CN113518894A - 光测距装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光测距装置,上述光测距装置(10)具备:光源部(20),以预先决定的次数为单位发出脉冲光;受光部(30),具有接受从第一物体反射的脉冲光的受光元件,输出与脉冲光的受光强度对应的响应信号;以及控制部(40),在与脉冲光的飞行时间对应的时间区间对从受光部输出的响应信号进行上述次数的累积并记录从而生成直方图,并基于直方图,计算到物体为止的距离。控制部在上述次数单位内变更光源部的脉冲光的发光间隔。
Description
相关申请的交叉引用
本申请基于在2019年3月7日申请的日本申请号2019-041371号,在这里引用其记载内容。
技术领域
本公开涉及光测距装置。
背景技术
关于光测距装置,例如,在专利文献1中公开了一种光检测器,上述光检测器将多个SPAD(单光子雪崩二极管)配置成阵列状而构成。在这样的光检测器中,由一个至多个SPAD构成一个像素,由多个像素构成光检测器的受光部。在这样的光检测器中,例如,通常多次接受从光源照射的脉冲光的反射光,根据其受光强度基于从各像素输出的信号生成直方图。而且,根据该直方图的峰值的位置求出脉冲光的飞行时间(ToF:Time of Flight),基于该飞行时间对每个像素计算到测定对象物的距离。
专利文献1:日本特开2014-81253号公报。
为了提高光检测器的SN比,使脉冲光的发光间隔尽可能减小而增加每单位时间的发光次数,反复累积来自像素的输出而生成直方图是有效的。但是,若使光源的发光间隔比光往返一定距离的时间短,则例如在从存在于该距离的范围内的物体反射的光和从存在于该距离的范围外的物体反射的光中,对来自像素的输出进行累积的直方图中的时间区间成为相同的区间编号,会产生尽管是距离不同的物体也被计算出相同的距离值这样问题。
发明内容
本公开能够作为以下的方式来实现。
根据本公开的一个方式,提供一种光测距装置。该光测距装置具备:光源部,以预先决定的次数为单位发出脉冲光;受光部,具有受光元件,输出与上述脉冲光的受光强度对应的响应信号,上述受光元件接受从第一物体反射的上述脉冲光;以及控制部,在与上述脉冲光的飞行时间对应的时间区间对从上述受光部输出的上述响应信号进行上述次数的累积并记录从而生成直方图,基于上述直方图,计算到上述第一物体为止的距离,上述控制部在上述次数单位内变更上述光源部的上述脉冲光的发光间隔。
根据该方式的光测距装置,由于按每次发光变更脉冲光的发光间隔,因此能够抑制与从距离不同的物体反射的反射光分别对应的响应信号被累积到直方图中的相同的区间编号中。因此,能够抑制尽管是距离不同的物体,也被计算出相同的距离值这一情形。
本公开能够以光测距装置以外的各种方式来实现。例如,能够以光测距方法、搭载光测距装置的车辆、控制光测距装置的控制方法等方式来实现。
附图说明
参照附图并通过下述的详细描述,关于本公开的上述目的以及其它的目的、特征、优点变得更加明确。其附图是,
图1是表示光测距装置的简要结构的图,
图2是第一实施方式中的光测距装置的框图,
图3是表示受光部的简要结构的图,
图4是表示直方图的一个例子的图,
图5是表示光测距装置与各物体的位置关系的图,
图6是比较例中的定时图,
图7是表示比较例中的直方图的图,
图8是第一实施方式中的定时图,
图9是表示第一实施方式中的直方图的图,
图10是第二实施方式中的定时图,
图11是表示第二实施方式中的直方图的图,
图12是距离测定处理的流程图,
图13是第三实施方式中的光测距装置的框图,
图14是第三实施方式中的定时图,
图15是表示第三实施方式中的直方图的图,
图16是第四实施方式中的定时图,
图17是表示第四实施方式中的直方图的图,
图18是第五实施方式中的定时图,
图19是表示第五实施方式中的直方图的图,
图20是第六实施方式中的定时图,
图21是表示第六实施方式中的直方图的图。
具体实施方式
A.第一实施方式:
如图1所示,作为本公开中的第一实施方式的光测距装置10具备壳体15、光源部20、受光部30以及控制部40。光源部20对测定范围MR射出照射光IL。在本实施方式中,光源部20在沿着水平方向的扫描方向SD上扫描照射光IL。照射光IL形成为与扫描方向SD正交的方向成为长边方向的矩形。受光部30接受来自包含与照射光IL的照射对应的测定范围MR的范围的反射光,输出与反射光的受光状态对应的响应信号。控制部40使用从受光部30输出的响应信号,测定到存在于测定范围MR内的物体的距离。光测距装置10例如搭载于车辆,用于障碍物的检测、测定到其它车辆的距离。
图2表示光测距装置10的具体的结构。光源部20具备发光部22和发光光学系统24。发光部22由半导体激光二极管构成,照射脉冲光作为照射光。发光光学系统24将从发光部22照射的脉冲光形成为图1所示的纵长的照射光IL,照射到物体TG所存在的空间中。发光光学系统24例如具备由MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微电子机械系统)构成的反射镜,通过使反射镜转动,从而在测定范围MR内进行照射光IL的扫描。此外,在本实施方式中,发光部22由半导体激光二极管构成,但也可以使用固体激光等其它的光源。
受光部30接受从物体TG反射的脉冲光,输出与该受光强度对应的响应信号。受光部30具备受光光学系统32、受光电路34以及TDC(Time-to-Digital Converter:时间-数字转换器)电路36。由光源部20照射的照射光被测定范围MR内的物体TG反射,通过由各种透镜构成的受光光学系统32被受光电路34接受。
如图3所示,受光电路34呈二维排列状具备多个像素35。各像素35具有多个接受从物体TG反射的脉冲光的受光元件351。在本实施方式中,各像素35具备SPAD(单光子雪崩二极管)作为受光元件351。图3示出了一个像素35由横9个×纵5个总计45个SPAD阵列构成的例子。受光电路34例如通过将像素35在纵向上配置64个、在横向上配置256个而构成。若输入光(光子),各SPAD以一定的概率输出表示光的入射的脉冲状的信号。因此,各像素35根据接受到的光的强度,输出0~45个脉冲信号。这些脉冲信号由受光电路34所具备的加法器相加,与在受光电路34所具备的比较器中预先决定的阈值进行比较。在加法值超过阈值的情况下,表示超过该阈值的数值的响应信号被输出到TDC电路36。阈值例如根据干扰光的强度而决定。TDC电路36对输入响应信号的定时进行时间-数字转换。从受光部30向控制部40输出响应信号和表示基于TDC电路36的时间-数字转换的结果的信号。
控制部40具备定时生成部42、直方图生成部44以及距离判定部46。这些各部可以通过电路以硬件的方式实现,或者也可以通过控制部40所具备的CPU执行程序而以软件的方式实现。
直方图生成部44具备生成直方图的存储器45。图4表示直方图的一个例子。直方图的横轴表示与光的飞行时间(TOF:Time Of Flignt)对应的时间区间,纵轴表示从受光部30输出的响应信号被累积后的值。时间区间的编号表示编号越大反射光越晚被接受。在本实施方式中,光源部20根据由定时生成部42生成的定时以预先决定的次数为单位发出脉冲光。然后,直方图生成部44将从受光部30输出的响应信号累积并记录在由TDC电路36的输出信号指定的时间区间。在本实施方式中,直方图生成部44按每个像素35分别生成直方图。
定时生成部42控制光源部20中的脉冲光的发光定时。另外,定时生成部42根据脉冲光的发光定时以及来自TDC电路36的输出信号切换记录从受光部30输出的响应信号的存储器45中的直方图的区间编号。在本实施方式中,定时生成部42具有按每次发光变更光源部20的脉冲光的发光间隔的功能。另外,定时生成部42具有变更从光源部20的发光的开始到开始响应信号向直方图的累积为止的时间的功能。
在直方图中,距离判定部46基于超过峰值检测阈值的峰值出现的区间编号,进行距离的计算。具体而言,若将峰值所对应的区间编号的TOF设为“t”,将光速设为“c”,将距离值设为“D”,则距离判定部46通过以下的式(1)来计算距离值D。距离判定部46针对所有的像素35计算距离值D。
D=(c×t)/2···式(1)
由距离判定部46测定的距离值D从光测距装置10被输出到车辆的ECU(ElectronicControl Unit:电子控制单元)等。车辆的ECU从光测距装置10针对每个像素获取距离值,从而进行障碍物的检测、到其它车辆为止的距离的测定。
图5是表示在光测距装置10中进行距离的测定的物体(目标)的位置关系的图。例如,目标TG1是人,目标TG2及目标TG3是车辆。这些与光测距装置10的距离不同,按照目标TG1、目标TG2、目标TG3的顺序,与光测距装置10的距离较近。在从光测距装置10观察的情况下,这些目标TG1~TG3的水平方向的位置不同。因此,这些目标TG1~TG3在光测距装置10中,在不同的像素35中进行距离的测定。在本实施方式中,目标TG1存在于比在由定时生成部42设定的最短的发光间隔内脉冲光能够往返的距离近的位置,目标TG2及目标TG3存在于比该距离远的位置。在以下,将该距离称为“最大到达距离”。脉冲光的发光间隔越短,最大到达距离越短,发光间隔越长,最大到达距离越长。
图6表示发光间隔以及响应信号向直方图的累积定时的比较例。在图6所示的比较例中,光源部20的发光间隔T是恒定的。另外,从光源部20的发光的开始到开始响应信号向直方图的累积为止的时间也被固定,是恒定的。在这样的状况下,若目标间的距离之差与脉冲光的发光间隔中光能够到达的距离一致,则累积与从各目标TG1~TG3反射的反射光对应的响应信号的直方图的区间编号有可能全部变成相同的区间编号。在图6所示的例子中,来自各目标的反射光所对应的响应信号全部被累积在相同的区间编号6。于是,如图7所示,在针对各目标TG1~TG3所对应的像素35而生成的直方图的相同的区间编号(区间编号6)分别累积响应信号,若各响应信号超过峰值检测阈值,则针对全部的目标TG1~TG3计算相同的距离值。特别是在本实施方式中,对直方图累积多次响应信号,因此对本来距光测距装置10的距离较远、响应信号较小的目标TG3也累积响应信号,从而如图7所示,峰值超过峰值检测阈值,计算出错误的距离值的可能性较高。
图8表示本实施方式中的发光间隔以及响应信号的累积定时。在本实施方式中,控制部40的定时生成部42按每次发光变更光源部20的脉冲光的发光间隔。具体而言,第二次发光的发光间隔T2是对初次的发光间隔T1加上时间Δt后的发光间隔,第三次的发光间隔T3是对第一次的发光间隔T1加上时间2Δt后的发光间隔,第四次的发光间隔T4是对第一次的发光间隔T1加上时间3Δt后的发光间隔。也就是说,在本实施方式中,控制部40使脉冲光的发光间隔以时间Δt的量线性地增加。Δt是相当于一个时间区间的时间。第五次的发光间隔与初次的发光间隔T1相同,以下,重复以上说明的发光间隔的渐增。也就是说,在本实施方式中,以四次发光作为一个单位进行脉冲光的发光。此外,在本实施方式中,从光源部20的发光的开始到开始响应信号向直方图的累积为止的时间τ0与上述的比较例同样被固定。在以下,将从光源部20的发光的开始到开始响应信号向直方图的累积为止的时间称为“累积开始时间”。
如果在图8所示的定时中接受反射光,则针对各目标TG1~TG3,即使记录初次的响应信号的区间编号是相同的区间编号6,光源部20的发光间隔也每次增加Δt,因此记录目标TG2及目标TG3的响应信号的区间编号逐渐变更为小编号的区间编号。那么,如图9所示,对于目标TG1,始终在相同的区间编号累积响应信号,但是对于目标TG2,累积响应信号的区间编号向每次小一个的编号偏移,对于目标TG3,向每次小两个偏移。其结果是,对于目标TG2及目标TG3,记录响应信号的区间编号被分散,累积值难以超过峰值检测阈值。因此,仅计算出距光测距装置10的距离最近的目标TG1的距离,对于距光测距装置10的距离较远的目标TG2、TG3,难以计算出距离。
因此,根据以上说明的第一实施方式,对于距光测距装置10的距离不同的多个目标,难以计算出相同的距离值,因此能够降低存在于超过最大到达距离的距离的目标被误检测为处于最大到达距离以内的物体的误检测产生的可能性。
另外,在本实施方式中,固定从光源部20的发光的开始到开始向直方图的累积为止的时间,仅使光源部20的发光间隔单纯地线性增加,因此能够容易地进行控制部40的定时控制。此外,在本实施方式中,控制部40使光源部20的发光间隔线性地增加,但也可以使发光间隔线性地减少。另外,控制部40也可以使发光间隔非线性地增加或者减少,另外,也可以使发光间隔随机增加或者减少。
B.第二实施方式:
如图8所示,在上述第一实施方式中,控制部40使脉冲光的发光间隔以时间Δt的量呈线性增加。与此相对,在第二实施方式中,如图10所示,控制部40的定时生成部42通过将第二次的发光的发光间隔T2设为对初次的发光间隔T1加上时间2Δt后的发光间隔、将第三次的发光间隔T3设为对第一次的发光间隔T1加上时间3Δt后的发光间隔、将第四次的发光间隔T4设为对第一次的发光间隔T1加上时间5Δt后的发光间隔而具有特有的发光间隔。特有的发光间隔也可以是预先决定的间隔,例如,也能够使用线性反馈移位寄存器等产生疑似随机数,利用其值来设定。此外,在本实施方式中,累积开始时间也与第一实施方式同样被固定。
如果在图10所示的定时中接受反射光,则如图11所示,记录目标TG2、目标TG3的响应信号的区间编号逐渐向小编号的区间编号变更,因此与第一实施方式同样,累积响应信号的区间被分散。并且,在本实施方式中,不是如上述那样使发光间隔线性增加,而是具有特有的发光间隔。因此,如图11所示,对于与目标TG2对应的像素,累积响应信号的区间的位置成为特有的位置,所生成的直方图中出现固有的图案。因此,本实施方式的控制部40通过利用这样的固有的图案来测定目标TG1和目标TG2这双方的距离。
图12表示在本实施方式中控制部40所执行的距离测定处理的流程图。该距离测定处理是在光测距装置10的动作中,控制部40反复执行的处理。在该距离测定处理中,首先,在步骤S10中,控制部40控制光源部20以图10所示的定时进行反复发光,通过直方图生成部44生成直方图。在步骤S20中,控制部40按每个像素,判定直方图的峰值是否为峰值检测阈值以上。对于直方图的峰值小于峰值检测阈值的像素,控制部40在步骤S30中,判断为没有检测对象的物体,结束该距离测定处理。
对于直方图的峰值为峰值检测阈值以上的像素,在步骤S40中,控制部40判断在直方图中记录有响应信号的时间区间的位置是否与图11所示的固有的图案一致。对于记录有响应信号的时间区间的位置与固有的图案不一致的像素,控制部40在步骤S50中,基于直方图的峰值的区间编号所示的TOF,通过距离判定部46计算距离。另一方面,对于记录有响应信号的时间区间的位置与固有的图案一致的像素,控制部40判断为从比目标TG1远的目标TG2、即超过最大到达距离的目标接受到反射光,在步骤S60中,检测图案中的最大的区间编号,在步骤S70中,将预先决定的偏移值与所检测到的区间编号所示的TOF相加,计算距离。在图10所示的定时中,该偏移值是相当于初次的发光间隔T1的时间。在步骤S60中,检测图案中的最大的区间编号是因为在本实施方式中,对于目标TG2,进行响应信号的记录的时间区间的编号逐渐变小。
根据以上说明的第二实施方式,根据直方图中是否产生固有的图案,能够变更到物体的距离的计算方法。具体而言,如上述那样,如果在直方图中不出现固有的图案,则如通常那样计算距离值,在直方图中产生固有的图案的情况下,将预先决定的偏移值与图案中的最大的区间编号所示的TOF相加来计算距离值。因此,根据本实施方式,能够测定超过最大到达距离的物体的距离,能够使光测距装置10的距离测定范围大幅度增大。
C.第三实施方式:
上述第一实施方式以及第二实施方式的光测距装置10针对每个像素具备一个直方图生成用的存储器45。与此相对,第三实施方式的光测距装置10C如图13所示具备两个直方图生成部44a、44b,这些直方图生成部44a、44b分别各具备一个存储器45a(45b)。也就是说,在本实施方式中,针对每个像素,生成两个直方图。响应信号向第一直方图生成部44a所生成的直方图的累积定时由定时生成部42控制,响应信号向第二直方图生成部44b所生成的直方图的累积定时由定时调制电路43控制,该定时调制电路43对由定时生成部42生成的定时进行调制。
如图14所示,在本实施方式中,控制部40将第一次发光的发光间隔T1设为对第四次发光的发光间隔T4加上时间3Δt后的发光间隔,将第二次发光的发光间隔T2设为对第四次发光的发光间隔T4加上时间2Δt后的发光间隔,将第三次发光的发光间隔T3设为对第四次的发光间隔T4加上时间Δt后的发光间隔。在本实施方式中,控制部40也以四次的发光作为一个单位进行脉冲光的发光。
在本实施方式中,按每个直方图生成部亦即每个存储器变更累积开始时间。具体而言,对于第一直方图生成部44a,固定累积开始时间,对于第二直方图生成部44b,使累积开始时间逐次增加相当于一个时间区间的时间。也就是说,在本实施方式中,发光间隔线性变短,与此相对,第二直方图生成部44b中的累积开始时间线性变慢。此外,在本实施方式中,若进行第四次的发光,则在发光脉冲的周期返回的定时,与来自目标TG2的反射光对应的响应信号记录在第二直方图生成部44b的直方图中的区间编号成为与此前的发光不同的值,因此实际上不进行第四次的发光。例如,在图14中,对于第二直方图生成部44b的直方图,期待响应信号的记录的区间编号是3号,与此相对,在进行第四次的发光的情况下,在7号的区间记录响应信号。
如果在图14所示的定时接受反射光,则如图15所示,在第一直方图生成部44a的第一存储器45a中,对于目标TG1,始终在相同的区间编号累积响应信号而生成直方图,但是对于目标TG2,累积响应信号的区间编号逐次向大的编号偏移一个,对于目标TG3,逐次向大的编号偏移两个而生成直方图。因此,对于目标TG2以及目标TG3,记录响应信号的时间区间被分散。而且,在第二直方图生成部44b的第二存储器45b中,对于目标TG1以及目标TG3,记录响应信号的时间区间被分散而生成直方图,对于目标TG2,在相同的区间编号累积响应信号而生成直方图。距离判定部46通过将根据发光间隔和累积开始时间决定的偏移值与在第二存储器45b中生成的直方图的峰值所对应的时间区间所示的TOF相加,从而能够计算目标TG2的距离。
根据以上说明的第三实施方式,通过使用在第一存储器45a中生成的直方图的峰值的位置,能够求出存在于最大到达距离内的目标TG1的距离,通过使用在第二存储器45b中生成的直方图的峰值的位置,能够求出存在于最大到达距离外的目标TG2的距离。因此,通过使用两个存储器,能够容易地计算存在于最大到达距离内及存在于最大到达距离外的物体的距离。此外,在本实施方式中,不进行第四次的发光,但能够通过增加每一个发光单位的发光次数来容易地补偿伴随发光次数的减少的SN比的减少。
D.第四实施方式:
在第四实施方式中,与第三实施方式相同的点在于使用两个存储器分别生成直方图。与此相对,在第四实施方式中,如图16所示,与第三实施方式较大不同的点在于,在假定反射光没有返回的期间,不进行对直方图的累积。具体而言,在本实施方式中,控制部40不进行第一次的发光周期中的使用了第二存储器45b的直方图的累积、以及第四次的发光周期中的使用了第一存储器45a的直方图的累积。并且,在本实施方式中,在第二~第四次的发光中,使用第二存储器45b的直方图的累积开始定时比第三实施方式早一个时间区间的量。
如果在图16所示的定时中接受反射光,则如图17所示,在第一直方图生成部44a的第一存储器45a中,对于目标TG1,始终在相同的区间编号累积响应信号而生成直方图,但对于目标TG2,累积响应信号的区间编号逐次向大的编号偏移一个,对于目标TG3,逐次向大的编号偏移两个而生成直方图。因此,对于目标TG2以及目标TG3,记录响应信号的时间区间被分散。另一方面,在第二直方图生成部44b的第二存储器45b中,对于目标TG1以及目标TG3,记录响应信号的时间区间被分散而生成直方图,对于目标TG2,在相同的区间编号累积响应信号而生成直方图。
根据以上说明的第四实施方式,与第三实施方式同样,通过使用两个存储器,能够容易地计算存在于最大到达距离内以及存在于最大到达距离外的物体的距离。另外,在本实施方式中,对于第一存储器45a以及第二存储器45b的各个,对于假定反射光没有返回的期间,不进行对直方图的累积。因此,能够抑制由于干扰光而产生的响应信号累积到直方图这一情形,因此,能够提高受光部30的SN比。
E.第五实施方式:
在通过图16所示的第四实施方式中的各定时生成直方图的情况下,例如,如图18所示,假定目标TG2的反射率非常高的情况。那么,如图19所示,无论对于第一存储器45a中生成的直方图,还是对于第二存储器45b中生成的直方图,由目标TG2的反射光生成的直方图的频数变大,有可能超过峰值检测阈值。但是,即使是这样的情况,控制部40通过比较在第一存储器45a中生成的直方图的形状和在第二存储器45b中生成的直方图的形状,也能够判断有无来自比目标TG1远的目标TG2的脉冲光的反射。
具体而言,对于相同的像素,如果在第一存储器45a中生成的直方图的峰值是频数比在第二存储器45b中生成的直方图的峰值大且锐利的峰值,则在第一存储器45a中生成的峰值的位置表示到存在于最大到达距离内的目标TG1为止的距离。另外,对于相同的像素,如果在第二存储器45b中生成的峰值是频数比在第一存储器45a中生成的峰值大且锐利的峰值,则从比目标TG1远的目标TG2反射脉冲光,在第二存储器45b中生成的峰值的位置表示到存在于最大到达距离外的目标TG2为止的距离。因此,即使是最大到达距离外的目标TG2的反射率较高的情况,控制部40通过上述的基准对在两个存储器中生成的直方图的形状进行比较,从而也能够不产生固有的图案而容易地计算存在于最大到达距离内以及存在于最大到达距离外的物体的距离。
F.第六实施方式:
在第六实施方式中,不使用第一存储器45a,仅使用第二存储器45b。而且,如图20所示,使发光间隔逐次缩短时间Δt,进而使累积开始时间逐渐延迟。这样,通过适当调整发光间隔与累积开始时间之比,如图21所示,由于来自存在于最大到达距离内的目标TG1的反射光,能够在直方图中产生特有的图案。因此,即使是使发光间隔和累积开始时间这双方变动的情况,控制部40也与第二实施方式同样,通过执行与图12所示的处理同样的处理,不使用两个存储器而检测图案的有无,从而能够求出存在于最大到达距离内的目标TG1的距离值和存在于最大到达距离外的目标TG2的距离值。在图20以及图21所示的例子中,在直方图中检测出固有的图案的情况下,距离判定部46能够基于该图案的最大区间编号所对应的时间区间的TOF,计算到目标TG1为止的距离。另外,在没有检测出固有的图案的情况下,距离判定部46能够通过将根据发光间隔和累积开始时间而决定的偏移值与超过峰值检测阈值的直方图的峰值所对应的时间区间的TOF相加从而计算到目标TG2为止的距离。
G.其它实施方式:
(G1)上述各实施方式中的光脉冲的发光间隔、累积开始时间、每一单位的发光次数是例示,只要直方图被生成为具有各实施方式中的特征,则能够设定任意的值。
(G2)在上述实施方式中,受光电路34具有多个像素。与此相对,受光电路34也可以仅具备一个像素。即使在该情况下,也能够抑制在该像素中以不同的定时捕捉的不同的距离的物体被计算为相同的距离这一情形。
(G3)在上述实施方式中,采用SPAD作为受光元件。但是,受光元件并不局限于SPAD,也可以使用其它的元件。例如,作为受光元件,能够采用PIN光电二极管、雪崩光电二极管等。
(G4)在上述实施方式中,光测距装置10采用投光的光轴和受光的光轴不同的异轴型的光学系统。与此相对,光测距装置10也可以采用投光的光轴和受光的光轴一致的同轴型的光学系统。另外,在上述实施方式中,像素在铅垂方向以及水平方向上平面排列,但像素也可以在规定的方向上排列成一列。另外,在上述实施方式中,光测距装置10采用在一个方向上扫描条状的光的1D扫描方式作为扫描方式,但也可以采用在二维方向上扫描点状的光的2D扫描方式。另外,光测距装置10也可以是不扫描光而在大范围内照射光的闪光方式的装置。
本公开并不限定于上述的实施方式,能够在不脱离其主旨的范围内以各种结构来实现。例如,为了解决上述的课题的一部分或者全部,或者为了实现上述的效果的一部分或者全部,各实施方式中的技术特征能够适当地进行替换、组合。另外,只要未将该技术特征说明为在本说明书中为必须的,则能够适当地删除。
本公开所记载的控制部及其方法也可以通过专用计算机来实现,该专用计算机通过构成被编程为执行利用计算机程序具体化的一个或多个功能的处理器以及存储器来提供。或者,本公开所记载的控制部及其方法也可以通过利用一个以上的专用硬件逻辑电路构成处理器而被提供的专用计算机来实现。或者,本公开所记载的控制部及其方法也可以通过一个以上的专用计算机来实现,该一个以上的专用计算机由被编程为执行一个或多个功能的处理器及存储器、和由一个以上的硬件逻辑电路构成的处理器的组合而构成。另外,计算机程序也可以作为由计算机执行的指令而存储于计算机可读取的非过渡有形记录介质。
Claims (9)
1.一种光测距装置,其中,
所述光测距装置(10)具备:
光源部(20),以预先决定的次数为单位发出脉冲光;
受光部(30),具有受光元件,输出与所述脉冲光的受光强度对应的响应信号,所述受光元件接受从第一物体反射的所述脉冲光;以及
控制部(40),在与所述脉冲光的飞行时间对应的时间区间对从所述受光部输出的所述响应信号进行所述次数的累积并记录,从而生成直方图,并基于所述直方图,计算到所述第一物体的距离,
所述控制部在所述次数单位内变更所述光源部的所述脉冲光的发光间隔。
2.根据权利要求1所述的光测距装置,其中,
所述控制部固定从所述光源部的发光的开始到开始所述响应信号向所述直方图的累积为止的累积开始时间。
3.根据权利要求2所述的光测距装置,其中,
所述控制部使所述发光间隔线性地增加或者减少。
4.根据权利要求2或3所述的光测距装置,其中,
所述控制部设定所述发光间隔,使得在所述直方图中记录所述响应信号的时间区间的位置出现特有的图案。
5.根据权利要求4所述的光测距装置,其中,
所述控制部根据在所述直方图中是否产生所述图案,来判断有无来自第二物体的所述脉冲光的反射,所述第二物体比所述第一物体远。
6.根据权利要求5所述的光测距装置,其中,
所述控制部将预先决定的偏移值与所述图案产生的时间区间所示的飞行时间相加,从而计算到所述第二物体为止的距离。
7.根据权利要求1所述的光测距装置,其中,
所述控制部进一步在所述次数单位内变更从所述光源部的发光的开始到开始所述响应信号向所述直方图的累积为止的累积开始时间。
8.根据权利要求7所述的光测距装置,其中,
所述控制部固定从所述光源部的发光到开始所述响应信号的累积为止的时间来生成第一直方图,
所述控制部在所述次数单位内变更从所述光源部的发光到开始所述响应信号的累积为止的时间来生成第二直方图,
所述控制部通过比较第一直方图的形状和第二直方图的形状,从而判断有无来自第二物体的所述脉冲光的反射,所述第二物体比所述第一物体远。
9.根据权利要求7所述的光测距装置,其中,
所述控制部设定所述发光间隔以及所述累积开始时间,使得在基于从所述第一物体反射的所述脉冲光而生成的所述直方图中出现固有的图案,
所述控制部基于所述图案产生的时间区间所示的飞行时间,计算到所述第一物体为止的距离。
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2772930A1 (fr) * | 1997-12-19 | 1999-06-25 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de telemetrie impulsionnelle a detection intracavite |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2772930A1 (fr) * | 1997-12-19 | 1999-06-25 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de telemetrie impulsionnelle a detection intracavite |
CN1940595A (zh) * | 2005-09-30 | 2007-04-04 | 株式会社拓普康 | 测距装置 |
EP3285087A1 (en) * | 2016-08-19 | 2018-02-21 | ams AG | Sensor arrangement and method for determining time-of-flight |
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