JP2021119336A - 測距装置 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、例えば、測距装置が車両に搭載されている場合、他の車両に搭載された測距装置からの照射光を受光した場合に、これが物体として誤検出される可能性があった。すなわち、TOFでは、受光波形中に表れるパルス状の波形から受光タイミングを求めるため、他の測距装置からの照射光の受光タイミングでパルス状の波形が表れる。このようなパルス状の波形は、検出が単発的であったとしても、受光強度が強いため、通常のノイズとは異なり積算による抑制効果が充分に得られず、ターゲットからの反射であると誤認識される場合があった。なお、車両に搭載されていない他の測距装置からの照射光、いわゆる干渉光を受光した場合にも、同様の問題が生じる。
[1.第1実施形態]
[1−1.構成]
図1に示す測距装置1は、車両に搭載して使用され、光を照射し、照射した光を反射する物体からの反射光を受光することで、計測される物体までの光の往復時間から距離を計測する、いわゆるライダー装置である。ライダーはLIDARとも表記される。LIDARは、Light Detection and Rangingの略語である。
発光部2は、一つ以上の発光素子を有し、タイミング制御部4からの発光トリガ信号に従って、パルス状のレーザ光を繰り返し照射する。発光素子としては、例えば、レーザダイオードが用いられる。
受光積算部6は、受光部3から供給される連続するM回の発光タイミングのそれぞれで、得られたM個の受光情報を、図3に示すように、発光タイミングを起点とする時間合わせを行って積算する。図3は、M=3の場合を示す。受光積算部6にて積算の対象となるM個の受光情報を対象情報群という。受光積算部6にて積算された結果を積算受光情報、積算受光情報によって表される波形を積算受光波形という。積算受光情報は、距離算出部8に供給される。
図1に戻り、特性設定部7は、二値化部71と、フィルタ生成部72とを備える。
二値積算部721は、二値化部71で生成されたM個の受光二値情報を、発光タイミングを一致させた時間軸上で積算する。積算した結果である積算二値情報が示す積算二値波形は、反射光波形が検出される時間範囲での値(すなわち波形の振幅)がMとなり、干渉光波形が検出される時間範囲での値がMより小さくなり、図3では1となる。
測距部81は、図7に示すように、積算受光情報に基づき、検出対象とすべき最低強度以上に設定される抽出閾値THeより大きいピーク値を有するパルス状の波形のそれぞれについて受光タイミングを算出する。抽出閾値THeは、検出対象とすべき最低強度以上に設定される。抽出閾値THeは、例えば、二値化閾値THb以上、判定閾値THj以下の値に設定されるが、これに限定されない。
以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1a)本実施形態では、M個の受光情報を積算した積算受光情報を用いて照射光を反射した物体までの距離を算出する。従って、受光情報においてランダムに発生するノイズを抑制でき、ノイズによる誤検出を抑制できる。
[2−1.第1実施形態との相違点]
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
これにより、M個の二値情報のすべてで信号が検出される範囲が有効範囲として抽出される。
以上詳述した第2実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)を奏し、さらに、以下の効果(2a)〜(2c)を奏する。
[3.第3実施形態]
[3−1.第1実施形態との相違点]
第3実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
以上詳述した第3実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)〜(1c)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
[3−3.変形例]
第3実施形態では、処理部5bとして、第1実施形態で説明した特性設定部7と距離算出部8bとを組み合わせた構成が示されているが、図12に示す処理部5cのように、第2実施形態で説明した特性設定部7aと距離算出部8bとを組み合わせた構成でもよい。
[4−1.第1実施形態との相違点]
第4実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
以上詳述した第4実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)を奏し、さらに、以下の効果(4a)〜(4c)を奏する。
[4−3.変形例]
上記第1から第4実施形態では、フィルタリング部82は、測距部81で算出された物体までの距離に対して、フィルタ処理を行い、フィルタリング部82bは、受光積算部6で算出された時間軸上の積算受光波形に対して、フィルタ処理を行っている。
前置測距部81qは、中間データの算出に必要なタイミングを時間軸上で抽出して、抽出したタイミングを距離データに変換する。図56では、半値幅の算出に必要となるピークの1/2レベルが得られるタイミングから算出される距離データである半値幅距離を抽出する場合を示す。
後置測距部83qは、フィルタリング部82で抽出された半値幅距離を用いて、照射光を反射した物体までの距離を算出する。
前置測距部81rは、中間データの算出に必要なタイミングを時間軸上で抽出する。図58では、半値幅の算出に必要となるピークの1/2レベルが得られるタイミングである半値幅時間を抽出する場合を示す。
[5−1.第1実施形態との相違点]
第5実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
図16に示すように、特性設定部7eは、ベースライン算出部73と、ピーク算出部74と、閾値設定部75とを備える。
最大抽出部751は、ピーク算出部74にて算出されたM個の相対ピーク値S1〜SMのうちの最大値である最大相対ピーク値Smax=MAX(S1,S2,…,SM)を抽出する。更に、最大抽出部751は、最大ピーク相対値Smaxにマージンαと、積算ベースライン値Nsを加えた値を、抽出閾値THeとして設定する。マージンαは省略されてもよい。
以上詳述した第5実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)を奏し、更に、以下の効果(5a)を奏する。
本実施形態では、受光積算部6は、複数の受光情報W(1)〜W(M)を単純に加算することで積算受光情報を算出し、個別ベースライン値N1〜NMの合計が積算ベースライン値Nsとなるようにしているが、本開示は、これに限定されるものではない。例えば、受光積算部6は、積算ベースライン値Nsがゼロとなるように、複数の受光情報W(1)〜W(M)を積算するように構成されてもよい。以下では、Ns=0となるように積算された積算受光情報をゼロベース積算受光情報、Ns≠0となるように積算された積算受光情報を非ゼロベース積算受光情報という。
THe=Amax−Nx (2)
THe=Amax−Nave (3)
但し、Amaxは、M個の生ピーク値A1〜AMのうちの最大値MAX(A1,A2,…,AM)であり、最大生ピーク値という。Nxは、最大生ピーク値Amaxの抽出元となった受光情報における個別ベースライン値である。Naveは、M個の個別ベースライン値N1〜NMの平均値AVE(N1,N2,…NM)である。なお、(1)〜(3)式において、抽出閾値THeには、マージンαを加えてもよい。また、(2)のNx及び(3)式のNaveがオフセット値に相当する。
THe=Amax−Nx+NM (5)
THe=Amax−Nave+NM (6)
THe=Amax (7)
(4)〜(6)式は、(1)〜(3)式に、積算ベースライン値NsとなるM番目の受光情報の個別ベースライン値NMを加えた式である。(7)式は、(5)式においてNx=NMと仮定することで得られる近似式であり、閾値THeの算出を簡略化できる。なお、(4)〜(7)式においても、抽出閾値THeにマージンαを加えてもよい。
[6.第6実施形態]
[6−1.第1実施形態との相違点]
第6実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
除算部752は、ピーク算出部74fにて算出された積算受光情報の相対ピーク値Sを受光積算部6での積算対象となる受光情報の数である積算数Mで除算する。更に、除算部752は、その除算結果に、マージンαと、ベースライン算出部73fにて算出された積算ベースライン値Nsとを加算した値を、抽出閾値THeとして設定する。すなわち、(8)式に従って、抽出閾値THeを設定する。マージンαは、例えば、予め指定された定数及び除算値S/Mに応じて算出される値のうち、いずれか一方を用いてもよい。また、マージンαを省略し、(9)式に従って、抽出閾値THeを設定してもよい。
THe=S/M+Ns (9)
個々の受光情報において、干渉光波形のピーク値が反射光波形のピークを超えることがないことが明らかな状況では、このように設定された抽出閾値THeを用いてもよい。
以上詳述した第6実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)を奏し、更に、以下の効果(6a)を奏する。
受光積算部6が、Ns=0となる積算受光情報を算出するように構成されている場合、閾値設定部75fは、(10)又は(11)式に従って、抽出閾値THeを設定してもよい。
THe=S/M (11)
[7.第7実施形態]
[7−1.第1実施形態との相違点]
第7実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
ベースライン算出部73gは、ベースライン算出部73と同様に、M個の受光情報のそれぞれについて個別ベースライン値Nmを算出すると共に、積算ベースライン値Nsを算出する。ベースライン算出部73gは、更に、個別ベースライン値Nmのばらつきを算出する。ばらつきを表すパラメータとして、例えば、標準偏差を用いてもよい。
最大抽出部751は、第5実施形態で説明したものと同様であり、最大相対ピーク値Smaxを算出する。
THe=G×σ+Ns (13)
THe=D+Ns (14)
なお、(12)式は、(4)〜(7)式を用いて算出される抽出閾値THe、又は(5)〜(7)式の右辺にマージンαを加えることで算出される抽出閾値THeに置き換えてもよい。
以上詳述した第7実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)及び第5実施形態の効果(5a)を奏し、更に、以下の効果(7a)を奏する。
受光積算部6が、積算ベースライン値Nsがゼロとなるように複数の受光情報を積算するように構成されている場合、閾値設定部75gは、(12)〜(14)式の右辺から積算ベースライン値Nsを除いた式を用いて算出される抽出閾値THeを用いてもよい。
[8−1.第1実施形態との相違点]
第8実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
特性設定部7hは、第1設定部91と第2設定部92とを備える。
第2設定部92は、第5〜第7実施形態で説明した特性設定部7e〜7gのいずれかと同様の構成を有し、抽出閾値THeを設定する。但し、第2設定部92として第6実施形態の特性設定部7fを採用した場合は、受光積算部6の出力が第2設定部92の入力となる。
測距部81及びフィルタリング部82は、第1実施形態で説明した距離算出部8と同様に動作する。なお、測距部81が第1測距部に相当し、測距部81及びフィルタリング部82は、第1処理部に相当する。
切替部83は、フィルタリング部82から出力される第1測距結果と、測距部81eから出力される第2測距結果とのうちいずれかを、予め設定された切替条件に従って出力する。
以上詳述した第8実施形態によれば、第1設定部91及び第2設定部92の構成に応じて、第1〜第7実施形態の効果を奏し、更に、以下の効果(8a)を奏する。
[9−1.第1実施形態との相違点]
第8実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
フィルタリング部82b及び測距部81は、第3実施形態で説明した距離算出部8bと同様に動作する。これらフィルタリング部82b及び測距部81は、第1処理部に相当する。
切替部83は、第8実施形態で説明したものと同様に動作する。
以上詳述した第9実施形態によれば、第8実施形態と同様の効果を得ることができる。
[10.第10実施形態]
[10−1.第1実施形態との相違点]
第10実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
図25に示すように、特性設定部7jは、ベースライン算出部73と、ピーク算出部74と、閾値設定部75jとを備える。
一次閾値設定部755は、第7実施形態で説明したばらつき算出部753と同様に、ベースライン値の許容ばらつきG×σを算出する。更に、一次閾値設定部755は、算出された許容ばらつきG×σに、積算ベースライン値Nsを加えた値を一次閾値TH1として出力する。なお、予め設定された固定値をDとして、一次閾値TH1は、G×σ+Ns及びD+Nsのうち、いずれか大きい方の値を用いてもよい。
TH1=G×σ+Ns (15)
TH1=D+Ns (16)
TH2=Smax+α+Ns (17)
なお、一次閾値TH1と二次閾値TH2との関係は、一般的には、図26に示すように、TH1<TH2となるが、ベースラインのばらつきが大きく且つ反射光及び干渉光のピーク値が小さい場合には、TH1≧TH2となる場合もある。
測距部81jは、積算受光情報から、一次閾値TH1より大きなピーク値を有するパルス波形を抽出し、抽出したパルス波形のそれぞれの受信タイミングから、物体までの距離Rを算出する。そして、測距部81jは、距離Rとピーク値Pとを対応付けたエコー情報ECを生成する。以下では、エコー情報ECのピーク値をエコーピーク値という。測距部81jは、生成したエコー情報ECを、エコーピーク値Pが大きい順にソートしてもよい。
本処理は、受光積算部6にて生成された積算受光情報から、測距部81jにて積算受光情報に対する測距処理が実行される毎に起動する。
S120では、フィルタリング部82jは、測距部81jで検出されたエコー情報ECのうち、物体からの反射波に基づく有効エコー情報の数を表すカウント値Cnt、及びエコー情報ECの識別に用いるインデックスkを初期化する。具体的には、カウント値Cntは0に初期化され、インデックスkは1に初期化される。なお、有効エコー情報以外のエコー情報、すなわち、干渉波等に基づくエコー情報を無効エコー情報という。
続くS160では、フィルタリング部82jは、フラグFlg(k)に、有効エコー情報であることを示す値Trueを設定して、処理をS170に進める。
S180では、フィルタリング部82jは、インデックスkが、検出エコー数K以下であるか否かを判定し、k≦Kであれば、処理をS130に戻し、k>Kであれば、処理を終了する。
以上詳述した第10実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)を奏し、更に以下の効果(10a)(10b)を奏する。
受光積算部6が、Ns=0となる積算受光情報を算出するように構成されている場合、二次閾値設定部756は、(17)式の代わりに、(1)〜(3)式の右辺を用いて算出される値を二次閾値TH2としてもよい。また、受光積算部6が、非ゼロベースライン順次積算方法を用いて複数の受光情報を積算するように構成されている場合、二次閾値設定部756は、(17)式の代わりに。(4)〜(7)式の右辺を用いて算出される値を二次閾値TH2としてもよい。
[11−1.第10実施形態との相違点]
第11実施形態は、基本的な構成は第10実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
図28に示すように、距離算出部8kは、測距部81jと、フィルタリング部82jと、検知判定部85とを備える。測距部81j及びフィルタリング部82jは、第10実施形態での説明と同様である。
本処理は、フィルタリング部82jにて処理が実行される毎に起動する。
S210では、検知判定部85は、検出エコー数Kが0より大きく、かつ、有効エコー数Cntが0であるか否かを判定し、肯定判定した場合は、処理をS220に移行し、否定判定した場合は、処理をS230に移行する。
つまり、受光情報において、物体からの反射波に基づくエコー(以下、反射エコー)の方が、干渉波に基づくエコー(以下、干渉エコー)よりピーク値が大きい場合、反射エコーのピーク値に従って二次閾値TH2が設定される。この場合、反射エコーのピーク値は、受光積算部6での積算の結果、二次閾値TH2より大きくなるため、反射エコーのエコー情報は有効エコー情報として抽出される。また、干渉エコーのピーク値は、受光積算部6にて積算されても値に変化がなく、二次閾値TH2より小さいままであるため、干渉エコーのエコー情報は無効エコー情報として抽出される。
以上詳述した第11実施形態によれば、前述した第1実施形態及び第10実施形態の効果(1a)(10a)(10b)を奏し、更に以下の効果(11a)を奏する。
[11−3.変形例]
検知判定部85は、図29に示す検知判定処理の代わりに、図44に示す検知判定処理を実行してもよい。
この場合、干渉エコーが検出される可能性があるが、反射エコーが非検出となることを抑制できる。
[12−1.第10実施形態との相違点]
第12実施形態は、基本的な構成は第10実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第10実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
図31に示すように、距離算出部8lは、測距部81jと、フィルタリング部82jと、有効エコー抽出部86とを備える。測距部81j及びフィルタリング部82jは、第10実施形態での説明と同様である。
本処理は、フィルタリング部82jにて処理が実行される毎に起動する。
続くS340では、有効エコー抽出部86は、エコー情報EC(k)が有効エコー情報であるか否かを示すフラグFlg(k)を、有効であることを示す値Trueに設定する。
続くS360では、有効エコー抽出部86は、インデックスkが検出エコー数K以下であるか否かを判定し、k≦Kであれば処理をS330に戻し、k>Kであれば処理を終了する。
以上詳述した第12実施形態によれば、前述した第1実施形態及び第10実施形態の効果(1a)(10a)(10b)を奏し、更に以下の効果(12a)を奏する。
有効エコー抽出部86での処理の変形例を、図33のフローチャートを用いて説明する。変形例の処理では、図32のフローチャートと比較して、S330の前にS325が挿入されている点、及びS360にて肯定判定された場合に、処理をS325に移行させる点で第12実施形態とは相違する。
[13−1.第10実施形態との相違点]
第13実施形態は、基本的な構成は第10実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第10実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
図34に示すように、距離算出部8mは、測距部81jと、フィルタリング部82jと、有効エコー抽出部86と、検知判定部85とを備える。測距部81j及びフィルタリング部82jは、第10実施形態での説明と同様であり、検知判定部85は、第11実施形態での説明と同様であり、有効エコー抽出部86は、第12実施形態での説明と同様である。但し、検知判定部85では、有効エコー抽出部86での処理結果として得られる有効エコー数Cntを用いて判定を実行する。
以上詳述した第13実施形態によれば、前述した第1実施形態及び第10〜第12実施形態の効果(1a)(10a)(10b)(11a)(12a)を奏する。
[14−1.第13実施形態との相違点]
第14実施形態は、基本的な構成は第13実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第13実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
図35に示すように、特性設定部7nは、ベースライン算出部73と、ピーク算出部74と、閾値設定部75jと、ピークばらつき算出部76とを備える。ピークばらつき算出部76以外は、第10実施形態での説明と同様である。
S410では、ばらつき算出部76は、ばらつきの度合いを表すばらつきカウント値V_Cnt及び積算の対象となるM個の受光情報の識別に用いるインデックスmを初期化する。具体的には、V_Cntは0に設定され、mは2に設定される。
S440では、ばらつき算出部76は、インデックスmを1増加させる。
つまり、図37に示すように、同一物体からの反射光に基づく生ピーク値は、積算の対象となるM個の受光情報において、いずれも略同じタイミングで検出される。これに対して、干渉光に基づく生ピーク値は、これらとは異なるタイミングで単発的に検出される。そして、同一物体に基づく生ピーク値より、干渉光に基づく生ピーク値の方が大きい場合、最大受光タイミングは、干渉光が検出される受光情報だけ、他の受光情報とは異なる。その結果、例えば、図36では、干渉光が検出される受光情報の最大受光タイミングt2を使用して算出される二つのタイミング差|t2−t1|及び|t3−t2|が閾値βより大きくなり、ばらつきカウント値V_Cntがカウントアップされる。
図38のフローチャートは、図29のフローチャートと比較して、S210とS220との間にS215が追加されている点で相違する。
以上詳述した第14実施形態によれば、前述した第13実施形態と同様に、第1実施形態及び第10〜第12実施形態の効果(1a)(10a)(10b)(11a)(12a)を奏し、更に以下の効果(14a)を奏する。
上記第14実施形態では、ばらつきカウント値V_Cntを、検知判定部85nでの処理に利用しているが、図35中の点線矢印で示すように、有効エコー抽出部86での処理に利用してもよい。この場合、図32のフローチャートにおいて、S310の直前又は直後にステップを挿入し、V_Cnt>2の場合は、フラグFlgの書き換えを実行することなく処理を終了してもよい。
[15−1.第10実施形態との相違点]
第15実施形態は、基本的な構成は第10実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第10実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
図39に示すように、特性設定部7oは、ベースライン算出部73と、ピーク算出部74と、閾値設定部75oとを備える。ベースライン算出部73及びピーク算出部74は、第10実施形態での説明と同様である。
二次閾値設定部756oは、ピーク算出部74にて受光情報W(1)〜W(M)のそれぞれについて算出される最大受光光量(即ち、生ピーク値)A1〜AMを、値が大きい順にソートする。そして、m番目に大きい最大受光光量Amを、TH2(m)と表記するものとして、M個の二次閾値TH2(1)〜TH2(M)を生成して、距離算出部8oに供給する。
本処理は、受光積算部6にて生成された積算受光情報について、測距部81jによる測距処理の結果が出力される毎に起動する。なお、測距部81jから供給されるK個のエコー情報EC(1)〜EC(K)は、対応するパルス状の波形における受光量の最大値であるエコーピーク値P(k)が大きい順にソートされていること、また、K≦Mであることを前提とする。
S135では、フィルタリング部82oは、ピーク値がk番目に大きいエコー情報EC(k)のエコーピーク値P(k)が、値がk番目に大きい二次閾値TH2(k)より大きいか否かを判定する。フィルタリング部82oは、P(k)≦TH2(k)であれば、処理をS140に移行し、P(k)>TH2(k)であれば、処理をS150に移行する。
以上詳述した第15実施形態によれば、前述した第1実施形態及び第10実施形態の効果(1a)(10a)(10b)を奏し、更に以下の効果(15a)を奏する。
[16−1.想定する状況]
第16実施形態の構成を説明する前に、本実施形態において、想定する干渉光の態様について説明する。
[16−2.第10実施形態との相違点]
第16実施形態は、基本的な構成は第10実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
図46に示すように、特性設定部7pは、ベースライン算出部73と、ピーク算出部74と、閾値設定部75jと、比較値設定部77とを備える。つまり、特性設定部7pは、第10実施形態における特性設定部7jに、比較値設定部77を追加した構成を有する。
距離算出部8pは、測距部81jと、フィルタリング部82pとを備える。
フィルタリング部82pは、(19)式を満たす場合に、第10実施形態にて説明したフィルタリング部82jの処理を実行する。
P(1)は、エコー情報EC(1)のピーク値であり、測距部81jで抽出されるK個のエコーの中で最大のピーク値である。THpは、干渉閾値である。干渉閾値THpは、例えば、同一物標に基づいて各受光情報で検出される相対ピーク値の合計と、その物標について積算受光情報で検出される相対ピーク値との差分について、その差分の大きさやばらつきを実験的に算出した結果に基づいて設定される。また、干渉閾値THpは、最大相対ピーク値Smaxに、係数を乗じることで設定されてもよい。
以上詳述した第15実施形態によれば、前述した第1実施形態及び第10実施形態の効果(1a)(10a)(10b)を奏し、更に以下の効果(16a)を奏する。
[16−4.変形例]
本実施形態において、受光積算部6が、非ゼロベースライン順次積算方法を用いて、複数の受光情報を積算すし、二次閾値設定部756が(7)式に従って、最大生ピーク値Amaxを二次閾値TH2として設定するように構成されている場合、以下の問題点がある。すなわち、図51に示すように外乱光のばらつきにより、個別ベースライン値Nmが信号光及び干渉光の生ピーク値Amより大きくなる場合がある。図51では、1番目の受光情報W(1)が該当する場合について示す。この場合、A1=N1として検出される。この結果、積算受光情報は、2〜M番目の受光情報を積算した結果と等しくなる。このとき、Amax=A1であるため、二次閾値TH2=A1に設定される。その結果、積算受光情報で検出される全てのピークが、二次閾値TH2より小さくなり、干渉エコーだけでなく、反射エコーも非検出となる場合がある。
P(1)<MAX(N1,N2,…NM) (20)
(20)式を充足する場合は、二次閾値TH2の使用するフィルタリング部82pの処理を禁止する。これにより、いずれかの受光情報において、反射光が外乱光に埋もれる状況であった場合に、フィルタリング部82pの処理が禁止され、一次閾値TH1を用いて抽出される全てのエコー情報EC(1)〜EC(K)が、後段の処理に提供される。これにより、干渉エコーが反射エコーとして誤検出される可能性があるが、反射エコーが未検出となることを抑制できる。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は前述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
Claims (35)
- 物体に光を照射する発光部(2)と、
前記物体から反射された光を受光する受光部(3)と、
前記受光部で取得される受光光量の時間変化を受光情報とし、一つ以上の前記受光情報から、前記発光部から照射された光である照射光以外のパルス光の受光光量範囲、及び受光時間範囲の少なくとも一方を指定範囲として抽出する特性設定部(7,7a,7d〜7h,7n〜7p)と、
前記受光情報から得られる情報の少なくとも一部を複数回の発光にわたり発光タイミングを一致させた時間軸上で積算した積算受光情報を生成する受光積算部(6)と、
前記特性設定部で抽出した指定範囲をもとに前記照射光以外のパルス光により生じる距離ノイズを除外又は特定し、前記照射光を反射した前記物体までの距離を算出する距離算出部(8,8b,8e,8h〜8r)と、
を備える測距装置。 - 請求項1に記載の測距装置であって、
前記距離算出部は、
前記積算受光情報を用いて、発光から受光までの時間差から前記物体までの距離を算出する測距部(81)と、
フィルタを用いて、前記測距部にて処理される前記積算受光情報中の前記照射光以外のパルス光を除去、又は無効化、又は軽減するフィルタリング部(82,82b)と、
を備え、
前記特性設定部は、
それぞれの前記受光情報及び前記受光積算部にて前記受光情報を積算する過程で逐次生成される情報のうちの少なくとも一方である被二値化情報に対して、予め設定された閾値及び前記被二値化情報から算出される閾値のいずれかである二値化閾値を用いて、時間と二値化された前記被二値化情報との関係を表す受光二値情報を生成する二値化部(71)と、
前記受光二値情報を用いて前記積算受光情報の中で、前記照射光による前記物体からの反射光が存在しうる時間範囲、及び前記照射光以外のパルス光が存在しない時間範囲のうち少なくとも一方を表す有効範囲を抽出することで、前記フィルタリング部のフィルタ特性を設定するフィルタ生成部(72,72a,72d)と、
を備える測距装置。 - 請求項2に記載の測距装置であって、
前記フィルタ生成部は、
前記二値化部で生成される複数の前記受光二値情報を、前記発光タイミングを一致させた時間軸上で積算する二値積算部(721)と、
積算された前記受光二値情報を、予め設定された固定閾値及び前記受光二値情報の数である積算数に応じて算出される判定閾値のうちいずれかを用いて二値化することで前記有効範囲を抽出する判定部(722)と、
を備える測距装置。 - 請求項2に記載の測距装置であって、
前記フィルタ生成部は、
前記二値化部で生成される複数の前記受光二値情報を、前記発光タイミングを一致させた時間軸上で論理積することで、前記有効範囲を抽出する論理演算部(723)を備える
測距装置。 - 請求項2に記載の測距装置であって、
前記フィルタ生成部は、
前記二値化部で生成される複数の前記受光二値情報を、前記発光タイミングを一致させた時間軸上で積算する二値積算部(721)と、
積算された前記受光二値情報を、前記二値積算部での積算数で除算し、正規化することで、前記有効範囲を抽出すると共に、前記有効範囲でのゲインを設定する正規化部(724)と、
を備える測距装置。 - 請求項2から請求項5までのいずれか1項に記載の測距装置であって、
前記特性設定部は、時間軸で設定された前記有効範囲を、距離軸の前記有効範囲に変換して前記フィルタを生成し、
前記距離算出部では、前記測距部が前記積算受光情報中のパルス状の波形毎に距離を算出し、算出された距離に対して、前記フィルタリング部が前記フィルタを作用させて、前記フィルタの前記有効範囲に含まれる距離を抽出する
測距装置。 - 請求項2から請求項5までのいずれか1項に記載の測距装置であって、
前記特性設定部は、時間軸で設定された前記有効範囲により前記フィルタを生成し、
前記距離算出部では、前記フィルタリング部が前記積算受光情報に前記フィルタを作用させて、前記有効範囲に含まれる時間範囲を抽出し、抽出された時間範囲に存在するパルス状の波形毎に、前記測距部が距離を算出する
測距装置。 - 請求項2から請求項5までのいずれか1項に記載の測距装置であって、
前記距離算出部では、前記測距部が前記積算受光情報中のパルス状の波形毎に距離の算出に必要な中間データを算出し、算出された前記中間データに対して、前記フィルタリング部が前記フィルタを作用させて、前記フィルタの前記有効範囲に含まれる前記中間データを抽出し、抽出された中間データを用いて前記物体までの距離を算出する
測距装置。 - 請求項8に記載の測距装置であって、
前記特性設定部は、時間軸で設定された前記有効範囲を、距離軸の前記有効範囲に変換して前記フィルタを生成し、
前記距離算出部では、距離軸上のデータに変換された前記中間データに対して前記フィルタを作用させる
測距装置。 - 請求項8に記載の測距装置であって、
前記特性設定部は、時間軸で設定された前記有効範囲により前記フィルタを生成し、
前記距離算出部では、時間軸上のデータである前記中間データに対して前記フィルタを作用させる
測距装置。 - 請求項1に記載の測距装置であって、
前記距離算出部は、
前記積算受光情報から抽出閾値を用いて抽出されるそれぞれのパルス状の波形を検出対象として、発光から受光までの時間差から前記物体までの距離を算出する測距部(81e)を備え、
前記特性設定部は、
前記受光積算部での積算対象となった複数の前記受光情報を対象情報群として、前記対象情報群に属する前記受光情報のそれぞれのベースラインの値である個別ベースライン値、及び前記積算受光情報のベースラインの値である積算ベースライン値を算出するベースライン算出部(73,73g)と、
前記対象情報群に属する前記受光情報のそれぞれについて、前記受光情報の少なくとも一部の時間範囲内での受光光量の最大値である生ピーク値、及び前記生ピーク値から前記個別ベースライン値を減算した相対ピーク値のうち少なくとも一方を算出するピーク算出部(74)と、
前記個別ベースライン値及び前記積算ベースライン値のうち少なくとも一方、並びに前記生ピーク値及び前記相対ピーク値のうち少なくとも一方を用いて前記抽出閾値を設定する閾値設定部(75,75g)と、
を備える測距装置。 - 請求項1に記載の測距装置であって、
前記距離算出部は、
前記積算受光情報を用いて、前記物体までの距離を算出するように構成された第1測距部(81)、及びフィルタを用いて、前記第1測距部にて処理される前記積算受光情報に含まれる前記照射光以外のパルス光の影響を除去又は軽減するフィルタリング部(82,82b)を有する第1処理部と、
前記積算受光情報から抽出閾値を用いて抽出されるそれぞれのパルス状の波形を検出対象として、前記物体までの距離を算出する第2測距部(81e)を有する第2処理部と、
予め設定された切替条件に従って、前記第1処理部での処理結果及び前記第2処理部での処理結果のいずれかを出力する切替部(83)と、
を備え、
前記特性設定部は、
前記フィルタリング部で使用される前記フィルタの特性を設定する第1特性設定部(91)と、 前記第2測距部で使用される前記抽出閾値を設定する第2特性設定部(92)と、
を備え、
前記第1特性設定部は、
それぞれの前記受光情報及び前記受光積算部にて前記受光情報を積算する過程で逐次生成される情報のうちの少なくとも一方である被二値化情報に対して、予め設定された閾値、及び前記被二値化情報から算出される閾値のいずれかである二値化閾値を用いて、時間と二値化された前記被二値化情報との関係を表す受光二値情報を生成する二値化部(71)と、
前記受光二値情報を用いて前記積算受光情報中で、前記物体からの反射光が存在しうる時間範囲、及び前記照射光以外のパルス光が存在しない時間範囲のうち少なくとも一方を表す有効範囲を抽出することで、前記フィルタリング部の前記フィルタの特性を設定するフィルタ生成部(72,72a〜72d)と、
を備え、
前記第2特性設定部は、
前記受光積算部での積算対象となった複数の前記受光情報を対象情報群として、前記対象情報群に属する前記受光情報のそれぞれのベースラインの値である個別ベースライン値及び前記積算受光情報のベースラインの値である積算ベースライン値を算出するベースライン算出部(73,73f,73g)と、
前記対象情報群に属する前記受光情報のそれぞれについて、前記受光情報の少なくとも一部の時間範囲内での受光光量の最大値である生ピーク値、及び前記生ピーク値から前記個別ベースライン値を減算した相対ピーク値のうち少なくとも一方を算出するピーク算出部(74)と、
前記個別ベースライン値及び前記積算ベースライン値のうち少なくとも一方、並びに前記生ピーク値及び前記相対ピーク値のうち少なくとも一方を用いて前記抽出閾値を設定する閾値設定部(75,75f,75g)と、
を備える測距装置。 - 請求項11又は請求項12に記載の測距装置であって、
前記受光積算部は、前記積算ベースライン値がゼロとなるように前記積算受光情報を算出する
測距装置。 - 請求項11又は請求項12に記載の測距装置であって、
前記受光積算部は、前記積算ベースライン値が非ゼロとなるように前記積算受光情報を算出する
測距装置。 - 請求項11から請求項14までのいずれか1項に記載の測距装置であって、
前記ピーク算出部は、少なくとも前記相対ピーク値を算出し、
前記閾値設定部は、
前記対象情報群に属する前記受光情報のそれぞれについて算出された前記相対ピーク値の中での最大値にと、前記積算ベースライン値を加算した結果を前記抽出閾値として設定する最大抽出部(751)を備える、
測距装置。 - 請求項11から請求項14までのいずれか1項に記載の測距装置であって、
前記ピーク算出部は、少なくとも前記生ピーク値を算出し、
前記閾値設定部は、
前記対象情報群に属する前記受光情報のそれぞれについて算出される前記生ピーク値の中での最大値を最大生ピーク値とし、前記最大生ピーク値の抽出元となった前記受光情報の前記個別ベースライン値及び前記対象情報群に属する前記受光情報のそれぞれについて算出される前記個別ベースライン値の平均値のうちいずれか一方をオフセット値として、前記最大生ピーク値から前記オフセット値を減算し、更に、前記積算ベースライン値を加算した結果を、前記抽出閾値として設定する最大抽出部(751)を備える
測距装置。 - 請求項14に記載の測距装置であって、
前記ピーク算出部は、少なくとも前記生ピーク値を算出し、
前記閾値設定部は、
前記対象情報群に属する前記受光情報のそれぞれについて算出される前記生ピーク値の中での最大値である最大生ピーク値を、前記抽出閾値として設定する最大抽出部(751)を備える
測距装置。 - 請求項15から請求項17までのいずれか1項に記載の測距装置であって、
前記閾値設定部は、予め指定された定数、及び前記ベースライン算出部又は前記ピーク算出部での算出結果に応じて設定される値のうちいずれか一方であるマージンを加算した前記抽出閾値を設定する
測距装置。 - 請求項15から請求項18までのいずれか1項に記載の測距装置であって、
前記ベースライン算出部は、前記個別ベースライン値と前記積算ベースライン値とに加えて、該個別ベースライン値のばらつき又は該積算ベースライン値のばらつきのうちいずれか一方を用いて許容ばらつき値を算出し、
前記閾値設定部は、
前記許容ばらつき値と、前記積算ベースライン値とを加算するばらつき算出部(753)と、
前記最大抽出部での演算結果と、前記ばらつき算出部での演算結果と、予め設定された固定値とのうち、最大値を選択して、前記抽出閾値として設定する閾値選択部(754)と、
を更に備える、
測距装置。 - 請求項1に記載の測距装置であって、
前記距離算出部は、
前記積算受光情報から抽出閾値を用いて抽出されるそれぞれのパルス状の波形を検出対象として、発光から受光までの時間差から前記物体までの距離を算出する測距部(81e)を備え、
前記特性設定部は、
前記受光積算部で生成される前記積算受光情報のベースラインの値を表す積算ベースライン値を算出するベースライン算出部(73f)と、
前記積算受光情報の少なくとも一部の時間範囲内での最大値から前記積算ベースライン値を減算した相対ピーク値を算出するピーク算出部(74f)と、
前記積算ベースライン値及び前記相対ピーク値を用いて前記抽出閾値を設定する閾値設定部(75f)と、
を備え、
前記閾値設定部は、
前記受光積算部での積算対象となった複数の前記受光情報を対象情報群として、前記ピーク算出部にて算出された前記相対ピーク値を、前記対象情報群に属する前記受光情報の数である積算数で除算した除算値と、前記積算ベースライン値と、予め指定された定数及び前記除算値に応じて算出される値のうちいずれか一方と、を加算した結果を前記抽出閾値として設定する除算部(752)を備える、
測距装置。 - 請求項1に記載の測距装置であって、
前記特性設定部は、
前記受光積算部での積算対象となった複数の前記受光情報を対象情報群として、前記対象情報群に属する前記受光情報のそれぞれのベースラインの値である個別ベースライン値、及び前記積算受光情報のベースラインの値である積算ベースライン値を算出し、さらに前記個別ベースライン値のばらつき又は前記積算ベースライン値のばらつきのうちいずれか一方を用いて許容ばらつき値を算出するベースライン算出部(73)と、
前記対象情報群に属する前記受光情報のそれぞれについて、前記受光情報の少なくとも一部の時間範囲内での受光光量の最大値である生ピーク値、及び前記生ピーク値から前記個別ベースライン値を減算した相対ピーク値のうち少なくとも一方を算出するピーク算出部(74)と、
前記積算ベースライン値、及び前記許容ばらつき値を用いて一次閾値を設定する一次閾値設定部(755)と
前記個別ベースライン値及び前記積算ベースライン値のうち少なくとも一方、並びに前記生ピーク値及び前記相対ピーク値のうち少なくとも一方を用いて二次閾値を設定する二次閾値設定部(756,756o)と、
を備え、
前記距離算出部は、
前記積算受光情報から前記一次閾値を用いて抽出されるそれぞれのパルス状の波形を検出対象として、発光から受光までの時間差から前記物体までの距離である物体距離、及び該物体距離に対応する前記パルス状の波形における受光量のピーク値であるエコーピーク値を含んだエコー情報を生成する測距部(81j)と、
前記測距部で生成された前記エコー情報を、前記二次閾値を用いて有効化又は無効化するフィルタリング部(82j,82o,82p)と、
を備える測距装置。 - 請求項21に記載の測距装置であって、
前記フィルタリング部は、前記二次閾値未満の前記エコーピーク値を有する前記エコー情報を、無効エコー情報として抽出又は除去することで無効化する
測距装置。 - 請求項21に記載の測距装置であって、
前記フィルタリング部は、前記二次閾値以上の前記エコーピーク値を有する前記エコー情報を、有効エコー情報として抽出することで有効化する
測距装置。 - 請求項23に記載の測距装置であって、
前記距離算出部は、
前記測距部で生成された前記エコー情報の数である検出エコー数が0より大きく、且つ前記フィルタリング部で抽出された前記有効エコー情報の数である有効エコー数が0である場合に、前記エコー情報の中に干渉波に基づく情報が含まれていることを示す干渉ありとの判定、及び、前記有効エコー情報の数が1以上である場合に、前記有効エコー情報に、干渉波に基づく情報が含まれていないことを示す干渉なしとの判定のうち、少なくとも一方を行う検知判定部(85)
を備える測距装置。 - 請求項23に記載の測距装置であって、
前記距離算出部は、
前記測距部で生成された前記エコー情報の数である検出エコー数が0より大きく、且つ前記フィルタリング部で抽出された前記有効エコー情報の数である有効エコー数が0である場合に、未検知の物体が存在する可能性があるとの判定、及び、前記有効エコー情報の数が1以上である場合に、物体が適切に検知されたとの判定のうち、少なくとも一方を行う検知判定部(85)
を備える測距装置。 - 請求項25に記載の測距装置であって、
前記特性設定部は、
前記受光情報間で最大受光光量が得られるタイミング差を算出し、予め設定された固定値、及び前記積算ベースライン値に応じて設定される可変値のいずれか一方を判定閾値として、前記タイミング差が前記判定閾値よりも大きくなる回数であるピークばらつき回数を算出するばらつき算出部(76)を更に備え、
前記検知判定部は、前記ピークばらつき回数が予め設定されたばらつき閾値以下である場合に、物体が適切に検知されたとの判定を行う
測距装置。 - 請求項23から請求項25までのいずれか1項に記載の測距装置であって、
前記距離算出部は、
前記測距部で検出される前記エコー情報の数である検出エコー数が1より大きく、且つ前記フィルタリング部で抽出される前記有効エコー情報の数である有効エコー数が0である場合、前記エコーピーク値が予め設定された無効条件を充足する前記エコー情報以外の全ての前記エコー情報を前記有効エコー情報として抽出する有効エコー抽出部(86)
を備える測距装置。 - 請求項27に記載の測距装置であって、
前記無効条件として、前記エコーピーク値が最大であることを用いる
測距装置。 - 請求項27に記載の測距装置であって、
前記無効条件として、最大の前記エコーピーク値から、前記積算ベースライン値の許容ばらつき分を減じた値を無効閾値として、前記エコーピーク値が前記無効閾値以上であることを用いる
測距装置。 - 請求項27から請求項29までのいずれか1項に記載の測距装置であって、
前記特性設定部は、
前記受光情報間で最大受光光量が得られるタイミング差を算出し、予め設定された固定値、及び前記積算ベースライン値に応じて設定される可変値のいずれか一方を判定閾値として、前記タイミング差が前記判定閾値よりも大きくなる回数であるピークばらつき回数を算出するばらつき算出部(76)を更に備え、
前記有効エコー抽出部は、前記ピークばらつき回数が予め設定されたばらつき閾値以下である場合に、前記有効エコー情報の抽出を実行する
測距装置。 - 請求項27から請求項29までのいずれか1項に記載の測距装置であって、
前記二次閾値設定部は、前記受光情報毎に抽出される最大受光光量によって複数の前記二次閾値を設定し、
前記フィルタリング部は、前記エコーピーク値と前記二次閾値とを値が大きい順、及び小さい順のどちらか一方に組み合わせて、それぞれの大小関係を比較することで、前記有効エコー情報を抽出する
測距装置。 - 請求項21から請求項31までのいずれか1項に記載の測距装置であって、
前記特性設定部は、
前記対象情報群に属する前記受光情報のそれぞれについて算出される前記相対ピーク値の合計値に、前記積算ベースライン値を加算した比較値を設定する比較値設定部(77)を更に備え、
前記フィルタリング部は、前記比較値と、前記エコーピーク値の中での最大値との差が予め設定された閾値より大きい場合、前記エコー情報を全て有効化する
測距装置。 - 請求項21から請求項31までのいずれか1項に記載の測距装置であって、
前記特性設定部は、 前記対象情報群に属する前記受光情報のそれぞれについて算出される前記個別ベースライン値の中での最大値を比較値として設定する比較値設定部(77)を更に備え、
前記フィルタリング部は、前記エコー情報の中で前記エコーピーク値が最大となる最大エコーピーク値が前記比較値より小さい場合、前記エコー情報を全て有効化する
測距装置。 - 請求項1から請求項33までのいずれか1項に記載の測距装置であって、
前記発光部は、1又は複数回の照射毎に発光タイミングを変化させるように構成された
測距装置。 - 請求項1から請求項34までのいずれか1項に記載の測距装置であって、
前記発光部は、複数の照射方向に向けて発光し、且つ、前記照射方向毎に発光タイミングの間隔が異なるように構成された
測距装置。
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