JP5206297B2 - Optical distance measuring apparatus and method - Google Patents

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Description

本発明は、光学式測距装置及び方法に関し、特には、対象物に照射した照射光が対象物上で反射して戻ってくるまでの時間に基づいて対象物までの距離を測定する光学式測距装置及び方法に関する。   The present invention relates to an optical distance measuring apparatus and method, and in particular, an optical distance measuring device that measures a distance to an object based on a time until irradiation light irradiated on the object is reflected and returned on the object. The present invention relates to a distance measuring apparatus and method.

従来、対象物に照射した照射光が対象物上で反射して戻ってくるまでの時間(TOF:time of flight)に基づいて対象物までの距離を測定する装置が提案されている。このような装置では、自ら発光した光以外はノイズであるため、太陽光等の外乱光の影響を除去することが必要となる。TOFを繰り返し測定して、TOFのヒストグラムを作成し、その極大値を抽出することで、外乱光が存在しても正しくTOFを抽出することが可能となる。しかし、高精度でTOFのヒストグラムの極大値を抽出するためには、多数のTOFの測定回数が必要となり、測定時間が長くなる。測定時間が長くなると、動く対象物を測定したときに誤差を生じる。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed an apparatus for measuring a distance to an object based on a time (TOF: time of flight) until irradiation light irradiated on the object is reflected on the object and returns. In such an apparatus, since the light other than the light emitted by itself is noise, it is necessary to remove the influence of disturbance light such as sunlight. By repeatedly measuring the TOF, creating a histogram of the TOF, and extracting the maximum value, it is possible to correctly extract the TOF even if ambient light is present. However, in order to extract the maximum value of the TOF histogram with high accuracy, a large number of TOF measurement times are required, and the measurement time becomes long. If the measurement time is long, an error occurs when a moving object is measured.

そこで、例えば、特許文献1では、本測定の前に、遠近判定のための予備測定を実施する距離測定装置が提案されている。この装置では、予備測定においても、複数回の測定を行い、TOFのヒストグラムを作成する。この装置の遠近判定部は、このヒストグラムの内、T以上T以下の範囲で、度数が定められた度数閾値n以上となるものがあるかどうかを判別する。もし、度数閾値n以上となるものがあれば、近距離に存在する測定対象物からの反射光が得られたとして、近距離モードにセットされる。もし、度数閾値n以上となるものが無ければ、測定対象物は近距離に無いものとして、遠距離モードにセットされる。そして、本測定において、近距離モードの場合は、反射光の強さが強く、背光ノイズの影響を受けにくいので、遠距離モードに比べて測定回数を少なくして距離測定が行なわれる。
特開2006−322834号公報
Therefore, for example, Patent Document 1 proposes a distance measuring device that performs preliminary measurement for perspective determination before the main measurement. In this apparatus, even in the preliminary measurement, the measurement is performed a plurality of times and a histogram of TOF is created. Distance determination unit of this apparatus, the inside of the histogram, by T 1 or T p the range, to determine whether there is to be a frequency threshold n or more frequencies have been defined. If there is something that is greater than or equal to the frequency threshold value n, the reflected light from the measurement object existing at a short distance is obtained, and the short distance mode is set. If there is no object whose frequency threshold value is n or more, it is determined that the object to be measured is not in a short distance and the long distance mode is set. In this measurement, in the short distance mode, the intensity of the reflected light is strong and it is difficult to be affected by the back light noise. Therefore, the distance measurement is performed with a smaller number of measurements than in the long distance mode.
JP 2006-322834 A

上記技術では、対象物の距離が近いほど背景ノイズの影響を受けにくいため、少ない測定回数で所定の精度が得られるという考えに基づいている。ところが、距離の測定精度は、光学的SN比と測定回数に依存するため、対象物との距離以外にも、照射光の強度、対象物の反射率、及び背景ノイズの強さに依存する。したがって、背景ノイズが大きく変化する場合や、対象物の反射率が通常と大きく異なる場合に、適切な測定回数に設定することができないという問題がある。   The above technique is based on the idea that a predetermined accuracy can be obtained with a small number of measurements because the closer the distance to the object is, the less affected by the background noise. However, since the distance measurement accuracy depends on the optical signal-to-noise ratio and the number of measurements, it depends on the intensity of irradiation light, the reflectance of the object, and the intensity of background noise in addition to the distance to the object. Therefore, there is a problem that it is not possible to set an appropriate number of measurements when the background noise changes greatly or when the reflectance of the object is significantly different from normal.

本発明は、このような実情に鑑みなされたものであり、その目的は、外乱光が多く且つ変動する環境においても正しく動作する光学式測距装置及び方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical distance measuring apparatus and method that operate correctly even in an environment where there is a lot of disturbance light and fluctuates.

本発明は、対象物へパルス光を繰り返し照射する投光手段と、対象物から投光手段が照射したパルス光の反射パルス光を繰り返し受光する受光手段と、投光手段がパルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、受光手段が反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、時間差のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、ヒストグラム作成手段が作成したヒストグラムの極大値に基づいて対象物までの距離を算出する距離算出手段と、ヒストグラム作成手段が作成したヒストグラムの信頼度を算出する信頼度算出手段と、信頼度算出手段が算出したヒストグラムの信頼度が閾値以上である場合に、ヒストグラム作成手段にヒストグラムの作成を停止させるヒストグラム作成停止手段と、を備えた光学式測距装置である。   The present invention includes a light projecting unit that repeatedly irradiates an object with pulsed light, a light receiving unit that repeatedly receives reflected pulsed light of the pulse light emitted from the object by the light projecting unit, and a light projecting unit that radiates pulse light. Histogram creation means for repeatedly measuring the time difference between the pulse light projecting time that is the time and the pulse light reception time that is the time when the light receiving means receives the reflected pulse light, and creating a histogram of the time difference, and the histogram creation means A distance calculation unit that calculates the distance to the object based on the maximum value of the created histogram, a reliability calculation unit that calculates the reliability of the histogram created by the histogram creation unit, and a histogram calculated by the reliability calculation unit A histogram creation stop means for causing the histogram creation means to stop creating a histogram when the reliability is equal to or greater than a threshold; Example was an optical rangefinder.

この構成によれば、ヒストグラム作成手段が、投光手段がパルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と受光手段が反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して時間差のヒストグラムを作成し、距離算出手段が、ヒストグラム作成手段が作成したヒストグラムの極大値に基づいて対象物までの距離を算出する光学式測距装置において、信頼度算出手段は、ヒストグラム作成手段が作成したヒストグラムの信頼度を算出し、ヒストグラム作成停止手段は、信頼度算出手段が算出したヒストグラムの信頼度が閾値以上である場合に、ヒストグラム作成手段にヒストグラムの作成を停止させるため、外乱光が多く且つ変動する環境においても、ヒストグラムの信頼度が高いときにヒストグラムの作成を停止することにより、不要な測定及び演算を減らすことができる。   According to this configuration, the histogram creation means repeatedly repeats the time difference between the pulse light projection time that is the time when the light projecting means radiates the pulsed light and the pulse light reception time that is the time when the light receiving means receives the reflected pulse light. In the optical distance measuring device that measures and creates a histogram of the time difference, and the distance calculation means calculates the distance to the object based on the maximum value of the histogram created by the histogram creation means, the reliability calculation means includes the histogram The histogram creation means calculates the reliability of the histogram created by the creation means, and the histogram creation stop means causes the histogram creation means to stop creating the histogram when the reliability of the histogram calculated by the reliability calculation means is equal to or higher than a threshold value. Even in environments with a lot of disturbance light and fluctuations, the histogram generation is stopped when the reliability of the histogram is high. By, it is possible to reduce unnecessary measurement and calculation.

また、本発明は、対象物へパルス光を繰り返し照射する投光手段と、対象物から投光手段が照射したパルス光の反射パルス光を繰り返し受光する受光手段と、投光手段がパルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、受光手段が反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、時間差のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、ヒストグラム作成手段が作成したヒストグラムの極大値に基づいて対象物までの距離を算出する距離算出手段と、ヒストグラム作成手段が作成したヒストグラムの信頼度を算出する信頼度算出手段と、信頼度算出手段が算出したヒストグラムの信頼度が閾値以下である場合に、距離算出手段による距離の算出を不能であるとする測定不能検出手段と、を備えた光学式測距装置である。   The present invention also provides a light projecting unit that repeatedly irradiates a target with pulsed light, a light receiving unit that repeatedly receives reflected pulsed light of the pulsed light emitted from the target by the light projecting unit, and a light projecting unit that emits pulsed light. Histogram creation means for creating a histogram of the time difference by repeatedly measuring the time difference between the pulse light projection time that is the irradiation time and the pulse light reception time that is the time when the light receiving means receives the reflected pulse light, and histogram creation Calculated by the distance calculation means for calculating the distance to the object based on the maximum value of the histogram created by the means, the reliability calculation means for calculating the reliability of the histogram created by the histogram creation means, and the reliability calculation means A non-measurable detecting means that makes it impossible to calculate the distance by the distance calculating means when the reliability of the histogram is equal to or less than a threshold value. An expression distance measuring apparatus.

この構成によれば、ヒストグラム作成手段が、投光手段がパルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と受光手段が反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して時間差のヒストグラムを作成し、距離算出手段が、ヒストグラム作成手段が作成したヒストグラムの極大値に基づいて対象物までの距離を算出する光学式測距装置において、信頼度算出手段は、ヒストグラム作成手段が作成したヒストグラムの信頼度を算出し、測定不能検出手段は、信頼度算出手段が算出したヒストグラムの信頼度が閾値以下である場合に、距離算出手段による距離の算出を不能であるとするため、外乱光が多く且つ変動する環境において、ヒストグラムの信頼度が低いときに距離の算出を不能であるとすることにより、誤った測定結果を出力することを防止することができる。   According to this configuration, the histogram creation means repeatedly repeats the time difference between the pulse light projection time that is the time when the light projecting means radiates the pulsed light and the pulse light reception time that is the time when the light receiving means receives the reflected pulse light. In the optical distance measuring device that measures and creates a histogram of the time difference, and the distance calculation means calculates the distance to the object based on the maximum value of the histogram created by the histogram creation means, the reliability calculation means includes the histogram The reliability of the histogram created by the creating means is calculated, and the measurement impossibility detecting means is unable to calculate the distance by the distance calculating means when the reliability of the histogram calculated by the reliability calculating means is less than or equal to a threshold value. Therefore, in an environment where there is a lot of disturbance light and fluctuates, it is impossible to calculate the distance when the histogram reliability is low. It is possible to prevent the output erroneous measurement results.

さらに、本発明は、対象物へパルス光を繰り返し照射する投光手段と、対象物から投光手段が照射したパルス光の反射パルス光を繰り返し受光する受光手段と、投光手段がパルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、受光手段が反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、時間差のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、ヒストグラム作成手段が作成したヒストグラムの極大値に基づいて対象物までの距離を算出する距離算出手段と、ヒストグラム作成手段が作成したヒストグラムの信頼度を算出する信頼度算出手段と、信頼度算出手段が算出したヒストグラムの信頼度が第1の閾値以上である場合に、ヒストグラム作成手段にヒストグラムの作成を停止させるヒストグラム作成停止手段と、信頼度算出手段が算出したヒストグラムの信頼度が第2の閾値以下である場合に、距離算出手段による距離の算出を不能であるとする測定不能検出手段と、を備えた光学式測距装置である。   Furthermore, the present invention provides a light projecting unit that repeatedly irradiates an object with pulsed light, a light receiving unit that repeatedly receives reflected pulsed light of the pulsed light emitted from the object, and the light projecting unit receives pulsed light. Histogram creation means for creating a histogram of the time difference by repeatedly measuring the time difference between the pulse light projection time that is the irradiation time and the pulse light reception time that is the time when the light receiving means receives the reflected pulse light, and histogram creation Calculated by the distance calculation means for calculating the distance to the object based on the maximum value of the histogram created by the means, the reliability calculation means for calculating the reliability of the histogram created by the histogram creation means, and the reliability calculation means Histogram creation that causes the histogram creation means to stop creating a histogram when the reliability of the histogram is greater than or equal to the first threshold And an unmeasurable detection means that makes it impossible to calculate the distance by the distance calculation means when the reliability of the histogram calculated by the reliability calculation means is less than or equal to the second threshold value. This is a distance measuring device.

この構成によれば、ヒストグラム作成手段が、投光手段がパルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と受光手段が反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して時間差のヒストグラムを作成し、距離算出手段が、ヒストグラム作成手段が作成したヒストグラムの極大値に基づいて対象物までの距離を算出する光学式測距装置において、信頼度算出手段は、ヒストグラム作成手段が作成したヒストグラムの信頼度を算出し、ヒストグラム作成停止手段は、信頼度算出手段が算出したヒストグラムの信頼度が第1の閾値以上である場合に、ヒストグラム作成手段にヒストグラムの作成を停止させるため、外乱光が多く且つ変動する環境においても、ヒストグラムの信頼度が高いときにヒストグラムの作成を停止することにより、不要な測定及び演算を減らすことができる。   According to this configuration, the histogram creation means repeatedly repeats the time difference between the pulse light projection time that is the time when the light projecting means radiates the pulsed light and the pulse light reception time that is the time when the light receiving means receives the reflected pulse light. In the optical distance measuring device that measures and creates a histogram of the time difference, and the distance calculation means calculates the distance to the object based on the maximum value of the histogram created by the histogram creation means, the reliability calculation means includes the histogram The reliability of the histogram created by the creation unit is calculated, and the histogram creation stop unit stops the histogram creation unit from creating a histogram when the reliability of the histogram calculated by the reliability calculation unit is equal to or higher than the first threshold. Therefore, even in an environment with a lot of disturbance light and fluctuation, The by stopping, it is possible to reduce unnecessary measurement and calculation.

また、測定不能検出手段は、信頼度算出手段が算出したヒストグラムの信頼度が第2の閾値以下である場合に、距離算出手段による距離の算出を不能であるとするため、外乱光が多く且つ変動する環境において、ヒストグラムの信頼度が低いときに距離の算出を不能であるとすることにより、誤った測定結果を出力することを防止することができる。   In addition, the measurement impossibility detecting means makes it difficult to calculate the distance by the distance calculating means when the reliability of the histogram calculated by the reliability calculating means is equal to or less than the second threshold value, and therefore there is a lot of disturbance light. By making it impossible to calculate the distance when the reliability of the histogram is low in a fluctuating environment, it is possible to prevent an erroneous measurement result from being output.

この場合、信頼度算出手段が算出する信頼度は、ヒストグラム作成手段が作成したヒストグラムの極大値の先鋭度を表わす値であることが好適である。   In this case, the reliability calculated by the reliability calculation unit is preferably a value representing the sharpness of the maximum value of the histogram generated by the histogram generation unit.

この構成によれば、信頼度算出手段は、光学的SNが大きいときにはヒストグラムの極大値がより先鋭になり、小さいときには不明瞭になることを利用してヒストグラムの先鋭度を表わす値をヒストグラムの信頼度とする。このため、照射光と外乱光との大きさの比に応じて適切にヒストグラムの信頼度を算出することができる。   According to this configuration, the reliability calculation means uses the fact that the maximum value of the histogram becomes sharper when the optical SN is large and becomes unclear when the optical SN is small. Degree. For this reason, the reliability of the histogram can be calculated appropriately according to the ratio of the size of the irradiation light and the disturbance light.

また、信頼度算出手段は、ヒストグラム作成手段が作成したヒストグラムにおける時間差の計測数が多いほど信頼度を大きく算出し、時間差の計測数が少ないほど信頼度を小さく算出することが好適である。   Further, it is preferable that the reliability calculation means calculates the reliability as the number of time difference measurements in the histogram created by the histogram creation means increases, and calculates the reliability as the time difference measurement number decreases.

この構成によれば、信頼度算出手段は、計測度数を考慮するため、少ない測定回数で偶発的にヒストグラムの極大値が先鋭化された場合でも、正しく信頼度を算出することができる。   According to this configuration, since the reliability calculation means considers the measurement frequency, the reliability can be correctly calculated even if the maximum value of the histogram is accidentally sharpened with a small number of measurements.

また、信頼度算出手段は、ヒストグラム作成手段が作成したヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビン及び全てのビンから極大値を示すビンを除いた残りのビンのいずれかの計測数の平均値Nに対して、信頼度をA/Nとして算出するものとできる。   In addition, the reliability calculation unit measures the number A of bins indicating the maximum value in the histogram created by the histogram creating unit, any of the remaining bins excluding the bins indicating the maximum value from all bins and all bins. For the average value N of numbers, the reliability can be calculated as A / N.

この構成によれば、信頼度算出手段は、簡易な手法により信頼度を算出することができる。   According to this configuration, the reliability calculation unit can calculate the reliability by a simple method.

あるいは、信頼度算出手段は、ヒストグラム作成手段が作成したヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビン及び全てのビンから極大値を示すビンを除いた残りのビンのいずれかの計測数の平均値N、0.5≦α≦3、0.5≦β≦3、全てのビンの数nに対して、信頼度を、信頼度=(A−α・A1/2)/〔N+β・{(N/(n−1)}1/2〕として算出するものとできる。 Alternatively, the reliability calculation means may measure the number A of bins indicating the maximum value in the histogram created by the histogram creating means, or any of the remaining bins excluding the bins indicating the maximum value from all bins. For the average value N, 0.5 ≦ α ≦ 3, 0.5 ≦ β ≦ 3, and the number n of all bins, the reliability is expressed as reliability = (A−α · A 1/2 ) / It can be calculated as [N + β · {(N / (n−1)} 1/2 ].

この構成によれば、ショットノイズの量に基づいて信頼度を算出することができるため、少ない検出数のときに偶発的に誤った位置でヒストグラムが先鋭化されてもより正確に信頼度を求めることができる。   According to this configuration, since the reliability can be calculated based on the amount of shot noise, the reliability can be obtained more accurately even if the histogram is sharpened at an erroneous position when the number of detections is small. be able to.

さらに、極大値を示すビンは隣接する複数のビンからなり、当該複数のビンの計測数の平均値を、極大値を示すビンの計測数Aとするものとできる。   Furthermore, the bin showing the maximum value is composed of a plurality of adjacent bins, and the average value of the number of measurements of the plurality of bins can be the number of measurements A of the bin showing the maximum value.

この構成によれば、パルス光のパルス時間幅がビンの時間幅に比べて長く、極大値を示すビンが隣接する複数のビンからなる場合であっても、極大値を示すビンの計測数Aを適切に求めることができる。   According to this configuration, even when the pulse time width of the pulse light is longer than the time width of the bin and the bin showing the maximum value is composed of a plurality of adjacent bins, the number A of measured bins showing the maximum value A Can be determined appropriately.

一方、本発明は、対象物へパルス光を繰り返し照射する工程と、対象物から照射したパルス光の反射パルス光を繰り返し受光する工程と、パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、時間差のヒストグラムを作成する工程と、作成したヒストグラムの極大値に基づいて対象物までの距離を算出する工程と、作成したヒストグラムの信頼度を算出する工程と、算出したヒストグラムの信頼度が閾値以上である場合に、ヒストグラムの作成を停止する工程と、を備えた光学式測距方法である。   On the other hand, the present invention includes a step of repeatedly irradiating an object with pulsed light, a step of repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted from the object, and a pulsed light projection time that is the time of irradiation of the pulsed light. , A step of repeatedly measuring a time difference with a pulsed light receiving time which is a time when the reflected pulse light is received, a step of creating a histogram of the time difference, and a step of calculating a distance to the object based on the maximum value of the created histogram And a step of calculating the reliability of the created histogram, and a step of stopping the creation of the histogram when the calculated reliability of the histogram is equal to or greater than a threshold value.

あるいは本発明は、対象物へパルス光を繰り返し照射する工程と、対象物から照射したパルス光の反射パルス光を繰り返し受光する工程と、パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、時間差のヒストグラムを作成する工程と、作成したヒストグラムの極大値に基づいて対象物までの距離を算出する工程と、作成したヒストグラムの信頼度を算出する工程と、算出したヒストグラムの信頼度が閾値以下である場合に、距離の算出を不能であるとする工程と、を備えた光学式測距方法である。   Alternatively, the present invention includes a step of repeatedly irradiating an object with pulsed light, a step of repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted from the object, and a pulsed light projecting time that is the time when the pulsed light is irradiated, A step of repeatedly measuring a time difference with a pulsed light receiving time which is a time when the reflected pulsed light is received, and creating a histogram of the time difference, and a step of calculating a distance to an object based on a maximum value of the created histogram; The optical distance measuring method includes a step of calculating the reliability of the created histogram, and a step of disabling calculation of the distance when the reliability of the calculated histogram is equal to or less than a threshold value.

さらに、本発明は、対象物へパルス光を繰り返し照射する工程と、対象物から投光手段が照射したパルス光の反射パルス光を繰り返し受光する工程と、パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、時間差のヒストグラムを作成する工程と、作成したヒストグラムの極大値に基づいて対象物までの距離を算出する工程と、作成したヒストグラムの信頼度を算出する工程と、算出したヒストグラムの信頼度が第1の閾値以上である場合に、ヒストグラムの作成を停止する工程と、算出したヒストグラムの信頼度が第2の閾値以下である場合に、距離の算出を不能であるとする工程と、を備えた光学式測距方法である。   Furthermore, the present invention includes a step of repeatedly irradiating an object with pulsed light, a step of repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted from the object by the light projecting means, and a pulsed light that is the time when the pulsed light is irradiated. The process of creating a histogram of the time difference by repeatedly measuring the time difference between the projection time and the pulsed light reception time, which is the time when the reflected pulsed light was received, and the distance to the object based on the maximum value of the created histogram A step of calculating the reliability of the histogram, a step of calculating the reliability of the generated histogram, a step of stopping the generation of the histogram when the reliability of the calculated histogram is equal to or higher than the first threshold, and a reliability of the calculated histogram And a step of disabling the calculation of the distance when the value is equal to or smaller than a second threshold value.

この場合、算出する信頼度は、作成したヒストグラムの極大値の先鋭度を表わす値であることが好適である。   In this case, it is preferable that the calculated reliability is a value representing the sharpness of the maximum value of the created histogram.

また、作成したヒストグラムにおける時間差の計測数が多いほど信頼度を大きく算出し、時間差の計測数が少ないほど信頼度を小さく算出することが好適である。   In addition, it is preferable to calculate the reliability higher as the number of time difference measurements in the created histogram is larger, and to calculate the reliability lower as the number of time difference measurements is smaller.

また、作成したヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビン及び全てのビンから極大値を示すビンを除いた残りのビンのいずれかの計測数の平均値Nに対して、信頼度をA/Nとして算出するものとできる。   In addition, the number A of bins indicating the maximum value in the generated histogram, the average value N of the number of measurements of all bins and the remaining bins excluding the bins indicating the maximum value from all bins are reliable. The degree can be calculated as A / N.

あるいは、作成したヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビン及び全てのビンから極大値を示すビンを除いた残りのビンのいずれかの計測数の平均値N、0.5≦α≦3、0.5≦β≦3、全てのビンの数nに対して、信頼度を、信頼度=(A−α・A1/2)/〔N+β・{(N/(n−1)}1/2〕として算出するものとできる。 Alternatively, the measurement number A of bins indicating the maximum value in the generated histogram, the average value N of the measurement numbers of all bins and the remaining bins excluding the bins indicating the maximum value from all bins, 0.5 ≦ For α ≦ 3, 0.5 ≦ β ≦ 3 and the number n of all bins, the reliability is expressed as reliability = (A−α · A 1/2 ) / [N + β · {(N / (n− 1)} 1/2 ].

さらに、極大値を示すビンは隣接する複数のビンからなり、当該複数のビンの計測数の平均値を、極大値を示すビンの計測数Aとするものとできる。   Furthermore, the bin showing the maximum value is composed of a plurality of adjacent bins, and the average value of the number of measurements of the plurality of bins can be the number of measurements A of the bin showing the maximum value.

本発明の光学式測距装置及び方法によれば、外乱光が多く且つ変動する環境においても、正しく動作する光学式測距装置とできる。   According to the optical distance measuring apparatus and method of the present invention, an optical distance measuring apparatus that operates correctly even in an environment where there is a lot of disturbance light and fluctuates.

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る光学式測距装置の種別について説明する。レーザ光線により対象物との距離を測定するレーザレンジファインダ(レーザ測距装置)には、スキャン型と非スキャン型とがある。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, the type of the optical distance measuring device according to the present invention will be described. Laser range finders (laser ranging devices) that measure the distance to an object with a laser beam include a scan type and a non-scan type.

スキャン型は、レーザビームをスキャンしつつ対象物に繰返し照射して、その反射光を一つの受光素子で受光する。スキャン型は、コリメートした光を照射するので、対象物上でのパワー密度は比較的大きくなり、光学的SN比を大きくすることができる。しかしながら、スキャン型は、距離の空間分布を高解像度で得るためには、高密度スキャンが必要となり、スキャン時間が増大する。そこで、スキャン型は、即時性が要求される自動車における用途では、スキャン時間を短縮するため、水平方向は高密度でスキャンして、鉛直方向は数ラインのみスキャンすることが一般的である。   The scan type repeatedly irradiates an object while scanning a laser beam, and the reflected light is received by one light receiving element. Since the scan type emits collimated light, the power density on the object is relatively large, and the optical SN ratio can be increased. However, in order to obtain the spatial distribution of distance with high resolution, the scan type requires high-density scanning, and the scanning time increases. Therefore, in an automobile application where immediacy is required, the scan type generally scans with a high density in the horizontal direction and only a few lines in the vertical direction in order to shorten the scan time.

一方、非スキャン型は、測定対象をカバーする広がりのある光を照射して、その反射光を2次元アレイ化した受光素子に結像させて受光する。非スキャン型では、一度の光照射で多点の距離を同時に測定することができるので、高解像度の空間分布を高速に得ることができるメリットがある。その反面、非スキャン型では、照射光等のノイズ成分の除去が重要となる。   On the other hand, the non-scan type irradiates light having a spread covering the measurement object, forms an image of the reflected light on a two-dimensional array of light receiving elements, and receives the light. The non-scan type has an advantage that a high-resolution spatial distribution can be obtained at a high speed because the distances of multiple points can be measured simultaneously with a single light irradiation. On the other hand, in the non-scan type, it is important to remove noise components such as irradiation light.

図1は、実施形態に係る非スキャン型のレーザレンジファインダである3Dカメラ10の構成を示すブロック図である。上述した非スキャン型レーザレンジファインダは3Dカメラとも呼ばれ、図1に示すように、対象物Oに照射光L1を照射する投光部20と対象物Oからの反射光L2を受光する受光部30とで構成される。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a 3D camera 10 that is a non-scan type laser range finder according to an embodiment. The non-scanning laser range finder described above is also called a 3D camera, and as shown in FIG. 1, a light projecting unit 20 that irradiates the object O with the irradiation light L1 and a light receiving unit that receives the reflected light L2 from the object O. 30.

投光部20は、クロック発生回路21、回路基板22、駆動回路23、複数のレーザダイオード24からなるレーザダイオードアレイ、フレネルレンズ25、及び拡散板26を備えている。クロック発生回路21は、投光部20及び受光部30を動作させるためのクロック信号CLK1,CLK2を発生させる。各レーザダイオード24は回路基板22上に配列され、駆動回路23及びフレネルレンズ25を備えている。各レーザダイオード24が発生させたレーザ光は拡散板26で拡散され、対象物Oに照射される。   The light projecting unit 20 includes a clock generation circuit 21, a circuit board 22, a drive circuit 23, a laser diode array including a plurality of laser diodes 24, a Fresnel lens 25, and a diffusion plate 26. The clock generation circuit 21 generates clock signals CLK1 and CLK2 for operating the light projecting unit 20 and the light receiving unit 30. Each laser diode 24 is arranged on a circuit board 22 and includes a drive circuit 23 and a Fresnel lens 25. The laser light generated by each laser diode 24 is diffused by the diffusion plate 26 and applied to the object O.

受光部30は、干渉フィルタ31、レンズ32、及び2次元受光素子アレイ33により構成される。図2に示すように、2次元受光素子アレイ33は、受光部331を有するアバランシェフォトダイオード332とその周辺回路333とを備えた各画素330が格子状に配置されたものである。図3に各画素330の回路構成の一例を示す。図3に示すように、周辺回路333は、抵抗334、バッファ335、TDC(時間デジタル変換器)336、ヒストグラム回路337及び信号処理回路338で構成される。   The light receiving unit 30 includes an interference filter 31, a lens 32, and a two-dimensional light receiving element array 33. As shown in FIG. 2, the two-dimensional light receiving element array 33 includes pixels 330 each having an avalanche photodiode 332 having a light receiving portion 331 and its peripheral circuit 333 arranged in a grid pattern. FIG. 3 shows an example of the circuit configuration of each pixel 330. As shown in FIG. 3, the peripheral circuit 333 includes a resistor 334, a buffer 335, a TDC (Time Digital Converter) 336, a histogram circuit 337, and a signal processing circuit 338.

投光部20のクロック発生回路21は、周期Tのクロック信号CLK1と、周期MTのクロック信号CLK2とを生成する(Mは1以上の任意の自然数)。クロック信号CLK1は投光部20のレーザダイオード24のパルス発光のタイミングを規定するクロック信号であり、クロック信号CLK2はレーザダイオード24がM回発光した後に、受光部30の信号処理回路338が距離を算出するタイミングを規定するクロック信号である。投光部20のレーザダイオードアレイにはクロック信号CLK1が、受光部30の2次元受光素子アレイ33にはクロック信号CLK1とクロック信号CLK2とが入力される。   The clock generation circuit 21 of the light projecting unit 20 generates a clock signal CLK1 having a period T and a clock signal CLK2 having a period MT (M is an arbitrary natural number of 1 or more). The clock signal CLK1 is a clock signal that defines the timing of pulse emission of the laser diode 24 of the light projecting unit 20, and the clock signal CLK2 is the distance of the signal processing circuit 338 of the light receiving unit 30 after the laser diode 24 has emitted M times. It is a clock signal that defines the timing for calculation. The clock signal CLK1 is input to the laser diode array of the light projecting unit 20, and the clock signal CLK1 and the clock signal CLK2 are input to the two-dimensional light receiving element array 33 of the light receiving unit 30.

レーザダイオードアレイに入力されたクロック信号CLK1は各駆動回路23に分配され、各レーザダイオード24を駆動するための電流信号を生成する。レーザダイオード24は駆動回路23で生成された電流信号により駆動され、クロック信号CLK1に同期してパルス発光する。発光素子としてレーザダイオード24を用いる利点は高速な応答性と単波長性のためであるが、レーザダイオード24はLED等の他の発光素子に置き換えることも可能である。レーザダイオード24からの出力光はフレネルレンズ25により平行光とされ、拡散板26にて拡散されて対象物Oに向けて照射される。拡散板26は、発光素子固有の配光特性を持ち、この配光特性により、ビームの広がり角度が決まる。各レーザダイオード24からの出力光は拡散板26にて拡散されて足し合わされ、1つの円錐状のビームが形成される。   The clock signal CLK1 input to the laser diode array is distributed to each drive circuit 23, and a current signal for driving each laser diode 24 is generated. The laser diode 24 is driven by the current signal generated by the drive circuit 23, and emits pulses in synchronization with the clock signal CLK1. The advantage of using the laser diode 24 as a light-emitting element is due to high-speed response and single wavelength, but the laser diode 24 can be replaced with other light-emitting elements such as LEDs. The output light from the laser diode 24 is converted into parallel light by the Fresnel lens 25, is diffused by the diffusion plate 26, and is irradiated toward the object O. The diffusion plate 26 has a light distribution characteristic unique to the light emitting element, and the beam spreading angle is determined by the light distribution characteristic. The output light from each laser diode 24 is diffused by the diffusion plate 26 and added together to form one conical beam.

このように本実施形態では、円錐状に広がるビームである照射光L1で測定したい対象物O全体を一度に照明して、反射光L2を受光部30の2次元受光素子アレイ33で同時に受光するため、距離データを高い空間的解像度で取得することが可能である。その反面、本実施形態では、照射光L1の照射範囲が広いために照射光L1のパワー密度は低下するので、光学的SN比は小さくなる。   As described above, in the present embodiment, the entire object O to be measured is illuminated at once with the irradiation light L1 which is a conical beam, and the reflected light L2 is simultaneously received by the two-dimensional light receiving element array 33 of the light receiving unit 30. Therefore, it is possible to acquire distance data with high spatial resolution. On the other hand, in this embodiment, since the irradiation range of the irradiation light L1 is wide, the power density of the irradiation light L1 is reduced, so the optical SN ratio is reduced.

拡散板26を用いる他の利点は、アパーレント光源のサイズを大きくすることができることである。「アパーレント光源」は、JIS(日本工業規格)のレーザ安全基準で定義された用語で、最も小さな網膜像を結ぶ実物体又は仮想物体であり、出力が一定であるなら、アパーレント光源のサイズが大きい方が目に対してより安全である。本実施形態では、拡散板26で見かけの光源サイズを大きくすることにより、目の安全性をより確実なものにすることができる。   Another advantage of using the diffuser 26 is that the size of the apparent light source can be increased. “Aperent light source” is a term defined by the laser safety standard of JIS (Japanese Industrial Standards). It is a real or virtual object that connects the smallest retinal images. If the output is constant, the size of the apparent light source is large. Is safer for the eyes. In the present embodiment, by increasing the apparent light source size with the diffusion plate 26, the safety of the eyes can be made more reliable.

対象物O上で反射した反射光L2は、受光部30の干渉フィルタ31を透過してレンズ32により2次元受光素子アレイ33上に結像される。結像された光は、2次元受光素子アレイ33上の各アバランシェフォトダイオード332で受光される。干渉フィルタ31は、特定の狭い波長域の光のみを透過させるフィルタであり、レーザ光の中心波長と干渉フィルタ31の中心波長とを等しくすることにより、太陽光等の外乱光の大部分を除去することができる。レーザ光の帯域幅は数nmが一般的であるが、中心波長は温度により変動する。広い温度範囲での動作を保証するために、干渉フィルタ31の帯域幅は数十〜百nm程度に設定される。このため、全ての外乱光を干渉フィルタ31で除去することはできず、信号処理によるノイズ除去が必要となる。   The reflected light L2 reflected on the object O passes through the interference filter 31 of the light receiving unit 30 and is imaged on the two-dimensional light receiving element array 33 by the lens 32. The imaged light is received by each avalanche photodiode 332 on the two-dimensional light receiving element array 33. The interference filter 31 is a filter that transmits only light in a specific narrow wavelength range. By making the center wavelength of the laser light equal to the center wavelength of the interference filter 31, most of disturbance light such as sunlight is removed. can do. The bandwidth of laser light is generally several nm, but the center wavelength varies with temperature. In order to guarantee operation in a wide temperature range, the bandwidth of the interference filter 31 is set to about several tens to one hundred nm. For this reason, all the disturbance light cannot be removed by the interference filter 31, and noise removal by signal processing is required.

アバランシェフォトダイオードは、フォトダイオードの一種で高電界の印加に関する機能を有するものである。アバランシェフォトダイオードには、逆バイアス電圧を降伏電圧以下で動作させるリニアモードと、降伏電圧以上で動作させるガイガーモードとがある。アバランシェフォトダイオードは、フォトンが入射すると電子正孔対が生成され、電子と正孔とが各々高電界で加速されて次々と雪崩のように新たな電子正孔対を生成することからアバランシェ(雪崩)と呼ばれる。   The avalanche photodiode is a kind of photodiode and has a function related to application of a high electric field. Avalanche photodiodes include a linear mode in which a reverse bias voltage is operated at a breakdown voltage or lower and a Geiger mode in which the reverse bias voltage is operated at a breakdown voltage or higher. An avalanche photodiode generates an electron-hole pair when a photon is incident, and each electron and hole is accelerated by a high electric field to generate new electron-hole pairs one after another like an avalanche. ).

リニアモードでは、生成される電子正孔対の割合よりも消滅する(高電界域から出る)電子正孔対の割合が大きく、アバランシェ現象は自然に止まる。出力電流は入射光量にほぼ比例するため入射光量の測定に用いることができる。後述するガイガーモードによるフォトンカウントがデジタル的であるのに対し、リニアモードでの光量計測はアナログ的であるのでアナログ計測と呼ばれることもある。   In the linear mode, the proportion of electron-hole pairs that disappear (exit from a high electric field region) is larger than the proportion of generated electron-hole pairs, and the avalanche phenomenon stops naturally. Since the output current is substantially proportional to the amount of incident light, it can be used to measure the amount of incident light. While the photon count in the Geiger mode to be described later is digital, the light amount measurement in the linear mode is analog and is sometimes referred to as analog measurement.

ガイガーモードでは、単一フォトンの入射でもアバランシェ現象を起こすことができ、印加電圧を降伏電圧まで下げることによりアバランシェ現象を止めることができる。印加電圧を下げてアバランシェ現象を止めることは、クエンチングと呼ばれる。最も単純なクエンチング回路は、図3に示すようにアバランシェフォトダイオード332と直列に抵抗334を接続することで実現することができ、アバランシェ電流による抵抗334の端子間の電圧上昇によってバイアス電圧が降下してアバランシェ電流が止まる。このクエンチング回路により、周辺回路333は、フォトンの入射を電圧パルスとして取り出し計数することが可能となる。このため、ガイガーモードはフォトンカウントモードとも呼ばれる。   In the Geiger mode, an avalanche phenomenon can be caused even by the incidence of a single photon, and the avalanche phenomenon can be stopped by lowering the applied voltage to the breakdown voltage. Stopping the avalanche phenomenon by lowering the applied voltage is called quenching. The simplest quenching circuit can be realized by connecting a resistor 334 in series with an avalanche photodiode 332 as shown in FIG. 3, and the bias voltage decreases due to the voltage increase between the terminals of the resistor 334 due to the avalanche current. Then the avalanche current stops. With this quenching circuit, the peripheral circuit 333 can take out and count the incidence of photons as a voltage pulse. For this reason, Geiger mode is also called photon count mode.

アナログ計測の受光素子の感度は一般に量子効率と暗電流とで表される。量子効率とは、入射フォトン1個あたりに生成される電子の個数の割合である。暗電流とは光が入射しない状態において、熱で励起された電子によって流れる電流であり熱ノイズの最も低いレベルである。ノイズレベル(暗電流)の出力を得るのに必要な最小入力は量子効率から算出することができる。暗電流を100nA、量子効率を50%とすると、電子1個の電荷が1.6×10−19Cであることから、ノイズレベルの出力を得るのに必要な最小入力は、(100〔nA〕/1.6×10−19〔C〕)/0.5=1.25×1012〔フォトン/秒〕となる。 The sensitivity of a light receiving element for analog measurement is generally expressed by quantum efficiency and dark current. Quantum efficiency is the ratio of the number of electrons generated per incident photon. The dark current is a current that flows due to electrons excited by heat in a state where no light is incident, and is the lowest level of thermal noise. The minimum input required to obtain an output of noise level (dark current) can be calculated from the quantum efficiency. If the dark current is 100 nA and the quantum efficiency is 50%, the charge of one electron is 1.6 × 10 −19 C. Therefore, the minimum input required to obtain a noise level output is (100 [nA ] /1.6×10 −19 [C]) / 0.5 = 1.25 × 10 12 [photons / second].

一方、フォトンカウンタの感度は、検出効率と暗計数率とで表される。ガイガーモードでのアバランシェフォトダイオードでは、クエンチング回路でアバランシェ電流を止めない限り、次々と電子正孔対が生成され続けるため、量子効率は無限大となる。フォトンの入射に対するアバランシェ電流の発生は確率的現象であり、この確率は検出効率と呼ばれる。リニアモードにおける暗電流と同様に、ガイガーモードにおいても電子の熱運動によってアバランシェ電流が発生することがあり、この熱ノイズ量は時間当たりのアバランシェ発生数(暗計数率)で表される。   On the other hand, the sensitivity of the photon counter is expressed by detection efficiency and dark count rate. In an avalanche photodiode in the Geiger mode, electron-hole pairs continue to be generated one after another unless the avalanche current is stopped by a quenching circuit, so that the quantum efficiency becomes infinite. The generation of an avalanche current with respect to the incidence of photons is a stochastic phenomenon, and this probability is called detection efficiency. Similar to the dark current in the linear mode, an avalanche current may be generated due to the thermal motion of electrons in the Geiger mode, and the amount of thermal noise is expressed by the number of avalanche generation (dark count rate) per hour.

本実施形態では、ガイガーモードで動作するアバランシェフォトダイオード332を用いる。C.Niclass, A.Rochas, P.A.Besse, and E.Charbon, “Design and Characterization of a CMOS 3-D Image Sensor Based on Single Photon Avalanche Diodes”, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.40,n.9,Sep.2005.にあるように、近年、ガイガーモードのアバランシェフォトダイオードを標準CMOSプロセスで実現する技術が開発され、これにより低コストでアバランシェフォトダイオードを2次元アレイ化することが可能となった。   In this embodiment, an avalanche photodiode 332 that operates in Geiger mode is used. C. Niclass, A. Rochas, PABesse, and E. Charbon, “Design and Characterization of a CMOS 3-D Image Sensor Based on Single Photon Avalanche Diodes”, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.40, n. 9, Sep. 2005. In recent years, a technology to realize Geiger mode avalanche photodiodes using a standard CMOS process has been developed, which makes it possible to form a two-dimensional array of avalanche photodiodes at low cost. It was.

本実施形態では、各画素330が備えるTDC336、ヒストグラム回路337及び信号処理回路338は、全てCMOSプロセスで同一LSI上に実装することができる。図3に示すように、このLSI上に実装された2次元受光素子アレイに入力されるクロック信号CLK1及びCLK2は、各画素330のTDC336及び信号処理回路338へとそれぞれ分配される。   In this embodiment, the TDC 336, the histogram circuit 337, and the signal processing circuit 338 included in each pixel 330 can all be mounted on the same LSI by a CMOS process. As shown in FIG. 3, clock signals CLK1 and CLK2 input to the two-dimensional light receiving element array mounted on the LSI are distributed to the TDC 336 and the signal processing circuit 338 of each pixel 330, respectively.

以下、図3を用いて、アバランシェフォトダイオードに光即ちフォトンが入射したときの各画素の動作を説明する。フォトンがアバランシェフォトダイオード332に入射するとアバランシェ電流が流れ、端子Aの電圧が上昇する。その電圧上昇によりバッファ335を介してパルスPLSが生成され、TDC336へと入力される。TDC336は、クロック信号CLK1の入力時点からパルスPLSの入力時点までの時間をデジタル値に変換してヒストグラム回路337に出力する。パルスPLSが入力されないときは、TDC336は所定の最大値を出力する。   Hereinafter, the operation of each pixel when light, that is, photons are incident on the avalanche photodiode will be described with reference to FIG. When photons enter the avalanche photodiode 332, an avalanche current flows, and the voltage at the terminal A increases. Due to the voltage rise, a pulse PLS is generated via the buffer 335 and input to the TDC 336. The TDC 336 converts the time from the input time point of the clock signal CLK1 to the input time point of the pulse PLS into a digital value and outputs the digital value to the histogram circuit 337. When the pulse PLS is not input, the TDC 336 outputs a predetermined maximum value.

ヒストグラム回路337は、クロック信号CLK1のタイミングでTDC336の出力値に対応するアドレスのメモリ値を1インクリメントする。ヒストグラム回路337は、TDC336の値が、パルスPLSが入力されなかったことを表す値のときは、メモリ値のインクリメントはしない。このクロックCLK1の発生からヒストグラムメモリのインクリメントまでの一連の動作がM回繰り返された後に、クロックCLK2のタイミングで、信号処理回路338はヒストグラムメモリの値を読み出し、最大値が保存されたアドレスに対応する時間と光速とから距離を算出して出力する。各画素で算出された距離値は読み出し回路を介して2次元受光素子アレイ33の外に逐次読み出される。   The histogram circuit 337 increments the memory value of the address corresponding to the output value of the TDC 336 by 1 at the timing of the clock signal CLK1. The histogram circuit 337 does not increment the memory value when the value of the TDC 336 is a value indicating that the pulse PLS has not been input. After a series of operations from the generation of the clock CLK1 to the increment of the histogram memory is repeated M times, the signal processing circuit 338 reads the value of the histogram memory at the timing of the clock CLK2, and corresponds to the address where the maximum value is stored. The distance is calculated and output from the time to light and the speed of light. The distance value calculated for each pixel is sequentially read out of the two-dimensional light receiving element array 33 through a reading circuit.

前述したように、干渉フィルタ31により外乱光を全て除去することはできないため、アバランシェフォトダイオード332が受光する光は、投光部20のレーザダイオード24からの照射光L1と外乱光とが含まれる。以下、図4を用いて、外乱光が受光する光に含まれる場合であっても、正しくTOFを検出することができることを説明する。   As described above, since all the disturbance light cannot be removed by the interference filter 31, the light received by the avalanche photodiode 332 includes the irradiation light L1 from the laser diode 24 of the light projecting unit 20 and the disturbance light. . Hereinafter, it will be described with reference to FIG. 4 that TOF can be detected correctly even when disturbance light is included in the received light.

アバランシェフォトダイオード332から出力されるパルスPLSには照射光L1のフォトンに反応したものと外乱光のフォトンに反応したものとが含まれる。計測中に対象物Oと3Dカメラ10とが相対的に動かないと仮定すると照射光L1による反射光L2の受光タイミングは一定であるため、パルスPLSの検出タイミングを繰返し多数回計測して最大頻度の計測値を選択することにより、反射光L2のTOFを求めることができる。ヒストグラム回路337が、多数回(M回)のパルス発光に対して繰返しパルスPLSの検出タイミングを計測してヒストグラムを作成すると、反射光L2に対応する計測はヒストグラムにピーク(極大値)を形成する。   The pulse PLS output from the avalanche photodiode 332 includes one that reacts to photons of the irradiation light L1 and one that reacts to photons of disturbance light. If it is assumed that the object O and the 3D camera 10 do not move relative to each other during the measurement, the light reception timing of the reflected light L2 by the irradiation light L1 is constant. Therefore, the detection timing of the pulse PLS is repeatedly measured many times to obtain the maximum frequency. By selecting the measured value, the TOF of the reflected light L2 can be obtained. When the histogram circuit 337 measures the detection timing of the repetitive pulse PLS with respect to many (M) times of pulse emission and creates a histogram, the measurement corresponding to the reflected light L2 forms a peak (maximum value) in the histogram. .

一方、太陽光等の外乱光の受光タイミングは、照射光L1のパルス発光タイミングであるクロック信号CLK1のタイミングとは無相関であるため、ヒストグラム上に一様に分布する。信号処理回路338によりヒストグラムのピーク位置を検出することにより、外乱光の影響を除去して正しいTOF即ち距離を検出することができる。図4のヒストグラムは光学的SN比が0.01の場合の実測例であり、外乱光成分が大きい場合でも正しくピークを抽出することができることが判る。2次元受光素子アレイ33では、各画素330に対応する対象物Oまでの距離が異なるため、照射光L1に対応した反射光L2の受光タイミングは画素33ごとに異なる。本実施形態では、画素33ごとに独立にヒストグラムを作成してピークを抽出するため、画素33ごとに異なる距離の分布を求めることができる。   On the other hand, the light reception timing of disturbance light such as sunlight is uncorrelated with the timing of the clock signal CLK1, which is the pulse emission timing of the irradiation light L1, and is therefore uniformly distributed on the histogram. By detecting the peak position of the histogram by the signal processing circuit 338, the influence of disturbance light can be removed and the correct TOF, that is, the distance can be detected. The histogram of FIG. 4 is an actual measurement example when the optical SN ratio is 0.01, and it can be seen that a peak can be correctly extracted even when the disturbance light component is large. In the two-dimensional light receiving element array 33, since the distance to the object O corresponding to each pixel 330 is different, the light reception timing of the reflected light L2 corresponding to the irradiation light L1 is different for each pixel 33. In this embodiment, since a histogram is created independently for each pixel 33 and a peak is extracted, a distribution of different distances for each pixel 33 can be obtained.

本実施形態ではヒストグラムのピーク位置を検出する最も単純な例を示したが、ピーク位置の検出方法は様々な変形が可能である。例えば、ヒストグラムの各ビンの値を平滑化した後にそれらの最大値を求めることにより、ピーク位置を検出することができる。各ビン時間間隔が短いとき、各ビンの値の相対的変動量が大きくなるが、平滑化によりその変動に対してロバストにピーク位置を検出することができる。ピーク位置を求めた後、ピーク位置の近傍で重心位置を求めることにより、更に高精度にTOFを求めることができる。このTOF検出は、ヒストグラム上でのTOF近傍にて受光頻度が高くなることに基づくものであり、ピーク形状を考慮したその他のヒストグラム処理方法によってもTOFを検出することができる。   In the present embodiment, the simplest example of detecting the peak position of the histogram has been shown, but various modifications can be made to the method of detecting the peak position. For example, the peak position can be detected by obtaining the maximum value after smoothing the bin values of the histogram. When each bin time interval is short, the relative fluctuation amount of each bin value increases, but the peak position can be detected robustly against the fluctuation by smoothing. After obtaining the peak position, the TOF can be obtained with higher accuracy by obtaining the position of the center of gravity in the vicinity of the peak position. This TOF detection is based on the fact that the frequency of light reception increases in the vicinity of the TOF on the histogram, and the TOF can also be detected by other histogram processing methods that take into account the peak shape.

以上の説明では、ヒストグラムを作成する間の3Dカメラ10と対象物Oとの動きは十分小さいことを仮定していた。一方、運転支援制御や衝突防止システム等の自動車用途においては、測定時間が長くなると、3Dカメラ10と対象物Oとの動きの影響が無視できなくなる。例えば、距離データの更新レートを15回/秒であるとすると、1回当たりの測定時間は66msecとなる。この場合に3Dカメラ10と対象物Oとの相対速度が100km/hである場合には、当該測定時間内の相対移動距離は1.8mになる。これは測定距離にこの移動距離に対応した大きな誤差が生じることを意味する。したがって、3Dカメラ10と対象物Oとの間に相対的な動きがある場合には、測定時間を短縮しなければならない。   In the above description, it is assumed that the movement between the 3D camera 10 and the object O during the creation of the histogram is sufficiently small. On the other hand, in automobile applications such as driving support control and collision prevention system, if the measurement time becomes long, the influence of the movement between the 3D camera 10 and the object O cannot be ignored. For example, if the update rate of distance data is 15 times / second, the measurement time per time is 66 msec. In this case, when the relative speed between the 3D camera 10 and the object O is 100 km / h, the relative movement distance within the measurement time is 1.8 m. This means that a large error corresponding to the movement distance occurs in the measurement distance. Therefore, when there is a relative movement between the 3D camera 10 and the object O, the measurement time must be shortened.

しかしながら、測定時間を短縮するとヒストグラムから正しくピークを検出できる確率が低下するという問題が生じる。所定時間内に検出されるフォトン数の平均値は統計的に変動し、その変動量はショットノイズと呼ばれる。ショットノイズはポワソン分布に従い、その標準偏差は検出数の平方根となる。ヒストグラムから極大値を抽出する場合にも、このショットノイズの影響を受けるため、フォトン検出数が小さくなると測定精度が低下する。   However, if the measurement time is shortened, there is a problem that the probability that a peak can be correctly detected from the histogram decreases. The average value of the number of photons detected within a predetermined time varies statistically, and the amount of variation is called shot noise. Shot noise follows a Poisson distribution, and its standard deviation is the square root of the number of detections. Even when the local maximum value is extracted from the histogram, it is affected by the shot noise, so that the measurement accuracy decreases as the number of photon detections decreases.

ここで、ヒストグラム中から頻度が最大となるビンを抽出する場合を具体的に考える。検出数が最大のビンの検出数をAとすると、その揺らぎの量はその平方根であるA1/2である。例えば、Aが100のとき、その揺らぎ量は10で、SN比は10となり、Aが10000のとき、その揺らぎ量は100で、SN比は100となる。したがって、測定時間が短くなると検出されるフォトン数が少なくなり、揺らぎに対するロバスト性が小さくなることがわかる。 Here, the case where the bin with the highest frequency is extracted from the histogram is specifically considered. If the number of detected bins with the maximum number of detection is A, the amount of fluctuation is A 1/2 which is the square root. For example, when A is 100, the fluctuation amount is 10 and the SN ratio is 10, and when A is 10,000, the fluctuation amount is 100 and the SN ratio is 100. Therefore, it can be seen that when the measurement time is shortened, the number of detected photons is decreased and the robustness against fluctuation is decreased.

以上から、3Dカメラ10と対象物との動きの影響を低減するためには測定時間を短くする必要があるが、測定時間を短くするとピーク抽出の精度が低下するというトレードオフの関係がある。本実施形態は、ピーク抽出の制度を維持するために必要最小限の測定時間でヒストグラムを作成してTOFを検出するものである。本実施形態では、信号処理回路338はヒストグラムの信頼度を求め、ヒストグラム回路337は信頼度が閾値以上になった時点でヒストグラム作成を終了することにより、最小限の測定時間を実現する。   From the above, it is necessary to shorten the measurement time in order to reduce the influence of the movement between the 3D camera 10 and the object, but there is a trade-off relationship that the accuracy of peak extraction is reduced when the measurement time is shortened. In the present embodiment, a TOF is detected by creating a histogram with a minimum measurement time required to maintain a peak extraction system. In the present embodiment, the signal processing circuit 338 obtains the reliability of the histogram, and the histogram circuit 337 completes the creation of the histogram when the reliability reaches or exceeds the threshold value, thereby realizing a minimum measurement time.

次に、ヒストグラムがピークを形成しない測定不能な状況において、上述の方法で極大値を求めると誤った測定距離を出力する問題があることについて述べる。測定不能な具体的な状況として以下のような場合が考えられる。すなわち、測定不能な状況とは、朝日や西日が直接入射する場合、高温環境で動作させて暗計数率が高くなる場合、雨霧により反射光が散乱及び減衰する場合、測定可能領域に対象物が存在しない場合等である。前二者はノイズが大きくなる場合であり、後二者は信号が小さくなる場合である。   Next, it will be described that there is a problem in that an erroneous measurement distance is output when the maximum value is obtained by the above-described method in a situation where the histogram does not form a peak and measurement is impossible. The following cases can be considered as specific situations that cannot be measured. In other words, the situation where measurement is impossible is when the morning sun or the sun is directly incident, when operating in a high temperature environment and the dark count rate is high, when the reflected light is scattered and attenuated by rain fog, and the object is in the measurable area. Is not present. The former two are cases where noise increases, and the latter two are cases where the signal becomes small.

特開平5−297140号公報に記載の技術は、受信光量が小さくなるものを検出して測定データとして取り扱わないものであり、特開平7−167955号公報に記載の技術は、ノイズが大きくなるものを検出して、その場合に距離の演算を行なわないようにするものである。しかしながら、測定可能な状態か否かは、信号とノイズとの相対的な大きさの比、すなわちSN比によって決まるものであり、信号とノイズとの和又はそのどちらか一方に基づく判定は適切ではない。本実施形態では、ヒストグラムの極大値の信頼度に基づいて測定の可否を適切に判定する。測定結果のSN比が大きいとヒストグラムの極大値の信頼度は高くなる。   The technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-297140 detects a small amount of received light and does not handle it as measurement data. The technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-167955 increases noise. In this case, the distance is not calculated. However, whether or not it is measurable is determined by the ratio of the relative magnitude of the signal and noise, that is, the signal-to-noise ratio, and the determination based on the signal and / or noise is not appropriate. Absent. In the present embodiment, whether or not measurement is possible is appropriately determined based on the reliability of the maximum value of the histogram. When the SN ratio of the measurement result is large, the reliability of the maximum value of the histogram becomes high.

以下、図5〜7を用いて本実施形態における具体的なヒストグラムの信頼度の求め方を説明する。図5〜7は、ビン数nのヒストグラムである。図5に示す場合、まず信号処理回路338は、ヒストグラム回路337が作成したヒストグラムの中で検出数が最大となるビンiを求める。図5中において斜線で示すビンiが、検出数が最大であり、その検出数はAである。次に、信号処理回路338は、ビンiを除く全てのビンの平均検出数Nを求める。ここで信号処理回路338は、ビン数が多いときは全てのビンの平均をNとすることもできる。   Hereinafter, a specific method for obtaining the reliability of the histogram in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 7 are histograms of the number of bins n. In the case illustrated in FIG. 5, the signal processing circuit 338 first obtains the bin i having the maximum number of detections in the histogram created by the histogram circuit 337. In FIG. 5, the bin i indicated by diagonal lines has the maximum number of detections, and the number of detections is A. Next, the signal processing circuit 338 calculates the average detection number N of all bins except the bin i. Here, the signal processing circuit 338 may set the average of all bins to N when the number of bins is large.

AとNとの差が大きいときフォトン検出がビンiに相当する時間に集中しており、その時間がTOFである信頼度が高いといえる。そのため、信頼度をA/Nと定めることにより、総検出数に依存しない評価値とすることができる。ヒストグラム回路337のヒストグラム作成中の所定時間間隔にて、信号処理回路338はこの信頼度A/Nを計算し、信頼度A/Nが所定の閾値(第1の閾値)以上となったときにヒストグラム回路337にヒストグラム作成を中止させ、TOFを求める。本実施形態では、これにより、測定時間を必要最小限度とすることができ、ピーク抽出の精度を維持して3Dカメラ10と対象物Oとの動きの影響を低減することができる。   When the difference between A and N is large, the photon detection is concentrated on the time corresponding to the bin i, and it can be said that the reliability that the time is TOF is high. Therefore, by defining the reliability as A / N, an evaluation value that does not depend on the total number of detections can be obtained. The signal processing circuit 338 calculates the reliability A / N at a predetermined time interval during the histogram creation of the histogram circuit 337, and when the reliability A / N becomes equal to or higher than a predetermined threshold (first threshold). The histogram circuit 337 stops the histogram creation and obtains the TOF. In the present embodiment, this makes it possible to reduce the measurement time to the minimum necessary level, maintain the accuracy of peak extraction, and reduce the influence of the movement between the 3D camera 10 and the object O.

また、信号処理回路338は、K回(Kは任意の自然数)の計測後に信頼度A/Nが所定の閾値(第2の閾値)以下であるときは、測定不能を意味する信号、例えば距離ゼロを示す信号を出力する。図3中に図示しない周辺回路333の後段の読み出し回路がN回の計測毎に信号処理回路338の出力を読み出し、その間に信頼度A/Nが閾値に達しない場合に測定不能を意味する値ゼロが読み出される。これにより、測定信号のSN比が小さいことに起因して誤った距離を出力することを防止することができる。これにより、測定信号のSN比が小さいことに起因して誤った距離を出力することを防止することができる。   In addition, the signal processing circuit 338 determines that a signal indicating that measurement cannot be performed, for example, a distance, when the reliability A / N is equal to or lower than a predetermined threshold (second threshold) after K measurements (K is an arbitrary natural number). A signal indicating zero is output. A value indicating that measurement is impossible when the readout circuit of the subsequent stage of the peripheral circuit 333 not shown in FIG. 3 reads the output of the signal processing circuit 338 every N measurements and the reliability A / N does not reach the threshold during that time. Zero is read. Thereby, it is possible to prevent an erroneous distance from being output due to a small SN ratio of the measurement signal. Thereby, it is possible to prevent an erroneous distance from being output due to a small SN ratio of the measurement signal.

次にフォトンショットノイズを考慮した信頼度の定義例を示す。ビンの検出数がAであるとき、その揺らぎ量の標準偏差は、A1/2である。また、Nのゆらぎ量は{(N/(n−1)}1/2である。したがって、信頼度を下式のように定めることができる。
信頼度=(A−α・A1/2)/〔N+β・{(N/(n−1)}1/2〕 (1)
Next, a definition example of reliability taking photon shot noise into consideration is shown. When the number of detected bins is A, the standard deviation of the fluctuation amount is A 1/2 . Further, the fluctuation amount of N is {(N / (n-1)} 1/2 . Therefore, the reliability can be determined by the following equation.
Reliability = (A−α · A 1/2 ) / [N + β · {(N / (n−1)} 1/2 ] (1)

ここで、αとβとは定数であり0.5から3程度の値である。また、上述したように、nは総ビン数である。このような定義により、少ない検出数のときに、ショットノイズにより偶発的に誤った位置でヒストグラムが先鋭化されても正しく信頼度を求めることができる。例えば、簡単のため、n=32、α=β=1として、ビン1の検出数が2で、その他のビンの検出数が1である場合を考えると、検出数が少なすぎるためにヒストグラムの信頼度は明らかに低い。この場合、単に、信頼度=A/Nとすると、信頼度=2と高い信頼度となる。しかし、上記式(1)により信頼度を算出すると、信頼度は約0.6程度の値となり、検出数を考慮した正しい信頼度であることが判る。なお、信頼度の判定は、一定の検出数を検出した後にのみ行なうことができる。   Here, α and β are constants and have a value of about 0.5 to 3. As described above, n is the total number of bins. With such a definition, when the number of detections is small, the reliability can be obtained correctly even if the histogram is sharpened at an erroneous position due to shot noise. For example, for simplicity, assuming that n = 32 and α = β = 1, the number of detections of bin 1 is 2, and the number of detections of other bins is 1, the number of detections is too small and the histogram The reliability is clearly low. In this case, if reliability = A / N, the reliability is as high as reliability = 2. However, when the reliability is calculated by the above equation (1), the reliability becomes a value of about 0.6, and it can be seen that the reliability is correct considering the number of detections. Note that the determination of the reliability can be performed only after detecting a certain number of detections.

図5の例では、最大検出数のビンiとその他の全てのビンの平均とを比較した。図6に示すように、ビンiとその他の一部のビンとを比較することもできる。例えば、ビンiの比較対象を2番目に検出数の大きい検出数Bであるビンjとして、ビンiとビンjとを比較することもできる。さらに、ビンiと、3番目に検出数の大きい検出数である検出数Cであるビンkと2番目に検出数の大きいビンjとの平均とを比較することもできる。逆に全てのビンから、上記のような例外値のビンi,j,kを除いたビンから平均値Mを求めることもできる。   In the example of FIG. 5, the maximum number of detection bin i is compared with the average of all other bins. As shown in FIG. 6, the bin i can be compared with some other bins. For example, bin i and bin j can be compared with bin i being bin j, which is the detection number B having the second largest detection number. Further, the bin i can be compared with the average of the bin k, which is the detection number C, which is the third largest detection number, and the bin j, which is the second largest detection number. Conversely, the average value M can also be obtained from bins excluding bins i, j, and k of exceptional values as described above from all bins.

次に、投光するパルス光のパルス時間幅がビンの時間幅に比べて長い場合を考える。このような場合、典型的には図7に示すようなヒストグラム形状となる。このような場合は、パルス形状を考慮し、例えば、図7に示す斜線のビンの平均や加重平均から最大値Aを求め、図7中の斜線のビンを除いたビンから平均値Mを求めることができる。   Next, consider a case where the pulse time width of the pulsed light to be projected is longer than the time width of the bin. In such a case, a histogram shape as shown in FIG. 7 is typical. In such a case, considering the pulse shape, for example, the maximum value A is obtained from the average or weighted average of the hatched bins shown in FIG. 7, and the average value M is obtained from the bins excluding the hatched bins in FIG. be able to.

尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

実施形態に係る3Dカメラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the 3D camera which concerns on embodiment. 実施形態に係る2次元受光素子アレイの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the two-dimensional light receiving element array which concerns on embodiment. 2次元受光素子アレイの各画素の回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the circuit of each pixel of a two-dimensional light receiving element array. 実施形態に係るヒストグラム処理によるTOF検出の原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of TOF detection by the histogram process which concerns on embodiment. ヒストグラムのピーク先鋭度を示す図である。It is a figure which shows the peak sharpness of a histogram. ヒストグラムのピーク先鋭度を示す図である。It is a figure which shows the peak sharpness of a histogram. ヒストグラムのピーク先鋭度を示す図である。It is a figure which shows the peak sharpness of a histogram.

符号の説明Explanation of symbols

10…3Dカメラ、20…投光部、21…クロック発生回路、22…回路基板、23…駆動回路、24…レーザダイオード、25…フレネルレンズ、26…拡散板、30…受光部、31…干渉フィルタ、32…レンズ、33…2次元受光素子アレイ、330…画素、331…受光部、332…アバランシェフォトダイオード、333…周辺回路、334…抵抗、335…バッファ、336…TDC、337…ヒストグラム回路、338…信号処理回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... 3D camera, 20 ... Light emission part, 21 ... Clock generation circuit, 22 ... Circuit board, 23 ... Drive circuit, 24 ... Laser diode, 25 ... Fresnel lens, 26 ... Diffusing plate, 30 ... Light-receiving part, 31 ... Interference Filter, 32 ... lens, 33 ... two-dimensional light receiving element array, 330 ... pixel, 331 ... light receiving unit, 332 ... avalanche photodiode, 333 ... peripheral circuit, 334 ... resistor, 335 ... buffer, 336 ... TDC, 337 ... histogram circuit 338... Signal processing circuit.

Claims (30)

対象物へパルス光を繰り返し照射する投光手段と、
前記対象物から前記投光手段が照射した前記パルス光の反射パルス光を繰り返し受光する受光手段と、
前記投光手段が前記パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、前記受光手段が前記反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、前記時間差のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの極大値に基づいて前記対象物までの距離を算出する距離算出手段と、
前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの信頼度を算出する信頼度算出手段と、
前記信頼度算出手段が算出した前記ヒストグラムの信頼度が閾値以上である場合に、前記ヒストグラム作成手段に前記ヒストグラムの作成を停止させるヒストグラム作成停止手段と、
を備え
前記信頼度算出手段は、前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビン及び前記全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンのいずれかの計測数の平均値Nに対して、前記信頼度をA/Nとして算出する、光学式測距装置。
A light projecting means for repeatedly irradiating an object with pulsed light;
A light receiving means for repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted by the light projecting means from the object;
The time difference is measured repeatedly by measuring the time difference between the pulse light projecting time that is the time when the light projecting means irradiates the pulse light and the pulse light receiving time that is the time when the light receiving means receives the reflected pulse light. A histogram creation means for creating a histogram of
Distance calculating means for calculating a distance to the object based on the maximum value of the histogram created by the histogram creating means;
Reliability calculation means for calculating the reliability of the histogram created by the histogram creation means;
A histogram creation stop means for causing the histogram creation means to stop creating the histogram when the reliability of the histogram calculated by the reliability calculation means is equal to or greater than a threshold;
Equipped with a,
The reliability calculation means includes any one of a bin measurement number A indicating the maximum value in the histogram generated by the histogram generation means, all bins, and the remaining bins excluding the bin indicating the maximum value from all the bins. An optical distance measuring device that calculates the reliability as A / N for the average value N of the number of measurements .
対象物へパルス光を繰り返し照射する投光手段と、
前記対象物から前記投光手段が照射した前記パルス光の反射パルス光を繰り返し受光する受光手段と、
前記投光手段が前記パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、前記受光手段が前記反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、前記時間差のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの極大値に基づいて前記対象物までの距離を算出する距離算出手段と、
前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの信頼度を算出する信頼度算出手段と、
前記信頼度算出手段が算出した前記ヒストグラムの信頼度が閾値以下である場合に、前記距離算出手段による距離の算出を不能であるとする測定不能検出手段と、
を備え
前記信頼度算出手段は、前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビン及び前記全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンのいずれかの計測数の平均値Nに対して、前記信頼度をA/Nとして算出する、光学式測距装置。
A light projecting means for repeatedly irradiating an object with pulsed light;
A light receiving means for repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted by the light projecting means from the object;
The time difference is measured repeatedly by measuring the time difference between the pulse light projecting time that is the time when the light projecting means irradiates the pulse light and the pulse light receiving time that is the time when the light receiving means receives the reflected pulse light. A histogram creation means for creating a histogram of
Distance calculating means for calculating a distance to the object based on the maximum value of the histogram created by the histogram creating means;
Reliability calculation means for calculating the reliability of the histogram created by the histogram creation means;
When the reliability of the histogram calculated by the reliability calculation means is less than or equal to a threshold value, measurement inability detection means that the distance calculation means cannot calculate the distance;
Equipped with a,
The reliability calculation means includes any one of a bin measurement number A indicating the maximum value in the histogram generated by the histogram generation means, all bins, and the remaining bins excluding the bin indicating the maximum value from all the bins. An optical distance measuring device that calculates the reliability as A / N for the average value N of the number of measurements .
対象物へパルス光を繰り返し照射する投光手段と、
前記対象物から前記投光手段が照射した前記パルス光の反射パルス光を繰り返し受光する受光手段と、
前記投光手段が前記パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、前記受光手段が前記反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、前記時間差のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの極大値に基づいて前記対象物までの距離を算出する距離算出手段と、
前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの信頼度を算出する信頼度算出手段と、
前記信頼度算出手段が算出した前記ヒストグラムの信頼度が第1の閾値以上である場合に、前記ヒストグラム作成手段に前記ヒストグラムの作成を停止させるヒストグラム作成停止手段と、
前記信頼度算出手段が算出した前記ヒストグラムの信頼度が第2の閾値以下である場合に、前記距離算出手段による距離の算出を不能であるとする測定不能検出手段と、
を備え
前記信頼度算出手段は、前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビン及び前記全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンのいずれかの計測数の平均値Nに対して、前記信頼度をA/Nとして算出する、光学式測距装置。
A light projecting means for repeatedly irradiating an object with pulsed light;
A light receiving means for repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted by the light projecting means from the object;
The time difference is measured repeatedly by measuring the time difference between the pulse light projecting time that is the time when the light projecting means irradiates the pulse light and the pulse light receiving time that is the time when the light receiving means receives the reflected pulse light. A histogram creation means for creating a histogram of
Distance calculating means for calculating a distance to the object based on the maximum value of the histogram created by the histogram creating means;
Reliability calculation means for calculating the reliability of the histogram created by the histogram creation means;
A histogram creation stop means for causing the histogram creation means to stop creating the histogram when the reliability of the histogram calculated by the reliability calculation means is equal to or higher than a first threshold;
A non-measurable detection means that makes it impossible to calculate the distance by the distance calculation means when the reliability of the histogram calculated by the reliability calculation means is less than or equal to a second threshold;
Equipped with a,
The reliability calculation means includes any one of a bin measurement number A indicating the maximum value in the histogram generated by the histogram generation means, all bins, and the remaining bins excluding the bin indicating the maximum value from all the bins. An optical distance measuring device that calculates the reliability as A / N for the average value N of the number of measurements .
対象物へパルス光を繰り返し照射する投光手段と、
前記対象物から前記投光手段が照射した前記パルス光の反射パルス光を繰り返し受光する受光手段と、
前記投光手段が前記パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、前記受光手段が前記反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、前記時間差のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの極大値に基づいて前記対象物までの距離を算出する距離算出手段と、
前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの信頼度を算出する信頼度算出手段と、
前記信頼度算出手段が算出した前記ヒストグラムの信頼度が閾値以上である場合に、前記ヒストグラム作成手段に前記ヒストグラムの作成を停止させるヒストグラム作成停止手段と、
を備え
前記信頼度算出手段は、前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビン及び前記全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンのいずれかの計測数の平均値N、0.5≦α≦3、0.5≦β≦3、前記全てのビンの数nに対して、前記信頼度を、信頼度=(A−α・A 1/2 )/〔N+β・{(N/(n−1)} 1/2 〕として算出する、光学式測距装置。
A light projecting means for repeatedly irradiating an object with pulsed light;
A light receiving means for repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted by the light projecting means from the object;
The time difference is measured repeatedly by measuring the time difference between the pulse light projecting time that is the time when the light projecting means irradiates the pulse light and the pulse light receiving time that is the time when the light receiving means receives the reflected pulse light. A histogram creation means for creating a histogram of
Distance calculating means for calculating a distance to the object based on the maximum value of the histogram created by the histogram creating means;
Reliability calculation means for calculating the reliability of the histogram created by the histogram creation means;
A histogram creation stop means for causing the histogram creation means to stop creating the histogram when the reliability of the histogram calculated by the reliability calculation means is equal to or greater than a threshold;
Equipped with a,
The reliability calculation means includes any one of a bin measurement number A indicating the maximum value in the histogram generated by the histogram generation means, all bins, and the remaining bins excluding the bin indicating the maximum value from all the bins. For the average value N of the number of measurements, 0.5 ≦ α ≦ 3, 0.5 ≦ β ≦ 3, and the number n of all the bins, the reliability is expressed as reliability = (A−α · A An optical distance measuring device which calculates as 1/2 ) / [N + β · {(N / (n−1)} 1/2 ] .
対象物へパルス光を繰り返し照射する投光手段と、
前記対象物から前記投光手段が照射した前記パルス光の反射パルス光を繰り返し受光する受光手段と、
前記投光手段が前記パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、前記受光手段が前記反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、前記時間差のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの極大値に基づいて前記対象物までの距離を算出する距離算出手段と、
前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの信頼度を算出する信頼度算出手段と、
前記信頼度算出手段が算出した前記ヒストグラムの信頼度が閾値以下である場合に、前記距離算出手段による距離の算出を不能であるとする測定不能検出手段と、
を備え
前記信頼度算出手段は、前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビン及び前記全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンのいずれかの計測数の平均値N、0.5≦α≦3、0.5≦β≦3、前記全てのビンの数nに対して、前記信頼度を、信頼度=(A−α・A 1/2 )/〔N+β・{(N/(n−1)} 1/2 〕として算出する、光学式測距装置。
A light projecting means for repeatedly irradiating an object with pulsed light;
A light receiving means for repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted by the light projecting means from the object;
The time difference is measured repeatedly by measuring the time difference between the pulse light projecting time that is the time when the light projecting means irradiates the pulse light and the pulse light receiving time that is the time when the light receiving means receives the reflected pulse light. A histogram creation means for creating a histogram of
Distance calculating means for calculating a distance to the object based on the maximum value of the histogram created by the histogram creating means;
Reliability calculation means for calculating the reliability of the histogram created by the histogram creation means;
When the reliability of the histogram calculated by the reliability calculation means is less than or equal to a threshold value, measurement inability detection means that the distance calculation means cannot calculate the distance;
Equipped with a,
The reliability calculation means includes any one of a bin measurement number A indicating the maximum value in the histogram generated by the histogram generation means, all bins, and the remaining bins excluding the bin indicating the maximum value from all the bins. For the average value N of the number of measurements, 0.5 ≦ α ≦ 3, 0.5 ≦ β ≦ 3, and the number n of all the bins, the reliability is expressed as reliability = (A−α · A An optical distance measuring device which calculates as 1/2 ) / [N + β · {(N / (n−1)} 1/2 ] .
対象物へパルス光を繰り返し照射する投光手段と、
前記対象物から前記投光手段が照射した前記パルス光の反射パルス光を繰り返し受光する受光手段と、
前記投光手段が前記パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、前記受光手段が前記反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、前記時間差のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの極大値に基づいて前記対象物までの距離を算出する距離算出手段と、
前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの信頼度を算出する信頼度算出手段と、
前記信頼度算出手段が算出した前記ヒストグラムの信頼度が第1の閾値以上である場合に、前記ヒストグラム作成手段に前記ヒストグラムの作成を停止させるヒストグラム作成停止手段と、
前記信頼度算出手段が算出した前記ヒストグラムの信頼度が第2の閾値以下である場合に、前記距離算出手段による距離の算出を不能であるとする測定不能検出手段と、
を備え
前記信頼度算出手段は、前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビン及び前記全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンのいずれかの計測数の平均値N、0.5≦α≦3、0.5≦β≦3、前記全てのビンの数nに対して、前記信頼度を、信頼度=(A−α・A 1/2 )/〔N+β・{(N/(n−1)} 1/2 〕として算出する、光学式測距装置。
A light projecting means for repeatedly irradiating an object with pulsed light;
A light receiving means for repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted by the light projecting means from the object;
The time difference is measured repeatedly by measuring the time difference between the pulse light projecting time that is the time when the light projecting means irradiates the pulse light and the pulse light receiving time that is the time when the light receiving means receives the reflected pulse light. A histogram creation means for creating a histogram of
Distance calculating means for calculating a distance to the object based on the maximum value of the histogram created by the histogram creating means;
Reliability calculation means for calculating the reliability of the histogram created by the histogram creation means;
A histogram creation stop means for causing the histogram creation means to stop creating the histogram when the reliability of the histogram calculated by the reliability calculation means is equal to or higher than a first threshold;
A non-measurable detection means that makes it impossible to calculate the distance by the distance calculation means when the reliability of the histogram calculated by the reliability calculation means is less than or equal to a second threshold;
Equipped with a,
The reliability calculation means includes any one of a bin measurement number A indicating the maximum value in the histogram generated by the histogram generation means, all bins, and the remaining bins excluding the bin indicating the maximum value from all the bins. For the average value N of the number of measurements, 0.5 ≦ α ≦ 3, 0.5 ≦ β ≦ 3, and the number n of all the bins, the reliability is expressed as reliability = (A−α · A An optical distance measuring device which calculates as 1/2 ) / [N + β · {(N / (n−1)} 1/2 ] .
対象物へパルス光を繰り返し照射する投光手段と、
前記対象物から前記投光手段が照射した前記パルス光の反射パルス光を繰り返し受光する受光手段と、
前記投光手段が前記パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、前記受光手段が前記反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、前記時間差のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの極大値に基づいて前記対象物までの距離を算出する距離算出手段と、
前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの信頼度を算出する信頼度算出手段と、
前記信頼度算出手段が算出した前記ヒストグラムの信頼度が閾値以上である場合に、前記ヒストグラム作成手段に前記ヒストグラムの作成を停止させるヒストグラム作成停止手段と、
を備え
前記信頼度算出手段は、前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンの内の一部のビンの計測数の平均値Nに対して、前記信頼度をA/Nとして算出する、光学式測距装置。
A light projecting means for repeatedly irradiating an object with pulsed light;
A light receiving means for repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted by the light projecting means from the object;
The time difference is measured repeatedly by measuring the time difference between the pulse light projecting time that is the time when the light projecting means irradiates the pulse light and the pulse light receiving time that is the time when the light receiving means receives the reflected pulse light. A histogram creation means for creating a histogram of
Distance calculating means for calculating a distance to the object based on the maximum value of the histogram created by the histogram creating means;
Reliability calculation means for calculating the reliability of the histogram created by the histogram creation means;
A histogram creation stop means for causing the histogram creation means to stop creating the histogram when the reliability of the histogram calculated by the reliability calculation means is equal to or greater than a threshold;
Equipped with a,
The reliability calculation means includes a measurement number A of bins indicating the maximum value in the histogram generated by the histogram generation means, and a part of the remaining bins excluding the bin indicating the maximum value from all bins. An optical distance measuring device that calculates the reliability as A / N with respect to the average value N of the number of measurements .
対象物へパルス光を繰り返し照射する投光手段と、
前記対象物から前記投光手段が照射した前記パルス光の反射パルス光を繰り返し受光する受光手段と、
前記投光手段が前記パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、前記受光手段が前記反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、前記時間差のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの極大値に基づいて前記対象物までの距離を算出する距離算出手段と、
前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの信頼度を算出する信頼度算出手段と、
前記信頼度算出手段が算出した前記ヒストグラムの信頼度が閾値以下である場合に、前記距離算出手段による距離の算出を不能であるとする測定不能検出手段と、
を備え
前記信頼度算出手段は、前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンの内の一部のビンの計測数の平均値Nに対して、前記信頼度をA/Nとして算出する、光学式測距装置。
A light projecting means for repeatedly irradiating an object with pulsed light;
A light receiving means for repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted by the light projecting means from the object;
The time difference is measured repeatedly by measuring the time difference between the pulse light projecting time that is the time when the light projecting means irradiates the pulse light and the pulse light receiving time that is the time when the light receiving means receives the reflected pulse light. A histogram creation means for creating a histogram of
Distance calculating means for calculating a distance to the object based on the maximum value of the histogram created by the histogram creating means;
Reliability calculation means for calculating the reliability of the histogram created by the histogram creation means;
When the reliability of the histogram calculated by the reliability calculation means is less than or equal to a threshold value, measurement inability detection means that the distance calculation means cannot calculate the distance;
Equipped with a,
The reliability calculation means includes a measurement number A of bins indicating the maximum value in the histogram generated by the histogram generation means, and a part of the remaining bins excluding the bin indicating the maximum value from all bins. An optical distance measuring device that calculates the reliability as A / N with respect to the average value N of the number of measurements .
対象物へパルス光を繰り返し照射する投光手段と、
前記対象物から前記投光手段が照射した前記パルス光の反射パルス光を繰り返し受光する受光手段と、
前記投光手段が前記パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、前記受光手段が前記反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、前記時間差のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの極大値に基づいて前記対象物までの距離を算出する距離算出手段と、
前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの信頼度を算出する信頼度算出手段と、
前記信頼度算出手段が算出した前記ヒストグラムの信頼度が第1の閾値以上である場合に、前記ヒストグラム作成手段に前記ヒストグラムの作成を停止させるヒストグラム作成停止手段と、
前記信頼度算出手段が算出した前記ヒストグラムの信頼度が第2の閾値以下である場合に、前記距離算出手段による距離の算出を不能であるとする測定不能検出手段と、
を備え
前記信頼度算出手段は、前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンの内の一部のビンの計測数の平均値Nに対して、前記信頼度をA/Nとして算出する、光学式測距装置。
A light projecting means for repeatedly irradiating an object with pulsed light;
A light receiving means for repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted by the light projecting means from the object;
The time difference is measured repeatedly by measuring the time difference between the pulse light projecting time that is the time when the light projecting means irradiates the pulse light and the pulse light receiving time that is the time when the light receiving means receives the reflected pulse light. A histogram creation means for creating a histogram of
Distance calculating means for calculating a distance to the object based on the maximum value of the histogram created by the histogram creating means;
Reliability calculation means for calculating the reliability of the histogram created by the histogram creation means;
A histogram creation stop means for causing the histogram creation means to stop creating the histogram when the reliability of the histogram calculated by the reliability calculation means is equal to or higher than a first threshold;
A non-measurable detection means that makes it impossible to calculate the distance by the distance calculation means when the reliability of the histogram calculated by the reliability calculation means is less than or equal to a second threshold;
Equipped with a,
The reliability calculation means includes a measurement number A of bins indicating the maximum value in the histogram generated by the histogram generation means, and a part of the remaining bins excluding the bin indicating the maximum value from all bins. An optical distance measuring device that calculates the reliability as A / N with respect to the average value N of the number of measurements .
前記信頼度算出手段は、前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、前記全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンの内の計測数の大きさが上位n位までのビンの平均値Nに対して(nは任意の整数)、前記信頼度をA/Nとして算出する、請求項7〜9のいずれか1項に記載の光学式測距装置。  The reliability calculation means includes the number A of measured bins indicating the maximum value in the histogram created by the histogram creating means, and the number of measurements in the remaining bins excluding the bin indicating the maximum value from all the bins. The optical system according to any one of claims 7 to 9, wherein the reliability is calculated as A / N with respect to an average value N of bins up to the top n-th place (n is an arbitrary integer). Distance measuring device. 前記信頼度算出手段は、前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、前記全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンの内の計測数の大きさが上位n位までのビンを除いたビンの平均値Nに対して(nは任意の整数)、前記信頼度をA/Nとして算出する、請求項7〜9のいずれか1項に記載の光学式測距装置。  The reliability calculation means includes the number A of measured bins indicating the maximum value in the histogram created by the histogram creating means, and the number of measurements in the remaining bins excluding the bin indicating the maximum value from all the bins. 10. The method according to claim 7, wherein the reliability is calculated as A / N with respect to an average value N of bins excluding bins with a size of the top n (n is an arbitrary integer). The optical distance measuring device described. 前記極大値を示すビンは隣接する複数のビンからなり、当該複数のビンの計測数の平均値を、前記極大値を示すビンの計測数Aとする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の光学式測距装置。 Bin indicating the maximum value of a plurality of bins adjacent, the measurement average number of the plurality of bins, and measuring the number A bottle showing the maximum value, any one of claims 1 to 11 The optical distance measuring device described in 1. 前記極大値を示す複数のビンを除いた残りのビンの計測数の平均値Nに対して、前記信頼度をA/Nとして算出する、請求項12に記載の光学式測距装置。The optical distance measuring device according to claim 12, wherein the reliability is calculated as A / N with respect to an average value N of the number of measurements of the remaining bins excluding a plurality of bins indicating the maximum value. 前記信頼度算出手段が算出する前記信頼度は、前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムの極大値の先鋭度を表わす値である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の光学式測距装置。 The optical measurement according to any one of claims 1 to 13 , wherein the reliability calculated by the reliability calculation means is a value representing a sharpness of a maximum value of the histogram created by the histogram creation means. Distance device. 前記信頼度算出手段は、前記ヒストグラム作成手段が作成した前記ヒストグラムにおける前記時間差の計測数が多いほど前記信頼度を大きく算出し、前記時間差の計測数が少ないほど前記信頼度を小さく算出する、請求項1〜14のいずれか1項に記載の光学式測距装置。 The reliability calculation means calculates the reliability larger as the number of measurement of the time difference in the histogram created by the histogram creation means is larger, and calculates the reliability smaller as the measurement number of the time difference is smaller. Item 15. The optical distance measuring device according to any one of Items 1 to 14 . 対象物へパルス光を繰り返し照射する工程と、
前記対象物から照射した前記パルス光の反射パルス光を繰り返し受光する工程と、
前記パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、前記反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、前記時間差のヒストグラムを作成する工程と、
作成した前記ヒストグラムの極大値に基づいて前記対象物までの距離を算出する工程と、
作成した前記ヒストグラムの信頼度を算出する工程と、
算出した前記ヒストグラムの信頼度が閾値以上である場合に、前記ヒストグラムの作成を停止する工程と、
を備え
作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビン及び前記全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンのいずれかの計測数の平均値Nに対して、前記信頼度をA/Nとして算出する、光学式測距方法。
A step of repeatedly irradiating an object with pulsed light;
Repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted from the object;
Repeatedly measuring a time difference between a pulsed light projecting time that is the time of irradiation of the pulsed light and a pulsed light receiving time that is the time of receiving the reflected pulsed light, and creating a histogram of the time difference;
Calculating the distance to the object based on the maximum value of the created histogram;
Calculating the reliability of the created histogram;
Stopping the creation of the histogram when the calculated reliability of the histogram is equal to or greater than a threshold;
Equipped with a,
With respect to the average value N of the number of measurements of any one of the bins indicating the local maximum value in the created histogram, all bins and the remaining bins excluding the bin indicating the local maximum from the bins, An optical distance measuring method for calculating the reliability as A / N.
対象物へパルス光を繰り返し照射する工程と、
前記対象物から照射した前記パルス光の反射パルス光を繰り返し受光する工程と、
前記パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、前記反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、前記時間差のヒストグラムを作成する工程と、
作成した前記ヒストグラムの極大値に基づいて前記対象物までの距離を算出する工程と、
作成した前記ヒストグラムの信頼度を算出する工程と、
算出した前記ヒストグラムの信頼度が閾値以下である場合に、距離の算出を不能であるとする工程と、
を備え
作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビン及び前記全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンのいずれかの計測数の平均値Nに対して、前記信頼度をA/Nとして算出する、光学式測距方法。
A step of repeatedly irradiating an object with pulsed light;
Repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted from the object;
Repeatedly measuring a time difference between a pulsed light projecting time that is the time of irradiation of the pulsed light and a pulsed light receiving time that is the time of receiving the reflected pulsed light, and creating a histogram of the time difference;
Calculating the distance to the object based on the maximum value of the created histogram;
Calculating the reliability of the created histogram;
A step of disabling the calculation of the distance when the calculated reliability of the histogram is equal to or less than a threshold;
Equipped with a,
With respect to the average value N of the number of measurements of any one of the bins indicating the local maximum value in the created histogram, all bins and the remaining bins excluding the bin indicating the local maximum from the bins, An optical distance measuring method for calculating the reliability as A / N.
対象物へパルス光を繰り返し照射する工程と、
前記対象物から照射した前記パルス光の反射パルス光を繰り返し受光する工程と、
前記パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、前記反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、前記時間差のヒストグラムを作成する工程と、
作成した前記ヒストグラムの極大値に基づいて前記対象物までの距離を算出する工程と、
作成した前記ヒストグラムの信頼度を算出する工程と、
算出した前記ヒストグラムの信頼度が第1の閾値以上である場合に、前記ヒストグラムの作成を停止する工程と、
算出した前記ヒストグラムの信頼度が第2の閾値以下である場合に、距離の算出を不能であるとする工程と、
を備え
作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビン及び前記全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンのいずれかの計測数の平均値Nに対して、前記信頼度をA/Nとして算出する、光学式測距方法。
A step of repeatedly irradiating an object with pulsed light;
Repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted from the object;
Repeatedly measuring a time difference between a pulsed light projecting time that is the time of irradiation of the pulsed light and a pulsed light receiving time that is the time of receiving the reflected pulsed light, and creating a histogram of the time difference;
Calculating the distance to the object based on the maximum value of the created histogram;
Calculating the reliability of the created histogram;
Stopping the creation of the histogram when the calculated reliability of the histogram is greater than or equal to a first threshold;
A step of disabling the calculation of the distance when the calculated reliability of the histogram is equal to or less than a second threshold;
Equipped with a,
With respect to the average value N of the number of measurements of any one of the bins indicating the local maximum value in the created histogram, all bins and the remaining bins excluding the bin indicating the local maximum from the bins, An optical distance measuring method for calculating the reliability as A / N.
対象物へパルス光を繰り返し照射する工程と、
前記対象物から照射した前記パルス光の反射パルス光を繰り返し受光する工程と、
前記パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、前記反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、前記時間差のヒストグラムを作成する工程と、
作成した前記ヒストグラムの極大値に基づいて前記対象物までの距離を算出する工程と、
作成した前記ヒストグラムの信頼度を算出する工程と、
算出した前記ヒストグラムの信頼度が閾値以上である場合に、前記ヒストグラムの作成を停止する工程と、
を備え
作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビン及び前記全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンのいずれかの計測数の平均値N、0.5≦α≦3、0.5≦β≦3、前記全てのビンの数nに対して、前記信頼度を、信頼度=(A−α・A 1/2 )/〔N+β・{(N/(n−1)} 1/2 〕として算出する、光学式測距方法。
A step of repeatedly irradiating an object with pulsed light;
Repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted from the object;
Repeatedly measuring a time difference between a pulsed light projecting time that is the time of irradiation of the pulsed light and a pulsed light receiving time that is the time of receiving the reflected pulsed light, and creating a histogram of the time difference;
Calculating the distance to the object based on the maximum value of the created histogram;
Calculating the reliability of the created histogram;
Stopping the creation of the histogram when the calculated reliability of the histogram is equal to or greater than a threshold;
Equipped with a,
The measured number A of bins indicating the maximum value in the generated histogram, the average value N of the measured numbers of any bin and the remaining bins excluding the bins indicating the maximum value from all the bins, 0.5 ≦ α ≦ 3, 0.5 ≦ β ≦ 3, and for the number n of all the bins, the reliability is expressed as reliability = (A−α · A 1/2 ) / [N + β · {(N / (N-1)} 1/2 ] is calculated as an optical distance measuring method.
対象物へパルス光を繰り返し照射する工程と、
前記対象物から照射した前記パルス光の反射パルス光を繰り返し受光する工程と、
前記パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、前記反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、前記時間差のヒストグラムを作成する工程と、
作成した前記ヒストグラムの極大値に基づいて前記対象物までの距離を算出する工程と、
作成した前記ヒストグラムの信頼度を算出する工程と、
算出した前記ヒストグラムの信頼度が閾値以下である場合に、距離の算出を不能であるとする工程と、
を備え
作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビン及び前記全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンのいずれかの計測数の平均値N、0.5≦α≦3、0.5≦β≦3、前記全てのビンの数nに対して、前記信頼度を、信頼度=(A−α・A 1/2 )/〔N+β・{(N/(n−1)} 1/2 〕として算出する、光学式測距方法。
A step of repeatedly irradiating an object with pulsed light;
Repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted from the object;
Repeatedly measuring a time difference between a pulsed light projecting time that is the time of irradiation of the pulsed light and a pulsed light receiving time that is the time of receiving the reflected pulsed light, and creating a histogram of the time difference;
Calculating the distance to the object based on the maximum value of the created histogram;
Calculating the reliability of the created histogram;
A step of disabling the calculation of the distance when the calculated reliability of the histogram is equal to or less than a threshold;
Equipped with a,
The measured number A of bins indicating the maximum value in the generated histogram, the average value N of the measured numbers of any bin and the remaining bins excluding the bins indicating the maximum value from all the bins, 0.5 ≦ α ≦ 3, 0.5 ≦ β ≦ 3, and for the number n of all the bins, the reliability is expressed as reliability = (A−α · A 1/2 ) / [N + β · {(N / (N-1)} 1/2 ] is calculated as an optical distance measuring method.
対象物へパルス光を繰り返し照射する工程と、
前記対象物から照射した前記パルス光の反射パルス光を繰り返し受光する工程と、
前記パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、前記反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、前記時間差のヒストグラムを作成する工程と、
作成した前記ヒストグラムの極大値に基づいて前記対象物までの距離を算出する工程と、
作成した前記ヒストグラムの信頼度を算出する工程と、
算出した前記ヒストグラムの信頼度が第1の閾値以上である場合に、前記ヒストグラムの作成を停止する工程と、
算出した前記ヒストグラムの信頼度が第2の閾値以下である場合に、距離の算出を不能であるとする工程と、
を備え
作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビン及び前記全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンのいずれかの計測数の平均値N、0.5≦α≦3、0.5≦β≦3、前記全てのビンの数nに対して、前記信頼度を、信頼度=(A−α・A 1/2 )/〔N+β・{(N/(n−1)} 1/2 〕として算出する、光学式測距方法。
A step of repeatedly irradiating an object with pulsed light;
Repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted from the object;
Repeatedly measuring a time difference between a pulsed light projecting time that is the time of irradiation of the pulsed light and a pulsed light receiving time that is the time of receiving the reflected pulsed light, and creating a histogram of the time difference;
Calculating the distance to the object based on the maximum value of the created histogram;
Calculating the reliability of the created histogram;
Stopping the creation of the histogram when the calculated reliability of the histogram is greater than or equal to a first threshold;
A step of disabling the calculation of the distance when the calculated reliability of the histogram is equal to or less than a second threshold;
Equipped with a,
The measured number A of bins indicating the maximum value in the generated histogram, the average value N of the measured numbers of any bin and the remaining bins excluding the bins indicating the maximum value from all the bins, 0.5 ≦ α ≦ 3, 0.5 ≦ β ≦ 3, and for the number n of all the bins, the reliability is expressed as reliability = (A−α · A 1/2 ) / [N + β · {(N / (N-1)} 1/2 ] is calculated as an optical distance measuring method.
対象物へパルス光を繰り返し照射する工程と、
前記対象物から照射した前記パルス光の反射パルス光を繰り返し受光する工程と、
前記パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、前記反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、前記時間差のヒストグラムを作成する工程と、
作成した前記ヒストグラムの極大値に基づいて前記対象物までの距離を算出する工程と、
作成した前記ヒストグラムの信頼度を算出する工程と、
算出した前記ヒストグラムの信頼度が閾値以上である場合に、前記ヒストグラムの作成を停止する工程と、
を備え
作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンの内の一部のビンの計測数の平均値Nに対して、前記信頼度をA/Nとして算出する、光学式測距方法。
A step of repeatedly irradiating an object with pulsed light;
Repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted from the object;
Repeatedly measuring a time difference between a pulsed light projecting time that is the time of irradiation of the pulsed light and a pulsed light receiving time that is the time of receiving the reflected pulsed light, and creating a histogram of the time difference;
Calculating the distance to the object based on the maximum value of the created histogram;
Calculating the reliability of the created histogram;
Stopping the creation of the histogram when the calculated reliability of the histogram is equal to or greater than a threshold;
Equipped with a,
For the measurement number A of bins indicating the maximum value in the created histogram, the average value N of the measurement numbers of some of the remaining bins excluding the bins indicating the maximum value from all bins, An optical distance measuring method for calculating reliability as A / N.
対象物へパルス光を繰り返し照射する工程と、
前記対象物から照射した前記パルス光の反射パルス光を繰り返し受光する工程と、
前記パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、前記反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、前記時間差のヒストグラムを作成する工程と、
作成した前記ヒストグラムの極大値に基づいて前記対象物までの距離を算出する工程と、
作成した前記ヒストグラムの信頼度を算出する工程と、
算出した前記ヒストグラムの信頼度が閾値以下である場合に、距離の算出を不能であるとする工程と、
を備え
作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンの内の一部のビンの計測数の平均値Nに対して、前記信頼度をA/Nとして算出する、光学式測距方法。
A step of repeatedly irradiating an object with pulsed light;
Repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted from the object;
Repeatedly measuring a time difference between a pulsed light projecting time that is the time of irradiation of the pulsed light and a pulsed light receiving time that is the time of receiving the reflected pulsed light, and creating a histogram of the time difference;
Calculating the distance to the object based on the maximum value of the created histogram;
Calculating the reliability of the created histogram;
A step of disabling the calculation of the distance when the calculated reliability of the histogram is equal to or less than a threshold;
Equipped with a,
For the measurement number A of bins indicating the maximum value in the created histogram, the average value N of the measurement numbers of some of the remaining bins excluding the bins indicating the maximum value from all bins, An optical distance measuring method for calculating reliability as A / N.
対象物へパルス光を繰り返し照射する工程と、
前記対象物から照射した前記パルス光の反射パルス光を繰り返し受光する工程と、
前記パルス光を照射した時刻であるパルス光投光時間と、前記反射パルス光を受光した時刻であるパルス光受光時間との時間差を繰り返し計測して、前記時間差のヒストグラムを作成する工程と、
作成した前記ヒストグラムの極大値に基づいて前記対象物までの距離を算出する工程と、
作成した前記ヒストグラムの信頼度を算出する工程と、
算出した前記ヒストグラムの信頼度が第1の閾値以上である場合に、前記ヒストグラムの作成を停止する工程と、
算出した前記ヒストグラムの信頼度が第2の閾値以下である場合に、距離の算出を不能であるとする工程と、
を備え
作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンの内の一部のビンの計測数の平均値Nに対して、前記信頼度をA/Nとして算出する、光学式測距方法。
A step of repeatedly irradiating an object with pulsed light;
Repeatedly receiving reflected pulsed light of the pulsed light emitted from the object;
Repeatedly measuring a time difference between a pulsed light projecting time that is the time of irradiation of the pulsed light and a pulsed light receiving time that is the time of receiving the reflected pulsed light, and creating a histogram of the time difference;
Calculating the distance to the object based on the maximum value of the created histogram;
Calculating the reliability of the created histogram;
Stopping the creation of the histogram when the calculated reliability of the histogram is greater than or equal to a first threshold;
A step of disabling the calculation of the distance when the calculated reliability of the histogram is equal to or less than a second threshold;
Equipped with a,
For the measurement number A of bins indicating the maximum value in the created histogram, the average value N of the measurement numbers of some of the remaining bins excluding the bins indicating the maximum value from all bins, An optical distance measuring method for calculating reliability as A / N.
作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、前記全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンの内の計測数の大きさが上位n位までのビンの平均値Nに対して(nは任意の整数)、前記信頼度をA/Nとして算出する、請求項22〜24のいずれか1項に記載の光学式測距方法。  The number A of bins indicating the maximum value in the created histogram, and the average value of bins where the size of the number of the remaining bins excluding the bins indicating the maximum value from all the bins is the top n The optical ranging method according to any one of claims 22 to 24, wherein the reliability is calculated as A / N with respect to N (n is an arbitrary integer). 作成した前記ヒストグラムにおける極大値を示すビンの計測数A、前記全てのビンから前記極大値を示すビンを除いた残りのビンの内の計測数の大きさが上位n位までのビンを除いたビンの平均値Nに対して(nは任意の整数)、前記信頼度をA/Nとして算出する、請求項22〜24のいずれか1項に記載の光学式測距方法。  The number A of bins indicating the maximum value in the created histogram, and the bins where the number of measurement numbers in the remaining bins excluding the bins indicating the maximum value from all the bins are excluded to the top nth. The optical distance measuring method according to any one of claims 22 to 24, wherein the reliability is calculated as A / N with respect to an average value N of bins (n is an arbitrary integer). 前記極大値を示すビンは隣接する複数のビンからなり、当該複数のビンの計測数の平均値を、前記極大値を示すビンの計測数Aとする、請求項16〜26のいずれか1項に記載の光学式測距方法。 27. The bin according to any one of claims 16 to 26 , wherein the bin indicating the maximum value includes a plurality of adjacent bins, and an average value of the number of measurements of the plurality of bins is defined as a measurement number A of the bin indicating the maximum value. The optical distance measuring method described in 1. 前記極大値を示す複数のビンを除いた残りのビンの計測数の平均値Nに対して、前記信頼度をA/Nとして算出する、請求項27に記載の光学式測距方法。28. The optical distance measuring method according to claim 27, wherein the reliability is calculated as A / N with respect to an average value N of the number of measurements of the remaining bins excluding a plurality of bins indicating the maximum value. 算出する前記信頼度は、作成した前記ヒストグラムの極大値の先鋭度を表わす値である、請求項16〜28のいずれか1項に記載の光学式測距方法。 The optical distance measuring method according to any one of claims 16 to 28 , wherein the reliability calculated is a value representing a sharpness of a maximum value of the created histogram. 作成した前記ヒストグラムにおける前記時間差の計測数が多いほど前記信頼度を大きく算出し、前記時間差の計測数が少ないほど前記信頼度を小さく算出する、請求項16〜29のいずれか1項に記載の光学式測距方法。 30. The reliability according to any one of claims 16 to 29 , wherein the greater the number of measurements of the time difference in the created histogram, the greater the reliability, and the smaller the number of measurements of the time difference, the smaller the reliability. Optical ranging method.
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