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技術 車載レーザレーダ装置

出願人 株式会社IHIエアロスペース株式会社IHI
発明者 齋藤浩明
出願日 2016年2月23日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2016-032337
公開日 2017年8月31日 (3年3ヶ月経過) 公開番号 2017-150902
状態 特許登録済
技術分野 光学的距離測定 光レーダ方式及びその細部
主要キーワード 照射地点 進行方向距離 車両制御用コンピュータ バーチカルジャイロ 中心高さ 垂直視野 最大測定距離 各投光器
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

動体に設置して遠方路面を詳細に計測することができ、高速走行時に遠方の障害物を早期に発見することができる車載レーザレーダ装置を提供する。

解決手段

移動体Aに設置され鉛直軸31を中心に回転して周囲の路面1を計測する車載レーザレーダ装置30である。移動体Aの近距離から遠距離に向けて間隔を隔ててレーザ光3を投光する複数の投光器32とレーザ光3を受光する複数の受光器とを備える。複数の投光器32又は複数の受光器は、隣接するレーザ光3の鉛直軸31に対する角度差が、近距離用から遠距離用に向けて順に狭く設定されている。また、投光器32と受光器は、近距離用では疎に遠距離用では密に2次元的に配置されている。

概要

背景

移動体周辺地形凹凸を検出する車載レーザレーダ装置は、例えば非特許文献1及び特許文献1〜4に開示されている。

非特許文献1、及び特許文献1,2は、多数のレーザ光を用いて回転しながら周囲を同時計測するレーザレーダ装置を開示している。

特許文献3の「広角レーザレーダ装置」は、1つの投光部と複数の受光素子組合せで、反射体までの距離と方向を測定している。

特許文献4の「監視装置」は、ズームレンズ制御部で受光部と投光レンズを移動させて照射領域を変化させている。

概要

動体に設置して遠方路面を詳細に計測することができ、高速走行時に遠方の障害物を早期に発見することができる車載レーザレーダ装置を提供する。移動体Aに設置され鉛直軸31を中心に回転して周囲の路面1を計測する車載レーザレーダ装置30である。移動体Aの近距離から遠距離に向けて間隔を隔ててレーザ光3を投光する複数の投光器32とレーザ光3を受光する複数の受光器とを備える。複数の投光器32又は複数の受光器は、隣接するレーザ光3の鉛直軸31に対する角度差が、近距離用から遠距離用に向けて順に狭く設定されている。また、投光器32と受光器は、近距離用では疎に遠距離用では密に2次元的に配置されている。

目的

本発明の目的は、移動体に設置して遠方路面を詳細に計測することができ、高速走行時に遠方の障害物を早期に発見することができる車載レーザレーダ装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

動体に設置され鉛直軸を中心に回転して周囲の路面を計測する車載レーザレーダ装置であって、前記移動体の近距離から遠距離に向けて間隔を隔ててレーザ光投光する複数の投光器と該レーザ光を受光する複数の受光器とを備え、複数の前記投光器又は複数の前記受光器は、隣接する前記レーザ光の前記鉛直軸に対する角度差が、近距離用から遠距離用に向けて順に狭く設定されている、ことを特徴とする車載レーザレーダ装置。

請求項2

前記投光器又は前記受光器は、前記路面への進行方向の照射間隔が均等になるように配置されている、ことを特徴とする請求項1に記載の車載レーザレーダ装置。

請求項3

前記投光器と前記受光器は、前記近距離用では疎に、前記遠距離用では密に、2次元的に配置されている、ことを特徴とする請求項1に記載の車載レーザレーダ装置。

請求項4

前記鉛直軸から一定の角度範囲内の前記路面に前記レーザ光が照射されるように、前記投光器は、前記路面への周方向の照射間隔が均等になるように配置されている、ことを特徴とする請求項1に記載の車載レーザレーダ装置。

請求項5

前記鉛直軸から一定の角度範囲内の前記路面に前記レーザ光が照射されるように、前記投光器は、前記近距離用では周方向に狭い範囲に配置され、前記遠距離用では周方向に広い範囲に配置されている、ことを特徴とする請求項1に記載の車載レーザレーダ装置。

請求項6

複数の前記レーザ光を前記近距離から前記遠距離の前記路面にそれぞれ集光させる投光レンズと、前記路面で反射した複数の前記レーザ光を複数の前記受光器にそれぞれ集光する受光レンズと、を有し、前記投光レンズ又は前記受光レンズは、前記路面への前記レーザ光の照射スポット径が同等になるような光学系を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の車載レーザレーダ装置。

技術分野

0001

本発明は、移動体(例えば移動ロボット)に搭載して移動体周辺地形凹凸を精度よく検出する車載レーザレーダ装置に関する。

背景技術

0002

移動体周辺の地形の凹凸を検出する車載レーザレーダ装置は、例えば非特許文献1及び特許文献1〜4に開示されている。

0003

非特許文献1、及び特許文献1,2は、多数のレーザ光を用いて回転しながら周囲を同時計測するレーザレーダ装置を開示している。

0004

特許文献3の「広角レーザレーダ装置」は、1つの投光部と複数の受光素子組合せで、反射体までの距離と方向を測定している。

0005

特許文献4の「監視装置」は、ズームレンズ制御部で受光部と投光レンズを移動させて照射領域を変化させている。

0006

Velodyne,“High Definition Lidar”、インターネット<URL:http://www.velodynelidar.com/lidar/lidar.aspx>

先行技術

0007

WO2008/008970A2
WO2011/146523A2
特開平7−191148号公報
特開2006−317304号公報

発明が解決しようとする課題

0008

非特許文献1及び特許文献1,2のレーザレーダ装置は、等間隔に配置されたレーザ光の投光器受光器により、多数のレーザ光を用いて回転しながら周囲を同時計測するので、正対する反射体の形状を計測する用途には適している。
しかし、車両等移動体の上部に配置し、自車の周囲の路面を俯瞰的に計測する用途においては、幾何学的条件から、レーザ光の路面への照射地点が、自車の進行方向及びレーザ光の回転方向の何れにおいても自車の近傍路面は密に計測できるが遠方路面は疎になる。更に、遠方路面程レーザ光のビーム径が広がる。そのため、遠方になるにつれ路面計測地点空間分解能が悪くなるため、遠方路面の起伏を詳細に計測することができない。そのため、従来のレーザレーダ装置では、高速走行時に特に必要となる遠方の障害物を早期に発見することが困難であり、高速走行することができない。

0009

図1は、特許文献1に開示された従来のレーザレーダ装置5の構成図である。この図において、(A)は従来のレーザレーダ装置5の斜視図、(B)は(A)のB−B線における断面図である。

0010

図1(A)において、レーザレーダ装置5は、ハウジング6、上部レーダシステム7A、下部レーダシステム7B、及びベース部8を備え、図示しない複数対の投光器と受光器を有している。
上部レーダシステム7Aは、ハウジング6の上部に内蔵され、下部レーダシステム7Bは上部レーダシステム7Aよりわずかに下向きに、ハウジング6の下部に内蔵されている。またハウジング6は、ベース部8の上に設置されている。

0011

図1(B)において、ベース部8は、ロータステータを有し、ハウジング6を図で鉛直軸を中心に360°回転させるようになっている。

0012

上部レーダシステム7Aと下部レーダシステム7Bは、それぞれ複数対の投光器と受光器を有し、それぞれの投光器と受光器は、それぞれ独立してレーザ光を照射(投光)して受光する。なお、好ましくは、複数のレーザ光は、時間をずらして1つずつ発光して照射する。

0013

上述した従来のレーザレーダ装置5は、例えば、64対の投光器と受光器を内蔵し、垂直視野26.8°、最大測定距離約100〜120m、測定精度+/−約2cm(水平距離25mの位置において)である。
また具体例では、上部レーダシステム7Aは水平に対し+2°〜−8.33°を1/3°ピッチで検出し、下部レーダシステム14Bは水平に対し−8.53°〜−24.33°を1/2°ピッチで検出する。

0014

図2は、上述した従来のレーザレーダ装置5の使用状態を示す模式図である。この図において、(A)は側面図、(B)は平面図、(C)は投光器9Aと投光レンズ9Bの関係図である。
またこの図において、1は路面、2は路面1を走行する移動体、3はレーザ光、4は路面1に照射された照射スポットである。

0015

従来のレーザレーダ装置5は、移動体2の上部に設置されている。レーザレーダ装置5は、複数対の投光器9Aと受光器(図示せず)及び1又は複数の投光レンズ9Bと受光レンズ(図示せず)を備える。

0016

1又は複数の投光レンズ9Bは、それぞれ複数の投光器9Aの正面に設けられ、1つずつ順に発光するパルス状のレーザ光3を順次、路面1に照射する。同様に、1又は複数の受光レンズは、それぞれ複数の受光器の正面に設けられ、路面1で反射された複数のレーザ光3を順次、受光する。

0017

レーザレーダ装置5は、投光レンズ9Bの後部に等間隔に配置された投光器9Aと受光器により、多数のレーザ光3を用いて回転しながら周囲を同時計測する。すなわち、レーザレーダ装置5は、それぞれのレーザ光3の照射(投光)と受光の時間差から、反射位置までの距離を算出し、移動体周辺の地形の凹凸を検出する。

0018

従来のレーザレーダ装置5では、測定ピッチは一定であり、上述した具体例では上部レーダシステム7Aによる測定ピッチが、水平に対し+2°〜−8.33°の範囲で1/3°である。
そのため、図2において、水平距離25mの位置の照射スポット4aに対し、水平距離100mの位置の照射スポット4bはその直径が4倍になる。また、隣接する照射スポット4の間隔も周方向及び進行方向の両方が、水平距離25mの位置に対し、水平距離100mの位置の方が大きく(粗く)なる。

0019

従って、遠方ではレーザ照射点周方向間隔、進行方向間隔が共に広くなることから、障害物検知精度が悪くなる。

0020

本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、移動体に設置して遠方路面を詳細に計測することができ、高速走行時に遠方の障害物を早期に発見することができる車載レーザレーダ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0021

本発明によれば、移動体に設置され鉛直軸を中心に回転して周囲の路面を計測する車載レーザレーダ装置であって、
前記移動体の近距離から遠距離に向けて間隔を隔ててレーザ光を投光する複数の投光器と該レーザ光を受光する複数の受光器とを備え、
複数の前記投光器又は複数の前記受光器は、隣接する前記レーザ光の前記鉛直軸に対する角度差が、近距離用から遠距離用に向けて順に狭く設定されている、ことを特徴とする車載レーザレーダ装置が提供される。

0022

前記投光器又は前記受光器は、前記路面への進行方向の照射間隔が均等になるように配置されている。

0023

前記投光器と前記受光器は、前記近距離用では疎に、前記遠距離用では密に、2次元的に配置されている。

0024

前記鉛直軸から一定の角度範囲内の前記路面に前記レーザ光が照射されるように、前記投光器は、前記路面への周方向の照射間隔が均等になるように配置されている。

0025

前記鉛直軸から一定の角度範囲内の前記路面に前記レーザ光が照射されるように、前記投光器は、前記近距離用では周方向に狭い範囲に配置され、前記遠距離用では周方向に広い範囲に配置されている。

0026

複数の前記レーザ光を前記近距離から前記遠距離の前記路面にそれぞれ集光させる投光レンズと、
前記路面で反射した複数の前記レーザ光を複数の前記受光器にそれぞれ集光する受光レンズと、を有し、
前記投光レンズ又は前記受光レンズは、前記路面への前記レーザ光の照射スポット径が同等になるような光学系を有する。

発明の効果

0027

上記本発明によれば、複数の投光器又は複数の受光器は、隣接するレーザ光の鉛直軸に対する角度差が、近距離用から遠距離用に向けて順に狭く設定されている。

0028

この構成により、隣接するレーザ光の鉛直軸に対する角度差が同一である従来例と比較し、遠方においてレーザ光を密に投光し受光することができる。
従って、本発明の車載レーザレーダ装置を移動体に設置して遠方路面を詳細に計測することができ、高速走行時に遠方の障害物を早期に発見することができる。

図面の簡単な説明

0029

特許文献1に開示された従来のレーザレーダ装置の構成図である。
従来のレーザレーダ装置の使用状態を示す模式図である。
本発明の車載レーザレーダ装置を備えた移動体の構成図である。
移動体の制御機器接続ブロック図である。
本発明による車載レーザレーダ装置の全体構成図である。
投光レンズに対する複数の投光器の配置を示す説明図である。
投光器により照射された路面の照射スポットの模式図である。
図5のA−A矢視図である。
図8に示した複数の投光器により照射された路面の照射スポットの模式図である。
本発明の車載レーザレーダ装置の使用状態を示す模式図である。

実施例

0030

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

0031

図3は、本発明の車載レーザレーダ装置30を備えた移動体Aの構成図であり、図4は、移動体Aの制御機器の接続ブロック図である。

0032

この例において、移動体Aは、自律走行可能な半自律走行車Aであり、車両制御用コンピュータ10及びこの車両制御用コンピュータ10とLAN11を介して接続される自律制御コンピュータ25によって制御されるようになっている。

0033

車両制御用コンピュータ10の入力側には、アンテナ12と接続する無線LAN13及び操縦用カメラ14が入出力回路15を介して接続されている。さらにこの入力側に、自己位置データ取得部としてのGPS16と、姿勢制御用のバーチカルジャイロ17と、移動速度測定用の車速パルス18がシリアル回線を介して接続されている。

0034

また、車両制御用コンピュータ10の出力側には、モータドライバ21を介して操舵用アクチュエータ22及びブレーキアクセルアクチュエータ23が接続されている。さらに、モータドライバ21とアクチュエータ22、23と車輪24とで走行機構20を構成している。

0035

車両制御用コンピュータ10は、GPS16やバーチカルジャイロ17で取得した各種情報をLAN11、無線LAN13及びアンテナ12を介して図示しない遠隔操縦装置に送信する機能を有している。また、この遠隔操縦装置から送信される操作情報に基づいて、モータドライバ21を介して操舵用アクチュエータ22及びブレーキ/アクセル用アクチュエータ23を作動、停止させる機能を有している。

0036

自律制御用コンピュータ25の入力側には、進行方向における地形の凹凸の近距離情報取得に適した外界計測部を構成するレーザセンサ26と、遠距離で且つ広角情報取得に適した自律走行用のステレオカメラ27とが接続されている。この自律制御用コンピュータ25は、LAN11を介して、レーザセンサ26やステレオカメラ27で取得した測距データを遠隔操縦装置に送信する機能を有している。

0037

図示しない遠隔操縦装置は、半自律走行車Aの操縦用カメラ14で得た画像を映し出すディスプレーと、遠隔操作部と、車両制御用コンピュータ10及び自律制御用コンピュータ25とLAN11を介してデータのやり取りをする制御部を具備している。遠隔操作部は、周囲の状況を考慮しながら半自律走行車Aに対して走行方向や走行速度を指示することができる。

0038

なお、本発明は、上述した移動体Aに限定されず、その他の移動体であってもよい。

0039

図5は、本発明による車載レーザレーダ装置30の全体構成図である。
本発明の車載レーザレーダ装置30は、移動体A(好ましくはその上部)に設置され鉛直軸31を中心に回転して周囲の路面1を計測するレーザレーダ装置である。鉛直軸31は、路面1が水平な場合に路面1に対して鉛直な回転軸であるのがよい。

0040

図5において、本発明の車載レーザレーダ装置30は、複数の投光器32と複数の受光器34、旋回装置36、及び制御装置38を備える。

0041

複数の投光器32は、移動体Aの近距離から遠距離に向けて間隔を隔ててレーザ光3を投光し、複数の受光器34は、近距離から遠距離に投光されたレーザ光3を受光する。
複数の投光器32の前面と、複数の受光器34の前面には、それぞれ投光レンズ33と受光レンズ35が設けられている。

0042

なお、本発明において、「近距離」とは、鉛直軸31(正確には投光レンズ33又は受光レンズ35)からレーザ光3の照射位置までの距離Lが相対的に短い距離を意味し、「遠距離」とは距離Lが近距離よりも長い距離を意味する。
例えば、近距離は、距離Lが50m未満、すなわち10m以上、50m未満であり、遠距離は、距離Lが50m以上、すなわち、50m以上、120m未満である。なおこれらの距離は例示であり、本発明はこれらの例に限定されず任意に設定することができる。

0043

各投光器32は、パルス状のレーザ光3を出力し、投光レンズ33を通してレーザ光3を路面1に照射(投光)する。投光レンズ33は、複数のレーザ光3を近距離から遠距離の路面1にそれぞれ集光させる。
各受光器34は、路面1で反射されたパルス状のレーザ光3を、受光レンズ35を通して受光する。受光レンズ35は、路面1で反射した複数のレーザ光3を複数の受光器34にそれぞれ集光する。

0044

旋回装置36は、鉛直軸31を中心に複数の投光器32と複数の受光器34を水平に旋回する。この旋回角度は、エンコーダなどで検出され、制御装置38に出力される。

0045

制御装置38は、各投光器32の照射時点を制御し、かつ各受光器34の受光時点を検出し、それぞれのレーザ光3の照射(投光)と受光の時間差から、反射位置(路面1)までの距離を計測する。

0046

図5において、ある1つの投光器32で投射したレーザ光3の反射は、対応する1つの受光器34で受光するように配置されている。なお、好ましくは、投光レンズ33に対する複数の投光器32の配置と、受光レンズ35に対する複数の受光器34の配置は実質的に同一である。
以下、投光レンズ33の配置について説明する。

0047

図6は、投光レンズ33に対する複数の投光器32の配置を示す説明図である。この図において、(A)は投光レンズ33の光軸が水平の場合、(B)は投光レンズ33の光軸が水平軸から下向きに角度αだけ傾いている場合である。
図6(A)(B)において、hは路面1からの投光レンズ33の中心高さ、Hは投光レンズ33の中心軸からの投光器32の変位量である。また、fは投光レンズ33の焦点距離、θはレーザ光3の鉛直軸に対する角度、Lは投光レンズ33からレーザ光3の照射位置までの距離、dは進行方向の照射間隔(距離Lの間隔)である。
また括弧内の数字は、複数の投光器32の順番であり、投光レンズ33に近い近距離用から順に0,1,2,・・・,n−1,n,n+1・・・とする。

0048

図6(A)において、L(n−1),L(n),L(n+1)は、幾何学的に数1の式(1)で示すことができる。
路面1において、隣接するレーザ光3の進行方向の照射間隔dが等しい場合、式(2)が成り立つ。
式(1)(2)から、式(3)(4)が導かれる。
また、複数の投光器32の変位量Hは、図6(A)(B)において、式(5)で示すことができる。なお投光レンズ33の光軸が水平の場合、角度αは0である。

0049

0050

すなわち、自車の進行方向及びレーザ光3の回転方向の何れにおいても、自車の近傍路面は密に計測できるが遠方路面は疎になる。更に、遠方路面ほどレーザ光3のビーム径が広がるため、空間分解能も悪くなる。そのため本発明では、式(4)(5)を満たすように、各投光器32の変位量Hを設定する。これにより、路面1への進行方向の照射間隔dが均等になるように配置することができ、自車の近傍から遠方までの路面1の空間分解能が向上される。
なお本発明において、「均等」とは、厳密な意味で均等でなくてもよく、少なくとも「均等に近づけること」を意味する。例えば、10〜50%の相違は、「均等」に含める。

0051

本発明において、隣接するレーザ光3の鉛直軸に対する角度差が、近距離から遠距離に向けて順に狭く設定されている。
また、好ましくは、式(4)(5)を満たすように、各投光器32の変位量Hが設定されている。

0052

なお、図6に示した関係は、複数の受光器34にもそのまま適用することができる。

0053

図7は、投光器32により照射された路面1の照射スポット4の模式図である。
この図において、黒丸は投光器32と受光器34が1次元配置(従来例)の場合の照射スポット4であり、角度ψは、旋回方向の角度を示している。
また、白丸は投光器32と受光器34が2次元配置(本発明)の場合の照射スポット4を示している。

0054

図7に示すように、本発明では、進行方向距離L1,L2・・・が倍になる位置には投光器32の数も倍になるように配置する。こうすることで、従来のレーザレンジファインダの投光器32のような1次元配列の場合の課題である、路面1への周方向の照射間隔eが遠方になるにつれ広がり、空間分解能が悪くなるという課題を改善できる。

0055

また高速走行するために遠方の障害物を早期に発見する必要があり、そのためには遠方障害物の検出精度が高くなければならない。
走行に必要な障害物検知は、特許第5666322号公報に記載される判定法によって検知することができる。すなわち、レーザレーダにより進行方向、及び周方向の複数の路面距離を測定し、その距離変化と照射スポット4の照射位置の関係から障害物を検知する。

0056

この場合、遠方では進行方向の照射間隔dと周方向の照射間隔eとが共に広くなることから、障害物の検知精度が悪くなる。しかし、本発明によれば、進行方向の照射間隔dと周方向の照射間隔eが共に各々均等になるように投光器32の配置を設定し、投光レンズにより路面1への照射スポット径も同じになるように光学系を設定することにより、障害物の検知精度が自車からの距離に依存せずに同じにすることができる。

0057

図8図9は、本発明の具体例を示す図である。
図8は、図6のA−A矢視図である。この図において、複数(この例では32個)の投光器32を小さい円形で示している。また、投光器32の順番のうち、0,n,n+1,31番目をそれぞれ円形内の数字0,n,n+1,31で示している。

0058

図8において、各投光器32の変位量Hは、上述した式(4)(5)を満たすように設定されている。
すなわち、複数の投光器32は、近距離用では疎に、遠距離用では密に、2次元的に配置されている。

0059

また、投光レンズ33の中心を通る鉛直軸Z−Zに沿って、近距離用では、複数の投光器32は周方向に狭い範囲に配置され、遠距離用では、複数の投光器32は周方向に広い範囲に配置されている。
この「周方向に狭い範囲」と「周方向に広い範囲」は、照射された路面1において、鉛直軸から一定の角度範囲内(例えば+/−15°以内)であることが好ましい。

0060

図8において、投光レンズ33は、路面1へのレーザ光3の照射スポット径が同等になるような光学系を有する。この例においてこの光学系は、累進レンズである。
本発明では、投光器32を、路面1への進行方向の照射間隔dと周方向の照射間隔eの両方が均等になるように配置したので、レーザ光3の照射スポット径も遠距離と近距離で同じとなるように、視野方向に対して焦点距離が異なる累進レンズを投光レンズ33に用いる。
なお、この累進レンズは、近距離用と遠距離用の2つの焦点距離に限定されず、3以上の焦点距離を有してもよい。

0061

なお、上述した構成は、複数の受光器34と受光レンズ35にも同様に適用することができる。

0062

図9は、図8に示した複数(この例では32)の投光器32により照射された路面1の照射スポット4の模式図である。
この図において、黒丸は複数の投光器32が正面を向いているときの照射スポット4を示し、白丸は複数の投光器32が正面から一定の角度(この例では30°)旋回したときの照射スポット4を示している。

0063

図9において、各投光器32の変位量Hが式(4)(5)を満たすように設定されているので、隣接するレーザ光3の進行方向の照射間隔d(黒丸の照射スポット4)を等しくすることができる。
また、投光レンズ33の水平軸Y−Yより上方の近距離用では、複数の投光器32は周方向に狭い範囲に配置され、水平軸Y−Yより下方の遠距離用では、複数の投光器32は周方向に広い範囲に配置されている。この構成により、隣接するレーザ光3の周方向の照射間隔e(黒丸の照射スポット4)を均等に近づけることができる。
さらに、投光レンズ33が累進レンズであり、水平軸Y−Yより上方の近距離用部分と、水平軸Y−Yより下方の遠距離用部分とで、それぞれ異なる焦点距離を有するので、路面1に照射される照射スポット4の大きさを均等に近づけることができる。

0064

また、図9の白丸の照射スポット4で示すように、一定角度(この例では30°)の旋回ごとに、上述した複数(この例では32)の投光器32を照射することにより、鉛直軸31を中心に360°の全周を計測できる。
さらにこの際、隣接するレーザ光3の周方向の照射間隔e(白丸の照射スポット4)も均等に近いので、近距離から遠距離まで均等に近い間隔で計測することができる。

0065

図10は、本発明の車載レーザレーダ装置30の使用状態を示す模式図である。
この図において、(A)は側面図、(B)は平面図、(C)は投光器32と投光レンズ33の関係図である。

0066

本発明の車載レーザレーダ装置30では、隣接するレーザ光3の鉛直軸31に対する角度差は、近距離用から遠距離用に向けて順に狭く設定されている。すなわち、好ましくは、式(4)(5)を満たすように、各投光器32の変位量Hが設定されているので、隣接するレーザ光3の進行方向の照射間隔dを等しくすることができる。

0067

また、図9に示したように、隣接するレーザ光3の照射位置の周方向の照射間隔eも均等に近づけることができる。
さらに、投光レンズ33が累進レンズであるので、路面1に照射される照射スポット4の大きさを均等に近づけることができる。

0068

従って、図10において、水平距離25mの位置の照射スポット4aに対し、水平距離100mの位置の照射スポット4bの大きさを均等に近づけることができる。また、路面1への進行方向の照射間隔dと周方向の照射間隔eの両方が、水平距離25mの位置に対し、均等に近づけることができる。
その結果、水平距離25mの位置の測定精度が+/−約2cmである場合、水平距離100mの位置の測定精度を均等(例えば2〜6cm)に近づけることができる。

0069

例えば2〜6cmの凹凸は、移動体Aで高速走行可能である。従って、本発明の装置では、平坦であると検出された場合、実際には100m先に約2〜6cmの凹凸がある可能性があるが、従来よりも高速で走行することができる。

0070

上述した本発明によれば、複数の投光器32又は複数の受光器34は、隣接するレーザ光3の鉛直軸31に対する角度差が、近距離用から遠距離用に向けて順に狭く設定されている。

0071

この構成により、隣接するレーザ光3の鉛直軸31に対する角度差が同一である従来例と比較し、遠方においてレーザ光3を密に投光し受光することができる。
従って、本発明の車載レーザレーダ装置30を移動体Aに設置して遠方路面を詳細に計測することができ、高速走行時に遠方の障害物を早期に発見することができる。

0072

すなわち、本発明によれば、近傍、遠方に関わらず、路面1をほぼ同じ空間分解能で計測できるようになるため、遠方の障害物を発見しやすくなり、高速走行が可能となる。

0073

なお本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。

0074

A 移動体(半自律走行車)、d 進行方向の照射間隔、
e周方向の照射間隔、H変位量、ψ 角度、1 路面、2 移動体、
3レーザ光、4,4a,4b照射スポット、5レーザレーダ装置、
6ハウジング、7A 上部レーダシステム、7B 下部レーダシステム、
8ベース部、9A投光器、9B投光レンズ、10車両制御用コンピュータ、
11 LAN、12アンテナ、13無線LAN、14操縦用カメラ、
15入出力回路、16 GPS、17バーチカルジャイロ、18車速パルス、
20走行機構、21モータドライバ、22操舵用アクチュエータ、
23ブレーキ/アクセル用アクチュエータ、24車輪、
25自律制御用コンピュータ、26レーザセンサ、27ステレオカメラ、
30車載レーザレーダ装置、31鉛直軸、32 投光器、34受光器、
33 投光レンズ、35受光レンズ、36旋回装置、38 制御装置

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