DE102019216085A1

DE102019216085A1 - Laserabstandsmessvorrichtung

Info

Publication number: DE102019216085A1
Application number: DE102019216085.9A
Authority: DE
Inventors: Shumpei Kameyama; Masaharu Imaki; Yusuke Ito; Takayuki Yanagisawa; Masahiro Kawai; Yosuke Takagawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-10-23
Filing date: 2019-10-18
Publication date: 2020-04-23
Also published as: JP6824236B2; US20200124729A1; JP2020067315A

Abstract

Um eine Laserabstandsmessvorrichtung bereitzustellen, die einen geeigneten messbaren Abstand gemäß dem Objektabstand und der Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers und eine schnelle Antwort auf eine Abstandsdetektion realisieren kann, ohne die Gerätekonfiguration kompliziert zu gestalten. Eine Laserabstandsmessvorrichtung (10) ist vorgesehen mit einer Lichtempfangseinheit (13), die ein reflektiertes Licht eines durch ein Objekt reflektierten Laserstrahls empfängt und ein Lichtempfangssignal ausgibt; und eine Abstandsberechnungseinheit (15), die einen Objektabstand, welches ein Abstand zu dem Ost, basierend auf dem emittierten Laserstrahl und dem Lichtempfangssignal berechnet, wobei die Abstandsberechnungseinheit (50) eine Lichtempfangsempfindlichkeit des Lichtempfangssignals basierend auf einer Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers und dem Objektabstand verändert.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Laserabstandsmessvorrichtung.
Zuvor war die Laserabstandsmessvorrichtung bekannt, wobei ein Lichtstrahl wie beispielsweise ein Laserstrahl auf das Messobjekt gestrahlt wird, und der Abstand zu dem Objekt basierend auf dem reflektierten Licht gemessen wird, welches von dem Objekt reflektiert wird. Als eine solche Laserabstandsmessvorrichtung gibt es die Laserabstandsmessvorrichtung eines Scantyps, welche den von der Strahlquelle emittierten Laserstrahl in dem bestimmten Bereich scannt, durch die Scanvorrichtung . Allerdings werden manche von konventionellen Laserabstandsmessvorrichtungen bei einer festen Vorrichtungsbedingung betrieben. Beispielsweise ist es schwierig, die Pulslaserstrahlquelle derart zu betreiben, dass Licht mit einer hohen Leistung und einer hohen Frequenz emittiert wird, aus dem Gesichtspunkt der Zuverlässigkeit der Laserstrahlquelle selbst. Es gibt eine Grenze zum Messen des Abstands zu dem weit entfernten Messobjekt, und es gibt eine Grenze in der Punktanzahl, die in einem Frame von dem Startpunkt bis zu dem Endpunkt des Scanfelds erhalten wird. Entsprechend gibt es ein Problem darin, dass die Abstandsmessleistung, die Auflösung, die Sensitivität (Empfindlichkeit), die Detektionszeit und etwas Ähnliches festgelegt sind.
Um dieses Problem zu lösen, wird in der Technologie aus JP H07-191148 A der Laserstrahl vor dem Fahrzeug abgestrahlt und empfängt eine Vielzahl von Fotodetektoren das reflektierte Licht aus entsprechenden unterschiedlichen Richtungen in der horizontalen Richtung gleichzeitig. Weiter werden eine Vielzahl von Fotodetektoren in einer beliebigen Kombination ausgewählt und wird die Lichtempfangsempfindlichkeit durch Hinzufügen und Ausgeben der Lichtempfangssignale erhöht, welche von den ausgewählten Fotodetektoren ausgegeben werden.
In der Technologie der JP 2015-135272 A , ist die Laserabstandsmessvorrichtung an einem Fahrzeug angebracht und besteht aus einer Vielzahl von Fotodetektoren. Um eine Richtung, bei der das Lichtempfangssignal nicht detektiert wird, wird durch Erhöhen der Integrationsfrequenz der Lichtempfangssignale gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit ein SNR (Signal-zu-Rausch-Verhältnis) des Lichtempfangssignals verbessert und die Lichtempfangsempfindlichkeit wird entsprechend eingestellt.
Zusammenfassung
Allerdings gibt es nachstehendes Problem bei den konventionellen Laserabstandsmessvorrichtungen, die die oben genannte JP H07-191148 A und JP 2015-135272 A umfassen. Die konventionelle Laserabstandsmessvorrichtung wird bei der bestimmten festen Vorrichtungsbedingung betrieben und dieses verursacht kein Problem, wenn ein notwendiges SNR bei dieser Bedingung erhalten wird. Allerdings, wenn das Objekt in einem langen Abstand vorhanden ist und der optische Reflexionsgrad gering ist, oder wenn das Wetter schlecht ist, wie beispielsweise bei Regen oder Nebel, wird ein ausreichendes SNR nicht notwendigerweise erhalten. In JP H07-191148 A wird vorgeschlagen die von einer Vielzahl von Fotodetektoren ausgegebenen Empfangssignale hinzuzufügen und die Lichtempfangsempfindlichkeit zu erhöhen. Allerdings gibt es ein Problem darin, dass die Kosten und eine Größe der Vorrichtung erhöht werden, um eine Vielzahl von Fotodetektoren einzurichten.
In dem Fall der Laserabstandsmessvorrichtung, welche an dem sich bewegenden Körper wie beispielsweise dem Fahrzeug angebracht ist und für eine sichere Fahrt verwendet wird, wie beispielsweise eine Kollisionsvermeidung mit dem Körper (Person, anderes Fahrzeug, Hindernis oder etwas Ähnliches), der das Messobjekt ist, hängt ein optimaler Betrieb von der Bewegungsposition des sich bewegenden Körpers ab. Beispielsweise, wenn die Fahrgeschwindigkeit langsam ist wie beispielsweise bei einem Fahren auf einer allgemeinen Straße, wird das Messobjekt der Körper bei einem kurzen Abstand. Wenn die Fahrgeschwindigkeit schnell ist, wie beispielsweise ein Fahren auf der Autobahn, wird das Messobjekt der Körper bei einem langen Abstand. Allerdings wird in JP 2015-135 272 A um die Richtung, bei welcher das Lichtempfangssignal nicht detektiert wird, die Signalintegrationsfrequenz gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht und ein SNR wird verbessert. Allerdings, falls die Integrationsfrequenz erhöht wird, wird die Abstandsmesserate in jeder Richtung reduziert, bei welcher Licht transmittiert und empfangen wird. Entsprechend tritt eine Verzögerung in der Detektionszeit des Körpers bei dem kurzen Abstand auf und es gibt ein Problem darin, dass der Körper, der das Messobjekt wird, nicht in einer geeigneten Zeit detektiert werden kann.
In Anbetracht des vorstehenden Stands der Technik ist es wünschenswert eine Laserabstandsmessvorrichtung bereitzustellen, welche einen geeigneten messbaren Abstand gemäß dem Objektabstand und der Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers und eine schnelle Antwort einer Abstandsdetektion realisieren kann, ohne dass eine Gerätekonfiguration kompliziert wird.
Eine an einem sich bewegenden Körper angebracht Laserabstandsmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst:

eine Laserstrahlerzeugungseinheit, die einen Laserstrahl emittiert;
eine Lichtempfangseinheit, die ein reflektiertes Licht des durch ein Objekt reflektierten Laserstrahls empfängt und ein Lichtempfangssignal ausgibt; und
eine Abstandsberechnungseinheit, die einen Objektabstand, welches ein Abstand zu dem Objekt ist, basierend auf dem emittierten Laserstrahl und dem Lichtempfangssignal berechnet,
wobei die Abstandsberechnungseinheit eine Lichtempfangsempfindlichkeit des Lichtempfangssignals basierend auf einer Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers und dem Objektabstand verändert.

Gemäß der Laserabstandsmessvorrichtung der vorliegenden Offenbarung, da die Lichtempfangsempfindlichkeit des Lichtempfangssignals basierend auf dem Objektabstand und der Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers verändert wird, ist es möglich den geeigneten messbaren Abstand und der Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers zu realisieren, und die schnelle Antwort einer Abstandsdetektion kann realisiert werden, ohne dass die Gerätekonfiguration kompliziert wird.
Figurenliste

1 ist eine Figur, die eine schematische Konfiguration der Laserabstandsmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
2 ist eine Figur, die ein schematisches Diagramm der Laserabstandsmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
3 ist eine Figur zum Erläutern des MEMS Spiegels gemäß Ausführungsform 1;
4 ist ein Zeitablaufsdiagramm zur Erläuterung des Betriebsstroms des MEMS Spiegels gemäß Ausführungsform 1;
5 ist eine Figur zum Erläutern des Bestrahlungswinkelbereichs der auf- und ab-Richtung und der rechts- und links-Richtung gemäß Ausführungsform 1;
6 ist ein Hardwarekonfigurationsdiagramm der Steuereinheit gemäß Ausführungsform 1;
7 ist eine Figur zum Erläutern einer Detektion des Abstands zu dem Körper gemäß Ausführungsform 1.
8 ist ein Zeitablaufsdiagramm zum Erläutern des Strahlquellensignals und des Lichtempfangssignals gemäß Ausführungsform 1;
9 ist eine Figur zum Erläutern des Verhaltens des Lichtempfangssignals, wenn der Laserstrahl rechts und links gemäß Ausführungsform 1 gescannt wird;
10 ist ein Zeitablaufsdiagramm zum Erläutern des Verhaltens des Lichtempfangssignals gemäß einem Vergleichsbeispiel;
11 ist ein Zeitablaufsdiagramm zum Erläutern des Integrationsverhaltens des Lichtempfangssignals gemäß Ausführungsform 1;
12 ist eine Figur zum Erläutern der Einstelldaten der Verarbeitungsfrequenz gemäß Ausführungsform 1;
13 ist ein Zeitablaufsdiagramm zur Erläuterung der Zeitverschiebung des Lichtempfangssignals gemäß Ausführungsform 1;
14 ist ein Zeitablaufsdiagramm zum Erläutern der Zeitverschiebung des Lichtempfangssignals gemäß Ausführungsform 1;
15 ist ein Schaltkreisdiagramm zur Erläuterung des Verstärkungsregelung Schaltkreises gemäß Ausführungsform 2;
16 ist eine Figur zum Erläutern der Einstelldaten der Umwandlungsverstärkung und der Pulsbreite gemäß Ausführungsform 2;
17 ist ein Zeitablaufsdiagramm zum Erläutern des Verhaltens des Lichtempfangssignals gemäß Ausführungsform 2; und
18 ist ein Zeitablaufsdiagramm zum Erläutern des Verhaltens des Lichtempfangssignals gemäß Ausführungsform 2.

Detailbeschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsform 1
Eine Laserabstandsmessvorrichtung 10 gemäß Ausführungsform 1 wird mit Bezug zu den Figuren erläutert. 1 ist ein Blockdiagramm, welches die schematische Konfiguration der Laserabstandsmessvorrichtung 10 zeigt. 2 ist ein schematisches Diagramm, das die schematische Anordnung und Konfiguration des optischen Systems der Laserabstandsmessvorrichtung 10 zeigt. Die Laserabstandsmessvorrichtung 10 wird ebenso ein LiDAR (Light Detection and Ranging bzw. Lichtdetektion und Durchlaufen) oder Laserradar bezeichnet. Die Laserabstandsmessvorrichtung 10 ist an einem Fahrzeug als ein sich bewegender Körper angebracht und strahlt einen Laserstrahl L1 nach vorne von dem sich bewegenden Körper durch einen zweidimensionalen Scan ab und misst einen Abstand zu dem Objekt, welches sich vor dem sich bewegenden Körper befindet, von der Laserabstandsmessvorrichtung 10 (dem sich bewegenden Körper).
Die Laserabstandsmessvorrichtung 10 ist mit einer Laserstrahlerzeugungseinheit 11, einer Scanvorrichtung 12, eine Lichtempfangseinheit 13, einer Scansteuereinheit 14, eine Abstandsberechnungseinheit 15 und etwas Ähnlichem versehen. Wie später beschrieben wird, ist die Steuereinheit 20 mit der Scansteuereinheit 14 und der Abstandsberechnungseinheit 15 versehen. Die Laserstrahlerzeugungseinheit 11 emittiert den Laserstrahl L1. Die Scanvorrichtung 12 ist eine Vorrichtung, welche den Bestrahlungswinkel des Laserstrahls L1 verändert. Die Scansteuereinheit 14 steuert die Scanvorrichtung 12 und scannt den Bestrahlungswinkel des Laserstrahls periodisch. Die Lichtempfangseinheit 13 empfängt ein reflektiertes Licht L2 des durch das Objekt reflektierten Laserstrahls und gibt ein Lichtempfangssignal aus. Die Abstandsberechnungseinheit 15 berechnet einen Objektabstand, welches ein Abstand zu dem Objekt ist, basierend auf dem emittierten Laserstrahl L1 und dem Lichtempfangssignal.
Laserstrahlerzeugungseinheit 11
Die Laserstrahlerzeugungseinheit 11 emittiert den Laserstrahl L1. Die Laserstrahlerzeugungseinheit 11 ist mit einer Laserstrahlquelle 111 und einem Laserstrahlquellenbetriebsschaltkreis 112 versehen. Der Laserstrahlquellenbetriebsschaltkreis 112 erzeugt einen Puls aus einem Ausgangssignal (Strahlquellensignal), welches bei einem Pulszyklus C p eingeschaltet wird, wie in 8 gezeigt. Die Laserstrahlquellenbetriebsschaltung 112 erzeugt das Pulsformausgangssignal basierend auf einem Befehlssignals von einer Lichttransmission- und Empfangssteuereinheit 16, welche nachstehend beschrieben wird. Wenn das von dem Laserstrahlquellenbetriebsschaltkreis 112 transmittierte Ausgangssignal eingeschaltet wird, erzeugt die Laserstrahlquelle 111 den Laserstrahl L1 mit einer Nahinfrarot-Wellenlänge, und emittiert diesen in Richtung der Scanvorrichtung 12. Der von der Laserstrahlquelle 111 emittierte Laserstrahl L1 tritt durch einen Sammelspiegel 133 hindurch, der zwischen der Laserstrahlquelle 111 und der Scanvorrichtung 12 angeordnet ist.
Scanvorrichtung 12
Die Scanvorrichtung 12 verändert den Bestrahlungswinkel des Laserstrahls L1. In der vorliegenden Ausführungsform verändert die Scanvorrichtung 12 einen Bestrahlungswinkel des Laserstrahls L1, welcher vor dem sich bewegenden Körper, in eine rechts- und links-Richtung und eine auf- und ab-Richtung mit Bezug zu einer Fahrtrichtung (einer Bestrahlungsmittellinie) des sich bewegenden Körpers abgestrahlt wird. Die Scanvorrichtung 12 ist mit einem beweglichen Spiegel 121 und einem Spiegelbetriebsschaltkreis 122 versehen. Wie in 2 gezeigt, geht der von der Laserstrahlquelle 111 emittierte Laserstrahl L1 durch den Sammelspiegel 133 hindurch und wird durch den beweglichen Spiegel 121 reflektiert und geht dann durch das in dem Gehäuse 9 vorgesehene Durchgangsfenster 19 hindurch und wird nach vorne von dem sich bewegenden Körper bei einem Bestrahlungswinkel gemäß einem Winkel des beweglichen Spiegels 121abgestrahlt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der bewegliche Spiegel 121 ein MEMS Spiegel 121 (Mikro-ElektroMechanische-Systeme). Wie in 3 gezeigt, ist der MEMS Spiegel 121 mit einer Rollvorrichtung versehen, die einen Spiegel 121a um eine erste Achse C1 und eine zweite Achse C2, welche senkrecht zu einander sind, dreht. Der MEMS Spiegel 121 ist mit einem inneren Rahmen 121b einer rechteckigen Plattenform versehen, welche mit dem Spiegel 121a vorgesehen ist, einem Zwischenrahmen 121c einer rechteckigen Plattenform, die außerhalb des inneren Rahmens 121b angeordnet ist, und einen äußeren Rahmen 121b einer rechteckigen Plattenform, der außerhalb des Zwischenrahmens 121c angeordnet ist. Der äußere Rahmen 121b ist an einem Körper des MEMS Spiegels 121 befestigt.
Der äußere Rahmen 121b und der Zwischenrahmen 121c sind rechts und links durch zwei erste Drehstäbe 121b verbunden, die eine Drehelastizität aufweisen. Der Zwischenrahmen 121c ist um eine erste Achse C1 gedreht, welche die zwei ersten Drehstäbe 121b verbindet, mit Bezug zu dem äußeren Rahmen 121b. Wenn dieser um die erste Achse C1 in einer ersten Seite oder der anderen Seite gedreht ist, verändert sich der Bestrahlungswinkel des Laserstrahls L1 zu der auf- oder der ab-Seite. Der Zwischenrahmen 121c und der Innenrahmen 121b sind auf und ab durch zwei zweite Drehstäbe 121f verbunden, welche eine Elastizität aufweisen. Der innere Rahmen 121b ist um eine zweite Achse C2 gedreht, welche die zwei zweiten Drehstäbe 121f verbindet, mit Bezug zu dem Zwischenrahmen 121c. Wenn dieser um die zweite Achse C2 in einer Seite oder der anderen Seite gedreht ist, verändert sich der Bestrahlungswinkel des Laserstrahls L1 zur linken Seite oder zur rechten Seite.
Eine ringförmige erste Spule 121b entlang des Rahmens ist in dem Zwischenrahmen 121c vorgesehen. Ein erster Elektrodenblock 121h, der mit der ersten Spule 121b verbunden ist, ist in dem äußeren Rahmen 121b vorgesehen. Eine ringförmige zweite Spule 121a die entlang des Rahmens ist in dem inneren Rahmen 121b vorgesehen. Ein zweiter Elektrodenblock 121j, der mit der zweiten Spule 121b verbunden ist, ist in dem äußeren Rahmen 121b vorgesehen. Ein Permanentmagnet (nicht gezeigt) ist in dem MEMS Spiegel 121 vorgesehen. Wenn ein positiver oder negativer Strom in die erste Spule 121g fließt, tritt die Lorentzkraft auf, welche den Zwischenrahmen 121c um die erste Achse C1 zu einer Seite oder der anderen Seite verdreht. Und der Drehwinkel ist proportional zu der Größe des Stroms. Wenn ein positiver oder negativer Strom in die zweite Spule 121a die fließt, tritt die Lorentzkraft auf, die den inneren Rahmen 121b und die zweite Achse C2 zu einer Seite oder der anderen Seite verdreht. Und der Drehwinkel ist proportional zu der Größe des Stroms.
Wie in der oberen Zeile des Zeitablaufsdiagramm von 4 gezeigt, führt der Spiegelbetriebsschaltkreis 122 einen Strom, welcher zwischen einem positiven ersten maximal Stromwert Imx1 und einem negativen ersten minimalen Stromwert Imn1 bei einer ersten Periode T1 oszilliert, zu der ersten Spule 121g über den ersten Elektrodenblock 121h zu, gemäß dem Befehlssignal der Scansteuereinheit 14. Die erste Periode T1 ist eine Periode für einen Frame des zweidimensionalen Scans. Die Vibrationswellenformsignal des Stroms ist eine Sägezahn-Welle, eine Dreieckswelle oder etwas Ähnliches. Wie in 5 gezeigt, oszilliert der Laserstrahl zwischen einem maximalen Bestrahlungswinkel θUDmx der auf und ab Richtung, zugehörend zu dem positiven ersten maximalen Stromwert Imx1, und einem minimalen Bestrahlungswinkel θUDmn der auf und ab Richtung, zugehörend zu dem negativen ersten minimalen Stromwert Imn1 bei der ersten Periode T1. Der erste maximale Stromwert Imx1 und der erste minimale Stromwert Imn1 können entsprechend der Betriebsbedingung verändert werden.
Wie in der unteren Zeile des Graphen aus 4 gezeigt, führt der Spiegelbetriebsschaltkreis 122 einen Strom, der zwischen einem positiven zweiten maximalen Stromwert Imx2 und einem negativen zweiten minimalen Stromwert Imn2 bei der zweiten Periode T2 oszilliert, zu der zweiten Spule 121a über den zweiten Elektrodenblock 121j zu, gemäß dem Befehlssignal der Scansteuereinheit 14. Die zweite Periode T2 ist auf einen Wert eingestellt, der kürzer als die erste Periode T1 ist, und ist auf einen Wert eingestellt, der durch Dividieren der ersten Periode T1 durch eine umgekehrte Scanfrequenz der rechts und links Richtung in einem Frame erhalten ist. Die Vibrationswellenform des Stroms ist eine Sinuswelle, eine Rechteckwelle oder etwas Ähnliches. Wie in 5 gezeigt, oszilliert der Laserstrahl zwischen einem maximalen Bestrahlungswinkel θLRmx der rechts und links Richtung, zugehörend zu dem positiven zweiten maximalen Stromwert Imx2, und einem minimalen Bestrahlungswinkel θLRmn der rechts und links Richtung, zugehörend zu dem negativen zweiten minimalen Stromwert Imn2 bei der zweiten Periode T2. Der zweite maximale Stromwert Imx2 und der zweite minimale Stromwert Imn2 kann entsprechend der Betriebsbedingung verändert werden.
Lichtempfangseinheit 13
Die Lichtempfangseinheit 13 empfängt ein reflektiertes Licht L2 des durch das Objekt vor dem sich bewegenden Körper reflektierten Laserstrahls und gibt ein Lichtempfangssignal aus. Die Lichtempfangseinheit 13 ist mit einem Lichtdetektor 131, einem Lichtdetektorsteuerschaltkreis 132 und einem Sammelspiegel 133 versehen. Wie in 2 gezeigt, tritt das durch das Objekt 40 vor dem sich bewegenden Körper reflektierte Licht L2 durch das Durchtrittsfenster 19 hindurch und wird durch den beweglichen Spiegel 121 reflektiert und dann wird dieses durch den Sammelspiegel 133 reflektiert und tritt in den Lichtdetektor 131 ein.
Der Lichtdetektor 131 ist mit einer APD (Lawinen-Fotodiode) und etwas Ähnlichem als einen Fotodetektor versehen und gibt das Lichtempfangssignal gemäß dem empfangenen reflektierten Licht L2 aus. Der Lichtdetektorsteuerschaltkreis 132 steuert einen Betrieb des Lichtdetektors 131 basierend auf dem Befehlssignal von der Lichttransmission- und Empfangssteuereinheit 16. Das von dem Lichtdetektor 131 ausgegebene Lichtempfangssignal wird in die Steuereinheit eingegeben (die Abstandsberechnungseinheit 15).
Steuereinheit 20
Die Laserabstandsmessvorrichtung 10 ist mit einer Steuereinheit 20 versehen. Die Steuereinheit 20 ist mit funktionalen Abschnitten wie beispielsweise der Scansteuereinheit 14, der Abstandsberechnungseinheit 15, der Lichttransmission- und Empfangssteuereinheit 16 und etwas Ähnlichem versehen. Jede Funktion der Steuereinheit 20 wird durch in der Steuereinheit 20 vorgesehene Verarbeitungsschaltkreise realisiert. Insbesondere, wie in 6 gezeigt, ist die Steuereinheit 20 mit, als Verarbeitungsschaltkreise, einem arithmetischen Prozessor (Computer) 90 wie beispielsweise einer CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), Speichervorrichtungen 91, welche Daten mit dem arithmetischen Prozessor 90 austauschen, einem Eingangs- und Ausgangsschaltkreis 92, welcher externe Signale an den arithmetischen Prozessor 90 ein und ausgibt, eine externe Kommunikationsvorrichtung 93, welche eine Datenkommunikation mit einer externen Vorrichtung der Laserabstandsmessvorrichtung 10 und etwas Ähnlichem ausführt.
Als der arithmetischen Prozessor 90 können ein ASIC (anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis), ein IC (integrierter Schaltkreis), ein DSP (Digitalsignalprozessor), ein FPGA (feldprogrammierbare Gate-Anordnung), verschiedene Arten von logischen Schaltkreisen, verschiedene Arten von Signalverarbeitungsschaltkreisen und etwas Ähnliches vorgesehen sein. Als der arithmetischen Prozessor 90 kann eine Vielzahl von denselben Typ oder von unterschiedlichen Typen vorgesehen sein, und jede Verarbeitung kann geteilt und ausgeführt werden. Als die Speichervorrichtungen 91 sind ein RAM (Arbeitsspeicher), welcher von dem arithmetischen Prozessor 90 Daten auslesen und Daten schreiben kann, ein ROM (Nurlesespeicher), welcher Daten von dem arithmetischen Prozessor 90 auslesen kann, und etwas Ähnliches vorgesehen. Als die Speichervorrichtungen 91 können verschiedene Arten von Speichervorrichtungen wie beispielsweise ein Flash-Speicher und ein EEPROM (elektrisch löschbarer programmierbarer Nurlesespeicher) verwendet werden.
Der Eingabe- und Ausgabeschaltkreis 92 ist mit dem Laserstrahlquellenbetriebsschaltkreis 112, dem Spiegelbetriebsschaltkreis 122, dem Lichtdetektor 131, dem Lichtdetektorsteuerschaltkreis 132 und etwas Ähnlichem verbunden; und ist mit einem Kommunikationsschaltkreis versehen, welcher eine Transmission und einen Empfang von Daten und einem Steuerbefehl zwischen diesen und dem arithmetischen Prozessor 90, einem AD Konverter, einem DA Konverter, einem Eingangs/Ausgangsanschluss und etwas Ähnlichem ausführt. Der Eingabe- und Ausgabeschaltkreis 92 ist mit einem arithmetischen Prozessor versehen, welcher jeden Schaltkreis steuert. Die externe Kommunikationsvorrichtung 93 kommuniziert mit externen Vorrichtungen wie beispielsweise einer Fahrzeugnavigationsvorrichtung 30 und einer externen arithmetischen Verarbeitungseinheit 31.
Dann führt der arithmetische Prozessor 90 Softwareelemente (Programme) aus, die in der Speichervorrichtung 91 wie beispielsweise einem ROM gespeichert sind, und arbeitet mit anderen Hardwarevorrichtungen in der Steuereinheit 20 wie beispielsweise der Speichervorrichtung 91, dem Eingabe- und Ausgabeschaltkreis 92 und der externen Kommunikationsvorrichtung 93 zusammen, sodass die entsprechenden Funktionen der funktionalen Abschnitte 14 bis 16, die in der Steuereinheit 20 umfasst sind, realisiert werden. Einstelldatenelemente wie beispielsweise eine Verarbeitungsfrequenz, die in den funktionalen Abschnitten 14 bis 16 zu verwenden sind, sind als ein Teil von Softwareelementen (Programmen) in der Speichervorrichtung 91 wie beispielsweise einem ROM gespeichert. Jede Funktion der Steuereinheit 20 wird nachstehend genau beschrieben.
<Lichttransmission- und Empfangssteuereinheit 16>
Die Lichttransmission- und Empfangssteuereinheit 16 überträgt einen Befehlssignal an den Laserstrahlquellenbetriebsschaltkreis 112, um einen Pulsformlaserstrahl auszugeben, der eine Pulsbreite aufweist, bei dem Pulszyklus Tp. Die Lichttransmission- und Empfangssteuereinheit 16 überträgt ein Befehlssignal an den Lichtdetektorsteuerschaltkreis 132, um ein Lichtempfangssignal von dem Lichtdetektor 131 auszugeben.
<Scansteuereinheit 14>
Die Scansteuereinheit 14 steuert die Scanvorrichtung 12, um dem Bestrahlungsbedingungen des Laserstrahls zu scannen. In der vorliegenden Ausführungsform steuert die Scansteuereinheit 14 die Scanvorrichtung 12, um einen zweidimensionalen Scan auszuführen, welcher den Laserstrahl L1 in einem Bestrahlungswinkelbereich der rechts und links Richtung mit Bezug zu der Fahrrichtung des sich bewegenden Körpers scannt, und den Laserstrahl L1 in einem Bestrahlungswinkelbereich der Auf- und Ab-Richtung mit Bezug zu der Fahrrichtung des sich bewegenden Körpers scannt.
Die Scansteuereinheit 14 überträgt ein Befehlssignal zum Scannen des Bestrahlungswinkels des Laserstrahls in dem Bestrahlungswinkelbereich der auf und ab Richtung bei der ersten Periode C1 an den Spiegelbetriebsschaltkreis 122 insbesondere überträgt die Systemsteuereinheit 14 den Befehlssignal des positiven ersten maximalen Stromwerts Imx1 und des negativen ersten minimalen Stromwerts Imn1 des Stroms, zugeführt zu der ersten Spule 121 b, und die erste Periode T1, an den Spiegelbetriebsschaltkreis 122.
Und die Scansteuereinheit 14 überträgt den Befehlssignal zum Scannen des Bestrahlungswinkels des Laserstrahls in dem Bestrahlungswinkelbereich der rechts und links-Richtung bei der zweiten Periode T2 an den Spiegelbetriebsschaltkreis 122. Insbesondere überträgt die Scansteuereinheit 14 den Befehlssignal des positiven zweiten maximalen Stromwerts Imx2 und des negativen zweiten minimalen Stromwerts Imn2 des Stroms, zugeführt zu der zweiten Spule 121b, und die zweite Periode T2, an den Spiegelbetriebsschaltkreis 122. Die Scansteuereinheit 14 stellt einen Wert ein, der durch Dividieren der ersten Periode T1 durch die umgekehrte Scanfrequenz der rechts und links Richtung in einem Frame erhalten ist, bei der zweiten Periode T2.
Wie in 5 gezeigt, wird der Bestrahlungswinkel des Laserstrahls L1 einmal in dem zweidimensionalen Scanfeld einer rechteckigen Form bei der ersten Periode C1 gescannt. Dieser eine Scan des zweidimensionalen Scanfelds wird als ein Frame bezeichnet.
<Abstandsberechnungseinheit 15>
Die Abstandsberechnungseinheit 15 berechnet einen Abstand zu dem Objekt, welches bei dem Bestrahlungswinkel vorhanden ist, basierend auf dem emittierten Laserstrahl und dem Lichtempfangssignal. Wie in 7 gezeigt, wird der von der Laserstrahlquelle 111 emittierten Laserstrahl L1 durch das Objekt 40 reflektiert, welches sich bei einem Abstand L voraus befindet und das reflektierte Licht L2 tritt in den Lichtdetektor 131 ein, welcher nach hinten bei dem Abstand L vorhanden ist. 8 zeigt die Beziehung zwischen dem Strahlquellensignal des Laserstrahls L1, emittiert von der Laserstrahlquelle 111, und dem Lichtempfangssignal des reflektierten Lichts L2, empfangen durch den Lichtdetektor 131. Die Zeit Tcnt von dem Ansteigen des Strahlquellensignals zu der Spitze des Lichtempfangssignals ist eine Zeit für den Laserstrahl den Abstand L zwischen der Laserstrahlquelle 111 und dem Lichtdetektor 131 und dem Objekt 40 vor und zurück zu laufen. Daher kann der Abstand L zu dem Objekt 40 durch Multiplizieren der Lichtgeschwindigkeit mit der Zeit Tcnt und Dividieren durch 2 berechnet werden.
Das Ausgangssignal (Strahlquellensignal) von dem Laserstrahlquellenbetriebsschaltkreis 112 zu der Laserstrahlquelle 111 wird in die Abstandsberechnungseinheit 15 eingegeben. Die Abstandsberechnungseinheit 15 kann einen Zeitpunkt detektieren, wenn die Laserstrahlerzeugungseinheit 11 damit beginnt den Pulsformlaserstrahl zu emittieren. Die Abstandsberechnungseinheit 15 misst, als eine Lichtempfangszeit, eine Zeit Tcnt von einem Zeitpunkt, wenn die Laserstrahlerzeugungseinheit 11 damit beginnt, den Laserstrahl zu emittieren, bis zu einem Zeitpunkt, wenn die Lichtempfangseinheit 13 das Lichtempfangssignal ausgibt. Dann berechnet die Abstandsberechnungseinheit 15 einen Wert, der durch Multiplizieren der Lichtgeschwindigkeit c0 mit der Lichtempfangszeit Tcnt und Dividieren durch 2 erhalten ist, als den Abstand L zu dem Objekt, welches sich bei dem Bestrahlungswinkel befindet, wenn der Laserstrahl emittiert wird (L = Tcnt × c0/2). Wenn die Lichtempfangseinheit 13 kein Lichtempfangssignal ausgibt, bestimmt die Abstandsberechnungseinheit 15, dass das Objekt, welches sich bei dem Bestrahlungswinkel zu diesem Zeitpunkt befindet, nicht detektiert werden kann, und berechnet den Abstand L nicht. Die Abstandsberechnungseinheit 15 überträgt das Berechnungsergebnis des Abstands an die externe arithmetische Verarbeitungseinheit 31.
<Problem der Intensität des Lichtempfangssignals>
9 zeigt jeweils einen Bestrahlungswinkel P1, P2, P3, wenn der Bestrahlungswinkel des Laserstrahls von links nach rechts gescannt wird. Bei jedem Bestrahlungswinkel P1, P2 zeigt ein schwarzer Punkt einen Abschnitt, bei welchem der Laserstrahl das Objekt 40 trifft. Mit einer Laserabstandsmessvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel, wie in 10 gezeigt, wird ein Pulsformlaserstrahl zu dem Zeitpunkt des jeweiligen Bestrahlungswinkels P1, P2, P3 emittiert; und bei jedem Bestrahlens Winkel P1, P2 tritt ein durch das Objekt 40 reflektiertes Licht in den Lichtdetektor 131 ein und wird ein Lichtempfangssignal R1, R2 ausgegeben. Das Lichtempfangssignal R1 über einem Schwellenwert liegt wird ein Pulsform-Lichtempfangsdetektionssignal ausgegeben. Allerdings, da eine Signalspitze des Lichtempfangssignals R2 gering ist und das Lichtempfangssignal R2 nicht über dem Schwellenwert liegt, wird kein Lichtempfangsdetektionssignal ausgegeben. Entsprechend kann ein Abstand nicht gemessen werden.
Solch ein Phänomen, bei welchem die Spitze des Lichtempfangssignals abfällt, wird dadurch verursacht, dass der Laserstrahl Regen oder Nebel trifft, während der Laserstrahl vor und zurück läuft, und das Licht gestreut wird, in einem Fall von schlechtem Wetter wie beispielsweise bei Regen oder Nebel. Es gibt ebenso einen Fall, bei welchem der Laserstrahl Staub trifft, der in der Luft schwebt, und Licht gestreut wird. Da das Treffen von Regen, Nebel oder Staub unregelmäßig ist, ist es schwierig abzuschätzen. Wenn das Objekt weit weg ist, wird die Trefferwahrscheinlichkeit von Regen, Nebel oder Staub hoch, und die Frequenz des Phänomens, bei welchem die Spitze des Lichtempfangssignals abfällt, wird hoch.
<Veränderung der Lichtempfangsempfindlichkeiten>
In der vorliegenden Ausführungsform verändert die Abstandsberechnungseinheit 15 eine Lichtempfangsempfindlichkeit des Lichtempfangssignals, basierend auf einer Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers und des Objektsabstands. Die Abstandsberechnungseinheit 15 verändert eine Verarbeitungsfrequenz der Lichtempfangssignale, die in dieser Zeit und in der Vergangenheit gemessen werden und für eine Berechnung des Objektabstands verwendet werden, basierend auf dem Objektabstand und der Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers.
Insbesondere berechnet die Abstandsberechnungseinheit 15 einen Integrationswert der Verarbeitungsfrequenz der Lichtempfangssignale, die in einer Scanperiode (Frames) zu diesem Zeitpunkt und in der Vergangenheit bei dem gleichen Bestrahlungswinkel wie zu diesem Zeitpunkt gemessen sind, und berechnet den Objektabstand basierend auf dem Integrationswert der Lichtempfangssignale.
Die Abstandsberechnungseinheit 15 speichert eine Zeitwellenformen des bei jedem Bestrahlungswinkel gemessenen Lichtempfangssignals, in der Speichervorrichtung 91 wie beispielsweise einem RAM. In der Zeit der Zeitwellenformen wird der Emissionsstartzeitpunkt des Laserstrahls (Anstiegszeitpunkt des Strahlquellensignals) auf 0 eingestellt. Dann integriert die Abstandsberechnungseinheit 15 die Verarbeitungsfrequenz der Zeitwellenformen des Lichtempfangssignals, die in Scanperioden (Frames) zu diesem Zeitpunkt und in der Vergangenheit bei demselben Bestrahlungswinkel wie zu diesem Zeitpunkt gemessen sind, und berechnet den Objektabstand basierend auf der Zeitwellenform des Integrationswerts der Lichtempfangssignale.
Insbesondere bei jedem der Bestrahlungswinkel speichert die Abstandsberechnungseinheit 15 A/D Umwandlungswerte des Lichtempfangssignals in einer Periode von dem Emissionsstartzeitpunkt des Laserstrahls bis zu dem nächsten Emissionsstartzeitpunkt in der Speichervorrichtung 91 wie beispielsweise einem RAM, durch Korrelieren mit einer Zeitinformation, dessen Zeit auf 0 bei dem Emissionsstartzeitpunkt eingestellt ist. Dann liest die Abstandsberechnungseinheit 15 die Zeitwellenformen der Lichtempfangssignale zu diesem Zeitpunkt und der Vergangenheit zum Integrieren aus der Speichervorrichtung 91 aus; integriert bei jedem Zeitpunkt die Lichtempfangssignale zu dieser Zeit und in der Vergangenheit; und berechnet die Zeitwellenformen des Integrationswerts, der aus dem Integrationswert zu jeder Zeit besteht. Die Abstandsberechnungseinheit 15 bestimmt eine Zeit, wenn der Integrationswert der Lichtempfangssignale den Schwellenwert überschreitet, unter Verwendung der Zeitwellenformen des Integrationswerts der Lichtempfangssignale, und berechnet die bestimmte Zeit als die Lichtempfangszeit Tcnt.
11 zeigt ein Verhalten, wenn die Verarbeitungsfrequenz auf 3 eingestellt ist. Um den Bestrahlungswinkel P1 werden das Lichtempfangssignal R1 (3) zu dieser Scanperiode (Frame), das Lichtempfangssignal R1 (2) der letzten Scanperiode (Frame) und das Lichtempfangssignale R1 (1) der Zeit vor der letzten Scanperiode (Frame) integriert und der Integrationswert der Lichtempfangssignale wird berechnet. Um den Bestrahlungswinkeln P2 werden das Lichtempfangssignal R2 (3) zu dieser Scanperiode (Frame), das Lichtempfangssignal R2 (2) der letzten Scanperiode (Frame) und das Lichtempfangssignal R2 (1) der Zeit vor einer letzten Scanperiode (Frame) integriert und der Integrationswert der Lichtempfangssignale wird berechnet. Obwohl die Spitze des Lichtempfangssignals R2 (3) zu dieser Scanperiode gering ist, da die normalen vergangenen Lichtempfangssignale ebenso integriert werden, wird der Abfall des Integrationswerts verhindert.
Die Abstandsberechnungseinheit 15 schaltet das Lichtempfangsdetektionssignal ein, wenn der Integrationswert der Lichtempfangssignale einen Schwellenwert für einen Integrationswert überschreitet. Die Abstandsberechnungseinheit 15 misst eine Zeit von dem Zeitpunkt, wenn das Betriebssignal von dem Laserstrahlquellenbetriebsschaltkreis 112 zu der Laserstrahlquelle 111 eingeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn das Lichtempfangsdetektionssignal eingeschaltet wird; und berechnet die gemessene Zeit als die Lichtempfangszeit Tcnt.
Die Abstandsberechnungseinheit 15 kann einen Durchschnittswert der Lichtempfangssignale durch Dividieren des Integrationswerts der Lichtempfangssignale durch die Verarbeitungsfrequenz berechnen und kann das Lichtempfangsdetektionssignal einschalten, wenn der Durchschnittswert der Lichtempfangssignale einen Schwellenwert für einen Durchschnittswert überschreitet. Das soll heißen, dass die Abstandsberechnungseinheit 15 den Durchschnittswert der Verarbeitungsfrequenz der Lichtempfangssignale, die in Scanperioden (Frames) zu dieser Zeit und in der Vergangenheit bei demselben Bestrahlungswinkeln wie zu dieser Zeit gemessen sind, berechnen kann und den Objektabstand basierend auf dem Durchschnittswert der Lichtempfangssignale berechnen kann.
<Einstellen der Verarbeitungseffizienz>
Als Nächstes wird das Einstellen der Verarbeitungsfrequenz erläutert. Wenn der Objektabstand lang wird, fällt die Intensität des Laserstrahls, der auf das Objekt abgestrahlt wird, aufgrund eines Aufspreizens des Laserstrahls ab und die Frequenz, bei welcher das Licht gestreut wird, erhöht sich, aufgrund von Regen, Nebel oder Staub in der Luft, und dann fällt die Lichtempfangsintensität ab. Entsprechend, wenn der Objektabstand lang wird, ist es notwendig die Verarbeitungsfrequenz zu erhöhen und die Lichtempfangssensitivität zu verbessern. Andererseits, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers groß wird, ist es notwendig die Verarbeitungsfrequenz zu vermindern und ohne Zeitverzögerung (in Echtzeit) zu detektieren, aus dem Gesichtspunkt einer Kollisionsvermeidung.
Dann verändert die Abstandsberechnungseinheit 15 die Verarbeitungsfrequenz des Lichtempfangssignals, basierend auf der Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers und dem Objektabstand. Die Abstandsberechnungseinheit 15 erhöht die Verarbeitungsfrequenz, wenn der Objektabstand lang wird, und vermindert die Verarbeitungsfrequenz, wenn die Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers groß wird.
In diesem Fall verwendet die Abstandsberechnungseinheit 15 den in der Vergangenheit gemessenen Objektabstand. Die Abstandsberechnungseinheit 15 verwendet den in der letzten Scanperiode (Frame) bei demselben Bestrahlungswinkel wie zu diesem Zeitpunkt gemessenen Objektabstand beispielsweise. Die Abstandsberechnungseinheit 15 erhält die Information über die Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers von der Fahrzeugnavigationsvorrichtung 30, der Steuereinheit des Fahrzeugs oder etwas Ähnlichem.
12 zeigt ein Beispiel zum Einstellen von Daten der Verarbeitungsfrequenz. In 12 ist die Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers in 3 Bereiche eingeteilt, und zwar eine geringe Geschwindigkeit (0 bis 20 km/h), eine mittlere Geschwindigkeit (20 bis 60 km/h) und eine hohe Geschwindigkeit (größer oder gleich 60 km/h), und der Objektabstand ist in 3 Bereiche eingeteilt, und zwar ein kurzer Abstand (0 bis 50 m), ein mittlerer Abstand (50 m bis 100 m) und ein langer Abstand (länger als 100 m). Das soll heißen, dies wird in einen Matrixformbereich von 3 × 3 geteilt und die Verarbeitungsfrequenz wird in jedem Bereich eingestellt.
Wie in dieser Figur gezeigt, wird bei der geringen Geschwindigkeit, wenn der Objektabstand zunimmt, in der Reihenfolge von dem kurzen Abstand, den mittleren Abstand und dem langen Abstand, die Verarbeitungsfrequenz in der Reihenfolge von dreimal, viermal und fünfmal erhöht. Bei der mittleren Geschwindigkeit, wenn der Objektabstand sich in der Reihenfolge von dem kurzen Abstand, dem mittleren Abstand und dem langen Abstand erhöht, wird die Verarbeitungsfrequenz in der Reihenfolge von zweimal, dreimal und viermal erhöht. Bei der hohen Geschwindigkeit, wenn sich der Objektabstand in der Reihenfolge von dem kurzen Abstand, den mittleren Abstand und dem langen Abstand erhöht, wird die Verarbeitungsfrequenz in der Reihenfolge von einmal, zweimal und dreimal erhöht. Andererseits, bei dem kurzen Abstand, erhöht sich die Bewegungsgeschwindigkeit in Reihenfolge von der geringen Geschwindigkeit, der mittleren Geschwindigkeit und der hohen Geschwindigkeit, wird die Verarbeitungsfrequenz in der Reihenfolge von dreimal, zweimal und einmal vermindert. Ähnlich bei dem mittleren Abstand, wenn sich die Bewegungsgeschwindigkeit in der Reihenfolge von der geringen Geschwindigkeit, der mittleren Geschwindigkeit und der hohen Geschwindigkeit erhöht, wird die Verarbeitungsfrequenz in der Reihenfolge von viermal, dreimal und zweimal vermindert. Bei dem langen Abstand, wenn sich die Bewegungsgeschwindigkeit in der Reihenfolge von der geringen Geschwindigkeit, der mittleren Geschwindigkeit und der hohen Geschwindigkeit erhöht, wird die Verarbeitungsfrequenz in der Reihenfolge von fünfmal, viermal und dreimal vermindert.
<Integrationsverfahren unter Berücksichtigung der Bewegungsgeschwindigkeit>
Wenn der sich bewegende Körper fährt, wird der Objektabstand durch ein Bewegen des sich bewegenden Körpers zwischen dem Messzeitpunkte des vergangenen Lichtempfangssignals und dem Messzeitpunkte von diesem Lichtempfangssignal verändert. Entsprechend, wie in 13 gezeigt, verschiebt sich die Zeitwellenformen des Lichtempfangssignals um eine Zeit, die zu einer Veränderung des Objektsabstands zwischen dem vergangenen Messzeitpunkte und dem aktuellen Messzeitpunkte gehört. Obwohl dies ebenso von der Scanperiode und der Bewegungsgeschwindigkeit abhängt, falls die Zeitwellenformen des Lichtempfangssignals zu diesem Zeitpunkt und in der Vergangenheit integriert werden, wie diese sind, wird eine Abweichung der Zeitverschiebung verursacht.
Dann verschiebt die Abstandsberechnungseinheit 15 eine Zeit des in der Vergangenheit gemessenen Lichtempfangssignals um eine Zeit, die zu dem Objektabstand gehört, der durch Bewegen des sich bewegenden Körpers verändert ist, und berechnet den Integrationswert der Lichtempfangssignale unter Verwendung des vergangenen Lichtempfangssignals, dessen Zeit verschoben wurde.
Beispielsweise berechnet die Abstandsberechnungseinheit 15 eine Messzeitdifferenz ΔTm zwischen diesen aktuellen Messzeitpunkte und dem vergangenen Messzeitpunkte. Die Abstandsberechnungseinheit 15 stellt die oben beschriebene erste Periode T1 bei der Messzeitdifferenz ΔTm (ΔTm = T1) ein, für den Fall des Messzeitpunkte der letzten Scanperiode (Frame); und stellt einen doppelten Wert der oben beschriebenen ersten Periode T1 bei der Messzeitdifferenz ΔTm (ΔTm = 2 × T1) für den Fall des Messzeitpunkte der Zeit vor einer letzten Scanperiode (Frame).
Dann berechnet die Abstandsberechnungseinheit 15 eine Verschiebungszeit ΔTsht unter Verwendung der nachstehenden Gleichung. Hierbei ist Vs die Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers. $Δ Tsht = Δ Tm \times Vs / c 0 \times 2$
Dann verschiebt die Abstandsberechnungseinheit 15 eine Zeit der Zeitwellenformen durch Subtrahieren der Verschiebungszeit ΔTsht von jederzeit der Zeitwellenformen des vergangenen Lichtempfangssignals. Die Abstandsberechnungseinheit 15 integriert jedes Mal, nach einem Ausführen der Zeitverschiebung die Lichtempfangssignale zu dieser Zeit und der Vergangenheit und berechnet die Zeitwellenformen des Integrationswerts, der aus dem Integrationswert zu jeder Zeit besteht.
Als Nächstes wird ein Beispiel eines Integrationsverhaltens des Lichtempfangssignals erläutert. 13 zeigt ein Beispiel des Falls, wobei der sich bewegende Körper sich dem Objekt annähert, welches sich 40 m voraus befindet, bei der Bewegungsgeschwindigkeit von 40 km/h für 14 zeigt ein Beispiel des Falls, bei welchem sich der bewegende Körper dem Objekt annähert, welches sich 120 m voraus befindet, bei einer Bewegungsgeschwindigkeit von 80 km/h.
In dem Fall aus 13 wird die Verarbeitungsfrequenz auf zweimal gemäß den Einstelldaten der Verarbeitungsfrequenz aus 12 eingestellt. In dem Beispiel aus 13 wird die Zeitwellenformen des bei der letzten Scanperiode (Frame) gemessenen Lichtempfangssignal um eine Zeit ΔTsht1 verschoben, die zu einer Veränderung des Objektabstands aufgrund der Messzeitdifferenz gehört, mit Bezug zu der Zeitwellenformen dieser Scanperiode. Allerdings, da die Zeit der Zeitwellenformen der letzten Scanperiode um die Verschiebungszeit ΔTsht1 subtrahiert wird, gibt sich die Verschiebung mit Bezug zu der Zeitwellenformen zu dieser Scanperiode auf. Daher wird der Integrationswerts der Lichtempfangssignale mit guter Genauigkeit berechnet.
In dem Fall aus 14 wird die Verarbeitungsfrequenz auf dreimal gemäß den Einstelldaten der Verarbeitungsfrequenz aus 12 eingestellt. In dem Beispiel aus 14 wird die Zeitwellenformen des zu der Zeit vor der letzten Scanperiode (Frame) gemessenen Lichtempfangssignals um die Verschiebungszeit ΔTsht2 verschoben, welche ein doppelter Wert der Verschiebungszeit ΔTsht1 der letzten Scanperiode ist, mit Bezug zu der Zeitwellenformen dieser Scanperiode. Allerdings, da die Zeit der Zeitwellenformen der Zeit vor der letzten Scanperiode ebenso um die Verschiebungszeit ΔTsht2 subtrahiert wird, wird die Verschiebung mit Bezug zu der Zeitwellenformen dieser Scanperiode aufgehoben. Daher wird der Integrationswert der Lichtempfangssignale mit guter Genauigkeit berechnet.
Bei dem Fall aus 14, da der Objektabstand weiter als in dem Fall aus 13 ist, fallen die Intensität der Lichtempfangssignale ab. Allerdings, da die Verarbeitungsfrequenz auf dreimal eingestellt ist, welches mehr als bei dem Fall aus 13 ist, und die Zeitverschiebung der letzten Lichtempfangssignale korrigiert sind, kann eine Detektierbarkeit des Objekts verbessert werden.
<Beispiel einer Umwandlung>
In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde der Fall erläutert, bei welchem der Integrationswert oder der Durchschnittswert der Lichtempfangssignale zu dieser Zeit und in der Vergangenheit berechnet werden. Allerdings kann die Abstandsbereich 15 eine Maximalwert der Verarbeitungsfrequenz der Lichtempfangssignale, die in Scanperioden zu dieser Zeit und in der Vergangenheit bei dem gleichen Bestrahlungswinkel wie zu dieser zeitgemäßen sind, berechnen und kann den Objektabstand basierend auf dem maximalen Wert der Lichtempfangssignale berechnen.
In diesem Fall wählt die Abstandsberechnungseinheit 15 den maximalen Wert der Lichtempfangssignale zu jedem Zeitpunkt aus, aus den Verarbeitungsfrequenzen der Zeitwellenformen der Lichtempfangssignale zu diesem Zeitpunkt und in der Vergangenheit, und berechnet die Zeitwellenformen des maximalen Werts, welcher aus dem maximalen Wert zu jedem Zeitpunkt besteht. Die Abstandsberechnungseinheit 15 bestimmt eine Zeit, wenn der maximale Wert der Lichtempfangssignale einen Schwellenwert überschreitet, unter Verwendung der Zeitwellenformen des maximalen Werts der Lichtempfangssignale, und berechnet die bestimmte Zeit als die Lichtempfangszeit Tcnt.
Alternativ wurde in der oben beschriebenen Ausführungsform der Fall erläutert, bei welchem eine Integration, ein Mitteln oder eine Auswahl des Maximalwerts der Zeitwellenformen des Lichtempfangssignals ausgeführt wird. Allerdings können eine Integration, ein Mitteln und eine Auswahl des Maximalwerts nicht ausgeführt werden. Die Abstandsberechnungseinheit 15 kann die Lichtempfangszeit basierend auf dem Lichtempfangssignal bei jedem Bestrahlungswinkel messen und kann einen Durchschnittswert der Verarbeitungsfrequenz der in der Scanperiode zu dieser Zeit und in der Vergangenheit bei demselben Bestrahlungswinkel wie zu dieser Zeit gemessenen Lichtempfangszeiten berechnen. In diesem Fall, da es einen Fall gibt, bei welchem das Lichtempfangssignal schwach ist, und die Lichtempfangszeit nicht berechnet wird, werden die Lichtempfangszeiten gemittelt, unter Ausschluss einer Zeit, wenn die Lichtempfangszeit nicht berechnet ist. Eine Korrektur, wobei die Verschiebung Zeit ΔTsht, wie oben beschrieben, subtrahiert wird, kann bei der vergangenen Lichtempfangszeit ausgeführt werden, danach kann ein Mitteln ausgeführt werden.
Ausführungsform 2
Als Nächstes wird die Laserabstandsmessvorrichtung 10 gemäß Ausführungsform 2 erläutert. Die Erläuterung der Merkmalsabschnitt der, die zu denen Ausführungsform 1 sind, wird ausgelassen. Die grundlegende Konfiguration der Laserabstandsmessvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist identisch zu der der Ausführungsform 1; allerdings unterscheidet sich Ausführungsform 2 von der Ausführungsform 1 in einem Abänderungsverfahren der Lichtempfangsempfindlichkeit des Lichtempfangssignals.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 15 gezeigt, weist die Lichtempfangseinheit 13 (der Lichtdetektor 131) einen Verstärkungsänderungsschaltkreis 168 auf, welcher eine Umwandlungsverstärkung von dem Ausgangssignal des Fotodetektors 163 zu dem Lichtempfangssignal verändert. Der Lichtdetektor 131 ist mit einem Strom-Spannungsumwandlungsverstärker 168 (Transfer-Impedanz-Verstärker): TIA) mit einer Verstärkungsschaltfunktion versehen. Um den Fotodetektor 163 zu betreiben, der ein APD ist, ist die Energiequelle 167 verbunden und wandelt der Fotodetektor 163 das empfangene reflektierte Licht in Strom um. Der umgewandelte Strom fließt in die negative Eingangsseite des operativen Verstärkers 164, der in dem negativen Rückkopplungsverstärkungsschaltkreis ausgebildet ist, und wird in eine Spannung über den Rückkopplungswiderstand 166 umgewandelt. Eine Vielzahl von Rückkopplungswiderständen 166 (in diesem Beispiel 4) sind parallel verbunden. Der Schalter 165 ist mit einem Rückkopplungswiderstand 166 in Serie verbunden. Eine Ein/Aus Operation eines jeden Rückkopplungswiderstands 166 wird durch Schalten von ein/aus eines jeden Schalters 165 geschaltet. Durch Ein- oder Ausschalten eines jeden Schalters 165 durch das Signal von dem Lichtdetektorsteuerschaltkreise 132, verändert sich der Widerstandswert der gesamten Rückkopplungswiderstände 166, und die Umwandlungsverstärkung wird verändert, wenn ein Strom in eine Spannung umgewandelt wird. Wenn der Widerstandswert der gesamten Rückkopplungswiderstände 166 groß wird, wird die Umwandlungsverstärkung groß und die Lichtempfangsempfindlichkeit wird erhöht.
Als Nächstes wird das Einstellverfahren der Umwandlungsverstärkung eines TIA und der Pulsbreite des Laserstrahls erläutert. Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers eine hohe Geschwindigkeit ist, wird die Detektionsleistungsfähigkeit eines weiter beabstandeten Objekts aus dem Gesichtspunkt einer Kollisionsvermeidung wichtig. Allerdings, wenn der Objektabstand lang wird, fällt die Intensität des Laserstrahls, der auf das Objekt abgestrahlt wird, aufgrund eines Aufspreizens des Laserstrahls ab und die Frequenz, bei welcher das Licht gestreut wird, nimmt aufgrund eines Regens, eines Nebels oder von Staub in der Luft zu und dann fällt die Lichtempfangsintensität ab. Entsprechend, wenn der Objektabstand lang wird, ist es notwendig die Lichtempfangsempfindlichkeit zu verbessern. Um diese Voraussetzung zu erfüllen, wird in der vorliegenden Ausführungsform das Lichtempfangssignal durch Vergrößern der Umwandlungsverstärkung eines TIA in dem Lichtdetektor 131 und Korrigieren der abgefallenen Lichtempfangsintensität vergrößert. Durch Vergrößern der Pulsbreite des Laserstrahls wird die Lichtintensität von emittiertem Licht hoch und das Lichtempfangssignal wird groß.
Die Abstandsberechnungseinheit 15 verändert die Umwandlungsverstärkung eines TIA, basierend auf dem Objektabstand und der Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers. Die Abstandsberechnungseinheit 15 berechnet einen ein/aus-Befehl eines jeden Schalters 165 und überträgt den ein/aus-Befehl an den Lichtdetektorsteuerschaltkreis 132. Der Lichtdetektorsteuerschaltkreis 132 schaltet jeden Schalter 165 ein oder aus gemäß dem übertragenen ein/aus-Befehl.
Die Abstandsberechnungseinheit 15 erhöht die Umwandlungsverstärkung eines TIA, wenn der Objektabstand lang wird, und erhöht die Umwandlungsverstärkung eines TIA, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers groß wird.
16 zeigt ein Beispiel von Einstelldaten der Umwandlungsverstärkung. In 16 wird die Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers in zwei Bereiche eingeteilt, und zwar niedrige Geschwindigkeit (0 bis 60 km/h) und hohe Geschwindigkeit (größer oder gleich 60 km/h), und der Objektabstand wird in drei Bereiche eingeteilt, und zwar kurzer Abstand (0 bis 50 m), mittlerer Abstand (50 m bis 100 m) und langer Abstand (länger oder gleich 100 m). Das soll heißen, dies wird in den Matrixformbereich von 2 × 3 geteilt, und der ein/aus-Befehl eines jeden Schalters unter 65 (Widerstandswerts der gesamten Rückkopplungswiderständen 166 ist in der Figur gezeigt) wird in jedem Bereich eingestellt.
Wie in dieser Figur gezeigt, wird bei der niedrigen Geschwindigkeit, wenn sich der Objektabstand in der Reihenfolge von dem kurzen Abstand, dem mittleren Abstand und dem langen Abstand erhöht, die Umwandlungsverstärkung in der Reihenfolge von 38 kQ, 42 kQ und 46 kQ erhöht. Bei der hohen Geschwindigkeit wird, wenn der Objektabstand sich in der Reihenfolge von kurzen Abstand, mittlerem Abstand und langem Abstand erhöht, die Umwandlungsverstärkung in der Reihenfolge von 42 kQ, 46 kΩ und 50 kΩ erhöht. Andererseits wird bei dem kurzen Abstand, wenn sich die Bewegungsgeschwindigkeit der Reihenfolge von der geringen Geschwindigkeit und der hohen Geschwindigkeit erhöht, die Umwandlungsverstärkung in der Reihenfolge von 38 kQ und 42 kΩ erhöht. Ähnlich wird bei den mittleren Abstand, wenn sich die Bewegungsgeschwindigkeit in der Reihenfolge von der geringen Geschwindigkeit und der hohen Geschwindigkeit erhöht, die Umwandlungsverstärkung in der Reihenfolge von 42 kQ und 46 kQ erhöht. Bei dem langen Abstand, wenn sich die Bewegungsgeschwindigkeit in der Reihenfolge von der geringen Geschwindigkeit und der hohen Geschwindigkeit erhöht, wird die Umwandlungsverstärkung in der Reihenfolge von 46 kQ und 50 kΩ erhöht.
Die Abstandsberechnungseinheit 15 verändert die Pulsbreite des von der Laserstrahlerzeugungseinheit 11 (der Laserstrahlquelle 111) emittierten Laserstrahls basierend auf dem Objektabstand und der Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers. Die Abstandsberechnungseinheit 15 überträgt einen Befehlswert der Pulsbreite an den Laserstrahlquellenbetriebsschaltkreis 112. Der Laserstrahlquellenbetriebsschaltkreis 112 betreibt die Laserstrahlquelle 111 gemäß dem übertragenen Befehlswert der Pulsbreite.
Die Abstandsberechnungseinheit 15 erhöht die Pulsbreite, wenn der Objektabstand lang wird, und erhöht die Pulsbreite, wenn sich die Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers groß wird.
16 zeigt ein Beispiel von Einstelldaten der Pulsbreite. Bei der geringen Geschwindigkeit, wenn sich der Objektabstand in der Reihenfolge von dem kurzen Abstand, den mittleren Abstand und dem langen Abstand erhöht, wird die Pulsbreite in der Reihenfolge von 4 ns, 6 ns und 8 ns erhöht. Bei der hohen Geschwindigkeit, wenn sich der Objektabstände Reihenfolge von dem kurzen Abstand, den mittleren Abstand und dem langen Abstand erhöht, wird die Pulsbreite in der Reihenfolge von 6 ns, 8 ns und 10 ns erhöht. Andererseits wird bei dem kurzen Abstand, wenn sich die Bewegungsgeschwindigkeit in der Reihenfolge von der geringen Geschwindigkeit und der hohen Geschwindigkeit erhöht, die Pulsbreite in der Reihenfolge von 4 ns und 6 ns erhöht. Ähnlich wird bei dem mittleren Abstand, wenn sich die Bewegungsgeschwindigkeit in der Reihenfolge von der geringen Geschwindigkeit und der hohen Geschwindigkeit erhöht, die Pulsbreite in der Reihenfolge von 6 ns und 8 ns erhöht. Bei dem langen Abstand wird, wenn sich die Bewegungsgeschwindigkeit in der Reihenfolge von der geringen Geschwindigkeit, der mittleren Geschwindigkeit und der hohen Geschwindigkeit erhöht, die Pulsbreite in der Reihenfolge von 9 ns und 10 ns erhöht.
Als Nächstes wird ein Beispiel eines Steuerverhaltens erläutert. 17 zeigt ein Beispiel des Falls, bei welchem der sich bewegende Körper sich dem Objekt nähert, das 40 m voraus ist, bei einer Bewegungsgeschwindigkeit und 40 km/h. 18 zeigt ein Beispiel des Falls, bei welchem der sich bewegende Körper sich dem Objekt annähert, das 120 m voraus ist, bei der Bewegungsgeschwindigkeit von 80 km/h.
In dem Fall aus 17, gemäß den Einstelldaten aus 16, wird die Umwandlungsverstärkung auf 38 kQ eingestellt und die Pulsbreite wird auf 4 ns eingestellt. Entsprechend wird die Lichtintensität des emittierten Lichts durch Reduzieren der Pulsbreite des Laserstrahls reduziert und wird weiter die Umwandlungsverstärkung von TIA reduziert. Allerdings, da das Objekts bei dem kurzen Abstand ist, wird das Lichtempfangssignal ein geeignetes Niveau, überschreitet das Lichtempfangssignal den Schwellenwert und kann die Lichtempfangszeit Tcnt gemessen werden.
Hierbei werden die Pulsbreite des Laserstrahls und die Umwandlungsverstärkung von TIA reduziert, und die Lichtempfangsempfindlichkeit wird reduziert, da die Ausgabe von TIA gesättigt sein kann, falls die Pulsweise um die Umwandlungsverstärkung hoch sind, da die Lichtintensität des reflektierten Lichts groß wird und das Lichtempfang Stromsignal groß wird, bei dem kurzen Abstand.
In dem Fall aus 18, gemäß den Einstelldaten aus 16, wird die Umwandlungsverstärkung 50 kΩ eingestellt und wird die Pulsbreite auf 10 ns eingestellt. Entsprechend wird die Lichtintensität des emittierten Lichts durch Erhöhen der Pulsbreite des Laserstrahls erhöht und wird weiter die Umwandlungsverstärkung von TIA erhöht. Allerdings, da das Objekts bei dem langen Abstand ist, wird das Lichtempfangssignal ein geeignetes Niveau, überschreitet das Lichtempfangssignal den Schwellenwert und kann die Lichtempfangszeit Tcnt gemessen werden.
Da die Lichtintensität des Laserstrahls durch Erhöhen der Pulsbreite des Laserstrahls erhöht wird, kann die Lichtintensität des reflektierten Lichts von dem Objekt erhöht werden, wird ein SNR verbessert und kann ein messbarer Abstand erhöht werden. Andererseits, obwohl die Abstandsmessauflösung und die Abstandsmessgenauigkeit verschlechtert werden, kann die Detektion Leistungsfähigkeit des weit entfernten Objekts verbessert werden, die benötigt wird, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers eine hohe Geschwindigkeit ist. Allerdings, in dem Fall des weit entfernten Objekts, da die Eigenschaft zum Detektieren selbst wichtig ist, und die Voraussetzung für die Abstandsmessauflösung und die Abstandsmessgenauigkeit gering ist, wird eine Verschlechterung der Abstandsmessungsauflösung und der Abstandsmessgenauigkeit kein wesentliches Problem werden. Falls die Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers die geringe Geschwindigkeit ist, obwohl der Detektionsbereich der kurze Abstand sein kann, ist es notwendig die Abstandsmessauflösung und die Abstandsmessgenauigkeit zu erhöhen. In diesem Fall kann die Abstandsmessauflösung und die Abstandsmessgenauigkeit durch reduzieren der Pulsbreite des Laserstrahls im Austausch zum Reduzieren des messbaren Abstands verbessert werden. Da die wirksame Lichtintensität des Laserstrahls durch reduzieren der Pulsbreite des Laserstrahls reduziert wird, wird der Einfluss einer internen Dispersion nach einer Emission im Austausch für ein Reduzieren des messbaren Abstands reduziert, und es wird möglich den messbaren Bereich bei der Seite des kurzen Abstands zu erweitern.
<Andere Ausführungsformen>
Schließlich werden andere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erläutert.
Jede der Konfigurationen von nachstehend zu erläuternden Ausführungsformen ist nicht darauf beschränkt, getrennt genutzt zu werden, sondern kann in Kombination mit den Konfigurationen von anderen Ausführungsformen genutzt werden, solange kein Widerspruch auftritt.

(1) In der obigen Ausführungsform 1, ähnlich zu Ausführungsform 2, kann die Abstandsberechnungseinheit 15 die Pulsbreite des Laserstrahls verändern, welche von der Laserstrahlerzeugungseinheit 11 (der Laserstrahlquelle 111) impliziert wird, basierend auf dem Objektabstand und der Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers. In diesem Fall kann die Abstandsberechnungseinheit 15 die Pulsbreite erhöhen, wenn der Objektabstand lang wird, und die Pulsbreite erhöhen, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers groß wird.
(2) In der obigen Ausführungsform 2 wurde der Fall erläutert, bei welchem die Abstandsberechnungseinheit 15 sowohl die Umwandlungsverstärkung als auch die Pulsbreite verändert. Allerdings kann die Abstandsberechnungseinheit 15 entweder die Umwandlungsverstärkung oder die Pulsbreite verändern.
(3) In jeder der obigen Ausführungsformen verwendet die Laserabstandsmessvorrichtung 10 die Bewegungsgeschwindigkeitsinformation des sich bewegenden Körpers. Allerdings, falls diese Information nicht nur die Betriebsinformation zu diesem Zeitpunkt umfasst, sondern ebenso „die Betriebsinformation, die für die Zukunft vorhergesagt ist“, wird die Leistungsfähigkeit der Kollisionsvermeidung mit dem Objekt weiter verbessert. Beispielsweise, falls erwartet wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeit sich zukünftig verlangsamt, kann die Abstandsberechnungseinheit 15 den zum Einstellen der Verarbeitungsfrequenz verwendeten Objektabstand, die Umwandlungsverstärkung und die Pulsbreite auf die Seite des kurzen Abstands vielmehr als auf den Objektabstand zu diesem Zeitpunkt einstellen. Dies verursacht einen neuen Effekt, dass die Sicherheit beim Betrieb erhöht wird. „Die Betriebsinformation, die für die Zukunft vorhergesagt ist“ kann aus der Bewegungsbeschleunigung und einer Veränderung der Laufrichtung abgeschätzt werden. Zusätzlich ist es ebenso möglich die Absichtsinformation von dem Fahrerkörper, der den sich bewegenden Körper bedient, zu nutzen. Als der Fahrerkörper können eine Person und/oder eine künstliche Intelligenz angenommen werden. Zusätzlich zu der „Betriebsinformation, die für die Zukunft vorhergesagt ist“ kann die Betriebsinformation zu dem Zeitpunkt, der zu verwenden ist, kombiniert werden.
(4) In jeder der obigen Ausführungsformen wurde der Fall erläutert, wobei die die Scanvorrichtung 12 mit dem die MEMS Spiegel 121 versehen ist. Beispielweise kann die Scanvorrichtung 12 mit einem rotierenden Polygonspiegel als den beweglichen Spiegel versehen sein und kann mit einer Vorrichtung versehen sein, die eine Rotationswelle des rotierenden Polygonspiegel neigt, sodass der Bestrahlungswinkelbereich der auf und ab Richtung sich zu der auf Seite oder der ab Seite bewegt.
(5) In jeder der obigen Ausführungsformen wurde der Fall erläutert, bei welchem der winzige Spiegel durch die Lorentzkraft bewegt wird. Allerdings ist die bewegliche Vorrichtung eines winzigen Spiegels nicht auf das elektromagnetische Verfahren wie beispielsweise die Lorentzkraft beschränkt und kann ein piezoelektrisches Verfahren unter Verwendung eines piezoelektrischen Elements sein oder ein elektrostatisches Verfahren unter Verwendung einer elektrostatischen Kraft, die durch eine Potenzialdifferenz zwischen dem Spiegel und der Elektrode erzeugt wird.
(6) In jeder der obigen Ausführungsformen wurde der Fall erläutert, bei welchem der zweidimensionales gen durch den Scan ausgeführt wird, wie in 5 gezeigt, unter Verwendung des MEMS Spiegels 121. Allerdings kann der zweidimensionale Scan durch einen Lissajous-Scan oder einen Rasterscan unter Verwendung des MEMS Spiegel 121 ausgeführt werden; und ein Scan einer Kreisbewegung kann unter Verwendung eines sphärischen Spiegels ausgeführt werden.
(7) In jeder der obigen Ausführungsformen wurde der Fall erläutert, bei welchem der zweidimensionale Scan unter Verwendung des MEMS Spiegels 121 ausgeführt wird, der den Spiegel um zwei Rotationswelle dreht. Allerdings kann der zweidimensionale Scan unter Verwendung der MEMS Spiegel ausgeführt werden, wobei jeder den Spiegel um eine Rotationswelle dreht.
(8) In jeder der obigen Ausführungsformen wurde der Fall beschrieben, bei welchem der Laserstrahl der eine Laserstrahlquelle 111 durch den MEMS Spiegel 121 reflektiert wird. Allerdings können die Laserstrahlen von mehreren Laserstrahlquellen 111 durch den MEMS Spiegel 121 reflektiert werden.
(9) In jeder der obigen Ausführungsformen wurde der Fall beschrieben, bei welchem der Lichtdetektor 131 das durch den MEMS Spiegel 121 und den Sammelspiegel 133 reflektierte Licht L2 empfangen wird. Allerdings kann der Lichtdetektor 131 das durch das Objekt reflektierte Licht L2 direkt empfangen.
(10) In jeder der obigen Ausführungsformen wurde der Fall beschrieben, bei welchem ein Typ, der ein gepulstes Licht unter Verwendung des inkohärenten Detektionsverfahrens transmittiert und empfängt, verwendet wird. Ein Typ, der gepulstes Licht unter Verwendung eines kohärenten Detektionsverfahrens überträgt und empfängt, kann verwendet werden. Ein Typ, der den Laserstrahl überträgt und empfängt, wobei eine Intensitätsmodulation durch die Sinuswelle ausgeführt wird, kann verwendet werden. Dies kann ein inkohärentes FMCW (Frequenz modulierte kontinuierliche Wellenform) Verfahren sein. Und es kann ein kohärentes FMCW Verfahren sein. Falls es ein Typ ist, der ein Licht überträgt und empfängt, wobei eine Intensitätsmodulation durch eine Sinuswelle ausgeführt wird, wird eine Modulationsfrequenz der Sinuswelle anstelle einem Verändern der Pulsbreite des Laserstrahls verändert. Falls es ein Typ des inkohärenten FMCW oder des kohärenten FMCW ist, wird die Streichfrequenzbreite einer Modulationsfrequenz anstelle eines Verändern der Pulsbreite des Laserstrahls verändert.

Obwohl die vorliegende Offenbarung oben in Bezug auf verschiedene beispielhafte Ausführungsformen und Umsetzungen beschrieben ist, versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, Aspekte und Funktionalitäten, die in einer oder mehreren der einzelnen Ausführungsformen beschrieben sind, nicht auf deren Anwendbarkeit bei der bestimmten Ausführungsformen beschränkt sind, mit welcher diese beschrieben sind, sondern stattdessen alleine oder in verschiedenen Kombinationen auf eine oder mehrere der Ausführungsformen angewendet werden können. Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifikationen, welche nicht beispielhaft ausgeführt wurden, erdacht werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Bei schrittweise kann zumindest eine der Merkmalskomponenten modifiziert, hinzugefügt oder ausgeschlossen werden. Zumindest eine der genannten Merkmalskomponenten in zumindest einer der bevorzugten Ausführungsformen kann ausgewählt und mit den Merkmalskomponenten kombiniert werden, die in einer anderen bevorzugten Ausführungsform genannt sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP H07191148 A [0003, 0005]
JP 2015135272 A [0004, 0005, 0006]

Claims

Eine Laserabstandsmessvorrichtung (10), die an einem sich bewegenden Körper angebracht ist, umfassend: eine Laserstrahlerzeugungseinheit (11), die einen Laserstrahl emittiert; eine Lichtempfangseinheit (13), die ein reflektiertes Licht von dem durch ein Objekt reflektierten Laserstrahl empfängt und ein Lichtempfangssignal ausgibt; und eine Abstandsberechnungseinheit (15), die einen Objektabstand berechnet, der ein Abstand zu dem Objekt ist, basierend auf dem emittierten Laserstrahl und dem Lichtempfangssignal, wobei die Abstandsberechnungseinheit (15) eine Lichtempfangsempfindlichkeit des Lichtempfangssignals verändert, basierend auf einer Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers und dem Objektabstand.
Laserabstandsmessvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Abstandsberechnungseinheit (15) eine Verarbeitungsfrequenz der Lichtempfangssignale verändert, die zu diesem Zeitpunkt und in der Vergangenheit gemessen sind und für eine Berechnung des Objektabstands verwendet werden, basierend auf dem Objektabstand und der Bewegungsgeschwindigkeit.
Laserabstandsmessvorrichtung (10) gemäß Anspruch 2, wobei die Abstandsberechnungseinheit (15) die Verarbeitungsfrequenz erhöht, wenn der Objektabstand groß wird, und die Verarbeitungsfrequenz vermindert, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit groß wird.
Laserabstandsmessvorrichtung (10) gemäß Anspruch 2 oder 3, weiter umfassend: eine Scanvorrichtung (12), die einen Bestrahlungswinkel des Laserstrahls verändert, und eine Scansteuereinheit (14), die die Scanvorrichtung (12) steuert, um den Bestrahlungswinkel des Laserstrahls periodisch zu scannen, wobei die Abstandsberechnungseinheit (15) einen Integrationswert der Verarbeitungsfrequenz der Lichtempfangssignale berechnet, die in Scanperioden zu diesem Zeitpunkt und in der Vergangenheit bei demselben Berechnungswinkel wie zu diesem Zeitpunkt gemessen sind, und den Objektabstand basierend auf dem Integrationswert der Lichtempfangssignale berechnet.
Laserabstandsmessvorrichtung (10) gemäß Anspruch 2 oder 3, weiter umfassend: eine Scanvorrichtung (12), die einen Bestrahlungswinkel des Laserstrahls verändert, und eine Scansteuereinheit (14), die die Scanvorrichtung (12) steuert, um den Bestrahlungswinkel des Laserstrahls periodisch zu scannen, wobei die Abstandsberechnungseinheit (15) einen Durchschnittswert der Verarbeitungsfrequenz der Lichtempfangssignale berechnet, die in Scanperioden zu diesem Zeitpunkt und in der Vergangenheit bei demselben Bestrahlungswinkel wie zu diesem Zeitpunkt gemessen sind, und den Objektabstand basierend auf dem Durchschnittswert der Lichtempfangssignale berechnet.
Laserabstandsmessvorrichtung (10) gemäß Anspruch 2 oder 3, weiter umfassend: eine Scanvorrichtung (12), die einen Bestrahlungswinkel des Laserstrahls verändert, und eine Scansteuereinheit (14), die die Scanvorrichtung (12) steuert, um den Bestrahlungswinkel des Laserstrahls periodisch zu scannen, wobei die Abstandsberechnungseinheit (15) einen maximalen Wert der Verarbeitungsfrequenz der Lichtempfangssignale berechnet, die in Scanperioden zu diesem Zeitpunkt und in der Vergangenheit bei demselben Bestrahlungswinkel wie zu diesem Zeitpunkt gemessen sind, und den Objektabstand basierend auf dem maximalen Wert der Lichtempfangssignale berechnet.
Laserabstandsmessvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Abstandsberechnungseinheit (15) eine Zeit des in der Vergangenheit gemessenen Lichtempfangssignals verschiebt, um eine Zeit, die zu dem durch Bewegen des sich bewegenden Körpers veränderten Objektabstand gehört, und eine Berechnungsverarbeitung des Objektabstands unter Verwendung des vergangenen Lichtempfangssignals, dessen Zeit verschoben wurde, ausführt.
Laserabstandsmessvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Lichtempfangseinheit (13) einen Verstärkungsveränderungsschaltkreis (168) aufweist, der eine Umwandlungsverstärkung von einem Ausgangssignal eines Fotodetektors (163) zu dem Lichtempfangssignal verändert, und wobei die Abstandsberechnungseinheit (15) die Umwandlungsverstärkung verändert, basierend auf dem Objektabstand und der Bewegungsgeschwindigkeit.
Laserabstandsmessvorrichtung (10) gemäß Anspruch 8, wobei die Abstandsberechnungseinheit (15) die Umwandlungsverstärkung erhöht, wenn der Objektabstand lang wird, und die Umwandlungsverstärkung erhöht, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit groß wird.
Laserabstandsmessvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Abstandsberechnungseinheit (15) eine Pulsbreite des Laserstrahls verändert, der von der Laserstrahlerzeugungseinheit (11) emittiert wird, basierend auf dem Objektabstand und der Bewegungsgeschwindigkeit.
Laserabstandsmessvorrichtung (10) gemäß Anspruch 10, wobei die Abstandsberechnungseinheit (15) die Pulsbreite erhöht, wenn der Objektabstand lang wird, und die Pulsbreite erhöht, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit groß wird.