JP2004157044A - Scanning type laser radar - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査型レーザレーダに関し、特に、走査レーザと異なる光路で反射光を受光する方式の走査型レーザレーダの監視視野を拡大する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
レーザ光を走査ミラー(ポリゴンミラーやガルバノミラー等)で走査して前方に放射し、物体からの反射光を受光することにより、物体の有無、物体までの距離、或いは物体の方位等を検出する走査型レーザレーダがある。
【0003】
かかる走査型レーザレーダとしては、走査レーザ光と同一の光路で反射光を受光する方式(以下、同軸型とする)と走査レーザと異なる光路で反射光を受光する方式(以下、送受分離型とする)がある。
【0004】
同軸型は、レーザ光源と走査ミラーとの間の光路にハーフミラー或いはビームスプリッタ等を配置し、光源から発射したレーザ光をハーフミラー或いはビームスプリッタを通して走査ミラーに照射し、走査ミラーでレーザ光を走査する。そして、走査レーザ光と同一光路の物体からの反射光を前記走査ミラーで受け、走査ミラーからの反射光を前記ハーフミラー或いはビームスプリッタで反射させ集光レンズで集光して受光素子で受光する構成である(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
送受分離型は、レーザ光源からのレーザ光を走査ミラーに照射し、走査ミラーでレーザ光を走査し、走査レーザ光と異なる光路の物体からの反射光を直接(或いは光学フィルタを介して)集光レンズで集光して受光素子で受光する構成である(例えば、特許文献2参照)。
【0006】
ところで、走査型レーザレーダを例えば車両等に搭載して前方の障害物の検出や測距等に利用する場合、上述した同軸型では、車両の振動等で走査ミラーが変動して反射光を正確に受光できず、物体の検出精度や測距精度の点で問題がある。このため、走査型レーザレーダを車両等の移動体に搭載する場合には、送受分離型を用いるのが一般的である。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−275340号公報
【特許文献2】
特開平10−31064号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の送受分離型の走査型レーザレーダは、反射光を集光レンズで集光して受光素子に入射する構成である。この場合、受光系の視野角を大きくすると、反射光以外の外光(ノイズ)の受光量が多くなり、S/N比(反射光と外光の比)が低下する。このため、従来の送受分離型の走査型レーザレーダを車載装置等に利用する場合には、十分なS/N比を確保するために画角の狭い集光レンズを使用して受光系の視野角を小さく(例えば±5度程度)せざるを得ず、監視視野が狭いという問題がある。
【0009】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、監視視野を拡大でき広範囲な物体検出領域を有する送受分離型構造の走査型レーザレーダを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1の発明は、レーザ光源からのレーザ光を光走査手段で走査し、走査領域からの反射光を前記走査レーザ光と異なる光路で受光して前記走査領域内を監視する走査型レーザレーダにおいて、多数の受光素子がマトリクス状に配列され前記走査領域からの反射光を結像レンズを介して受光する受光手段と、該受光手段の受光素子の中から指定された複数の受光素子を選択可能な受光素子選択手段と、前記光走査手段の走査位置が変化する毎に当該走査位置に対して予め対応付けられた受光素子及びその周囲の受光素子の選択指令を前記受光素子選択手段に出力し選択する複数の受光素子の切替えを制御する制御手段と、該受光素子選択手段で選択された受光素子の受光出力を加算する受光出力加算手段とを備え、該受光出力加算手段の加算受光出力に基づいて走査領域内を監視する構成とした。
【0011】
かかる構成では、光走査手段で走査されたレーザ光の反射光を受光する受光手段の受光位置は、レーザ光の走査位置の変化に応じて変化し受光する受光素子位置が変化する。制御手段は、光走査手段の走査位置が変化する毎にその時の走査位置に対して予め対応付けられた受光素子及びその周囲の受光素子の選択指令を受光素子選択手段に出力する。受光素子選択手段は制御手段からの選択指令で選択された複数の受光素子を選択し、受光出力加算手段は受光素子選択手段で選択された受光素子の受光出力を加算し、この加算受光出力に基づいて走査領域内を監視する。このように、レーザ光の走査位置とその走査位置からの反射光が受光される受光素子位置とを予め対応付けておき、レーザ光の走査位置に応じて受光出力を取出す受光素子を限定して順次切替えることにより、受光系の視野角を拡大しても十分なS/N比を確保できるようになる。
【0012】
請求項2の発明は、前記レーザ光源からレーザ光が発射されてから前記受光出力加算手段の加算受光出力が入力するまでの経過時間を計測する経過時間計測手段と、該経過時間計測手段の計測時間を示す情報に基づいて前記走査領域内の物体までの距離を演算する距離演算手段とを備える構成とした。
【0013】
かかる構成では、経過時間計測手段はレーザ光が発射されてから加算受光出力が入力するまでの時間を計測し、距離演算手段はその時間を示す情報により物体までの距離を演算する。
【0014】
請求項3の発明では、前記受光出力加算手段の出力をA/D変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段のディジタル出力に基づいて得られる前記光走査手段の1走査周期当たりの受光波形データを予め定めた走査周期回数加算平均処理する加算平均処理手段とを備え、加算平均処理で得られた受光波形データに基づいて走査領域内を監視する構成とした。
【0015】
かかる構成では、A/D変換手段でA/D変換した加算受光出力のディジタル出力に基づいて光走査手段の1走査周期当たりの受光波形データを得る。加算平均処理手段は、1走査周期当たりの受光波形データが得られる毎に加算平均値を演算する。そして、加算平均処理した受光波形データ値に基づいて走査領域内を監視するようにする。
【0016】
請求項4の発明は、前記光走査手段の各走査位置毎に前記レーザ光源に複数の送光パルスを出力してレーザ光を複数回発射させるレーザ光源駆動手段を設けると共に、前記受光出力加算手段の出力をA/D変換するA/D変換手段と、前記光走査手段の各走査位置毎に前記レーザ光源駆動手段の送光パルスの波形データを一定時間間隔で所定量づつずらして前記A/D変換手段の受光出力の波形データとの相関値を演算する相関値演算手段とを備え、前記相関値が最大となった時のずれ量に基づいて走査領域内の物体までの距離を演算する構成とした。
【0017】
かかる構成では、光走査手段の各走査位置でレーザ光源駆動手段から複数の送光パルスをレーザ光源に出力してレーザ光源から複数のレーザ光を発射する。受光出力加算手段の出力をA/D変換手段でA/D変換して受光出力の波形データを得る。そして、送光パルスの波形データを所定量ずつずらして受光出力の波形データとの相関値を演算する。送光パルスの波形データと受光出力の波形データとが一致すると相関値は最大となる。そのときのずれ量が時間に比例し、このずれ量に基づいて走査領域内の物体までの距離を演算する。
【0018】
請求項5の発明は、前記光走査手段の各走査位置に応じて前記レーザ光源駆動手段の送光パルス数を可変制御し、各走査位置に応じてレーザ光の発射回数を可変制御する構成とした。
【0019】
具体的には請求項6のように、前記光走査手段を各走査位置で固定してレーザ光を発射し各走査位置において受光出力が検出されるレーザ光発射回数を予め求めて作成した各走査位置と送光パルス数の対応関係を示す発射パルス数テーブルを記憶する発射パルス数テーブル記憶手段を設け、前記光走査手段の走査位置情報が入力した時に前記発射パルス数テーブル記憶手段に記憶された発射パルス数テーブルに基づいて前記レーザ光源駆動手段の送光パルス数を決定する構成とした。
【0020】
かかる構成では、レーザ光の走査位置に応じてレーザ光の発射回数を可変制御し、レーザ光の照射を必要最小限にする。これにより、例えば室内の監視装置に適用した場合に、人間に対するレーザ光の悪影響を低減できるようになる。
【0021】
請求項7の発明は、前記光走査手段を各走査位置で固定してレーザ光を発射し各走査位置において前記受光手段の各受光素子の中で受光出力が最大の受光素子位置を予め求めて作成した各走査位置と各受光素子位置の対応関係を示す変換テーブルを記憶する変換テーブル記憶手段を設け、前記制御手段は、前記光走査手段の走査位置情報が入力した時に前記変換テーブル記憶手段に記憶した変換テーブルに基づいて選択する複数の受光素子位置を決定する構成とした。
【0022】
この場合、請求項8のように、前記変換テーブルを定期的に更新するようにすれば、経年変化等による受光手段における受光位置のずれを補正できる。
請求項9のように、前記光走査手段に、半導体マイクロマシン技術により製造される半導体ミラーを使用すれば、走査型レーザレーダを小型化及び軽量化することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1に、本発明に係る走査型レーザレーダの第1実施形態の構成図を示し、測距装置に適用した場合について説明する。
【0024】
図1において、本実施形態の走査型レーザレーダ1は、レーザ光を発光するレーザ光源2と、レーザ光源2を駆動するレーザ駆動回路3と、レーザ光を走査する走査ミラー4と、走査ミラー4を駆動制御する走査ミラーコントローラ5と、多数の受光素子がマトリクス状に配列され可視光カット用の光学フィルタ6及び結像レンズ7を介して走査ミラー4によるレーザ光の走査領域内の光学画像が結像される受光手段としての受光素子アレイ8と、受光素子アレイ8の各受光素子の受光出力を選択的に切替え入力する受光素子選択手段としてのマルチプレクサ9と、マルチプレクサ9からの出力を加算する受光出力加算手段としての受光出力加算アンプ10と、受光出力加算アンプ10の出力に基づいて測距データを測定するデータ測定回路11と、前記レーザ駆動回路3、走査ミラーコントローラ5及びマルチプレクサ9の動作を制御すると共にデータ測定回路11の測定データに基づいて物体までの距離を演算する測距制御回路12と、マルチプレクサ制御用に走査ミラーコントローラ5の走査位置情報を受光素子位置情報に変換するための変換テーブルを記憶する変換テーブル記憶手段としての変換テーブルメモリ13とを備えて構成される。図中、Aは、走査領域内に存在する物体を示す。
【0025】
前記レーザ駆動回路3は、測距制御回路12からの動作開始指令で駆動し、レーザ光源2に周期的に送光パルスを出力する。これにより、レーザ光源2は送光パルスの入力毎にレーザ光を走査ミラー4に対して発射する。
【0026】
前記走査ミラー4としては、例えば本出願人が先に特許第2722314号等で提案した半導体マイクロマシン技術を応用して製造される半導体ミラーを用いる。この半導体ミラーの構造は特許第2722314号等で詳述されているので、ここでは図2に従ってその構造を簡単に説明する。
【0027】
図2は本実施形態で使用する半導体ミラー4の平面図である。走査ミラー4は、互いに直交する一対のトーションバー21A,21Bと22A,22B及びこれら一対のトーションバー21A,21Bと22A,22Bによりそれぞれ軸支される可動板23,24が、枠部25と一体に半導体基板に形成されている。内側可動板23表面にはミラー26を有し、内側可動板23のミラー26周囲及び外側可動板24上に、それぞれ駆動コイル27,28を有する。また、静磁界を発生する一対の磁石29A,29Bと30A,30Bを、例えば枠部25の外側に対向配置する。尚、図中のN,Sは、各磁石29A,29Bと30A,30Bの磁極を示している。また、各駆動コイル27,28は、図示しないがトーションバー部分を介して枠部25側に引き出されて電極端子(図示せず)に接続し駆動電流が供給されるようになっている。
【0028】
この走査ミラー4の駆動原理は特許第2722314号等で詳述されており、ここでは簡単に説明する。
例えば内側可動板23上の駆動コイル27に電流を流すと磁界が発生し、この磁界と磁石29Aと29Bにより形成せれる静磁界との相互作用によりトーションバー21A,21Bと平行な可動板23の対辺部に互いに逆方向の電磁力が作用し、可動板23がトーションバー21A,21Bを中心として回動し、回動により発生するトーションバー21A,21Bのばね力と発生した電磁力とが釣合う位置まで可動板23は回動する。駆動コイル27に交流電流を流せば可動板23は揺動するのでレーザ光を走査できる。そして、発生する電磁力は、駆動コイルに流す電流値に比例するので、駆動コイルの電流値を制御することにより走査ミラー4の揺動角度(レーザ光の走査角度)を制御できる。駆動コイル28に電流を流せば、同様にして可動板24がトーションバー22A,22Bを中心として回動する。従って、両駆動コイル27,28への電流供給を制御することにより、走査ミラー4でレーザ光を2次元走査することが可能である。
【0029】
尚、本発明における走査ミラーとしては、上述の半導体ミラーに限らず従来と同様のポリゴンミラーや機械的なガルバノミラー等を用いてもよい。
前記走査ミラーコントローラ5は、測距制御回路12からの動作開始指令で駆動し、駆動コイル27,28の電流供給を制御して走査ミラー4を揺動駆動すると共に、走査ミラー4に供給する駆動電流値に基づいて走査ミラー4の走査位置情報を測距制御回路12に送る。ここで、走査ミラー4及び走査ミラーコントローラ5で光走査手段を構成する。
【0030】
前記マルチプレクサ9は、受光素子アレイ8の受光素子の中から、走査ミラーコントローラ5からの走査位置情報に基づいて測距制御回路12が指定した複数の受光素子の出力を選択して入力し受光出力加算アンプ10に出力する。
【0031】
前記データ測定回路11は、レーザ駆動回路3から送光パルス発生情報が入力し、図3のように送光パルスの発生から受光出力加算アンプ10からの加算受光出力が入力するまでの時間Tに基づいて物体Aまでの距離演算に使用するデータを測定する。このデータ測定回路11の構成例を図4及び図5に示す。
【0032】
図4は、図3の時間Tをカウンタで計数しその計数値を測定データとして出力するカウンタ方式であり、レーザ駆動回路3からの送光パルス発生情報の入力でクロックの計数動作を開始し、受光出力加算アンプ10からの加算受光出力の入力で計数動作を停止するカウンタ41を備え、時間Tを示すカウンタ41の計数値を計測時間を示す測定データとして測距制御回路12に出力する構成である。尚、カウンタ41は、加算受光出力の入力以前に次の送光パルス発生情報が入力した場合にはカウント値をリセットすると共にカウント動作を開始する。
【0033】
図5は、図3の時間Tを電圧に変換して電圧値を測定データとして出力する時間−電圧変換方式であり、レーザ駆動回路3からの送光パルス発生情報の入力でセットされて出力を発生し、受光出力加算アンプ10からの加算受光出力の入力でリセットされて出力を停止するフリップフロップ51と、抵抗を介して入力するフリップフロップ51の出力を積分する積分器52とを備え、送光パルスが発生してから加算受光出力が入力するまでの間のフリップフロップ51の出力を積分器42で積分することで、時間Tを電圧値に変換してこの電圧値を計測時間を示す測定データとして測距制御回路12に出力する構成である。また、積分器52は、加算受光出力の入力毎に常開のスイッチ52aがONして積分値がリセットされる構成である。尚、積分器52は、加算受光出力の入力以前に次の送光パルス発生情報が入力した場合も常開のスイッチ52aがONして積分値がリセットされる構成になっている。ここで、データ測定回路11が経過時間計測手段に相当する。
【0034】
前記測距制御回路12は、電源投入によりレーザ駆動回路3及び走査ミラーコントローラ5に動作開始指令を出力する。また、測距制御回路12は、走査ミラーコントローラ5からの走査位置情報の入力により変換テーブルメモリ13内の変換テーブルを参照し、入力した走査位置情報に対応する受光素子位置及び予め定めたその周囲の受光素子位置を決定しその選択指令をマルチプレクサ9に出力して受光出力加算アンプ10で加算する受光出力を選択制御する。また、レーザ駆動回路3からの送光パルス発生情報の入力毎に、データ測定回路11の出力状態を監視し、次の送光パルス発生情報入力以前にデータ測定回路11の出力値がリセットされた場合は、受光出力によるリセットと判断してデータ測定回路11のデータ値に基づいて測距動作を実行し、次の送光パルス発生情報入力と同時にデータ測定回路11の出力値がリセットされた場合は、送光パルスによるリセットと判断してデータ測定回路11のデータ値を無効として測距動作を行わない構成である。従って、測距制御回路12が制御手段及び距離演算手段の機能を備える。
【0035】
次に、第1実施形態の走査型レーザレーダ1の動作を説明する。
電源を投入すると測距制御回路12からレーザ駆動回路3及び走査ミラーコントローラ5に動作開始指令が出力され、レーザ駆動回路3から周期的に送光パルスが発生し、レーザ光源2からレーザ光が間欠的に走査ミラー4に照射される。また、走査ミラーコントローラ5により走査ミラー4を駆動し、例えば走査角±30°の範囲でレーザ光を2次元走査する。レーザ光の走査範囲内に物体Aが存在すれば、レーザ光は物体Aで反射され、その散乱光は光学フィルタ6で可視光がカットされ結像レンズ7を介して受光素子アレイ8に入射し、物体Aの光学画像が受光素子アレイ8上に結像される。
【0036】
受光素子アレイ8は、受光領域が走査ミラー4の走査領域と対応するよう形成されており、受光領域に図6のように所定数の受光素子8aがマトリクス状に配列されている。尚、受光素子としては、通常アバランシェフォトダイオードを用いるがPINフォトダイオードを用いてもよい。そして、走査ミラー4でレーザ光を2次元走査した時の図7に示す走査面の各レーザスポット位置(図中斜線で示す)と、このレーザスポット位置からの反射光を受光する受光素子アレイ8の各受光素子位置とを予め対応させている。この対応関係は変換テーブルとして変換テーブルメモリ13に記憶されている。
【0037】
変換テーブルは、図7の走査面における全てのレーザスポット位置毎に、走査ミラー4の走査位置(レーザスポット位置)を固定し、その走査位置で出力が最大となる受光素子位置を調べることにより作成する。この操作により得られたレーザスポット位置と受光素子位置の対応関係を変換テーブルとして変換テーブルメモリ13に記憶させる。
【0038】
今、走査ミラー4により走査されたレーザ光が図7の走査面内の走査位置Sxyにある時、この走査位置Sxyでの反射光が受光される受光素子アレイ8上の受光素子位置が図6のDxyとする。この場合、走査ミラーコントローラ5から走査位置Sxyを示す走査位置情報が測距制御回路12に入力すると、測距制御回路12は、変換テーブルメモリ13内の変換テーブルにより走査位置Sxyに対応する受光素子アレイ8上の受光素子位置Dxyを得る。そして、この受光素子位置Dxyとその周囲の受光素子位置D(x+1)y、D(x−1)y、Dx(y+1)、Dx(y−1)の選択指令をマルチプレクサ9に出力し、マルチプレクサ9は前記各位置Dxy、D(x+1)y、D(x−1)y、Dx(y+1)、Dx(y−1)の受光素子の出力を選択して入力し、受光出力加算アンプ10に出力する。
【0039】
ここで、位置Dxyだけでなくその周囲の位置D(x+1)y、D(x−1)y、Dx(y+1)、Dx(y−1)も選択して加算する理由は、レーザスポットが走査位置Sxyとその周囲の走査位置S(x+1)y、S(x−1)y、Sx(y+1)、Sx(y−1)の境界近傍を含む場合、位置Dxyの周囲の位置D(x+1)y、D(x−1)y、Dx(y+1)、Dx(y−1)の受光素子の出力を加算することにより、十分な受光レベルを確保するためである。これにより、走査ミラー4に半導体ミラーのようなミラー面積の小さいものを使用しても受光信号を検出するのに十分は受光レベルを確保できる。
【0040】
受光出力加算アンプ10は、入力する受光出力を加算し、その加算受光出力をデータ測定回路11に入力する。データ測定回路11は、図4の構成であればカウンタ41の計数値を測定データとして測距制御回路12に出力し、図5の構成であれば積分器52の電圧データを測定データとして測距制御回路12に出力する。この走査位置において反射光が受光されれば、データ測定回路11のデータ値は次の送光パルス発生情報の入力以前に受光出力でリセットされる。測距制御回路12は、次の送光パルス発生情報の入力以前にデータ測定回路11のデータ値がリセットされたか否かに基づいて物体Aからの反射光の有無を判断し、次の送光パルス発生情報の入力以前にデータ値がリセットされた時には、データ測定回路11の測定データに基づいて物体Aまでの距離を演算する。
【0041】
かかる構成によれば、画角の広い結像レンズを使用して受光系の視野角を拡大した場合でも、走査領域内の極めて狭いレーザスポット範囲からの入射光に限定して受光の有無を監視するので、従来の同軸型と同等以上のS/N比を得ることができ、十分な物体検出精度を確保できる。また、物体の監視視野を大幅に拡大できる。更に、変換テーブルを使用することにより、結像レンズ7の収差による誤差、レーザ光の送光と受光の光軸の不一致による誤差、走査ミラーに対するレーザ光の入射角による光学歪による誤差等を補正して、正確な受光位置を得ることができ、物体検出や測距の精度が向上する。更には、走査ミラー4として半導体ミラーを使用すれば、レーザレーダの小型化及び軽量化を図ることができるので、移動体に搭載する車載装置に利用する場合に有効である。変換テーブルの更新を定期的に実施すれば、経時変化等による受光位置のずれ等を較正でき、物体検出や測距の精度を維持することができる。
【0042】
尚、走査ミラー4の走査は、2次元に限らず1次元でもよいことは言うまでもない。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
【0043】
図8に、第2実施形態の構成図を示す。尚、第1実施形態と同一要素には同一符号を付す。
図8において、第2実施形態の走査型レーザレーダ1は、第1実施形態の構成に加えて、A/D変換器14と、サンプリングクロック発生器15と、波形データメモリ16とを備える。
【0044】
A/D変換器14は、サンプリングクロック発生器15のサンプリングクロックの入力毎に受光出力加算アンプ10の出力値をサンプリングして、受光出力加算アンプ10からのアナログ信号をディジタル信号に変換して測距制御回路12に送る。ここで、A/D変換器14及びサンプリングクロック発生器15でA/D変換手段を構成する。
【0045】
測距制御回路12は、走査ミラーコントローラ5からの走査位置情報に基づいてA/D変換器14から入力するディジタル信号から走査ミラー4の1走査周期における受光出力の波形データを作成して波形データメモリ16に記憶する。また、測距制御回路12は、次の波形データが入力する毎に、波形データメモリ16に記憶されている波形データと加算平均し、波形データメモリ16内の波形データを加算平均処理した新たな波形データに書き換えて更新する。ここで、本実施形態の測距制御回路12は加算平均処理手段の機能を備える。
【0046】
尚、第2実施形態の測距制御回路12は、第1実施形態のデータ測定回路11の機能を備える。測距制御回路12は、レーザ駆動回路3からの送光パルス発生情報と波形データメモリ16に記憶した波形データ情報に基づいて送光パルスの発生から受光出力が発生するまでの時間を計測し、計測値に基づいて物体Aまでの距離を演算する。
【0047】
次に、第2実施形態の動作を説明する。
走査ミラー4によりレーザ光を走査し、受光素子アレイ8の受光出力を受光出力加算アンプ10で加算するまでは第1実施形態と同様の動作である。第2実施形態では、受光出力加算アンプ10からの出力信号をA/D変換器14でディジタル信号に変換し測距制御回路12に入力する。測距制御回路12は、走査ミラーコントローラ5からの走査位置情報に基づいて走査ミラー4の1走査周期の波形データを得て、新たな波形データを得る毎に波形データメモリ16に記憶した波形データと加算平均して波形データメモリ16の波形データを更新する。
【0048】
例えば、サンプリングクロック周波数を1GHzとした場合、走査ミラー4の1走査周期では、図9(A)のような1nsec毎のサンプリングデータによる受信波形データが得られる。この受信波形データを加算平均処理することにより、波形データに含まれるノイズ成分が低減されレーザ光の反射光成分が大きくなり、図9の(B)のような受光出力の明確な受信波形データが得られる。
【0049】
測距制御回路12は、予め設定した所定回数の加算平均処理した波形データを用い、その波形データに受光出力が存在する場合には、受光出力が得られた走査ミラー4の走査位置に対する送光パルス発生情報と波形データの受光出力情報とに基づいて時間Tを演算し、物体Aまでの距離を演算する。
【0050】
かかる第2実施形態の構成によれば、移動体以外の例えば道路面や室内等の物体監視に使用する走査速度が低速で十分なレーザレーダとして本発明の走査型レーザレーダを利用する場合に、走査速度が高速(1kHz以上が一般的である)である図2のような半導体ミラーを走査ミラー4として使用しても、十分なS/N比が得られ、高精度且つ広範囲な物体監視ができる。そして、半導体ミラーを使用することにより、この種の低速走査用レーザレーダの小型・軽量化を図ることができる。
【0051】
次に、本発明の第3実施形態を説明する。
図10に、第3実施形態の構成図を示す。尚、第2実施形態と同一要素には同一符号を付す。
【0052】
図10において、第3実施形態の走査型レーザレーダ1は、第2実施形態の波形データメモリ16を除いて、複数パルス発生回路17、A/D変換値メモリ18及び発射パルス数テーブル記憶手段としての発射パルス数テーブルメモリ19を加えた構成である。
【0053】
複数パルス発生回路17は、例えば図11に示すように、複数のスイッチ素子(例えばパワーMOSFET等)17−1〜17−i、コンデンサC1〜Ci等を備え、走査ミラー4の各走査位置毎に図12に示すようにレーザ駆動回路3から例えば一定間隔で順次出力される複数のトリガパルスTp1〜Tpiによりスイッチ素子17−1〜17−iが順次ONすることにより、送信区間において複数の送光パルスIpを発生してレーザ光源2に出力する構成である。ここで、複数パルス発生回路17及びレーザ駆動回路3でレーザ光源駆動手段を構成する。
【0054】
A/D変換値メモリ18は、A/D変換器14からの受光出力のディジタル値を記憶し、走査ミラー4の各走査位置毎の受光出力状態を記憶する。
本実施形態の測距制御回路12は、走査ミラーコントローラ5からの走査位置情報に基づいて走査位置が変わる毎にA/D変換値メモリ18に記憶された受光波形を取込み、レーザ駆動回路3からのトリガパルス発生情報から得られるレーザ光の送光波形と取込んだ受光波形との相関値を演算し、相関値が予め設定した閾値以上のときに受光出力ありと判断し、相関値が最大となるずれ量に基づいて物体まで距離を演算する。ここで、本実施形態の測距制御回路12は相関値演算手段の機能を備える。
【0055】
発射パルス数テーブルメモリ19は、走査ミラー4の走査方向と発射パルス数の対応関係を記憶するものである。この発射パルス数テーブルは、走査ミラー4の走査位置(前述のレーザスポット位置)を固定し、発射パルス数を可変して受光出力が得られる発射パルス数を調べる。この操作を図7の走査面における全てのレーザスポット位置について行い作成する。反射率の高い物体に対しては少ない発射パルス数が設定され、反射率の低い物体に対しては多い発射パルス数が設定される。
【0056】
尚、この発射パルス数テーブルは、本発明の走査型レーザレーダを、監視領域の環境がほとんど変化しない屋内等の監視装置に利用する場合に使用するものであり、車載装置等のような屋外で使用する場合には不用である。車載装置等のような屋外で使用する場合には、走査ミラー4の走査方向に関係なく受光出力が十分得られる予め設定した一定数の複数の送光パルスを発射するような構成とする。
【0057】
次に、本発明の第3実施形態を車載装置に適用する場合について説明する。
電源を投入すると測距制御回路12からレーザ駆動回路3及び走査ミラーコントローラ5に動作開始指令が出力され、走査ミラー4の各走査位置でレーザ駆動回路3から予め設定された複数のトリガパルスが発生し、複数パルス発生回路17からの複数の送光パルスIpに入力によりレーザ光源2から複数のレーザ光が走査ミラー4に照射される。従って、走査ミラー4の各走査位置に対して複数のレーザ光が照射される。また、レーザ駆動回路3からはトリガパルス発生情報が測距制御回路12に入力する。
【0058】
一方、受光系では第1及び第2実施形態と同様にして走査ミラー4の走査位置情報に基づいてマルチプレクサ9により受光素子アレイ8の出力が選択され、選択された受光出力を受光出力加算アンプ10で加算し、加算受光出力をA/D変換器14でディジタル信号に変換してA/D変換値メモリ18に記憶する。測距制御回路12は、走査ミラー4の走査位置が変わる毎にA/D変換値メモリ18内の受光波形を取込み、その走査位置に対するレーザ光の送光波形と取込んだ受光波形の相関値を演算する。具体的には、送光波形を1サンプリングクロック毎に所定量Δtずらしながら受光波形との相関値を求める。受光出力が存在すれば図13に示すように送光波形と受光波形とが一致した時に相関値は最大となり、その時のずれ量は送光パルスの発生から受光出力が得られるまでの時間Tに比例するので、このずれ量から時間Tを求め、物体Aまでの距離を演算する。受光出力がなければ送光波形と受光波形との相関値は閾値以上になることはなく、受光出力なしと判断して距離の演算は行わない。
【0059】
かかる第3実施形態のように、走査ミラー4の各走査位置に対して複数回レーザ光を照射し、その時の送光波形と受光波形の相関値に基づいて受光出力の有無を判定する構成とすれば、レーザ光を1回だけ照射する場合に比較してレーザ光をn回照射すれば(n−(n)1/2)倍にS/N比が向上し、物体の検出精度及び測距精度を向上できる。レーザ光をn回照射した場合、信号成分は照射パルス数に比例するがノイズ成分は相互に打ち消し(n)1/2倍にしかならないためである。
【0060】
監視領域の環境がほとんど変化しない屋内等の監視装置に利用する場合には、走査ミラー4の走査位置情報に基づいて発射パルス数テーブルメモリ19に記憶された発射パルス数テーブルからその走査位置での発射パルス数を決定し、各走査位置毎に設定された必要最小限の数のレーザ光を発射するようにする。これにより、レーザ光の人間に対する悪影響を低減でき安全性を向上できる。
【0061】
尚、第3実施形態では、複数パルス発生回路17内のスイッチ素子17−1〜17−iを全てONさせて複数の送光パルスを生成する構成としたが、一部をONさせないようにすることにより、送光パルス列に例えば「10011・・・」のようにコード変調をかけて送信するようにしてもよい。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、多数の受光素子からなる受光手段に結像レンズを用いてレーザ光の走査領域の光学画像を結像させると共に、レーザ光の走査位置に合わせて受光素子を限定してその反射光による受光出力を取出す構成としたので、受光系の視野を広げても十分なS/N比を確保でき、走査型レーザレーダの監視領域を拡大できる。
【0063】
また、受光出力をディジタル加算平均処理したり、或いは、走査位置毎に複数のレーザ光を発射しその時の送信パルス波形と受光出力波形の相関値を求めたりして、受光出力を得る構成とすることで、速い走査速度の必要がない低速走査型の監視装置に適用した場合に、光走査手段に走査速度の速い半導体ミラーを使用しても十分なS/N比が得られるようになる。
【0064】
また、走査位置に応じてレーザ光の発射数を可変制御し、レーザ光の発射数を必要最小限とすることで、人間に対するレーザ光の悪影響を低減でき、安全性を向上できる。
【0065】
また、光走査手段に極めて小型、軽量の半導体ミラーを使用すれば、走査型レーザレーダを格段に小型化及び軽量化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る走査型レーザレーダの第1実施形態の構成図
【図2】同上実施形態の走査ミラーに用いる半導体ミラーの平面図
【図3】送光パルスと受信信号の関係を示す図
【図4】データ測定回路の一例を示す構成図
【図5】データ測定回路の別の例を示す構成図
【図6】受光素子アレイを示す図
【図7】レーザ光の走査面とレーザスポットの関係を示す図
【図8】本発明に係る走査型レーザレーダの第2実施形態の構成図
【図9】(A)は1走査周期の受信波形図、(B)は加算平均処理後の受信波形図
【図10】本発明に係る走査型レーザレーダの第3実施形態の構成図
【図11】複数パルス発生回路の要部回路図
【図12】トリガパルスと送光パルスの関係を示す図
【図13】送光波形、受光波形及び相関値の関係を示す図
【符号の説明】
1 走査型レーザレーダ
2 レーザ光源
3 レーザ駆動回路
4 走査ミラー
5 走査ミラーコントローラ
6 光学フィルタ
7 結像レンズ
8 受光素子アレイ
9 マルチプレクサ
10 受光出力加算アンプ
11 データ測定回路
12 測距制御回路
13 変換テーブルメモリ
14 A/D変換器
15 サンプリングクロック発生器
16 波形データメモリ
17 複数パルス発生回路
18 A/D変換値メモリ
19 発射パルス数テーブルメモリ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a scanning laser radar, and more particularly, to a technique for enlarging a monitoring field of view of a scanning laser radar that receives reflected light in an optical path different from that of a scanning laser.
[0002]
[Prior art]
Laser light is scanned by a scanning mirror (polygon mirror, galvano mirror, etc.) and emitted forward, and the presence or absence of an object, the distance to the object, or the azimuth of the object is detected by receiving reflected light from the object. There is a scanning laser radar.
[0003]
Such a scanning laser radar includes a method of receiving reflected light in the same optical path as the scanning laser light (hereinafter referred to as a coaxial type) and a method of receiving reflected light in an optical path different from the scanning laser (hereinafter referred to as a transmission / reception separating type). Do).
[0004]
In the coaxial type, a half mirror or a beam splitter is disposed in an optical path between a laser light source and a scanning mirror, and the laser light emitted from the light source is irradiated on the scanning mirror through the half mirror or the beam splitter, and the scanning mirror emits the laser light. Scan. Then, the reflected light from the object on the same optical path as the scanning laser light is received by the scanning mirror, the reflected light from the scanning mirror is reflected by the half mirror or the beam splitter, condensed by a condenser lens, and received by a light receiving element. (See, for example, Patent Document 1).
[0005]
The transmission / reception separation type irradiates a scanning mirror with laser light from a laser light source, scans the laser light with the scanning mirror, and collects reflected light from an object on an optical path different from the scanning laser light directly (or via an optical filter). In this configuration, light is condensed by an optical lens and received by a light receiving element (for example, see Patent Document 2).
[0006]
By the way, when the scanning laser radar is mounted on a vehicle or the like and is used for detecting an obstacle ahead or measuring a distance, for example, in the above-described coaxial type, the scanning mirror fluctuates due to vibration of the vehicle and the reflected light is accurately reflected. And there is a problem in terms of object detection accuracy and distance measurement accuracy. For this reason, when the scanning laser radar is mounted on a moving body such as a vehicle, it is general to use a transmission / reception separation type.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2000-275340 A
[Patent Document 2]
JP-A-10-31064
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional transmission / reception-type scanning laser radar has a configuration in which reflected light is condensed by a condenser lens and incident on a light receiving element. In this case, when the viewing angle of the light receiving system is increased, the amount of external light (noise) received other than the reflected light is increased, and the S / N ratio (the ratio between the reflected light and the external light) is reduced. For this reason, when a conventional transmission / reception separation type scanning laser radar is used for an in-vehicle device or the like, in order to ensure a sufficient S / N ratio, a light-gathering lens having a narrow angle of view is used and the field of view of the light-receiving system is used. There is a problem that the angle has to be small (for example, about ± 5 degrees) and the monitoring field of view is narrow.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a scanning type laser radar having a transmission / reception-separated type structure having a wide monitoring object field and a wide object detection area.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the invention according to
[0011]
In such a configuration, the light receiving position of the light receiving unit that receives the reflected light of the laser light scanned by the optical scanning unit changes according to the change in the scanning position of the laser light, and the light receiving element position that receives the light changes. Each time the scanning position of the optical scanning means changes, the control means outputs to the light receiving element selecting means a selection command for the light receiving element and the surrounding light receiving element which are previously associated with the scanning position at that time. The light receiving element selecting means selects a plurality of light receiving elements selected by the selection command from the control means, and the light receiving output adding means adds the light receiving outputs of the light receiving elements selected by the light receiving element selecting means, and The inside of the scanning area is monitored on the basis of this. In this way, the scanning position of the laser light and the light receiving element position at which the reflected light from the scanning position is received are previously associated with each other, and the light receiving element that takes out the light receiving output according to the scanning position of the laser light is limited. By switching sequentially, a sufficient S / N ratio can be secured even when the viewing angle of the light receiving system is increased.
[0012]
The invention according to
[0013]
In such a configuration, the elapsed time measuring means measures the time from when the laser light is emitted to when the added light receiving output is input, and the distance calculating means calculates the distance to the object based on the information indicating the time.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an A / D conversion means for A / D converting an output of the light reception output addition means, and a scanning cycle of the optical scanning means obtained based on a digital output of the A / D conversion means. Averaging processing means for averaging the received light waveform data for a predetermined number of scanning periods, and monitoring the inside of the scanning area based on the received light waveform data obtained by the averaging processing.
[0015]
With such a configuration, light-receiving waveform data per scanning cycle of the optical scanning means is obtained based on the digital output of the added light-receiving output A / D-converted by the A / D conversion means. The averaging processing means calculates an averaging value each time light reception waveform data per scanning cycle is obtained. Then, the inside of the scanning area is monitored based on the light receiving waveform data value subjected to the averaging process.
[0016]
The invention according to
[0017]
In such a configuration, a plurality of light transmission pulses are output from the laser light source driving unit to the laser light source at each scanning position of the optical scanning unit, and the laser light source emits a plurality of laser beams. The output of the light receiving output adding means is A / D converted by the A / D converting means to obtain waveform data of the light receiving output. Then, the correlation value with the waveform data of the light receiving output is calculated by shifting the waveform data of the light transmission pulse by a predetermined amount. When the waveform data of the light transmission pulse matches the waveform data of the light reception output, the correlation value becomes maximum. The shift amount at that time is proportional to time, and the distance to the object in the scanning area is calculated based on the shift amount.
[0018]
The invention according to
[0019]
Specifically, each of the scans prepared by previously obtaining the number of laser light emission times at which the optical scanning means is fixed at each scanning position to emit laser light and the light receiving output is detected at each scanning position, as in claim 6 A firing pulse number table storing means for storing a firing pulse number table indicating a correspondence relationship between a position and a light transmitting pulse number is provided, and when the scanning position information of the optical scanning means is input, the firing pulse number table storing means is stored. The number of light transmission pulses of the laser light source driving means is determined based on the number of emission pulse tables.
[0020]
In such a configuration, the number of times laser light is emitted is variably controlled in accordance with the scanning position of the laser light to minimize laser light irradiation. This makes it possible to reduce the adverse effect of laser light on humans when applied to, for example, an indoor monitoring device.
[0021]
According to a seventh aspect of the present invention, the light scanning means is fixed at each scanning position, and a laser beam is emitted. At each scanning position, a light receiving element position having the maximum light receiving output among the light receiving elements of the light receiving means is obtained in advance. Conversion table storage means for storing a conversion table indicating the correspondence between each created scanning position and each light receiving element position is provided, and the control means stores the conversion table in the conversion table storage means when scanning position information of the optical scanning means is input. The configuration is such that a plurality of light receiving element positions to be selected are determined based on the stored conversion table.
[0022]
In this case, if the conversion table is periodically updated as in
If a semiconductor mirror manufactured by a semiconductor micromachine technology is used for the optical scanning means, the size and weight of the scanning laser radar can be reduced.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration diagram of a first embodiment of a scanning laser radar according to the present invention, and a case where the scanning laser radar is applied to a distance measuring device will be described.
[0024]
In FIG. 1, a
[0025]
The
[0026]
As the
[0027]
FIG. 2 is a plan view of the
[0028]
The driving principle of this
For example, when a current is applied to the
[0029]
The scanning mirror in the present invention is not limited to the above-described semiconductor mirror, but may be a polygon mirror or a mechanical galvano mirror similar to the conventional one.
The
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
FIG. 4 shows a counter system in which the time T in FIG. 3 is counted by a counter and the count value is output as measurement data. The clock counting operation is started by input of light transmission pulse generation information from the
[0033]
FIG. 5 shows a time-voltage conversion method in which the time T in FIG. 3 is converted into a voltage and a voltage value is output as measurement data. A flip-
[0034]
The ranging
[0035]
Next, the operation of the
When the power is turned on, an operation start command is output from the distance
[0036]
The light
[0037]
The conversion table is created by fixing the scanning position (laser spot position) of the
[0038]
Now, when the laser beam scanned by the
[0039]
Here, not only the position Dxy but also the surrounding positions D (x + 1) y, D (x-1) y, Dx (y + 1), and Dx (y-1) are selected and added because the laser spot is scanned. In the case of including the vicinity of the boundary between the position Sxy and the scanning positions S (x + 1) y, S (x-1) y, Sx (y + 1), and Sx (y-1) around the position Sxy, the position D (x + 1) around the position Dxy This is because a sufficient light receiving level is ensured by adding the outputs of the light receiving elements of y, D (x-1) y, Dx (y + 1), and Dx (y-1). As a result, even if a mirror having a small mirror area such as a semiconductor mirror is used as the
[0040]
The light receiving
[0041]
According to such a configuration, even if the viewing angle of the light receiving system is expanded using an imaging lens having a wide angle of view, the presence or absence of light reception is monitored only for incident light from an extremely narrow laser spot range in the scanning area. Therefore, an S / N ratio equal to or higher than that of the conventional coaxial type can be obtained, and sufficient object detection accuracy can be secured. In addition, the field of view for monitoring the object can be greatly expanded. Further, by using the conversion table, errors due to the aberration of the imaging lens 7, errors due to mismatch between the optical axes of transmitting and receiving the laser light, errors due to optical distortion due to the incident angle of the laser light to the scanning mirror, and the like are corrected. As a result, an accurate light receiving position can be obtained, and the accuracy of object detection and ranging can be improved. Furthermore, if a semiconductor mirror is used as the
[0042]
Needless to say, the scanning by the
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0043]
FIG. 8 shows a configuration diagram of the second embodiment. The same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
8, the
[0044]
The A /
[0045]
The distance
[0046]
Note that the distance
[0047]
Next, the operation of the second embodiment will be described.
The operation is the same as that of the first embodiment until the laser light is scanned by the
[0048]
For example, when the sampling clock frequency is 1 GHz, in one scanning cycle of the
[0049]
The distance
[0050]
According to the configuration of the second embodiment, when the scanning laser radar according to the present invention is used as a sufficient laser radar having a low scanning speed used for monitoring an object other than a moving object, for example, a road surface or a room, Even if a semiconductor mirror having a high scanning speed (typically 1 kHz or more) as shown in FIG. 2 is used as the
[0051]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 shows a configuration diagram of the third embodiment. Note that the same elements as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0052]
In FIG. 10, the
[0053]
For example, as shown in FIG. 11, the multiple
[0054]
The A / D conversion value memory 18 stores the digital value of the light receiving output from the A /
The distance
[0055]
The firing pulse
[0056]
The firing pulse number table is used when the scanning laser radar of the present invention is used for a monitoring device such as an indoor device where the environment of the monitoring area hardly changes. It is unnecessary when used. When used outdoors, such as in an in-vehicle device, a configuration is adopted in which a predetermined number of a plurality of light-transmitting pulses are emitted so that a sufficient light-receiving output can be obtained regardless of the scanning direction of the
[0057]
Next, a case where the third embodiment of the present invention is applied to an in-vehicle device will be described.
When the power is turned on, an operation start command is output from the distance
[0058]
On the other hand, in the light receiving system, the output of the light
[0059]
As in the third embodiment, a laser beam is irradiated to each scanning position of the scanning mirror 4 a plurality of times, and the presence or absence of a light reception output is determined based on the correlation value between the light transmission waveform and the light reception waveform at that time. Then, if the laser beam is irradiated n times compared to the case where the laser beam is irradiated only once (n- (n) 1/2 ), The S / N ratio is improved, and the detection accuracy and the distance measurement accuracy of the object can be improved. When the laser beam is irradiated n times, the signal component is proportional to the number of irradiation pulses, but the noise component cancels each other (n). 1/2 This is because it can only be doubled.
[0060]
When used in a monitoring device such as an indoor room where the environment of the monitoring area hardly changes, a scan pulse number table stored in the fire pulse
[0061]
In the third embodiment, all the switch elements 17-1 to 17-i in the multiple
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an optical image of a scanning region of laser light is formed on a light receiving unit including a large number of light receiving elements using an imaging lens, and the light receiving element is adjusted in accordance with the scanning position of the laser light. Is limited to take out the received light output by the reflected light, so that a sufficient S / N ratio can be secured even if the field of view of the light receiving system is widened, and the monitoring area of the scanning laser radar can be expanded.
[0063]
Further, the light receiving output is digitally averaged, or a plurality of laser beams are emitted for each scanning position, and the correlation value between the transmission pulse waveform and the light receiving output waveform at that time is obtained to obtain the light receiving output. Therefore, when the present invention is applied to a low-speed scanning type monitoring device that does not require a high scanning speed, a sufficient S / N ratio can be obtained even when a semiconductor mirror having a high scanning speed is used for the optical scanning means.
[0064]
Further, by variably controlling the number of laser beams emitted according to the scanning position and minimizing the number of laser beams emitted, adverse effects of the laser beam on humans can be reduced and safety can be improved.
[0065]
If an extremely small and light semiconductor mirror is used for the optical scanning means, the scanning laser radar can be made much smaller and lighter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of a scanning laser radar according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a semiconductor mirror used for the scanning mirror according to the embodiment;
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a light transmission pulse and a reception signal.
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating an example of a data measurement circuit.
FIG. 5 is a configuration diagram showing another example of the data measurement circuit.
FIG. 6 shows a light receiving element array.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a laser light scanning surface and a laser spot.
FIG. 8 is a configuration diagram of a second embodiment of the scanning laser radar according to the present invention.
9A is a reception waveform chart in one scanning cycle, and FIG. 9B is a reception waveform chart after averaging processing;
FIG. 10 is a configuration diagram of a third embodiment of the scanning laser radar according to the present invention.
FIG. 11 is a main part circuit diagram of a multiple pulse generation circuit.
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a trigger pulse and a light transmission pulse.
FIG. 13 is a diagram showing a relationship among a light transmission waveform, a light reception waveform, and a correlation value.
[Explanation of symbols]
1 Scanning laser radar
2 Laser light source
3 Laser drive circuit
4 Scanning mirror
5 Scanning mirror controller
6 Optical filter
7 Imaging lens
8 Photodetector array
9 Multiplexer
10 Received light output summing amplifier
11 Data measurement circuit
12 Distance measurement control circuit
13 Conversion table memory
14 A / D converter
15 Sampling clock generator
16 Waveform data memory
17 Multiple pulse generation circuit
18 A / D conversion value memory
19 Launch pulse number table memory
Claims (9)
多数の受光素子がマトリクス状に配列され前記走査領域からの反射光を結像レンズを介して受光する受光手段と、
該受光手段の受光素子の中から指定された複数の受光素子を選択可能な受光素子選択手段と、
前記光走査手段の走査位置が変化する毎に当該走査位置に対して予め対応付けられた受光素子及びその周囲の受光素子の選択指令を前記受光素子選択手段に出力し選択する複数の受光素子の切替えを制御する制御手段と、
該受光素子選択手段で選択された受光素子の受光出力を加算する受光出力加算手段とを備え、
該受光出力加算手段の加算受光出力に基づいて走査領域内を監視する構成としたことを特徴とする走査型レーザレーダ。In a scanning laser radar that scans laser light from a laser light source with optical scanning means, receives reflected light from a scanning region on a different optical path from the scanning laser light, and monitors the inside of the scanning region,
A number of light receiving elements are arranged in a matrix and light receiving means for receiving reflected light from the scanning area via an imaging lens,
Light-receiving element selecting means for selecting a plurality of light-receiving elements specified from the light-receiving elements of the light-receiving means,
Each time the scanning position of the light scanning means changes, a light-receiving element previously associated with the scanning position and a command to select a light-receiving element around the light-receiving element are output to the light-receiving element selecting means and a plurality of light-receiving elements are selected. Control means for controlling switching;
Light receiving output adding means for adding the light receiving output of the light receiving element selected by the light receiving element selecting means,
A scanning laser radar, wherein the inside of a scanning area is monitored based on the added light receiving output of said light receiving output adding means.
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JP (1) | JP2004157044A (en) |
Cited By (45)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008249431A (en) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Three-dimensional image correction method and its device |
JP2011089874A (en) * | 2009-10-22 | 2011-05-06 | Toyota Central R&D Labs Inc | Distance image data acquisition device |
DE102011000514A1 (en) | 2010-02-05 | 2012-02-09 | Denso Corporation | Automatic door pivoting device |
JP2012058178A (en) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | Ricoh Co Ltd | Laser radar device |
US8280593B2 (en) | 2009-03-03 | 2012-10-02 | Denso Corporation | Vehicle door opening angle control system |
JP2014059301A (en) * | 2012-09-18 | 2014-04-03 | Sick Ag | Photoelectric sensor and depth map detection method |
JP2014077658A (en) * | 2012-10-09 | 2014-05-01 | Toyota Central R&D Labs Inc | Optical distance measuring device |
US8938337B2 (en) | 2008-09-25 | 2015-01-20 | Denso Corporation | Vehicle door control apparatus and method for controlling vehicle door |
WO2015098469A1 (en) | 2013-12-27 | 2015-07-02 | 株式会社リコー | Distance measuring apparatus, electronic apparatus, distance measuring method, and distance measuring program |
JP2015210230A (en) * | 2014-04-30 | 2015-11-24 | リコー光学株式会社 | Laser radar device |
JP2015215318A (en) * | 2014-05-13 | 2015-12-03 | リコー光学株式会社 | Leser rader device |
JP2016070874A (en) * | 2014-10-01 | 2016-05-09 | 富士通株式会社 | Laser range finding device, program and correction method of laser range finding device |
JP2017072532A (en) * | 2015-10-09 | 2017-04-13 | 富士通株式会社 | Distance measuring apparatus, distance measuring method, distance measuring program, and table creation method |
JP2017122673A (en) * | 2016-01-08 | 2017-07-13 | 富士通株式会社 | Laser distance measurement device, measurement method, and measurement program |
US20170261371A1 (en) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | Electronics And Telecommunications Research Instit Ute | Optical receiver and laser radar including the same |
JP2017173207A (en) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | パイオニア株式会社 | Device and method for measuring distance |
JP2018004471A (en) * | 2016-07-04 | 2018-01-11 | 三菱電機株式会社 | Optical reception circuit and laser radar device |
WO2018180391A1 (en) * | 2017-03-30 | 2018-10-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Image recognition device and distance image generation method |
CN108873000A (en) * | 2018-05-17 | 2018-11-23 | 四川大学 | A kind of laser radar monitoring system based on reflection enhancement |
CN109188394A (en) * | 2018-11-21 | 2019-01-11 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | Laser radar circuit system and laser radar |
JP2019505814A (en) * | 2016-02-18 | 2019-02-28 | エイアイ インコーポレイテッドAEYE, Inc. | Adaptive optical rader receiver |
JP2019512706A (en) * | 2016-03-21 | 2019-05-16 | ベロダイン ライダー, インク. | Three-dimensional imaging based on LIDAR with variable irradiation field density |
JP2019516114A (en) * | 2016-04-20 | 2019-06-13 | ステン イノベーション テクノロジー カンパニー リミテッド | Laser ranging system by time domain waveform matching and method thereof |
JP2019164172A (en) * | 2019-07-05 | 2019-09-26 | 富士通株式会社 | Distance measuring apparatus, distance measuring method, distance measuring program, and table creation method |
JP2019191126A (en) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | シャープ株式会社 | Optical radar device |
JP2020064059A (en) * | 2018-10-09 | 2020-04-23 | ジック アーゲー | Photoelectric sensor and object detection method |
CN111727381A (en) * | 2017-12-18 | 2020-09-29 | 罗伯特·博世有限公司 | Multi-pulse lidar system for multi-dimensional sensing of objects |
JP2021009160A (en) * | 2020-10-15 | 2021-01-28 | 株式会社東芝 | Distance measurement device |
WO2021049151A1 (en) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Distance measurement device and distance measurement mechanism deviation adjustment method for same |
CN113189565A (en) * | 2021-04-27 | 2021-07-30 | 广州大学 | Laser radar control system based on rotary polygon mirror and implementation method thereof |
JP2021518549A (en) * | 2018-03-20 | 2021-08-02 | パノセンス インコーポレイテッド | Selection of LIDAR pulse detector according to pulse type |
US11092676B2 (en) | 2017-02-17 | 2021-08-17 | Aeye, Inc. | Method and system for optical data communication via scanning ladar |
JP2021520498A (en) * | 2018-04-10 | 2021-08-19 | イベオ オートモーティブ システムズ ゲーエムベーハーIbeo Automotive Systems GmbH | Control method of sensor element of LIDAR measurement system |
US11204420B2 (en) | 2017-09-19 | 2021-12-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Distance measurement apparatus |
CN114236557A (en) * | 2021-12-22 | 2022-03-25 | 武汉新烽光电股份有限公司 | Scanning type laser radar distance measuring device |
US11300667B1 (en) | 2021-03-26 | 2022-04-12 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with dynamic laser control for scan line shot scheduling |
US11467263B1 (en) | 2021-03-26 | 2022-10-11 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with controllable variable laser seed energy |
US11480680B2 (en) | 2021-03-26 | 2022-10-25 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with multi-processor return detection |
US11500093B2 (en) | 2021-03-26 | 2022-11-15 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar using multiple matched filters to determine target obliquity |
US11604264B2 (en) | 2021-03-26 | 2023-03-14 | Aeye, Inc. | Switchable multi-lens Lidar receiver |
US11614519B2 (en) | 2017-12-15 | 2023-03-28 | Ibeo Automotive Systems GmbH | Arrangements of light-receiving elements with different sensitivities and methods for receiving light signals |
US11630188B1 (en) | 2021-03-26 | 2023-04-18 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with dynamic laser control using safety models |
US11635495B1 (en) | 2021-03-26 | 2023-04-25 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with controllable tilt amplitude for a variable amplitude scan mirror |
US11644539B2 (en) | 2017-12-15 | 2023-05-09 | Microvision, Inc. | Arrangement and method for using light signals and groups of light-receiving elements with different sensitivities to determine a distance of an object |
US11693099B2 (en) | 2016-02-18 | 2023-07-04 | Aeye, Inc. | Method and apparatus for an adaptive ladar receiver |
-
2002
- 2002-11-07 JP JP2002324094A patent/JP2004157044A/en active Pending
Cited By (85)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008249431A (en) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Three-dimensional image correction method and its device |
US8938337B2 (en) | 2008-09-25 | 2015-01-20 | Denso Corporation | Vehicle door control apparatus and method for controlling vehicle door |
US8280593B2 (en) | 2009-03-03 | 2012-10-02 | Denso Corporation | Vehicle door opening angle control system |
JP2011089874A (en) * | 2009-10-22 | 2011-05-06 | Toyota Central R&D Labs Inc | Distance image data acquisition device |
DE102011000514A1 (en) | 2010-02-05 | 2012-02-09 | Denso Corporation | Automatic door pivoting device |
JP2012058178A (en) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | Ricoh Co Ltd | Laser radar device |
JP2014059301A (en) * | 2012-09-18 | 2014-04-03 | Sick Ag | Photoelectric sensor and depth map detection method |
JP2014077658A (en) * | 2012-10-09 | 2014-05-01 | Toyota Central R&D Labs Inc | Optical distance measuring device |
WO2015098469A1 (en) | 2013-12-27 | 2015-07-02 | 株式会社リコー | Distance measuring apparatus, electronic apparatus, distance measuring method, and distance measuring program |
EP3088914A4 (en) * | 2013-12-27 | 2016-12-21 | Ricoh Co Ltd | Distance measuring apparatus, electronic apparatus, distance measuring method, and distance measuring program |
JPWO2015098469A1 (en) * | 2013-12-27 | 2017-03-23 | 株式会社リコー | Ranging device, electronic equipment, ranging method, ranging program |
US10302747B2 (en) | 2013-12-27 | 2019-05-28 | Ricoh Company, Ltd. | Distance measuring apparatus, electronic device, method for measuring distance, and recording medium |
JP2015210230A (en) * | 2014-04-30 | 2015-11-24 | リコー光学株式会社 | Laser radar device |
JP2015215318A (en) * | 2014-05-13 | 2015-12-03 | リコー光学株式会社 | Leser rader device |
JP2016070874A (en) * | 2014-10-01 | 2016-05-09 | 富士通株式会社 | Laser range finding device, program and correction method of laser range finding device |
US10444358B2 (en) | 2015-10-09 | 2019-10-15 | Fujitsu Limited | Distance measuring apparatus, distance measuring method, and table creating method |
JP2017072532A (en) * | 2015-10-09 | 2017-04-13 | 富士通株式会社 | Distance measuring apparatus, distance measuring method, distance measuring program, and table creation method |
JP2017122673A (en) * | 2016-01-08 | 2017-07-13 | 富士通株式会社 | Laser distance measurement device, measurement method, and measurement program |
US10627493B2 (en) | 2016-01-08 | 2020-04-21 | Fujitsu Limited | Apparatus, method for laser distance measurement, and non-transitory computer-readable storage medium |
JP2019505814A (en) * | 2016-02-18 | 2019-02-28 | エイアイ インコーポレイテッドAEYE, Inc. | Adaptive optical rader receiver |
JP7086001B2 (en) | 2016-02-18 | 2022-06-17 | エイアイ インコーポレイテッド | Adaptive optical raider receiver |
US11175386B2 (en) | 2016-02-18 | 2021-11-16 | Aeye, Inc. | Ladar system with adaptive receiver |
US11693099B2 (en) | 2016-02-18 | 2023-07-04 | Aeye, Inc. | Method and apparatus for an adaptive ladar receiver |
US20170261371A1 (en) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | Electronics And Telecommunications Research Instit Ute | Optical receiver and laser radar including the same |
KR102193324B1 (en) * | 2016-03-08 | 2020-12-23 | 한국전자통신연구원 | Optical receiver and laser radar having the same |
US10408924B2 (en) * | 2016-03-08 | 2019-09-10 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Optical receiver and laser radar with scan operation |
KR20170104879A (en) * | 2016-03-08 | 2017-09-18 | 한국전자통신연구원 | Optical receiver and laser radar having the same |
JP7258554B2 (en) | 2016-03-21 | 2023-04-17 | ベロダイン ライダー ユーエスエー,インコーポレイテッド | Three-dimensional imaging based on LIDAR with variable irradiation field density |
JP2019512706A (en) * | 2016-03-21 | 2019-05-16 | ベロダイン ライダー, インク. | Three-dimensional imaging based on LIDAR with variable irradiation field density |
JP2017173207A (en) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | パイオニア株式会社 | Device and method for measuring distance |
JP2019516114A (en) * | 2016-04-20 | 2019-06-13 | ステン イノベーション テクノロジー カンパニー リミテッド | Laser ranging system by time domain waveform matching and method thereof |
JP2018004471A (en) * | 2016-07-04 | 2018-01-11 | 三菱電機株式会社 | Optical reception circuit and laser radar device |
US11835658B2 (en) | 2017-02-17 | 2023-12-05 | Aeye, Inc. | Method and system for ladar pulse deconfliction |
US11092676B2 (en) | 2017-02-17 | 2021-08-17 | Aeye, Inc. | Method and system for optical data communication via scanning ladar |
JP2018169336A (en) * | 2017-03-30 | 2018-11-01 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Image recognition unit and distance image generation method |
WO2018180391A1 (en) * | 2017-03-30 | 2018-10-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Image recognition device and distance image generation method |
US11204420B2 (en) | 2017-09-19 | 2021-12-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Distance measurement apparatus |
US11614519B2 (en) | 2017-12-15 | 2023-03-28 | Ibeo Automotive Systems GmbH | Arrangements of light-receiving elements with different sensitivities and methods for receiving light signals |
US11644539B2 (en) | 2017-12-15 | 2023-05-09 | Microvision, Inc. | Arrangement and method for using light signals and groups of light-receiving elements with different sensitivities to determine a distance of an object |
JP2021507268A (en) * | 2017-12-18 | 2021-02-22 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングRobert Bosch Gmbh | Multi-pulse LIDAR system for multidimensional capture of objects |
JP7114728B2 (en) | 2017-12-18 | 2022-08-08 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | Multipulse LIDAR system for multidimensional acquisition of objects |
CN111727381A (en) * | 2017-12-18 | 2020-09-29 | 罗伯特·博世有限公司 | Multi-pulse lidar system for multi-dimensional sensing of objects |
US11940535B2 (en) | 2017-12-18 | 2024-03-26 | Robert Bosch Gmbh | Multi-pulse LIDAR system for multi-dimensional detection of objects |
JP2021518549A (en) * | 2018-03-20 | 2021-08-02 | パノセンス インコーポレイテッド | Selection of LIDAR pulse detector according to pulse type |
JP7321178B2 (en) | 2018-03-20 | 2023-08-04 | ズークス インコーポレイテッド | Choosing a LIDAR Pulse Detector According to Pulse Type |
US11681029B2 (en) | 2018-03-20 | 2023-06-20 | Zoox, Inc. | Detecting a laser pulse edge for real time detection |
JP7246406B2 (en) | 2018-04-10 | 2023-03-27 | イベオ オートモーティブ システムズ ゲーエムベーハー | Method for controlling sensor element of LIDAR measurement system |
JP2021520498A (en) * | 2018-04-10 | 2021-08-19 | イベオ オートモーティブ システムズ ゲーエムベーハーIbeo Automotive Systems GmbH | Control method of sensor element of LIDAR measurement system |
CN110412600A (en) * | 2018-04-27 | 2019-11-05 | 夏普株式会社 | Optical radar device |
CN110412600B (en) * | 2018-04-27 | 2023-08-11 | 夏普株式会社 | Optical radar device |
JP2019191126A (en) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | シャープ株式会社 | Optical radar device |
US11561286B2 (en) | 2018-04-27 | 2023-01-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optical radar apparatus for long distance measurement |
CN108873000A (en) * | 2018-05-17 | 2018-11-23 | 四川大学 | A kind of laser radar monitoring system based on reflection enhancement |
JP2020064059A (en) * | 2018-10-09 | 2020-04-23 | ジック アーゲー | Photoelectric sensor and object detection method |
US11609422B2 (en) | 2018-10-09 | 2023-03-21 | Sick Ag | Optoelectronic sensor and method of detecting objects |
CN109188394A (en) * | 2018-11-21 | 2019-01-11 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | Laser radar circuit system and laser radar |
JP2019164172A (en) * | 2019-07-05 | 2019-09-26 | 富士通株式会社 | Distance measuring apparatus, distance measuring method, distance measuring program, and table creation method |
WO2021049151A1 (en) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Distance measurement device and distance measurement mechanism deviation adjustment method for same |
JP2021009160A (en) * | 2020-10-15 | 2021-01-28 | 株式会社東芝 | Distance measurement device |
JP7005722B2 (en) | 2020-10-15 | 2022-01-24 | 株式会社東芝 | Distance measuring device |
US11460553B1 (en) | 2021-03-26 | 2022-10-04 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with dynamic laser control using different mirror motion models for shot scheduling and shot firing |
US11460556B1 (en) | 2021-03-26 | 2022-10-04 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with shot scheduling for variable amplitude scan mirror |
US11493610B2 (en) | 2021-03-26 | 2022-11-08 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with detection-based adaptive shot scheduling |
US11500093B2 (en) | 2021-03-26 | 2022-11-15 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar using multiple matched filters to determine target obliquity |
US11480680B2 (en) | 2021-03-26 | 2022-10-25 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with multi-processor return detection |
US11604264B2 (en) | 2021-03-26 | 2023-03-14 | Aeye, Inc. | Switchable multi-lens Lidar receiver |
US11474212B1 (en) | 2021-03-26 | 2022-10-18 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with dynamic laser control and shot order simulation |
US11474214B1 (en) | 2021-03-26 | 2022-10-18 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with controllable pulse bursts to resolve angle to target |
US11474213B1 (en) | 2021-03-26 | 2022-10-18 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with dynamic laser control using marker shots |
US11619740B2 (en) | 2021-03-26 | 2023-04-04 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with asynchronous shot intervals and detection intervals |
US11467263B1 (en) | 2021-03-26 | 2022-10-11 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with controllable variable laser seed energy |
US11630188B1 (en) | 2021-03-26 | 2023-04-18 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with dynamic laser control using safety models |
US11635495B1 (en) | 2021-03-26 | 2023-04-25 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with controllable tilt amplitude for a variable amplitude scan mirror |
US11486977B2 (en) | 2021-03-26 | 2022-11-01 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with pulse burst scheduling |
US11675059B2 (en) | 2021-03-26 | 2023-06-13 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with elevation-prioritized shot scheduling |
US11460552B1 (en) | 2021-03-26 | 2022-10-04 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with dynamic control of variable energy laser source |
US11686846B2 (en) | 2021-03-26 | 2023-06-27 | Aeye, Inc. | Bistatic lidar architecture for vehicle deployments |
US11686845B2 (en) | 2021-03-26 | 2023-06-27 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with controllable detection intervals based on regions of interest |
US11448734B1 (en) | 2021-03-26 | 2022-09-20 | Aeye, Inc. | Hyper temporal LIDAR with dynamic laser control using laser energy and mirror motion models |
US11442152B1 (en) | 2021-03-26 | 2022-09-13 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with dynamic laser control using a laser energy model |
US11300667B1 (en) | 2021-03-26 | 2022-04-12 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar with dynamic laser control for scan line shot scheduling |
US11822016B2 (en) | 2021-03-26 | 2023-11-21 | Aeye, Inc. | Hyper temporal lidar using multiple matched filters to orient a lidar system to a frame of reference |
CN113189565B (en) * | 2021-04-27 | 2024-02-13 | 广州大学 | Laser radar control system based on rotary polygon mirror and implementation method thereof |
CN113189565A (en) * | 2021-04-27 | 2021-07-30 | 广州大学 | Laser radar control system based on rotary polygon mirror and implementation method thereof |
CN114236557A (en) * | 2021-12-22 | 2022-03-25 | 武汉新烽光电股份有限公司 | Scanning type laser radar distance measuring device |
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