、プロセッサ２２が上述した平均化処理を行ないうるので、車両の振動に起因して発生する受光の反転現象の影響を効果的に補正できる。

これまで説明したプロセッサ２２の機能は、メモリと協働して動作する汎用マイクロプロセッサにより実現されてもよいし、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどの専用集積回路によって実現されてもよい。

制御装置２０は、車両における任意の位置に配置されうる。制御装置２０は、車両における中央制御処理を担うメインＥＣＵなどによって実現されてもよいし、メインＥＣＵとＬｉＤＡＲセンサユニット１０の間に介在するサブＥＣＵによって実現されてもよい。

上記の実施形態は、本開示の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の実施形態に係る構成は、本開示の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更・改良されうる。

上記の実施形態においては、第一発光素子１１１と第二発光素子１１２は、車両の上下方向に対応する向きに配列されている。第一受光素子１２１と第二受光素子１２２もまた、車両の上下方向に対応する向きに配列されている。しかしながら、第一発光素子１１１と第二発光素子１１２は、車両の左右方向または前後方向に対応する向きに配列されてもよい。第一受光素子１２１と第二受光素子１２２もまた、車両の左右方向または前後方向に対応する向きに配列されてもよい。この場合、第一検出光Ｌ１１と第二検出光Ｌ１２の出射方向は、走査機構１３によって車両の上下方向に対応する向きに変更されうる。

ＬｉＤＡＲセンサユニット１０は、発光素子と受光素子を用いて車両の外部の情報を検出しうる適宜のセンサユニットで置き換えられうる。そのようなセンサユニットとしては、ＴＯＦカメラユニットやミリ波レーダユニットが例示されうる。複数種の測定手法を用いる構成が単一のセンサユニットに内蔵されていてもよい。発光素子により出射される検出光の波長、および受光素子が感度を有する波長は、使用される測定手法に応じて適宜に定められうる。

図６は、第二実施形態に係るセンサシステム２の機能的構成を例示している。センサシステム２は、車両に搭載される。

センサシステム２は、ＬｉＤＡＲセンサユニット３０を備えている。ＬｉＤＡＲセンサユニット３０は、発光素子３１と受光素子３２を備えている。

発光素子３１は、車両の外部へ向けて検出光Ｌ１を出射可能に構成されている。検出光Ｌ１は、非可視光である。非可視光としては、例えば波長９０５ｎｍの赤外光が使用されうる。発光素子３１としては、発光ダイオードやレーザダイオードなどの半導体発光素子が使用されうる。

受光素子３２は、入射光量に応じた受光信号Ｓ１を出力するように構成されている。受光素子３２は、少なくとも検出光Ｌ１の波長に感度を有する。受光素子３２としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタなどが使用されうる。

センサシステム２は、制御装置４０を備えている。制御装置４０は、入力インターフェース４１、プロセッサ４２、出力インターフェース４３、および通信バス４４を備えている。入力インターフェース４１、プロセッサ４２、および出力インターフェース４３は、通信バス４４を介して信号やデータのやり取りが可能とされている。

受光素子３２から出力された受光信号Ｓ１は、入力インターフェース４１に入力される。プロセッサ４２は、入力インターフェース４１に入力された受光信号Ｓ１に対応する受光データＤ１１を取得する。受光データＤ１１は、プロセッサ４２における後述の情報処理に供されうる状態とされている。すなわち、入力インターフェース４１は、受光信号Ｓ１を受光データＤ１１に変換する適宜の回路構成を備えている。

プロセッサ４２は、出力インターフェース４３を介して制御信号Ｓ０を発光素子３１に入力することにより、発光素子３１の発光動作を制御する。具体的には、検出光Ｌ１の光量、発光タイミング、発光繰り返し周波数などが制御される。

発光素子３１から出射された検出光Ｌ１は、車両の外部に位置する物体により反射され、反射光Ｌ２が生じる。反射光Ｌ２は、受光素子３２に入射する。受光素子３２は、反射光Ｌ２の光量に応じた受光信号Ｓ１を出力する。結果として、反射光Ｌ２に関連付けられた受光データＤ１１が得られる。受光データＤ１１は、車両の外部の情報に対応するデータの一例である。

プロセッサ４２は、検出光Ｌ１が出射されてから反射光Ｌ２が検出されるまでの時間に基づいて、反射光Ｌ２に関連付けられた物体までの距離を取得できる。これに加えてあるいは代えて、検出光Ｌ１と反射光Ｌ２の波形の相違に基づいて、反射光Ｌ２に関連付けられた物体の材質などの属性に係る情報を取得できる。

ＬｉＤＡＲセンサユニット３０は、走査機構３３を備えうる。走査機構３３は、例えば車両の上下方向に交差する向きＳに沿って検出光Ｌ１の出射方向を変化させる。プロセッサ４２は、出力インターフェース４３を介して走査機構３３の動作を制御可能である。

一度の走査中にＮ回の発光動作と受光動作が繰り返されることによって、Ｎ個の第一データＤ１が取得される。例えば、Ｎ個のデータセットについて前述した物体までの距離情報を取得することにより、反射光Ｌ２に関連付けられた物体の形状に係る情報を取得できる。

プロセッサ４２は、上記のようにして取得した車両の外部に位置する物体の情報を含むデータＤ１０を、出力インターフェース４３を介して外部へ出力可能に構成されている。データＤ１０は、別のプロセッサによるさらなる情報処理に利用される。

センサシステム２は、変位センサ５０を備えている。変位センサ５０は、ＬｉＤＡＲセンサユニット３０の変位を検出するように構成されている。変位センサ５０は、加速度センサやジャイロセンサによって実現されうる。変位センサ５０は、検出されたＬｉＤＡＲセンサユニット３０に応じた変位信号Ｓ２を出力するように構成されている。

変位センサ５０から出力された変位信号Ｓ２は、制御装置４０の入力インターフェース４１に入力される。プロセッサ４２は、入力インターフェース４１に入力された変位信号Ｓ２に対応する変位データＤ１２を取得する。変位データＤ１２は、プロセッサ４２における後述の情報処理に供されうる状態とされている。すなわち、入力インターフェース４１は、変位信号Ｓ２を変位データＤ１２に変換する適宜の回路構成を備えている。

図７Ａに例示される領域Ａ１は、ＬｉＤＡＲセンサユニット３０の情報検出可能領域を示している。領域Ａ２は、前述したデータＤ１０として出力される情報を含む領域を示している。プロセッサ４２は、取得した受光データＤ１１から領域Ａ２に対応する部分を抽出し、データＤ１０を生成する。

車両の振動などに起因して、ＬｉＤＡＲセンサユニット３０は破線で示される初期位置から変位しうる。図７Ｂに示される例においては、ＬｉＤＡＲセンサユニット３０が右上方向に変位し、領域Ａ１もまた右上方向に変位している。その結果、検出に供される物体の位置が領域Ａ２内で左下方向へ移動している。何らの対策もなされない場合、物体までの距離などの情報が正確に得られないおそれがある。

上記のＬｉＤＡＲセンサユニット３０の変位は、変位センサ５０によって検出される。プロセッサ４２は、当該変位に対応する変位データＤ１２に基づいて、ＬｉＤＡＲセンサユニット３０の変位を相殺しうる位置へ領域Ａ２を変更する。図７Ｂに例示される例においては、領域Ａ２は、実線で示される当初位置から一点鎖線で示される補正位置へ移動されている。このような変更処理は、変位データＤ１２に基づく受光データＤ１１の補正の一例である。このようにして位置が変更された領域Ａ２に対応する受光データＤ１１からデータＤ１０が生成され、出力インターフェース４３を通じて出力される。

上記のような構成によれば、車両の振動などに起因するＬｉＤＡＲセンサユニット３０の変位が情報検出に与える影響を抑制できる。したがって、車両の振動などに起因するセンサシステム２の情報取得能力の低下を抑制できる。

これまで説明したプロセッサ４２の機能は、メモリと協働して動作する汎用マイクロプロセッサにより実現されてもよいし、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどの専用集積回路によって実現されてもよい。

制御装置４０は、車両における任意の位置に配置されうる。制御装置４０は、車両における中央制御処理を担うメインＥＣＵなどによって実現されてもよいし、メインＥＣＵとＬｉＤＡＲセンサユニット３０の間に介在するサブＥＣＵによって実現されてもよい。

変位センサ５０が検出可能なＬｉＤＡＲセンサユニット３０の変位方向は、ピッチ方向、ヨー方向、ロール方向、水平シフト方向、垂直シフト方向を含むように適宜定められる。車両の振動は上下方向の成分が支配的であるので、変位センサ５０は、少なくとも車両の上下方向に沿うＬｉＤＡＲセンサユニット３０の変位を検出可能に構成されることが好ましい。

ＬｉＤＡＲセンサユニット３０は、発光素子と受光素子を用いて車両の外部の情報を検出しうる適宜のセンサユニットで置き換えられうる。そのようなセンサユニットとしては、ＴＯＦカメラユニットやミリ波レーダユニットが例示されうる。複数種の測定手法を用いる構成が単一のセンサユニットに内蔵されていてもよい。発光素子により出射される検出光の波長、および受光素子が感度を有する波長は、使用される測定手法に応じて適宜に定められうる。

本出願の記載の一部を構成するものとして、２０１８年７月２５日に提出された日本国特許出願２０１８－１３９５１７号の内容が援用される。

Claims

車両に搭載されるセンサシステムであって、
前記車両の外部へ向けて第一検出光を出射する第一発光素子と、
前記車両の外部へ向けて第二検出光を出射する第二発光素子と、
入射光量に応じた第一信号を出力する第一受光素子と、
入射光量に応じた第二信号を出力する第二受光素子と、
前記第一信号に対応する第一データと前記第二信号に対応する第二データを取得するプロセッサと、
を備えており、
前記第一データが前記第二検出光に基づくものであり、前記第二データが前記第一検出光に基づくものである場合、前記プロセッサは、前記第一データと前記第二データを交換する、
センサシステム。
前記第一発光素子と前記第二発光素子の間に配置されており、前記車両の外部へ向けて第三検出光を出射する第三発光素子と、
前記第一受光素子と前記第二受光素子の間に配置されており、入射光量に応じた第三信号を出力する第三受光素子と、
を備えており、
前記プロセッサは、前記第三信号に対応する第三データを取得し、
前記第一データと前記第三データの双方が前記第一検出光または前記第三検出光に基づくものである場合、または前記第二データと前記第三データの双方が前記第二検出光または前記第三検出光に基づくものである場合、前記プロセッサは、前記第一データと前記第二データを平均化処理することにより平均データを生成し、前記第三データを当該平均データで置き換える、
請求項１に記載のセンサシステム。
前記第一受光素子と前記第二受光素子は、前記車両の上下方向に対応する方向に配列されている、
請求項１または２に記載のセンサシステム。
前記第一発光素子、前記第二発光素子、前記第一受光素子、および前記第二受光素子は、ＬｉＤＡＲセンサユニット、ＴＯＦカメラユニット、およびミリ波レーダユニットの少なくとも一つの一部である、
請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサシステム。