JP2016188808A - Range sensor and components thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a range sensor that offers good vibration resistance, compactness, light weight, and a long measurement distance, which has been desired since the method involving use of a movable mirror offers a long measurement distance but is difficult to achieve vibration resistance, compactness and light weight, and the method involving irradiating an entire surface with laser light features no movable parts, vibration resistance, compactness and light weight but offers only a short measurement distance.SOLUTION: A range sensor comprises a plurality of two-dimensionally arranged light projection/reception mechanisms, each comprising a light projection element and a light receiving element, and a lens disposed in front thereof. A laser beam projected by a light projection/reception mechanism is reflected by a target object and a portion of the reflection returns to the light projection/reception mechanism, upon which distance to the target object is derived from the travel time. Having such an operation performed by the plurality of light projection/reception mechanisms enables three-dimensional recognition of the target object. A measurable distance is long as the laser beams are respectively projected in specific directions and reach the target object without being diffused. The range sensor has no movable parts and can be made compact and light-weight.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

レンジセンサは、レーザーパルス等を対象物に照射し、その反射が帰ってくるまでの時間を測定し、対象物までの距離を測定する。このレーザーを走査することにより、対象物までの距離を含む2次元または3次元的な認識が可能となる。本発明は、新しい測定方法を実現する走査型レンジセンサを提供することと、それを実現するための新たな部品を提供することである。一般的にはLidarとも呼ばれ、Light Detection and Ranging の略称である。 The range sensor irradiates the object with a laser pulse or the like, measures the time until the reflection returns, and measures the distance to the object. By scanning this laser, two-dimensional or three-dimensional recognition including the distance to the object is possible. An object of the present invention is to provide a scanning range sensor that realizes a new measurement method and to provide a new component for realizing it. Generally called Lidar, it is an abbreviation for Light Detection and Ranging.

本技術は、レンジセンサに関するものである。レンジセンサは、レーザー光(一般にはレーザーを使うことが多いが、他の光源も使われる)を投光し、対象物からの反射光を受光し、帰って来るまでの時間を測定することにより、対象物までの距離を測定する。この技術は、TOF(Time of Flightの略称)と呼ばれ、よく知られた技術である。走査型レンジセンサは、この、投光→対象物からの反射→受光→時間の計測による一連の動作を、投光の方向を変ながら順次行うことにより、2次元、または3次元の空間を認識する。   The present technology relates to a range sensor. A range sensor emits laser light (generally lasers are used, but other light sources are also used), receives reflected light from the object, and measures the time it takes to return Measure the distance to the object. This technique is called TOF (abbreviation of Time of Flight) and is a well-known technique. The scanning range sensor recognizes a two-dimensional or three-dimensional space by sequentially performing a series of operations by projecting light, reflecting from an object, receiving light, and measuring time while changing the direction of light projection. To do.

近年、車の運転支援システムや自動運転のための技術開発が進むが、この中で、車周辺の物体を認識する手段として、レンジセンサの研究、開発が進んでいる。以下に先行技術文献をあげる。   In recent years, technological development for driving support systems and automatic driving of cars has progressed, and among these, research and development of range sensors are progressing as means for recognizing objects around the car. The prior art documents are listed below.

特開2005-55226スキャニング型レンジセンサJP 2005-55226 Scanning type range sensor US6759649 OPTOELECTRONIC DETECTION DEVICEUS6759649 OPTOELECTRONIC DETECTION DEVICE

タイトル;Development of Next Generation LIDAR 出典;R&D Review of Toyota CRDL, Vol.43 No.1 (2012) 7-12Title; Development of Next Generation LIDAR Source; R & D Review of Toyota CRDL, Vol.43 No.1 (2012) 7-12 タイトル;Design and characterization of a 256x64-pixel single-photon imager in CMOS for a MEMS-based laser scanning time-of-flight sensor 出典;21 May 2012 / Vol. 20, No. 11 / OPTICS EXPRESS 11863Title: Design and characterization of a 256x64-pixel single-photon imager in CMOS for a MEMS-based laser scanning time-of-flight sensor Source: 21 May 2012 / Vol. 20, No. 11 / OPTICS EXPRESS 11863

レンジセンサには、大きく分けて2つの方法がある。ミラーを用いる方法と、ミラーを用いずレーザーを対象とする範囲に全面に照射する方法である。 There are two types of range sensors. There are a method using a mirror and a method of irradiating the entire surface within a target area without using a mirror.

ミラーを用いるレンジセンサでは、平行化されたレーザー光を、ミラーの角度を変えながら、測定する範囲に投光する。投光された方向に対象物がある場合は、対象物からレーザ光が反射する。その反射光を受光するために、投光された方向にミラーを向け、反射光を受光素子に導き、受光素子で検出する。反射光の帰ってくるまでの時間を測定し、光の飛翔時間から対象物までの距離を知ることができる。この方法を図3に示す。   In a range sensor using a mirror, collimated laser light is projected to a measurement range while changing the angle of the mirror. When there is an object in the projected direction, the laser beam is reflected from the object. In order to receive the reflected light, the mirror is directed in the projected direction, the reflected light is guided to the light receiving element, and is detected by the light receiving element. By measuring the time until the reflected light returns, it is possible to know the distance from the flight time of the light to the object. This method is shown in FIG.

レーザーダイオード101から発せられたレーザー光106は、レンズ102により平行化され、ミラー103を介して対象物に照射される。対象物に届いたレーザー光は色々な方向に反射される。反射されたレーザー光の一部がミラー103に届く。届いたレーザー光110は、レンズ104を介し受光素子105に届く。レーザー光が帰ってくるまでの時間を測定することにより、対象物までの距離を測定する。A-A’を軸として、ミラー103を回転しながら、投光、受光を繰り返すことにより、回転方向の1次元の走査ができる。結果として、と横方向と対象物までの距離情報による2次元情報が得られる。ここには記載されていないが、上下方向の距離情報を含めた3次元情報を得るには、ミラー103を上下方向に角度を変えることにより、レーザー光の方向を左右上下に振ることにより可能となる。   Laser light 106 emitted from the laser diode 101 is collimated by the lens 102 and is irradiated onto the object through the mirror 103. The laser beam that reaches the object is reflected in various directions. A part of the reflected laser light reaches the mirror 103. The laser beam 110 that has arrived reaches the light receiving element 105 through the lens 104. The distance to the object is measured by measuring the time until the laser beam returns. By repeating light projection and light reception while rotating the mirror 103 around A-A ′, one-dimensional scanning in the rotation direction can be performed. As a result, two-dimensional information based on distance information from the lateral direction and the object is obtained. Although not described here, it is possible to obtain three-dimensional information including distance information in the vertical direction by changing the angle of the mirror 103 in the vertical direction and by swinging the direction of the laser light left and right and up and down. Become.

ミラーを用いず、レーザー光をレンズで拡散する方法を図4に示す。レーザーダイオード201からを投光されたレーザー光207、208は、レンズ202によって拡大されて照射される。複数の対象物から反射されるレーザー光211,212,213,214は、レンズ205を介して受光チップ206に像を結ぶ。受光チップは、複数の受光素子からなる。対象物203からの反射レーザー光は、点B’に集まり、対象物204から反射レーザー光は点Bに集まる。レーザーが帰ってくるまでの時間をそれぞれ測定し、それぞれの対象物から距離を測定する。   FIG. 4 shows a method of diffusing laser light with a lens without using a mirror. The laser beams 207 and 208 projected from the laser diode 201 are enlarged and irradiated by the lens 202. The laser beams 211, 212, 213, and 214 reflected from a plurality of objects form an image on the light receiving chip 206 through the lens 205. The light receiving chip is composed of a plurality of light receiving elements. The reflected laser light from the object 203 gathers at point B ′, and the reflected laser light from the object 204 gathers at point B. Measure the time it takes for the laser to return, and measure the distance from each object.

図3に代表されるミラーを用いた方法では、レーザー光を平行化し、対象物に照射する。平行光線なので、遠くなっても、対象物が受けるレーザー光の強度は変わらない。しかし、対象物から反射する反射レーザー光は、いろいろな方向に反射するので、ミラー103、レンズ104に届くレーザー光は、その一部である。レンズ104に届くレーザー光は、対象物までの距離の二乗に反比例し減少する。一方、安全性の観点から、レーザー光の強度には上限があるので、この型のレンジセンサの測定距離は、一般的に数10メートルから数100メートル程度である。しかし、回転するミラーは精密機械部品であり、振動が激しい車への搭載には向いていない。また、装置が大きくなり、搭載場所が限られる等の欠点がある。   In the method using a mirror typified by FIG. 3, the laser beam is collimated and irradiated onto the object. Since it is a parallel beam, the intensity of the laser beam received by the object does not change even when it is far away. However, since the reflected laser light reflected from the object is reflected in various directions, the laser light reaching the mirror 103 and the lens 104 is a part thereof. The laser light reaching the lens 104 decreases in inverse proportion to the square of the distance to the object. On the other hand, from the viewpoint of safety, there is an upper limit on the intensity of the laser beam, so the measurement distance of this type of range sensor is generally about several tens of meters to several hundreds of meters. However, the rotating mirror is a precision mechanical part and is not suitable for mounting in a car with severe vibration. In addition, there are drawbacks such as an increase in the size of the device and a limited installation location.

図4に代表されるレーザー光をレンズで拡散する方法は、機械部分がない利点がある。また、この方法は、全面にレーザー光を放射する事ができるので、容易に、上下左右と距離からなる3次元情報を獲得できる利点がある。しかし、レーザー光が上下左右の全面に照射されるので、対象物までの距離が遠くなると、それぞれの対象物が受けるレーザー光は減少する。よって、この型のレンジセンサが測定できる距離は短い。一般的には、数10m程度である。 The method of diffusing laser light represented by FIG. 4 with a lens has an advantage that there is no mechanical part. Further, since this method can emit laser light on the entire surface, there is an advantage that it is possible to easily acquire three-dimensional information consisting of up / down / left / right and distance. However, since the laser beam is irradiated on the entire upper, lower, left and right surfaces, the laser beam received by each object decreases as the distance to the object increases. Therefore, the distance that this type of range sensor can measure is short. Generally, it is about several tens of meters.

本発明は、機械部分の問題をなくし、かつ、長い測定距離を実現するためのものである。   The present invention eliminates the problem of the mechanical part and realizes a long measurement distance.

一つのレーザーダイオードとそれに対応する受光素子を投光受光機能とし、この機能を平面的にマトリックス状に配置する。その先にレンズを配置しレンジセンサとする。一つの投光受光機能から投光されたレーザー光は、レンズを介して投光される。その経路に対象物がある場合、そこから反射し、“光の逆行”の原理により、反射レーザー光の一部は、元の投光受光機能に戻ってくる。投光と受光の時間差から光の飛翔時間を測定できる。飛翔時間から対象物までの距離を測定できる。   One laser diode and a light receiving element corresponding to the laser diode have a light projecting / receiving function, and this function is arranged in a matrix in a planar manner. A lens is arranged at the tip of the lens to form a range sensor. Laser light projected from one light projecting / receiving function is projected through a lens. When there is an object in the path, the object is reflected from the path, and a part of the reflected laser light returns to the original light projecting and receiving function according to the principle of “reverse light”. The flight time of light can be measured from the time difference between light projection and light reception. The distance from the flight time to the object can be measured.

このレンジセンサに於いて、レンズから投光されたレーザー光は、平行光線、または平行光線に近いので、対象物に照射されるレーザー光は、従来のミラーを用いたレンジセンサと同様の強さである。よって、測定できる距離は、従来のミラーを用いたレンジセンサと同様である。   In this range sensor, the laser light projected from the lens is parallel light or close to parallel light, so the laser light applied to the object has the same intensity as the conventional range sensor using a mirror. It is. Therefore, the measurable distance is the same as the range sensor using the conventional mirror.

投光受光機能をマトリックスに配置してある。これら投光受光機能を選択的に動作させる事により、任意の方向にレーザー光を投光できる。よって、観測したい方向にある対象物を3次元的に認識できる。   The light projecting / receiving function is arranged in a matrix. By selectively operating these light projecting and receiving functions, laser light can be projected in any direction. Therefore, the object in the direction to be observed can be recognized three-dimensionally.

今回の発明のレンジセンサは、測定距離が長く、かつ、モータなどの機械部分がないので小型化できる。かつ、レンズと半導体からなる投光受光機能を搭載した半導体チップで構成できるので、安いコストで製造が可能である。   The range sensor of the present invention can be miniaturized because the measuring distance is long and there is no mechanical part such as a motor. And since it can be comprised with the semiconductor chip which mounts the light projection light reception function which consists of a lens and a semiconductor, manufacture is possible at low cost.

機械部分がないので、振動などの劣悪な環境でも使える。小型化により、搭載場所の制限も緩和され、多くの場所で使えるようになる。安いので、民生などに用途が広がる。   Since there is no mechanical part, it can be used in poor environments such as vibration. By reducing the size, restrictions on the mounting location will be eased and it will be usable in many places. Because it is cheap, it can be used for consumer purposes.

本発明のレンジセンサ。The range sensor of the present invention. 本発明の実現するためのレーザーダイオードと受光素子の構造。The structure of a laser diode and a light receiving element for realizing the present invention. 従来例1 ミラーを用いたレンジセンサ。Conventional Example 1 Range sensor using a mirror. 従来例2 投光と受光を2つのレンズで行うレンジセンサ。Conventional Example 2 A range sensor that uses two lenses for light projection and light reception. 本発明の受光素子の動作を示す平面図。The top view which shows operation | movement of the light receiving element of this invention. 本発明の光の飛翔時間を測定する方法を示すタイミング図Timing diagram showing the method of measuring the flight time of light of the present invention 本発明の近距離の測定対象物を測定する方法を示すタイミング図Timing diagram showing a method of measuring a short distance measurement object of the present invention 本発明の光の飛翔時間を測定する他の方法を示すタイミング図Timing diagram showing another method of measuring the flight time of light of the present invention 本発明のレーザーダイオードの配置方法と選択的駆動方法。The arrangement method and the selective drive method of the laser diode of this invention. 本発明のレーザーダイオードとそれを駆動する素子の構造図。1 is a structural diagram of a laser diode of the present invention and an element for driving the laser diode. 本発明のレーザーダイオードの駆動方法を示した回路図。The circuit diagram which showed the drive method of the laser diode of this invention. 本発明のレーザーダイオードを、受光素子の穴より大きくした時のレーザーダイオードアレイの構造図。FIG. 3 is a structural diagram of a laser diode array when the laser diode of the present invention is made larger than a hole of a light receiving element. 本発明の近距離の測定対象物を測定する他の方法を示す構造図。FIG. 6 is a structural diagram showing another method for measuring a short distance measurement object according to the present invention. 本発明の投光に可変ミラーを用いた構造。A structure using a variable mirror for light projection according to the present invention. 本発明の投光と受光をそれぞれのレンズで行うレンジセンサ。The range sensor which performs the light projection and light reception of this invention with each lens.

最良の実施形態は、第一の実施例で説明する。 The best mode is described in the first example.

図1、図2は第一の実施例である。図2は、投光受光機能をマトリックスに配置した投光受光部品の平面図と断面図である。図1は、投光受光部品とレンズで構成したレンジセンサである。   1 and 2 show a first embodiment. FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of a light projecting / receiving component in which the light projecting / receiving function is arranged in a matrix. FIG. 1 shows a range sensor composed of a light projecting / receiving component and a lens.

図2の断面図に示した受光チップ301は、複数の受光素子303と複数の投光用穴302からなる。ここには示されていないが、受光素子からの微弱信号を増幅する増幅器、時間を計る測定器、アナログをデジタルに変換する変換器、多数ある受光素子の中から、特定の受光素子を活性化する選択器などの回路が搭載される。これらの回路については、例えば、非特許文献1、非特許文献2に示されている既存の技術が利用できる。受光素子は一般には、SPAD(シングル・フォトン・アバランシェ・ダイオード)が使われる。これら回路、および、SPADは、シリコン基板上に形成される。   The light receiving chip 301 shown in the sectional view of FIG. 2 includes a plurality of light receiving elements 303 and a plurality of light projecting holes 302. Although not shown here, an amplifier that amplifies a weak signal from a light receiving element, a measuring instrument that measures time, a converter that converts analog to digital, and a specific light receiving element among many light receiving elements are activated. A circuit such as a selector is mounted. For these circuits, for example, existing techniques shown in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 can be used. As a light receiving element, SPAD (Single Photon Avalanche Diode) is generally used. These circuits and SPAD are formed on a silicon substrate.

投光チップ304は、複数のレーザーダイオード305からなる。レーザーダイオード305は、受光チップ301の投光用穴302と一致するように配置される。レーザーダイオード305は、ガリウム・ヒ素などの化合物半導体で作られるので、レーザーダイオード305と受光素子303は、同一基板上に形成することは難しい。よって、レーザーダイオード305と受光素子303はそれぞれが適した材料で製造するために、二つのチップに分けた。受光チップ301と投光チップ304を積層し、投光受光部品306とする。   The light projecting chip 304 includes a plurality of laser diodes 305. The laser diode 305 is disposed so as to coincide with the light projection hole 302 of the light receiving chip 301. Since the laser diode 305 is made of a compound semiconductor such as gallium and arsenic, it is difficult to form the laser diode 305 and the light receiving element 303 on the same substrate. Therefore, the laser diode 305 and the light receiving element 303 are divided into two chips in order to manufacture each with a suitable material. The light receiving chip 301 and the light projecting chip 304 are stacked to form a light projecting / receiving component 306.

次に図2の平面図を説明する。レーザーダイオード308からレーザー光を投光した場合は、受光素子311,312,313,314,315,316からなる受光素子群307で受光する。ダイオード321からレーザー光を投光した場合は、受光素子314,313,323,324,325,326からなる受光素子群322で受光する。   Next, the plan view of FIG. 2 will be described. When laser light is projected from the laser diode 308, the light is received by the light receiving element group 307 including the light receiving elements 311, 312, 313, 314, 315 and 316. When laser light is projected from the diode 321, the light is received by the light receiving element group 322 including the light receiving elements 314, 313, 323, 324, 325, and 326.

この実施例では、1個のレーザーダイオードの周りに6個の受光素子を配置し、受光素子は隣の受光素子群として利用できるようにしたが、これらの配置方法は、各種考えられ、今回の例に限るものではない。   In this embodiment, six light receiving elements are arranged around one laser diode, and the light receiving elements can be used as a group of adjacent light receiving elements. It is not limited to examples.

図1は、投光受光部品とレンズで構成したレンジセンサである。さらに、説明のために、距離を測定する対象物を示してある。 FIG. 1 shows a range sensor composed of a light projecting / receiving component and a lens. Further, for the purpose of explanation, an object whose distance is to be measured is shown.

投光受光部品306の点Dからレーザー光が投光される。投光されたレーザー光は、405(実線),406(実線)、および、409(実線),410(実線)の経路をたどり対象物404に到達する。ここでレンズ402のサイズに対し、レンズから対象物403,404までの距離は数倍で書かれているが、実際は、レンズ402の直径は数ミリメートルから数センチメートルであるのに対し、レンズ402と対象物403,404の距離は数メートルから数百メートルである。よって、経路406と経路410は、ほとんど平行である。対象物から反射されるレーザー光の一部はきた時と同じ経路をたどり、投光された点Dに戻る。このように投光されたレーザー光は、ほぼ平行光線であり、対象物に届くレーザー光は、距離が長くても弱くならない。このように、投光受光部品306とレンズ402からなるレンジセンサは、機械部分がない簡単な構造でありながら、ミラーを用いたレンジセンサと同等の測定距離を実現できる。 Laser light is projected from point D of the light projecting / receiving component 306. The projected laser light reaches the object 404 by following paths 405 (solid line), 406 (solid line), and 409 (solid line), 410 (solid line). Here, the distance from the lens to the objects 403 and 404 is written several times as large as the size of the lens 402, but in reality, the diameter of the lens 402 is several millimeters to several centimeters, whereas the lens 402 The distance between the objects 403 and 404 is several meters to several hundred meters. Therefore, the path 406 and the path 410 are almost parallel. Part of the laser light reflected from the object follows the same path as when it came and returns to the projected point D. The laser light projected in this way is a substantially parallel light beam, and the laser light reaching the object does not become weak even if the distance is long. As described above, the range sensor including the light projecting / receiving component 306 and the lens 402 can realize a measurement distance equivalent to that of the range sensor using a mirror, while having a simple structure without a mechanical part.

ここで、レーザーダイオードの周辺に受光素子を配置しているが、反射したレーザー光は、レーザーダイオードだけに戻り、周辺の受光素子に戻らない場合も考えられる。これは、レンジセンサの焦点距離を適切に選ぶことにより対処できる。   Here, although the light receiving element is arranged around the laser diode, the reflected laser light may return only to the laser diode and may not return to the surrounding light receiving element. This can be dealt with by appropriately selecting the focal length of the range sensor.

図5は、第二の実施例で、投光受光部品の平面図である。   FIG. 5 is a plan view of a light projecting / receiving component in the second embodiment.

レーザーダイオード501から投光された場合、通常は、受光素子511,152,513,514,515,516からなる受光素子群531によって、受光するが、焦点がボケるなどの問題が発生し、受光素子群531より広い範囲に、反射レーザー光が戻ってくる場合もある。この場合は、さらに広い範囲の受光素子517,518,519,520,521,522も含む受光素子群532で受光する。   When the light is emitted from the laser diode 501, the light is received by the light receiving element group 531 including the light receiving elements 511, 152, 513, 514, 515, and 516, but a problem such as defocusing occurs. In some cases, the reflected laser beam returns to a wider range than the element group 531. In this case, light is received by the light receiving element group 532 including the light receiving elements 517, 518, 519, 520, 521, and 522 in a wider range.

また、当初から受光素子群532のような広い範囲の受光素子を活性化させ、受光したレーザー光の強度から判断し、飛翔時間の算出に用いる受光素子を決めるなどの方法もある。複数の受光素子があるので、使い方は色々と考えられる。   In addition, there is a method of activating a wide range of light receiving elements such as the light receiving element group 532 from the beginning and determining the light receiving elements used for calculating the flight time based on the intensity of the received laser light. Since there are a plurality of light receiving elements, it can be used in various ways.

図6、7は、第三の実施例で、レーザー光の投光受光のタイミングを示すものである。   6 and 7 show the timing of projecting and receiving laser light in the third embodiment.

図6は、レーザーダイオードから投光されるレーザ光の波形601と受光素子で受けるレーザー光の波形602を示す。また、対象物がレンジセンサから7.5メートルの所のある場合を示している。   FIG. 6 shows a waveform 601 of laser light projected from the laser diode and a waveform 602 of laser light received by the light receiving element. Moreover, the case where a target object exists in the place of 7.5 meters from a range sensor is shown.

0ns(t0)で、レーザー光パルスを投光する。パルス幅は10nsなので、10ns(t1)の時に投光を終了する。その後、20ns(t2)で受光素子を活性化する。50ns(t3)の時点で受光素子は、反射され帰ってきたレーザー光を受光する。レンジセンサは、50nsの飛翔時間から距離を測定する。すなわち、光の速度は、0.3メートル/1nsであるので、飛翔距離は15メートルとなる。これは往復距離であるので、対象物までの距離は、その半分の7.5メートルと認識できる。   A laser light pulse is projected at 0 ns (t0). Since the pulse width is 10 ns, the projection is finished at 10 ns (t1). Thereafter, the light receiving element is activated in 20 ns (t2). At the time of 50 ns (t3), the light receiving element receives the reflected laser beam. The range sensor measures distance from a flight time of 50 ns. That is, since the speed of light is 0.3 meters / 1 ns, the flight distance is 15 meters. Since this is a round-trip distance, the distance to the object can be recognized as half that of 7.5 meters.

図7は、レーザーダイオードから投光されるレーザ光の波形701と受光素子で受けるレーザー光の波形702を示す。対象物までの距離が短い場合、すなわ、ここでは、0.9メートルの場合のタイミング図をしめしている。   FIG. 7 shows a waveform 701 of laser light projected from the laser diode and a waveform 702 of laser light received by the light receiving element. When the distance to the object is short, that is, here, a timing diagram in the case of 0.9 meter is shown.

0ns(t0)で受光素子を活性化する。10ns(t1)でレーザー光を投光する。対象物までの距離は、0.9メートルであるので、往復の飛翔時間は、6nsであり、16ns(t2)には反射光が持ってくる。この時は、レーザーダイオードは投光中である。この受光素子の隣にあるので、レーザーダイオードが投光する強いレーザー光を直接受光してしまうので、受光素子は、レーザーダイオードからの直接レーザー光と反射レーザー光の区別ができない。   The light receiving element is activated at 0 ns (t0). Laser light is projected at 10 ns (t1). Since the distance to the object is 0.9 meters, the round-trip flight time is 6 ns, and reflected light comes at 16 ns (t2). At this time, the laser diode is being projected. Since it is next to the light receiving element, it directly receives strong laser light emitted by the laser diode, and therefore the light receiving element cannot distinguish between direct laser light from the laser diode and reflected laser light.

図8は第四の実施例で、レーザー光の飛翔時間を測定する方法を提供する。   FIG. 8 shows a fourth embodiment, which provides a method for measuring the flight time of laser light.

図8は、投光受光部品に於ける投光と受光のタイミング図である。また、図3も参照されたい。 FIG. 8 is a timing diagram of light projection and light reception in the light projecting / receiving component. See also FIG.

図6に於ける飛翔時間の測定方法を考える。ここは示されていない制御回路から投光の指示が出て、投光されるまでは時間がかかる。また、受光してそれが電気的信号として取り出すまでは時間がかかる。実際の測定においては、これらの時間の補正を行う必要がある。このような補正は面倒であり、測定時間の精度を下げるなどの問題もある。実施例4ではこの問題を解決しようとするものである。   Consider the method of measuring the flight time in FIG. Here, it takes time until a light emitting instruction is issued from a control circuit not shown and light is emitted. In addition, it takes time until light is received and taken out as an electrical signal. In actual measurement, it is necessary to correct these times. Such correction is troublesome, and there are problems such as lowering the accuracy of measurement time. The fourth embodiment is intended to solve this problem.

図3を参照されたい。ここではレーザーダイオード308から投光され、反射レーザー光を6個の受光素子群307で受光する。実施例4では、使われていな受光素子331をレーザーダイオードの投光の時間を知るために使う   Please refer to FIG. Here, the light is emitted from the laser diode 308, and the reflected laser light is received by the six light receiving element groups 307. In the fourth embodiment, the light receiving element 331 that is not used is used for knowing the light emitting time of the laser diode.

この動作を図8にで説明する。まず、受光素子331を活性化する(t0)。その後、レーザーダイオード308から投光する(t1)。すでに、受光素子331は活性化されているので、この時に投光されたレーザー光を受光する。レーザーダイオード308と受光素子331の距離は、数ミリメートル以下であるので、この間のレーザー光の飛翔時間は、0.00003ns以下であり、無視できる。よって、受光素子331が受光した時間は、レーザー光が投光された時間と考えて問題ない。投光が終了した後に、受光素子群307を活性化する(t3)。受光素子群307は、60nsで反射レーザー光を受光する(t4)。受光素子331と受光素子群307の受光素子は、受光からこれを増幅し電気信号に変換するまでに遅延を生ずる。しかし、これらの受光素子は同じ回路で作らてており、その遅延時間は同じである。よって、(t4)。t1とt4の時間差から、レーザー光の飛翔時間を測定し、対象物までの距離を認識することができる。   This operation will be described with reference to FIG. First, the light receiving element 331 is activated (t0). Thereafter, light is emitted from the laser diode 308 (t1). Since the light receiving element 331 has already been activated, the laser light projected at this time is received. Since the distance between the laser diode 308 and the light receiving element 331 is several millimeters or less, the flight time of the laser light during this period is 0.00003 ns or less and can be ignored. Accordingly, the time when the light receiving element 331 receives light is considered to be the time when the laser beam is projected, and there is no problem. After the light projection is completed, the light receiving element group 307 is activated (t3). The light receiving element group 307 receives the reflected laser beam at 60 ns (t4). The light receiving elements 331 and the light receiving elements of the light receiving element group 307 cause a delay from light reception to amplification and conversion into an electrical signal. However, these light receiving elements are made of the same circuit and have the same delay time. Therefore, (t4). From the time difference between t1 and t4, the flight time of the laser beam can be measured and the distance to the object can be recognized.

この方式の利点は、レーザー光の飛翔時間の測定に於いて、レーザーダイオードの投光までの時間、受光素子の受光から電気信号までの時間を考慮しなくて良いことである。設計が簡単になると同時に、部品間のばらつきなども排除できるために、測定の精度も向上する。   The advantage of this method is that it is not necessary to take into account the time from the laser diode to the light projection and the time from the light reception of the light receiving element to the electric signal in the measurement of the flight time of the laser light. At the same time as the design becomes simple, the variation between parts can be eliminated, so the measurement accuracy is improved.

今回は、投光時間を知るために、その時に使われていない受光素子を使ったが、専用の受光素子を設けても良い。投光時に受けるレーザー光の強度は、反射光よりも強いため、このレーザー光を受光する為の特別な対策を施す事も可能となる。   This time, in order to know the light projection time, a light receiving element not used at that time was used, but a dedicated light receiving element may be provided. Since the intensity of the laser beam received at the time of light projection is stronger than the reflected light, it is possible to take special measures for receiving this laser beam.

図9で第七の実施例を説明する。   A seventh embodiment will be described with reference to FIG.

レーザーダイオード・マトリックス上のそれぞれのダイオードは、選択的に発光させる必要がある。図9は、これを実現する方法を示すものである。レーザーダイオードをマトリックス状に配置し、アノードを共通の列選択線910、911,912に接続する。カソードを共通の行選択線913,914,915に接続する。通常は、行選択線913、914、915は、3V、列選択線910、911、912は、マイナス3Vに印加する。すべてのレーザーダイオードは、マイナス6Vの逆バイアスになるために、動作しない。ここで、レーザーダイオード905を発光しようとする場合を考える。このために、列配線911を2Vに、行配線914をマイナス2Vに印加する。レーザーダイオード905は、4Vに印加されるので発光する。レーザーダイオード901,903,907,909は、マイナス6Vの逆バイアスなので発光しない。レーザーダイオード902,904,906,908は、マイナス1Vの逆バイアスになるので発光しない。このように目的のレーザーダイオードを発光させる。   Each diode on the laser diode matrix needs to emit light selectively. FIG. 9 shows a method for realizing this. Laser diodes are arranged in a matrix, and anodes are connected to common column selection lines 910, 911, and 912. The cathodes are connected to a common row selection line 913, 914, 915. Normally, the row selection lines 913, 914 and 915 are applied to 3V, and the column selection lines 910, 911 and 912 are applied to minus 3V. All laser diodes do not operate because they are negatively biased to minus 6V. Here, a case where the laser diode 905 is to emit light is considered. For this purpose, the column wiring 911 is applied to 2V and the row wiring 914 is applied to minus 2V. The laser diode 905 emits light because it is applied to 4V. The laser diodes 901, 903, 907, and 909 do not emit light because they are reverse bias of minus 6V. Since the laser diodes 902, 904, 906, and 908 have a reverse bias of minus 1 V, they do not emit light. In this way, the target laser diode emits light.

ここでは、説明の為に、電圧で示したが、ダイオードを順方向にして発光させる場合は、ダイオードの内部抵抗は低いので、電流駆動で行うなどの工夫が必要である。   Here, for the sake of explanation, voltage is shown. However, when light is emitted in the forward direction of the diode, the internal resistance of the diode is low.

図10、11は第六の実施例である。投光チップ上の個々のレーザーダイオードを駆動する第二の方法を示す。図10は、その構造を示し、図11はその回路を示す。   10 and 11 show a sixth embodiment. 2 shows a second method of driving individual laser diodes on a light emitting chip. FIG. 10 shows the structure, and FIG. 11 shows the circuit.

レーザーダイオードは、化合物半導体で作られ、駆動回路は、シリコンで作られることが一般的である。よって、別に作り、図10に示すように、シリコンで作られた駆動チップ1001を受光素子チップ304と投光チップ1003の間に配置する。駆動チップ1001には、レーザー光を通すための投光用穴1002を開ける。駆動チップ1001上の駆動回路と投光チップ1003上のダイオードの接続は、半田ボール1005などの既存の組み立て技術が適用できる。   The laser diode is generally made of a compound semiconductor, and the drive circuit is generally made of silicon. Therefore, separately, as shown in FIG. 10, the driving chip 1001 made of silicon is disposed between the light receiving element chip 304 and the light projecting chip 1003. The drive chip 1001 is provided with a light projection hole 1002 for allowing laser light to pass therethrough. Existing assembly techniques such as solder balls 1005 can be applied to the connection between the driving circuit on the driving chip 1001 and the diode on the light projecting chip 1003.

駆動回路の回路を図11に示す。複数の列選択線1101と、複数の行選択線1102がある。そしてそれぞれのその交点にAND回路1103とタイミング回路と駆動回路1104がある。電源線とタイミング回路用の信号線もあるが、ここでは表示していない。駆動回路1104は、レーザーダイオードのアノードとカソードに接続される。列選択線と行選択線により、目的のタイミング回路、駆動回路を動作させ、目的のレーザーダイオードに、目的の時間に、電流を流し、発光させる。   A circuit of the driving circuit is shown in FIG. There are a plurality of column selection lines 1101 and a plurality of row selection lines 1102. At each intersection, there are an AND circuit 1103, a timing circuit, and a drive circuit 1104. There are also power lines and signal lines for timing circuits, but they are not shown here. The drive circuit 1104 is connected to the anode and cathode of the laser diode. The target timing circuit and the drive circuit are operated by the column selection line and the row selection line, and a current is supplied to the target laser diode at a target time to emit light.

図12は第七の実施例である。   FIG. 12 shows a seventh embodiment.

図12で示すように、受光チップに空けたレーザー光投光用穴302は小さい。一方、強力なレーザ光を得るためには、レーザーダイオードの面積は大きい方が良い。よって、図12に示すように、穴302より大きなレーザーダイオード1202を形成し、ここで投光されたレーザー光を、穴302に導くためのレンズ1203をレーザーダイオード1202の上に形成する。これにより、より強力なレーザー光を投光することができ、より遠くの対象物の測定も可能となる。   As shown in FIG. 12, the laser light projection hole 302 formed in the light receiving chip is small. On the other hand, in order to obtain powerful laser light, the area of the laser diode should be large. Accordingly, as shown in FIG. 12, a laser diode 1202 larger than the hole 302 is formed, and a lens 1203 for guiding the laser light projected here to the hole 302 is formed on the laser diode 1202. As a result, a more powerful laser beam can be projected, and a farther object can be measured.

図13は第八の実施例である。第八の実施例は、近距離の対象物を測定するために、近距離用にレーザー光を投光する機能を追加したものである。   FIG. 13 shows an eighth embodiment. In the eighth embodiment, in order to measure an object at a short distance, a function of projecting a laser beam for a short distance is added.

図13は、近距離の対象物を測定するために、第一の実施例に加えて、外部に投光用のレーザーダイオート1301とレーザー光を全面に拡散するためのレンズ1302を設けたものである。対象物が近い場合、第一の実施例では、投光が終了する前に、反射光が戻り、レーザーダイオードからの直接光と反射光の区別がつかない。よって、この直接光を避けるために、第一の実施例に加えて、外部に投光用のレーザーダイオート1301とレーザー光を全面に拡散するためのレンズ1302、これを覆うカバー1303を設けたものである。   FIG. 13 shows a laser die auto 1301 for projecting light and a lens 1302 for diffusing laser light over the entire surface in addition to the first embodiment in order to measure an object at a short distance. It is. When the object is close, in the first embodiment, the reflected light returns before the light projection ends, and the direct light from the laser diode cannot be distinguished from the reflected light. Therefore, in order to avoid this direct light, in addition to the first embodiment, a laser die auto 1301 for projecting light, a lens 1302 for diffusing the laser light over the entire surface, and a cover 1303 covering this are provided. Is.

図14は第九の実施例である。   FIG. 14 shows a ninth embodiment.

第一の実施例などに示された方法は、個々のレーザーダイオードの面積に制約があり、レーザーダイオードの出力にも制限がある。第九の実施例では、強いレーザー光を投光するための方法を示す。   In the method shown in the first embodiment, the area of each laser diode is limited, and the output of the laser diode is also limited. The ninth embodiment shows a method for projecting strong laser light.

実施例を図14で説明する。受光素子チップ301の背面に、単体のレーザーダイオード1401、レンズ1402、可変ミラー1403を配置する。さらに、ここには示されていないが、図4と同様に、レンズ402を配置する。レーザーダイオード1401から投光されたレーザー光は、レーザー光経路1104、レーザー光経路1105、レーザー光経路1106をたどり、受光素子チップ301の穴302に届く。さらにその先のレンズ402に届く。ここで、穴302は小さいので、レーザーダイオードから投光されたレーザー光が、小さな穴302を通過するように、穴の位置に焦点を結ぶ事などの工夫が必要である。   An embodiment will be described with reference to FIG. A single laser diode 1401, a lens 1402, and a variable mirror 1403 are disposed on the back surface of the light receiving element chip 301. Further, although not shown here, a lens 402 is arranged as in FIG. The laser light projected from the laser diode 1401 follows the laser light path 1104, the laser light path 1105, and the laser light path 1106, and reaches the hole 302 of the light receiving element chip 301. Furthermore, it reaches the lens 402 ahead. Here, since the hole 302 is small, it is necessary to devise such as focusing on the position of the hole so that the laser light projected from the laser diode passes through the small hole 302.

この実施例では、レーザーダイオードに大きさの制約はないので、強いレーザー光を投光できるので、遠い対象物まで測定できる利点がある。   In this embodiment, since there is no size restriction on the laser diode, it is possible to project a strong laser beam, so that there is an advantage that even a far object can be measured.

図15は、第十の実施例である。 FIG. 15 shows a tenth embodiment.

投光器1501は、投光チップ1502とレンズ1503からなる。投光チップ1502は選択的に発光可能な投光素子を平面的に複数個配置したものである。受光器1504は、受光チップ1505とレンズ1506からなり、形状は投光器と同じである。違う部分は、投光チップ1502の代わりに、同じサイズの受光チップ1505の置き換えたことである。受光チップは選択的に活性化可能な受光素子を平面に複数個配置したものである。投光素子は、一般にレーザーダイオードが使われる。投光器1501と受光器1504でレンジセンサとなる。   The projector 1501 includes a projector chip 1502 and a lens 1503. The light projecting chip 1502 includes a plurality of light projecting elements that can selectively emit light in a plane. The light receiver 1504 includes a light receiving chip 1505 and a lens 1506, and has the same shape as the projector. The difference is that the light receiving chip 1505 of the same size is replaced in place of the light projecting chip 1502. The light receiving chip has a plurality of light receiving elements which can be selectively activated arranged on a plane. A laser diode is generally used as the light projecting element. The projector 1501 and the light receiver 1504 form a range sensor.

投光素子の点Eから投光されたレーザー光は、1507,1508の経路でレンズ1503に到達する。レンズはこれらレーザー光を一つの方向に投光する。その方向に対象物がある場合、レーザー光は対象物にから反射される。照射されたレーザー光の一部は受光器のレンズ1506に届き受光チップ1505の点E’に集まる。レーザー光1509,1510,1511,1512は平行であるので、投光チップ1502の点Eと受光チップ1505の点E’は同じ位置である。投光時、受光チップに於いて光が届く位置がわかるので、あらかじめその位置にある受光素子を活性化し、光の飛翔時間から対象物までの距離を知ることができる。   The laser light projected from the point E of the light projecting element reaches the lens 1503 through the paths 1507 and 1508. The lens projects these laser beams in one direction. When there is an object in that direction, the laser light is reflected from the object. Part of the irradiated laser light reaches the lens 1506 of the light receiver and gathers at a point E ′ of the light receiving chip 1505. Since the laser beams 1509, 1510, 1511 and 1512 are parallel, the point E of the light projecting chip 1502 and the point E ′ of the light receiving chip 1505 are at the same position. At the time of light projection, since the position where the light reaches in the light receiving chip is known, the light receiving element at that position can be activated in advance, and the distance from the flight time of the light to the target can be known.

ここでは、投光器と受光器を同じ形状で説明したが、必ずしも同じ形状である必要はない。レンズの選択などにより、投光と受光のレーザー光の経路が同じであれば良い。   Here, the projector and the light receiver have been described as having the same shape, but need not necessarily have the same shape. It is only necessary that the path of the laser beam for projection and reception is the same depending on the selection of the lens.

従来例は、レーザーダイオード201は単一のレーザーダイオードであり、レンズは、レーザーダイオードの1点からでたレーザーを広く拡散するためである。本発明のレーザーダイオードは、複数個を配置し、選択的に発光できる所に違いがある。また、レンズも、レーザーダイオードから投光されたレーザーを一定の方向に投光するためのものである。このように、レーザーダイオードは異なり、レンズの機能も異なる。本発明では、レーザーの投光方向を変えるのは、投光チップ上の発光するレーザー選択することによりなされる。   In the conventional example, the laser diode 201 is a single laser diode, and the lens diffuses the laser emitted from one point of the laser diode widely. The laser diode of the present invention has a difference in that a plurality of laser diodes can be selectively emitted. The lens is also for projecting the laser projected from the laser diode in a certain direction. Thus, laser diodes are different and lens functions are also different. In the present invention, the laser projection direction is changed by selecting the laser that emits light on the projection chip.

発明によるレーザーの投光は、平行光線または平行光線に近いので、遠くの対象物に届くレーザー光も強く、測定距離も長い。かつ、機械的部分がなく、耐振動性もある。
Since the laser projection according to the invention is parallel light or near parallel light, the laser light reaching a far object is strong and the measurement distance is long. In addition, there are no mechanical parts and vibration resistance.

本技術は、周囲にある物体の位置、外形を三次元的に認識できる。そして、可動部分がないので、振動に強く、体積も小さく、軽く、低電力に特徴がある。   This technology can recognize the position and outline of a surrounding object three-dimensionally. And since there are no movable parts, it is strong in vibration, small in volume, light and low power.

用途としては、車に搭載し、車の周辺の物体を認識し、衝突防止などが考えられる。車は振動が大きく、また、大きなセンサーは、車のデザインに影響をあたえるので、これらの問題を回避できる。   Possible applications include mounting on a car, recognizing objects around the car, and preventing collisions. Cars are vibrant and large sensors can affect the car design, thus avoiding these problems.

第二の用途として、ドローンへの搭載が考えられる。ドローンは周囲の環境を認識しながら飛行する。軽い本発明によるレンジセンサは、飛行するドローンに適している。   As a second application, it can be installed in a drone. The drone flies while recognizing the surrounding environment. The light range sensor according to the present invention is suitable for a flying drone.

第三の用途としては工場への配備が考えられる。工場は、多くの機械設備があり振動が多く、また、設置場所が制約を受ける場合も多い。このような場所に、振動に強く、小型のレンジセンサが適している。   The third application is considered to be deployed in factories. Factories often have many mechanical facilities and vibration, and the installation location is often limited. A small range sensor that is resistant to vibration and suitable for such a place is suitable.

第四の用途として、民生への採用が考えられる。本発明のレンジセンサは、部品点数が少なく、また、半導体は量産効果により、コストがさがる。低コストの要求が強い、民生分野でも使われる。   As a fourth use, it can be considered to be used in consumer life. The range sensor of the present invention has a small number of parts, and the cost of semiconductors is reduced due to the mass production effect. It is also used in the consumer sector, where low-cost demands are strong.

101 レーザーダイオード
102 レンズ
103 ミラー
104 レンズ
105 受光素子
106−111 レーザー光
201 レーザーダイオード
202 レンズ
203 レーザーダイオード
204 レンズ
205 レーザーダイオード
206 レンズ
207 レンズ
208 レーザーダイオード
209 レンズ
210−218 レーザー光
301 受光チップ
302 投光用穴
303 受光素子
304 投光チップ
305 レーザーダイオード
306 投光受光部品
307 受光素子群
308 レーザーダイオード
1504 受光器
1505 受光チップ
1506 レンズ
1507−1514 レーザー光

311−316 受光素子
321 レーザーダイオード
322 受光素子群
323−326 受光素子
331 受光素子
401 レンジセンサ
402 レンズ
403 対象物
404 対象物
405−412 レーザー光
501 レーザーダイオード
511−522 受光素子
531 受光素子群
532 受光素子群
601 レーザー光の波形
602 レーザー光の波形
603 受光素子活性化時間
701 レーザー光の波形
702 レーザー光の波形
703 受光素子活性化時間
801 レーザー光の波形
802 レーザー光の波形
803 レーザー光の波形
804 受光素子活性化時間
805 受光素子活性化時間
901−909 受光素子
910−912 列選択線
913−915 行選択線
1001 駆動チップ
1002 投光用穴
1003 投光チップ
1004 レーザーダイオード
1005 半田ボール
1101 列選択線
1102 行選択線
1103 AND回路
1104 タイミング回路・駆動回路
1105 レーザーダイオード
1201 投光チップ
1202 レーザーダイオード
1203 レンズ
1301 レーザーダイオード
1302 レンズ
1303 カバー
1304 対象物
1305 対象物
1311−1314 レーザー光
1321−1328 レーザー光
1401 レーザーダイオード
1402 レンズ
1403 可変ミラー
1404−1406 レーザー光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Laser diode 102 Lens 103 Mirror 104 Lens 105 Light receiving element 106-111 Laser light 201 Laser diode 202 Lens 203 Laser diode 204 Lens 205 Laser diode 206 Lens 207 Lens 208 Laser diode 209 Lens 210-218 Laser light 301 Light receiving chip 302 Light projection Hole 303 Light receiving element 304 Light emitting chip 305 Laser diode 306 Light emitting / receiving component 307 Light receiving element group 308 Laser diode 1504 Light receiver 1505 Light receiving chip 1506 Lens 1507-1514 Laser light

311-316 Light receiving element 321 Laser diode 322 Light receiving element group
323-326 Light receiving element 331 Light receiving element
401 Range sensor 402 Lens 403 Object 404 Object 405-412 Laser light
501 Laser diode 511-522 Light receiving element 531 Light receiving element group 532 Light receiving element group 601 Laser light waveform 602 Laser light waveform 603 Light receiving element activation time 701 Laser light waveform 702 Laser light waveform 703 Light receiving element activation time 801 Laser Light waveform 802 Laser light waveform 803 Laser light waveform 804 Light receiving element activation time 805 Light receiving element activation time 901-909 Light receiving element 910-912 Column selection line 913-915 Row selection line 1001 Driving chip 1002 Light emitting hole 1003 Projection chip 1004 Laser diode 1005 Solder ball 1101 Column selection line 1102 Row selection line 1103 AND circuit 1104 Timing circuit / drive circuit 1105 Laser diode 1201 Projection chip 1202 Laser diode 12 3 lens 1301 laser diode 1302 lens 1303 cover 1304 target 1305 target 1311-1314 laser 1321-1328 laser 1401 laser diode 1402 lens 1403 variable mirror 1404-1406 laser beam

Claims (18)

投光素子と受光素子から成る投光受光機能を平面上に複数個配置し、これら投光受光機能を選択的に活性化できることを特徴とする投光受光部品。   A light projecting / receiving component characterized in that a plurality of light projecting / receiving functions comprising a light projecting element and a light receiving element are arranged on a plane, and these light projecting / receiving functions can be selectively activated. 請求項1記載の投光受光部品とレンズから成り、投光受光機能から投光された時間と投光受光機能で受光された時間から光の飛翔時間を測定し、光を反射した対象物までの距離を測定し、これら動作を複数の投光受光機能で行うことにより、対象物までの距離を含めた二次元または三次元の情報を得ることを特徴としたレンジセンサ。   The light projecting / receiving component according to claim 1 and a lens, and measuring the flight time of light from the time of light projected from the light projecting / receiving function and the time of light received by the light projecting / receiving function, to the object reflecting the light A range sensor characterized in that two-dimensional or three-dimensional information including the distance to an object is obtained by measuring the distance of the object and performing these operations with a plurality of light projecting and receiving functions. 投光する光はレーザーこうであることを特徴とする請求項1記載の投光受光部品   2. The light receiving and receiving component according to claim 1, wherein the light to be projected is a laser beam. 前記投光受光部品は二つの重ねた受光チップ、投光チップからなり、上部の受光チップは受光素子を複数個配置し投光素子を配置する部分には投光用の穴を設け、下部の投光チップは投光素子を複数個配置し投光素子位置は上部受光チップの投光用の穴に一致させたことを特徴とする請求項1記載の投光受光部品。   The light projecting / receiving component is composed of two stacked light receiving chips and a light projecting chip. The upper light receiving chip has a plurality of light receiving elements, a light projecting hole is provided in a portion where the light projecting elements are disposed, and a lower part. 2. The light projecting / receiving component according to claim 1, wherein a plurality of light projecting elements are arranged on the light projecting chip, and the positions of the light projecting elements coincide with the light projecting holes of the upper light receiving chip. 前記上部受光チップチップはシリコン半導体で作られ、前記下部投光チップは化合物半導体でつくられたことを特徴とする請求項4記載の投光受光部品。   5. The light projecting / receiving component according to claim 4, wherein the upper light receiving chip chip is made of a silicon semiconductor, and the lower light projecting chip is made of a compound semiconductor. 前記投光受光機能は、1個の投光素子と複数の受光素子から成ることを特徴とした請求項1記載の投光受光部品。   The light projecting / receiving component according to claim 1, wherein the light projecting / receiving function includes a single light projecting element and a plurality of light receiving elements. 前記1個の投光素子と複数の受光素子からなる投光受光機能を複数個した投光受光部品に於いて、受光素子は隣接する投光受光機能と共用できることを特徴とした請求項6記載の投光受光部品。   7. The light projecting / receiving component having a plurality of light projecting / receiving functions composed of a single light projecting element and a plurality of light receiving elements, wherein the light receiving element can be shared with an adjacent light projecting / receiving function. Light emitting and receiving parts. 前記1個の投光素子と複数の受光素子からなる投光受光機能に於いて、必要に応じて活性化する受光素子を変えることを特徴とした請求項7記載の投光受光部品。   8. The light projecting / receiving component according to claim 7, wherein in the light projecting / receiving function comprising the one light projecting element and a plurality of light receiving elements, the light receiving element to be activated is changed as necessary. 前記投光受光機能において、投光素子の投光が終了後に受光素子を活性化することを特徴とする請項1記載の投光受光部品。   2. The light projecting / receiving component according to claim 1, wherein in the light projecting / receiving function, the light receiving element is activated after the light projecting of the light projecting element is completed. 前記投光受光機能において、投光の終了と受光の終了の時間差を測定することを特徴とする請求項1記載の投光受光部品。   The light projecting / receiving component according to claim 1, wherein in the light projecting / receiving function, a time difference between the end of light projection and the end of light reception is measured. 前記投光素子を複数個配置した下部の投光チップにおいて、投光素子としてレーザーダイオードをマトリックス状に配置し、複数の列選択線と複数の行選択線を設け、アノードを列選択線にカソードを行選択線に接続し、比選択レーザーダイオードは電圧を逆バイアスにし、選択したレーザーダイオードのみを順バイアスにすることにより、目的のレーザーダイオードを発光させることを特徴とした請求項4記載の投光受光部品。   In the lower light emitting chip in which a plurality of light projecting elements are arranged, laser diodes are arranged in a matrix as the light projecting elements, a plurality of column selection lines and a plurality of row selection lines are provided, and an anode is used as a column selection line. The target laser diode is caused to emit light by connecting the line selection line to a row selection line, the ratio selection laser diode is reverse-biased, and only the selected laser diode is forward-biased. Light receiving parts. 受光チップと投光チップから成る投光受光部品において、投光素子を駆動するための駆動チップを、上部受光チップと下部投光チップに間に配置したことを特徴とする請求項4記載の投光受光部品。   5. The light projecting / receiving component comprising a light receiving chip and a light projecting chip, wherein a drive chip for driving the light projecting element is disposed between the upper light receiving chip and the lower light projecting chip. Light receiving parts. 投光素子を複数個配置した下部の半導体チップのに於いて、上部半導体チップの投光用穴より大きな投光素子を形成し、発光された光を投光用穴に導く機構を持った請求項4記載の投光受光部品。   In the lower semiconductor chip in which a plurality of light projecting elements are arranged, a light projecting element larger than the light projecting hole of the upper semiconductor chip is formed, and a mechanism for guiding emitted light to the light projecting hole is provided. Item 5. The light receiving / receiving component according to Item 4. 投光受光部品とレンズから成るレンジセンサに於いて、その外側に前面に投光するための投光素子とレンズを追加したことを特徴とする請求項2記載のレンジセンサ。   3. The range sensor according to claim 2, wherein a light projecting element and a lens for projecting light to the front surface are added to the outside of the range sensor comprising a light projecting / receiving part and a lens. 投光受光部品の下部の半導体チップの代わりに、投光素子、レンズ、可変ミラーを使い、それぞれの投光用穴に光を投光することを特徴とした請求項2記載のレンジセンサ。   3. The range sensor according to claim 2, wherein a light projecting element, a lens, and a variable mirror are used instead of the semiconductor chip below the light projecting / receiving component, and light is projected into each light projecting hole. 投光チップとレンズからなり、投光チップは選択的に発光可能な投光素子を平面的に複数個配置し、投光素子を選択的発光することにより、選択的に投光方向を選ぶ事を可能にした投光器。   It consists of a light projecting chip and a lens. The light projecting chip has a plurality of light emitting elements that can selectively emit light in a plane and selectively emits light by selectively emitting light from the light projecting elements. The projector that made it possible. 受光チップとレンズからなり、受光チップは選択的に活性化可能な受光素子を平面に複数個配置し、投光機の情報から選択的に受光素子を活性化する受光器であって請求項16記載の投光器と組み合わせる事によって作られるレンジセンサ。   17. A light receiving device comprising a light receiving chip and a lens, wherein the light receiving chip includes a plurality of light receiving elements that can be selectively activated on a plane, and selectively activates the light receiving elements based on information from a projector. Range sensor made by combining with the described projector. 投光器と受光器の光の経路が相似形であることを特徴とした請求項17記載のレンジセンサ。   18. The range sensor according to claim 17, wherein the light paths of the projector and the receiver are similar.
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