JP2019109193A - Distance measuring device, mobile device and distance measuring - Google Patents

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Abstract

To provide a distance measuring device capable of outputting a proper measurement result without reference to an electric signal output from an optical detection system while suppressing a rise in cost.SOLUTION: A distance measuring device comprises: a projection system which includes a light source emitting light based upon a light emission signal; an optical detection system which receives the light emitted from the projection system and reflected by a body, and outputs an electric signal corresponding to the light reception quantity thereof; and a computation system which includes a time measurement part and a measurement control part for finding the distance to the body based upon the light emission signal and the electric signal (light reception signal) output from the optical detection system. It is determined whether the light reception signal is normal based upon the gradient of a straight line passing a point that the voltage of the light reception signal crosses a threshold voltage Vth1 first and a point that the voltage of the light reception signal crosses a threshold voltage Vth2 first when the voltage of the light reception signal crosses the threshold voltages Vth1 and Vth2, and the time from when the voltage of the light reception signal crosses a smaller threshold voltage between Vth1 and Vth2 first until when the voltage crosses it next.SELECTED DRAWING: Figure 27

Description

本発明は、距離測定装置、移動体装置及び距離測定方法に関する。   The present invention relates to a distance measuring device, a mobile device and a distance measuring method.

従来、発光信号に基づいて発光する光源を含む投光系と、該投光系から投光され物体で反射された光を受光し、その受光量に応じた電気信号を出力する光検出系と、該光検出系の出力信号を処理する信号処理系とを有し、発光信号及び信号処理系の出力信号に基づいて、物体までの距離を測定する装置が知られている(例えば特許文献1参照)。   Conventionally, a light projection system including a light source that emits light based on a light emission signal, and a light detection system that receives light reflected from the light projection system and reflected by an object and outputs an electrical signal according to the light reception amount An apparatus is known which has a signal processing system for processing an output signal of the light detection system, and measures a distance to an object based on a light emission signal and an output signal of the signal processing system (for example, Patent Document 1) reference).

しかしながら、特許文献1に開示されている装置では、高コスト化を抑制しつつ、光検出系から出力された電気信号によらず適正な測定結果を出力することを可能とすることに関して改善の余地があった。   However, in the device disclosed in Patent Document 1, there is a room for improvement with respect to enabling output of an appropriate measurement result regardless of the electrical signal output from the light detection system while suppressing cost increase. was there.

本発明は、発光信号に基づいて発光する光源を含む投光系と、前記投光系から投光され物体で反射された光を受光し、その受光量に応じた電気信号を出力する光検出系と、前記発光信号及び前記光検出系から出力された前記電気信号に基づいて前記物体までの距離を求める演算系と、を備え、前記電気信号の電圧が閾値電圧Vth1、Vth2を横切る場合に、前記電圧が前記閾値電圧Vth1を最初に横切る点と前記電圧が前記閾値電圧Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きと、前記電圧が閾値電圧Vth1、Vth2の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間に基づいて、前記電気信号が正常であるか否かを判定することを特徴とする距離測定装置である。   The present invention is a light projection system including a light source that emits light based on a light emission signal, and a light detection unit that receives light reflected from an object by the light projection system and reflected by an object and outputs an electrical signal according to the light reception amount. A system, and an operation system for obtaining a distance to the object based on the light emission signal and the electric signal output from the light detection system, and the voltage of the electric signal crosses the threshold voltages Vth1 and Vth2. A slope of a straight line passing the point at which the voltage first crosses the threshold voltage Vth1 and the point at which the voltage first crosses the threshold voltage Vth2, and the voltage first crosses the smaller one of the threshold voltages Vth1 and Vth2. It is a distance measuring device characterized by judging whether said electric signal is normal based on time to next crossing.

本発明によれば、高コスト化を抑制しつつ、光検出系から出力された電気信号によらず適正な測定結果を出力することが可能である。   According to the present invention, it is possible to output an appropriate measurement result regardless of the electrical signal output from the light detection system while suppressing the cost increase.

一実施形態に係る物体検出装置の概略構成を示す図である。It is a figure showing a schematic structure of an object detection device concerning one embodiment. 図2(A)は、投光光学系、同期系を説明するための図であり、図2(B)は、受光光学系を説明するための図であり、図2(C)は、LD11から反射ミラーまでの光の光路、及び反射ミラーから時間計測用PDまでの光の光路を概略的に示す図である。FIG. 2 (A) is a diagram for explaining a light projecting optical system and a synchronization system, FIG. 2 (B) is a diagram for explaining a light receiving optical system, and FIG. 2 (C) is an LD 11 It is a figure which shows roughly the optical path of the light from to a reflective mirror, and the optical path of the light from a reflective mirror to PD for time measurement. 同期信号とLD駆動信号を示すタイミング図である。FIG. 5 is a timing chart showing a synchronization signal and an LD drive signal. 図4(A)は、射出光パルスと反射光パルスを示すタイミング図であり、図4(B)は、2値化後の射出光パルスと反射光パルスを示すタイミング図である。FIG. 4A is a timing chart showing an emission light pulse and a reflection light pulse, and FIG. 4B is a timing chart showing an emission light pulse and a reflection light pulse after binarization. Tr測距、Tm測距について説明するための図である。It is a figure for demonstrating Tr ranging and Tm ranging. 黒幕を用いた実験における受光信号の飽和/非飽和について説明するための図である。It is a figure for demonstrating saturation / desaturation of the light received signal in the experiment using a blackout. 3mと6mの距離にある黒幕を用いた実験におけるTr測距値を示す図である。It is a figure which shows Tr ranging value in experiment using the black curtain in the distance of 3 m and 6 m. 2つの黒幕を用いた実験の態様と、2つの黒幕に対する理想的な測距結果を示す図である。It is a figure which shows the aspect of the experiment using two blackouts, and the ideal ranging result with respect to two blackouts. 受光信号が飽和しているときのコメット現象について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the comet phenomenon when the light reception signal is saturated. 同一距離にある反射率が異なる複数の物体それぞれに光を照射したときの受光信号の立ち上がりの延長線が交差する点の時刻P0と電圧(P0交差電圧)について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the time P0 and voltage (P0 crossing voltage) of the point which the extension line of the standup of a light reception signal cross | intersects when light is irradiated to each of a plurality of objects with different reflectances in the same distance. 受光信号の立ち上がりの傾きの求め方及び二値化回路の出力を説明するための図である。It is a figure for demonstrating how to obtain | require the inclination of the standup of a light reception signal, and the output of a binarization circuit. 30m〜70mでの測距誤差の補正式について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correction formula of the ranging error in 30 m-70 m. 受光信号が閾値Vth1のみを横切る場合のTr測距について説明するための図である。It is a figure for demonstrating Tr ranging in case a light reception signal crosses only threshold value Vth1. 受光信号が飽和しないときのTm測距について説明するための図である。It is a figure for demonstrating Tm ranging when a light reception signal is not saturated. 正常な受光信号の立ち上がりの傾きとパルス幅の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the inclination of a standup of a normal light reception signal, and a pulse width. 2ピークコメットの波形の具体例1を示す図である。It is a figure which shows the example 1 of the waveform of 2 peak comets. 2ピークコメットの測距データの補正方法(その1)について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correction method (the 1) of ranging data of 2 peak comets. 2ピークコメットを検出するための第1の範囲を示す図である。It is a figure which shows the 1st range for detecting 2 peak comets. 2ピークコメットを検出するための第2の範囲を示す図である。It is a figure which shows the 2nd range for detecting 2 peak comets. 2ピークコメットを検出するための第3の範囲を示す図である。It is a figure which shows the 3rd range for detecting 2 peak comets. 2ピークコメットを検出するための第4の範囲を示す図である。It is a figure which shows the 4th range for detecting 2 peak comets. 2ピークコメットを検出するための第5の範囲を示す図である。It is a figure which shows the 5th range for detecting 2 peak comets. 検出範囲としての第1の範囲と2ピークコメットが実際に観測された座標の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the 1st range as a detection range, and the coordinate by which 2 peak comets were actually observed. 検出範囲としての第1及び第4の範囲から成る範囲と2ピークコメットが実際に観測された座標の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the range which consists of the 1st and 4th range as a detection range, and the coordinate by which 2 peak comet was actually observed. 検出範囲としての第1〜第5の範囲から成る範囲と2ピークコメットが実際に観測された座標の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the range which consists of the 1st-5th range as a detection range, and the coordinate by which 2 peak comet was actually observed. センシング装置について説明するための図である。It is a figure for demonstrating a sensing apparatus. 測距処理1について説明するための図である。It is a figure for demonstrating ranging processing 1. FIG. 測距処理2について説明するための図である。It is a figure for demonstrating ranging processing 2. FIG. 測距処理3について説明するための図である。It is a figure for demonstrating ranging processing 3. FIG. 測距処理4について説明するための図である。It is a figure for demonstrating ranging processing 4. FIG. 測距データ取得処理1について説明するためのフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart for describing distance measurement data acquisition processing 1; FIG. 測距データ取得処理2について説明するためのフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart for describing distance measurement data acquisition processing 2; FIG. 測距データ取得処理3について説明するためのフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart for describing distance measurement data acquisition processing 3; FIG. 測距データ取得処理4について説明するためのフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart for describing distance measurement data acquisition processing 4; FIG. 測距データ取得処理5について説明するためのフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart for describing distance measurement data acquisition processing 5; FIG. 測距データ取得処理6について説明するためのフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart for describing distance measurement data acquisition processing 6; FIG. 測距処理5(前半)について説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating ranging process 5 (first half). 測距処理5(後半)について説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating ranging process 5 (second half). 測距処理6について説明するためのフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart for describing distance measurement processing 6; FIG. 測距処理7(前半)について説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating ranging process 7 (first half). 測距処理7(後半)について説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the ranging process 7 (second half). 測距処理8について説明するための図である。It is a figure for demonstrating ranging processing 8. FIG. 第2の飽和の場合のP0測距値と実距離の対応関係を表す検量線を示す図である。It is a figure which shows the calibration curve showing the correspondence of P0 ranging value and the real distance in the case of 2nd saturation. 2ピークコメットの波形の具体例2を示す図である。It is a figure which shows the example 2 of the waveform of 2 peak comet. 2ピークコメットの波形の具体例3を示す図である。It is a figure which shows the example 3 of the waveform of 2 peak comet. 3ピークコメットの波形の具体例1を示す図である。It is a figure which shows the example 1 of the waveform of 3 peak comet. 3ピークコメットの波形の具体例2を示す図である。It is a figure which shows the example 2 of the waveform of 3 peak comet. 3ピークコメットの波形の具体例3を示す図である。It is a figure which shows the example 3 of the waveform of 3 peak comet. 2ピークコメットの測距データの補正方法(その2)について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correction method (the 2) of ranging data of 2 peak comets.

以下に、本発明の一実施形態の物体検出装置100について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an object detection apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1には、物体検出装置100の概略的構成がブロック図にて示されている。   A schematic configuration of the object detection apparatus 100 is shown in a block diagram in FIG.

物体検出装置100は、一例として、移動体としての車両に搭載され、投光し、物体(例えば先行車両、停車車両、障害物、歩行者等)で反射(散乱)された光を受光して該物体の有無や、該物体までの距離等の物体に関する情報(以下では「物体情報」とも呼ぶ)を検出する走査型レーザレーダである。物体検出装置100は、例えば車両のバッテリ(蓄電池)から電力の供給を受ける。
すなわち、物体検出装置100は、物体有無判定装置や距離測定装置(測距装置)や物体認識装置として機能する。
The object detection apparatus 100 is, for example, mounted on a vehicle as a moving body, emits light, and receives light reflected (scattered) by an object (for example, a preceding vehicle, a stopped vehicle, an obstacle, a pedestrian, etc.) It is a scanning laser radar that detects information (hereinafter also referred to as “object information”) related to an object such as the presence or absence of the object and the distance to the object. The object detection apparatus 100 receives power supply from, for example, a battery (storage battery) of a vehicle.
That is, the object detection device 100 functions as an object presence / absence determination device, a distance measurement device (distance measurement device), or an object recognition device.

物体検出装置100は、図1に示されるように、投光系10、光検出系40、信号処理系41、信号判定回路49(判定系)、時間計測部45(演算系の一部)、測定制御部46(演算系の一部)、同期系50、物体認識部47などを備えている。   As shown in FIG. 1, the object detection apparatus 100 includes a light projection system 10, a light detection system 40, a signal processing system 41, a signal determination circuit 49 (determination system), a time measurement unit 45 (part of an arithmetic system), The measurement control unit 46 (part of the calculation system), the synchronization system 50, the object recognition unit 47, and the like are provided.

投光系10は、光源としてのLD11(レーザダイオード)、LD駆動部12、投光光学系20を含む。   The light projecting system 10 includes an LD 11 (laser diode) as a light source, an LD driving unit 12, and a light projecting optical system 20.

LD11は、端面発光レーザとも呼ばれ、LD駆動部12により駆動され、レーザ光を射出する。LD駆動部12は、測定制御部46から出力されるLD駆動信号(矩形パルス信号)を用いてLD11を点灯(発光)させる。LD駆動部12は、一例として、LD11に電流を供給可能に接続されたコンデンサ、該コンデンサとLD11との間の導通/非導通を切り替えるためのトランジスタ、該コンデンサを充電可能な充電手段等を含む。測定制御部46は、自動車のECU(エレクトロニックコントロールユニット)からの測定制御信号(測定開始信号や測定停止信号)を受けて測定開始や測定停止を行う。   The LD 11 is also called an edge emitting laser, and is driven by the LD driving unit 12 to emit a laser beam. The LD drive unit 12 lights (emits light) the LD 11 using the LD drive signal (rectangular pulse signal) output from the measurement control unit 46. The LD driver 12 includes, as an example, a capacitor connected so as to supply current to the LD 11, a transistor for switching between conduction / non-conduction between the capacitor and the LD 11, charging means capable of charging the capacitor, and the like. . The measurement control unit 46 receives a measurement control signal (a measurement start signal or a measurement stop signal) from an ECU (Electronic Control Unit) of the automobile and performs measurement start or measurement stop.

なお、上記光源としてLD11を用いているが、これに限られない。例えば、VCSEL(面発光レーザ)、有機EL素子、LED(発光ダイオード)、LDやVCSEL以外のレーザ等の他の発光素子を用いても良い。   In addition, although LD11 is used as said light source, it is not restricted to this. For example, another light emitting element such as a VCSEL (surface emitting laser), an organic EL element, an LED (light emitting diode), an LD or a laser other than the VCSEL may be used.

図2(A)には、投光光学系20、同期系50が模式的に示されている。図2(B)には、受光光学系30が模式的に示されている。以下では、図2(A)等に示されるZ軸方向を鉛直方向とするXYZ3次元直交座標系を適宜用いて説明する。   In FIG. 2A, the projection optical system 20 and the synchronization system 50 are schematically shown. The light receiving optical system 30 is schematically shown in FIG. 2 (B). In the following, description will be made using an XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system in which the Z-axis direction shown in FIG. 2A or the like is the vertical direction, as appropriate.

投光光学系20は、図2(A)に示されるように、LD11からの光の光路上に配置されたカップリングレンズ22と、該カップリングレンズ22を介した光の光路上に配置された反射ミラー24と、該反射ミラー24で反射された光の光路上に配置された偏向器としての回転ミラー26と、を含む。ここでは、装置を小型化するために、カップリングレンズ22と、偏向器としての回転ミラー26との間の光路上に反射ミラー24を設けて光路を折り返している。   As shown in FIG. 2A, the projection optical system 20 is disposed on the optical path of the light from the LD 11 and on the optical path of the light passing through the coupling lens 22. And a rotating mirror 26 as a deflector disposed on the optical path of the light reflected by the reflecting mirror 24. Here, in order to miniaturize the apparatus, a reflection mirror 24 is provided on the optical path between the coupling lens 22 and the rotating mirror 26 as a deflector to fold the optical path.

そこで、LD11から射出された光は、カップリングレンズ22により所定のビームプロファイルの光に整形された後、反射ミラー24で反射され、回転ミラー26でZ軸周りに偏向される。   Therefore, the light emitted from the LD 11 is shaped into light of a predetermined beam profile by the coupling lens 22, then reflected by the reflection mirror 24, and deflected around the Z axis by the rotation mirror 26.

回転ミラー26でZ軸周りの所定の偏向範囲に偏向された光が投光光学系20から投射された光、すなわち物体検出装置100から射出された光である。   The light deflected to a predetermined deflection range around the Z axis by the rotating mirror 26 is the light projected from the light projection optical system 20, that is, the light emitted from the object detection apparatus 100.

回転ミラー26は、回転軸(Z軸)周りに複数の反射面を有し、反射ミラー24からの光を回転軸周りに回転しながら反射(偏向)することで該光により上記偏向範囲に対応する有効走査領域を水平な1軸方向(ここではY軸方向)に1次元走査する。ここでは、偏向範囲、有効走査領域は、物体検出装置100の+X側である。以下では、回転ミラー26の回転方向を「ミラー回転方向」とも呼ぶ。   The rotating mirror 26 has a plurality of reflecting surfaces around the rotation axis (Z axis), and reflects (deflects) the light from the reflecting mirror 24 while rotating it around the rotation axis, thereby corresponding to the above deflection range by the light The effective scanning area is scanned one-dimensionally in the horizontal one-axis direction (here, the Y-axis direction). Here, the deflection range and the effective scanning area are on the + X side of the object detection apparatus 100. Hereinafter, the rotation direction of the rotation mirror 26 is also referred to as “mirror rotation direction”.

回転ミラー26は、図2(A)から分かるように、反射面を2面(対向する2つの面)有しているが、これに限らず、1面でも3面以上でも良い。また、少なくとも2つの反射面を設け、回転ミラーの回転軸に対して異なった角度で傾けて配置して、走査・検出する領域をZ軸方向に切り替えることも可能である。   As can be seen from FIG. 2A, the rotating mirror 26 has two reflective surfaces (two opposing surfaces), but the present invention is not limited to this, and one or three or more reflective surfaces may be used. It is also possible to provide at least two reflecting surfaces and incline them at different angles with respect to the rotation axis of the rotating mirror, and switch the scanning / detecting area in the Z-axis direction.

なお、偏向器として、回転ミラーに代えて、例えば、ポリゴンミラー(回転多面鏡)、ガルバノミラー、MEMSミラー等の他のミラーを用いても良い。   As the deflector, in place of the rotating mirror, for example, another mirror such as a polygon mirror (rotating polygon mirror), a galvano mirror, a MEMS mirror, etc. may be used.

光検出系40は、図2(B)及び図1に示されるように、投光光学系20から投射され有効走査領域内にある物体で反射された光が入射される受光光学系30と、該受光光学系30を介した光を受光する時間計測用PD42と、該時間計測用PD42の出力電流(光電流)を電圧信号(受光信号)に変換するIV変換器43(電流電圧変換器)と、を含む。なお、「PD」はフォトダイオードの略称である。   As shown in FIG. 2 (B) and FIG. 1, the light detection system 40 is a light receiving optical system 30 into which light projected from the light projecting optical system 20 and reflected by an object within the effective scanning area is incident; A PD for time measurement 42 for receiving light through the light receiving optical system 30, and an IV converter 43 (current / voltage converter) for converting an output current (photocurrent) of the PD for time measurement 42 into a voltage signal (light reception signal) And. Note that "PD" is an abbreviation for a photodiode.

受光光学系30は、図2(B)に示されるように、投光光学系20から投射され有効走査領域内にある物体で反射された光を反射する回転ミラー26と、該回転ミラー26からの光を反射する反射ミラー24と、該反射ミラー24からの光の光路上に配置され、該光を後述する時間計測用PD42に結像させる結像光学系と、を含む。   The light receiving optical system 30, as shown in FIG. 2B, includes a rotating mirror 26 for reflecting light projected from the light emitting optical system 20 and reflected by an object within the effective scanning area, and the rotating mirror 26. And an imaging optical system disposed on the optical path of the light from the reflection mirror 24 and focusing the light on a time measurement PD 42 described later.

ここで、投光光学系20と受光光学系30は同一筐体内に設置されている。この筐体は、投光光学系20からの射出光の光路上及び受光光学系30への入射光の光路上に開口部を有し、該開口部がウィンドウ(光透過窓部材)で塞がれている。ウィンドウは例えばガラス製、樹脂製とすることができる。   Here, the light projecting optical system 20 and the light receiving optical system 30 are installed in the same housing. This housing has an opening on the optical path of light emitted from the light projecting optical system 20 and the optical path of incident light on the light receiving optical system 30, and the opening is closed by a window (light transmission window member) It is done. The window can be made of, for example, glass or resin.

図2(C)には、LD11から反射ミラー24までの光路と、反射ミラー24から時間計測用PD42までの光路が示されている。   FIG. 2C shows an optical path from the LD 11 to the reflection mirror 24 and an optical path from the reflection mirror 24 to the time measurement PD 42.

図2(C)から分かるように、投光光学系20と受光光学系30は、Z軸方向に重なるように配置されており、回転ミラー26と反射ミラー24は、投光光学系20と受光光学系30で共通となっている。これにより、物体上におけるLD11の照射範囲と時間計測用PD42の受光可能範囲の相対的な位置ずれを小さくでき、安定した物体検出を実現できる。   As can be seen from FIG. 2C, the light projecting optical system 20 and the light receiving optical system 30 are disposed so as to overlap in the Z-axis direction, and the rotating mirror 26 and the reflecting mirror 24 receive the light projecting optical system 20 and the light receiving The optical system 30 is common. As a result, the relative positional deviation between the irradiation range of the LD 11 and the light receivable range of the time measurement PD 42 on the object can be reduced, and stable object detection can be realized.

そこで、投光光学系20から投射され物体で反射された光は、回転ミラー26、反射ミラー24を介して結像光学系に導かれ、該結像光学系により時間計測PD42に集光する(図2(B)参照)。図2(B)では、装置を小型化するために、回転ミラー26と結像光学系との間に反射ミラー24を設けて光路を折り返している。ここでは、結像光学系は2枚のレンズ(結像レンズ)で構成されているが、1枚のレンズとしても良いし、3枚以上のレンズとしても良いし、ミラー光学系を用いても良い。   Therefore, light projected from the light projecting optical system 20 and reflected by the object is guided to the imaging optical system through the rotating mirror 26 and the reflecting mirror 24, and is condensed on the time measurement PD 42 by the imaging optical system ( See FIG. 2 (B)). In FIG. 2B, in order to miniaturize the apparatus, a reflection mirror 24 is provided between the rotating mirror 26 and the imaging optical system to fold the optical path. Here, the imaging optical system is composed of two lenses (imaging lenses), but it may be a single lens, three or more lenses, or a mirror optical system. good.

信号処理系41は、IV変換器43からの電圧信号(受光信号)を増幅する信号増幅器としてのオペアンプ48と、該オペアンプ48で増幅された電圧信号を閾値(閾値電圧)を基準に二値化し、該電圧信号が閾値を超えている間、ハイレベル信号を検出信号として時間計測部45に出力する、コンパレータを含む二値化回路44と、を含む。
なお、信号処理系41においてオペアンプ48は必須ではない。
The signal processing system 41 binarizes the voltage signal amplified by the operational amplifier 48 on the basis of a threshold (threshold voltage) based on an operational amplifier 48 as a signal amplifier for amplifying the voltage signal (light reception signal) from the IV converter 43 And a binarization circuit 44 including a comparator that outputs a high level signal as a detection signal to the time measurement unit 45 while the voltage signal exceeds the threshold.
The operational amplifier 48 is not essential in the signal processing system 41.

同期系50は、図2(A)及び図1に示されるように、LD11から射出されカップリングレンズ22を介して反射ミラー24で反射された光であって回転ミラー26で偏向され反射ミラー24で再び反射された光の光路上に配置された同期レンズ52と、該同期レンズ52を介した光の光路上に配置された同期検知用PD54と、該同期検知用PD54の出力電流(光電流)を電圧信号に変換するIV変換器53(電流電圧変換器)と、該IV変換器53からの電圧信号を増幅する信号増幅器としてのオペアンプ55と、該オペアンプ55からの電圧信号を閾値を基準に二値化し、該電圧信号が閾値を超えている間、ハイレベル信号を同期信号として測定制御部46に出力する、コンパレータを含む二値化回路56と、を含む。   As shown in FIGS. 2A and 1, the synchronization system 50 is light emitted from the LD 11 and reflected by the reflection mirror 24 via the coupling lens 22, and is deflected by the rotation mirror 26 and reflected by the reflection mirror 24. The synchronous lens 52 is disposed on the optical path of the light reflected again, the synchronous detection PD 54 disposed on the optical path of the light through the synchronous lens 52, and the output current of the PD 54 for synchronous detection (photocurrent ), An operational amplifier 55 as a signal amplifier for amplifying the voltage signal from the IV converter 53, and the voltage signal from the operational amplifier 55 as a threshold. And a binarization circuit 56 including a comparator that outputs a high level signal as a synchronization signal to the measurement control unit 46 while the voltage signal exceeds the threshold.

詳述すると、反射ミラー24は、上記偏向範囲に対して回転ミラー26の回転方向上流側に配置され、回転ミラー26で上記偏向範囲の上流側に偏向された光が入射される。そして、回転ミラー26で偏向され反射ミラー24で反射された光が同期レンズ52を介して同期検知用PD54に入射される。   More specifically, the reflection mirror 24 is disposed on the upstream side in the rotation direction of the rotating mirror 26 with respect to the deflection range, and the light deflected to the upstream side of the deflection range by the rotation mirror 26 is incident. Then, the light deflected by the rotation mirror 26 and reflected by the reflection mirror 24 is incident on the synchronization detection PD 54 through the synchronization lens 52.

なお、反射ミラー24は、上記偏向範囲に対して回転ミラー26の回転方向下流側に配置されても良い。そして、回転ミラー26で偏向され反射ミラー24で反射された光の光路上に同期系50が配置されても良い。   The reflection mirror 24 may be disposed on the downstream side in the rotation direction of the rotary mirror 26 with respect to the deflection range. Then, the synchronization system 50 may be disposed on the optical path of the light deflected by the rotating mirror 26 and reflected by the reflecting mirror 24.

回転する回転ミラー26の反射面で反射された光が同期検知用PD54で受光される度に同期検知用PD54から光電流が出力される。この結果、二値化回路56からは定期的に同期信号が出力される(図3参照)。   Each time the light reflected by the reflecting surface of the rotating mirror 26 is received by the synchronization detection PD 54, a photocurrent is output from the synchronization detection PD 54. As a result, the binarization circuit 56 periodically outputs a synchronization signal (see FIG. 3).

このように回転ミラー26からの光を同期検知用PD54に照射するための同期点灯を行うことで、同期検知用PD54での受光タイミングから、回転ミラー26の回転タイミングを得ることが可能となる。   By performing synchronous lighting for irradiating the light from the rotation mirror 26 to the synchronization detection PD 54 in this manner, it is possible to obtain the rotation timing of the rotation mirror 26 from the light reception timing of the synchronization detection PD 54.

そこで、LD11を同期点灯してから所定時間経過後にLD11をパルス点灯することで有効走査領域を光走査することができる。すなわち、同期検知用PD54に光が照射されるタイミングの前後期間にLD11をパルス点灯することで有効走査領域を光走査することができる。   Therefore, the effective scanning area can be optically scanned by pulsing the LD 11 after a predetermined time has elapsed since the LD 11 is synchronously turned on. That is, the effective scanning area can be optically scanned by pulse-lighting the LD 11 in a period before and after the timing when the synchronization detection PD 54 is irradiated with light.

なお、同期系は、同期レンズを有していなくも良いし、他の光学素子(例えば集光ミラー)を有していても良い。   The synchronization system may not have a synchronization lens, or may have another optical element (for example, a light collecting mirror).

ここで、時間計測や同期検知に用いる受光素子としては、上述したPD(Photo Diode)の他、APD(Avalanche Photo Diode)、ガイガーモードAPDであるSPAD(Single Photon Avalanche Diode)等を用いることが可能である。APDやSPADは、PDに対して感度が高いため、検出精度や検出距離の点で有利である。   Here, as a light receiving element used for time measurement and synchronization detection, in addition to PD (Photo Diode) described above, APD (Avalanche Photo Diode), Geiger mode APD SPAD (Single Photo Avalanche Diode), etc. can be used. It is. Since APD and SPAD have high sensitivity to PD, they are advantageous in terms of detection accuracy and detection distance.

測定制御部46は、二値化回路56からの同期信号に基づいてLD駆動信号を生成し、該LD駆動信号をLD駆動部12及び時間計測部45に出力する。   The measurement control unit 46 generates an LD drive signal based on the synchronization signal from the binarization circuit 56, and outputs the LD drive signal to the LD drive unit 12 and the time measurement unit 45.

すなわち、LD駆動信号は、同期信号に対して遅延した発光信号(LDを発光させるためのパルス信号)である(図3参照)。
LD駆動信号がLD駆動部12に入力されると、LD駆動部12からLD11に駆動電流が印加され、LD11からパルス光が出力される。なお、LD11の安全性やLD11の耐久性の観点からLD11の発光のデューティが制限されるため、LD11から出力されるパルス光はパルス幅が狭い方が望ましく、該パルス幅は、一般に10ns〜数十ns程度に設定される。また、パルス間隔は一般に数十μ秒程度である。
That is, the LD drive signal is a light emission signal (pulse signal for causing the LD to emit light) delayed with respect to the synchronization signal (see FIG. 3).
When the LD drive signal is input to the LD drive unit 12, a drive current is applied from the LD drive unit 12 to the LD 11, and pulse light is output from the LD 11. Since the duty of light emission of the LD 11 is limited from the viewpoint of the safety of the LD 11 and the durability of the LD 11, the pulse light output from the LD 11 preferably has a narrow pulse width, and the pulse width is generally 10 ns to a number It is set to about 10 ns. Also, the pulse interval is generally on the order of tens of microseconds.

信号判定回路49は、二値化回路44の出力信号に基づいて受光信号が正常であるか否かを判定し、その判定結果を時間計測部45に出力する。信号判定回路49で行われる判定方法の詳細については後述する。   The signal determination circuit 49 determines whether the light reception signal is normal or not based on the output signal of the binarization circuit 44, and outputs the determination result to the time measurement unit 45. Details of the determination method performed by the signal determination circuit 49 will be described later.

時間計測部45は、信号判定回路49での判定結果によらず又は該判定結果が肯定的である場合に、LD駆動信号の立ち上がりタイミング(LD11の発光タイミング)及び二値化回路44の出力信号(ハイレベル信号)に基づいて、物体検出装置100と対象物(測定対象の物体)との間を光が往復する時間を計測し、該時間を時間計測結果として測定制御部46に出力する。   The time measurement unit 45 does not depend on the determination result of the signal determination circuit 49 or when the determination result is positive, the rise timing of the LD drive signal (light emission timing of the LD 11) and the output signal of the binarization circuit 44 Based on the (high level signal), the time for light to reciprocate between the object detection apparatus 100 and the object (object to be measured) is measured, and the time is output to the measurement control unit 46 as a time measurement result.

測定制御部46は、時間計測部45からの時間計測結果が入力されたときに該時間計測結果に光速を乗じて距離に換算し、その換算値の1/2を物体検出装置100と対象物との間の距離を表す距離データとして物体認識部47に出力する。
測定制御部46は、記憶部を有している。ここでは、この記憶部は、例えばメモリよって実現されているが、ハードディスクで実現することも可能である。
When the time measurement result from the time measurement unit 45 is input, the measurement control unit 46 multiplies the time measurement result by the speed of light to convert it into a distance, and converts 1/2 of the converted value to the object detection device 100 and the object And output to the object recognition unit 47 as distance data representing the distance between
The measurement control unit 46 has a storage unit. Here, the storage unit is realized by, for example, a memory, but may be realized by a hard disk.

物体認識部47は、測定制御部46からの1走査もしくは複数の走査で取得した複数の距離データに基づいて、どこに物体があるかを認識し、その物体認識結果を測定制御部46に出力する。測定制御部46は、該物体認識結果をECUに転送する。   The object recognition unit 47 recognizes where an object is present based on a plurality of distance data acquired by one scan or a plurality of scans from the measurement control unit 46, and outputs the result of the object recognition to the measurement control unit 46. . The measurement control unit 46 transfers the object recognition result to the ECU.

時間計測部45、測定制御部46及び物体認識部47は、例えばCPU(Central Processing Unit)やIC(Integrated Circuit)によって実現できる。   The time measurement unit 45, the measurement control unit 46, and the object recognition unit 47 can be realized by, for example, a central processing unit (CPU) or an integrated circuit (IC).

ECUは、転送された物体認識結果に基づいて、例えば自動車の操舵制御(例えばオートステアリング)、速度制御(例えばオートブレーキ、オートアクセル等)運転者へ視覚や聴覚に訴える警告等を行う。   The ECU performs, for example, a steering control (for example, auto steering) of an automobile, a speed control (for example, an auto brake, an auto accelerator, etc.) and so on to the driver.

ここで、LD駆動部12は、回転ミラー26によって有効走査領域が走査されるとき、LD11を駆動して(発光させて)、図4(A)に示されるようなパルス光(以下では「射出光パルス」とも称する)を射出させる。そして、LD11から射出され物体で反射(散乱)されたパルス光(以下では「反射光パルス」とも称する)が時間計測用PD42(図4(A)では受光素子としてPDの代わりにAPDを用いている)で受光される。   Here, when the effective scanning region is scanned by the rotating mirror 26, the LD driving unit 12 drives (emits light) the LD 11 to emit pulsed light as shown in FIG. Light pulse)). Then, the pulse light (hereinafter also referred to as "reflected light pulse") emitted from the LD 11 and reflected (scattered) by the object is used for time measurement PD 42 (in FIG. 4A) using APD instead of PD as a light receiving element. Received).

LD11が射出光パルスを射出してから、APDで反射光パルスを受光するまでの時間tを計測することで、物体までの距離を算出することが可能である。時間計測に関しては、例えば、図4(B)に示されるように、射出光パルスをPD等の受光素子で受光して光電変換後、電流電圧変換して(さらには必要に応じて信号増幅して)得られた電圧信号を二値化して矩形パルスとし、反射光パルスをAPDで受光して光電変換後、電流電圧変換して(さらには必要に応じて信号増幅して)得られた電圧信号(受光信号)を二値化して矩形パルスとし、両矩形パルスの立ち上がりタイミング間の時間tを時間計測部で計測しても良いし、射出光パルス、反射光パルスの波形をA/D変換してデジタルデータに変換し、両波形のデジタルデータを相関演算することで、時間tを計測することも可能である。   The distance to the object can be calculated by measuring the time t from when the LD 11 emits the emitted light pulse to when the reflected light pulse is received by the APD. With regard to time measurement, for example, as shown in FIG. 4B, an emitted light pulse is received by a light receiving element such as PD, photoelectrically converted, current-voltage converted (and further signal amplified as necessary). The resulting voltage signal is binarized into a rectangular pulse, and the reflected light pulse is received by the APD, photoelectrically converted, and current / voltage converted (and further signal amplified as necessary). The signal (light reception signal) may be binarized to form a rectangular pulse, and the time t between the rising timings of both rectangular pulses may be measured by the time measuring unit, or the waveforms of the emitted light pulse and the reflected light pulse are A / D converted. Then, it is also possible to measure time t by converting it into digital data and correlating the digital data of both waveforms.

ところで、受光信号(アナログ信号)をA/D変換(アナログ/デジタル変換)する回路としてA/Dコンバータがある。受光信号(アナログ信号)を微分する微分回路に、このA/Dコンバータを用いることで受光信号のピーク位置(ピークの時刻)を求めることが可能であり該ピーク位置を用いることで正確な測距ができる。
しかしながら、受光信号のピークの大きさが微分回路の出力できる範囲を超えると、微分回路から出力される信号が飽和するため、ピーク位置を求めることができず、正確な測距ができなくなってしまう。
An A / D converter is a circuit that performs A / D conversion (analog / digital conversion) of a light reception signal (analog signal). The peak position (peak time) of the light reception signal can be determined by using this A / D converter in a differentiation circuit that differentiates the light reception signal (analog signal), and accurate distance measurement by using the peak position Can.
However, if the magnitude of the peak of the light reception signal exceeds the range that the differential circuit can output, the signal output from the differential circuit is saturated, so the peak position can not be determined and accurate distance measurement can not be performed. .

近距離にある反射率が高い物体(以下では「近距離高反射物体」とも呼ぶ)からの反射光の強度は強く(信号レベルが高く)、遠距離にある反射率が低い物体(以下では「遠距離低反射物体」とも呼ぶ)からの反射光の強度は弱い(信号レベルが低い)。信号処理系内の回路(例えば信号増幅器としてのオペアンプ48が該当)から出力される信号の飽和を回避するためには信号処理系内の回路の出力可能レベルを信号レベルが高い近距離高反射物体からの反射光の信号レベルに合わせることが一般的である。この場合、測距装置としては、近距離高反射物体に測距レンジを合わせた装置となる。
しかしながら、このような測距装置は、少なくとも遠距離低反射物体に対しての測距には適さない装置になってしまう。
さらに、A/Dコンバータは非常に高価であり、装置のコストアップを招いてしまう。
The intensity of reflected light from an object with high reflectance at a short distance (hereinafter also referred to as “short distance highly reflective object”) is strong (the signal level is high) and an object with low reflectance at a long distance (hereinafter The intensity of light reflected from a long distance low reflection object is weak (the signal level is low). In order to avoid saturation of the signal output from the circuit in the signal processing system (for example, the op amp 48 as the signal amplifier is applicable), the near-field high-reflecting object with high signal level is possible It is common to adjust to the signal level of the reflected light from. In this case, the distance measuring device is a device in which the distance measuring range is matched to the short distance highly reflecting object.
However, such a distance measuring device is not suitable for distance measurement at least for a long distance low reflection object.
Furthermore, the A / D converter is very expensive, which increases the cost of the device.

そこで、発明者らは、近距離高反射物体から遠距離低反射物体まで高精度な測距が可能であり、A/Dコンバータ等の高価な素子を用いない安価な距離測定装置(測距装置)を実現するために装置開発を行った。そして、装置開発において、以下に詳述するような物体の反射率の違いによる測距誤差や、ゴーストの発生を含めた不正確な測距結果をもたらす現象を解決しなければならなかった。   Therefore, the present inventors are capable of highly accurate ranging from a short distance highly reflecting object to a long distance low reflecting object, and an inexpensive distance measuring device (distance measuring device without using an expensive element such as an A / D converter) We have developed equipment to realize the Then, in the device development, it has been necessary to solve a phenomenon that causes an error in distance measurement due to a difference in reflectance of an object, which will be described in detail below, and inaccurate distance measurement results including the occurrence of ghosts.

ここで、その解決策について説明する前に、物体検出装置100で実施される測距方法、光検出系40や信号処理系41を構成する回路素子における信号の電圧の飽和/非飽和などについての説明を行う。
物体検出装置100では、LD11から射出され物体で反射され戻ってきた反射光パルスの受光タイミングを、該反射光パルスに基づく受光信号が所定の閾値Vthを横切るタイミングに基づいて設定し、LD11の発光タイミングから受光タイミングまでの時間から、当該物体までの距離を求める。
Here, before describing the solution, the distance measurement method implemented by the object detection apparatus 100, the saturation / desaturation of the voltage of the signal in the circuit elements constituting the light detection system 40 and the signal processing system 41, etc. I will explain.
In the object detection apparatus 100, the light reception timing of the reflected light pulse emitted from the LD 11 and reflected by the object and returned is set based on the timing when the light reception signal based on the reflected light pulse crosses the predetermined threshold value Vth. From the time from the timing to the light reception timing, the distance to the object is obtained.

そこで、先ず、受光タイミングの設定が異なるTr測距とTm測距について、図5を参照して説明する。
Tr測距では、発光タイミングから、受光信号の立ち上がりが閾値Vthを上回る(横切る)タイミング(受光タイミング)までの時間Trを距離に換算する。
Tm測距では、発光タイミングから、受光信号の立ち上がりが閾値Vthを上回る(横切る)タイミングと該受光信号の立ち下がりが閾値Vthを下回る(横切る)タイミングの中間のタイミング(受光タイミング)までの時間Tmを距離に換算する。
Therefore, first, Tr ranging and Tm ranging in which settings of light reception timing are different will be described with reference to FIG.
In Tr ranging, the time Tr from the light emission timing to the timing when the rising edge of the light reception signal exceeds (crosses) the threshold value Vth (light reception timing) is converted into a distance.
In Tm ranging, a time Tm from the light emission timing to the timing (light reception timing) between the timing when the rising edge of the light receiving signal exceeds (crosses) the threshold Vth and the falling timing of the light receiving signal falls below (crossing) the threshold Vth. Convert to distance.

次に、光検出系40や信号処理系41を構成する回路素子における信号の電圧の飽和/非飽和について説明する。
先ず、図6に示される、実験で得られた測距データにおいて、同軸ケーブルを通じて観測されるオシロスコープの信号は、近距離(例えば10〜40m)にターゲット(測定対象物)としての黒幕を設置したときには1.2V付近で電圧が飽和し、ピークが確認できない飽和波形となっている。これは、回路素子としてのオペアンプがそれ以上の電圧を出力できなくなるために生じる現象である。
一方、遠距離(例えば40〜70m)にターゲットとしての黒幕を設置したときには、該黒幕からの反射光の光量が少なくなるため、信号のピークが確認できる非飽和波形となっている。
この実験で用いられている黒幕は、0.7m×1.5mの大きさの、870nmの波長に対して10%程度の反射率を持つもの(詳しくは、品名:植毛布コスモ黒、メーカー:株式会社ナカヒロ)である。信号の電圧の飽和が強くなるほどその信号のパルス幅は広がっていくので、安価な装置を提供するためにA/Dコンバータを搭載しない場合、基本的にはTr測距を行う必要がある。その理由については後述する。
なお、上記実験では、一例として黒幕をターゲットとして用いて測距が行われているが、より反射率の高い他の色のターゲット(例えば白幕)を用いて測距を行っても良い。
Next, saturation / non-saturation of voltage of signals in circuit elements constituting the light detection system 40 and the signal processing system 41 will be described.
First, in the distance measurement data obtained in the experiment shown in FIG. 6, the oscilloscope signal observed through the coaxial cable has a black screen as a target (object to be measured) installed at a short distance (for example, 10 to 40 m) Sometimes the voltage saturates near 1.2 V, resulting in a saturated waveform where no peak can be confirmed. This is a phenomenon that occurs because an operational amplifier as a circuit element can not output a higher voltage.
On the other hand, when a black screen as a target is installed at a long distance (for example, 40 to 70 m), the light quantity of the reflected light from the black screen decreases, so that it has a non-saturated waveform where the peak of the signal can be confirmed.
The black screen used in this experiment has a size of 0.7 m × 1.5 m and a reflectance of about 10% for a wavelength of 870 nm (namely, product name: Cosmo black, manufacturer: Nakahiro Corporation). As the saturation of the voltage of the signal becomes stronger, the pulse width of the signal becomes wider, so if the A / D converter is not mounted to provide an inexpensive device, it is basically necessary to perform Tr distance measurement. The reason will be described later.
In the above experiment, distance measurement is performed using a black screen as a target as an example, but distance measurement may be performed using a target (for example, a white screen) of another color having higher reflectance.

図6のように受光信号が飽和する原因としては、光検出系40の回路素子であるIV変換器43や信号処理系41の回路素子であるオペアンプ48を遠距離にある物体や反射率が低い物体でも測定できるようなレンジに設定することで、近距離にある物体や反射率が高い物体からの強い反射光の受光により当該回路素子において電圧が飽和することが挙げられる。   As shown in FIG. 6, as a cause of saturation of the light reception signal, an object located at a long distance from the IV converter 43 which is a circuit element of the light detection system 40 or an operational amplifier 48 which is a circuit element of the signal processing system 41 has a low reflectance. By setting the range in which even an object can be measured, it is possible that the voltage is saturated in the circuit element due to the reception of strong reflected light from an object at a short distance or an object having a high reflectance.

装置にA/Dコンバータを搭載しない場合であって、電圧の飽和が生じるような設定の回路素子を用いて物体までの距離を測定した場合、該物体のエッジ部から後方へと多数のゴーストが生じることがあり、それはあたかも彗星の尾のように見える。そこで、このような現象を、本明細書では、便宜上「コメット現象」と称する。コメット現象が生じると距離画像(画素毎の距離情報を統合した画像)上で非常に目障りであり、実体とゴーストとの区別がつかなくなるため移動体からの物体認識を行う場合に誤認が発生するおそれがある。   When the device is not equipped with an A / D converter and the distance to the object is measured using circuit elements set so that voltage saturation occurs, a large number of ghosts appear behind the edge of the object. It can occur, and it looks like a comet's tail. Therefore, such a phenomenon is referred to as “comet phenomenon” in the present specification for the sake of convenience. When the comet phenomenon occurs, it is very distracting on the distance image (image in which the distance information for each pixel is integrated), and the distinction between the entity and the ghost can not be made, so that misidentification occurs when performing object recognition from a moving object There is a fear.

コメット現象を大きく分類すると次の2種類となる。
(1)光検出系40や信号処理系41において受光信号の電圧が飽和しているときのコメット現象(以下では「飽和コメット」とも呼ぶ)
(2)光検出系40や信号処理系41において受光信号の電圧が非飽和のときのコメット現象(以下では「非飽和コメット」とも呼ぶ)
The comet phenomenon is roughly classified into the following two types.
(1) Comet phenomenon when the voltage of the light reception signal is saturated in the light detection system 40 or the signal processing system 41 (hereinafter, also referred to as "saturation comet")
(2) Comet phenomenon when the voltage of the light reception signal is non-saturated in the light detection system 40 and the signal processing system 41 (hereinafter also referred to as "non-saturated comet")

以下では、各コメット現象の原因を明らかにし、その解決策を提示する。
なお、これらのコメット現象は、同一距離にある反射率が異なる複数の物体について測距するときに生じる測距誤差ついても同様の原理に起因する問題となるため、その解決策も同様である。
Below, the cause of each comet phenomenon is clarified, and the solution is presented.
These comet phenomena are problems caused by the same principle even for ranging errors that occur when ranging with respect to a plurality of objects having different reflectances at the same distance, so the solution is also the same.

先ず、飽和コメットについて図7、図8の実験データ等を用いて説明する。図7の実験データは、3mと6mの距離にターゲット(測定対象物)としての黒幕を1つずつ水平方向にずらして置き(図8上図参照)、両黒幕を水平方向に走査してTr測距した結果である。図7の横軸は0.1°ずつ水平方向に画角を振った角度であり、縦軸はTr測距で得られた測距値である。
図7から分かるように、3mと6mの距離にある黒幕の間(角度0°付近)では測距値は3mから6mへ直ちに遷移せず、3mと6mの間の測距値が徐々に表れて、ゴーストとなるコメット現象(飽和コメット)が発生している。なお、黒幕の反射率は10%程度と低いものの、本実験のようにあまりにも近距離での測定では、図6のように信号が飽和する。
First, the saturated comet will be described using experimental data shown in FIGS. 7 and 8 and the like. The experimental data in FIG. 7 shows that the black screen as a target (object to be measured) is horizontally shifted one by one at a distance of 3 m and 6 m (see the upper diagram in FIG. 8), and both black screens are scanned in the horizontal direction. It is the result of ranging. The horizontal axis in FIG. 7 is an angle of horizontal angle of view by 0.1 °, and the vertical axis is a distance measurement value obtained by Tr distance measurement.
As can be seen from FIG. 7, the distance measurement value does not immediately transition from 3 m to 6 m between the black curtains at a distance of 3 m and 6 m (near the angle 0 °), and the distance measurement value between 3 m and 6 m gradually appears And a comet phenomenon (saturated comet) which is a ghost occurs. Although the reflectance of the black screen is as low as 10%, the signal is saturated as shown in FIG. 6 in the measurement at a too short distance as in this experiment.

このように走査方向に近接する2つのターゲットの間で発生するコメット現象によって、該2つのターゲットからの反射光による信号が合成された2つのピークを持つ信号となる(図16参照)。そこで、以下では、このような2つのピークを持つ信号が発生する原因となるコメット現象を「2ピークコメット」とも呼ぶ。この2ピークコメットは、特に受光信号の電圧が飽和した場合に顕著に観測される。
2ピークコメットが観測される受光信号の波形である受光波形(以下では「コメット波形」や「2ピークコメットの波形」とも呼ぶ)で注目すべきであるのは、Vth1を最初に横切る点とVth2を最初に横切る点を通る直線の傾きが、パルス幅が同等の正常な受光波形(1つのピークを持つ受光波形)に比べて小さいことである(図9、図16参照)。
以下では、受光信号がVth1を最初に横切る点とVth2を最初に横切る点を通る直線の傾きを「直線の傾き」や「傾き」とも呼ぶ。
また、受光信号の電圧が閾値電圧Vth1を最初に横切ってから次に横切るまでの時間を「パルス幅」と呼んでも良い。この受光信号の電圧が閾値電圧を横切るタイミングは光源の発光タイミングからの時間で表現でき、また、時間に光速を乗じた距離(m)で表現することもできる。パルス幅と呼ぶ場合でも、パルス幅の単位は、時間や距離(m)で表現される。本明細書内では、適宜、時間や距離(m)を用いて説明する。
The comet phenomenon that occurs between two targets adjacent in the scanning direction in this way makes the signal with the reflected light from the two targets a signal with two peaks combined (see FIG. 16). Therefore, in the following, the comet phenomenon which causes the generation of such a signal having two peaks is also referred to as "two-peak comet". This two-peak comet is notably observed when the voltage of the light reception signal is saturated.
The points that should be noted in the light reception waveform (hereinafter also referred to as “comet waveform” or “two peak comet waveform”), which is the waveform of the light reception signal in which the two peak comets are observed, are the point at which Vth1 is first crossed and Vth2 The slope of the straight line passing through the point that first crosses is smaller than that of a normal light reception waveform (light reception waveform having one peak) having the same pulse width (see FIGS. 9 and 16).
Hereinafter, the slope of the straight line passing through the point at which the light reception signal first crosses Vth1 and the point at which the light reception signal first crosses Vth2 is also referred to as "straight line slope" or "slope".
Also, the time from when the voltage of the light reception signal first crosses the threshold voltage Vth1 to the next may be referred to as "pulse width". The timing at which the voltage of the light reception signal crosses the threshold voltage can be expressed by the time from the light emission timing of the light source, and can also be expressed by the distance (m) obtained by multiplying the time by the speed of light. Even when referred to as a pulse width, the unit of the pulse width is expressed by time or distance (m). In the present specification, description will be made using time and distance (m) as appropriate.

一方、飽和コメットが発生しない理想的な測距を想定した場合、3mと6mの距離にある黒幕の間(角度0°付近)では測距値は3mから6mへ直ちに遷移する(図8下図参照)。   On the other hand, assuming ideal distance measurement in which no saturated comet occurs, the distance measurement value immediately transitions from 3 m to 6 m between blackouts at a distance of 3 m and 6 m (near an angle of 0 °) (see lower figure in FIG. 8) ).

次に、飽和コメットの問題をより複雑にしている現象を図9に示されるオシロスコープで観測した波形を用いて説明する。
図9には、左側の3mの距離にある黒幕(走査範囲中央の画角を0°として−0.4°の画角)から右側の6mの距離にある黒幕(走査範囲中央の画角を0°として+0.4°の画角)へと移動して測距したとき(図8上図参照)の画角毎(ここでは−0.4°、0°、+0.4°)の飽和した受光波形の立ち上がり部を含む部分が示されている。
この際、飽和した受光波形の立ち上がり部の傾きは3mの距離にある黒幕を測距したときの大きさから徐々に小さくなり最小になった後、徐々に大きくなり6mの距離にある黒幕を測距したときの大きさになる。
Next, a phenomenon that makes the problem of the saturation comet more complicated will be described using the waveform observed by the oscilloscope shown in FIG.
In FIG. 9, a black screen at a distance of 6 m from the black screen at a distance of 3 m on the left (field angle at the center of the scanning range of 0 ° and a field angle of −0.4 °) is shown in FIG. Saturation for each angle of view (here: -0.4 °, 0 °, + 0.4 °) when distance measurement is performed by moving to + 0.4 ° angle of view as 0 ° (see the upper figure in Fig. 8) The portion including the rising portion of the received light waveform is shown.
At this time, the slope of the rising portion of the saturated light reception waveform gradually decreases from the size when the black screen at a distance of 3 m is measured and then becomes minimum and then gradually increases to measure the black screen at a distance of 6 m. It will be the size of the distance.

すなわち、3mと6mの距離にある黒幕をそれぞれ測距したときの飽和した受光波形の立ち上がり部の中間にゴーストとなる立ち上がり部が確認できる。
なお、受光波形の立ち上がり部は、LD11の微分抵抗や、LD11及びLD駆動部12の寄生容量の影響により投光波形(発光パルス)の立ち上がりが鈍るため、厳密には直線ではなく曲線となるが、ほぼ直線で近似することが可能である。そこで、本明細書においては、受光波形が正常な波形(1つのピークを持つ波形)である場合に、受光波形の立ち上がり部(受光信号の立ち上がり)上の2点の直線の傾きを「受光波形の立ち上がり部の傾き」もしくは「受光信号の立ち上がりの傾き」とも呼ぶ。また、幾つかの図においても、受光波形の立ち上がりや立ち下りを直線で表している。
That is, it is possible to confirm a rising portion which is a ghost in the middle of the rising portions of the saturated light reception waveform when the black screen at a distance of 3 m and 6 m is measured respectively.
The rising edge of the light reception waveform is not a straight line but a curved line because the rising edge of the light emission waveform (emission pulse) is blunted under the influence of the differential resistance of the LD 11 and the parasitic capacitance of the LD 11 and the LD driver 12. It is possible to approximate with a substantially straight line. Therefore, in the present specification, when the light receiving waveform is a normal waveform (waveform having one peak), the slope of the straight line of two points on the rising portion of the light receiving waveform (the rising of the light receiving signal) Also referred to as the "slope of the rising portion of" or "the slope of the rising of the light reception signal". Further, also in some figures, rising and falling of the light reception waveform are represented by straight lines.

このとき、閾値VthでTr測距にて距離を算出する場合、3mの距離にある黒幕を測距したときの飽和した受光波形も6mの距離にある黒幕を測距したときの飽和した受光波形も徐々に測距値が変化し、それらの受光波形の中間部においても明らかにゴースト(コメット)が生じていると分かる。   At this time, in the case of calculating the distance by Tr distance measurement with the threshold value Vth, the light reception waveform saturated when the black screen at a distance of 3 m is distance also the light reception waveform saturated when the black screen at a distance of 6 m Also, the distance measurement value gradually changes, and it can be seen that a ghost (comet) is clearly generated also in the middle part of the light reception waveforms.

このようなコメット現象(2ピークコメット)は、図9に示されるように3mの距離にある黒幕から6mの距離にある黒幕へと照射ビームのスポット位置が移動するに従って、両黒幕の間において、3mの距離にある黒幕からの反射波が該黒幕の端部で徐々に弱くなることで飽和した受光波形の立ち上がり部の傾きが徐々に小さくなり最小になった後、6mの距離にある黒幕からの反射波が該黒幕の端部で徐々に強くなることで飽和した受光波形の立ち上がりが徐々に大きくなることに起因する。
なお、上記のように黒幕からの反射波が黒幕の端部で徐々に弱くなったり、強くなったりするのは、照射ビームのスポット位置が黒幕の端部付近を移動するときに該端部への照射ビームのスポットの大きさが変化することによる。
Such comet phenomenon (2-peak comet) is, as shown in FIG. 9, as the spot position of the illumination beam moves from the black screen at a distance of 3 m to the black screen at a distance of 6 m, The slope of the rising portion of the light reception waveform saturated by the reflection from the black screen at a distance of 3 m gradually weakens at the end of the black screen gradually decreases and then becomes minimum, and then from the black screen at a distance of 6 m As a result of the reflected wave of the light intensity gradually becoming stronger at the end of the black screen, the rise of the light reception waveform saturated is gradually increased.
As described above, the reflected wave from the black screen gradually weakens or strengthens at the end of the black screen when the spot position of the irradiation beam moves near the end of the black screen. The size of the spot of the illumination beam changes.

また、このようなコメット現象(2ピークコメット)は、同一距離にある反射率が異なる複数のターゲット間の測距値の差異(測距誤差)の原因にもなっている。この測距誤差もコメット現象もその原因は同じであるため、以下では受光波形の立ち上がり部の傾きの違いと測距値の補正方法について統一して論じる。   In addition, such a comet phenomenon (two-peak comet) is also a cause of a difference in distance measurement value (distance measurement error) between a plurality of targets having different reflectances at the same distance. The causes of the distance measurement error and the comet phenomenon are also the same, so the difference in the inclination of the rising portion of the light reception waveform and the method of correcting the distance measurement value will be uniformly discussed below.

図10に示されるように1つの閾値Vthのみを用いてTr測距を行うと、同一距離にある反射率が異なる複数のターゲット間でTrの値が異なり測距値に誤差が生じる。
そこで、発明者らは、同一距離にある反射率が異なる複数のターゲットの測距を行うと、ターゲット間で受光波形の立ち上がり部の傾きが異なり、高い反射率のターゲットでは大きな傾きとなり、低い反射率のターゲットでは小さな傾きとなることに着目した。
As shown in FIG. 10, when performing the distance measurement using only one threshold value Vth, the value of Tr differs among a plurality of targets having the same distance but different reflectances, and an error occurs in the distance measurement value.
Therefore, when distance measurement is performed on a plurality of targets having different reflectances at the same distance, the slopes of the rising portions of the light reception waveform are different between the targets, and the targets with high reflectance have large slopes and low reflection. We focused on the fact that the rate target has a small slope.

さらに、発明者らは、図10のように同一距離にある反射率が異なる複数のターゲットの受光波形の立ち上がり部を負の電圧側に延長すると、その延長線が発光信号の立ち上がりタイミングを基準(時刻0)としたある時刻P0で負の所定電圧と交差することを見出した。そこで、以下では、この所定電圧を「P0交差電圧」とも呼ぶ。また、以下では、発光信号の立ち上がりタイミングから時刻P0までの時間を「P0」とも呼ぶ。
すなわち、同一距離にある複数のターゲットの反射率が異なっていても、図10に示されるP0という、謂わば、複数のターゲットの受光波形の立ち上がり部の原点の時刻を求めることによりターゲット間で同一の測距値を得ることが可能となる。
具体的には、任意の時刻P0から得られる距離(任意の時間P0を距離に換算した値の1/2)と実際のターゲットまでの距離(実距離)との関係を表す検量線を予め取得しておけば、測定時にP0を求めることにより同一距離にある反射率が異なる複数のターゲット間で誤差のない正確な測距が可能となる。
Furthermore, as shown in FIG. 10, when extending the rising portions of the light reception waveforms of a plurality of targets having the same distance as shown in FIG. 10 to the negative voltage side, the extension line is based on the rising timing of the light emission signal It was found that it crosses a negative predetermined voltage at a certain time P0, which is time 0). Therefore, in the following, this predetermined voltage is also referred to as "P0 crossing voltage". Also, in the following, the time from the rise timing of the light emission signal to time P0 is also referred to as "P0".
That is, even if the reflectivities of a plurality of targets at the same distance are different, the same point can be obtained between the targets by obtaining the time of the origin of the rising portion of the light reception waveform of a plurality of targets, that is, P0 shown in FIG. It is possible to obtain a distance measurement value of
Specifically, a calibration curve representing the relationship between the distance obtained from an arbitrary time P0 (1/2 of the value obtained by converting the arbitrary time P0 into a distance) and the distance to an actual target (actual distance) is obtained in advance If P0 is determined at the time of measurement, accurate distance measurement without errors among a plurality of targets having different reflectances at the same distance becomes possible.

次に、上述のようなP0を用いる測距(以下では「P0測距」とも呼ぶ)について詳述する。
図11上図に、受光波形の立ち上がり部の傾きを求めるための要素が示されている。
ここでは、受光波形の立ち上がり部の傾きを求めるために2つの閾値Vth1、Vth2と、該立ち上がり部が閾値Vth1、Vth2をそれぞれ横切るタイミングP1、P2を用いて、次の(1)式のように立ち上がり部の傾きを求めることができる。
立ち上がり部の傾き=(Vth2−Vth1)/(P2−P1)・・・(1)
なお、Vth1は、光検出系40において受光時に発生するショットノイズのピークを若干超える値(例えば0.3V程度)に設定されている。Vth2は、オペアンプ48における飽和電圧(例えば1.2V)よりもやや小さな値(例えば0.9V程度)に設定されている。
Next, distance measurement using P0 as described above (hereinafter also referred to as “P0 distance measurement”) will be described in detail.
The upper diagram of FIG. 11 shows elements for determining the slope of the rising portion of the light reception waveform.
Here, using the two thresholds Vth1 and Vth2 and the timings P1 and P2 at which the rising portion crosses the thresholds Vth1 and Vth2, respectively, in order to obtain the slope of the rising portion of the light reception waveform, The slope of the rising portion can be determined.
Slope of rising portion = (Vth2-Vth1) / (P2-P1) (1)
Note that Vth1 is set to a value (for example, about 0.3 V) which slightly exceeds the peak of shot noise generated at the time of light reception in the light detection system 40. Vth2 is set to a value (for example, about 0.9 V) slightly smaller than the saturation voltage (for example, 1.2 V) in the operational amplifier 48.

ここで、図11上図に示されるようにある受光波形の立ち上がり部を負の電圧側に延長して、ある設定されたP0交差電圧と交差する点の、発光信号(例えばLD駆動信号)の立ち上がりタイミングを基準とした時刻P0は、次の(2)式で求めることができる。
P0=P2+(P0交差電圧−Vth2)/傾き・・・(2)
Here, as shown in the upper drawing of FIG. 11, the rising portion of a certain light reception waveform is extended to the negative voltage side, and a light emission signal (for example, LD drive signal) at a point intersecting with a certain set P0 crossing voltage. The time P0 based on the rising timing can be obtained by the following equation (2).
P0 = P2 + (P0 crossing voltage−Vth2) / slope (2)

このP0を求めるために様々な反射率となるターゲットを様々な距離(実距離)に設置し、P0交差電圧をある値に設定して測距する。
そして、P0の信頼性を担保するために、同一距離にある反射率が異なる複数のターゲット間で実距離とP0から得られる測距値(以下では「P0測距値」とも呼ぶ)との誤差の標準偏差が最も小さくなるようにP0交差電圧を細かく調整し、P0交差電圧を決定する。
In order to obtain this P0, targets with various reflectances are set at various distances (actual distances), and distance measurement is performed by setting the P0 crossover voltage to a certain value.
Then, in order to secure the reliability of P0, an error between an actual distance and a distance measurement value obtained from P0 (hereinafter also referred to as "P0 distance measurement value") among a plurality of targets having the same distance but different reflectances. Finely adjust the P0 crossing voltage so that the standard deviation of V.sub.x is minimized, and determine the P0 crossing voltage.

P0交差電圧を決定した後に反射率、距離毎にP0を改めて求め、任意のP0から得られる測距値と実距離との対応関係を表す検量線(図43参照)を取得することで、ターゲットの反射率に測距値が影響を受けない距離測定装置を実現するこができる。
さらに、P0測距により、ターゲット端部にて反射波の強度が徐々に弱くなったり、強くなったりすることに起因するコメット現象(飽和コメット)も同時に解決できる。
このように、P0測距は、同一距離にある複数のターゲットの反射率が異なっていてもターゲット間で測距値が変わらず、ターゲットの反射率によらず該ターゲットまでの距離毎に正確な測距値を得ることができるが、やや煩雑である。
After the P0 crossover voltage is determined, the reflectance and P0 are obtained again for each distance, and a calibration curve (see FIG. 43) representing the correspondence between the distance measurement value obtained from any P0 and the actual distance is obtained. It is possible to realize a distance measurement device in which the distance measurement value is not affected by the reflectance of
Furthermore, the comet phenomenon (saturation comet) caused by the intensity of the reflected wave becoming gradually weaker or stronger at the target end can be solved simultaneously by P0 ranging.
Thus, P0 ranging does not change ranging values between targets even if the reflectances of a plurality of targets at the same distance are different, and it is accurate for each distance to the target regardless of the reflectivity of the targets Although a distance measurement value can be obtained, it is somewhat complicated.

そこで、ターゲットの反射率に測距結果が影響を受けない、より簡便な測距方法として、受光波形の立ち上がり部の傾きを用いてTr測距で得られる測距値(以下では「Tr測距値」とも呼ぶ)を補正する測距方法も考えられる。
この測距方法は、P0を用いる測距方法に比べて若干測距精度が下がるものの、十分な実用性を有しており、同様にコメット現象の解決及び反射率の違いによる測距誤差の解消が可能である。
Therefore, as a simpler distance measurement method in which the distance measurement result is not affected by the reflectance of the target, the distance measurement value obtained by Tr distance measurement using the slope of the rising portion of the light reception waveform (hereinafter referred to as “Tr distance measurement A distance measuring method for correcting a value (also referred to as “value”) is also conceivable.
Although this ranging method slightly lowers the ranging accuracy compared with the ranging method using P0, it has sufficient practicability, and similarly the solution of the comet phenomenon and the elimination of the ranging error due to the difference in reflectance Is possible.

以下に、受光波形の立ち上がり部の傾きを用いてTr測距値を補正する測距方法について具体的に説明する。
図12には、様々な反射率のターゲットを30〜70mの範囲内の様々な距離に設置して測距したときの測距毎の受光信号の立ち上がりの傾きと、反射率、距離毎のTr測距値と実際の距離(実距離)の差(測距誤差)との関係が示されている。
The distance measurement method for correcting the Tr distance measurement value using the inclination of the rising portion of the light reception waveform will be specifically described below.
In FIG. 12, the rising slope of the light reception signal for each distance measurement, the reflectance, the Tr for each distance, and the distance for each distance measured when targets of various reflectances are placed at various distances within a range of 30 to 70 m. The relationship between the distance measurement value and the difference between the actual distance (actual distance) (distance measurement error) is shown.

図12に示されるように、様々な反射率のターゲットを様々な距離に設置して測距しても受光信号の立ち上がりの傾きと測距誤差で決まる点は、ほぼ同じ曲線に乗ることが分かっている。   As shown in FIG. 12, even if targets of various reflectances are installed at various distances and ranging, it is found that the point determined by the rising inclination of the received light signal and the ranging error is on the almost same curve ing.

これは、どのような反射率を持つターゲットがどのような距離にあってもTr測距値を1つの補正式で補正できることを意味している。図12中の曲線の近似式は、図12中のような対数の補正式となる。この補正式では、xに受光信号の立ち上がりの傾きの値を入力するとその受光信号の測距誤差の値(y)が出力され、その値(y)をTr測距値から差し引くことで補正された正確な距離が得られる。   This means that the Tr distance measurement value can be corrected by one correction equation regardless of the distance at which the target having any reflectance is. The approximate expression of the curve in FIG. 12 is a logarithmic correction expression as shown in FIG. In this correction formula, when the value of the rising slope of the light reception signal is input to x, the value (y) of the distance measurement error of the light reception signal is output, and the value (y) is corrected by subtracting it from the Tr distance measurement value. Accurate distance can be obtained.

以上説明した2つの測距方法は、A/Dコンバータを用いない安価な装置構成によって光検出系40や信号処理系41において信号の電圧飽和が生じても正確な測距を行うことができる。   According to the two distance measuring methods described above, accurate distance measurement can be performed even if voltage saturation of a signal occurs in the light detection system 40 and the signal processing system 41 by an inexpensive device configuration that does not use an A / D converter.

なお、以上では、受光信号が飽和している場合を例にとって説明したが、受光信号が飽和していない場合も、受光波形の立ち上がり部の傾きには同様な特性がある。
つまり、受光信号の飽和/非飽和によらず、受光信号が2つの閾値Vth1、Vth2を横切る場合には、該受光信号の立ち上がりの傾きを求めることができ、該傾きを用いてターゲットの反射率に測距結果が影響を受けない正確な測距(P0測距や、Tr測距値を該傾きで補正する測距方法)を行うことができる。
In the above, the case where the light reception signal is saturated has been described as an example. However, even when the light reception signal is not saturated, the slope of the rising portion of the light reception waveform has similar characteristics.
That is, regardless of the saturation / non-saturation of the light reception signal, when the light reception signal crosses the two threshold values Vth1 and Vth2, the slope of the rising edge of the light reception signal can be determined, and the reflectance of the target is used using the slope. It is possible to perform accurate ranging (P0 ranging or a ranging method in which the Tr ranging value is corrected by the inclination) in which the ranging result is not affected.

次に、上記非飽和コメットについて説明する。
非飽和コメットには、受光信号のピークが上側の閾値Vth2を超える場合(非飽和コメットA)と、受光信号のピークが下側の閾値Vth1のみを超える場合(非飽和コメットB)の2通りがある。
Next, the above unsaturated comet will be described.
In the non-saturated comet, there are two cases: when the peak of the light reception signal exceeds the upper threshold Vth2 (non-saturated comet A) and when the peak of the light reception signal exceeds only the lower threshold Vth1 (non-saturated comet B) is there.

非飽和コメットAでは、受光信号の立ち上がりの傾きを求めることができるため、飽和コメットの場合と同様にP0測距やTr測距によって正確な測距を行うことができる。   In the non-saturated comet A, since the inclination of the rising edge of the light reception signal can be obtained, accurate distance measurement can be performed by P0 distance measurement and Tr distance measurement as in the case of the saturated comet.

非飽和コメットBでは、受光信号の立ち上がりの傾きを求めることができない(図13参照)ため、Vth1のみを用いてTr測距を行うと、反射率が異なる同一距離にある複数のターゲット間で異なる測距値が得られてしまう(図13参照)。
非飽和コメットBについても飽和コメットと同様であり、例えばターゲット端部にて反射波が徐々に弱くなったり、強くなったりすることで、図13においてTr1とTr2の間でTr測距値が徐々に小さくなったり、大きくなったりすることに起因して発生する。
また、非飽和コメットA、Bは、同一距離にある反射率が異なる複数のターゲット間の測距値の差異(測距誤差)の原因にもなっている。
以上のように、受光信号が閾値Vth1のみを横切る場合にTr測距を行っても正確な測距値を得ることはできない。
In the non-saturated comet B, the slope of the rising edge of the light reception signal can not be determined (see FIG. 13). Therefore, when performing Tr distance measurement using only Vth1, the reflectance differs among a plurality of targets at the same distance with different reflectances A distance measurement value can be obtained (see FIG. 13).
The unsaturated comet B is also similar to the saturated comet, and for example, the reflected wave gradually weakens or intensifies at the end of the target, whereby the Tr distance measurement value is gradually increased between Tr1 and Tr2 in FIG. Occurs due to getting smaller or bigger.
In addition, the non-saturated comets A and B also cause a difference in distance measurement values (distance measurement error) between a plurality of targets having different reflectances at the same distance.
As described above, when the light reception signal crosses only the threshold value Vth1, it is not possible to obtain an accurate distance measurement value even if performing the distance measurement of Tr.

そこで、受光信号のピークの大きさが変わってもTm測距で得られる測距値(以下では「Tm測距値」とも呼ぶ)が同じであることを利用し(図14参照)、非飽和コメットBではターゲットの実距離とTm測距値との対応関係を表す検量線を作成し、該検量線から得られる補正式を用いることで正確な測距が可能である。   Therefore, using the fact that the distance measurement value (also referred to as “Tm distance measurement value” below) obtained by Tm distance measurement is the same even if the magnitude of the peak of the light reception signal changes (see FIG. 14), non-saturation In Comet B, a calibration curve representing the correspondence between the actual distance of the target and the Tm distance measurement value is created, and accurate distance measurement is possible by using a correction equation obtained from the calibration curve.

なお、Tm測距では受光信号が飽和しておらず受光信号のピークが確認できる場合には正確な測距値を得ることができるので、非飽和コメットAでもTm測距を行っても良い。すなわち、非飽和コメットAでは、P0測距、Tr測距、Tm測距のいずれを行っても、正確な測距値を得ることができる。   In the Tm distance measurement, when the light reception signal is not saturated and the peak of the light reception signal can be confirmed, an accurate distance measurement value can be obtained. Therefore, the Tm distance measurement may be performed even with the unsaturated comet A. That is, in the non-saturated comet A, accurate distance measurement values can be obtained regardless of whichever of P0 distance measurement, Tr distance measurement, and Tm distance measurement is performed.

また、非飽和コメットA、Bでは、上記検量線を用いずに、Tm測距値そのものを用いて、すなわち時間Tmを距離に換算した値の1/2をターゲットまでの距離として出力しても良い。   In the non-saturated comets A and B, the Tm range value itself is used without using the above calibration curve, that is, 1/2 of the value obtained by converting the time Tm into the distance is output as the distance to the target. good.

以上の説明から分かるように、正確な測距値を得るために、受光信号の飽和/非飽和や、受光信号のピークが閾値Vth2を超えるか否か(二値化回路の出力により判定可能)によって、測距方式として、P0測距もしくはTr測距と、Tm測距のどちらかを選択することが好ましい。
詳述すると、受光信号が飽和する場合はP0測距もしくはTr測距を選択することが好ましく、受光信号が飽和せずかつ受光信号のピークがVth2を超える場合はP0測距、Tr測距、Tm測距のいずれを選択しても良く、受光信号のピークがVth1を超え、かつVth2を超えない場合はTm測距を選択することが好ましい。
As can be understood from the above description, in order to obtain an accurate distance measurement value, whether saturation / desaturation of the light reception signal or the peak of the light reception signal exceeds the threshold value Vth2 (determinable by the output of the binarization circuit) It is preferable to select either P0 ranging or Tr ranging, or Tm ranging as the ranging method.
More specifically, if the light reception signal is saturated, it is preferable to select P0 distance measurement or Tr distance measurement, and if the light reception signal is not saturated and the peak of the light reception signal exceeds Vth2, P0 distance measurement, Tr distance measurement, Either of the Tm ranging may be selected, and it is preferable to select the Tm ranging when the peak of the light reception signal exceeds Vth1 and does not exceed Vth2.

ここで、受光信号は立ち上がりの傾きが所定値を超える場合に飽和すると考えられるため、この所定値と該傾きの算出値を比較することで、受光信号の飽和/非飽和を判定することができる。
以下、この所定値を求めるための実験について説明する。
この実験では、LDから射出されたレーザ光を可変NDフィルタを介してターゲットとしての再帰反射板に照射し、その反射光の受光波形をオシロスコープで測定する。
ここでは、可変NDフィルタとして36段階の光透過率を持つものを用いる。これにより、再帰反射板からの反射光を36段階の強度で観測できる。これは、ターゲットの反射率が36段階に変化した場合を観測することと同義である。例えば30〜70mの距離範囲の各距離(ここでは30m、40m、50m、60m、70m)において反射率が異なるターゲットからの反射光の受光波形を例えばオシロスコープで観測できる。
Here, since the light reception signal is considered to be saturated when the slope of the rising edge exceeds a predetermined value, it is possible to determine saturation / desaturation of the light reception signal by comparing the predetermined value with the calculated value of the inclination. .
Hereinafter, an experiment for obtaining the predetermined value will be described.
In this experiment, the laser beam emitted from the LD is irradiated to a retroreflecting plate as a target through a variable ND filter, and the light reception waveform of the reflected light is measured by an oscilloscope.
Here, as the variable ND filter, one having 36 steps of light transmittance is used. Thereby, the reflected light from the retroreflector can be observed at 36 levels of intensity. This is equivalent to observing the case where the reflectance of the target changes in 36 steps. For example, it is possible to observe the light reception waveform of the reflected light from the targets having different reflectances at each distance (here, 30 m, 40 m, 50 m, 60 m, 70 m) in the distance range of 30 to 70 m, for example, with an oscilloscope.

図15には、オシロスコープで観測された正常な受光波形の立ち上がり部の傾きとパルス幅との関係が距離毎に示されている。図15の波形形状から、パルス幅6m近傍(傾き1.0E+08[V/s]近傍)の所定値で受光信号がオペアンプにおいて非飽和状態と飽和状態の間で急激に遷移することが分かる。
そこで、この所定値を閾値として飽和/非飽和を判定することが可能である。なお、図15等において、受光信号が閾値を最初に横切ってから次に横切るまでの時間を距離に換算した値をパルス幅として表記しているが、前述のとおり該時間そのものをパルス幅として表記しても良い。
FIG. 15 shows the relationship between the slope of the rising portion of the normal light reception waveform observed by the oscilloscope and the pulse width for each distance. From the waveform shape in FIG. 15, it can be seen that the light reception signal makes a rapid transition between the non-saturation state and the saturation state in the operational amplifier at a predetermined value near the pulse width 6 m (inclination 1.0E + 08 [V / s]).
Therefore, it is possible to determine saturation / desaturation using this predetermined value as a threshold. In FIG. 15 etc., a value obtained by converting the time from the first time the light reception signal first crosses to the threshold to the next time is converted into a distance is described as a pulse width, but as described above, the time itself is described as a pulse width. You may.

さらに、図15の波形形状から、パルス幅8m近傍(傾き2.5E+08[V/s]近傍)から急激にパルス幅が大きくなっている別の所定値(傾き)がある。これは、PDの出力電流を電流電圧変換するIV変換器において該出力電流を変換後の電圧が飽和することに起因する。この飽和は、オペアンプにおいて飽和する傾きを大きく超える傾きでの飽和であり「過飽和」とも呼ばれる。
そこで、この別の所定値を閾値として過飽和/飽和を判定することが可能である。
Furthermore, from the waveform shape of FIG. 15, there is another predetermined value (slope) in which the pulse width is rapidly increased from the vicinity of a pulse width of 8 m (slope of 2.5 E + 08 [V / s]). This is because the voltage after converting the output current is saturated in the IV converter that converts the output current of the PD to the current voltage. This saturation is saturation at a slope that greatly exceeds the slope at which the op amp saturates, and is also referred to as "supersaturation."
Therefore, it is possible to determine oversaturation / saturation with this other predetermined value as a threshold.

このように、装置を構成する回路素子によって多段階の飽和状態が生じることがある。そのため、装置における各段階の飽和/非飽和(もしくは過飽和/飽和)を判定するための傾きの閾値を求め、該閾値と傾きの算出値を比較することにより、該算出値に応じた適切な測距方式、補正式を選択して、正確な測距を行うことができる。   Thus, multiple stages of saturation may occur due to the circuit elements that make up the device. Therefore, an inclination threshold value for determining saturation / non-saturation (or supersaturation / saturation) of each step in the device is determined, and the threshold value is compared with the calculated inclination value to obtain an appropriate measurement according to the calculated value. Accurate distance measurement can be performed by selecting the distance method and the correction formula.

また、傾きの複数の閾値(例えば1.0E+08[V/s]、2.5E+08[V/s])によって区分される複数の傾き領域(例えば1.0E+08〜2.5E+08[V/s]の領域と、2.5E+08〜4.5E+08[V/s]の領域)に適用する補正式に対しては、傾き領域毎にP0交差電圧を設定することによって、より高精度の測距を行うことができる。同一距離にある反射率が異なる複数の物体に対して投光したときの複数の受光信号の立ち上がりの傾きが異なっていても、該複数の受光信号の立ち上がりについてP0は同じ位置に存在する必要があるのだが、飽和状態の違いによってP0交差電圧は異なる値に存在するからである。   In addition, a plurality of inclination regions (for example, 1.0E + 08 to 2.5E + 08 [V / s]) divided by a plurality of inclination threshold values (for example, 1.0E + 08 [V / s], 2.5E + 08 [V / s]) For the correction formula applied to the area and the area of 2.5E + 08 to 4.5E + 08 [V / s], distance measurement with higher accuracy can be performed by setting the P0 crossover voltage for each inclination area Can. Even if the slopes of the rising edges of the plurality of light reception signals when projecting light onto a plurality of objects having different reflectances at the same distance are different, P0 needs to be at the same position for the rising edges of the plurality of light reception signals Although it exists, P0 crossing voltage exists in a different value by the difference in the saturation state.

更に、図15から分かるように、30〜70mの距離範囲内の各距離において正常な受光信号のパルス幅と立ち上がりの傾きとの関係が一致する。すなわち、ここでは受光信号の立ち上がりの傾きの閾値を用いて測距方式や補正式の選択を行っているが、傾きに代えてパルス幅の閾値を用いることによっても、同様の制御が可能である。   Furthermore, as can be seen from FIG. 15, the relationship between the pulse width of the normal received light signal and the slope of the rising edge agrees at each distance within the distance range of 30 to 70 m. That is, here, the distance measurement method and the correction formula are selected using the threshold of the rising slope of the light reception signal, but similar control is possible by using the threshold of the pulse width instead of the slope. .

ところで、受光波形に2ピークコメットが観測されるとき、すなわち受光信号が2つのピークを持つ信号であるときでも、前述したように受光信号を微分する微分回路にA/Dコンバータを用いて受光信号の各ピーク位置を求めることで、各ターゲットまでの距離を算出することが可能である。
しかしながら、前述したようにA/Dコンバータは、高価であることと、受光信号のピークの大きさによってはピーク位置を求めることができないことが懸念される。
By the way, even when two peaks comets are observed in the light reception waveform, that is, even when the light reception signal is a signal having two peaks, as described above, the light reception signal using the A / D converter in the differentiation circuit that differentiates the light reception signal. The distance to each target can be calculated by obtaining each peak position of
However, as described above, there is a concern that the A / D converter is expensive and that the peak position can not be determined depending on the magnitude of the peak of the light reception signal.

そこで、発明者らは、A/Dコンバータを搭載しない安価な装置構成によって、受光波形に2ピークコメットが観測されるときでも、各ターゲットまでの距離を画素毎(走査位置毎、スキャン角度毎)に高精度に出力することを実現すべく、以下のような考察を行った。   Therefore, the inventors have determined the distance to each target for each pixel (for each scanning position, for each scanning angle) even when a two-peak comet is observed in the light reception waveform by an inexpensive device configuration not equipped with an A / D converter. The following considerations were made in order to realize high-precision output.

図9に示される0°付近に発生しているコメット波形に基づいてP0測距やTr測距やTm測距を行っても、画素毎に正確な測距値を得ることはできない。
例えば図16に示されるコメット波形(2ピークコメットの波形)については、閾値Vth1を最初に横切る点と閾値Vth2を最初に横切る点を通る直線は、該コメット波形を構成する第1のピークのみを持つ小さな第1の波形と第2のピークのみを持つ大きな第2の波形のいずれの立ち上がり部ともならず、また第1及び第2のピークはいずれも該コメット波形の中央に位置しないからである。
Even if P0 distance measurement, Tr distance measurement or Tm distance measurement is performed based on the comet waveform generated near 0 ° shown in FIG. 9, an accurate distance measurement value can not be obtained for each pixel.
For example, for the comet waveform shown in FIG. 16 (two-peak comet waveform), a straight line passing a point that first crosses the threshold Vth1 and a point that first crosses the threshold Vth2 has only the first peak that constitutes the comet waveform. This is because it does not have any rising portion of a small first waveform having a small waveform and a large second waveform having only a second peak, and neither the first nor second peaks are located at the center of the comet waveform. .

そこで、発明者らは、画素毎の受光信号が、1つのピークを持つ正常な受光信号と2つのピークを持つ異常な受光信号(2ピークコメットが発生している受光信号)のいずれであるかを判定し、受光信号が異常であると判定された画素の測距データを受光信号が正常であると判定された画素の測距データに置き換えることで、各ターゲットまでのほぼ正確な距離を画素毎に出力できることを発案した。以下に、その詳細について説明する。   Therefore, the inventors have determined that the light reception signal for each pixel is either a normal light reception signal having one peak or an abnormal light reception signal having two peaks (a light reception signal in which a two peak comet is generated). By determining the distance measurement data of the pixel whose light reception signal is determined to be abnormal with the distance measurement data of the pixel whose light reception signal is determined to be normal, it is possible to determine the substantially accurate distance to each target We proposed that we can output every time. The details will be described below.

先ず、発明者らは、受光信号を正確に判定するために、直線の傾きとパルス幅との関係性に着目した(図15参照)。
ここで、受光信号のパルス幅を求めるためには1つの閾値のみで足りるが、直線の傾きを求めるためには2つの閾値が必要である。
つまり、図15の関係を取得するためには、2つの閾値が必要である。
なお、1つの閾値のみを用いて正確に測距を行うことは不可能である。その理由は、受光信号のパルス幅のみでは該受光信号の形状が正常であるか否かを判別できないからである。
First, the inventors focused on the relationship between the slope of the straight line and the pulse width in order to accurately determine the light reception signal (see FIG. 15).
Here, although only one threshold value is sufficient to obtain the pulse width of the light reception signal, two threshold values are required to obtain the slope of the straight line.
That is, in order to acquire the relationship of FIG. 15, two threshold values are required.
In addition, it is impossible to measure distance accurately using only one threshold. The reason is that it is not possible to determine whether the shape of the light reception signal is normal only by the pulse width of the light reception signal.

図15で先ず分かることが、ターゲットの反射率や距離によらず、正常な受光信号の立ち上がりの傾き(直線の傾き)とパルス幅との関係性は変わらず、ほぼ同じ曲線(以下では「傾き−パルス幅曲線」とも呼ぶ)に乗るということである。すなわち、どのような距離にあるどのような反射率を持つ物体も、正常な受光信号の立ち上がりの傾きとパルス幅には図15の傾き−パルス幅曲線のような相関関係があることが分かる。   The relationship between the slope of the rising edge of the normal received light signal (the slope of the straight line) and the pulse width does not change, regardless of the reflectance or distance of the target, as can be seen first in FIG. (Also referred to as “pulse width curve”). That is, it is understood that, for an object having any reflectance at any distance, there is a correlation between the rising slope of the normal received light signal and the pulse width as shown in the slope-pulse width curve of FIG.

更に図15を観察すると、パルス幅が5m以下の受光信号は傾きが算出できないほどピークが小さくなることが分かる。すなわち、パルス幅が5m以下の受光信号のピークはVth2以下であることが分かる。
逆の言い方をすれば、ピークがVth2以下の受光信号において、例えば10mのパルス幅が観測されたとすれば、異常な信号であると判定することができる。
Further, when observing FIG. 15, it can be seen that the light reception signal having a pulse width of 5 m or less becomes smaller in peak so that the inclination can not be calculated. That is, it can be seen that the peak of the light reception signal having a pulse width of 5 m or less is Vth2 or less.
In other words, if a pulse width of, for example, 10 m is observed in the light reception signal whose peak is equal to or less than Vth2, it can be determined that the signal is abnormal.

また、同様に、ピークがVth2を超える受光信号でも、例えば直線の傾きが2.0E+08であり、パルス幅が15mであれば、その傾きとパルス幅で決まるプロット(点)は傾き−パルス幅曲線から大きく外れることになり、このような場合も異常な信号であると判定できる。このような異常と判定できる信号は、基本的に2ピークコメットとなっていることが、その後の信号の解析によって明らかとなった。   Similarly, for a light receiving signal whose peak exceeds Vth2, for example, if the slope of the straight line is 2.0E + 08 and the pulse width is 15 m, the plot (point) determined by the slope and the pulse width is slope-pulse width curve In such a case, it can be determined that the signal is abnormal. It has become apparent from the analysis of the subsequent signals that the signal that can be determined to be such an abnormality is basically a two-peak comet.

2ピークコメットに対して2つの閾値を用いてP0測距やTr測距やTm測距を行っても、正確な測距は不可能であることは前述の通りである。2ピークコメットに対して正確に測距するためには、より多くの閾値を必要とするが、その場合コンパレータを増設する必要があり、コストアップを招いてしまう。   As described above, accurate distance measurement is impossible even if P0 distance measurement, Tr distance measurement, or Tm distance measurement is performed using two thresholds with respect to the 2 peak comet. In order to measure the distance accurately with respect to the two-peak comet, more threshold values are required, but in that case it is necessary to add a comparator, resulting in an increase in cost.

そこで、発明者らは、直線の傾きとパルス幅で決まるプロットが図15の傾き−パルス幅曲線上から明確に外れた信号は、2ピークコメットの異常な信号であると判定でき、その信号に基づく測距データも異常なデータであると判定できることに着目した。   Therefore, the inventors can determine that a signal whose plot determined by the slope of the straight line and the pulse width is clearly deviated from the slope-pulse width curve in FIG. 15 is an abnormal signal of two peak comets, and the signal is It focused on the fact that the distance measurement data based on this can also be determined as abnormal data.

具体的には、図15の傾き−パルス幅曲線に対する、直線の傾きとパルス幅で決まるプロットの位置によって、該受光信号が正常であるか否かを判断し、正常であると判断された受光信号に基づく測距データもしくは正常でないと判断された受光信号に基づく測距データにフラグを付加することにより、メモリ上において正常な測距データと異常な測距データを判別することができる。
あるいは、正常であると判断された受光信号もしくは正常でないと判断された受光信号にフラグを付加することにより、メモリ上の配列において正常な受光信号と正常な受光信号を判別することができる。
Specifically, it is judged whether the light reception signal is normal or not by the position of the plot determined by the inclination of the straight line and the pulse width with respect to the inclination-pulse width curve in FIG. By adding a flag to the distance measurement data based on the signal or the distance measurement data based on the light reception signal judged to be not normal, it is possible to distinguish between normal distance measurement data and abnormal distance measurement data on the memory.
Alternatively, by adding a flag to the light reception signal determined to be normal or the light reception signal determined to be not normal, the normal light reception signal and the normal light reception signal can be determined in the arrangement on the memory.

そして、発明者らは、正確な測距が不可能な2ピークコメットが観測された画素の測定結果として、正常な受光信号が得られた近接する他の画素の受光信号に基づく正確な測距データを出力することとすれば、コストアップを招かずに画素毎にほぼ正確な測距データを出力できることを見出した。   Then, the inventors measured the distance based on the light reception signal of the other adjacent pixel from which the normal light reception signal was obtained as the measurement result of the pixel in which the two peak comets that can not be accurately measured are observed. It has been found that if data is to be output, almost accurate distance measurement data can be output for each pixel without increasing the cost.

ここで、「フラグ」とは、画素毎の測距データや受光信号と1対1となるようメモリ上に少なくとも1bitで設定されるものであり、測距データや受光信号が記録されている各画素の状態を一時的に保存するものである。
例えば初期状態で “0”になっている測距データや受光信号に対してフラグを設定するとは、具体的には“1”を書き込むことである。
そこで、正常な測距データや受光信号であると判定された場合にフラグを設定せず“0”のままとし、異常な測距データや受光信号と判定された場合に“1”を設定しても良いし、異常な測距データや受光信号であると判定された場合にフラグを設定せず“0”のままとし、正常な測距データや受光信号と判定された場合に“1”を設定しても良い。また、更に複雑なbit信号を用いて付加的なフラグの機能を持たせても良い。
Here, the “flag” is set at least 1 bit on the memory so as to be in one-to-one correspondence with the distance measurement data for each pixel and the light reception signal, and each of the distance measurement data and the light reception signal is recorded. It temporarily saves the state of the pixel.
For example, to set the flag to the distance measurement data and the light reception signal, which is “0” in the initial state, is to write “1” specifically.
Therefore, the flag is not set when it is determined that the distance measurement data and the light reception signal are normal, and "0" is kept, and "1" is set when it is determined that the distance measurement data and the light reception signal are abnormal. The flag may not be set if it is determined that the distance measurement data or the light reception signal is abnormal, and the flag may remain "0". If it is determined that the distance measurement data or the light reception signal is normal, "1" You may set it. Further, a more complex bit signal may be used to provide an additional flag function.

以下に、測距データの補正方法として、異常な測距データを正常な測距データで置き換える方法について図17及び図49の表を用いて説明する。前述したように3mと6mの距離にあるターゲットについて測距する場合、ターゲット間の領域(図17及び図49の太枠内)にて2ピークコメットが発生する。
上述のように、ある画角内で2ピークコメットが発生していることが分かれば、図17及び図49の上から5行目の太枠内の測距データの数値は2ピークコメットの測距データであると判断でき、それらの測距データに対して例えば図17及び図49の上から4行目の太枠内のように、2ピークコメットであるというフラグとして“1”を設定することができる。
Hereinafter, as a method of correcting distance measurement data, a method of replacing abnormal distance measurement data with normal distance measurement data will be described with reference to the tables of FIG. 17 and FIG. As described above, when distance measurement is performed on targets at a distance of 3 m and 6 m, 2 peak comets occur in the area between the targets (within the thick frames in FIGS. 17 and 49).
As described above, if it is known that two peak comets are generated within a certain angle of view, the numerical value of the distance measurement data in the bold frame in the fifth line from the top of FIGS. It can be judged that it is distance data, and “1” is set as a flag indicating that it is 2 peak comets, for example, within the thick frame on the fourth line from the top of FIGS. be able to.

この際、2ピークコメットと判断された画角内のフラグが設定された一連の画素(スキャン角度)から成る画素列を右側と左側に均等に区分し(但し、当該画素列の画素数が奇数である場合には中央の画素は右側及び左側のいずれにも区分しないものとする)、フラグが設定された右側の画素の測距データ(異常な測距データ)を上記画素列の右側に隣接するフラグが設定されていない画素の測距データ(正常な測距データ)に置き換え、フラグが設定された左側の画素の測距データ(異常な測距データ)を上記画素列の左側に隣接するフラグが設定されていない画素の測距データ(正常な測距データ)に置き換える。
なお、上記画素列の画素数が奇数である場合は、該画素列の中央の画素の異常な測距データ(以下では「中央画素データ」とも呼ぶ)を、上記画素列の右側及び左側に隣接する画素の正常な測距データのうち、例えば図17の上から6行目の太枠内のように測距精度の観点から中央画素データとの差が小さい方(中央画素データにより近似する方)に置き換えても良い。または、上記画素列の一部の画素の測距データを上記画素列の右側及び左側に隣接する画素の正常な測距データのうち、値が小さい方に置き換えても良い。
At this time, a pixel row consisting of a series of pixels (scan angles) in which a flag within the angle of view determined to be a two-peak comet is set is equally divided into right and left (however, the number of pixels in the pixel row is odd) In this case, the central pixel is not divided into either right or left), and the distance measurement data (abnormal distance measurement data) of the right pixel for which the flag is set is adjacent to the right of the pixel row. Replace with the distance measurement data (normal distance measurement data) of the pixel for which the flag is not set, and place the distance measurement data (abnormal distance measurement data) of the left pixel for which the flag is set on the left side of the pixel row. Replace with the distance measurement data (normal distance measurement data) of the pixel for which the flag is not set.
If the number of pixels in the pixel column is an odd number, abnormal distance measurement data (hereinafter also referred to as "central pixel data") of the central pixel of the pixel column is adjacent to the right and left sides of the pixel column. Among the normal distance measurement data of the pixels to be selected, one having a smaller difference from the central pixel data from the viewpoint of distance measurement accuracy as shown in the bold line in the sixth line from the top of FIG. You may replace it with). Alternatively, the ranging data of a part of the pixels of the pixel column may be replaced with the smaller one of the normal ranging data of the pixels adjacent to the right and left sides of the pixel column.

以上について、整数mと整数nを用いて説明する。
画角内をスキャンして得た画素列のうち、画角内の一端部側から他端部側に向かってm番目の画素が正常な測距データや受光データであると判定され、画角内の一端部側から他端部側に向かってm+1番目の画素からm+2n番目の画素に2ピークコメットと判断されたフラグが設定され、m+2n+1番目の画素が正常な測距データや受光データであると判定された場合(すなわち、2ピークコメットと判断されたフラグが設定された画素数は偶数)、m+1番目の画素からm+n番目の画素までの測距データ(異常な測距データ)をm番目の画素の測距データ(正常な測距データ)に置き換え、m+n+1番目の画素からm+2n番目の画素までの測距データ(異常な測距データ)を、m+2n+1番目の画素の測距データ(正常な測距データ)に置き換える。
また、画角内の一端部側から他端部側に向かってm番目の画素が正常な測距データや受光データであると判定され、画角内の一端部側から他端部側に向かってm+1番目の画素からm+2n+1番目の画素に2ピークコメットと判断されたフラグが設定され、m+2n+2番目の画素が正常な測距データや受光データであると判定された場合(すなわち、2ピークコメットと判断されたフラグが設定された画素数は奇数)、m+1番目の画素からm+n番目の画素までの測距データ(異常な測距データ)をm番目の画素の測距データ(正常な測距データ)に置き換え、m+n+2番目の画素の測距データからm+2n+1番目までの画素の測距データ(異常な測距データ)をm+2n+2番目の画素までの測距データ(正常な測距データ)に置き換える。そして、m+2n+1番目までの画素の測距データ(中央画素データ、異常な測距データ)は、m番目の画素の測距データ(正常な測距データ)またはm+2n+2番目の画素までの測距データ(正常な測距データ)のうち、m+2n+1番目までの画素の測距データ(中央画素データ、異常な測距データ)との差が小さい方に置き換えても良い。若しくは、m番目の画素の測距データ(正常な測距データ)またはm+2n+2番目の画素までの測距データ(正常な測距データ)のうち近い方に置き換えても良い。
The above will be described using the integer m and the integer n.
In the pixel array obtained by scanning the angle of view, it is determined that the m-th pixel is normal distance measurement data or light reception data from one end side to the other end side in the angle of view, and the angle of view A flag determined to be a 2-peak comet is set from the m + 1st pixel to the m + 2nth pixel from the one end side to the other end side of the inside, and the m + 2n + 1th pixel is normal distance measurement data or light reception data (Ie, the number of pixels for which the flag determined to be 2 peak comets is set is an even number), the distance measurement data (abnormal distance measurement data) from the (m + 1) th pixel to the (m + n) th pixel is Replace the distance measurement data (normal distance measurement data) of the pixel with the distance measurement data (abnormal distance measurement data) from the m + n + 1st pixel to the m + 2nth pixel, and the distance measurement data (normal Ranging Replace the over data).
Further, it is determined that the m-th pixel is normal distance measurement data and light reception data from one end side to the other end side in the angle of view, and from the one end side to the other end side in the angle of view A flag determined to be 2 peak comets is set from the m + 1 th pixel to the m + 2 n + 1 th pixel, and it is determined that the m + 2 n + 2 th pixel is normal distance measurement data or light reception data (ie, 2 peak comet The number of pixels for which the flag is set is an odd number, and distance measurement data (abnormal distance measurement data) from the m + 1st pixel to the m + nth pixel to distance measurement data of the mth pixel (normal distance measurement data From the ranging data of the m + n + 2 th pixel to the ranging data (abnormal ranging data) of the m + 2 n + 1 th pixel to the ranging data (normal ranging data) to the m + 2 n + 2 th pixel It can replace. The ranging data (center pixel data, abnormal ranging data) up to the m + 2n + 1th pixel is the ranging data (normal ranging data) of the mth pixel or the ranging data up to the m + 2n + 2th pixel ( Of the normal distance measurement data), the difference with the distance measurement data (center pixel data, abnormal distance measurement data) of the (m + 2n + 1) th pixels may be replaced with a smaller one. Alternatively, it may be replaced by the closer one of ranging data (normal ranging data) of the mth pixel or ranging data (normal ranging data) to the m + 2n + 2th pixel.

また、例えば図49の上から6行目の太枠内のように上記画素列の全ての画素の測距データを上記画素列の右側及び左側に隣接する画素の正常な測距データのうち、値が小さい方に置き換えても良い。   Further, for example, as shown in the thick frame of the sixth line from the top of FIG. 49, the distance measurement data of all the pixels of the pixel row among the normal distance measurement data of the pixels adjacent to the right and left sides of the pixel row It may be replaced by the smaller value.

結果として、図17の補正方法では、実距離(実際の距離)と2ピークコメットの補正後の測距データの数値が理論的にはほぼ一致することになる(図17の上から3行目と6行目の太枠内参照)。   As a result, in the correction method of FIG. 17, the actual distance (actual distance) and the numerical value of the distance measurement data after correction of the two peak comets will be approximately the same theoretically (the third line from the top of FIG. 17) And the bold line in line 6)).

なお、図17や図49では、一例として2ピークコメットが発生している一連の画素(スキャン角度)の数が5個となっているが、少なくとも1つの画素で2ピークコメットが発生している場合に同様な方法で測距データを置換することができる。その際、少なくとも有効走査領域の一端の画素において2ピークコメットが発生している場合には、その一端の画素の測距データを有効走査領域の他端側の2ピークコメットが発生していない画素のうち最も近い画素の測距データに置き換えることが好ましい。該一端の画素に連続する少なくとも1つの画素に2ピークコメットが発生している場合も同様である。   In FIG. 17 and FIG. 49, although the number of a series of pixels (scan angles) in which 2 peak comets are generated is five as an example, 2 peak comets are generated in at least one pixel. In some cases, ranging data can be replaced in a similar manner. At this time, when two peak comets are generated at least at one end pixel of the effective scan area, the distance measurement data of the pixel at one end is a pixel at which the two peak comets are not generated at the other end side of the effective scan area. It is preferable to replace with the distance measurement data of the nearest pixel among them. The same applies to the case where two peak comets occur in at least one pixel continuous to the pixel at one end.

次に、2ピークコメットを検出する方法について説明する。ここでは、図15の座標系において、2ピークコメットを検出するための検出範囲として、傾き−パルス幅曲線上から外れた所定範囲を少なくとも1つ設定し、受光信号の直線の傾きとパルス幅で決まるプロットが該所定範囲内にある場合に該受光信号に2ピークコメットが発生していると判定する。
なお、直線の傾きとパルス幅で決まるプロットが傾き−パルス幅曲線上にあるか否か(傾きとパルス幅の1対1の対応関係)を厳密に判定しても良いが、正常な受光信号であっても直線の傾きやパルス幅の算出誤差等によって当該プロットが傾き−パルス幅曲線上から僅かにずれることもあるので、上記のように傾き−パルス幅曲線上からある程度離れた範囲内に当該プロットがあるか否かを判定する方が好ましい。
また、傾き−パルス幅曲線の線幅を同一性を損なわない範囲で太くすることにより、正常な受光信号の直線の傾きとパルス幅で決まる点が傾き−パルス幅曲線上からずれるのを抑制できる。
Next, a method of detecting the two-peak comet will be described. Here, in the coordinate system of FIG. 15, at least one predetermined range out of the slope-pulse width curve is set as a detection range for detecting two-peak comets, and the slope of the straight line of the light reception signal and the pulse width When the determined plot is within the predetermined range, it is determined that two peak comets are generated in the light reception signal.
Although it may be determined strictly whether the plot determined by the slope of the straight line and the pulse width is on the slope-pulse width curve (one-to-one correspondence between the slope and the pulse width), a normal light reception signal However, the plot may be slightly deviated from the slope-pulse width curve due to the slope of the straight line or the calculation error of the pulse width, etc., so as described above, it is within a range somewhat distant from the slope-pulse width curve. It is preferable to determine whether the plot is present.
Further, by thickening the line width of the slope-pulse width curve within the range that does not impair the sameness, it is possible to suppress that the point determined by the slope of the straight line of the normal light reception signal and the pulse width deviates from the slope-pulse width curve .

ここで、以下のように、上記所定範囲の具体例1〜5として第1〜第5の範囲を設定し、実験を行った。これら第1〜第5の範囲は、2ピークコメットが発生すると想定される、傾きの大きさに対してパルス幅が大きすぎる範囲に設定されている。

第1の範囲は、傾きが1.0E+08以下、かつパルス幅が6m以上の範囲である(図18参照)。
第2の範囲は、傾きが2.0E+08以下、かつパルス幅が8m以上の範囲である(図19参照)。
第3の範囲は、傾きが3.0E+08以下、かつパルス幅が10m以上の範囲である(図20参照)。
第4の範囲は、傾きが3.5E+08以下、かつパルス幅が15m以上の範囲である(図21参照)。
第5の範囲は、傾きが4.0E+08以下、かつパルス幅が20m以上の範囲である(図22参照)。
以上のように、第1〜第5の範囲は互いに一部重複していることが分かる。
Here, the first to fifth ranges were set as specific examples 1 to 5 of the predetermined range as described below, and experiments were performed. The first to fifth ranges are set to ranges in which the pulse width is too large for the magnitude of the slope where it is assumed that two peak comets occur.

The first range is a range in which the slope is 1.0E + 08 or less and the pulse width is 6 m or more (see FIG. 18).
The second range is a range in which the slope is 2.0 E + 08 or less and the pulse width is 8 m or more (see FIG. 19).
The third range is a range where the slope is 3.0 E + 08 or less and the pulse width is 10 m or more (see FIG. 20).
The fourth range is a range where the slope is 3.5 E + 08 or less and the pulse width is 15 m or more (see FIG. 21).
The fifth range is a range where the slope is 4.0 E + 08 or less and the pulse width is 20 m or more (see FIG. 22).
As described above, it is understood that the first to fifth ranges partially overlap with each other.

図23には、例えば図15の座標系に検出範囲として第1の範囲が設定されている場合に、実際に観測されている2ピークコメットのデータを×印で示している。
図23から、検出範囲が第1の範囲のみでは、多くの2ピークコメットを見逃しており、検出漏れが発生していることが分かる(図23中の検出範囲外にある楕円内の×印参照)。
In FIG. 23, for example, when a first range is set as a detection range in the coordinate system of FIG. 15, data of two-peak comets actually observed are indicated by x marks.
It can be seen from FIG. 23 that when the detection range is only the first range, many two-peak comets are missed, and detection leaks occur (see crosses in ovals outside the detection range in FIG. 23). ).

そこで、図24に示されるように、例えば図15の座標系に第1及び第4の範囲から成る範囲を検出範囲として設定して検出範囲を広げることにより、より多くの2ピークコメット(図24中の検出範囲内の×)を検出できることが分かる。なお、図24では、検出範囲において、範囲が重複している部分と重複していない部分にトーン差(濃淡の差)がつけられている。   Therefore, as shown in FIG. 24, for example, a range consisting of the first and fourth ranges is set as a detection range in the coordinate system of FIG. It can be seen that x) within the detection range can be detected. Note that, in FIG. 24, in the detection range, tone differences (differences in light and shade) are given to portions where the ranges overlap and parts that do not overlap.

しかし、それでも一部検出漏れがでるため(図24中の検出範囲外にある楕円内の×印参照)、図25に示されるように、例えば図15の座標系に第1〜第5の範囲から成る範囲を検出範囲として設定して検出範囲を最大化することで、検出漏れを抑制できることが分かる。なお、図25では、検出範囲において、範囲が重複していない部分から、範囲が重複している部分のうち重複回数が最多の部分まで段階的にトーン差がつけられている。
このように、第1〜第5の範囲から成る範囲を検出範囲とすることによって、確実に2ピークコメットの検出を行うことができるようになる。
しかし、それでも傾き-パルス幅曲線と第1〜第5の範囲から成る検出範囲との間には階段状の隙間が認められるため、この隙間の少なくとも一部を埋めるべく更に検出範囲を広げることでより確実な2ピークコメットの検出が可能となる。
However, since some detection omissions still occur (refer to the cross in the ellipse outside the detection range in FIG. 24), for example, as shown in FIG. 25, the first to fifth ranges in the coordinate system of FIG. It can be seen that the detection omission can be suppressed by setting the range consisting of as the detection range and maximizing the detection range. In FIG. 25, in the detection range, tone differences are given stepwise from the portion where the ranges do not overlap to the portion where the number of overlaps is the largest among the portions where the ranges overlap.
As described above, by setting the range including the first to fifth ranges as the detection range, the two-peak comet can be reliably detected.
However, since a step-like gap is still found between the slope-pulse width curve and the detection range consisting of the first to fifth ranges, the detection range is further extended to fill at least a part of this gap. More reliable two-peak comet detection is possible.

上記階段状の隙間に2ピークコメットが検出される場合としては、例えば図44に示されるようにVth2を上回るピークが前にあり、かつVth2を下回るピークが後にあるような2ピークコメットの場合であって、その前側(図44では左側)の波形の立ち上がりの傾きと、該2ピークコメットとパルス幅が同等の正常な受光信号の立ち上がりの傾きとの差が比較的小さい場合が挙げられる。   As a case where a two-peak comet is detected in the step-like gap, for example, as shown in FIG. 44, in the case of a two-peak comet in which a peak above Vth2 precedes and a peak below Vth2 follows. There are cases where the difference between the rising slope of the waveform on the front side (left side in FIG. 44) and the rising slope of a normal light reception signal having the same pulse width as that of the two-peak comet is relatively small.

なお、2ピークコメットの発生原理の関係上、傾き−パルス幅曲線の下側に2ピークコメットのデータが現れることはないため、下側への条件設定は不要である。   In addition, since the data of 2 peak comets do not appear on the lower side of the slope-pulse width curve due to the generation principle of 2 peak comets, the condition setting to the lower side is unnecessary.

以上説明した第1〜第5の範囲は、一例であり、範囲の数、範囲の位置や形状や大きさの設定は、適宜変更可能である。   The first to fifth ranges described above are merely examples, and the number of the ranges, and the position, shape, and size of the ranges can be changed as appropriate.

また、例えば図45に示されるように2ピークコメットの大きい方のピーク(最大ピーク)が閾値Vth2を下回る場合には、傾きを算出することができず、上記のような判定を行うことができない。
そこで、ピークがVth2に一致する(振幅がVth2−Vth1に一致する)正常な受光信号のパルス幅(P4−P1を距離に換算した値)を予め取得しておけば、あるピークが閾値Vth2を下回る受光信号であって、そのパルス幅が上記予め取得したパルス幅に比べて明確に大きい受光信号は2ピークコメットを持つ異常な信号であると判定できる。
Further, for example, as shown in FIG. 45, when the larger peak (maximum peak) of the two-peak comet falls below the threshold value Vth2, the slope can not be calculated and the above determination can not be performed. .
Therefore, if the pulse width (a value obtained by converting P4-P1 into a distance) of a normal light reception signal whose peak matches Vth2 (the amplitude matches Vth2-Vth1) is acquired in advance, a certain peak corresponds to threshold Vth2. It can be determined that the received light signal which is smaller than the above and whose pulse width is clearly larger than the previously acquired pulse width is an abnormal signal having a two-peak comet.

図17に示される測距方法では1スキャン後(1走査後)に測距値(測距データ)の修正を行っていくため、測距値の表示がその時間だけ遅延してしまい、リアルタイム性が損なわれることが懸念されることもある。
そこで、より簡易的には2ピークコメットとしてフラグが設定された受光信号を用いた演算を行わない、もしくは2ピークコメットとしてフラグが設定された測距データを測定結果として出力しない(表示しないもしくは情報として削除する)方法も有効である。この方法であれば、1走査終了を待たずに測距しながらリアルタイムにゴーストを消すことが可能になるため、フラグが設定されていない正常な測距データについては遅延なく出力することが可能となる。
但し、このような方法では、物体の端部で現れるゴーストを消してしまうため、厳密に物体の形状や大きさを求めるような測距をしたい場合では不向きであり、ユーザが求める距離測定装置の目的に応じて使い分けることが重要である。
In the distance measurement method shown in FIG. 17, since the distance measurement value (distance measurement data) is corrected after one scan (after one scan), the display of the distance measurement value is delayed by that time, and real time property There is also a concern that
Therefore, more simply, calculation is not performed using a light reception signal in which the flag is set as the 2 peak comet, or distance measurement data in which the flag is set as the 2 peak comet is not output as a measurement result (not displayed or information ) Is also effective. According to this method, it is possible to erase the ghost in real time while measuring the distance without waiting for the end of one scan, so that it is possible to output normal ranging data without a flag set without delay. Become.
However, in such a method, since the ghost appearing at the end of the object is erased, this method is not suitable when it is desired to perform distance measurement such that the shape or size of the object is strictly determined. It is important to use properly according to the purpose.

また、以上の説明では、受光信号が2つのピークを持つ2ピークコメットについて述べてきたが、受光信号が3つ以上のピークを持つ多ピークコメットが生じることも想定される。多ピークコメットの場合も、基本的には、上述した2ピークコメットの場合と同様の判定方法で精度良く判定可能である。   Further, although the above description has described the two-peak comet in which the light reception signal has two peaks, it is also assumed that a multi-peak comet in which the light reception signal has three or more peaks is generated. Also in the case of the multi-peak comet, the determination can be made with high accuracy by the same determination method as in the case of the two-peak comet described above.

図46〜図48には、受光信号が3つのピークを持つ3ピークコメットの具体例が示されている。図46〜図48から分かるように、ピークの数が多くなるほど、傾き又は|Vth2−Vth1|に対してパルス幅が大きくなる傾向があるので、多ピークコメットは2ピークコメットよりも検出が容易であると考えられる。
図46には、最後の1つのピークのみが閾値Vth2を上回る3ピークコメットの波形が示されている。
図47には、中間の1つのピークのみが閾値Vth2を上回る3ピークコメットの波形が示されている。
図48には、3つのピークが閾値Vth2を下回る3ピークコメットの波形が示されている。
46 to 48 show specific examples of three-peak comets in which the light reception signal has three peaks. As can be seen from FIGS. 46 to 48, the multi-peak comet is easier to detect than the two-peak comet because the pulse width tends to be larger with respect to the slope or | Vth2-Vth1 | as the number of peaks increases. It is believed that there is.
FIG. 46 shows a three-peak comet waveform in which only the last one peak exceeds the threshold value Vth2.
FIG. 47 shows a three-peak comet waveform in which only one middle peak exceeds the threshold value Vth2.
FIG. 48 shows a three-peak comet waveform in which three peaks are below the threshold value Vth2.

また、以上では、飽和しない2ピークコメットや3ピークコメットを主に説明してきたが、飽和する2ピークコメットや多ピークコメットであっても、傾き及びパルス幅を求めることができるので、同様の方法により、受光信号の正常/異常の判定を行うことができる。   Furthermore, although the above description has mainly described the non-saturated two-peak comets and the three-peak comets, the slope and the pulse width can be obtained even with the saturated two-peak comets or multi-peak comets. Thus, it is possible to determine whether the light reception signal is normal or abnormal.

以上説明した受光信号が正常であるか否かの判定は、物体検出装置100の信号判定回路49により行われる。   The determination as to whether or not the light reception signal described above is normal is performed by the signal determination circuit 49 of the object detection apparatus 100.

図26には、物体検出装置100を備えるセンシング装置1000が示されている。センシング装置1000は、移動体に搭載され、物体検出装置100に加えて、該物体検出装置100に電気的に接続された監視制御装置300を備えている。物体検出装置100は、車両のバンパー付近やバックミラーの近傍に取り付けられる。監視制御装置300は、物体検出装置100での検出結果に基づいて、物体の形状や大きさの推定、物体の位置情報の算出、移動情報の算出、物体の種類の認識等の処理を行って、危険の有無を判断する。そして、危険有りと判断した場合には、アラーム等の警報を発して移動体の操縦者に注意を促したり、ハンドルを切って危険を回避する指令を移動体の操舵制御部に出したり、制動をかけるための指令を移動体のECUに出す。なお、センシング装置1000は、例えば車両のバッテリから電力の供給を受ける。   The sensing device 1000 provided with the object detection device 100 is shown in FIG. The sensing device 1000 is mounted on a moving body, and in addition to the object detection device 100, includes a monitoring control device 300 electrically connected to the object detection device 100. The object detection device 100 is attached near a bumper of a vehicle or near a rearview mirror. The monitoring control device 300 performs processing such as estimation of the shape and size of the object, calculation of position information of the object, calculation of movement information, recognition of the type of the object, and the like based on the detection result of the object detection device 100. , Determine the presence or absence of danger. Then, when it is judged that there is a danger, an alarm such as an alarm is issued to alert the operator of the mobile body, or the steering control unit of the mobile body is instructed to turn off the steering wheel to avoid danger, or braking Issue a command to apply to the mobile ECU. Sensing device 1000 receives supply of power, for example, from a battery of the vehicle.

なお、監視制御装置300は、物体検出装置100と一体的に設けられても良いし、物体検出装置100とは別体に設けられても良い。また、監視制御装置300は、ECUが行う制御の少なくとも一部を行っても良い。   The monitoring control device 300 may be provided integrally with the object detection device 100 or may be provided separately from the object detection device 100. Moreover, the monitoring control apparatus 300 may perform at least one part of the control which ECU performs.

以下に、物体検出装置100で実施される測距処理の具体例(測距処理1〜8)、測距処理1〜4で実行される測距データ取得処理Q、測距処理5〜8で実行される測距データ取得処理Uについて説明する。   In the following, specific examples (ranging processes 1 to 8) of ranging processes performed by the object detection apparatus 100, ranging data acquisition processes Q performed in ranging processes 1 to 4, and ranging processes 5 to 8 The distance measurement data acquisition processing U to be executed will be described.

ここで、各測距処理を実施するために物体検出装置100の二値化回路44は、閾値Vth1を基準に入力信号を二値化するコンパレータ1及び閾値Vth2を基準に入力信号を二値化するコンパレータ2を含んで構成されている。
コンパレータ1、2は、互いに並列に接続されており、オペアンプ48からの受光信号が同時に入力される。
コンパレータ1は、入力された受光信号の立ち上がりが閾値Vth1を上回る(横切る)タイミングP1で立ち上がり、該受光信号の立ち下りが閾値Vth1を下回る(横切る)タイミングP4で立ち下がるハイレベル信号1を出力する(図11下図参照)。
また、コンパレータ2は、入力された受光信号の立ち上がりが閾値Vth2を上回る(横切る)タイミングP2で立ち上がり、該受光信号の立ち下りが閾値Vth2を下回る(横切る)タイミングP3で立ち下がるハイレベル信号2を出力する(図11下図参照)。
Here, in order to carry out each distance measurement process, the binarization circuit 44 of the object detection apparatus 100 binarizes the input signal based on the comparator 1 which binarizes the input signal based on the threshold value Vth1 and the threshold value Vth2. Is configured to include a comparator 2.
The comparators 1 and 2 are connected in parallel to each other, and light reception signals from the operational amplifier 48 are simultaneously input.
The comparator 1 outputs the high level signal 1 that rises at timing P1 at which the rising edge of the received light signal exceeds (crosses) the threshold Vth1 and falls at timing P4 at which the falling edge of the light received signal falls (crosses) below the threshold Vth1. (See Figure 11 below).
Further, the comparator 2 rises at a timing P2 at which the rising edge of the received light signal exceeds (crosses) the threshold Vth2 and the high level signal 2 falls at a timing P3 at which the falling edge of the light receiving signal falls (crosses) below the threshold Vth2. Output (refer to the lower figure in Fig. 11).

また、各測距処理を実施するために物体検出装置100の信号判定回路49は、上記第1〜第5の範囲を含む範囲を検出範囲として受光信号の傾きとパルス幅で決まるプロットが該検出範囲内にあるか否かを判定し、検出範囲内にない場合に該受光信号が正常であると判定し、検出範囲内にある場合に該受光信号が正常でないと(異常であると)判定する。
信号判定回路49は、受光信号毎の判定結果を時間計測部45に出力する。
Further, the signal determination circuit 49 of the object detection apparatus 100 detects a plot determined by the inclination of the light reception signal and the pulse width with the range including the first to fifth ranges as a detection range in order to execute each distance measurement process. It is determined whether the light reception signal is normal if it is not within the detection range, and it is judged that the light reception signal is not normal (abnormal) if it is within the detection range. Do.
The signal determination circuit 49 outputs the determination result for each light reception signal to the time measurement unit 45.

<測距処理1>
測距処理1について図27を用いて説明する。図27のフローチャートは、時間計測部45及び測定制御部46を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理1は、物体検出装置100に電力が供給されたときに開始される。
<Distance measurement process 1>
The ranging process 1 will be described with reference to FIG. The flowchart of FIG. 27 is based on a processing algorithm executed by an operation system including the time measurement unit 45 and the measurement control unit 46. Ranging process 1 is started when power is supplied to the object detection apparatus 100.

最初のステップS1では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したLD駆動信号をLD駆動部12に出力してLD11に駆動電流を印加し、該LD11をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー26で偏向する。   In the first step S1, the effective scanning area is optically scanned. Specifically, an LD drive signal generated based on the synchronization signal is output to the LD drive unit 12 to apply a drive current to the LD 11, causing the LD 11 to emit a pulse, and the pulse light is deflected by the rotating mirror 26 that rotates. Do.

次のステップS2では、受光信号が閾値Vth1を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路44からハイレベル信号1が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップS2での判断が肯定されるとステップS3に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。   In the next step S2, it is determined whether the light reception signal crosses the threshold value Vth1. That is, it is determined whether a light reception signal is detected. The determination here is affirmed when the high level signal 1 is output from the binarization circuit 44, and is denied when it is not output. If the determination in step S2 is affirmed, the process proceeds to step S3, and if the determination is denied, the same determination is performed again.

次のステップS3では、受光信号が閾値Vth2を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路44からハイレベル信号2が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップS3での判断が肯定されるとステップS4に移行し、否定されるとステップS5に移行する。   In the next step S3, it is determined whether the light reception signal crosses the threshold value Vth2. The determination here is affirmed when the high level signal 2 is output from the binarization circuit 44, and negated when it is not output. If the determination in step S3 is affirmed, the process proceeds to step S4. If the determination in step S3 is negative, the process proceeds to step S5.

ステップS4では、受光信号が閾値Vth1を最初に横切る点と該受光信号が閾値Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路44からのハイレベル信号1の立ち上がりタイミングP1及びハイレベル信号2の立ち上がりタイミングP2と、Vth1、Vth2と、上記(1)式を用いて傾きを算出する。ステップS4が実行されると、ステップS5に移行する。   In step S4, the slope of a straight line passing through the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth1 and the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth2 is calculated. Specifically, the inclination is calculated using the rising timing P1 of the high level signal 1 from the binarization circuit 44, the rising timing P2 of the high level signal 2, Vth1 and Vth2, and the above equation (1). If step S4 is performed, it will transfer to step S5.

ステップS5では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がVth1を最初に横切ってから次に横切るまでの時間(P4−P1)に光速を乗じて得られた距離をパルス幅として出力する。   In step S5, the pulse width of the light reception signal is calculated. Specifically, the distance obtained by multiplying the speed of light by the time (P4-P1) from when the light reception signal firstly crosses to Vth1 next time is output as a pulse width.

次のステップS6では、測距データ取得処理Qを実施する。測距データ取得処理Qの詳細は後述する。   In the next step S6, distance measurement data acquisition processing Q is performed. Details of the distance measurement data acquisition processing Q will be described later.

次のステップS7では、ステップS6で取得した測距データが正常であるか否かを判断する。具体的には、信号判定回路49で正常であると判定された受光信号に基づいて取得した測距データは正常であると判断し、信号判定回路49で正常でないと判定された受光信号に基づいて取得した測距データは正常でないと判断する。ステップS7での判断が肯定されるとステップS8に移行し、否定されるとステップS10に移行する。   In the next step S7, it is determined whether the distance measurement data acquired in step S6 is normal. Specifically, the distance measurement data acquired based on the light reception signal determined to be normal by the signal determination circuit 49 is determined to be normal, and based on the light reception signal determined by the signal determination circuit 49 to be not normal. It is determined that the obtained distance measurement data is not normal. If the determination in step S7 is affirmed, the process proceeds to step S8. If the determination in step S7 is negative, the process proceeds to step S10.

ステップS8では、ステップS6で取得した測距データを測定結果として出力する。   In step S8, the distance measurement data acquired in step S6 is output as a measurement result.

次のステップS9では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置100への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップS9での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップS2に戻り次の受光信号に基づいて測定を行う。   In the next step S9, it is determined whether or not the measurement is completed. Specifically, the determination here is affirmed when the supply of power to the object detection apparatus 100 is stopped, and is denied when the supply is not stopped. If the determination in step S9 is affirmed, the flow is ended, and if denied, the process returns to step S2 to perform measurement based on the next light reception signal.

ステップS10では、ステップS6で取得した測距データにフラグを付加する。すなわち、メモリ内において、ステップS7で正常でないと判断された測距データにフラグを付加する。   In step S10, a flag is added to the distance measurement data acquired in step S6. That is, in the memory, a flag is added to the distance measurement data determined to be not normal in step S7.

次のステップS11では、同一フレーム内で(同一の走査において)先に取得されたフラグが付加されていない測距データ(正常な測距データ)があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップS12に移行し、否定されるとステップS2に戻る。   In the next step S11, it is determined whether there is distance measurement data (normal distance measurement data) to which the flag acquired earlier (in the same scan) is not added in the same frame. If the determination here is affirmed, the process proceeds to step S12. If the determination is denied, the process returns to step S2.

ステップS12では、測距データにフラグが付加された走査位置(画素)における測定結果として、同一フレーム内で既に取得されているフラグが付加されていない測距データ(測距値)のうち最小の測距データ(測距値)を出力する。ステップS12が実行されるとステップS9に移行する。   In step S12, as a measurement result at the scanning position (pixel) where the flag is added to the distance measurement data, the smallest one of the distance measurement data (distance measurement value) to which the flag already obtained in the same frame is not added Output distance measurement data (distance measurement value). If step S12 is performed, it will transfer to step S9.

以上説明した測距処理1では、ある走査位置(画素)で異常な測距データが取得されたときに該走査位置の測定結果として、同一フレーム内で既に取得されている正常な測距データのうち最小の測距データを速やかに出力するので、画素毎の測定結果を高速に出力できる安全性を重視した測距装置として物体検出装置100を機能させることができる。   In the distance measurement process 1 described above, when abnormal distance measurement data is acquired at a certain scanning position (pixel), normal distance measurement data already acquired in the same frame as a measurement result of the scanning position. Among them, since the smallest distance measurement data is quickly output, the object detection device 100 can function as a distance measurement device that places importance on safety that can output measurement results for each pixel at high speed.

<測距処理2>
測距処理2について図28を用いて説明する。図28のフローチャートは、時間計測部45及び測定制御部46を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理2は、物体検出装置100に電力が供給されたときに開始される。
<Distance measurement process 2>
The distance measurement process 2 will be described with reference to FIG. The flowchart of FIG. 28 is based on a processing algorithm executed by an operation system including the time measurement unit 45 and the measurement control unit 46. The ranging process 2 is started when the object detection apparatus 100 is supplied with power.

最初のステップS21では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したLD駆動信号をLD駆動部12に出力してLD11に駆動電流を印加し、該LD11をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー26で偏向する。   In the first step S21, the effective scanning area is optically scanned. Specifically, an LD drive signal generated based on the synchronization signal is output to the LD drive unit 12 to apply a drive current to the LD 11, causing the LD 11 to emit a pulse, and the pulse light is deflected by the rotating mirror 26 that rotates. Do.

次のステップS22では、受光信号が閾値Vth1を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路44からハイレベル信号1が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップS22での判断が肯定されるとステップS23に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。   In the next step S22, it is determined whether the light reception signal crosses the threshold value Vth1. That is, it is determined whether a light reception signal is detected. The determination here is affirmed when the high level signal 1 is output from the binarization circuit 44, and is denied when it is not output. If the determination in step S22 is affirmed, the process proceeds to step S23, and if denied, the same determination is performed again.

次のステップS23では、受光信号が閾値Vth2を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路44からハイレベル信号2が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップS23での判断が肯定されるとステップS24に移行し、否定されるとステップS25に移行する。   In the next step S23, it is determined whether the light reception signal crosses the threshold value Vth2. The determination here is affirmed when the high level signal 2 is output from the binarization circuit 44, and negated when it is not output. If the determination in step S23 is affirmed, the process proceeds to step S24. If the determination in step S23 is negative, the process proceeds to step S25.

ステップS24では、受光信号が閾値Vth1を最初に横切る点と該受光信号が閾値Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路44からのハイレベル信号1の立ち上がりタイミングP1及びハイレベル信号2の立ち上がりタイミングP2と、Vth1、Vth2と、上記(1)式を用いて傾きを算出する。ステップS24が実行されると、ステップS25に移行する。   In step S24, the slope of a straight line passing through the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth1 and the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth2 is calculated. Specifically, the inclination is calculated using the rising timing P1 of the high level signal 1 from the binarization circuit 44, the rising timing P2 of the high level signal 2, Vth1 and Vth2, and the above equation (1). If step S24 is performed, it will transfer to step S25.

ステップS25では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がVth1を最初に横切ってから次に横切るまでの時間(P4−P1)に光速を乗じて得られた距離をパルス幅として出力する。   In step S25, the pulse width of the light reception signal is calculated. Specifically, the distance obtained by multiplying the speed of light by the time (P4-P1) from when the light reception signal firstly crosses to Vth1 next time is output as a pulse width.

次のステップS26では、測距データ取得処理Qを実施する。測距データ取得処理Qの詳細は後述する。   In the next step S26, distance measurement data acquisition processing Q is performed. Details of the distance measurement data acquisition processing Q will be described later.

次のステップS27では、ステップS26で取得した測距データが正常であるか否かを判断する。具体的には、信号判定回路49で正常であると判定された受光信号に基づいて取得した測距データは正常であると判断し、信号判定回路49で正常でないと判定された受光信号に基づいて取得した測距データは正常でないと判断する。ステップS27での判断が肯定されるとステップS28に移行し、否定されるとステップS30に移行する。   In the next step S27, it is determined whether the distance measurement data acquired in step S26 is normal. Specifically, the distance measurement data acquired based on the light reception signal determined to be normal by the signal determination circuit 49 is determined to be normal, and based on the light reception signal determined by the signal determination circuit 49 to be not normal. It is determined that the obtained distance measurement data is not normal. If the determination in step S27 is affirmed, the process proceeds to step S28. If the determination in step S27 is negative, the process proceeds to step S30.

ステップS28では、ステップS26で取得した測距データを測定結果として出力する。   In step S28, the distance measurement data acquired in step S26 is output as a measurement result.

次のステップS29では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置100への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップS29での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップS22に戻り次の受光信号に基づいて測定を行う。   In the next step S29, it is determined whether or not the measurement is completed. Specifically, the determination here is affirmed when the supply of power to the object detection apparatus 100 is stopped, and is denied when the supply is not stopped. If the determination in step S29 is affirmed, the flow is ended, and if denied, the process returns to step S22 to perform measurement based on the next light reception signal.

ステップS30では、ステップS26で取得した測距データにフラグを付加する。すなわち、メモリ内において、ステップS27で正常でないと判断された測距データにフラグを付加する。   In step S30, a flag is added to the distance measurement data acquired in step S26. That is, in the memory, a flag is added to the distance measurement data determined to be not normal in step S27.

次のステップS31では、同一フレーム内で先に取得されたフラグが付加されていない測距データ(正常な測距データ)があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップS32に移行し、否定されるとステップS22に戻る。   In the next step S31, it is determined whether or not there is ranging data (normal ranging data) to which the flag acquired earlier is not added in the same frame. If the determination here is affirmed, the process proceeds to step S32, and if denied, the process returns to step S22.

ステップS32では、測距データにフラグが付加された走査位置における測定結果として、フラグが付加されていない測距データのうち直近の測距データ(詳しくは同一フレーム内で既に取得されている正常な測距データのうち直近の走査位置の測距データ)を出力する。ステップS32が実行されるとステップS29に移行する。   In step S32, as the measurement result at the scanning position where the flag is added to the distance measurement data, the latest distance measurement data among the distance measurement data to which the flag is not added (more specifically, the normal data already acquired in the same frame) The distance measurement data of the nearest scanning position among the distance measurement data is output. If step S32 is performed, it will transfer to step S29.

以上説明した測距処理2では、ある走査位置(画素)で異常な測距データが取得されたときに該走査位置の測定結果として、同一フレーム内で既に取得されている正常な測距データのうち直近の走査位置の測距データを速やかに出力するので、画素毎の測定結果を高速かつ高精度に出力できる測距装置として物体検出装置100を機能させることができる。   In the distance measurement processing 2 described above, when abnormal distance measurement data is acquired at a certain scanning position (pixel), normal distance measurement data already acquired in the same frame as a measurement result of the scanning position. Among them, the distance measurement data of the nearest scanning position is quickly output, so that the object detection device 100 can be functioned as a distance measurement device capable of outputting the measurement result for each pixel at high speed and with high accuracy.

<測距処理3>
測距処理3について図29を用いて説明する。図29のフローチャートは、時間計測部45及び測定制御部46を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理3は、物体検出装置100に電力が供給されたときに開始される。
<Ranging process 3>
Ranging process 3 will be described with reference to FIG. The flowchart of FIG. 29 is based on a processing algorithm executed by an operation system including the time measurement unit 45 and the measurement control unit 46. Ranging process 3 is started when the object detection apparatus 100 is supplied with power.

最初のステップS41では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したLD駆動信号をLD駆動部12に出力してLD11に駆動電流を印加し、該LD11をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー26で偏向する。   In the first step S41, the effective scanning area is optically scanned. Specifically, an LD drive signal generated based on the synchronization signal is output to the LD drive unit 12 to apply a drive current to the LD 11, causing the LD 11 to emit a pulse, and the pulse light is deflected by the rotating mirror 26 that rotates. Do.

次のステップS42では、受光信号が閾値Vth1を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路44からハイレベル信号1が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップS42での判断が肯定されるとステップS43に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。   In the next step S42, it is determined whether the light reception signal crosses the threshold value Vth1. That is, it is determined whether a light reception signal is detected. The determination here is affirmed when the high level signal 1 is output from the binarization circuit 44, and is denied when it is not output. If the determination in step S42 is affirmed, the process proceeds to step S43, and if the determination is denied, the same determination is performed again.

ステップS43では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がVth1を最初に横切ってから次に横切るまでの時間(P4−P1)、すなわちハイレベル信号1のパルス幅に光速を乗じて得られた距離を受光信号のパルス幅として出力する。   In step S43, the pulse width of the light reception signal is calculated. Specifically, the time from when the light reception signal first crosses Vth1 to the next (P4-P1), that is, the pulse width of high level signal 1 multiplied by the speed of light is the pulse width of the light reception signal Output as

次のステップS44では、受光信号が閾値Vth2を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路44からハイレベル信号2が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップS44での判断が肯定されるとステップS45に移行し、否定されるとステップS51に移行する。   In the next step S44, it is determined whether the light reception signal crosses the threshold value Vth2. The determination here is affirmed when the high level signal 2 is output from the binarization circuit 44, and negated when it is not output. If the determination in step S44 is affirmed, the process proceeds to step S45. If the determination in step S44 is negative, the process proceeds to step S51.

ステップS45では、受光信号が閾値Vth1を最初に横切る点と該受光信号が閾値Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路44からのハイレベル信号1の立ち上がりタイミングP1及びハイレベル信号2の立ち上がりタイミングP2と、Vth1、Vth2と、上記(1)式を用いて傾きを算出する。   In step S45, the slope of a straight line passing through the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth1 and the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth2 is calculated. Specifically, the inclination is calculated using the rising timing P1 of the high level signal 1 from the binarization circuit 44, the rising timing P2 of the high level signal 2, Vth1 and Vth2, and the above equation (1).

次のステップS46では、受光信号が正常であるか否かを判断する。具体的には、信号判定回路49で正常であると判定された受光信号は正常であると判断し、信号判定回路49で正常でないと判定された受光信号は正常でないと判断する。ステップS46での判断が肯定されるとステップS47に移行し、否定されるとステップS55に移行する。   In the next step S46, it is determined whether the light reception signal is normal. Specifically, the light reception signal judged to be normal by the signal judgment circuit 49 is judged to be normal, and the light reception signal judged to be not normal by the signal judgment circuit 49 is judged to be not normal. If the determination in step S46 is affirmed, the process proceeds to step S47. If the determination in step S46 is negative, the process proceeds to step S55.

次のステップS47では、当該受光信号を対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。   In the next step S47, the light reception signal is associated with the corresponding scanning position and temporarily stored in the memory.

次のステップS48では、測距データ取得処理Qを実施する。測距データ取得処理Qの詳細は後述する。   In the next step S48, distance measurement data acquisition processing Q is performed. Details of the distance measurement data acquisition processing Q will be described later.

次のステップS49では、ステップS48で取得した測距データを測定結果として出力する。ステップS49が実行されるとステップS50に移行する。   In the next step S49, the distance measurement data acquired in step S48 is output as a measurement result. If step S49 is performed, it will transfer to step S50.

ステップS50では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置100への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップS50での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップS42に戻り次の受光信号に基づいて測定を行う。   In step S50, it is determined whether the measurement is completed. Specifically, the determination here is affirmed when the supply of power to the object detection apparatus 100 is stopped, and is denied when the supply is not stopped. If the determination in step S50 is affirmed, the flow is ended, and if denied, the process returns to step S42 to perform measurement based on the next light reception signal.

ステップS51では、受光信号が正常であるか否かを判断する。ここでの判断は、ステップS43で算出された受光信号のパルス幅が、振幅が|Vth2−Vth1|となる正常な受光信号のパルス幅と同等な場合に肯定され、該パルス幅を上回る場合に否定される。ステップS51での判断が肯定されるとステップS52に移行し、否定されるとステップS55に移行する。   In step S51, it is determined whether the light reception signal is normal. The determination here is affirmed when the pulse width of the light reception signal calculated in step S43 is equal to the pulse width of the normal light reception signal whose amplitude is | Vth2-Vth1 |, and exceeds the pulse width. Denied. If the determination in step S51 is affirmed, the process proceeds to step S52. If the determination in step S51 is negative, the process proceeds to step S55.

ステップS52では、当該受光信号を対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。   In step S52, the light reception signal is associated with the corresponding scanning position and temporarily stored in the memory.

次のステップS53では、測距データ取得処理Qを実施する。測距データ取得処理Qの詳細は後述する。   In the next step S53, distance measurement data acquisition processing Q is performed. Details of the distance measurement data acquisition processing Q will be described later.

次のステップS54では、ステップS53で取得した測距データを測定結果として出力する。ステップS54が実行されるとステップS50に移行する。   In the next step S54, the distance measurement data acquired in step S53 is output as a measurement result. If step S54 is performed, it will transfer to step S50.

ステップS55では、当該受光信号にフラグを付加し、対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。すなわち、メモリ内において、ステップS46で正常でないと判断された受光信号にフラグを付加する。   In step S55, a flag is added to the light reception signal, and the flag is temporarily stored in the memory in association with the corresponding scanning position. That is, in the memory, a flag is added to the light reception signal determined to be not normal in step S46.

次のステップS56では、同一フレーム内で先に取得されているフラグが付加されていない受光信号があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップS57に移行し、否定されるとステップS42に戻る。   In the next step S56, it is determined whether or not there is a light reception signal to which the previously acquired flag is not added in the same frame. If the determination here is affirmed, the process proceeds to step S57, and if denied, the process returns to step S42.

ステップS57では、受光信号にフラグが付加された走査位置における測定結果として、フラグが付加されていない受光信号に基づいて取得した測距データのうち最小の測距データを出力する(詳しくは同一フレーム内で既に取得されている正常な受光信号に基づく測距データのうち最小の測距データを出力する)。ステップS57が実行されるとステップS50に移行する。   In step S57, as the measurement result at the scanning position where the flag is added to the light reception signal, the smallest distance measurement data among the distance measurement data acquired based on the light reception signal to which the flag is not added is output. The smallest distance measurement data out of the distance measurement data based on the normal light reception signal already acquired inside is output). If step S57 is performed, it will transfer to step S50.

以上説明した測距処理3では、ある走査位置(画素)で異常な受光信号に基づく測距データが取得されたときに該走査位置の測定結果として、同一フレーム内で既に取得されている正常な受光信号に基づく測距データのうち最小の測距データを速やかに出力するので、画素毎の測定結果を高速に出力できる安全性を重視した測距装置として物体検出装置100を機能させることができる。   In the distance measurement process 3 described above, when distance measurement data based on an abnormal light reception signal is acquired at a certain scanning position (pixel), a normal measurement already acquired in the same frame as a measurement result of the scanning position. Since the minimum distance measurement data among the distance measurement data based on the light reception signal is rapidly output, the object detection device 100 can function as a distance measurement device that places importance on safety that can output measurement results for each pixel at high speed. .

<測距処理4>
測距処理4について図30を用いて説明する。図30のフローチャートは、時間計測部45及び測定制御部46を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理4は、物体検出装置100に電力が供給されたときに開始される。
<Distance measurement process 4>
The distance measurement process 4 will be described with reference to FIG. The flowchart of FIG. 30 is based on a processing algorithm executed by an operation system including the time measurement unit 45 and the measurement control unit 46. The ranging process 4 is started when the object detection apparatus 100 is supplied with power.

最初のステップS61では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したLD駆動信号をLD駆動部12に出力してLD11に駆動電流を印加し、該LD11をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー26で偏向する。   In the first step S61, the effective scanning area is optically scanned. Specifically, an LD drive signal generated based on the synchronization signal is output to the LD drive unit 12 to apply a drive current to the LD 11, causing the LD 11 to emit a pulse, and the pulse light is deflected by the rotating mirror 26 that rotates. Do.

次のステップS62では、受光信号が閾値Vth1を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路44からハイレベル信号1が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップS62での判断が肯定されるとステップS63に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。   In the next step S62, it is determined whether the light reception signal crosses the threshold value Vth1. That is, it is determined whether a light reception signal is detected. The determination here is affirmed when the high level signal 1 is output from the binarization circuit 44, and is denied when it is not output. If the determination in step S62 is affirmative, the process proceeds to step S63, and if the determination is negative, the same determination is again made.

ステップS63では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がVth1を最初に横切ってから次に横切るまでの時間(P4−P1)、すなわちハイレベル信号1のパルス幅に光速を乗じて得られた距離を受光信号のパルス幅として出力する。   In step S63, the pulse width of the light reception signal is calculated. Specifically, the time from when the light reception signal first crosses Vth1 to the next (P4-P1), that is, the pulse width of high level signal 1 multiplied by the speed of light is the pulse width of the light reception signal Output as

次のステップS64では、受光信号が閾値Vth2を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路44からハイレベル信号2が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップS64での判断が肯定されるとステップS65に移行し、否定されるとステップS71に移行する。   In the next step S64, it is determined whether the light reception signal crosses the threshold value Vth2. The determination here is affirmed when the high level signal 2 is output from the binarization circuit 44, and negated when it is not output. If the determination in step S64 is affirmed, the process proceeds to step S65. If the determination in step S64 is negative, the process proceeds to step S71.

ステップS65では、受光信号が閾値Vth1を最初に横切る点と該受光信号が閾値Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路44からのハイレベル信号1の立ち上がりタイミングP1及びハイレベル信号2の立ち上がりタイミングP2と、Vth1、Vth2と、上記(1)式を用いて傾きを算出する。   In step S65, the slope of a straight line passing through the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth1 and the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth2 is calculated. Specifically, the inclination is calculated using the rising timing P1 of the high level signal 1 from the binarization circuit 44, the rising timing P2 of the high level signal 2, Vth1 and Vth2, and the above equation (1).

次のステップS66では、受光信号が正常であるか否かを判断する。具体的には、信号判定回路49で正常であると判定された受光信号は正常であると判断し、信号判定回路49で正常でないと判定された受光信号は正常でないと判断する。ステップS66での判断が肯定されるとステップS67に移行し、否定されるとステップS75に移行する。   In the next step S66, it is determined whether the light reception signal is normal. Specifically, the light reception signal judged to be normal by the signal judgment circuit 49 is judged to be normal, and the light reception signal judged to be not normal by the signal judgment circuit 49 is judged to be not normal. If the determination in step S66 is affirmed, the process proceeds to step S67. If the determination in step S66 is negative, the process proceeds to step S75.

次のステップS67では、当該受光信号を対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。   In the next step S67, the light reception signal is associated with the corresponding scanning position and temporarily stored in the memory.

次のステップS68では、測距データ取得処理Qを実施する。測距データ取得処理Qの詳細は後述する。   In the next step S68, distance measurement data acquisition processing Q is performed. Details of the distance measurement data acquisition processing Q will be described later.

次のステップS69では、ステップS68で取得した測距データを測定結果として出力する。ステップS69が実行されるとステップS70に移行する。   In the next step S69, the distance measurement data acquired in step S68 is output as a measurement result. If step S69 is performed, it will transfer to step S70.

ステップS70では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置100への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップS70での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップS62に戻り次の受光信号に基づいて測定を行う。   In step S70, it is determined whether the measurement is completed. Specifically, the determination here is affirmed when the supply of power to the object detection apparatus 100 is stopped, and is denied when the supply is not stopped. If the determination in step S70 is affirmed, the flow is ended, and if denied, the process returns to step S62 to perform measurement based on the next light reception signal.

ステップS71では、受光信号が正常であるか否かを判断する。ここでの判断は、ステップS43で算出された受光信号のパルス幅が、振幅が|Vth2−Vth1|となる正常な受光信号のパルス幅と同等な場合に肯定され、該パルス幅を上回る場合に否定される。ステップS71での判断が肯定されるとステップS72に移行し、否定されるとステップS75に移行する。   In step S71, it is determined whether the light reception signal is normal. The determination here is affirmed when the pulse width of the light reception signal calculated in step S43 is equal to the pulse width of the normal light reception signal whose amplitude is | Vth2-Vth1 |, and exceeds the pulse width. Denied. If the determination in step S71 is affirmed, the process proceeds to step S72. If the determination in step S71 is negative, the process proceeds to step S75.

ステップS72では、当該受光信号を対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に記憶する。   In step S72, the light reception signal is associated with the corresponding scanning position and temporarily stored in the memory.

次のステップS73では、測距データ取得処理Qを実施する。測距データ取得処理Qの詳細は後述する。   In the next step S73, distance measurement data acquisition processing Q is performed. Details of the distance measurement data acquisition processing Q will be described later.

次のステップS74では、ステップS73で取得した測距データを測定結果として出力する。ステップS74が実行されるとステップS70に移行する。   In the next step S74, the distance measurement data acquired in step S73 is output as a measurement result. If step S74 is performed, it will transfer to step S70.

ステップS75では、当該受光信号にフラグを付加し、対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。すなわち、メモリ内において、ステップS66で正常でないと判断された受光信号にフラグを付加する。   In step S75, a flag is added to the light reception signal, and the flag is temporarily stored in the memory in association with the corresponding scanning position. That is, in the memory, a flag is added to the light reception signal determined to be not normal in step S66.

次のステップS76では、同一フレーム内で先に取得されているフラグが付加されていない受光信号があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップS77に移行し、否定されるとステップS62に戻る。   In the next step S76, it is determined whether or not there is a light reception signal to which the previously acquired flag is not added in the same frame. If the determination here is affirmed, the process proceeds to step S77. If the determination is denied, the process returns to step S62.

ステップS77では、受光信号にフラグが付加された走査位置における測定結果として、フラグが付加されていない受光信号に基づいて取得した測距データのうち直近の測距データを出力する(詳しくは同一フレーム内で既に取得されている正常な受光信号のうち直近の走査位置の受光信号に基づく測距データを出力する)。ステップS77が実行されるとステップS70に移行する。   In step S77, as the measurement result at the scanning position where the flag is added to the light reception signal, the latest distance measurement data among the distance measurement data acquired based on the light reception signal to which the flag is not added is output. Among the normal light reception signals already acquired inside, the distance measurement data based on the light reception signal of the nearest scanning position is output). If step S77 is performed, it will transfer to step S70.

以上説明した測距処理4では、ある走査位置(画素)で異常な受光信号に基づく測距データが取得されたときに該走査位置の測定結果として、同一フレーム内で既に取得されている正常な受光信号に基づく測距データのうち直近の走査位置の測距データを速やかに出力するので、画素毎の測定結果を高精度かつ高速に出力できる測距装置として物体検出装置100を機能させることができる。   In the distance measurement process 4 described above, when distance measurement data based on an abnormal light reception signal is acquired at a certain scanning position (pixel), a normal measurement already acquired in the same frame as a measurement result of the scanning position. Since the distance measurement data of the nearest scanning position among the distance measurement data based on the light reception signal is promptly output, the object detection device 100 can be functioned as a distance measurement device capable of outputting the measurement result for each pixel with high accuracy and high speed. it can.

以下に、測距データ取得処理Qの具体例である測距データ取得処理1〜6について説明する。   Hereinafter, ranging data acquisition processes 1 to 6 which are specific examples of the ranging data acquisition process Q will be described.

<測距データ取得処理1>
先ず、測距データ取得処理1について図31のフローチャートを参照して説明する。
<Distance Measurement Data Acquisition Process 1>
First, ranging data acquisition processing 1 will be described with reference to the flowchart in FIG.

最初のステップT1では、受光信号が閾値Vth1を最初に横切る点と該受光信号が閾値Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きが算出されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップT2に移行し、否定されるとステップT7に移行する。   In the first step T1, it is determined whether the slope of a straight line passing through the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth1 and the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth2 is calculated. If the determination here is affirmed, the process proceeds to step T2, and if the determination is denied, the process proceeds to step T7.

次のステップT2では、算出された傾きが1.0E+08[V/s]以上か否かを判断する。ここで、1.0E+08[V/s]は、オペアンプ48における受光信号の飽和(以下では「第1の飽和」とも呼ぶ)の有無を判定する基準となる値(傾き)である(図15参照)。すなわち、算出された傾きが1.0E+08[V/s]以上の場合に第1の飽和が発生していると判定できる。ステップT2での判断が肯定されるとステップT3に移行し、否定されるとステップT7に移行する。   In the next step T2, it is determined whether the calculated inclination is 1.0E + 08 [V / s] or more. Here, 1.0E + 08 [V / s] is a value (slope) serving as a reference for determining the presence or absence of saturation (hereinafter also referred to as “first saturation”) of the light reception signal in the operational amplifier 48 (see FIG. 15). ). That is, it can be determined that the first saturation occurs when the calculated inclination is 1.0E + 08 [V / s] or more. If the determination in step T2 is affirmed, the process proceeds to step T3. If the determination in step T2 is negative, the process proceeds to step T7.

ステップT3では、算出された傾きが2.5E+08[V/s]以上か否かを判断する。ここで、2.5E+08[V/s]は、IV変換器43における受光信号の飽和(以下では「第2の飽和」とも呼ぶ)の有無を判定する基準となる値(傾き)である(図15参照)。すなわち、算出された傾きが2.5E+08[V/s]以上の場合に第2の飽和が発生していると判定できる。ステップT3での判断が肯定されるとステップT4に移行し、否定されるとステップT9に移行する。   In step T3, it is determined whether the calculated inclination is equal to or greater than 2.5E + 08 [V / s]. Here, 2.5E + 08 [V / s] is a value (slope) serving as a reference for determining the presence or absence of saturation (hereinafter also referred to as “second saturation”) of the light reception signal in the IV converter 43 (see FIG. 15). That is, it can be determined that the second saturation occurs when the calculated inclination is 2.5E + 08 [V / s] or more. If the determination in step T3 is affirmed, the process proceeds to step T4. If the determination in step T3 is negative, the process proceeds to step T9.

ステップT4では、算出された傾きとP0交差電圧Aから、時刻P0を算出する。具体的には、上記(2)式を用いて時刻P0を算出する。ここで、P0交差電圧Aは、2.5E+08[V/s](第2の飽和の場合)に対して設定された交差電圧である。   In step T4, time P0 is calculated from the calculated inclination and P0 crossover voltage A. Specifically, the time P0 is calculated using the equation (2). Here, the P0 crossover voltage A is a crossover voltage set for 2.5E + 08 [V / s] (in the case of the second saturation).

次のステップT5では、P0測距値を算出する。具体的には、LD11の発光タイミングから、ステップT4で算出された時刻P0までの時間を距離に換算し、その換算値の1/2をP0測距値として出力する。   In the next step T5, a P0 distance measurement value is calculated. Specifically, the time from the light emission timing of the LD 11 to the time P0 calculated in step T4 is converted into a distance, and 1/2 of the converted value is output as a P0 distance measurement value.

次のステップT6では、ステップT5で算出されたP0測距値と検量線Aから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Aは、P0交差電圧Aを用いて予め取得された、第2の飽和の場合のP0測距値と実距離の対応関係を表す検量線であり(図43参照)、その近似線(補正式)も自動的に計算される。ステップT6が実行されると、フローは終了する。
ここでは、検量線A、その補正式の例を図43に示したが、以下で説明する他の検量線、その補正式については、図43と同様の比例関係を表す直線、式になるため、図示を省略している。
In the next step T6, the distance to the object is acquired from the P0 distance measurement value calculated in step T5 and the calibration curve A, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Here, the calibration curve A is a calibration curve that represents the correspondence between the P0 distance measurement value and the actual distance in the case of the second saturation, which is acquired in advance using the P0 crossover voltage A (see FIG. 43), The approximate line (correction equation) is also calculated automatically. When step T6 is performed, the flow ends.
Here, an example of the calibration curve A and the correction formula thereof is shown in FIG. 43, but other calibration curves described below and the correction formula thereof are straight lines and formulas representing the same proportional relationship as in FIG. Illustration is omitted.

ステップT7では、Tm測距値を算出する。具体的には、LD11の発光タイミングから、二値化回路44からのハイレベル信号1の立ち上がりタイミングP1と立ち下がりタイミングP4の中間のタイミングまでの時間Tmを距離に換算し、その換算値の1/2をTm測距値として出力する。   In step T7, the Tm distance measurement value is calculated. Specifically, the time Tm from the light emission timing of the LD 11 to the intermediate timing between the rising timing P1 and the falling timing P4 of the high level signal 1 from the binarization circuit 44 is converted into a distance, and 1 / 2 is output as the Tm range value.

次のステップT8では、ステップT7で算出されたTm測距値と検量線Cから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Cは、予め取得された、Tm測距値と実距離の対応関係を表す検量線である。そこで、検量線Cから、ステップT7で算出されたTm測距値に対応する実距離を物体までの距離として取得する。ステップT8が実行されると、フローは終了する。   In the next step T8, the distance to the object is acquired from the Tm distance measurement value calculated in step T7 and the calibration curve C, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Here, the calibration curve C is a calibration curve that represents the correspondence between the Tm distance measurement value and the actual distance, which is acquired in advance. Therefore, from the calibration curve C, the actual distance corresponding to the Tm distance measurement value calculated in step T7 is acquired as the distance to the object. When step T8 is performed, the flow ends.

ステップT9では、算出された傾きとP0交差電圧Bから、時刻P0を算出する。具体的には、上記(2)式を用いて時刻P0を算出することができる。ここで、P0交差電圧Bは、1.0E+08[V/s](第1の飽和の場合)に対して設定された交差電圧である。   In step T9, time P0 is calculated from the calculated inclination and P0 crossover voltage B. Specifically, the time P0 can be calculated using the equation (2). Here, the P0 crossover voltage B is a crossover voltage set for 1.0E + 08 [V / s] (in the case of the first saturation).

次のステップT10では、P0測距値を算出する。具体的には、LD11の発光タイミングから、ステップT9で算出された時刻P0までの時間を距離に換算し、その換算値の1/2をP0測距値として出力する。   In the next step T10, a P0 distance measurement value is calculated. Specifically, the time from the light emission timing of the LD 11 to the time P0 calculated in step T9 is converted into a distance, and 1/2 of the converted value is output as a P0 distance measurement value.

次のステップT11では、算出されたP0測距値と検量線Bから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Bは、P0交差電圧Bを用いて予め取得された、第1の飽和の場合のP0測距値と実距離の関係を表す検量線である。ステップT11が実行されると、フローは終了する。   In the next step T11, the distance to the object is obtained from the calculated P0 distance measurement value and the calibration curve B, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Here, the calibration curve B is a calibration curve representing the relationship between the P0 distance measurement value in the case of the first saturation and the actual distance, which is acquired in advance using the P0 crossover voltage B. After step T11 is performed, the flow ends.

以上説明した測距データ取得処理1では、第1及び第2の飽和それぞれに対応する交差電圧を用いてP0測距を行うので、第1及び第2の飽和のいずれが生じても高精度な測距が可能である。   In the distance measurement data acquisition processing 1 described above, since P0 distance measurement is performed using the cross voltage corresponding to each of the first and second saturations, high accuracy is obtained regardless of whether the first or second saturation occurs. Ranging is possible.

<測距データ取得処理2>
次に、測距データ取得処理2について図32のフローチャートを参照して説明する。
<Distance measurement data acquisition processing 2>
Next, ranging data acquisition processing 2 will be described with reference to the flowchart of FIG.

最初のステップT21では、受光信号が閾値Vth1を最初に横切る点と該受光信号が閾値Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きが算出されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップT22に移行し、否定されるとステップT26に移行する。   In the first step T21, it is determined whether the inclination of a straight line passing through a point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth1 and a point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth2 is calculated. If the determination here is affirmed, the process proceeds to step T22. If the determination is denied, the process proceeds to step T26.

次のステップT22では、算出された傾きが1.0E+08[V/s]以上か否かを判断する。ここで、1.0E+08[V/s]は、オペアンプ48における受光信号の飽和(第1の飽和)の有無を判定する基準となる値(傾き)である(図15参照)。すなわち、算出された傾きが1.0E+08[V/s]以上の場合に第1の飽和が発生していると判定できる。ステップT22での判断が肯定されるとステップT23に移行し、否定されるとステップT26に移行する。   In the next step T22, it is determined whether or not the calculated inclination is 1.0E + 08 [V / s] or more. Here, 1.0E + 08 [V / s] is a value (slope) serving as a reference for determining the presence or absence of saturation (first saturation) of the light reception signal in the operational amplifier 48 (see FIG. 15). That is, it can be determined that the first saturation occurs when the calculated inclination is 1.0E + 08 [V / s] or more. If the determination in step T22 is affirmed, the process proceeds to step T23. If the determination in step T22 is negative, the process proceeds to step T26.

ステップT23では、算出された傾きとP0交差電圧Bから、時刻P0を算出する。具体的には、上記(2)式を用いて時刻P0を算出する。ここで、P0交差電圧Bは、1.0E+08[V/s](第1の飽和の場合)に対して設定された交差電圧である。   In step T23, time P0 is calculated from the calculated inclination and P0 crossover voltage B. Specifically, the time P0 is calculated using the equation (2). Here, the P0 crossover voltage B is a crossover voltage set for 1.0E + 08 [V / s] (in the case of the first saturation).

次のステップT24では、P0測距値を算出する。具体的には、LD11の発光タイミングから、ステップT23で算出された時刻P0までの時間を距離に換算し、その換算値の1/2をP0測距値として出力する。   In the next step T24, a P0 distance measurement value is calculated. Specifically, the time from the light emission timing of the LD 11 to the time P0 calculated in step T23 is converted into a distance, and 1/2 of the converted value is output as a P0 distance measurement value.

次のステップT25では、ステップT24で算出されたP0測距値と検量線Bから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Bは、P0交差電圧Bを用いて予め取得された、第1の飽和の場合のP0測距値と実距離の関係を表す検量線である。ステップT25が実行されると、フローは終了する。   In the next step T25, the distance to the object is acquired from the P0 distance measurement value calculated in step T24 and the calibration curve B, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Here, the calibration curve B is a calibration curve representing the relationship between the P0 distance measurement value in the case of the first saturation and the actual distance, which is acquired in advance using the P0 crossover voltage B. After step T25 is performed, the flow ends.

ステップT26では、Tm測距値を算出する。具体的には、LD11の発光タイミングから、二値化回路44からのハイレベル信号1の立ち上がりタイミングP1と立ち下がりタイミングP4の中間のタイミングまでの時間Tmを距離に換算し、その換算値の1/2をTm測距値として出力する。   At step T26, a Tm distance measurement value is calculated. Specifically, the time Tm from the light emission timing of the LD 11 to the intermediate timing between the rising timing P1 and the falling timing P4 of the high level signal 1 from the binarization circuit 44 is converted into a distance, and 1 / 2 is output as the Tm range value.

次のステップT27では、ステップT26で算出されたTm測距値と検量線Cから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Cは、予め取得された、Tm測距値と実距離の関係を表す検量線である。そこで、検量線Cから、ステップT26で算出されたTm測距値に対応する実距離を物体までの距離として取得する。ステップT27が実行されると、フローは終了する。   In the next step T27, the distance to the object is acquired from the Tm distance measurement value calculated in step T26 and the calibration curve C, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Here, the calibration curve C is a calibration curve that represents the relationship between the Tm distance measurement value and the actual distance, which is acquired in advance. Therefore, from the calibration curve C, the actual distance corresponding to the Tm distance measurement value calculated in step T26 is acquired as the distance to the object. After step T27 is performed, the flow ends.

以上の説明から分かるように測距データ取得処理2では、第1の飽和となった場合に一律に交差電圧Bを用いてP0を算出しているが、第1の飽和から第2の飽和(過飽和)へ移行しない限り、P0の値に誤差は発生しない。したがって、測距データ取得処理2は、光検出系40のIV変換器43において第2の飽和(過飽和)が発生し難い場合(例えばIV変換器43における飽和電圧が高い場合)に、制御を簡易化できる点で有効である。   As can be understood from the above description, in the distance measurement data acquisition processing 2, P0 is uniformly calculated using the cross voltage B when the first saturation occurs, but the first saturation to the second saturation ( There is no error in the value of P0 unless transitioning to oversaturation). Therefore, distance measurement data acquisition processing 2 simplifies the control when second saturation (supersaturation) is difficult to occur in IV converter 43 of light detection system 40 (for example, when the saturation voltage in IV converter 43 is high) It is effective in that it can be

<測距データ取得処理3>
次に、測距データ取得処理3について図33のフローチャートを参照して説明する。
<Distance measurement data acquisition processing 3>
Next, ranging data acquisition processing 3 will be described with reference to the flowchart of FIG.

最初のステップT31では、受光信号が閾値Vth1を最初に横切る点と該受光信号が閾値Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きが算出されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップT32に移行し、否定されるとステップT35に移行する。   In the first step T31, it is determined whether the slope of a straight line passing through the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth1 and the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth2 is calculated. If the determination here is affirmed, the process proceeds to step T32, and if the determination is denied, the process proceeds to step T35.

ステップT32では、算出された傾きとP0交差電圧Bから、時刻P0を算出する。具体的には、上記(2)式を用いて時刻P0を算出する。ここで、P0交差電圧Bは、1.0E+08[V/s](第1の飽和の場合)に対して設定された交差電圧である。   In step T32, time P0 is calculated from the calculated inclination and P0 crossover voltage B. Specifically, the time P0 is calculated using the equation (2). Here, the P0 crossover voltage B is a crossover voltage set for 1.0E + 08 [V / s] (in the case of the first saturation).

次のステップT33では、P0測距値を算出する。具体的には、LD11の発光タイミングから、ステップT32で算出された時刻P0までの時間を距離に換算し、その換算値の1/2をP0測距値として出力する。   In the next step T33, a P0 distance measurement value is calculated. Specifically, the time from the light emission timing of the LD 11 to the time P0 calculated in step T32 is converted into a distance, and 1/2 of the converted value is output as a P0 distance measurement value.

次のステップT34では、ステップT33で算出されたP0測距値と検量線Bから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Bは、交差電圧Bを用いて予め取得された、第1の飽和の場合のP0測距値と実距離の関係を表す検量線である。ステップT34が実行されると、フローは終了する。   In the next step T34, the distance to the object is acquired from the P0 distance measurement value calculated in step T33 and the calibration curve B, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Here, the calibration curve B is a calibration curve which represents the relationship between the P0 distance measurement value in the case of the first saturation and the actual distance, which is acquired in advance using the crossover voltage B. After step T34 is executed, the flow ends.

ステップT35では、Tm測距値を算出する。具体的には、LD11の発光タイミングから、二値化回路44からのハイレベル信号1の立ち上がりタイミングP1と立ち下がりタイミングP4の中間のタイミングまでの時間Tmを距離に換算し、その換算値の1/2をTm測距値として出力する。   At step T35, a Tm distance measurement value is calculated. Specifically, the time Tm from the light emission timing of the LD 11 to the intermediate timing between the rising timing P1 and the falling timing P4 of the high level signal 1 from the binarization circuit 44 is converted into a distance, and 1 / 2 is output as the Tm range value.

次のステップT36では、ステップT35で算出されたTm測距値と検量線Cから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Cは、予め取得された、Tm測距値と実距離の関係を表す検量線である。そこで、検量線Cから、ステップT35で算出されたTm測距値に対応する実距離を物体までの距離として取得する。ステップT36が実行されると、フローは終了する。   In the next step T36, the distance to the object is obtained from the Tm distance measurement value calculated in step T35 and the calibration curve C, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Here, the calibration curve C is a calibration curve that represents the relationship between the Tm distance measurement value and the actual distance, which is acquired in advance. Therefore, from the calibration curve C, the actual distance corresponding to the Tm distance measurement value calculated in step T35 is acquired as the distance to the object. After step T36 is performed, the flow ends.

以上の説明から分かるように測距データ取得処理3では、受光信号が閾値Vth2を横切る場合に一律に交差電圧Bを用いて時刻P0を算出しているが、該時刻P0を用いたP0測距により受光信号の飽和(第1の飽和)の有無によらず正確な測距が可能である。また、測距データ取得処理3でも、第1の飽和から第2の飽和(過飽和)へ移行しない限り、P0の値に誤差は発生しない。したがって、測距データ取得処理3は、光検出系40のIV変換器43において第2の飽和が発生し難い場合(例えばIV変換器43における飽和電圧が高い場合)に、制御をより簡易化できる点で有効である。   As can be understood from the above description, in the distance measurement data acquisition processing 3, the time P0 is calculated using the cross voltage B uniformly when the light reception signal crosses the threshold value Vth2, but P0 distance measurement using the time P0 As a result, accurate distance measurement is possible regardless of the presence or absence of saturation (first saturation) of the light reception signal. Further, even in the distance measurement data acquisition processing 3, an error does not occur in the value of P0 unless transition from the first saturation to the second saturation (supersaturation) occurs. Therefore, distance measurement data acquisition processing 3 can further simplify control when second saturation is unlikely to occur in IV converter 43 of light detection system 40 (for example, when the saturation voltage in IV converter 43 is high) It is effective at the point.

<測距データ取得処理4>
次に、測距データ取得処理4について図34のフローチャートを参照して説明する。
<Distance measurement data acquisition processing 4>
Next, ranging data acquisition processing 4 will be described with reference to the flowchart in FIG.

最初のステップT41では、受光信号が閾値Vth1を最初に横切る点と該受光信号が閾値Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きが算出されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップT42に移行し、否定されるとステップT45に移行する。   In the first step T41, it is determined whether the inclination of a straight line passing through a point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth1 and a point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth2 is calculated. If the determination here is affirmed, the process proceeds to step T42. If the determination is denied, the process proceeds to step T45.

ステップT42では、算出された傾きが1.0E+08[V/s]以上か否かを判断する。ここで、1.0E+08[V/s]は、オペアンプ48における受光信号の飽和(第1の飽和)の有無を判定する基準となる値(傾き)である(図15参照)。すなわち、算出された傾きが1.0E+08[V/s]以上の場合に第1の飽和が発生していると判定できる。ステップT42での判断が肯定されるとステップT43に移行し、否定されるとステップT45に移行する。   In step T42, it is determined whether the calculated inclination is 1.0E + 08 [V / s] or more. Here, 1.0E + 08 [V / s] is a value (slope) serving as a reference for determining the presence or absence of saturation (first saturation) of the light reception signal in the operational amplifier 48 (see FIG. 15). That is, it can be determined that the first saturation occurs when the calculated inclination is 1.0E + 08 [V / s] or more. If the determination in step T42 is affirmed, the process proceeds to step T43. If the determination in step T42 is negative, the process proceeds to step T45.

ステップT43では、Tr測距値を算出する。具体的には、発光タイミングから、二値化回路44からのハイレベル信号1の立ち上がりタイミングP1までの時間を距離に換算し、その換算値の1/2をTr測距値として出力する。   At step T43, a Tr distance measurement value is calculated. Specifically, the time from the light emission timing to the rise timing P1 of the high level signal 1 from the binarization circuit 44 is converted into a distance, and 1/2 of the converted value is output as the Tr distance measurement value.

次のステップT44では、算出された傾きとステップT43で算出されたTr測距値と検量線Dから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置と関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Dは、Tr測距値から実距離を差し引いた値(測距誤差)と、受光信号の立ち上がりの傾きとの関係を表す検量線である(図12参照)。そこで、検量線Dから、算出された傾きに対応する測距誤差を取得し、該測距誤差をステップT43で算出されたTr測距値から差し引くことで物体までの距離を取得することができる。ステップT44が実行されると、フローは終了する。   In the next step T44, the distance to the object is obtained from the calculated inclination and the Tr distance measurement value calculated in step T43 and the calibration curve D, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Save to Here, the calibration curve D is a calibration curve representing the relationship between the value obtained by subtracting the actual distance from the Tr distance measurement value (distance measurement error) and the slope of the rising edge of the light reception signal (see FIG. 12). Therefore, the distance measurement error corresponding to the calculated inclination is obtained from the calibration curve D, and the distance to the object can be obtained by subtracting the distance measurement error from the Tr distance measurement value calculated in step T43. . After step T44 is executed, the flow ends.

ステップT45では、Tm測距値を算出する。具体的には、LD11の発光タイミングから、二値化回路44からのハイレベル信号1の立ち上がりタイミングP1と立ち下がりタイミングP4の中間のタイミングまでの時間Tmを距離に換算し、その換算値の1/2をTm測距値として出力する。   At step T45, a Tm distance measurement value is calculated. Specifically, the time Tm from the light emission timing of the LD 11 to the intermediate timing between the rising timing P1 and the falling timing P4 of the high level signal 1 from the binarization circuit 44 is converted into a distance, and 1 / 2 is output as the Tm range value.

次のステップT46では、ステップT45で算出されたTm測距値と検量線Cから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置と関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Cは、予め取得された、Tm測距値と実距離の関係を表す検量線である。そこで、検量線Cから、ステップT45で算出されたTm測距値に対応する実距離を物体までの距離として取得する。ステップT46が実行されると、フローは終了する。   In the next step T46, the distance to the object is acquired from the Tm distance measurement value calculated in step T45 and the calibration curve C, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Here, the calibration curve C is a calibration curve that represents the relationship between the Tm distance measurement value and the actual distance, which is acquired in advance. Therefore, from the calibration curve C, the actual distance corresponding to the Tm distance measurement value calculated in step T45 is acquired as the distance to the object. After step T46 is performed, the flow ends.

以上の説明から分かるように測距データ取得処理4では、第1の飽和となった場合に一律に受光信号の立ち上がりの傾きを用いてTr測距値を補正しているが、第1の飽和から第2の飽和(過飽和)へ移行しない限り、ほぼ正確な測距値を得ることができる。したがって、測距データ取得処理4は、光検出系40のIV変換器43において第2の飽和が発生し難い場合(例えばIV変換器43における飽和電圧が高い場合)に、制御を簡易化できる点で有効である。   As can be understood from the above description, in the distance measurement data acquisition processing 4, the Tr distance measurement value is uniformly corrected using the rising slope of the light reception signal when the first saturation occurs, but the first saturation As long as it does not shift to the second saturation (super saturation), it is possible to obtain an almost accurate distance measurement value. Therefore, distance measurement data acquisition processing 4 can simplify control when second saturation is unlikely to occur in IV converter 43 of light detection system 40 (for example, when the saturation voltage in IV converter 43 is high). Is effective.

<測距データ取得処理5>
次に、測距データ取得処理5について図35のフローチャートを参照して説明する。
<Distance measurement data acquisition processing 5>
Next, ranging data acquisition processing 5 will be described with reference to the flowchart of FIG.

最初のステップT51では、受光信号が閾値Vth1を最初に横切る点と該受光信号が閾値Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きが算出されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップT52に移行し、否定されるとステップT54に移行する。   In the first step T51, it is determined whether the slope of a straight line passing through a point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth1 and a point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth2 is calculated. If the determination here is affirmed, the process proceeds to step T52, and if the determination is denied, the process proceeds to step T54.

ステップT52では、Tr測距値を算出する。具体的には、発光タイミングから、二値化回路44からのハイレベル信号1の立ち上がりタイミングP1までの時間を距離に換算し、その換算値の1/2をTr測距値として出力する。   At step T52, a Tr distance measurement value is calculated. Specifically, the time from the light emission timing to the rise timing P1 of the high level signal 1 from the binarization circuit 44 is converted into a distance, and 1/2 of the converted value is output as the Tr distance measurement value.

次のステップT53では、算出された傾きとステップT52で算出されたTr測距値と検量線Dから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Dは、Tr測距値から実距離を差し引いた値(測距誤差)と、受光信号の立ち上がりの傾きとの関係を表す検量線である(図12参照)。そこで、検量線Dから、算出された傾きに対応する測距誤差を取得し、該測距誤差をステップT52で算出されたTr測距値から差し引くことで物体までの距離を取得することができる。ステップT53が実行されると、フローは終了する。   In the next step T53, the distance to the object is obtained from the calculated inclination and the Tr distance measurement value calculated in step T52 and the calibration curve D, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Save to Here, the calibration curve D is a calibration curve representing the relationship between the value obtained by subtracting the actual distance from the Tr distance measurement value (distance measurement error) and the slope of the rising edge of the light reception signal (see FIG. 12). Therefore, the distance measurement error corresponding to the calculated inclination is obtained from the calibration curve D, and the distance to the object can be obtained by subtracting the distance measurement error from the Tr distance measurement value calculated in step T52. . After step T53 is executed, the flow ends.

ステップT54では、Tm測距値を算出する。具体的には、LD11の発光タイミングから、二値化回路44からのハイレベル信号1の立ち上がりタイミングP1と立ち下がりタイミングP4の中間のタイミングまでの時間Tmを距離に換算し、その換算値の1/2をTm測距値として出力する。   At step T54, a Tm distance measurement value is calculated. Specifically, the time Tm from the light emission timing of the LD 11 to the intermediate timing between the rising timing P1 and the falling timing P4 of the high level signal 1 from the binarization circuit 44 is converted into a distance, and 1 / 2 is output as the Tm range value.

次のステップT55では、ステップT54で算出されたTm測距値と検量線Cから、物体までの距離を取得する。ここで、検量線Cは、予め取得された、Tm測距値と実距離の関係を表す検量線である。そこで、検量線Cから、ステップT54で算出されたTm測距値に対応する実距離を物体までの距離として取得する。ステップT55が実行されると、フローは終了する。   In the next step T55, the distance to the object is acquired from the Tm distance measurement value calculated in step T54 and the calibration curve C. Here, the calibration curve C is a calibration curve that represents the relationship between the Tm distance measurement value and the actual distance, which is acquired in advance. Therefore, from the calibration curve C, the actual distance corresponding to the Tm distance measurement value calculated in step T54 is acquired as the distance to the object. After step T55 is executed, the flow ends.

以上の説明から分かるように測距データ取得処理5では、受光信号が閾値Vth2を横切る場合に一律に受光信号の立ち上がりの傾きを用いてTr測距値を補正しているが、受光信号の飽和(第1の飽和)の有無によらず、正確な測距が可能である。また、測距データ取得処理5でも、第1の飽和から第2の飽和(過飽和)へ移行しない限り、ほぼ正確な測距値を得ることができる。したがって、測距データ取得処理5は、光検出系40のIV変換器43において第2の飽和が発生し難い場合(例えばIV変換器43における飽和電圧が高い場合)に、制御をより簡易化できる点で有効である。   As can be understood from the above description, in the distance measurement data acquisition processing 5, when the light reception signal crosses the threshold value Vth2, the Tr distance measurement value is uniformly corrected using the rising slope of the light reception signal. Accurate ranging is possible regardless of the presence or absence of (first saturation). Further, even in the distance measurement data acquisition process 5, substantially accurate distance measurement values can be obtained as long as the transition from the first saturation to the second saturation (supersaturation) is not made. Therefore, the distance measurement data acquisition processing 5 can simplify the control more when the second saturation is hard to occur in the IV converter 43 of the light detection system 40 (for example, when the saturation voltage in the IV converter 43 is high) It is effective at the point.

<測距データ取得処理6>
次に、測距データ取得処理6について図36のフローチャートを参照して説明する。
<Distance measurement data acquisition processing 6>
Next, distance measurement data acquisition processing 6 will be described with reference to the flowchart in FIG.

最初のステップT61では、算出されたパルス幅が6[m]以上か否かを判断する。ここで、6[m]は、オペアンプ48における受光信号の飽和(第1の飽和)の有無を判定する基準となる値(パルス幅)である(図15参照)。すなわち、算出されたパルス幅が6[m]以上の場合に第1の飽和が発生していると判定できる。ステップT61での判断が肯定されるとステップT62に移行し、否定されるとステップT64に移行する。   In the first step T61, it is determined whether the calculated pulse width is 6 [m] or more. Here, 6 [m] is a value (pulse width) serving as a reference for determining the presence or absence of saturation (first saturation) of the light reception signal in the operational amplifier 48 (see FIG. 15). That is, it can be determined that the first saturation occurs when the calculated pulse width is 6 [m] or more. If the determination in step T61 is affirmed, the process proceeds to step T62. If the determination in step T61 is negative, the process proceeds to step T64.

ステップT62では、Tr測距値を算出する。具体的には、LD11の発光タイミングから、二値化回路44からのハイレベル信号1の立ち上がりタイミングP1までの時間を距離に換算し、その換算値の1/2をTr測距値として出力する。   At step T62, a Tr distance measurement value is calculated. Specifically, the time from the light emission timing of the LD 11 to the rising timing P1 of the high level signal 1 from the binarization circuit 44 is converted into a distance, and 1/2 of the converted value is output as a Tr distance measurement value. .

次のステップT63では、算出されたパルス幅とステップT62で算出されたTr測距値と検量線Eから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Eは、Tr測距値から実距離を差し引いた値(測距誤差)と、受光信号のパルス幅との関係を表す検量線である。この検量線は、図12と図15に基づいて作成することができる。そこで、検量線Eから、算出されたパルス幅に対応する測距誤差を取得し、該測距誤差をステップT62で算出されたTr測距値から差し引くことで物体までの距離を取得することができる。ステップT63が実行されると、フローは終了する。   In the next step T63, the distance to the object is obtained from the calculated pulse width, the Tr distance measurement value calculated in step T62, and the calibration curve E, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Save. Here, the calibration curve E is a calibration curve representing the relationship between the value obtained by subtracting the actual distance from the Tr distance measurement value (distance measurement error) and the pulse width of the light reception signal. This calibration curve can be created based on FIG. 12 and FIG. Therefore, the distance measurement error corresponding to the calculated pulse width is obtained from the calibration curve E, and the distance measurement error is obtained from the Tr distance measurement value calculated in step T62 to obtain the distance to the object. it can. After step T63 is executed, the flow ends.

ステップT64では、Tm測距値を算出する。具体的には、LD11の発光タイミングから、二値化回路44からのハイレベル信号1の立ち上がりタイミングP1と立ち下がりタイミングP4の中間のタイミングまでの時間Tmを距離に換算し、その換算値の1/2をTm測距値として出力する。   At step T64, a Tm distance measurement value is calculated. Specifically, the time Tm from the light emission timing of the LD 11 to the intermediate timing between the rising timing P1 and the falling timing P4 of the high level signal 1 from the binarization circuit 44 is converted into a distance, and 1 / 2 is output as the Tm range value.

次のステップT65では、ステップT64で算出されたTm測距値と検量線Cから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに保存する。ここで、検量線Cは、予め取得された、Tm測距値と実距離の関係を表す検量線である。そこで、検量線Cから、ステップT64で算出されたTm測距値に対応する実距離を物体までの距離として取得する。ステップT65が実行されると、フローは終了する。   In the next step T65, the distance to the object is acquired from the Tm distance measurement value calculated in step T64 and the calibration curve C, and stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Here, the calibration curve C is a calibration curve that represents the relationship between the Tm distance measurement value and the actual distance, which is acquired in advance. Therefore, from the calibration curve C, the actual distance corresponding to the Tm distance measurement value calculated in step T64 is acquired as the distance to the object. After step T65 is executed, the flow ends.

以上の説明から分かるように測距データ取得処理6では、第1の飽和となった場合に一律に受光信号のパルス幅を用いてTr測距値を補正しているが、第1の飽和から第2の飽和(過飽和)へ移行しない限り、ほぼ正確な測距値を得ることができる。したがって、測距データ取得処理6は、光検出系40のIV変換器43において第2の飽和が発生し難い場合(例えばIV変換器43における飽和電圧が高い場合)に、制御を簡易化できる点で有効である。   As can be understood from the above description, in the distance measurement data acquisition processing 6, the Tr distance measurement value is uniformly corrected using the pulse width of the light reception signal when the first saturation occurs, but from the first saturation Nearly accurate ranging values can be obtained as long as the transition to the second saturation (supersaturation) is not made. Therefore, distance measurement data acquisition processing 6 can simplify control when second saturation is unlikely to occur in IV converter 43 of light detection system 40 (for example, when the saturation voltage in IV converter 43 is high). Is effective.

<測距処理5>
測距処理5について図37、図38を用いて説明する。図37、図38のフローチャートは、時間計測部45及び測定制御部46を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理5は、物体検出装置100に電力が供給されたときに開始される。
<Distance measurement process 5>
The ranging process 5 will be described with reference to FIGS. 37 and 38. FIG. The flowcharts of FIG. 37 and FIG. 38 are based on a processing algorithm executed by an operation system including the time measurement unit 45 and the measurement control unit 46. The ranging process 5 is started when the object detection apparatus 100 is supplied with power.

最初のステップS81では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したLD駆動信号をLD駆動部12に出力してLD11に駆動電流を印加し、該LD11をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー26で偏向する。   In the first step S81, the effective scanning area is optically scanned. Specifically, an LD drive signal generated based on the synchronization signal is output to the LD drive unit 12 to apply a drive current to the LD 11, causing the LD 11 to emit a pulse, and the pulse light is deflected by the rotating mirror 26 that rotates. Do.

次のステップS82では、受光信号が閾値Vth1を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路44からハイレベル信号1が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップS82での判断が肯定されるとステップS83に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。   In the next step S82, it is determined whether the light reception signal crosses the threshold value Vth1. That is, it is determined whether a light reception signal is detected. The determination here is affirmed when the high level signal 1 is output from the binarization circuit 44, and is denied when it is not output. If the determination in step S82 is affirmative, the process proceeds to step S83, and if the determination is negative, the same determination is made again.

次のステップS83では、受光信号が閾値Vth2を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路44からハイレベル信号2が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップS83での判断が肯定されるとステップS84に移行し、否定されるとステップS85に移行する。   In the next step S83, it is determined whether the light reception signal crosses the threshold value Vth2. The determination here is affirmed when the high level signal 2 is output from the binarization circuit 44, and negated when it is not output. If the determination in step S83 is affirmed, the process proceeds to step S84. If the determination in step S83 is negative, the process proceeds to step S85.

ステップS84では、受光信号が閾値Vth1を最初に横切る点と該受光信号が閾値Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路44からのハイレベル信号1の立ち上がりタイミングP1及びハイレベル信号2の立ち上がりタイミングP2と、Vth1、Vth2と、上記(1)式を用いて傾きを算出する。ステップS84が実行されると、ステップS85に移行する。   In step S84, the slope of a straight line passing through the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth1 and the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth2 is calculated. Specifically, the inclination is calculated using the rising timing P1 of the high level signal 1 from the binarization circuit 44, the rising timing P2 of the high level signal 2, Vth1 and Vth2, and the above equation (1). If step S84 is performed, it will transfer to step S85.

ステップS85では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がVth1を最初に横切ってから次に横切るまでの時間(P4−P1)に光速を乗じて得られた距離をパルス幅として出力する。   In step S85, the pulse width of the light reception signal is calculated. Specifically, the distance obtained by multiplying the speed of light by the time (P4-P1) from when the light reception signal firstly crosses to Vth1 next time is output as a pulse width.

次のステップS86では、1走査が終了したか否かを判断する。具体的には、LD駆動信号を生成してから所定時間(回転ミラー26が有効走査領域に対応する角度だけ回転する時間)が経過したときに1走査が終了したと判断する。ステップS86での判断が肯定されるとステップS87に移行し、否定されるとステップS82に戻る。   In the next step S86, it is determined whether one scan is completed. Specifically, it is determined that one scan is completed when a predetermined time (time in which the rotating mirror 26 rotates by an angle corresponding to the effective scanning area) has elapsed since the generation of the LD drive signal. If the determination in step S86 is affirmed, the process proceeds to step S87, and if denied, the process returns to step S82.

ステップS87では、測距データ取得処理Uを実施する。測距データ取得処理Uは、各走査の開始から終了までに走査位置毎に得られた受光信号すべてについて上記測距データ取得処理Q(測距データ取得処理1〜6のいずれか)を一括して行う処理である。測距データ取得処理Uが実施されると、メモリ内に複数の測距データが対応する走査位置と関連付けられた状態で配列される。   In step S87, distance measurement data acquisition processing U is performed. The distance measurement data acquisition process U collectively performs the above-described distance measurement data acquisition process Q (any of the distance measurement data acquisition processes 1 to 6) for all light reception signals obtained for each scanning position from the start to the end of each scan. Processing. When the distance measurement data acquisition process U is performed, a plurality of distance measurement data are arranged in the memory in a state associated with the corresponding scanning position.

次のステップS88では、ステップS87で取得した測距データの中に異常な測距データがあるか否かを判断する。ここでの判断は、信号判定回路49で正常でないと判定された受光信号に基づいて取得した測距データがあれば肯定され、該測距データがなければ否定される。ステップS88での判断が肯定されるとステップS91に移行し、否定されるとステップS89に移行する。   In the next step S88, it is determined whether or not there is abnormal distance measurement data in the distance measurement data acquired in step S87. The determination here is affirmed if there is distance measurement data acquired based on the light reception signal determined to be not normal by the signal determination circuit 49, and it is denied if the distance measurement data does not exist. If the determination in step S88 is affirmed, the process proceeds to step S91. If the determination in step S88 is negative, the process proceeds to step S89.

ステップS89では、走査範囲の各走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップS89が実行されると、ステップS90に移行する。   In step S89, distance measurement data of the scanning position is output as a measurement result of each scanning position in the scanning range. If step S89 is performed, it will transfer to step S90.

ステップS90では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置100への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップS90での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップS82に戻り次の走査による測定を行う。   In step S90, it is determined whether the measurement is completed. Specifically, the determination here is affirmed when the supply of power to the object detection apparatus 100 is stopped, and is denied when the supply is not stopped. If the determination in step S90 is affirmed, the flow is ended, and if denied, the process returns to step S82 to perform measurement by the next scan.

ステップS91では、N個(N≧1)の異常な測距データにフラグを付加する。すなわち、メモリ内において、ステップS88で判定された全ての異常な測距データにフラグを付加する。   In step S91, a flag is added to N (N ≧ 1) abnormal distance measurement data. That is, in the memory, a flag is added to all the abnormal distance measurement data determined in step S88.

次のステップS92では、nに1をセットする。   In the next step S92, n is set to 1.

次のステップS93では、フラグが付加された第n測距データが得られた走査位置Rnの両側に、測距データにフラグが付加されていない走査位置があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップS94に移行し、否定されるとステップS97に移行する。   In the next step S93, it is determined whether there is a scan position where no flag is added to the distance measurement data on both sides of the scan position Rn at which the nth distance measurement data to which the flag is added is obtained. If the determination here is affirmed, the process proceeds to step S94. If the determination is denied, the process proceeds to step S97.

ステップS94では、走査位置Rnの測距データを、フラグが付加されていない、走査位置Rnの一側(片側)の該走査位置Rnに最も近い走査位置の測距データ及び走査位置Rnの他側の該走査位置Rnに最も近い走査位置の測距データのうち、走査位置Rnの測距データとの差が小さい方(走査位置Rnの測距データにより近似する方)の測距データに置き換える(図17参照)。   In step S94, the distance measurement data of the scanning position Rn is obtained by adding the flag to the distance measurement data of the scanning position Rn closest to the scanning position Rn on one side (one side) of the scanning position Rn. The distance measurement data of the scanning position closest to the scanning position Rn is replaced with the distance measurement data having a smaller difference with the distance measuring data of the scanning position Rn (one closer to the distance measuring data of the scanning position Rn) See Figure 17).

次のステップS95では、n<Nであるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップS96に移行し、否定されるとステップS95.5に移行する。   In the next step S95, it is determined whether n <N. If the determination here is affirmed, the process proceeds to step S96. If the determination is denied, the process proceeds to step S95.5.

ステップS95.5では、走査位置Rnの測定結果として置き換えた測距データを出力するとともに、走査位置Rn以外の走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップS95.5が実行されると、ステップS90に移行する。   In step S95.5, the distance measurement data replaced as the measurement result of the scanning position Rn is output, and the distance measurement data of the scanning position is output as the measurement result of the scanning position other than the scanning position Rn. After step S95.5 is executed, the process proceeds to step S90.

ステップS96では、nをインクリメントする。ステップS96が実行されると、ステップS93に戻る。   In step S96, n is incremented. After step S96 is executed, the process returns to step S93.

ステップS97では、走査位置Rnの測距データを、フラグが付加されていない、走査位置Rnの一側の該走査位置Rnに最も近い走査位置の測距データに置き換える。ステップS97が実行されると、ステップS95に移行する。   In step S97, the distance measurement data of the scan position Rn is replaced with the distance measurement data of the scan position closest to the scan position Rn on one side of the scan position Rn, to which no flag is added. When step S97 is executed, the process proceeds to step S95.

以上説明した測距処理5では、ある走査位置Rnで異常な測距データが取得されたときに該走査位置の測定結果として、走査位置Rnに近い走査位置の正常な測距データを出力するので、画素毎の測定結果をより高精度に出力できる測距装置として物体検出装置100を機能させることができる。   In the distance measurement processing 5 described above, when abnormal distance measurement data is acquired at a certain scan position Rn, normal distance measurement data at a scan position near the scan position Rn is output as a measurement result of the scan position. The object detection apparatus 100 can function as a distance measuring apparatus capable of outputting the measurement result of each pixel with higher accuracy.

<測距処理6>
測距処理6について図39を用いて説明する。図39のフローチャートは、時間計測部45及び測定制御部46を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理6は、物体検出装置100に電力が供給されたときに開始される。
<Distance measurement processing 6>
The distance measurement process 6 will be described with reference to FIG. The flowchart of FIG. 39 is based on a processing algorithm executed by an operation system including the time measurement unit 45 and the measurement control unit 46. The distance measurement process 6 is started when power is supplied to the object detection apparatus 100.

最初のステップS101では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したLD駆動信号をLD駆動部12に出力してLD11に駆動電流を印加し、該LD11をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー26で偏向する。   In the first step S101, the effective scanning area is optically scanned. Specifically, an LD drive signal generated based on the synchronization signal is output to the LD drive unit 12 to apply a drive current to the LD 11, causing the LD 11 to emit a pulse, and the pulse light is deflected by the rotating mirror 26 that rotates. Do.

次のステップS102では、受光信号が閾値Vth1を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路44からハイレベル信号1が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップS102での判断が肯定されるとステップS103に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。   In the next step S102, it is determined whether the light reception signal crosses the threshold value Vth1. That is, it is determined whether a light reception signal is detected. The determination here is affirmed when the high level signal 1 is output from the binarization circuit 44, and is denied when it is not output. If the determination in step S102 is affirmed, the process proceeds to step S103, and if the determination is denied, the same determination is performed again.

次のステップS103では、受光信号が閾値Vth2を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路44からハイレベル信号2が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップS103での判断が肯定されるとステップS104に移行し、否定されるとステップS105に移行する。   In the next step S103, it is determined whether the light reception signal crosses the threshold value Vth2. The determination here is affirmed when the high level signal 2 is output from the binarization circuit 44, and negated when it is not output. If the determination in step S103 is affirmed, the process proceeds to step S104. If the determination in step S103 is negative, the process proceeds to step S105.

ステップS104では、受光信号が閾値Vth1を最初に横切る点と該受光信号が閾値Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路44からのハイレベル信号1の立ち上がりタイミングP1及びハイレベル信号2の立ち上がりタイミングP2と、Vth1、Vth2と、上記(1)式を用いて傾きを算出する。ステップS104が実行されると、ステップS105に移行する。   In step S104, the slope of a straight line passing through the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth1 and the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth2 is calculated. Specifically, the inclination is calculated using the rising timing P1 of the high level signal 1 from the binarization circuit 44, the rising timing P2 of the high level signal 2, Vth1 and Vth2, and the above equation (1). If step S104 is performed, it will transfer to step S105.

ステップS105では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がVth1を最初に横切ってから次に横切るまでの時間(P4−P1)に光速を乗じて得られた距離をパルス幅として出力する。   In step S105, the pulse width of the light reception signal is calculated. Specifically, the distance obtained by multiplying the speed of light by the time (P4-P1) from when the light reception signal firstly crosses to Vth1 next time is output as a pulse width.

次のステップS106では、1走査が終了したか否かを判断する。具体的には、LD駆動信号を生成してから所定時間(回転ミラー26が有効走査領域に対応する角度だけ回転する時間)が経過したときに1走査が終了したと判断する。ステップS106での判断が肯定されるとステップS107に移行し、否定されるとステップS102に戻る。   In the next step S106, it is determined whether one scan is completed. Specifically, it is determined that one scan is completed when a predetermined time (time in which the rotating mirror 26 rotates by an angle corresponding to the effective scanning area) has elapsed since the generation of the LD drive signal. If the determination in step S106 is affirmed, the process proceeds to step S107. If the determination in step S106 is negative, the process returns to step S102.

ステップS107では、測距データ取得処理Uを実施する。測距データ取得処理Uは、各走査の開始から終了までに走査位置毎に得られた受光信号すべてについて上記測距データ取得処理Q(測距データ取得処理1〜6のいずれか)を一括して行う処理である。測距データ取得処理Uが実施されると、メモリ内に複数の測距データが対応する走査位置と関連付けられた状態で配列される。   In step S107, distance measurement data acquisition processing U is performed. The distance measurement data acquisition process U collectively performs the above-described distance measurement data acquisition process Q (any of the distance measurement data acquisition processes 1 to 6) for all light reception signals obtained for each scanning position from the start to the end of each scan. Processing. When the distance measurement data acquisition process U is performed, a plurality of distance measurement data are arranged in the memory in a state associated with the corresponding scanning position.

次のステップS108では、ステップS107で取得した測距データの中に異常な測距データがあるか否かを判断する。ここでの判断は、信号判定回路49で正常でないと判定された受光信号に基づいて取得した測距データがあれば肯定され、該測距データがなければ否定される。ステップS108での判断が肯定されるとステップS111に移行し、否定されるとステップS109に移行する。   In the next step S108, it is determined whether or not there is abnormal distance measurement data in the distance measurement data acquired in step S107. The determination here is affirmed if there is distance measurement data acquired based on the light reception signal determined to be not normal by the signal determination circuit 49, and it is denied if the distance measurement data does not exist. If the determination in step S108 is affirmed, the process proceeds to step S111. If the determination in step S108 is negative, the process proceeds to step S109.

ステップS109では、走査範囲の各走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップS109が実行されると、ステップS110に移行する。   In step S109, distance measurement data of the scanning position is output as a measurement result of each scanning position of the scanning range. If step S109 is performed, it will transfer to step S110.

次のステップS110では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置100への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップS110での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップS102に戻り次の走査による測定を行う。   In the next step S110, it is determined whether or not the measurement is completed. Specifically, the determination here is affirmed when the supply of power to the object detection apparatus 100 is stopped, and is denied when the supply is not stopped. If the determination in step S110 is affirmed, the flow ends, and if denied, the process returns to step S102 to perform measurement by the next scan.

ステップS111では、異常な測距データにフラグを付加する。すなわち、メモリ内において、ステップS108で正常でないと判断された測距データにフラグを付加する。   In step S111, a flag is added to the abnormal distance measurement data. That is, in the memory, a flag is added to the distance measurement data determined to be not normal in step S108.

次のステップS112では、測距データにフラグが付加された走査位置の測距データを、フラグが付加されていない最小の測距データに置き換える(図49参照)。   In the next step S112, the distance measurement data of the scanning position in which the flag is added to the distance measurement data is replaced with the minimum distance measurement data in which the flag is not added (see FIG. 49).

次のステップS113では、測距データにフラグが付加されていない走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力するとともに、測距データにフラグが付加された走査位置の測定結果として置き換えた測距データを出力する。ステップS113が実行されるとステップS110に移行する。   In the next step S113, the distance measurement data of the scanning position is output as the measurement result of the scanning position where the flag is not added to the distance measurement data, and replaced as the measurement result of the scanning position where the flag is added to the distance measurement data. Output the distance measurement data. If step S113 is performed, it will transfer to step S110.

以上説明した測距処理6では、ある走査位置(画素)で異常な測距データが取得されたときに該走査位置の測定結果として、同一フレームで取得された全ての正常な測距データのうち最小の測距データを出力するので、画素毎の測定結果を出力できる安全性をより重視した測距装置として物体検出装置100を機能させることができる。   In the distance measurement process 6 described above, when abnormal distance measurement data is acquired at a certain scanning position (pixel), as a measurement result of the scanning position, among all the normal distance measurement data acquired in the same frame Since the minimum distance measurement data is output, the object detection device 100 can be functioned as a distance measurement device in which the safety for outputting the measurement result for each pixel can be further emphasized.

<測距処理7>
測距処理7について図40、図41を用いて説明する。図40、図41のフローチャートは、時間計測部45及び測定制御部46を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理7は、物体検出装置100に電力が供給されたときに開始される。
<Distance measurement process 7>
The ranging process 7 will be described with reference to FIGS. 40 and 41. FIG. The flowcharts of FIGS. 40 and 41 are based on a processing algorithm executed by an operation system including the time measurement unit 45 and the measurement control unit 46. The ranging process 7 is started when the object detection apparatus 100 is supplied with power.

最初のステップS121では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したLD駆動信号をLD駆動部12に出力してLD11に駆動電流を印加し、該LD11をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー26で偏向する。   In the first step S121, the effective scanning area is optically scanned. Specifically, an LD drive signal generated based on the synchronization signal is output to the LD drive unit 12 to apply a drive current to the LD 11, causing the LD 11 to emit a pulse, and the pulse light is deflected by the rotating mirror 26 that rotates. Do.

次のステップS122では、受光信号が閾値Vth1を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路44からハイレベル信号1が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップS122での判断が肯定されるとステップS123に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。   In the next step S122, it is determined whether the light reception signal crosses the threshold value Vth1. That is, it is determined whether a light reception signal is detected. The determination here is affirmed when the high level signal 1 is output from the binarization circuit 44, and is denied when it is not output. If the determination in step S122 is affirmed, the process proceeds to step S123, and if the determination is denied, the same determination is performed again.

次のステップS123では、受光信号が閾値Vth2を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路44からハイレベル信号2が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップS123での判断が肯定されるとステップS124に移行し、否定されるとステップS125に移行する。   In the next step S123, it is determined whether the light reception signal crosses the threshold value Vth2. The determination here is affirmed when the high level signal 2 is output from the binarization circuit 44, and negated when it is not output. If the determination in step S123 is affirmed, the process proceeds to step S124. If the determination in step S123 is negative, the process proceeds to step S125.

ステップS124では、受光信号が閾値Vth1を最初に横切る点と該受光信号が閾値Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路44からのハイレベル信号1の立ち上がりタイミングP1及びハイレベル信号2の立ち上がりタイミングP2と、Vth1、Vth2と、上記(1)式を用いて傾きを算出する。ステップS124が実行されると、ステップS125に移行する。   In step S124, the slope of a straight line passing through the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth1 and the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth2 is calculated. Specifically, the inclination is calculated using the rising timing P1 of the high level signal 1 from the binarization circuit 44, the rising timing P2 of the high level signal 2, Vth1 and Vth2, and the above equation (1). If step S124 is performed, it will transfer to step S125.

次のステップS125では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がVth1を最初に横切ってから次に横切るまでの時間(P4−P1)に光速を乗じて得られた距離をパルス幅として出力する。   In the next step S125, the pulse width of the light reception signal is calculated. Specifically, the distance obtained by multiplying the speed of light by the time (P4-P1) from when the light reception signal firstly crosses to Vth1 next time is output as a pulse width.

次のステップS125.5では、受光信号を対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。   In the next step S125.5, the light reception signal is associated with the corresponding scanning position and temporarily stored in the memory.

次のステップS126では、1走査が終了したか否かを判断する。具体的には、LD駆動信号を生成してから所定時間(回転ミラー26が有効走査領域に対応する角度だけ回転する時間)が経過したときに1走査が終了したと判断する。ステップS126での判断が肯定されるとステップS127に移行し、否定されるとステップS122に戻る。   In the next step S126, it is determined whether one scan is completed. Specifically, it is determined that one scan is completed when a predetermined time (time in which the rotating mirror 26 rotates by an angle corresponding to the effective scanning area) has elapsed since the generation of the LD drive signal. If the determination in step S126 is affirmed, the process proceeds to step S127, and if denied, the process returns to step S122.

次のステップS127では、1走査で取得された受光信号の中に異常な受光信号があるか否かを判断する。ここでの判断は、信号判定回路49で正常でないと判定された受光信号があれば肯定され、該受光信号がなければ否定される。ステップS127での判断が肯定されるとステップS131に移行し、否定されるとステップS128に移行する。   In the next step S127, it is determined whether or not there is an abnormal light reception signal among the light reception signals acquired in one scan. The judgment here is affirmed if there is a light reception signal which is judged to be not normal by the signal judgment circuit 49, and it is negated if there is no such light reception signal. If the determination in step S127 is affirmed, the process proceeds to step S131. If the determination in step S127 is negative, the process proceeds to step S128.

ステップS128では、測距データ取得処理Uを実施する。測距データ取得処理Uは、各走査の開始から終了までに走査位置毎に得られた受光信号すべてについて上記測距データ取得処理Q(測距データ取得処理1〜6のいずれか)を一括して行う処理である。測距データ取得処理Uが実施されると、メモリ内に複数の測距データが対応する走査位置と関連付けられた状態で配列される。   In step S128, distance measurement data acquisition processing U is performed. The distance measurement data acquisition process U collectively performs the above-described distance measurement data acquisition process Q (any of the distance measurement data acquisition processes 1 to 6) for all light reception signals obtained for each scanning position from the start to the end of each scan. Processing. When the distance measurement data acquisition process U is performed, a plurality of distance measurement data are arranged in the memory in a state associated with the corresponding scanning position.

次のステップS129では、走査範囲の各走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップS129が実行されると、ステップS130に移行する。   In the next step S129, distance measurement data of the scanning position is output as a measurement result of each scanning position of the scanning range. If step S129 is performed, it will transfer to step S130.

ステップS130では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置100への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップS130での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップS122に戻り次の走査による測定を行う。   In step S130, it is determined whether the measurement is completed. Specifically, the determination here is affirmed when the supply of power to the object detection apparatus 100 is stopped, and is denied when the supply is not stopped. If the determination in step S130 is affirmed, the flow is ended, and if denied, the process returns to step S122 to perform measurement by the next scan.

ステップS131では、N個(N≧1)の異常な受光信号にフラグを付加する。すなわち、メモリ内において、ステップS127で判定された異常な受光信号にフラグを付加する。   In step S131, a flag is added to N (N ≧ 1) abnormal light reception signals. That is, in the memory, a flag is added to the abnormal light reception signal determined in step S127.

次のステップS132では、受光信号にフラグが付加されていない走査位置の測距データを取得する。具体的には、メモリに保存されたフラグが付加されていない受光信号すべてについて測距データ取得処理Q(測距データ取得処理1〜6のいずれか)を行う。   In the next step S132, distance measurement data of the scanning position where the flag is not added to the light reception signal is acquired. Specifically, the distance measurement data acquisition process Q (one of the distance measurement data acquisition processes 1 to 6) is performed on all the light reception signals stored in the memory and to which no flag is added.

次のステップS133では、nに1をセットする。   In the next step S133, 1 is set to n.

次のステップS134では、フラグが付加された第n受光信号が得られた走査位置Rnの両側に、受光信号にフラグが付加されていない走査位置があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップS135に移行し、否定されるとステップS138に移行する。   In the next step S134, it is determined whether there is a scanning position where the flag is not added to the light reception signal on both sides of the scanning position Rn at which the nth light reception signal to which the flag is added is obtained. When the determination here is affirmed, the process proceeds to step S135, and when the determination is denied, the process proceeds to step S138.

ステップS135では、走査位置Rnの測定結果を、フラグが付加されていない、走査位置Rnの一側の該走査位置Rnに最も近い走査位置の受光信号に基づく測距データ及び走査位置Rnの他側の該走査位置Rnに最も近い走査位置の受光信号に基づく測距データのうち、第n受光信号により近似する受光信号に基づく測距データに決定する。ここで、受光信号の近似の度合いを判定する指標として、傾きとパルス幅で決まるプロットを用い、該プロットの距離が近い受光信号同士ほど近似することとする。   In step S135, the measurement result of the scanning position Rn is obtained by adding the flag to the distance measurement data based on the light receiving signal of the scanning position closest to the scanning position Rn on one side of the scanning position Rn and the other side of the scanning position Rn. Of the distance measurement data based on the light reception signal at the scanning position closest to the scanning position Rn, the distance measurement data based on the light reception signal approximated by the nth light reception signal is determined. Here, a plot determined by the slope and the pulse width is used as an index for determining the degree of approximation of the light reception signal, and light reception signals closer to each other in the plot are approximated.

次のステップS136では、n<Nであるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップS137に移行し、否定されるとステップS136.5に移行する。   In the next step S136, it is determined whether n <N. If the determination here is affirmed, the process proceeds to step S137, and if the determination is denied, the process proceeds to step S136.5.

ステップS136.5では、走査位置Rnの測定結果として決定された測距データを出力するとともに、走査位置Rn以外の走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップS136.5が実行されると、ステップS130に移行する。   In step S136.5, the distance measurement data determined as the measurement result of the scanning position Rn is output, and the distance measurement data of the scanning position is output as the measurement result of the scanning position other than the scanning position Rn. If step S136.5 is performed, it will transfer to step S130.

ステップS137では、nをインクリメントする。ステップS137が実行されると、ステップS134に戻る。   In step S137, n is incremented. After step S137 is executed, the process returns to step S134.

ステップS138では、走査位置Rnの測定結果を、フラグが付加されていない、走査位置Rnの一側(片側)の該走査位置Rnに最も近い走査位置の受光信号に基づく測距データに決定する。ステップS138が実行されると、ステップS136に移行する。   In step S138, the measurement result of the scan position Rn is determined as distance measurement data based on the light reception signal of the scan position closest to the scan position Rn on one side (one side) of the scan position Rn. If step S138 is performed, it will transfer to step S136.

以上説明した測距処理7では、ある走査位置Rnで異常な受光信号が取得されたときに該走査位置Rnの測定結果として、走査位置Rnに近い走査位置の正常な受光信号に基づく測距データを出力するので、画素毎の測定結果を高精度に出力できる測距装置として物体検出装置100を機能させることができる。   In the distance measurement process 7 described above, when an abnormal light reception signal is acquired at a certain scanning position Rn, distance measurement data based on a normal light reception signal at a scanning position near the scanning position Rn as a measurement result of the scanning position Rn. Thus, the object detection apparatus 100 can function as a distance measuring apparatus capable of outputting the measurement result of each pixel with high accuracy.

<測距処理8>
測距処理8について図42を用いて説明する。図42のフローチャートは、時間計測部45及び測定制御部46を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理8は、物体検出装置100に電力が供給されたときに開始される。
<Distance measurement processing 8>
The distance measurement process 8 will be described with reference to FIG. The flowchart of FIG. 42 is based on a processing algorithm executed by an operation system including the time measurement unit 45 and the measurement control unit 46. The ranging process 8 is started when the object detection apparatus 100 is supplied with power.

最初のステップS141では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したLD駆動信号をLD駆動部12に出力してLD11に駆動電流を印加し、該LD11をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー26で偏向する。   In the first step S141, the effective scanning area is optically scanned. Specifically, an LD drive signal generated based on the synchronization signal is output to the LD drive unit 12 to apply a drive current to the LD 11, causing the LD 11 to emit a pulse, and the pulse light is deflected by the rotating mirror 26 that rotates. Do.

次のステップS142では、受光信号が閾値Vth1を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路44からハイレベル信号1が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップS142での判断が肯定されるとステップS143に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。   In the next step S142, it is determined whether the light reception signal crosses the threshold value Vth1. That is, it is determined whether a light reception signal is detected. The determination here is affirmed when the high level signal 1 is output from the binarization circuit 44, and is denied when it is not output. If the determination in step S142 is affirmed, the process proceeds to step S143, and if the determination is denied, the same determination is performed again.

次のステップS143では、受光信号が閾値Vth2を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路44からハイレベル信号2が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップS143での判断が肯定されるとステップS144に移行し、否定されるとステップS145に移行する。   In the next step S143, it is determined whether the light reception signal crosses the threshold value Vth2. The determination here is affirmed when the high level signal 2 is output from the binarization circuit 44, and negated when it is not output. If the determination in step S143 is affirmed, the process proceeds to step S144. If the determination in step S143 is negative, the process proceeds to step S145.

ステップS144では、受光信号が閾値Vth1を最初に横切る点と該受光信号が閾値Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路44からのハイレベル信号1の立ち上がりタイミングP1及びハイレベル信号2の立ち上がりタイミングP2と、Vth1、Vth2と、上記(1)式を用いて傾きを算出する。ステップS144が実行されると、ステップS145に移行する。   In step S144, the slope of a straight line passing through the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth1 and the point at which the light reception signal first crosses the threshold Vth2 is calculated. Specifically, the inclination is calculated using the rising timing P1 of the high level signal 1 from the binarization circuit 44, the rising timing P2 of the high level signal 2, Vth1 and Vth2, and the above equation (1). If step S144 is performed, it will transfer to step S145.

ステップS145では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がVth1を最初に横切ってから次に横切るまでの時間(P4−P1)に光速を乗じて得られた距離をパルス幅として出力する。   In step S145, the pulse width of the light reception signal is calculated. Specifically, the distance obtained by multiplying the speed of light by the time (P4-P1) from when the light reception signal firstly crosses to Vth1 next time is output as a pulse width.

次のステップS145.5では、受光信号を対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。   In the next step S145.5, the light reception signal is associated with the corresponding scanning position and temporarily stored in the memory.

次のステップS146では、1走査が終了したか否かを判断する。具体的には、LD駆動信号を生成してから所定時間(回転ミラー26が有効走査領域に対応する角度だけ回転する時間)が経過したときに1走査が終了したと判断する。ステップS146での判断が肯定されるとステップS147に移行し、否定されるとステップS142に戻る。   In the next step S146, it is determined whether one scan is completed. Specifically, it is determined that one scan is completed when a predetermined time (time in which the rotating mirror 26 rotates by an angle corresponding to the effective scanning area) has elapsed since the generation of the LD drive signal. If the determination in step S146 is affirmed, the process proceeds to step S147. If the determination in step S146 is negative, the process returns to step S142.

次のステップS147では、1走査で取得された受光信号の中に異常な受光信号があるか否かを判断する。ここでの判断は、信号判定回路49で正常でないと判定された受光信号があれば肯定され、該受光信号がなければ否定される。ステップS147での判断が肯定されるとステップS151に移行し、否定されるとステップS148に移行する。   In the next step S147, it is determined whether or not there is an abnormal light reception signal among the light reception signals acquired in one scan. The judgment here is affirmed if there is a light reception signal which is judged to be not normal by the signal judgment circuit 49, and it is negated if there is no such light reception signal. If the determination in step S147 is affirmed, the process proceeds to step S151. If the determination in step S147 is negative, the process proceeds to step S148.

ステップS148では、測距データ取得処理Uを実施する。測距データ取得処理Uは、各走査の開始から終了までに走査位置毎に得られた受光信号すべてについて上記測距データ取得処理Q(測距データ取得処理1〜6のいずれか)を一括して行う処理である。測距データ取得処理Uが実施されると、メモリ内に複数の測距データが対応する走査位置と関連付けられた状態で配列される。   In step S148, distance measurement data acquisition processing U is performed. The distance measurement data acquisition process U collectively performs the above-described distance measurement data acquisition process Q (any of the distance measurement data acquisition processes 1 to 6) for all light reception signals obtained for each scanning position from the start to the end of each scan. Processing. When the distance measurement data acquisition process U is performed, a plurality of distance measurement data are arranged in the memory in a state associated with the corresponding scanning position.

次のステップS149では、走査範囲の各走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップS149が実行されると、ステップS150に移行する。   In the next step S149, distance measurement data of the scanning position is output as a measurement result of each scanning position in the scanning range. If step S149 is performed, it will transfer to step S150.

次のステップS150では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置100への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップS150での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップS142に戻り次の走査による測定を行う。   In the next step S150, it is determined whether the measurement is completed. Specifically, the determination here is affirmed when the supply of power to the object detection apparatus 100 is stopped, and is denied when the supply is not stopped. If the determination in step S150 is affirmed, the flow is ended, and if denied, the process returns to step S142 to perform measurement by the next scan.

ステップS151では、異常な受光信号にフラグを付加する。すなわち、メモリ内において、ステップS147で正常でないと判断された全ての受光信号にフラグを付加する。   In step S151, a flag is added to the abnormal light reception signal. That is, in the memory, a flag is added to all the light reception signals determined to be not normal in step S147.

次のステップS152では、受光信号にフラグが付加されていない全ての走査位置の測距データを取得する。   In the next step S152, distance measurement data of all scanning positions where a flag is not added to the light reception signal is acquired.

次のステップS153では、受光信号にフラグが付加された走査位置の測定結果としてフラグが付加されていない受光信号に基づく測距データのうち最小の測距データを出力するとともに、受光信号にフラグが付加されていない走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップS153が実行されるとステップS150に移行する。   In the next step S153, as the measurement result of the scanning position where the flag is added to the light reception signal, the smallest distance measurement data among the distance measurement data based on the light reception signal not added with the flag is output. Distance measurement data of the scanning position is output as a measurement result of the scanning position not added. If step S153 is performed, it will transfer to step S150.

以上説明した測距処理8では、ある走査位置(画素)で異常な受光信号が取得されたときに該走査位置の測定結果として、同一フレームで取得された全ての正常な受光信号に基づく測距データのうち最小の測距データを出力するので、画素毎の測定結果を出力できる安全性をより重視した測距装置として物体検出装置100を機能させることができる。   In the distance measurement processing 8 described above, when an abnormal light reception signal is acquired at a certain scanning position (pixel), distance measurement based on all normal light reception signals acquired in the same frame as a measurement result of the scanning position. Since the minimum distance measurement data among the data is output, the object detection apparatus 100 can be functioned as a distance measurement device in which the safety for outputting the measurement result for each pixel can be emphasized.

以上説明した本実施形態の物体検出装置100は、発光信号に基づいて発光するLD11(光源)を含む投光系10と、該投光系10から投光され物体で反射された光を受光し、その受光量に応じた電気信号を出力する光検出系40と、該光検出系40から出力された電気信号である受光信号に対して、閾値電圧Vth1、Vth2を基準に二値化する処理を含む少なくとも1つの処理を行う信号処理系41と、該信号処理系41の出力信号に基づいて、受光信号が正常であるか否かを判定する信号判定回路49(判定系)と、発光信号及び信号処理系41の出力信号に基づいて物体までの距離を算出可能な、時間計測部45及び測定制御部46を含む演算系と、を備え、信号判定回路49は、受光信号の電圧が閾値電圧Vth1、Vth2を横切る場合に、受光信号の電圧が閾値電圧Vth1を最初に横切る点と受光信号の電圧が閾値電圧Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きと、受光信号の電圧が閾値電圧Vth1、Vth2の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間(P4−P1)に基づいて、受光信号が正常であるか否かの判定を行うことを特徴とする距離測定装置である。   The object detection apparatus 100 according to the present embodiment described above receives the light projected from the light projection system 10 and reflected by the object from the light projection system 10 including the LD 11 (light source) that emits light based on the light emission signal. A light detection system 40 outputting an electric signal according to the amount of light received, and a process of binarizing a light reception signal which is an electric signal output from the light detection system 40 based on threshold voltages Vth1 and Vth2 And a signal determination circuit 49 (determination system) that determines whether the light reception signal is normal or not based on the output signal of the signal processing system 41; And an operation system including a time measurement unit 45 and a measurement control unit 46 capable of calculating the distance to the object based on the output signal of the signal processing system 41. The signal determination circuit 49 Voltage Vth1 and Vth2 When crossing, the slope of a straight line passing the point where the voltage of the light receiving signal first crosses the threshold voltage Vth1 and the point where the voltage of the light receiving signal first crosses the threshold voltage Vth2, and the voltage of the light receiving signal is smaller than the threshold voltages Vth1 and Vth2. It is a distance measuring device characterized by judging whether a light reception signal is normal based on the time (P4-P1) from first crossing to the next (P4-P1).

この場合、受光信号が正常であるか否かの判定を高精度に行うことができ、その高精度な判定結果に応じて測定結果を出力できる。   In this case, it can be determined with high accuracy whether the light reception signal is normal or not, and the measurement result can be output according to the highly accurate determination result.

この結果、高コスト化を抑制しつつ(例えばA/Dコンバータのような高価な回路を用いることなく)、受光信号によらず(詳しくは受光信号が正常か否かによらず)適正な(詳しくは装置の使用目的に適う適正な)測定結果を出力することが可能である。   As a result, while suppressing the cost increase (for example, without using an expensive circuit such as an A / D converter), it is appropriate (regardless of whether the light reception signal is normal or not) regardless of the light reception signal. In particular, it is possible to output measurement results that are appropriate for the intended use of the device.

また、物体検出装置100によれば、受光信号が飽和する場合(受光信号の振幅を求めることができない場合)でも傾き及び時間(P4−P1)を求めることができるため、受光信号が正常であるか否かの判定を高精度に行うことができる。   Further, according to the object detection apparatus 100, even when the light reception signal is saturated (when the amplitude of the light reception signal can not be obtained), the tilt and the time (P4-P1) can be obtained, so the light reception signal is normal. It can be determined with high accuracy whether or not.

一方、例えば特開2004−184333号公報には、2つの閾値を用いて、受光信号のパルス幅を測定し、反射波の受光信号が上閾値に満たないにもかかわらず下閾値におけるパルス幅が基準時間幅以上である場合は2つの信号が合成された信号と判断して、測距を行わないようする技術が開示されている。
しかし、この技術では、上閾値を満たす異常な信号を見分けることはできない。また、受光信号の正常/異常を判定し、異常と判定したときに測距しないだけなので、信号処理として発展性が無い。
On the other hand, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-184333, the pulse width of the light reception signal is measured using two threshold values, and the pulse width at the lower threshold is small even though the light reception signal of the reflected wave does not reach the upper threshold. There is disclosed a technique for judging that two signals are not combined when it is longer than the reference time width and not performing ranging.
However, this technique can not distinguish abnormal signals that satisfy the upper threshold. Further, since normality / abnormality of the light reception signal is determined and only distance measurement is not performed when it is determined that the light reception signal is abnormal, there is no expansibility as signal processing.

また、信号判定回路49は、パルス幅(時間(P4−P1)又は該時間(P4−P1)を距離に換算した値)と傾きが所定の関係にない場合に受光信号が正常でないと判定することが好ましい。   Further, the signal determination circuit 49 determines that the light reception signal is not normal when the inclination is not in a predetermined relationship with the pulse width (time (P4-P1) or a value obtained by converting the time (P4-P1) into distance). Is preferred.

また、信号判定回路49は、距離に関する軸と、電圧/時間に関する軸を互いに直交する2軸とする2次元直交座標系において、パルス幅と傾きで決まる点が傾き−パルス幅曲線(所定の関係を表す曲線)上から外れた所定範囲にある場合に、受光信号が正常でないと判定することが好ましい。   Further, in the two-dimensional orthogonal coordinate system in which the signal determination circuit 49 has an axis for distance and an axis for voltage / time as two axes orthogonal to each other, the point determined by the pulse width and the slope has an inclination-pulse width curve (a predetermined relationship It is preferable to determine that the light reception signal is not normal when it is in a predetermined range which is deviated from the above).

また、所定範囲は複数あり、信号判定回路49はパルス幅と傾きで決まる点が複数の所定範囲のいずれかにある場合に受光信号が正常でないと判定することが好ましい。   Further, it is preferable that there are a plurality of predetermined ranges, and the signal determination circuit 49 determines that the light reception signal is not normal when the point determined by the pulse width and the inclination is in any of the plurality of predetermined ranges.

また、複数の所定範囲のうち少なくとも2つの所定範囲は、一部重複していることが好ましい。
この場合、範囲同士が重複していない場合(範囲同士が隣接してる場合)に比べて、異常な受光信号の検出漏れを抑制することが可能である。
なお、複数の所定範囲は、各所定範囲が別の所定範囲と一切重複していなくても良い。
In addition, it is preferable that at least two of the plurality of predetermined ranges overlap with each other.
In this case, as compared with the case where the ranges do not overlap (when the ranges are adjacent), it is possible to suppress the detection leak of the abnormal light reception signal.
In addition, the plurality of predetermined ranges do not have to overlap with each other.

また、所定範囲は、互いに垂直な2辺がそれぞれ上記2軸に平行な正方形又は長方形であっても良い。つまり、所定範囲は、電圧/時間に関する軸方向の下限(例えば0.0E+00(V/s))や距離に関する軸方向の上限(例えば30m)を有していても良い。)
なお、所定範囲は、例えば円形、楕円形、三角形、正方形及び長方形以外の四角形、五角形以上の多角形等の他の形状であっても良い。
Further, the predetermined range may be a square or a rectangle in which two sides perpendicular to each other are parallel to the two axes. That is, the predetermined range may have an axial lower limit (e.g., 0.0E + 00 (V / s)) related to voltage / time and an axial upper limit (e.g., 30 m) related to the distance. )
The predetermined range may be, for example, another shape such as a circle, an ellipse, a triangle, a square, a square other than a square, and a polygon having five or more sides.

また、信号判定回路49は、受光信号の電圧が閾値電圧Vth1、Vth2の小さい方のみを横切る場合に、時間(P4−P1)に基づいて、受光信号が正常であるか否かを判定することが好ましい。   Further, when the voltage of the light reception signal crosses only the smaller one of the threshold voltages Vth1 and Vth2 based on the time (P4-P1), the signal judgment circuit 49 judges whether the light reception signal is normal or not. Is preferred.

また、投光系10は光路が異なる複数の光を投光し、光検出系40は、投光された複数の光のうち物体で反射され受光した少なくとも2つの光に対応する少なくとも2つの電気信号を出力し、演算系は、該少なくとも2つの電気信号に判定系で正常であると判定された電気信号である第1の電気信号と判定系で正常でないと判定された電気信号である第2の電気信号が含まれる場合に、少なくとも第1の電気信号に基づく距離の算出を行い、第2の電気信号に対応する光の投光による測定結果として第1の電気信号に基づく距離の算出結果を出力することが好ましい。   In addition, the light projection system 10 projects a plurality of light beams having different optical paths, and the light detection system 40 includes at least two lights corresponding to at least two lights reflected and received by an object among the plurality of light beams projected. A signal is output, and the calculation system is a first electric signal that is an electric signal determined to be normal in the determination system to the at least two electric signals and an electric signal that is determined not to be normal in the determination system When two electric signals are included, calculation of the distance based on at least the first electric signal is performed, and calculation of the distance based on the first electric signal as a measurement result by projection of light corresponding to the second electric signal It is preferable to output the result.

また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも3つの光であり、該少なくとも3つの光のうち第1及び第2の電気信号に対応する2つの光の光路は隣り合っていることが好ましい。   Further, it is preferable that the plurality of lights are at least three lights in which the light paths are arranged, and among the at least three lights, the light paths of two lights corresponding to the first and second electrical signals are adjacent to each other.

また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも3つの光であり、演算系は、該少なくとも3つの光のうち両端の光を含まない少なくとも1つの光が第2の電気信号に対応する光であり、かつ該少なくとも1つの光の一側に隣接する光及び該少なくとも1つの光の他側に隣接する光が第1の電気信号に対応する光である場合に、該少なくとも1つの光の投光による測定結果として、一側に隣接する光に対応する第1の電気信号に基づく距離の算出結果及び他側に隣接する光に対応する第1の電気信号に基づく距離の算出結果のうち、該少なくとも1つの光に対応する第2の電気信号に基づく距離の算出結果との差が小さい方を出力することが好ましい。   Further, the plurality of lights are at least three lights in which optical paths are arranged, and the arithmetic system is a light in which at least one light not including the light at both ends of the at least three lights corresponds to the second electric signal. And, when the light adjacent to one side of the at least one light and the light adjacent to the other side of the at least one light are light corresponding to a first electrical signal, the projection of the at least one light Among the calculation results of the distance based on the first electric signal corresponding to the light adjacent to one side and the calculation results of the distance based on the first electric signal corresponding to light adjacent to the other side as the measurement result by It is preferable to output the smaller difference from the calculation result of the distance based on the second electrical signal corresponding to at least one light.

また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも3つの光であり、演算系は、該少なくとも3つの光のうち両端の光を含まない少なくとも1つの光が第2の電気信号に対応する光であり、かつ該少なくとも1つの光の一側に隣接する光及び該少なくとも1つの光の他側に隣接する光が第1の電気信号に対応する光である場合に、該少なくとも1つの光の投光による測定結果として、一側に隣接する光に対応する第1の電気信号に基づく距離の算出結果及び他側に隣接する光に対応する第1の電気信号に基づく距離の算出結果のうち小さい方を出力することが好ましい。   Further, the plurality of lights are at least three lights in which optical paths are arranged, and the arithmetic system is a light in which at least one light not including the light at both ends of the at least three lights corresponds to the second electric signal. And, when the light adjacent to one side of the at least one light and the light adjacent to the other side of the at least one light are light corresponding to a first electrical signal, the projection of the at least one light The smaller of the calculation result of the distance based on the first electrical signal corresponding to the light adjacent to one side and the calculation result of the distance based on the first electrical signal corresponding to light adjacent to the other side as the measurement result by It is preferable to output

また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも4つの光であり、演算系は、該少なくとも4つの光のうち両端の光を含まない連続する(一連の)少なくとも2つの光が第2の電気信号に対応する光であり、かつ該少なくとも2つの光の一側に隣接する光及び少なくとも2つの光の他側に隣接する光が第1の電気信号に対応する光である場合に、該少なくとも2つの光のうち一側に隣接する光よりも他側に隣接する光に近い方の投光による測定結果として他側に隣接する光に対応する第1の電気信号に基づく距離の算出結果を出力し、該少なくとも2つの光のうち他側に隣接する光よりも一側に隣接する光に近い方の投光による測定結果として一側に隣接する光に対応する第1の電気信号に基づく距離の算出結果を出力することが好ましい。   In addition, the plurality of lights are at least four lights in which the optical paths are arranged, and the computing system is configured to calculate that the at least two consecutive (series of) lights not including the light at both ends of the at least four lights are the second electric signal. And at least two of the light adjacent to one side of the at least two light and the light adjacent to the other side of the at least two light correspond to a first electrical signal, As a measurement result by the light projection closer to the other side of the light than the light adjacent to the one side among the two lights, the calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light adjacent to the other side is output A distance based on a first electrical signal corresponding to the light adjacent to one side as a measurement result by the light projection closer to the light adjacent to the one side than the light adjacent to the other side among the at least two lights It is preferable to output the calculation result of

また、演算系は、上記少なくとも2つの光の数が奇数である場合に、一側に隣接する光と他側に隣接する光の中間の光の投光による測定結果として、一側に隣接する光に対応する第1の電気信号に基づく距離の算出結果及び他側に隣接する光に対応する第1の電気信号に基づく距離の算出結果のうち、中間の光に対応する第2の電気信号に基づく距離の算出結果との差が小さい方を出力することが好ましい。   In addition, when the number of the at least two lights is an odd number, the calculation system is adjacent to the one side as a measurement result by projecting light between the light adjacent to one side and the light adjacent to the other side. The second electric signal corresponding to the intermediate light among the calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light and the calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light adjacent to the other side It is preferable to output the smaller difference from the distance calculation result based on.

また、演算系は、第1の電気信号に基づく距離の算出及び第2の電気信号に基づく距離の算出の双方を行っても良い。   In addition, the calculation system may perform both calculation of the distance based on the first electrical signal and calculation of the distance based on the second electrical signal.

また、演算系は、第1の電気信号に基づく距離の算出のみを行っても良い。すなわち、第2の電気信号に基づく距離の算出を行わなくても良い。   In addition, the calculation system may only calculate the distance based on the first electrical signal. That is, it is not necessary to calculate the distance based on the second electrical signal.

また、物体検出装置100(距離測定装置)と、該物体検出装置100が搭載される車両(移動体)と、を備える車両装置(移動体装置)によれば、物体検出装置100が画素毎の測定結果を安定してほぼ正確に出力できるので、その測定結果を用いて車両を安全に制御できる。   Further, according to a vehicle device (mobile device device) including the object detection device 100 (distance measurement device) and a vehicle (mobile object) on which the object detection device 100 is mounted, the object detection device 100 is provided for each pixel. Since the measurement result can be output stably and almost accurately, the vehicle can be safely controlled using the measurement result.

また、本実施形態の距離測定方法は、第1の観点からすると、投光する投光工程と、該投光工程で投光され物体で反射された光を受光及び光電変換して電気信号を出力する光電変換工程と、該光電変換工程で出力された電気信号である受光信号に対して、閾値電圧Vth1、Vth2を基準に二値化する処理を含む少なくとも1つの処理を行う信号処理工程と、該信号処理工程の出力信号に基づいて、受光信号が正常であるか否かを判定する判定工程と、投光工程での投光タイミング及び信号処理工程の出力信号に基づいて物体までの距離を算出する距離算出工程と、を含み、判定工程では、受光信号の電圧が閾値電圧Vth1、Vth2を横切る場合に、受光信号の電圧が閾値電圧Vth1を最初に横切る点と受光信号の電圧が閾値電圧Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きと、受光信号の電圧が閾値電圧Vth1、Vth2の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間とに基づいて、受光信号が正常であるか否かの判定を行うことを特徴とする距離測定方法である。   Further, from the first viewpoint, in the distance measuring method of the present embodiment, a light emitting process of emitting light, light receiving in the light emitting process and reflected by the object are received and photoelectrically converted to an electric signal. And a signal processing step of performing at least one processing including a photoelectric conversion step of outputting, and a light receiving signal which is an electric signal output in the photoelectric conversion step, binarizing the threshold voltages Vth1 and Vth2 as a reference. A determination step of determining whether the light reception signal is normal based on an output signal of the signal processing step, a distance to an object based on a light projection timing in the light projection step and an output signal of the signal processing step In the determination step, when the voltage of the light reception signal crosses the threshold voltages Vth1 and Vth2 in the determination step, the voltage of the light reception signal first crosses the threshold voltage Vth1 and the voltage of the light reception signal is a threshold. Voltage V Whether the light reception signal is normal based on the slope of the straight line passing the point that first crosses h2 and the time from when the voltage of the light reception signal first crosses the smaller one of threshold voltages Vth1 and Vth2 to the next It is a distance measurement method characterized by performing determination of no.

また、本実施形態の距離測定方法は、第2の観点からすると、投光する投光工程と、投光工程で投光され物体で反射された光を受光及び光電変換して電気信号を出力する光電変換工程と、光電変換工程で出力された電気信号である受光信号に対して、閾値電圧Vth1、Vth2を基準に二値化する処理を含む少なくとも1つの処理を行う信号処理工程と、信号処理工程の出力信号に基づいて、受光信号が正常であるか否かを判定する判定工程と、該判定工程での判定結果が肯定的である場合に、投光工程での投光タイミング及び信号処理工程の出力信号に基づいて、物体までの距離を算出する距離算出工程と、を含み、判定工程では、受光信号の電圧が閾値電圧Vth1、Vth2を横切る場合に、受光信号の電圧が閾値電圧Vth1を最初に横切る点と受光信号の電圧が閾値電圧Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きと、受光信号の電圧が閾値電圧Vth1、Vth2の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間(P4−P1)とに基づいて、受光信号が正常であるか否かの判定を行うことが好ましい。   Further, from the second point of view, the distance measuring method of the present embodiment receives a light projecting step of light projection and light reflected and reflected by the object in the light projecting step and outputs an electric signal by receiving and photoelectrically converting the light. A signal processing step of performing at least one process including a photoelectric conversion process, a light reception signal which is an electric signal output in the photoelectric conversion process, and a process of binarizing the threshold voltages Vth1 and Vth2 as a reference; A determination step of determining whether the light reception signal is normal or not based on the output signal of the processing step, and the light emission timing and signal in the light projection step if the determination result in the determination step is affirmative And, in the determination step, the voltage of the light reception signal is the threshold voltage when the voltage of the light reception signal crosses the threshold voltages Vth1 and Vth2 in the determination step. Vth1 The slope of a straight line passing through the point at which the light reception signal crosses the threshold voltage Vth2 and the time from when the voltage of the light reception signal first crosses the smaller one of the threshold voltages Vth1 and Vth2 ( It is preferable to determine whether the light reception signal is normal or not based on P4-P1).

本実施形態の距離測定方法では、受光信号が正常であるか否かの判定を高精度に行うことができ、その高精度な判定結果に応じて測定結果を出力できる。   In the distance measurement method of the present embodiment, it can be determined with high accuracy whether the light reception signal is normal or not, and the measurement result can be output according to the high accuracy determination result.

この結果、高コスト化を抑制しつつ(例えばA/Dコンバータのような高価な回路を用いることなく)、受光信号によらず適正な測定結果を出力することが可能である。   As a result, while suppressing the cost increase (for example, without using an expensive circuit such as an A / D converter), it is possible to output an appropriate measurement result regardless of the light reception signal.

また、本実施形態の距離測定方法によれば、受光信号が飽和する場合(受光信号の振幅を求めることができない場合)でも傾き及び時間(P4−P1)を求めることができるため、受光信号が正常であるか否かの判定を高精度に行うことができる。   Further, according to the distance measurement method of the present embodiment, the inclination and time (P4-P1) can be obtained even when the light reception signal is saturated (when the amplitude of the light reception signal can not be obtained). It is possible to determine with high accuracy whether or not it is normal.

また、判定工程では、パルス幅(時間(P4−P1)又は該時間(P4−P1)を距離に換算した換算値)と傾きが所定の関係にない場合に、受光信号が正常でないと判定することが好ましい。   In the determination step, if the pulse width (time (P4-P1) or a converted value obtained by converting the time (P4-P1) into a distance) and the slope do not have a predetermined relationship, it is determined that the light reception signal is not normal. Is preferred.

また、判定工程では、距離に関する軸と、電圧/時間に関する軸を互いに直交する2軸とする2次元直交座標系において、パルス幅と傾きで決まる点が傾き−パルス幅曲線(所定の関係を表す曲線)上から外れた所定範囲にある場合に、受光信号が正常でないと判定することが好ましい。   Further, in the determination step, in a two-dimensional orthogonal coordinate system in which an axis relating to distance and an axis relating to voltage / time are orthogonal to each other, a point determined by pulse width and slope has a slope-pulse width curve It is preferable to determine that the light reception signal is not normal when it is in a predetermined range out of the curve).

また、所定範囲は複数あり、判定工程では、パルス幅と傾きで決まる点が複数の所定範囲のいずれかにある場合に受光信号が正常でないと判定することが好ましい。   Further, there are a plurality of predetermined ranges, and in the determination step, it is preferable to determine that the light reception signal is not normal when the point determined by the pulse width and the inclination is in any of the plurality of predetermined ranges.

また、複数の所定範囲のうち少なくとも2つの所定範囲は一部重複していることが好ましい。   Further, it is preferable that at least two of the plurality of predetermined ranges overlap with each other.

また、所定範囲は、互いに垂直な2辺がそれぞれ上記2軸に平行な正方形又は長方形であっても良い。   Further, the predetermined range may be a square or a rectangle in which two sides perpendicular to each other are parallel to the two axes.

また、判定工程では、受光信号の電圧が閾値電圧Vth1、Vth2の小さい方のみを横切る場合に、時間(P4−P1)に基づいて、受光信号が正常であるか否かを判定すること好ましい。   In the determination step, it is preferable to determine whether the light reception signal is normal or not based on the time (P4-P1) when the voltage of the light reception signal crosses only the smaller one of the threshold voltages Vth1 and Vth2.

また、投光工程では光路が異なる複数の光を投光し、光電変換工程では、投光された複数の光のうち物体で反射され受光した少なくとも2つの光に対応する少なくとも2つの電気信号を出力し、距離算出工程では、該少なくとも2つの電気信号に判定工程で正常であると判定された電気信号である第1の電気信号と判定工程で正常でないと判定された電気信号である第2の電気信号が含まれる場合に、少なくとも第1の電気信号に基づく距離の算出を行い、第2の電気信号に対応する光の投光による測定結果として第1の電気信号に基づく距離の算出結果を出力することが好ましい。   In the light projection process, a plurality of light beams having different optical paths are projected, and in the photoelectric conversion process, at least two electric signals corresponding to at least two lights reflected and received by the object among the plurality of light beams projected In the distance calculation step, the at least two electric signals are a first electric signal that is an electric signal determined to be normal in the determination step, and a second electric signal that is determined to be not normal in the determination step Calculation of the distance based on at least the first electric signal, and the calculation result of the distance based on the first electric signal as the measurement result by light projection corresponding to the second electric signal It is preferable to output

また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも3つの光であり、該少なくとも3つの光のうち第1及び第2の電気信号に対応する光の光路は隣り合っていることが好ましい。   Further, it is preferable that the plurality of lights are at least three lights in which the light paths are arranged, and among the at least three lights, the light paths of the lights corresponding to the first and second electric signals are adjacent to each other.

また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも3つの光であり、距離算出工程では、該少なくとも3つの光のうち両端の光を含まない少なくとも1つの光が第2の電気信号に対応する光であり、かつ該少なくとも1つの光の一側に隣接する光及び該少なくとも1つの光の他側に隣接する光が第1の電気信号に対応する光である場合に、該少なくとも1つの光の投光による測定結果として、一側に隣接する光に対応する第1の電気信号に基づく距離の算出結果及び他側に隣接する光に対応する第1の電気信号に基づく距離の算出結果のうち、該少なくとも1つの光に対応する第2の電気信号に基づく距離の算出結果との差が小さい方を出力することが好ましい。   Further, the plurality of lights are at least three lights arranged in an optical path, and in the distance calculation step, at least one light not including the light at both ends of the at least three lights is a light corresponding to the second electric signal. The at least one light if the light adjacent to one side of the at least one light and the light adjacent to the other side of the at least one light correspond to a first electrical signal; Among the measurement results by the light, among the calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light adjacent to one side and the calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light adjacent to the other side, It is preferable to output the smaller difference from the calculation result of the distance based on the second electrical signal corresponding to the at least one light.

また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも3つの光であり、距離算出工程では、該少なくとも3つの光のうち両端の光を含まない少なくとも1つの光が第2の電気信号に対応する光であり、かつ該少なくとも1つの光の一側に隣接する光及び少なくとも1つの光の他側に隣接する光が第1の電気信号に対応する光である場合に、該少なくとも1つの光の投光による測定結果として、一側に隣接する光に対応する第1の電気信号に基づく距離の算出結果及び他側に隣接する光に対応する第1の電気信号に基づく距離の算出結果のうち小さい方を出力することが好ましい。   Further, the plurality of lights are at least three lights arranged in an optical path, and in the distance calculation step, at least one light not including the light at both ends of the at least three lights is a light corresponding to the second electric signal. And projecting the at least one light if the light adjacent to one side of the at least one light and the light adjacent to the other side of the at least one light correspond to a first electrical signal. The smaller of the calculation result of the distance based on the first electrical signal corresponding to the light adjacent to one side and the calculation result of the distance based on the first electrical signal corresponding to light adjacent to the other side as the measurement result by It is preferable to output

また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも4つの光であり、距離算出工程では、該少なくとも4つの光のうち両端の光を含まない連続する(一連の)少なくとも2つの光が第2の電気信号に対応する光であり、かつ該少なくとも2つの光の一側に隣接する光及び前記少なくとも2つの光の他側に隣接する光が第1の電気信号に対応する光である場合に、該少なくとも2つの光のうち一側に隣接する光よりも他側に隣接する光に近い方の投光による測定結果として他側に隣接する光に対応する第1の電気信号に基づく距離の算出結果を出力し、該少なくとも2つの光のうち他側に隣接する光よりも一側に隣接する光に近い方の投光による測定結果として一側に隣接する光に対応する第1の電気信号に基づく距離の算出結果を出力することが好ましい。   Further, the plurality of lights are at least four lights in which the optical paths are arranged, and in the distance calculation step, the continuous (series of) at least two lights not including the light at both ends among the at least four lights are the second electricity. In the case where the light corresponding to the signal and the light adjacent to one side of the at least two lights and the light adjacent to the other side of the at least two lights correspond to a first electrical signal, Calculation result of the distance based on the first electrical signal corresponding to the light adjacent to the other side as the measurement result by the light projection closer to the light adjacent to the other side than the light adjacent to one side among the at least two lights And, as a result of measurement by light projection closer to the light on one side than the light on the other side among the at least two lights, a first electric signal corresponding to the light adjacent to the one side. It is preferable to output the calculation result of the distance based on Arbitrariness.

また、距離算出工程では、上記少なくとも2つの光の数が奇数である場合に、一側に隣接する光と他側に隣接する光の中間の光の投光による測定結果として、一側に隣接する光に対応する第1の電気信号に基づく距離の算出結果及び他側に隣接する光に対応する第1の電気信号に基づく距離の算出結果のうち、中間の光に対応する第2の電気信号に基づく距離の算出結果との差が小さい方を出力することが好ましい。   Further, in the distance calculation step, when the number of the at least two lights is an odd number, it is adjacent to the one side as a measurement result by projection of light between the light adjacent to one side and the light adjacent to the other side. Of the calculation result of the distance based on the first electrical signal corresponding to the light and the calculation result of the distance based on the first electrical signal corresponding to the other side, the second electricity corresponding to the intermediate light It is preferable to output one having a smaller difference from the calculation result of the distance based on the signal.

また、2つの閾値のうち大きい方の閾値Vth2は、電圧信号がオペアンプ48において飽和する飽和電圧(例えば1.2V)よりも該飽和電圧の10〜30%だけ小さい値(例えば0.9V)に設定されることが好ましい。閾値Vth2が飽和電圧から離れ過ぎると閾値Vth2とVth1とで算出する傾きの精度が低くなり、閾値Vth2が飽和電圧に近すぎると電圧信号の比較的不安定な高電圧領域(ピークに近い領域)が閾値Vth2を横切ることになり測定精度が低下するおそれがあるからである。   Further, the larger threshold value Vth2 of the two threshold values is set to a value (for example, 0.9 V) smaller by 10 to 30% of the saturation voltage (for example, 1.2 V) at which the voltage signal is saturated in the operational amplifier 48. It is preferable to set. If the threshold value Vth2 is too far from the saturation voltage, the accuracy of the gradient calculated by the threshold values Vth2 and Vth1 becomes low, and if the threshold value Vth2 is too close to the saturation voltage, the relatively unstable high voltage region (region near the peak) of the voltage signal This crosses the threshold value Vth2, which may reduce the measurement accuracy.

また、閾値Vth1、Vth2の差は、飽和電圧(例えば1.2V)の40〜90%(例えば0.6V)であることが好ましい。閾値Vth1、Vth2の差があまりに小さいと傾きの精度が低くなり、その差を大きくするためにVth1を下げるとノイズを検出しやすくなるからである。   The difference between the threshold values Vth1 and Vth2 is preferably 40 to 90% (e.g., 0.6 V) of the saturation voltage (e.g., 1.2 V). If the difference between the threshold values Vth1 and Vth2 is too small, the accuracy of the inclination becomes low, and if the threshold voltage Vth1 is lowered to make the difference large, it becomes easy to detect noise.

また、物体検出装置100と、該物体検出装置100の出力に基づいて、物体情報(物体の有無、物体の位置、物体の移動方向及び物体の移動速度の少なくとも1つ)を求める監視制御装置300と、を備えるセンシング装置1000によれば、物体情報を安定して取得することができる。   In addition, an object detection apparatus 100 and a monitoring control apparatus 300 for obtaining object information (at least one of presence / absence of an object, position of an object, moving direction of an object, and moving speed of an object) based on an output of the object detection apparatus 100. And the object information can be stably acquired.

また、センシング装置1000は移動体に搭載され、監視制御装置300は物体の位置情報及び移動情報の少なくとも一方に基づいて危険の有無を判断するため、例えば移動体の操縦制御系、速度制御系等に危険回避のための有効な情報を提供することができる。   In addition, the sensing device 1000 is mounted on a moving object, and the monitoring control device 300 determines the presence or absence of a danger based on at least one of position information and movement information of an object. Can provide useful information for risk avoidance.

また、センシング装置1000と、該センシング装置1000が搭載される移動体と、を備える移動体装置は、衝突安全性に優れる。
なお、上記実施形態の物体検出装置100の構成は、適宜変更可能である。
In addition, a mobile device provided with the sensing device 1000 and a mobile body on which the sensing device 1000 is mounted is excellent in collision safety.
The configuration of the object detection device 100 according to the above embodiment can be changed as appropriate.

上記実施形態で説明した受光信号の立ち上がりの傾きやパルス幅、閾値Vth1、Vth2、オペアンプ48の飽和電圧等の数値は、一例であり、装置の用途や仕様に応じて、適宜変更可能である。
例えば、二値化回路44に設定される受光信号を二値化する基準となる閾値は、3つ以上であっても良い。例えば閾値Vth1、Vth2に加えて、Vth1とVth2の間に閾値Vth3を含む少なくとも1つの閾値を設定し、受光信号が少なくともVth1とVth3を横切る場合に、Vth1、Vth3をそれぞれ横切る2点の直線の傾きを用いて物体までの距離を算出したり、受光信号の正常/異常を判定しても良い。
但し、閾値の数を徒に増加するのは得策ではない。その増加した数だけコンパレータを増設する必要があり、コストの増大につながるからである。
The values of the rising slope and pulse width of the light reception signal described in the above embodiment, the threshold values Vth1 and Vth2, and the saturation voltage of the operational amplifier 48 are merely examples, and can be changed as appropriate according to the application and specification of the apparatus.
For example, three or more threshold values may be used as a reference for binarizing the light reception signal set in the binarization circuit 44. For example, in addition to the threshold values Vth1 and Vth2, at least one threshold value including the threshold value Vth3 is set between Vth1 and Vth2, and when the light reception signal crosses at least Vth1 and Vth3, at least two straight lines crossing Vth1 and Vth3 respectively. The inclination may be used to calculate the distance to the object or to determine whether the light reception signal is normal or abnormal.
However, it is not a good idea to increase the number of thresholds. This is because it is necessary to add comparators by the increased number, which leads to an increase in cost.

また、上記実施形態では、Tm測距を行うとき、受光信号の立ち上がりが閾値Vth1を横切るタイミングと該受光信号の立ち下がりが閾値Vth1を横切るタイミングの中間のタイミングを用いているが、これに代えて、受光信号の立ち上がりが閾値Vth2を横切るタイミングと該受光信号の立ち下がりが閾値Vth2を横切るタイミングの中間のタイミングを用いても良い。   In the above embodiment, when performing Tm distance measurement, a timing intermediate between the timing when the rising edge of the light reception signal crosses the threshold Vth1 and the timing when the falling edge of the light reception signal crosses the threshold Vth1 is used. Alternatively, an intermediate timing may be used between the timing when the rise of the light reception signal crosses the threshold Vth2 and the timing when the fall of the light reception signal crosses the threshold Vth2.

また、信号処理系に、処理回路として、オペアンプに代えて又は加えて、例えばローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等のフィルタを組み込んでも良い。このようなフィルタは、オペアンプが組み込まれる場合はオペアンプと二値化回路との間に接続することが好ましく、オペアンプが組み込まれない場合はIV変換器と二値化回路との間に接続することが好ましい。   Also, in the signal processing system, as a processing circuit, a filter such as a low pass filter or a high pass filter may be incorporated instead of or in addition to the operational amplifier. Such a filter is preferably connected between the operational amplifier and the binarization circuit when the operational amplifier is incorporated, and is connected between the IV converter and the binarization circuit when the operational amplifier is not incorporated. Is preferred.

また、投光系10は、偏向器を用いる走査型であるが、偏向器を用いない非走査型であっても良い。すなわち、投光系は、少なくとも光源を有していれば良く、投光範囲の調整のためのレンズを光源の後段に有していても良い。   The light projection system 10 is a scanning type using a deflector, but may be a non-scanning type not using a deflector. That is, the light projection system only needs to have at least a light source, and a lens for adjusting the light projection range may be provided at a later stage of the light source.

また、上記実施形態では、光源として、単一のLD11(端面発光レーザ)を用いているが、これに限られない。
例えば、複数のLD11が1次元又は2次元に配列されたLD11アレイ、VCSEL(面発光レーザ)、VCSELが1次元又は2次元に配列されたVCSELアレイ、半導体レーザ以外のレーザ、レーザ以外の光源などを用いても良い。複数のLD11が1次元配列されたLD11アレイとしては、複数のLD11が積層されたスタック型のLD11アレイや複数のLD11が横に並べられたLD11アレイが挙げられる。例えば、半導体レーザとして、LD11をVCSELに代えれば、アレイ内の発光点の数をより多く設定することができる。
Moreover, in the said embodiment, although single LD11 (end-face light emission laser) is used as a light source, it is not restricted to this.
For example, an LD 11 array in which a plurality of LDs 11 are arrayed in one or two dimensions, a VCSEL (surface emitting laser), a VCSEL array in which VCSELs are arrayed in one or two dimensions, lasers other than semiconductor lasers, light sources other than lasers, etc. May be used. Examples of the LD 11 array in which a plurality of LDs 11 are one-dimensionally arranged include a stacked LD 11 array in which a plurality of LDs 11 are stacked, and an LD 11 array in which a plurality of LDs 11 are arranged in a row. For example, by replacing the LD 11 with a VCSEL as a semiconductor laser, the number of light emitting points in the array can be set larger.

また、投光光学系は、カップリングレンズを有していなくても良いし、他のレンズを有していても良い。   In addition, the light projecting optical system may not have the coupling lens, or may have other lenses.

また、投光光学系、受光光学系は、反射ミラーを有していなくても良い。すなわち、LD11からの光を、光路を折り返さずに回転ミラーに入射させても良い。   Further, the light projecting optical system and the light receiving optical system may not have the reflection mirror. That is, the light from the LD 11 may be made incident on the rotating mirror without turning back the light path.

また、受光光学系は、受光レンズを有していなくも良いし、他の光学素子(例えば集光ミラー)を有していても良い。   The light receiving optical system may not have the light receiving lens, or may have another optical element (for example, a light collecting mirror).

また、偏向器として、回転ミラーに代えて、例えば、ポリゴンミラー(回転多面鏡)、ガルバノミラー、MEMSミラー等の他のミラーを用いても良い。   Also, as the deflector, in place of the rotating mirror, for example, another mirror such as a polygon mirror (rotating polygon mirror), a galvano mirror, a MEMS mirror, etc. may be used.

また、同期系は、同期レンズを有していなくも良いし、他の光学素子(例えば集光ミラー)を有していても良い。   The synchronization system may not have a synchronization lens, or may have another optical element (for example, a focusing mirror).

また、上記実施形態では、物体検出装置が搭載される移動体として車両を例にとって説明したが、該移動体は、例えば航空機、船舶、ロボット等であっても良い。   Moreover, in the said embodiment, although the vehicle was demonstrated to the example as a mobile body by which an object detection apparatus is mounted, this mobile body may be an aircraft, a ship, a robot etc., for example.

また、以上の説明で用いた具体的な数値、形状などは、一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なことは言うまでもない。   Further, it is needless to say that the specific numerical values, shapes and the like used in the above description are merely examples and can be suitably changed without departing from the scope of the present invention.

以上の説明から明らかなように、上記実施形態の物体検出装置100、センシング装置1000、移動体装置、距離測定方法、測距処理1〜8、測距データ取得処理1〜6は、物体までの距離を測定する所謂Time of Flight(TOF)法を用いた技術であり、移動体におけるセンシングの他、モーションキャプチャ技術、測距計、3次元形状計測技術などの産業分野などで幅広く用いることができる。すなわち、本発明の物体検出装置は、必ずしも移動体に搭載されなくても良い。   As is apparent from the above description, the object detection apparatus 100, the sensing apparatus 1000, the mobile apparatus, the distance measurement method, the distance measurement processes 1 to 8, and the distance measurement data acquisition processes 1 to 6 of the above embodiment This technology uses the so-called Time of Flight (TOF) method to measure distance, and can be widely used in industrial fields such as motion capture technology, range finder, and three-dimensional shape measurement technology as well as sensing in moving objects . That is, the object detection apparatus of the present invention may not necessarily be mounted on a mobile body.

以下に、発明者らが上記実施形態を発案するに至った思考プロセスを説明する。
従来、投光部と光検出部と信号処理部を含み、投光部からの投光ビームを測定対象物へ照射して、該測定対象物からの反射光を光検出部で受光し、投光部の投光タイミングから光検出部の受光タイミングまでの時間、位相遅れを光検出部からの信号を信号処理部で信号処理して検出することで、測定対象物までの往復の距離を測定するTime of Flight(TOF)法を用いた測距装置が、車両などのセンシングやモーションキャプチャ技術、測距計などの産業分野などで広く用いられている。
Below, the thought process in which inventors came to draft the said embodiment is demonstrated.
Conventionally, a light projecting unit, a light detecting unit, and a signal processing unit are included, and the light beam from the light projecting unit is irradiated to the object to be measured, and the reflected light from the object to be measured is received by the light detecting unit. The time from the light projection timing of the light section to the light reception timing of the light detection section, the phase delay is detected by processing the signal from the light detection section by the signal processing section to measure the round-trip distance to the measurement object A distance measuring apparatus using a Time of Flight (TOF) method is widely used in sensing of vehicles and the like, motion capture technology, and industrial fields such as distance measuring.

その一例として航空機や鉄道、車載など広く使用されているレーザレーダがある。レーザレーダとしては様々なものが知られているが、例えば特開2004−184333号公報に開示されているように、光源から射出されたレーザ光を回転ミラーで走査し、物体で反射された光を、再度回転ミラーを介して光検出部で検出し、光検出部からの信号(受光信号)を信号処理部で処理することで、所望の範囲の物体の有無やその物体までの距離を検出できる走査型レーザレーダがある。   One example is laser radar widely used in aircraft, railways, vehicles, and so on. Various types of laser radars are known, but as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-184333, laser light emitted from a light source is scanned by a rotating mirror, and light reflected by an object is reflected. Is detected again by the light detection unit via the rotating mirror, and the signal processing unit (signal reception signal) from the light detection unit is processed by the signal processing unit to detect the presence or absence of an object in a desired range and the distance to the object There is a scanning laser radar that can

レーザレーダでの測距において、例えばレーザ光が照射された物体からの反射光を受光した光検出部からの信号が閾値を横切るタイミングを検出してTr測距やTm測距を行う場合に、例えば2ピークコメットが発生した異常な受光信号に基づいて測距(距離演算)を行うと測距誤差が発生する。   In distance measurement with a laser radar, for example, in the case of performing Tr distance measurement or Tm distance measurement by detecting timing at which a signal from a light detection unit that receives reflected light from an object irradiated with laser light crosses a threshold value, For example, if distance measurement (distance calculation) is performed based on an abnormal light reception signal generated by two peak comets, a distance measurement error occurs.

そこで、特許文献1では、このような測距誤差の発生を回避するために、A/Dコンバータを信号処理部に組み込んで微分計算処理によって光検出部からの信号(受光信号)のピーク位置を求め、該ピーク位置を用いて距離を算出している。しかし、A/Dコンバータを用いた回路は、高価であり、例えば量産を前提する車両などの移動体の測距装置に組み込むには不向きである。   Therefore, in Patent Document 1, in order to avoid the occurrence of such a ranging error, the A / D converter is incorporated in the signal processing unit, and the peak position of the signal (light reception signal) from the light detection unit is calculated by differential calculation processing. The distance is calculated using the peak position. However, a circuit using an A / D converter is expensive and is not suitable for being incorporated into a distance measuring device of a mobile object such as a vehicle for which mass production is required.

すなわち、特許文献1では、高コスト化を抑制しつつ、光検出部から出力された電気信号によらず適正な測定結果を出力することを可能とすることに関して改善の余地があった。   That is, in Patent Document 1, there is room for improvement with regard to enabling output of an appropriate measurement result regardless of the electrical signal output from the light detection unit while suppressing increase in cost.

そこで、発明者らは、高コスト化を抑制しつつ、光検出系から出力された電気信号によらず適正な測定結果を出力することを可能とすべく、上記実施形態を発案した。   Therefore, the inventors proposed the above-described embodiment so as to be able to output an appropriate measurement result regardless of the electrical signal output from the light detection system while suppressing the cost increase.

10…投光系、11…LD(光源)、26…回転ミラー(投光系の一部)、40…光検出系、41…信号処理系、42…時間計測用PD(光検出系の一部)、43…IV変換器(光検出系の一部)、44…二値化回路(信号処理系の一部)、45…時間計測部(演算系の一部)、46…測定制御部(演算系の一部)、49…信号判定回路(判定系)、100…物体検出装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Projection system, 11 ... LD (light source), 26 ... Rotation mirror (a part of projection system) 40 ... Photodetection system, 41 ... Signal processing system, 42 ... PD for time measurement 43) IV converter (part of light detection system) 44: binarization circuit (part of signal processing system) 45: time measurement part (part of operation system) 46: measurement control part (Part of calculation system) 49: Signal determination circuit (determination system) 100: Object detection device.

特許第5804467号公報Patent No. 5804467

Claims (16)

発光信号に基づいて発光する光源を含む投光系と、
前記投光系から投光され物体で反射された光を受光し、その受光量に応じた電気信号を出力する光検出系と、
前記発光信号及び前記光検出系から出力された前記電気信号に基づいて前記物体までの距離を求める演算系と、を備え、
前記電気信号の電圧が閾値電圧Vth1、Vth2を横切る場合に、前記電圧が前記閾値電圧Vth1を最初に横切る点と前記電圧が前記閾値電圧Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きと、前記電圧が閾値電圧Vth1、Vth2の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間に基づいて、前記電気信号が正常であるか否かを判定することを特徴とする距離測定装置。
A light projection system including a light source that emits light based on a light emission signal;
A light detection system that receives light emitted from the light projection system and reflected by an object, and outputs an electrical signal according to the amount of light received;
An arithmetic system for determining a distance to the object based on the light emission signal and the electrical signal output from the light detection system;
When the voltage of the electrical signal crosses the threshold voltages Vth1 and Vth2, the slope of a straight line passing the point at which the voltage first crosses the threshold voltage Vth1 and the point at which the voltage first crosses the threshold voltage Vth2 and the voltage It is determined whether or not the electric signal is normal based on the time from the first crossing of the smaller one of the threshold voltages Vth1 and Vth2 to the next crossing.
前記時間又は該時間を別の単位に換算した換算値と前記傾きとで表される2次元直交座標系に前記電気信号の電圧の前記時間又は前記換算値と前記傾きとに基づいてプロットした点が、前記時間又は前記換算値と前記傾きとで決まる点を以って表される所定の関係を表す曲線上から外れた所定範囲にプロットされる場合に、前記関係を表す曲線上から外れた所定範囲にある場合に、前記電気信号が正常でないと判定することを特徴とする請求項1に記載の距離測定装置。   A point plotted based on the time or the converted value of the voltage of the electric signal and the inclination in a two-dimensional orthogonal coordinate system represented by the inclination or the conversion value obtained by converting the time or the time to another unit and the inclination If the curve is plotted in a predetermined range out of the curve representing the predetermined relationship represented by the time or the point determined by the conversion value and the slope, the curve The distance measuring device according to claim 1, wherein the electric signal is determined not to be normal when in a predetermined range. 前記所定範囲は、前記時間又は前記換算値の大きさと前記傾きの大きさとの関係に基づいて、複数設定されていることを特徴とする請求項2に記載の距離測定装置。   The distance measuring apparatus according to claim 2, wherein a plurality of the predetermined ranges are set based on a relationship between the time or the magnitude of the conversion value and the magnitude of the inclination. 前記複数の所定範囲のうち少なくとも2つの所定範囲は、一部重複していることを特徴とする請求項3に記載の距離測定装置。   The distance measuring device according to claim 3, wherein at least two of the plurality of predetermined ranges overlap with each other. 前記電気信号の電圧が閾値電圧Vth1、Vth2の小さい方のみを横切る場合に、前記時間又は前記換算値の大きさに基づいて、前記電気信号が正常であるか否かを判定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の距離測定装置。   When the voltage of the electrical signal crosses only the smaller one of the threshold voltages Vth1 and Vth2, it is determined whether the electrical signal is normal or not based on the time or the magnitude of the conversion value. The distance measuring device according to any one of claims 1 to 4. 正常でないと判定された前記電気信号について、該電気信号に基づいて求められた距離を前記物体までの距離とはしないことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の距離測定装置。   The distance measurement according to any one of claims 1 to 5, wherein the distance determined based on the electric signal is not the distance to the object for the electric signal determined not to be normal. apparatus. 前記投光系は、少なくとも投光される位置が隣接する第1の光と第2の光とを投光し、 前記光検出系は、前記第1の光が前記物体で反射された第1の反射光と前記第2の光が前記物体で反射された第2の反射光とを受光し、該第1の反射光と該第2の反射光のそれぞれに対応する第1の電気信号と第2の電気信号とを出力し、
前記演算系は、前記第1の電気信号が正常であると判定され、前記第2の電気信号が正常でないと判定される場合に、前記第1の電気信号に基づき第1の距離を求め、前記第2の光の投光による測定結果として前記第1の距離を出力することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の距離測定装置。
The light projection system projects the first light and the second light at least where the light projection position is adjacent, and the light detection system is configured such that the first light is reflected by the object. And the second reflected light reflected by the object, and the first reflected light and the first electric signal corresponding to the second reflected light, respectively. Output a second electrical signal,
When it is determined that the first electrical signal is normal and the second electrical signal is not normal, the computing system determines a first distance based on the first electrical signal, The distance measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the first distance is output as a measurement result by the projection of the second light.
前記投光系は、投光される位置が一端部から他端部に向かって隣接する複数の光を投光し、
前記光検出系は、前記投光された複数の光のそれぞれが前記物体で反射された複数の反射光を受光し、該複数の反射光のそれぞれに対応する複数の電気信号を出力し、
前記演算系は、前記複数の電気信号のそれぞれに対応する複数の距離を求め、
前記投光された複数の光のうち、一端部側から他端部に向かってm番目(ただし、mは整数)の光に対応するm番目の電気信号に基づく距離をm番目の距離と定義し、前記m番目の光から他端部に向かってn番目(ただし、nは整数)の光をm+n番目の光と定義し、該m+n番目の光に対応するm+n番目の電気信号に基づく距離をm+n番目の距離と定義すると、
前記演算系は、前記m番目の電気信号とm+2n+1番目の電気信号とが正常であると判定され、m+1番目の電気信号からm+2n番目の電気信号までが正常でないと判定される場合に、
前記m番目の光の投光による測定結果として前記m番目の距離を出力し、
前記m+2n+1番目の光の投光による測定結果として前記m+2n+1番目の電気信号に基づくm+2n+1番目の距離を出力し、
m+1番目の光からm+n番目の光までの投光による測定結果として前記m番目の距離を出力し、
m+n+1番目の光から前記m+2n番目の光までの投光による測定結果として前記m+2n+1番目の距離を出力することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の距離測定装置。
The light projection system projects a plurality of lights whose light projection positions are adjacent from one end to the other end,
The light detection system receives a plurality of reflected lights in which each of the plurality of projected lights is reflected by the object, and outputs a plurality of electrical signals corresponding to the plurality of reflected lights,
The computing system determines a plurality of distances corresponding to each of the plurality of electrical signals;
The distance based on the mth electrical signal corresponding to the mth (where m is an integer) light from one end to the other among the plurality of projected lights is defined as the mth distance From the mth light to the other end, where the nth (where n is an integer) light is defined as the m + nth light, and a distance based on the m + nth electrical signal corresponding to the m + nth light If we define m as the n + th distance,
When it is determined that the mth electrical signal and the m + 2n + 1st electrical signal are normal, and the m + 1st electrical signal to the m + 2nth electrical signal are determined not to be normal,
Outputting the m-th distance as a measurement result of the m-th light projection;
Outputting an m + 2n + 1st distance based on the m + 2n + 1th electrical signal as a measurement result by the projection of the m + 2n + 1st light,
outputting the m-th distance as a measurement result of light projection from the m + 1st light to the m + nth light,
The distance measuring apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the m + 2n + 1st distance is output as a measurement result of light projection from the m + n + 1st light to the m + 2nth light.
前記投光系は、投光される位置が一端部から他端部に向かって隣接する複数の光を投光し、
前記光検出系は、前記投光された複数の光のそれぞれが前記物体で反射された複数の反射光を受光し、該複数の反射光のそれぞれに対応する複数の電気信号を出力し、
前記演算系は、前記複数の電気信号のそれぞれに対応する複数の距離を求め、
前記投光された複数の光のうち、一端部側から他端部に向かってm番目(ただし、mは整数)の光に対応するm番目の電気信号に基づく距離をm番目の距離と定義し、前記m番目の光から他端部に向かってn番目(ただし、nは整数)の光をm+n番目の光と定義し、該m+n番目の光に対応するm+n番目の電気信号に基づく距離をm+n番目の距離と定義すると、
前記演算系は、前記m番目の電気信号と前記m+2n+2番目の電気信号とが正常であると判定され、m+1番目の電気信号からm+2n+1番目の電気信号までが正常でないと判定される場合に、
前記m番目の光の投光による測定結果として前記m番目の距離を出力し、
前記m+2n+2番目の光の投光による測定結果として前記m+2n+2番目の電気信号に基づくm+2n+2番目の距離を出力し、
m+1番目の光からm+n番目の光までの投光による測定結果として前記m番目の距離を出力し、
m+n+2番目の光から前記m+2n+1番目の光までの投光による測定結果として前記m+2n+2番目の距離を出力し、
m+n+1番目の光までの投光による測定結果として、前記m番目の距離と前記m+2n+2番目の距離のうち、m+n+1番目の電気信号に基づくm+n+1番目の距離との差が小さい方を出力することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の距離測定装置。
The light projection system projects a plurality of lights whose light projection positions are adjacent from one end to the other end,
The light detection system receives a plurality of reflected lights in which each of the plurality of projected lights is reflected by the object, and outputs a plurality of electrical signals corresponding to the plurality of reflected lights,
The computing system determines a plurality of distances corresponding to each of the plurality of electrical signals;
The distance based on the mth electrical signal corresponding to the mth (where m is an integer) light from one end to the other among the plurality of projected lights is defined as the mth distance From the mth light to the other end, where the nth (where n is an integer) light is defined as the m + nth light, and a distance based on the m + nth electrical signal corresponding to the m + nth light If we define m as the n + th distance,
When it is determined that the mth electrical signal and the m + 2n + 2th electrical signal are normal and the m + 1st electrical signal to the m + 2n + 1st electrical signal are not normal,
Outputting the m-th distance as a measurement result of the m-th light projection;
Outputting an m + 2n + 2th distance based on the m + 2n + 2th electrical signal as a measurement result by projecting the m + 2n + 2th light,
outputting the m-th distance as a measurement result of light projection from the m + 1st light to the m + nth light,
The m + 2n + 2th distance is output as a measurement result by projecting light from the m + n + 2th light to the m + 2n + 1st light,
As a measurement result by light projection to the m + n + 1st light, it is characterized by outputting one of the mth distance and the m + 2n + 2th distance, which has a smaller difference between the m + n + 1th distance based on the m + n + 1th electrical signal. The distance measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein
前記投光系は、投光される位置が一端部から他端部に向かって隣接する複数の光を投光し、
前記光検出系は、前記投光された複数の光のそれぞれが前記物体で反射された複数の反射光を受光し、該複数の反射光のそれぞれに対応する複数の電気信号を出力し、
前記演算系は、前記複数の電気信号のそれぞれに対応する複数の距離を求め、
前記投光された複数の光のうち、一端部側から他端部に向かってm番目(ただし、mは整数)の光に対応するm番目の電気信号に基づく距離をm番目の距離と定義し、前記m番目の光から他端部に向かってn番目(ただし、nは整数)の光をm+n番目の光と定義し、該m+n番目の光に対応するm+n番目の電気信号に基づく距離をm+n番目の距離と定義すると、
前記演算系は、前記m番目の電気信号と前記m+2n+2番目の電気信号とが正常であると判定され、m+1番目の電気信号からm+2n+1番目の電気信号までが正常でないと判定される場合に、
前記m番目の光の投光による測定結果として前記m番目の距離を出力し、
前記m+2n+2番目の光の投光による測定結果として前記m+2n+2番目の電気信号に基づくm+2n+2番目の距離を出力し、
m+1番目の光からm+n番目の光までの投光による測定結果として前記m番目の距離を出力し、
m+n+2番目の光から前記m+2n+1番目の光までの投光による測定結果として前記m+2n+2番目の距離を出力し、
m+n+1番目の光までの投光による測定結果として、前記m番目の距離と前記m+2n+2番目の距離のうち、小さい方の距離を出力することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の距離測定装置。
The light projection system projects a plurality of lights whose light projection positions are adjacent from one end to the other end,
The light detection system receives a plurality of reflected lights in which each of the plurality of projected lights is reflected by the object, and outputs a plurality of electrical signals corresponding to the plurality of reflected lights,
The computing system determines a plurality of distances corresponding to each of the plurality of electrical signals;
The distance based on the mth electrical signal corresponding to the mth (where m is an integer) light from one end to the other among the plurality of projected lights is defined as the mth distance From the mth light to the other end, where the nth (where n is an integer) light is defined as the m + nth light, and a distance based on the m + nth electrical signal corresponding to the m + nth light If we define m as the n + th distance,
When it is determined that the mth electrical signal and the m + 2n + 2th electrical signal are normal and the m + 1st electrical signal to the m + 2n + 1st electrical signal are not normal,
Outputting the m-th distance as a measurement result of the m-th light projection;
Outputting an m + 2n + 2th distance based on the m + 2n + 2th electrical signal as a measurement result by projecting the m + 2n + 2th light,
outputting the m-th distance as a measurement result of light projection from the m + 1st light to the m + nth light,
The m + 2n + 2th distance is output as a measurement result by projecting light from the m + n + 2th light to the m + 2n + 1st light,
The smaller distance of the mth distance and the m + 2n + 2th distance is output as a measurement result of light projection to the m + n + 1st light. Distance measuring device as described.
請求項1〜10のいずれか一項に記載の距離測定装置と、
前記距離測定装置が搭載される移動体と、を備える移動体装置。
The distance measuring device according to any one of claims 1 to 10,
A mobile unit on which the distance measurement device is mounted.
投光する投光工程と、
前記投光工程で投光され物体で反射された光を受光及び光電変換して電気信号を出力する光電変換工程と、
前記投光工程での投光タイミング及び前記光電変換工程で出力された前記電気信号に基づいて前記物体までの距離を算出する距離算出工程と、
前記電気信号の電圧が閾値電圧Vth1、Vth2を横切る場合に、前記電圧が前記閾値電圧Vth1を最初に横切る点と前記電圧が前記閾値電圧Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きと、前記電圧が閾値電圧Vth1、Vth2の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間とに基づいて、前記電気信号が正常であるか否かを判定する判定工程と、を含む距離測定方法。
A floodlighting process to floodlight,
A photoelectric conversion step of receiving and photoelectrically converting the light projected in the light projection step and reflected by the object to output an electric signal;
A distance calculation step of calculating the distance to the object based on the light projection timing in the light projection step and the electric signal output in the photoelectric conversion step;
When the voltage of the electrical signal crosses the threshold voltages Vth1 and Vth2, the slope of a straight line passing the point at which the voltage first crosses the threshold voltage Vth1 and the point at which the voltage first crosses the threshold voltage Vth2 and the voltage Determining whether the electric signal is normal based on the time from the first crossing of the smaller one of the threshold voltages Vth1 and Vth2 to the next crossing.
投光する投光工程と、
前記投光工程で投光され物体で反射された光を受光及び光電変換して電気信号を出力する光電変換工程と、
前記電気信号の電圧が閾値電圧Vth1、Vth2を横切る場合に、前記電圧が前記閾値電圧Vth1を最初に横切る点と前記電圧が前記閾値電圧Vth2を最初に横切る点を通る直線の傾きと、前記電圧が閾値電圧Vth1、Vth2の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間とに基づいて、前記電気信号が正常であるか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程での判定結果が肯定的である場合に、前記投光工程での投光タイミング及び前記光電変換工程で出力された前記電気信号に基づいて、前記物体までの距離を算出する距離算出工程と、を含むことを特徴とする距離測定方法。
A floodlighting process to floodlight,
A photoelectric conversion step of receiving and photoelectrically converting the light projected in the light projection step and reflected by the object to output an electric signal;
When the voltage of the electrical signal crosses the threshold voltages Vth1 and Vth2, the slope of a straight line passing the point at which the voltage first crosses the threshold voltage Vth1 and the point at which the voltage first crosses the threshold voltage Vth2 and the voltage Determining whether the electrical signal is normal based on the time between the first crossing of the smaller one of the threshold voltages Vth1 and Vth2 and the next crossing;
A distance calculation for calculating the distance to the object based on the light emission timing in the light emission process and the electric signal output in the photoelectric conversion process when the determination result in the determination process is affirmative. A distance measurement method comprising the steps of:
前記判定工程では、前記時間又は該時間を別の単位に換算した換算値と前記傾きとで表される2次元直交座標系に前記電気信号の電圧の前記時間又は前記換算値と前記傾きとに基づいてプロットした点が、前記時間又は前記換算値と前記傾きとで決まる点を以って表される所定の関係を表す曲線上から外れた所定範囲にプロットされる場合に、前記関係を表す曲線上から外れた所定範囲にある場合に、前記電気信号が正常でないと判定することを特徴とする請求項12又は13に記載の距離測定方法。   In the determination step, the time or the converted value of the voltage of the electric signal and the inclination are represented in the two-dimensional orthogonal coordinate system represented by the inclination or the conversion value obtained by converting the time or the time into another unit. When the points plotted on the basis are plotted in a predetermined range out of the curve representing the predetermined relationship represented by the point determined by the time or the conversion value and the slope, the relationship is represented. The distance measuring method according to claim 12 or 13, wherein the electric signal is determined not to be normal when in a predetermined range out of the curve. 前記所定範囲は、前記時間又は前記換算値の大きさと前記傾きの大きさとの関係に基づいて、複数あり、
前記判定工程では、前記電気信号の前記電圧の前記時間又は前記換算値と前記傾きとに基づいてプロットした点が前記複数の所定範囲のいずれかにある場合に前記電気信号が正常でないと判定することを特徴とする請求項14に記載の距離測定方法。
There are a plurality of the predetermined ranges based on the relationship between the time or the magnitude of the conversion value and the magnitude of the inclination,
In the determination step, when the point plotted based on the time or the conversion value of the voltage of the electric signal and the inclination is in any of the plurality of predetermined ranges, it is determined that the electric signal is not normal The distance measuring method according to claim 14, characterized in that:
前記判定工程では、前記電圧が閾値電圧Vth1、Vth2の小さい方のみを横切る場合に、前記時間に基づいて、前記判定を行うことを特徴とする請求項12〜15のいずれか一項に記載の距離測定方法。   The determination according to any one of claims 12 to 15, wherein, in the determination step, the determination is performed based on the time when the voltage crosses only the smaller one of the threshold voltages Vth1 and Vth2. How to measure distance.
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