JP2019074375A - Distance measuring device, moving body, distance measuring method, and program - Google Patents

Distance measuring device, moving body, distance measuring method, and program Download PDF

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Abstract

To provide a distance measuring device, a moving body, a distance measuring method and a program with which it is possible to accurately discriminate between the signal of reflected light from an object and a noise signal and improve the accuracy of measuring the distance to the object.SOLUTION: Provided is a distance measuring device for emitting light from a light projection unit, receiving reflected light by a light detection unit and acquiring a detection signal, and measuring the distance to an object on the basis of a time until the detection signal is acquired. The distance measuring device comprises: a first acquisition unit for acquiring information relating to the detection signal; a determination unit for determining the number of times detected by the light detection unit; a measuring unit for performing operation to find a time until reflected light is detected by the light detection unit or a value based on the time, as many times as the detection times; a count unit for counting the number of detection signals for each rank, corresponding to the time or the value based on the time, where the time or the value based on the time is a rank; a specification unit for specifying a rank that corresponds to the largest of total value of count values; thus, finding the distance to the object on the basis of a time that corresponds to the rank or a value based on the time.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、距離測定装置、移動体、距離測定方法およびプログラムに関する。   The present invention relates to a distance measuring device, a moving body, a distance measuring method, and a program.

発光素子と受光素子と各駆動回路とから構成され、発光素子からの発光ビームを測距の対象物へ向けて照射し、発光ビームの発光タイミングと、その測距対象物からの反射光を受光素子により検知する受信タイミングとの時間差を検出することにより、対象物までの往復の距離を測定するTOF(Time Of Flight)法を用いた距離測定装置が知られている。このような距離測定装置は、車両等のセンシング、モーションキャプチャ技術、および測距計等の各産業分野で広く用いられている。   It consists of a light emitting element, a light receiving element, and each drive circuit, and emits a light emission beam from the light emitting element toward the object of distance measurement, and emits light emission timing of the light emission beam and receives reflected light from the distance object A distance measuring device using a TOF (Time Of Flight) method is known which measures the distance between the object and the object by detecting the time difference from the reception timing detected by an element. Such distance measuring devices are widely used in various fields such as sensing of vehicles and the like, motion capture technology, and range finders.

このような距離測定装置の一例として、航空機、鉄道および車両等で広く使用されているレーザレーダがある。このようなレーザレーダとして、光源から射出されたレーザ光を回転ミラーで走査し、物体で反射または散乱された光を、再度回転ミラーを介して光検出器で検出することによって、所望の範囲の物体の有無、および、当該物体までの距離を検出できる走査型レーザレーダがある(特許文献1参照)。   As an example of such a distance measurement device, there is a laser radar widely used in aircraft, railways, vehicles and the like. As such a laser radar, a laser beam emitted from a light source is scanned by a rotating mirror, and light reflected or scattered by an object is detected again by a photodetector through the rotating mirror, to obtain a desired range of There is a scanning laser radar that can detect the presence or absence of an object and the distance to the object (see Patent Document 1).

このようなレーザレーダでの測距において重要になるのがノイズと物体(対象物)からの信号との分離である。ノイズの中でもショットノイズは、光量計測に伴う白色雑音であり、その大きさは光量の時間平均の平方根に比例する。したがって、計測器の感度が高い、または、外乱光が強い場合には、数十[mV]以上の大きさになり得るため、回路ノイズよりも問題になりやすく、光検出器による検出において誤検出を生じやすくなる。   What is important in ranging by such a laser radar is the separation of noise and a signal from an object (object). Among noises, shot noise is white noise associated with light quantity measurement, and its magnitude is proportional to the square root of the time average of light quantity. Therefore, when the sensitivity of the measuring instrument is high or disturbance light is strong, the size may be several tens of [mV] or more, which is more likely to be a problem than circuit noise, and erroneous detection in detection by a photodetector Are more likely to occur.

このようなショットノイズに基づく誤検出を抑制するための技術として、閾値電圧を基準にして物体からの反射光の検出を行い、ショットノイズに比べて閾値電圧を十分高くすることにより、ショットノイズによる誤検出を抑制する技術が提案されている(特許文献2参照)。   As a technique for suppressing such false detection based on shot noise, the reflected light from the object is detected on the basis of the threshold voltage, and the threshold voltage is made sufficiently higher than the shot noise, so that the shot noise is caused. A technology for suppressing false detection has been proposed (see Patent Document 2).

しかしながら、特許文献2に記載された技術では、閾値をショットノイズが物体からの反射光であると誤検出されない程度に設定する必要があるため、ショットノイズに埋もれてしまうような弱い検出信号は、ショットノイズと区別が困難であるという点で改善の余地がある。   However, in the technique described in Patent Document 2, since it is necessary to set the threshold to such an extent that the shot noise is not erroneously detected as the reflected light from the object, the weak detection signal buried in the shot noise is There is room for improvement in that it is difficult to distinguish from shot noise.

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって、対象物からの反射光の信号と、ノイズ信号とを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる距離測定装置、移動体、距離測定方法およびプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and accurately distinguishes a signal of light reflected from an object and a noise signal to improve the accuracy of measurement of the distance to the object. It is an object of the present invention to provide a distance measuring device, a moving body, a distance measuring method and a program capable of

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、投光部から走査領域へ光を射出し、前記光が前記走査領域内に存在する対象物によって反射された反射光を光検出部により受光して検出信号を取得し、前記光の射出から前記検出信号の取得まで時間に基づいて、前記対象物までの距離を測定する距離測定装置であって、前記検出信号に関する情報を取得する第1取得部と、前記第1取得部により取得された前記検出パルスに関する情報に基づいて、前記投光部から前記対象物へ前記光を射出し、前記対象物によって反射された反射光を前記光検出部により検出する検出回数を決定する決定部と、前記投光部から前記対象物へ前記光を射出し、前記対象物によって反射された反射光を前記光検出部により検出されるまでの時間または前記時間に基づく値を求める動作を、前記検出回数行なう計測部と、前記時間又は前記時間に基づく値を階級とし、任意の間隔で区切られた前記階級に対して、前記計測部が求めた前記時間又は前記時間に基づく値に対応する前記検出信号の個数を、前記階級ごとにカウントするカウント部と、前記カウント部によってカウントされた前記階級ごとのカウント値の各測定での合計値のうち最大の合計値に対応する前記階級を特定する特定部と、前記特定部により特定された前記階級に対応する前記時間又は前記時間に基づく値に基づいて、前記対象物までの距離を求めることを特徴とする。   In order to solve the problems described above and to achieve the object, the present invention emits light from a light projecting unit to a scanning area, and the light reflects the light reflected by an object present in the scanning area. A distance measuring apparatus for receiving a light by a detection unit and acquiring a detection signal, and measuring a distance to the object based on time from emission of the light to acquisition of the detection signal, the information related to the detection signal The light is emitted from the light projecting unit to the object based on the first acquisition unit to be acquired and the information on the detection pulse acquired by the first acquisition unit, and the reflected light reflected by the object A determination unit that determines the number of times of detection by the light detection unit, the light emission unit emits the light to the object from the light projection unit, and the light detection unit detects the reflected light reflected by the object Time to or The operation for obtaining a value based on the time is a measurement unit that performs the number of times of detection, and the time or a value based on the time is a class, and the class determined by the measurement unit for the class divided at arbitrary intervals The maximum value among the total value in each measurement of the count unit for counting the number of detection signals corresponding to time or the value based on the time for each class, and the count value for each class counted by the count unit The distance to the object is determined based on a specific part that specifies the class corresponding to the sum of the values and the time corresponding to the class specified by the specific part or a value based on the time I assume.

本発明によれば、対象物からの反射光の信号と、ノイズ信号とを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to accurately distinguish the signal of the reflected light from the object and the noise signal, and to improve the accuracy of the measurement of the distance to the object.

図1は、第1の実施形態に係る距離測定装置の全体構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a view showing an example of the entire configuration of the distance measuring device according to the first embodiment. 図2は、第1の実施形態に係る投光光学系および同期系の概略構成および動作を説明する図である。FIG. 2 is a view for explaining schematic configurations and operations of the light projecting optical system and the synchronization system according to the first embodiment. 図3は、第1の実施形態に係る受光光学系の概略構成および動作を説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a schematic configuration and an operation of the light receiving optical system according to the first embodiment. 図4は、第1の実施形態に係る投光光学系および受光光学系をY方向から見た図である。FIG. 4 is a view of the light projecting optical system and the light receiving optical system according to the first embodiment as viewed from the Y direction. 図5は、第1の実施形態に係る距離測定装置での同期信号およびLD駆動信号を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a synchronization signal and an LD drive signal in the distance measuring device according to the first embodiment. 図6は、射出光パルスおよび反射光パルスを説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an emitted light pulse and a reflected light pulse. 図7は、太陽光を受光した場合のショットノイズの一例を説明する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an example of shot noise when light is received. 図8は、第1の実施形態に係る距離測定装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of a functional block configuration of the distance measuring device according to the first embodiment. 図9は、物体との距離が近い場合の反射光パルスと、ショットノイズとの対比を説明する図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the contrast between the reflected light pulse and the shot noise when the distance to the object is short. 図10は、物体との距離が遠い場合の反射光パルスと、ショットノイズとの対比を説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the contrast between the reflected light pulse and the shot noise when the distance to the object is long. 図11は、物体までの実距離と、反射光パルスのピーク値およびショットノイズとの関係の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of the relationship between the actual distance to the object, the peak value of the reflected light pulse, and the shot noise. 図12は、雨による検出パルスと、物体からの反射光パルスとの対比を説明する図である。FIG. 12 is a diagram for explaining the comparison between a detection pulse due to rain and a reflected light pulse from an object. 図13は、閾値を超えた信号を、分類されたヒストグラム階級ごとにカウントすることを説明する図である。FIG. 13 is a diagram for explaining counting of signals exceeding the threshold for each classified histogram class. 図14は、閾値を超えた信号を、分類されたヒストグラム階級ごとにカウントすることによって対象物からの反射光を特定することを説明する図である。FIG. 14 is a view for explaining that the reflected light from the object is specified by counting the signal exceeding the threshold for each classified histogram class. 図15は、閾値を超えた信号を、分類されたヒストグラム階級ごとにカウントすることによって対象物からの反射光を特定することにおける改善すべき点を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a point to be improved in identifying reflected light from an object by counting signals exceeding a threshold for each classified histogram class. 図16は、高い測距成功率が担保される場合の、反射光パルスのピーク値と測定回数との関係の一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an example of the relationship between the peak value of the reflected light pulse and the number of measurements when a high ranging success rate is secured. 図17は、測定回数によって測定間隔が相違することを説明する図である。FIG. 17 is a diagram for explaining that the measurement interval is different depending on the number of times of measurement. 図18は、第1の実施形態に係る距離測定装置の回数設定フレーム間処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 18 is a flowchart showing an example of the process of setting the number of times between frames of the distance measuring device according to the first embodiment. 図19は、第1の実施形態の変形例1においてピーク値と相関のある信号波形幅を説明する図である。FIG. 19 is a diagram for explaining the signal waveform width correlated with the peak value in the modification 1 of the first embodiment. 図20は、第1の実施形態の変形例1での信号波形幅とピーク値との関係を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the signal waveform width and the peak value in Modification 1 of the first embodiment. 図21は、第1の実施形態の変形例2において検出信号が複数の閾値のうちどの閾値を超えたかについて説明する図である。FIG. 21 is a diagram for explaining which of a plurality of threshold values the detection signal has exceeded in the second modification of the first embodiment. 図22は、第1の実施形態の変形例3においてピーク値と相関のある2つの閾値をそれぞれ超えた2つの時点の傾きを説明する図である。FIG. 22 is a diagram for explaining inclinations of two time points which respectively exceed two threshold values correlated with the peak value in the modification 3 of the first embodiment. 図23は、第1の実施形態の変形例3での2つの閾値をそれぞれ超えた2つの時点の傾きと、ピーク値との関係を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing a relationship between slopes at two points in time when the two threshold values are exceeded in the third modification of the first embodiment, and a peak value. 図24は、第1の実施形態の変形例4においてピーク値と相関のある2つの閾値での信号波形幅の差を説明する図である。FIG. 24 is a diagram for explaining the difference in the signal waveform width at two threshold values that are correlated with the peak value in Modification 4 of the first embodiment. 図25は、第1の実施形態の変形例4での2つの閾値での信号波形幅の差と、ピーク値との関係を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing a relationship between a difference between signal waveform widths at two threshold values and a peak value in Modification 4 of the first embodiment. 図26は、第1の実施形態の変形例5において走査画角ごとに測定回数を設定することを説明する図である。FIG. 26 is a view for explaining setting of the number of measurements for each scanning angle of view in the fifth modification of the first embodiment. 図27は、第2の実施形態に係る距離測定装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。FIG. 27 is a view showing an example of a functional block configuration of the distance measuring device according to the second embodiment. 図28は、物体までの実距離と、反射光パルスのピーク値およびショットノイズとの関係の一例を示し、閾値の大小による測距性能の相違を説明する図である。FIG. 28 shows an example of the relationship between the actual distance to the object, the peak value of the reflected light pulse and the shot noise, and is a diagram for explaining the difference in distance measurement performance depending on the size of the threshold. 図29は、閾値を超えた信号を、分類されたヒストグラム階級ごとにカウントして、さらに、パルス幅の標準偏差を求めることによって対象物からの反射光を特定することを説明する図である。FIG. 29 is a diagram for describing identification of the reflected light from the object by counting the signals exceeding the threshold for each classified histogram class and further obtaining the standard deviation of the pulse width. 図30は、第2の実施形態に係る距離測定装置のパルス幅検閲フレーム間処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 30 is a flowchart showing an example of pulse width censorship inter-frame processing of the distance measuring device according to the second embodiment. 図31は、第2の実施形態に係るパルス幅検閲フレーム間処理を行う場合における閾値の違いによる測距成功率の変動を説明する図である。FIG. 31 is a diagram for explaining the variation in the distance measurement success rate due to the difference in the threshold when performing the pulse width censorship inter-frame process according to the second embodiment. 図32は、フレーム間処理を行う場合における閾値の違いによる測距成功率の変動を説明する図である。FIG. 32 is a diagram for explaining the variation in the distance measurement success rate due to the difference in the threshold when inter-frame processing is performed. 図33は、単一フレーム処理を行う場合における閾値の違いによる測距成功率の変動を説明する図である。FIG. 33 is a diagram for explaining the variation in the ranging success rate due to the difference in the threshold when single frame processing is performed.

以下に、図1〜図33を参照しながら、本発明に係る距離測定装置、移動体、距離測定方法およびプログラムの実施形態を詳細に説明する。また、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、およびいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換、変更および組み合わせを行うことができる。   Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 33, an embodiment of a distance measuring device, a moving body, a distance measuring method, and a program according to the present invention will be described in detail. In addition, the present invention is not limited by the following embodiments, and components in the following embodiments can be easily conceived of by those skilled in the art, substantially the same, and so-called equivalent ranges. Is included. Furthermore, various omissions, substitutions, changes and combinations of the components can be made without departing from the scope of the following embodiments.

[第1の実施形態]
(距離測定装置の全体構成)
図1は、第1の実施形態に係る距離測定装置の全体構成の一例を示す図である。図1を参照しながら、本実施形態に係る距離測定装置100の全体構成について説明する。
First Embodiment
(Overall configuration of distance measuring device)
FIG. 1 is a view showing an example of the entire configuration of the distance measuring device according to the first embodiment. The entire configuration of the distance measuring device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態に係る距離測定装置100は、例えば、移動体としての車両に搭載され、レーザ光を投光(射出)し、物体(例えば、先行車両、停車車両、障害物または歩行者等の対象物)で反射(散乱)された光(反射光)を受光して当該物体の有無、および、当該物体までの距離等の物体に関する情報を出力する走査型レーザレーダである。距離測定装置100は、例えば、搭載された車両のバッテリ(蓄電池)から電力の供給を受ける。   The distance measuring device 100 according to the present embodiment is mounted, for example, on a vehicle as a moving object, emits (projects) laser light, and an object (for example, a target vehicle such as a leading vehicle, a stopped vehicle, an obstacle or a pedestrian) An object is a scanning laser radar that receives light (reflected light) reflected (scattered) by the object and outputs information about the object such as the presence or absence of the object and the distance to the object. The distance measuring device 100 receives supply of power from, for example, a battery (storage battery) of a mounted vehicle.

図1に示すように、距離測定装置100は、LD(Laser Diode)10と、LD駆動部12と、投光光学系20と、受光光学系30と、検出系40と、時間計測部45と、制御部46と、物体認識部47と、記憶部48と、通信部49と、同期系50と、を備えている。   As shown in FIG. 1, the distance measuring device 100 includes an LD (Laser Diode) 10, an LD driving unit 12, a light emitting optical system 20, a light receiving optical system 30, a detection system 40, and a time measuring unit 45. The control unit 46, the object recognition unit 47, the storage unit 48, the communication unit 49, and the synchronization system 50 are provided.

LD10は、端面発光レーザとも呼ばれ、LD駆動部12により駆動されてレーザ光を発光する半導体レーザである。なお、LD10は、LDの他、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser:垂直共振器面発光レーザ)、有機EL(Electro−Luminescence)素子、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)等の他の発光素子を用いてもよい。   The LD 10 is also called an edge emitting laser, and is a semiconductor laser driven by the LD driving unit 12 to emit laser light. The LD 10 is, besides the LD, another light emitting element such as a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser: vertical cavity surface emitting laser), an organic EL (Electro-Luminescence) element, an LED (Light Emitting Diode: light emitting diode) or the like. You may use.

LD駆動部12は、制御部46から出力されるLD駆動信号(矩形パルス信号)を用いてLD10を点灯(発光)させる装置である。LD駆動部12は、例えば、LD10に電流を供給可能に接続されたコンデンサ、当該コンデンサとLD10との間の導通/非導通を切り替えるためのトランジスタ、および、当該コンデンサを充電可能な充電手段等を含む。LD駆動信号がLD駆動部12に入力されると、LD駆動部12からLD10に駆動電流が印加され、LD10からレーザ光が発光される。   The LD driving unit 12 is a device that lights up (emits light) the LD 10 using the LD driving signal (rectangular pulse signal) output from the control unit 46. The LD driver 12 includes, for example, a capacitor connected so as to supply current to the LD 10, a transistor for switching conduction / non-conduction between the capacitor and the LD 10, and a charging means capable of charging the capacitor. Including. When the LD drive signal is input to the LD drive unit 12, a drive current is applied from the LD drive unit 12 to the LD 10, and the laser light is emitted from the LD 10.

なお、LD10の安全性および耐久性の観点から、LD10の発光のデューティ比が制限されるため、レーザ光のパルスはパルス幅が狭い方が望ましく、該パルス幅は、一般に数[ns]〜数十[ns]程度に設定される。また、レーザ光のパルス間隔は、一般に数十[μs]程度である。   Since the duty ratio of light emission of the LD 10 is limited from the viewpoint of safety and durability of the LD 10, it is preferable that the pulse width of the laser light pulse is narrow, and the pulse width is generally several [ns] to several It is set to about 10 [ns]. Also, the pulse interval of the laser light is generally on the order of several tens of [μs].

投光光学系20は、LD10から発光されたレーザ光を距離測定装置100外に射出させ、当該レーザ光を偏向させて走査する光学系である。投光光学系20の詳細については、図2で後述する。   The light projecting optical system 20 is an optical system that emits the laser light emitted from the LD 10 to the outside of the distance measuring device 100 and deflects and scans the laser light. Details of the projection optical system 20 will be described later with reference to FIG.

受光光学系30は、投光光学系20から射出されたレーザ光が物体で反射された反射光を距離測定装置100内に取り込んで結像させる光学系である。受光光学系30の詳細については、図3で後述する。   The light receiving optical system 30 is an optical system that takes in the reflected light of the laser light emitted from the light projecting optical system 20 reflected by the object into the distance measuring device 100 and forms an image. Details of the light receiving optical system 30 will be described later with reference to FIG.

検出系40は、レーザ光が物体で反射され、受光光学系30により受光された反射光を電圧として検出する部品群である。検出系40は、反射検出用PD(Photo Diode)42と、検出回路44と、を有する。   The detection system 40 is a component group that detects the reflected light received by the light receiving optical system 30 as a voltage. The detection system 40 includes a reflection detection PD (Photo Diode) 42 and a detection circuit 44.

反射検出用PD42は、受光光学系30が受光した反射光を検出し、当該反射光の強度に基づく電流(光電流)を出力するダイオードである。検出回路44は、反射検出用PD42により検出された反射光の強度に基づく電流を、電圧信号(検出信号)として出力する回路である。   The reflection detection PD 42 is a diode that detects the reflected light received by the light receiving optical system 30 and outputs a current (photocurrent) based on the intensity of the reflected light. The detection circuit 44 is a circuit that outputs a current based on the intensity of the reflected light detected by the reflection detection PD 42 as a voltage signal (detection signal).

時間計測部45は、検出回路44からの検出信号に基づいて反射検出用PD42での反射光の受光タイミングを求め、当該受光タイミングと、制御部46からのLD駆動信号の立上りタイミングとに基づいて、物体(対象物)までの往復時間を計測する装置である。時間計測部45は、時間の計測結果を示す計測データを制御部46へ出力する。   The time measurement unit 45 obtains the light reception timing of the reflected light in the reflection detection PD 42 based on the detection signal from the detection circuit 44, and based on the light reception timing and the rise timing of the LD drive signal from the control unit 46. , It is an apparatus which measures the reciprocation time to an object (object). The time measurement unit 45 outputs measurement data indicating the measurement result of time to the control unit 46.

制御部46は、距離測定装置100の動作全体を制御する制御装置である。制御部46は、例えば、時間計測部45から受信した計測データに基づいて、対象物までの距離を算出し、距離データとして物体認識部47へ出力する。また、制御部46は、物体認識部47から受信した物体認識データを、通信部49を介して、自動車の動作制御を行うECU(Electronic Control Unit)200へ出力する。また、制御部46は、同期系50から出力される同期信号に基づいて、LD10を発光させるためのLD駆動信号をLD駆動部12および時間計測部45へ出力する。ここで、LD駆動信号とは、同期信号に対して遅延した発光制御信号(周期的なパルス信号)である。同期信号およびLD駆動信号については、図5で後述する。さらに、制御部46は、ECU200から、通信部49を介して受信した制御信号(測定開始信号および測定停止信号等)に従って、距離測定の開始および停止を行う。   The control unit 46 is a control device that controls the entire operation of the distance measuring device 100. The control unit 46 calculates the distance to the target based on, for example, the measurement data received from the time measurement unit 45, and outputs the calculated distance to the object recognition unit 47 as distance data. Further, the control unit 46 outputs the object recognition data received from the object recognition unit 47 to an electronic control unit (ECU) 200 that performs operation control of the vehicle through the communication unit 49. The control unit 46 also outputs an LD drive signal for causing the LD 10 to emit light to the LD drive unit 12 and the time measurement unit 45 based on the synchronization signal output from the synchronization system 50. Here, the LD drive signal is a light emission control signal (periodic pulse signal) delayed with respect to the synchronization signal. The synchronization signal and the LD drive signal will be described later with reference to FIG. Further, control unit 46 starts and stops distance measurement in accordance with control signals (measurement start signal and measurement stop signal, etc.) received from ECU 200 via communication unit 49.

物体認識部47は、制御部46から複数のレーザ光の走査により取得した複数の距離データを受信し、当該距離データに基づいて、物体の位置、当該物体の形状および大きさの推定、当該物体の種類の推定等の処理を行い、その処理結果(認識結果)を示す物体認識データを、制御部46へ出力する装置である。物体認識データは、上述のように、制御部46によってECU200へ出力され、危険回避動作等に利用される。なお、図1に示す例では、物体認識部47は、距離測定装置100に含まれるものとしているが、これに限定されるものではなく、距離測定装置100の外部に設置されるものとしてもよく、または、ECU200の動作を担う装置として、ECU200に含まれるものとしてもよい。   The object recognition unit 47 receives a plurality of distance data acquired by scanning a plurality of laser beams from the control unit 46, and estimates the position of the object, the shape and size of the object, and the object based on the distance data. And the like, and outputs object recognition data indicating the processing result (recognition result) to the control unit 46. The object recognition data is output by the control unit 46 to the ECU 200 as described above, and is used for danger avoidance operation and the like. In the example shown in FIG. 1, the object recognition unit 47 is included in the distance measuring device 100, but is not limited to this and may be installed outside the distance measuring device 100. Alternatively, it may be included in the ECU 200 as a device responsible for the operation of the ECU 200.

記憶部48は、制御部46が制御する上で必要な情報を記憶する記憶装置である。記憶部48は、例えば、制御部46により算出された距離データ等を記憶する。記憶部48は、記憶する情報に応じて、揮発性記憶装置としてもよく、または、不揮発性記憶創装置であってもよい。   The storage unit 48 is a storage device that stores information necessary for the control unit 46 to control. The storage unit 48 stores, for example, distance data and the like calculated by the control unit 46. The storage unit 48 may be a volatile storage device or a non-volatile storage device according to the information to be stored.

通信部49は、ECU200とデータ通信を行うための通信I/Fである。通信部49は、例えば、Ethernet(登録商標)インターフェース、または、CAN(Controller Area Network)インターフェース等である。   Communication unit 49 is a communication I / F for performing data communication with ECU 200. The communication unit 49 is, for example, an Ethernet (registered trademark) interface or a CAN (Controller Area Network) interface.

同期系50は、LD10から発光されたレーザ光を投光光学系20によって特定のタイミングで検出し、同期信号を制御部46へ出力する部品群である。同期系50は、図1に示すように、同期レンズ52と、同期検出用PD54と、二値化回路56と、を有する。   The synchronization system 50 is a component group that detects the laser light emitted from the LD 10 at a specific timing by the projection optical system 20 and outputs a synchronization signal to the control unit 46. As shown in FIG. 1, the synchronization system 50 includes a synchronization lens 52, a synchronization detection PD 54, and a binarization circuit 56.

同期レンズ52は、特定のタイミングで投光光学系20から反射されたレーザ光を同期検出用PD54に集光させるレンズである。同期検出用PD54は、同期レンズ52により集光されたレーザ光を検出し、当該レーザ光の強度の基づく電流(光電流)を出力するダイオードである。二値化回路56は、同期検出用PD54により検出されたレーザ光の強度に基づく電流を、電圧信号として検出し、当該電圧信号を、閾値電圧を基準にして二値化する回路である。二値化回路56は、二値化した信号(デジタル信号)を同期信号として、制御部46へ出力する。   The synchronous lens 52 is a lens for focusing the laser light reflected from the light projecting optical system 20 at a specific timing on the synchronous detection PD 54. The synchronization detection PD 54 is a diode that detects the laser beam collected by the synchronous lens 52 and outputs a current (photocurrent) based on the intensity of the laser beam. The binarization circuit 56 is a circuit that detects a current based on the intensity of laser light detected by the synchronization detection PD 54 as a voltage signal, and binarizes the voltage signal with reference to a threshold voltage. The binarization circuit 56 outputs the binarized signal (digital signal) to the control unit 46 as a synchronization signal.

なお、同期系50は、必ずしも同期レンズ52を有する必要はなく、また、他の光学素子(例えば、集光ミラー等)を有するものとしてもよい。   The synchronization system 50 does not necessarily have to include the synchronization lens 52, and may have another optical element (for example, a light collecting mirror or the like).

また、上述の反射検出用PD42および同期検出用PD54は、PDの他、APD(Avalanche Photo Diode)、または、ガイガーモードのAPDであるSPAD(Single Photo Avalanche Diode)等を用いることも可能である。APDおよびSPADは、PDに対して感度が高いため、検出精度の点で有利である。   In addition to the PDs, it is also possible to use APDs (Avalanche Photo Diodes) or SPADs (Single Photo Avalanche Diodes) that are Geiger mode APDs as the above-described PDs for reflection detection 42 and PDs for synchronization detection 54. APD and SPAD are advantageous in terms of detection accuracy because they are sensitive to PD.

ECU200は、距離測定装置100から受信した物体認識データに基づいて、例えば、自動車の操舵制御(オートステアリング等)、および速度制御(例えば、オートブレーキ)等を行う制御装置である。具体的には、ECU200は、受信した物体認識データに基づいて、危険有りと判断した場合には、アラーム等の警報を発して自動車(移動体)の操縦者に注意を促したり、ハンドルを切って危険を回避する指令を自動車の操舵制御部に出力したりする。   The ECU 200 is a control device that performs, for example, steering control (auto steering or the like) of an automobile, speed control (for example, auto braking), and the like based on object recognition data received from the distance measurement device 100. Specifically, when the ECU 200 determines that there is a danger based on the received object recognition data, it issues an alarm such as an alarm to alert the operator of a vehicle (mobile body) or turns the steering wheel. And outputs a command for avoiding danger to the steering control unit of the vehicle.

なお、図1に示す距離測定装置100の構成は一例を示すものであり、図1に示した構成要素を全て含む必要はなく、または、その他の構成要素を含むものとしてもよい。例えば、物体認識部47は、上述のように、距離測定装置100の外部に設置されるものとしてもよい。また、図1に示す構成のうち、例えば、光学系部分および当該光学系部分のLDおよび検出用PD等は、距離測定装置100とは別体の装置として構成されてもよい。   The configuration of the distance measuring device 100 shown in FIG. 1 is merely an example, and it is not necessary to include all the components shown in FIG. 1, or other components may be included. For example, the object recognition unit 47 may be installed outside the distance measuring device 100 as described above. Further, in the configuration shown in FIG. 1, for example, the optical system portion, the LD of the optical system portion, the detection PD, and the like may be configured as separate devices from the distance measurement device 100.

(光学系等の構成および動作)
図2は、第1の実施形態に係る投光光学系および同期系の概略構成および動作を説明する図である。図2を参照しながら、本実施形態に係る距離測定装置100の投光光学系20および同期系50の概略構成および動作について説明する。以下、図2に示すZ軸方向を鉛直方向とするXYZの3次元直行座標系を適宜用いて説明する。
(Configuration and operation of optical system etc.)
FIG. 2 is a view for explaining schematic configurations and operations of the light projecting optical system and the synchronization system according to the first embodiment. The schematic configuration and operation of the light projecting optical system 20 and the synchronization system 50 of the distance measuring device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Hereinafter, description will be made using a three-dimensional orthogonal coordinate system of XYZ in which the Z-axis direction shown in FIG. 2 is the vertical direction as appropriate.

図2に示すように、投光光学系20は、カップリングレンズ22と、反射ミラー24と、回転ミラー26と、を含む。   As shown in FIG. 2, the light projecting optical system 20 includes a coupling lens 22, a reflecting mirror 24, and a rotating mirror 26.

カップリングレンズ22は、LD10から発光されたレーザ光の光路上に配置され、当該レーザ光を所定のビームプロファイルに整形するレンズである。   The coupling lens 22 is disposed on the optical path of the laser beam emitted from the LD 10 and is a lens that shapes the laser beam into a predetermined beam profile.

反射ミラー24は、カップリングレンズ22を透過したレーザ光の光路上に配置され、回転ミラー26へ向けて当該レーザ光を反射させるミラーである。   The reflection mirror 24 is disposed on the optical path of the laser beam transmitted through the coupling lens 22 and is a mirror that reflects the laser beam toward the rotating mirror 26.

回転ミラー26は、反射ミラー24により反射されたレーザ光の光路上に配置され、当該レーザ光をZ軸周りに偏向させるミラーである。回転ミラー26によりZ軸周りの所定の偏向範囲に偏向されたレーザ光が、投光光学系20から射出された光、すなわち、距離測定装置100から射出された光(射出光)である。回転ミラー26は、回転軸(Z軸)周りに複数の反射面を有し、回転軸周りに回転しながら、反射ミラー24からのレーザ光を反射(偏向)することで、上述の偏向範囲に対応する有効走査領域(図2に示す左走査端から右走査端までの範囲)を、水平な1軸方向(図2の例では、Y軸方向)に、左走査端から右走査端まで1次元走査する。   The rotating mirror 26 is disposed on the optical path of the laser beam reflected by the reflecting mirror 24 and is a mirror that deflects the laser beam around the Z axis. The laser beam deflected into a predetermined deflection range around the Z axis by the rotating mirror 26 is the light emitted from the light projecting optical system 20, that is, the light (emission light) emitted from the distance measuring device 100. The rotating mirror 26 has a plurality of reflecting surfaces around the rotation axis (Z-axis), and reflects (deflects) the laser light from the reflection mirror 24 while rotating around the rotation axis, to the above-described deflection range. The corresponding effective scan area (the range from the left scan end to the right scan end shown in FIG. 2) is 1 in the horizontal 1-axis direction (Y axis direction in the example of FIG. 2) from the left scan end to the right scan end. Scan in two dimensions.

なお、回転ミラー26は、図2に示すように、反射面を2面(対向する2つの面)有しているが、これに限定されるものではなく、1面であっても、3面以上であってもよい。また、回転ミラー26に少なくとも2つの反射面を設け、回転軸に対してそれぞれ異なった角度で傾けて配置して、有効走査領域をZ軸方向に切り替えることも可能である。   In addition, as shown in FIG. 2, although the rotating mirror 26 has two reflective surfaces (two opposing surfaces), it is not limited to this, Even if it is 1 surface, 3 surfaces It may be more than. It is also possible to provide at least two reflecting surfaces on the rotating mirror 26 and to arrange them at different angles with respect to the rotation axis so as to switch the effective scanning area in the Z-axis direction.

また、レーザ光の偏向器として、回転ミラー26の代わりに、例えば、ポリゴンミラー(回転多面鏡)、ガルバノミラー、またはMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー等の他のミラーを用いるものとしてもよい。   Further, instead of the rotating mirror 26, another mirror such as a polygon mirror (rotating polygon mirror), a galvano mirror, or a micro electro mechanical systems (MEMS) mirror may be used as the laser light deflector.

投光光学系20は、上述のように、カップリングレンズ22と回転ミラー26との間の光路上に反射ミラー24を設けて光路を折り返していることによって、距離測定装置100の小型化に寄与している。   As described above, the projection optical system 20 contributes to the miniaturization of the distance measuring device 100 by providing the reflection mirror 24 on the optical path between the coupling lens 22 and the rotating mirror 26 and folding the optical path. doing.

投光光学系20が格納されている筐体(距離測定装置100の筐体)には、投光光学系20からの射出光の光路上に開口部が形成され、当該開口部は、図2に示す投光ウィンドウ61によって塞がれている。投光ウィンドウ61は、例えば、ガラスまたは樹脂等の光透過部材により形成されている。   In the housing (the housing of the distance measuring device 100) in which the projection optical system 20 is stored, an opening is formed on the optical path of the light emitted from the projection optical system 20, and the opening is shown in FIG. It is closed by the light projection window 61 shown in FIG. The light projection window 61 is formed of, for example, a light transmitting member such as glass or resin.

反射ミラー24は、上述の偏向範囲に対して、回転ミラー26の回転方向の上流側に配置され、回転ミラー26で当該偏向範囲の上流側に偏向されたレーザ光が入射する。そして、回転ミラー26で偏向され、反射ミラー24で反射されたレーザ光は、同期系50に入射し、同期レンズ52を介して同期検出用PD54へ入射する。そして、回転する回転ミラー26の反射面で反射されたレーザ光が、同期検出用PD54で検出される度に、同期検出用PD54から二値化回路56へ光電流が出力される。この結果、二値化回路56から所定の間隔で同期信号が制御部46へ出力される。   The reflection mirror 24 is disposed on the upstream side of the rotation direction of the rotating mirror 26 with respect to the above-described deflection range, and the laser light deflected to the upstream side of the deflection range by the rotation mirror 26 is incident. Then, the laser beam deflected by the rotating mirror 26 and reflected by the reflecting mirror 24 enters the synchronization system 50 and enters the synchronization detection PD 54 through the synchronization lens 52. Then, whenever the laser beam reflected by the reflecting surface of the rotating mirror 26 is detected by the synchronization detection PD 54, a photocurrent is output from the synchronization detection PD 54 to the binarization circuit 56. As a result, a synchronization signal is output from the binarization circuit 56 to the control unit 46 at predetermined intervals.

なお、反射ミラー24は、上述の偏向範囲に対して、回転ミラー26の回転方向の下流側に配置されてもよい。   The reflection mirror 24 may be disposed downstream of the rotation range of the rotation mirror 26 with respect to the above-described deflection range.

(受光系の構成および動作)
図3は、第1の実施形態に係る受光光学系の概略構成および動作を説明する図である。図4は、第1の実施形態に係る投光光学系および受光光学系をY方向から見た図である。図3および図4を参照しながら、本実施形態に係る距離測定装置100の受光光学系30の概略構成および動作を中心に説明する。以下、図3および図4に示すZ軸方向を鉛直方向とするXYZの3次元直行座標系を適宜用いて説明する。
(Structure and operation of light receiving system)
FIG. 3 is a diagram for explaining a schematic configuration and an operation of the light receiving optical system according to the first embodiment. FIG. 4 is a view of the light projecting optical system and the light receiving optical system according to the first embodiment as viewed from the Y direction. The schematic configuration and operation of the light receiving optical system 30 of the distance measuring device 100 according to the present embodiment will be mainly described with reference to FIGS. 3 and 4. Hereinafter, description will be made using a three-dimensional orthogonal coordinate system of XYZ in which the Z-axis direction shown in FIGS. 3 and 4 is the vertical direction as appropriate.

図3に示すように、受光光学系30は、回転ミラー26と、反射ミラー24と、結像光学系32と、を含む。   As shown in FIG. 3, the light receiving optical system 30 includes a rotating mirror 26, a reflecting mirror 24, and an imaging optical system 32.

回転ミラー26は、投光光学系20から射出され、有効走査領域内にある物体で反射された反射光を、回転しながら反射する。反射ミラー24は、回転ミラー26により反射された反射光を、結像光学系32へ向けて反射させる。   The rotating mirror 26 rotates and reflects the reflected light emitted from the light projecting optical system 20 and reflected by the object within the effective scanning area. The reflecting mirror 24 reflects the light reflected by the rotating mirror 26 toward the imaging optical system 32.

結像光学系32は、反射ミラー24により反射された反射光の光路上に配置され、当該反射光を反射検出用PD42に結像させる光学系である。なお、結像光学系32は、図2に示す例では、2枚のレンズで構成されているが、これに限定されるものではなく、1枚のレンズで構成されてもよく、または、3枚以上のレンズで構成されてもよい。   The imaging optical system 32 is an optical system which is disposed on the optical path of the reflected light reflected by the reflection mirror 24 and focuses the reflected light on the reflection detection PD 42. Although the imaging optical system 32 is configured of two lenses in the example illustrated in FIG. 2, the present invention is not limited to this. The imaging optical system 32 may be configured of one lens, or 3 It may be composed of two or more lenses.

受光光学系30は、上述のように、回転ミラー26と結像光学系32との間の光路上に反射ミラー24を設けて光路を折り返していることによって、距離測定装置100の小型化に寄与している。   As described above, the light receiving optical system 30 contributes to the miniaturization of the distance measuring device 100 by providing the reflecting mirror 24 on the optical path between the rotating mirror 26 and the imaging optical system 32 and folding the optical path. doing.

受光光学系30が格納されている筐体(距離測定装置100の筐体)には、受光光学系30が受光する反射光の光路上に開口部が形成され、当該開口部は、図3に示す受光ウィンドウ62によって塞がれている。受光ウィンドウ62は、例えば、ガラスまたは樹脂等の光透過部材により形成されている。   In the housing (the housing of the distance measurement apparatus 100) in which the light receiving optical system 30 is stored, an opening is formed on the optical path of the reflected light received by the light receiving optical system 30, and the opening is shown in FIG. It is closed by a light receiving window 62 shown. The light receiving window 62 is formed of, for example, a light transmitting member such as glass or resin.

図4では、LD10から反射ミラー24までの光路と、反射ミラー24から反射検出用PD42までの光路とが示されている。図4に示すように、投光光学系20および受光光学系30は、Z軸方向に重なるように配置されており、反射ミラー24および回転ミラー26は、投光光学系20と受光光学系30とで共通となっている。これによって、物体上におけるLD10からのレーザ光の照射範囲と、反射検出用PD42による反射光の受光可能範囲との相対的な位置ずれを小さくでき、安定した物体検出を実現できる。   In FIG. 4, an optical path from the LD 10 to the reflection mirror 24 and an optical path from the reflection mirror 24 to the reflection detection PD 42 are shown. As shown in FIG. 4, the light projecting optical system 20 and the light receiving optical system 30 are disposed so as to overlap in the Z-axis direction, and the reflecting mirror 24 and the rotating mirror 26 correspond to the light projecting optical system 20 and the light receiving optical system 30. It is common to and. As a result, the relative positional deviation between the irradiation range of the laser beam from the LD 10 on the object and the light reception possible range of the reflected light by the reflection detection PD 42 can be reduced, and stable object detection can be realized.

(同期信号およびLD駆動信号)
図5は、第1の実施形態に係る距離測定装置での同期信号およびLD駆動信号を説明する図である。図5を参照しながら、同期信号およびLD駆動信号について説明する。
(Synchronization signal and LD drive signal)
FIG. 5 is a diagram for explaining a synchronization signal and an LD drive signal in the distance measuring device according to the first embodiment. The synchronization signal and the LD drive signal will be described with reference to FIG.

上述のように、回転ミラー26の反射面で反射されたレーザ光が同期検出用PD54で検出される度に、同期検出用PD54から当該レーザ光の強度に基づく光電流が二値化回路56に出力される。そして、二値化回路56は、同期検出用PD54から出力された光電流を、電圧信号として検出し、当該電圧信号を、閾値電圧を基準にして二値化した信号を同期信号として、図5に示すように、制御部46へ所定の間隔(同期検知間隔)で出力する。   As described above, every time the laser beam reflected by the reflection surface of the rotating mirror 26 is detected by the synchronization detection PD 54, the photocurrent based on the intensity of the laser beam is sent to the binarization circuit 56 from the synchronization detection PD 54. It is output. Then, the binarization circuit 56 detects the photocurrent output from the synchronization detection PD 54 as a voltage signal, and the voltage signal is binarized based on the threshold voltage as a synchronization signal as shown in FIG. As shown in FIG. 5, the control unit 46 outputs the data to the control unit 46 at predetermined intervals (synchronization detection intervals).

以上のように、二値化回路56から所定の間隔で同期信号が出力されることによって、当該同期信号の出力タイミングから、回転ミラー26の回転タイミングを得ることができる。したがって、二値化回路56から同期信号が出力されてから(LD10から発光された同期のためのレーザ光が同期検出用PD54で検出されてから)、所定時間経過後に、制御部46は、LD駆動部12に対して、LD10からレーザ光のパルス(以下、「射出光パルス」と称する場合がある)を出力させるためのLD駆動信号(矩形パルス信号)を所定間隔Tで出力することで、有効走査領域を光走査することができる。すなわち、二値化回路56から同期信号が出力されるタイミング間で、LD10から射出光パルスが発光することで有効走査領域を光走査することができる。   As described above, when the synchronization signal is output from the binarization circuit 56 at a predetermined interval, the rotation timing of the rotating mirror 26 can be obtained from the output timing of the synchronization signal. Therefore, after the synchronization signal is output from the binarization circuit 56 (after the laser light for synchronization emitted from the LD 10 is detected by the synchronization detection PD 54), the control unit 46 performs the LD By outputting an LD drive signal (rectangular pulse signal) for outputting a pulse of laser light (hereinafter, may be referred to as “emission light pulse”) from the LD 10 to the drive unit 12 at a predetermined interval T, The effective scanning area can be optically scanned. That is, between the timings at which the synchronization signal is output from the binarization circuit 56, the emission light pulse is emitted from the LD 10, whereby the effective scanning area can be optically scanned.

(射出光パルスおよび反射光パルス)
図6は、射出光パルスおよび反射光パルスを説明する図である。図6を参照しながら、射出光パルスおよび反射光パルスについて説明する。
(Emitting light pulse and reflected light pulse)
FIG. 6 is a diagram for explaining an emitted light pulse and a reflected light pulse. The emitted light pulse and the reflected light pulse will be described with reference to FIG.

LD駆動部12は、回転ミラー26により有効走査領域が走査されるとき、LD10を駆動して、図6(a)に示すような、射出光パルスを射出(発光)させる。そして、LD10から射出された射出光パルスは、物体(対象物)で反射または散乱され、反射または散乱されたパルス光(以下、「反射光パルス」と称する場合がある)が反射検出用PD42で検出される。このとき、LD10が射出光パルスを射出してから、反射検出用PD42で反射光パルスを検出するまでの時間tを計測することによて、物体(対象物)までの距離を算出することができる。   When the effective scanning region is scanned by the rotating mirror 26, the LD driving unit 12 drives the LD 10 to emit (emit) an emitted light pulse as shown in FIG. 6A. Then, the emission light pulse emitted from the LD 10 is reflected or scattered by the object (object), and the reflected or scattered pulse light (hereinafter sometimes referred to as “reflected light pulse”) is reflected by the detection PD 42. It is detected. At this time, the distance to an object (object) may be calculated by measuring a time t from when the LD 10 emits an emission light pulse to when the reflection detection PD 42 detects the reflection light pulse. it can.

なお、時間の計測に関しては、例えば、図6(b)に示すように、射出光パルスをPD等の受光素子で二値化した矩形パルスとし、反射光パルスを検出回路44で二値化した矩形パルスとし、双方の矩形パルスの立上りタイミングの時間差tを計測するものとしてもよい。また、射出光パルスおよび反射光パルスの波形をA/D変換してデジタルデータに変換し、LD10の出力信号と、反射検出用PD42の出力信号とを相関演算することによって、時間tを計測することも可能である。   As for measurement of time, for example, as shown in FIG. 6 (b), the emitted light pulse is made a rectangular pulse binarized by a light receiving element such as PD, and the reflected light pulse is binarized by a detection circuit 44. A rectangular pulse may be used, and the time difference t between the rising timings of both rectangular pulses may be measured. Further, the waveforms of the emitted light pulse and the reflected light pulse are A / D converted and converted to digital data, and the time t is measured by correlating the output signal of the LD 10 and the output signal of the reflection detecting PD 42. It is also possible.

以上のような物体(対象物)までの距離を算出する測距方式における検知可能距離としては、100[m]オーダーのものが求められており、一般的に100[m]先の物体から反射されて返ってくる反射光の強度(光量)は、数[nW]〜数十[nW]程度である。つまり、検出系40としては、数[nW]の反射光パルスをエラーなく検出できることが求められる。数[nW]程度の微弱光についての反射光信号の信号強度は小さいため、ランダムノイズの影響を受けやすく、測距精度および物体検出の信頼性に影響が出る。   As a detectable distance in the distance measurement method for calculating the distance to the object (object) as described above, an object on the order of 100 [m] is required, and in general, reflection from an object 100 [m] ahead The intensity (light quantity) of the reflected light that is received and returned is about several [nW] to several tens [nW]. That is, the detection system 40 is required to be able to detect several [nW] reflected light pulses without error. Since the signal intensity of the reflected light signal for weak light of several [nW] is small, it is susceptible to random noise, which affects the distance measurement accuracy and the reliability of object detection.

上述のランダムノイズとしては、大きく分けて回路ノイズと、ショットノイズとがあり、特に問題となるのはショットノイズである。回路ノイズは、抵抗から生じる熱雑音および基板が放射ノイズを拾うことによって生じるノイズであり、通常は数[mV]程度である。   The above-mentioned random noise is roughly classified into circuit noise and shot noise. Of these, shot noise is particularly problematic. Circuit noise is thermal noise generated from resistance and noise generated by the substrate picking up radiation noise, and is usually on the order of several [mV].

これに対して、ショットノイズは、光量計測に伴う白色雑音であり、その大きさは光量の時間平均の平方根に比例する。したがって、計測器の感度が高い、または、外乱光が強い場合には、数十[mV]以上の大きさになり得るため、回路ノイズよりも問題になりやすい。また、ショットノイズの大きさが光量の時間平均の平方根に比例することからわかるように、ショットノイズは、強度が一定の光を検出する際にも白色雑音として生じる。以下の図7においてショットノイズの問題について、さらに詳細を説明する。   On the other hand, shot noise is white noise associated with light quantity measurement, and its magnitude is proportional to the square root of the time average of light quantity. Therefore, when the sensitivity of the measuring instrument is high or disturbance light is strong, the magnitude may be several tens of [mV] or more, which is more likely to be a problem than circuit noise. Further, as is apparent from the fact that the magnitude of the shot noise is proportional to the square root of the time average of the light quantity, the shot noise also occurs as white noise when detecting light of constant intensity. The details of the shot noise problem will be described in FIG. 7 below.

(ショットノイズについて)
図7は、太陽光を受光した場合のショットノイズの一例を説明する図である。図7を参照しながら、太陽光を受光した場合のショットノイズについて説明する。図7では、太陽光が入る場合と入らない場合とについて、検出系40が検出した検出信号(電圧信号)波形を示している。
(About shot noise)
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of shot noise when light is received. Shot noise in the case of receiving sunlight will be described with reference to FIG. 7. In FIG. 7, the detection signal (voltage signal) waveform which the detection system 40 detected regarding the case where sunlight enters and does not enter is shown.

図7(a)および図7(b)に示すように、太陽光が入らない場合に比べて、太陽光が入る場合には、DC成分が増大するだけでなく、ショットノイズも増大する。DC成分については、ハイパスフィルタ等で除去できるが、図7(c)に示すように、ハイパスフィルタ等ではショットノイズは除去できない。   As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), compared to the case where sunlight does not enter, not only DC component increases but also shot noise increases when sunlight enters. The DC component can be removed by a high pass filter or the like, but as shown in FIG. 7C, the shot noise can not be removed by the high pass filter or the like.

実際の車両の走行環境において、車両の窓ガラスまたはボンネット等の高反射物体により太陽光が反射し、強い太陽光が受光素子(本実施形態での反射検出用PD42)で受光されると、図7(d)に示されるように、ショットノイズが増大して、反射光パルスを判別するための閾値を超えてしまう。この場合、物体からの反射光パルスと、ノイズとの判別ができず、誤検出となってしまう。さらに、高反射物体が近距離にあるときの方が、受光素子に入る太陽光が強くなるため、ショットノイズも大きくなり、ショットノイズが閾値を超える現象が発生しやすくなり、誤検出も多くなることが懸念される。   In the actual traveling environment of the vehicle, when the sunlight is reflected by a highly reflective object such as the window glass or bonnet of the vehicle and strong sunlight is received by the light receiving element (PD 42 for reflection detection in this embodiment), As shown in FIG. 7 (d), the shot noise increases and exceeds the threshold for discriminating the reflected light pulse. In this case, the reflected light pulse from the object can not be discriminated from the noise, resulting in erroneous detection. Furthermore, since the sunlight entering the light receiving element becomes stronger when the highly reflective object is at a short distance, the shot noise becomes larger, the phenomenon where the shot noise exceeds the threshold is more likely to occur, and the false detection also increases. Is concerned.

このような問題に対処するための従来の閾値を基準に受光信号を検出する方式では、ショットノイズによる誤検出を防ぐために、通常はショットノイズに比べて閾値(電圧)を十分高く設定する必要があるため、基本的に閾値はショットノイズが最大となる状況を想定して決定される。そのため、ショットノイズが比較的小さい場合では、閾値が過剰に大きく設定されてしまい、検知可能距離が必要以上に小さくなってしまうことになる。検出距離を大きくするために、閾値は誤検出の起こらない範囲で最小に設定することが望ましい。このような問題点を解決するための本実施形態に係る距離測定装置100の詳細について、図8〜図18で説明する。   In the conventional method of detecting the light reception signal based on the threshold to cope with such a problem, it is usually necessary to set the threshold (voltage) sufficiently higher than shot noise to prevent false detection due to shot noise. Basically, the threshold is determined on the assumption that the shot noise is maximum. Therefore, when the shot noise is relatively small, the threshold is set to be excessively large, and the detectable distance becomes smaller than necessary. In order to increase the detection distance, it is desirable to set the threshold to the minimum in the range where false detection does not occur. The detail of the distance measuring device 100 according to the present embodiment for solving such a problem will be described with reference to FIGS.

(距離測定装置の機能ブロックの構成)
図8は、第1の実施形態に係る距離測定装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。図8を参照しながら、本実施形態に係る距離測定装置100の機能ブロックの構成について説明する。
(Configuration of functional block of distance measuring device)
FIG. 8 is a diagram showing an example of a functional block configuration of the distance measuring device according to the first embodiment. The configuration of functional blocks of the distance measuring device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図8に示すように、本実施形態に係る距離測定装置100は、投光部101と、光検出部102と、判定部103と、計測部104と、制御部110と、記憶部121と、通信部122と、を有する。   As shown in FIG. 8, the distance measuring device 100 according to the present embodiment includes a light emitting unit 101, a light detecting unit 102, a determining unit 103, a measuring unit 104, a control unit 110, and a storage unit 121. And a communication unit 122.

投光部101は、制御部110から出力されるLD駆動信号に従って、レーザ光(射出光パルス)を射出(投光)する機能部である。投光部101は、図1に示す投光光学系20、LD10およびLD駆動部12によって実現される。   The light emitting unit 101 is a functional unit that emits (projects) a laser beam (emission light pulse) in accordance with the LD drive signal output from the control unit 110. The light projecting unit 101 is realized by the light projecting optical system 20, the LD 10, and the LD driving unit 12 shown in FIG.

光検出部102は、投光部101から射出された射出光パルスが物体で反射された反射光、および、それ以外の光(太陽光等の外乱、ノイズ)を受光することによって検出パルス(検出信号)として検出する機能部である。光検出部102は、図1に示す受光光学系30および検出系40(反射検出用PD42および検出回路44)によって実現される。   The light detection unit 102 detects a detection pulse (detection) by receiving the reflected light that is emitted from the light projection unit 101 and reflected by the object, and the other light (disturbance such as sunlight, noise). Function unit to detect as a signal). The light detection unit 102 is realized by the light receiving optical system 30 and the detection system 40 (PD for reflection detection 42 and detection circuit 44) shown in FIG.

判定部103は、光検出部102により検出された検出信号の大きさ(例えば、電圧)が所定の閾値を超えたか否かを判定する機能部である。判定部103は、図1に示す時間計測部45によって実現される。   The determination unit 103 is a functional unit that determines whether or not the magnitude (for example, voltage) of the detection signal detected by the light detection unit 102 exceeds a predetermined threshold. Determination unit 103 is realized by time measurement unit 45 shown in FIG.

計測部104は、光検出部102からの検出信号のうち、判定部103により閾値を超えたと判定された検出信号の受光タイミングを求め、当該受光タイミングと、制御部110からのLD駆動信号の立上りタイミングとに基づいて、物体(対象物)までの往復時間を計測する機能部である。計測部104は、時間の計測結果を示す計測データを制御部110へ出力する。計測部104は、図1に示す時間計測部45によって実現される。   The measurement unit 104 obtains the light reception timing of the detection signal that is determined to have exceeded the threshold by the determination unit 103 among the detection signals from the light detection unit 102, and the light reception timing and the rise of the LD drive signal from the control unit 110. It is a functional unit that measures the round trip time to an object (object) based on the timing. The measurement unit 104 outputs measurement data indicating the measurement result of time to the control unit 110. The measuring unit 104 is realized by the time measuring unit 45 shown in FIG.

制御部110は、距離測定装置100の動作全体を制御する機能部である。制御部110は、図8に示すように、距離算出部111(第1算出部)と、信号情報取得部112(第1取得部)と、測定回数決定部113(決定部)と、カウント部114と、特定部115と、最終距離算出部116(第2算出部)と、を有する。制御部110は、図1に示す制御部46によって実現される。   The control unit 110 is a functional unit that controls the overall operation of the distance measuring device 100. As shown in FIG. 8, the control unit 110 includes a distance calculation unit 111 (first calculation unit), a signal information acquisition unit 112 (first acquisition unit), a measurement count determination unit 113 (determination unit), and a count unit. And a final distance calculation unit 116 (second calculation unit). Control unit 110 is realized by control unit 46 shown in FIG.

距離算出部111は、計測部104から受け取った時間についての計測データを距離(時間に基づく値の一例)に換算する(距離を算出する)機能部である。すなわち、距離は計測した時間に基づく値である。ここで、距離算出部111によって求められた距離を、測距の対象物である物体までの最終的な距離とはしない。後述するように、信号情報取得部112、測定回数決定部113、カウント部114、特定部115および最終距離算出部116の機能により、最終的に対象物までの距離が算出される。なお、距離算出部111は、計測部104から受け取った時間についての計測データを距離に換算するものとしているが、当該時間は当該距離と一対一の関係にあるので、時間そのもの(時間に基づく値の一例)を算出結果として出力するものとしてもよい。   The distance calculation unit 111 is a functional unit that converts measurement data about the time received from the measurement unit 104 into a distance (an example of a value based on time) (calculates a distance). That is, the distance is a value based on the measured time. Here, the distance obtained by the distance calculation unit 111 is not used as the final distance to the object that is the target of distance measurement. As described later, the functions of the signal information acquisition unit 112, the measurement count determination unit 113, the count unit 114, the identification unit 115, and the final distance calculation unit 116 finally calculate the distance to the object. Although the distance calculation unit 111 converts measurement data of the time received from the measurement unit 104 into a distance, since the time has a one-to-one relationship with the distance, the time itself (a value based on the time) (Example) may be output as the calculation result.

信号情報取得部112は、光検出部102により検出された検出信号のうち、判定部103により閾値を超えたと判定された検出信号(検出パルス)のピーク値(検出パルスに関する情報の一例)を抽出して取得する機能部である。ここで、ピーク値とは、例えば、検出パルスのピーク部分の電圧値、または検出パルスの閾値の電圧レベルからピーク部分の電圧レベルの高さ等である。   The signal information acquisition unit 112 extracts, from among the detection signals detected by the light detection unit 102, the peak value (an example of information related to a detection pulse) of the detection signal (detection pulse) determined by the determination unit 103 to have exceeded the threshold. Is a functional unit to be acquired. Here, the peak value is, for example, the voltage value of the peak portion of the detection pulse, or the height of the voltage level of the peak portion from the voltage level of the threshold of the detection pulse.

測定回数決定部113は、投光部101から射出光パルスが射出されてから、次に射出光パルスが射出されるまでに光検出部102により検出される1以上の検出パルスに対して実行される一連の処理を1測定とし、信号情報取得部112により取得されたピーク値に基づいて、測定回数を決定する機能部である。   The number-of-times-of-measurements determination unit 113 is performed on one or more detection pulses detected by the light detection unit 102 after the emission light pulse is emitted from the light emission unit 101 until the emission light pulse is next emitted. This is a functional unit that determines the number of measurements based on the peak value acquired by the signal information acquisition unit 112, with one series of processing as one measurement.

カウント部114は、後述する図14に示すように任意の距離間隔でのヒストグラムを作成するため区切られた距離についての階級に対して、測定回数決定部113により決定された測定回数分の各測定において、閾値を超えたと判定された検出パルス(検出信号)の個数を、それぞれの階級ごとにカウントする機能部である。   The counting unit 114 performs each measurement for the number of times of measurement determined by the number-of-measurements determination unit 113 with respect to the class for the distance divided to create a histogram at an arbitrary distance interval as illustrated in FIG. The functional unit counts the number of detection pulses (detection signals) determined to have exceeded the threshold for each rank.

特定部115は、カウント部114によってカウントされた階級ごとカウント値の各測定での合計値(合計個数)が最大の階級に属する検出信号(検出パルス)を、対象物からの反射光信号(反射光パルス)として特定する機能部である。   The identifying unit 115 detects the reflected light signal (reflection from the object) of the detection signal (detection pulse) belonging to the class having the largest total value (total number) in each measurement of the count value for each class counted by the counting unit 114. It is a functional part specified as an optical pulse).

最終距離算出部116は、特定部115により特定された対象物からの各反射光信号(反射光パルス)について、距離算出部111により算出された各距離の平均値を、対象物からの距離として算出する機能部である。このように、特定部115により特定された反射光信号に対応する各距離の平均値を求めるので、反射光パルスが含まれる階級にノイズが含まれていてもその影響を小さくすることができる。   The final distance calculation unit 116 sets the average value of the distances calculated by the distance calculation unit 111 as the distance from the object for each reflected light signal (reflected light pulse) from the object specified by the specification unit 115. It is a functional unit to calculate. As described above, since the average value of each distance corresponding to the reflected light signal specified by the specifying unit 115 is obtained, even if the class including the reflected light pulse includes noise, the influence can be reduced.

上述の距離算出部111、信号情報取得部112、測定回数決定部113、カウント部114、特定部115および最終距離算出部116は、例えば、制御部110が記憶部121に記憶されたソフトウェアであるプログラムを読み出して実行することによって実現される。なお、距離算出部111、信号情報取得部112、測定回数決定部113、カウント部114、特定部115および最終距離算出部116の一部または全部は、ソフトウェアであるプログラムではなく、FPGA(Field−Programmable Gate Array)またはASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェア回路によって実現されてもよい。   The above-described distance calculation unit 111, signal information acquisition unit 112, measurement count determination unit 113, count unit 114, identification unit 115, and final distance calculation unit 116 are, for example, software whose control unit 110 is stored in storage unit 121. It is realized by reading and executing a program. A part or all of the distance calculation unit 111, the signal information acquisition unit 112, the measurement count determination unit 113, the count unit 114, the identification unit 115, and the final distance calculation unit 116 is not a program as software but an FPGA (Field- It may be realized by a hardware circuit such as a programmable gate array (ASIC) or an application specific integrated circuit (ASIC).

記憶部121は、制御部110の動作に必要な情報を記憶する機能部である。記憶部121は、例えば、光検出部102により検出された検出信号、計測部104により計測された計測データ、距離算出部111により算出された距離データ、信号情報取得部112により取得されたピーク値、測定回数決定部113により決定された測定回数、カウント部114によりカウントされた各測定における階級ごとのカウント値、および最終距離算出部116により算出された対象物からの距離のうち少なくともいずれかを記憶する。記憶部121は、例えば、図1に示す記憶部48によって実現される。   The storage unit 121 is a functional unit that stores information necessary for the operation of the control unit 110. The storage unit 121 may, for example, detect the detection signal detected by the light detection unit 102, the measurement data measured by the measurement unit 104, the distance data calculated by the distance calculation unit 111, and the peak value acquired by the signal information acquisition unit 112. At least one of the measurement count determined by the measurement count determination unit 113, the count value for each class in each measurement counted by the count unit 114, and the distance from the object calculated by the final distance calculation unit 116 Remember. The storage unit 121 is realized by, for example, the storage unit 48 illustrated in FIG.

通信部122は、ECU200とデータ通信するための機能部である。通信部122は、例えば、制御部110(最終距離算出部116)により算出された対象物からの距離のデータを物体認識データに含めて、ECU200へ送信する。通信部122は、図1に示す通信部49によって実現される。   Communication unit 122 is a functional unit for performing data communication with ECU 200. The communication unit 122 includes, for example, data of the distance from the object calculated by the control unit 110 (final distance calculation unit 116) in the object recognition data, and transmits the object recognition data to the ECU 200. The communication unit 122 is realized by the communication unit 49 shown in FIG.

なお、図8に示す距離測定装置100の、投光部101、光検出部102、判定部103、計測部104、制御部110(距離算出部111、信号情報取得部112、測定回数決定部113、カウント部114、特定部115および最終距離算出部116)、記憶部121および通信部122は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図8に示す距離測定装置100で独立した機能部として図示した複数の機能部を、1つの機能部として構成してもよい。一方、図8に示す距離測定装置100で1つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。   The light emitting unit 101, the light detecting unit 102, the determining unit 103, the measuring unit 104, and the control unit 110 (the distance calculating unit 111, the signal information acquiring unit 112, and the number of times of measurement determination unit 113) of the distance measuring device 100 illustrated in FIG. The counting unit 114, the identifying unit 115, and the final distance calculating unit 116), the storage unit 121, and the communication unit 122 conceptually show functions, and the present invention is not limited to such a configuration. For example, a plurality of functional units illustrated as independent functional units in the distance measurement device 100 illustrated in FIG. 8 may be configured as one functional unit. On the other hand, the function of one functional unit may be divided into a plurality of units in the distance measuring device 100 illustrated in FIG. 8 and configured as a plurality of functional units.

また、図8では、距離測定装置100が有する主要な機能部が示されているものであり、距離測定装置100が有する機能は、これらに限定されるものではない。   Moreover, in FIG. 8, the main functional parts that the distance measuring device 100 has are shown, and the functions that the distance measuring device 100 has are not limited to these.

(反射光パルスとノイズとの対比)
図9は、物体との距離が近い場合の反射光パルスと、ショットノイズとの対比を説明する図である。図10は、物体との距離が遠い場合の反射光パルスと、ショットノイズとの対比を説明する図である。図9および図10を参照しながら、反射光パルスとショットノイズとの対比について説明する。
(Contrast of reflected light pulse and noise)
FIG. 9 is a diagram for explaining the contrast between the reflected light pulse and the shot noise when the distance to the object is short. FIG. 10 is a diagram for explaining the contrast between the reflected light pulse and the shot noise when the distance to the object is long. The comparison between the reflected light pulse and the shot noise will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

図9に示すように、例えば、周囲の照度が非常に明るい場合ショットノイズの強度(電圧)は大きくなるものの、物体(対象物)との距離が近い(例えば、10[m]、20[m]、30[m]、40[m])、または、物体(対象物)の反射率が大きい場合は、ショットノイズとの判別がつきやすく、対象物の反射光パルスのピークを検出するための閾値(電圧)の設定も容易となる。   As shown in FIG. 9, for example, when the ambient illumination is very bright, the shot noise intensity (voltage) increases, but the distance to the object (object) is close (for example, 10 [m], 20 [m] ], 30 [m], 40 [m]) or when the reflectance of an object (object) is large, it is easy to distinguish from shot noise, and for detecting the peak of the reflected light pulse of the object The setting of the threshold (voltage) also becomes easy.

一方、図10に示すように、物体(対象物)との距離が遠い(例えば、50[m]、60[m]、70[m])、または、物体(対象物)の反射率が大きい場合は、対象物の反射光パルスのピークが非常に小さくなり、ショットノイズとの判別は困難となる。   On the other hand, as shown in FIG. 10, the distance to an object (object) is far (for example, 50 [m], 60 [m], 70 [m]) or the reflectance of the object (object) is large. In this case, the peak of the reflected light pulse of the object becomes very small, which makes it difficult to distinguish from the shot noise.

(物体までの実距離と、ピーク値およびショットノイズとの関係)
図11は、物体までの実距離と、反射光パルスのピーク値およびショットノイズとの関係の一例を示す図である。図11を参照しながら、物体(対象物)までの実距離と、反射光パルスのピーク値(電圧)およびショットノイズとの関係について説明する。なお、図11では、ショットノイズは、強い西日を受光した場合の最大のショットノイズを想定しており、ショットノイズは、0[mV]からのエラーバー300によって示している。
(Relationship between the actual distance to the object and the peak value and shot noise)
FIG. 11 is a diagram showing an example of the relationship between the actual distance to the object, the peak value of the reflected light pulse, and the shot noise. The relationship between the actual distance to the object (target object), the peak value (voltage) of the reflected light pulse, and the shot noise will be described with reference to FIG. In addition, in FIG. 11, the shot noise assumes the largest shot noise when light is received at a strong west day, and the shot noise is indicated by an error bar 300 from 0 [mV].

図11に示すように、物体(対象物)の反射光パルスのピーク値(電圧)は、近距離理(10〜25[m])において飽和している。また、ショットノイズに起因する誤検出を回避するための閾値を設定する場合、図11に示すように、例えば、400[mV]に閾値を設定した場合、50[m]以上の遠距離の測距では、ピーク値が閾値を下回るため対象物の測距ができなくなる。すなわち、より遠い距離まで対象物の測距を行うためには、閾値を小さく設定しつつ、ショットノイズと反射光パルスとを分離する技術が必要となる。   As shown in FIG. 11, the peak value (voltage) of the reflected light pulse of the object (object) is saturated at the near distance principle (10 to 25 [m]). In addition, when setting a threshold for avoiding false detection due to shot noise, as shown in FIG. 11, for example, when a threshold is set at 400 [mV], measurement of a long distance of 50 [m] or more is performed. In the case of distance measurement, the target value can not be measured because the peak value is below the threshold. That is, in order to perform distance measurement of an object to a further distance, a technique for separating the shot noise and the reflected light pulse while setting the threshold small is required.

(物体からの反射光パルスを誤検出するその他の要因)
図12は、雨による検出パルスと、物体からの反射光パルスとの対比を説明する図である。図12を参照しながら、物体からの反射光パルスを誤検出する要因の一例として、雨による検出パルスについて説明する。
(Other factors that misdetect the reflected light pulse from the object)
FIG. 12 is a diagram for explaining the comparison between a detection pulse due to rain and a reflected light pulse from an object. With reference to FIG. 12, a detection pulse by rain will be described as an example of a factor that erroneously detects a reflected light pulse from an object.

物体(対象物)からの反射光パルスを誤検出するその他の要因として、雨および霧等がある。この場合もショットノイズと同様に、物体からの反射光パルス(反射光信号)の検出のための閾値を超える可能性が大きくなり、この場合も、どの信号が物体からの反射光パルスであるのかの判別が困難となる。   Other factors that erroneously detect the reflected light pulse from the object (object) include rain and fog. Also in this case, as with shot noise, the possibility of exceeding the threshold for detection of the reflected light pulse (reflected light signal) from the object is increased, and also in this case, which signal is the reflected light pulse from the object It becomes difficult to determine the

図12では、時間0のとき射出光パルスが発光されたタイミング(発光タイミング)であるとして、3つの雨(1)〜雨(3)からの反射による検出パルス、および、1つの物体(対象物)からの反射による反射光パルスを示している。反射光パルスを検出するための閾値を、図12に示す破線レベルに設定したとすると、雨(1)〜雨(3)の検出パルスと、対象物の反射光パルスとが、閾値を超えた検出パルスとして検出される。雨については危険とは認識せずに、物体については危険であるという認識をしたいところ、4つの検出パルスを見ても、通常は、どれが雨のもので、どれが物体のものか判別が困難である。そのため、危険と認識すべき物体の位置がどこかを判別することができないことになる。   In FIG. 12, assuming that it is the timing (emission timing) at which the emission light pulse is emitted at time 0, detection pulses by reflection from three rains (1) to (3), and one object (object Shows a reflected light pulse due to the reflection from. Assuming that the threshold for detecting the reflected light pulse is set to the broken line level shown in FIG. 12, the detection pulses of rain (1) to rain (3) and the reflected light pulse of the object exceed the threshold. It is detected as a detection pulse. We want to recognize that it is dangerous for objects without recognizing it as dangerous for rain, but if we look at the 4 detection pulses, it is usually determined which is the rain and which is the object Have difficulty. Therefore, it can not be determined where the position of the object to be recognized as danger is.

(距離階級ごとに閾値を超えた検出パルスをカウントする動作)
図13は、閾値を超えた信号を、分類されたヒストグラム階級ごとにカウントすることを説明する図である。図14は、閾値を超えた信号を、分類されたヒストグラム階級ごとにカウントすることによって対象物からの反射光を特定することを説明する図である。図15は、閾値を超えた信号を、分類されたヒストグラム階級ごとにカウントすることによって対象物からの反射光を特定するにおける改善すべき点を示す図である。図13〜図15を参照しながら、距離階級ごとに閾値を超えた検出パルスをカウントする動作について説明する。
(Operation to count detection pulses exceeding the threshold for each distance class)
FIG. 13 is a diagram for explaining counting of signals exceeding the threshold for each classified histogram class. FIG. 14 is a view for explaining that the reflected light from the object is specified by counting the signal exceeding the threshold for each classified histogram class. FIG. 15 is a diagram showing points to be improved in identifying the reflected light from the object by counting the signals exceeding the threshold for each classified histogram class. The operation of counting detection pulses exceeding the threshold for each distance class will be described with reference to FIGS. 13 to 15.

本実施形態に係る距離測定装置100は、雨またはショットノイズ等のノイズ(以下、説明を関係にするために「ショットノイズ」として説明する)を含めて、閾値を超えた検出パルスの個数をカウントし、それらの検出パルスに対応する距離等を記憶部121に記憶させる方式を採用している。   The distance measuring apparatus 100 according to the present embodiment counts the number of detection pulses exceeding the threshold, including noise such as rain or shot noise (hereinafter, described as “shot noise” to make the explanation relevant). And the storage unit 121 stores a distance or the like corresponding to the detected pulse.

図13に示すように、例えば、物体(対象物)に対して閾値(図13の例では、100[mV]に設定)を超えたショットノイズおよび反射光の検出パルスについての記録を行うという測定を複数回行うものとする。次に、カウント部114は、所定の距離ごとにヒストグラム階級(以下、単に「階級」と称する)に区分けし、複数回の測定の各測定で、閾値を超えたと判定された検出パルスの個数を、区分けした階級ごとにカウントする。このような方法を取ることで、複数回の測定を行っても、対象物からの検出パルス(反射光パルス)は安定して同じ階級内に検出されるのに対して、閾値を超えるショットノイズに基づく検出パルスが検出される階級は測定ごとにランダムであることを利用し、対象物からの反射光パルスが含まれる階級を特定することが可能となる。   As shown in FIG. 13, for example, measurement is performed to record a detection pulse of shot noise and reflected light exceeding a threshold (set to 100 [mV] in the example of FIG. 13) to an object (object). Should be done several times. Next, the counting unit 114 divides the histogram class (hereinafter, simply referred to as “class”) by a predetermined distance, and determines the number of detection pulses determined to have exceeded the threshold value in each measurement of a plurality of measurements. , Count by divided classes. By taking such a method, even if the measurement is performed multiple times, the detection pulse (reflected light pulse) from the object is stably detected in the same class, but the shot noise exceeding the threshold It is possible to identify the class in which the reflected light pulse from the object is included, using that the class in which the detection pulse based on is detected is random for each measurement.

ここで、図14に、2[m]ごとに階級を区分けして、測定回数を5回として、検出パルスを各階級でカウントした例を示す。まず、1回目の測定で、20〜22[m]の階級に検出パルスがカウントされ、30〜32[m]の階級で同様に検出パルスがカウントされる。次に、2回目の測定で、24〜26[m]の階級に検出パルスがカウントされ、30〜32[m]の階級で同様に検出パルスがカウントされる。このようなカウント動作を5回の各測定で行った結果、ショットノイズの検出パルスがカウントされる階級はランダムであるので、各階級には測定を重ねても少ない個数しか入らないのに対し、対象物からの反射光パルスは、対象物が位置する距離に対応する検出パルスなので、基本的に当該距離に対応する階級でカウントされる。すなわち、30〜32[m]の階級には、5回の測定毎にカウントされており、この階級にカウントされた検出パルスが、対象物からの反射光パルスであると推定できる。この推定に基づいて、この階級に対応する検出パルスの距離だけの平均値(図14の例では、31.1[m])を算出すれば、対象物までの距離が求められることになる。上述の図13および図14で説明した複数回の測定により対象物までの距離を導出する処理を、便宜上「フレーム間処理」と称するものとする。   Here, FIG. 14 shows an example in which the class is divided every 2 [m], and the number of times of measurement is five, and the detection pulses are counted in each class. First, in the first measurement, detection pulses are counted in a rank of 20 to 22 [m], and detection pulses are similarly counted in a rank of 30 to 32 [m]. Next, in the second measurement, detection pulses are counted in the 24 to 26 [m] class, and detection pulses are similarly counted in the 30 to 32 [m] class. As a result of performing such counting operation in each of five measurements, the class in which the shot pulse of the shot noise is counted is random, so only a small number can be entered in each class even if the measurement is repeated. Since the reflected light pulse from the object is a detection pulse corresponding to the distance at which the object is located, it is basically counted in the class corresponding to the distance. That is, the class of 30 to 32 [m] is counted every five measurements, and it can be estimated that the detection pulse counted in this class is the reflected light pulse from the object. If the average value (31.1 [m] in the example of FIG. 14) of only the detected pulse distance corresponding to this class is calculated based on this estimation, the distance to the object can be obtained. The process of deriving the distance to the object by the plurality of measurements described in FIG. 13 and FIG. 14 described above is referred to as “inter-frame process” for convenience.

しかし、上述のフレーム間処理には、階級の間隔を狭くした場合、およびフレーム数(測定回数)を少なくした場合において改善すべき点がある。階級の間隔を狭くした場合、算出された距離が階級の区切り付近で分散しているとき、隣の階級でカウントされてしまう可能性がある。また、測定回数を少なくした場合、他の階級で偶然、ショットノイズの検出パルスのカウント数が、反射光パルスのカウント数と同数となってしまう可能性があり、この場合、ショットノイズと反射光パルスとの判別ができなくなる。   However, there are points to be improved in the above-described inter-frame processing when the class interval is narrowed and when the number of frames (the number of measurements) is reduced. When the interval between classes is narrowed, when the calculated distance is dispersed near the division of classes, there is a possibility that it may be counted in the next class. In addition, when the number of measurements is reduced, the count number of the shot noise detection pulse may be equal to the count number of the reflected light pulse by chance in other classes. In this case, the shot noise and the reflected light It can not be distinguished from the pulse.

例えば、図15に、1[m]ごとに階級を区分けして、測定回数を3回として、検出パルスを各階級でカウントした例を示す。1回目の測定では、27〜28[m]の階級にショットノイズの検出パルスがカウントされ、31〜32[m]の階級で反射光の検出パルス(反射光パルス)がカウントされる。ところが、2回目の測定では、1回目の測定と同様に27〜28[m]の階級にショットノイズの検出パルスがカウントされ、さらに、階級幅が狭いために、反射光の検出パルス(反射光パルス)が31〜32[m]の階級ではなく、30〜31[m]の階級でカウントされている。この結果、27〜28[m]の階級に検出パルスが合計2回カウントされ、31〜32[m]の階級に検出パルスも合計2回カウントされた結果となる。そのため、これら2つの階級に対応する検出パルスの距離のそれぞれの平均値27.5[m]および31.1[m]は、いずれが真の対象物の距離であるかの判別ができない。   For example, FIG. 15 shows an example in which the classes are classified by 1 [m], the number of times of measurement is three, and the detection pulses are counted in each class. In the first measurement, the shot noise detection pulse is counted in the 27 to 28 [m] class, and the reflected light detection pulse (reflected light pulse) is counted in the 31 to 32 [m] class. However, in the second measurement, as in the first measurement, the detection pulse of shot noise is counted in the 27 to 28 [m] class, and furthermore, the class width is narrow. (Pulse) is counted in the class of 30 to 31 [m], not the class of 31 to 32 [m]. As a result, the detection pulses are counted twice in total in the classes of 27 to 28 [m], and the detection pulses are also counted twice in total in the classes of 31 to 32 [m]. Therefore, it is not possible to determine which of the average values 27.5 [m] and 31.1 [m] of the distances of the detection pulses corresponding to these two classes is the distance of the true object.

これらを鑑みて、本実施形態に係る距離測定装置100は、下記の図16〜図18で説明する回数設定フレーム間処理を行う。   In view of these, the distance measuring device 100 according to the present embodiment performs the process of setting the number of frames as described with reference to FIGS.

(距離測定装置の回数設定フレーム間処理)
図16は、高い測距成功率が担保される場合の、反射光パルスのピーク値と測定回数との関係の一例を示す図である。図17は、測定回数によって測定間隔が相違することを説明する図である。図16および図17を参照しながら、反射光パルスのピーク値と測定回数との関係について説明する。
(Processing for setting the number of frames of distance measuring device)
FIG. 16 is a diagram showing an example of the relationship between the peak value of the reflected light pulse and the number of measurements when a high ranging success rate is secured. FIG. 17 is a diagram for explaining that the measurement interval is different depending on the number of times of measurement. The relationship between the peak value of the reflected light pulse and the number of measurements will be described with reference to FIGS. 16 and 17.

図16に示すグラフは、上述のフレーム間処理において、ショットノイズが120[mV]、閾値が170[mV]としたときに、測距成功率が90[%]以上となる反射光パルスのピーク値と、測定回数との関係を示すグラフである。ここで、測距成功率とは、例えば、40[m]に対象物を設置し、当該対象物の距離として算出された値が40[m]程度であれば測距成功とし、閾値を超えたショットノイズを当該対象物からの反射光パルスと誤検出した場合、および、閾値よりもピーク値が小さい等により測距できなかった場合を測距失敗として、全体の測距回数に対する測距成功の回数の割合を算出したものである。   The graph shown in FIG. 16 shows the peak of the reflected light pulse at which the distance measurement success rate is 90% or more when the shot noise is 120 mV and the threshold is 170 mV in the above-described interframe processing. It is a graph which shows the relationship between a value and the number of times of measurement. Here, with the distance measurement success rate, for example, an object is placed at 40 [m], and if the value calculated as the distance of the object is about 40 [m], it is regarded as distance measurement success and exceeds the threshold. When the shot noise is incorrectly detected as a reflected light pulse from the target object, or when the distance measurement can not be performed because the peak value is smaller than the threshold, etc., the distance measurement succeeds with respect to the entire number of distance measurements. The ratio of the number of times is calculated.

図16のグラフでは、例えば、対象物からの反射光パルスのピーク値が600[mV]の場合、測距成功率が90[%]以上を担保しながら、ショットノイズと区別するためには測定回数が5回必要であることを示している。   In the graph of FIG. 16, for example, when the peak value of the reflected light pulse from the object is 600 [mV], measurement is performed to distinguish from shot noise while securing a ranging success rate of 90 [%] or more. It shows that the number of times is 5 times.

上述の図14および図15で説明した従来の処理(フレーム間処理)では、測定回数が一意に決まっており(図14では5回、図15では3回)、投光光学系は、図1に示す投光光学系20と同じであり、回転ミラーの回転数を500[rpm]としている。この場合、1回の測定に係る時間は60[ms]であり、測定回数が5回ならば300[ms]での測定を、どの環境下でも繰り返し行うことになる。このようなフレーム間処理は、上述のような改善すべき点もあるが、さらに、距離測定装置100から見た対象物が相対的に移動している場合においても改善すべき点がある。以下、図17を参照しながら、その改善すべき点を説明する。   In the conventional processing (inter-frame processing) described above with reference to FIGS. 14 and 15, the number of measurements is uniquely determined (five times in FIG. 14 and three times in FIG. 15). It is the same as that of the projection optical system 20 shown to, and the rotation speed of a rotating mirror is 500 [rpm]. In this case, the time for one measurement is 60 [ms], and if the number of measurements is five, the measurement at 300 [ms] will be repeated under any circumstances. Such inter-frame processing has the points to be improved as described above, but also needs to be improved even when the object viewed from the distance measuring device 100 is relatively moved. The points to be improved will be described below with reference to FIG.

例えば、図17に示すように、距離測定装置100に60[km/h]で近づく移動物体(対象物)との距離が10[m]地点で1度目の測距処理(フレーム間処理)が行われたとする。図17(a)は、1度の測距処理に対して、測定回数を5回とした場合の例である。この場合、1回の測定にかかる時間は60[ms]で、1回の測定あたり1[m]だけ対象物が動く(相対的に距離測定装置100に近づく)ため、5[m]間隔でしか対象物との距離を出力できない。一方、図17(b)は、1度の測距処理に対して、測定回数を2回とした場合の例である。この場合、2[m]間隔で対象物との距離を出力することができる。   For example, as shown in FIG. 17, the first distance measurement processing (inter-frame processing) is performed at a distance of 10 m to the moving object (target object) approaching the distance measuring device 100 at 60 [km / h]. Suppose it was done. FIG. 17A shows an example where the number of measurements is five for one distance measurement process. In this case, the time taken for one measurement is 60 [ms], and the object moves by 1 [m] per one measurement (relatively closer to the distance measuring device 100), so at intervals of 5 [m] It can only output the distance to the object. On the other hand, FIG. 17B shows an example in which the number of measurements is two for one distance measurement process. In this case, the distance to the object can be output at 2 [m] intervals.

以上から明らかなように、図17で想定されるような、対象物が近距離(図17では10[m])に存在する移動物体等である場合、対象物が近距離に存在することを速く察知するには、少ない測定回数で繰り返し距離出力を行い、距離情報を更新することが要求される。   As apparent from the above, when the object is a moving object or the like existing at a short distance (10 [m] in FIG. 17) as assumed in FIG. In order to detect quickly, it is required to repeat distance output with a small number of measurements and to update distance information.

そこで、本実施形態では、上述した図16に示す反射光パルスのピーク値と測定回数との相関を利用する。図16に示すグラフから、一定量以上の測距成功率が担保可能なピーク値には、測定回数に差があり、それぞれ最適または好適な測定回数があることを示している。このような反射光パルスのピーク値と測定回数との相関に基づいて、検出パルスのピーク値から測定回数を決定(設定)して、その測定回数により測距処理を行う回数設定フレーム間処理を行う。   Therefore, in the present embodiment, the correlation between the peak value of the reflected light pulse and the number of measurements shown in FIG. 16 described above is used. From the graph shown in FIG. 16, it is indicated that the peak values at which a distance measurement success rate of a certain amount or more can be secured have differences in the number of measurements, and there are optimum or preferred numbers of measurements. The number of times of measurement is determined (set) from the peak value of the detected pulse based on the correlation between the peak value of the reflected light pulse and the number of times of measurement. Do.

図16に示すように、ピーク値が1200[mV]のとき、測距成功率は測定回数が2回でも90[%]以上となり、この場合、測定回数が2回、すなわち、2[m]ごとに距離出力が可能となる。上述の値を基準にして、例えば、ピーク値が1200[mV]以上であれば測定回数を2回とし、1050〜1200[mV]であれば測定回数を3回とし、850〜1050[mV]であれば測定回数を4回とし、600〜850[mV]であれば測定回数を5回とし、600[mV]未満であれば測定回数5回以上の測定回数であるとして、適宜設定する。本実施形態における、以上のような、反射光パルスのピーク値に応じて測定回数を適宜設定して測距処理を行う回数設定フレーム間処理の流れを、以下の図18で説明する。   As shown in FIG. 16, when the peak value is 1200 [mV], the ranging success rate is 90 [%] or more even if the number of measurements is two, and in this case, the number of measurements is two, that is, 2 [m] Distance output becomes possible for each. Based on the above values, for example, if the peak value is 1200 [mV] or more, the number of measurements is two, and if it is 1050 to 1200 [mV], the number of measurements is three, 850 to 1050 [mV] If so, the number of measurements is four, if it is 600 to 850 [mV], the number of measurements is five, and if less than 600 [mV], the number of measurements is set to five or more. The flow of the inter-frame processing for setting the number of times for performing the distance measurement process by appropriately setting the number of measurements according to the peak value of the reflected light pulse as described above in the present embodiment will be described with reference to FIG.

図18は、第1の実施形態に係る距離測定装置の回数設定フレーム間処理の一例を示すフローチャートである。図18を参照しながら、本実施形態に係る距離測定装置100の回数設定フレーム間処理の流れについて説明する。   FIG. 18 is a flowchart showing an example of the process of setting the number of times between frames of the distance measuring device according to the first embodiment. The flow of the process of setting the number of times between frames of the distance measuring device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

<ステップS11>
距離測定装置100の投光部101は、制御部110から出力されるLD駆動信号に従って、レーザ光(射出光パルス)を射出(投光)する。距離測定装置100の光検出部102は、投光部101から射出された射出光パルスが物体で反射された反射光、および、それ以外の光(ノイズ等)を受光することによって検出パルス(検出信号)として検出する。光検出部102は、検出した検出パルス(検出信号)を制御部110および判定部103へ出力する。そして、ステップS12へ移行する。
<Step S11>
The light emitting unit 101 of the distance measuring device 100 emits (projects) laser light (emission light pulse) in accordance with the LD drive signal output from the control unit 110. The light detection unit 102 of the distance measurement device 100 detects a detection pulse (detection) by receiving reflected light that is emitted from the light emitting unit 101 and reflected light reflected by the object, and other light (such as noise). As a signal). The light detection unit 102 outputs the detected detection pulse (detection signal) to the control unit 110 and the determination unit 103. Then, the process proceeds to step S12.

<ステップS12>
距離測定装置100の判定部103は、光検出部102により検出された検出信号の大きさ(例えば、電圧)が所定の閾値を超えたか否かを判定する。閾値を超えた場合(ステップS12:Yes)、ステップS13へ移行し、閾値を超えていない場合(ステップS12:No)、ステップS21へ移行する。
<Step S12>
The determination unit 103 of the distance measurement device 100 determines whether or not the magnitude (for example, voltage) of the detection signal detected by the light detection unit 102 exceeds a predetermined threshold. When the threshold is exceeded (step S12: Yes), the process proceeds to step S13, and when the threshold is not exceeded (step S12: No), the process proceeds to step S21.

<ステップS13>
距離測定装置100の測定回数決定部113によって、測定回数が決定(設定)済みの場合(ステップS13:Yes)、距離測定装置100の計測部104は、判定部103により閾値を超えたと判定された検出信号の受光タイミングを求め、当該受光タイミングと、制御部110からのLD駆動信号の立上りタイミングとに基づいて、物体(対象物)等の往復時間を計測する。計測部104は、時間の計測結果を示す計測データを制御部110へ出力する。そして、ステップS16へ移行する。
<Step S13>
When the number of times of measurement has already been determined (set) by the number-of-measurements determination unit 113 of the distance measurement apparatus 100 (step S13: Yes), the measurement unit 104 of the distance measurement apparatus 100 is determined by the determination unit 103 to exceed the threshold. The light reception timing of the detection signal is obtained, and based on the light reception timing and the rise timing of the LD drive signal from the control unit 110, the reciprocation time of the object (object) is measured. The measurement unit 104 outputs measurement data indicating the measurement result of time to the control unit 110. Then, the process proceeds to step S16.

一方、距離測定装置100の測定回数決定部113によって、測定回数が決定(設定)済みではない場合(ステップS13:No)、ステップS14へ移行する。   On the other hand, when the number of times of measurement has not been determined (set) by the number of times of measurement determination unit 113 of the distance measurement device 100 (step S13: No), the process proceeds to step S14.

<ステップS14>
距離測定装置100の信号情報取得部112は、判定部103により閾値を超えたと判定された検出信号(検出パルス)のピーク値を抽出して取得する。なお、信号情報取得部112によるピーク値の抽出の対象となる検出パルスは、例えば、投光部101から射出光パルスが射出されてから、次に射出光パルスが射出されるまでに光検出部102により検出される1以上の検出パルスのうち、閾値を超えた最もピーク値が高い検出パルスとすればよい。そして、ステップS15へ移行する。
<Step S14>
The signal information acquisition unit 112 of the distance measurement device 100 extracts and acquires the peak value of the detection signal (detection pulse) determined to have exceeded the threshold value by the determination unit 103. Note that the detection pulse that is the target of extraction of the peak value by the signal information acquisition unit 112 is, for example, the light detection unit after the emission light pulse is emitted from the light emission unit 101 until the emission light pulse is next emitted. Among the one or more detection pulses detected by 102, the detection pulse having the highest peak value exceeding the threshold may be used. Then, the process proceeds to step S15.

<ステップS15>
距離測定装置100の測定回数決定部113は、投光部101から射出光パルスが射出されてから、次に射出光パルスが射出されるまでに光検出部102により検出される1以上の検出パルスに対して実行される一連の処理を1測定とし、ヒストグラムを作成するために、信号情報取得部112により取得されたピーク値に基づいて、測定回数を決定(設定)する。この場合、測定回数決定部113は、例えば、上述の図16に示すようなピーク値と測定回数との相関に基づいて、ピーク値から測定回数を決定する。そして、ステップS16へ移行する。
<Step S15>
The number of times of measurement determination unit 113 of the distance measurement device 100 determines one or more detection pulses detected by the light detection unit 102 after the emission light pulse is emitted from the light emission unit 101 until the emission light pulse is next emitted. The number of measurements is determined (set) on the basis of the peak value acquired by the signal information acquisition unit 112 in order to create a histogram by taking a series of processes to be performed for one measurement as one measurement. In this case, the number-of-measurements determination unit 113 determines the number of measurements from the peak value, for example, based on the correlation between the peak value and the number of measurements as shown in FIG. 16 described above. Then, the process proceeds to step S16.

<ステップS16>
距離測定装置100の距離算出部111は、計測部104から受け取った時間についての計測データに基づいて、距離に換算する(距離を算出する)。そして、ステップS17へ移行する。
<Step S16>
The distance calculation unit 111 of the distance measurement device 100 converts the distance into a distance (calculates the distance) based on the measurement data of the time received from the measurement unit 104. Then, the process proceeds to step S17.

<ステップS17>
距離測定装置100のカウント部114は、任意の距離間隔でのヒストグラムを作成するため区切られた距離についての階級に対して、閾値を超えたと判定された検出パルス(検出信号)の個数を、それぞれの階級ごとにカウントする。そして、ステップS18へ移行する。
<Step S17>
The count unit 114 of the distance measuring device 100 sets the number of detection pulses (detection signals) determined to have exceeded the threshold with respect to the class for the distance divided to create a histogram at an arbitrary distance interval. Count by rank of Then, the process proceeds to step S18.

<ステップS18>
測定回数決定部113により決定された測定回数分だけ、距離算出部111による距離の算出、およびカウント部114によるカウント処理の処理が実行された場合(ステップS18:Yes)、ステップS19へ移行し、実行されていない場合(ステップS18:No)、ステップS11へ戻る。
<Step S18>
When the calculation of the distance by the distance calculation unit 111 and the process of the counting process by the counting unit 114 are performed by the number of times of measurement determined by the number of times of measurement determination unit 113 (step S18: Yes), the process proceeds to step S19. If not executed (step S18: No), the process returns to step S11.

<ステップS19>
距離測定装置100の特定部115は、カウント部114によってカウントされた階級ごとカウント値の各測定での合計値(合計個数)が最大の階級に属する検出信号(検出パルス)を、対象物からの反射光信号(反射光パルス)として特定する。また、測定回数決定部113は、決定した測定回数をリセットする。そして、ステップS20へ移行する。
<Step S19>
The identifying unit 115 of the distance measuring device 100 detects the detection signal (detection pulse) belonging to the class having the largest total value (total number) in each measurement of the count value for each class counted by the counting unit 114 from the object. It identifies as a reflected light signal (reflected light pulse). Also, the measurement number determination unit 113 resets the determined number of measurements. Then, the process proceeds to step S20.

<ステップS20>
距離測定装置100の最終距離算出部116は、特定部115により特定された対象物からの各反射光信号(反射光パルス)について、距離算出部111により算出された各距離の平均値を、対象物からの距離として算出する。最終距離算出部116は、算出した対象物からの距離についての距離データを、例えば、通信部122を介して、物体認識データに含めて、ECU200へ送信する。そして、回数設定フレーム間処理が終了する。
<Step S20>
The final distance calculation unit 116 of the distance measurement device 100 targets the average value of the distances calculated by the distance calculation unit 111 for each reflected light signal (reflected light pulse) from the object specified by the specifying unit 115 Calculated as the distance from the object. The final distance calculation unit 116 transmits, to the ECU 200, the distance data on the calculated distance from the target, for example, included in the object recognition data via the communication unit 122. Then, the process of setting the number of times is completed.

<ステップS21>
距離測定装置100の制御部110は、判定部103によって、光検出部102により検出された検出信号の大きさが閾値を超えていない場合、対象物がない、または、他の物体等による衝突等の危険性がないと判断する。そして、ステップS22へ移行する。
<Step S21>
If the magnitude of the detection signal detected by the light detection unit 102 does not exceed the threshold value by the determination unit 103, the control unit 110 of the distance measurement device 100 does not have an object or a collision due to another object or the like It is determined that there is no risk of Then, the process proceeds to step S22.

<ステップS22>
制御部110は、光検出部102から受け取った検出パルスの情報を破棄する。そして、ステップS11へ戻る。
<Step S22>
The control unit 110 discards the information of the detection pulse received from the light detection unit 102. Then, the process returns to step S11.

以上のステップS11〜S22によって、回数設定フレーム間処理が実行され、物体(対象物)までの距離が算出される。   By the above steps S11 to S22, the process of setting the number of frames is executed, and the distance to the object (object) is calculated.

以上のように、本実施形態に係る距離測定装置100は、一定量以上の測距成功率が担保可能なピーク値には、測定回数に差があり、それぞれ最適または好適な測定回数があることを利用し、このような反射光パルスのピーク値と測定回数との相関に基づいて、検出パルスのピーク値から測定回数を決定(設定)して、その測定回数により測距処理を行う回数設定フレーム間処理を行う。すなわち、ピーク値に応じて決定(設定)して測定回数分の各測定において、距離についての階級ごとに閾値を超えた検出パルスをカウントし、各測定での合計値が最大の階級に属する検出信号(検出パルス)を、対象物からの反射光信号(反射光パルス)として特定して、特定された対象物からの各反射光信号(反射光パルス)について、距離算出部111により算出された各距離の平均値を、対象物からの距離として算出する。これによって、ピーク値に応じた最適または好適な測定回数により、対象物からの反射光の検出信号と、ノイズとを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる。   As described above, in the distance measuring device 100 according to the present embodiment, there is a difference in the number of times of measurement between the peak values at which the distance measurement success rate of a certain amount or more can be secured. The number of measurements is determined (set) from the peak value of the detected pulse based on the correlation between the peak value of the reflected light pulse and the number of measurements, and the number of times of distance measurement processing is set according to the number of measurements. Perform inter-frame processing. That is, in each measurement for the number of measurements determined (set) according to the peak value, detection pulses exceeding the threshold are counted for each class of distance, and the total value in each measurement belongs to the largest class The signal (detection pulse) is specified as a reflected light signal (reflected light pulse) from the object, and the distance calculation unit 111 calculates each reflected light signal (reflected light pulse) from the specified object. The average value of each distance is calculated as the distance from the object. Thereby, the detection signal of the reflected light from the object and the noise can be accurately distinguished by the optimum or suitable number of times of measurement according to the peak value, and the accuracy of the measurement of the distance to the object can be improved. .

また、長距離下における対象物の測距、反射率が低い対象物に対する測距、または西日等の外乱光が強い環境下での対象物の測距のように、対象物からの反射光パルスの大きさに対してノイズの大きさが無視できない程度に大きい状況において、状況に応じた測定回数を設定するので、反射光パルスを検出するための閾値を低く設定しても、ノイズと反射光パルスとを高い精度で判別することができる。   Also, the reflected light from the object such as distance measurement of the object under a long distance, distance measurement for an object with low reflectance, or distance measurement of an object under a strong ambient light such as a west sun In a situation where the magnitude of the noise is not negligible with respect to the magnitude of the pulse, the number of measurements is set according to the situation, so even if the threshold for detecting the reflected light pulse is set low, noise and reflection Optical pulses can be discriminated with high accuracy.

(変形例1)
図19は、第1の実施形態の変形例1においてピーク値と相関のある信号波形幅を説明する図である。図20は、第1の実施形態の変形例1での信号波形幅とピーク値との関係を示す図である。図19および図20を参照しながら、本実施形態の変形例1の信号波形幅とピーク値との相関を利用した処理について説明する。
(Modification 1)
FIG. 19 is a diagram for explaining the signal waveform width correlated with the peak value in the modification 1 of the first embodiment. FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the signal waveform width and the peak value in Modification 1 of the first embodiment. The process using the correlation between the signal waveform width and the peak value according to the modification 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 19 and 20.

図19では、閾値(第1閾値)を超えた検出信号の立上りの時間(立上り時間tr)と、立下りの時間(立下り時間tf)との時間幅である信号波形幅Δtの大きさを示している。そして、図20は、閾値が170[mV]としたときに、信号波形幅Δtと、検出信号(検出パルス)のピーク値との関係の一例を示したグラフである。図20に示すグラフから、信号波形幅Δtが大きくなるにつれてピーク値も大きくなっていることがわかる。   In FIG. 19, the magnitude of the signal waveform width Δt, which is the time width between the rise time (rise time tr) of the detection signal exceeding the threshold (first threshold) and the fall time (fall time tf) It shows. FIG. 20 is a graph showing an example of the relationship between the signal waveform width Δt and the peak value of the detection signal (detection pulse) when the threshold is 170 [mV]. From the graph shown in FIG. 20, it can be seen that the peak value also increases as the signal waveform width Δt increases.

以上のことから、本変形例では、図20に示すような信号波形幅Δtとピーク値との相関、および、上述の図16に示した反射光パルスのピーク値と測定回数との相関を利用し、信号波形幅Δtから測定回数を決定(設定)して、その測定回数により測距処理を行う回数設定フレーム間処理を行う。例えば、信号波形幅Δtが55[ns]以上であれば、ピーク値が1200[mV]以上となり、測定回数を2回に決定(設定)する。同様に、信号波形幅Δtが45〜55[ns]であれば、測定回数を3回、信号波形幅Δtが40〜45[ns]であれば、測定回数を4回、信号波形幅Δtが40[ns]未満であれば、測定回数を5回以上というように適宜決定(設定)する。   From the above, in this modification, the correlation between the signal waveform width Δt and the peak value as shown in FIG. 20 and the correlation between the peak value of the reflected light pulse and the number of measurements shown in FIG. Then, the number of times of measurement is determined (set) from the signal waveform width Δt, and a process of setting the number of times of distance measurement is performed according to the number of times of measurement. For example, if the signal waveform width Δt is 55 [ns] or more, the peak value becomes 1200 [mV] or more, and the number of measurements is determined (set) twice. Similarly, if the signal waveform width Δt is 45 to 55 [ns], the number of measurements is three times, and if the signal waveform width Δt is 40 to 45 [ns], the number of measurements is four times and the signal waveform width Δt is If it is less than 40 [ns], the number of measurements is appropriately determined (set) such as five times or more.

具体的には、信号情報取得部112は、光検出部102により検出された検出信号のうち、判定部103により閾値を超えたと判定された検出信号(検出パルス)の信号波形幅Δt(第2波形幅、検出パルスに関する情報の一例)を抽出して取得する。そして、測定回数決定部113は、信号波形幅Δtからピーク値を求め、当該ピーク値に基づいて、測定回数を決定(設定)する。なお、信号波形幅Δtからピーク値を求めるのは、測定回数決定部113ではなく、信号情報取得部112が行うものとしてもよい。   Specifically, of the detection signals detected by the light detection unit 102, the signal information acquisition unit 112 determines the signal waveform width Δt of the detection signal (detection pulse) determined to have exceeded the threshold value by the determination unit 103 (second The waveform width and an example of information on the detection pulse are extracted and acquired. Then, the number-of-measurements determination unit 113 obtains a peak value from the signal waveform width Δt, and determines (sets) the number of measurements based on the peak value. The determination of the peak value from the signal waveform width Δt may be performed by the signal information acquisition unit 112 instead of the measurement number determination unit 113.

なお、図19では、閾値を超えた検出信号について、閾値におけるパルス幅を信号波形幅Δtとしているが、これに限定されるものではなく、例えば、閾値から所定値だけ上側または下側の位置におけるパルス幅を信号波形幅Δtとしてもよい。   In FIG. 19, the pulse width at the threshold is set as the signal waveform width Δt for the detection signal exceeding the threshold, but it is not limited to this. For example, at a position above or below the threshold by a predetermined value The pulse width may be the signal waveform width Δt.

以上のように、検出信号のパルス幅(信号波形幅Δt)に応じて測定回数を決定して、回数設定フレーム間処理を行うものとしてもよい。これによって、検出信号のパルス幅(信号波形幅Δt)に応じた最適または好適な測定回数により、対象物からの反射光の検出信号と、ノイズとを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる。   As described above, the number of times of measurement may be determined according to the pulse width (signal waveform width Δt) of the detection signal, and the process of setting the number of times between frames may be performed. As a result, the detection signal of the reflected light from the object and the noise can be accurately distinguished by the optimum or preferred number of measurements according to the pulse width of the detection signal (signal waveform width Δt), and the distance to the object The accuracy of the measurement can be improved.

(変形例2)
図21は、第1の実施形態の変形例2において検出信号が複数の閾値のうちどの閾値を超えたかについて説明する図である。図21を参照しながら、本実施形態の変形例2の検出パルスがどの閾値を超えたかによって測定回数を決定する処理について説明する。
(Modification 2)
FIG. 21 is a diagram for explaining which of a plurality of threshold values the detection signal has exceeded in the second modification of the first embodiment. The process of determining the number of times of measurement depending on which threshold the detection pulse of the modification 2 of the present embodiment exceeds will be described with reference to FIG.

図21では、検出信号(検出パルス)に対する閾値判定のために、例えば、4つの閾値Vth1〜Vth4を設けた例を示している。このように、複数の閾値を設け、検出信号がどの閾値を超えたかを判定することによって、ピーク値を見積もることができ、その判定結果によって測定回数を決定(設定)することができる。そして、その決定(設定)した測定回数により測距処理を行う回数設定フレーム間処理を行う。   FIG. 21 illustrates an example in which, for example, four threshold values Vth1 to Vth4 are provided to determine the threshold value for the detection signal (detection pulse). As described above, the peak value can be estimated by providing a plurality of threshold values and determining which threshold value the detection signal exceeds, and the number of measurements can be determined (set) according to the determination result. Then, according to the determined number of times of measurement (number of times), the inter-frame process is performed for setting the number of times of distance measurement.

例えば、図21において、4つの閾値Vth1〜Vth4を、それぞれ170[mV]、850[mV]、1050[mV]、1200[mV]とすると、以下の(表1)に示すように、検出信号がどの閾値を超えたかによって測定回数を決定することができる。   For example, in FIG. 21, assuming that four threshold values Vth1 to Vth4 are respectively 170 [mV], 850 [mV], 1050 [mV] and 1200 [mV], as shown in (Table 1) below, detection signals The number of measurements can be determined depending on which threshold the

Figure 2019074375
Figure 2019074375

図21および(表1)に示すように、超えた閾値が閾値Vth3である場合、ピーク値は閾値Vth3の1050[mV]から閾値Vth4の1200[mV]の間にピークが存在するので、一定以上の測距成功率を担保するための測定回数は3回であると判断することができる。   As shown in FIG. 21 and (Table 1), when the exceeded threshold is the threshold Vth3, the peak value is constant because there is a peak between 1050 [mV] of the threshold Vth3 and 1200 [mV] of the threshold Vth4. It can be determined that the number of measurements for securing the above ranging success rate is three.

具体的には、信号情報取得部112は、光検出部102により検出された検出信号のうち、判定部103により閾値(例えば、閾値Vth1)を超えたと判定された検出信号(検出パルス)について、どの閾値を超えたかの情報(検出パルスに関する情報の一例)を取得する。そして、測定回数決定部113は、検出信号がどの閾値を超えたかの情報に基づいて、測定回数を決定(設定)する。   Specifically, of the detection signals detected by the light detection unit 102, the signal information acquisition unit 112 detects a detection signal (detection pulse) determined by the determination unit 103 as exceeding the threshold (for example, the threshold Vth1). Information on which threshold is exceeded (an example of information on a detected pulse) is acquired. Then, the number of times of measurement determination unit 113 determines (sets) the number of times of measurement based on information on which threshold the detection signal has exceeded.

以上のように、検出信号が複数の閾値のうちどの閾値を超えたかに応じて測定回数を決定して、回数設定フレーム間処理を行うものとしてもよい。これによって、検出信号が複数の閾値のうちどの閾値を超えたかに応じた最適または好適な測定回数により、対象物からの反射光の検出信号と、ノイズとを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる。なお、図21および(表1)は、変形例での一例であり、閾値の個数は4つに限定されるものではなく、また、各閾値の値は上述の値とは異なる値であってもよい。   As described above, the number of times of measurement may be determined according to which of the plurality of thresholds the detection signal has exceeded, and the process of setting the number of times between frames may be performed. As a result, the detection signal of the reflected light from the object and the noise can be accurately distinguished by the optimum or preferred number of times of measurement depending on which of the plurality of thresholds the detection signal has exceeded. The accuracy of distance measurement can be improved. Note that FIG. 21 and (Table 1) are an example in the modified example, the number of threshold values is not limited to four, and each threshold value is a value different from the above-mentioned value It is also good.

なお、図21に示した例では複数の閾値のうちどの閾値を超えたかによってピーク値を見積もる動作について説明したが、閾値を超えた個数に応じてピーク値を見積もることも可能である。この場合、当該個数に応じて、測定回数を決定することができる。   Although the example shown in FIG. 21 has described the operation of estimating the peak value depending on which of the plurality of threshold values is exceeded, it is also possible to estimate the peak value according to the number of the threshold values. In this case, the number of measurements can be determined according to the number.

(変形例3)
図22は、第1の実施形態の変形例3においてピーク値と相関のある2つの閾値をそれぞれ超えた2つの時点の傾きを説明する図である。図23は、第1の実施形態の変形例3での2つの閾値をそれぞれ超えた2つの時点の傾きと、ピーク値との関係を示す図である。図22および図23を参照しながら、本実施形態の変形例3における2つの閾値をそれぞれ超えた2つの時点の傾きと、ピーク値との相関を利用した処理について説明する。
(Modification 3)
FIG. 22 is a diagram for explaining inclinations of two time points which respectively exceed two threshold values correlated with the peak value in the modification 3 of the first embodiment. FIG. 23 is a diagram showing a relationship between slopes at two points in time when the two threshold values are exceeded in the third modification of the first embodiment, and a peak value. A process using correlation between peak values and slopes at two points in time when the two threshold values are exceeded in the third modification of the embodiment will be described with reference to FIGS. 22 and 23.

図22では、閾値170[mV]、350[mV]を超えたそれぞれの検出信号の立上り時間(立上り時間tr1、tr2)の2点の傾きを示している。そして、図23は、閾値170[mV]、350[mV]の2つの閾値を超えた際の、2つの閾値をそれぞれ超えた2つの時点の傾きと、ピーク値との関係の一例を示したグラフである。図23に示すグラフから、2つの時点の傾きが大きくなるにつれてピーク値も大きくなっていることがわかる。   FIG. 22 shows the slopes at two points of rise time (rise time tr1, tr2) of each detection signal exceeding the thresholds 170 [mV] and 350 [mV]. And FIG. 23 showed an example of the relationship of the inclination of two time points which exceeded each two threshold when the two threshold of 170 [mV] and 350 [mV] were exceeded, and a peak value. It is a graph. It can be seen from the graph shown in FIG. 23 that as the slopes at two time points increase, the peak value also increases.

以上のことから、本変形例では、図23に示すような2つの閾値をそれぞれ超えた2つの時点の傾きと、ピーク値との相関、および、上述の図16に示した反射光パルスのピーク値と測定回数との相関を利用し、2つの閾値をそれぞれ超えた2つの時点の傾きから測定回数を決定(設定)して、その測定回数により測距処理を行う回数設定フレーム間処理を行う。例えば、傾きが5.3[mV/ns]以上であれば、ピーク値が1200[mV]以上となり、測定回数を2回に決定(設定)する。同様に、傾きが5.0〜5.3[mV/ns]であれば測定回数を4回、傾きが3.5〜5.0[mV/ns]であれば測定回数を5回、傾きが3.5[mV/ns]未満であれば測定回数を5回以上というように適宜決定(設定)する。   From the above, in this modification, as shown in FIG. 23, the slopes of two time points respectively exceeding the two threshold values, the correlation with the peak value, and the peak of the reflected light pulse shown in FIG. Using the correlation between the value and the number of measurements, determine (set) the number of measurements from the slope of the two points that each exceeded two threshold values, and perform inter-frame processing for setting the number of times ranging processing is performed according to the number of measurements . For example, if the slope is 5.3 [mV / ns] or more, the peak value becomes 1200 [mV] or more, and the number of measurements is determined (set) twice. Similarly, if the slope is 5.0 to 5.3 [mV / ns], the number of measurements is four, if the slope is 3.5 to 5.0 [mV / ns], the number of measurements is five, the slope If is less than 3.5 [mV / ns], the number of measurements is appropriately determined (set) such as five times or more.

具体的には、信号情報取得部112は、光検出部102により検出された検出信号のうち、判定部103により閾値を超えたと判定された検出信号(検出パルス)について、2つの閾値をそれぞれ超えた2つの時点の傾き(検出パルスに関する情報の一例)を求めて取得する。そして、測定回数決定部113は、2つの閾値をそれぞれ超えた2つの時点の傾きからピーク値を求め、当該ピーク値に基づいて、測定回数を決定(設定)する。なお、2つの閾値をそれぞれ超えた2つの時点の傾きからピーク値を求めるのは、測定回数決定部113ではなく、信号情報取得部112が行うものとしてもよい。   Specifically, of the detection signals detected by the light detection unit 102, the signal information acquisition unit 112 exceeds two thresholds for the detection signal (detection pulse) determined to have exceeded the threshold by the determination unit 103. The slopes at two points in time (an example of the information on the detection pulse) are obtained and acquired. Then, the number-of-measurements determination unit 113 obtains peak values from the slopes of the two points when the two thresholds are respectively exceeded, and determines (sets) the number of measurements based on the peak values. The determination of the peak value from the slopes at two points in time when the two threshold values are exceeded may be performed by the signal information acquisition unit 112 instead of the measurement number determination unit 113.

なお、判定部103が用いる閾値は、信号情報取得部112が用いる2つの閾値のうちいずれかと一致するものとしてもよく、2つの閾値とは異なる閾値であってもよい。   Note that the threshold used by the determination unit 103 may match either of the two thresholds used by the signal information acquisition unit 112, or may be a threshold different from the two thresholds.

以上のように、検出信号の2つの閾値をそれぞれ超えた2つの時点の傾きに応じて測定回数を決定して、回数設定フレーム間処理を行うものとしてもよい。これによって、検出信号の2つの閾値をそれぞれ超えた2つの時点の傾きに応じた最適または好適な測定回数により、対象物からの反射光の検出信号と、ノイズとを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる。   As described above, the number of times of measurement may be determined according to the inclination of two points in time when the two threshold values of the detection signal are respectively exceeded, and the process of setting the number of times between frames may be performed. By this, the detection signal of the reflected light from the object and the noise can be accurately distinguished by the optimum or preferred number of times of measurement depending on the inclination of two time points respectively exceeding the two threshold values of the detection signal. The accuracy of the distance measurement can be improved.

(変形例4)
図24は、第1の実施形態の変形例4においてピーク値と相関のある2つの閾値での信号波形幅の差を説明する図である。図25は、第1の実施形態の変形例4での2つの閾値での信号波形幅の差と、ピーク値との関係を示す図である。図24および図25を参照しながら、本実施形態の変形例4における2つの閾値におけるそれぞれの信号波形幅の差と、ピーク値との相関を利用した処理について説明する。
(Modification 4)
FIG. 24 is a diagram for explaining the difference in the signal waveform width at two threshold values that are correlated with the peak value in Modification 4 of the first embodiment. FIG. 25 is a diagram showing a relationship between a difference between signal waveform widths at two threshold values and a peak value in Modification 4 of the first embodiment. The process using the correlation between the difference between the signal waveform widths of the two threshold values and the peak value in the fourth modification of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 24 and 25.

図24では、2つの閾値170[mV]、350[mV]をそれぞれ超えた検出信号において、2つの閾値それぞれでの信号波形幅Δt1、Δt2を示している。そして、図25は、2つの閾値170[mV]、350[mV]をそれぞれ超えた検出信号における2つの閾値それぞれでの信号波形幅Δt1、Δt2の差と、ピーク値との関係の一例を示したグラフである。図25に示すグラフから、2つの閾値それぞれでの信号波形幅Δt1、Δt2の差が大きくなるにつれてピーク値が小さくなるなっていることがわかる。   FIG. 24 shows the signal waveform widths Δt1 and Δt2 at the two threshold values in the detection signal that exceeds the two threshold values 170 [mV] and 350 [mV]. FIG. 25 shows an example of the relationship between the peak value and the difference between the signal waveform widths Δt1 and Δt2 at each of the two thresholds in the detection signal exceeding the two thresholds of 170 [mV] and 350 [mV]. It is a graph. It can be seen from the graph shown in FIG. 25 that the peak value decreases as the difference between the signal waveform widths Δt1 and Δt2 at each of the two threshold values increases.

以上のことから、本変形例では、図25に示すような2つの閾値それぞれでの信号波形幅Δt1、Δt2の差と、ピーク値との相関、および、上述の図16に示した反射光パルスのピーク値と測定回数との相関を利用し、2つの閾値それぞれでの信号波形幅Δt1、Δt2の差から測定回数を決定(設定)して、その測定回数により測距処理を行う回数設定フレーム間処理を行う。例えば、2つの信号波形幅の差が5.0[ns]未満であれば、ピーク値が1200[mV]以上となり、測定回数を2回に決定する。同様に、2つの信号波形幅の差が5.0〜6.9[ns]であれば測定回数を3回、6.9〜8.3[ns]であれば測定回数を4回、8.3[ns]以上であれば測定回数を5回以上というように適宜決定(設定)する。   From the above, in this modification, the correlation between the difference between the signal waveform widths Δt1 and Δt2 at each of the two threshold values as shown in FIG. 25 and the peak value, and the reflected light pulse shown in FIG. The number of frames for performing ranging processing according to the number of measurements by determining (setting) the number of measurements from the difference between the signal waveform widths Δt1 and Δt2 at each of the two thresholds using the correlation between the peak value of the Perform inter-process. For example, if the difference between the two signal waveform widths is less than 5.0 [ns], the peak value becomes 1200 [mV] or more, and the number of measurements is determined to be two. Similarly, if the difference between the two signal waveform widths is 5.0 to 6.9 [ns], the number of measurements is 3 times, and if the difference is 6.9 to 8.3 [ns], the number of measurements is 4 times, 8 If it is 3 [ns] or more, the number of measurements is appropriately determined (set) such as 5 or more.

具体的には、信号情報取得部112は、光検出部102により検出された検出信号のうち、判定部103により閾値を超えたと判定された検出信号(検出パルス)について、2つの閾値それぞれでの信号波形幅Δt1、Δt2の差(検出パルスに関する情報の一例)を求めて取得する。そして、測定回数決定部113は、2つの閾値それぞれでの信号波形幅Δt1、Δt2の差からピーク値を求め、当該ピーク値に基づいて、測定回数を決定(設定)する。なお、2つの閾値それぞれでの信号波形幅Δt1、Δt2の差からピーク値を求めるのは、測定回数決定部113ではなく、信号情報取得部112が行うものとしてもよい。   Specifically, of the detection signals detected by the light detection unit 102, the signal information acquisition unit 112 determines, with respect to each of the two threshold values, a detection signal (detection pulse) determined by the determination unit 103 to have exceeded the threshold. The difference between the signal waveform widths Δt1 and Δt2 (an example of the information related to the detection pulse) is obtained and acquired. Then, the number-of-measurements determination unit 113 obtains a peak value from the difference between the signal waveform widths Δt1 and Δt2 at each of the two threshold values, and determines (sets) the number of measurements based on the peak value. The determination of the peak value from the difference between the signal waveform widths Δt1 and Δt2 for each of the two threshold values may be performed by the signal information acquisition unit 112 instead of the measurement count determination unit 113.

なお、判定部103が用いる閾値は、信号情報取得部112が用いる2つの閾値のうちいずれかと一致するものとしてもよく、2つの閾値とは異なる閾値であってもよい。   Note that the threshold used by the determination unit 103 may match either of the two thresholds used by the signal information acquisition unit 112, or may be a threshold different from the two thresholds.

以上のように、検出信号の2つの閾値それぞれでの信号波形幅Δt1、Δt2の差に応じて測定回数を決定して、回数設定フレーム間処理を行うものとしてもよい。これによって、検出信号の2つの閾値それぞれでの信号波形幅Δt1、Δt2の差に応じた最適または好適な測定回数により、対象物からの反射光の検出信号と、ノイズとを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる。   As described above, the number of times of measurement may be determined according to the difference between the signal waveform widths Δt1 and Δt2 at each of the two threshold values of the detection signal, and the process of setting the number of times between frames may be performed. By this, the detection signal of the reflected light from the object and the noise can be accurately distinguished by the optimum or preferred number of measurements according to the difference between the signal waveform widths Δt1 and Δt2 at each of the two threshold values of the detection signal. The accuracy of the measurement of the distance to the object can be improved.

(変形例5)
図26は、第1の実施形態の変形例5において走査画角ごとに測定回数を設定することを説明する図である。図26を参照しながら、本実施形態の変形例5における走査画角ごとに測定回数を決定(設定)する処理について説明する。
(Modification 5)
FIG. 26 is a view for explaining setting of the number of measurements for each scanning angle of view in the fifth modification of the first embodiment. A process of determining (setting) the number of measurements for each scanning angle of view in the fifth modification of the present embodiment will be described with reference to FIG.

図26においては、図2で上述した有効走査領域で規定される走査画角の範囲(図26の例では、0〜140度)内で、物体の距離が検出可能な空間範囲を「検出範囲」として示している。図26の例では、この検出範囲内に距離測定装置100との距離がそれぞれ異なる2つの対象物A、Bが存在しているものとする。対象物Aについては、走査画角が55度の方向に存在し、対象物Bについては、対象物Aが存在する方向とは異なる走査画角80度の方向に存在しているものとする。そして、対象物Aからの反射光パルス(検出パルス)のピーク値が1100[mV]であり、対象物Bからの反射光パルス(検出パルス)のピーク値が700[mV]であったものとする。この場合、走査画角55度に存在する対象物Aについては、ピーク値が850〜1050[mV]の範囲に存在するので、上述の図16の関係から測定回数を4回と決定(設定)し、走査画角80度に存在する対象物Bについては、ピーク値が600〜850[mV]の範囲に存在するので、測定回数を5回に決定(設定)する。   In FIG. 26, the detection range “the detection range within which the distance of the object can be detected within the range of scanning angle of view (0 to 140 degrees in the example of FIG. 26) defined in the effective scanning region described above in FIG. It shows as ". In the example of FIG. 26, it is assumed that two objects A and B having different distances from the distance measuring device 100 exist in this detection range. For the object A, the scanning angle of view is in the direction of 55 degrees, and for the object B, it is assumed that the direction of scanning angle of view different from the direction in which the object A is present is 80 degrees. And the peak value of the reflected light pulse (detection pulse) from the object A is 1100 [mV], and the peak value of the reflected light pulse (detection pulse) from the object B is 700 [mV] Do. In this case, for the object A present at a scanning angle of view of 55 degrees, the peak value is in the range of 850 to 1050 [mV], so the number of measurements is determined to be four from the relationship of FIG. For the object B present at a scanning angle of view of 80 degrees, the peak value is in the range of 600 to 850 [mV], so the number of measurements is determined (set) five times.

具体的には、信号情報取得部112は、光検出部102から検出信号(検出パルス)の走査画角の情報をさらに受信し、光検出部102により検出された検出信号のうち、判定部103により閾値を超えたと判定された検出信号(検出パルス)のピーク値を抽出して取得する。この場合、信号情報取得部112は、抽出した検出信号のピーク値を、当該検出信号の走査画角に対応付ける。そして、測定回数決定部113は、信号情報取得部112により取得されたピーク値に基づいて、当該ピーク値に対応する走査画角に関連付けて測定回数を決定(設定)する。すなわち、本変形例では、検出信号の走査画角ごとに測定回数を決定(設定)して、その測定回数により測距処理を行う回数設定フレーム間処理を行う。   Specifically, the signal information acquisition unit 112 further receives information on the scanning angle of view of the detection signal (detection pulse) from the light detection unit 102, and the determination unit 103 among the detection signals detected by the light detection unit 102. The peak value of the detection signal (detection pulse) determined to have exceeded the threshold value is extracted and acquired. In this case, the signal information acquisition unit 112 associates the peak value of the extracted detection signal with the scanning angle of view of the detection signal. Then, based on the peak value acquired by the signal information acquisition unit 112, the measurement number determination unit 113 determines (sets) the measurement number in association with the scanning angle of view corresponding to the peak value. That is, in this modification, the number of times of measurement is determined (set) for each scanning angle of view of the detection signal, and the number of times setting interframe processing is performed to perform the distance measurement process according to the number of times of measurement.

以上のように、検出信号の走査画角ごとに測定回数を決定して、回数設定フレーム間処理を行うものとしてもよい。これによって、検出信号の走査画角ごとに決定した最適または好適な測定回数により、それぞれの走査画角ごとに、対象物からの反射光の検出信号と、ノイズとを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる。   As described above, the number of times of measurement may be determined for each scanning angle of view of the detection signal, and the process of setting the number of times between frames may be performed. Thereby, the detection signal of the reflected light from the object and the noise are accurately distinguished for each scanning angle of view by the optimum or preferred number of times of measurement determined for each scanning angle of view of the detection signal. The accuracy of the distance measurement can be improved.

なお、本変形例のような検出信号の走査画角ごとに測定回数を決定する処理は、上述の変形例1〜4のそれぞれに適用することも可能である。   The process of determining the number of measurements for each scanning angle of view of the detection signal as in this modification can be applied to each of the above-described modifications 1 to 4.

[第2の実施形態]
第2の実施形態に係る距離測定装置について、第1の実施形態に係る距離測定装置100と相違する点を中心に説明する。第1の実施形態では、反射光パルスのピーク値と測定回数との相関に基づいて、検出パルスのピーク値から測定回数を決定(設定)して、その測定回数により測距処理を行う回数設定フレーム間処理について説明した。本実施形態では、所定の測定回数の各測定において検出された検出パルスのパルス幅の標準偏差に基づいて、対象物からの反射光パルスを特定する処理について説明する。なお、本実施形態に係る距離測定装置の全体構成、投光光学系、受光光学系および同期系の概略構成は、第1の実施形態で説明した構成と同様である。
Second Embodiment
The distance measurement device according to the second embodiment will be described focusing on differences from the distance measurement device 100 according to the first embodiment. In the first embodiment, the number of measurements is determined (set) from the peak value of the detected pulse based on the correlation between the peak value of the reflected light pulse and the number of measurements, and the number of times distance measurement processing is performed according to the number of measurements. The interframe processing has been described. In the present embodiment, a process of identifying a reflected light pulse from an object based on a standard deviation of pulse widths of detection pulses detected in each measurement of a predetermined number of times of measurement will be described. The overall configuration of the distance measuring device according to the present embodiment, and the schematic configurations of the light projecting optical system, the light receiving optical system, and the synchronization system are the same as the configurations described in the first embodiment.

(距離測定装置の機能ブロックの構成)
図27は、第2の実施形態に係る距離測定装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。図27を参照しながら、本実施形態に係る距離測定装置100aの機能ブロックの構成について説明する。
(Configuration of functional block of distance measuring device)
FIG. 27 is a view showing an example of a functional block configuration of the distance measuring device according to the second embodiment. The configuration of functional blocks of the distance measuring device 100a according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図27に示すように、本実施形態に係る距離測定装置100aは、投光部101と、光検出部102と、判定部103と、計測部104と、制御部110aと、記憶部121と、通信部122と、を有する。なお、図27に示す投光部101、光検出部102、判定部103、計測部104、記憶部121および通信部122の機能は、それぞれ第1の実施形態で説明した機能と同様である。   As shown in FIG. 27, the distance measuring device 100 a according to the present embodiment includes a light projecting unit 101, a light detecting unit 102, a determining unit 103, a measuring unit 104, a control unit 110 a, and a storage unit 121. And a communication unit 122. The functions of the light emitting unit 101, the light detecting unit 102, the determining unit 103, the measuring unit 104, the storage unit 121, and the communication unit 122 illustrated in FIG. 27 are the same as those described in the first embodiment.

制御部110aは、距離測定装置100aの動作全体を制御する機能部である。制御部110aは、図27に示すように、距離算出部111(第1算出部)と、信号情報取得部112a(第2取得部)と、カウント部114と、標準偏差算出部117(第3算出部)と、特定部115aと、最終距離算出部116(第2算出部)と、を有する。制御部110aは、図1に示す制御部46によって実現される。なお、距離算出部111、カウント部114および最終距離算出部116の機能は、それぞれ第1の実施形態で説明した機能と同様である。   The control unit 110a is a functional unit that controls the entire operation of the distance measurement device 100a. As shown in FIG. 27, the control unit 110a includes a distance calculation unit 111 (first calculation unit), a signal information acquisition unit 112a (second acquisition unit), a count unit 114, and a standard deviation calculation unit 117 (third). A calculation unit), a specification unit 115a, and a final distance calculation unit 116 (second calculation unit). The control unit 110a is realized by the control unit 46 shown in FIG. The functions of the distance calculation unit 111, the count unit 114, and the final distance calculation unit 116 are the same as those described in the first embodiment.

信号情報取得部112aは、光検出部102により検出された検出信号のうち、判定部103により閾値を超えたと判定された検出信号(検出パルス)のパルス幅(第1波形幅)を抽出して取得する機能部である。ここで、パルス幅とは、例えば、上述の図13に示すように、閾値を超えた検出信号(検出パルス)における当該閾値における幅(図13に示す例では、ショットノイズに係る検出パルスのパルス幅を「ショットノイズ幅」と示し、対象物の反射光パルスのパルス幅を「ターゲットピーク幅」と示している)とする。なお、図13では、閾値を超えた検出信号について、閾値における検出パルスの幅をパルス幅としているが、これに限定されるものではなく、例えば、閾値から所定値だけ上側または下側の位置における検出パルスの幅をパルス幅としてもよい。   The signal information acquisition unit 112 a extracts the pulse width (first waveform width) of the detection signal (detection pulse) determined to have exceeded the threshold value by the determination unit 103 among the detection signals detected by the light detection unit 102. It is a functional unit to acquire. Here, the pulse width is, for example, as shown in FIG. 13 described above, a width at the threshold (in the example shown in FIG. 13, the pulse of the detection pulse related to shot noise) in the detection signal (detection pulse) exceeding the threshold. The width is shown as "shot noise width", and the pulse width of the reflected light pulse of the object is shown as "target peak width". In FIG. 13, regarding the detection signal exceeding the threshold, the width of the detection pulse at the threshold is taken as the pulse width, but it is not limited to this. For example, at a position above or below the threshold by a predetermined value The width of the detection pulse may be the pulse width.

標準偏差算出部117は、カウント部114によってカウントされた階級ごとのカウント値の各測定での合計値(合計個数)が最も多いすべての階級に対応するパルス幅の標準偏差(ばらつきを示す値の一例)をそれぞれ算出する機能部である。   The standard deviation calculation unit 117 calculates the standard deviation of the pulse width (value indicating variation) corresponding to all the classes having the largest total value (total number) in each measurement of the count value of each class counted by the counting section 114. It is a functional part which calculates an example), respectively.

特定部115aは、カウント部114によってカウントされた階級ごとのカウント値の各測定での合計値(合計個数)が最も多い階級のうち、標準偏差が所定値(例えば、「1」)以下であり、かつ、各標準偏差のうち最も小さい階級に属する検出信号(検出パルス)を、対象物からの反射光信号(反射光パルス)として特定する機能部である。   The identifying unit 115a determines that the standard deviation is equal to or less than a predetermined value (for example, “1”) in the class having the largest total value (total number) in each measurement of the count value of each class counted by the counting unit 114. And it is a functional part which specifies a detection signal (detection pulse) belonging to the smallest class among each standard deviation as a reflected light signal (reflected light pulse) from an object.

上述の距離算出部111、信号情報取得部112a、カウント部114、標準偏差算出部117、特定部115aおよび最終距離算出部116は、例えば、制御部110aが記憶部121に記憶されたソフトウェアであるプログラムを読み出して実行することによって実現される。なお、距離算出部111、信号情報取得部112a、カウント部114、標準偏差算出部117、特定部115aおよび最終距離算出部116の一部または全部は、ソフトウェアであるプログラムではなく、FPGAまたはASIC等のハードウェア回路によって実現されてもよい。   The above-described distance calculation unit 111, signal information acquisition unit 112a, count unit 114, standard deviation calculation unit 117, identification unit 115a, and final distance calculation unit 116 are, for example, software whose control unit 110a is stored in storage unit 121. It is realized by reading and executing a program. A part or all of the distance calculation unit 111, the signal information acquisition unit 112a, the count unit 114, the standard deviation calculation unit 117, the specification unit 115a, and the final distance calculation unit 116 is not a program as software but an FPGA or ASIC May be realized by the following hardware circuit.

なお、図27に示す距離測定装置100aの、投光部101、光検出部102、判定部103、計測部104、制御部110a(距離算出部111、信号情報取得部112a、カウント部114、標準偏差算出部117、特定部115aおよび最終距離算出部116)、記憶部121および通信部122は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図27に示す距離測定装置100aで独立した機能部として図示した複数の機能部を、1つの機能部として構成してもよい。一方、図27に示す距離測定装置100aで1つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。   Note that the light emitting unit 101, the light detecting unit 102, the determining unit 103, the measuring unit 104, and the control unit 110a (the distance calculating unit 111, the signal information acquiring unit 112a, the counting unit 114, and the standard of the distance measuring device 100a illustrated in FIG. The deviation calculating unit 117, the specifying unit 115a, and the final distance calculating unit 116), the storage unit 121, and the communication unit 122 conceptually show functions, and the present invention is not limited to such a configuration. For example, a plurality of functional units illustrated as independent functional units in the distance measurement device 100a illustrated in FIG. 27 may be configured as one functional unit. On the other hand, the function of one functional unit in the distance measuring device 100a shown in FIG. 27 may be divided into a plurality of units and configured as a plurality of functional units.

また、図27では、距離測定装置100aが有する主要な機能部が示されているものであり、距離測定装置100aが有する機能は、これらに限定されるものではない。   Further, FIG. 27 illustrates the main functional units of the distance measuring device 100a, and the functions of the distance measuring device 100a are not limited to these.

(物体までの実距離と、ピーク値およびショットノイズとの関係)
図28は、物体までの実距離と、反射光パルスのピーク値およびショットノイズとの関係の一例を示し、閾値の大小による測距性能の相違を説明する図である。図28を参照しながら、物体(対象物)までの実距離と、反射光パルスのピーク値(電圧)およびショットノイズとの関係について説明する。
(Relationship between the actual distance to the object and the peak value and shot noise)
FIG. 28 shows an example of the relationship between the actual distance to the object, the peak value of the reflected light pulse and the shot noise, and is a diagram for explaining the difference in distance measurement performance depending on the size of the threshold. The relationship between the actual distance to an object (object), the peak value (voltage) of the reflected light pulse, and the shot noise will be described with reference to FIG.

図28では、1[m]四方の反射率10[%]の黒幕を対象物として、距離をそれぞれ変えて距離を実測した結果を示す。このとき、射出パルスから15[μs]遅延した場所でのショットノイズをオシロスコープにて計測し、西日の正面からの入射という厳しい条件を想定して人工太陽灯を距離測定装置の正面に設置してショットノイズの標準偏差が100[mV]になるように調整した。ショットノイズの標準偏差が100[mV]になる場合、ショットノイズの最大値の平均は300[mV]であった。このショットノイズの最大値の平均を、0[mV]からのエラーバー300aによって示している。また、対象物から反射光パルスをオシロスコープにて観察すると、上述の図9および図10で示したように距離が遠くになるにしたがってピーク値は小さくなる。図28は、それらのピーク値と、ショットノイズの最大値の平均との関係、および、それらに対する閾値100[mV]、200[mV]、300[mV]、400[mV]との関係を示している。   FIG. 28 shows the results of actual measurement of distances by changing the distances with a black screen with a reflectance of 10 [%] in a square of 1 [m]. At this time, shot noise at a location delayed by 15 [μs] from the emission pulse is measured with an oscilloscope, and the artificial sun lamp is installed in front of the distance measurement device assuming severe conditions of incidence from the front of the west day. The standard deviation of shot noise was adjusted to be 100 [mV]. When the standard deviation of shot noise was 100 [mV], the average of the maximum value of shot noise was 300 [mV]. The average of the maximum value of the shot noise is indicated by an error bar 300a from 0 [mV]. In addition, when the reflected light pulse is observed from the object with an oscilloscope, the peak value becomes smaller as the distance becomes longer as shown in FIG. 9 and FIG. 10 described above. FIG. 28 shows the relationship between those peak values and the average of the maximum values of shot noise, and the relationship between them for the thresholds 100 [mV], 200 [mV], 300 [mV] and 400 [mV]. ing.

図28に示すように、閾値400[mV]では、ほぼショットノイズが閾値を超えることはないが、対象物までの実距離が50[m]以降で、ピーク値が閾値を下回るため測距ができなくなることがわかる。また、閾値300[mV]は、ショットノイズの最大値の平均の位置であり、ある一定の割合でショットノイズが閾値を超えてくることが予測される。さらに、閾値100[mV]および200[mV]では、測距できる距離は伸びることがわかるが、閾値を超えるショットノイズがかなりの割合になるため、ショットノイズと反射光パルスとを分離かつ判別できる技術がなければ測距は困難であることがわかる。   As shown in FIG. 28, the shot noise does not almost exceed the threshold at the threshold of 400 [mV], but since the peak value falls below the threshold at an actual distance to the object of 50 [m] or later, distance measurement It turns out that you can not do it. The threshold 300 [mV] is the position of the average of the maximum values of shot noise, and it is predicted that the shot noise will exceed the threshold at a certain rate. Furthermore, although it can be seen that the distance which can be measured is extended at the threshold of 100 [mV] and 200 [mV], the shot noise exceeding the threshold becomes a considerable proportion, so the shot noise and the reflected light pulse can be separated and distinguished. It turns out that distance measurement is difficult without technology.

また、図15で上述したように、ショットノイズと反射光パルスとを分離かつ判別する問題では、フレーム間処理では、階級の間隔を狭くした場合、およびフレーム数(測定回数)を少なくした場合、他の階級で偶然、ショットノイズの検出パルスのカウント数が、反射光パルスのカウント数と同数となってしまう可能性があり、この場合、ショットノイズと反射光パルスとの判別ができなくなる。   Further, as described above with reference to FIG. 15, in the problem of separating and discriminating the shot noise and the reflected light pulse, in the interframe processing, when the class interval is narrowed and the number of frames (the number of measurements) is reduced By chance, the count number of the shot noise detection pulse may be equal to the count number of the reflected light pulse in the other class, in which case the shot noise and the reflected light pulse can not be discriminated.

以上の点を鑑みて、本実施形態に係る距離測定装置100aは、下記の図29および図30で説明するパルス幅検閲フレーム間処理を行う。   In view of the above points, the distance measuring device 100a according to the present embodiment performs the pulse width censorship inter-frame process described with reference to FIGS. 29 and 30 below.

(距離測定装置のパルス幅検閲フレーム間処理)
図29は、閾値を超えた信号を、分類されたヒストグラム階級ごとにカウントして、さらに、パルス幅の標準偏差を求めることによって対象物からの反射光を特定することを説明する図である。図30は、第2の実施形態に係る距離測定装置のパルス幅検閲フレーム間処理の一例を示すフローチャートである。図29および図30を参照しながら、本実施形態に係る距離測定装置100aのパルス幅検閲フレーム間処理について説明する。
(Pulse width censorship inter-frame processing of distance measuring device)
FIG. 29 is a diagram for describing identification of the reflected light from the object by counting the signals exceeding the threshold for each classified histogram class and further obtaining the standard deviation of the pulse width. FIG. 30 is a flowchart showing an example of pulse width censorship inter-frame processing of the distance measuring device according to the second embodiment. Pulse width censorship inter-frame processing of the distance measurement device 100a according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 29 and 30. FIG.

図30に示す例では、上述の図15と同様に、1[m]ごとに階級を区分けして、測定回数を3回として、検出パルスを各階級でカウントした例を示す。図30では、さらに、閾値を超えた検出パルスの当該閾値でのパルス幅を集計し、その標準偏差σを算出し、当該標準偏差σをもって真の対象物の距離を判別する。   In the example shown in FIG. 30, as in the case of FIG. 15 described above, the class is divided every 1 [m], and the number of times of measurement is three, and the detected pulses are counted in each class. In FIG. 30, the pulse widths at the threshold of detected pulses exceeding the threshold are further summed up, the standard deviation σ thereof is calculated, and the distance of the true object is determined by the standard deviation σ.

ショットノイズは、ランダムな大きさで閾値を超えるため、当該閾値におけるパルス幅の標準偏差σは大きく、一方、対象物の反射光パルスのパルス幅は安定しているためその標準偏差σは小さいと想定される。したがって、本実施形態に係るパルス幅検閲フレーム間処理では、パルス幅の標準偏差σが最も小さい値に対応する階級を、対象物からの反射光パルスが含まれる階級として特定する。また、図30の例では、対象物からの反射光パルスが含まれる階級を特定するために、パルス幅の標準偏差σが1.0以下である階級を対象としている。このような処理方式(パルス幅検閲フレーム間処理)によれば、反射光パルスが検出されず、ショットノイズだけが複数の階級で検出されたとしても、パルス幅の標準偏差σの値が大きければ、ショットノイズであると判別できるので、誤測距の検知にも利用できる。   Since the shot noise exceeds the threshold with random magnitude, the standard deviation σ of the pulse width at the threshold is large, while the pulse width of the reflected light pulse of the object is stable and the standard deviation σ is small. is assumed. Therefore, in the pulse width censorship inter-frame processing according to the present embodiment, the class corresponding to the value with the smallest standard deviation σ of the pulse width is specified as the class including the reflected light pulse from the object. Further, in the example of FIG. 30, in order to specify the class in which the reflected light pulse from the object is included, the class having a standard deviation σ of pulse width of 1.0 or less is targeted. According to such a processing method (pulse width censorship inter-frame processing), even if the reflected light pulse is not detected and only shot noise is detected in a plurality of classes, if the value of the standard deviation σ of the pulse width is large. Since it can be determined that the noise is shot noise, it can be used to detect an erroneous distance measurement.

なお、対象物からの反射光パルスが含まれる階級を特定するために、閾値を超えた検出パルスの当該閾値でのパルス幅を集計して、その標準偏差σを算出するものとしたが、これに限定されるものではなく、パルス幅の分散(ばらつきを示す値の一例)を算出するものとしてもよい。ショットノイズは、ランダムな大きさで閾値を超えるため、当該閾値におけるパルス幅の分散は大きいはずであり、一方、対象物の反射光パルスのパルス幅は安定しているためその分散は小さいと想定される。   In addition, in order to specify the class in which the reflected light pulse from the object is included, the pulse widths at the threshold of the detection pulses exceeding the threshold are summed, and the standard deviation σ is calculated. The dispersion of the pulse width (an example of the value indicating the dispersion) may be calculated. Since the shot noise exceeds the threshold with random magnitude, the dispersion of the pulse width at the threshold should be large, while it is assumed that the dispersion is small because the pulse width of the reflected light pulse of the object is stable. Be done.

本実施形態における、以上のような、パルス幅の標準偏差σを求めて、当該標準偏差σの大きさに基づいて対象物からの反射光パルスが含まれる階級を特定するパルス幅検閲フレーム間処理の流れを、図30を参照しながら説明する。なお、図30に示すパルス幅検閲フレーム間処理の例では、測定回数を所定の回数(例えば、3回等)であるものとして説明する。   The pulse width censorship inter-frame processing for determining the standard deviation σ of the pulse width as described above and identifying the class including the reflected light pulse from the object based on the magnitude of the standard deviation σ in the present embodiment. Will be described with reference to FIG. In the example of the pulse width censorship inter-frame process shown in FIG. 30, the number of times of measurement will be described as being a predetermined number of times (for example, three times or the like).

<ステップS31>
距離測定装置100aの投光部101は、制御部110aから出力されるLD駆動信号に従って、レーザ光(射出光パルス)を射出(投光)する。距離測定装置100aの光検出部102は、投光部101から射出された射出光パルスが物体で反射された反射光、および、それ以外の光(ノイズ等)を受光することによって検出パルス(検出信号)として検出する。光検出部102は、検出した検出パルス(検出信号)を制御部110aおよび判定部103へ出力する。そして、ステップS32へ移行する。
<Step S31>
The light emitting unit 101 of the distance measuring device 100 a emits (projects) laser light (emission light pulse) in accordance with the LD drive signal output from the control unit 110 a. The light detection unit 102 of the distance measurement device 100a detects a pulse (detection) by receiving the reflected light that is emitted from the light emitter 101 and reflected by the object, and the other light (such as noise). As a signal). The light detection unit 102 outputs the detected detection pulse (detection signal) to the control unit 110 a and the determination unit 103. Then, the process proceeds to step S32.

<ステップS32>
距離測定装置100aの判定部103は、光検出部102により検出された検出信号の大きさ(例えば、電圧)が所定の閾値を超えたか否かを判定する。閾値を超えた場合(ステップS32:Yes)、距離測定装置100aの計測部104は、判定部103により閾値を超えたと判定された検出信号の受光タイミングを求め、当該受光タイミングと、制御部110aからのLD駆動信号の立上りタイミングとに基づいて、物体(対象物)等の往復時間を計測する。計測部104は、時間の計測結果を示す計測データを制御部110aへ出力する。そして、ステップS33へ移行する。
<Step S32>
The determination unit 103 of the distance measurement device 100a determines whether or not the magnitude (for example, voltage) of the detection signal detected by the light detection unit 102 exceeds a predetermined threshold. If the threshold is exceeded (step S32: Yes), the measuring unit 104 of the distance measuring device 100a determines the light reception timing of the detection signal determined by the determination unit 103 to have exceeded the threshold, and the light reception timing and the control unit 110a. The reciprocation time of an object (object) or the like is measured based on the rise timing of the LD drive signal. The measurement unit 104 outputs measurement data indicating the measurement result of time to the control unit 110a. Then, the process proceeds to step S33.

一方、閾値を超えていない場合(ステップS32:No)、ステップS44へ移行する。   On the other hand, when the threshold is not exceeded (step S32: No), the process proceeds to step S44.

<ステップS33>
距離測定装置100aの距離算出部111は、計測部104から受け取った時間についての計測データに基づいて、距離に換算する(距離を算出する)。そして、ステップS34へ移行する。
<Step S33>
The distance calculation unit 111 of the distance measurement device 100a converts the distance into a distance (calculates the distance) based on the measurement data of the time received from the measurement unit 104. Then, the process proceeds to step S34.

<ステップS34>
距離測定装置100aの信号情報取得部112aは、光検出部102により検出された検出信号のうち、判定部103により閾値を超えたと判定された検出信号(検出パルス)のパルス幅を抽出して取得する。そして、ステップS35へ移行する。
<Step S34>
The signal information acquisition unit 112a of the distance measurement device 100a extracts and acquires the pulse width of the detection signal (detection pulse) determined by the determination unit 103 as having exceeded the threshold value among the detection signals detected by the light detection unit 102. Do. Then, the process proceeds to step S35.

<ステップS35>
距離測定装置100aのカウント部114は、任意の距離間隔でのヒストグラムを作成するため区切られた距離についての階級に対して、閾値を超えたと判定された検出パルス(検出信号)の個数を、それぞれの階級ごとにカウントする。そして、ステップS36へ移行する。
<Step S35>
The count unit 114 of the distance measuring device 100a sets the number of detection pulses (detection signals) determined to have exceeded the threshold with respect to the class for the distance divided to create a histogram at an arbitrary distance interval. Count by rank of Then, the process proceeds to step S36.

<ステップS36>
所定の測定回数分だけ、距離算出部111による距離の算出、およびカウント部114によるカウント処理の処理が実行された場合(ステップS36:Yes)、ステップS37へ移行し、実行されていない場合(ステップS36:No)、ステップS31へ戻る。
<Step S36>
When calculation of the distance by the distance calculation unit 111 and the process of counting by the counting unit 114 have been performed by the predetermined number of times of measurement (step S36: Yes), the process proceeds to step S37, and is not performed (step S36: No), the process returns to step S31.

<ステップS37>
距離測定装置100aの標準偏差算出部117は、カウント部114によってカウントされた階級ごとカウント値の各測定での合計値(合計個数)が2以上の階級があるか否かを判定する。ここで、標準偏差算出部117により合計値(合計個数)が2以上の階級があるか否かが判定されるのは、2以上のパルス幅のデータがないと当該パルス幅の標準偏差を求めることができないためである。合計値が2以上の階級がある場合(ステップS37:Yes)、ステップS38へ移行し、合計値が2以上の階級がない場合(ステップS37:No)、ステップS46へ移行する。
<Step S37>
The standard deviation calculating unit 117 of the distance measuring device 100a determines whether or not there is a class having a total value (total number) of 2 or more in each measurement of the count value of each class counted by the counting unit 114. Here, it is determined by the standard deviation calculation unit 117 whether or not there is a class having a total value (total number) of 2 or more. If there is no data of 2 or more pulse widths, the standard deviation of the pulse widths is calculated. It is because you can not do it. If there is a class having a total value of 2 or more (step S37: Yes), the process proceeds to step S38, and if there is no class having a total value of 2 or more (step S37: No), the process proceeds to step S46.

<ステップS38>
距離測定装置100aの標準偏差算出部117は、カウント部114によってカウントされた階級ごとカウント値の各測定での合計値(合計個数)が最も多いすべての階級に対応するパルス幅の標準偏差をそれぞれ算出する。そして、ステップS39へ移行する。
<Step S38>
The standard deviation calculation unit 117 of the distance measuring device 100a sets the standard deviation of the pulse width corresponding to all the classes having the largest total value (total number) in each measurement of the count value of each class counted by the counting section 114. calculate. Then, the process proceeds to step S39.

<ステップS39>
標準偏差算出部117により算出された標準偏差が1以下の階級が1以上ある場合(ステップS39:Yes)、ステップS40へ移行し、標準偏差が1以下の階級が1以上ない場合(ステップS39:No)、ステップS46へ移行する。
<Step S39>
If there is one or more classes having a standard deviation of 1 or less calculated by the standard deviation calculation unit 117 (step S39: Yes), the process proceeds to step S40, and one or more classes have a standard deviation of 1 or less (step S39: No), the process proceeds to step S46.

<ステップS40>
標準偏差が1以下の階級が1のみ存在する場合(ステップS40:Yes)、ステップS41へ移行し、標準偏差が1以下の階級が2以上存在する場合(ステップS40:No)、ステップS42へ移行する。
<Step S40>
If there is only one class having a standard deviation of 1 or less (step S40: Yes), the process proceeds to step S41. If two or more classes having a standard deviation of 1 or less exist (step S40: No), the process proceeds to step S42. Do.

<ステップS41>
距離測定装置100aの特定部115aは、標準偏差算出部117により算出された標準偏差が1以下の階級が1つのみ存在する場合、当該階級を対象物に係る階級として特定する。すなわち、特定部115aは、当該階級に属する検出信号(検出パルス)を、対象物からの反射光信号(反射光パルス)として特定する。そして、ステップS43へ移行する。
<Step S41>
When there is only one class having a standard deviation of 1 or less calculated by the standard deviation calculating section 117, the specifying unit 115a of the distance measuring device 100a specifies the class as a class related to the object. That is, the identifying unit 115a identifies a detection signal (detection pulse) belonging to the class as a reflected light signal (reflected light pulse) from the object. Then, the process proceeds to step S43.

<ステップS42>
距離測定装置100aの特定部115aは、標準偏差算出部117により算出された標準偏差が1以下の階級が2以上存在する場合、当該階級のうち標準偏差が最も小さい階級を、対象物に係る階級として特定する。すなわち、特定部115aは、当該階級に属する検出信号(検出パルス)を、対象物からの反射光信号(反射光パルス)として特定する。そして、ステップS43へ移行する。
<Step S42>
If two or more classes having a standard deviation of 1 or less calculated by the standard deviation calculation section 117, the identifying unit 115a of the distance measuring device 100a determines the class having the smallest standard deviation among the classes, the class associated with the object Identify as That is, the identifying unit 115a identifies a detection signal (detection pulse) belonging to the class as a reflected light signal (reflected light pulse) from the object. Then, the process proceeds to step S43.

<ステップS43>
距離測定装置100aの最終距離算出部116は、特定部115aにより特定された対象物からの各反射光信号(反射光パルス)について、距離算出部111により算出された各距離の平均値を、対象物からの距離として算出する。最終距離算出部116は、算出した対象物からの距離についての距離データを、例えば、通信部122を介して、物体認識データに含めて、ECU200へ送信する。そして、パルス幅検閲フレーム間処理が終了する。
<Step S43>
The final distance calculation unit 116 of the distance measurement device 100 a targets the average value of the distances calculated by the distance calculation unit 111 for each reflected light signal (reflected light pulse) from the object specified by the specifying unit 115 a. Calculated as the distance from the object. The final distance calculation unit 116 transmits, to the ECU 200, the distance data on the calculated distance from the target, for example, included in the object recognition data via the communication unit 122. Then, the pulse width censorship inter-frame process ends.

<ステップS44>
距離測定装置100aの制御部110aは、判定部103によって、光検出部102により検出された検出信号の大きさが閾値を超えていない場合、対象物がない、または、他の物体等による衝突等の危険性がないと判断する。そして、ステップS45へ移行する。
<Step S44>
If the magnitude of the detection signal detected by the light detection unit 102 does not exceed the threshold value by the determination unit 103, the control unit 110a of the distance measurement device 100a does not have an object or a collision due to another object or the like It is determined that there is no risk of Then, the process proceeds to step S45.

<ステップS45>
制御部110aは、光検出部102から受け取った検出パルスの情報を破棄する。そして、ステップS31へ戻る。
<Step S45>
The control unit 110 a discards the information of the detection pulse received from the light detection unit 102. Then, the process returns to step S31.

<ステップS46>
制御部110aは、標準偏差算出部117によって、カウント部114によりカウントされた階級ごとカウント値の各測定での合計値(合計個数)が2以上の階級がないと判定された場合、および、標準偏差算出部117により算出された標準偏差が1以下の階級が1以上ない場合、測距が不可であると判断する。そして、パルス幅検閲フレーム間処理が終了する。
<Step S46>
If the control unit 110a determines that the total value (total number) in each measurement of the count value of each class counted by the count unit 114 is not two or more by the standard deviation calculation unit 117, and the standard When the standard deviation calculated by the deviation calculation unit 117 does not have one or more classes equal to or less than one, it is determined that distance measurement is not possible. Then, the pulse width censorship inter-frame process ends.

以上のステップS31〜S46によって、パルス幅検閲フレーム間処理が実行され、物体(対象物)までの距離が算出される。   By the above steps S31 to S46, the pulse width censorship inter-frame process is executed, and the distance to the object (object) is calculated.

なお、図30のステップS39〜S42では、標準偏差が1以下の階級であって、標準偏差が最も小さい階級を、対象物に係る階級として特定するものとしているが、これに限定されるものではない。例えば、単に、ステップS38で算出された標準偏差のうち最も小さい標準偏差に対応する階級を対象物に係る階級として特定するものとしてよい。また、ステップS39において標準偏差が1以下の階級について判定されているが、標準偏差が1以外の値に基づいて判定されるものとしてもよい。   In steps S39 to S42 in FIG. 30, the class having a standard deviation of 1 or less and the smallest standard deviation is specified as the class relating to the object, but the invention is not limited thereto. Absent. For example, the class corresponding to the smallest standard deviation among the standard deviations calculated in step S38 may be specified as the class of the object. Further, although the standard deviation is determined for the class having a standard deviation of 1 or less in step S39, the standard deviation may be determined based on a value other than one.

以上のように、本実施形態に係る距離測定装置100aは、閾値を超えた検出パルスの当該閾値でのパルス幅を集計し、その標準偏差を算出し、標準偏差が最も小さい値に対応する階級を、対象物からの反射光パルスが含まれる階級として特定するパルス幅検閲フレーム間処理を行う。すなわち、ショットノイズは、ランダムな大きさで閾値を超えるため、当該閾値におけるパルス幅の標準偏差は大きく、一方、対象物の反射光パルスのパルス幅は安定しているためその標準偏差は小さいと想定されるので、標準偏差が最も小さい値に対応する階級を、対象物からの反射光パルスが含まれる階級として特定する。これによって、対象物からの反射光の検出信号と、ノイズとを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる。   As described above, the distance measuring device 100a according to the present embodiment adds up the pulse widths at the threshold of the detected pulses exceeding the threshold, calculates the standard deviation thereof, and the class corresponding to the value with the smallest standard deviation. Between the pulse width censorship which identifies as a class that includes the reflected light pulse from the object. That is, since the shot noise exceeds the threshold with random magnitude, the standard deviation of the pulse width at the threshold is large, while the pulse width of the reflected light pulse of the object is stable and the standard deviation is small. As it is assumed, the class corresponding to the value with the smallest standard deviation is specified as the class that includes the reflected light pulse from the object. By this, it is possible to accurately distinguish the detection signal of the reflected light from the object and the noise and to improve the accuracy of the measurement of the distance to the object.

また、対象物からの反射光パルスが含まれる階級を特定するために、パルス幅の標準偏差が所定値(例えば、1等)以下である階級を対象としている。これによって、反射光パルスが検出されず、ショットノイズだけが複数の階級で検出されたとしても、パルス幅の標準偏差の値が大きければ、ショットノイズであると判別できるので、誤測距を検知することができる。   In addition, in order to specify the class including the reflected light pulse from the object, the class whose standard deviation of the pulse width is equal to or less than a predetermined value (for example, 1 or the like) is targeted. As a result, even if the reflected light pulse is not detected and only shot noise is detected in a plurality of classes, if the value of the standard deviation of the pulse width is large, it can be determined as shot noise and erroneous distance measurement is detected. can do.

また、長距離下における対象物の測距、反射率が低い対象物に対する測距、または西日等の外乱光が強い環境下での対象物の測距のように、対象物からの反射光パルスの大きさに対してノイズの大きさが無視できない程度に大きい状況において、パルス幅のばらつきを示す標準偏差に基づいて対象物からの反射光パルスが含まれる階級を特定するので、反射光パルスを検出するための閾値を低く設定しても、ノイズと反射光パルスとを高い精度で判別することができる。また、最低でも測定回数が2回あれば標準偏差を算出できるので、最低でも2回の測定によりパルス幅検閲フレーム間処理が可能であり、ノイズと反射光パルスとの判別が可能となる。   Also, the reflected light from the object such as distance measurement of the object under a long distance, distance measurement for an object with low reflectance, or distance measurement of an object under a strong ambient light such as a west sun In a situation where the magnitude of the noise is not negligible with respect to the magnitude of the pulse, the class including the reflected light pulse from the object is identified based on the standard deviation indicating the variation of the pulse width. The noise and the reflected light pulse can be discriminated with high accuracy even if the threshold value for detecting H is set low. In addition, since the standard deviation can be calculated if the number of measurements is at least two, processing between pulse width censorship frames can be performed by at least two measurements, and discrimination between noise and a reflected light pulse becomes possible.

(パルス幅検閲フレーム間処理と、フレーム間処理および単一フレーム処理との比較)
図31は、第2の実施形態に係るパルス幅検閲フレーム間処理を行う場合における閾値の違いによる測距成功率の変動を説明する図である。図32は、フレーム間処理を行う場合における閾値の違いによる測距成功率の変動を説明する図である。図33は、単一フレーム処理を行う場合における閾値の違いによる測距成功率の変動を説明する図である。図31〜図33を参照しながら、本実施形態に係るパルス幅検閲フレーム間処理と、フレーム間処理および単一フレーム処理との比較結果について説明する。ここで、単一フレーム間処理とは、測定回数を複数とせず1回(すなわち、単一のフレーム)とし、通常の閾値判定のみよる測距の処理を示すものとする。
(Comparison between pulse width censorship interframe processing and interframe processing and single frame processing)
FIG. 31 is a diagram for explaining the variation in the distance measurement success rate due to the difference in the threshold in the case of performing the pulse width censorship inter-frame process according to the second embodiment. FIG. 32 is a diagram for explaining the variation in the distance measurement success rate due to the difference in the threshold when inter-frame processing is performed. FIG. 33 is a diagram for explaining the variation in the ranging success rate due to the difference in the threshold when single frame processing is performed. A comparison result of the pulse width censorship inter-frame processing, the inter-frame processing, and the single-frame processing according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 31 to 33. Here, single-frame processing refers to processing of distance measurement based on only normal threshold determination, with one measurement (ie, a single frame) without using multiple measurements.

図31〜図33に示すパルス幅検閲フレーム間処理、フレーム間処理および単一フレーム間処理では、閾値(電圧)を100、200、300および400[mV]にそれぞれ設定し、各処理において対象物までの実距離に応じて測距成功率がどのように推移するかについて検証した。使用したオシロスコープにおいては、サンプリングレートを4[GSa/S]、横軸を2[μs/div]としてショットノイズを算出した。各処理について、10〜100[m]の範囲で10[m]間隔で行い、パルス幅検閲フレーム間処理およびフレーム間処理での測定回数を3回とした。また、パルス幅検閲フレーム間処理では、パルス幅の標準偏差σが1.0以下である階級を対象に、対象物からの反射光パルスが含まれる階級を特定するものとした。また、パルス幅の標準偏差σが1.0以下の階級が2以上ある場合には、標準偏差σが最も小さい階級を対象物からの反射光パルスが含まれる階級として特定するものとした。また、ヒストグラムの階級の間隔を1[m]とし、測距成功率を算出するためのN数を100回とした。   In pulse width censorship inter-frame processing, inter-frame processing, and single inter-frame processing shown in FIGS. 31 to 33, threshold values (voltages) are set to 100, 200, 300, and 400 [mV], respectively, It verified about how ranging success rate changes according to the actual distance to. In the oscilloscope used, shot noise was calculated with a sampling rate of 4 GSa / S and a horizontal axis of 2 μs / div. Each process was performed at intervals of 10 m in a range of 10 to 100 m, and the number of measurements in the pulse width censorship interframe process and the interframe process was three. Further, in the pulse width censorship interframe processing, the class including the reflected light pulse from the object is specified for the class whose standard deviation σ of the pulse width is 1.0 or less. If two or more classes have a pulse width standard deviation σ of 1.0 or less, the class having the smallest standard deviation σ is specified as the class including the reflected light pulse from the object. In addition, the interval of the classes of the histogram is 1 [m], and the N number for calculating the distance measurement success rate is 100 times.

図31に示すパルス幅検閲フレーム間処理の結果では、西日を想定した大きなショットノイズの環境下でも、ショットノイズに埋もれてしまう閾値100[mV]および200[mV]において、80[%]以上の測距成功率を示した。また、このように閾値100[mV]および200[mV]のような低い閾値の設定が可能になると、測距可能な距離が延び、特に、閾値が100[mV]の場合、100[m]までの測距について50[%]以上の測距成功率となっていることがわかる。   As a result of the pulse width censorship inter-frame processing shown in FIG. 31, 80 [%] or more is obtained at thresholds 100 [mV] and 200 [mV] buried in shot noise even in a large shot noise environment assuming west day The success rate of ranging was shown. In addition, if it is possible to set a low threshold such as the threshold 100 [mV] and 200 [mV] in this way, the distance that can be measured is extended, and in particular, 100 [m] when the threshold is 100 [mV]. It can be seen that the distance measurement success rate is 50% or more for the distance measurement up to the point.

図32に示すフレーム間処理の結果では、西日を想定した大きなショットノイズの環境下でも、ショットノイズに埋もれてしまう閾値100[mV]および200[mV]において、50[%]以上の測距成功率を示し、このように閾値100[mV]および200[mV]のような低い閾値の設定が可能になると、測距可能な距離が延びることがわかる。ただし、図31に示すパルス幅検閲フレーム間処理の方が、高い測距成功率が得られている。   As a result of the inter-frame processing shown in FIG. 32, even in the environment of a large shot noise assuming west sun, distance measurement of 50% or more is achieved at the thresholds 100 [mV] and 200 [mV] buried in shot noise. The success rate is shown, and it is understood that the distance which can be measured is extended when it is possible to set a low threshold such as the threshold of 100 [mV] and 200 [mV]. However, in the inter-frame processing of pulse width censorship shown in FIG. 31, a high ranging success rate is obtained.

図33に示す単一フレーム処理の結果では、ショットノイズよりも十分に高い閾値に設定すると、近距離での測距成功率は、図31および図32と比較してほとんど違わないが、遠距離の場合、急激に測距成功率が下がり測距をすることができないことがわかる。また、遠距離を測距するために閾値を下げると、ショットノイズと反射光パルスとの区別ができなくなり、極端に測距成功率が下がることとなった。   In the result of single frame processing shown in FIG. 33, if the threshold value is set sufficiently higher than the shot noise, the distance measurement success rate at a short distance is almost the same as in FIG. 31 and FIG. In the case of the above, it can be seen that the ranging success rate drops sharply and it is not possible to perform ranging. In addition, when the threshold value is lowered to measure distance, the shot noise and the reflected light pulse can not be distinguished, and the distance measurement success rate is extremely lowered.

なお、第1の実施形態に係る回数設定フレーム間処理と、および第2の実施形態に係るパルス幅検閲フレーム間処理とを組み合わせた処理とすることも可能である。すなわち、ピーク値に基づいて測定回数を決定し、その決定した測定回数において、パルス幅を抽出して、当該パルス幅の標準偏差を算出し、当該標準偏差に基づいて対象物からの反射光パルスが含まれる階級として特定するものとしてもよい。   It is also possible to combine the number setting inter-frame processing according to the first embodiment and the pulse width censorship inter-frame processing according to the second embodiment. That is, the number of measurements is determined based on the peak value, the pulse width is extracted in the determined number of measurements, the standard deviation of the pulse width is calculated, and the reflected light pulse from the object is calculated based on the standard deviation. It may be specified as a class that includes

また、上述の各実施形態および各変形例に係る距離測定装置100(100a)は、自動車、自動車以外の車両、航空機、船舶およびロボット等の移動体に搭載されるものとしてよい。これによって、対象物までの距離の測定の精度を向上させた距離測定装置100、100aにより、安全性に優れた移動体を得ることができる。   In addition, the distance measurement device 100 (100a) according to each of the above-described embodiments and the modifications may be mounted on a mobile body such as a car, a vehicle other than a car, an aircraft, a ship, and a robot. As a result, by using the distance measuring devices 100 and 100a, in which the accuracy of the measurement of the distance to the object is improved, it is possible to obtain a mobile body with excellent safety.

また、上述の各実施形態および各変形例において、距離測定装置100(100a)のの各機能部の少なくともいずれかがプログラムの実行によって実現される場合、そのプログラムは、ROM等に予め組み込まれて提供される。また、上述の各実施形態および各変形例に係る距離測定装置100(100a)で実行されるプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、フレキシブルディスク(FD)、CD−R(Compact Disk−Recordable)、またはDVD(Digital Versatile Disc)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。また、上述の各実施形態および各変形例に係る距離測定装置100(100a)で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、上述の各実施形態および各変形例に係る距離測定装置100(100a)で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。また、上述の各実施形態および各変形例の距離測定装置100(100a)で実行されるプログラムは、上述した各機能部のうち少なくともいずれかを含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしては制御部46が上述の記憶装置(例えば、記憶部48)からプログラムを読み出して実行することにより、上述の各機能部が主記憶装置上にロードされて生成されるようになっている。   In each of the above-described embodiments and modifications, when at least one of the functional units of the distance measuring device 100 (100a) is realized by execution of a program, the program is incorporated in advance in a ROM or the like. Provided. Further, the program executed by the distance measurement device 100 (100a) according to each of the above-described embodiments and each modification is a file in an installable format or an executable format, and a compact disc read only memory (CD-ROM), It may be configured to be provided by being recorded on a computer readable recording medium such as a flexible disk (FD), a CD-R (Compact Disk-Recordable), or a DVD (Digital Versatile Disc). In addition, the program executed by the distance measurement device 100 (100a) according to each of the above-described embodiments and the respective modifications is stored on a computer connected to a network such as the Internet and provided by downloading via the network. It may be configured as follows. Further, the program executed by the distance measurement device 100 (100a) according to each of the above-described embodiments and the respective modifications may be provided or distributed via a network such as the Internet. Moreover, the program executed by the distance measurement device 100 (100a) of each of the above-described embodiments and each modification has a module configuration including at least one of the above-described respective functional units, and as an actual hardware The control unit 46 reads and executes a program from the storage device (for example, the storage unit 48) described above, and the functional units described above are loaded on the main storage device and generated.

10 LD
12 LD駆動部
20 投光光学系
22 カップリングレンズ
24 反射ミラー
26 回転ミラー
30 受光光学系
32 結像光学系
40 検出系
42 反射検出用PD
44 検出回路
45 時間計測部
46 制御部
47 物体認識部
48 記憶部
49 通信部
50 同期系
52 同期レンズ
54 同期検出用PD
56 二値化回路
61 投光ウィンドウ
62 受光ウィンドウ
100、100a 距離測定装置
101 投光部
102 光検出部
103 判定部
104 計測部
110、110a 制御部
111 距離算出部
112、112a 信号情報取得部
113 測定回数決定部
114 カウント部
115、115a 特定部
116 最終距離算出部
117 標準偏差算出部
121 記憶部
122 通信部
200 ECU
300、300a エラーバー
T 所定間隔
t 時間差
tf 立下り時間
tr、tr1、tr2 立上り時間
Vth1〜Vth4 閾値
Δt、Δt1、Δt2 信号波形幅
10 LD
12 LD drive unit 20 projection optical system 22 coupling lens 24 reflection mirror 26 rotation mirror 30 light receiving optical system 32 imaging optical system 40 detection system 42 PD for reflection detection
44 detection circuit 45 time measurement unit 46 control unit 47 object recognition unit 48 storage unit 49 communication unit 50 synchronization system 52 synchronization lens 54 PD for synchronization detection
56 binarization circuit 61 light emitting window 62 light receiving window 100, 100a distance measuring device 101 light emitting unit 102 light detecting unit 103 determining unit 104 measuring unit 110, 110a control unit 111 distance calculating unit 112, 112a signal information acquiring unit 113 measurement Number of times determination unit 114 Count unit 115, 115a Identification unit 116 Final distance calculation unit 117 Standard deviation calculation unit 121 Storage unit 122 Communication unit 200 ECU
300, 300a error bar T predetermined interval t time difference tf falling time tr, tr1, tr2 rising time Vth1 to Vth4 threshold Δt, Δt1, Δt2 signal waveform width

特開2004−184333号公報JP, 2004-184333, A 特開2015−108539号公報JP, 2015-108539, A

Claims (13)

投光部から走査領域へ光を射出し、前記光が前記走査領域内に存在する対象物によって反射された反射光を光検出部により受光して検出信号を取得し、前記光の射出から前記検出信号の取得まで時間に基づいて、前記対象物までの距離を測定する距離測定装置であって、
前記検出信号に関する情報を取得する第1取得部と、
前記第1取得部により取得された前記検出パルスに関する情報に基づいて、前記投光部から前記対象物へ前記光を射出し、前記対象物によって反射された反射光を前記光検出部により検出する検出回数を決定する決定部と、
前記投光部から前記対象物へ前記光を射出し、前記対象物によって反射された反射光を前記光検出部により検出されるまでの時間または前記時間に基づく値を求める動作を、前記検出回数行なう計測部と、
前記時間又は前記時間に基づく値を階級とし、任意の間隔で区切られた前記階級に対して、前記計測部が求めた前記時間又は前記時間に基づく値に対応する前記検出信号の個数を、前記階級ごとにカウントするカウント部と、
前記カウント部によってカウントされた前記階級ごとのカウント値の各測定での合計値のうち最大の合計値に対応する前記階級を特定する特定部と、
前記特定部により特定された前記階級に対応する前記時間又は前記時間に基づく値に基づいて、前記対象物までの距離を求める距離測定装置。
Light is emitted from the light emitting unit to the scanning area, and the light is received by the light detecting section so that the light is reflected by the object present in the scanning area to obtain a detection signal, and the light is emitted from the light emitting section. A distance measuring device for measuring a distance to the object based on time until acquisition of a detection signal,
A first acquisition unit that acquires information related to the detection signal;
The light emitting unit emits the light to the object based on the information on the detection pulse acquired by the first acquiring unit, and the light detecting unit detects the reflected light reflected by the object. A determination unit that determines the number of times of detection;
The number of times of detection is an operation of emitting the light from the light emitting unit to the object, and obtaining a time from detection of the reflected light reflected by the object by the light detection unit or a value based on the time The measuring unit to be
The time or a value based on the time is taken as a class, and the number of detection signals corresponding to the time determined by the measuring unit or the value based on the time with respect to the class divided at an arbitrary interval, The count part which counts every class,
An identifying unit for identifying the class corresponding to the largest one of the total values of the measurement values of the count values of the classes counted by the counting unit;
The distance measuring device which calculates | requires the distance to the said target object based on the value based on the said time corresponding to the said class specified by the said specification part or the said time.
前記検出信号の波形幅を、第1の閾値を基準に第1波形幅として取得する第2取得部と、
前記各測定での前記合計値が最大の前記階級ごとに、前記第2取得部により取得された前記第1波形幅のばらつきを算出する第3算出部と、
をさらに備え、
前記特定部は、前記階級のうち前記第3算出部により算出された前記ばらつきが所定値以下の階級の中から特定する請求項1に記載の距離測定装置。
A second acquisition unit that acquires a waveform width of the detection signal as a first waveform width based on a first threshold;
A third calculation unit that calculates the variation of the first waveform width acquired by the second acquisition unit for each of the classes having the largest total value in each of the measurements;
And further
The distance measuring apparatus according to claim 1, wherein the specifying unit specifies, from among the classes, the variation calculated by the third calculating unit from among the classes having a predetermined value or less.
前記特定部は、前記階級のうち前記ばらつきが最小の階級を特定する請求項2に記載の距離測定装置。   The distance measuring apparatus according to claim 2, wherein the identification unit identifies a class having the smallest variation among the classes. 前記第1取得部は、前記検出信号に関する情報として、該検出信号のピーク値を取得し、
前記決定部は、前記第1取得部により取得された前記ピーク値に基づいて、前記検出回数を決定する請求項1〜3のいずれか一項に記載の距離測定装置。
The first acquisition unit acquires a peak value of the detection signal as information on the detection signal,
The distance determination apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the determination unit determines the number of times of detection based on the peak value acquired by the first acquisition unit.
前記第1取得部は、前記検出信号に関する情報として、該検出信号における第2の閾値を基準とした波形幅である第2波形幅を取得し、
前記決定部は、前記第1取得部により取得された前記第2波形幅に基づいて、前記検出回数を決定する請求項1〜3のいずれか一項に記載の距離測定装置。
The first acquisition unit acquires, as information related to the detection signal, a second waveform width that is a waveform width based on a second threshold in the detection signal,
The distance measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the determination unit determines the number of times of detection based on the second waveform width acquired by the first acquisition unit.
前記第1取得部は、前記検出信号に関する情報として、該検出信号が複数の閾値のうちどの閾値を超えたかについての情報を取得し、
前記決定部は、前記第1取得部により取得された、前記検出信号が前記複数の閾値のうちどの閾値を超えたかについての情報に基づいて、前記検出回数を決定する請求項1〜3のいずれか一項に記載の距離測定装置。
The first acquisition unit acquires, as information on the detection signal, information on which one of a plurality of thresholds the detection signal has exceeded,
The said determination part determines the said frequency | count of a detection based on the information about whether the said detection signal exceeded which threshold among the said some threshold acquired by the said 1st acquisition part. The distance measuring device according to any one of the preceding claims.
前記第1取得部は、前記検出信号に関する情報として、該検出信号の波形が2つの閾値をそれぞれ超えた2つの時点の傾きを取得し、
前記決定部は、前記第1取得部により取得された前記傾きに基づいて、前記検出回数を決定する請求項1〜3のいずれか一項に記載の距離測定装置。
The first acquisition unit acquires, as information related to the detection signal, inclinations at two points in time when the waveform of the detection signal exceeds two threshold values,
The distance measurement device according to any one of claims 1 to 3, wherein the determination unit determines the number of times of detection based on the inclination acquired by the first acquisition unit.
前記第1取得部は、前記検出信号に関する情報として、該検出信号の2つの閾値におけるそれぞれの波形幅の差を取得し、
前記決定部は、前記第1取得部により取得された前記差に基づいて、前記検出回数を決定する請求項1〜3のいずれか一項に記載の距離測定装置。
The first acquisition unit acquires, as information related to the detection signal, a difference between respective waveform widths of two threshold values of the detection signal,
The distance determination apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the determination unit determines the number of times of detection based on the difference acquired by the first acquisition unit.
前記第1取得部は、前記検出信号を取得した際の走査画角に関する情報を取得し、
前記決定部は、前記走査画角ごとに、該走査画角に対応する前記検出信号に関する情報に基づいて、前記検出回数を決定する請求項1〜8のいずれか一項に記載の距離測定装置。
The first acquisition unit acquires information on a scanning angle of view when the detection signal is acquired,
The distance measuring apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the determination unit determines the number of times of detection based on information on the detection signal corresponding to the scanning angle of view for each scanning angle of view. .
前記特定部により特定された前記階級に対応する前記時間又は前記時間に基づく値の平均値に基づいて、前記対象物までの距離を求める請求項1〜9のいずれか一項に記載の距離測定装置。   The distance measurement according to any one of claims 1 to 9, wherein a distance to the object is determined based on the time corresponding to the class specified by the specifying unit or an average value of values based on the time. apparatus. 請求項1〜10のいずれか一項に記載の距離測定装置を備えた移動体。   The mobile provided with the distance measurement apparatus as described in any one of Claims 1-10. 投光部から走査領域へ光を射出し、前記光が前記走査領域内に存在する対象物によって反射された反射光を光検出部により受光して検出信号を取得し、前記光の射出から前記検出信号の取得まで時間に基づいて、前記対象物までの距離を測定する距離測定方法であって、
前記検出信号に関する情報を取得する取得ステップと、
取得した前記検出信号に関する情報に基づいて、前記投光部から前記対象物へ前記光を射出し、前記対象物によって反射された反射光を前記光検出部により検出する検出回数を決定する決定ステップと、
前記投光部から前記対象物へ前記光を射出し、前記対象物によって反射された反射光を前記光検出部により検出されるまでの時間または前記時間に基づく値を求める動作を、前記検出回数行なう計測ステップと、
前記時間又は時間に基づく値を階級とし、任意の間隔で区切られた前記階級に対して、前記計測ステップが求めた前記時間又は前記時間に基づく値に対応する前記検出信号の個数を前記階級ごとにカウントするカウントステップと、
カウントした前記階級ごとのカウント値の各測定での合計値のうち最大の合計値に対応する前記階級を特定する特定ステップと、
特定した前記階級に対応する前記時間又は前記時間に基づく値に基づいて、前記対象物までの距離を求める距離測定方法。
Light is emitted from the light emitting unit to the scanning area, and the light is received by the light detecting section so that the light is reflected by the object present in the scanning area to obtain a detection signal, and the light is emitted from the light emitting section. A distance measuring method of measuring a distance to the object based on time until acquisition of a detection signal,
An acquisition step of acquiring information on the detection signal;
A determining step of emitting the light from the light emitting unit to the object based on the acquired information on the detection signal, and determining the number of times of detection of the reflected light reflected by the object by the light detecting unit; When,
The number of times of detection is an operation of emitting the light from the light emitting unit to the object, and obtaining a time from detection of the reflected light reflected by the object by the light detection unit or a value based on the time Measurement steps to be performed,
The time or the value based on the time is a class, and the number of detection signals corresponding to the time determined by the measuring step or the value based on the time is determined for each of the classes divided by an arbitrary interval. Counting steps to
Identifying the class corresponding to the largest one of the total values of the measured count values of each class at each measurement;
A distance measuring method for determining a distance to the object based on the time corresponding to the specified class or a value based on the time.
コンピュータに、コンピュータに、投光部から走査領域へ光を射出し、前記光が前記走査領域内に存在する対象物によって反射された反射光を光検出部により受光して検出信号を取得し、前記光の射出から前記検出信号の取得まで時間に基づいて、前記対象物までの距離測定を実行させるプログラムであって、
前記検出信号に関する情報を取得する取得ステップと、
取得した前記検出信号に関する情報に基づいて、前記投光部から前記対象物へ前記光を射出し、前記対象物によって反射された反射光を前記光検出部により検出する検出回数を決定する決定ステップと、
前記投光部から前記対象物へ前記光を射出し、前記対象物によって反射された反射光を前記光検出部により検出されるまでの時間または前記時間に基づく値を求める動作を、前記検出回数行う計測ステップと、
前記時間又は前記時間に基づく値を階級とし、任意の間隔で区切られた前記階級に対して、前記計測ステップが求めた前記時間又は前記時間に基づく値に対応する前記検出信号の個数を前記階級ごとにカウントするカウントステップと、
カウントした前記階級ごとのカウント値の各測定での合計値のうち最大の合計値に対応する前記階級を特定する特定ステップと、
特定した前記階級に対応する前記時間又は前記時間に基づく値に基づいて、前記対象物までの距離を求めるプログラム。
In the computer, light is emitted from the light emitting unit to the scanning area to the computer, and the light is received by the light detecting unit so that the light is reflected by the object present in the scanning area, and a detection signal is acquired. A program for performing distance measurement to the object based on time from emission of light to acquisition of the detection signal,
An acquisition step of acquiring information on the detection signal;
A determining step of emitting the light from the light emitting unit to the object based on the acquired information on the detection signal, and determining the number of times of detection of the reflected light reflected by the object by the light detecting unit; When,
The number of times of detection is an operation of emitting the light from the light emitting unit to the object, and obtaining a time from detection of the reflected light reflected by the object by the light detection unit or a value based on the time Measurement steps to be performed,
The time or the value based on the time is a class, and the number of detection signals corresponding to the time determined by the measuring step or the value based on the time is the class for the class divided at an arbitrary interval Count step to count each
Identifying the class corresponding to the largest one of the total values of the measured count values of each class at each measurement;
A program for determining a distance to the object based on the time corresponding to the specified class or a value based on the time.
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