CN116209919A - 电磁波检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够准确地检测电磁波的电磁波检测装置。电磁波检测装置(10)具有：照射系统(111)，向存在对象的空间照射电磁波；第一检测部(20)，检测由照射系统照射的电磁波被对象反射后的反射波；运算部(145)，根据第一检测部对反射波的检测信息，对到对象为止的距离进行运算；以及照射控制部(143)，使照射系统照射电磁波，照射控制部在使第一电磁波照射后使输出比第一电磁波大的第二电磁波照射，在因第二电磁波的反射波使得第一检测部饱和的情况下，运算部根据第一电磁波的反射波，对到对象为止的距离进行运算。

Description

电磁波检测装置

相关申请的相互参照

本申请要求日本专利申请2020-133326号(2020年8月5日申请)的优先权，在此其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种电磁波检测装置。

背景技术

近年来，开发了根据检测电磁波的多个检测器的检测结果来获得关于周围的信息的装置。在这种装置中，有时通过拍摄元件获取包括被拍摄体的拍摄图像，并且通过检测包括被被拍摄体反射后的反射波的电磁波，来检测到被拍摄体为止的距离等。此处，从远方反射的反射波较弱，需要灵敏度高的检测器。另一方面，来自附近的反射波极强，使检测器饱和，导致测定误差。于是，例如专利文献1的装置在照射强弱两种激光且检测器饱和的情况下利用从小输出激光振荡器发出的光的反射进行距离测定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平05-066263号公报。

发明内容

本发明的一实施方式的电磁波检测装置具有：

照射系统，向存在对象的空间照射电磁波；

第一检测部，检测由所述照射系统照射的所述电磁波被所述对象反射后的反射波；

运算部，根据所述第一检测部对所述反射波的检测信息，对到所述对象为止的距离进行运算；以及

照射控制部，使所述照射系统照射所述电磁波，

所述照射控制部在使第一电磁波照射后使输出比所述第一电磁波大的第二电磁波照射，

在因所述第二电磁波的所述反射波使得所述第一检测部饱和的情况下，所述运算部根据所述第一电磁波的所述反射波，对到所述对象为止的距离进行运算。

附图说明

图1是表示一实施方式的电磁波检测装置的概略结构的结构图。

图2是用于说明图1的电磁波检测装置的第一状态和第二状态下的电磁波的行进方向的图。

图3是用于说明包括反射波的电磁波的检测的图。

图4是是表示照射波和反射波的一例的图。

图5是用于对饱和的情况进行说明的图。

图6是用于对检测一个反射波的情况进行说明的图。

图7是用于对反射波重复的情况进行说明的图。

图8是用于对产生反射波的重复的情况进行说明的图。

图9是例示构成光源驱动装置的电路的图。

具体实施方式

图1是表示一实施方式的电磁波检测装置10的概略结构的结构图。电磁波检测装置10构成为具有照射系统111、受光系统110以及控制部14。在本实施方式中，电磁波检测装置10作为测距装置发挥作用。在本实施方式中，对电磁波检测装置10具有一个照射系统111和一个受光系统110的情况进行了说明，但照射系统111和受光系统110不限于一个，也可以是多个受光系统110中的每一个分别与多个照射系统111中的每一个建立对应关系的结构。

照射系统111具有照射部12和偏转部13。受光系统110具有入射部15、分离部16、第一检测部20、第二检测部17、切换部18以及第一后级光学系统19。控制部14具有图像信息获取部141、照射控制部143以及运算部145。关于电磁波检测装置10的各功能块的详细情况将在后面叙述。

在附图中，连接各功能块的虚线表示控制信号或所通信的信息的流向。虚线所示的通信可以是有线通信，也可以是无线通信。另外，实线的箭头表示光束状的电磁波。另外，在附图中，对象ob是电磁波检测装置10的被拍摄体。被拍摄体可以包括例如道路、中央隔离带、人行道、行道树、车辆等物体，也可以包括人。另外，对象ob不限于一个。

电磁波检测装置10能够通过获取包括被拍摄体的图像并检测由被拍摄体反射后的反射波来识别被拍摄体。电磁波检测装置10具有测量到对象ob为止的距离的运算部145，如上所述，作为测距装置发挥作用。

(照射系统)

照射系统111向存在对象ob的空间照射电磁波。在本实施方式中，照射系统111经由偏转部13向存在对象ob的空间照射照射部12所照射的电磁波。作为另一例，照射系统111可以是照射部12向对象ob直接照射电磁波的结构。

照射部12照射红外线、可见光线、紫外线以及电波中的至少一种。在本实施方式中，照射部12照射红外线。另外，在本实施方式中，照射部12照射宽度细的、例如0.5°的光束状的电磁波。另外，照射部12脉冲状地照射电磁波。照射部12可以构成为包括作为电磁波照射元件的例如LED(Light Emitting Diode，发光二极管)。另外，照射部12可以构成为包括作为电磁波照射元件的例如激光二极管(LD：Laser Diode)。照射部12根据控制部14的控制来在电磁波的照射和停止之间进行切换。此处，照射部12构成将多个电磁波照射元件阵列状地排列而成的LED阵列或LD阵列，并且可以同时照射多条光束。

偏转部13使照射部12所照射的电磁波向多个不同的方向输出，变更向存在对象ob的空间照射的电磁波的照射位置。向多个不同的方向的输出可以通过一边改变偏转部13的朝向一边反射来自照射部12的电磁波来进行。例如偏转部13以照射部12所照射的电磁波在一维方向或二维方向上扫描对象ob。此处，在照射部12例如构成为LD阵列的情况下，偏转部13可以使从LD阵列输出的多个光束全部反射，并使其向同一方向输出。即，对于具有一个或多个电磁波照射元件的照射部12，照射系统111可以具有一个偏转部13。

偏转部13构成为作为输出电磁波的空间的照射区域的至少一部分包括在受光系统110中的电磁波的检测范围中。因此，经由偏转部13照射到存在对象ob的空间的电磁波的至少一部分在被对象ob的至少一部分反射后能够在受光系统110中被检测到。此处，将照射波被对象ob的至少一部分反射后的电磁波称为反射波。照射波是指从照射系统111向存在对象ob的空间的多个方向照射的电磁波。

偏转部13例如包括MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机械电子系统)反射镜、多面镜和检流镜等。在本实施方式中，偏转部13包括MEMS反射镜。

偏转部13根据控制部14的控制来改变对电磁波进行反射的朝向。另外，偏转部13例如可以具有编码器等角度传感器，也可以将角度传感器检测的角度作为对电磁波进行反射的方向信息通知给控制部14。在这样的结构中，控制部14能够根据从偏转部13获取的方向信息，来算出电磁波的照射位置。另外，控制部14也能够根据为了使偏转部13改变对电磁波进行反射的朝向而输入的驱动信号，来算出照射位置。

(受光系统)

以下，“包括反射波的电磁波”是指包括被对象ob反射的反射波且向受光系统110入射的电磁波。即，为了与照射波进行划分，向受光系统110入射的电磁波有时被称为“包括反射波的电磁波”。包括反射波的电磁波不仅包括从照射系统111照射的电磁波被对象ob反射后的反射波，还包括太阳光等外部光、外部光被对象反射后的光等。

入射部15是具有至少一个光学部件的光学系统，对成为被拍摄体的对象ob的像进行成像。光学部件例如包括透镜、反射镜、光圈和光学滤波器等中的至少一个。

分离部16设置在入射部15与作为对象ob的基于入射部15的成像位置的一次成像位置之间。分离部16根据波长将包括反射波的电磁波分离，并分离成沿第一方向d1或第二方向d2行进。分离部16可以将包括反射波的电磁波分离成反射波和除反射波以外的电磁波。除反射波以外的电磁波例如可以包括可见光等光。

在本实施方式中，分离部16将包括反射波的电磁波的一部分向第一方向d1反射，并且将另一部分向第二方向d2透过。在本实施方式中，分离部16将太阳光等环境光被对象ob反射后的可见光向第一方向d1反射。另外，分离部16将照射部12所照射的红外线被对象ob反射后的红外线向第二方向d2透过。作为另一例，分离部16可以将包括反射波的电磁波的一部分向第一方向d1透过，并将另一部分向第二方向d2反射。另外，分离部16可以使包括反射波的电磁波的一部分向第一方向d1折射，使另一部分向第二方向d2折射。分离部16例如是半反射镜、分束器、分色镜、冷反射镜、热反射镜、超曲面、偏转元件及棱镜等。

第二检测部17设置在从分离部16沿第一方向d1行进的电磁波的路径上。第二检测部17设置在对象ob在第一方向d1上的成像位置或成像位置附近。第二检测部17检测从分离部16沿第一方向d1行进的电磁波。

第二检测部17可以以从分离部16沿第一方向d1行进的电磁波的第一行进轴与第二检测部17的第一检测轴平行的方式相对于分离部16配置。第一行进轴是从分离部16沿第一方向d1行进的、以放射状扩散的同时传播的电磁波的中心轴。在本实施方式中，第一行进轴是将入射部15的光轴延伸至分离部16并在分离部16中以与第一方向d1平行的方式折弯的轴。第一检测轴是通过第二检测部17的检测面的中心并垂直于检测面的轴。

进一步，第二检测部17可以配置为第一行进轴与第一检测轴的间隔在第一间隔阈值以下。另外，第二检测部17也可以配置为第一行进轴与第一检测轴一致。在本实施方式中，第二检测部17配置为第一行进轴与第一检测轴一致。

另外，第二检测部17可以以使第一行进轴与第二检测部17的检测面所成的第一角度成为第一角度阈值以下或规定的角度的方式相对于分离部16配置。在本实施方式中，第二检测部17以第一角度为90°的方式配置。

在本实施方式中，第二检测部17是无源传感器。在本实施方式中，第二检测部17更具体地包括元件阵列。例如，第二检测部17包括图像传感器或成像阵列等拍摄元件，对在检测面上成像的电磁波的像进行拍摄，生成包括所拍摄的对象ob的空间的图像信息。

在本实施方式中，第二检测部17检测来自空间的光，更具体地说，拍摄可见光的像。第二检测部17将生成的空间的图像信息作为信号输出至控制部14。第二检测部17可以拍摄红外线、紫外线以及电波的像等可见光以外的像。

切换部18设置在从分离部16沿第二方向d2行进的电磁波的路径上。切换部18设置在对象ob在第二方向d2上的一次成像位置或一次成像位置附近。

在本实施方式中，切换部18设置在一次成像位置。切换部18具有透过了入射部15和分离部16的电磁波所入射的作用面as。作用面as由沿二维状排列的多个切换元件se构成。作用面as是在后述的第一状态和第二状态中的至少任一状态下，使电磁波产生例如反射和透射等作用的面。

切换部18能够针对每个切换元件se使入射到作用面as的电磁波在沿第三方向d3行进的第一状态和沿第四方向d4行进的第二状态之间切换。在本实施方式中，第一状态是将入射到作用面as的电磁波向第三方向d3反射的第一反射状态。另外，第二状态是将入射到作用面as的电磁波向第四方向d4反射的第二反射状态。

在本实施方式中，更具体地说，切换部18在每个切换元件se包括对电磁波进行反射的反射面。切换部18通过任意地变更每个切换元件se的各反射面的朝向，来针对每个切换元件se在第一反射状态和第二反射状态之间进行切换。

在本实施方式中，切换部18例如包括DMD(Digital Micro mirror Device：数字微镜设备)。DMD能够通过对构成作用面as的微小的反射面进行驱动，来针对每个切换元件se将反射面切换为相对于作用面as为+12°和-12°中的任一个的倾斜状态。作用面as平行于DMD中的载置微小的反射面的基板的板面。

切换部18根据控制部14的控制来针对每个切换元件se在第一状态和第二状态之间进行切换。例如，如图2所示，切换部18同时地能够通过将一部分切换元件se1切换为第一状态来使入射到切换元件sel的电磁波沿第三方向d3行进，并且能够通过将另一部分切换元件se2切换为第二状态来使入射到切换元件se2的电磁波沿第四方向d4行进。更具体地说，控制部14根据来自偏转部13的方向信息，来检测照射电磁波的方向或照射电磁波的位置。然后，将与检测到的电磁波的照射方向或照射位置对应的切换元件se1设为第一状态，并且将除此之外的切换元件sel设为第二状态，由此选择性地使来自对象ob的反射波沿第三方向d3行进。透过了分离部16的电磁波中的来自对象ob的反射波以外的电磁波沿第四方向d4行进，因此不入射到第一检测部20。

如图1所示，第一后级光学系统19从切换部18沿第三方向d3设置。第一后级光学系统19例如包括透镜和反射镜中的至少一个。第一后级光学系统19对作为在切换部18中行进方向被进行了切换的电磁波的对象ob进行成像。

第一检测部20被配置在能够检测利用切换部18沿第三方向d3行进后经由第一后级光学系统19行进的电磁波的位置。第一检测部20检测经由第一后级光学系统19的电磁波即沿第三方向d3行进的电磁波并输出检测信号。

第一检测部20可以相对于分离部16配置为从分离部16沿第二方向d2行进后利用切换部18使行进方向切换为第三方向d3的电磁波的第二行进轴与第一检测部20的第二检测轴平行。第二行进轴是从切换部18沿第三方向d3行进的、一边放射状地扩散一边传播的电磁波的中心轴。在本实施方式中，第二行进轴是将入射部15的光轴延伸至切换部18，并在切换部18以与第三方向d3平行的方式折弯的轴。第二检测轴是通过第一检测部20的检测面的中心并垂直于检测面的轴。

而且，第一检测部20可以配置为第二行进轴和第二检测轴的间隔在第二间隔阈值以下。第二间隔阈值可以是与第一间隔阈值相同的值，也可以是不同的值。另外，第一检测部20也可以配置为第二行进轴与第二检测轴一致。在本实施方式中，第一检测部20也可以配置为第二行进轴与第二检测轴一致。

另外，第一检测部20可以以使第二行进轴与第一检测部20的检测面所成的第二角度为第二角度阈值以下或规定的角度的方式相对于分离部16配置。第二角度阈值可以是与第一角度阈值相同的值，也可以是不同的值。在本实施方式中，第一检测部20以第二角度为90°的方式配置。

在本实施方式中，第一检测部20对从照射部12向对象ob照射的电磁波的反射波进行检测的有源传感器。第一检测部20例如包括APD(Avalanche PhotoDiode：雪崩光电二极管)、PD(PhotoDiode：光电二极管)以及测距图像传感器等单一的元件。此外，第一检测部20可以包括APD阵列、PD阵列、测距成像阵列和测距图像传感器等元件阵列。

在本实施方式中，第一检测部20将表示检测到反射波的检测信息作为信号发送给控制部14。更具体地说，第一检测部20检测红外线的频带的电磁波。

另外，在本实施方式中，第一检测部20作为用于测定到对象ob为止的距离的检测元件使用。换言之，第一检测部20是构成测距传感器的元件，只要能够检测电磁波即可，不需要在检测面上成像。因此，第一检测部20也可以不设置在利用第一后级光学系统19进行成像的成像位置即二次成像位置。即，在该结构中，第一检测部20只要配置在来自全部视场角的电磁波能够入射到检测面上的位置，就可以配置在利用切换部18沿第三方向d3行进后经由第一后级光学系统19行进的电磁波的路径上的任何处。

通过具有如上所述的结构，电磁波检测装置10使图像信息中的空间的规定位置与用于测定该位置的距离的反射波的光轴一致。

此处，图3是用于说明包括反射波的电磁波的检测的图。在图3中，存在对象ob的空间被照射系统111照射电磁波的每1帧的次数分割，划分为格子状。通常，检测包括反射波的电磁波的1帧所需要的时间比由拍摄元件等获取1帧的拍摄图像的时间更长。作为一例，拍摄元件在1秒内能够获取30帧的1920×1080像素的拍摄图像。另一方面，对于接受照射的电磁波的反射波进行距离测定所需要的时间而言，有时根据测定的距离在1点上花费几μs～10μs左右。因此，接受来自空间的反射波而获取距离信息的地点的数量(点数)每帧小于1920×1080。

在图3的例子中，从照射部12照射的光束状的电磁波被偏转部13反射，作为照射波照射到空间中的一个区域R。在本实施方式中，照射波为红外线。包括被存在于区域R的对象ob反射的反射波的电磁波入射到入射部15。在本实施方式中，反射波为红外线。另外，包括反射波的电磁波包括外部光被存在于区域R的对象ob反射后的可见光。分离部16将包括反射波的电磁波中的可见光向第一方向d1反射。反射后的可见光在第二检测部17被检测。另外，分离部16将包括反射波的电磁波中的红外线向第二方向d2透过。透过分离部16的红外线被切换部18反射，从而至少一部分沿第三方向d3行进。沿第三方向d3行进的红外线通过第一后级光学系19后在第一检测部20被检测。

(控制部)

图像信息获取部141从检测来自空间的电磁波的第二检测部17获取存在对象ob的空间的图像信息。另外，图像信息获取部141也可以根据图像信息生成拍摄空间的拍摄图像(图8参照)。

照射控制部143控制照射系统111。照射控制部143例如使照射系统111照射电磁波、或者使照射停止。照射控制部143例如使偏转部13改变反射电磁波的朝向。照射控制部143也可以从图像信息获取部141获取图像信息或拍摄图像以用于照射系统111的控制。

运算部145根据第一检测部20的检测信息对到对象ob为止的距离进行运算。运算部145能够根据获取的检测信息例如通过ToF(Time-of-Flight，飞行时间)方式对距离进行运算。

此处，图4是表示照射波和反射波的一例的图。图4中的第一电磁波L1和第二电磁波L2的图示出了照射的电磁波的照射时机及其强度变化。另外，第一反射波P1和第二反射波P2的图示出了由第一检测部20检测的电磁波的检测时机和检测强度，第一检测部20输出的电磁波的检测信号可以与其相当。同样地，第一控制信号和第二控制信号的图示出了照射控制部143使照射部12输出电磁波的时机。另外，检测信息的图示出了第一检测部20检测电磁波的时机(以下，图5～7中也相同)。在本实施方式中，在照射系统111中输入由照射控制部143使第一电磁波L1照射的第一控制信号以及使第二电磁波L2照射的第二控制信号。第一控制信号和第二控制信号被输入至作为照射部12的一部分的光源驱动装置。光源驱动装置的详细情况将在后面描述。第二控制信号在从第一控制信号起的某一时间(图4的间隔td)后被输入至光源驱动装置。作为一例，间隔td为3ns至10ns。若扩大间隔td，则作为脉冲状的照射波的第一电磁波L1与第二电磁波L2的间隔扩大。即，若扩大间隔td，则第二电磁波L2比第一电磁波L1更晚地从照射系统111照射。

如图4所示，照射控制部143在使第一电磁波L1照射后，使输出比第一电磁波L1更大的第二电磁波L2照射。第一电磁波L1和第二电磁波L2被对象ob反射后，由第一检测部20作为第一反射波P1和第二反射波P2检测。第一反射波P1是第一电磁波L1的反射波、即第一电磁波L1被对象ob反射而生成的反射波。另外，第二反射波P2是第二电磁波L2的反射波、即第二电磁波L2被对象ob反射而生成的反射波。另外，根据设定为运算部145能够测距的最小距离对间隔td进行控制，以使第二电磁波L2在第一电磁波L1被对象ob反射并作为第一反射波P1检测前从照射系统111照射。在第二反射波P2也不会使第一检测部20饱和的情况下，运算部145根据第二反射波P2对到对象ob为止的距离进行运算。在距离的运算中，使用从照射部12照射第二电磁波L2的时刻T1到第一检测部20获取第二反射波P2的检测信息的时刻T2为止的时间ΔT。时刻T2是脉冲状的第二反射波P2的上升中达到峰值的50％的时刻。作为另一例，时刻T2也可以为第二反射波P2达到峰值的时刻。在第一检测部20不饱和的情况下，通过使用信号强度比第一反射波P1更强的第二反射波P2，能够容易准确地检测时刻T2，并能够提高距离的运算的精度。

运算部145获取包括检测信息的上述信号的信息。运算部145例如包括时间测量LSI(Large Scale Integrated circuit，大规模集成电路)，测量时间ΔT。运算部145通过在时间ΔT上乘以光速并除以2来算出到照射位置为止的距离。

此处，控制部14也可以包括1个以上的处理器。处理器可以从能够访问的存储器加载程序，作为图像信息获取部141、照射控制部143和运算部145进行动作。处理器可以包括用于读取特定的程序以执行特定的功能的通用处理器和专门用于特定的处理的专用处理器中的至少一者。专用处理器可以包括专用集成电路(ASIC，Application SpecificIntegrated Circuit)。处理器可以包括可编程逻辑装置(PLD；Programmable LogicDevice)。PLD可以包括FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)。控制部14可以包括一个或多个处理器协作的SoC(System-on-a-Chip：系统级芯片)和SiP(System In a Package：系统级封装)中的至少一个。

(照射控制)

在图4中例示了第一检测部20未饱和的情况，但可能存在因例如到对象ob为止的距离、对象ob的形状以及颜色等影响导致第一检测部20饱和的情况、第一检测部20不能检测2个反射波的情况等。应对这种埸合，控制部14能够执行以下说明的照射控制方法来准确地测定与对象ob的距离。

首先，在获取1点的距离信息的情况下，照射控制部143使照射系统111照射输出逐渐增大的多个电磁波。即，如图4所示，在第一电磁波L1的反射波(即第一反射波P1)入射到第一检测部20之前，照射控制部143使第二电磁波L2照射。换言之，照射控制部143使第一电磁波L1照射之后且第一检测部20能够检测第一反射波P1之前，使第二电磁波L2照射。然后，第一检测部20检测多个电磁波的反射波，并根据其中的一个检测输出检测信息。如以下说明那样，在检测到哪个反射波的时机生成检测信息根据第一检测部20的饱和状态以及反射波的波形的状态而变化。此处，在本实施方式中，以从照射系统111照射的多个电磁波为2个进行说明，但不限于此。在获取1点的距离信息的情况下，照射控制部143也可以使照射系统111照射输出逐渐增大的3个以上的电磁波。

图5是用于说明饱和的情况的图。在因第二电磁波L2的反射波使得第一检测部20饱和的情况下，运算部145根据第一反射波P1对到对象ob为止的距离进行运算。即，在因从照射系统111照射的多个电磁波的反射波使得第一检测部20饱和时，运算部145使用在饱和反射波的前一个获取的反射波进行测距。通过使用在第一检测部20饱和前获得的反射波，能够在不会受到饱和后的影响的情况下对到对象ob为止的距离进行运算。此处，饱和后的影响是指在饱和的第一检测部20例如为几十ns～几百ns期间达到不稳定的状态从而不能准确地检测反射波。在图5的例子中，第一检测部20因第二反射波P2而饱和。因此，第二反射波P2的峰不能辨别，不能识别用于对象ob的测距的时机(例如，在第二反射波P2的上升中达到峰值的50％的时刻或达到峰值的时刻)。但是，运算部145通过使用照射第一电磁波L1的时机和检测第一反射波P1的时机，能够在不会受到饱和后的影响的情况下进行准确的测距。即，在距离的运算中，使用从照射部12照射第一电磁波L1的时刻T1到第一检测部20获取第一反射波P1的检测信息的时刻T2为止的时间ΔT。此处，在使第一检测部20饱和的反射波之前入射多个反射波的情况下，优选使用在即将饱和的反射波之前入射的反射波进行测距。这是因为，通过使用在饱和前入射的反射波中信号强度最强的反射波，能够进行高精度的距离的运算。

图6是用于说明检测一个反射波的情况的图。通常，检测的反射波的数量与照射的电磁波的脉冲数一致，反射波的检测信号的脉冲宽度(以下，有时也称为反射波的宽度)是与照射的电磁波的脉冲宽度对应的规定的长度。该反射波的宽度表现为从第一检测部20输出的电磁波的检测信号的波形。在从照射部12照射第一电磁波L1和第二电磁波L2的情况下，且在由第一检测部20检测到的被对象ob反射后的反射波为1个且宽度较窄的情况下，运算部145可以将反射波作为第二电磁波L2的反射波，对到对象ob为止的距离进行运算。此处，反射波的宽度窄是指后述的2个反射波不是重复的宽幅的反射波(图7参照)，而是只有一个反射波的宽度。例如照射控制部143可以设定阈值Wth，如果反射波的宽度为小于阈值Wth，则判定为反射波的宽度窄，可以将该判定结果输出至运算部145。阈值Wth可以设定为例如被通常的对象ob反射后的反射波的2倍的宽度。此处，通常的对象ob是指除了像道路那样相对于光轴倾斜的物体以外的对象ob，典型地为与照射部12所照射的电磁波的光轴垂直的对象ob。像图6那样，认为检测到宽度较窄的一个反射波的状态为输出较小的电磁波的反射波没有达到能够检测的强度水平。因此，运算部145认为该反射波为输出较大的电磁波即第二电磁波L2的反射波。因此，通过使用从照射部12照射第二电磁波L2的时刻T1到第一检测部20获取被认为是第二反射波P2的反射波的检测信息的时刻T2为止的时间ΔT能够进行对象ob的测距。

另外，照射控制部143根据第一检测部20的第一反射波P1和第二反射波P2的检测结果，来调整使第一电磁波L1和第二电磁波L2照射的间隔。特别是，在从照射部12照射第一电磁波L1和第二电磁波L2的情况下，由第一检测部20检测到的被对象ob反射后的反射波为1个且宽度较宽的情况下，照射控制部143扩大使第一电磁波L1和第二电磁波L2照射的间隔。此处，反射波的宽度宽是指第一检测部20对反射波的检测信号的波形比对于通常的一个反射波检测的宽度更宽。该情况下检测到的一个反射波与图6的例子不同，重复产生2个以上的反射波(在本实施方式中为第一反射波P1和第二反射波P2)。因此，该反射波的宽度为阈值Wth以上。照射控制部143可以根据照射次数和反射波的检测次数，来执行扩大使第一电磁波L1和第二电磁波L2照射的间隔的控制。即，在使照射系统111进行包括照射第一电磁波L1和第二电磁波L2的连续多次照射电磁波的情况下，且在检测到由第一检测部20检测到的反射波比照射系统111对电磁波的照射次数更少的次数的反射波的情况下，照射控制部143可以扩大照射系统111照射各电磁波的间隔。这是因为，在检测的反射波比电磁波的照射次数更少的情况下，有可能多个反射波的检测信号被结合。

图7是用于说明反射波重复的情况的图。另外，图8是用于说明电磁波检测装置10搭载于车辆并能够产生像图7那样的反射波的重复的情况的图。图7所示的重复的反射波P3因宽度扩大的第一反射波P1和第二反射波P2重合而产生。具体而言，通过第一反射波P1的检测信号的下降部分与第二反射波P2的上升部分重复，宽度较宽的一个检测信号作为反射波被检测。如图8所示，对象ob包括例如像道路那样相对于光轴倾斜的物体。此处，假想线A1为在图像信息中与光轴对应的线。对这样的对象ob照射光束状电磁波时，被距照射部12远的部分E1反射后的反射波较慢地入射到第一检测部20，被距照射部12近的部分E2反射后的反射波较快地入射到第一检测部20。因此，产生宽度扩大的第一反射波P1和第二反射波P2。照射控制部143在检测到一个重复的反射波P3的情况下，通过将第一控制信号和第二控制信号的间隔td1变更为更宽的间隔td2，从而扩大使第一电磁波L1和第二电磁波L2照射的间隔。由此，能够使第一反射波P1与第二反射波P2不重叠。此处，间隔td1例如为3ns。另外，间隔td2例如为10ns。

此处，通过根据图像信息辨别被照射电磁波的对象ob，能够判定是否为能产生重复的反射波P3的情况。因此，照射控制部143可以根据来自图像信息获取部141的图像信息来调整使第一电磁波L1和第二电磁波L2照射的间隔。在对对象ob中相对于光轴倾斜的物体(例如道路、护栏等)和识别的物体照射电磁波的情况下，照射控制部143可以根据图像信息来扩大使第一电磁波L1和第二电磁波L2照射的间隔。另外，在图8的图像信息中，比将图像分为上半部分和下半部分的横中央线A2更靠下方的部分为道路。因此，照射控制部143在向空间的下方照射电磁波的情况下，可以扩大使第一电磁波L1和第二电磁波L2照射的间隔。此处，空间的下方的部分并不限于空间的图像信息中的横中央线A2以下。空间的下方的部分也可以为例如空间的图像信息中的向下三分之一的部分。

而且，照射控制部143也可以根据已经获得的距离信息来调整第一电磁波L1和第二电磁波L2。例如，在对到照射部12照射电磁波的空间中存在的多个物体为止的距离的远近的比或距离的差较大的物体照射电磁波的情况下，照射控制部143可以增大第一电磁波L1与第二电磁波L2的输出的大小的比(图7中的r1与r2的比)。具体而言，在空间中存在的多个物体中的在最远处存在的物体与最近处存在的物体的距离的比率为规定以上的情况下，也可以增大向该空间照射的1帧的第一电磁波L1与第二电磁波L2的输出的大小的比。或者，在最远处存在的物体与最近处存在的物体的距离之差为规定以上的情况下，也可以增大向该空间照射的1帧的第一电磁波L1与第二电磁波L2的输出的大小的差。由于第二电磁波L2的输出的大小r2相对较大，因此，远处的反射波能够以能检测的强度入射。另外，由于第一电磁波L1的输出的大小r1相对较小，因此，近处的反射波能够以不使第一检测部20饱和的强度入射。另外，在照射电磁波的空间中包括电磁波的反射率较高的物体和电磁波的反射率较低的物体且该反射率的差为规定以上的情况(例如包括白色物体以及黑色物体的情况)下，照射控制部143可以根据图像信息增大向该空间照射的第一电磁波L1与第二电磁波L2的输出的大小的比或输出的大小的差。这是因为应对作为测距对象的物体的反射率的偏差(即，反射波的大小的偏差)对应。此处，物体的反射率也能够根据图像信息中包括的多个物体的图像的亮度在照射第一电磁波L1和第二电磁波L2之前进行判断。

(光源驱动装置)

为了生成输出逐渐增大的多个电磁波，照射部12也可以具有以下说明的光源驱动装置。

图9是表示构成光源驱动装置的电路的一例的图。光源驱动装置主要具有进行脉冲发光的激光二极管DDD、以能够供给电流的方式与激光二极管DDD连接的电容器C1、第一晶体管Q2以及第二晶体管Q3。它们像图9所示那样与其他构件连接从而构成光源驱动装置。

在光源驱动装置中，电荷从交流电源通过电阻R5储存在电容器C1中。第一晶体管Q2接受第一控制信号时，使电容器C1中储存的一部分电荷放电，使激光二极管DDD发光，从而使第一电磁波L1照射。另外，第二晶体管Q3接受第二控制信号时，使电容器C1的剩余电荷放电，使激光二极管DDD发光，从而使第二电磁波L2照射。此处，图9的电容器C2具有比电容器C1的容量更小的容量。在接受第一控制信号时，由于来自电容器C1的一部分电荷储存在电容器C2中，因此，电容器C1仅对一部分电荷进行放电。另外，电感LL1和电感LL2为寄生电感，但在这些位置也可以是用于调整发光脉冲宽度的电感。

如上所述，由于上述构成，本实施方式的电磁波检测装置10能够准确地检测电磁波而不受饱和影响。因此，作为测距装置的电磁波检测装置10能够准确地检测到被拍摄体为止的距离。

(变形例)

虽然根据各附图和实施例说明了本发明，但是应当注意，本领域技术人员容易根据本发明进行各种变形和修改。因此，应当注意，这些变形和修改包括在本发明的范围内。

在上述实施方式中，如上所述，电磁波检测装置10是照射激光并通过直接测定到返回为止的时间的直接飞行时间(Direct ToF)创建距离信息的结构。但是，电磁波检测装置10并不限于这种结构。例如，电磁波检测装置10也可以以固定的周期照射电磁波，并根据照射的电磁波与返回的电磁波的相位差通过间接测定到返回为止的时间的闪速飞行时间(Flash ToF)来创建距离信息。另外，电磁波检测装置10也可以通过其他ToF方式、例如阶段性飞行时间(Phased ToF)创建距离信息。

在上述实施方式中，切换部18能够将入射到作用面as的电磁波的行进方向切换成两个方向，但也可以并不切换成两个方向中的任意一个方向，而切换成三个以上的方向。

在上述实施方式的切换部18中，第一状态和第二状态是使入射到作用面as的电磁波分别向第三方向d3反射的第一反射状态和向第四方向d4反射的第二反射状态，但也可以是其他的方式。

例如，第一状态可以是使入射到作用面as的电磁波透过而沿第三方向d3行进的透过状态。更具体地说，代替上述切换部18的另一结构的切换部181也可以在每个切换元件包括快门，该快门具有使电磁波向第四方向d4反射的反射面。在这种结构的切换部181中，通过对每个切换元件的快门进行开闭，能够针对每个切换元件在作为第一状态的透过状态和作为第二状态的反射状态之间进行切换。

作为这种结构的切换部181，例如可举出包括由能够开闭的多个快门以阵列状排列而成的MEMS快门的切换部。另外，切换部181可举出包括液晶快门的切换部，该液晶快门能够根据液晶取向在对电磁波进行反射的反射状态和使电磁波透过的透过状态之间进行切换。在这种结构的切换部181中，能够通过对每个切换元件的液晶取向进行切换，来针对每个切换元件在作为第一状态的透过状态和作为第二状态的反射状态之间进行切换。

另外，在电磁波检测装置10中，受光系统110还可以具有第二后级光学系统和第三检测部。第二后级光学系统从切换部18起设置在第四方向d4上，对对象ob的像进行成像。第三检测部设置在利用切换部18沿第四方向d4行进后经由第二后级光学系统行进的电磁波的路径上，检测沿第四方向d4行进的电磁波。

另外，在上述实施方式中，电磁波检测装置10具有第二检测部17为无源传感器且第一检测部20为有源传感器的结构。但是，电磁波检测装置10不限于这样的结构。例如，在电磁波检测装置10中，无论是第二检测部17和第一检测部20都是有源传感器的结构，还是都是无源传感器的结构，都能得到与上述实施方式类似的效果。

在本实施方式中，对于电磁波检测装置10而言，运算部145测定到对象ob为止的距离，具有作为测距装置的功能。此处，电磁波检测装置10并不限于测定距离。例如，电磁波检测装置10也可以为检测作为路上的障碍物的对象ob的存在并警告的驾驶支援装置。此时，控制部14也可以为不包括运算部145的结构。作为另一例，电磁波检测装置10也可以为检测周围的可疑对象ob的存在的监视装置。

图像信息获取部141、照射控制部143以及运算部145的一部分也可以并不包括在控制部14中，而与控制部14分开设置。例如，运算部145也可以设置为与控制部14独立的控制装置。

虽然在上述实施方式中描述了代表性的例子，但是本领域技术人员显而易见的是在本发明的主旨和范围内能够进行多种改变和替换。因此，本发明不应被理解为受上述实施方式的限制，并且能够在不脱离权利要求的范围内进行各种变形和改变。例如，能够将实施方式的结构图中记载的多个结构块组合成一个或者对一个结构块进行分割。

另外，虽然将本发明的解决方案作为装置进行了说明，但本发明也可以作为包括以上这些的方式来实现，另外，也可以作为与以上这些实质上相当的方法、程序、存储了程序的存储介质来实现，应理解的是，本发明的范围也包括以上这些。

附图标记的说明：

10：电磁波检测装置

12：照射部

13：偏转部

14：控制部

15：入射部

16：分离部

17：第二检测部

18、181：切换部

19：第一后级光学系

20：第一检测部

110：受光系统

111：照射系统

141：图像信息获取部

143：照射控制部

145：运算部

as：作用面

d1、d2、d3、d4：第一方向、第二方向、第三方向、第四方向

ob：对象

Claims (14)

1.一种电磁波检测装置，其中，

具有：

照射系统，向存在对象的空间照射电磁波；

第一检测部，检测由所述照射系统照射的所述电磁波被所述对象反射后的反射波；

运算部，根据所述第一检测部对所述反射波的检测信息，对到所述对象为止的距离进行运算；以及

照射控制部，使所述照射系统照射所述电磁波，

所述照射控制部在使第一电磁波照射后使输出比所述第一电磁波大的第二电磁波照射，

在因所述第二电磁波的所述反射波使得所述第一检测部饱和的情况下，所述运算部根据所述第一电磁波的所述反射波，对到所述对象为止的距离进行运算。

2.根据权利要求1所述的电磁波检测装置，其中，

在所述第一电磁波的所述反射波入射到所述第一检测部之前，所述照射控制部使所述第二电磁波照射。

3.根据权利要求1所述的电磁波检测装置，其中，

所述照射控制部在使所述第一电磁波照射之后且所述第一检测部能够检测所述第一电磁波的所述第一反射波之前，使所述第二电磁波照射。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电磁波检测装置，其中，

所述照射控制部根据所述第一检测部的所述第一电磁波的所述反射波和所述第二电磁波的反射波的检测结果，调整使所述第一电磁波和所述第二电磁波照射的间隔。

5.根据权利要求4所述的电磁波检测装置，其中，

在由所述第一检测部检测到的所述第一电磁波和所述第二电磁波被所述对象反射后的所述反射波为1个的情况下，所述照射控制部扩大使所述第一电磁波和所述第二电磁波照射的间隔。

6.根据权利要求4所述的电磁波检测装置，其中，

在使所述照射系统进行包括所述第一电磁波和所述第二电磁波的照射的多次所述电磁波的照射的情况下，且在检测到由所述第一检测部检测到的所述反射波比所述照射系统的所述电磁波的照射次数少的次数的所述反射波的情况下，所述照射控制部扩大所述照射系统照射各电磁波的间隔。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的电磁波检测装置，其中，

所述电磁波检测装置具有检测来自所述空间的光并输出所述空间的图像信息的第二检测部，

所述照射控制部根据所述图像信息调整使所述第一电磁波和所述第二电磁波照射的间隔。

8.根据权利要求7所述的电磁波检测装置，其中，

在对所述对象中的相对于光轴倾斜的物体照射电磁波的情况下，所述照射控制部根据所述图像信息，来扩大使所述第一电磁波和所述第二电磁波照射的间隔。

9.根据权利要求7或8所述的电磁波检测装置，其中，

所述照射控制部根据所述图像信息中包括的所述对象的亮度，增大所述第一电磁波与所述第二电磁波的输出的大小的差。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的电磁波检测装置，其中，

在存在于所述空间的多个物体的位置的远近的差较大的情况下，所述照射控制部增大所述第一电磁波与所述第二电磁波的输出的大小的差。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的电磁波检测装置，其中，

在由所述第一检测部检测到的所述反射波为1个且其脉冲宽度比规定的宽度更窄的情况下，所述运算部将所述反射波作为所述第二电磁波的所述反射波，对到所述对象为止的距离进行运算。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的电磁波检测装置，其搭载于车辆，其中，

在向所述空间中包括的第一区域和位于比所述第一区域更靠下方的第二区域中的所述第二区域照射所述电磁波的情况下，与向所述第一区域照射所述电磁波的情况相比，所述照射控制部扩大使所述第一电磁波和所述第二电磁波照射的间隔。

13.根据权利要求1～12中任一项所述的电磁波检测装置，其中，

所述照射系统具有从所述照射控制部输入使所述第一电磁波照射的第一控制信号和使所述第二电磁波照射的第二控制信号的光源驱动装置，

所述光源驱动装置具有：

激光二极管，进行脉冲发光；

电容器，以能够供给电流的方式与所述激光二极管连接；

第一晶体管，在接受到所述第一控制信号的情况下，使所述电容器中储存的一部分电荷放电，使所述激光二极管发光，从而使所述第一电磁波照射；以及

第二晶体管，在接受到所述第二控制信号的情况下，使所述电容器的剩余电荷放电，使所述激光二极管发光，从而使强度比所述第一电磁波更高的所述第二电磁波照射。

14.根据权利要求13所述的电磁波检测装置，其中，

在从所述第一控制信号起3ns至10ns后将所述第二控制信号输入至所述光源驱动装置。

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