JP2020106396A - 測距装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】測距結果の誤差をさらに低減させた測距装置を提供すること。【解決手段】光源から発せられた光の経路に沿って所定距離の位置に配置される反射物体を備えるようにした。そして、まず、第1の時間計測部で、光源から第1の光が発せられてから反射物体からの反射光が受光素子で受光されるまでの第1の時間を計測するようにした。その後、第2の時間計測部で、光源から第2の光が発せられてから対象物1からの反射光が受光素子で受光されるまでの第2の時間を計測するようにした。続いて、距離演算部で、所定距離、第1の時間及び第2の時間に基づき、第2の光の経路に沿った、光源から対象物までの距離を算出するようにした。これにより、測距結果のキャリブレーションを行うようにした。【選択図】図1
Description
本技術は、測距装置に関する。
近年、対象物までの距離を直接ToF(Time of Flight)を用いて計測する測距装置が提案されている(例えば特許文献1参照。)。このような測距装置では、一般に、測距結果の誤差を低減させるために、出荷時に測距結果のキャリブレーションを行っている。
しかし、このような測距装置では、測距結果の誤差のさらなる低減が求められている。
本開示は、測距結果の誤差をさらに低減させた測距装置を提供することを目的とする。
本開示は、測距結果の誤差をさらに低減させた測距装置を提供することを目的とする。
本開示の測距装置は、(a)光を発する光源と、(b)光源から発せられた光の経路に沿って所定距離の位置に配置される反射物体と、(c)反射物体及び経路上の対象物からの反射光のそれぞれを受光する受光素子と、(d)光源から第1の光が発せられてから反射物体からの反射光が受光素子で受光されるまでの第1の時間を計測する第1の時間計測部と、(e)光源から第2の光が発せられてから対象物からの反射光が受光素子で受光されるまでの第2の時間を計測する第2の時間計測部と、(f)所定距離、第1の時間及び第2の時間に基づき、第2の光の経路に沿った、光源から対象物までの距離を算出する距離演算部とを備える。
本発明者らは、従来の測距装置において、以下の課題を発見した。従来の測距装置では、出荷時に測距結果のキャリブレーションを行っても、出荷後の経時劣化や温度変化、回路Long Time Jitter等に起因して、測距結果の誤差が増大する可能性があった。しかしながら、測距結果のキャリブレーションを、リアルタイムに行うことはできなかった。
以下に、本開示の実施形態に係る測距装置の一例を、図1〜図19を参照しながら説明する。本開示の実施形態は、以下の順序で説明する。なお、本開示は、以下の例に限定されるものではない。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
1.第1の実施形態:測距装置
1−1 測距装置の全体構成
1−2 変形例
2.第2の実施形態:測距装置
2−1 要部の構成
2−2 変形例
3.応用例:移動体制御システム
1−1 測距装置の全体構成
1−2 変形例
2.第2の実施形態:測距装置
2−1 要部の構成
2−2 変形例
3.応用例:移動体制御システム
〈1.第1の実施形態〉
[1−1 測距装置の全体構成]
図1は、本開示の第1の実施形態に係る測距装置の全体を示す概略構成図である。図1の測距装置1は、ToF測距センサである。図1に示すように、第1の実施形態の測距装置1は、投光部2と、反射物体3と、受光部4と、測距処理部5と、制御部6といったコンポーネントを備えている。これらのコンポーネントは、例えば、CMOS(Complementary MOS)、LSI(Large Scale Integration)のようなSoC(System on a chip)として一体的に構成してもよく、投光部2や受光部4といった幾つかのコンポーネントを別体のLSIとして構成してもよい。測距装置1は、図示しない動作クロックに従って動作する。測距装置1は、さらに、測距処理部5で算出された距離に係る測距データを外部に出力するための通信IF(Inter Face)部7を含んでいる。図示されていないが、測距装置1は、通信IF部7を介して外部のホストICと通信可能に構成されている。
[1−1 測距装置の全体構成]
図1は、本開示の第1の実施形態に係る測距装置の全体を示す概略構成図である。図1の測距装置1は、ToF測距センサである。図1に示すように、第1の実施形態の測距装置1は、投光部2と、反射物体3と、受光部4と、測距処理部5と、制御部6といったコンポーネントを備えている。これらのコンポーネントは、例えば、CMOS(Complementary MOS)、LSI(Large Scale Integration)のようなSoC(System on a chip)として一体的に構成してもよく、投光部2や受光部4といった幾つかのコンポーネントを別体のLSIとして構成してもよい。測距装置1は、図示しない動作クロックに従って動作する。測距装置1は、さらに、測距処理部5で算出された距離に係る測距データを外部に出力するための通信IF(Inter Face)部7を含んでいる。図示されていないが、測距装置1は、通信IF部7を介して外部のホストICと通信可能に構成されている。
投光部2は、図2に示すように、ToF測距のための光8を発する光源9を有している。光8としては、例えば、レーザ光を用いることができる。光源9としては、例えば、端面発光型半導体レーザであってもよく、面発光型半導体レーザであってもよい。光源9は、制御部6からのトリガパルスによって駆動される。トリガパルスは、所定の周波数を有するパルス状の信号である。また、投光部2は、光8をラスタスキャンするためのスキャン機構を有している。図2では、スキャン機構として、エミッタレンズ10、投光ミラー11、及びマイクロミラー12を含むミラースキャン型のスキャン機構を構成している。マイクロミラー12は、制御部6からの制御信号に従って、光8の反射面の向きが変更される。そして、光源9が発した光8を、エミッタレンズ10、投光ミラー11及びマイクロミラー12を介して、マイクロミラー12の反射面の向きに応じた方向に出射する。
なお、本実施形態では、スキャン機構として、ミラースキャン型のスキャン機構を用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図3A及び図3Bに示すように、ポリゴンミラー13を用いるポリゴンミラー型のスキャン機構であってもよく、図4A及び図4Bに示すように、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー14を用いるMEMSミラー型のスキャン機構であってもよい。また、図5A及び図5Bに示すように、複数の光源9を用いて光8をラスタスキャンするOPT(Optical Phased Array)型のスキャン機構を採用してもよい。さらに、図6A及び図6Bに示すように、LEDを光源9として光8を広範囲に放射するフラッシュ型の機構を採用してもよい。
反射物体3は、図2に示すように、光源9から光8の経路に沿って所定距離Lの位置に配置され、シャッタ幕15を開閉可能なシャッタ機構16を構成している。シャッタ幕15の大きさは、ラスタスキャン時に取り得るすべての光8の経路を遮蔽できる大きさとする。図2では、シャッタ幕15の光源9側の全領域、つまりマイクロミラー12側の全領域は、図7Aに示すように、光8を反射する反射領域17となっている。シャッタ機構16としては、例えば、デジタルカメラに搭載されるメカニカルシャッターのような機構を用いることができる。シャッタ機構16は、制御部6からの制御信号に従って、シャッタ幕15を閉状態と開状態との間で駆動させる。そして、シャッタ幕15が閉状態とされると、マイクロミラー12からの光8をシャッタ幕15の反射領域17が反射して、反射した光8(以下、「反射光18」とも呼ぶ)をマイクロミラー12及び投光ミラー11を介して、受光部4に入射させる。また、シャッタ幕15が開状態とされると、光源9からの光8がシャッタ幕15の反射領域17で反射されず、シャッタ機構16よりも遠方に存在する対象物19で反射して、反射光18をマイクロミラー12及び投光ミラー11を介して、受光部4に入射させる。対象物19としては、例えば、測距装置1が車両に搭載されている場合、先行車両や後方車両、道路上の構造物(例えば、縁石)等、自車両の周囲に存在する他の車両等が挙げられる。
なお、本実施形態では、シャッタ幕15の光源9側の全領域を反射領域17とする例を示したが他の構成を採用することもできる。例えば、図7B、図7Cに示すように、光8を通過させる細長い複数の通過領域20と細長い複数の反射領域17とが縞状に配置された幕であってもよい。通過領域20としては、例えば、透明材料からなる領域であってもよく、開口部が設けられた領域であってもよい。また、図7Dに示すように、光8を通過させる複数の通過領域20と複数の反射領域17とが市松模様状に配置された幕であってもよく、図7Eに示すように、光8を通過させる複数の通過領域20と複数の反射領域17とがランダムに配置された幕であってもよい。これにより、シャッタ幕15が閉状態である場合にも、通過領域20を介して対象物19に光8を出射でき、対象物19からの反射光18を得ることができ、光源9から対象物19までの距離を測距することができる。
また、マイクロミラー12と反射物体3とは、互いの相対的な位置関係が変動しないように、一体に形成されている。図2では、マイクロミラー12の角部と反射物体3(シャッタ機構16)の角部とが、棒状の骨組部材を介して、互いに接合されている。
また、マイクロミラー12と反射物体3とは、互いの相対的な位置関係が変動しないように、一体に形成されている。図2では、マイクロミラー12の角部と反射物体3(シャッタ機構16)の角部とが、棒状の骨組部材を介して、互いに接合されている。
受光部4は、図2に示すように、レシーバレンズ21と、複数の受光素子22とを有している。複数の受光素子22は、二次元のマトリクス状に配置される。受光素子22としては、受光した光に反応して電気信号を出力するSPAD(single photon avalanche diode)を用いる。そして、受光部4は、マイクロミラー12及び投光ミラー11を介して入射された反射光18を、レシーバレンズ21で集光して、光8のスキャン方向に応じた受光素子22に受光させる。受光素子22からの電気信号は、測距処理部5に出力される。
なお、本実施形態では、受光部4が、受光素子22を複数有する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、受光素子22の数が単数(1つ)であってもよい。
また、本実施形態では、受光素子22として、SPADを用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、APD(avalanche photodiode)、PD(photodiode)を用いるようにしてもよい。
なお、本実施形態では、受光部4が、受光素子22を複数有する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、受光素子22の数が単数(1つ)であってもよい。
また、本実施形態では、受光素子22として、SPADを用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、APD(avalanche photodiode)、PD(photodiode)を用いるようにしてもよい。
測距処理部5は、光源9が光8を発したタイミング及び受光部4が反射光18を受光したタイミングに基づき対象物19までの距離を算出するコンポーネントである。測距処理部5は、信号処理プロセッサにより構成される。測距処理部5は、TDC(Time-to-Digital Converter)23と、ヒストグラム作成部24と距離演算部25とを含み構成される。
TDC23は、制御部6からのトリガパルス、つまり、光源9の駆動用のトリガパルス及び受光部4からの電気パルス信号に基づき、光源9から光8が発せられてから受光素子22で反射光18が受光されるまでの時間(以下「到来時間」とも呼ぶ)をデジタル値に変換するコンポーネントである。デジタル値としては、例えば、0〜255の範囲の数値を用いることができる。得られたデジタル値は、ヒストグラム作成部24に出力される。
より具体的には、TDC23は、第1の時間計測部26と、第2の時間計測部27とを構成している。第1の時間計測部26は、光源9から光8(以下、「第1の光8」とも呼ぶ)が発せられてからシャッタ幕15からの反射光18、つまり反射領域17からの反射光18が受光素子22で受光されるまでの到来時間(以下、「第1の時間」とも呼ぶ)を計測し、計測した第1の時間に応じたデジタル値(例えば、0〜255の数値)を出力する。また、第2の時間計測部27は、光源9から光8(以下「第2の光」とも呼ぶ)が発せられてから対象物19からの反射光18が受光素子22で受光されるまでの到来時間(以下「第2の時間」とも呼ぶ)を計測し、計測した第2の時間に応じたデジタル値を出力する。
TDC23は、制御部6からのトリガパルス、つまり、光源9の駆動用のトリガパルス及び受光部4からの電気パルス信号に基づき、光源9から光8が発せられてから受光素子22で反射光18が受光されるまでの時間(以下「到来時間」とも呼ぶ)をデジタル値に変換するコンポーネントである。デジタル値としては、例えば、0〜255の範囲の数値を用いることができる。得られたデジタル値は、ヒストグラム作成部24に出力される。
より具体的には、TDC23は、第1の時間計測部26と、第2の時間計測部27とを構成している。第1の時間計測部26は、光源9から光8(以下、「第1の光8」とも呼ぶ)が発せられてからシャッタ幕15からの反射光18、つまり反射領域17からの反射光18が受光素子22で受光されるまでの到来時間(以下、「第1の時間」とも呼ぶ)を計測し、計測した第1の時間に応じたデジタル値(例えば、0〜255の数値)を出力する。また、第2の時間計測部27は、光源9から光8(以下「第2の光」とも呼ぶ)が発せられてから対象物19からの反射光18が受光素子22で受光されるまでの到来時間(以下「第2の時間」とも呼ぶ)を計測し、計測した第2の時間に応じたデジタル値を出力する。
ヒストグラム作成部24は、TDC23で変換された到来時間のデジタル値(bin)ごとに累積して、図8に示すようなヒストグラムを作成するコンポーネントである。ヒストグラムは、測距処理部5の記憶装置34上に、ある種のデータ構造ないしはテーブルとして保持される。なお、記憶装置6には、出荷時における光源9〜反射物体3間の所定距離Lも保持される。ヒストグラムは、受光素子22ごとに作成される。つまり、ヒストグラムは、受光素子22の数だけ作成される。ヒストグラム作成部24は、TDC23から出力されるデジタル値を受けるごとに、対応するbinの値を増分して、ヒストグラムを更新する。記憶装置34のヒストグラム及び所定距離Lは、距離演算部25で参照される。
距離演算部25は、ヒストグラム作成部24で作成された各ヒストグラム及び所定距離Lを参照して、ヒストグラム中のピーク値(デジタル値)を検出し、検出したピーク値(デジタル値)に対応する到来時間から、対象物19までの距離を算出するコンポーネントである。すなわち、出射された光8が対象物19で反射したときの反射光18が受光されたとすれば、到来時間は、対象物19までの往復時間であるから、到来時間にc/2(cは光速)を乗算することにより、受光素子22ごとに、対象物19までの距離を算出することができる。また、距離演算部25は、算出した距離を、第1の時間及び所定距離Lを基に補正する。そして、複数の受光素子22それぞれに対して補正された距離により、距離画像を得ることができる。距離画像に係るデータは、通信IF部7に出力される。
より具体的には、ヒストグラム作成部24及び距離演算部25は、第1の距離演算部28と、第2の距離演算部29とを含む距離演算部35を構成している。第1の距離演算部28は、第1の時間計測部26で計測した第1の時間に基づき、第1の光8の経路に沿った、光源9からシャッタ幕15までの距離(以下、「第1の距離」とも呼ぶ)を算出する。第1の距離としては、例えば、光源9からシャッタ幕15の複数箇所までの距離の平均値であってもよく、光源9からシャッタ幕15の複数箇所までの距離のうちの最短距離であってもよく、光源9からシャッタ幕15の代表位置(例えば、予め定めた一点)までの距離であってもよい。
また、第2の距離演算部29は、所定距離L、第1の距離及び、第2の時間計測部27で計測した第2の時間に基づき、第2の光8の経路に沿った、光源9から対象物19までの距離(以下「第2の距離」とも呼ぶ)を算出する。第2の距離の算出方法としては、例えば、所定距離Lから第1の距離を減算し、減算結果を、第2の時間×c/2の算出結果に加算して第2の距離を得る方法であってもよく、所定距離Lを第1の距離で除算し、除算結果を、第2の時間×c/2の算出結果に乗算して第2の距離を得る方法であってもよい。
制御部6は、測距装置1の動作を統括的に制御するコンポーネントである。制御部6は、マイクロプロセッサにより構成される。制御部6は、所定の発光周期が経過するたびに、光8を出射させるトリガパルスを光源9及びTDC23のそれぞれに出力する。また、制御部6は、測距結果のキャリブレーションの実施タイミングになるたびに、シャッタ幕15を閉状態とするための制御信号をシャッタ機構16に出力する。キャリブレーションの実施タイミングとしては、測距装置1が高速に移動する物体(例えば、車両)に搭載されている場合、(1)システム起動時、(2)前回スキャンで進行方向に対して、近く(例えば、50m以内)に障害物がないと判断された場合、(3)ユーザ又はシステム側からキャリブレーションの実施命令が発行された場合、(4)或いはこれらの組み合わせが挙げられる。一方、測距装置1が高速に移動しない物体(例えば、モバイル端末)に搭載されている場合、(1)システム起動時、(2)ユーザ又はシステム側からキャリブレーションの実施命令が発行された場合、(3)或いはこれらの組み合わせが挙げられる。
通信IF部7は、距離演算部25で算出された測距データを外部のホストICに出力するためのインタフェース回路である。通信IF部7としては、例えば、MIPI(Mobile Industry Processor Interface)に準拠したインタフェース回路であってもよく、SPI(Serial Peripheral Interface)やI2C(Inter-Integrated Circuit)であってもよく、これらのインタフェース回路のうちの幾つかを実装したものであってもよい。
以上説明したように、第1の実施形態の測距装置1は、光源9から発せられた光の経路に沿って所定距離Lの位置に配置される反射物体3を備えるようにした。そして、まず、第1の時間計測部26で、光源9から第1の光8が発せられてから反射物体3からの反射光18が受光素子22で受光されるまでの第1の時間を計測するようにした。その後、第2の時間計測部27で、光源9から第2の光8が発せられてから対象物19からの反射光18が受光素子22で受光されるまでの第2の時間を計測するようにした。続いて、距離演算部35で、所定距離L、第1の時間及び第2の時間に基づき、第2の光8の経路に沿った、光源9から対象物19までの距離(第2の距離)を算出するようにした。それゆえ、例えば、図9の時刻t1、t2に示すように出荷後の経時劣化や温度変化、回路Long Time Jitter等に起因して、測距結果の誤差が増大したときに、測距結果のキャリブレーションを行うことができ、測距結果の誤差を低減できるため、測距結果の精度を向上できる。
なお、測距装置1の出荷後には、光源9と反射物体3とに物理位置ずれが発生し、所定距離Lが変動する可能性もある。しかしながら、経時劣化や温度変化、回路Long Time Jitter等に起因する測距結果の誤差が数cmほどになるのに対し、物理位置ずれに起因する測距結果の誤差の増大量は、数μmほどであるため、十分に小さく問題とならない。
なお、測距装置1の出荷後には、光源9と反射物体3とに物理位置ずれが発生し、所定距離Lが変動する可能性もある。しかしながら、経時劣化や温度変化、回路Long Time Jitter等に起因する測距結果の誤差が数cmほどになるのに対し、物理位置ずれに起因する測距結果の誤差の増大量は、数μmほどであるため、十分に小さく問題とならない。
また、第1の実施形態の測距装置1では、距離演算部35は、第1の時間に基づき、第1の光8の経路に沿った、光源9から反射物体3までの第1の距離を算出する第1の距離演算部28と、所定距離L、第1の距離及び第2の時間に基づき、第2の光8の経路に沿った、光源9から対象物3までの距離を算出する第2の距離演算部29とを備えるようにした。それゆえ、光源9から対象物3までの距離をより適切に算出することができる。
また、第1の実施形態の測距装置1では、反射物体3は、光源9が発する光8の経路上に配置され、シャッタ幕15を開閉させるシャッタ機構16を有するようにした。それゆえ、キャリブレーションが必要なときに、光8の経路にシャッタ幕15を配置できる。
また、第1の実施形態の測距装置1では、反射物体3は、光源9が発する光8の経路上に配置され、シャッタ幕15を開閉させるシャッタ機構16を有するようにした。それゆえ、キャリブレーションが必要なときに、光8の経路にシャッタ幕15を配置できる。
さらに、第1の実施形態の測距装置1では、シャッタ幕15は、光源9側の全領域が第1の光8を反射する反射領域17となっている幕、第2の光8を通過させる通過領域20と反射領域17とが縞状に配置された幕、通過領域20と反射領域17とが市松模様状に配置された幕、又は通過領域20と反射領域17とがランダムに配置された幕とした。それゆえ、シャッタ幕15が閉状態である場合にも、通過領域20を介して、対象物19に光8を出射でき、対象物19からの反射光18を得て、対象物19までの距離を測距できる。
また、第1の実施形態の測距装置1では、第1の距離演算部28は、光源9から反射物体3の複数箇所までの距離の平均値、光源9から反射物体3の複数箇所までの距離のうちの最短距離、又は光源9から反射物体3の代表位置までの距離とした。それゆえ、第1の距離を容易に算出でき、その第1の距離を基に第2の距離を容易に算出できる。
さらに、第1の実施形態の測距装置1では、マイクロミラー12と反射物体3とを一体に形成するようにした。それゆえ、マイクロミラー12と反射物体3との間の距離の変動を抑制でき、光源9と反射物体3との間の所定距離Lの変動を抑制できる。
[1−2 変形例]
なお、第1の実施形態に係る測距装置1では、反射物体3として、シャッタ幕15を開閉させるシャッタ機構16を用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図10に示すように、光源9が発する光8の経路上に配置された透過型液晶パネル30を用いるようにしてもよい。透過型液晶パネル30を用いる場合、反射領域17や通過領域20は反射領域17に対応する画素のみ不透明や透明とすることで実現でき、シャッタ幕15の駆動部品を省略でき、耐久性の向上や製造コストの低減を図ることができる。また、シャッタ機構16の場合よりも頻繁に測距結果のキャリブレーションを実行できる。
なお、第1の実施形態に係る測距装置1では、反射物体3として、シャッタ幕15を開閉させるシャッタ機構16を用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図10に示すように、光源9が発する光8の経路上に配置された透過型液晶パネル30を用いるようにしてもよい。透過型液晶パネル30を用いる場合、反射領域17や通過領域20は反射領域17に対応する画素のみ不透明や透明とすることで実現でき、シャッタ幕15の駆動部品を省略でき、耐久性の向上や製造コストの低減を図ることができる。また、シャッタ機構16の場合よりも頻繁に測距結果のキャリブレーションを実行できる。
〈2.第2の実施形態:測距装置〉
[2−1 要部の構成]
次に、本開示の第2の実施形態に係る測距装置1について説明する。第2の実施形態の測距装置1の全体構成は、図1と同様であるから図示を省略する。図11は、本実施形態の測距装置1の要部の概念図である。図11において、図2に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
[2−1 要部の構成]
次に、本開示の第2の実施形態に係る測距装置1について説明する。第2の実施形態の測距装置1の全体構成は、図1と同様であるから図示を省略する。図11は、本実施形態の測距装置1の要部の概念図である。図11において、図2に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
第2の実施形態の測距装置1は、反射物体3の構成が、第1の実施形態と異なっている。第2の実施形態では、図11に示すように、反射物体3として、少なくとも一部の周縁部に沿って第1の光8を反射する反射領域17を有し、その他の部分に第2の光8を通過させる通過領域20を有する固定部材31を備えている。固定部材31は、図12Aに示すように、すべての周縁部に沿って反射領域17を有するものであってもよく、図12Bに示すように、左右の周縁部に沿って反射領域17を有するものであってもよく、図12Cに示すように、上下の周縁部に沿って反射領域17を有するものであってもよい。
また、制御部6は、測距結果のキャリブレーションの実施タイミングになると、第1の光8が反射領域17に出射されるように、マイクロミラー12の角度を変更するための制御信号をマイクロミラー12の駆動機構(不図示)に出力する。キャリブレーションの実施タイミングとしては、(1)システム起動時、(2)毎スキャン時、(3)数スキャンに1回の割合、(4)ユーザ又はシステム側からキャリブレーションの実施命令が発行された場合、(5)或いはこれらの組み合わせが挙げられる。これらのうち、(3)のタイミングによれば、常に視界の端で固定部材31までの距離を計測できるので、それを計測・評価しないことで、多少の電力消費を抑えることができる。また、(4)のタイミングによれば、(2)のタイミングでの実施よりも、さらに消費電力を抑えることができる。
以上説明したように、第2の実施形態の測距装置1では、反射物体3を、少なくとも一部の周縁部に沿って第1の光8を反射する反射領域17を有し、その他の部分に第2の光8を通過させる通過領域20を有する固定部材31とした。それゆえ、対象物19までの距離の計測時には、光8を通過領域20に出射し、キャリブレーションの実行時には、光8を反射領域17に出射すればよく、シャッタ機構16を用いる方法と異なり、シャッタ幕15の駆動部品を省略でき、耐久性の向上や製造コストの低減を図ることができる。また、シャッタ機構16の場合よりも、頻繁に測距結果のキャリブレーションを実行できる。
[2−2 変形例]
なお、第2の実施形態にかかる測距装置1では、反射領域17として、反射率が一定の領域を用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、反射率が異なる複数の部分を有する領域、つまり、少なくとも反射率が所定値以上の高反射率領域17a、及び反射率が所定値未満の低反射率領域17bを有する領域を用いるようにしてもよい。高反射率領域17a及び低反射率領域17bを有する領域としては、図13Aに示すように、周縁部の長手方向に沿って濃淡のグラデーションを有する領域であってもよく、図13Bに示すように、周縁部の短手方向に沿って濃淡のグラデーションを有する領域であってもよい。また、濃淡に代えて、色彩のグラデーションを用いるようにしてもよい。
なお、第2の実施形態にかかる測距装置1では、反射領域17として、反射率が一定の領域を用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、反射率が異なる複数の部分を有する領域、つまり、少なくとも反射率が所定値以上の高反射率領域17a、及び反射率が所定値未満の低反射率領域17bを有する領域を用いるようにしてもよい。高反射率領域17a及び低反射率領域17bを有する領域としては、図13Aに示すように、周縁部の長手方向に沿って濃淡のグラデーションを有する領域であってもよく、図13Bに示すように、周縁部の短手方向に沿って濃淡のグラデーションを有する領域であってもよい。また、濃淡に代えて、色彩のグラデーションを用いるようにしてもよい。
また、反射率が異なる複数の部分を有する反射領域17を用いる場合には、図14に示すように測距処理部5は、調整部32と、判定部33とを更に備えるようにしてもよい。
調整部32は、受光部4からの電気信号及びヒストグラム作成部24で作成したヒストグラムに基づき、受光素子22の検出効率を調整するコンポーネントである。受光素子22の検出効率の調整では、図15に示すように、高反射率領域17aで反射される光8によって複数の受光素子22の少なくとも1つ以上が反応しないようにする。受光素子22が反応しない状態では、受光素子22から電気信号が出力されない状態となる。また、図16に示すように、低反射率領域17bで反射される光8に基づき複数の受光素子22のそれぞれに対してTDC23及びヒストグラム作成部24によって作成される複数のヒストグラムのそれぞれにピーク値が現れるようにする。これにより、真夏等の環境光が強いときに、反射光18がなくても受光素子22のすべてが反応してしまうことを防止でき、対象物19までの距離をより適切に判別できる。また反射率が低い対象物19の各部を測距したときに、各部に対応する受光素子22のそれぞれに対してヒストグラムのピークがノイズに埋もれることを防止でき、対象物19の表面の凹凸等をより適切に判別できる。
調整部32は、受光部4からの電気信号及びヒストグラム作成部24で作成したヒストグラムに基づき、受光素子22の検出効率を調整するコンポーネントである。受光素子22の検出効率の調整では、図15に示すように、高反射率領域17aで反射される光8によって複数の受光素子22の少なくとも1つ以上が反応しないようにする。受光素子22が反応しない状態では、受光素子22から電気信号が出力されない状態となる。また、図16に示すように、低反射率領域17bで反射される光8に基づき複数の受光素子22のそれぞれに対してTDC23及びヒストグラム作成部24によって作成される複数のヒストグラムのそれぞれにピーク値が現れるようにする。これにより、真夏等の環境光が強いときに、反射光18がなくても受光素子22のすべてが反応してしまうことを防止でき、対象物19までの距離をより適切に判別できる。また反射率が低い対象物19の各部を測距したときに、各部に対応する受光素子22のそれぞれに対してヒストグラムのピークがノイズに埋もれることを防止でき、対象物19の表面の凹凸等をより適切に判別できる。
判定部33は、ヒストグラム作成部24で作成したヒストグラムに基づき、測距装置1の故障判定を行うコンポーネントである。測距装置1の故障判定では、図17A、図17Bに示すように、反射領域17で反射される光8に基づきTDC23及びヒストグラム作成部24で作成されるヒストグラムのピーク値が、反射領域17の反射率毎に予め定められた正常範囲内にあるか否かを判定する。そして、正常範囲内にあると判定した場合には、光源9が正常に動作していると判定し、正常範囲外にあると判定した場合には、光源9が故障していると判定する。これにより、ヒストグラムのピーク値が正常範囲の上限値よりも大きい場合には、光源9から発せられる光8のエネルギーが大き過ぎるため、アイセーフのための故障警告を通信IF部7に出力した後、測距装置1を直ちに使用停止にすることができる。また、ヒストグラムのピーク値が正常範囲の下限値よりも小さい場合には、光源9から発せられる光8のエネルギーが小さ過ぎるため、故障警告を通信IF部7に出力できる。
〈3.応用例〉
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械(トラクター)などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械(トラクター)などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図18は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システム7000の概略的な構成例を示すブロック図である。車両制御システム7000は、通信ネットワーク7010を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図18に示した例では、車両制御システム7000は、駆動系制御ユニット7100、ボディ系制御ユニット7200、バッテリ制御ユニット7300、車外情報検出ユニット7400、車内情報検出ユニット7500、及び統合制御ユニット7600を備える。これらの複数の制御ユニットを接続する通信ネットワーク7010は、例えば、CAN(Controller Area Network)、LIN(Local Interconnect Network)、LAN(Local Area Network)又はFlexRay(登録商標)等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。
各制御ユニットは、各種プログラムにしたがって演算処理を行うマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより実行されるプログラム又は各種演算に用いられるパラメータ等を記憶する記憶部と、各種制御対象の装置を駆動する駆動回路とを備える。各制御ユニットは、通信ネットワーク7010を介して他の制御ユニットとの間で通信を行うためのネットワークI/Fを備えるとともに、車内外の装置又はセンサ等との間で、有線通信又は無線通信により通信を行うための通信I/Fを備える。図18では、統合制御ユニット7600の機能構成として、マイクロコンピュータ7610、汎用通信I/F7620、専用通信I/F7630、測位部7640、ビーコン受信部7650、車内機器I/F7660、音声画像出力部7670、車載ネットワークI/F7680及び記憶部7690が図示されている。他の制御ユニットも同様に、マイクロコンピュータ、通信I/F及び記憶部等を備える。
駆動系制御ユニット7100は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット7100は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。駆動系制御ユニット7100は、ABS(Antilock Brake System)又はESC(Electronic Stability Control)等の制御装置としての機能を有してもよい。
駆動系制御ユニット7100には、車両状態検出部7110が接続される。車両状態検出部7110には、例えば、車体の軸回転運動の角速度を検出するジャイロセンサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、あるいは、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数又は車輪の回転速度等を検出するためのセンサのうちの少なくとも一つが含まれる。駆動系制御ユニット7100は、車両状態検出部7110から入力される信号を用いて演算処理を行い、内燃機関、駆動用モータ、電動パワーステアリング装置又はブレーキ装置等を制御する。
ボディ系制御ユニット7200は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット7200は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット7200には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット7200は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
バッテリ制御ユニット7300は、各種プログラムにしたがって駆動用モータの電力供給源である二次電池7310を制御する。例えば、バッテリ制御ユニット7300には、二次電池7310を備えたバッテリ装置から、バッテリ温度、バッテリ出力電圧又はバッテリの残存容量等の情報が入力される。バッテリ制御ユニット7300は、これらの信号を用いて演算処理を行い、二次電池7310の温度調節制御又はバッテリ装置に備えられた冷却装置等の制御を行う。
車外情報検出ユニット7400は、車両制御システム7000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット7400には、撮像部7410及び車外情報検出部7420のうちの少なくとも一方が接続される。撮像部7410には、ToF(Time Of Flight)カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ及びその他のカメラのうちの少なくとも一つが含まれる。車外情報検出部7420には、例えば、現在の天候又は気象を検出するための環境センサ、あるいは、車両制御システム7000を搭載した車両の周囲の他の車両、障害物又は歩行者等を検出するための周囲情報検出センサのうちの少なくとも一つが含まれる。
環境センサは、例えば、雨天を検出する雨滴センサ、霧を検出する霧センサ、日照度合いを検出する日照センサ、及び降雪を検出する雪センサのうちの少なくとも一つであってよい。周囲情報検出センサは、超音波センサ、レーダ装置及びLIDAR(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging)装置のうちの少なくとも一つであってよい。これらの撮像部7410及び車外情報検出部7420は、それぞれ独立したセンサないし装置として備えられてもよいし、複数のセンサないし装置が統合された装置として備えられてもよい。
ここで、図19は、撮像部7410及び車外情報検出部7420の設置位置の例を示す。撮像部7910,7912,7914,7916,7918は、例えば、車両7900のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部のうちの少なくとも一つの位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部7910及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部7918は、主として車両7900の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部7912,7914は、主として車両7900の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部7916は、主として車両7900の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部7918は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図19には、それぞれの撮像部7910,7912,7914,7916の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲aは、フロントノーズに設けられた撮像部7910の撮像範囲を示し、撮像範囲b,cは、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部7912,7914の撮像範囲を示し、撮像範囲dは、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部7916の撮像範囲を示す。例えば、撮像部7910,7912,7914,7916で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両7900を上方から見た俯瞰画像が得られる。
車両7900のフロント、リア、サイド、コーナ及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部7920,7922,7924,7926,7928,7930は、例えば超音波センサ又はレーダ装置であってよい。車両7900のフロントノーズ、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部7920,7926,7930は、例えばLIDAR装置であってよい。これらの車外情報検出部7920〜7930は、主として先行車両、歩行者又は障害物等の検出に用いられる。
図18に戻って説明を続ける。車外情報検出ユニット7400は、撮像部7410に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像データを受信する。また、車外情報検出ユニット7400は、接続されている車外情報検出部7420から検出情報を受信する。車外情報検出部7420が超音波センサ、レーダ装置又はLIDAR装置である場合には、車外情報検出ユニット7400は、超音波又は電磁波等を発信させるとともに、受信された反射波の情報を受信する。車外情報検出ユニット7400は、受信した情報に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット7400は、受信した情報に基づいて、降雨、霧又は路面状況等を認識する環境認識処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット7400は、受信した情報に基づいて、車外の物体までの距離を算出してもよい。
また、車外情報検出ユニット7400は、受信した画像データに基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等を認識する画像認識処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット7400は、受信した画像データに対して歪補正又は位置合わせ等の処理を行うとともに、異なる撮像部7410により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像を生成してもよい。車外情報検出ユニット7400は、異なる撮像部7410により撮像された画像データを用いて、視点変換処理を行ってもよい。
車内情報検出ユニット7500は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット7500には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部7510が接続される。運転者状態検出部7510は、運転者を撮像するカメラ、運転者の生体情報を検出する生体センサ又は車室内の音声を集音するマイク等を含んでもよい。生体センサは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座った搭乗者又はステアリングホイールを握る運転者の生体情報を検出する。車内情報検出ユニット7500は、運転者状態検出部7510から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。車内情報検出ユニット7500は、集音された音声信号に対してノイズキャンセリング処理等の処理を行ってもよい。
統合制御ユニット7600は、各種プログラムにしたがって車両制御システム7000内の動作全般を制御する。統合制御ユニット7600には、入力部7800が接続されている。入力部7800は、例えば、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ又はレバー等、搭乗者によって入力操作され得る装置によって実現される。統合制御ユニット7600には、マイクロフォンにより入力される音声を音声認識することにより得たデータが入力されてもよい。入力部7800は、例えば、赤外線又はその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、車両制御システム7000の操作に対応した携帯電話又はPDA(Personal Digital Assistant)等の外部接続機器であってもよい。入力部7800は、例えばカメラであってもよく、その場合搭乗者はジェスチャにより情報を入力することができる。あるいは、搭乗者が装着したウェアラブル装置の動きを検出することで得られたデータが入力されてもよい。さらに、入力部7800は、例えば、上記の入力部7800を用いて搭乗者等により入力された情報に基づいて入力信号を生成し、統合制御ユニット7600に出力する入力制御回路などを含んでもよい。搭乗者等は、この入力部7800を操作することにより、車両制御システム7000に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。
記憶部7690は、マイクロコンピュータにより実行される各種プログラムを記憶するROM(Read Only Memory)、及び各種パラメータ、演算結果又はセンサ値等を記憶するRAM(Random Access Memory)を含んでいてもよい。また、記憶部7690は、HDD(Hard Disc Drive)等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等によって実現してもよい。
汎用通信I/F7620は、外部環境7750に存在する様々な機器との間の通信を仲介する汎用的な通信I/Fである。汎用通信I/F7620は、GSM(登録商標)(Global System of Mobile communications)、WiMAX(登録商標)、LTE(登録商標)(Long Term Evolution)若しくはLTE−A(LTE−Advanced)などのセルラー通信プロトコル、又は無線LAN(Wi−Fi(登録商標)ともいう)、Bluetooth(登録商標)などのその他の無線通信プロトコルを実装してよい。汎用通信I/F7620は、例えば、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク(例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク)上に存在する機器(例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ)へ接続してもよい。また、汎用通信I/F7620は、例えばP2P(Peer To Peer)技術を用いて、車両の近傍に存在する端末(例えば、運転者、歩行者若しくは店舗の端末、又はMTC(Machine Type Communication)端末)と接続してもよい。
専用通信I/F7630は、車両における使用を目的として策定された通信プロトコルをサポートする通信I/Fである。専用通信I/F7630は、例えば、下位レイヤのIEEE802.11pと上位レイヤのIEEE1609との組合せであるWAVE(Wireless Access in Vehicle Environment)、DSRC(Dedicated Short Range Communications)、又はセルラー通信プロトコルといった標準プロトコルを実装してよい。専用通信I/F7630は、典型的には、車車間(Vehicle to Vehicle)通信、路車間(Vehicle to Infrastructure)通信、車両と家との間(Vehicle to Home)の通信及び歩車間(Vehicle to Pedestrian)通信のうちの1つ以上を含む概念であるV2X通信を遂行する。
測位部7640は、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)衛星からのGNSS信号(例えば、GPS(Global Positioning System)衛星からのGPS信号)を受信して測位を実行し、車両の緯度、経度及び高度を含む位置情報を生成する。なお、測位部7640は、無線アクセスポイントとの信号の交換により現在位置を特定してもよく、又は測位機能を有する携帯電話、PHS若しくはスマートフォンといった端末から位置情報を取得してもよい。
ビーコン受信部7650は、例えば、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行止め又は所要時間等の情報を取得する。なお、ビーコン受信部7650の機能は、上述した専用通信I/F7630に含まれてもよい。
車内機器I/F7660は、マイクロコンピュータ7610と車内に存在する様々な車内機器7760との間の接続を仲介する通信インタフェースである。車内機器I/F7660は、無線LAN、Bluetooth(登録商標)、NFC(Near Field Communication)又はWUSB(Wireless USB)といった無線通信プロトコルを用いて無線接続を確立してもよい。また、車内機器I/F7660は、図示しない接続端子(及び、必要であればケーブル)を介して、USB(Universal Serial Bus)、HDMI(登録商標)(High-Definition Multimedia Interface)、又はMHL(Mobile High-definition Link)等の有線接続を確立してもよい。車内機器7760は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、又は車両に搬入され若しくは取り付けられる情報機器のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。また、車内機器7760は、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション装置を含んでいてもよい。車内機器I/F7660は、これらの車内機器7760との間で、制御信号又はデータ信号を交換する。
車載ネットワークI/F7680は、マイクロコンピュータ7610と通信ネットワーク7010との間の通信を仲介するインタフェースである。車載ネットワークI/F7680は、通信ネットワーク7010によりサポートされる所定のプロトコルに則して、信号等を送受信する。
統合制御ユニット7600のマイクロコンピュータ7610は、汎用通信I/F7620、専用通信I/F7630、測位部7640、ビーコン受信部7650、車内機器I/F7660及び車載ネットワークI/F7680のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、各種プログラムにしたがって、車両制御システム7000を制御する。例えば、マイクロコンピュータ7610は、取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット7100に対して制御指令を出力してもよい。例えば、マイクロコンピュータ7610は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行ってもよい。また、マイクロコンピュータ7610は、取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行ってもよい。
マイクロコンピュータ7610は、汎用通信I/F7620、専用通信I/F7630、測位部7640、ビーコン受信部7650、車内機器I/F7660及び車載ネットワークI/F7680のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、車両と周辺の構造物や人物等の物体との間の3次元距離情報を生成し、車両の現在位置の周辺情報を含むローカル地図情報を作成してもよい。また、マイクロコンピュータ7610は、取得される情報に基づき、車両の衝突、歩行者等の近接又は通行止めの道路への進入等の危険を予測し、警告用信号を生成してもよい。警告用信号は、例えば、警告音を発生させたり、警告ランプを点灯させたりするための信号であってよい。
音声画像出力部7670は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図18の例では、出力装置として、オーディオスピーカ7710、表示部7720及びインストルメントパネル7730が例示されている。表示部7720は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。表示部7720は、AR(Augmented Reality)表示機能を有していてもよい。出力装置は、これらの装置以外の、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ又はランプ等の他の装置であってもよい。出力装置が表示装置の場合、表示装置は、マイクロコンピュータ7610が行った各種処理により得られた結果又は他の制御ユニットから受信された情報を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。また、出力装置が音声出力装置の場合、音声出力装置は、再生された音声データ又は音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。
なお、図18に示した例において、通信ネットワーク7010を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム7000が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク7010を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサ又は装置が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク7010を介して相互に検出情報を送受信してもよい。
以上説明した車両制御システム7000において、図20を用いて説明した本実施形態に係る測距装置1は、図18に示した応用例の車外情報検出部7420に適用することができる。例えば、測距装置1で車両7900前方の障害物までを距離を算出できる。
なお、本技術は、以下のような構成を取ることができる。
(1)
光を発する光源と、
前記光源から発せられた光の経路に沿って所定距離の位置に配置される反射物体と、
前記反射物体及び前記経路上の対象物からの反射光のそれぞれを受光する受光素子と、
前記光源から第1の光が発せられてから前記反射物体からの前記反射光が前記受光素子で受光されるまでの第1の時間を計測する第1の時間計測部と、
前記光源から第2の光が発せられてから前記対象物からの前記反射光が前記受光素子で受光されるまでの第2の時間を計測する第2の時間計測部と、
前記所定距離、前記第1の時間及び前記第2の時間に基づき、前記第2の光の経路に沿った、前記光源から前記対象物までの距離を算出する距離演算部とを備える
測距装置。
(1)
光を発する光源と、
前記光源から発せられた光の経路に沿って所定距離の位置に配置される反射物体と、
前記反射物体及び前記経路上の対象物からの反射光のそれぞれを受光する受光素子と、
前記光源から第1の光が発せられてから前記反射物体からの前記反射光が前記受光素子で受光されるまでの第1の時間を計測する第1の時間計測部と、
前記光源から第2の光が発せられてから前記対象物からの前記反射光が前記受光素子で受光されるまでの第2の時間を計測する第2の時間計測部と、
前記所定距離、前記第1の時間及び前記第2の時間に基づき、前記第2の光の経路に沿った、前記光源から前記対象物までの距離を算出する距離演算部とを備える
測距装置。
(2)
前記距離演算部は、
前記第1の時間に基づき、前記第1の光の経路に沿った、前記光源から前記反射物体までの第1の距離を算出する第1の距離演算部と、
前記所定距離、前記第1の距離及び前記第2の時間に基づき、前記第2の光の経路に沿った、前記光源から前記対象物までの距離を算出する第2の距離演算部とを備える
前記(1)に記載の測距装置。
前記距離演算部は、
前記第1の時間に基づき、前記第1の光の経路に沿った、前記光源から前記反射物体までの第1の距離を算出する第1の距離演算部と、
前記所定距離、前記第1の距離及び前記第2の時間に基づき、前記第2の光の経路に沿った、前記光源から前記対象物までの距離を算出する第2の距離演算部とを備える
前記(1)に記載の測距装置。
(3)
前記反射物体は、前記光源が発する光の経路上に配置され、シャッタ幕を開閉させるシャッタ機構を有する
前記(1)又は(2)に記載の測距装置。
前記反射物体は、前記光源が発する光の経路上に配置され、シャッタ幕を開閉させるシャッタ機構を有する
前記(1)又は(2)に記載の測距装置。
(4)
前記シャッタ幕は、前記光源側の全領域が前記第1の光を反射する反射領域となっている幕、前記第2の光を通過させる細長い複数の通過領域と細長い複数の反射領域とが縞状に配置された幕、前記第2の光を通過させる複数の通過領域と複数の反射領域とが市松模様状に配置された幕、又は前記第2の光を通過させる複数の通過領域と複数の反射領域とがランダムに配置された幕である
前記(3)に記載の測距装置。
前記シャッタ幕は、前記光源側の全領域が前記第1の光を反射する反射領域となっている幕、前記第2の光を通過させる細長い複数の通過領域と細長い複数の反射領域とが縞状に配置された幕、前記第2の光を通過させる複数の通過領域と複数の反射領域とが市松模様状に配置された幕、又は前記第2の光を通過させる複数の通過領域と複数の反射領域とがランダムに配置された幕である
前記(3)に記載の測距装置。
(5)
前記反射物体は、前記光源が発する光の経路上に配置された透過型液晶パネルである
前記(1)に記載の測距装置。
前記反射物体は、前記光源が発する光の経路上に配置された透過型液晶パネルである
前記(1)に記載の測距装置。
(6)
前記反射物体は、少なくとも一部の周縁部に沿って前記第1の光を反射する反射領域を有し、その他の部分に前記第2の光を通過させる通過領域を有する固定部材である
前記(1)に記載の測距装置。
前記反射物体は、少なくとも一部の周縁部に沿って前記第1の光を反射する反射領域を有し、その他の部分に前記第2の光を通過させる通過領域を有する固定部材である
前記(1)に記載の測距装置。
(7)
前記第1の距離演算部が算出する前記第1の距離は、前記光源から前記反射物体の複数箇所までの距離の平均値、前記光源から前記反射物体の複数箇所までの距離のうちの最短距離、又は前記光源から前記反射物体の代表位置までの距離である
前記(2)に記載の測距装置。
前記第1の距離演算部が算出する前記第1の距離は、前記光源から前記反射物体の複数箇所までの距離の平均値、前記光源から前記反射物体の複数箇所までの距離のうちの最短距離、又は前記光源から前記反射物体の代表位置までの距離である
前記(2)に記載の測距装置。
(8)
前記反射物体は、反射率が所定値以上の高反射率領域、及び反射率が前記所定値未満の低反射率領域を有し、
前記受光素子は、複数備えられ、
前記光源が光を発してから前記受光素子で前記光を受光するまでの時間に基づくヒストグラムを作成するヒストグラム作成部を備え、
前記高反射率領域で反射される前記光によって複数の前記受光素子の少なくとも1つ以上が反応せず、前記低反射率領域で反射される前記光に基づき複数の前記受光素子のそれぞれに対して作成される複数の前記ヒストグラムのそれぞれにピーク値が現れるように、前記受光素子の検出効率を調整する調整部を備える
前記(1)から(7)の何れかに記載の測距装置。
前記反射物体は、反射率が所定値以上の高反射率領域、及び反射率が前記所定値未満の低反射率領域を有し、
前記受光素子は、複数備えられ、
前記光源が光を発してから前記受光素子で前記光を受光するまでの時間に基づくヒストグラムを作成するヒストグラム作成部を備え、
前記高反射率領域で反射される前記光によって複数の前記受光素子の少なくとも1つ以上が反応せず、前記低反射率領域で反射される前記光に基づき複数の前記受光素子のそれぞれに対して作成される複数の前記ヒストグラムのそれぞれにピーク値が現れるように、前記受光素子の検出効率を調整する調整部を備える
前記(1)から(7)の何れかに記載の測距装置。
(9)
前記反射領域は、反射率が異なる複数の部分を有し、
前記光源が光を発してから前記受光素子で前記光を受光するまでの時間に基づくヒストグラムを作成するヒストグラム作成部を備え、
前記反射領域で反射される前記光に基づいて作成される前記ヒストグラムのピーク値が、前記反射領域の反射率毎に予め定められた正常範囲内にあるか否かを判定し、前記正常範囲外にあると判定した場合には、前記光源が故障していると判定する判定部を備える
前記(4)に記載の測距装置。
前記反射領域は、反射率が異なる複数の部分を有し、
前記光源が光を発してから前記受光素子で前記光を受光するまでの時間に基づくヒストグラムを作成するヒストグラム作成部を備え、
前記反射領域で反射される前記光に基づいて作成される前記ヒストグラムのピーク値が、前記反射領域の反射率毎に予め定められた正常範囲内にあるか否かを判定し、前記正常範囲外にあると判定した場合には、前記光源が故障していると判定する判定部を備える
前記(4)に記載の測距装置。
(10)
前記光源から発せられた前記光を反射させるマイクロミラーを備え、
前記マイクロミラーと前記反射物体とが一体に形成されている
前記(1)から(9)の何れかに記載の測距装置。
前記光源から発せられた前記光を反射させるマイクロミラーを備え、
前記マイクロミラーと前記反射物体とが一体に形成されている
前記(1)から(9)の何れかに記載の測距装置。
1…測距装置、2…投光部、3…反射物体、4…受光部、5…測距処理部、6…制御部、7…通信IF部、8…光,第1の光,第2の光、9…光源、10…エミッタレンズ、11…投光ミラー、12…マイクロミラー、13…ポリゴンミラー、14…MEMSミラー、15…シャッタ幕、16…シャッタ機構、17…反射領域、17a…高反射率領域、17b…低反射率領域、18…反射光、19…対象物、20…通過領域、21…レシーバレンズ、22…受光素子、23…TDC、24…ヒストグラム作成部、25…距離演算部、26…第1の時間計測部、27…第2の時間計測部、28…第1の距離演算部、29…第2の距離演算部、30…透過型液晶パネル、31…固定部材、32…調整部、33…判定部、34…記憶装置、35…距離演算部、7000…車両制御システム、7010…通信ネットワーク、7100…駆動系制御ユニット、7110…車両状態検出部、7200…ボディ系制御ユニット、7300…バッテリ制御ユニット、7310…二次電池、7400…車外情報検出ユニット、7410…撮像部、7420…車外情報検出部、7500…車内情報検出ユニット、7510…運転者状態検出部、7600…統合制御ユニット、7610…マイクロコンピュータ、7620…汎用通信I/F、7630…専用通信I/F、7640…測位部、7650…ビーコン受信部、7660…車内機器I/F、7670…音声画像出力部、7680…車載ネットワークI/F、7690…記憶部、7710…オーディオスピーカ、7720…表示部、7730…インストルメントパネル、7750…外部環境、7760…車内機器、7800…入力部、7900…車両、7910,7912,7914,7916,7918…撮像部、7920,7921,7922,7923,7924,7925,7926,7927,7928,7929,7930…車外情報検出部
Claims (10)
- 光を発する光源と、
前記光源から発せられた光の経路に沿って所定距離の位置に配置される反射物体と、
前記反射物体及び前記経路上の対象物からの反射光のそれぞれを受光する受光素子と、
前記光源から第1の光が発せられてから前記反射物体からの前記反射光が前記受光素子で受光されるまでの第1の時間を計測する第1の時間計測部と、
前記光源から第2の光が発せられてから前記対象物からの前記反射光が前記受光素子で受光されるまでの第2の時間を計測する第2の時間計測部と、
前記所定距離、前記第1の時間及び前記第2の時間に基づき、前記第2の光の経路に沿った、前記光源から前記対象物までの距離を算出する距離演算部とを備える
測距装置。 - 前記距離演算部は、
前記第1の時間に基づき、前記第1の光の経路に沿った、前記光源から前記反射物体までの第1の距離を算出する第1の距離演算部と、
前記所定距離、前記第1の距離及び前記第2の時間に基づき、前記第2の光の経路に沿った、前記光源から前記対象物までの距離を算出する第2の距離演算部とを備える
請求項1に記載の測距装置。 - 前記反射物体は、前記光源が発する光の経路上に配置され、シャッタ幕を開閉させるシャッタ機構を有する
請求項1に記載の測距装置。 - 前記シャッタ幕は、前記光源側の全領域が前記第1の光を反射する反射領域となっている幕、前記第2の光を通過させる細長い複数の通過領域と細長い複数の反射領域とが縞状に配置された幕、前記第2の光を通過させる複数の通過領域と複数の反射領域とが市松模様状に配置された幕、又は前記第2の光を通過させる複数の通過領域と複数の反射領域とがランダムに配置された幕である
請求項3に記載の測距装置。 - 前記反射物体は、前記光源が発する光の経路上に配置された透過型液晶パネルである
請求項1に記載の測距装置。 - 前記反射物体は、少なくとも一部の周縁部に沿って前記第1の光を反射する反射領域を有し、その他の部分に前記第2の光を通過させる通過領域を有する固定部材である
請求項1に記載の測距装置。 - 前記第1の距離演算部が算出する前記第1の距離は、前記光源から前記反射物体の複数箇所までの距離の平均値、前記光源から前記反射物体の複数箇所までの距離のうちの最短距離、又は前記光源から前記反射物体の代表位置までの距離である
請求項2に記載の測距装置。 - 前記反射物体は、反射率が所定値以上の高反射率領域、及び反射率が前記所定値未満の低反射率領域を有し、
前記受光素子は、複数備えられ、
前記光源が光を発してから前記受光素子で前記光を受光するまでの時間に基づくヒストグラムを作成するヒストグラム作成部を備え、
前記高反射率領域で反射される前記光によって複数の前記受光素子の少なくとも1つ以上が反応せず、前記低反射率領域で反射される前記光に基づき複数の前記受光素子のそれぞれに対して作成される複数の前記ヒストグラムのそれぞれにピーク値が現れるように、前記受光素子の検出効率を調整する調整部を備える
請求項1に記載の測距装置。 - 前記反射領域は、反射率が異なる複数の部分を有し、
前記光源が光を発してから前記受光素子で前記光を受光するまでの時間に基づくヒストグラムを作成するヒストグラム作成部を備え、
前記反射領域で反射される前記光に基づいて作成される前記ヒストグラムのピーク値が、前記反射領域の反射率毎に予め定められた正常範囲内にあるか否かを判定し、前記正常範囲外にあると判定した場合には、前記光源が故障していると判定する判定部を備える
請求項4に記載の測距装置。 - 前記光源から発せられた前記光を反射させるマイクロミラーを備え、
前記マイクロミラーと前記反射物体とが一体に形成されている
請求項1に記載の測距装置。
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