JP2013108789A - Ranging device - Google Patents

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Toshiyuki Goto
敏之 後藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ranging device which achieves improved accuracy of a measured distance.SOLUTION: A drive part 14 calculates an overall error of a measured distance from the difference between a distance between a ranging device and the ground surface, which is measured when an irradiation direction of a laser beam is a vertically downward direction, and a distance between the ranging device and the ground surface, which is specified on the basis of information stored in a memory. The measured distance is corrected by using the overall error of the measured distance.

Description

本発明は、レーザ光を照射してから物体に反射した反射光が受光されるまでの時間を計測することにより物体との距離を計測する距離計測装置に関するものである。   The present invention relates to a distance measuring device that measures the distance from an object by measuring the time from when a laser beam is irradiated until the reflected light reflected by the object is received.

従来、車両のドアの回転軸の近傍に設置され、車両ドアの表面に対し、車両ドアが開扉される方向に所定角度ずれた平面を走査するようにパルス状のレーザ光を照射し、物体によって反射した反射光を受光するようにして、車両のドアに接触する可能性のある物体を検出する装置がある(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, it is installed in the vicinity of a rotation axis of a vehicle door, and the object is irradiated with a pulsed laser beam so as to scan a plane shifted by a predetermined angle in the direction in which the vehicle door is opened with respect to the surface of the vehicle door. There is an apparatus that detects an object that may come into contact with a vehicle door by receiving reflected light reflected by the vehicle (see, for example, Patent Document 1).

特開2010−101150号公報JP 2010-101150 A

上記特許文献1に記載されたような装置では、発光回路および受光回路で用いられる部品の製造ばらつき、温度変動、電源電圧変動等により各部品による計測誤差が生じる。このように計測誤差が大きくなると、車両のドアに接触する可能性のある物体を検出することができず、車両のドアに物体が接触してしまうという問題がある。   In the apparatus described in Patent Document 1, measurement errors due to the respective parts occur due to manufacturing variations, temperature fluctuations, power supply voltage fluctuations, and the like of parts used in the light emitting circuit and the light receiving circuit. When the measurement error increases in this way, there is a problem that an object that may contact the door of the vehicle cannot be detected, and the object contacts the door of the vehicle.

本発明は上記問題に鑑みたもので、計測距離の精度向上を図ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to improve the accuracy of the measurement distance.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、レーザ光を照射する発光回路と、鉛直下方向を含む面内を回転走査するようにレーザ光の照射方向を変化させる照射方向回転機構と、レーザ光が物体に反射した反射光を受光して電気信号に変換する受光回路と、を備え、レーザ光を照射してから受光回路により反射光が受光されるまでの時間から周辺に存在する物体との距離を計測する距離計測装置であって、距離計測装置と地面との距離を特定するための情報を記憶する記憶手段と、照射方向回転機構によりレーザ光の照射方向が鉛直下方向になったときに計測される距離計測装置と地面との距離と、記憶媒体に記憶された情報に基づいて特定される距離計測装置と地面との距離の差分から計測距離の総合誤差を算出する総合誤差算出手段と、総合誤差算出手段により算出された計測距離の総合誤差を用いて、計測距離を補正する計測距離補正手段と、を備えたことを特徴としている。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 includes a light emitting circuit for irradiating a laser beam and an irradiation direction rotating mechanism for changing the irradiation direction of the laser beam so as to rotationally scan in a plane including a vertically downward direction. And a light receiving circuit that receives the reflected light reflected by the object and converts it into an electrical signal, and is present in the vicinity from the time from when the laser light is irradiated until the reflected light is received by the light receiving circuit. A distance measuring device for measuring a distance from an object to be stored, a storage means for storing information for specifying a distance between the distance measuring device and the ground, and a laser beam irradiation direction vertically downward by an irradiation direction rotating mechanism The total error of the measurement distance is calculated from the difference between the distance between the distance measurement device and the ground measured when the distance becomes the distance between the distance measurement device specified based on the information stored in the storage medium and the ground. Total error calculation Using a stage, the overall error of the measurement distance calculated by the total error calculating means is characterized by comprising a measuring distance correction means for correcting the measurement distance.

このような構成によれば、照射方向回転機構によりレーザ光の照射方向が鉛直下方向になったときに計測される距離計測装置と地面との距離と、記憶媒体に記憶された情報に基づいて特定される距離計測装置と地面との距離の差分から計測距離の総合誤差を算出し、この計測距離の総合誤差を用いて計測距離が補正されるので、計測距離の精度向上を図ることができる。   According to such a configuration, based on information stored in the storage medium and the distance between the distance measuring device measured when the irradiation direction of the laser beam is vertically downward by the irradiation direction rotating mechanism and the ground. The total measurement distance error is calculated from the difference in distance between the specified distance measurement device and the ground, and the measurement distance is corrected using this total measurement distance error, so the accuracy of the measurement distance can be improved. .

また、請求項2に記載の発明は、総合誤差算出手段は、照射方向回転機構によりレーザ光の照射方向が鉛直下方向になったときに受光回路より出力される波形から地面の反射率を誤差要因とする第1の計測誤差を推定し、計測距離の総合誤差と第1の計測誤差との差分から、発光回路および受光回路で用いられる部品による第2の計測誤差を算出することを特徴としている。   Further, in the invention described in claim 2, the total error calculating means calculates the error of the reflectance of the ground from the waveform output from the light receiving circuit when the irradiation direction of the laser beam is vertically downward by the irradiation direction rotating mechanism. A first measurement error as a factor is estimated, and a second measurement error due to components used in the light emitting circuit and the light receiving circuit is calculated from the difference between the total measurement distance error and the first measurement error. Yes.

このように、レーザ光の照射方向が鉛直下方向になったときに受光回路より出力される波形から地面の反射率を誤差要因とする第1の計測誤差を推定し、計測距離の総合誤差と第1の計測誤差との差分から、発光回路および受光回路で用いられる部品による第2の計測誤差を算出することができる。   In this way, the first measurement error having the ground reflectivity as an error factor is estimated from the waveform output from the light receiving circuit when the irradiation direction of the laser beam is vertically downward, and the total error of the measurement distance is From the difference from the first measurement error, the second measurement error due to the components used in the light emitting circuit and the light receiving circuit can be calculated.

また、請求項3に記載の発明は、照射方向回転機構によりレーザ光の照射方向が変化する際に、当該レーザ光の照射方向毎に、受光回路より出力される波形から物体の反射率を誤差要因とする計測誤差を推定する処理を行う反射率計測誤差推定処理手段を備え、総合誤差算出手段は、発光回路および受光回路で用いられる部品による第2の計測誤差と、レーザ光の照射方向毎に推定された物体の反射率を誤差要因とする計測誤差の和を計測距離の総合誤差として物体との距離を補正することを特徴としている。   According to the third aspect of the present invention, when the irradiation direction of the laser light is changed by the irradiation direction rotation mechanism, the reflectance of the object is determined from the waveform output from the light receiving circuit for each irradiation direction of the laser light. Reflectance measurement error estimation processing means for performing processing for estimating measurement error as a factor is provided, and the total error calculation means includes a second measurement error due to components used in the light emitting circuit and the light receiving circuit, and a laser light irradiation direction. The distance to the object is corrected by using the sum of the measurement errors having the estimated reflectance of the object as an error factor as the total error of the measurement distance.

このような構成によれば、レーザ光の照射方向が変化する際に、当該レーザ光の照射方向毎に、受光回路より出力される波形から物体の反射率を誤差要因とする計測誤差を推定する処理を行い、発光回路および受光回路で用いられる部品による第2の計測誤差と、レーザ光の照射方向毎に推定された物体の反射率を誤差要因とする計測誤差の和を計測距離の総合誤差として物体との距離を補正するので、レーザ光の照射方向が変化して物体の反射率が変化しても、精度良く物体との距離を補正することが可能である。   According to such a configuration, when the irradiation direction of the laser light changes, a measurement error in which the reflectance of the object is an error factor is estimated from the waveform output from the light receiving circuit for each irradiation direction of the laser light. The total measurement distance error is the sum of the second measurement error due to the components used in the light emitting circuit and the light receiving circuit and the measurement error caused by the reflectance of the object estimated for each laser beam irradiation direction. Therefore, even if the laser beam irradiation direction changes and the reflectance of the object changes, it is possible to accurately correct the distance to the object.

また、請求項4に記載の発明は、総合誤差算出手段は、受光回路より出力される波形幅から地面の反射率を誤差要因とする第1の計測誤差を推定することを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, the total error calculating means estimates the first measurement error having the ground reflectance as an error factor from the waveform width output from the light receiving circuit.

このような構成によれば、受光回路より出力される波形幅から地面の反射率を誤差要因とする第1の計測誤差を推定するので、比較的簡素な回路構成で地面の反射率を誤差要因とする第1の計測誤差を推定することができる。   According to such a configuration, since the first measurement error having the ground reflectance as an error factor is estimated from the waveform width output from the light receiving circuit, the ground reflectance is determined as an error factor with a relatively simple circuit configuration. The first measurement error can be estimated.

なお、請求項5に記載の発明のように、受光回路より出力される波形幅と受光回路より出力される波形の立ち上がり時間の関係を規定したマップを用いて受光回路より出力される波形幅から地面の反射率を誤差要因とする第1の計測誤差を推定することができる。   As in the fifth aspect of the invention, from the waveform width output from the light receiving circuit using a map that defines the relationship between the waveform width output from the light receiving circuit and the rise time of the waveform output from the light receiving circuit. A first measurement error having the ground reflectance as an error factor can be estimated.

また、請求項6に記載の発明は、総合誤差算出手段は、受光回路より出力される波形の立ち上がり時間から地面の反射率を誤差要因とする第1の計測誤差を推定することを特徴としている。   Further, the invention according to claim 6 is characterized in that the total error calculating means estimates the first measurement error with the reflectance of the ground as an error factor from the rise time of the waveform output from the light receiving circuit. .

このように、受光回路より出力される波形の立ち上がり時間を検出して地面の反射率を誤差要因とする第1の計測誤差を推定することもできる。   In this way, it is possible to detect the rise time of the waveform output from the light receiving circuit and estimate the first measurement error with the ground reflectance as an error factor.

本発明の一実施形態に係る距離計測装置が車両に取り付けられた様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the distance measuring device which concerns on one Embodiment of this invention was attached to the vehicle. 距離計測装置の取り付け位置について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the attachment position of a distance measuring device. 距離計測装置の光学系回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical system circuit of a distance measuring device. レーザ光の照射方向について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the irradiation direction of a laser beam. 距離計測装置のブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the block configuration of a distance measuring device. 物体の反射率を異ならせた場合のレーザ光の波形と受信信号の波形を示した図である。It is the figure which showed the waveform of the laser beam at the time of changing the reflectance of an object, and the waveform of a received signal. 周囲温度を変化させた場合のLDドライバ回路の入力信号の計測波形と出力信号の計測波形を示した図である。It is the figure which showed the measurement waveform of the input signal of the LD driver circuit at the time of changing ambient temperature, and the measurement waveform of an output signal. 計測誤差の要因について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the factor of a measurement error. 受信信号の波形幅と立ち上がり時間の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the waveform width of a received signal, and a rise time. 距離計測装置における発光回路および受光回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light emitting circuit and light receiving circuit in a distance measuring device. 発光回路および受光回路の各部のタイミングチャートである。It is a timing chart of each part of a light emitting circuit and a light receiving circuit. 計測距離に含まれる計測誤差の要因分析の結果について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the result of the factor analysis of the measurement error contained in a measurement distance. 距離計測装置の制御部のフローチャートである。It is a flowchart of the control part of a distance measuring device. スイングドアECUのフローチャートである。It is a flowchart of swing door ECU.

本発明の一実施形態に係る距離計測装置10が車両(自動車)2に取り付けられた様子を図1に示す。車両2には、ユーザによるタッチセンサ21への操作に応じて車両のドア20を自動で開閉するオートスイングドアシステム(図示せず)が搭載されている。本距離計測装置1は、このオートスイングドアシステムによるドア開閉時における車両ドア20の動線上に存在する物体を検出するものとして設けられている。   FIG. 1 shows a state in which a distance measuring device 10 according to an embodiment of the present invention is attached to a vehicle (automobile) 2. The vehicle 2 is equipped with an automatic swing door system (not shown) that automatically opens and closes the door 20 of the vehicle in response to an operation on the touch sensor 21 by the user. The distance measuring device 1 is provided to detect an object existing on the flow line of the vehicle door 20 when the door is opened and closed by the automatic swing door system.

本距離計測装置10は、鉛直下方向を含む面内を回転走査するようにレーザ光の照射方向を変化させながら、物体に反射した反射光を検出することにより、車両ドア20の周辺の存在する物体との距離を計測する。   The distance measuring device 10 is present around the vehicle door 20 by detecting the reflected light reflected on the object while changing the irradiation direction of the laser beam so as to rotate and scan the plane including the vertical downward direction. Measure the distance to the object.

図2に示すように、距離計測装置10は、レーザ光を透過する光学窓11を有しており、この光学窓11を介してレーザ光を照射するとともに、光学窓11を介して物体に反射した反射光を受光する。   As shown in FIG. 2, the distance measuring device 10 has an optical window 11 that transmits laser light. The distance measuring apparatus 10 irradiates laser light through the optical window 11 and reflects the object through the optical window 11. Receives reflected light.

図3に、距離計測装置10の光学系回路の構成を示す。距離計測装置10は、パルス状のレーザ光を照射するレーザーダイオード(以下、LDと記す)12a、物体に反射した反射光を受光して電気信号に変換するフォトダイオード(以下、PDと記す)13a、LD12aからのレーザ光の向きを反射するミラー17、モータの回転に伴って、ミラー17に反射したレーザ光の照射方向を変化させるとともに物体に反射した反射光をPD12aに入射する回転ミラー18を備えている。   FIG. 3 shows the configuration of the optical system circuit of the distance measuring device 10. The distance measuring apparatus 10 includes a laser diode (hereinafter referred to as LD) 12a that emits pulsed laser light, and a photodiode (hereinafter referred to as PD) 13a that receives reflected light reflected from an object and converts it into an electrical signal. The mirror 17 that reflects the direction of the laser light from the LD 12a, and the rotating mirror 18 that changes the irradiation direction of the laser light reflected on the mirror 17 and makes the reflected light reflected on the object incident on the PD 12a as the motor rotates. I have.

回転ミラー18は、モータの回転により、図3中に示す矢印Aに示す方向に回転するように構成されている。このように、回転ミラー18を回転させることにより、図1に示したように、車両ドア20の外側周辺を回転走査するように、レーザ光の照射方向が変化して、車両周辺の物体を検出するようになっている。   The rotating mirror 18 is configured to rotate in the direction indicated by the arrow A shown in FIG. 3 by the rotation of the motor. In this way, by rotating the rotating mirror 18, as shown in FIG. 1, the irradiation direction of the laser light is changed so that the outer periphery of the vehicle door 20 is rotationally scanned, and objects around the vehicle are detected. It is supposed to be.

また、図4に示すように、距離計測装置10は、車両ドア20の外側表面に対してレーザ光が車両ドア20が開扉される方向に一定角度φずれて出射されるように、ドアミラー22の下部に取り付けられている。このように、車両ドア20の外側表面に対してレーザ光の照射方向を車両ドア20が開扉される方向に一定角度φずらすことで、車両ドア開を自動制御する際に、事前に車両ドア20の周辺の物体を検出することが可能となる。   Further, as shown in FIG. 4, the distance measuring device 10 includes the door mirror 22 so that the laser beam is emitted with a certain angle φ shifted from the outer surface of the vehicle door 20 in the direction in which the vehicle door 20 is opened. It is attached to the bottom of the. In this way, when the vehicle door opening is automatically controlled by shifting the irradiation direction of the laser light with respect to the outer surface of the vehicle door 20 by a certain angle φ in the direction in which the vehicle door 20 is opened, the vehicle door in advance. 20 surrounding objects can be detected.

図5に、本距離計測装置10のブロック構成を示す。距離計測装置10は、発光回路12、受光回路13、駆動部14、スキャン角度検出部15および制御部16を備えている。   FIG. 5 shows a block configuration of the distance measuring apparatus 10. The distance measuring device 10 includes a light emitting circuit 12, a light receiving circuit 13, a driving unit 14, a scan angle detecting unit 15, and a control unit 16.

発光回路12は、パルス状のレーザ光を照射させる回路である。発光回路12は、上記したLD12a、このLD12aを駆動するLDドライバ(図示せず)を備えている。発光回路12は、制御部16より入力される制御信号に応じたパルス状のレーザ光をLD12aより照射させる。   The light emitting circuit 12 is a circuit that emits pulsed laser light. The light emitting circuit 12 includes the above-described LD 12a and an LD driver (not shown) for driving the LD 12a. The light emitting circuit 12 causes the LD 12a to irradiate pulsed laser light corresponding to the control signal input from the control unit 16.

受光回路13は、レーザ光が物体に反射した反射光を受光して電気信号に変換する回路である。受光回路13は、上記したPD13a、このPD13aの出力信号を電圧に変換する電流−電圧変換回路、電流−電圧変換回路の出力信号の波形の立ち上がりを検出するためのコンパレータを備えている。なお、発光回路12および受光回路13の詳細については後で説明する。   The light receiving circuit 13 is a circuit that receives reflected light that is reflected from an object and converts the laser light into an electrical signal. The light receiving circuit 13 includes the PD 13a, a current-voltage conversion circuit that converts the output signal of the PD 13a into a voltage, and a comparator for detecting the rise of the waveform of the output signal of the current-voltage conversion circuit. Details of the light emitting circuit 12 and the light receiving circuit 13 will be described later.

駆動部14は、制御部16からの信号に応じて回転するモータと、このモータの回転軸の回転力を、図3に示した回転ミラー18に伝達する駆動機構(いずれも図示せず)を備えている。制御部16からの信号に応じてモータが回転すると、モータの回転軸の回転力が駆動機構により回転ミラー18に伝達され、回転ミラー18が回転するようになっている。   The drive unit 14 includes a motor that rotates in response to a signal from the control unit 16 and a drive mechanism (none of which is shown) that transmits the rotational force of the rotation shaft of the motor to the rotary mirror 18 shown in FIG. I have. When the motor rotates in response to a signal from the control unit 16, the rotational force of the rotation shaft of the motor is transmitted to the rotating mirror 18 by the driving mechanism, and the rotating mirror 18 rotates.

制御部16は、CPU、RAM、ROM、EEPROM、I/O等を備えたコンピュータとして構成されている。制御部16のCPUは、ROMに記憶されたプログラムに従って各種処理を実施する。また、制御部16は、LD12aにレーザ光を照射させてからPD13aにより受光されるまでの時間を計測するための時間計測ICを備えている。   The control unit 16 is configured as a computer including a CPU, RAM, ROM, EEPROM, I / O, and the like. The CPU of the control unit 16 performs various processes in accordance with programs stored in the ROM. In addition, the control unit 16 includes a time measurement IC for measuring the time from when the LD 12a is irradiated with laser light to when it is received by the PD 13a.

スキャン角度検出部15は、回転ミラー18の回転角度を表すスキャン角度信号を出力する。本実施形態では、走査範囲の開始位置(図1中のθ=0°)を基準として、スキャン角度信号を出力するようになっている。   The scan angle detector 15 outputs a scan angle signal indicating the rotation angle of the rotary mirror 18. In the present embodiment, the scan angle signal is output with reference to the start position of the scan range (θ = 0 ° in FIG. 1).

本距離計測装置10は、ドア開閉機構23、スピーカ31およびタッチセンサ21が接続されたスイングドアECU30と通信接続されている。   The distance measuring device 10 is connected in communication with a swing door ECU 30 to which a door opening / closing mechanism 23, a speaker 31, and a touch sensor 21 are connected.

ドア開閉機構23は、ドア内に設けられた電子制御ダンパ、開閉モータクラッチ、ラッチ解除モータ等を制御して、車両ドア20の開閉制御および車両ドア20の保持制御を行う。   The door opening / closing mechanism 23 controls an electronic control damper, an opening / closing motor clutch, a latch release motor, and the like provided in the door to perform opening / closing control of the vehicle door 20 and holding control of the vehicle door 20.

スピーカ31は、スイングドアECU30より入力される音声信号に応じた音声を出力する。   The speaker 31 outputs a sound corresponding to the sound signal input from the swing door ECU 30.

タッチセンサ21は、図1に示したように、車両ドア20のドアノブに設けられており、ユーザのタッチ操作に応じた信号をスイングドアECU30へ出力する。   As shown in FIG. 1, the touch sensor 21 is provided on the door knob of the vehicle door 20 and outputs a signal corresponding to a user's touch operation to the swing door ECU 30.

上記した構成において、ユーザが車両ドア20に設けられたタッチセンサ21をタッチ操作すると、距離計測装置10は、車両ドア20の周辺の物体を検出する処理を開始し、定期的にスイングドアECU30へ検出結果を送出する。スイングドアECU30は、距離計測装置10からの検出結果に基づいて、車両ドア20の揺動範囲に物体が存在するか否かを判定し、車両ドア20の揺動範囲に物体がなければ車両ドア20を開扉するようにドア開閉機構23に指示する。このようにして、車両ドア20の開扉が自動で行われる。また、車両ドア20の揺動範囲に物体が存在すると判定された場合、車両ドア20の開扉を中止するようにドア開閉機構23に指示するとともに、スピーカ31から注意喚起音を出力させてユーザに注意喚起を行う。   In the configuration described above, when the user performs a touch operation on the touch sensor 21 provided on the vehicle door 20, the distance measuring device 10 starts a process of detecting an object around the vehicle door 20, and periodically sends it to the swing door ECU 30. Send the detection result. The swing door ECU 30 determines whether or not an object exists in the swing range of the vehicle door 20 based on the detection result from the distance measuring device 10. If there is no object in the swing range of the vehicle door 20, the vehicle door The door opening / closing mechanism 23 is instructed to open 20. In this way, the vehicle door 20 is automatically opened. In addition, when it is determined that an object is present in the swing range of the vehicle door 20, the door opening / closing mechanism 23 is instructed to stop the opening of the vehicle door 20, and a warning sound is output from the speaker 31. Call attention to.

本距離計測装置10における制御部16のEEPROMには、距離計測装置10と地面との距離が記憶されている。本距離計測装置10は、回転ミラー18によりレーザ光の照射方向が鉛直下方向になったときに計測される地面との距離と、EEPROMに記憶された距離計測装置10と地面との距離の差分から計測距離の総合誤差を算出し、この計測距離の総合誤差を用いて、計測距離を補正する。   In the EEPROM of the control unit 16 in the distance measuring device 10, the distance between the distance measuring device 10 and the ground is stored. This distance measuring device 10 is a difference between the distance from the ground measured when the laser beam irradiation direction is vertically downward by the rotating mirror 18 and the distance between the distance measuring device 10 stored in the EEPROM and the ground. The total error of the measurement distance is calculated from the above, and the measurement distance is corrected using the total error of the measurement distance.

ここで、距離計測装置10により計測される計測距離には、発光回路および受光回路で用いられる部品の製造ばらつき、温度変動、電源電圧変動等、様々な要因による計測誤差が含まれる。   Here, the measurement distance measured by the distance measuring device 10 includes measurement errors due to various factors such as manufacturing variations of components used in the light emitting circuit and the light receiving circuit, temperature fluctuations, power supply voltage fluctuations, and the like.

そこで、計測誤差の要因を分析したところ、計測距離には、上記した発光回路および受光回路で用いられる部品により生じる計測誤差の他に、物体の反射率の違いを要因とする計測誤差が含まれることが分かった。   Therefore, when the cause of the measurement error is analyzed, the measurement distance includes the measurement error caused by the difference in the reflectance of the object in addition to the measurement error caused by the components used in the light emitting circuit and the light receiving circuit. I understood that.

図6に、物体の反射率を異ならせた場合のLD12aより出力されるレーザ光の計測波形とPD13aより出力される受信信号の計測波形を示す。(a)は、反射率の高い白ケント紙にレーザ光を照射した場合のレーザ光の波形と受信信号の計測波形を示したもので、(b)は、反射率の低い光吸収シートにレーザ光を照射した場合のレーザ光の波形と受信信号の計測波形を示したものである。なお、物体との距離は15センチメートル(cm)、周囲温度は20℃である。   FIG. 6 shows the measurement waveform of the laser beam output from the LD 12a and the measurement waveform of the reception signal output from the PD 13a when the reflectance of the object is varied. (A) shows the waveform of the laser beam and the measurement waveform of the received signal when the white Kent paper with high reflectance is irradiated with the laser beam, and (b) shows the laser beam on the light absorbing sheet with low reflectance. The waveform of the laser beam and the measurement waveform of the received signal when irradiating is shown. The distance from the object is 15 centimeters (cm), and the ambient temperature is 20 ° C.

図6(a)に示したように、反射率の高い白ケント紙にレーザ光を照射した場合、受信信号の波形の立ち上がり時間は2ナノ秒(ns)となった。また、図6(b)に示したように、反射率の低い光吸収シートにレーザ光を照射した場合、受信信号の波形の立ち上がり時間は12ナノ秒(ns)となった。   As shown in FIG. 6A, when laser light was irradiated onto white Kent paper with high reflectivity, the rising time of the waveform of the received signal was 2 nanoseconds (ns). In addition, as shown in FIG. 6B, when the light absorption sheet with low reflectance is irradiated with laser light, the rising time of the waveform of the received signal is 12 nanoseconds (ns).

このように、物体の反射率が高いほど受信信号の波形の立ち上がり時間は急峻となり、物体の反射率が低いほど受信信号の波形の立ち上がり時間は緩やかとなる。詳細に調べたところ、受信信号の波形の立ち上がり時間は、物体の反射率とほぼ比例の関係にあることが分かった。   Thus, the rise time of the waveform of the received signal becomes steeper as the reflectance of the object is higher, and the rise time of the waveform of the received signal becomes slower as the reflectance of the object is lower. As a result of detailed examination, it was found that the rise time of the waveform of the received signal is substantially proportional to the reflectance of the object.

図7に、周囲温度を変化させた場合のLD12を駆動するためのLDドライバ回路の入力信号の計測波形と出力信号の計測波形を示す。(a)は、周囲温度を−30℃とした時のLDドライバ回路の入力信号の計測波形と出力信号の計測波形を示したもので、(b)は、周囲温度を80℃とした時のLDドライバ回路の入力信号の計測波形と出力信号の計測波形を示したものである。   FIG. 7 shows the measurement waveform of the input signal and the measurement waveform of the output signal of the LD driver circuit for driving the LD 12 when the ambient temperature is changed. (A) shows the measurement waveform of the input signal and the output signal of the LD driver circuit when the ambient temperature is −30 ° C., and (b) shows the measurement when the ambient temperature is 80 ° C. The measurement waveform of the input signal of the LD driver circuit and the measurement waveform of the output signal are shown.

図7(a)に示したように、周囲温度Taを−30℃とした時のLDドライバ回路の伝搬遅延時間は16ナノ秒(ns)、図7(b)に示したように、周囲温度Taを80℃とした時のLDドライバ回路の伝搬遅延時間は20ナノ秒(ns)となった。   As shown in FIG. 7A, the propagation delay time of the LD driver circuit when the ambient temperature Ta is −30 ° C. is 16 nanoseconds (ns), and as shown in FIG. The propagation delay time of the LD driver circuit when Ta was set to 80 ° C. was 20 nanoseconds (ns).

このように、周囲温度が低くなるほどLDドライバ回路の伝搬遅延時間は短くなり、周囲温度が高くなるほどLDドライバ回路の伝搬遅延時間は長くなることが分かった。   Thus, it was found that the propagation delay time of the LD driver circuit becomes shorter as the ambient temperature becomes lower, and the propagation delay time of the LD driver circuit becomes longer as the ambient temperature becomes higher.

ここで、計測誤差の要因についてまとめると、図8に示すように、(1)LDドライバ回路の伝搬遅延、(2)LD12の遅延、(3)物体の反射率、(4)PD13の遅延を含む受光回路の遅延、(5)コンパレータの遅延が支配的であることが分かった。   Here, the causes of the measurement error are summarized as follows: (1) propagation delay of LD driver circuit, (2) delay of LD12, (3) reflectance of object, and (4) delay of PD13 as shown in FIG. It was found that the delay of the light receiving circuit including (5) the delay of the comparator was dominant.

これらの誤差要因のうち、(1)LDドライバ回路の伝搬遅延、(2)LD12の遅延、(4)PD13の遅延を含む受光回路の遅延、(5)コンパレータの遅延は、発光回路および受光回路の各部品によるものである。これらの各部品による計測誤差(第2の計測誤差に相当する)は、部品の製造ばらつき、温度変動、電源電圧変動等により比較的緩やかに変動する。   Among these error factors, (1) propagation delay of LD driver circuit, (2) delay of LD12, (4) delay of light receiving circuit including delay of PD13, and (5) delay of comparator are light emitting circuit and light receiving circuit. This is due to each part. The measurement error (corresponding to the second measurement error) due to each of these parts fluctuates relatively slowly due to manufacturing variations of parts, temperature fluctuations, power supply voltage fluctuations, and the like.

これに対し、(3)物体の反射率による計測誤差(第1の計測誤差に相当する)は外部環境によるものである。この物体の反射率による計測誤差は、外部環境により急激な変動が生じる可能性を有している。   On the other hand, (3) a measurement error (corresponding to the first measurement error) due to the reflectance of the object is due to the external environment. This measurement error due to the reflectance of the object has a possibility of abrupt fluctuation due to the external environment.

そこで、PD13aに流れる電流を電圧に変換する電流−電圧変換回路より出力される受信信号の立ち上がり時間を計測し、この立ち上がり時間から物体の反射率による計測誤差を推定し、この物体の反射率による計測誤差を用いて計測距離を補正すれば、計測距離の精度向上を図ることが可能である。例えば、PD13aより出力されるアナログ信号を高速クロックでサンプリングしてデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路を搭載して受信信号の立ち上がり時間を計測するように構成すれば、物体の反射率による計測誤差を推定することは可能である。しかし、このようなアナログ/デジタル変換回路を搭載するのは構成が複雑となるため好ましくない。   Therefore, the rise time of the received signal output from the current-voltage conversion circuit that converts the current flowing through the PD 13a into a voltage is measured, the measurement error due to the reflectance of the object is estimated from the rise time, and the reflectance of the object If the measurement distance is corrected using the measurement error, it is possible to improve the accuracy of the measurement distance. For example, if an analog / digital conversion circuit that samples an analog signal output from the PD 13a with a high-speed clock and converts it into a digital signal is mounted to measure the rise time of the received signal, measurement based on the reflectance of the object It is possible to estimate the error. However, it is not preferable to mount such an analog / digital conversion circuit because the configuration becomes complicated.

そこで、PD13aに流れる電流を電圧に変換する電流−電圧変換回路より出力される受信信号の立ち上がり時間を計測せずに、物体の反射率を推定することができないか検討したところ、電流−電圧変換回路より出力される受信信号の波形幅が広くなるにつれて受信信号の立ち上がり時間は短くなる性質を有していることが分かった。   Therefore, it was examined whether the reflectance of the object could be estimated without measuring the rise time of the received signal output from the current-voltage conversion circuit that converts the current flowing through the PD 13a into a voltage. It was found that the rising time of the received signal becomes shorter as the waveform width of the received signal output from the circuit becomes wider.

図9に、PD13aより出力される受信信号の波形幅と立ち上がり時間の関係を示す。この図に示されるように、受信信号の波形幅と受信信号の立ち上がり時間に反比例の関係があることが分かった。また、受信信号の波形幅と立ち上がり時間の関係は、温度によっても変化することが分かった。ただし、このように受信信号の波形幅と立ち上がり時間の関係が温度によって変化するのは、PD12aの温度特性によるものと考えられる。   FIG. 9 shows the relationship between the waveform width of the received signal output from the PD 13a and the rise time. As shown in this figure, it was found that there is an inversely proportional relationship between the waveform width of the received signal and the rise time of the received signal. It was also found that the relationship between the waveform width of the received signal and the rise time also changes depending on the temperature. However, it is considered that the relationship between the waveform width of the received signal and the rise time varies with temperature due to the temperature characteristics of the PD 12a.

したがって、図9に示した受信信号の波形幅と受信信号の立ち上がり時間の関係を規定したマップを用いて受信信号の波形幅から受信信号の立ち上がり時間を特定することで、物体の反射率による計測時間のばらつきがどの程度であるかを推定することが可能である。   Therefore, the rise time of the received signal is specified from the waveform width of the received signal using the map that defines the relationship between the received signal waveform width and the received signal rise time shown in FIG. It is possible to estimate how much the time variation is.

図10に、本距離計測装置10における発光回路12および受光回路13の構成を示す。発光回路12は、LD12aおよびLDドライバ12bを備えている。また、受光回路13は、PD13a、このPD13aの出力信号を電圧に変換する電流−電圧変換回路13b、電流−電圧変換回路の出力信号の波形の立ち上がりを検出するためのコンパレータ13cおよび電流−電圧変換回路の出力信号の波形の立ち下がりを検出するためのコンパレータ13dを備えている。   FIG. 10 shows the configuration of the light emitting circuit 12 and the light receiving circuit 13 in the distance measuring apparatus 10. The light emitting circuit 12 includes an LD 12a and an LD driver 12b. The light receiving circuit 13 includes a PD 13a, a current-voltage conversion circuit 13b that converts the output signal of the PD 13a into a voltage, a comparator 13c for detecting the rise of the waveform of the output signal of the current-voltage conversion circuit, and a current-voltage conversion. A comparator 13d is provided for detecting the fall of the waveform of the output signal of the circuit.

図11に示すように、時間計測IC19は、LD12aよりレーザ光を照射させるとカウントを開始し、レーザ光を照射させてからコンパレータ13cにて受信信号の波形の立ち上がりが検出されるまでの期間Aと、LD12aよりレーザ光を照射させてからコンパレータ13dにて受信信号の波形の立ち下がりが検出されるまでの期間Bの差分(B−A)が波形幅として検出するようになっている。   As shown in FIG. 11, the time measurement IC 19 starts counting when the laser beam is irradiated from the LD 12a, and a period A from when the laser beam is irradiated until the rising of the waveform of the received signal is detected by the comparator 13c. Then, the difference (B−A) in the period B from when the laser beam is irradiated from the LD 12a to when the falling of the waveform of the received signal is detected by the comparator 13d is detected as the waveform width.

図12に、計測距離に含まれる計測誤差の要因分析の結果を示す。図に示すように、時間計測ICにより計測される時間(時間計測ICの計測値)には、発光回路および受光回路の各部品による時間変動((1)LDドライバ回路の伝搬遅延、(2)LD12の遅延、(4)PD13の遅延を含む受光回路の遅延、(5)コンパレータの遅延)と、レーザ光を照射してから物体に反射した反射光が受光回路により受光されて時間計測ICに入力されるまでの時間(物体との距離に応じて変動する光の飛行時間)と、(3)物体に反射率による時間変動が含まれる。これらの時間変動のうち、(3)物体の反射率による時間変動は、受信信号の波形幅から算出することが可能である。また、レーザ光の照射方向を鉛直下方向にしたときのレーザ光を照射してから物体に反射した反射光が受光回路により受光されるまでの時間(光の飛行時間)は、EEPROMに記憶されている距離計測装置10と地面との距離から算出することができる。具体的には、距離計測装置10と地面との距離に2を乗算して光速で除算することにより、(光の飛行時間)を算出することができる。   FIG. 12 shows the result of the factor analysis of the measurement error included in the measurement distance. As shown in the figure, the time measured by the time measurement IC (measurement value of the time measurement IC) includes time fluctuations due to the components of the light emitting circuit and the light receiving circuit ((1) propagation delay of the LD driver circuit, (2) LD12 delay, (4) delay of the light receiving circuit including the delay of PD13, (5) delay of the comparator), and the reflected light reflected on the object after being irradiated with the laser light is received by the light receiving circuit to the time measuring IC. Time until input (light flight time that varies depending on the distance to the object) and (3) time variation due to reflectance is included in the object. Among these time variations, (3) the time variation due to the reflectance of the object can be calculated from the waveform width of the received signal. In addition, the time (light flight time) from when the laser beam is irradiated in the vertical downward direction to when the reflected light reflected from the object is received by the light receiving circuit is stored in the EEPROM. It can be calculated from the distance between the distance measuring device 10 and the ground. Specifically, (light flight time) can be calculated by multiplying the distance between the distance measuring device 10 and the ground by 2 and dividing by the speed of light.

すなわち、(発光回路および受光回路の各部品による時間変動)=(時間計測ICの計測値)−(光の飛行時間)−(物体の反射率による時間変動)として算出することができる。   That is, it can be calculated as (time fluctuation due to each component of the light emitting circuit and the light receiving circuit) = (measured value of the time measurement IC) − (light flight time) − (time fluctuation due to the reflectance of the object).

次に、図13に従って、本距離計測装置10の制御部16の処理について説明する。制御部16は、スイングドアECU30からの指示に応じて図13に示す処理を実施する。   Next, processing of the control unit 16 of the distance measuring device 10 will be described with reference to FIG. The control unit 16 performs the process shown in FIG. 13 in response to an instruction from the swing door ECU 30.

まず、駆動部14に対してモータの回転開始を指示する(S100)。この指示に応じて回転ミラー18が回転を開始する。   First, the motor 14 is instructed to start rotation of the motor (S100). In response to this instruction, the rotating mirror 18 starts rotating.

次に、回転ミラー18の回転角度を一定角度ずつ変化させながら、物体の反射率による時間変動量を特定する処理を実施する(S102)。具体的には、図9に示した受信信号の波形幅と受信信号の立ち上がり時間の関係を規定したマップを用いて受信信号の波形幅から受信信号の立ち上がり時間を特定し、更に、受信信号の立ち上がり時間から物体の反射率による計測時間の変動量を特定し、回転ミラー18の回転角度と物体の反射率による計測時間の変動量の関係をEEPROMに記憶させる処理を実施する。   Next, a process of specifying the amount of time variation due to the reflectance of the object is performed while changing the rotation angle of the rotary mirror 18 by a certain angle (S102). Specifically, the rise time of the received signal is specified from the waveform width of the received signal using the map that defines the relationship between the received signal waveform width and the received signal rise time shown in FIG. A variation amount of the measurement time due to the reflectance of the object is specified from the rise time, and a process of storing the relationship between the rotation angle of the rotating mirror 18 and the variation amount of the measurement time due to the reflectance of the object in the EEPROM is performed.

次に、スキャン角度検出部15より入力されるスキャン角度信号に基づいてレーザ光の照射方向が鉛直下方向か否かを判定する(S104)。   Next, based on the scan angle signal input from the scan angle detector 15, it is determined whether or not the irradiation direction of the laser light is vertically downward (S104).

ここで、レーザ光の照射方向が鉛直下方向となった場合、S104の判定はYESとなり、発光回路および受光回路の各部品による回路遅延時間を算出し、この回路遅延時間をEEPROMに記憶させる(S106)。発光回路および受光回路の各部品による回路遅延時間は、(回路遅延時間)=(時間計測ICの計測値)−(光の飛行時間)−(物体の反射率による時間変動)として算出することができる。   Here, when the laser beam irradiation direction is vertically downward, the determination in S104 is YES, the circuit delay time by each component of the light emitting circuit and the light receiving circuit is calculated, and this circuit delay time is stored in the EEPROM ( S106). The circuit delay time due to each component of the light emitting circuit and the light receiving circuit can be calculated as (circuit delay time) = (measured value of time measurement IC) − (light flight time) − (time fluctuation due to reflectance of object). it can.

次に、距離計測処理を実施する(S108)。具体的には、スキャン角度検出部15より入力されるスキャン角度信号に基づいてレーザ光の照射方向を特定し、特定したレーザ光の照射方向に対応する物体の反射率による時間変動量をEEPROMから読み出すとともに、発光回路および受光回路の各部品による回路遅延時間をEEPROMから読み出して、計測距離を補正する。   Next, a distance measurement process is performed (S108). Specifically, the laser beam irradiation direction is specified based on the scan angle signal input from the scan angle detector 15, and the amount of time variation due to the reflectance of the object corresponding to the specified laser beam irradiation direction is determined from the EEPROM. At the same time, the circuit delay time due to each component of the light emitting circuit and the light receiving circuit is read from the EEPROM, and the measurement distance is corrected.

具体的には、(光の飛行時間)=(時間計測ICの計測値)−(発光回路および受光回路の各部品による時間変動)−(物体の反射率による時間変動)として(光の飛行時間)を算出し、(光の飛行時間)/2に光速を乗算して計測距離を補正する。なお、(発光回路および受光回路の各部品による時間変動)は、レーザ光の照射方向と関係なく固定値として補正し、(物体の反射率による時間変動)は、レーザ光の照射方向に応じて異ならせて補正する。   Specifically, (light flight time) = (measured value of time measurement IC) − (time fluctuation due to each component of light emitting circuit and light receiving circuit) − (time fluctuation due to reflectance of object) (light flight time) ) Is calculated, and the measurement distance is corrected by multiplying (light flight time) / 2 by the speed of light. (Time fluctuation due to each component of the light emitting circuit and the light receiving circuit) is corrected as a fixed value regardless of the irradiation direction of the laser beam, and (Time fluctuation due to the reflectance of the object) is corrected according to the irradiation direction of the laser beam. Correct the difference.

次に、車両ドアの揺動範囲内に障害物が存在するか否かを判定する(S110)。   Next, it is determined whether an obstacle exists within the swing range of the vehicle door (S110).

ここで、車両ドアの揺動範囲内に障害物が存在する場合、S110の判定はYESとなり、障害物が存在することを表す信号をスイングドアECU30へ送出し(S112)、S104へ戻る。   If there is an obstacle in the swing range of the vehicle door, the determination in S110 is YES, a signal indicating the presence of the obstacle is sent to the swing door ECU 30 (S112), and the process returns to S104.

また、車両ドアの揺動範囲内に障害物が存在しない場合、S110の判定はNOとなり、障害物が存在しないことを表す信号をスイングドアECU30へ送出し(S114)、S104へ戻る。   If there is no obstacle within the swing range of the vehicle door, the determination in S110 is NO, a signal indicating that there is no obstacle is sent to the swing door ECU 30 (S114), and the process returns to S104.

上記した処理が繰り返され、距離計測装置10の制御部16からスイングドアECU30へ車両ドアの揺動範囲内に障害物が存在するか否かを表す情報が周期的に送出されるようになっている。   The above processing is repeated, and information indicating whether or not an obstacle exists within the swing range of the vehicle door is periodically sent from the control unit 16 of the distance measuring device 10 to the swing door ECU 30. Yes.

図14に、スイングドアECU30による車両ドアの自動開扉制御のフローチャートを示す。次に、この図に従って、スイングドアECU30による自動開扉制御について説明する。スイングドアECU30は、タッチセンサ21よりユーザによるタッチ操作に応じた信号が入力されると、図14に示す処理を実施する。   FIG. 14 shows a flowchart of automatic door opening control of the vehicle door by the swing door ECU 30. Next, automatic door opening control by the swing door ECU 30 will be described with reference to FIG. When the signal corresponding to the touch operation by the user is input from the touch sensor 21, the swing door ECU 30 performs the process illustrated in FIG. 14.

まず、車両より入力される車速信号に基づいて車速が時速0キロメートル(km)であるか否かを判定する(S200)。   First, it is determined whether or not the vehicle speed is 0 km (km) per hour based on a vehicle speed signal input from the vehicle (S200).

ここで、車両が走行中の場合、S200の判定はNOとなり、本処理を終了する。また、車両が停車しており車速が時速0キロメートル(km)となっている場合、S200の判定はYESとなり、次に、車両ドアの開度が目標開度となっているか否かを判定する(S202)。なお、ユーザ操作により設定された目標開度がEEPROMに記憶されるようになっている。ここでは、車両ドアの開度を表す信号を出力するドア開度センサ(図示せず)より入力される信号と、予めEEPROMに記憶されている目標開度に基づいて車両ドアの開度が目標開度となっているか否かを判定する。   Here, when the vehicle is traveling, the determination in S200 is NO, and this process ends. Further, when the vehicle is stopped and the vehicle speed is 0 km (km) per hour, the determination in S200 is YES, and then it is determined whether or not the opening degree of the vehicle door is the target opening degree. (S202). The target opening set by the user operation is stored in the EEPROM. Here, the opening degree of the vehicle door is set based on a signal input from a door opening degree sensor (not shown) that outputs a signal indicating the opening degree of the vehicle door and a target opening degree that is stored in advance in the EEPROM. It is determined whether or not the opening is reached.

ここで、車両ドアの開度が目標開度となっていない場合、S202の判定はNOとなり、距離計測装置10に対して、図13に示した処理の開始を指示する(S204)。   Here, when the opening degree of the vehicle door is not the target opening degree, the determination in S202 is NO, and the start of the process shown in FIG. 13 is instructed to the distance measuring device 10 (S204).

次に、距離計測装置10より送出される信号に基づいて車両ドアの揺動範囲内に障害物が存在するか否かを判定する(S206)。具体的には、距離計測装置10より周期的に送出される車両ドアの揺動範囲内に障害物が存在するか否かを表す情報に基づいて車両ドアの揺動範囲内に障害物が存在するか否かを判定する。   Next, it is determined whether an obstacle exists within the swing range of the vehicle door based on a signal sent from the distance measuring device 10 (S206). Specifically, an obstacle exists in the swing range of the vehicle door based on information indicating whether or not an obstacle exists in the swing range of the vehicle door that is periodically sent from the distance measuring device 10. It is determined whether or not to do.

ここで、例えば、車両ドアの揺動範囲内に人が存在し、車両ドアの揺動範囲内に障害物が存在すると判定された場合、S206の判定を繰り返す。そして、車両ドアの揺動範囲内に人がいなくなり、車両ドアの揺動範囲内に障害物が存在しないと判定されると、次に、ドア開閉機構23に、車両ドアの開扉を指示する(S208)。これにより、車両ドアの自動開扉が開始される。   Here, for example, when it is determined that there is a person within the swing range of the vehicle door and an obstacle exists within the swing range of the vehicle door, the determination of S206 is repeated. If it is determined that there is no person in the swing range of the vehicle door and there is no obstacle in the swing range of the vehicle door, then the door opening / closing mechanism 23 is instructed to open the vehicle door. (S208). Thereby, the automatic door opening of the vehicle door is started.

次に、距離計測装置10より送出される信号に基づいて車両ドアの揺動範囲内に障害物が存在するか否か、または、車両ドアの開度が目標開度に到達したか否かを判定する(S210)。   Next, based on the signal sent from the distance measuring device 10, whether there is an obstacle in the swing range of the vehicle door, or whether the opening of the vehicle door has reached the target opening. Determine (S210).

ここで、車両ドアの揺動範囲内に障害物が存在せず、車両ドアの開度が目標開度に到達していない場合、S210の判定はNOとなり、S208へ戻る。したがって、車両ドアの自動開扉が継続される。   Here, when there is no obstacle in the swing range of the vehicle door and the opening degree of the vehicle door has not reached the target opening degree, the determination in S210 is NO and the process returns to S208. Accordingly, the automatic opening of the vehicle door is continued.

また、車両ドアの揺動範囲内に障害物が存在する場合、あるいは、車両ドアの開度が目標開度に到達した場合、S210の判定はYESとなり、次に、ドア開閉機構23に、車両ドアの開扉の停止を指示し(S212)、本処理を終了する。このようにして、車両ドアの自動開扉制御が実施される。   If there is an obstacle within the swing range of the vehicle door, or if the opening of the vehicle door reaches the target opening, the determination in S210 is YES, and then the door opening / closing mechanism 23 is The stop of the door opening is instructed (S212), and this process is terminated. In this way, automatic door opening control of the vehicle door is performed.

上記した構成によれば、照射方向回転機構によりレーザ光の照射方向が鉛直下方向になったときに計測される距離計測装置と地面との距離と、記憶媒体に記憶された情報に基づいて特定される距離計測装置と地面との距離の差分から計測距離の総合誤差を算出し、この計測距離の総合誤差を用いて計測距離が補正されるので、計測距離の精度向上を図ることができる。   According to the above configuration, the distance is measured based on the information stored in the storage medium and the distance between the distance measuring device and the ground measured when the irradiation direction of the laser beam is vertically downward by the irradiation direction rotating mechanism. Since the total error of the measurement distance is calculated from the difference between the distance between the distance measurement device and the ground and the measurement distance is corrected using the total error of the measurement distance, the accuracy of the measurement distance can be improved.

また、レーザ光の照射方向が鉛直下方向になったときに受光回路より出力される波形から地面の反射率を誤差要因とする第1の計測誤差を推定するとともに、計測距離の総合誤差と、地面の反射率を誤差要因とする第1の計測誤差との差分から、発光回路および受光回路で用いられる部品による第2の計測誤差を算出することができる。   In addition, the first measurement error having the ground reflectivity as an error factor is estimated from the waveform output from the light receiving circuit when the irradiation direction of the laser beam is vertically downward, and the total error of the measurement distance; The second measurement error due to the components used in the light emitting circuit and the light receiving circuit can be calculated from the difference from the first measurement error having the ground reflectance as an error factor.

また、レーザ光の照射方向が変化する際に、当該レーザ光の照射方向毎に、受光回路より出力される波形から物体の反射率を誤差要因とする計測誤差を推定する処理を行い、発光回路および受光回路で用いられる部品による第2の計測誤差と、レーザ光の照射方向毎に推定された物体の反射率を誤差要因とする計測誤差の和を計測距離の総合誤差として物体との距離を補正するので、レーザ光の照射方向が変化して物体の反射率が変化しても、精度良く物体との距離を補正することが可能である。   Further, when the irradiation direction of the laser beam changes, a process for estimating a measurement error with the reflectance of the object as an error factor from the waveform output from the light receiving circuit is performed for each irradiation direction of the laser beam, and the light emitting circuit And the second measurement error due to the components used in the light receiving circuit and the sum of the measurement error due to the reflectance of the object estimated for each laser light irradiation direction as the error factor, Since the correction is performed, it is possible to accurately correct the distance to the object even if the reflectance of the object changes due to a change in the laser light irradiation direction.

また、受光回路より出力される波形幅から地面の反射率を誤差要因とする第1の計測誤差を推定するので、比較的簡素な回路構成で地面の反射率を誤差要因とする第1の計測誤差を推定することができる。   In addition, since the first measurement error with the ground reflectance as an error factor is estimated from the waveform width output from the light receiving circuit, the first measurement with the ground reflectance as an error factor with a relatively simple circuit configuration. The error can be estimated.

また、受光回路より出力される波形幅と受光回路より出力される波形の立ち上がり時間の関係を規定したマップを用いて受光回路より出力される波形幅から地面の反射率を誤差要因とする第1の計測誤差を推定することができる。   In addition, the first reflectance having a ground reflectance as an error factor from the waveform width output from the light receiving circuit using a map defining the relationship between the waveform width output from the light receiving circuit and the rise time of the waveform output from the light receiving circuit. Can be estimated.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々なる形態で実施することができる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Based on the meaning of this invention, it can implement with a various form.

例えば、上記実施形態では、回転ミラー18によりレーザ光の照射方向が鉛直下方向になったときに計測される地面との距離と、EEPROMに記憶された距離計測装置10と地面との距離の差分から計測距離の総合誤差を算出し、この計測距離の総合誤差を用いて、計測距離を補正したが、例えば、距離計測装置10と地面との間を光が往復する時間をEEPROMに記憶しておき、この距離計測装置10と地面との間を光が往復する時間を用いて計測距離の総合誤差を算出するように構成してもよい。   For example, in the above-described embodiment, the difference between the distance between the ground and the distance measured by the rotating mirror 18 when the laser light irradiation direction is vertically downward, and the distance between the distance measuring device 10 stored in the EEPROM and the ground. The total error of the measurement distance is calculated from the error, and the measurement distance is corrected using the total error of the measurement distance. For example, the time for the light to reciprocate between the distance measurement device 10 and the ground is stored in the EEPROM. Alternatively, the total error of the measurement distance may be calculated using the time required for the light to reciprocate between the distance measurement device 10 and the ground.

また、周囲温度を検出する温度検出センサを備え、温度検出センサにより検出された温度に応じて計測距離の補正量を変更するように構成してもよい。   In addition, a temperature detection sensor for detecting the ambient temperature may be provided, and the measurement distance correction amount may be changed according to the temperature detected by the temperature detection sensor.

また、上記実施形態では、各種情報をEEPROMに記憶させたが、EEPROMに限定されるものではなく、例えば、フラッシュメモリ、バッテリーバックアップされたRAM等に記憶させるように構成してもよい。   In the above embodiment, various types of information are stored in the EEPROM. However, the present invention is not limited to the EEPROM, and may be configured to be stored in a flash memory, a battery-backed RAM, or the like.

なお、上記実施形態における構成と特許請求の範囲の構成との対応関係について説明すると、駆動部14が照射方向回転機構に相当し、制御部16のEEPROMが記憶手段に相当し、総合誤差算出手段に相当し、S104、S106が総合誤差算出手段に相当し、S108が計測距離補正手段に相当し、S102が反射率計測誤差推定処理手段に相当する。   The correspondence relationship between the configuration of the above embodiment and the configuration of the claims will be described. The drive unit 14 corresponds to the irradiation direction rotation mechanism, the EEPROM of the control unit 16 corresponds to the storage unit, and the total error calculation unit. S104 and S106 correspond to the total error calculation means, S108 corresponds to the measurement distance correction means, and S102 corresponds to the reflectance measurement error estimation processing means.

10 距離計測装置
12 発光回路
13 受光回路
14 駆動部
15 スキャン角度検出部
16 制御部
20 車両ドア
21 タッチセンサ
23 ドア開閉機構
30 スイングドアECU
31 スピーカ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Distance measuring device 12 Light emission circuit 13 Light reception circuit 14 Drive part 15 Scan angle detection part 16 Control part 20 Vehicle door 21 Touch sensor 23 Door opening / closing mechanism 30 Swing door ECU
31 Speaker

Claims (6)

レーザ光を照射する発光回路と、鉛直下方向を含む面内を回転走査するように前記レーザ光の照射方向を変化させる照射方向回転機構と、前記レーザ光が物体に反射した反射光を受光して電気信号に変換する受光回路と、を備え、前記レーザ光を照射してから前記受光回路により反射光が受光されるまでの時間を計測することにより物体との距離を計測する距離計測装置であって、
前記距離計測装置と地面との距離を特定するための情報を記憶する記憶手段と、
前記照射方向回転機構により前記レーザ光の照射方向が鉛直下方向になったときに計測される前記距離計測装置と地面との距離と、前記記憶媒体に記憶された前記情報に基づいて特定される前記距離計測装置と地面との距離の差分から計測距離の総合誤差を算出する総合誤差算出手段と、
前記総合誤差算出手段により算出された計測距離の総合誤差を用いて、前記計測距離を補正する計測距離補正手段と、を備えたことを特徴とする距離計測装置。
A light emitting circuit for irradiating laser light, an irradiation direction rotating mechanism for changing the irradiation direction of the laser light so as to scan in a plane including a vertically downward direction, and reflected light reflected by the laser light on an object. A distance measuring device that measures the distance from an object by measuring the time from when the laser light is irradiated until the reflected light is received by the light receiving circuit. There,
Storage means for storing information for specifying the distance between the distance measuring device and the ground;
The distance is measured based on the information stored in the storage medium and the distance between the distance measuring device measured when the irradiation direction of the laser beam is vertically downward by the irradiation direction rotation mechanism. A total error calculating means for calculating a total error of the measurement distance from a difference in distance between the distance measuring device and the ground;
A distance measurement apparatus comprising: a measurement distance correction unit that corrects the measurement distance using a total error of the measurement distance calculated by the total error calculation unit.
前記総合誤差算出手段は、前記照射方向回転機構により前記レーザ光の照射方向が鉛直下方向になったときに前記受光回路より出力される波形から前記地面の反射率を誤差要因とする第1の計測誤差を推定し、前記計測距離の総合誤差と前記第1の計測誤差との差分から、前記発光回路および前記受光回路で用いられる部品による第2の計測誤差を算出することを特徴とする請求項1に記載の距離計測装置。   The total error calculating means uses a reflectance of the ground as an error factor from a waveform output from the light receiving circuit when the irradiation direction of the laser beam is vertically downward by the irradiation direction rotating mechanism. A measurement error is estimated, and a second measurement error due to components used in the light emitting circuit and the light receiving circuit is calculated from a difference between the total error of the measurement distance and the first measurement error. Item 2. The distance measuring device according to Item 1. 前記照射方向回転機構により前記レーザ光の照射方向が変化する際に、当該レーザ光の照射方向毎に、前記受光回路より出力される波形から前記物体の反射率を誤差要因とする計測誤差を推定する処理を行う反射率計測誤差推定処理手段を備え、
前記総合誤差算出手段は、前記第2の計測誤差と、前記レーザ光の照射方向毎に推定された前記物体の反射率を誤差要因とする計測誤差の和を前記計測距離の総合誤差として前記物体との距離を補正することを特徴とする請求項2に記載の距離計測装置。
When the irradiation direction of the laser beam is changed by the irradiation direction rotation mechanism, a measurement error with the reflectance of the object as an error factor is estimated from a waveform output from the light receiving circuit for each irradiation direction of the laser beam. A reflectance measurement error estimation processing means for performing processing
The total error calculating means uses the sum of the second measurement error and a measurement error having an error factor as a reflection factor of the object estimated for each laser light irradiation direction as the total error of the measurement distance. The distance measuring device according to claim 2, wherein a distance between the distance measuring device and the distance is corrected.
前記総合誤差算出手段は、前記受光回路より出力される波形幅から前記地面の反射率を誤差要因とする第1の計測誤差を推定することを特徴とする請求項2または3に記載の距離計測装置。   4. The distance measurement according to claim 2, wherein the total error calculating unit estimates a first measurement error having the ground reflectance as an error factor from a waveform width output from the light receiving circuit. apparatus. 前記受光回路より出力される波形幅と前記受光回路より出力される波形の立ち上がり時間の関係を規定したマップを備え、
前記総合誤差算出手段は、前記受光回路より出力される波形幅と前記受光回路より出力される波形の立ち上がり時間の関係を規定したマップを用いて前記受光回路より出力される波形幅から前記地面の反射率を誤差要因とする第1の計測誤差を推定することを特徴とする請求項4に記載の距離計測装置。
A map defining the relationship between the waveform width output from the light receiving circuit and the rise time of the waveform output from the light receiving circuit,
The total error calculating means uses the map that defines the relationship between the waveform width output from the light receiving circuit and the rise time of the waveform output from the light receiving circuit to calculate the ground error from the waveform width output from the light receiving circuit. The distance measuring apparatus according to claim 4, wherein the first measurement error having the reflectance as an error factor is estimated.
前記総合誤差算出手段は、前記受光回路より出力される波形の立ち上がり時間から前記地面の反射率を誤差要因とする第1の計測誤差を推定することを特徴とする請求項2または3に記載の距離計測装置。   The said total error calculation means estimates the 1st measurement error which makes the reflectance of the said ground an error factor from the rise time of the waveform output from the said light reception circuit, The Claim 2 or 3 characterized by the above-mentioned. Distance measuring device.
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