CN111788495B - 光检测装置、光检测方法以及激光雷达装置 - Google Patents

光检测装置、光检测方法以及激光雷达装置 Download PDF

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Abstract

光检测装置(1)具备投光部(3)、受光部(4)、检测部(5)以及控制部(10)。投光部向规定的范围(R30)投射光。受光部具有接收光的受光区域(R1)。检测部将受光部的受光结果与规定的阈值进行比较，来检测光。控制部对阈值进行控制。控制部依次切换从投光部进行投光的范围(S6)。控制部一边使检测部按受光区域中的与从投光部投光中的范围对应的每个部分来检测光(S7)，一边基于受光区域中的除了与投光中的范围对应的部分以外的部分中的受光部的受光结果，来设定阈值(S10)。

Description

光检测装置、光检测方法以及激光雷达装置
技术领域
本公开涉及光检测装置、光检测方法以及具备光检测装置的激光雷达装置。
背景技术
专利文献1公开了作为激光雷达(Lidar)而搭载于车辆的物体检测装置。物体检测装置具备：投光系统，其包括光源；光检测器，其接收从投光系统投射后被物体反射的光；信号检测部，其被输入光检测器的输出信号；以及控制系统。在信号检测部中设定有信号检测用的阈值。控制系统从未从投光系统进行投光时的光检测器的输出中获取噪声水平，由此，以该噪声水平为基准来设定阈值。专利文献1公开了以作为系统而最初设想的最大的噪声水平为目标来设定阈值为最佳。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-173298号公报
发明内容
发明要解决的问题
本申请的发明人着眼于通过缩短从阈值设定时起到反射光检测时为止的时间间隔来降低来自外部的环境光的影响，使投射的光的光检测高精度化。然而，在专利文献1中，基于未从投光系统进行投光时的光检测器的输出来设定阈值，因此，除了进行投光的期间以外，还另外需要不进行投光的期间，在现有技术中，难以高速地进行高精度的光检测。
本公开的目的在于，提供能够易于高速地进行光检测的光检测装置、光检测方法以及激光雷达装置。
用于解决问题的方案
本公开所涉及的光检测装置具备投光部、受光部、检测部以及控制部。投光部向规定的范围投射光。受光部具有接收光的受光区域。检测部将受光部的受光结果与规定的阈值进行比较，来检测光。控制部对阈值进行控制。控制部依次切换从投光部进行投光的范围。控制部一边使检测部按照受光区域中的与从投光部投光中的范围对应的每个部分检测光，一边基于受光区域中的除了与投光中的范围对应的部分以外的部分中的受光部的受光结果来设定阈值。
本公开所涉及的光检测方法提供光检测装置检测光的方法，该光检测装置具备向规定的范围投射光的投光部以及具有接收光的受光区域的受光部。
本公开所涉及的激光雷达装置具备光检测装置和距离计算部。距离计算部基于光检测装置中的光的检测结果来计算检测到的光所通过的距离。
发明的效果
根据本公开所涉及的光检测装置、光检测方法和激光雷达装置，能够易于高速地进行光检测。
附图说明
图1是用于说明本公开所涉及的光检测装置的应用例的图。
图2是例示实施方式1所涉及的激光雷达装置的结构的框图。
图3是例示光检测装置的投光部和受光部的对应关系的图。
图4A是用于说明激光雷达装置的扫描的图。
图4B是用于说明激光雷达装置的扫描的详情的图。
图5是用于说明光检测装置的光检测方法中的阈值的图。
图6是表示光检测装置的动作例的流程图。
图7是表示光检测装置的动作例的时序图。
图8是用于说明光检测装置的动作例的图。
具体实施方式
以下，参照所附的附图来说明本公开所涉及的光检测装置、光检测方法以及激光雷达装置的实施方式。此外，在以下的各实施方式中，对同样的结构要素标注相同的标号。
(应用例)
使用图1来说明本公开所涉及的光检测装置能够应用的一例。图1是用于说明本公开所涉及的光检测装置1的应用例的图。
本公开所涉及的光检测装置1例如能够应用于车载用途的激光雷达装置2。如图1所示，光检测装置1具备向外部投射光的投光部3以及从外部接收光的受光部4。激光雷达装置2通过使用光检测装置1来对从投光部3投射的光的反射光进行检测，来测定到反射了光的物体为止的距离。
例如，激光雷达装置2生成以三维方式表示所搭载的车辆的外部环境中的各种物体的距离图像。在图1中，例示了激光雷达装置2中的与距离图像的视场角对应的投影面R2。激光雷达装置2的距离图像按照沿水平方向X和垂直方向Y排列的每个像素示出进深方向Z上的距离。以下，有时将+Y侧称为上侧，将-Y侧称为下侧。
激光雷达装置2例如一边使用光扫描器21沿水平方向X对投影面R2进行扫描，一边使用光检测装置1进行测距。光检测装置1的受光部4具有与距离图像的沿垂直方向Y排列的多个像素对应的受光区域R1。距离图像的分辨率即每个像素的视场角例如在水平方向X上为1.0度～1.6度，在垂直方向Y上为0.3度～1.2度。
在以上那样的激光雷达装置2的光检测装置1中，在外部环境中产生的环境光有可能与来自投光部3的光的反射光一起入射到受光部4，因此，设定将环境光的影响作为噪声去除的阈值。通过缩短从环境光检测时到测距时为止的期间，能够提高光检测装置1的检测精度。因此，本应用例的光检测装置1例如在生成1帧的距离图像时与反射光的检测同时并行地反复进行环境光的检测，来动态地设定阈值。
(结构例)
以下，说明作为光检测装置1和激光雷达装置2的结构例的实施方式。
(实施方式1)
下面说明实施方式1所涉及的激光雷达装置2和光检测装置1的结构和动作。
1.结构
使用图1、图2、图3说明本实施方式所涉及的激光雷达装置2和光检测装置1的结构。图2是例示激光雷达装置2的结构的框图。图3是例示光检测装置1的投光部3和受光部4的对应关系的图。
激光雷达装置2例如如图1所示那样具备光扫描器21、投光透镜22、放大光学系统23、受光透镜24以及光检测装置1。图2所例示的激光雷达装置2具备包括光扫描器21的扫描部20以及构成光检测装置1的投光部3、受光部4、检测部5及控制部10。
扫描部20除了光扫描器21以外，还具备扫描驱动电路20a和位移反馈电路20b。光扫描器21例如包括反射镜以及使反射镜绕沿着垂直方向Y的旋转轴旋转的旋转机构。扫描驱动电路20a根据控制部10的控制来旋转驱动光扫描器21的反射镜。位移反馈电路20b检测被驱动的光扫描器21中的反射镜的旋转角等的位移，将表示检测结果的反馈信号输出到控制部10。
投光透镜22(图1)例如是准直透镜，配置在光检测装置1的投光部3与光扫描器21之间。受光透镜24例如是聚光透镜，配置在光检测装置1的受光部4与光扫描器21之间。光扫描器21配置成将从投光透镜22入射的光引导至放大光学系统23，将从放大光学系统23入射的光引导至受光透镜24。放大光学系统23例如包括透镜和反射镜，将从光扫描器21入射的光的光束放大并向外部射出。
投光部3例如如图2所示那样具备第1光源31～第4光源34以及光源驱动电路30。各光源31～34例如由LD(半导体激光)或LED等光源元件构成。各个光源31～34也可以分别包括多个光源元件。光源驱动电路30例如根据控制部10的控制分别对各光源31～34进行脉冲驱动。
图3示意性地示出投光部3从第1光源31向投影面R2投光的状态。例如，第1光源31～第4光源34从垂直方向Y的上侧起依次在投光部3中配置成一列的阵列状。
受光部4具备多个受光元件4a。在图3中，放大地图示出由受光部4中的受光元件4a形成的受光区域R1。在受光部4中，多个受光元件4a例如沿垂直方向Y配置成一列的阵列状。
受光元件4a当接收到光时生成表示受光结果的受光信号。各受光元件4a例如与距离图像的1个像素对应。受光元件4a例如由SPAD(单光子雪崩光光电二极管)构成。受光元件4a也可以由PD(光电二极管)或APD(雪崩光电二极管)构成。
在本结构例中，受光部4中的受光元件4a与投光部3的第1光源31～第4光源34分别对应，能够分组为第1组受光元件41～第4组受光元件44。每1组的受光元件4a的个数例如为8个。
上述的各种光学系统22～24配置成使得从与投光部3能够在外部的投影面R2上投光的范围R3相同的范围向受光部4入射的光在受光区域R1中受光。如图3所示，上述的能够投光的范围3沿着垂直方向Y被区分为第1区域R31～第4区域R34。
第1区域R31与被第1光源31投光的范围且第1组受光元件41的受光区域R11对应。同样，第2区域R32、第3区域R33及第4区域R34分别与被第2光源32、第3光源33及第4光源34投光的范围且第2组受光元件42、第3组受光元件43及第4组受光元件44的受光区域R12、R13、R14对应。
返回图2，受光部4例如还具备受光驱动电路40和复用器(multiplexer)45。受光驱动电路40分别驱动各组的受光元件41～44。复用器45具备分别与各组的受光元件41～44连接的第1输入端子i1～第4输入端子i4、测距用的输出端子n以及阈值决定用的输出端子m。
受光部4的复用器45根据来自控制部10的选择信号Sn、Sm，将各个输出端子n、m与第1输入端子i1～第4输入端子i4中的某一个连接。由此，受光部4从各输出端子m、n分别输出受光元件4a的1组量的受光信号。
控制部10例如包括CPU、RAM及ROM等，根据各种信息处理进行各结构要素的控制。控制部10例如将ROM中保存的程序以及数据读出到RAM来执行各种运算处理，实现各种动作。
例如，控制部10生成测距用的选择信号Sn，从受光部4的第1输入端子i1～第4输入端子i4中选择输出端子n的连接目的地，或者生成阈值决定用的选择信号Sm，选择输出端子m的连接目的地。另外，控制部10作为后述的阈值决定部10a和距离计算部10b进行动作。控制部10也可以包括ASIC和FPGA等。阈值决定部10a和距离计算部10b等也可以分别由专用的硬件电路构成。
检测部5例如具备比较器51和TDC(时间/数字转换器)52。比较器51将从受光部4中的测距用的输出端子n输出的受光信号与阈值决定部10a决定的阈值进行比较，将表示比较结果的信号输出到TDC 52。TDC 52是对从控制部10输入的定时到与比较器51的比较结果相应的定时为止的期间进行测量的时间测量电路的一例。基于TDC 52的测量期间，距离计算部10b计算每个像素的距离值。
在本实施方式中，光检测装置1还具备ADC(模拟/数字转换器)11和DAC(数字/模拟转换器)12。本实施方式的ADC 11、DAC 12和阈值决定部10a是对光检测装置1中的阈值进行设定的阈值设定部的一例。
ADC 11将从受光部4中的阈值决定用的输出端子m输出的受光信号从模拟值转换为数字值，并将转换后的受光信号输出到阈值决定部10a。阈值决定部10a基于被输入的受光信号，执行用于设定上述的阈值的运算处理，来决定阈值。DAC 12以数字方式输入由阈值决定部10a决定的阈值，将其转换为模拟电压，并输出到比较器51。由此，对检测部5设定阈值。
在本实施方式中，光检测装置1中的ADC 11、DAC 12、比较器51和TDC 52例如设置有与受光部4中的1组的受光元件4a的个数相对应的数量。由此，控制部10既可以并行地执行与1组的受光元件4a的个数相对应的各种运算，也可以逐次进行。
2.动作
下面说明如以上那样构成的激光雷达装置2和光检测装置1的动作。
2-1.激光雷达装置的动作
使用图4A、4B说明本实施方式所涉及的激光雷达装置2的动作。图4A是用于说明激光雷达装置2的扫描的图。图4B是用于说明激光雷达装置2的扫描的详情的图。
本实施方式的激光雷达装置2通过控制部10来控制投光部3的光源驱动电路30，使第1光源31～第4光源34逐个地依次点亮(脉冲发光)。另外，控制部10控制扫描部20的扫描驱动电路20a，使光扫描器21扫描在水平方向X上投射的光。
在图4A、4B中，例示出投影面R2中的从投光部3中点亮的光源所投光的范围R30(以下称为“投光范围”)。投影面R2上的投光范围R30的扫描中的水平方向X上的位置在上述第1区域R31～第4区域R34(图3)中依次切换。由此，投光范围R30如图4A中以箭头示意性地示出的那样在投影面R2上二维地移动。例如，如图4B所示，这样的扫描以使水平方向X上的移动前后的投光范围R30重叠的方式进行。
控制部10例如能够基于来自扫描部20的位移反馈电路20b的信号，识别投光范围R30的水平方向X上的位置，或者根据点亮的光源识别垂直方向Y上的位置。
光检测装置1的检测部5对来自受光部4的受光信号进行阈值判定，检测投射的光的反射光。检测部5以各个投光范围R30为测距的对象，在TDC 52中测量从投光部3的投光时到检测到反射光为止的期间。基于TDC 52的测量期间，激光雷达装置2的距离计算部10b按在投影面R2中移动的每个投光范围R30计算各像素的距离值。激光雷达装置2如图4B所示那样使投光范围R30重叠并依次进行上述的测量，进行关于重叠的部分的平均化的运算处理。
通过反复进行以上的投影面R2的扫描，能够以期望的帧率(例如30fps)依次生成距离图像。另外，通过将受光部4中的多个受光元件4a分组利用，能够降低光检测装置1的电路面积，并且高速地生成每帧的距离图像。
在本实施方式的光检测装置1中，控制部10在各个投光范围R30的投光时，基于表示投光范围R30外的受光结果的受光信号，动态地设定检测部5在反射光的检测中使用的阈值。
2-2.关于光检测装置的阈值
使用图5说明光检测装置1的光检测方法中的阈值。
图5的(a)～(e)例示了各种情况下的受光信号。在图5的(a)～(e)中，横轴是时间t，纵轴是电压V。
图5的(a)例示了理想的情况下的受光信号和预先设定的阈值Vth。受光信号包括与投射的光的反射光对应的反射光成分80以及与环境光对应的环境光成分81。在图5的(a)的例子中，预先设定的阈值Vth大于受光信号的环境光成分81且小于反射光成分80。在该情况下，检测部5能够在受光信号超过阈值Vth时检测到得到反射光成分80的定时。
在此，在激光雷达装置2中，可以设想到，由于例如投光范围R30的移动或者车辆的外部环境的变化，而环境光成分81和反射光成分80的大小时刻发生变化。在图5的(b)、(c)中分别例示了在与图5的(a)相同的阈值Vth的设定中环境光成分81变大的情况和反射光成分80变小的情况下的受光信号。
在图5的(b)的情况下，由于环境光成分81大于阈值Vth，因此可以想到将环境光引起的噪声误检测为反射光的情况。另外，在图5的(c)的情况下，由于反射光成分80小于阈值Vth，因此可以想到产生反射光的漏检测的情况。因此，本实施方式的光检测装置1在激光雷达装置2的测距中检测环境光成分81，根据检测结果来更新阈值Vth。
图5的(d)、(e)示出了本实施方式的光检测装置1分别从与图5的(b)、(c)同样的情况下更新了阈值Vth的设定的例子。图5的(d)的例子的阈值Vth从图5的(b)的情况被提高到大于环境光成分81。图5的(e)的例子的阈值Vth从图5的(c)的情况被降低到大于环境光成分81的范围内。通过这样的阈值Vth的设定更新，能够避免图5的(b)、(c)那样的情况，能够提高光检测装置1中的反射光成分80的检测精度。
在光检测装置1中，作为阈值决定部10a的控制部10通过输入被认为不包含反射光成分80的受光信号，能够检测环境光成分81的大小，决定阈值。例如，阈值决定部10a将比环境光成分81大规定幅度的值计算为阈值Vth。阈值决定部10a也可以进行各种平均运算，来计算出阈值Vth。以下，说明光检测装置1的动作的详情。
2-3.光检测装置的动作
使用图6～图8说明本实施方式所涉及的光检测装置1的动作。
图6是例示光检测装置1的动作的流程图。基于图6的流程图的各处理由光检测装置1的控制部10执行。图7是表示光检测装置1的动作例的时序图。图8是用于说明光检测装置1的动作例的图。
图7的(a)、(b)、(c)、(d)分别表示第1光源31、第2光源32、第3光源33及第4光源34的点亮定时。图7的(e)表示测距用的选择信号Sn的控制定时。图7的(f)表示阈值决定用的选择信号Sm的控制定时。图7的(g)、(h)、(i)、(j)分别表示第1组受光元件41、第2组受光元件42、第3组受光元件43及第4组受光元件44的输出定时。
在图6的流程图中，首先，控制部10控制扫描部20，开始光扫描器21的驱动(S1)。另外，控制部10控制投光部3，例如在图7的(d)的时刻t0仅使第4光源34点亮(S2)。在图8的(a)中示出时刻t0的投影面R2。
在图8的(a)的投影面R2中，在与各组的受光元件41～44对应的第1区域R31～第4区域R34中，第4区域R34被投光部3投光。环境光从第1区域R31～第3区域R33入射到第1组受光元件41～第3组受光元件43。
控制部10获取第1组受光元件41的受光结果(S3)。例如，控制部10通过阈值决定用的输出端子m的初始设定(图7的(e))，使第1组受光元件41的受光信号从受光部4输出到ADC11(图2)。ADC 11将被输入的受光信号转换为数字值并输出到控制部10。
接着，控制部10作为阈值决定部10a进行动作，进行与获取到的受光结果对应的阈值的设定(S4)。控制部10基于来自ADC 11的受光信号，检测环境光的大小，根据检测结果计算阈值。控制部10借助DAC 12将计算出的阈值设定给检测部5。通过步骤S2～S5的处理，进行与当前的第1区域R31中的环境光对应的阈值的设定。
另外，控制部10将测距用的变量N(＝1～4)及阈值决定用的变量M(＝1～4)分别设定为N＝1、M＝2(S5)。例如，控制部10以将测距用的输出端子m的连接目的地控制为第1输入端子i1的方式生成选择信号Sn(图7的(e))，或者以将阈值决定用的输出端子m的连接目的地控制为第2输入端子i2的方式生成选择信号Sm(图7的(f))。
并且，控制部10基于设定的测距用的变量N，仅使投光部3的多个光源31～34中的第N光源点亮(S6)。例如，控制部10在步骤S5后的时刻t1，如图7的(a)所示，使第1光源31点亮(S6)。在图8的(b)中示出时刻t1的投影面R2。
在图8的(b)的投影面R2中，第1区域R31被投光部3投光。于是，来自投光部3的光的反射光被第1组受光元件41接收。此时，受光部4根据N＝1的选择信号Sn(S5)，将来自第1组受光元件41的受光信号输出到检测部5(图7的(e)、(g))。
控制部10从检测部5获取TDC 52的测量期间(S7)。例如，控制部10在步骤S6的执行时使TDC 52开始期间的测量。检测部5在比较器51中将被输入的受光信号与设定的阈值进行比较。检测部5在比较器51中的受光信号超过阈值时使TDC 52输出表示测量期间的信号。
接着，控制部10作为距离计算部10b进行动作，基于获取到的测量期间，进行被投光的第N区域中的测距的运算处理(S8)。例如，控制部10根据来自TDC 52的信号所示的测量期间与光速的乘积，来计算出距离值。控制部10将每个像素的距离值与水平方向X及垂直方向Y上的位置相关联地保存。
另外，控制部10获取受光部4中的第M组的受光元件的受光结果(S9)。例如，根据时刻t1的M＝2的选择信号Sm(S5)，受光部4将来自第2组受光元件32的受光信号经由ADC 11输出到控制部10(图7的(f)、(h))。如图8的(b)所示，该受光信号表示未被投光的第2区域R32中的环境光的受光结果。
接着，控制部10基于获取到的第M组的受光元件的受光结果，进行阈值的设定(S10)。步骤S10的处理与步骤S5同样地进行。新设定的阈值在接下来的步骤S6～S7的执行时使用。例如，控制部10并行地执行步骤S7～S8和步骤S9～S10。
接着，控制部10更新测距用的变量N(S11～S13)。例如，控制部10判断设定中的变量N是否达到“4”(S11)，在未到N＝4的情况下(S11：否)，将该变量N增加为“N+1”(S12)。另一方面，在达到N＝4的情况下(S11：是)，控制部10将该变量N更新为“1”(S13)。控制部10生成遵循更新后的变量N的选择信号Sn，切换测距用的输出端子n的连接目的地(图7的(e))。
另外，控制部10更新阈值决定用的变量M(S14～S16)。步骤S14～S16的处理例如与步骤S11～S13同样地执行。由此，生成遵循更新后的变量M的选择信号Sm，切换阈值决定用的输出端子m的连接目的地(图7的(f))。
控制部10基于更新后的各变量N、M，以规定的周期(例如10μ秒)重复进行步骤S6以后的处理。
例如，控制部10如图7的(b)、(c)、(d)所示那样在时刻t2、t3、t4使第2光源42、第3光源43及第4光源44点亮(S6)，逐次执行步骤S7～S10的处理。在图8的(c)、(d)中分别例示出时刻t2、t3的投影面R2。此外，在图8的(c)、(d)中，对己测距完的区域标注有斜线。
通过以上的处理，例如在时刻t1使第1光源31点亮(S6)，执行被投光的第1区域R31的测距(图7的(g)、S7、S8)。此时，检测未被投光的第2区域R32的环境光，更新阈值(图7的(h)、S9、S10)。
在第1光源31熄灭后，第2光源32在时刻t2点亮(S6)，使用更新后的阈值执行第2区域R32的测距(图7的(h)、S7、S8)。如图8的(c)所示，作为测距对象的时刻t2的第2区域R32相对于用于决定阈值的时刻t1的第2区域R32，除了水平方向X上的扫描的量以外，是同一范围。这样，在测距和阈值的决定中，使环境光的状况在时间上和空间上均近似，能够提高光检测装置1的检测精度。
另外，如图7的(g)～(j)所示，投光中的第N区域的测距与基于接下来被投光的第M区域的环境光的检测的阈值设定同时并行地反复执行。由此，无需在测距达到距离图像的投影面R2整体之前多次设置仅为了检测环境光的期间，就能够高效地得到高精度的距离图像。
3.总结
如以上那样，本实施方式所涉及的光检测装置1具备投光部3、受光部4、检测部5以及控制部10。投光部3向投光范围R30投射光。受光部4具有接收光的受光区域R1。检测部5将受光部4的受光结果与规定的阈值进行比较，来检测光。控制部10对阈值进行控制。控制部10在能够投光的范围R3中的第1区域R31～第4区域R34中依次切换投光范围R30。控制部10一边使检测部5按受光区域R1中的与从投光部3投光中的范围对应的每个部分检测光，一边基于受光区域中的除了与投光中的范围对应的部分以外的部分中的受光部4的受光结果，来设定阈值(S6～S10)。
通过以上的光检测装置1，能够一边使检测部5按从投光部3投光中的每个区域检测光一边获取未被投光的区域的受光结果，来进行阈值的设定。由此，与在未从投光部3进行投光的期间中获取用于设定阈值的受光结果的情况相比，能够易于高速地进行光检测。
在本实施方式中，控制部10基于受光区域R1中的与投光部3接下来进行投光的范围对应的部分的受光结果，来设定阈值(参照图7)。由此，使为了设定阈值而检测环境光的状况与通过检测部5进行光检测的状况在时间上接近，能够高精度地设定与环境光对应的阈值。
另外，检测部5也可以基于所设定的阈值，检测在受光区域R1中用于该阈值的设定的部分与从投光部3投光的范围相对应时的光(参照图8)。由此，使为了设定阈值而检测环境光的状况与通过检测部5进行光检测的状况在空间上接近，能够高精度地设定与环境光对应的阈值。
另外，在本实施方式中，投光部3具备排列成一列的多个光源31～34。控制部10使第1光源31～第4光源34依次发光，来切换投光范围R30(S6)。由此，能够以简单的结构进行投光范围R30的切换。
另外，在本实施方式中，可以是，光检测装置1还具备光扫描器21。光扫描器21在与第1光源31～第4光源34所排列的垂直方向Y交叉的水平方向X上使投光部3所投射的光进行扫描(S1)。控制部10在光扫描器21进行扫描时使检测部5检测光。由此，能够依次进行投影面R2整体的光检测。
另外，在本实施方式中，受光部4具备形成受光区域R1的多个受光元件4a。控制部10使检测部5按多个受光元件4a中的与从投光部3的各光源31～34投光的范围分别对应的受光元件4a的每个组41～44来检测光(S6～S8)。由此，能够按受光元件4a的每个组41～44高效地进行光检测。
另外，在本实施方式中，检测部5具备TDC 52，该TDC 52对从投光部3投光的定时起到基于阈值检测到光的定时为止的期间进行测量。通过TDC 52，测量得到投射的光的反射光的期间，能够进行测距。
另外，本实施方式所涉及的激光雷达装置2具备光检测装置1和距离计算部10b。距离计算部10b基于光检测装置1中的光的检测结果，计算检测到的光所通过的距离。通过本实施方式的激光雷达装置2，根据光检测装置1的动作，易于高速地进行用于测距的光检测。
另外，本实施方式所涉及的光检测方法是具备投光部3和受光部4的光检测装置1检测光的方法。本方法包括如下步骤：依次切换从投光部3投光的范围的步骤；按受光区域中的与从投光部3投光中的范围对应的每个部分，将受光部4的受光结果与规定的阈值进行比较来检测光的步骤；以及基于受光区域中的除了与投光中的范围对应的部分以外的部分中的受光部4的受光结果来设定阈值的步骤。通过本方法，能够易于高速地进行光检测。
(其他实施方式)
在上述的实施方式1中，基于受光区域R1中的与投光部3接下来进行投光的范围对应的部分的受光结果，来设定阈值(参照图7)。在本实施方式中，也可以是，基于与投光部3下一次以后进行投光的范围对应的部分的受光结果，进行阈值的设定。例如，也可以是，变更图6的步骤S3的设定，以使测距用的变量N与阈值决定用的变量M的差为2以上。在该情况下，控制部10适当地将决定的阈值存储于RAM等的内部存储器。
另外，在上述的各实施方式中，说明了投光部3具备第1光源31～第4光源34的例子。本实施方式的投光部3的光源的个数不限于4。也可以是，投光部3具备2个以上的光源，使各光源依次点亮。另外，也可以是，使用使投光部3在垂直方向Y上改变投光的方向的机构等，来切换投光范围R30。也可以根据投光部3的投光范围R30的切换方式适当地变更受光部4的受光元件4a的分组。
另外，在上述的各实施方式中，光检测装置1的检测部5具备TDC 52，但也可以不具备检测部5。检测部5能够根据比较器51中的比较结果检测超过阈值的各种光。光检测装置1既可以与外部结构的TDC共用，也可以用于代替TDC而采用ADC的方式。
另外，在上述的各实施方式中，说明了如下例子：光检测装置1具备构成阈值设定部的ADC 11及DAC 12，控制部10作为阈值决定部10a进行动作。本实施方式的光检测装置1不限于此，例如也可以代替ADC 11及DAC 12，而具备实现阈值设定部的动作的模拟电路等。
另外，在上述的各实施方式中，说明了使用光扫描器21的激光雷达装置2及光检测装置1，但也可以适当省略光扫描器21。例如，在投光部3的光源和受光部4的受光元件4a配置成二维阵列状的情况下，能够不使用光扫描器21，而执行与实施方式1同样的测距及环境光的检测。
另外，在上述的各实施方式中，光检测装置1将环境光的检测结果用于检测部5的阈值设定。本实施方式的光检测装置1也可以使用环境光的检测结果来进行外部环境的拍摄。例如，控制部10也可以基于来自ADC 11的受光信号生成外部环境的拍摄图像。
另外，在上述的各实施方式中，说明了距离计算部10b生成距离图像的例子。本实施方式的距离计算部10b不限于生成距离图像，也可以生成以各种形式表示距离的信息，例如也可以生成三维的点群数据。
另外，在上述的各实施方式中，说明了在激光雷达装置2中光检测装置1的控制部10作为距离计算部10b进行动作的例子。在本实施方式的激光雷达装置2中，距离计算部10b也可以与光检测装置1分体地被提供。
另外，在上述的各实施方式中，说明了车载用途的激光雷达装置2及光检测装置1的结构例。本公开所涉及的激光雷达装置2及光检测装置1不特别限定于车载用途，能够应用于各种用途。
(附记)
如以上那样，说明了本公开的各种实施方式，但本公开不限定于上述的内容，能够在技术思想实质相同的范围内进行各种变更。以下，附记本公开所涉及的各种方式。
本公开所涉及的第1方式是具备投光部(3)、受光部(4)、检测部(5)和控制部(10)的光检测装置(1)。所述投光部向规定的范围(R30)投射光。所述受光部具有接收光的受光区域(R1)。所述检测部将所述受光部的受光结果与规定的阈值进行比较，来检测光。所述控制部对所述阈值进行控制。所述控制部依次切换从所述投光部进行投光的范围(S6)，使所述检测部按照所述受光区域中的与从所述投光部投光中的范围对应的每个部分检测光(S7、S8)，基于所述受光区域中的除了与所述投光中的范围对应的部分以外的部分中的所述受光部的受光结果，设定所述阈值(S9、S10)。
在第2方式中，在第1方式的光检测装置中，所述控制部基于所述受光区域中的与所述投光部接下来进行投光的范围对应的部分的受光结果，来设定所述阈值。
在第3方式中，在第1方式或第2方式的光检测装置中，所述投光部具备排列成一列的多个光源(31～34)。所述控制部使所述光源依次发光，来切换所述投光的范围。
在第4方式中，第3方式的光检测装置还具备光扫描器(21)，该光扫描器(21)使所述投光部投射的光在与所述光源排列的方向交叉的方向上进行扫描。所述控制部在所述光扫描器进行的扫描中使所述检测部检测光。
在第5方式中，在第3方式或第4方式的光检测装置中，所述受光部具备形成所述受光区域的多个受光元件(4a)。所述控制部使所述检测部按所述多个受光元件中的与从所述投光部的各光源投光的范围分别对应的受光元件的每个组检测光。
在第6方式中，在第1方式～第5方式的任一方式的光检测装置中，所述检测部具备时间测量电路(52)，该时间测量电路(52)对从所述投光部投光的定时起到基于所述阈值检测光的定时为止的期间进行测量。
第7的方式是具备第1方式～第6方式中的任一方式的光检测装置以及距离计算部(10b)的激光雷达装置。所述距离计算部基于所述光检测装置中的光的检测结果来计算检测到的光所通过的距离。
第8的方式是光检测装置(1)检测光的光检测方法，该光检测装置(1)具有向规定的范围(R30)投射光的投光部(3)以及具备接收光的受光区域(R1)的受光部(4)。本方法包括如下步骤：依次切换从所述投光部进行投光的范围的步骤(S6)；按照所述受光区域中的与从所述投光部投光中的范围对应的每个部分，将所述受光部的受光结果与规定的阈值进行比较，来检测光的步骤(S7、S8)；以及基于所述受光区域中的除了与所述投光中的范围对应的部分以外的部分中的所述受光部的受光结果，来设定所述阈值的步骤(S9、S10)。
标号说明
1：光检测装置；10：控制部；2：激光雷达装置；21：光扫描器；3：投光部；31～34：第1光源～第4光源；4：受光部；4a：受光元件；5：检测部；52：TDC。

Claims (8)

1.一种光检测装置，其具备：
投光部，其向规定的范围投射光；
受光部，其具有接收光的受光区域；
检测部，其将所述受光部的受光结果与规定的阈值进行比较，来检测光；以及
控制部，其对所述阈值进行控制，
所述控制部依次切换从所述投光部进行投光的范围，一边使所述检测部按照所述受光区域中的与从所述投光部投光中的范围对应的每个部分检测光，一边基于所述受光区域中的除了与所述投光中的范围对应的部分以外的部分中的所述受光部的受光结果设定所述阈值，
在从所述投光部投光的范围与所述受光区域中设定了所述阈值的部分相对应时，使所述检测部采用所设定的所述阈值检测光。
2.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，
所述控制部基于所述受光区域中的与所述投光部接下来进行投光的范围对应的部分的受光结果来设定所述阈值。
3.根据权利要求1或2所述的光检测装置，其中，
所述投光部具备排列成一列的多个光源，
所述控制部使所述光源依次发光，来切换所述投光的范围。
4.根据权利要求3所述的光检测装置，其中，
所述光检测装置还具备光扫描器，该光扫描器使所述投光部投射的光在与所述光源排列的方向交叉的方向上进行扫描，
所述控制部在所述光扫描器进行的扫描中使所述检测部检测光。
5.根据权利要求3所述的光检测装置，其中，
所述受光部具备形成所述受光区域的多个受光元件，
所述控制部使所述检测部按照所述多个受光元件中的与从所述投光部的各光源进行投光的范围分别对应的受光元件的每个组来检测光。
6.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，
所述检测部具备时间测量电路，该时间测量电路对从所述投光部投光的定时起到基于所述阈值检测光的定时为止的期间进行测量。
7.一种激光雷达装置，其具备：
权利要求1～6中的任一项所述的光检测装置；以及
距离计算部，其基于所述光检测装置中的光的检测结果，计算检测到的光所通过的距离。
8.一种光检测方法，是光检测装置检测光的光检测方法，该光检测装置具备向规定的范围投射光的投光部和具有接收光的受光区域的受光部，
所述光检测方法具备如下步骤：
依次切换从所述投光部进行投光的范围；
按照所述受光区域中的与从所述投光部投光中的范围对应的每个部分，将所述受光部的受光结果与规定的阈值进行比较，来检测光；以及
基于所述受光区域中的除了与所述投光中的范围对应的部分以外的部分中的所述受光部的受光结果来设定所述阈值，
在从所述投光部投光的范围与所述受光区域中设定了所述阈值的部分相对应时，采用所设定的所述阈值检测光。
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