DE112020002990T5

DE112020002990T5 - Abstandsmessvorrichtung und abstandsmessverfahren

Info

Publication number: DE112020002990T5
Application number: DE112020002990.5T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Hirano
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2020-06-11
Publication date: 2022-03-10
Also published as: JP2021001756A; US20220260691A1; WO2020255855A1; CN113966475A

Abstract

Eine Abstandsmessvorrichtung (1) gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält eine Zeitmesseinheit, eine Histogrammerzeugungseinheit (7), eine Lichtquelle-Steuerungseinheit (5), eine Auswahleinheit (8) und eine Abstandsberechnungseinheit (9). Die Zeitmesseinheit misst eine Zeitinformation, die eine Zeit von einem Lichtemissionszeitpunkt, zu dem eine Lichtquelle (2) Licht emittiert, bis zu einem Lichtempfangszeitpunkt, zu dem ein lichtempfangendes Element (3) Licht empfängt, angibt. Die Histogrammerzeugungseinheit (7) erzeugt ein Histogramm basierend auf der Zeitinformation. Die Lichtquelle-Steuerungseinheit (5) ändert dynamisch einen Ansteuerzustand der Lichtquelle (2). Die Auswahleinheit (8) wählt eine Spitze basierend auf dem Ansteuerzustand der Lichtquelle (2) aus, falls in dem Histogramm in einem Frame eine Vielzahl von Spitzen detektiert wird. Die Abstandsberechnungseinheit (9) berechnet einen Abstand (D) zu einem Objekt basierend auf der ausgewählten Spitze.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Abstandsmessvorrichtung und ein Abstandsmessverfahren.
Hintergrund
Als eines von Entfernungsmessverfahren zum Messen eines Abstands zu einem zu messenden Objekt unter Verwendung von Licht ist ein als direktes Laufzeit-(ToF-)Verfahren bezeichnetes Abstandsmessverfahren bekannt. Gemäß dem direkten ToF-Verfahren wird Licht, das von einer Lichtquelle emittiert und dann von einem zu messenden Objekt reflektiert wird, von einem lichtempfangenden Element empfangen, und ein Abstand zum Objekt wird auf der Basis einer Zeit von der Emission des Lichts bis zum Empfang des reflektierten Lichts gemessen.
Indem man einen Lichtemissionszeitpunkt eines von der Lichtquelle emittierten Lichts zufällig ändert, kann ferner eine Interferenz unterdrückt werden, die durch Licht verursacht wird, das von einer Abstandsmessvorrichtung eines anderen Fahrzeugs emittiert wird (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1)
Zitatliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2017-125682
Zusammenfassung
Technisches Problem
Falls eine große Anzahl an Fahrzeugen nahe beieinander ist, ist es jedoch herkömmlicherweise schwierig, eine Interferenz ausreichend zu verhindern, indem man einfach ein Lichtemissionszeitpunkt zufällig ändert. Gemäß der obigen herkömmlichen Technik können überdies Abstandsmessdaten von einem böswilligen Dritten, der eine andersartige Lichtemission nach dem Lichtemissionszeitpunkt durchführt, verfälscht werden.
Daher schlägt die vorliegende Offenbarung eine Abstandsmessvorrichtung und ein Abstandsmessverfahren vor, die imstande sind, eine Interferenz zu unterdrücken, die von einer anderen Abstandsmessvorrichtung oder dergleichen verursacht wird.
Lösung für das Problem
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird eine Abstandsmessvorrichtung vorgesehen. Die Abstandsmessvorrichtung enthält eine Zeitmesseinheit, eine Histogrammerzeugungseinheit, eine Lichtquelle-Steuerungseinheit, eine Auswahleinheit und eine Abstandsberechnungseinheit. Die Zeitmesseinheit misst eine Zeitinformation, die eine Zeit von einem Lichtemissionszeitpunkt, zu dem eine Lichtquelle Licht emittiert, bis zu einem Lichtempfangszeitpunkt, zu dem ein lichtempfangendes Mittel Licht empfängt, angibt. Die Histogrammerzeugungseinheit erzeugt ein Histogramm basierend auf der Zeitinformation. Die Lichtquelle-Steuerungseinheit ändert dynamisch einen Ansteuerzustand der Lichtquelle. Die Auswahleinheit wählt eine Spitze bzw. einen Peak basierend auf dem Ansteuerzustand der Lichtquelle aus, falls im Histogramm in einem Frame eine Vielzahl von Spitzen (Peaks) detektiert wird. Die Abstandsberechnungseinheit berechnet einen Abstand zu einem Objekt basierend auf der ausgewählten Spitze.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Interferenz, die von einer anderen Abstandsmessvorrichtung oder dergleichen verursacht wird, unterdrückt werden. Man beachte, dass die hierin beschriebenen Effekte nicht notwendigerweise eingeschränkt sind und beliebige der in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Effekte erzeugt werden können.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das eine Abstandsmessung unter Verwendung eines direkten ToF-Verfahrens schematisch veranschaulicht, das für eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung anwendbar ist.
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Histogramms basierend auf einer Zeit des Lichtempfangs durch eine lichtempfangende Einheit veranschaulicht, das für die Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist.
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Abstandsmessvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
4 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel von Konfigurationen einer Lichtquelle-Ansteuereinheit und einer Lichtquelle gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Ansteuerungsstroms zum Ansteuern der Lichtquelle gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Impulsform eines von der Lichtquelle emittierten Lichts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Histogramms veranschaulicht, das von einer Histogrammerzeugungseinheit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erzeugt wird.
8 ist ein Diagramm, um eine Änderung einer Spitzenform eines Histogramms zu erläutern, die durch die vorliegende Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verursacht wird.
9 ist ein Diagramm, um eine Änderung einer Spitzenform eines Histogramms zu erläutern, die durch eine andere Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verursacht wird.
10 ist ein Diagramm, um eine Änderung eines Histogramms zu erläutern, das durch eine Histogrammerzeugungseinheit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erzeugt wird.
11 ist ein Flussdiagramm, um eine Verarbeitungsprozedur einer Verarbeitung zur Abstandsmessung gemäß der Ausführungsform zu erläutern.
12 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems veranschaulicht.
13 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel von Installationspositionen einer Einheit zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs und Bildgebungseinheiten erläutert.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird hierin mit Verweis auf die Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Detail beschrieben. In der Ausführungsform unten sind identischen Teilen identische Bezugszeichen gegeben, und deren wiederholte Beschreibung wird weggelassen.
Als eines von Abstandsmessverfahren zum Messen eines Abstands zu einem zu messenden Objekt unter Verwendung von Licht ist ein als direktes Laufzeit-(ToF-)Verfahren bezeichnetes Abstandsmessverfahren bekannt. Gemäß dem direkten ToF-Verfahren wird Licht, das von einer Lichtquelle emittiert und dann von einem zu messenden Objekt reflektiert wird, von einem lichtempfangenden Element empfangen, und ein Abstand zum Objekt wird auf der Basis einer Zeit von der Emission des Lichts bis zum Empfang des reflektierten Lichts gemessen.
Indem man den Lichtemissionszeitpunkt eines von einer Lichtquelle emittierten Lichts zufällig ändert, kann ferner eine Interferenz unterdrückt werden, die von einer Abstandsmessvorrichtung eines anderen Fahrzeugs emittiertes Licht verursacht wird.
Falls eine große Anzahl an Fahrzeugen nahe beieinander ist, ist es jedoch herkömmlicherweise schwierig, eine Interferenz ausreichend zu verhindern, indem man einfach einen Lichtemissionszeitpunkt zufällig ändert. Ferner können gemäß der obigen herkömmlichen Technik Abstandsmessdaten von einem böswilligen Dritten verfälscht werden, der eine andersartige Lichtemission nach dem Lichtemissionszeitpunkt durchführt.
Daher wird erwartet, eine Abstandsmessvorrichtung und ein Abstandsmessverfahren zu realisieren, die imstande sind, die obigen Probleme zu überwinden und eine Interferenz zu unterdrücken, die von einer anderen Abstandsmessvorrichtung oder dergleichen verursacht wird.
[Abstandsmessverfahren]
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Technik zum Messen eines Abstands unter Verwendung von Licht. Um ein Verständnis der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zu erleichtern, wird daher mit Verweis auf 1 und 2 ein für die Ausführungsform verwendbares Abstandsmessverfahren beschrieben.
1 ist ein Diagramm, das eine Abstandsmessung unter Verwendung eines direkten ToF-Verfahrens, das für die Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist, schematisch veranschaulicht. In der Ausführungsform wird das direkte ToF-Verfahren als Abstandsmessverfahren verwendet.
Das direkte ToF-Verfahren ist ein Verfahren, bei dem emittiertes Licht L1 von einer Lichtquelle 2 emittiert wird und dann als reflektiertes Licht L2 von einem zu messenden Objekt 100 reflektiert und das reflektierte Licht L2 von einem lichtempfangenden Element 3 empfangen wird und auf der Basis einer Zeitdifferenz zwischen dem Lichtemissionszeitpunkt und dem Lichtempfangszeitpunkt ein Abstand gemessen wird.
Eine Abstandsmessvorrichtung 1 enthält die Lichtquelle 2 und das lichtempfangende Element 3. Die Lichtquelle 2 ist zum Beispiel eine Laserdiode und wird angesteuert, um gepulstes Laserlicht zu emittieren.
Das emittierte Licht L1, das von der Lichtquelle 2 emittiert wird, wird vom zu messenden Objekt 100 reflektiert und wird dann vom lichtempfangenden Element 3 als das reflektierte Licht L2 empfangen. Das lichtempfangende Element 3 wandelt Licht durch fotoelektrische Umwandlung in ein elektrisches Signal um und gibt ein dem empfangenen Licht entsprechendes Signal ab.
Eine Zeit (Lichtemissionszeitpunkt), zu der die Lichtquelle 2 Licht emittiert, wird als Zeit t₀ definiert, und eine Zeit (Lichtempfangszeit), zu der das lichtempfangende Element 3 das reflektierte Licht L2 empfängt, das das emittierte Licht L1 ist, das von der Lichtquelle 2 emittiert und vom zu messenden Objekt 100 reflektiert wurde, wird als Zeit t₁ definiert.
Ein Abstand D zwischen der Abstandsmessvorrichtung 1 und dem zu messenden Objekt 100 kann durch die folgende Formel (1) berechnet werden, wobei eine Konstante c die Lichtgeschwindigkeit (2,9979 × 10⁸ [m/s]) ist. $D = (c/ 2) \times (t_{1} - t_{0})$
Konkreter klassifiziert die Abstandsmessvorrichtung 1 Zeiten t_m (worauf hier im Folgenden auch als „Lichtempfangszeiten t_m“ verwiesen wird) von der Zeit t₀ des Lichtemissionszeitpunkts bis zum Lichtempfangszeitpunkt, zu dem das Licht von der lichtempfangenden Einheit 3 empfangen wird, auf der Basis von Klassen (Intervallen bzw. Bins), um ein Histogramm zu erzeugen.
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Histogramms basierend auf einer Zeit des Lichtempfangs durch das lichtempfangende Element 3 veranschaulicht, das für die Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist. In 2 gibt die horizontale Achse Bins an, und die vertikale Achse gibt eine Häufigkeit für jedes Bin an. Ein Bin ist eine Klassifizierung der Lichtempfangszeiten t_m pro vorbestimmter Einheitszeit d.
Konkret ist ein Bin #0 0 ≤ t_m < d, ist ein Bin #1 d ≤ t_m < 2 × d, ist ein Bin #2 2 × d ≤ t_m < 3 × d, ..., ist ein Bin #(N - 2) (N - 2) × d ≤ t_m < (N - 1) × d. Falls eine Belichtungszeit des lichtempfangenden Elements 3 eine Zeit t_ep ist, gilt t_ep = N × d.
Die Abstandsmessvorrichtung 1 zählt die Anzahl von Malen einer Erfassung der Lichtempfangszeit t_m auf der Basis der Bins, erhält eine Häufigkeit 200 für jedes Bin und erzeugt ein Histogramm. Hier empfängt das lichtempfangende Element 3 auch anderes Licht als das reflektierte Licht L2, welches das von der Lichtquelle 2 emittierte und dann reflektierte Licht L1 ist.
Das von dem vom Ziel reflektierten Licht L2 verschiedene Licht ist beispielsweise Umgebungslicht um die Abstandsmessvorrichtung 1. Derartiges Umgebungslicht ist Licht, das zufällig in das lichtempfangende Element 3 gelangt, und eine Umgebungslichtkomponente 201, die auf das Umgebungslicht zurückzuführen ist, im Histogramm ist Rauschen für das vom Ziel reflektierte Licht L2.
Auf der anderen Seite ist das vom Ziel reflektierte Licht L2 Licht, das entsprechend einem bestimmten Abstand empfangen wird, und erscheint als eine aktive Lichtkomponente 202 im Histogramm. Ein Bin, das einer Spitzenhäufigkeit in der aktiven Lichtkomponente 202 entspricht, ist ein Bin, das dem Abstand D zum zu messenden Objekt 100 entspricht.
Die Abstandsmessvorrichtung 1 kann den Abstand D zum zu messenden Objekt 100 gemäß der obigen Gleichung (1) berechnen, indem eine repräsentative Zeit des Bins (zum Beispiel eine zentrale Zeit des Bins) als die Zeit t₁ erfasst wird. Auf diese Weise kann ungeachtet von Zufallsrauschen unter Verwendung einer Vielzahl von Lichtempfangsergebnissen eine geeignete Abstandsmessung ausgeführt werden.
[Details der Abstandsmessvorrichtung]
Als Nächstes werden mit Verweis auf 3 bis 10 Details der Abstandsmessvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform beschrieben. 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration der Abstandsmessvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
Wie in 3 veranschaulicht ist, enthält die Abstandsmessvorrichtung 1 die Lichtquelle 2, das lichtempfangende Element 3, eine Lichtquelle-Ansteuereinheit 4, eine Lichtquelle-Steuerungseinheit 5, einen Zeit-Digital-Wandler (TDC) 6, eine Histogrammerzeugungseinheit 7, eine Auswahleinheit 8 und eine Abstandsberechnungseinheit 9. Der TDC 6 ist ein Beispiel einer Zeitmesseinheit.
Die Lichtquelle 2 wird zum Beispiel von Laserdioden wie etwa oberflächenemittierenden Lasern mit vertikalem Hohlraum (VCSELs) gebildet. Man beachte, dass die Lichtquelle 2 nicht auf die VCSELs beschränkt ist und ein Laserdioden-Array oder dergleichen, worin Laserdioden in einer Zeile angeordnet sind, verwendet werden kann.
Die lichtempfangende Einheit 3 wandelt durch fotoelektrische Umwandlung Licht in ein elektrisches Signal um und gibt ein dem empfangenen Licht entsprechendes Signal ab. Das lichtempfangende Element 3 enthält zum Beispiel eine Vielzahl von Elementen von Einzelphoton-Lawinendioden (SPAD), die in einem zweidimensionalen Gittermuster angeordnet sind.
In solch einem SPAD-Element tritt, wenn eine große Sperrvorspannung, bei der eine Lawinen-Multiplikation auftritt, an eine Kathode angelegt wird, aufgrund eines als Reaktion auf den Einfall eines Photons erzeugten Elektrons eine Lawinen-Multiplikation auf.
Das heißt, das SPAD-Element hat eine Charakteristik, dass als Reaktion auf den Einfall eines Photons ein großer Strom fließt. Das SPAD-Element kann einen Einfall eines im reflektierten Licht L2 enthaltenen Photons mit hoher Empfindlichkeit unter Ausnutzung solch einer Charakteristik detektieren. Ein durch das SPAD-Element des lichtempfangenden Elements 3 erzeugtes Signal wird dem TDC 6 bereitgestellt.
Die Lichtquelle-Ansteuereinheit 4 steuert die Lichtquelle 2 an. Beispielsweise steuert die Lichtquelle-Ansteuereinheit 4 die Lichtquelle 2 so an, dass das emittierte Licht L1 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt und mit einer Impulsbreite von der Lichtquelle 2 basierend auf dem Signal zur Steuerung der Lichtemission von der Lichtquelle-Steuereinheit 5 emittiert wird.
Die Lichtquelle-Ansteuereinheit 4 kann zum Beispiel die Lichtquelle 2 so ansteuern, dass Laserlicht von der Lichtquelle 2 mit Laserdioden, die auf einer Zeile angeordnet sind, in einer Richtung senkrecht zur Zeile gescannt wird. Details der Lichtquelle-Ansteuereinheit 4 werden später beschrieben.
Die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 steuert den gesamten Betrieb der Abstandsmessvorrichtung 1 gemäß beispielsweise einem vorher integrierten Programm. Beispielsweise steuert die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 einen Lichtemissionszeitpunkt und eine Impulsbreite der Lichtquelle 2, indem eine Impulserzeugungsschaltung 28 (siehe 4) der Lichtquelle-Ansteuereinheit 4 gesteuert wird.
Darüber hinaus steuert die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 einen Betrieb der Vielzahl von SPAD-Elementen im lichtempfangenden Element 3. Beispielsweise kann die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 ein Lesen von Signalen von den SPAD-Elementen für jeden Block aus n Pixeln in einer Reihen-Richtung und m Pixeln in einer Spalten-Richtung, der (n × m) SPAD-Elemente enthält, steuern.
Außerdem kann die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 ein Signal von jedem SPAD-Element lesen, indem die SPAD-Elemente in der Reihen-Richtung gescannt werden und ferner die SPAD-Elemente in der Spalten-Richtung für jede Reihe pro Block gescannt werden. In der Ausführungsform kann die Leistungsquelle-Steuerungseinheit 5 Signale von den SPAD-Elementen unabhängig lesen.
Die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 gemäß der Ausführungsform ändert hier dynamisch einen Ansteuerzustand der Lichtquelle 2, indem der Betrieb der Lichtquelle-Ansteuereinheit 4 gesteuert wird. Daher wird mit Verweis auf 4 hierin im Folgenden eine Schaltungskonfiguration der Lichtquelle-Ansteuereinheit 4 und der Lichtquelle 2, die von der Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 gesteuert werden, beschrieben. 4 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel von Konfigurationen der Lichtquelle-Ansteuereinheit 4 und der Lichtquelle 2 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
Wie in 4 veranschaulicht ist, enthält die Lichtquelle-Ansteuereinheit 4 gemäß der Ausführungsform Referenzstromquellen 20 und 21, Transistoren 22, 23, 27, 29, 30, 31 und 32 vom n-Typ, Transistoren 24, 25 und 26 vom p-Typ und die Impulserzeugungsschaltung 28.
Die Referenzstromquellen 20 und 21 erzeugen einen vorbestimmten Referenzstrom. Die Referenzstromquelle 20 ist mit einem Drain des Transistors 22 vom n-Typ verbunden. Der von der Referenzstromquelle 20 erzeugte Referenzstrom wird mittels einer Stromspiegelschaltung CM1 vom Transistor 22 vom n-Typ zum Transistor 23 vom n-Typ kopiert.
Ein Drain des Transistors 23 vom n-Typ ist mit einem Drain des Transistors 24 vom p-Typ verbunden. Eine Source des Transistors 24 vom p-Typ ist mit einer Stromversorgungsspannung Vdd verbunden, und ein Gate des Transistors vom p-Typ ist mit einem Gate des Transistors 25 vom p-Typ und dem Drain des Transistors 24 vom p-Typ verbunden. Das heißt, die Transistoren 24 und 25 vom p-Typ bilden eine Stromspiegelschaltung CM2.
Man beachte, dass der Transistor 24 vom p-Typ eine vorbestimmte Anzahl parallel verbundener Transistoren vom p-Typ enthält. Die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 kann ein Stromspiegelverhältnis der von den Transistoren 24 und 25 vom p-Typ gebildeten Stromspiegelschaltung CM2 steuern, indem die Anzahl an Transistoren vom p-Typ in einem Ein-Zustand im Transistor 24 vom p-Typ gesteuert wird.
Eine Source des Transistors 25 vom p-Typ ist mit der Stromversorgungsspannung Vdd verbunden, und ein Drain des Transistors 25 vom p-Typ ist mit einer Source des Transistors 26 vom p-Typ verbunden. Darüber hinaus bilden der Transistor 26 vom p-Typ und der Transistor 27 vom n-Typ eine komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS-)Schaltung.
Ein Eingangsanschluss der CMOS-Schaltung ist mit der Impulserzeugungsschaltung 28 verbunden. Die Impulserzeugungsschaltung 28 erzeugt ein Impulssignal. Die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 kann eine Impulsbreite und eine Impulsperiode des von der Impulserzeugungsschaltung 28 erzeugten Impulssignals steuern.
Ein Ausgangsanschluss der von dem Transistor 26 vom p-Typ und dem Transistor 27 vom n-Typ gebildeten CMOS-Schaltung ist mit einem Gate des Transistors 29 vom n-Typ verbunden.
Ein Impulssignal, dessen Impulsbreite und Impulsperiode durch die Impulserzeugungsschaltung 28 gesteuert werden und dessen Impulsanstiegszeit durch das Stromspiegelverhältnis der Stromspiegelschaltung CM2 gesteuert wird, wird in das Gate des Transistors 29 vom n-Typ eingespeist. Eine Form des in das Gate des Transistors 29 vom n-Typ eingespeisten Impulssignals wird durch die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 gesteuert.
Die Referenzstromquelle 21 ist mit einem Drain des Transistors 30 vom n-Typ verbunden. Der von der Referenzstromquelle 21 erzeugte Referenzstrom wird mittels einer Stromspiegelschaltung CM3 vom Transistor 30 vom n-Typ zum Transistor 31 vom n-Typ kopiert. Man beachte, dass der mit dem Transistor 30 vom n-Typ in Reihe geschaltete Transistor 32 vom n-Typ normalerweise in einem Ein-Zustand gehalten wird.
Man beachte, dass der Transistor 30 vom n-Typ eine vorbestimmte Anzahl parallel geschalteter Transistoren vom n-Typ enthält. Die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 kann ein Stromspiegelverhältnis der von den Transistoren 30 und 31 vom n-Typ gebildeten Stromspiegelschaltung CM3 steuern, indem die Anzahl von Transistoren vom n-Typ in einem Ein-Zustand im Transistor 30 vom n-Typ gesteuert wird.
Eine Anode der Lichtquelle 2, die Laserdioden aufweist, ist mit der Stromversorgungsspannung Vdd verbunden, und eine Kathode der Lichtquelle 2 ist mit einem Drain des Transistors 31 vom n-Typ verbunden. Darüber hinaus ist eine Source des Transistors 31 vom n-Typ mit einem Drain des Transistors 29 vom n-Typ verbunden, und eine Source des Transistors 29 vom n-Typ ist geerdet. Das heißt, die Lichtquelle 2, der Transistor 31 vom n-Typ und der Transistor 29 vom n-Typ sind zwischen der Stromversorgungsspannung Vdd und dem Erdungspotential in Reihe geschaltet.
Mittels der soweit beschriebenen Schaltung wird ein oberer Grenzwert eines Ansteuerungsstroms I_B zum Ansteuern der Lichtquelle 2 durch das Stromspiegelverhältnis der Stromspiegelschaltung CM3 gesteuert und wird eine Wellenform des Ansteuerungsstroms I_B durch das in das Gate des Transistors 29 vom n-Typ eingespeiste Impulssignal gesteuert.
Wie in 5 veranschaulicht ist, kann beispielsweise die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 den oberen Grenzwert und eine Anstiegszeit des Ansteuerungsstroms I_B zum Ansteuern der Lichtquelle 2 auf verschiedene Weisen steuern. 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Ansteuerungsstroms I_B zum Ansteuern der Lichtquelle 2 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
Das heißt, die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 gemäß der Ausführungsform kann den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 dynamisch ändern, indem die zwei Stromspiegelschaltungen CM2 und CM3 gesteuert werden und die Impulsbreite und die Impulsperiode des von der Impulserzeugungsschaltung 28 abgegebenen Impulssignals gesteuert werden.
Obgleich ein Beispiel, in dem die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 den oberen Grenzwert und die Anstiegszeit des Ansteuerungsstroms I_B steuert, in der Ausführungsform beschrieben wurde, kann zusätzlich eine Abfallzeit des Ansteuerungsstroms I_B gesteuert werden. Darüber hinaus ist das Beispiel von 4 nur ein Beispiel einer Lichtquelle-Ansteuereinheit 4, und eine Schaltung mit einer unterschiedlichen Konfiguration kann als die Lichtquelle-Ansteuereinheit 4 verwendet werden.
Man betrachte wieder 3. Der TDC 6 wandelt ein vom lichtempfangenden Element 3 bereitgestelltes Pixelsignal in eine einen Zeitpunkt angebende Zeitinformation um. Konkret betrachtet der TDC 6 einen Lichtemissionszeitpunkt der Lichtquelle 2, der von der Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 gesendet wird, als die Zeit t₀ (siehe 2).
Danach misst basierend auf der Zeit t₀ der TDC 6 eine Zeit vom Lichtemissionszeitpunkt, zu dem die Lichtquelle 2 Licht emittiert, bis zum Lichtempfangszeitpunkt, zu dem das lichtempfangende Element 3 Licht empfängt, und gibt das gemessene Ergebnis als Zeitinformation aus, die ein digitaler Wert ist.
Die Histogrammerzeugungseinheit 7 erzeugt basierend auf der vom TDC 6 ausgegebenen Zeitinformation ein Histogramm, wie in 2 veranschaulicht ist. Konkret klassifiziert die Histogrammerzeugungseinheit 7 die vom TDC 6 übertragene Zeitinformation gemäß dem Histogramm und inkrementiert einen Wert eines entsprechenden Bins des Histogramms.
Dann wird eine Abfolge einer Verarbeitung wie etwa eine Ausgabe eines Lichtemissionsbefehls an die Lichtquelle-Ansteuereinheit 4, eine Lichtemission der Lichtquelle 2 als Reaktion auf den Lichtemissionsbefehl, eine Umwandlung in eine Zeitinformation durch den TDC 6 und eine Inkrementierung eines Bins des Histogramms basierend auf der Zeitinformation durch die Histogrammerzeugungseinheit 7 eine vorbestimmte Anzahl von Malen (zum Beispiel Zehntausende von Malen) wiederholt. Dies schließt eine Erzeugung des Histogramms pro Frame durch die Histogrammerzeugungseinheit 7 ab.
Falls im Histogramm in einem Frame eine Vielzahl von Spitzen detektiert wird, wählt die Auswahleinheit 8 eine Spitze auf der Basis des Ansteuerzustands der durch die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 gesteuerten Lichtquelle 2 aus. Eine spezifische Operation der Auswahleinheit 8 wird später beschrieben.
Die Abstandsberechnungseinheit 9 berechnet mittels der obigen Gleichung (1) basierend auf der einen, von der Auswahleinheit 8 ausgewählten Spitze den Abstand D zum Objekt.
Als Nächstes wird mit Verweis auf 6 bis 10 ein spezifischer Betrieb der Auswahleinheit 8 beschrieben. 6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Impulsform des emittierten Lichts L1 veranschaulicht, das von der Lichtquelle 2 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung emittiert wird.
In der vorliegenden Offenbarung sind vier Arten von Impulsformen des emittierten Lichts L1, das von der Lichtquelle 2 emittiert wird, als ein Beispiel von Eingabebedingungen für eine Simulation festgelegt. Diese Impulsformen sind Impulsformen des emittierten Lichts L1, das von der Lichtquelle 2 emittiert wird, die durch die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 zu vier Arten von Ansteuerzuständen 1 bis 4gesteuert wird.
Wie in 6 veranschaulicht ist, sind in der vorliegenden Offenbarung die Impulsformen so eingerichtet, dass eine Anstiegszeit und eine Abfallzeit des Impulses des emittierten Lichts L1 kürzer werden, wenn sich der Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 vom Ansteuerzustand 1 zu den Ansteuerzuständen 2, 3 und 4 ändert.
7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Histogramms veranschaulicht, das von der Histogrammerzeugungseinheit 7 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erzeugt wird. Konkret veranschaulicht 7 ein Simulationsergebnis von Histogrammen, die auf der Basis des reflektierten Lichts L2 erzeugt werden, das auf das emittierte Licht L1 zurückzuführen ist, das zu den obigen Ansteuerzuständen 1 bis 4 gesteuert wurde.
Wie aus 7 ersichtlich ist, nimmt im erzeugten Histogramm eine Intensität einer Spitze zu und nimmt eine Dispersion ab, wenn sich der Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 vom Ansteuerzustand 1 zu den Ansteuerzuständen 2, 3 und 4 ändert.
In dem erzeugten Histogramm nimmt darüber hinaus die Kurtosis der Spitze zu und nimmt die Schiefe (engl.: skewness) ab, während sich der Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 vom Ansteuerzustand 1 zu den Ansteuerzuständen 2, 3 und 4 ändert.
Im erzeugten Histogramm verbessert sich überdies eine Symmetrie der Spitze und nimmt ein Maß der Verteilungsenden bzw. Tailing-Maß ab, wenn sich der Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 vom Ansteuerzustand 1 zu den Ansteuerzuständen 2, 3 und 4 ändert.
Das heißt, in der Ausführungsform können eine Intensität einer Spitze und summarische Statistiken bzw. Statistikwerte (zum Beispiel Dispersion, Schiefe, Kurtosis, Asymmetrie, Tailing-Maß, Durchschnitt, Modus, Median und dergleichen) in einem von der Histogrammerzeugungseinheit 7 erzeugten Histogramm gesteuert werden, indem man den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 steuert. In der folgenden Beschreibung wird auf die Intensität der Spitze und den summarischen Statistikwert zusammen auch als „Spitzenform“ verwiesen.
In der Ausführungsform ändert die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 eine Intensität einer Spitze und einen summarischen Statistikwert (das heißt eine Spitzenform) dynamisch, die für jeden Frame erhalten werden, indem sie den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 dynamisch ändert. 8 ist ein Diagramm, um eine Änderung der Spitzenform im Histogramm zu erläutern, die durch die vorliegende Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung herbeigeführt wird.
Wie in 8 veranschaulicht ist, steuert zum Beispiel die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 so, dass eine Spitze P1 mit einer niedrigen Intensität in einem Frame 1 erhalten wird, und steuert den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 so, dass eine Spitze P2 mit einer höheren Intensität als und einer identischen Dispersion wie die vorherige Spitze P1 in einem Frame 2 erhalten wird.
Darüber hinaus steuert die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 so, dass eine Spitze P3 mit einer identischen Intensität wie und einer geringeren Dispersion als die vorherige Spitze P2 in einem Frame 3 erhalten wird und steuert den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 so, dass eine Spitze P4 mit einer geringeren Intensität und einer größeren Dispersion als die vorherige Spitze P3 in einem Frame 4 erhalten wird.
9 ist ein Diagramm, um eine Änderung der Spitzenform im Histogramm zu erläutern, die durch eine andere Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung herbeigeführt wird. Selbst wenn die andere Vorrichtung veranlassen kann, dass Licht zu einem Zeitpunkt eintritt, der mit dem emittierten Licht L1 synchronisiert ist, das von der vorliegenden Vorrichtung kommt, ist es schwierig, dass die andere Vorrichtung veranlasst, dass Licht, das hinsichtlich Intensität und summarischer Statistikwerte mit dem emittierten Licht L1 synchronisiert ist, in die vorliegende Vorrichtung eintritt.
Dies verhält sich so, da die andere Vorrichtung, die das emittierte Licht L1 und das reflektierte Licht L2 gemessen hat, Zeit benötigt, um Intensitäten und summarische Statistikwerte des emittierten Lichts L1 und des reflektierten Lichts L2 zu messen und ein anderes Licht zu emittieren, das mit den Intensitäten und summarischen Statistikwerten des emittierten Lichts L1 und des reflektierten Lichts L2 synchronisiert ist, und daher ist eine Synchronisierung mit der dynamisch geänderten Spitzenform schwierig.
Daher weisen, wie in 9 veranschaulicht ist, alle Spitzen P1a bis P4a in den Histogrammen der Frames 1 bis 4, die auf die andere Vorrichtung zurückzuführen sind, im Wesentlichen die gleiche Intensität und gleichen summarischen Statistikwerte auf.
Falls sowohl das auf die vorliegende Vorrichtung zurückzuführende reflektierte Licht L2 als auch das auf die andere Vorrichtung zurückzuführende Licht auf das lichtempfangende Element 3 fallen, wird, wie in 10 veranschaulicht ist, eine Vielzahl von Spitzen in einem Frame detektiert. Beispielsweise werden die Spitze P1 und die Spitze P1a, die oben beschrieben wurden, im Frame 1 detektiert, werden die Spitze P2 und die Spitze P2a im Frame 2 detektiert, werden die Spitze P3 und die Spitze P3a im Frame 3 detektiert und werden die Spitze P4 und die Spitze P4a im Frame 4 detektiert.
Die Auswahleinheit 8 gemäß der Ausführungsform wählt hier eine Spitze mit höherer Adäquatheit bzw. Eignung aus einer Vielzahl von Spitzen, die in einem Frame detektiert werden, auf der Basis einer Information in Bezug auf den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 aus, die von der Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 gesendet wird.
Beispielsweise sendet die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 eine Information, die angibt, dass, „die im Frame 2 detektierte Spitze eine identische Dispersion wie und eine höhere Intensität als die im Frame 1 detektierte Spitze hat“ an die Auswahleinheit 8.
Weiter vergleicht die Auswahleinheit 8 die Spitzenform der Spitze P1 im Frame 1 und die Spitzenform der Spitze P2 im Frame 2 und vergleicht die Spitzenform der Spitze P1a im Frame 1 und die Spitzenform der Spitze P2a im Frame 2.
Unter Verwendung der von der Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 gesendeten Information in Bezug auf den Ansteuerzustand kann die Auswahleinheit 8 die Spitze P1 mit höherer Eignung aus dem Histogramm im Frame 1 auswählen und kann die Spitze P2 mit höherer Eignung aus dem Histogramm im Frame 2 auswählen.
Ähnlich kann die Auswahleinheit 8 die Spitze P3 mit hoher Eignung aus dem Histogramm im Frame 3 auswählen, indem die Spitzen P2 und P2a im Frame 2 mit den Spitzen P3 bzw. P3a im Frame verglichen werden.
Die Auswahleinheit 8 kann ähnlich die Spitze P4 mit hoher Eignung aus dem Histogramm im Frame 4 auswählen, indem die Spitzen P3 und P3a im Frame 3 mit den Spitzen P4 bzw. P4a im Frame 4 verglichen werden.
Die Auswahleinheit 8 zeichnet zum Beispiel summarische Statistikwerte (zum Beispiel die Dispersion) von in jedem Frame detektierten Spitzen auf. Falls eine Bewegung einer durch die Aufzeichnung gebildeten polygonalen Linie mit einer Bewegung übereinstimmt, die aus dem Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 vorhergesagt wird, kann die Auswahleinheit 8 eine die polygonale Linie bildende Spitze als Spitze mit hoher Eignung bestimmen.
Man beachte, dass die Anzahl an zu verwendenden Arten summarischer Statistikwerte nicht auf eine in dem obigen Verfahren beschränkt ist und eine Spitze mit höherer Eignung ausgewählt werden kann, indem ein Vergleich mit einer aus dem Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 vorhergesagten Bewegung ausgewählt werden kann, indem mehrere Arten summarischer Statistikwerte multidimensional verwendet werden.
Falls die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 so dynamisch ändert, dass eine Differenz in summarischen Statistikwerten groß wird, wird überdies eine Bewegung einer polygonalen Linie groß, und daher kann die Auswahleinheit 8 eine Spitze mit hoher Eignung genau bestimmen.
Die Abstandsberechnungseinheit 9 berechnet dann den Abstand D zum Objekt nicht basierend auf den auf die andere Vorrichtung zurückzuführenden Spitzen P1a bis P4a, die von der Auswahleinheit 8 nicht ausgewählt werden, sondern basierend auf den auf die vorliegende Vorrichtung zurückzuführenden Spitzen P1 bis P4, die von der Auswahleinheit 8 ausgewählt werden.
Wie oben beschrieben wurde, kann in der Ausführungsform, falls eine Vielzahl von Spitzen in einem Frame detektiert wird, eine Spitze, die auf das emittierte Licht L1 zurückzuführen ist, das von der vorliegenden Vorrichtung emittiert wird, ausgewählt werden, indem für jeden Frame bestimmt wird, ob eine Spitzenform mit dem Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 übereinstimmt oder nicht. Daher kann gemäß der Ausführungsform eine durch eine andere Abstandsmessvorrichtung oder dergleichen verursachte Interferenz unterdrückt werden.
Obgleich ein Beispiel, in dem eine Spitze aus einer Vielzahl separater Spitzen wie in 10 veranschaulicht ausgewählt wird, in der Ausführungsform beschrieben wurde, kann eine Spitze aus einer Vielzahl von überlappend detektierten Spitzen ausgewählt werden. In diesem Fall ist es beispielsweise nur notwendig, überlappende Spitzen unter Verwendung eines bestehenden Verfahrens zu trennen und eine Spitze aus der Vielzahl getrennter Spitzen auszuwählen.
Außerdem wurde in der Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, in dem eine Eignung einer Spitze bestimmt wird, indem summarische Statistikwerte von in verschiedenen Frames detektierten Spitzen relativ verglichen werden, wobei eine Spitze auf der Basis von Absolutwerten summarischer Statistikwerte einer Vielzahl von in einem Frame detektierten Spitzen ausgewählt werden kann.
Beispielsweise ist bekannt, dass ein Dispersionswert einer Spitze, die aus einem von der anderen Vorrichtung direkt einfallenden Licht resultiert, im Vergleich mit einer aus dem reflektierten Licht L2 vom Objekt resultierenden Spitze sehr klein ist. In Anbetracht dessen kann, falls ein Dispersionswert einer bestimmten Spitze im Vergleich mit Dispersionswerten anderer Spitzen als Ergebnis eines Vergleichs zwischen Dispersionswerten einer Vielzahl von in einem Frame detektierten Spitzen sehr klein ist, solch eine Spitze als eine Spitze betrachtet werden, die aus einem von der anderen Vorrichtung direkt einfallenden Licht resultiert, und kann aus Auswahlkandidaten ausgeschlossen werden.
In der Ausführungsform ändert die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 wünschenswerterweise den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 zufällig. Beispielsweise kann die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 gemäß der Ausführungsform den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 zufällig ändern, indem ein Ausgabeergebnis eines (nicht veranschaulichten) Zufallszahlengenerators in einem Prozess zum Bestimmen des Ansteuerzustands der Lichtquelle 2 einbezogen wird.
In der Ausführungsform ermöglicht dies, eine von der anderen Vorrichtung verursachte Interferenz zu unterdrücken, selbst wenn die andere Vorrichtung den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 auf der Basis eines früheren Ansteuerzustands der Lichtquelle 2 vorhersagt und versucht, eine Synchronisierung mit einer Spitzenform der vorliegenden Vorrichtung zu erreichen. Gemäß der Ausführungsform kann daher eine durch eine andere Abstandsmessvorrichtung oder dergleichen verursachte Interferenz effektiv unterdrückt werden.
In der Ausführungsform ändert die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 wünschenswerterweise den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2, indem sie die Impulsbreite, die Anstiegszeit und/oder die Abfallzeit des Ansteuerstroms I_B zum Ansteuern der Lichtquelle 2 ändert.
Dies macht es möglich, den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 unter Verwendung einer einfachen Schaltung wie der in 4 veranschaulichten zu ändern, und daher ist es möglich, eine Fläche einer für die Abstandsmessvorrichtung 1 erforderlichen Schaltung zu reduzieren. Gemäß der Ausführungsform können daher die Herstellungskosten der Abstandsmessvorrichtung 1 reduziert werden.
In der Ausführungsform kann der Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 geändert werden, indem andere Größen als die Impulsbreite, die Anstiegszeit und die Abfallzeit des Ansteuerstroms I_B geändert werden.
In der Ausführungsform wählt ferner die Auswahleinheit 8 wünschenswerterweise eine Spitze aus einer Vielzahl von Spitzen basierend auf zumindest einem summarischen Statistikwert aus, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einer Dispersion, Schiefe, Kurtosis, Asymmetrie und einem Tailing-Maß einer Spitze besteht. Dies verhält sich so, da diese fünf Arten summarischer Statistikwerte summarische Statistikwerte sind, die genau gesteuert werden können, indem der Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 wie in 7 veranschaulicht gesteuert wird.
Das heißt, in der Ausführungsform kann eine Spitze mit hoher Eignung basierend auf zumindest einer dieser fünf Arten summarischer Statistikwerte genau ausgewählt werden. Deshalb kann gemäß der Ausführungsform eine von einer anderen Abstandsmessvorrichtung oder dergleichen verursachte Interferenz effektiv unterdrückt werden.
In der Ausführungsform kann eine Spitze aus einer Vielzahl von Spitzen basierend auf einem anderen summarischen Statistikwert als der Dispersion, Schiefe, Kurtosis, Asymmetrie und einem Tailing-Maß einer Spitze ausgewählt werden. Beispielsweise kann eine Spitze ausgewählt werden, indem zusätzlich zu zumindest einem der fünf summarischen Statistikwerte zumindest ein summarischer Statistikwert, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Durchschnitt, einem Modus und einem Median besteht, verwendet wird. Infolgedessen kann eine durch eine andere Abstandsmessvorrichtung oder dergleichen verursachte Interferenz effektiver unterdrückt werden.
In der Ausführungsform kann darüber hinaus die Auswahleinheit 8 eine Spitze aus einer Vielzahl von Spitzen auswählen, indem maschinelles Lernen ausgeführt wird. Konkret erzeugt die Auswahleinheit 8 ein Lernmodell für summarische Statistikwerte einer Spitze entsprechend dem Ansteuerzustand der Lichtquelle 2, indem maschinelles Lernen auf der Basis einer Information in Bezug auf den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 und einer Information in Bezug auf summarische Statistikwerte einer Spitze im Ansteuerzustand ausgeführt wird. Die Auswahleinheit 8 speichert Informationen über das erzeugte Lernmodell in einer (nicht veranschaulichten) Speichereinheit.
Falls eine Vielzahl von Spitzen in einem Frame detektiert wird, kann die Auswahleinheit 8 eine Spitze auf der Basis summarischer Statistikwerte der Vielzahl von Spitzen und des erzeugten Lernmodells auswählen.
Auf diese Weise kann durch Ausführen von maschinellem Lernen und Auswählen einer Spitze eine Spitze mit hoher Eignung genau ausgewählt werden. Daher kann gemäß der Ausführungsform eine durch eine andere Abstandsmessvorrichtung oder dergleichen verursachte Interferenz effektiv unterdrückt werden.
In der Ausführungsform wird, falls in einem Histogramm in einem Frame keine Vielzahl von Spitzen detektiert wird, die Auswahleinheit 8 wünschenswerterweise gesperrt. Indem man so einen Betrieb der Auswahleinheit 8 stoppt, falls keine Vielzahl von Spitzen detektiert wird und keine Gefahr einer Interferenz besteht, kann die von der Auswahleinheit 8 verbrauchte Leistung reduziert werden.
Gemäß der Ausführungsform kann deshalb der Leistungsverbrauch der Abstandsmessvorrichtung 1 reduziert werden.
[Details einer Verarbeitung zur Abstandsmessung]
Als Nächstes werden mit Verweis auf 11 Details der Verarbeitung zur Abstandsmessung beschrieben, die von der Abstandsmessvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform ausgeführt wird. 11 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur der Verarbeitung zur Abstandsmessung gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
Zunächst führt der TDC 6 eine Verarbeitung zur Zeitmessung zum Messen einer Zeitinformation durch, die eine Zeit von einem Lichtemissionszeitpunkt, zu dem die Lichtquelle 2 Licht emittiert, bis zu einem Lichtempfangszeitpunkt, zu dem das lichtempfangende Element 3 Licht empfängt, angibt (Schritt S101) .
Konkret betrachtet der TDC 6 den Lichtemissionszeit der Lichtquelle 2, der von der Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 übertragen wurde, als Zeit t₀ und misst auf der Basis der Zeit t₀ eine Zeit vom Lichtemissionszeitpunkt, zu dem die Lichtquelle 2 Licht emittiert, bis zu einem Lichtempfangszeitpunkt, zu dem das lichtempfangende Element 6 Licht empfängt. Dann gibt der TDC 6 das gemessene Ergebnis als Zeitinformation, die ein digitaler Wert ist, an die Histogrammerzeugungseinheit 7 aus.
Als Nächstes führt die Histogrammerzeugungseinheit 7 eine Verarbeitung zur Histogrammerzeugung durch, um ein Histogramm basierend auf der Zeitinformation zu erzeugen (Schritt S102). Konkret klassifiziert die Histogrammerzeugungseinheit 7 die vom TDC 6 übertragene Zeitinformation entsprechend dem Histogramm und inkrementiert einen Wert eines entsprechenden Bins des Histogramms.
Eine Lichtemission der Lichtquelle 2 als Antwort auf einen Lichtemissionsbefehl, eine Umwandlung in eine Zeitinformation durch den TDC 6 und eine Inkrementierung durch die Histogrammerzeugungseinheit 7 werden dann eine vorbestimmte Anzahl von Malen wiederholt, und dadurch wird die Erzeugung eines Histogramms pro Frame durch die Histogrammerzeugungseinheit 7 abgeschlossen.
Als Nächstes führt die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 eine Verarbeitung zur Steuerung der Lichtquelle durch, um den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 dynamisch zu ändern (Schritt S013). Konkret ändert die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 dynamisch den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2, indem die zwei Stromspiegelschaltungen CM2 und CM3 gesteuert werden und eine Impulsbreite und eine Impulsperiode eines von der Impulserzeugungsschaltung 28 abgegebenen Impulssignals gesteuert werden.
Die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 ändert dann dynamisch eine für jeden Frame erhaltene Spitzenform, indem der Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 dynamisch geändert wird.
Als Nächstes bestimmt die Auswahleinheit 8, ob in einem Histogramm in einem Frame eine Vielzahl von Spitzen detektiert wird oder nicht (Schritt S104). Falls in einem Histogramm in einem Frame eine Vielzahl von Spitzen detektiert wird (Schritt S104, Ja), führt dann die Auswahleinheit 8 eine Auswahlverarbeitung durch, um auf der Basis des Ansteuerzustands der Lichtquelle 2 eine Spitze auszuwählen (Schritt S105).
Als Nächstes führt die Abstandsberechnungseinheit 9 eine Verarbeitung zur Abstandsberechnung durch, um auf der Basis der ausgewählten Spitze den Abstand D zum Objekt zu berechnen (Schritt S106), und beendet die Abfolge einer Verarbeitung zur Abstandsmessung.
Falls in einem Histogramm in einem Frame keine Vielzahl von Spitzen detektiert wird (Schritt S104, Nein), berechnet indes die Abstandsberechnungseinheit 9 den Abstand D zum Objekt basierend auf der detektierten einen Spitze (Schritt S106). Das heißt, falls in einem Histogramm in einem Frame keine Vielzahl von Spitzen detektiert wird, führt die Auswahleinheit 8 die Auswahlverarbeitung nicht durch.
[Effekte]
Die Abstandsmessvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform enthält die Zeitmesseinheit (TDC 6), die Histogrammerzeugungseinheit 7, die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5, die Auswahleinheit 8 und die Abstandsberechnungseinheit 9. Die Zeitmesseinheit (TDC 6) misst eine Zeitinformation, die eine Zeit von einem Lichtemissionszeitpunkt, zu dem die Lichtquelle 2 Licht emittiert, bis zu einem Lichtempfangszeitpunkt, zu dem die lichtempfangende Einheit 3 Licht empfängt, angibt. Die Histogrammerzeugungseinheit 7 erzeugt ein Histogramm basierend auf der Zeitinformation. Die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 ändert dynamisch den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2. Falls in einem Histogramm in einem Frame eine Vielzahl von Spitzen detektiert wird, wählt die Auswahleinheit 8 eine Spitze auf der Basis des Ansteuerzustands der Lichtquelle 2 aus. Die Abstandsberechnungseinheit 9 berechnet den Abstand D zum Objekt basierend auf der ausgewählten Spitze.
Infolgedessen kann eine durch eine andere Abstandsmessvorrichtung oder dergleichen verursachte Interferenz unterdrückt werden.
Darüber hinaus ändert in der Abstandsmessvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 zufällig.
Infolgedessen kann eine durch eine andere Abstandsmessvorrichtung oder dergleichen verursachte Interferenz effektiv unterdrückt werden.
Außerdem ändert in der Abstandsmessvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform die Lichtquelle-Steuerungseinheit 5 den Ansteuerzustand der Lichtquelle 2, indem sie eine Pulsbreite, eine Anstiegszeit und/oder eine Abfallzeit eines Stroms zum Ansteuern der Lichtquelle 2 ändert.
Infolgedessen kann eine Fläche einer für die Abstandsmessvorrichtung 1 erforderlichen Schaltung reduziert werden und können daher Herstellungskosten der Abstandsmessvorrichtung 1 reduziert werden.
Darüber hinaus wählt in der Abstandsmessvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform die Auswahleinheit 8 eine Spitze auf der Basis zumindest eines summarischen Statistikwerts aus, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einer Dispersion, Schiefe, Kurtosis, Asymmetrie und Tailing-Maßen einer Vielzahl von Spitzen besteht.
Infolgedessen kann eine durch eine andere Abstandsmessvorrichtung oder dergleichen verursachte Interferenz effektiv unterdrückt werden.
Des Weiteren wählt in der Abstandsmessvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform die Auswahleinheit 8 eine Spitze aus einem Lernmodell aus, das erzeugt wird, indem eine Information in Bezug auf den dynamisch geänderten Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 und eine Information in Bezug auf summarische Statistikwerte einer Spitze in einem Histogramm genutzt werden.
Infolgedessen kann eine durch eine andere Abstandsmessvorrichtung oder dergleichen verursachte Interferenz effektiv unterdrückt werden.
Die Abstandsmessvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform sperrt außerdem die Auswahleinheit 8, falls in einem Histogramm in einem Frame keine Vielzahl von Spitzen detektiert wird.
Infolgedessen kann der Leistungsverbrauch der Abstandsmessvorrichtung 1 reduziert werden.
Das Abstandsmessverfahren gemäß der Ausführungsform umfasst einen Zeitmessschritt (Schritt S101), einen Histogrammerzeugungsschritt (Schritt S102), einen Lichtquelle-Steuerungsschritt (Schritt S103), einen Auswahlschritt (Schritt S104) und einen Abstandsberechnungsschritt (Schritt S105). Im Zeitmessschritt (Schritt S101) wird eine Zeitinformation gemessen, die eine Zeit von einem Lichtemissionszeitpunkt, zu dem die Lichtquelle 2 Licht emittiert, bis zu einem Lichtempfangszeitpunkt, zu dem das lichtempfangende Element 3 Licht empfängt, angibt. Im Histogrammerzeugungsschritt (Schritt S102) wird ein Histogramm basierend auf der Zeitinformation erzeugt. Im Lichtquelle-Steuerungsschritt (Schritt S103) wird der Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 dynamisch geändert. Im Auswahlschritt (Schritt S104) wird, falls in einem Histogramm in einem Frame eine Vielzahl von Spitzen detektiert wird, eine Spitze basierend auf dem Ansteuerzustand der Lichtquelle 2 ausgewählt. Im Abstandsberechnungsschritt (Schritt S105) wird der Abstand D zum Objekt basierend auf der ausgewählten Spitze berechnet.
Infolgedessen kann eine durch eine andere Abstandsmessvorrichtung oder dergleichen verursachte Interferenz unterdrückt werden.
[Anwendungsbeispiel für einen mobilen Körper]
Die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) kann für verschiedene von Produkten verwendet werden. Beispielsweise kann die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Vorrichtung realisiert werden, die an jedem beliebigen Typ eines mobilen Körpers wie etwa einem Automobil, einem Elektrofahrzeug, einem Hybrid-Elektrofahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer Vorrichtung zur persönlichen Mobilität, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff und einem Roboter montiert ist.
12 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines Fahrzeugsteuerungssystems darstellt, das ein Beispiel eines Systems zur Steuerung mobiler Körper ist, für das die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann.
Ein Fahrzeugsteuerungssystem 12000 umfasst eine Vielzahl elektronischer Steuerungseinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 verbunden sind. In dem in 12 dargestellten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eine Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010, eine Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020, eine Einheit 12030 zur Detektion von Information außerhalb des Fahrzeugs, eine Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs und eine integrierte Steuerungseinheit 12050. Ferner sind ein Mikrocomputer 12051, eine Audio-Bild-Ausgabeeinheit 12052 und eine Schnittstelle (I/F) 12053 des bordeigenen Netzwerks als funktionale Konfiguration der integrierten Steuerungseinheit 12050 veranschaulicht.
Die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 steuert gemäß verschiedenen Programmen einen Betrieb von Vorrichtungen in Bezug auf ein Antriebssystem eines Fahrzeugs. Beispielsweise dient die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 als Steuerungsvorrichtung einer Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Antriebskraft für das Fahrzeug wie etwa eines Verbrennungsmotors oder eines Antriebsmotors, eines Antriebskraft-Übertragungsmechanismus zum Übertragen der Antriebskraft auf die Räder, eines Lenkmechanismus zum Einstellen eines Lenkwinkels des Fahrzeugs, einer Bremsvorrichtung zum Erzeugen einer Bremskraft des Fahrzeugs und dergleichen.
Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 steuert Operationen verschiedener Vorrichtungen, die an einer Fahrzeugkarosserie montiert sind, gemäß verschiedenen Programmen. Beispielsweise fungiert die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 als eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern eines schlüssellosen Zugangssystems, eines Systems für intelligente Schlüssel, einer automatischen Fenstervorrichtung oder verschiedener Leuchten wie etwa eines Frontscheinwerfers, eines Heckscheinwerfers, einer Bremsleuchte, eines Fahrtrichtungsanzeigers und einer Nebelleuchte. In diesem Fall können in die die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 Funkwellen, die von einer tragbaren Vorrichtung, die einen Schlüssel ersetzt, übertragen werden, oder Signale verschiedener Schalter eingespeist werden. Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 empfängt eine Einspeisung dieser Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, eine automatische Fenstervorrichtung, eine Leuchte und dergleichen des Fahrzeugs.
Die Einheit 12030 zur Detektion von Information außerhalb des Fahrzeugs detektiert Information außerhalb des Fahrzeugs, an dem das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 montiert ist. Beispielsweise ist eine Bildgebungseinheit 12031 mit der Einheit 12030 zur Detektion von Information außerhalb des Fahrzeugs verbunden. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information außerhalb des Fahrzeugs veranlasst die Bildgebungseinheit 12031, ein Bild der äußeren Umgebung des Fahrzeugs aufzunehmen, und empfängt das aufgenommene Bild. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information außerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis des empfangenen Bildes eine Verarbeitung zur Detektion eines Objekts oder eine Verarbeitung zur Detektion eines Abstands einer Person, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Verkehrsschilds, eines Zeichens auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen ausführen.
Die Bildgebungseinheit 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und ein einer Menge des empfangenen Lichts entsprechendes elektrisches Signal abgibt. Die Bildgebungseinheit 12031 kann das elektrische Signal als Bild abgeben oder kann das elektrische Signal als Information einer Abstandsmessung abgeben. Darüber hinaus kann das mittels der Bildgebungseinheit 12031 empfangene Licht sichtbares Licht sein oder kann unsichtbares Licht wie etwa Infrarotstrahlen sein.
Die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs detektiert Information im Innern des Fahrzeugs. Mit der Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs ist zum Beispiel eine Einheit 12041 zur Detektion des Fahrerzustands verbunden, die einen Zustand des Fahrers detektiert. Die Einheit 12041 zur Detektion des Fahrerzustands umfasst zum Beispiel eine Kamera, die den Fahrer aufnimmt bzw. abbildet, und auf der Basis der von der Einheit 12041 zur Detektion des Fahrerzustands eingegebenen Detektionsinformation kann die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs einen Ermüdungsgrad oder einen Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer eindöst.
Auf der Basis der durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs erfassten Information aus dem Innern oder der äußeren Umgebung des Fahrzeugs kann der Mikrocomputer 12051 einen Steuerungszielwert für die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung berechnen und einen Steuerungsbefehl an die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung zum Zweck der Realisierung von Funktionen eines fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystems (ADAS) durchführen, die eine Kollisionsvermeidung oder Aufprallabschwächung des Fahrzeugs, eine Nachfolgefahrt des Fahrzeugs basierend auf einem Abstand zwischen Fahrzeugen, eine Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Warnung vor einer Fahrzeugkollision, eine Warnung vor einem Verlassen der Spur des Fahrzeugs und dergleichen einschließen.
Ferner kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung zum Zweck eines automatischen Fahrens oder dergleichen ausführen, bei der das Fahrzeug unabhängig von der Bedienung durch den Fahrer autonom fährt, indem die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, der Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Basis der Information über eine nähere Umgebung des Fahrzeugs gesteuert werden, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs erlangt wird.
Der Mikrocomputer 12051 kann überdies einen Steuerungsbefehl an die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 auf der Basis einer Information von außerhalb des Fahrzeugs ausgeben, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information außerhalb des Fahrzeugs erlangt wird. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung zu dem Zweck, eine Blendung zu verhindern, durchführen, wie etwa ein Umschalten von Fernlicht auf Abblendlicht, indem eine Position der Frontleuchte entsprechend einer Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs gesteuert wird, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information außerhalb des Fahrzeugs detektiert wird.
Die Audio-Bild-Ausgabeeinheit 12052 überträgt ein Audio- und/oder ein Bild-Ausgangssignal zu einer Ausgabevorrichtung, die einem Passagier des Fahrzeugs oder der äußeren Umgebung des Fahrzeugs eine Information optisch oder akustisch mitteilen kann. Im Beispiel in 12 sind als die Ausgabevorrichtung ein Lautsprecher 12061, eine Anzeigeeinheit 12062 und ein Armaturenbrett 12063 veranschaulicht. Die Anzeigeeinheit 12062 kann beispielsweise eine bordeigene Anzeige und/oder ein Head-Up-Display umfassen.
13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Installationsposition der Bildgebungseinheit 12031 veranschaulicht.
In 13 sind Bildgebungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 als die Bildgebungseinheit 12031 vorgesehen.
Die Bildgebungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise an Positionen wie etwa einer Frontpartie, einem Seitenspiegel, einer hinteren Stoßstange, einer Hecktür und einem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Fahrzeuginnern des Fahrzeugs 12100 vorgesehen. Die an der Frontpartie vorgesehene Bildgebungseinheit 12101 und die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Fahrzeug vorgesehene Bildgebungseinheit 12105 nehmen vorwiegend Bilder vor dem Fahrzeug 12100 auf. Die an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungseinheiten 12102 und 12103 nehmen vorwiegend Bilder seitlich des Fahrzeugs 12100 auf. Die an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehene Bildgebungseinheit 12104 nimmt vorwiegend Bilder hinter dem Fahrzeug 12100 auf. Die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Fahrzeug vorgesehene Bildgebungseinheit 12105 wird vorwiegend genutzt, um ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, eine Verkehrsampel, ein Verkehrszeichen, eine Fahrspur oder dergleichen zu detektieren.
Man beachte, dass in 13 ein Beispiel von Abbildungsbereichen der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 veranschaulicht ist. Ein Abbildungsbereich 12111 ist ein Abbildungsbereich der an der Frontpartie vorgesehenen Bildgebungseinheit 12101, Abbildungsbereiche 12112 und 12113 sind Abbildungsbereiche der an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungseinheiten 12102 bzw. 12103, und ein Abbildungsbereich 12114 ist ein Abbildungsbereich der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehenen Bildgebungseinheit 12104. Beispielsweise wird ein Bild aus der Vogelperspektive des Fahrzeugs 12100, wie es von oben gesehen wird, erhalten, indem durch die Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommene Bilddaten überlagert werden.
Zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Funktion, um eine Abstandsinformation zu erlangen, aufweisen. Beispielsweise kann zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die eine Vielzahl von Bildgebungselementen enthält, oder kann ein Bildgebungselement mit Pixeln für eine Detektion von Phasendifferenzen sein.
Beispielsweise kann auf der Basis der von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformation der Mikrocomputer 12051 als ein vorausfahrendes Fahrzeug ein dreidimensionales Objekt extrahieren, das mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel 0 km/h oder höher) in im Wesentlichen der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 fährt, insbesondere ein am nächsten befindliches dreidimensionales Objekt auf einem Fahrweg des Fahrzeugs 12100, indem ein Abstand zu jedem dreidimensionalen Objekt in den Abbildungsbereichen 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung des Abstands (eine Relativgeschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeug 12100) erhalten werden. Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Stopp-Steuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Start-Steuerung) und dergleichen durchführen, ein sicherzustellender Abstand zwischen Fahrzeugen zum vorausfahrenden Fahrzeug vorher festlegt wird. Auf diese Weise ist es möglich, eine kooperative Steuerung zum Zweck eines automatischen Fahrens oder dergleichen durchzuführen, bei dem das Fahrzeug autonom fährt, ohne vom Eingriff des Fahrers abhängig zu sein.
Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 auf der Basis der von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformation dreidimensionale Objektdaten dreidimensionaler Objekte in zweirädrige Fahrzeuge, Fahrzeug mit Standardgröße, großer Fahrzeuge, Fußgänger und andere dreidimensionale Objekte wie etwa Strommasten klassifizieren und die dreidimensionalen Objektdaten zum automatischen Vermeiden bzw. Umgehen von Hindernissen extrahieren. Beispielsweise unterscheidet der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 in Hindernisse, die vom Fahrer des Fahrzeugs 12100 erkannt werden können, und Hindernisse, die optisch schwer erkannt werden können. Der Mikrocomputer 12051 bestimmt dann ein Kollisionsrisiko, das ein Risiko einer Kollision mit jedem Hindernis angibt, und, falls das Kollisionsrisiko gleich einem festgelegten Wert oder größer ist und eine Kollisionsmöglichkeit besteht, kann der Mikrocomputer eine Fahrassistenz zur Kollisionsvermeidung durchführen, indem über den Lautsprecher 12061 oder die Anzeigeeinheit 12062 eine Warnung an den Fahrer ausgegeben wird oder über die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 eine erzwungene Abbremsung oder Ausweichlenkbewegung durchgeführt wird.
Zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen detektiert. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051einden Fußgänger erkennen, indem bestimmt wird, ob in den mittels der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommenen Bildern ein Fußgänger vorhanden ist oder nicht. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird beispielsweise durchgeführt mittels einer Prozedur zum Extrahieren von Merkmalspunkten in mittels der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 als Infrarotkameras aufgenommenen Bildern und einer Prozedur zum Durchführen einer Verarbeitung für einen Musterabgleich an einer Reihe von Merkmalspunkten, die eine Kontur eines Objekts angeben, um zu bestimmen, ob das Objekt ein Fußgänger ist oder nicht. Falls der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass ein Fußgänger in den mittels der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommenen Bildern vorhanden ist, und den Fußgänger erkennt, steuert die Audio-Bild-Ausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062, um eine viereckige Konturlinie zur Hervorhebung auf dem erkannten Fußgänger zu überlagern. Die Audio-Bild-Ausgabeeinheit 12052 kann darüber hinaus die Anzeigeeinheit 12062 steuern, um ein einen Fußgänger repräsentierendes Symbol oder dergleichen an einer gewünschten Position anzuzeigen.
Ein Beispiel des Fahrzeugsteuerungssystems, für das die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann, wurde oben beschrieben. Die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für die Bildgebungseinheit 12031 in der oben beschriebenen Konfiguration verwendet werden. Konkret kann die Abstandsmessvorrichtung 1 in 1 für die Bildgebungseinheit 12031 verwendet werden. Indem man die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Bildgebungseinheit 12031 anwendet, kann eine durch eine Abstandsmessvorrichtung oder dergleichen eines anderen Fahrzeugs verursachte Interferenz unterdrückt werden.
Obgleich die Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung oben beschrieben wurde, ist der technische Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt und können verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können Bestandteilelemente in verschiedenen Ausführungsformen und Modifikationen geeignet kombiniert werden.
Beispielsweise können, obgleich ein Beispiel, in dem die Auswahleinheit 8 und die Abstandsberechnungseinheit 9 innerhalb der Abstandsmessvorrichtung 1 vorgesehen sind, in der Ausführungsform beschrieben wurde, die Auswahleinheit 8 und die Abstandsberechnungseinheit 9 in einem außerhalb der Abstandsmessvorrichtung vorgesehenen Anwendungsprozessor vorgesehen werden.
Selbst wenn es ein Problem in einem Algorithmus der Auswahleinheit 8 oder der Abstandsberechnungseinheit 9 gibt, kann infolgedessen der Anwendungsprozessor durch ein Software-Update verbessert werden, so dass solch ein Problem einfach behoben werden kann.
Darüber hinaus sind die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Effekte nur Beispiele und nicht einschränkend, und andere Effekte können erzeugt werden.
Die vorliegende Technik kann auch die folgenden Konfigurationen aufweisen.
(1)
Eine Abstandsmessvorrichtung, aufweisend:

eine Zeitmesseinheit, die eine Zeitinformation misst, die eine Zeit von einem Lichtemissionszeitpunkt, zu dem eine Lichtquelle Licht emittiert, bis zu einem Lichtempfangszeitpunkt, zu dem ein lichtempfangendes Element Licht empfängt, angibt;
eine Histogrammerzeugungseinheit, die ein Histogramm basierend auf der Zeitinformation erzeugt;
eine Lichtquelle-Steuerungseinheit, die einen Ansteuerzustand der Lichtquelle dynamisch ändert;
eine Auswahleinheit, die eine Spitze basierend auf dem Ansteuerzustand der Lichtquelle auswählt, falls in dem Histogramm in einem Frame eine Vielzahl von Spitzen detektiert wird; und
eine Abstandsberechnungseinheit, die einen Abstand zu einem Objekt basierend auf der ausgewählten Spitze berechnet.

(2)
Die Abstandsmessvorrichtung gemäß (1), wobei
die Lichtquelle-Steuerungseinheit den Ansteuerzustand der Lichtquelle zufällig ändert.
(3)
Die Abstandsmessvorrichtung gemäß (1) oder (2), wobei
die Lichtquelle-Steuerungseinheit den Ansteuerzustand der Lichtquelle ändert, indem sie eine Impulsbreite, eine Anstiegszeit und/oder eine Abfallzeit eines Stroms zum Ansteuern der Lichtquelle ändert.
(4)
Die Abstandsmessvorrichtung gemäß einem von (1) bis (3), wobei
die Auswahleinheit eine Spitze basierend auf zumindest einem summarischen Statistikwert auswählt, der aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einer Dispersion, einer Schiefe, einer Kurtosis, einer Asymmetrie und Tailing-Maßen der Vielzahl von Spitzen besteht.
(5)
Die Abstandsmessvorrichtung gemäß (4), wobei
die Auswahleinheit eine Spitze basierend auf einem Lernmodell auswählt, das erzeugt wird, indem eine Information in Bezug auf den dynamisch geänderten Ansteuerzustand der Lichtquelle und eine Information in Bezug auf den summarischen Statistikwert der Spitzen im Histogramm verwendet werden.
(6)
Die Abstandsmessvorrichtung gemäß einem von (1) bis (5), wobei
die Auswahleinheit gesperrt wird, falls in dem Histogramm in einem Frame keine Vielzahl von Spitzen detektiert wird.
(7)
Ein Abstandsmessverfahren, aufweisend:

einen Zeitmessschritt, um eine Zeitinformation zu messen, die eine Zeit von einem Lichtemissionszeitpunkt, zu dem eine Lichtquelle Licht emittiert, bis zu einem Lichtempfangszeitpunkt, zu dem ein lichtempfangendes Element Licht empfängt, angibt;
einen Histogrammerzeugungsschritt, um ein Histogramm basierend auf der Zeitinformation zu erzeugen;
einen Lichtquelle-Steuerungsschritt, um einen Ansteuerzustand der Lichtquelle dynamisch zu ändern;
einen Auswahlschritt, um eine Spitze basierend auf dem Ansteuerzustand der Lichtquelle auszuwählen, falls in dem Histogramm in einem Frame eine Vielzahl von Spitzen detektiert wird; und
einen Abstandsberechnungsschritt, um einen Abstand zu einem Objekt basierend auf der ausgewählten Spitze zu berechnen.

(8)
Das Abstandsmessverfahren gemäß (7), wobei
im Lichtquelle-Steuerungsschritt ein Ansteuerzustand der Lichtquelle zufällig geändert wird.
(9)
Das Abstandsmessverfahren gemäß (7) oder (8), wobei
in dem Lichtquelle-Steuerungsschritt ein Ansteuerzustand der Lichtquelle durch Ändern einer Impulsbreite, einer Anstiegszeit und/oder einer Abfallzeit eines Stroms zum Ansteuern der Lichtquelle geändert wird.
(10)
Das Abstandsmessverfahren gemäß einem von (7) bis (9), wobei
in dem Auswahlschritt eine Spitze basierend auf zumindest einem summarischen Statistikwert ausgewählt wird, der aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einer Varianz, einer Schiefe, einer Kurtosis, einer Asymmetrie und Tailing-Maßen der Vielzahl von Spitzen besteht.
(11)
Das Abstandsmessverfahren gemäß (10), wobei
im Auswahlschritt eine Spitze basierend auf einem Lernmodell ausgewählt wird, das erzeugt wird, indem eine Information in Bezug auf den dynamisch geänderten Ansteuerzustand der Lichtquelle und eine Information in Bezug auf dem summarischen Statistikwert der Spitzen in dem Histogramm verwendet werden.
(12)
Das Abstandsmessverfahren gemäß einem von (7) bis (11), wobei,
falls in dem Histogramm in einem Frame keine Vielzahl von Spitzen detektiert wird, der Auswahlschritt nicht durchgeführt wird.
Bezugszeichenliste

1: ABSTANDSMESSVORRICHTUNG
2: LICHTQUELLE
3: LICHTEMPFANGENDES ELEMENT
4: LICHTQUELLE-ANSTEUEREINHEIT
5: LICHTQUELLE-STEUERUNGSEINHEIT
6: TDC (BEISPIEL EINER ZEITMESSEINHEIT)
7: HISTOGRAMMERZEUGUNGSEINHEIT
8: AUSWAHLEINHEIT
9: ABSTANDSBERECHNUNGSEINHEIT

Claims

Abstandsmessvorrichtung, aufweisend: eine Zeitmesseinheit, die eine Zeitinformation misst, die eine Zeit von einem Lichtemissionszeitpunkt, zu dem eine Lichtquelle Licht emittiert, bis zu einem Lichtempfangszeitpunkt, zu dem ein lichtempfangendes Element Licht empfängt, angibt; eine Histogrammerzeugungseinheit, die ein Histogramm basierend auf der Zeitinformation erzeugt; eine Lichtquelle-Steuerungseinheit, die einen Ansteuerzustand der Lichtquelle dynamisch ändert; eine Auswahleinheit, die eine Spitze basierend auf dem Ansteuerzustand der Lichtquelle auswählt, falls in dem Histogramm in einem Frame eine Vielzahl von Spitzen detektiert wird; und eine Abstandsberechnungseinheit, die einen Abstand zu einem Objekt basierend auf der ausgewählten Spitze berechnet.
Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle-Steuerungseinheit den Ansteuerzustand der Lichtquelle zufällig ändert.
Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle-Steuerungseinheit den Ansteuerzustand der Lichtquelle ändert, indem sie eine Impulsbreite, eine Anstiegszeit und/oder eine Abfallzeit eines Stroms zum Ansteuern der Lichtquelle ändert.
Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Auswahleinheit eine Spitze basierend auf zumindest einem summarischen Statistikwert auswählt, der aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einer Dispersion, einer Schiefe, einer Kurtosis, einer Asymmetrie und Tailing-Maßen der Vielzahl von Spitzen besteht.
Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Auswahleinheit eine Spitze basierend auf einem Lernmodell auswählt, das erzeugt wird, indem eine Information in Bezug auf den dynamisch geänderten Ansteuerzustand der Lichtquelle und eine Information in Bezug auf den summarischen Statistikwert der Spitzen im Histogramm verwendet werden.
Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Auswahleinheit gesperrt wird, falls in dem Histogramm in einem Frame keine Vielzahl von Spitzen detektiert wird.
Abstandsmessverfahren, aufweisend: einen Zeitmessschritt, um eine Zeitinformation zu messen, die eine Zeit von einem Lichtemissionszeitpunkt, zu dem eine Lichtquelle Licht emittiert, bis zu einem Lichtempfangszeitpunkt, zu dem ein lichtempfangendes Element Licht empfängt, angibt; einen Histogrammerzeugungsschritt, um ein Histogramm basierend auf der Zeitinformation zu erzeugen; einen Lichtquelle-Steuerungsschritt, um einen Ansteuerzustand der Lichtquelle dynamisch zu ändern; einen Auswahlschritt, um eine Spitze basierend auf dem Ansteuerzustand der Lichtquelle auszuwählen, falls in dem Histogramm in einem Frame eine Vielzahl von Spitzen detektiert wird; und einen Abstandsberechnungsschritt, um einen Abstand zu einem Objekt basierend auf der ausgewählten Spitze zu berechnen.