JP2021516756A - 距離測定システム、自動化設備、及び距離測定方法 - Google Patents

距離測定システム、自動化設備、及び距離測定方法 Download PDF

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Abstract

距離測定システム（１０）は、被測定物（９０）に第１光信号を送信するための第１送信装置（１１）と、第１光信号に対応する反射信号を受信するための、第１送信装置（１１）に対応する受信装置（１２）と、被測定物（９０）に第２光信号を送信するための第２送信装置（１３）と、第２光信号に対応する反射信号を受信するための、第２送信装置（１３）に対応する受信装置（１４）と、第１送信装置（１１）が第１光信号を送信するよう制御し、かつ第２送信装置（１３）が第２光信号を送信するよう制御するための制御装置（１５）と、受信した反射信号に基づいて、指示情報を取得するためのものであり、指示情報は、前記被測定物（９０）の距離を指示するため、又は確定するためのものである測定装置（１６）と、を有する。【選択図】図１

Description

（版権に関する声明）
本特許文書により開示される内容には版権保護を受ける資料が含まれる。この版権は、版権所有者により所有される。版権所有者は、特許商標局の公式記録、及び公文書に存在するこの特許文書又はこの特許の開示をいかなる者が複製することにも反対しない。
本出願は、距離測定分野に関し、さらに具体的には、距離測定システム、自動化設備、及び距離測定方法に関する。
距離測定システムは、たとえば無人機、無人車などの各種の自動化設備に広く応用されている。
距離測定システムは通常、送信装置及び受信装置を有する。被測定物の距離を取得することが必要な場合、まず送信装置を利用して被測定物に光信号を送信し、かつ受信装置を利用してこの光信号の反射信号を受信し、その後、光信号の送信時間とこの光信号に対応する反射信号の受信時間（又は回帰時間）との間の時間差（又は位相差）に基づいて、被測定物の距離を測定できる。距離測定システムは０次反射現象を生じやすく、測定結果が正確でなくなってしまう。
本出願は、距離測定システム、自動化設備、及び距離測定方法を提供し、距離測定システムの０次反射の問題が測定結果に与える影響をある程度軽減し、測定精度を高めることができる。
第１の態様では、距離測定システムを提供し、被測定物に第１光信号を送信するための第１送信装置と、前記第１光信号に対応する反射信号を受信するための、前記第１送信装置に対応する受信装置と、前記被測定物に第２光信号を送信するための第２送信装置と、前記第２光信号に対応する反射信号を受信するための、前記第２送信装置に対応する受信装置と、前記第１送信装置が前記第１光信号を送信するよう制御し、かつ前記第２送信装置が前記第２光信号を送信するよう制御するための制御装置と、受信した前記第１光信号に対応する反射信号、前記第２光信号に対応する反射信号のうちの少なくとも一つに基づいて、指示情報を取得するためのものであり、前記指示情報は、前記被測定物の距離を指示するため、又は確定するためのものである測定装置と、を有する。
第２の態様では、自動化設備を提供し、ハウジングと、前記ハウジング内に位置する、第１の態様に記載のような距離測定システムと、を有する。
第３の態様では、距離測定方法を提供し、制御装置により、第１送信装置が被測定物に第１光信号を送信するよう制御し、かつ第２送信装置が前記被測定物に第２光信号を送信するよう制御することと、前記第１送信装置に対応する受信装置は、前記第１光信号に対応する反射信号を受信することと、前記第２送信装置に対応する受信装置は、前記第２光信号に対応する反射信号を受信することと、測定装置は、受信した前記第１光信号に対応する反射信号、前記第２光信号に対応する反射信号のうちの少なくとも一つに基づいて、指示情報を取得し、前記指示情報は、前記被測定物の距離を指示するため、又は確定するためのものであることと、を含む。
本出願により提供される距離測定システムは、二つの送信装置を有し、異なる送信装置の距離測定システムにおける位置が異なるので、両者の周辺環境も対応して同じである。異なる環境にある二つの送信装置が同時に０次反射現象を生じる確率は、単一送信装置が０次反射現象を生じる確率よりも小さいので、本出願により提供される距離測定システムは、０次反射問題が測定結果に与える影響をある程度軽減し、測定精度を高めることができる。
本出願の実施例により提供される距離測定システムの概略的構造図である。 図１に示す距離測定システムの具体的な実施形態の概略図である。 図１に示す距離測定システムの具体的な実施形態の概略図である。 図２に示す距離測定システムにより発せられる光信号及びそれに対応する反射信号の時間関係概略図である。 本出願の実施例により提供される自動化設備の構造概略図である。 本出願の実施例により提供される距離測定方法の概略的フローチャートである。
本出願の実施例は、距離測定システムのタイプを具体的に限定せず、赤外線信号に基づく距離測定システムであってよく、レーザ信号（たとえば、レーザパルス信号）に基づく距離測定システムであってもよい。レーザ信号に基づく距離測定システムを例とすると、本出願の実施例が言及する距離測定システムは、光検出と測距（ｌｉｇｈｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｎｇｉｎｇ，ＬｉＤＡＲ）システムであってよい。
従来の距離測定システムは通常、単一送信単一受信の距離測定システムであり、即ち、一つの送信装置及び一つの受信装置のみを有する。単一送信単一受信の距離測定システムは、０次反射現象を生じやすい。理解しやすいように、以下に０次反射現象を簡単に説明する。
送信装置は通常、光源、光源駆動回路、及び光源送信通路に設けられた一つ又は複数の光学素子を有する。送信装置内部の光学素子は、光源から発せられる光信号の光束サイズ、送信角度のうちの少なくとも一つを調整することに用いることができる。光源から発せられる光信号は、被測定物に達する前に、ある種の原因により事前に反射する可能性がある。たとえば、光信号が、その送信通路に位置する光学素子に衝突した後、光信号中の一部の光線は、この光学素子により反射され、反射信号を形成する可能性がある。この反射信号は、受信装置により誤って受信され、物体反射信号の干渉信号を形成する可能性がある。本出願は、このような反射信号を０次反射信号と呼ぶ。受信装置が光信号に対応する０次反射信号を受信すると、距離測定システムに０次反射現象が生じたことを示す。
被測定物と距離測定システムとの間の距離範囲が近いと、受信装置は物体反射信号を素早く受信し、物体反射信号と０次反射信号の受信時間が重なり、これにより、距離測定システムが物体反射信号の正確な受信時間を確定することが難しくなってしまう。
上述のように０次反射現象が生じる可能性のある原因を示し、即ち、送信装置の光学素子は光信号を反射して０次反射現象を生じる。実際には、０次反射現象はその他の原因により生じる可能性もある。たとえば、送信装置により発せられる光信号は、距離測定システムの内壁により反射されて０次反射現象を生じる可能性がある。また、たとえば、送信装置により発せられる光信号は、距離測定システム中の送信装置前方に位置する風よけガラスにより反射されて０次反射現象を生じる可能性がある。本出願の実施例は、各種の原因により０次反射現象を生じる距離測定システムを改善することに用いることができる。
以下に図面を踏まえて、本出願における技術的解決手段を説明する。
図１に示すように、本出願の実施例は、距離測定システム１０を提供する。距離測定システム１０は、チップシステムであってよく、ハウジングを有する距離測定設備であってもよい。距離測定システム１０は、第１送信装置１１、第１送信装置１１に対応する受信装置１２、第２送信装置１３、第２送信装置１３に対応する受信装置１４、制御装置１５、及び測定装置１６を有することができる。以上の装置はたとえば、回路の形態により実現されることができる。以下に距離測定システム１０に含まれる各装置を詳細に説明する。
第１送信装置１１は、被測定物９０に第１光信号を送信することに用いることができる。たとえば、第１送信装置１１は、第１光信号を発生させること、第１光信号の送信角度を調整することのうちの少なくとも一つに用いることができる。第１光信号は、レーザ信号であってよく、赤外線信号であってもよい。レーザ信号を例とすると、この第１光信号は、たとえば、レーザパルス信号であってよい。第１送信装置１１は、制御装置１５により制御されて第１光信号を送信できる。
第１送信装置１１は、光源、及びその駆動回路を有することができる。選択可能には、第１送信装置１１はさらに、光源から送信される光信号の光束サイズ、送信角度のうちの少なくとも一つを調整するための光学システムを有することができる。図２は、第１送信装置１１の可能性ある実施形態を示す。図２に示すように、第１送信装置１１は、光源、及びその駆動回路２１を有する（光源は、たとえば、発光ダイオード、又はレーザダイオードであってよい）。第１送信装置１１はさらに、第１光信号の送信角度を調整するための走査機構を有することができ、距離測定システム１０が異なる角度範囲内の被測定物９０を測定できるようにする。この走査機構は、たとえば、回転バイプリズム２３ａ、２３ｂであってよく、微小電気機械システム（ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ，ＭＥＭＳ）ガルバノミラーなどその他のタイプの光路を調整できる光学素子であってもよい。選択可能には、第１送信装置１１はさらに、レンズ２２を有してもよく、第１光信号をコリメートすることに用いることができる。以上は、第１送信装置１１に含まれる光学システムへの例示的な説明に過ぎず、実際には、第１送信装置１１は、実際の測定ニーズに応じて、その他のタイプの光学システムを採用してもよく、又は実際のニーズに応じて、上述の光学システムにおける一つ又は複数の光学素子を調整、若しくは増減してもよく、本出願の実施例は、これを限定するものではない。
受信装置１２は、第１光信号に対応する反射信号を受信することに用いることができる。たとえば、受信装置１２は、第１光信号に対応する反射信号を光電変換することに用いることができる。また、いくつかの実施例において、受信装置１２はさらに、第１光信号の受信角度を調整することに用いることができる。第１光信号が被測定物９０に衝突した後、被測定物９０により反射され、かつ戻され、第１光信号に対応する反射信号（又は物体反射信号）を形成する。第１光信号に対応する反射信号は、第１光信号のエコー信号と呼ばれることもある。
受信装置１２は、たとえば、光電変換素子を有してもよく、たとえば、光ダイオード、光電子増倍管、アバランシェフォトダイオード（ａｖａｌａｎｃｈｅ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ，ＡＰＤ）などであってよい。このほか、いくつかの実施例において、受信装置１２はさらに、光学システムを有してもよく、光電変換素子が第１光信号に対応する反射信号を受信する前に、第１光信号に対応する反射信号の光束サイズ、受信角度のうちの少なくとも一つを調整するためのものである。図３を例として、受信装置１２は、たとえば、回転バイプリズム２３ａ、２３ｂ又はＭＥＭＳなどの、第１光信号に対応する反射信号の受信角度を調整することができる走査機構を有してもよい。受信装置１２はさらに、レンズ２２などの光学素子を有してもよい。レンズ２２は、第１光信号に対応する反射信号を集光することに用いることができる。以上は、受信装置１２に含まれる光学システムを例示的に説明したに過ぎず、実際には、受信装置１２は、実際の測定ニーズに応じて、その他のタイプの光学システムを採用してもよく、又は実際のニーズに応じて、上述の光学システムにおける一つ又は複数の光学素子を調整、若しくは増減してもよく、本出願の実施例は、これを限定するものではない。
第２送信装置１３は、被測定物９０に第２光信号を送信することに用いることができる。たとえば、第２送信装置１３は、第２光信号を発生させること、第２光信号の送信角度を調整することのうちの少なくとも一つに用いることができる。この第２光信号は、レーザ信号であってよく、赤外線信号であってもよい。レーザ信号を例とすると、この第２光信号は、たとえば、レーザパルス信号であってよい。第２送信装置１３は、制御装置１５により制御されて第２光信号を送信できる。第１光信号と第２光信号は、類似した光信号であってよく、異なる光信号でもよい。例示として、第２光信号の発散角は、第１光信号の発散角よりも大きくてよく、第２光信号がさらに大きな角度範囲をカバーできるようにする。当然のことながら、安全規格の要求を満たせば、第２光信号にさらに大きな発散角を設定することは、第２光信号が測定できる最大距離が短いことを意味する。
第２送信装置１３は、光源、及びその駆動回路を有することができる（光源は、たとえば、発光ダイオード、又はレーザダイオードであってよい）。選択可能には、実施形態として、第１送信装置１１に類似し、第２送信装置１３は、光源から送信される光信号の光束サイズを調整するための光学素子を有することができる。たとえば、第２送信装置１３は、光源の光束サイズを拡大するためのビームエキスパンダを有することができ、たとえば、投影レンズ、回折素子のうちの少なくとも一つである。第２送信装置１３は、第２光信号の送信角度を変更するための光学素子を有することができる（有しないこともできる）。当然のことながら、いくつかの実施例において、第２送信装置１３は、光学素子を設けなくてもよく、第２送信装置１３は、光源から発せられた光信号を調整せずに、光源を距離測定システム外部に直接送信してもよい。
受信装置１４は、第２光信号に対応する反射信号を受信することに用いることができる。たとえば、受信装置１４は、第２光信号に対応する反射信号を光電変換することに用いることができる。このほか、いくつかの実施例において、受信装置１４はさらに、第２光信号の受信角度を調整することに用いることができる。第２光信号が被測定物に衝突した後、被測定物により反射され、かつ戻され、第２光信号に対応する反射信号（又は物体反射信号）を形成する。第２光信号に対応する反射信号は、第２光信号のエコー信号と呼ばれることもある。
受信装置１４は、たとえば、光電変換素子を有してもよく、たとえば、光ダイオード、光電子増倍管、又はＡＰＤなどである。このほか、いくつかの実施例において、受信装置１４はさらに、光学システムを有してもよく、光電変換素子が第２光信号に対応する反射信号を受信する前に、第２光信号に対応する反射信号の光束サイズ、受信角度のうちの少なくとも一つを調整するためのものである。図３を例として、受信装置１４は、たとえば、回転バイプリズム２３ａ、２３ｂ又はＭＥＭＳなどの、第１光信号に対応する反射信号の受信角度を調整することができる走査機構を有してもよい。受信装置１４はさらに、レンズ２２などの光学素子を有してもよい。レンズ２２は、第２光信号に対応する反射信号を集光することに用いることができる。以上は、受信装置１４に含まれる光学システムを例示的に説明したに過ぎず、実際には、受信装置１４は、実際の測定ニーズに応じて、その他のタイプの光学システムを採用してもよく、又は実際のニーズに応じて、上述の光学システムにおける一つ又は複数の光学素子を調整、若しくは増減してもよく、本出願の実施例は、これを限定するものではない。
上述で言及した第１送信装置１１と第２送信装置１３は、測定システム１０の異なる位置に位置し、第１送信装置１１における光源から送信される第１光信号と第２送信装置１３における光源から送信される第２光信号を完全に同じというわけではない伝播経路に沿って伝播させることができる。
上記に指摘したように、制御装置１５は、第１送信装置１１が第１光信号を送信するよう制御し、かつ第２送信装置１３が第２光信号を送信するよう制御することに用いることができる。本出願の実施例は、制御装置１５の実施形態を具体的に限定せず、集中制御方式を採用でき、分布型の制御方式を採用してもよい。集中制御方式を例とすると、この制御装置１５は、中央制御装置と呼ぶこともできる。
測定装置１６は、受信した第１光信号に対応する反射信号、第２光信号に対応する反射信号のうちの少なくとも一つに基づいて、指示情報を取得することに用いることができる。この指示情報は、被測定物９０の距離を指示することに用いることができる。たとえば、この指示情報は、被測定物の距離情報であってよい。又は、この指示情報は、被測定物の距離を確定することに用いることができる。たとえば、この指示情報は、反射信号の受信時間であってよい。本出願の実施例により提供される距離測定システムは、二つの送信装置を有し、異なる送信装置の距離測定システムにおける位置が異なるので、両者の周辺環境も対応して同じである（周辺環境とは、たとえば、送信装置と光学システムとの位置関係、送信装置と受信装置との間の位置関係などということができる）。異なる環境に位置する二つの送信装置が同時に０次反射現象を生じる確率は、単一送信装置が０次反射現象を生じる確率よりも小さいので、本出願により提供される距離測定システムは、０次反射現象が測定結果に与える影響をある程度軽減し、測定精度を高めることができる。
代替可能には、測定装置１６は、第１光信号に対応する反射信号、及び第２光信号に対応する反射信号に基づいて、指示情報を取得することに用いることができる。たとえば、受信装置１２が第１光信号に対応する反射信号を受信し、かつ受信装置１４が第２光信号に対応する反射信号を受信した状況で、測定装置１６は、第１光信号に対応する反射信号に基づいて、被測定物９０の距離を測定でき、第１距離値を取得し、かつ第２光信号に対応する反射信号に基づいて、被測定物９０の距離を測定し、第２距離値を取得できる。その後、測定装置１６は、第１距離値と第２距離値を加重合計でき、又は、測定装置１６は、第１距離値又は第２距離値の間で選択して、被測定物の最終距離値（上述の指示情報としての）を確定できる。
測定装置１６の具体的な形態と距離測定システム１０が基礎とする距離測定原理は関係があり、本出願の実施例はこれを限定するものではない。距離測定システム１０が飛行時間（ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ，ＴＯＦ）に基づいて、被測定物の距離を測定することを例とすると、測定装置１６は、反射信号の受信時間を測定するための時間測定回路を有することができる。第１光信号の反射信号の受信時間と第２光信号の反射信号の受信時間は、同一時間測定回路を採用して測定してもよく、異なる時間測定回路を採用しても測定してもよい。同一時間測定回路を採用して測定することは、距離測定システムのコストを節約し、距離測定システムの実現を簡素化できる。
なお、上記に言及する受信装置１２と受信装置１４はそれぞれ、第１光信号に対応する反射信号と第２光信号に対応する反射信号を受信するためのものであるが、これは、機能に基づいて区分しているだけで、実際には、受信装置１２と受信装置１４は、物理的に同一受信装置であってよく、異なる受信装置であってもよい。
例示として、図２又は図３に示すように、受信装置１２と受信装置１４は、同一受信装置であってよい。受信装置１２と受信装置１４を同一受信装置とすると、距離測定システムのコストを低減でき、距離測定システムの実現を簡素化できる。
第１送信装置１１と第２送信装置１３が同一受信装置に対応して生じる可能性のある信号干渉問題を回避するために、選択可能には、制御装置１５は、第１送信装置１１が第１時刻に第１光信号を送信するよう制御し、かつ第２送信装置１３が第２時刻に第２光信号を送信するよう制御することに用いることができる。上述の第１時刻と第２時刻の構成により、第１光信号に対応する反射信号の受信時間と第２光信号に対応する反射信号の受信時間を互いに重ならないようにすることができる。
第１光信号に対応する反射信号の受信時間と第２光信号に対応する反射信号の受信時間が互いに重ならないとは、両者の受信時間が一定の時間間隔を有すること、又は両者の波形に重なり現象が生じないことを指す。
本出願の実施例は、第１送信装置１１と第２送信装置１３との間の送信順序を具体的に限定しない。たとえば、まず第１送信装置１１が第１光信号を送信するよう制御し、その後、第２送信装置１３が第２光信号を送信するよう制御してもよく、又は、たとえば、まず第２送信装置１３が第２光信号を送信するよう制御し、その後、第１送信装置１１が第１光信号を送信するよう制御してもよい。
本出願の実施例は、第１時刻と第２時刻の選択方法を具体的に限定しない。たとえば、経験又は実験に基づいて、上述の第１時刻と第２時刻を選択してもよく、第１送信装置１１、第２送信装置１３のうちの少なくとも一つにより送信される光信号により測定できる最大距離に基づいて、上述の第１時刻と第２時刻を選択してもよい。
例示として、第１時刻は、第２時刻よりも早くてもよく、かつ第１時刻と第２時刻との間の時間間隔は、２Ｌ１／ｃ以上であり、又は、第１時刻は、第２時刻よりも遅くてもよく、かつ第１時刻と第２時刻との間の時間間隔は、２Ｌ２／ｃ以上であり、ここで、Ｌ１は、第１光信号により測定できる最大距離（又は第１光信号の測定範囲という）を示すことができ、Ｌ２は、第２光信号により測定できる最大距離（又は第２光信号の測定範囲という）を示すことができ、ｃは、光速度を示すことができる。第１光信号により測定できる最大距離は、第２光信号により測定できる最大距離と同じでもよく、異なってもよい。これは、第１光信号と第２光信号の光源タイプ、広がり角などの要素により決定される。
本出願の実施例は、光信号により測定できる最大距離により、二つの光信号に基づく測定範囲を時間領域において分け、両者にいかなる干渉も生じないようにし、このような実施形態は、簡単で効果的である。
以下に０次反射現象を生じやすい距離測定システムを説明し、かつこのような距離測定システムの構造を改良することで、このような距離測定システムの０次反射現象を緩和させ、ひいては取り除く。
距離測定システムの小型化、統合化が進むにつれて、さらに多くのメーカは、距離測定システムの送受信構造を最適化し、送受信装置が、一つ又は複数の光学素子を共有できるようにしている。送受信装置が光学素子を共有する距離測定システムは、同光路距離測定システムと呼ばれることもある。
図２（又は図３）は、図１に示す距離測定システム１０の可能性のある実施形態である。図２に示す距離測定システム１０において、第１送信装置１１と受信装置１２は、レンズ２２及び回転バイプリズム２３ａ、２３ｂを共有する（当然のことながら、回転バイプリズムのみを共有し、レンズを共有しなくてもよい）。実際に使用する際は、第１送信装置１１により送信される第１光信号は、共有する光学素子（レンズ２２、回転バイプリズム２３ａ、２３ｂなど）において反射が生じ（当然のことながら、距離測定システム１０の内壁又は風よけガラスにおいて反射が生じる可能性もある）、第１光信号の０次反射信号を形成する。第１光信号の０次反射信号を生じる光学素子も受信装置１２の作動過程において使用されることが必要な光学素子であるので、この第１光信号の０次反射信号は、受信装置１２により容易に受信される。被測定物が近づくと、第１光信号が被測定物に衝突した後に形成される物体反射信号は、第１光信号の０次反射信号と一体に重なり、区分が容易ではなく、即ち、第１光信号の０次反射信号と物体反射信号は、連続したパルス信号を形成し、距離測定システムが物体の反射信号の受信時間を正確に確定することが難しくなり、測定が正確でなくなってしまう。
光学素子を共有する送受信装置１１、１２による０次反射現象を緩和するために、図２又は図３に示すように、本出願の実施例はさらに、光学素子を共有しない送受信装置１３、１４を提供する。図２又は図３に対応する実施例において、受信装置１２及び受信装置１４は、同一の受信装置であり、このようにして距離測定システムのコストを低減し、簡単に実現できる。当然のことながら、その他の実施例において、受信装置１２及び受信装置１４は、異なる受信装置であってもよい。
上記に指摘するように、第２送信装置１３と受信装置１４は、光学素子を共有しない。例示として、第２送信装置１３と受信装置１４は、異なる光学素子を使用して、第２送信装置１３と受信装置１４が光学素子を共有しないようにできる。他の例示として、第２送信装置１３には光学素子を構成せず（たとえば、第２送信装置１３には光源、及びその駆動回路のみを構成することができる）、第２送信装置１３と受信装置１４が光学素子を共有しないようにできる。
第２送信装置１３と受信装置１４が光学素子を共有しないので、第２送信装置１３により発せられる第２光信号は、受信装置１４に使用される光学素子で反射を生じず、これにより送受信装置が光学素子を共有することによる０次反射現象を回避し、このようにして、距離測定システムの距離測定精度を高めることができる。
上述のように、光学素子を共有する送受信装置についていえば、０次反射信号と物体反射信号との重なりは主に、被測定物と距離測定システムとの間の距離が近い場合に生じる。被測定物が遠い場合、０次反射信号が生じても、この０次反射信号と物体反射信号は一体に重ならず、この二つの反射信号を適切に区分すれば、通常は距離測定システムの距離測定精度に影響しない。このため、選択可能には、実施形態として、図２に示す第１送信装置１１を主要な送信装置として構成し、遠い場所の被測定物を正確に測定し、かつ図２に示す第２送信装置１３を補助的な送信装置として構成し、その０次反射信号を生じにくいという特性を利用して、近い場所の被測定物を正確に測定することができる。以下に具体的な実施例を踏まえて、このような実施形態を詳細に説明する。
まず、第２光信号の発散角（図２又は図３に示す発散角α）を第１光信号の発散角よりも大きく設定する。第２光信号の発散角が大きいとは、第２光信号の距離測定は、さらに大きな角度範囲内の被測定物を測定できることを意味する。当然のことながら、安全規格の要求を満たせば、第２光信号にさらに大きな発散角を設定することは、第２光信号により測定できる最大距離が短いことを意味するので、上述の構成形態により、第２送信装置１３は主に、近所の物体を正確に測定することに用いることができる。
本出願の実施例は、第２光信号の発散角の構成形態を具体的に限定しない。例示として、発散角が大きな光源を選択することで、発散角が大きな第２光信号を直接送信できるようにしてもよく、このような実施形態は、追加の光学素子が不要であり、システムのコストを低減し、システムの構造を簡素化できる。他の例示として、第２送信装置１３は、光源、光源駆動回路、及びビームエキスパンダを有してもよい。ビームエキスパンダは、たとえば、投影レンズ、回折素子のうちの少なくとも一つであってよい。ビームエキスパンダは、光源から発せられる光信号を拡大することで第２光信号を形成することに用いることができる。
選択可能には、いくつかの実施例において、第２光信号の発散角は大きく、大きな角度範囲内の被測定物を既に測定できるので、いくつかの実施例において、第２送信装置１３は、第２光信号の送信角度を調整するための光学素子を設けないことで、これによりシステムの実現を簡素化し、コストを節約できる。
この実施例において、第２送信装置１３の測定可能領域は、第２送信装置内の光源により測定できる視野範囲（この視野範囲は、第２光源の発散角により定義できる）と第２送信装置１３に対応する受信装置１４の受信範囲との重なり領域により定義できる。
第２送信装置１３は、第２光信号の送信角度を調整するための光学素子を設けているわけではないので、送信端から被測定物の角度情報を取得できない。被測定物の角度情報を取得したい場合、受信装置１４箇所に第２光信号の受信角度を調整するための光学素子を設けることができ、このようにすると、受信装置１４は、第２光信号のこの受信角度において戻ってきた反射信号のみを受信でき、これに基づいて、被測定物の角度情報を推測できる。
以下に図４を踏まえて、図２に示す測定システムの測定過程を説明する。以下は、第１光信号の送信時刻が第１光信号の送信時刻よりも早いことを例として説明し、逆もまた可能であることを説明する必要がある。このほか、以下に言及する受信装置は、第１送信装置１１と第２送信装置１３が共有する受信装置であり、その他の実施例において、第１送信装置１１と第２送信装置１３には異なる受信装置が構成されてもよい。
まず、第１送信装置１１は、ゼロ時刻に第１光信号３１を送信する。第１送信装置１１と受信装置は、一つ又は複数の光学素子を共有するので、共有する光学素子は、第１光信号３１に対して反射作用を有し、このため、ほとんど同一時刻に、受信装置は、第１光信号の０次反射信号３１を受信する。第１光信号３０が被測定物９０に達した後、被測定物９０は、第１光信号を反射し、第１光信号３０の物体反射信号３２を形成し、かつＴｒ０１時刻に受信装置により受信される。図４に示すように、第１光信号３０の０次反射信号３１と第１光信号３０の物体反射信号３２は重なっておらず、これは、被測定物９０と距離測定システムとの間の距離が相対的に遠く、第１光信号３０の０次反射信号３１は、第１光信号３０に基づく測定過程の測定精度に影響しないことを示す。被測定物９０と距離測定システムとの間の距離が近い場合、第１光信号の０次反射信号３１と第１光信号の物体反射信号３２は、重なる可能性があり、これにより第１光信号３０に基づく測定過程の測定精度を低減させる。
Ｔｔ０２時刻において、第２送信装置１３は、第２光信号４０を送信する。第１光信号３０に基づく測定過程が終了後に、第２光信号４０を送信することで、第１光信号３０の反射信号の受信過程に干渉することを回避できる。
第２光信号４０と受信装置は光学素子を共有しないので、第２光信号４０は、光学素子を共用することによる０次反射信号４１（この０次反射信号４１は、存在しないので、図４において点線で示す）を生じない。第２光信号４０が被測定物９０に達した後、被測定物９０は、第２光信号４０を反射し、第２光信号４０の物体反射信号４２を形成し、かつＴｒ０２時刻に受信装置により受信される。
第１光信号３０と比較して、第２光信号４０は、０次反射現象を生じにくいので、可能性のある実施形態として、受信装置が第２光信号４０の物体反射信号４２を受信する場合、物体反射信号４２のみに基づいて、被測定物の距離を測定できる。又は、他の可能性のある実施形態として、受信装置が第２光信号４０の物体反射信号４２を受信し、かつ第２光信号４０の物体反射信号４２の信号品質が一定の所定条件（たとえば、第２光信号４０の物体反射信号４２の信号強度が所定の閾値よりも高い）を満たす場合、第２光信号４０の物体反射信号４２のみに基づいて、被測定物９０の距離を測定できる。
当然のことながら、その他の実施形態において、第１光信号３０の物体反射信号３２と第２光信号４０の物体反射信号４２を総合的に考慮して被測定物９０の距離を測定し、たとえば、二つの光信号の測定結果を加重合計してもよい。
図５に示すように、本出願の実施例はさらに、自動化設備５０を提供する。この自動化設備５０はたとえば、ロボット、無人機、無人車、又は無人船であってよい。自動化設備５０は、ハウジング５１、及び上述のいずれかの実施例に説明された距離測定システム１０を有することができ、この距離測定システム１０は、ハウジング５１の内部に位置することができる。
上記に図１から図５を踏まえ、本出願の装置の実施例を詳細に説明したが、以下に図６を踏まえて、本出願の方法の実施例を詳細に説明する。方法の実施例の説明は、装置の実施例の説明に互いに対応するので、詳細に説明していない部分は、前述の装置の実施例を参照できることを理解すべきである。
図６は、本出願の実施例により提供される距離測定方法の概略的フローチャートである。図６の距離測定方法は、ステップ６１０〜６４０を含む。
ステップ６１０において、制御装置は、第１送信装置が被測定物に第１光信号を送信するよう制御し、かつ第２送信装置が前記被測定物に第２光信号を送信するよう制御する。
ステップ６２０において、前記第１送信装置に対応する受信装置は、前記第１光信号に対応する反射信号を受信する。
ステップ６３０において、前記第２送信装置に対応する受信装置は、前記第２光信号に対応する反射信号を受信する。
ステップ６４０において、測定装置は、受信した前記第１光信号に対応する反射信号、前記第２光信号に対応する反射信号のうちの少なくとも一つに基づいて、指示情報を取得し、前記指示情報は、前記被測定物の距離を指示するため、又は確定するためのものである。
選択可能には、前記第１送信装置及び前記第１送信装置に対応する受信装置は、一部又はすべての光学素子を共有し、前記第２送信装置及び前記第２送信装置に対応する受信装置は、光学素子を共有しない。
選択可能には、前記第２光信号の発散角は、前記第１光信号の発散角よりも大きい。
選択可能には、前記第２送信装置は、光源、光源駆動回路、及びビームエキスパンダを有し、前記ビームエキスパンダは、前記光源から発せられる光信号を拡大することで前記第２光信号を形成するためのものである。
選択可能には、前記第２送信装置は、光源、及び光源駆動回路を有し、前記第２光信号の送信角度を調整するための光学素子を有しない。
選択可能には、前記測定装置が、受信した前記第１光信号に対応する反射信号、前記第２光信号に対応する反射信号のうちの少なくとも一つに基づいて、指示情報を取得することは、前記第２光信号に対応する反射信号を受信する場合、前記測定装置は、前記第２光信号に対応する反射信号のみに基づいて、前記指示情報を取得することを含む。
選択可能には、前記第１送信装置及び前記第１送信装置に対応する受信装置は、走査機構を共有する。この走査機構は、前記第１光信号の送信角度及び前記第１光信号に対応する反射信号の受信角度を調整することに用いることができる。この走査機構は、たとえば、回転バイプリズムであってよく、ＭＥＭＳなどのその他のタイプの光路を調整できる光学素子であってもよい。
選択可能には、前記第１送信装置に対応する受信装置及び前記第２送信装置に対応する受信装置は、同一受信装置であり、前記制御装置により、第１送信装置が被測定物に第１光信号を送信するよう制御し、かつ第２送信装置が前記被測定物に第２光信号を送信するよう制御することは、前記制御装置により、前記第１送信装置が第１時刻に前記第１光信号を送信するよう制御し、かつ前記第２送信装置が第２時刻に前記第２光信号を送信するよう制御し、前記第１時刻と前記第２時刻の構成により、前記第１光信号に対応する反射信号の受信時間と前記第２光信号に対応する反射信号の受信時間を互いに重ならないようにすることを含む。
選択可能には、前記第１時刻は、前記第２時刻よりも早く、かつ前記第１時刻と前記第２時刻との間の時間間隔は、２Ｌ１／ｃ以上であり、又は、前記第１時刻は、前記第２時刻よりも遅く、かつ前記第１時刻と前記第２時刻との間の時間間隔は、２Ｌ２／ｃ以上であり、ここで、Ｌ１は、前記第１光信号により測定できる最大距離を示し、Ｌ２は、前記第２光信号により測定できる最大距離を示し、ｃは、光速度を示す。
選択可能には、前記第１送信装置に対応する受信装置及び前記第２送信装置に対応する受信装置は、異なる受信装置である。
選択可能には、前記第１光信号、前記第２光信号のうちの少なくとも一つは、レーザ信号である。
上述の実施例において、すべて、又は部分的にソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はその他の任意の組み合わせによって実現できる。ソフトウェアを使用して実現する場合、すべて、又は部分的にコンピュータプログラム製品の形態で実現できる。前記コンピュータプログラム製品は、一つ又は複数のコンピュータ指令を含む。コンピュータで前記コンピュータプログラム指令をロードし、及び実行する場合、すべて、又は部分的に本発明の実施例に記載されたプロセス又は機能を生成する。前記コンピュータは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、コンピュータネットワーク、又はその他のプログラム可能な装置であってよい。前記コンピュータ指令は、コンピュータ読み取り可能記憶媒体に記憶させてもよく、又はコンピュータ読み取り可能記憶媒体から他のコンピュータ読み取り可能記憶媒体へ伝送してもよく、たとえば、前記コンピュータ指令は、サイト、コンピュータ、サーバ、又はデータセンタから、有線（たとえば、同軸ケーブル、光ファイバ、デジタル加入者線（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｌｉｎｅ，ＤＳＬ））又は無線（たとえば、赤外線、無線、マイクロ波など）の形態により他のサイト、コンピュータ、サーバ、又はデータセンタへ伝送してもよい。前記コンピュータ読み取り可能記憶媒体は、コンピュータでアクセス可能ないずれかの使用可能媒体、又は一つ若しくは複数の使用可能媒体が統合されたサーバ、データセンタなどを含むデータ記憶デバイスであってよい。前記使用可能媒体は、磁気媒体（たとえば、フロッピーディスク、ハードディスク、磁気テープ）、光媒体（たとえば、デジタルビデオディスク（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ｄｉｓｃ，ＤＶＤ））、又は半導体媒体（たとえば、ソリッドステートドライブ（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｄｉｓｋ，ＳＳＤ））などであってよい。
当業者は、本文書に開示された実施例により説明された各例示のユニット及びアルゴリズムステップを踏まえて、電子ハードウェア、又はコンピュータソフトウェアと電子ハードウェアとの組み合わせにより実現できることを認識できる。これらの機能が最終的にハードウェア、又はソフトウェアで実行できるかは、技術的解決手段の特定の応用及び設計上の制約条件により決定される。当業者は、各特定の応用に異なる方法を使用することで、説明される機能を実現できるが、このような実現は、本出願の範囲を超えると認識されるべきではない。
本出願により提供される複数の実施例において、開示されたシステム、装置、及び方法は、その他の形態でも実現できることを理解すべきである。たとえば、以上に説明された装置の実施例は、概略的に過ぎず、たとえば、前記ユニットの区分は、論理機能の区分に過ぎず、実際に実現する際は、他の区分方法があってよく、たとえば、複数のユニット若しくはアセンブリは、結合でき、若しくは他のシステムに統合でき、又はいくつかの特徴は無視でき、若しくは実行しないことができる。また、示された、又は検討された互いの間の結合、又は直接的な結合、又は通信接続は、いくつかのインターフェースによることができ、装置又はユニットの間接的な結合、又は通信接続は、電気的、機械的、又はその他の形態であってよい。
上記の分離部品として説明されたユニットは、物理的に分離されていてもよく、物理的に分離されていなくてもよく、ユニットとして示された部品は、物理ユニットであってよく、物理ユニットでなくてもよく、即ち一つの場所に位置でき、又は複数のネットワークユニットに分布できる。実際の必要に応じて、そのうちの一部又はすべてのユニットを選択して本実施例の解決手段の目的を実現できる。
また、本出願の各実施例における各機能ユニットは、一つの処理ユニットに統合してもよく、各ユニットに単独で物理的に存在してもよく、二つ又は二つ以上のユニットが一つのユニットに統合されてもよい。
以上は、本出願の具体的な実施形態に過ぎず、本出願の保護範囲はこれに限定されるわけではなく、いずれの当業者も、本出願により開示される技術範囲内において、変更又は置換を容易に想到でき、それらはいずれも本出願の保護範囲内に含まれる。このため、本出願の保護範囲は、前記特許請求の範囲の保護範囲を基準とする。
１０ 測定システム
１１、１２、１３、１４ 送受信装置
１５ 制御装置
１６ 測定装置
２１ 駆動回路
２２ レンズ
２３ａ 回転バイプリズム
２３ｂ 回転バイプリズム
３０ 第１光信号
３１ ０次反射信号
３２ 物体反射信号
４０ 第２光信号
４１ ０次反射信号
４２ 物体反射信号
５１ ハウジング
９０ 被測定物
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本出願は、距離測定分野に関し、さらに具体的には、距離測定システム、自動化設備、及び距離測定方法に関する。
距離測定システムは、たとえば無人機、無人車などの各種の自動化設備に広く応用されている。
距離測定システムは通常、送信装置及び受信装置を有する。被測定物の距離を取得することが必要な場合、まず送信装置を利用して被測定物に光信号を送信し、かつ受信装置を利用してこの光信号の反射信号を受信し、その後、光信号の送信時間とこの光信号に対応する反射信号の受信時間（又は回帰時間）との間の時間差（又は位相差）に基づいて、被測定物の距離を測定できる。距離測定システムは０次反射現象を生じやすく、測定結果が正確でなくなってしまう。
本出願は、距離測定システム、自動化設備、及び距離測定方法を提供し、距離測定システムの０次反射の問題が測定結果に与える影響をある程度軽減し、測定精度を高めることができる。
第１の態様では、距離測定システムを提供し、被測定物に第１光信号を送信するための第１送信装置と、前記第１光信号に対応する反射信号を受信するための、前記第１送信装置に対応する受信装置と、前記被測定物に第２光信号を送信するための第２送信装置と、前記第２光信号に対応する反射信号を受信するための、前記第２送信装置に対応する受信装置と、前記第１送信装置が前記第１光信号を送信するよう制御し、かつ前記第２送信装置が前記第２光信号を送信するよう制御するための制御装置と、受信した前記第１光信号に対応する反射信号、前記第２光信号に対応する反射信号のうちの少なくとも一つに基づいて、指示情報を取得するためのものであり、前記指示情報は、前記被測定物の距離を指示するため、又は確定するためのものである測定装置と、を有する。
第２の態様では、自動化設備を提供し、ハウジングと、前記ハウジング内に位置する、第１の態様に記載のような距離測定システムと、を有する。
第３の態様では、距離測定方法を提供し、制御装置により、第１送信装置が被測定物に第１光信号を送信するよう制御し、かつ第２送信装置が前記被測定物に第２光信号を送信するよう制御することと、前記第１送信装置に対応する受信装置は、前記第１光信号に対応する反射信号を受信することと、前記第２送信装置に対応する受信装置は、前記第２光信号に対応する反射信号を受信することと、測定装置は、受信した前記第１光信号に対応する反射信号、前記第２光信号に対応する反射信号のうちの少なくとも一つに基づいて、指示情報を取得し、前記指示情報は、前記被測定物の距離を指示するため、又は確定するためのものであることと、を含む。
本出願により提供される距離測定システムは、二つの送信装置を有し、異なる送信装置の距離測定システムにおける位置が異なるので、両者の周辺環境も対応して同じである。異なる環境にある二つの送信装置が同時に０次反射現象を生じる確率は、単一送信装置が０次反射現象を生じる確率よりも小さいので、本出願により提供される距離測定システムは、０次反射問題が測定結果に与える影響をある程度軽減し、測定精度を高めることができる。
本出願の実施例により提供される距離測定システムの概略的構造図である。 図１に示す距離測定システムの具体的な実施形態の概略図である。 図１に示す距離測定システムの具体的な実施形態の概略図である。 図２に示す距離測定システムにより発せられる光信号及びそれに対応する反射信号の時間関係概略図である。 本出願の実施例により提供される自動化設備の構造概略図である。 本出願の実施例により提供される距離測定方法の概略的フローチャートである。
本出願の実施例は、距離測定システムのタイプを具体的に限定せず、赤外線信号に基づく距離測定システムであってよく、レーザ信号（たとえば、レーザパルス信号）に基づく距離測定システムであってもよい。レーザ信号に基づく距離測定システムを例とすると、本出願の実施例が言及する距離測定システムは、光検出と測距（ｌｉｇｈｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｎｇｉｎｇ，ＬｉＤＡＲ）システムであってよい。
従来の距離測定システムは通常、単一送信単一受信の距離測定システムであり、即ち、一つの送信装置及び一つの受信装置のみを有する。単一送信単一受信の距離測定システムは、０次反射現象を生じやすい。理解しやすいように、以下に０次反射現象を簡単に説明する。
送信装置は通常、光源、光源駆動回路、及び光源送信通路に設けられた一つ又は複数の光学素子を有する。送信装置内部の光学素子は、光源から発せられる光信号の光束サイズ、送信角度のうちの少なくとも一つを調整することに用いることができる。光源から発せられる光信号は、被測定物に達する前に、ある種の原因により事前に反射する可能性がある。たとえば、光信号が、その送信通路に位置する光学素子に衝突した後、光信号中の一部の光線は、この光学素子により反射され、反射信号を形成する可能性がある。この反射信号は、受信装置により誤って受信され、物体反射信号の干渉信号を形成する可能性がある。本出願は、このような反射信号を０次反射信号と呼ぶ。受信装置が光信号に対応する０次反射信号を受信すると、距離測定システムに０次反射現象が生じたことを示す。
被測定物と距離測定システムとの間の距離範囲が近いと、受信装置は物体反射信号を素早く受信し、物体反射信号と０次反射信号の受信時間が重なり、これにより、距離測定システムが物体反射信号の正確な受信時間を確定することが難しくなってしまう。
上述のように０次反射現象が生じる可能性のある原因を示し、即ち、送信装置の光学素子は光信号を反射して０次反射現象を生じる。実際には、０次反射現象はその他の原因により生じる可能性もある。たとえば、送信装置により発せられる光信号は、距離測定システムの内壁により反射されて０次反射現象を生じる可能性がある。また、たとえば、送信装置により発せられる光信号は、距離測定システム中の送信装置前方に位置する風よけガラスにより反射されて０次反射現象を生じる可能性がある。本出願の実施例は、各種の原因により０次反射現象を生じる距離測定システムを改善することに用いることができる。
以下に図面を踏まえて、本出願における技術的解決手段を説明する。
図１に示すように、本出願の実施例は、距離測定システム１０を提供する。距離測定システム１０は、チップシステムであってよく、ハウジングを有する距離測定設備であってもよい。距離測定システム１０は、第１送信装置１１、第１送信装置１１に対応する受信装置１２、第２送信装置１３、第２送信装置１３に対応する受信装置１４、制御装置１５、及び測定装置１６を有することができる。以上の装置はたとえば、回路の形態により実現されることができる。以下に距離測定システム１０に含まれる各装置を詳細に説明する。
第１送信装置１１は、被測定物９０に第１光信号を送信することに用いることができる。たとえば、第１送信装置１１は、第１光信号を発生させること、第１光信号の送信角度を調整することのうちの少なくとも一つに用いることができる。第１光信号は、レーザ信号であってよく、赤外線信号であってもよい。レーザ信号を例とすると、この第１光信号は、たとえば、レーザパルス信号であってよい。第１送信装置１１は、制御装置１５により制御されて第１光信号を送信できる。
第１送信装置１１は、光源、及びその駆動回路を有することができる。選択可能には、第１送信装置１１はさらに、光源から送信される光信号の光束サイズ、送信角度のうちの少なくとも一つを調整するための光学システムを有することができる。図２は、第１送信装置１１の可能性ある実施形態を示す。図２に示すように、第１送信装置１１は、光源、及びその駆動回路２１を有する（光源は、たとえば、発光ダイオード、又はレーザダイオードであってよい）。第１送信装置１１はさらに、第１光信号の送信角度を調整するための走査機構を有することができ、距離測定システム１０が異なる角度範囲内の被測定物９０を測定できるようにする。この走査機構は、たとえば、回転バイプリズム２３ａ、２３ｂであってよく、微小電気機械システム（ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ，ＭＥＭＳ）ガルバノミラーなどその他のタイプの光路を調整できる光学素子であってもよい。選択可能には、第１送信装置１１はさらに、レンズ２２を有してもよく、第１光信号をコリメートすることに用いることができる。以上は、第１送信装置１１に含まれる光学システムへの例示的な説明に過ぎず、実際には、第１送信装置１１は、実際の測定ニーズに応じて、その他のタイプの光学システムを採用してもよく、又は実際のニーズに応じて、上述の光学システムにおける一つ又は複数の光学素子を調整、若しくは増減してもよく、本出願の実施例は、これを限定するものではない。
受信装置１２は、第１光信号に対応する反射信号を受信することに用いることができる。たとえば、受信装置１２は、第１光信号に対応する反射信号を光電変換することに用いることができる。また、いくつかの実施例において、受信装置１２はさらに、第１光信号の受信角度を調整することに用いることができる。第１光信号が被測定物９０に衝突した後、被測定物９０により反射され、かつ戻され、第１光信号に対応する反射信号（又は物体反射信号）を形成する。第１光信号に対応する反射信号は、第１光信号のエコー信号と呼ばれることもある。
受信装置１２は、たとえば、光電変換素子を有してもよく、たとえば、光ダイオード、光電子増倍管、アバランシェフォトダイオード（ａｖａｌａｎｃｈｅ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ，ＡＰＤ）などであってよい。このほか、いくつかの実施例において、受信装置１２はさらに、光学システムを有してもよく、光電変換素子が第１光信号に対応する反射信号を受信する前に、第１光信号に対応する反射信号の光束サイズ、受信角度のうちの少なくとも一つを調整するためのものである。図３を例として、受信装置１２は、たとえば、回転バイプリズム２３ａ、２３ｂ又はＭＥＭＳなどの、第１光信号に対応する反射信号の受信角度を調整することができる走査機構を有してもよい。受信装置１２はさらに、レンズ２２などの光学素子を有してもよい。レンズ２２は、第１光信号に対応する反射信号を集光することに用いることができる。以上は、受信装置１２に含まれる光学システムを例示的に説明したに過ぎず、実際には、受信装置１２は、実際の測定ニーズに応じて、その他のタイプの光学システムを採用してもよく、又は実際のニーズに応じて、上述の光学システムにおける一つ又は複数の光学素子を調整、若しくは増減してもよく、本出願の実施例は、これを限定するものではない。
第２送信装置１３は、被測定物９０に第２光信号を送信することに用いることができる。たとえば、第２送信装置１３は、第２光信号を発生させること、第２光信号の送信角度を調整することのうちの少なくとも一つに用いることができる。この第２光信号は、レーザ信号であってよく、赤外線信号であってもよい。レーザ信号を例とすると、この第２光信号は、たとえば、レーザパルス信号であってよい。第２送信装置１３は、制御装置１５により制御されて第２光信号を送信できる。第１光信号と第２光信号は、類似した光信号であってよく、異なる光信号でもよい。例示として、第２光信号の発散角は、第１光信号の発散角よりも大きくてよく、第２光信号がさらに大きな角度範囲をカバーできるようにする。当然のことながら、安全規格の要求を満たせば、第２光信号にさらに大きな発散角を設定することは、第２光信号が測定できる最大距離が短いことを意味する。
第２送信装置１３は、光源、及びその駆動回路を有することができる（光源は、たとえば、発光ダイオード、又はレーザダイオードであってよい）。選択可能には、実施形態として、第１送信装置１１に類似し、第２送信装置１３は、光源から送信される光信号の光束サイズを調整するための光学素子を有することができる。たとえば、第２送信装置１３は、光源の光束サイズを拡大するためのビームエキスパンダを有することができ、たとえば、投影レンズ、回折素子のうちの少なくとも一つである。第２送信装置１３は、第２光信号の送信角度を変更するための光学素子を有することができる（有しないこともできる）。当然のことながら、いくつかの実施例において、第２送信装置１３は、光学素子を設けなくてもよく、第２送信装置１３は、光源から発せられた光信号を調整せずに、光源を距離測定システム外部に直接送信してもよい。
受信装置１４は、第２光信号に対応する反射信号を受信することに用いることができる。たとえば、受信装置１４は、第２光信号に対応する反射信号を光電変換することに用いることができる。このほか、いくつかの実施例において、受信装置１４はさらに、第２光信号の受信角度を調整することに用いることができる。第２光信号が被測定物に衝突した後、被測定物により反射され、かつ戻され、第２光信号に対応する反射信号（又は物体反射信号）を形成する。第２光信号に対応する反射信号は、第２光信号のエコー信号と呼ばれることもある。
受信装置１４は、たとえば、光電変換素子を有してもよく、たとえば、光ダイオード、光電子増倍管、又はＡＰＤなどである。このほか、いくつかの実施例において、受信装置１４はさらに、光学システムを有してもよく、光電変換素子が第２光信号に対応する反射信号を受信する前に、第２光信号に対応する反射信号の光束サイズ、受信角度のうちの少なくとも一つを調整するためのものである。図３を例として、受信装置１４は、たとえば、回転バイプリズム２３ａ、２３ｂ又はＭＥＭＳなどの、第１光信号に対応する反射信号の受信角度を調整することができる走査機構を有してもよい。受信装置１４はさらに、レンズ２２などの光学素子を有してもよい。レンズ２２は、第２光信号に対応する反射信号を集光することに用いることができる。以上は、受信装置１４に含まれる光学システムを例示的に説明したに過ぎず、実際には、受信装置１４は、実際の測定ニーズに応じて、その他のタイプの光学システムを採用してもよく、又は実際のニーズに応じて、上述の光学システムにおける一つ又は複数の光学素子を調整、若しくは増減してもよく、本出願の実施例は、これを限定するものではない。
上述で言及した第１送信装置１１と第２送信装置１３は、測定システム１０の異なる位置に位置し、第１送信装置１１における光源から送信される第１光信号と第２送信装置１３における光源から送信される第２光信号を完全に同じというわけではない伝播経路に沿って伝播させることができる。
上記に指摘したように、制御装置１５は、第１送信装置１１が第１光信号を送信するよう制御し、かつ第２送信装置１３が第２光信号を送信するよう制御することに用いることができる。本出願の実施例は、制御装置１５の実施形態を具体的に限定せず、集中制御方式を採用でき、分布型の制御方式を採用してもよい。集中制御方式を例とすると、この制御装置１５は、中央制御装置と呼ぶこともできる。
測定装置１６は、受信した第１光信号に対応する反射信号、第２光信号に対応する反射信号のうちの少なくとも一つに基づいて、指示情報を取得することに用いることができる。この指示情報は、被測定物９０の距離を指示することに用いることができる。たとえば、この指示情報は、被測定物の距離情報であってよい。又は、この指示情報は、被測定物の距離を確定することに用いることができる。たとえば、この指示情報は、反射信号の受信時間であってよい。本出願の実施例により提供される距離測定システムは、二つの送信装置を有し、異なる送信装置の距離測定システムにおける位置が異なるので、両者の周辺環境も対応して同じである（周辺環境とは、たとえば、送信装置と光学システムとの位置関係、送信装置と受信装置との間の位置関係などということができる）。異なる環境に位置する二つの送信装置が同時に０次反射現象を生じる確率は、単一送信装置が０次反射現象を生じる確率よりも小さいので、本出願により提供される距離測定システムは、０次反射現象が測定結果に与える影響をある程度軽減し、測定精度を高めることができる。
代替可能には、測定装置１６は、第１光信号に対応する反射信号、及び第２光信号に対応する反射信号に基づいて、指示情報を取得することに用いることができる。たとえば、受信装置１２が第１光信号に対応する反射信号を受信し、かつ受信装置１４が第２光信号に対応する反射信号を受信した状況で、測定装置１６は、第１光信号に対応する反射信号に基づいて、被測定物９０の距離を測定でき、第１距離値を取得し、かつ第２光信号に対応する反射信号に基づいて、被測定物９０の距離を測定し、第２距離値を取得できる。その後、測定装置１６は、第１距離値と第２距離値を加重合計でき、又は、測定装置１６は、第１距離値又は第２距離値の間で選択して、被測定物の最終距離値（上述の指示情報としての）を確定できる。
測定装置１６の具体的な形態と距離測定システム１０が基礎とする距離測定原理は関係があり、本出願の実施例はこれを限定するものではない。距離測定システム１０が飛行時間（ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ，ＴＯＦ）に基づいて、被測定物の距離を測定することを例とすると、測定装置１６は、反射信号の受信時間を測定するための時間測定回路を有することができる。第１光信号の反射信号の受信時間と第２光信号の反射信号の受信時間は、同一時間測定回路を採用して測定してもよく、異なる時間測定回路を採用しても測定してもよい。同一時間測定回路を採用して測定することは、距離測定システムのコストを節約し、距離測定システムの実現を簡素化できる。
なお、上記に言及する受信装置１２と受信装置１４はそれぞれ、第１光信号に対応する反射信号と第２光信号に対応する反射信号を受信するためのものであるが、これは、機能に基づいて区分しているだけで、実際には、受信装置１２と受信装置１４は、物理的に同一受信装置であってよく、異なる受信装置であってもよい。
例示として、図２又は図３に示すように、受信装置１２と受信装置１４は、同一受信装置であってよい。受信装置１２と受信装置１４を同一受信装置とすると、距離測定システムのコストを低減でき、距離測定システムの実現を簡素化できる。
第１送信装置１１と第２送信装置１３が同一受信装置に対応して生じる可能性のある信号干渉問題を回避するために、選択可能には、制御装置１５は、第１送信装置１１が第１時刻に第１光信号を送信するよう制御し、かつ第２送信装置１３が第２時刻に第２光信号を送信するよう制御することに用いることができる。上述の第１時刻と第２時刻の構成により、第１光信号に対応する反射信号の受信時間と第２光信号に対応する反射信号の受信時間を互いに重ならないようにすることができる。
第１光信号に対応する反射信号の受信時間と第２光信号に対応する反射信号の受信時間が互いに重ならないとは、両者の受信時間が一定の時間間隔を有すること、又は両者の波形に重なり現象が生じないことを指す。
本出願の実施例は、第１送信装置１１と第２送信装置１３との間の送信順序を具体的に限定しない。たとえば、まず第１送信装置１１が第１光信号を送信するよう制御し、その後、第２送信装置１３が第２光信号を送信するよう制御してもよく、又は、たとえば、まず第２送信装置１３が第２光信号を送信するよう制御し、その後、第１送信装置１１が第１光信号を送信するよう制御してもよい。
本出願の実施例は、第１時刻と第２時刻の選択方法を具体的に限定しない。たとえば、経験又は実験に基づいて、上述の第１時刻と第２時刻を選択してもよく、第１送信装置１１、第２送信装置１３のうちの少なくとも一つにより送信される光信号により測定できる最大距離に基づいて、上述の第１時刻と第２時刻を選択してもよい。
例示として、第１時刻は、第２時刻よりも早くてもよく、かつ第１時刻と第２時刻との間の時間間隔は、２Ｌ１／ｃ以上であり、又は、第１時刻は、第２時刻よりも遅くてもよく、かつ第１時刻と第２時刻との間の時間間隔は、２Ｌ２／ｃ以上であり、ここで、Ｌ１は、第１光信号により測定できる最大距離（又は第１光信号の測定範囲という）を示すことができ、Ｌ２は、第２光信号により測定できる最大距離（又は第２光信号の測定範囲という）を示すことができ、ｃは、光速度を示すことができる。第１光信号により測定できる最大距離は、第２光信号により測定できる最大距離と同じでもよく、異なってもよい。これは、第１光信号と第２光信号の光源タイプ、広がり角などの要素により決定される。
本出願の実施例は、光信号により測定できる最大距離により、二つの光信号に基づく測定範囲を時間領域において分け、両者にいかなる干渉も生じないようにし、このような実施形態は、簡単で効果的である。
以下に０次反射現象を生じやすい距離測定システムを説明し、かつこのような距離測定システムの構造を改良することで、このような距離測定システムの０次反射現象を緩和させ、ひいては取り除く。
距離測定システムの小型化、統合化が進むにつれて、さらに多くのメーカは、距離測定システムの送受信構造を最適化し、送受信装置が、一つ又は複数の光学素子を共有できるようにしている。送受信装置が光学素子を共有する距離測定システムは、同光路距離測定システムと呼ばれることもある。
図２（又は図３）は、図１に示す距離測定システム１０の可能性のある実施形態である。図２に示す距離測定システム１０において、第１送信装置１１と受信装置１２は、レンズ２２及び回転バイプリズム２３ａ、２３ｂを共有する（当然のことながら、回転バイプリズムのみを共有し、レンズを共有しなくてもよい）。実際に使用する際は、第１送信装置１１により送信される第１光信号は、共有する光学素子（レンズ２２、回転バイプリズム２３ａ、２３ｂなど）において反射が生じ（当然のことながら、距離測定システム１０の内壁又は風よけガラスにおいて反射が生じる可能性もある）、第１光信号の０次反射信号を形成する。第１光信号の０次反射信号を生じる光学素子も受信装置１２の作動過程において使用されることが必要な光学素子であるので、この第１光信号の０次反射信号は、受信装置１２により容易に受信される。被測定物が近づくと、第１光信号が被測定物に衝突した後に形成される物体反射信号は、第１光信号の０次反射信号と一体に重なり、区分が容易ではなく、即ち、第１光信号の０次反射信号と物体反射信号は、連続したパルス信号を形成し、距離測定システムが物体の反射信号の受信時間を正確に確定することが難しくなり、測定が正確でなくなってしまう。
光学素子を共有する送受信装置１１、１２による０次反射現象を緩和するために、図２又は図３に示すように、本出願の実施例はさらに、光学素子を共有しない送受信装置１３、１４を提供する。図２又は図３に対応する実施例において、受信装置１２及び受信装置１４は、同一の受信装置であり、このようにして距離測定システムのコストを低減し、簡単に実現できる。当然のことながら、その他の実施例において、受信装置１２及び受信装置１４は、異なる受信装置であってもよい。
上記に指摘するように、第２送信装置１３と受信装置１４は、光学素子を共有しない。例示として、第２送信装置１３と受信装置１４は、異なる光学素子を使用して、第２送信装置１３と受信装置１４が光学素子を共有しないようにできる。他の例示として、第２送信装置１３には光学素子を構成せず（たとえば、第２送信装置１３には光源、及びその駆動回路のみを構成することができる）、第２送信装置１３と受信装置１４が光学素子を共有しないようにできる。
第２送信装置１３と受信装置１４が光学素子を共有しないので、第２送信装置１３により発せられる第２光信号は、受信装置１４に使用される光学素子で反射を生じず、これにより送受信装置が光学素子を共有することによる０次反射現象を回避し、このようにして、距離測定システムの距離測定精度を高めることができる。
上述のように、光学素子を共有する送受信装置についていえば、０次反射信号と物体反射信号との重なりは主に、被測定物と距離測定システムとの間の距離が近い場合に生じる。被測定物が遠い場合、０次反射信号が生じても、この０次反射信号と物体反射信号は一体に重ならず、この二つの反射信号を適切に区分すれば、通常は距離測定システムの距離測定精度に影響しない。このため、選択可能には、実施形態として、図２に示す第１送信装置１１を主要な送信装置として構成し、遠い場所の被測定物を正確に測定し、かつ図２に示す第２送信装置１３を補助的な送信装置として構成し、その０次反射信号を生じにくいという特性を利用して、近い場所の被測定物を正確に測定することができる。以下に具体的な実施例を踏まえて、このような実施形態を詳細に説明する。
まず、第２光信号の発散角（図２又は図３に示す発散角α）を第１光信号の発散角よりも大きく設定する。第２光信号の発散角が大きいとは、第２光信号の距離測定は、さらに大きな角度範囲内の被測定物を測定できることを意味する。当然のことながら、安全規格の要求を満たせば、第２光信号にさらに大きな発散角を設定することは、第２光信号により測定できる最大距離が短いことを意味するので、上述の構成形態により、第２送信装置１３は主に、近所の物体を正確に測定することに用いることができる。
本出願の実施例は、第２光信号の発散角の構成形態を具体的に限定しない。例示として、発散角が大きな光源を選択することで、発散角が大きな第２光信号を直接送信できるようにしてもよく、このような実施形態は、追加の光学素子が不要であり、システムのコストを低減し、システムの構造を簡素化できる。他の例示として、第２送信装置１３は、光源、光源駆動回路、及びビームエキスパンダを有してもよい。ビームエキスパンダは、たとえば、投影レンズ、回折素子のうちの少なくとも一つであってよい。ビームエキスパンダは、光源から発せられる光信号を拡大することで第２光信号を形成することに用いることができる。
選択可能には、いくつかの実施例において、第２光信号の発散角は大きく、大きな角度範囲内の被測定物を既に測定できるので、いくつかの実施例において、第２送信装置１３は、第２光信号の送信角度を調整するための光学素子を設けないことで、これによりシステムの実現を簡素化し、コストを節約できる。
この実施例において、第２送信装置１３の測定可能領域は、第２送信装置内の光源により測定できる視野範囲（この視野範囲は、第２光源の発散角により定義できる）と第２送信装置１３に対応する受信装置１４の受信範囲との重なり領域により定義できる。
第２送信装置１３は、第２光信号の送信角度を調整するための光学素子を設けているわけではないので、送信端から被測定物の角度情報を取得できない。被測定物の角度情報を取得したい場合、受信装置１４箇所に第２光信号の受信角度を調整するための光学素子を設けることができ、このようにすると、受信装置１４は、第２光信号のこの受信角度において戻ってきた反射信号のみを受信でき、これに基づいて、被測定物の角度情報を推測できる。
以下に図４を踏まえて、図２に示す測定システムの測定過程を説明する。以下は、第１光信号の送信時刻が第１光信号の送信時刻よりも早いことを例として説明し、逆もまた可能であることを説明する必要がある。このほか、以下に言及する受信装置は、第１送信装置１１と第２送信装置１３が共有する受信装置であり、その他の実施例において、第１送信装置１１と第２送信装置１３には異なる受信装置が構成されてもよい。
まず、第１送信装置１１は、ゼロ時刻に第１光信号３１を送信する。第１送信装置１１と受信装置は、一つ又は複数の光学素子を共有するので、共有する光学素子は、第１光信号３１に対して反射作用を有し、このため、ほとんど同一時刻に、受信装置は、第１光信号の０次反射信号３１を受信する。第１光信号３０が被測定物９０に達した後、被測定物９０は、第１光信号を反射し、第１光信号３０の物体反射信号３２を形成し、かつＴｒ０１時刻に受信装置により受信される。図４に示すように、第１光信号３０の０次反射信号３１と第１光信号３０の物体反射信号３２は重なっておらず、これは、被測定物９０と距離測定システムとの間の距離が相対的に遠く、第１光信号３０の０次反射信号３１は、第１光信号３０に基づく測定過程の測定精度に影響しないことを示す。被測定物９０と距離測定システムとの間の距離が近い場合、第１光信号の０次反射信号３１と第１光信号の物体反射信号３２は、重なる可能性があり、これにより第１光信号３０に基づく測定過程の測定精度を低減させる。
Ｔｔ０２時刻において、第２送信装置１３は、第２光信号４０を送信する。第１光信号３０に基づく測定過程が終了後に、第２光信号４０を送信することで、第１光信号３０の反射信号の受信過程に干渉することを回避できる。
第２光信号４０と受信装置は光学素子を共有しないので、第２光信号４０は、光学素子を共用することによる０次反射信号４１（この０次反射信号４１は、存在しないので、図４において点線で示す）を生じない。第２光信号４０が被測定物９０に達した後、被測定物９０は、第２光信号４０を反射し、第２光信号４０の物体反射信号４２を形成し、かつＴｒ０２時刻に受信装置により受信される。
第１光信号３０と比較して、第２光信号４０は、０次反射現象を生じにくいので、可能性のある実施形態として、受信装置が第２光信号４０の物体反射信号４２を受信する場合、物体反射信号４２のみに基づいて、被測定物の距離を測定できる。又は、他の可能性のある実施形態として、受信装置が第２光信号４０の物体反射信号４２を受信し、かつ第２光信号４０の物体反射信号４２の信号品質が一定の所定条件（たとえば、第２光信号４０の物体反射信号４２の信号強度が所定の閾値よりも高い）を満たす場合、第２光信号４０の物体反射信号４２のみに基づいて、被測定物９０の距離を測定できる。
当然のことながら、その他の実施形態において、第１光信号３０の物体反射信号３２と第２光信号４０の物体反射信号４２を総合的に考慮して被測定物９０の距離を測定し、たとえば、二つの光信号の測定結果を加重合計してもよい。
図５に示すように、本出願の実施例はさらに、自動化設備５０を提供する。この自動化設備５０はたとえば、ロボット、無人機、無人車、又は無人船であってよい。自動化設備５０は、ハウジング５１、及び上述のいずれかの実施例に説明された距離測定システム１０を有することができ、この距離測定システム１０は、ハウジング５１の内部に位置することができる。
上記に図１から図５を踏まえ、本出願の装置の実施例を詳細に説明したが、以下に図６を踏まえて、本出願の方法の実施例を詳細に説明する。方法の実施例の説明は、装置の実施例の説明に互いに対応するので、詳細に説明していない部分は、前述の装置の実施例を参照できることを理解すべきである。
図６は、本出願の実施例により提供される距離測定方法の概略的フローチャートである。図６の距離測定方法は、ステップ６１０〜６４０を含む。
ステップ６１０において、制御装置は、第１送信装置が被測定物に第１光信号を送信するよう制御し、かつ第２送信装置が前記被測定物に第２光信号を送信するよう制御する。
ステップ６２０において、前記第１送信装置に対応する受信装置は、前記第１光信号に対応する反射信号を受信する。
ステップ６３０において、前記第２送信装置に対応する受信装置は、前記第２光信号に対応する反射信号を受信する。
ステップ６４０において、測定装置は、受信した前記第１光信号に対応する反射信号、前記第２光信号に対応する反射信号のうちの少なくとも一つに基づいて、指示情報を取得し、前記指示情報は、前記被測定物の距離を指示するため、又は確定するためのものである。
選択可能には、前記第１送信装置及び前記第１送信装置に対応する受信装置は、一部又はすべての光学素子を共有し、前記第２送信装置及び前記第２送信装置に対応する受信装置は、光学素子を共有しない。
選択可能には、前記第２光信号の発散角は、前記第１光信号の発散角よりも大きい。
選択可能には、前記第２送信装置は、光源、光源駆動回路、及びビームエキスパンダを有し、前記ビームエキスパンダは、前記光源から発せられる光信号を拡大することで前記第２光信号を形成するためのものである。
選択可能には、前記第２送信装置は、光源、及び光源駆動回路を有し、前記第２光信号の送信角度を調整するための光学素子を有しない。
選択可能には、前記測定装置が、受信した前記第１光信号に対応する反射信号、前記第２光信号に対応する反射信号のうちの少なくとも一つに基づいて、指示情報を取得することは、前記第２光信号に対応する反射信号を受信する場合、前記測定装置は、前記第２光信号に対応する反射信号のみに基づいて、前記指示情報を取得することを含む。
選択可能には、前記第１送信装置及び前記第１送信装置に対応する受信装置は、走査機構を共有する。この走査機構は、前記第１光信号の送信角度及び前記第１光信号に対応する反射信号の受信角度を調整することに用いることができる。この走査機構は、たとえば、回転バイプリズムであってよく、ＭＥＭＳなどのその他のタイプの光路を調整できる光学素子であってもよい。
選択可能には、前記第１送信装置に対応する受信装置及び前記第２送信装置に対応する受信装置は、同一受信装置であり、前記制御装置により、第１送信装置が被測定物に第１光信号を送信するよう制御し、かつ第２送信装置が前記被測定物に第２光信号を送信するよう制御することは、前記制御装置により、前記第１送信装置が第１時刻に前記第１光信号を送信するよう制御し、かつ前記第２送信装置が第２時刻に前記第２光信号を送信するよう制御し、前記第１時刻と前記第２時刻の構成により、前記第１光信号に対応する反射信号の受信時間と前記第２光信号に対応する反射信号の受信時間を互いに重ならないようにすることを含む。
選択可能には、前記第１時刻は、前記第２時刻よりも早く、かつ前記第１時刻と前記第２時刻との間の時間間隔は、２Ｌ１／ｃ以上であり、又は、前記第１時刻は、前記第２時刻よりも遅く、かつ前記第１時刻と前記第２時刻との間の時間間隔は、２Ｌ２／ｃ以上であり、ここで、Ｌ１は、前記第１光信号により測定できる最大距離を示し、Ｌ２は、前記第２光信号により測定できる最大距離を示し、ｃは、光速度を示す。
選択可能には、前記第１送信装置に対応する受信装置及び前記第２送信装置に対応する受信装置は、異なる受信装置である。
選択可能には、前記第１光信号、前記第２光信号のうちの少なくとも一つは、レーザ信号である。
上述の実施例において、すべて、又は部分的にソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はその他の任意の組み合わせによって実現できる。ソフトウェアを使用して実現する場合、すべて、又は部分的にコンピュータプログラム製品の形態で実現できる。前記コンピュータプログラム製品は、一つ又は複数のコンピュータ指令を含む。コンピュータで前記コンピュータプログラム指令をロードし、及び実行する場合、すべて、又は部分的に本発明の実施例に記載されたプロセス又は機能を生成する。前記コンピュータは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、コンピュータネットワーク、又はその他のプログラム可能な装置であってよい。前記コンピュータ指令は、コンピュータ読み取り可能記憶媒体に記憶させてもよく、又はコンピュータ読み取り可能記憶媒体から他のコンピュータ読み取り可能記憶媒体へ伝送してもよく、たとえば、前記コンピュータ指令は、サイト、コンピュータ、サーバ、又はデータセンタから、有線（たとえば、同軸ケーブル、光ファイバ、デジタル加入者線（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｌｉｎｅ，ＤＳＬ））又は無線（たとえば、赤外線、無線、マイクロ波など）の形態により他のサイト、コンピュータ、サーバ、又はデータセンタへ伝送してもよい。前記コンピュータ読み取り可能記憶媒体は、コンピュータでアクセス可能ないずれかの使用可能媒体、又は一つ若しくは複数の使用可能媒体が統合されたサーバ、データセンタなどを含むデータ記憶デバイスであってよい。前記使用可能媒体は、磁気媒体（たとえば、フロッピーディスク、ハードディスク、磁気テープ）、光媒体（たとえば、デジタルビデオディスク（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ｄｉｓｃ，ＤＶＤ））、又は半導体媒体（たとえば、ソリッドステートドライブ（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｄｉｓｋ，ＳＳＤ））などであってよい。
当業者は、本文書に開示された実施例により説明された各例示のユニット及びアルゴリズムステップを踏まえて、電子ハードウェア、又はコンピュータソフトウェアと電子ハードウェアとの組み合わせにより実現できることを認識できる。これらの機能が最終的にハードウェア、又はソフトウェアで実行できるかは、技術的解決手段の特定の応用及び設計上の制約条件により決定される。当業者は、各特定の応用に異なる方法を使用することで、説明される機能を実現できるが、このような実現は、本出願の範囲を超えると認識されるべきではない。
本出願により提供される複数の実施例において、開示されたシステム、装置、及び方法は、その他の形態でも実現できることを理解すべきである。たとえば、以上に説明された装置の実施例は、概略的に過ぎず、たとえば、前記ユニットの区分は、論理機能の区分に過ぎず、実際に実現する際は、他の区分方法があってよく、たとえば、複数のユニット若しくはアセンブリは、結合でき、若しくは他のシステムに統合でき、又はいくつかの特徴は無視でき、若しくは実行しないことができる。また、示された、又は検討された互いの間の結合、又は直接的な結合、又は通信接続は、いくつかのインターフェースによることができ、装置又はユニットの間接的な結合、又は通信接続は、電気的、機械的、又はその他の形態であってよい。
上記の分離部品として説明されたユニットは、物理的に分離されていてもよく、物理的に分離されていなくてもよく、ユニットとして示された部品は、物理ユニットであってよく、物理ユニットでなくてもよく、即ち一つの場所に位置でき、又は複数のネットワークユニットに分布できる。実際の必要に応じて、そのうちの一部又はすべてのユニットを選択して本実施例の解決手段の目的を実現できる。
また、本出願の各実施例における各機能ユニットは、一つの処理ユニットに統合してもよく、各ユニットに単独で物理的に存在してもよく、二つ又は二つ以上のユニットが一つのユニットに統合されてもよい。
以上は、本出願の具体的な実施形態に過ぎず、本出願の保護範囲はこれに限定されるわけではなく、いずれの当業者も、本出願により開示される技術範囲内において、変更又は置換を容易に想到でき、それらはいずれも本出願の保護範囲内に含まれる。このため、本出願の保護範囲は、前記特許請求の範囲の保護範囲を基準とする。
［項目１］
距離測定システムであって、
被測定物に第１光信号を送信するための第１送信装置と、
前記第１光信号に対応する反射信号を受信するための、前記第１送信装置に対応する受信装置と、
前記被測定物に第２光信号を送信するための第２送信装置と、
前記第２光信号に対応する反射信号を受信するための、前記第２送信装置に対応する受信装置と、
前記第１送信装置が前記第１光信号を送信するよう制御し、かつ前記第２送信装置が前記第２光信号を送信するよう制御するための制御装置と、
受信した前記第１光信号に対応する反射信号、前記第２光信号に対応する反射信号のうちの少なくとも一つに基づいて、指示情報を取得するためのものであり、前記指示情報は、前記被測定物の距離を指示するため、又は確定するための測定装置と、を有することを特徴とする距離測定システム。
［項目２］
前記第１送信装置及び前記第１送信装置に対応する受信装置は、一部又はすべての光学素子を共有し、前記第２送信装置及び前記第２送信装置に対応する受信装置は、光学素子を共有しないことを特徴とする項目１に記載の距離測定システム。
［項目３］
前記第２光信号の発散角は、前記第１光信号の発散角よりも大きいことを特徴とする項目１又は２に記載の距離測定システム。
［項目４］
前記第２送信装置は、光源、光源駆動回路、及びビームエキスパンダを有し、前記ビームエキスパンダは、前記光源から発せられる光信号を拡大することで前記第２光信号を形成するためのものであることを特徴とする項目１〜３のいずれか一項に記載の距離測定システム。
［項目５］
前記第２送信装置は、光源、及び光源駆動回路を有し、前記第２光信号の送信角度を調整するための光学素子を有しないことを特徴とする項目１〜４のいずれか一項に記載の距離測定システム。
［項目６］
前記測定装置は、前記第２光信号に対応する反射信号を受信した場合、前記第２光信号に対応する反射信号のみに基づいて、前記指示情報を取得するために用いられることを特徴とする項目１〜５のいずれか一項に記載の距離測定システム。
［項目７］
前記第１送信装置及び前記第１送信装置に対応する受信装置は、走査機構を共有し、前記走査機構は、前記第１光信号の送信角度及び前記第１光信号に対応する反射信号の受信角度を調整するために用いられることを特徴とする項目１〜６のいずれか一項に記載の距離測定システム。
［項目８］
前記第１送信装置に対応する受信装置及び前記第２送信装置に対応する受信装置は、同一の受信装置であり、
前記制御装置は、前記第１送信装置が第１時刻に前記第１光信号を送信するよう制御し、かつ前記第２送信装置が第２時刻に前記第２光信号を送信するよう制御するために用いられ、前記第１時刻と前記第２時刻の構成により、前記第１光信号に対応する反射信号の受信時間と前記第２光信号に対応する反射信号の受信時間を互いに重ならないようにすることを特徴とする項目１〜７のいずれか一項に記載の距離測定システム。
［項目９］
前記第１時刻は、前記第２時刻よりも早く、かつ前記第１時刻と前記第２時刻との間の時間間隔は、２Ｌ １ ／ｃ以上であり、
又は、前記第１時刻は、前記第２時刻よりも遅く、かつ前記第１時刻と前記第２時刻との間の時間間隔は、２Ｌ ２ ／ｃ以上であり、
ここで、Ｌ １ は、前記第１光信号により測定できる最大距離を示し、Ｌ ２ は、前記第２光信号により測定できる最大距離を示し、ｃは、光速度を示すことを特徴とする項目８に記載の距離測定システム。
［項目１０］
前記第１送信装置に対応する受信装置と前記第２送信装置に対応する受信装置は、異なる受信装置であることを特徴とする項目１〜７のいずれか一項に記載の距離測定システム。
［項目１１］
前記第１光信号、前記第２光信号のうちの少なくとも一つは、レーザ信号であることを特徴とする項目１〜１０のいずれか一項に記載の距離測定システム。
［項目１２］
自動化設備であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に位置する、項目１〜１１のいずれか一項に記載の距離測定システムと、を有することを特徴とする自動化設備。
［項目１３］
前記自動化設備は、ロボット、無人機、無人車、又は無人船であることを特徴とする項目１２に記載の自動化設備。
［項目１４］
距離測定方法であって、
制御装置は、第１送信装置が被測定物に第１光信号を送信するよう制御し、かつ第２送信装置が前記被測定物に第２光信号を送信するよう制御することと、
前記第１送信装置に対応する受信装置は、前記第１光信号に対応する反射信号を受信することと、
前記第２送信装置に対応する受信装置は、前記第２光信号に対応する反射信号を受信することと、
測定装置は、受信した前記第１光信号に対応する反射信号、前記第２光信号に対応する反射信号のうちの少なくとも一つに基づいて、指示情報を取得し、前記指示情報は、前記被測定物の距離を指示するため、又は確定するためのものであることと、を含むことを特徴とする距離測定方法。
［項目１５］
前記第１送信装置及び前記第１送信装置に対応する受信装置は、一部又はすべての光学素子を共有し、前記第２送信装置及び前記第２送信装置に対応する受信装置は、光学素子を共有しないことを特徴とする項目１４に記載の距離測定方法。
［項目１６］
前記第２光信号の発散角は、前記第１光信号の発散角よりも大きいことを特徴とする項目１４又は１５に記載の距離測定方法。
［項目１７］
前記第２送信装置は、光源、光源駆動回路、及びビームエキスパンダを有し、前記ビームエキスパンダは、前記光源から発せられる光信号を拡大することで前記第２光信号を形成するためのものであることを特徴とする項目１４〜１６のいずれか一項に記載の距離測定方法。
［項目１８］
前記第２送信装置は、光源、及び光源駆動回路を有し、前記第２光信号の送信角度を調整するための光学素子を有しないことを特徴とする項目１４〜１７のいずれか一項に記載の距離測定方法。
［項目１９］
前記測定装置が、受信した前記第１光信号に対応する反射信号、前記第２光信号に対応する反射信号のうちの少なくとも一つに基づいて、指示情報を取得することは、
前記第２光信号に対応する反射信号を受信する場合、前記測定装置は、前記第２光信号に対応する反射信号のみに基づいて、前記指示情報を取得することを含むことを特徴とする項目１４〜１８のいずれか一項に記載の距離測定方法。
［項目２０］
前記第１送信装置及び前記第１送信装置に対応する受信装置は、走査機構を共有し、前記走査機構は、前記第１光信号の送信角度及び前記第１光信号に対応する反射信号の受信角度を調整するために用いられることを特徴とする項目１４〜１９のいずれか一項に記載の距離測定方法。
［項目２１］
前記第１送信装置に対応する受信装置及び前記第２送信装置に対応する受信装置は、同一の受信装置であり、
前記制御装置により、第１送信装置が被測定物に第１光信号を送信するよう制御し、かつ第２送信装置が前記被測定物に第２光信号を送信するよう制御することは、
前記制御装置により、前記第１送信装置が第１時刻に前記第１光信号を送信するよう制御し、かつ前記第２送信装置が第２時刻に前記第２光信号を送信するよう制御し、前記第１時刻と前記第２時刻の構成により、前記第１光信号に対応する反射信号の受信時間と前記第２光信号に対応する反射信号の受信時間を互いに重ならないようにすることを含むことを特徴とする項目１４〜２０のいずれか一項に記載の距離測定方法。
［項目２２］
前記第１時刻は、前記第２時刻よりも早く、かつ前記第１時刻と前記第２時刻との間の時間間隔は、２Ｌ １ ／ｃ以上であり、
又は、前記第１時刻は、前記第２時刻よりも遅く、かつ前記第１時刻と前記第２時刻との間の時間間隔は、２Ｌ ２ ／ｃ以上であり、
ここで、Ｌ １ は、前記第１光信号により測定できる最大距離を示し、Ｌ ２ は、前記第２光信号により測定できる最大距離を示し、ｃは、光速度を示すことを特徴とする項目２１に記載の距離測定方法。
［項目２３］
前記第１送信装置に対応する受信装置及び前記第２送信装置に対応する受信装置は、異なる受信装置であることを特徴とする項目１４〜２０のいずれか一項に記載の距離測定方法。
［項目２４］
前記第１光信号、前記第２光信号のうちの少なくとも一つは、レーザ信号であることを特徴とする項目１４〜２３のいずれか一項に記載の距離測定方法。
１０ 測定システム
１１、１２、１３、１４ 送受信装置
１５ 制御装置
１６ 測定装置
２１ 駆動回路
２２ レンズ
２３ａ 回転バイプリズム
２３ｂ 回転バイプリズム
３０ 第１光信号
３１ ０次反射信号
３２ 物体反射信号
４０ 第２光信号
４１ ０次反射信号
４２ 物体反射信号
５１ ハウジング
９０ 被測定物

Claims (24)

  1. 距離測定システムであって、
    被測定物に第１光信号を送信するための第１送信装置と、
    前記第１光信号に対応する反射信号を受信するための、前記第１送信装置に対応する受信装置と、
    前記被測定物に第２光信号を送信するための第２送信装置と、
    前記第２光信号に対応する反射信号を受信するための、前記第２送信装置に対応する受信装置と、
    前記第１送信装置が前記第１光信号を送信するよう制御し、かつ前記第２送信装置が前記第２光信号を送信するよう制御するための制御装置と、
    受信した前記第１光信号に対応する反射信号、前記第２光信号に対応する反射信号のうちの少なくとも一つに基づいて、指示情報を取得するためのものであり、前記指示情報は、前記被測定物の距離を指示するため、又は確定するための測定装置と、を有することを特徴とする距離測定システム。
  2. 前記第１送信装置及び前記第１送信装置に対応する受信装置は、一部又はすべての光学素子を共有し、前記第２送信装置及び前記第２送信装置に対応する受信装置は、光学素子を共有しないことを特徴とする請求項１に記載の距離測定システム。
  3. 前記第２光信号の発散角は、前記第１光信号の発散角よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の距離測定システム。
  4. 前記第２送信装置は、光源、光源駆動回路、及びビームエキスパンダを有し、前記ビームエキスパンダは、前記光源から発せられる光信号を拡大することで前記第２光信号を形成するためのものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の距離測定システム。
  5. 前記第２送信装置は、光源、及び光源駆動回路を有し、前記第２光信号の送信角度を調整するための光学素子を有しないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の距離測定システム。
  6. 前記測定装置は、前記第２光信号に対応する反射信号を受信した場合、前記第２光信号に対応する反射信号のみに基づいて、前記指示情報を取得するために用いられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の距離測定システム。
  7. 前記第１送信装置及び前記第１送信装置に対応する受信装置は、走査機構を共有し、前記走査機構は、前記第１光信号の送信角度及び前記第１光信号に対応する反射信号の受信角度を調整するために用いられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の距離測定システム。
  8. 前記第１送信装置に対応する受信装置及び前記第２送信装置に対応する受信装置は、同一の受信装置であり、
    前記制御装置は、前記第１送信装置が第１時刻に前記第１光信号を送信するよう制御し、かつ前記第２送信装置が第２時刻に前記第２光信号を送信するよう制御するために用いられ、前記第１時刻と前記第２時刻の構成により、前記第１光信号に対応する反射信号の受信時間と前記第２光信号に対応する反射信号の受信時間を互いに重ならないようにすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の距離測定システム。
  9. 前記第１時刻は、前記第２時刻よりも早く、かつ前記第１時刻と前記第２時刻との間の時間間隔は、２Ｌ１／ｃ以上であり、
    又は、前記第１時刻は、前記第２時刻よりも遅く、かつ前記第１時刻と前記第２時刻との間の時間間隔は、２Ｌ２／ｃ以上であり、
    ここで、Ｌ１は、前記第１光信号により測定できる最大距離を示し、Ｌ２は、前記第２光信号により測定できる最大距離を示し、ｃは、光速度を示すことを特徴とする請求項８に記載の距離測定システム。
  10. 前記第１送信装置に対応する受信装置と前記第２送信装置に対応する受信装置は、異なる受信装置であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の距離測定システム。
  11. 前記第１光信号、前記第２光信号のうちの少なくとも一つは、レーザ信号であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の距離測定システム。
  12. 自動化設備であって、
    ハウジングと、
    前記ハウジング内に位置する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の距離測定システムと、を有することを特徴とする自動化設備。
  13. 前記自動化設備は、ロボット、無人機、無人車、又は無人船であることを特徴とする請求項１２に記載の自動化設備。
  14. 距離測定方法であって、
    制御装置は、第１送信装置が被測定物に第１光信号を送信するよう制御し、かつ第２送信装置が前記被測定物に第２光信号を送信するよう制御することと、
    前記第１送信装置に対応する受信装置は、前記第１光信号に対応する反射信号を受信することと、
    前記第２送信装置に対応する受信装置は、前記第２光信号に対応する反射信号を受信することと、
    測定装置は、受信した前記第１光信号に対応する反射信号、前記第２光信号に対応する反射信号のうちの少なくとも一つに基づいて、指示情報を取得し、前記指示情報は、前記被測定物の距離を指示するため、又は確定するためのものであることと、を含むことを特徴とする距離測定方法。
  15. 前記第１送信装置及び前記第１送信装置に対応する受信装置は、一部又はすべての光学素子を共有し、前記第２送信装置及び前記第２送信装置に対応する受信装置は、光学素子を共有しないことを特徴とする請求項１４に記載の距離測定方法。
  16. 前記第２光信号の発散角は、前記第１光信号の発散角よりも大きいことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の距離測定方法。
  17. 前記第２送信装置は、光源、光源駆動回路、及びビームエキスパンダを有し、前記ビームエキスパンダは、前記光源から発せられる光信号を拡大することで前記第２光信号を形成するためのものであることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の距離測定方法。
  18. 前記第２送信装置は、光源、及び光源駆動回路を有し、前記第２光信号の送信角度を調整するための光学素子を有しないことを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の距離測定方法。
  19. 前記測定装置が、受信した前記第１光信号に対応する反射信号、前記第２光信号に対応する反射信号のうちの少なくとも一つに基づいて、指示情報を取得することは、
    前記第２光信号に対応する反射信号を受信する場合、前記測定装置は、前記第２光信号に対応する反射信号のみに基づいて、前記指示情報を取得することを含むことを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の距離測定方法。
  20. 前記第１送信装置及び前記第１送信装置に対応する受信装置は、走査機構を共有し、前記走査機構は、前記第１光信号の送信角度及び前記第１光信号に対応する反射信号の受信角度を調整するために用いられることを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の距離測定方法。
  21. 前記第１送信装置に対応する受信装置及び前記第２送信装置に対応する受信装置は、同一の受信装置であり、
    前記制御装置により、第１送信装置が被測定物に第１光信号を送信するよう制御し、かつ第２送信装置が前記被測定物に第２光信号を送信するよう制御することは、
    前記制御装置により、前記第１送信装置が第１時刻に前記第１光信号を送信するよう制御し、かつ前記第２送信装置が第２時刻に前記第２光信号を送信するよう制御し、前記第１時刻と前記第２時刻の構成により、前記第１光信号に対応する反射信号の受信時間と前記第２光信号に対応する反射信号の受信時間を互いに重ならないようにすることを含むことを特徴とする請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の距離測定方法。
  22. 前記第１時刻は、前記第２時刻よりも早く、かつ前記第１時刻と前記第２時刻との間の時間間隔は、２Ｌ１／ｃ以上であり、
    又は、前記第１時刻は、前記第２時刻よりも遅く、かつ前記第１時刻と前記第２時刻との間の時間間隔は、２Ｌ２／ｃ以上であり、
    ここで、Ｌ１は、前記第１光信号により測定できる最大距離を示し、Ｌ２は、前記第２光信号により測定できる最大距離を示し、ｃは、光速度を示すことを特徴とする請求項２１に記載の距離測定方法。
  23. 前記第１送信装置に対応する受信装置及び前記第２送信装置に対応する受信装置は、異なる受信装置であることを特徴とする請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の距離測定方法。
  24. 前記第１光信号、前記第２光信号のうちの少なくとも一つは、レーザ信号であることを特徴とする請求項１４〜２３のいずれか一項に記載の距離測定方法。
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