CN118140153A - 光测距装置 - Google Patents
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Abstract
光测距装置交替地实施将照射强度以通常水平进行照射的通常受光发光处理和抑制了照射强度的抑制受光发光处理。光测距装置比较在通常受光发光处理和抑制受光发光处理中在相互对应的位置观测到的受光脉冲的上升位置。在两个上升位置没有规定值以上的差异的情况下,光测距装置将该受光脉冲视作不是在来自目标的反射光中耦合了接近体散射光的脉冲,以上升位置为基准运算距离。另一方面,在两个上升位置存在规定值以上的差异的情况下,以下降位置为基准计算距离。
Description
相关申请的相互参照
本申请以2021年10月25日在日本提出申请的专利申请第2021-173995号为基础,通过参照来整体引用基础申请的内容。
技术领域
本公开涉及使用SPAD(Single Photon Avalanche Diode:单光子雪崩二极管)检测与物体的距离的光测距装置。
背景技术
已知通过检测从光源发出的光被目标反射而到达传感器为止的光的飞行时间来测定到目标的距离的光测距装置。在专利文献1中,作为其一种,公开了使用SPAD的光测距装置。即,专利文献1公开的光测距装置以对每个像素设置多个SPAD为前提,由控制器根据对来自目标的反射光作出响应的SPAD的数量确定每个像素的受光强度。并且,基于从自光源照射光到获得受光强度的峰值为止的时间,计算每个像素的距离值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2019-007950号公报
发明内容
SPAD是利用由入射的一个光子(photon)如雪崩那样使电子放大的“雪崩倍增”的光检测器,与其他光检测器相比,即使是弱的光也能够检测出来。也就是说,SPAD即使是微弱的光也能够作出反应,因此具有能够进行长距离并且高精度的距离测定的优点。
然而,在将SPAD用作光检测器的结构中,由于SPAD的响应性之高,在实际环境中,每个像素的强度值(也就是像素值)也容易因无用反射光(所谓的杂波)而饱和。另外,若要延长能够感测物体的距离即测距范围,则需要提高感测光的强度,越要延长测距范围,则像素值也越容易因无用反射光而饱和。此外,像素值饱和的状态指的是达到了能够观测的受光强度范围的上限值的状态。另外,作为无用反射光,可想到由存在于光测距装置的壳体内部的要素产生的内部散射光、附着于照射窗的外侧的附着物所引起的散射光即附着物散射光、多重反射光等。
并且,在接收到像素值饱和的水平下的无用反射光的情况下,难以判别观测到的受光脉冲是由来自目标的反射光引起的、还是由无用反射光引起的、还是来自目标的反射光与无用反射光耦合而得的受光脉冲。若是将无用反射光与来自目标的反射光耦合而得的受光脉冲整体视为由来自目标的反射光引起的受光脉冲,则会使来自目标的反射光所对应的峰值位置、上升位置等特征量产生误差,可能误判定目标的位置。
本公开是基于上述的研究或着眼点而完成的,其目的之一在于提供能够在不减少测距范围的前提下降低误计算与目标之间的距离的隐患的光测距装置。
此处公开的光测距装置是使用光到目标的往返时间检测与目标的距离的光测距装置,具备:照射部,该照射部朝向规定的检测对象方向照射具有规定波长的光即感测光;配置为矩阵状的多个光检测器,该多个光检测器对感测光进行响应;水平调整部,该水平调整部将从照射部输出的感测光的照射强度或者多个光检测器的感测灵敏度从规定的通常水平向比通常水平小规定量的抑制水平切换;峰值检测部,该峰值检测部基于光检测器的响应数的时间序列数据,检测感测光被物体反射而返回的光即反射光所对应的受光脉冲及其峰值;脉冲信息取得部,该脉冲信息取得部是取得对与峰值检测部检测出的受光脉冲相关的规定的特征量进行表示的数据集作为脉冲信息的结构,取得应用通常水平的情况下的脉冲信息即通常脉冲信息和应用抑制水平的情况下的脉冲信息即抑制脉冲信息;以及距离运算部,该距离运算部基于通常脉冲信息和抑制脉冲信息计算与目标的距离值。
在上述结构中,不仅使用在应用通常水平的情况下观测的脉冲信息即通常脉冲信息,还一并使用在应用抑制水平的情况下观测的脉冲信息即抑制脉冲信息,来计算与目标之间的距离。在应用抑制水平时,与通常水平相比,感测光的照射强度或者感测灵敏度降低,因此难以产生像素值因无用反射光而饱和的现象。伴随于此,在接收到来自目标的反射光的情况下、仅接收到无用反射光的情况下以及来自目标的反射光与无用反射光发生了耦合的情况下,受光脉冲的波形不同。因此,通过一并使用通常脉冲信息和抑制脉冲信息,能够判别所观测到的受光脉冲是由来自目标的反射光引起的、还是由无用反射光引起的、还是来自目标的反射光与无用反射光耦合而得的。另外,通过不仅使用抑制脉冲信息,还使用通常脉冲信息,从而还能够检测相对较远的目标。也就是说,能够在不减少测距范围的前提下降低误计算与目标之间的距离的隐患。
此外,权利要求书所记载的括号内的附图标记表示与作为一个方式而后述的实施方式所记载的具体手段之间的对应关系,不对本公开的技术范围构成限定。
附图说明
图1是表示光测距装置的结构的框图。
图2是用于说明受光阵列的结构的概念图。
图3是表示各像素所对应的单元组的分配方式的变形例的图。
图4是用于对受光脉冲的特征量进行说明的图。
图5是用于对峰值强度饱和的情况下的峰值到来时间的确定方法进行说明的图。
图6是用于说明接近体散射光的图。
图7是用于说明多重反射光的图。
图8是用于说明与无用反射光的类型相应的对上升判定时间及脉冲宽度的影响的图。
图9是控制部的功能框图。
图10是用于说明光测距装置的工作的图。
图11是表示各观测模式所对应的运算式的一个例子的图。
图12是表示各观测模式所对应的运算式的其他例子的图。
图13是表示各观测模式所对应的运算式的一个例子的图。
图14是表示观测模式的判别方法的流程图。
图15是表示在目标反射光与散射光耦合的情况下在通常受光发光处理和抑制受光发光处理中观测的峰值到来时间之差的概念图。
图16是表示在目标反射光与多重反射光耦合的情况下在通常受光发光处理和抑制受光发光处理中观测的峰值到来时间之差的概念图。
图17是表示观测模式的判别方法的其他例子的流程图。
图18是表示观测模式的判别方法的其他例子的流程图。
图19是表示在目标反射光与多重反射光耦合的情况下在通常受光发光处理和抑制受光发光处理中观测的上升判定时间之差的概念图。
图20是表示在目标反射光与散射光耦合的情况下在通常受光发光处理和抑制受光发光处理中观测的上升判定时间之差的概念图。
图21是表示光测距装置的结构的变形例的图。
具体实施方式
以下,使用附图对本公开的实施方式进行说明。图1所示的光测距装置1是根据光到目标的往返时间测量到对象物的距离的装置。该光测距装置1也被称作LiDAR(LightDetection and Ranging/Laser Imaging Detection and Ranging)。本公开中的目标指的是能够反射光的多种物体。其他车辆、行人、中央隔离带、护栏等与本车辆独立存在并且可能成为车辆的行驶控制上的障碍物的地物/移动体等可相当于目标。本公开中的本车辆指的是要搭载光测距装置1/搭载有光测距装置1的车辆。
如后所述,光测距装置1具备照射脉冲状的光即感测光的照射部4和呈阵列状地配置有多个受光元件的受光阵列5。光测距装置1基于从自照射部4照射感测光起至各受光元件接收到与该感测光对应的反射光为止的时间(所谓的ToF:Time of Flight),生成作为表示测距结果的数据的距离图像。
距离图像具备多个像素,各个像素的值是表示与物体之间的距离的数据。如图1所示,光测距装置1与车辆状态传感器101、车载ECU102连接。本公开中的ECU是ElectronicControl Unit的缩写,指的是电子控制装置。光测距装置1经由车辆内网络与车辆状态传感器101及车载ECU102连接。当然,光测距装置1也可以使用专用的通信线路直接与一部分的传感器/ECU连接。
此外,光测距装置1中的感测光的照射模式可以是扫描方式,也可以是闪光方式。扫描方式指的是通过使用促动器动态地变更反射镜相对于照射部4的角度来扫描照射感测光的方式。扫描方向可以是水平方向,也可以是垂直方向。闪光方式是朝向希望的检测范围所对应的角度范围一次性地照射扩散的感测光的方式。本公开可应用于扫描方式、闪光方式中的任一个。
车辆状态传感器101是用于检测与本车辆的举动相关的信息以及与给本车辆的举动带来影响的驾驶操作相关的信息(以下为车辆信息)的传感器。车辆信息例如是本车辆的行驶速度、作用于本车辆的加速度、横摆率、踏板操作量、转向角等。踏板操作量指的是对加速踏板及制动踏板各自的踩踏量/踩踏力。表示车辆电源的状态的信号也可以包含于车辆信息。车辆电源的状态包含行驶用电源是否接通。行驶用电源是用于使车辆进行行驶的电源,在本车辆是发动机车的情况下指的是点火电源。在本车辆是电动车的情况下,行驶用电源指的是系统主继电器。电动车不仅包含电动汽车,也包含插电式混合动力车、混合动力车等。在光测距装置1上可以连接检测对象各不相同的多个车辆状态传感器101。车辆状态传感器101将表示检测结果的信号向光测距装置1输出。
车载ECU102是搭载于本车辆的任意的ECU。例如,光测距装置1与驾驶辅助ECU等连接来使用。驾驶辅助ECU是执行对驾驶员的驾驶操作进行辅助的处理的ECU。驾驶辅助ECU基于光测距装置1的检测结果,对驾驶员实施关于与其他移动体、静止物的碰撞的报告。驾驶辅助ECU也可以是实施与光测距装置1的检测结果相应的自动的制动控制、转向、而不限于实施信息提示的ECU。其他移动体指的是行人、其他车辆、自行车手等。驾驶辅助ECU也可以是使车辆自主地行驶到预先设定的目的地的自动行驶装置。本公开中的驾驶员指的是落座于驾驶座的人、也就是驾驶座乘员。驾驶员这一记载指的是在自动驾驶中应从自动驾驶系统接受驾驶操作的权限的人。驾驶员的概念可以包括远程操作车辆的操作人员。
<光测距装置1的结构>
如图1所示,光测距装置1具备控制部2、照射控制电路3、照射部4、受光阵列5、响应判定器6、加法器7及峰值检测部8。另外,如另行进行图示的那样,光测距装置1具备将它们收纳起来的壳体9。在壳体9上,设有用于照射感测光的照射窗91。照射窗91使用具有透光性的部件、例如透明的树脂面板、玻璃等来实现。照射窗91还可以作为用于使受光阵列5接收来自目标的反射光的窗发挥功能。此外,照射窗91与受光用的窗部也可以分别设置。照射窗91也可被称作光学窗。
控制部2控制光测距装置1的动作。控制部2对照射控制电路3输入与感测光的照射设定相关的信号。另外,控制部2从峰值检测部8取得与反射光对应的受光脉冲的脉冲信息。该控制部2使用处理器21、RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)22、储存设备23来实现。作为处理器21,控制部2具备DSP(Digital Signal Processor:数字信号处理器)、CPU(Central Processing Unit:中央处理器)等。控制部2的各种功能通过由处理器21执行储存于储存设备23的程序来实现。关于控制部2的功能的详细情况,将随后另行叙述。
照射控制电路3基于来自控制部2的指令,从照射部4以规定的照射间隔照射感测光。照射控制电路3控制从照射部4照射的感测光的脉冲宽度、照射强度、照射间隔等。照射强度相当于作为感测光而输出的脉冲光的峰值的高度(所谓的峰值功率)。在本公开中,为了与作为反射光而接收的感测光加以区别,将从照射部4照射的感测光也记载为照射光。照射光的脉冲宽度例如设定为5纳秒。当然,照射光的脉冲宽度也可以是20纳秒、10纳秒、1纳秒。另外,照射光的脉冲宽度也可以设定为50皮秒、100皮秒、200皮秒等小于1纳秒的值。
照射控制电路3构成为能够将感测光的照射强度切换为通常水平和抑制水平。通常水平被设定为用于实现希望的测距范围的规定值。测距范围相当于能够检测被设定为目标的规定物体的距离即可检测距离。例如,通常水平被设定为能够实现250m或300m左右的测距范围的强度。抑制水平被设定为通常水平的50分之1左右的值。抑制水平也可以是通常水平的10分之1、100分之1、200分之1、1000分之1。抑制水平例如被设定为能够检测3m以内等后述的附近区域内的物体的值。照射强度的调整可以使用能够调整放大程度的可变增益放大器来实现,也可以通过切换照射部4的驱动电压来实现。另外,通常水平、抑制水平的切换也可以通过切换光源本身或光源的数量等来实现。也就是说,也可以另行准备通常水平用的光源和抑制水平用的光源,照射控制电路3构成为选择性地使用它们,从而能够交替地/选择性地实施通常水平下的照射和抑制水平下的照射。
照射部4例如具备成为光源的激光二极管,从该光源朝向规定的检测对象方向照射规定波长的光作为感测光。检测对象方向对应于想要对成为测距对象的目标进行感测的区域。在扫描方式的光测距装置1中,检测对象方向可以使用反射镜等动态地变更。在闪光方式的光测距装置1中,检测对象方向可以在上下方向及左右方向上具有规定的角度范围。
感测光被设为红外线,但也可以是可见光。例如,感测光作为激光是属于一般的900±50nm的频带的光。照射部4也可以构成为输出1550nm等1400nm以上的波长的激光。根据采用1400nm以上的电磁波作为感测光的结构,容易提高对太阳光等白噪声的耐受性(例如信噪比)。另外,具有能够对IEC(国际电气标准会议)从保护人体的角度规定的输出限制进行缓和的优点。
受光阵列5具有多个能够根据来自物体的反射光的入射而输出脉冲信号的受光单元5s。作为受光元件,各个受光单元5s具备SPAD(Single Photon Avalanche Diode:单光子雪崩二极管)。SPAD是雪崩光电二极管的一种。SPAD通过施加比击穿电压高的电压作为反向偏置电压来进行动作。受光单元5s构成为检测SPAD因光子的入射而击穿时的电压变化,并输出规定脉冲宽度的数字脉冲(以下为脉冲信号)。
例如,受光单元5s包含与作为受光元件的SPAD串联连接的淬灭电路。淬灭电路例如可以使用具有规定的电阻值的电阻元件(所谓的淬灭电阻)或者MOSFET等构成。受光单元5s在SPAD击穿而在淬灭电路中流过电流时,输出值为0的数字脉冲作为上述脉冲信号。如此,各个受光单元5s构成为若SPAD响应则输出脉冲信号。受光单元5s相当于光检测器。
多个受光单元5s配置成二维的矩阵状(格子状)。例如,受光阵列5构成为将多个受光单元5s配置成阵列状的硅光电倍增管(SiPM:Silicon Photo Multipliers)。受光阵列5的行数及列数以所要求的分辨率/像素数为基础而适当设计。构成距离图像的某个像素的值由预先分配给该像素的多个受光单元5s中的响应数决定。换言之,多个受光单元5s成为一组而构成一个像素。在图2中,例示了4×4的16个受光单元5s构成一个像素的情况。图中的虚线表示像素的边界。当然,构成一个像素的受光单元5s的数量并不限于16,也可以是64、128、256等。一个像素的值也可以基于横8×纵16的128个受光单元5s的输出来确定。
此外,在本公开中,也将一个像素所对应的多个受光单元5s的集合称为单元组Sgr。单元组Sgr的尺寸对应于构成距离图像的一个要素(也就是像素)的尺寸。各单元组Sgr根据所接收的光的强度输出0~16个脉冲信号。在图2中,示出了各个像素被设定为不共用受光单元5s的方式,但并不限于此。作为其他方式,如图3所例示,各单元组Sgr也可以设定为与邻接的其他单元组Sgr重叠。也就是说,也可以使一个受光单元5s属于多个单元组Sgr。另外,单元组Sgr的形状并不限于正方形,也可以是长方形。也就是说,一个像素所对应的受光单元5s的行数与列数也可以不同。受光阵列5具有例如能够生成100万像素的距离图像的数量的受光单元5s。
受光阵列5由控制部2根据控制信号切换为能够感测光的受光状态。例如,控制部2将指示感测光的照射的信号向照射控制电路3输出,并且向受光阵列5输入规定的控制信号,从而对进行各受光单元5s一定时间的驱动。当然,作为其他方式,各受光单元5s也可以构成为始终维持能够根据入射光的强度而作出响应的驱动状态。
响应判定器6是判定是否从受光单元5s输入了脉冲信号、即SPAD是否进行了响应的结构。响应判定器6按每个受光单元5s设置。以规定的时钟频率对受光单元5s的输出进行采样。响应判定器6构成为在受光单元5s响应的情况下输出高电平,在未响应的情况下输出低电平。响应判定器6也可以与受光单元5s进而是受光阵列5一体地构成。
加法器7将从多个响应判定器6输出的脉冲相加并输出。加法器7按每个像素、换言之是按每个单元组Sgr设置。各个加法器7可以作为软件实现,也可以作为硬件实现。例如,多个加法器7例如可以使用FPGA(Field-Programmable Gate Array:现场可编程门阵列)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit:专用集成电路)等实现。后述的峰值检测部8也相同。
加法器7的输出表示与该加法器7对应的单元组Sgr中的受光单元5s的响应数。在本公开中,也将来自加法器7的输出表述为受光强度或者水平值。水平值也可以说是表示入射的光的强度的值。因此,每个加法器7的输出水平表示各像素中的受光强度。
如上所述,从构成受光阵列5的多个受光单元5s分别以与周围的光量相应的频度输出脉冲信号。因此,在来自目标的反射光入射到受光单元5s时,每单位时间从受光单元5s输出的脉冲信号的数量、也就是脉冲率显著增加。伴随于此,加法器7的输出水平也能够在与反射光的受光呼应的定时以脉冲状推移。为了方便,将峰值超过规定水平的连在一起的信号系列称作受光脉冲。
峰值检测部8基于加法器7所输出的受光强度的时间序列数据,检测受光强度的峰值。峰值相当于受光强度从上升转为下降的时刻。峰值检测部8按每个加法器7、换言之是按每个像素设置。峰值检测部8例如生成表示每个时间的受光强度(水平值)的直方图。生成的直方图以表等规定的形式保持于未图示的存储器或RAM22。
如图4所示,峰值检测部8基于水平值的时间序列数据(直方图)检测受光脉冲及其峰值,并且取得该峰值附带的脉冲信息。受光脉冲与峰值是一一对应的,因此可以将以下说明中的受光脉冲这一记载替换为峰值来理解。脉冲信息中例如包含峰值强度Pq、峰值到来时间Tp、上升判定时间Ta、下降判定时间Tb及脉冲宽度Tw。峰值检测部8能够理解为提取受光脉冲的特征量的结构。在本公开中,也将照射感测光并且取得作为从该照射起一定时间以内的受光结果的每个像素的脉冲信息的一系列处理称为受光发光处理。受光发光处理可以基于所实施的动作的顺序称作发光受光处理。另外,受光发光处理也可以称作感测处理或扫描处理。
峰值强度Pq表示波形内的强度最大的时间点的强度(也就是峰值)。峰值强度Pq相当于受光强度刚开始减少之前的值、换言之是斜率为0的时刻的强度。这里的斜率对应于受光强度的时间变化率。在假设如图5所示,受光脉冲的强度达到测量上限值Pmx的情况下,测量上限值Pmx为峰值强度Pq。测量上限值Pmx相当于加法器7能够输出的值的范围的最大值。测量上限值Pmx对应于构成单元组Sgr的受光单元5s的数量。假设构成一个单元组Sgr的受光单元5s的数量为256,则传感器上限值为256。
图4及图5所示的Ta表示在上升区间中受光强度变为判定阈值Pth的定时、换言之是从照射感测光开始到受光强度达到判定阈值Pth为止的经过时间即上升判定时间。上升判定时间Ta也可以称为阈值达到时间。上升判定时间Ta相当于受光脉冲的上升位置。另外,图中所示的Tb表示在下降区间中受光强度变为判定阈值Pth的定时、换言之是到受光强度低于判定阈值Pth为止的经过时间即下降判定时间。下降判定时间Tb也可以称为低于阈值时间。下降判定时间Tb相当于受光脉冲的下降位置。在本公开中,也将在上升区间中受光强度变为判定阈值Pth的时间点称为上升点,将在下降区间中受光强度变为判定阈值Pth的时间点称为下降点。
判定阈值Pth被设定为实际观测到的峰值强度Pq乘以规定的系数k而得的值。作为系数k的值,例如采用0.45、0.50、0.55、0.60等。这里,作为一个例子设定为k=0.55(相当于55%)。判定阈值Pth是受光强度变为峰值的一半的定时、即定义所谓的半值点的参数。这里的半值点不限定于正好变为50%的点,如上所述,也可以是变为45%、60%等的点。
此外,在加法器7输出的受光强度中,可能包含由太阳光等引起的稳定的噪声即稳定噪声成分。因此,峰值强度Pq可能是在目标反射光成分上叠加稳定噪声成分的值。假设将峰值强度Pq的原始值的50%视作上升位置,则由于稳定噪声成分,会在比真实的上升位置低的点判断出上升位置。峰值检测部8也可以根据由太阳光等引起的稳定的干扰成分的大小来动态地调整系数k,以便能够将纯粋的目标反射光成分的半值点作为上升位置/下降位置检测出来。例如也可以是稳定噪声成分越大,就将系数k设定为越大的值。或者,若将稳定噪声成分的大小设为Pn,则峰值检测部8也可以构成为将(Pq-Pn)·k+Pn的点作为上升位置及下降位置检测出来。稳定噪声成分的大小可以根据照射感测光前的受光强度来确定。此外,峰值检测部8也可以根据从加法器7的输出值中去除稳定噪声成分而得的校正后受光强度的时间序列数据,确定峰值强度Pq、上升位置/下降位置等。
图5所示的Tpa表示在波形内强度达到测量上限值Pmx的时间即上限达到时间。Tpb表示在波形内强度刚从测量上限值Pmx开始下降(脱离)之前的时间即上限脱离时间。上限脱离时间Tpb是与受光强度饱和的期间中最晚的时间对应的点,具体而言,相当于从强度来看脱离测量上限值Pmx的时间点的1个区间(bin)/1帧前的点。Tpc表示位于上限达到时间Tpa与上限脱离时间Tpb的中间的中间时间。在本公开中,也将上限达到时间Tpa所对应的观测点称为上限达到点,将上限脱离时间Tpb所对应的观测点称为下降开始点、或者上限脱离点。
峰值到来时间Tp是从照射感测光开始到观测到峰值强度Pq为止的经过时间。峰值到来时间Tp可以由从照射感测光开始到观测到峰值强度Pq为止的时钟数来表达。峰值到来时间Tp表示时间轴上的峰值位置。假设峰值检测部8检测出的峰值对应于来自目标的反射光,则该峰值所对应的峰值到来时间Tp相当于到目标的往返飞行时间(ToF:Time ofFlight)。因此,控制部2可以通过对峰值到来时间Tp乘以C/2(C为光速),从而按照每个像素计算到目标为止的距离。
此外,如图5所示,关于受光强度达到测量上限值Pmx而导致不清楚真实的峰值的情况,峰值检测部8采用中间时间Tpc作为峰值到来时间Tp。作为其他方式,作为峰值到来时间Tp,峰值检测部8也可以采用上限达到时间Tpa作为峰值到来时间Tp。峰值检测部8也可以基于上升区间中的判定阈值Pth处的斜率和下降区间中的判定阈值Pth处的斜率来推断峰值到来时间Tp。
脉冲宽度Tw是表示受光脉冲的宽度的参数。脉冲宽度Tw与受光强度处于判定阈值Pth以上的时间的长度相当。也就是说,脉冲宽度Tw可以通过从下降判定时间Tb减去上升判定时间Ta来确定。如前所述,判定阈值Pth例如可以根据波形内的最大强度的50%等峰值强度动态地确定。另外,鉴于加法器7的输出叠加了稳定噪声成分,判定阈值Pth、上升位置/下降位置的计算方法被设计成峰值检测部8能够计算(评价)纯粋的目标反射光成分的脉冲宽度。
上述的峰值强度Pq、峰值到来时间Tp、上升判定时间Ta、下降判定时间Tb及脉冲宽度Tw之类的各种参数相当于受光脉冲的特征量。上限达到时间Tpa、上限脱离时间Tpb等也可以包含在受光脉冲的特征量中。此外,峰值检测部8也可以不必取得上述所有参数作为检测物信息。峰值检测部8也可以构成为仅取得上述所有参数中的在距离运算处理中所需的规定参数。本公开的“取得”也包含通过内部运算来生成/检测。
此外,存在对于一个像素出现多个受光脉冲(峰值)的情况。例如,除了来自不同的物体的反射光到达相同的像素的情况之外,还有接收到附着物散射光的情况、接收到内部散射光的情况、在与离开某种程度的目标之间产生多重反射的情况等。
就本实施方式的峰值检测部8而言,在一次的受光发光处理中检测出多个受光脉冲的情况下,输出关于多个受光脉冲中的峰值强度Pq最大的受光脉冲的脉冲信息。此外,峰值检测部8的工作并不限于此,也可以按每个受光脉冲计算上述的特征量,并将其作为脉冲信息而输出。例如,也可以由控制部2取代峰值检测部8而执行对观测到的每个受光脉冲的峰值信息的取舍选择。峰值检测部8例如也可以构成为输出关于峰值强度Pq靠上的两个受光脉冲的脉冲信息。
此外,本公开的附着物散射光如在图6中用xSL表示的那样,指的是由附着于照射窗91的物体即附着物10反射/散射的感测光。照射窗91是用于将来自光源的光向壳体9的外部输出的窗部。由于照射窗91也相当于壳体的一部分,因此附着物10可以理解为附着于壳体的物体。附着物10例如是泥、沙尘、雨滴、鸟粪等。也就是说,附着物散射光指的是由附着于照射窗91的外侧面的雨滴、泥等引起的反射光。
内部散射光指的是由照射窗91的内表面、壳体内的构成要素反射的光。此外,各图中的TgL表示来自目标的反射光即目标反射光。在本公开中,也将附着物散射光、内部散射光这种由传感器接近体引起的散射光记载为接近体散射光,或者简称为散射光。传感器接近体是存在于距照射部4为0.1m以内的物体,指的是照射窗91、壳体内部件、照射窗91上的附着物10等。在假设光测距装置1安装于挡风玻璃的室内侧的面而使用的情况下,挡风玻璃也可以成为传感器接近体。
另外,本公开中的多重反射光如在图7中用MRL表示的那样,指的是来自目标的反射光的一部分被光测距装置1的壳体9、车身或者周边物体反射的光再次被目标反射而回来的光。图7所示的单点划线表示目标反射光的一部分光被测距装置1的壳体9等反射的光即再出光。双点划线表示多重反射光、即再出光被目标反射而回来的光即双重反射光。另外,在本公开中,也将接近体散射光及多重反射光统记载为无用反射光。
但是,感测光的脉冲宽度为数纳秒左右,非常短。鉴于这样的情况,在目标充分远离照射窗91的情况下,目标反射光所对应的受光脉冲即目标脉冲与无用反射光所对应的受光脉冲即噪声脉冲可能分离。然而,在目标存在于光测距装置1的附近区域的情况下,目标脉冲与噪声脉冲可能耦合。更具体而言,附着物散射光、内部散射光所对应的受光脉冲可能以在时间轴上位于目标脉冲的前侧的形式与目标脉冲耦合。这是因为,照射窗91、附着物10等存在于比目标更靠近受光阵列5的位置。多重反射光所对应的受光脉冲可能以在时间轴上位于目标脉冲的后侧的形式与目标脉冲耦合。这是因为,光路长度以多重反射的量变长。
另外,由于SPAD的响应性之高,在实际环境中,每个像素的强度值(也就是像素值)也可能因无用反射光(所谓的杂波)而饱和。像素值饱和的状态指的是加法器7的输出水平达到了测量上限值Pmx的状态。
图8的(A)概念性地示出了接近体散射光所对应的受光脉冲与目标脉冲耦合的情况下的强度输出的推移。另外,图8的(C)概念性地示出了来源于多重反射光的受光脉冲与目标脉冲耦合的情况下的强度输出的推移。此外,图8的(B)示出了未受到无用反射光的影响的情况下的强度输出的推移。未受到无用反射光的影响的情况指的是无用反射光未叠加(耦合)于目标反射光(目标脉冲)的情况。
图8的(A)、(B)、(C)各自的上侧图表表示向受光阵列5入射的光的强度的推移,下侧图表表示加法器7的输出水平的推移。此外,虽然入射光的强度如图8的(B)的上侧图表所示设想为具有一个顶点的波形状,但由于加法器7存在测量上限值Pmx,因此输出水平可能成为梯形形状。
比较图8的(A)与(B)可知,在目标反射光与接近体散射光耦合的情况下,上升点或上限达到点向前侧偏移。其结果,与目标的距离可能计算得比实际短。另一方面,在目标反射光与多重反射光耦合的情况下,下降点、上限脱离点向后侧偏移。另外,在任一情况下,脉冲宽度Tw自身都变长。
如此,若无用反射光所引起的受光脉冲与目标脉冲耦合,则目标反射光所对应的受光脉冲的真实的特征量会变得不明确,有可能误判定目标的位置。也就是说,与目标的距离可能计算得比实际短/长。本公开的光测距装置1是着眼于上述课题而创造的,编入了通过根据通常/抑制水平下的受光发光处理的观测结果来变更用于运算处理的参数及运算式中的至少某一方、从而实现测距精度的提高的处理。
此外,光测距装置1的附近区域是噪声脉冲与目标脉冲可能耦合的范围。附近区域指的是距离光测距装置1小于根据照射光的脉冲宽度确定的规定的附近距离的范围。附近距离可以是对照射光的脉冲宽度乘以光速所得的距离的一半再加上根据电路的响应特性确定的规定值而得的值。电路的响应特性包含SPAD的再充电时间(死区时间)等。附近距离例如在设想脉冲宽度为几纳秒时可以设定为2m至3m左右。目标充分远离光测距装置1的状态相当于目标存在于附近区域外的状态。
<关于控制部的功能及工作>
控制部2通过执行保存于储存设备23的程序,提供图9所示的各种功能模块所对应的功能。即,作为功能模块,控制部2具备外部信息取得部F1、脉冲信息取得部F2、水平调整部F3、距离运算部F4及图像生成部F5。另外,控制部2具备运算参数存储部M1。
运算参数存储部M1是保存有在后述的距离运算处理中使用的各种参数的存储部。用于距离运算处理的参数是上升偏移值等。运算参数存储部M1使用储存设备23所具备的存储区域的一部分来实现。此外,运算参数存储部M1也可以使用与储存设备23物理独立的非易失性的存储介质来实现。运算参数存储部M1构成为能够实施基于处理器21的数据的写入、读出、删除等。
外部信息取得部F1从车辆状态传感器101、车载ECU102取得与本车辆的状态、外部环境相关的各种信息。例如,外部信息取得部F1也可以从相当于驾驶辅助ECU的车载ECU102取得存在于光测距装置1的周边的立体物的信息。周边立体物可以根据对车外进行拍摄的车载相机的图像分析结果、声纳的输出信号来确定。例如,设想即将驻车前、刚刚驻车后的场景,在距本车辆几m以内可能存在其他驻车车辆、墙壁等。控制部2也可以根据车载相机、声纳这些其他传感器对外部环境的检测结果作为参考信息,判断在光测距装置1的附近区域是否存在立体物。控制部2也可以以由其他传感器判定为在距光测距装置1规定距离以内存在立体物为条件,实施优先使用后述的抑制水平下的受光发光结果的距离运算处理。
脉冲信息取得部F2从各像素所对应的峰值检测部8取得脉冲信息。也就是说,脉冲信息取得部F2取得每个像素的脉冲信息。各像素可以通过每个像素所固有的编号即像素编号来区别。此外,脉冲信息取得部F2也可以具备峰值检测部8的一部分的功能。例如也可以是,峰值检测部8仅执行峰值的检测,脉冲信息取得部F2执行包含该检测出的峰值的受光脉冲的特征量的提取处理。功能配置能够适当变更。
水平调整部F3是调整感测光的照射强度的结构。水平调整部F3基于预先登记的切换模式,将照射强度从通常水平切换为抑制水平,或从抑制水平切换为通常水平。例如,水平调整部F3按每个受光发光处理交替地切换设定为通常水平的状态和设定为抑制水平的状态。该控制方式相当于交替地实施通常水平下的受光发光处理和抑制水平下的受光发光处理的结构。
以下,为了简化记载,将通常水平下的受光发光处理称作通常受光发光处理,并且将抑制水平下的受光发光处理也称为抑制受光发光处理。另外,也将在通常受光发光处理中取得的脉冲信息称为通常脉冲信息,将在抑制受光发光处理中取得的脉冲信息称为抑制脉冲信息。而且,也将在通常受光发光处理中观测的峰值到来时间Tp记载为通常峰值时间Tp1,将在抑制受光发光处理中观测的峰值到来时间Tp记载为抑制峰值时间Tp2。也将在通常受光发光处理中观测的上升判定时间Ta记载为通常上升时间Ta1,将在抑制受光发光处理中观测的上升判定时间Ta记载为抑制下降时间Ta2。而且,也将在通常受光发光处理中观测的脉冲宽度Tw记载为通常脉冲宽度Tw1,将在抑制受光发光处理中观测的脉冲宽度Tw记载为抑制脉冲宽度Tw2。
距离运算部F4基于在通常/抑制受光发光处理中观测到的每个像素的受光脉冲的特征量,生成每个像素的距离值。距离运算部F4的工作的详细情况将随后另行叙述。作为距离图像,图像生成部F5生成将距离运算部F4计算出的每个像素的距离值作为各像素的要素值而分配的数据集。此外,图像生成部F5也可以生成使由峰值检测部8检测出的峰值强度Pq与各像素建立对应的数据集即强度图像数据。另外,图像生成部F5也可以生成各个像素包含距离信息和强度信息的图像数据。
图10是表示光测距装置1计算各像素中的距离值的处理即测距处理的流程的一个例子的流程图。图10所示的测距处理以行驶用电源接通为条件,以规定的感测周期来实施。感测周期例如可以设定为100毫秒、200毫秒等。在本实施方式中,作为一个例子,测距处理具备步骤S101~S106。此外,本公开中的流程图都是一个例子,步骤数、处理顺序、执行条件等能够适当变更。
步骤S101是执行通常受光发光处理的步骤。具体而言,水平调整部F3通过与照射控制电路3配合来从照射部4以通常水平照射感测光。另外,与其联动地将受光阵列5设定为待机状态。当然,受光阵列5也可以始终设定为能够感测到光的待机状态。另外,控制部2也可以在感测光的照射之前将受光阵列5设定为待机状态。构成受光阵列5的每个受光单元5s的响应状态经由各像素所对应的加法器7被输入到峰值检测部8。各峰值检测部8基于对应的加法器7的输出值的时间序列数据生成每个像素的脉冲信息,并将其向控制部2输入。
在步骤S102中,脉冲信息取得部F2取得每个像素的脉冲信息作为通常受光发光处理(也就是步骤S101)的结果。脉冲信息可以包括前述的峰值到来时间Tp、或者峰值到来时间Tp、上升判定时间Ta、下降判定时间Tb等规定种类的特征量。
步骤S103是执行抑制受光发光处理的步骤。具体而言,水平调整部F3通过与照射控制电路3配合来从照射部4以抑制水平照射感测光。在步骤S104中,脉冲信息取得部F2取得每个像素的脉冲信息作为抑制受光发光处理(也就是步骤S103)的结果。
在通常受光发光处理中,即使是无用反射光成分,输出水平也容易饱和,另外,难以区别在目标脉冲的前后哪一侧耦合了无用反射光的成分。另一方面,根据抑制受光发光处理,输出水平难以因无用反射光成分而饱和。根据抑制受光发光处理,可获得根据与目标反射光耦合的无用反射光是散射光还是多重反射光而不同的波形输出。也就是说,作为距离运算部F4的控制部2通过参照抑制水平下的受光强度的时间序列数据,能够识别与目标反射光耦合的无用反射光的种类或者无用反射光的耦合位置。无用反射光的耦合位置相当于是在目标反射光的前侧耦合了无用反射光,还是在目标反射光的后侧耦合了无用反射光。
此外,由步骤S101和步骤S102构成的通常序列与由步骤S103和步骤S104构成的抑制序列仅感测光的照射强度不同,其他的信号处理可以相同。在各序列中取得的特征量的组合可以相同,也可以不同。根据在各序列中分别取得相同组合的特征量的结构,能够使峰值检测部8、脉冲信息取得部F2的工作在各序列中共用。另外,能够增加与后述的观测模式的选定相关的判断材料。这里,作为一个例子,在抑制序列中作为提取对象的特征量的组合被设定为与通常序列中的提取对象相同。
作为其他方式,也可以将在抑制序列中提取的特征量的数量设定为比在通常序列中取得的特征量的数量少。换言之,也可以构成为在抑制序列中仅提取在通常序列中提取的特征量的一部分。例如在通常序列中,提取峰值强度Pq、峰值到来时间Tp、上升判定时间Ta、下降判定时间Tb及脉冲宽度Tw这五个项目。另一方面,也可以在抑制序列中提取峰值到来时间Tp、上升判定时间Ta及下降判定时间Tb这三个项目。另外,抑制序列中的提取对象也可以是脉冲宽度Tw、上升判定时间Ta及下降判定时间Tb这三个项目。根据与通常序列相比缩减作为抑制序列的提取对象(计算对象)的特征量的数量的结构,能够减少运算资源(时间、存储器等)。
另外,在图10中,例示了在实施通常序列后实施抑制序列的顺序,但它们的执行顺序也可以颠倒。也可以构成为在实施抑制序列后实施通常序列。通常受光发光处理与抑制受光发光处理的执行间隔例如设定为1毫秒、10毫秒等足够小的值,以减小周边环境的变化所带来的影响。通常受光发光处理与抑制受光发光处理的执行间隔只要设定为比等待受光阵列5中的响应的时间即响应待机时间长即可。
步骤S105是按照每个像素,基于在通常受光发光处理中观测到的脉冲信息和在抑制受光发光处理中观测到的脉冲信息,判定作为处理对象的受光脉冲的观测模式的步骤。观测模式例如被区分为(A)通常、(B)多重反射光耦合以及(C)散射光耦合这三个。(A)通常相当于目标脉冲未与无用反射光耦合的情况。(B)多重反射光耦合相当于目标脉冲与多重反射光耦合的情况。(C)散射光耦合相当于目标脉冲与接近体散射光耦合的情况。步骤S105相当于根据在通常/抑制受光发光处理中观测到的脉冲信息识别在通常受光发光处理中观测到的受光脉冲是否受到了无用反射光的影响,以及在受到了影响的情况下识别其种类的步骤。另外,步骤S105在一个侧面对应于判定受光脉冲是否受到了接近体散射光的影响。
步骤S106是使用与在步骤S105中选择的观测模式对应的运算式计算距离的步骤。每个观测模式的运算式被预先登记。每个观测模式的运算式被单独设计,以与是否叠加了无用反射光、以及所叠加的无用反射光的种类相适应。各种运算式各自使用的特征量等可以不同。不过,根据在运算中使用的特征量,观测模式被判定为通常的情况下的运算式与判定为耦合了多重反射光的情况下的运算式也可以统一(共用化)。关于每个观测模式的运算式的详细情况,将随后另行叙述。
按照每个像素执行以上所述的步骤S102、S104、S105及S106。另外,步骤S105~S106的处理是对于在相同的像素中在通常受光发光处理与抑制受光发光处理中在相互共同的位置检测出的受光脉冲/峰值的处理。距离运算部F4可以按照在通常受光发光处理中观测到的每个受光脉冲执行上述处理。在本公开中也将作为处理对象的受光脉冲称为对象脉冲。
此外,步骤S105以后的处理可以设为对于从照射感测光起的经过时间变为与附近距离对应的时间即附近时间为止观测到的受光脉冲/峰值的处理。附近时间例如设定为附近距离的2倍除以光速而得的值。也将从照射感测光开始到变为附近时间为止的时间段称为附近时间段。
另外,在未在抑制受光发光处理中观测到在附近时间段中作为通常受光发光处理的结果而观测到的峰值的情况下,控制部2也可以将该峰值视为来源于无用反射光的噪声并将其放弃。这是因为,在附近区域存在目标的情况下,即使是抑制水平,在相同的位置检测出该目标所对应的峰值的可能性也较高。可以将在附近时间段中作为通常受光发光处理的结果而观测到并且在抑制受光发光处理中未观测到的峰值视为来源于无用反射光的峰值。此外,关于来自存在于远处的目标的反射光,由于照射强度的关系,可设想在通常受光发光处理中能够观测到,而在抑制受光发光处理中不能观测到。因此,优选的是构成为,关于在附近时间段的外侧作为通常受光发光处理的结果而观测到的受光脉冲,即使在抑制受光发光处理中无法在对应的位置检测出受光脉冲,也不判定为是来源于无用反射光的噪声。关于在附近时间段的外侧作为通常受光发光处理的结果而观测到的受光脉冲,也可以使用其他算法判别其是否是噪声。
<每个观测模式的运算式的例(1)>
这里,对每个观测模式的运算式进行说明。图11是作为一个实施例的将应用于每个观测模式的运算式的一个例子汇总在一起的图。在本公开中,也将通常模式用的运算方式称为通常方式,将多重反射光耦合模式用的运算方式称为多重反射光对应方式,将散射光耦合模式用的运算方式称为散射光对应方式。各运算方式被设定为分别对应于未受到无用反射光的影响的情况、受到多重反射光的影响的情况、受到散射光的影响的情况。
图11所示的式1a是在通常模式及多重反射光耦合模式中采用的运算式。式1c是在散射光耦合模式中采用的运算式。
式1a:L=C/2×Ta-δa
式1c:L=C/2×Tb-δb
根据应用于通常模式及多重反射光耦合模式的式1a,采用从使在通常受光发光处理中观测到的上升判定时间(Ta)乘以光速的一半(C/2)所得的值减去规定的上升偏移值(δa)而得的值作为距离值(L)。在式1a中使用的上升偏移值(δa)是用于抵消(校正)电路的响应延迟等的参数。上升偏移值(δa)可以适当设计。另外,在散射光对应方式中,如式1c那样,采用从使在通常受光发光处理中观测到的下降判定时间(Tb)乘以光速的一半(C/2)所得的值减去规定的下降偏移值(δb)而得的值作为距离值(L)。下降偏移值(δb)也是用于抵消电路的响应延迟等的参数。下降偏移值被设计成比上升偏移值大的值,以便补偿由从受光脉冲的上升到下降为止的时间差引起的误差成分。
如前所述,在目标反射光受到了多重反射光的影响的情况下,下降点等由于来源于多重反射光,因此可能成为不正确的信息。因此,在受到了多重反射光的影响的情况下,如式1a所示,以上升点为基准计算距离。另一方面,在散射光耦合时,由于上升区间是因散射光成分而产生的,因此以下降点/上限脱离点为基准计算距离。如此,通过采用与无用反射光的类型相应的运算式,能够提高距离的精度。
<每个观测模式的运算式的例(2)>
作为其他方式,控制部2也可以采用式2a~2c作为每个观测模式的运算式。图12是汇总了每个观测模式的运算式的图。式2a是通常模式用的运算式。式2b是多重反射光耦合模式用的运算式。式2c是散射光耦合模式用的运算式。
式2a:L=C/2×Ta-α1×Pq-β×Tw-δa
式2b:L=C/2×Ta-α2×Pq-δa
式2c:L=C/2×Tb-α3×Pq-δb
在各式2a~2c中使用的上升判定时间Ta、下降判定时间Tb、脉冲宽度Tw及峰值强度Pq能够采用在通常受光发光处理中观测到的值。α1、α2、α3是用于进行与受光脉冲的强度(也就是峰值强度Pq)相应的校正的系数。α1、α2、α3可以分别设定为不同的值。β是用于进行与受光脉冲的宽度(也就是脉冲宽度Tw)相应的校正的系数。在式2a、2b中使用的上升偏移值(δa)可以相同,也可以应用不同的值。
峰值强度Pq、脉冲宽度Tw表示受光脉冲的形状、换言之是上升速度、下降速度等。实验表明,目标反射光的强度与距离运算值的偏差量之间存在相关性。另外,在受光强度饱和的情况下,受光强度与目标反射光的真实强度的关系不明确,但实验表明目标反射光的强度与脉冲宽度之间存在相关性。也就是说,脉冲宽度可以作为间接表示目标反射光的真实强度的参数发挥功能。因此,在观测到的受光脉冲不是无用反射光叠加于目标反射光的情况下,通过导入使用了脉冲宽度Tw的校正值,可以提高测距精度。然而,在对象脉冲受到了多重反射光、接近体散射光的影响的情况下,脉冲宽度Tw变为与目标脉冲的宽度偏离的值。在受到了多重反射光、散射光的影响的情况下,若导入使用了脉冲宽度Tw的校正项,则反而担心测距精度变差。
上述的式2a~2c是基于上述隐患而创造的,在该方式中,根据观测模式切换距离的校正方法。根据该结构,可以期待测距精度的进一步的提高。本公开中的耦合也可以改称为叠加。
<每个观测模式的运算式的例(3)>
作为另一其他方式,如图13所示,控制部2也可以采用式3a1、3a2、3c1及3c2作为每个观测模式的运算式。式3a1是在通常模式及多重反射光耦合模式中在通过通常受光发光处理观测到的峰值强度Pq即通常峰值强度Pq1小于规定的运算材料切换阈值Thx的情况下应用的运算式。式3a2是在通常模式及多重反射光耦合模式中在通常峰值强度Pq1为运算材料切换阈值Thx以上的情况下应用的运算式。式3c1是在散射光耦合模式中在通常峰值强度Pq1小于运算材料切换阈值Thx的情况下应用的运算式。式3c2是在散射光耦合模式中在通常峰值强度Pq为运算材料切换阈值Thx以上的情况下应用的运算式。
运算材料切换阈值Thx例如可以设为测量上限值Pmx。运算材料切换阈值Thx也可以是测量上限值Pmx的90%等。
式3a1:L=C/2×Ta1-δa1
式3a2:L=C/2×Ta2-δa2
式3c1:L=C/2×Tb1-δb1
式3c2:L=C/2×Tb2-δb2
如前所述,式3a1所包含的Ta1是通常上升时间。式3a2所包含的Ta2是抑制上升时间。式3a1所包含的δa1以及式3a2所包含的δa2都是上升偏移值,并且是用于抵消由上升所需的延迟时间等引起的误差的参数。对于δa1、δa2,可以分别设定不同的规定值。
另外,式3c1所包含的Tb1是通常下降时间,式3c2所包含的Tb2是抑制下降时间。式3c1所包含的δb1以及式3c2所包含的δb2都是上升偏移值,并且是用于抵消由上升所需的延迟时间等引起的误差的参数。对于δb1、δb2,可以分别设定不同的规定值。
本公开的开发者们在重复进行试验及模拟的过程中获得了在受光强度饱和的情况下,距离精度可能变差的见解。这是因为,若产生饱和,则不能正确对目标反射光的波形进行采样。例如在受光强度饱和的情况下,真实峰值可能变得不清楚。使用上述式3a1等的结构是基于上述见解而创造的,控制部2在通过通常受光发光处理获得的受光强度为运算材料切换阈值Thx以上的情况下,基于抑制受光发光处理的数据计算距离。也就是说,在通常受光发光处理中产生了饱和的情况下,使用相对难以产生饱和的抑制受光发光处理的结果。根据该结构,可以期待进一步提高测距精度的效果。
此外,以上虽然描述了以上升判定时间Ta/下降判定时间Tb为主要变量进行距离运算的方式,但也可以使用峰值到来时间Tp运算距离。只要根据用于运算处理的特征量变更δa等偏移值即可。另外,使用了峰值强度Pq、脉冲宽度Tw的距离值的校正处理也能够应用于前述的式3a~3c。
<观测模式的判别方法(1)>
这里,使用图14对观测模式的判别方法进行说明。图14是表示观测模式判别处理的一个例子的流程图。观测模式判别处理作为前述的步骤S105而执行。这里,作为一个例子,观测模式判别处理包含步骤S201~S205。步骤S201~S205的处理按照每个像素来执行。为了方便,也将作为处理对象的像素称为对象像素。
步骤S201是判定在通常受光发光处理中观测到的受光脉冲是否有可能是来源于无用反射光的成分与目标脉冲耦合的步骤。为了方便,也将来源于无用反射光的成分与目标脉冲耦合的受光脉冲称为无用反射光耦合脉冲。另外,也将如步骤S201、后述的步骤S301、S401那样判定受光脉冲是否是无用反射光耦合脉冲的处理称为无用反射光耦合判定处理。
在步骤S201中,例如距离运算部F4判定通常脉冲宽度Tw1是否小于规定的脉冲宽度阈值Thw。在假设目标反射光与无用反射光耦合的情况下,通常脉冲宽度Tw1可能比规定的既定值长。从脉冲宽度的角度,步骤S201相当于判别是否受到了无用反射光的影响的步骤。脉冲宽度阈值Thw被设定为与照射光的脉冲宽度相应的值。例如,脉冲宽度阈值Thw被设定为照射光的脉冲宽度的0.8倍、1.0倍、1.2倍等。
在通常脉冲宽度Tw1小于脉冲宽度阈值Thw的情况下,转移到步骤S202,判定观测模式为通常模式。步骤S202相当于判定观测到的受光脉冲为未受到无用反射光的影响的目标脉冲的步骤。另一方面,在通常脉冲宽度Tw1为脉冲宽度阈值Thw以上的情况下,执行步骤S203。
步骤S203相当于基于通常峰值时间Tp1与抑制峰值时间Tp2的前后关系识别与目标脉冲耦合(叠加)的无用反射光的种类的步骤。此外,步骤S203的前提是,峰值检测部8构成为在受光强度达到了测量上限值Pmx的情况下,采用位于上限达到时间Tpa与上限脱离时间Tpb的中间的中间时间Tpc作为峰值到来时间Tp。
图15及图16是用于说明步骤S203的技术思想的图。图15、图16的下侧图表中的实线图表表示基于通常受光发光处理的输出水平的推移,虚线图表表示基于抑制受光发光处理的输出水平的推移。在假设接近体散射光与目标反射光耦合的情况下,如图15所示,抑制峰值时间Tp2位于比通常峰值时间Tp1靠后侧的为准。这是因为,在通常受光发光处理中,即使是接近体散射光成分,受光强度也会饱和,通常峰值时间Tp1会计算出比饱和期间的中间点、即真实的峰值靠前侧的值。因此,从抑制峰值时间Tp2减去通常峰值时间Tp1所得的值为正,暗示着与目标反射光耦合的无用反射光(以下为耦合噪声)有可能是接近体散射光。
另外,在假设多重反射光与目标反射光耦合的情况下,如图16所示,抑制峰值时间Tp2位于比通常峰值时间Tp1靠前侧的位置。这是因为,通常峰值时间Tp1由于位于饱和期间的中间,因此在比真实的峰值靠后侧的位置计算出来。因此,从抑制峰值时间Tp2减去通常峰值时间Tp1所得的值为负,暗示着耦合噪声有可能是多重反射光。
步骤S203是着眼于上述趋势而创造的,在峰值时间差ΔTp(=Tp2-Tp1)小于规定的峰值时差阈值Thdp的情况下,将耦合噪声判定为多重反射光。也就是说,在峰值时间差ΔTp小于峰值时差阈值Thdp的情况下转移到步骤S204,将观测模式判定为多重反射光耦合模式。峰值时间差ΔTp是从抑制峰值时间Tp2减去通常峰值时间Tp1所得的值。
另一方面,在峰值时间差ΔTp为峰值时差阈值Thdp以上的情况下,将耦合噪声视为接近体散射光,将观测模式判定为散射光耦合模式(步骤S205)。此外,在步骤S203中使用的峰值时差阈值Thdp可以是0,也可以是0.5纳秒等。另外,也可以根据从在通常受光发光处理中观测到的上限脱离时间Tpb减去上限达到时间Tpa而得的饱和期间的长度动态地确定。例如,峰值时差阈值Thdp也可以设定为相当于饱和时间的1%、10%的值。
<观测模式的判别方法(2)>
这里,使用图17对观测模式的判别方法的其他例子进行说明。图17也是表示作为前述的步骤S105而执行的观测模式判别处理的一个例子的流程图。图17所示的观测模式判别处理包含步骤S301~S305。
步骤S301相当于基于通常脉冲宽度Tw1与抑制脉冲宽度Tw2的变化量(差)即脉冲宽度变化量ΔTw来判别目标反射光是否与无用反射光发生了耦合的步骤。脉冲宽度变化量ΔTw是从通常脉冲宽度Tw1减去抑制脉冲宽度Tw2而得的值。
在假设目标反射光未与无用反射光耦合的情况下,可以期待通常脉冲宽度Tw1与抑制脉冲宽度Tw2之差为规定值以下。另一方面,在目标反射光与无用反射光耦合的情况下,通常脉冲宽度Tw1可能比抑制脉冲宽度Tw2长耦合噪声的量。或者,抑制脉冲宽度Tw2很有可能成为纯粋来源于目标反射光的成分的宽度,可能成为比通常脉冲宽度Tw1小的值。即,脉冲宽度变化量ΔTw为规定值以上暗示着受到了无用反射光的影响。
本公开的步骤S301是基于上述构思而创造的,在脉冲宽度变化量ΔTw小于规定的宽度差阈值Thdw的情况下,转移到步骤S302,将观测模式判定为通常模式。步骤S302相当于将观测到的受光脉冲视为未受到无用反射光的影响的目标脉冲的步骤。
另一方面,在脉冲宽度变化量ΔTw为规定的宽度差阈值Thdw以上的情况下,执行步骤S303。步骤S303~S305的处理与前述的步骤S203~S205相同,因此省略说明。在步骤S301的判定处理中使用的宽度差阈值Thdw的具体值可以适当设计。宽度差阈值Thdw也可以根据通常脉冲宽度Tw1或抑制脉冲宽度Tw2动态地确定。宽度差阈值Thdw也可以设为通常脉冲宽度Tw1乘以规定的系数(例如0.2)而得的值。
<观测模式的判别方法(3)>
这里,使用图18对观测模式的判别方法的其他例子进行说明。图18是表示作为前述的步骤S105而执行的观测模式判别处理的一个例子的流程图。图18所示的观测模式判别处理包含步骤S401~S405。
步骤S401是与前述的步骤S201相同的判定步骤。在通常脉冲宽度Tw1小于脉冲宽度阈值Thw的情况下,转移到步骤S402,将观测模式判定为通常模式。另一方面,在通常脉冲宽度Tw1为脉冲宽度阈值Thw以上的情况下,执行步骤S403。
步骤S403相当于基于通常上升时间Ta1与抑制上升时间Ta2的变化量(差)即上升时间差ΔTa来识别耦合噪声的种类的步骤。上升时间差ΔTa是从抑制上升时间Ta2减去通常上升时间Ta1而得的值。
图19及图20是用于说明步骤S403的技术思想的图。图19、图20的下侧图表中的实线图表表示基于通常受光发光处理的加法器7的输出水平的推移,虚线图表表示基于抑制受光发光处理的加法器7的输出水平的推移。在假设多重反射光与目标反射光耦合的情况下,如图19所示,抑制上升时间Ta2与通常上升时间Ta1之差为相对较小的值。这是因为,由于光路长度的关系,多重反射光不会耦合在目标反射光的前方。换言之,在耦合噪声是多重反射光的情况下,无论是在通常受光发光处理中,还是在抑制受光发光处理中,上升区间都是因目标反射光而产生的,因此通常上升时间Ta1与抑制上升时间Ta2之差变小。
另一方面,在目标反射光与接近体散射光成分耦合的情况下,如图20所示,抑制上升时间Ta2可能比通常上升时间Ta1长与接近体散射光对应的量。这是因为,在耦合噪声是接近体散射光的情况下,通常受光发光处理中的上升区间是因作为耦合噪声的接近体散射光而产生的。在耦合噪声是接近体散射光的情况下,与耦合噪声是多重反射光的情况相比,通常上升时间Ta1与抑制上升时间Ta2之差相对变大。也就是说,上升时间差ΔTa为规定值以上暗示着受到了接近体散射光的影响。
本公开的步骤S403是基于上述构思而创造的,在上升时间差ΔTa小于规定的上升时差阈值Thda的情况下,转移到步骤S404,将观测模式判定为多重反射光耦合模式。步骤S404相当于将观测到的受光脉冲视作受到了多重反射光的影响的步骤。
另一方面,在上升时间差ΔTa为上升时差阈值Thda以上的情况下,转移到步骤S405,将观测模式判定为散射光耦合模式。步骤S405相当于将耦合噪声视作接近体散射光的步骤。在步骤S403中使用的上升时差阈值Thda例如可以设为0.5纳秒、1.0纳秒等恒定值。另外,上升时差阈值Thda也可以根据在抑制受光发光处理中观测到的峰值强度Pq即抑制峰值强度Pq2或者在通常受光发光处理中观测到的上升速度动态确定。例如,也可以是抑制峰值强度Pq2越小,上升时差阈值Thda应用越大的值。
上述结构在一个侧面相当于根据通常上升时间Ta1与抑制上升时间Ta2的时间差是否小于规定值而切换在距离运算中使用的特征量的结构。即,在通常上升时间Ta1与抑制上升时间Ta2的时间差小于规定值的情况下,推断为产生了与多重反射光的耦合或者未产生与无用反射光的耦合,以上升判定时间Ta为基准计算距离。另一方面,在通常上升时间Ta1与抑制上升时间Ta2的时间差为规定值以上的情况下,推断为产生了与接近体散射光的耦合,以下降判定时间Tb为基准计算距离。运算中使用的上升判定时间Ta/下降判定时间Tb可以是通常受光发光处理中的观测值,也可以是抑制受光发光处理中的观测值。控制部2也可以如通过图13所描述的那样基于在通常受光发光处理中观测到的峰值强度Pq,切换使用哪一个受光发光处理中的观测值。
此外,上升时间差ΔTa可以是从通常上升时间Ta1减去抑制上升时间Ta2而得的值,也可以是其绝对值。上升时差阈值Thda只要根据上升时间差ΔTa的定义来调整即可。
另外,以上虽然描述了根据上升时间差ΔTa判定叠加噪声的种类的结构,但作为用于区分叠加噪声的种类的参数,也可以采用下降时间差。下降时间差是在通常受光发光处理中观测的下降时间Tb即通常下降时间与在抑制受光发光处理中观测的下降时间Tb即抑制下降时间之差。在叠加噪声是多重反射光的情况下,与叠加噪声是接近体散射光的情况相比,下降时间差可能变大。因此,控制部2可以基于下降时间差为规定值以上这一情况而将叠加噪声判定为多重反射光。
<关于效果等>
关于以上的光测距装置1,首先,控制部2使用通常脉冲宽度Tw1判定在通常受光发光处理中观测到的受光脉冲是否与无用反射光发生了耦合。此外,由于脉冲宽度变化量ΔTw也是根据通常脉冲宽度Tw1确定的参数,因此控制部2基于脉冲宽度变化量ΔTw进行上述判定的方式也包含在使用通常脉冲宽度Tw1判定有无与无用反射光的耦合的结构中。
通常脉冲宽度Tw1是能够通过信号分析进行提取的参数,不需要新的该参数提取用的特别的电路等。因此,根据上述结构,无需导入特别的结构,就能够判别受光脉冲是否受到了无用反射光的影响。
另外,通常脉冲宽度Tw1可能根据目标的反射特性或者与目标的距离而变动。鉴于这样的情况,现实中难以确定可以适合于所有场景的脉冲宽度阈值Thw。另外,在通过通常脉冲宽度Tw1与脉冲宽度阈值Thw的比较进行无用反射光耦合判定的结构中,根据状况,也可能出现无论是否是无用反射光耦合脉冲,都视作不是无用反射光耦合脉冲的情况。对于这样的课题,根据使用脉冲宽度变化量ΔTw进行无用反射光耦合判定处理的结构,能够抑制由目标的距离、反射特性引起的误判定。
另外,控制部2基于通过通常受光发光处理获得的脉冲信息与通过抑制受光发光处理获得的脉冲信息,识别与目标反射光耦合的无用反射光的类型。具体而言,控制部2使用峰值时间差ΔTp或上升时间差ΔTa判定与目标反射光耦合的无用反射光是否是接近体散射光。并且,在将与目标反射光耦合的无用反射光判定为接近体散射光的情况下,使用与通常模式不同的运算式/特征量运算距离值。
例如,在通常模式中,使用上升判定时间Ta运算距离,另一方面,在散射光耦合模式中,使用下降判定时间Tb运算距离。另外,例如,在通常模式中进行使用了脉冲宽度Tw的校正,另一方面,在散射光耦合模式中,不实施使用了脉冲宽度Tw的校正。根据该结构,能够减少因接近体散射光成分而将与目标的距离计算为比实际短的值的隐患。
而且,控制部2通过比较通过通常受光发光处理获得的脉冲信息与通过抑制受光发光处理获得的脉冲信息,判定与目标反射光耦合的无用反射光是否是多重反射光。并且,在将与目标反射光耦合的无用反射光判定为多重反射光的情况下,在距离运算中不使用通常脉冲宽度Tw1。根据该结构,能够减少因多重反射光成分而将与目标的距离计算为比实际长的值的隐患。
另外,在上述结构中,作为一个例子,在通常峰值强度Pq1小于规定值的情况下,使用通过通常受光发光处理获得的特征量进行距离运算,另一方面,在通常峰值强度Pq1为规定值以上的情况下,使用通过抑制受光发光处理获得的特征量进行距离运算。根据该结构,使用在相对难以饱和的条件下观测到的特征量进行距离运算。饱和期间越长,测距精度越可能变差。根据上述结构,可期待进一步提高测距精度的效果。
此外,作为用于抑制无用反射光的影响所引起的距离的误计算的其他结构即设想结构,也考虑充分减弱通常水平下的感测光的输出强度的结构,换言之是不进行通常水平下的受光发光处理而仅进行抑制受光发光处理的结构。该设想结构确实能够减少像素值饱和的隐患,进而可期待能够抑制无用反射波的影响。然而,若将作为通常水平的设定值减小到能够判别有无无用反射光的耦合的程度,则测距范围变短。对于这样的设想结构的课题,根据上述实施方式,能够在维持测距范围的同时提高每个像素的距离值的精度。
以上虽然说明了本公开的实施方式,但本公开并不限定于上述的实施方式,以下描述的各种变形例也包含在本公开的技术范围中,而且,除了下述以外,还可以在不脱离主旨的范围内进行各种变更来实施。例如,下述的各种补充、变形例等可以在不产生技术矛盾的范围内适当组合来实施。此外,对于具有与以上所述的部件相同的功能的部件,有时标注相同的附图标记并省略其说明。另外,在仅提及结构的一部分的情况下,对于其他部分,能够应用上述说明。
<关于装置的结构>
以上描述了通过抑制照射光的强度来实现抑制受光发光处理的方式,但抑制受光发光处理也可以通过使受光系统的感测灵敏度降低来实现。例如如图21所示,光测距装置1也可以具备配置于受光阵列5的前方且为能够切换透射率的结构的透射率调整面板11。作为透射率调整面板11,能够采用液晶面板。在该情况下,水平调整部F3通过在规定的通常水平与抑制水平之间动态地切换透射率调整面板11的透射率,实现通常受光发光处理和抑制受光发光处理。根据该结构,无需调整照射强度。当然,光测距装置1也可以构成为通过并行地执行照射强度的调整和受光灵敏度(感测灵敏度)的调整来实现通常受光发光处理和抑制受光发光处理。
<控制部的举动>
光测距装置1通常被设计成尽可能避免内部散射光到达受光阵列5。因此,作为接近体散射光的主要原因,实质上考虑是附着于照射窗91的外侧的污垢(沙、土、水滴、雪等)。这些附着物10是偶发地附着的,可以通过清洗来去除。因此,控制部2也可以构成为,在将叠加噪声判定为接近体散射光的情况下,执行清洗照射窗91的表面的清洗处理。清洗处理例如可以包括清洗液的吹送、擦拭器的驱动以及压缩空气的吹送中的一部分或者全部。
另外,接收到接近体散射光对应于损失了照射光的一部分。若照射光的强度损失,则担心感测距离降低。从这样的情况来看,控制部2也可以构成为,在判定为受到了接近体散射光的影响的情况下,将照射强度增加规定量。根据该结构,即使在照射窗91附着有附着物10的情况下,也能够减少感测距离降低的隐患。
控制部2也可以在判定为受到了接近体散射光的影响的情况下,向驾驶辅助ECU等输出表示检测性能受损或者未正常动作的警报信号。根据该结构,驾驶辅助ECU基于警报信号的输入,能够实施对行驶速度施加限制或者将驾驶权限移交给驾驶员等响应。警报信号也可以是指示停车或者越区切换的信号。
另外,控制部2也可以在判定为受到了接近体散射光的影响的情况下,将表示检测性能受损或者未正常动作的图像显示于车载显示器,或者从扬声器语音输出上述消息。根据该结构,乘员容易识别到照射窗91的外表面部处于需要清洗的状态。进而,容易迅速进行为了清洗而停车等处置。也就是说,在自动运行装置中,容易适当实施用于使系统正常发挥功能的维护。
受到了接近体散射光的影响这一情况的通知对象并不限于乘员,也可以是处于中心等车辆外部的操作人员等。控制部2也可以构成为,在判定为受到了接近体散射光的影响的情况下,通过与车载通信机配合,向外部服务器/中心/周边车辆无线发送警报信号。
控制部2也可以构成为,在感测到多重反射光的情况下也同样向其他ECU、外部服务器/中心、周边车辆发送警报信号。在感测到多重反射光的情况下输出的警报信号的内容可以与感测到接近体散射光的情况相同,也可以不同。在感测到多重反射光的情况下输出的警报信号的内容也可以是表示距离精度/可信度降低的信号。
另外,控制部2也可以构成为,在感测到多重反射光的情况下,输出表示距离精度/可信度降低的图像或语音消息。根据该结构,乘员容易识别光测距装置1的工作状态。此外,作为接收到多重反射光的情况的一个例子,可列举高反射物存在于相对较近的位置的情况。可以将上述的感测到多重反射光的情况改称为高反射物存在于距光测距装置1规定距离以内的位置的情况。高反射物是回归性反射物。
另外,也可以是,在由外部装置通过分析车载相机等的图像而在光测距装置1的附近区域检测出被定义为高反射物的物体的情况下,从该外部装置向光测距装置1输入表示存在高反射物的信号。光测距装置1也可以基于来自外部的上述输入信号,动态地变更观测模式的判别式。光测距装置1也可以在从外部通知了存在高反射物的情况下,变更与观测模式的判别相关的各种阈值的设定值,以便容易判定为接收到多重反射光。
<附言>
本公开所记载的装置、系统以及它们的方法也可以通过下述专用计算机来实现:该专用计算机构成被编程为执行用计算机程序具体化的一个或多个功能的处理器。另外,本公开所记载的装置及其方法也可以使用专用硬件逻辑电路来实现。而且,本公开所记载的装置及其方法也可以通过下述一个以上的专用计算机来实现:该一个以上的专用计算机通过执行计算机程序的处理器与一个以上的硬件逻辑电路的组合构成。例如,光测距装置1所具备的功能的一部分或者全部也可以作为硬件而实现。将某功能作为硬件而实现的方式包括使用一个或多个IC等实现的方式。作为处理器(运算核心),可以采用CPU、MPU、GPU、DFP(Data Flow Processor:数据流处理器)等。另外,光测距装置1所具备的功能的一部分或者全部也可以组合多个种类的运算处理装置来实现。光测距装置1所具备的功能的一部分或者全部也可以使用片上系统(SoC:System-on-Chip)、FPGA、ASIC等来实现。FPGA是Field-Programmable Gate Array的缩写。ASIC是Application Specific Integrated Circuit的缩写。
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暂时有形记录介质(non-transitory tangible storage medium)。作为程序的保存介质,能够采用HDD(Hard-disk Drive:硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive:固态驱动器)、闪存等。
Claims (19)
1.一种光测距装置,该光测距装置使用光到目标的往返时间检测与所述目标的距离,其特征在于,具备:
照射部(4),该照射部朝向规定的检测对象方向照射具有规定波长的光即感测光;
配置为矩阵状的多个光检测器(5s),该多个光检测器对所述感测光进行响应;
水平调整部(F3),该水平调整部将从所述照射部输出的所述感测光的照射强度或者多个所述光检测器的感测灵敏度从规定的通常水平向比所述通常水平小规定量的抑制水平切换;
峰值检测部(8),该峰值检测部基于所述光检测器的响应数的时间序列数据,检测所述感测光被物体反射而返回的光即反射光所对应的受光脉冲及该受光脉冲的峰值;
脉冲信息取得部(F2),该脉冲信息取得部是取得对与所述峰值检测部检测出的所述受光脉冲相关的规定的特征量进行表示的数据集作为脉冲信息的结构,取得应用所述通常水平的情况下的所述脉冲信息即通常脉冲信息和应用所述抑制水平的情况下的所述脉冲信息即抑制脉冲信息;以及
距离运算部(F4),该距离运算部基于所述通常脉冲信息和所述抑制脉冲信息,计算与所述目标的距离值。
2.根据权利要求1所述的光测距装置,其特征在于,
所述通常脉冲信息至少包含脉冲宽度,
所述距离运算部构成为进行如下处理:
基于关于作为处理对象的所述受光脉冲即对象脉冲的所述通常脉冲信息中包含的所述脉冲宽度的值,判定该对象脉冲是否是在来自所述目标的反射光中耦合了无用反射光的脉冲;以及
根据所述对象脉冲是否是在来自所述目标的反射光中耦合了所述无用反射光的脉冲,变更用于计算所述距离值的运算式及特征量中的至少某一方。
3.根据权利要求2所述的光测距装置,其特征在于,
所述距离运算部构成为进行如下处理:
基于关于所述对象脉冲的所述通常脉冲信息中包含的脉冲宽度为规定值以上这一情况,判定为所述对象脉冲是在来自所述目标的反射光中耦合了所述无用反射光的脉冲。
4.根据权利要求2或3所述的光测距装置,其特征在于,
所述抑制脉冲信息中包含脉冲宽度,
所述距离运算部进行如下处理:
基于关于所述对象脉冲的所述通常脉冲信息中包含的脉冲宽度与所述抑制脉冲信息中包含的脉冲宽度之差为规定值以上这一情况,判定为所述对象脉冲是在来自所述目标的反射光中耦合了所述无用反射光的脉冲。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的光测距装置,其特征在于,
所述距离运算部构成为进行如下处理:
在判定为所述对象脉冲是在来自所述目标的反射光中耦合了所述无用反射光的脉冲的情况下,通过比较关于所述对象脉冲的所述通常脉冲信息与所述抑制脉冲信息,判别所述无用反射光的种类;以及
根据所判定出的所述无用反射光的种类,变更用于计算所述距离值的运算式及特征量中的至少某一方。
6.根据权利要求5所述的光测距装置,其特征在于,
在所述通常脉冲信息及所述抑制脉冲信息中,分别包含从照射所述感测光开始到观测到峰值为止的时间即峰值到来时间(Tp),
所述距离运算部构成为进行如下处理:
在判定为所述对象脉冲是在来自所述目标的反射光中耦合了所述无用反射光的脉冲的情况下,通过比较关于所述对象脉冲的所述通常脉冲信息中包含的所述峰值到来时间与所述抑制脉冲信息中包含的所述峰值到来时间,判别所述无用反射光即耦合噪声的种类。
7.根据权利要求6所述的光测距装置,其特征在于,
在所述通常脉冲信息及所述抑制脉冲信息中,除了所述峰值到来时间之外,还分别包含所述受光脉冲的强度变为阈值以上的上升判定时间(Ta)和表示所述受光脉冲的强度变为所述阈值以下的定时的下降判定时间(Tb),
所述距离运算部构成为进行如下处理:
通过比较关于所述对象脉冲的所述通常脉冲信息中包含的所述峰值到来时间与所述抑制脉冲信息中包含的所述峰值到来时间,判别所述耦合噪声是否与照射窗上的附着物处或壳体内部的散射光即接近体散射光相符,
在判定为所述耦合噪声是接近体散射光的情况下,使用所述下降判定时间计算所述距离值,
另一方面,在判定为所述耦合噪声不是接近体散射光的情况下,使用所述上升判定时间计算所述距离值。
8.根据权利要求5所述的光测距装置,其特征在于,
在所述通常脉冲信息及所述抑制脉冲信息中,分别包含所述受光脉冲的强度变为阈值以上的上升判定时间(Ta),
所述距离运算部构成为进行如下处理:
在判定为所述对象脉冲是在来自所述目标的反射光中耦合了所述无用反射光的脉冲的情况下,通过比较关于所述对象脉冲的所述通常脉冲信息中包含的所述上升判定时间与所述抑制脉冲信息中包含的所述上升判定时间,判别所述无用反射光即耦合噪声的种类。
9.根据权利要求8所述的光测距装置,其特征在于,
在所述通常脉冲信息及所述抑制脉冲信息中,除了所述上升判定时间之外,还分别包含表示所述受光脉冲的强度变为所述阈值以下的定时的下降判定时间(Tb),
所述距离运算部构成为进行如下处理:
通过比较关于所述对象脉冲的所述通常脉冲信息中包含的所述上升判定时间与所述抑制脉冲信息中包含的所述上升判定时间,判别所述耦合噪声是否与照射窗上的附着物处或壳体内部的散射光即接近体散射光相符,
在判定为所述耦合噪声是接近体散射光的情况下,使用所述下降判定时间计算所述距离值,
另一方面,在判定为所述耦合噪声不是接近体散射光的情况下,使用所述上升判定时间计算所述距离值。
10.根据权利要求2至4中任一项所述的光测距装置,其特征在于,
所述距离运算部构成为进行如下处理:
在判定为所述对象脉冲是在来自所述目标的反射光中耦合了所述无用反射光的脉冲的情况下,通过比较关于所述对象脉冲的所述通常脉冲信息与所述抑制脉冲信息,判别与来自所述目标的反射光耦合的所述无用反射光即耦合噪声是否与照射窗上的附着物处或壳体内部的散射光即接近体散射光相符,
根据所述耦合噪声是否是接近体散射光,变更用于计算所述距离值的运算式及特征量中的至少某一方。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的光测距装置,其特征在于,
在所述通常脉冲信息中,包含表示所述受光脉冲的强度变为阈值以上的定时的上升判定时间,
所述距离运算部构成为进行如下处理:
在判定为所述对象脉冲是因未耦合所述无用反射光的来自所述目标的反射光而产生的脉冲的情况下,使用所述通常脉冲信息中包含的所述上升判定时间计算所述距离值。
12.根据权利要求11所述的光测距装置,其特征在于,
所述距离运算部构成为进行如下处理:
在判定为所述对象脉冲是因未耦合所述无用反射光的来自所述目标的反射光而产生的脉冲的情况下,通过对使所述上升判定时间乘以光速的一半而得的值进行与所述脉冲宽度相应的校正,确定所述距离值,
另一方面,在判定为所述对象脉冲是在来自所述目标的反射光中耦合了所述无用反射光的脉冲的情况下,不实施使用所述脉冲宽度进行的校正。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的光测距装置,其特征在于,
在所述通常脉冲信息中,包含表示峰值处的强度的峰值强度,
所述距离运算部构成为进行如下处理:
在所述通常脉冲信息中包含的所述峰值强度为规定值以上的情况下,使用所述抑制脉冲信息运算所述距离值,
另一方面,在所述通常脉冲信息中包含的所述峰值强度小于规定值的情况下,使用所述通常脉冲信息运算所述距离值。
14.根据权利要求1所述的光测距装置,其特征在于,
在所述通常脉冲信息及所述抑制脉冲信息中,分别包含所述受光脉冲变为规定的阈值以上的上升判定时间(Ta),
所述距离运算部构成为进行如下处理:
根据关于作为处理对象的所述受光脉冲即对象脉冲的所述通常脉冲信息中包含的所述上升判定时间与所述抑制脉冲信息中包含的所述上升判定时间之差即上升时间差是否小于规定值,变更用于计算所述距离值的运算式及特征量中的至少某一方。
15.根据权利要求14所述的光测距装置,其特征在于,
在所述通常脉冲信息及所述抑制脉冲信息中,作为所述上升判定时间(Ta)以外的参数,分别包含表示所述受光脉冲的强度变为所述阈值以下的定时的下降判定时间(Tb)和从照射所述感测光开始到观测到峰值为止的时间即峰值到来时间(Tp)中的至少某一方,
所述距离运算部构成为进行如下处理:
在所述上升时间差小于规定值的情况下,使用所述上升判定时间计算所述距离值,
另一方面,在所述上升时间差为所述规定值以上的情况下,使用所述上升判定时间以外的参数计算所述距离值。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的光测距装置,其特征在于,
所述距离运算部构成为进行如下处理:
在应用了所述抑制水平时,没有观测到在从以所述通常水平照射所述感测光起的规定时间以内观测到的所述受光脉冲的情况下,将该受光脉冲视作是因无用反射光而产生的脉冲。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的光测距装置,其特征在于,
所述距离运算部构成为进行如下处理:
通过比较所述通常脉冲信息与所述抑制脉冲信息,检测照射窗上的附着物;以及
在检测出所述照射窗上的附着物的情况下,执行用于清洗所述照射窗的处理。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的光测距装置,其特征在于,
所述距离运算部构成为进行如下处理:
通过比较所述通常脉冲信息与所述抑制脉冲信息,检测照射窗上的附着物;以及
在检测出所述照射窗上的附着物的情况下,执行将所述照射窗上附着有附着物这一情况通知给乘员、存在于车辆外部的操作人员或者其他装置的处理。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的光测距装置,其特征在于,
所述距离运算部构成为进行如下处理:
通过比较所述通常脉冲信息与所述抑制脉冲信息,判定是否是容易接收多重反射光的状况;以及
在判定为是容易接收所述多重反射光的状况的情况下,执行将与所述目标的测距精度降低这一情况通知给乘员、存在于车辆外部的操作人员或者其他装置的处理。
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