CN115380222A - 测距装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测距装置。测距装置(10、10a)具备:发光部(40)、受光部(60)、运算到反射物(OBJ)的距离的运算部(200)以及控制部(270)。运算部具有受光强度确定部(210)、峰值检测部(240)、距离运算部(250)以及距离确定部(510)。控制部控制脉冲光的强度、受光部中的受光灵敏度以及关注区域的位置中的至少一个,以使得至少一次确定第一受光强度作为多个飞行时间中的每个受光强度,并且至少一次确定更高的SN比的第二受光强度作为多个飞行时间中的每个受光强度。距离确定部利用基于第一受光强度的第一距离和基于第二受光强度的第二距离来确定测定对象距离。
Description
相关申请的交叉引用
本申请基于2020年3月24日申请的日本申请编号2020-53118、以及于2021年3月17日申请的日本申请编号2021-43155,并在此引用其记载内容。
技术领域
本公开涉及测距装置。
背景技术
已知一种测距装置(参照下述专利文献1),从发光部射出激光等脉冲光,由受光部检测来自对象物的反射光,通过计测从照射到受光为止的光的飞行时间(TOF:Time OfFlight)来检测对象物的存在与否或者测定到对象物的距离。在测距装置中,向各种方向(方位)射出脉冲光并计测该反射光的飞行时间,来测定到对象物的距离,生成由对象物的位置和距离构成的距离图像。这样的距离图像例如利用于在车辆的自动驾驶时检测障碍物的位置、速度等。
专利文献1:日本特开2016-176721号公报
一般,在测距装置中,脉冲光的射出、反射光的接受经由具有这些光的透过性的窗进行。脉冲光在所述的窗中一部分也被反射,该反射光在受光部中接受。因此,在射出脉冲光之后,接受来自位于测距装置的附近的对象物的反射光、和被窗反射的反射光(所谓的杂波)的情况下,这些光的飞行时间接近,到对象物的距离的测定精度有可能降低。这样的问题也可能由于杂波以外的其它因素而产生。具体而言,在对象物具有较高的反射率的部位的情况下,来自所述的部位的反射光的强度非常大,所以有在所述的部位的附近的位置测定到比实际的反射大的强度的反射光即、所谓的耀斑的情况。在这样的情况下,有可能错误地测定相当于耀斑的位置的对象物的距离。由于这样的情况,期望一种能够抑制由杂波、耀斑这样的与假定的反射光不同的反射光(噪声)引起的测定精度的降低的技术。
发明内容
作为本公开的一方式,提供测距装置。该测距装置具备:发光部,是射出脉冲光的发光部,并针对各射出方向在多个射出次射出上述脉冲光;受光部,接受上述脉冲光的反射光;运算部,利用由上述受光部接受的上述反射光的飞行时间来运算测定对象距离,其中,上述测定对象距离是到反射上述脉冲光并输出上述反射光的反射物的距离;以及控制部,控制从上述受光部射出的上述脉冲光的强度、上述受光部中的上述反射光的受光灵敏度以及在上述受光部中确定受光强度的关注区域的位置中的至少一个,上述运算部具有:受光强度确定部,确定多个飞行时间中的每个受光强度;峰值检测部,检测上述多个飞行时间中的每个受光强度中的峰值的飞行时间;距离运算部,根据检测出的上述峰值的飞行时间来计算距离;以及距离确定部,利用由上述距离运算部计算出的距离来确定上述测定对象距离,上述控制部控制从上述发光部射出的上述脉冲光的强度、上述受光部中的上述反射光的受光灵敏度以及上述关注区域的位置中的至少一个,以使得在上述多个射出次中的至少一次由上述受光强度确定部确定第一受光强度作为上述多个飞行时间中的每个受光强度,并且在上述多个射出次中的至少一次,由上述受光强度确定部确定比上述第一受光强度高的SN比的第二受光强度作为上述多个飞行时间中的每个受光强度,上述距离确定部利用第一距离和第二距离来确定上述测定对象距离,其中,上述第一距离是基于上述第一受光强度计算出的上述距离,上述第二距离是基于上述第二受光强度计算出的上述距离。
根据该方式的测距装置,在多个射出次中的至少一次,由受光强度确定部将第一受光强度确定为多个飞行时间中的每个受光强度,并且,在多个射出次中的至少一次,由受光强度确定部将比第一受光强度高的SN比的第二受光强度确定为多个飞行时间中的每个受光强度,并且,利用基于第一受光强度计算出的第一距离和基于第二受光强度计算出的第二距离来确定测定对象距离,所以能够抑制杂波、耀斑这样的与假定的反射光不同的反射光(噪声)所引起的测定精度的降低。一般,杂波被检测为强度比来自反射物(对象物)的反射光小的光,另外,存在于被耀斑遮挡的范围的部位的反射光在确定较低的SN比的受光强度(第二受光强度)的状况下,能够检测为强度比高反射率的部位的反射光小的光。因此,能够生成不包含杂波、耀斑等噪声的距离作为第一距离,并能够抑制利用所述的第一距离和第二距离确定出的测定对象距离的精度的降低。
附图说明
关于本公开的上述目的以及其它目的、特征及优点,参照附图并通过下述的详细描述会变得更加明确。在该附图中:
图1是作为本公开的一实施方式的测距装置的概略结构图,
图2是示意地表示受光阵列的构成的说明图,
图3是示意地表示SPAD电路的构成的电路图,
图4是表示第一实施方式的测距装置的功能构成的框图,
图5是表示第一实施方式的测距处理的顺序的流程图,
图6是表示第一实施方式中的直方图的变化的一个例子的说明图,
图7是表示第一实施方式中的直方图的变化的一个例子的说明图,
图8是表示第一实施方式的距离图像生成处理的顺序的流程图,
图9是示意地表示综合距离图像的生成的样子的说明图,
图10是表示第二实施方式的测距处理的顺序的流程图,
图11是表示第二实施方式中的直方图的变化的一个例子的说明图,
图12是表示第二实施方式中的直方图的变化的一个例子的说明图,
图13是表示第二实施方式的测距装置的功能构成的框图,
图14是表示第三实施方式的测距处理的顺序的流程图,
图15是表示第四实施方式的距离图像生成处理的顺序的流程图,
图16是表示产生耀斑的图像的一个例子的说明图,
图17是表示第四实施方式中的直方图的变化的一个例子的说明图,
图18是表示第四实施方式中的直方图的变化的一个例子的说明图,
图19是表示第四实施方式中的第一距离图像的说明图,
图20是示意地表示第五实施方式中的受光阵列的构成的说明图,
图21是表示第五实施方式的测距处理的顺序的流程图,
图22是表示第六实施方式的测距处理的顺序的流程图,
图23是表示第六实施方式中的有关高反射方位的直方图的变化的一个例子的说明图,
图24是示意性地表示第七实施方式中的综合距离图像的生成的样子的说明图,
图25是表示第七实施方式中的步骤S225的详细顺序的流程图,
图26是第八实施方式中的测距装置的概略结构图,
图27是表示其它实施方式中的发光元件与驱动电路的连接构成的一个例子的框图,
图28是表示其它实施方式中的发光元件与驱动电路的连接构成的一个例子的框图,
图29是表示其它实施方式中的发光元件与驱动电路的连接构成的一个例子的框图,
图30是表示其它实施方式中的发光元件与驱动电路的连接构成的一个例子的框图,
图31是示意地表示其它实施方式中的受光阵列的构成的说明图。
具体实施方式
A.第一实施方式:
A1.装置构成:
图1所示的测距装置10具备:射出用于测距的脉冲光并接受来自外部物体的反射光的光学系统30、对从光学系统30得到的信号进行处理的运算判定部20、以及ECU500。也将外部物体称为“反射物”。光学系统30具备:射出作为脉冲光的激光的发光部40、使激光在预先决定的视野范围80内扫描的扫描部50以及用于接受包含来自外部物体的反射光、干扰光的入射光的受光部60。测距装置10收容于在前面具有窗92的壳体90中。窗92使从发光部40射出的脉冲光的多数透过,并反射一部分。
测距装置10例如是搭载于汽车等车辆的车载用的LiDAR(Laser ImagingDetection and Ranging:激光成像探测和测距)。当车辆在水平的路面上行驶的情况下,视野范围80的横向与水平方向X一致,纵向与垂直方向Y一致。
发光部40具备:射出包含脉冲光的激光的半导体激光元件(以下,也仅称为激光元件)41、设置有激光元件41的驱动电路的电路基板43、以及使从激光元件41射出的激光成为平行光的准直透镜45。激光元件41是能够振荡所谓的短脉冲激光的激光二极管。在本实施方式中,激光元件41通过使多个激光二极管沿着垂直方向排列来构成矩形状的激光发光区域。构成为,能够根据供给到激光元件41的电压调整激光元件41输出的激光的强度。
扫描部50由所谓的一维扫描仪构成。扫描部50由反射镜54、旋转螺线管58以及旋转部56构成。反射镜54反射通过准直透镜45成为平行光的激光。旋转螺线管58接受来自运算判定部20的控制信号,在预先决定的角度范围内反复正转以及反转。旋转部56由旋转螺线管58驱动,以将垂直方向作为轴向的旋转轴反复正转以及反转,使反射镜54在沿着水平方向的一个方向上扫描。经由准直透镜45从激光元件41射出的激光被反射镜54反射,通过反射镜54的旋转而沿着水平方向扫描。图1所示的视野范围80相当于该激光的全扫描范围。由于在视野范围80内的各像素位置得到受光强度,所以视野范围80内的受光强度的分布构成一种图像。因此,也能够将视野范围80称为“图像区域”。在本实施方式中,对扫描范围内的各位置,换言之对视野范围80内的各像素位置照射四次脉冲光。若四次照射脉冲光则使激光扫描,所述的激光的照射位置移动到视野范围80内的相邻的像素位置。然后,对所述的位置照射四次脉冲光。此外,也可以省略扫描部50,而从发光部40遍及视野范围80内的整体射出脉冲光,并且由受光部60接受遍及视野范围80内的整体的反射光。
若存在人、车等外部物体(反射物),则从发光部40输出的激光在其表面漫反射,其一部分作为反射光返回到扫描部50的反射镜54。该反射光被反射镜54反射,并与干扰光一起作为入射光入射到受光部60的受光透镜61,被受光透镜61聚光并入射至受光阵列65。此外,并不限定于外部物体,从测距装置10输出的激光也在测距装置10内部的物体例如窗92中漫反射,其反射光的一部分入射至受光阵列65。
如图2所示,受光阵列65由二维排列的多个像素66构成。一个像素66由排列为在水平方向为H个、在垂直方向为V个的多个SPAD(Single Photon Avalanche Diode:单光子雪崩二级管)电路68构成。H以及V分别为1以上的整数。在本实施方式中,H=V=5,由在水平方向以及垂直方向分别为五个的SPAD电路68构成。但是,能够由任意的数目的SPAD电路68构成像素66,也可以由一个SPAD电路68构成像素66。一个像素66的受光结果为视野范围80内的一个像素位置上的受光强度。
如图3所示,SPAD电路68在电源Vcc与接地线之间串联连接雪崩二极管Da和淬灭电阻器Rq,将其连接点的电压输入到作为逻辑运算元件之一的反转元件INV,转换为电压电平反转的数字信号。反转元件INV的输出信号Sout保持原样地被输出到外部。在本实施方式中,淬灭电阻器Rq构成为FET,若选择信号SC为激活,则其通态电阻作为淬灭电阻器Rq起作用。若选择信号SC为非激活,则淬灭电阻器Rq成为高阻抗状态,所以即使光入射到雪崩二极管Da,也不流过淬灭电流,结果SPAD电路68不进行动作。选择信号SC被一并输出到像素66内的5×5个SPAD电路68,用于指定读出还是读出来自各像素66的信号。在本实施方式中,使雪崩二极管Da在盖革模式下动作,但也可以在线性模式下使用雪崩二极管Da,将其输出直接视为模拟信号。另外,也可以使用PIN光电二极管来代替雪崩二极管Da。
若光未入射到SPAD电路68,则雪崩二极管Da保持为非导通状态。因此,反转元件INV的输入侧保持为经由淬灭电阻器Rq上拉的状态即高电平H。因此,反转元件INV的输出保持为低电平L。若光从外部入射到各SPAD电路68,则雪崩二极管Da由于入射的光(光子)而成为通电状态。其结果,经由淬灭电阻器Rq流过较大的电流,反转元件INV的输入侧暂时成为低电平L,反转元件INV的输出反转为高电平H。经由淬灭电阻器Rq流过较大的电流的结果是施加至雪崩二极管Da的电压降低,所以向雪崩二极管Da的电力供给停止,雪崩二极管Da返回到非导通状态。其结果,反转元件INV的输出信号也反转并返回到低电平L。结果,若光(光子)入射到各SPAD电路68,则反转元件INV在极短时间输出成为高电平的脉冲信号。因此,若与各SPAD电路68接受光的定时配合地,使选择信号SC成为高电平H,则反转元件INV的输出信号即来自各SPAD电路68的输出信号Sout成为反映雪崩二极管Da的状态的数字信号。而且,该输出信号Sout相当于通过包含照射光被存在于扫描范围的外部物体、窗92等反射并返回来的反射光、干扰光的入射光的接受而产生的脉冲信号。
如图4所示,运算判定部20具备:运算部200、存储器260、第一距离图像用存储器261、第二距离图像用存储器262以及控制部270。运算部200利用由受光部60接受的反射光的飞行时间来运算到反射脉冲光并输出反射光的反射物的距离。所述的距离的运算方法的概要如以下那样。如图4所示,从发光部40射出的脉冲光P1被作为外部物体的反射物OBJ反射。换句话说,反射物OBJ输出脉冲光P1的反射光P2。另外,在窗92的内侧表面,脉冲光P1也被反射,输出反射光P3。其结果,反射光P2、P3到达受光部60。此时,确定从脉冲光P1的射出到反射光P2、P3的受光为止的时间作为光的飞行时间Tf。运算部200利用该飞行时间Tf来运算从测距装置10(发光部40以及受光部60)到反射物OJB为止的距离。
运算部200具备:受光强度确定部210、峰值检测部240以及距离运算部250。
受光强度确定部210确定多个飞行时间中的每个受光部60的受光强度。在受光部60中,除了从发光部40射出的脉冲光的反射光以外,还接受太阳光、外部物体上的太阳光的反射光、路灯的光等各种干扰光。接受这些干扰光的定时是多种多样的,被检测为不同的飞行时间。因此,在多个飞行时间的每个飞行时间下确定受光强度。受光强度确定部210具备加法部220和直方图生成部230。
加法部220将构成受光阵列65的像素66所包含的各SPAD电路68的输出相加。若入射的光脉冲入射到一个像素66,则像素66所包含的SPAD电路68进行动作。SPAD电路68即使仅入射了一个光子也能够检测到该光子。但是,在SPAD电路68中,从反射物OBJ输出的有限的光的检测必定是随机的。因此,加法部220构成为通过将来自仅能够随机地检测入射的光的SPAD电路68的输出信号Sout加上各像素66所包含的全部的SPAD电路68的量,更可靠地检测各像素66中的来自反射物OBJ的反射光。
直方图生成部230通过按照时间序列获取加法部220的加法结果来生成受光强度的直方图,并存储于存储器260,另外,输出到峰值检测部240。另外,如后述那样,直方图生成部230通过将新生成的直方图与已经存储于存储器260的直方图累计来生成新的直方图。直方图生成部230生成的直方图可以说是表示多个飞行时间的每个飞行时间下的受光强度的图。受光强度是一个像素66内的受光的SPAD电路68的合计数。以恒定的时间间隔设定多个飞行时间。如上述那样,发光部40连续四次射出脉冲光。直方图生成部230若生成表示包含第一次的脉冲的飞行时间的规定时间内的接收强度的直方图,则存储器260由控制部270清除。之后,若生成以及累计表示包含第二次~第四次的脉冲光的飞行时间的规定时间内的接收强度的直方图,则存储器260由控制部270清除。后述直方图的累计、存储以及存储器260的清除的详细。
峰值检测部240检测由直方图生成部230生成的直方图的峰值的飞行时间。具体而言,峰值检测部240对从直方图生成部230输入的直方图的受光强度进行解析来检测受光强度的峰值,并决定检测出的峰值的飞行时间。检测出的峰值的飞行时间相当于被反射物OBJ、窗92等反射的光的飞行时间Tf。
距离运算部250根据由峰值检测部240确定出的光的飞行时间Tf来计算到反射物OBJ的距离。
在后述的受光强度的直方图的生成以及累计中使用存储器260。在第一距离图像用存储器261存储在后述的测距处理的步骤S135中计算出的各像素中的到反射物OBJ的距离。在第二距离图像用存储器262存储在后述的测距处理的步骤S170中计算出的各像素中的到反射物OBJ的距离。
控制部270控制测距装置10的整体。例如,控制部270通过控制供给至发光部40的激光元件41的电压来控制脉冲光的强度。另外,例如控制部270清除存储器260。
ECU500具备MPU(Micro Processor Unit:微处理器单元)和存储器。通过执行预先存储于所述的存储器的控制程序,从而MPU作为距离确定部510以及距离图像生成部520发挥作用。距离图像生成部520利用由距离运算部250计算出的距离,来确定各像素中的到反射物OBJ的距离(以下,称为“测定对象距离”)。距离图像生成部520利用由距离确定部510确定出的测定对象距离来生成表示各像素中的测定对象距离的图像(以下,称为“距离图像”)。各像素的位置即意味着从测距装置10观察到的反射物的位置(方位)。因此,距离图像可以说是表示反射物OBJ的位置和到反射物OBJ的距离的图像。在后述的距离图像生成处理中,距离图像生成部520组合两个距离图像来生成一个距离图像(综合距离图像)。例如在测距装置10搭载于自动驾驶车辆的结构中,这样生成的综合距离图像利用于存在于所述的车辆的周围的障碍物的检测、避开检测出的障碍物的驾驶控制。
如上述那样,来自窗92的反射光(杂波)也与来自反射物OBJ的反射光相同,入射至受光部60。因此,一般而言,由于所述的杂波,到存在于接近测距装置10的位置的反射物OBJ为止的距离的测定有可能产生误差。但是,在测距装置10中,通过执行后述的测距处理以及距离图像生成处理,从而抑制杂波的影响,并且精度良好地计算到存在于接近测距装置10的位置的反射物OBJ为止的距离(测定对象距离),能够生成精度较高的综合距离图像。
A2.测距处理:
图5所示的测距处理意味着用于计算从测距装置10到反射物OBJ的距离(测定对象距离)的处理。若测距装置10的电眼接通,则执行测距处理。而且,按照各像素位置执行该测距处理。
控制部270清除存储器260(步骤S105)。直方图生成部230累计直方图(步骤S110)。在清除存储器260之后首次执行步骤S110的情况下,由于还未进行基于发光部40的脉冲光的射出以及基于受光部60的反射光的受光,所以不生成直方图。因此,该情况下,在存储器260中不累计直方图。
控制部270判定累计次数n(步骤S115)。在本实施方式中,在累计从此进行脉冲光的发光以及反射光的受光得到的直方图的情况下,累计次数n意味着该累计次数(第几次)。在执行步骤S105之后,首次执行步骤S115的情况下,累计次数n为1。如上述那样,在各像素位置,连续四次隔开规定的时间间隔射出脉冲光。然后,如后述那样,按照每次执行直方图的累计(步骤S110)。
在判定为累计次数是第一次的情况下,控制部270控制发光部40,射出强度较小的脉冲光(以下,称为“第一脉冲光”),然后,在包含该脉冲光的假定的飞行时间的规定时间内使受光部60进行受光(步骤S120)。第一脉冲光的强度预先通过实验等求出并设定为由于所述的第一脉冲光被窗92反射而产生的反射光(杂波)而没有使构成各像素66的SPAD电路68中的规定量以上进行动作的程度的受光强度,另一方面由于来自外部物体的反射物的反射光而使构成像素66的SPAD电路68中的比规定量多的SPAD电路进行动作,成为规定的受光强度以上那样的强度。由于这样的第一脉冲光被设定为在受光部60中不能够检测到杂波的较小的强度,所以仅对来自距测距装置10的距离在阈值距离以内的反射物的反射光进行受光检测,另一方面,不能够对来自存在于距测距装置10的距离为比阈值距离长的距离的位置的反射物的反射光进行受光检测。
若在受光部60中反射光被接受,则加法部220将各像素66所包含的SPAD电路68的输出相加,直方图生成部230生成各像素的直方图并存储于存储器260,并且输出到峰值检测部240(步骤S125)。此外,在本实施方式中,将与第一次的脉冲光对应的直方图存储于存储器260被称为第一次的直方图的累计。在本实施方式中,该第一次的直方图(各飞行时间的受光强度)相当于本公开中的第一受光强度。
峰值检测部240检测输入的直方图中的峰值并确定其飞行时间(步骤S130)。距离运算部250基于在步骤S130中确定出的峰值的飞行时间来计算距离(步骤S135)。计算出的距离与各像素位置建立对应地存储于第一距离图像用存储器261。在步骤S135完成后,处理返回到步骤S105。因此,该情况下,通过步骤S105消除存储于存储器260的第一次的直方图的数据。
在开始测距处理并第二次执行步骤S110时,由于第一次的直方图的数据被消除,所以不执行直方图的累计。另外,在之后执行的步骤S115中,判定累计次数为2。该情况下,控制部270控制发光部40,射出强度较大的脉冲光(以下,称为“第二脉冲光”),然后,使受光部60在包含该脉冲光的假定的飞行时间的规定时间内进行受光(步骤S140)。第二脉冲光的强度预先通过实验等求出并设定为由于来自存在于距测距装置10规定的距离内的反射物(外部物体)的反射光,使构成各像素66的SPAD电路68中的规定量以上进行动作,成为规定的受光强度以上那样的强度。上述“规定的距离”比先前针对第一脉冲光说明的“阈值距离”大。该第二脉冲光也被存在于规定的距离内的外部物体和窗92的任何一个反射,在受光部60中进行受光检测。
在步骤S140完成后,加法部220将各像素66所包含的SPAD电路68的输出相加,直方图生成部230生成各像素的直方图(步骤S145)。在步骤S145完成后,返回到步骤S110。因此,该情况下,在步骤S110中,在步骤S145生成的直方图被累计到存储器260并存储。在之后执行的步骤S115中,判定为累计次数为3。该情况下,执行上述的步骤S140、S145,处理返回到步骤S110。该情况下,在步骤S110中,与第三次的脉冲光对应的直方图被累计到存储器260并存储。换句话说,在与第二次的脉冲光对应的直方图累计与第三次脉冲光对应的直方图。
在接下来执行的步骤S115中,判定为累计次数为4。该情况下,控制部270控制发光部40,射出第二脉冲光,然后,使受光部60在包含该脉冲光的假定的飞行时间的规定时间内进行受光(步骤S150)。加法部220将各像素66所包含的SPAD电路68的输出,直方图生成部230生成各像素的直方图(步骤S155)。直方图生成部230使与第四次脉冲光对应的直方图累计到存储器260并存储(步骤S160)。该情况下,在与第二次以及第三次脉冲光对应的直方图累计与第四次脉冲光对应的直方图。累计第二次~第四次直方图得到的直方图(各飞行时间的受光强度)相当于本公开中的第二受光强度。
峰值检测部240检测存储于存储器260的直方图中的峰值并确定其飞行时间(步骤S165)。距离运算部250基于在步骤S165中确定的峰值的飞行时间来计算距离(步骤S170)。计算出的距离与各像素位置建立对应地存储于第二距离图像用存储器262。在步骤S170完成后,有关该像素位置的测距处理结束。之后,使激光扫描相邻的像素位置,在其它像素位置,执行测距处理。
使用图6以及图7对上述的测距处理的结果,存储于存储器260的直方图的例子进行说明。在图6中,示出在阈值距离内的范围(以下,称为“近距离范围”)存在反射物的情况下的直方图的例子。另外,在图7中,示出在比阈值距离远的范围(以下,称为“远距离范围”)存在反射物的情况下的直方图的例子。
在某一个像素位置,在近距离范围存在与窗92不同的反射物即、外部物体的情况下,在进行了第一次的脉冲光的发光以及其反射光的受光的情况下,如图6所示,在第一次的直方图H1中,在比飞行时间ta短的飞行时间t2出现峰值。飞行时间ta是与上述的阈值距离对应的飞行时间。该峰值是基于从反射物输出的反射光的峰值。另一方面,从窗92输出的反射光有可能在比飞行时间t2短的飞行时间t1作为峰值出现。但是,如上述那样,由于第一脉冲光的强度是不能够由受光部60检测到杂波的强度,所以没有出现相当于杂波的峰值。因此,在飞行时间t2的附近没有其它峰值,所以能够精度良好地检测飞行时间t2。具体而言,确定受光强度比第一阈值强度Ith1大的飞行时间的范围,并检测作为其中值的峰值的飞行时间t2。
在本实施方式中,在计算与第一次的脉冲光对应的峰值的飞行时间之后,清除存储器260,重新将直方图累计到存储器260并存储。然后,在第二次以后的脉冲光的发光中,射出第二脉冲光,所以如图6所示,在第二次的直方图H2中除了飞行时间t2之外,还在相当于杂波的飞行时间的飞行时间t1出现峰值。该飞行时间t1接近飞行时间t2。由于累计分别与第三次以及第四次的第二脉冲光的发光以及受光对应地生成的直方图H3、H4,所以各飞行时间的受光强度逐次增加。通过像这样累计直方图,从而使反射光与干扰光之比即、S/N比增大,精度良好地检测来自反射物的反射光的峰值。在图6的例子中,能够区分飞行时间t1的峰值和飞行时间t2的峰值,该情况下,检测到两个峰值和两个飞行时间t1、t2。此外,在第四次的直方图H4中,确定比第二阈值强度Ith2大的范围,从该处,确定上述的两个峰值以及飞行时间t1、t2。
如图7所示,在某一个像素位置,外部物体存在于远距离范围的情况下,在进行了第一次的脉冲光的发光以及其反射波的受光的情况下,与图6的例子相同,在第一次的直方图H1a未出现飞行时间t1的峰值。另外,由于反射物存在于远距离范围,所以在受光部60检测不到第一脉冲光的反射光,因此,在第一次的直方图H1a在也不出现相当于反射物的峰值。另一方面,在第二次的直方图H2a、第三次的直方图H3a以及第四次的直方图H4a出现飞行时间t1的峰值和飞行时间t3的峰值。飞行时间t3的峰值与从反射物输出的反射光对应。而且,累计第二~第四次的直方图H2a~H4a的结果是飞行时间t1、t3的两个峰值的受光强度超过第二阈值强度Ith2,检测到这两个峰值和两个飞行时间t1、t3。
A3.距离图像生成处理:
图8所示的距离图像生成处理意味着用于生成距离图像的处理。若在视野范围80的全部像素位置执行上述的测距处理,则通过距离确定部510以及距离图像生成部520执行距离图像生成处理。
距离确定部510从第一距离图像用存储器261获取第一距离图像数据(步骤S205)。第一距离图像是指由针对各像素基于根据与第一脉冲光的发光对应的直方图得到的峰值的飞行时间计算出的距离构成的图像。换句话说,是指存储于第一距离图像用存储器261的有关各像素的距离数据。距离确定部510利用在步骤S205得到的第一距离图像数据,从第一距离图像剪切近距离区域来获取第一部分图像(步骤S210)。近距离区域是指距测距装置10在上述的阈值距离以内的区域。该步骤S210相当于将第一距离图像数据所表示的距离确定为近距离区域中的测定对象距离的处理。距离图像生成部520与上述的步骤S205以及S210并行地执行后述的步骤S215以及S220。
距离确定部510从第二距离图像用存储器262获取第二距离图像数据(步骤S215)。第二距离图像是指由针对各像素基于根据累计与第二脉冲光的发光对应的直方图的结果的直方图得到的峰值的飞行时间计算出的距离构成的图像。换句话说,意味着存储于第二距离图像用存储器262的有关各像素的距离数据。距离确定部510利用在步骤S215得到的第二距离图像数据,从第二距离图像剪切远距离区域来获取第二部分图像(步骤S220)。远距离区域意味着距测距装置10比上述的阈值距离远的区域。该步骤S220相当于将第二距离图像数据所表示的距离确定为远距离区域中的测定对象距离的处理。
在上述的步骤S210以及S220完成后,距离图像生成部520使通过步骤S210获取的第一部分图像与通过步骤S220获取的第二部分图像结合,生成综合距离图像(步骤S225),距离图像生成处理结束。使用图9,对在上述的距离图像生成处理中生成的第一、第二距离图像以及综合距离图像进行详细的说明。
在图9中,最上段示出表示两个反射物OJBJ1、OBJ2与窗92的位置关系的一个例子的图像I1。在图9中,中段示出第一距离图像IL1和第二距离图像IL2。在图9中,最下段示出综合距离图像I10。图9的各图像示出在垂直方向进行俯视的状态。此外,在第一距离图像IL1中通过粗实线包围示出第一部分图像Ip1。同样地,在第二距离图像IL2中通过粗实线包围示出第二部分图像Ip2。图9的X轴以及Y轴均是以测距装置10的重心位置为原点O并与水平方向平行的方向的轴。
如图9的图像I1所示,在距测距装置10在阈值距离La以内的区域R1中,除了窗92之外还存在作为外部物体的反射物OBJ1。另外,在距测距装置10比阈值距离La长的位置存在反射物OBJ2。在这样的状况下,如图9的中段左所示,在从第一距离图像IL1剪切的第一部分图像Ip1中,仅有关存在于区域R1内的反射物OBJ1存在距离数据,不存在有关其它物体例如窗92(杂波)的距离数据。另外,如图9的中段右所示,在从第二距离图像IL2剪切的第二部分图像Ip2中,仅有关存在于区域R1外的区域的反射物OBJ2存在距离数据,不存在有关其它物体例如反射物OBJ1、窗92的距离数据。通过统合这样的两个部分图像Ip1、Ip2,如图9的最下段所示,在综合距离图像I10仅存在反射物OBJ1以及反射物OBJ2的距离数据中不存在窗92(杂波)。因此,例如能够避免由于窗92(杂波)的存在而进行车辆的紧急的避免动作。
根据以上说明的第一实施方式的测距装置10,在各像素位置,将共计射出四次脉冲光中的一次设为强度较小的第一脉冲光射出,所以作为在这种情况下获取的第一距离(第一距离图像),能够不包含根据来自窗92的反射光(杂波)求出的到窗92的距离。因此,能够抑制杂波的影响而精度良好地检测位于距测距装置10近距离的位置的反射物的峰值,并能够精度良好地测定到所述的反射物的距离(测定对象距离)。除此之外,将共计射出四次脉冲光中的三次设为强度更大的第二脉冲光射出,在这种情况下累计得到的直方图来检测峰值,所以能够在增大了S/N比的状态下确定峰值。因此,能够精度良好地求出第二距离图像的各像素的距离(第二距离)。
另外,通过合并第一距离图像中的有关距测距装置在阈值距离以内的反射物的第一部分图像、和第二距离图像中的有关存在于距测距装置比阈值距离长的距离的位置的反射物的第二部分图像,来生成综合距离图像,所以能够生成针对距测距装置在阈值距离以内的反射物和存在于比阈值距离长的距离的位置的反射物分别精度良好地确定出位置以及距离的距离图像(综合距离图像)。
另外,在直方图中,峰值检测部240确定受光强度比强度阈值Ith1、Ith2高的飞行时间的范围,并检测确定出的范围的受光强度的峰值的飞行时间,所以能够精度良好地检测峰值的飞行时间。
B.第二实施方式:
第二实施方式的测距装置10的装置构成与第一实施方式相同,所以对相同的构成要素附加相同的附图标记,并省略其详细的说明。图10所示的第二实施方式的测距处理在追加执行步骤S108这一点和代替步骤S115而执行步骤S112这一点与第一实施方式的测距处理不同。第二实施方式的测距处理的其它顺序以及距离图像生成处理与第一实施方式相同,所以对相同的顺序附加相同的附图标记,并省略其详细的说明。
如图10所示,在步骤S105完成后,控制部270判定累计次数是否是第一次(步骤S108)。在判定为第一次的情况下(步骤S108:是),执行上述的步骤S120~S135。因此,在某一个像素位置开始测距处理并首次执行步骤S108的情况下,判定为累计次数是第一次,执行步骤S120~S135。在步骤S135完成后,处理返回到步骤S108。因此,在本实施方式中,在这种情况下不执行步骤S105。
在判定为不是第一次的情况下(步骤S108:否),执行上述的步骤S110,累计直方图并存储于存储器260。在步骤S110完成后,控制部270判定累计次数n(步骤S112)。在该步骤S112中,作为累计次数,判定(确定)为2、3、4中的任意一个次数,在不判定为1这一点与第一实施方式的步骤S115不同。
在累计次数为第二次或者第三次的情况下,执行上述的步骤S140~S145。在步骤S145完成后,与第一实施方式相同,处理返回到步骤S110。此处,在第二实施方式中,在第一次的直方图被存储于存储器260之后,不清除存储器260。因此,与第二次的发光对应的直方图与已经存储于存储器260的第一次的直方图累计并存储于存储器260。
在累计次数为第四次的情况下,执行上述的步骤S150~S170。此处,在步骤S160完成后得到的直方图是累计第一次~第四次的全部直方图得到的直方图。在步骤S170完成后,该像素位置的测距处理结束。
如图11所示,在近距离范围存在反射物的情况下,与第一实施方式相同,在第一次的直方图H1b仅出现表示所述的反射物的飞行时间t2的峰值,不出现杂波所引起的飞行时间t1的峰值。之后,在累计第二次的直方图得到的直方图H2b中,出现飞行时间t1的峰值。按照累计第三次的直方图得到的直方图H3b、累计第四次的直方图得到的直方图H4b的顺序,在任意的飞行时间中受光强度都增大。而且,在最终得到的直方图H4b中检测到两个阈值强度Ith2以上的范围的峰值。
如图12所示,在远距离范围存在反射物的情况下,与第一实施方式相同,在第一次的直方图H1c不出现峰值。之后,在累计第二次的直方图得到的直方图H2c中出现飞行时间t1的峰值和飞行时间t3的峰值。按照累计第三次的直方图得到的直方图H3c、累计第四次的直方图得到的直方图H4c的顺序,在任意的飞行时间中受光强度都增大。而且,在最终得到的直方图H4c中检测到两个阈值强度Ith2以上的范围的峰值。
以上说明的第二实施方式的测距装置10具有与第一实施方式的测距装置10相同的效果。除此之外,均对第一次到第四次的直方图进行累计,并根据得到的直方图检测峰值,所以进一步提高S/N比,能够进一步提高峰值的检测精度以及反射物的位置以及到反射物的距离的检测精度。
C.第三实施方式:
图13所示的第三实施方式的测距装置10a在运算判定部20具备两个存储器263、264来代替存储器260这一点上与第一实施方式的测距装置10不同,其它构成相同。因此,对相同的构成附加相同的附图标记,并省略其详细的说明。
均能够从控制部270、直方图生成部230以及峰值检测部240访问存储器263以及264。在存储器263仅覆盖存储规定时间内的受光强度和记录了该受光强度的飞行时间。在存储器264不按照各次累计并存储由直方图生成部230生成的直方图。存储器263相当于本公开的第一存储部。另外,存储器264相当于本公开的第二存储部。
图14所示的第三实施方式的测距处理在省略步骤S110这一点、代替步骤S115而执行步骤S115a这一点、代替步骤S125而执行步骤S125a这一点、省略步骤S130、S135这一点、代替步骤S165而执行步骤S165a这一点、代替步骤S170而执行步骤S170a这一点与图5所示的第一实施方式的测距处理不同。第三实施方式的测距处理的其它顺序与第一实施方式相同,所以对相同的顺序附加相同的附图标记,并省略其详细的说明。
在步骤S105完成后,控制部270判定该像素位置的脉冲光的发光次数(步骤S115a)。在判定为发光次数为第一次的情况下,控制部270执行上述的步骤S120,进行第一脉冲光的射出以及受光。在步骤S120完成后,直方图生成部230按照规定时间内的各飞行时间将相加后的受光强度依次存储于存储器263。此时,在受光强度(SPAD电路68的输出加法数)更大的情况下,用所述的受光强度和此时的飞行时间覆盖存储于存储器263的信息并进行存储。换句话说,在某一个飞行时间的受光强度比已经存储于存储器263的受光强度大的情况下,在存储器263覆盖存储所述的飞行时间及其受光强度。在步骤S125a完成后,处理返回到步骤S115a。
在步骤S115a中,判定为发光次数为第二次或者第三次的情况下,与第一实施方式相同,执行上述的步骤S140以及S145。在步骤S145中,生成的各次的直方图保持原样地分别存储于存储器264。在步骤S145完成后,处理返回到步骤S115a。此时,与第一实施方式不同,不累计直方图。
在步骤S115a中,判定为发光次数为第四次的情况下,与第一实施方式相同,执行步骤S150~S160。此处,在第三实施方式的步骤S160中,累计彼此独立地存储于存储器264的第二次~第四次的直方图。
峰值检测部240检测在步骤S160得到的累计后的直方图中的峰值来确定其飞行时间,另外,读出存储于存储器263的飞行时间并确定为峰值的飞行时间(步骤S165a)。
距离运算部250基于在步骤S165a中确定的两个峰值的飞行时间来计算到反射物的距离(步骤S170a)。在该步骤S170a中,确定通过第一脉冲光的射出确定出的反射物的位置以及距离,并且确定通过共计三次的第二脉冲光的射出及其反射光的受光确定出的反射物的位置以及距离。然后,分别作为距离图像存储于第一距离图像用存储器261以及第二距离图像用存储器262。
以上说明的第三实施方式的测距装置10a具有与第一实施方式的测距装置10相同的效果。除此之外,在射出第一脉冲光的情况下,在依次确定多个飞行时间中的每个受光强度时,更新与更大的受光强度对应的飞行时间并存储于存储器263,检测存储于存储器263的飞行时间作为峰值的飞行时间,所以能够抑制用于检测峰值的飞行时间的存储区域即、存储器263的存储区域过大。
D.第四实施方式:
第四实施方式的测距装置10的装置构成与第一实施方式相同,所以对相同的构成要素附加相同的附图标记,并省略其详细的说明。第四实施方式的测距装置10在距离图像生成处理的详细顺序中与第一实施方式的测距装置10不同。第四实施方式的测距处理与第一实施方式的测距处理相同,所以对相同的顺序附加相同的附图标记,并省略其详细的顺序的说明。但是,在本实施方式中,在步骤S135中,除了计算出的距离之外,也一并将峰值的受光强度存储于第一距离图像用存储器261。另外,在步骤S170中,除了计算出的距离,也将峰值的受光强度存储于第二距离图像用存储器262。通过第四实施方式的离图像生成处理得到的距离图像(综合距离图像)是抑制了耀斑的影响的图像。使用图16对该耀斑进行说明。
在图16的图像I2中,示出分别在车辆C1的后部下方的左右产生以粗实线表示的耀斑FL1、FL2的样子。这些耀斑FL1、FL2以反射率非常高的反射器Rf1、Rf2为中心产生。由于反射器Rf1、Rf2的反射率非常高,所以若从测距装置10射出的脉冲光、太阳光照射到反射器Rf1、Rf2,则输出强度非常大的反射光。若在受光部60接受这样的强度非常大的反射光,则在受光部60中,在接受来自反射器Rf1、Rf2的反射光的像素66的附近的像素66中也入射光而对受光进行计数。其结果,对于若本来没有耀斑则确定为正确的距离的部位,例如车辆C1的后部轮胎的附近的部位,有可能错误地计算距离。但是,在第四实施方式的测距装置10中,通过执行后述的距离图像生成处理,从而抑制耀斑的影响,并能够精度良好地计算到反射物OBJ的距离。
在第四实施方式中,在测距处理中使用的第一脉冲光的强度预先通过实验等求出并设定为存在于距测距装置10在规定距离内的范围的具有规定值以上的反射率的外部物体反射了第一脉冲光的情况下,在受光部60中接受所述的反射光时,不产生耀斑的强度。在图16所示那样的车辆C1存在于视野范围80的情况下,在测距处理中,生成图17以及图18所示那样的直方图。
在图17中,示出在包含反射器Rf1、Rf2那样的具有非常高的反射率的物体的区域(以下,称为“高反射率区域”)的像素位置得到的直方图。在射出第一脉冲光的情况下,在高反射率区域产生反射光,在其它区域不产生反射光。因此,在第一次的直方图H1d中,在相当于高反射率区域(反射器Rf1、Rf2存在的区域)的飞行时间t4产生峰值。而且,该峰值超过第一阈值强度Ith1,所以检测到所述的峰值。之后,与第一实施方式相同,在第二次的直方图H2d中也出现飞行时间t4的峰值,按照累计第三次的直方图得到的直方图H3d、累计第四次的直方图得到的直方图H4d的顺序,在任意的飞行时间中受光强度都增大,在最终得到的直方图H4d中检测到飞行时间t4的峰值作为第二阈值强度Ith2以上的范围的峰值。
在图18中,示出在包含反射器Rf1、Rf2的附近的区域且产生耀斑的区域(以下,称为“耀斑区域”),换句话说在产生了耀斑的情况下被耀斑遮挡的区域的像素位置得到的直方图。在射出第一脉冲光的情况下,由于耀斑区域本身反射率不高,所以在受光部60检测不到第一脉冲光的反射光。因此,在第一次的直方图H1e中未检测到峰值。与此相对,在照射第二脉冲光的情况下,由于产生耀斑而受光强度非常高。因此,在第二次的直方图H2e中,出现表示耀斑区域的峰值亦即飞行时间t5的峰值。同样地,在累计第三次的直方图得到的直方图H3e、累计第四次的直方图得到的直方图H4e的任意一个中,均出现飞行时间t5的峰值。
如图19所示,在通过根据这些直方图计算出的距离示出的距离图像中,对于第一距离图像,生成为仅在与两个反射器Rf1、Rf2对应的两个区域A1、A2存在距离(反射物)的图像I3。另外,对于第二距离图像,生成图16所示的图像I2那样的包含两个耀斑FL1、FL2的距离图像。
如图15所示,距离图像生成部520获取第一距离图像数据(步骤S305)。步骤S305与图8所示的步骤S205相同,所以省略详细的说明。但是,在第四实施方式中,除了各像素位置的距离之外也获取受光强度作为第一距离图像数据。距离图像生成部520确定在步骤S305获取的第一距离图像中受光强度在阈值强度以上的区域(以下,称为“高强度区域”)(步骤S310)。此外,将在步骤S310确定出的高强度区域称为第一高强度区域。另外,也将在确定第一高强度区域时使用的阈值强度称为第一阈值强度。在得到图19所示的第一距离图像的情况下,将两个区域A1、A2确定为第一高强度区域。此外,在图15中,为了帮助理解而示出确定出的两个第一高强度区域A1、A2中的一个第一高强度区域A1。距离图像生成部520与步骤S305以及步骤S310并行地执行后述的步骤S315以及步骤S320。
距离图像生成部520获取第二距离数据(步骤S315)。步骤S315与图8所示的步骤S215相同,所以省略详细的说明。但是,在第四实施方式中,除了各像素位置的距离之外也获取受光强度作为第二距离图像数据。距离图像生成部520确定在步骤S315获取的第二距离图像中的高强度区域(步骤S320)。此外,将在步骤S320确定出的高强度区域称为第二高强度区域。另外,也将在确定第二高强度区域时使用的阈值强度称为第二阈值强度。例如,在得到图16所示的图像I2那样的图像作为第二距离图像的情况下,两个反射器Rf1、Rf2以及两个耀斑FL1、FL2对应的两个区域被确定为第二高强度区域。此外,在图15中,为了帮助理解而示出与两个反射器Rf1、Rf2以及两个耀斑FL1、FL2对应的两个区域中的与反射器Rf1以及耀斑FL1对应的第二高强度区域A10。
距离图像生成部520使用在步骤S310确定出的第一高强度区域和在步骤S330确定出的第二高强度区域,在第二距离图像中确定反射率非常高的物体的区域(以下,称为“强反射物区域”)(步骤S325)。具体而言,将在步骤S320确定出的第二高强度区域中的与在步骤S310确定出的第一高强度区域相同的位置的区域确定为强反射物区域。在图15中,为了帮助理解,示出强反射物区域Ar1。该强反射物区域Ar1是高强度区域A10中的被确定为与高强度区域A1相同的位置的区域的强反射物区域。
距离图像生成部520与上述的步骤S325并行地使用在步骤S310确定出的第一高强度区域和在步骤S320确定出的第二高强度区域,在第二距离图像中确定与耀斑对应的区域(以下,称为“耀斑区域”)(步骤S330)。具体而言,将在步骤S320确定出的第二高强度区域中的除了在步骤S310确定出的第一高强度区域之外的其它区域确定为耀斑区域。在图15中,为了帮助理解,示出耀斑区域Af1。该耀斑区域Af1是高强度区域A10中的被确定为除了高强度区域A1之外的其它区域的耀斑区域。
距离图像生成部520通过删除第二距离图像数据中的耀斑区域的数据来生成综合距离图像(步骤S335)。通过删除耀斑区域的数据即耀斑区域的像素位置的距离以及受光强度的数据来删除由于耀斑FL1、FL2的影响而以较低的精度计算出距离的部位的数据,所以能够抑制在距离图像残存精度较低的距离数据。
以上说明的第四实施方式的测距装置10具有与第一实施方式的测距装置10相同的效果。除此之外,将第二距离图像中的第二高强度区域中除了与第一高强度区域对应的区域之外的其它区域确定为耀斑区域,并生成第二距离图像中除了耀斑区域之外的图像作为综合距离图像,所以能够抑制在综合距离图像包含由于耀斑而以较低的精度确定位置以及距离的区域(像素)。
E.第五实施方式:
第五实施方式的测距装置10的装置构成在受光部60代替受光阵列65而具备图20所示的受光阵列65a这一点与第一实施方式的测距装置10的装置构成不同。第五实施方式的测距装置10中的其它构成与第一实施方式的测距装置10相同,所以对相同的构成要素附加相同的附图标记,并省略其详细的说明。
如图20所示,第五实施方式的受光阵列65a与图2所示的第一实施方式的受光阵列65相比,横向(水平方向)的像素66的个数较多。在图20的下段示出构成受光阵列65a的像素66的各横向位置(水平位置)的受光强度的一个例子。在本实施方式中,通过控制扫描部50的反射镜54的角度,从而设定为受光阵列65a中横向位置越接近中央则受光强度越大。
在第五实施方式中,在生成直方图时,不将受光阵列65a的全部像素66作为对象,而仅将一部分的像素组作为对象进行直方图的生成。换句话说,在第五实施方式中,仅在受光部60中的一部分的区域确定受光强度。将受光部60中确定受光强度的区域称为“关注区域(ROI:Region Of Interest)”。在第五实施方式中,能够设定图20所示的两个区域(第一关注区域ROI1以及第二关注区域ROI2),作为关注区域。第一关注区域ROI1是包含由在受光阵列65a的从横向位置的中央向端侧偏移的位置并在纵向(垂直方向)相邻的多个像素66构成的像素列的区域。另一方面,第二关注区域ROI2是包含由在受光阵列65a的横向位置的中央并在纵向(垂直方向)相邻的多个像素66构成的像素列的区域。两个关注区域ROI1、ROI2所包含的像素66的数目相互相等。但是,起因于上述的横向的位置的不同,即使接受相同的脉冲光的反射光,在第二关注区域ROI2中确定出的受光强度也比在第一关注区域ROI1中确定出的受光强度大。
图21所示的第五实施方式的测距处理在代替步骤S120而执行步骤S120b这一点、代替步骤S145而执行步骤S145b这一点以及代替步骤S150而执行步骤S150b这一点与图5所示的第一实施方式的测距处理不同。第五实施方式的测距处理的其它顺序与第一实施方式相同,所以对相同的顺序附加相同的附图标记,并省略其详细的说明。
在步骤S115中,判定为累计次数是第一次的情况下,控制部270控制发光部40,射出第二脉冲光,然后,使受光部60进行受光(步骤S120b)。在第一实施方式的步骤S120中,射出第一脉冲光,但在第五实施方式的步骤S120b中,代替第一脉冲光而射出第二脉冲光,换句话说,射出强度较大的脉冲光。这样,在第五实施方式中,无论累计次数是第几次都射出第二脉冲光。在步骤S120b完成后,若在受光部60中接受反射光,则加法部220将第一关注区域ROI1所包含的SPAD电路68的输出相加,直方图生成部230生成第一关注区域ROI1内的各像素的直方图并存储于存储器260,并且输出到峰值检测部240(步骤S125b)。如上述那样,在第一关注区域ROI1中确定出的受光强度较小。因此,与第一实施方式相同,在通过步骤S125b生成的直方图中未出现相当于窗92的反射光(杂波)的峰值。
在步骤S115中,在判定为累计次数为第二次或者第三次的情况下,执行上述的步骤S140,之后,生成第二关注区域ROI2的直方图(步骤S145b)。如上述那样,在第二关注区域ROI2中确定出的受光强度较大。因此,与第一实施方式相同,在通过步骤S145b生成的直方图中出现相当于窗92的反射光(杂波)的峰值。
在步骤S115中,判定为累计次数为第四次的情况下,执行上述的步骤S150,之后,生成第二关注区域ROI2的直方图(步骤S155b)。在此时生成的直方图中,与通过上述的步骤S145b生成的直方图相同地出现相当于窗92的反射光(杂波)的峰值。在步骤S155b完成后,执行上述的步骤S160。
以上说明的第五实施方式的测距装置10具有与第一实施方式的测距装置10相同的效果。除此之外,通过根据累计次数使成为直方图的生成对象的区域,也就是确定受光强度的区域变化,从而不使脉冲光的强度变更,所以起到抑制由于使发光强度频繁地变化所引起的发光部40的经年老化、或在控制部270中进行复杂的处理这样的效果。
F.第六实施方式:
第六实施方式的测距装置10的装置构成与第一实施方式相同,所以对相同的构成要素附加相同的附图标记,并省略其详细的说明。在图22所示的第六实施方式的测距处理中,对与图5所示的第一实施方式中的测距处理相同的顺序附加相同的附图标记,并省略其详细的说明。
如图22所示,在第六实施方式的测距处理中,首先,执行上述的步骤S120~S135。即,进行第一脉冲光的射出及其反射光的受光、直方图生成、峰值检测、距离计算。在步骤S135完成后,控制部270确定高反射方位。“高反射方位”意味着包含反射率比预先决定的值高的物体(以下,称为“高反射率物体”)的预先决定的大小的区域的方位、且以测距装置10为基准的方位。估计高反射率物体存在于通过步骤S125生成的直方图中记录了受光强度比预先决定的值大的飞行时间Tf的位置。然后,在步骤S136中,确定包含该高反射率物体的预先决定的大小的区域存在的方位。具体而言,在第四实施方式的例子中,确定在反射器Rf1、Rf2中反射了脉冲光的结果产生的耀斑FL1、FL2的方位。预先通过实验、模拟等,在与高反射率物体的大小的关系下求出在高反射率物体的周围产生的耀斑的大小,在步骤S135中,作为相当于所述的耀斑的大小的区域的方位,确定高反射方位。在步骤S136完成后,控制部270清除存储器260(步骤S137)。
控制部270判定之后射出的预定的第二脉冲光的射出方位是否符合高反射方位(步骤S138)。如上述那样,使激光扫描,控制部270判定在下一个脉冲光(第二脉冲光)的照射定时射出方向是否是在步骤S136确定出的高反射方位。
在判定为第二脉冲光的射出方位不符合高反射方位的情况下(步骤S138:否),直方图生成部230生成各像素的直方图并存储于存储器260,并且输出到峰值检测部240(步骤S110d)。该步骤S110d的顺序与上述的步骤S110的顺序相同。控制部270判定直方图的累计次数是否达到N(步骤S180d)。步骤S180d的“N”是正整数,是比后述的“M”大的数。在本实施方式中,N是“3”。即,在步骤S180d中,判定直方图的累计次数是否达到三次。
在判定为直方图的累计次数未达到N(3)的情况下(步骤S180d:否),执行第二脉冲光的射出及其反射光的受光(步骤S140d)以及直方图的生成(步骤S145d)。这些步骤S140d以及S145d的顺序与上述的步骤S140以及S145的顺序相同。在步骤S145d完成后,处理返回到步骤S110d。
与此相对,在判定为直方图的累计次数达到N(3)的情况下(步骤S180d:是),执行上述的步骤S165、S170且处理结束。即,基于合计累计次数三次得到的直方图来检测峰值,并计算距离。因此,在执行了上述的步骤S110d、S180d、S140d、S145d的情况下,与第一实施方式相同,共计照射三次第二脉冲光,并基于通过与这三次的照射对应的受光累计的直方图来计算距离。
在上述的步骤S138中,判定为第二脉冲光的射出方位符合高反射方位的情况下(步骤S138:是),直方图生成部230生成各像素的直方图并存储于存储器260,并且输出到峰值检测部240(步骤S110c)。该步骤S110c的顺序与上述的步骤S110、S110d的顺序相同。控制部270判定直方图的累计次数是否达到M(步骤S180c)。步骤S180c的“M”是正整数,是比上述的“N”小的数。在本实施方式中,M是“2”。即,在步骤S180c中,判定直方图的累计次数是否达到两次。
在判定为直方图的累计次数未达到N(2)的情况下(步骤S180c:否),执行第二脉冲光的射出及其反射光的受光(步骤S140c)以及直方图的生成(步骤S145c)。这些步骤S140c以及S145c的顺序与上述的步骤S140以及S145的顺序相同。在步骤S145c完成后,处理返回到步骤S110c。
与此相对,在判定为直方图的累计次数达到N(2)的情况下(步骤S180c:是),执行上述的步骤S165、S170。即,基于合计累计次数两次得到的直方图检测峰值,并计算距离。因此,在执行了上述的步骤S110c、S180c、S140c、S145c的情况下,与第一实施方式不同,共计照射两次第二脉冲光,并基于通过与这两次的照射对应的受光累计的直方图来计算距离。
使用图23对如上述那样,在第六实施方式中,根据是否是高反射方位而使与第二脉冲光对应的直方图的累计次数不同的理由进行说明。
在图23中,示出对高反射方位进行了第一次的脉冲光(第一脉冲光)的照射、第二次、第三次的脉冲光(第二脉冲光)的照射、以及第四次的脉冲光(第二脉冲光)的照射的情况下的直方图的变化。
与第一实施方式相同,在第一次的直方图H1f、第二次的直方图H2f、第三次的直方图H3f的任意的飞行时间中,受光强度都增加。而且,在第一次~第三次的直方图H1f~H3f中,出现飞行时间t6的峰值。但是,在第四次的直方图H4f中,在飞行时间t6的附近的飞行时间,受光强度过度增大,而超过受光部60中的受光强度的可测定范围的上限值UL。因此,存在若基于直方图H4f检测峰值则检测精度降低这样的问题。但是,在本实施方式中,对于高反射方位,使第二脉冲光照射到两次,即若包含第一脉冲光则共计进行三次脉冲光的照射,并根据与第二次、第三次的第二脉冲光对应的直方图的累计结果检测峰值。因此,根据受光强度未饱和的直方图H3f检测峰值,所以能够抑制到反射物的距离的检测精度的降低。
根据以上说明的第六实施方式的测距装置10,具有与第一实施方式的测距装置10相同的效果。除此之外,对于高反射方位,基于累计比与高反射方位不同的其它方位少的次数得到的直方图来检测峰值,所以能够基于受光强度饱和之前的状态的直方图检测峰值。因此,能够抑制到反射物的距离的检测精度的降低。另一方面,对于与高反射方位不同的其它方位,基于累计比高反射方位多的次数得到的直方图来检测峰值,所以能够基于峰值更明显的状态的直方图检测峰值,在这些情况下,也能够抑制到反射物的距离的检测精度的降低。此外,累计次数M以及N并不限定于2以及3,可以是满足N>M的任意的数目。另外,也可以将第六实施方式应用于第二实施方式。即,也可以在对第一脉冲光的反射光的受光强度和第二脉冲光的反射光的受光强度都进行累计的结构中,对于高反射方位,与其它方位相比也减少累计次数。
G.第七实施方式:
第七实施方式的测距装置10的装置构成与第一实施方式相同,所以对相同的构成要素附加相同的附图标记,并省略其详细的说明。图24的上段、中段、以及下段分别与图9的上段、中段、以及下段对应。在第一实施方式中,第一部分图像Ip1与第二部分图像Ip2没有相互重复。与此相对,在第七实施方式中,第一部分图像Ip10与第二部分图像Ip20相互重复。此外,在图24中,为了参考,以虚线示出图9中的区域R1。在第七实施方式中,在各部分图像中,除了距离之外还包含有各像素位置的受光强度的信息。
如图24的中段左所示,在第七实施方式中,距测距装置10在第一阈值距离Lb以内的区域的距离图像作为第一部分图像Ip10而从第一距离图像IL1被剪切。另外,如图24的中段右所示,在远离距测距装置10第二阈值距离Lc以上的区域的距离图像作为第二部分图像Ip20而从第二距离图像IL2被剪切。然后,将这两个部分图像Ip10、Ip20结合来生成综合距离图像I30。此处,上述的第一阈值距离Lb比第一实施方式中的阈值距离La长。另一方面,上述的第二阈值距离Lc比阈值距离La短。换句话说,第一阈值距离Lb比第二阈值距离Lc长。由此,第一部分图像Ip10与第二部分图像Ip20具有相互重叠的区域(以下,称为“重叠区域”)MA。
如图25所示,第七实施方式中的距离图像生成处理的步骤S225除了与第一实施方式相同地结合第一部分图像与第二部分图像之外,还包含两个步骤S226、S227。在步骤S226中,对于重叠区域MA,距离图像生成部520通过对两个部分图像Ip10、Ip20中的受光强度进行加权平均而计算为相应区域的受光强度。具体而言,对于重叠区域MA内的各位置(像素),将越接近重叠区域MA的径向内侧的边界B1则第一部分图像Ip10的受光强度的影响越大、且第二部分图像Ip20的受光强度的影响越小的权重与各个部分图像的受光强度相乘并相加来求出平均值。换句话说,将越接近重叠区域MA的径向外侧的边界B2则第一部分图像Ip10的受光强度的影响越小、第二部分图像Ip20的受光强度的影响越大的权重与各个部分图像的受光强度相乘并相加来求出平均值。
如图25所示,在步骤S227中,距离图像生成部520对除了重叠区域MA之外的其它区域内的各位置(像素),选择性地使用并设定第一部分图像Ip10或者第二部分图像Ip20中的受光强度。
根据以上说明的第七实施方式的测距装置10,具有与第一实施方式的测距装置10相同的效果。除此之外,由于第一阈值距离Lb比第二阈值距离Lc长,所以能够使第一部分图像Ip10与第二部分图像Ip20相互重复而产生重叠区域MA。因此,能够抑制产生不属于第一部分图像Ip10和第二部分图像Ip20中的任何一个的区域,能够抑制产生无法计算距离、受光强度的位置(像素)。另外,对于重叠区域MA内的各位置(像素),将越接近重叠区域MA的径向内侧的边界B1则第一部分图像Ip10的受光强度的影响越大、且第二部分图像Ip20的受光强度的影响越小的权重与各个部分图像的受光强度相乘,例如在重叠区域MA中单一的物体逐渐远离的状况下,能够抑制所述的物体的距离、受光强度过度地变化,并能够抑制物体的误识别、到物体的距离的检测精度的降低。
H.第八实施方式:
图26所示的第八实施方式的测距装置10b在具备相当于第一实施方式的发光部40的第一发光部40和第二发光部40a,作为发光部40b这一点,与图1所示的第一实施方式的测距装置10不同。第八实施方式的测距装置10b中的其它构成与第一实施方式的测距装置10相同,所以对相同的构成要素附加相同的附图标记,并省略其详细的说明。第一发光部40的构成与第一实施方式的发光部40相同,所以附加相同的附图标记,并省略其详细的说明。
第二发光部40b对激光的全扫描范围即视野范围80进行一次照射(面照射)。在本实施方式中,第二发光部40b包含VCEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER:垂直腔面发射激光器)、和使从所述的VCEL输出的激光扩散的光学系统。
发光部40b具有与第一实施方式相同地使脉冲光从第一发光部40射出并进行扫描的动作模式(以下,称为“第一照射模式”)、和使脉冲光从第二发光部40a一次照射视野范围80的整体的动作模式(以下,称为“第二照射模式”),作为动作模式。
控制部270在第二照射模式下使第一脉冲光照射,在第一照射模式下使第二脉冲光照射。因此,在图5所示的步骤S120中,从第二发光部40a照射第一脉冲光,在步骤S140、S150中,从第一发光部40照射第二脉冲光。
根据以上说明的第八实施方式的测距装置10,具有与第一实施方式的测距装置10相同的效果。除此之外,由于通过对视野范围80进行一次照射(面照射)的第二发光部40a照射强度比较低的第一脉冲光,所以能够抑制从VCEL的输出光量,能够有利于省电力。此外,在第一照射模式下第一发光部40能够一次照射的区域80a相当于本公开中的“第一照射区域”。另外,在第二照射模式下第二发光部40a能够一次照射的区域亦即视野范围80相当于本公开中的“第二照射区域”。上述的“强度比较低”不是激光元件41中的发光强度,而意味着受光面上的每个单位面积的光的强度比较低。同样地,“强度比较高”意味着受光面上的每个单位面积的光的强度比较高。
I.其它实施方式:
I1.其它实施方式1:
在第一~第四实施方式中,射出强度比较小的第一脉冲光和强度比较大的第二脉冲光两种脉冲光,但本公开并不限定于此。与第五实施方式相同,也可以省略第一脉冲光而仅射出四次第二脉冲光。但是,在所述的构成中,也可以在射出第一次的脉冲光并接受其反射光的规定期间中,降低受光部60的受光灵敏度,在射出第二~第四次的脉冲光并接受其反射光的期间中,提高受光部60的受光灵敏度这一点与第五实施方式不同。受光部60的受光灵敏度例如能够通过调整供给至雪崩二极管Da的电压实现。具体而言,能够通过使电源Vcc的电压上升来提高受光灵敏度,另外,能够通过使电源Vcc的电压下降来降低受光灵敏度。在与第一次的脉冲光的射出对应的期间中,将受光部60的受光灵敏度调整为感知不到杂波的程度的受光灵敏度。另外,在与第二~第四次的脉冲光的射出对应的期间中,调整为在射出第二脉冲光的情况下,由于来自存在于距测距装置10在规定的距离内的反射物(外部物体)的反射光,构成各像素66的SPAD电路68中的规定量以上进行动作,成为规定的受光强度以上的灵敏度。通过这样的控制,通过第一次的脉冲光的射出,确定由在各飞行时间下S/N比比较小的受光强度构成的直方图,另外,通过第二~第四次的脉冲光的射出,确定由在各飞行时间下S/N比比较大的受光强度构成的直方图,所以能够起到与各实施方式相同的效果。在所述的构成中,通过第一次的脉冲光的射出而确定的直方图相当于本公开中的第一受光强度。另外,通过第二~第四次的脉冲光的射出而确定的直方图相当于本公开中的第二受光强度。此外,也可以一并执行上述第一脉冲光和第二脉冲光的射出和受光部60的灵敏度调整。
如根据这样的其它实施方式1以及各实施方式也能够理解的那样,也可以在本公开的测距装置应用如下的结构即、控制从发光部40射出的脉冲光的强度、受光部60中的反射光的受光灵敏度以及受光部60中的关注区域的位置中的至少一个,以使得与第一次的脉冲光的射出对应地确定S/N比比较小的受光强度(第一受光强度)作为多个飞行时间中的每个受光强度,并且与第二~第四次的脉冲光的射出对应地确定比第一受光强度高的SN比的受光强度(第二受光强度)作为多个飞行时间中的每个受光强度。
I2.其它实施方式2:
在第一~第三实施方式中,在第一次射出第一脉冲光,在第二~第四次射出第二脉冲光,但本公开并不限定于此。也可以仅在第四次射出第一脉冲光,在第一~第三次射出第二脉冲光。另外,例如也可以在第一、第三、第四次射出第二脉冲光,在第二次射出第一脉冲光。并且,第二脉冲光的射出次数也可以是一次,也可以是三次以上的任意的多次。另外,第一脉冲光的射出也可以是多次。在所述的构成中,也可以累计通过多次的第一脉冲光的射出得到的直方图彼此来求出峰值(第一距离图像)。
同样地,在上述其它实施方式1中,也可以在第一~第三次射出脉冲光并接受其反射光的期间中提高受光灵敏度,在第四次射出脉冲光并接受其反射光的期间中降低受光灵敏度。另外,也可以在第一、第三、第四次射出脉冲光并接受其反射光的期间中提高受光灵敏度,在第二次射出脉冲光并接受其反射光的期间中降低受光灵敏度。另外,提高受光灵敏度的次数也可以是一次。另外,降低受光灵敏度的次数也可以是多次。
如根据这样的其它实施方式2以及各实施方式也能够理解的那样,也可以在本公开的测距装置应用如下的结构即、控制从发光部40射出的脉冲光的强度和受光部60中的反射光的受光灵敏度中的至少一方,以使得与脉冲光的多个射出次中的至少一次对应地确定S/N比比较小的受光强度(第一受光强度)作为多个飞行时间中的每个受光强度,并且与脉冲光的多个射出次中的至少一次对应地确定比第一受光强度高的SN比的受光强度(第二受光强度)作为多个飞行时间中的每个受光强度。
I3.其它实施方式3:
各实施方式中的测距装置10、10a的构成仅为一个例子,能够进行各种变更。例如,距离图像生成部520由与运算判定部20不同的ECU500具备,但也可以构成为代替ECU500而由运算判定部20具备。另外,例如在第四实施方式中,在测距装置10不具有窗的构成,例如在仅形成开口的壳体收容运算判定部20、光学系统30等的构成中,也能够起到规定的效果。另外,例如虽然测距装置10、10a为车载用的LiDAR,但也可以代替车辆,而搭载于船舶、飞机等任意的移动体来使用。或者,也可以为了安全等用途,而固定设置来使用。
I4.其它实施方式4:
在各实施方式中,也可以省略距离图像生成处理。在所述的构成中,也能够通过执行测距处理来确定有关各像素的测定对象距离。另外,在所述的构成中,除了将视野范围80的全部像素作为对象确定测定对象距离之外,也可以仅确定有关单一的像素的测定对象距离。在所述的构成中,也与各实施方式相同,基于第一受光强度的第一距离和基于第二受光距离的第二距离中的任意一个距离被确定为该像素的测定对象距离。
I5.其它实施方式5:
本公开所记载的控制部270、运算部200、距离图像生成部520以及它们的方法也可以由通过构成被编程为执行通过计算机程序具体化的一个或者多个功能的处理器以及存储器提供的专用计算机来实现。或者,本公开所记载的控制部270、运算部200、距离图像生成部520以及它们的方法也可以由通过由一个以上的专用硬件逻辑电路构成处理器提供的专用计算机来实现。或者,本公开所记载的控制部270、运算部200、距离图像生成部520以及它们的方法也可以通过由被编程为执行一个或者多个功能的处理器以及存储器与由一个以上的硬件逻辑电路构成的处理器的组合构成的一个以上的专用计算机来实现。另外,计算机程序也可以作为由计算机执行的指令存储于计算机能够读取的非过渡有形记录介质。
I6.其它实施方式6:
上述各实施方式中的激光元件及其驱动电路的构成仅为一个例子而能够进行各种变形。例如,在图27所示的发光部40c的例子中,配置四个激光元件41a、41b、41c、41d和一个驱动电路46。四个激光元件41a~41d向视野范围80内的相互不同的范围照射脉冲光。具体而言,激光元件41a向在垂直方向对视野范围80进行四等分后的最上段的范围照射脉冲光。激光元件41b向从上起第二段的范围照射脉冲光。激光元件41c向从上起第三段的范围照射脉冲光。激光元件41d向从上起第四段的范围照射脉冲光。驱动电路46与四个激光元件41a~41d连接,同时对这四个激光元件41a~41d输出相同的信号。其结果,在图27的例子中,四个激光元件41a~41d同时向水平方向上的相同的方位照射脉冲光。
另外,例如图28所示的发光部40d具备弱发光部42a和通常发光部42b。弱发光部42a具备激光元件41e及其驱动元件46e。通常发光部42b具备激光元件41f及其驱动元件46f。弱发光部42a使第一脉冲光扫描视野范围80并且照射整个范围。通常发光部42b使第二脉冲光扫描视野范围80并且照射整个范围。
另外,例如图29所示的发光部40e具备一个激光元件41、两个驱动电路46g、46h以及线路选择器47。驱动电路46g是用于使第一脉冲光照射的驱动电路。驱动电路46h是用于使第二脉冲光照射的驱动电路。线路选择器47选择性地使两个驱动电路46g、46h中的一方与激光元件41连接。线路选择器47根据来自控制部270的指令切换连接。
另外,例如图30所示的发光部40f具备两个激光元件41i、41j、一个驱动电路46以及线路选择器47i。激光元件41i是用于照射第一脉冲光的激光元件。激光元件41j是用于照射第二脉冲光的激光元件。线路选择器47i选择性地使两个激光元件41i、41j中的一方与驱动电路46连接。线路选择器47i根据来自控制部270的指令切换连接。在以上说明的各构成中,也起到与各实施方式相同的效果。
I7.其它实施方式7:
在第五实施方式中,在根据累计次数使成为直方图的生成对象的区域,也就是确定受光强度的区域变化时,使关注区域在横向位置的中央、和从中央向横向偏移的位置选择性地变化,但本公开并不限定于此。在图31的例子中,在受光阵列65a的横向位置的中央设定纵向的大小相互相同的四个关注区域ROI31、ROI32、ROI33、ROI34。另外,在该例子中,测距装置10具备与图27所示的发光部40c相同的构成的发光部。但是,四个激光元件41a~41d在相同的时刻向横向位置彼此不同的范围照射脉冲光。另外,在该例子中,四个激光元件41a~41d均不照射第一脉冲光,仅照射第二脉冲光。而且,例如在第一实施方式中的第二~第四次的脉冲光的照射时,四个关注区域POI31~POI34中仅将与脉冲光的照射位置对应的关注区域的像素组作为对象进行直方图的生成。例如,在进行了向与关注区域POI31对应的区域的脉冲光的照射的情况下,如图31所示,纵向位置的受光强度的峰值成为关注区域POI31的位置。与此相对,第一实施方式中的第一次的脉冲光的照射时,仅将与脉冲光的照射位置对应的关注区域的相邻的关注区域的像素组作为对象进行直方图的生成。例如,如上述那样,在进行了向与关注区域POI31对应的区域的脉冲光的照射的情况下,仅将关注区域POI31的相邻的关注区域POI32的像素组作为对象进行直方图的生成。在与脉冲光的照射位置对应的关注区域的相邻的关注区域中,如图31所示,受光强度从峰值偏离而降低。因此,能够起到与照射了上述的第一脉冲光的情况相同的效果。
I8.其它实施方式8:
在各实施方式中,将视野范围80的整个范围作为对象进行综合距离图像的生成,但本公开并不限定于此。例如,也可以以水平方向上的规定的角度的范围(规定的方位范围)作为单位,生成距离图像。另外,例如在第四实施方式中,也可以以水平方向上的规定的角度的范围(规定的方位范围)为单位进行第一高强度区域、第二高强度区域的确定、强反射物区域、耀斑区域的确定。
I9.其它实施方式9:
在各实施方式中,照射强度相互不同的第一脉冲光和第二脉冲光共计两种脉冲光,但本公开并不限定于此。也可以照射强度相互不同的三种以上的脉冲光。在第四实施方式中,从测距装置10到反射器Rf1、Rf2为止的距离可能根据车辆C1的位置而变化。这样,若从测距装置10到反射器Rf1、Rf2为止的距离变化,则来自第一高强度区域A1、A2的反射光的强度也可能变化,所以根据车辆C1的位置,有可能在第一脉冲光中无法确定第一高强度区域A1、A2。但是,如上述那样,通过照射强度相互不同的三种以上的脉冲光,能够提高不管车辆C1的位置都能够确定第一高强度区域A1、A2的可能性。
I10.其它实施方式10:
在各实施方式中,ECU500收容在壳体90内,但也可以配置在壳体90外。在所述的构成中,也起到与各实施方式相同的效果。
I11.其它实施方式11:
在上述第八实施方式中,也可以省略第一发光部40,而仅从第二发光部40a照射脉冲光。在所述的构成中,进行控制,以便以从第二发光部40a不仅照射第一脉冲光也照射第二脉冲光的方式调整输出激光的强度。
本公开也能够以各种方式实现。例如,能够以测距系统、搭载测距装置的移动体、测距方法、用于实现这些装置、方法的计算机程序、记录有这样的计算机程序的非暂时的记录介质等方式实现。
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构成实现。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,与发明内容一栏所记载的方式中的技术特征对应的各实施方式中技术的特征能够适当地进行替换、组合。另外,若该技术特征在本说明书中未作为必需的特征进行说明,则能够适当地删除。
Claims (15)
1.一种测距装置,是测距装置(10、10a),具备:
发光部,是射出脉冲光的发光部(40),并针对各射出方向在多个射出次射出上述脉冲光;
受光部(60),接受上述脉冲光的反射光;
运算部(200),利用由上述受光部接受的上述反射光的飞行时间来运算测定对象距离,其中,上述测定对象距离是到反射上述脉冲光并输出上述反射光的反射物(OBJ)的距离;以及
控制部(270),控制从上述受光部射出的上述脉冲光的强度、上述受光部中的上述反射光的受光灵敏度以及在上述受光部中确定受光强度的关注区域(ROI1、ROI2)的位置中的至少一个,
上述运算部具有:
受光强度确定部(210),确定多个飞行时间中的每个受光强度;
峰值检测部(240),检测上述多个飞行时间中的每个受光强度中的峰值的飞行时间;
距离运算部(250),根据检测出的上述峰值的飞行时间来计算距离;以及
距离确定部(510),利用由上述距离运算部计算出的距离来确定上述测定对象距离,
上述控制部控制从上述发光部射出的上述脉冲光的强度、上述受光部中的上述反射光的受光灵敏度以及上述关注区域的位置中的至少一个,以使得在上述多个射出次中的至少一次由上述受光强度确定部确定第一受光强度作为上述多个飞行时间中的每个受光强度,并且在上述多个射出次中的至少一次,由上述受光强度确定部确定比上述第一受光强度高的SN比的第二受光强度作为上述多个飞行时间中的每个受光强度,
上述距离确定部利用第一距离和第二距离来确定上述测定对象距离,其中,上述第一距离是基于上述第一受光强度计算出的上述距离,上述第二距离是基于上述第二受光强度计算出的上述距离。
2.根据权利要求1所述的测距装置,其中,
上述控制部通过使第一脉冲光从上述发光部射出而使上述受光强度确定部确定上述第一受光强度,通过使强度比上述第一脉冲光大的第二脉冲光从上述发光部射出而使上述受光强度确定部确定上述第二受光强度。
3.根据权利要求2所述的测距装置,其中,
还具备壳体,是收容上述发光部和上述受光部的壳体(90),并具有使上述脉冲光以及上述反射光透过的窗(92),
上述第一脉冲光作为上述窗中的上述第一脉冲光的上述反射光在上述受光部不能够识别受光的程度的强度的光被射出。
4.根据权利要求1所述的测距装置,其中,
上述受光部构成为能够调整上述受光灵敏度,
上述控制部通过将上述受光灵敏度调整得较低而使上述受光强度确定部确定上述第一受光强度,通过将上述受光灵敏度调整得较高而使上述受光强度确定部确定上述第二受光强度。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的测距装置,其中,
还具备生成距离图像的距离图像生成部(520),上述距离图像是表示上述反射物的位置和上述测定对象距离的图像,
上述距离图像生成部通过组合第一距离图像和第二距离图像来生成综合距离图像,上述第一距离图像由针对上述各射出方向确定出的上述第一距离构成,上述第二距离图像由针对上述各射出方向确定出的上述第二距离构成。
6.根据权利要求5所述的测距装置,其中,
还具有:第一存储部(263),存储与最大受光强度对应的飞行时间;以及第二存储部(264),存储表示多个飞行时间的每个飞行时间下的受光强度的直方图,
上述受光强度确定部在依次确定上述多个飞行时间中的每个上述第一受光强度时,更新与更大的上述受光强度对应的飞行时间,并存储于上述第一存储部,
上述受光强度确定部依次确定上述多个飞行时间中的每个上述第二受光强度,创建上述直方图并分别存储于上述第二存储部,
上述峰值检测部检测存储于上述第一存储部的飞行时间,作为上述峰值的飞行时间亦即第一飞行时间,还根据将存储于上述第二存储部的上述直方图累计而得到的直方图检测上述峰值的飞行时间亦即第二飞行时间,
上述距离图像生成部利用基于上述第一飞行时间计算出的上述第一距离来生成上述第一距离图像,利用基于上述第二飞行时间计算出的上述第二距离来生成上述第二距离图像。
7.根据从属于权利要求3的权利要求5所述的测距装置,其中,
上述距离图像生成部通过将上述第一距离图像中的第一部分图像(Ip1)和上述第二距离图像中的第二部分图像(Ip2)合并来生成上述综合距离图像,
第一部分图像表示有关到上述反射物的距离为距上述测距装置在阈值距离以内的上述反射物的、位置和到上述反射物的距离,
第二部分图像表示有关存在于到上述反射物的距离为距上述测距装置比上述阈值距离长的距离的位置的上述反射物的、位置和到上述反射物的距离。
8.根据权利要求7所述的测距装置,其中,
上述受光强度确定部具有直方图生成部(230),创建表示多个飞行时间的每个飞行时间下的受光强度的直方图,
上述峰值检测部在上述直方图中确定受光强度比强度阈值高的飞行时间的范围,并检测确定出的范围的受光强度的峰值的飞行时间。
9.根据权利要求8所述的测距装置,其中,
还具备存储部(260),存储上述多个飞行时间的每个飞行时间下的受光强度,
上述发光部射出上述第一脉冲光作为第一次的上述脉冲光的射出,并分别射出上述第二脉冲光作为第二次以后的上述脉冲光的射出,
上述直方图生成部将包含与上述第一次的上述第一脉冲光对应的上述反射光的飞行时间的规定时间内的受光强度存储于上述存储部来生成上述直方图,若上述峰值检测部利用该直方图检测上述峰值的飞行时间亦即第一飞行时间,则清除上述存储部,
按照各射出次依次累计包含与从上述第二次到最后一次的上述第二脉冲光对应的上述反射光的飞行时间的上述规定时间内的受光强度并存储于上述存储部来生成上述直方图,若上述峰值检测部利用该直方图来检测上述峰值的飞行时间亦即第二飞行时间,则清除上述存储部,
上述距离图像生成部利用基于上述第一飞行时间计算出的上述第一距离来生成上述第一距离图像,
上述距离图像生成部利用基于上述第二飞行时间计算出的上述第二距离来生成上述第二距离图像。
10.根据权利要求8所述的测距装置,其中,
还具备存储部(260),存储上述多个飞行时间的每个飞行时间下的受光强度,
上述发光部射出上述第一脉冲光作为第一次的上述脉冲光的射出,并分别射出上述第二脉冲光作为从第二次到最后一次的上述脉冲光的射出,
上述直方图生成部按照各射出次依次累计包含与从上述第一次到最后一次射出的脉冲光对应的上述反射光的飞行时间的规定时间内的受光强度并存储于上述存储部来生成上述直方图,
若将包含与上述第一次的上述第一脉冲光对应的上述反射光的飞行时间的上述规定时间内的受光强度存储于上述存储部来生成上述直方图,则上述峰值检测部利用该直方图来检测上述峰值的第一飞行时间,
若按照各射出次依次累计包含与从上述第一次到最后一次的上述第一脉冲光或者上述第二脉冲光对应的上述反射光的飞行时间的上述规定时间内的受光强度并存储于上述存储部来生成上述直方图,则上述峰值检测部利用该直方图来检测上述峰值的第二飞行时间,
上述距离图像生成部利用基于上述第一飞行时间计算出的上述第一距离来生成上述第一距离图像,并利用基于上述第二飞行时间计算出的上述第二距离来生成上述第二距离图像。
11.根据权利要求5所述的测距装置,其中,
上述距离图像生成部在上述第一距离图像中确定上述受光强度在第一阈值强度以上的第一高强度区域(A1),
在上述第二距离图像中确定上述受光强度在第二阈值强度以上的第二高强度区域(A10),
将上述第二距离图像中的上述第二高强度区域中除了与上述第一高强度区域对应的区域(Ar1)之外的其它区域确定为表示耀斑的区域亦即耀斑区域(Af1),并在上述第二距离图像中获取除了上述耀斑区域之外的图像作为上述综合距离图像。
12.根据权利要求9所述的测距装置,其中,
上述控制部在第一次的上述第一脉冲光的射出后且在第二次的上述第二脉冲光的射出前,利用基于上述第一飞行时间计算出的上述第一距离,来确定包含反射率比预先决定的值高的高反射率物体的预先决定的大小的区域的以上述测距装置为基准的方位亦即高反射方位,
针对与上述高反射方位不同的其它方位,上述直方图生成部按照各射出次依次累计包含与从上述第二次到最后一次的上述第二脉冲光对应的上述反射光的飞行时间的上述规定时间内的受光强度并存储于上述存储部来生成上述直方图,
针对上述高反射方位,上述直方图生成部按照各射出次依次累计包含与从上述第二次到最后一次之前的次数为止的上述第二脉冲光对应的上述反射光的飞行时间的上述规定时间内的受光强度并存储于上述存储部来生成上述直方图。
13.根据权利要求10所述的测距装置,其中,
上述控制部在第一次的上述第一脉冲光的射出后且在第二次的上述第二脉冲光的射出前,利用基于上述第一飞行时间计算出的上述第一距离,来确定包含反射率比预先决定的值高的高反射率物体的预先决定的大小的区域的以上述测距装置为基准的方位亦即高反射方位,
针对与上述高反射方位不同的其它方位,上述直方图生成部若按照各射出次依次累计包含与从上述第一次到最后一次的上述第一脉冲光或者上述第二脉冲光对应的上述反射光的飞行时间的上述规定时间内的受光强度并存储于上述存储部来生成上述直方图,则利用该直方图来检测上述峰值的第二飞行时间,
针对上述高反射方位,上述直方图生成部若按照各射出次依次累计包含与从上述第一次到最后一次之前的次数为止的上述第一脉冲光或者上述第二脉冲光对应的上述反射光的飞行时间的上述规定时间内的受光强度并存储于上述存储部来生成上述直方图,则利用该直方图来检测上述峰值的第二飞行时间。
14.根据从属于权利要求3的权利要求5所述的测距装置,其中,
上述距离图像生成部通过合并上述第一距离图像中的第一部分图像和上述第二距离图像中的第二部分图像来生成上述综合距离图像,
上述第一部分图像表示有关到上述反射物的距离为距上述测距装置在第一阈值距离以内的上述反射物的、位置和到上述反射物的距离,
上述第二部分图像表示有关存在于到上述反射物的距离为距上述测距装置比第二阈值距离长的距离的位置的上述反射物的、位置和到上述反射物的距离,
上述第一阈值距离比上述第二阈值距离长。
15.根据权利要求2所述的测距装置,其中,
上述发光部具有:向预先决定的大小的第一照射区域照射上述第二脉冲光并扫描上述第一照射区域的第一照射模式、和向相当于上述第一照射模式下的扫描范围的第二照射区域照射上述第一脉冲光的第二照射模式,
上述控制部通过使上述发光部在上述第二照射模式下动作以照射上述第一脉冲光,并通过使上述发光部在上述第一照射模式下动作以照射上述第二脉冲光。
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