JP6590444B2 - Object detection device - Google Patents
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Description
本発明は、レーザダイオードから光を投光し、その反射光を受光素子で受光した結果に基づいて対象物を検出する物体検出装置に関する。 The present invention relates to an object detection apparatus that detects an object based on a result of projecting light from a laser diode and receiving light reflected by a light receiving element.
たとえば、車載用のレーザレーダのような物体検出装置は、光源であるレーザダイオードから光を投光し、その反射光を受光素子で受光した結果に基づいて対象物の有無を検出する。また、レーザダイオードから光を発して、対象物からの反射光を受光素子で受光するまでの時間に基づいて、対象物までの距離を検出する物体検出装置もある。 For example, an object detection device such as a vehicle-mounted laser radar projects light from a laser diode that is a light source, and detects the presence or absence of an object based on a result of receiving the reflected light by a light receiving element. There is also an object detection device that detects a distance to an object based on a time from emitting light from a laser diode to receiving reflected light from the object by a light receiving element.
対象物の検出範囲を拡大したり検出精度を向上させたりするため、特許文献1〜3に記載されている車載用のレーザレーダ装置では、複数のレーザダイオードが光源として用いられている。また、特許文献4〜6のような車両以外の分野の装置でも、複数のレーザダイオードが光源として用いられている。特許文献2では、複数のレーザダイオードのそれぞれに対して、各レーザダイオードを発光させるためのエネルギーを蓄えておく蓄電部(キャパシタ)が1対1で設けられている。
In order to expand the detection range of an object or improve the detection accuracy, the on-vehicle laser radar devices described in
従来のように、複数のレーザダイオードに対して蓄電部を1対1で接続した場合、蓄電部とこの周辺の部品点数が多くなり、電気回路が複雑になる。対して、共通(たとえば単一)の蓄電部から複数のレーザダイオードに対して電力を順次供給する場合、蓄電部の電力で1つのレーザダイオードを発光させた後、蓄電部を充電しなければ、次のレーザダイオードを発光させることができず、発光周期(発光の間隔)が長くなる。 When the power storage unit is connected to a plurality of laser diodes on a one-to-one basis as in the prior art, the number of parts in the power storage unit and its periphery increases, and the electrical circuit becomes complicated. On the other hand, when power is sequentially supplied to a plurality of laser diodes from a common (for example, a single) power storage unit, after one laser diode emits light with the power of the power storage unit, the power storage unit is not charged. The next laser diode cannot emit light, and the light emission period (light emission interval) becomes longer.
本発明の課題は、電気回路の簡素化と発光周期の短縮化を実現することができる物体検出装置を提供することである。 The subject of this invention is providing the object detection apparatus which can implement | achieve simplification of an electric circuit and shortening of a light emission period.
本発明による物体検出装置は、複数のレーザダイオードと、レーザダイオードの電力源である蓄電部と、複数のレーザダイオードのうち、発光させるレーザダイオードを選択するための発光選択部と、レーザダイオードから投光された光の対象物による反射光を受光する受光素子と、蓄電部の充電と発光選択部により選択されたレーザダイオードの発光とを繰り返し、受光素子から出力される受光信号に基づいて対象物を検出する制御部とを備える。そして、複数のレーザダイオードと、発光選択部と、複数のレーザダイオードに共通の蓄電部とから成るレーザダイオードモジュールを複数設け、複数のレーザダイオードモジュールのうち、一方のレーザダイオードモジュールにおけるいずれかのレーザダイオードの発光動作が、他方のレーザダイオードモジュールにおけるレーザダイオードの非発光期間内に行われるようにしている。 An object detection apparatus according to the present invention includes a plurality of laser diodes, a power storage unit that is a power source of the laser diode, a light emission selection unit for selecting a laser diode to emit light from the plurality of laser diodes, and a laser diode. The light receiving element that receives the reflected light from the object of the emitted light, the charging of the power storage unit, and the light emission of the laser diode selected by the light emission selecting unit are repeated, and the object is based on the light reception signal output from the light receiving element And a control unit for detecting. A plurality of laser diode modules each including a plurality of laser diodes, a light emission selection unit, and a power storage unit common to the plurality of laser diodes are provided, and one of the plurality of laser diode modules is one of the laser diode modules. The light emission operation of the diode is performed within the non-light emission period of the laser diode in the other laser diode module.
上記によると、複数のレーザダイオードと発光選択部と共通の蓄電部とからレーザダイオードモジュールを構成している。このため、発光選択部により選択されたレーザダイオードに共通(たとえば単一)の蓄電部から電力を供給して、レーザダイオードを順次発光させることにより、蓄電部とこの周辺の部品点数を少なくして、電気回路を簡素化することが可能となる。また、複数のレーザダイオードモジュールを設けて、そのうち一方のレーザダイオードモジュールにおけるいずれかのレーザダイオードの発光動作が、他方のレーザダイオードモジュールにおけるレーザダイオードの非発光期間内に行われる。このため、たとえば、他方のレーザダイオードモジュールにおいて、蓄電部を充電しているため、レーザダイオードを発光させることができなくても、一方のレーザダイオードモジュールにおいて、蓄電部の電力によりいずれかのレーザダイオードを発光させることができる。つまり、一方のレーザダイオードモジュールで発光動作が行われているときに、他方のレーザダイオードモジュールで充電動作ができるので、物体検出装置として発光周期を短縮化することが可能となる。 According to the above, a laser diode module is composed of a plurality of laser diodes, a light emission selection unit, and a common power storage unit. For this reason, by supplying electric power from a common (for example, single) power storage unit to the laser diode selected by the light emission selection unit and causing the laser diode to emit light sequentially, the number of parts in the power storage unit and the surrounding area can be reduced. The electric circuit can be simplified. Also, a plurality of laser diode modules are provided, and one of the laser diode modules emits light during the non-light emission period of the laser diode in the other laser diode module. For this reason, for example, since the power storage unit is charged in the other laser diode module, even if the laser diode cannot emit light, one of the laser diodes is powered by the power of the power storage unit in one laser diode module. Can emit light. In other words, when the light emitting operation is performed by one laser diode module, the other laser diode module can perform the charging operation, so that the light emitting cycle can be shortened as the object detecting device.
本発明において、各レーザダイオードモジュールでは、蓄電部に1回の充電で蓄電された電力により、1つのレーザダイオードが発光可能であってもよい。 In the present invention, in each laser diode module, one laser diode may be able to emit light by electric power stored in the power storage unit by one charge.
また、本発明において、一方のレーザダイオードモジュールにおけるいずれかのレーザダイオードの発光動作は、他方のレーザダイオードモジュールにおける蓄電部の充電期間内に行われてもよい。 In the present invention, the light emitting operation of one of the laser diodes in one laser diode module may be performed within the charging period of the power storage unit in the other laser diode module.
また、本発明において、各レーザダイオードモジュールでは、蓄電部の充電期間を、各レーザダイオードの発光期間より長くし、蓄電部の充電完了後に、いずれかのレーザダイオードの発光動作を即座に開始してもよい。 Further, in the present invention, in each laser diode module, the charging period of the power storage unit is set longer than the light emitting period of each laser diode, and after the charging of the power storage unit is completed, the light emitting operation of any laser diode is started immediately. Also good.
さらに、本発明において、一方のレーザダイオードモジュールにおける蓄電部の充電期間中に、他方のレーザダイオードモジュールにおける蓄電部の充電を開始してもよい。 Further, in the present invention, charging of the power storage unit in the other laser diode module may be started during the charging period of the power storage unit in one laser diode module.
本発明によれば、電気回路の簡素化と発光周期の短縮化を実現することができる物体検出装置を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the object detection apparatus which can implement | achieve simplification of an electrical circuit and shortening of a light emission period.
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
まず、実施形態の物体検出装置100の電気的構成を、図1〜図3を参照しながら説明する。
First, an electrical configuration of the
図1は、物体検出装置100の電気的構成図である。物体検出装置100は、車載用のレーザレーダである。制御部1は、CPUなどから成り、物体検出装置100の各部の動作を制御する。
FIG. 1 is an electrical configuration diagram of the
LD(レーザダイオード)モジュール2A、2Bは2つ設けられている。各LDモジュール2A、2Bはパッケージ化されている。各LDモジュール2A、2Bには、LD(レーザダイオード)、キャパシタ、およびスイッチング素子が含まれている。
Two LD (laser diode)
図2は、LDモジュール2A、2Bの回路構成図である。LDモジュール2Aには、4つのLDA−1、LDA−2、LDA−3、LDA−4が設けられている。LDモジュール2Bには、4つのLDB−1、LDB−2、LDB−3、LDB−4が設けられている。これら各LDは、高出力光パルスを発する光源である。LDモジュール2Aには、LDA−1、LDA−2、LDA−3、LDA−4に対して共通(単一)のキャパシタCAが電力源として設けられている。LDモジュール2Bには、LDB−1、LDB−2、LDB−3、LDB−4に対して共通(単一)のキャパシタCBが電力源として設けられている。キャパシタCA、CBは、本発明の「蓄電部」の一例である。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the
LDモジュール2Aには、4つのLDA−1、LDA−2、LDA−3、LDA−4に1対1で対応するように、4つのスイッチング素子QA−1、QA−2、QA−3、QA−4が設けられている。LDモジュール2Bには、4つのLDB−1、LDB−2、LDB−3、LDB−4に1対1で対応するように、4つのスイッチング素子QB−1、QB−2、QB−3、QB−4が設けられている。各スイッチング素子Qは、MOS−FETから成る。
The
各スイッチング素子Qのソースは、対応するLDのアノードに接続されている。各スイッチング素子Qのドレインは、キャパシタCA、CBの一端に接続されている。キャパシタCAの一端は、充電回路3(図1)に含まれる電源端子VLD1に接続されている。キャパシタCBの一端は、充電回路3に含まれる電源端子VLD2に接続されている。電源端子VLD1と電源端子VLD2とは独立しており、各LDモジュール2A、2BのキャパシタCA、CBは、それぞれの電源端子VLD1、VLD2から個別に充電される。すなわち、図1の充電回路3には、独立した2つの充電系統が備わっている。キャパシタCA、CBの他端は、接地されている。各LDのカソードも接地されている。各スイッチング素子Qのゲートは、図1の制御部1に接続されている(図示省略)。
The source of each switching element Q is connected to the anode of the corresponding LD. The drain of each switching element Q is connected to one end of capacitors C A and C B. One end of the capacitor C A is connected to a power supply terminal V LD1 included in the charging circuit 3 (Figure 1). One end of the capacitor C B is connected to a power supply terminal V LD2 included in the
制御部1から各スイッチング素子Q(図2)のゲートにオン信号が入力されることで、各スイッチング素子Qがオンし、対応するLDにキャパシタCA、CBから電流が流れて、該LDが発光する。制御部1は、各スイッチング素子Qをオン・オフすることで、発光させるLDを選択する。スイッチング素子Qは、本発明の「発光選択部」の一例である。
When the ON signal is input from the
図1の充電回路3は、各LDモジュール2A、2BのキャパシタCA、CB(図2)を充電する。充電回路3による1回の充電でキャパシタCAに蓄電された電力により、LDモジュール2Aの1つのLDが発光可能となる。充電回路3による1回の充電でキャパシタCBに蓄電された電力により、LDモジュール2Bの1つのLDが発光可能となる。制御部1は、LDモジュール2A、2Bの各LDを発光させて、人や物体などの対象物に光を投射する。
The charging
図1のモータ4cは、後述する光偏向器4(図5など)の駆動源である。モータ駆動回路5は、モータ4cを駆動して回転させる。エンコーダ6は、モータ4cの回転状態(角度や回転数など)を検出する。制御部1は、モータ駆動回路5によりモータ4cを回転させて、光偏向器4の動作を制御する。また、制御部1は、エンコーダ6の出力に基づいて、光偏向器4の動作状態(動作量や動作位置など)を検出する。
The
PD(フォトダイオード)モジュール7はパッケージ化されている。PDモジュール7には、PD、TIA(トランスインピーダンスアンプ)、MUX(マルチプレクサ)、およびVGA(可変ゲインアンプ)が含まれている。
The PD (photodiode)
図3は、PDモジュール7の回路構成図である。PDモジュール7には、32個のPD1〜PD32とTIA1〜TIA32がそれぞれ設けられている。図3では、PD2〜PD31とTIA2〜TIA31の図示を省略している。PD1〜PD32とTIA1〜TIA32は、1対1で対応するように設けられている。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of the
各PD1〜PD32は、アバランシェフォトダイオードから成る受光素子である。各PD1〜PD32のアノードは、図1の昇圧回路9の電源端子VPDに接続されている。各PD1〜PD32のカソードは、対応するTIA1〜TIA32の入力端に接続されている。各TIA1〜TIA32には、抵抗(符号省略)が並列に接続されている。各TIA1〜TIA32は、対応するPD1〜PD32から出力される電流信号を電圧信号に変換する。
Each of PD 1 to PD 32 is a light receiving element formed of an avalanche photodiode. The anodes of the PD 1 to PD 32 are connected to the power supply terminal V PD of the
各TIA1〜TIA32の出力端は、単一のMUXに接続されている。また、MUXには、4つのVGA1〜VGA4の入力端が接続されている。各VGA1〜VGA4には、抵抗(符号省略)が並列に接続されている。各VGA1〜VGA4の出力端は、4つのADC(アナログデジタルコンバータ)81〜ADC84の入力端にそれぞれ接続されている。各ADC81〜ADC84の出力端は、図1の制御部1に接続されている。
The output end of each TIA 1 -TIA 32 is connected to a single MUX. Also, four VGA 1 to VGA 4 input terminals are connected to the MUX. Each of the VGA 1 to VGA 4 is connected in parallel with a resistor (not shown). The output terminals of the VGA 1 to VGA 4 are connected to the input terminals of four ADCs (analog / digital converters) 8 1 to
MUXは、PD、TIA、およびVGAの各部の動作を制御したり、各TIAから入力された電圧信号を処理したりする。各VGAは、MUXから出力される信号を増幅する。各ADC8は、各VGAから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して、制御部1へ出力する。図1の昇圧回路9は、フォトダイオードの動作に必要な昇圧された電圧を、PDモジュール7の各PDに供給する。
The MUX controls the operation of each part of the PD, TIA, and VGA, and processes the voltage signal input from each TIA. Each VGA amplifies the signal output from the MUX. Each
制御部1は、LDモジュール2A、2BのLDを発光させることにより、対象物で反射された光をPDモジュール7のPDにより受光する。そして、制御部1は、その受光状態に応じてPDから出力される受光信号を、PDモジュール7のTIAおよびVGAにより信号処理する。さらに、制御部1は、PDモジュール7から出力されるアナログの受光信号を、ADC8によりデジタルの受光信号に変換し、該デジタルの受光信号に基づいて、対象物の有無を検出する。また、制御部1は、LDから光を発して、対象物での反射光をPDで受光するまでの時間を算出し、該時間に基づいて対象物までの距離を検出する。
The
記憶部10は、揮発性や不揮発性のメモリから成る。記憶部10には、制御部1が物体検出装置100の各部を制御するための情報や、対象物を検出するための情報などが記憶されている。インタフェイス11は、イーサネット(登録商標)などの通信回路から成る。制御部1は、車両に搭載されたECU(電子制御装置)に対して、インタフェイス11により対象物に関する情報を送受信したり、各種制御情報を送受信したりする。
The
次に、物体検出装置100の構造および機能について、図4〜図7を参照しながら説明する。
Next, the structure and function of the
図4は、物体検出装置100の外観を示した斜視図である。図5は、物体検出装置100の内部に備わる光学系を示した斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing the appearance of the
図5に示すように、物体検出装置100のケース12は、正面視が矩形状の箱体である。ケース12の開口部12aは、図4に示すように透光カバー13で覆われる。透光カバー13は、所定の厚みのドーム状に形成されている。
As shown in FIG. 5, the
ケース12と透光カバー13で囲まれた内部空間には、図5に示すような物体検出装置100の光学系と、図1に示した物体検出装置100の電気系が収納されている(図5では、電気系の図示省略)。図4の透光カバー13は、ケース12の内外に対して光を透過させる。
The internal space surrounded by the
物体検出装置100は、たとえば、透光カバー13が車両の前方、後方、または左右側方を向くように、車両の前部、後部、または左右側部に設置される。その際、図5に示すように、ケース12の短辺方向が上下方向Zを向くように、物体検出装置100は車両に設置される。
The
図5に示すように、ケース12などの内部空間に収納された光学系は、LDモジュール2A、2B、投光レンズ14A、14B、光偏向器4、反射ミラー15、17、受光レンズ16、およびPDモジュール7から成る。
As shown in FIG. 5, the optical system housed in the internal space such as the
そのうち、LDモジュール2A、2B、投光レンズ14A、14B、および光偏向器4は、投射光学系である。また、光偏向器4、反射ミラー15、17、受光レンズ16、およびPDモジュール7は、受光光学系である。
Among them, the
図6は、LDモジュール2A、2Bの詳細を示した図である。図6では、(a)に示すF部の拡大図を(b)に示している。
FIG. 6 is a diagram showing details of the
図6(a)などに示すように、各LDモジュール2A、2Bは、厚みの薄い直方体状に形成されている。各LDモジュール2A、2Bの一側面2cには、図6(b)に示すように、4つのLDの発光部分が上下方向Zに1列に配列されている。各LDは、第1方向(上下方向)Zに第1角度θ1で拡がり、かつ第1方向Zに対して垂直な第2方向Yに第1角度θ1より広い第2角度θ2で拡がるように光(高出力光パルス)を発する。
As shown in FIG. 6A and the like, each of the
図7は、図5のLDモジュール2A、2Bと投光レンズ14A、14Bの拡大斜視図である。LDモジュール2A、2Bは、1枚の基板21の両面に分かれて実装されている。詳しくは、基板21の表面(ケース12の開口部12a側)21aにLDモジュール2Aが実装され、基板21の裏面(ケース12の内奥側)21bにLDモジュール2Bが実装されている。
FIG. 7 is an enlarged perspective view of the
LDの発光部分を露出させた各LDモジュール2A、2Bの一側面2cは、基板21の一側面21cと面一になっている。これにより、LDモジュール2A、2BのLDから発せられた光が、基板21に遮られなくなる。
One
図5に示すように、基板21は、基板21の表面21aとLDモジュール2Aの一側面2cとの境界線、および基板21の裏面21bとLDモジュール2Bの一側面2cとの境界線が、上下方向(第1方向Z)となるように、ケース12内に固定されている。各LDモジュール2A、2BのLDは、第1方向Zに配列されている。LDモジュール2A、2Bは、基板21を挟んで第2方向Yに並んでいる。また、LDモジュール2AよりLDモジュール2Bの方が、上方に配置されかつケース12の内奥側に配置されている。各LDモジュール2A、2BのLDの発光部分も同様に配置されている。
As shown in FIG. 5, the
各LDモジュール2A、2Bの前方(発光方向X側)には、投光レンズ14A、14BがLDモジュール2A、2Bに対応して配置されている。投光レンズ14A、14Bは、LDモジュール2A、2Bの各LDから発せられた光の拡がりを調整する。
In front of the
LDモジュール2Aの各LDから発せられた光は、投光レンズ14Aにより拡がりを調整される。また、LDモジュール2Bの各LDから発せられた光は、投光レンズ14Bにより拡がりを調整される。
The spread of the light emitted from each LD of the
図5に示す光偏向器4は、モータ4cと投光ミラー4aと受光ミラー4bとから成る。モータ4cは基板22上に実装されている。投光ミラー4aと受光ミラー4bは、両面ミラーから成る。
The
基板22は、モータ4cの回転軸(図示せず)がZ方向と平行になるように、ケース12内に固定されている。モータ4cの回転軸の一端部(図5で上側の端部)には、投光ミラー4aが連結されている。モータ4cの回転軸の他端部(図5で下側の端部)には、受光ミラー4bが連結されている。このため、モータ4cの回転軸に連動して、各ミラー4a、4bは回転する。
The
図5に短い1点鎖線の矢印で示すように、LDモジュール2AのLDから発せられた光は、投光レンズ14Aにより拡がりを調整された後、光偏向器4の投光ミラー4aにより偏向されて、透光カバー13(図4)を透過し、対象物に照射される。また、図5に長い1点鎖線の矢印で示すように、LDモジュール2BのLDから発せられた光は、投光レンズ14Bにより拡がりを調整された後、投光ミラー4aにより偏向されて、透光カバー13を透過し、対象物に照射される。
As indicated by a short dashed line arrow in FIG. 5, the light emitted from the LD of the
それらの際、モータ4cが回転して、投光ミラー4aの角度(向き)が変化することで、LDから発せられた光が透光カバー13の外方のXY平面(水平面)内の所定角度の範囲で走査される。また、LDモジュール2AのLDから発せられた光は、透光カバー13の基準点が属するXY平面から下側(地面側)の所定角度の範囲に投光される。LDモジュール2BのLDから発せられた光は、透光カバー13の基準点が属するXY平面から上側(空側)の所定角度の範囲に投光される。
At that time, the
ケース12の開口部12a近傍の基板21の下方には、反射ミラー15が配置されている。反射ミラー15とともにY方向へ並ぶように、ケース12の内奥には、受光レンズ16と反射ミラー17が順に配置されている。受光レンズ16は、集光レンズから成る。反射ミラー15、17と受光レンズ16は、ケース12に固定されている。
A
また、ケース12内の光偏向器4より内奥には、基板23が配置されている。基板23は、ケース12に固定されている。基板23の反射ミラー17側を向いた板面には、PDモジュール7が実装されている。PDモジュール7には、前述したPDなどが含まれている(図1)。
In addition, a
上述したように、投射光学系2A、2B、14A、14B、4、4aにより投射されて、透光カバー13を透過した光は、人や物体などの対象物で反射される。そして、その反射光は、透光カバー13を透過した後、図5に2点鎖線の矢印で示すように、光偏向器4の受光ミラー4bで反射し、さらに反射ミラー15で反射して、受光レンズ16に入射する。その際、モータ4cが回転して、受光ミラー4bの角度(向き)が変化することで、透光カバー13の外方のXY平面(水平面)内の所定角度の範囲で対象物による反射光が受光ミラー4bにより受光される。
As described above, the light projected by the projection
ミラー4b、15を経由して受光レンズ16に入射した反射光は、図5に破線の矢印で示すように、受光レンズ16で集光された後、反射ミラー17で反射して、PDモジュール7のPDにより受光される。そして、その受光状態に応じてPDから出力される受光信号を、PDモジュール7やADC8で信号処理した後、該受光信号に基づいて、制御部1が対象物の有無を検出したり、対象物までの距離を算出したりする。
The reflected light that has entered the
次に、物体検出装置100のLDモジュール2A、2BとPDモジュール7の対応関係および動作タイミングについて、図8を参照しながら説明する。
Next, the correspondence between the
図8は、LDモジュール2A、2BとPDモジュール7の動作タイミングを示した図である。図8において、横方向は時間を表し、縦方向は各素子を表している。斜め格子の長方形は、キャパシタCA、CBが充電される期間を表している。右下り斜線の長方形は、レーザダイオードLDA−1〜LDA−4、LDB−1〜LDB−4が発光動作を行う期間を表している。右上り斜線の長方形は、フォトダイオードPD1〜PD32が受光動作を行う期間を表している。
FIG. 8 is a diagram showing the operation timing of the
LDモジュール2BのLDB−1から発せられた光の反射光は、PDモジュール7のPD1およびPD2により受光される。また、LDB−2から発せられた光の反射光は、PD3およびPD4により受光される。また、LDB−3から発せられた光の反射光は、PD5およびPD6により受光される。さらに、LDB−4から発せられた光の反射光は、PD7〜PD12により受光される。
The reflected light of the light emitted from LD B-1 of
LDモジュール2AのLDA−1から発せられた光の反射光は、PDモジュール7のPD13〜PD20により受光される。また、LDA−2から発せられた光の反射光は、PD21〜PD26により受光される。また、LDA−3から発せられた光の反射光は、PD27〜PD30により受光される。さらに、LDA−4から発せられた光の反射光は、PD31およびPD32により受光される。
The reflected light of the light emitted from the LD A-1 of the
各LDモジュール2A、2BのLDA−1〜LDA−4、LDB−1〜LDB−4は、所定の順で発光する。また、LDモジュール2AのLDA−1〜LDA−4とLDモジュール2BのLDB−1〜LDB−4とは、交互に発光する。LDA−1〜LDA−4のうちの1つのLDの発光により、キャパシタCAの電荷が放電し、LDB−1〜LDB−4のうちの1つのLDの発光により、キャパシタCBの電荷が放電する。
Each LD module 2A, 2B LD A-1 ~LD A-4, LD B-1 ~LD B-4 of emits light at a predetermined order. Further, the LD A-1 to Ld of the A-4 and
各LDモジュール2A、2Bにおいて、キャパシタCA、CBの電力によりいずれかのLDA−1〜LDA−4、LDB−1〜LDB−4が発光した後、キャパシタCA、CBが充電される。つまり、各LDモジュール2A、2Bでは、キャパシタCA、CBの充電と、いずれかのLDA−1〜LDA−4、LDB−1〜LDB−4の発光とが繰り返し行われる。
Each
制御部1は、LDモジュール2A、2Bを制御して、発光させるLDを切り替える。また、制御部1は、PDモジュール7を制御して、受光させるPDを切り替える。
The
LDモジュール2Bにおいて、キャパシタCBの充電期間中は、LDB−1〜LDB−4の発光動作とPD1〜PD12の受光動作はできない。また、LDモジュール2Aにおいて、キャパシタCAの充電期間中は、LDA−1〜LDA−4の発光動作とPD13〜PD32の受光動作はできない。
In the
LDモジュール2BにおけるいずれかのLDB−1〜LDB−4の発光動作は、LDモジュール2AにおけるLDA−1〜LDA−4の非発光期間内で、かつLDモジュール2AにおけるキャパシタCAの充電期間内に行われる。また、LDモジュール2AにおけるいずれかのLDA−1〜LDA−4の発光動作は、LDモジュール2BにおけるLDB−1〜LDB−4の非発光期間内で、かつLDモジュール2BにおけるキャパシタCBの充電期間内に行われる。
Light emitting operation of one of LD B-1 ~LD B-4 in the
各LDモジュール2A、2BのいずれかのLDA−1〜LDA−4、LDB−1〜LDB−4の発光期間では、対応するPD1〜PD32が受光動作を行う。
In the light emission period of each of the
各LDモジュール2A、2Bにおいて、キャパシタCA、CBの充電期間は、LDA−1〜LDA−4、LDB−1〜LDB−4の発光期間より長い。また、各LDモジュール2A、2Bにおいて、キャパシタCA、CBの充電完了後に、いずれかのLDA−1〜LDA−4、LDB−1〜LDB−4の発光が即座に開始される。
In each of the
さらに、LDモジュール2BにおけるキャパシタCBの充電期間中に、LDモジュール2AにおけるキャパシタCAの充電が開始される。また、LDモジュール2AにおけるキャパシタCAの充電期間中に、LDモジュール2BにおけるキャパシタCBの充電が開始される。
Further, during the charging period of the capacitor C B in
以上の実施形態によると、複数のLDとスイッチング素子Qと共通(単一)のキャパシタCA、CBとからLDモジュール2A、2Bが構成されている。このため、スイッチング素子Qにより選択されたLDに共通のキャパシタCA、CBから電力を供給して、LDを順次発光させることにより、キャパシタCA、CBとこの周辺の部品(たとえば電線など)の部品点数を少なくして、電気回路を簡素化することが可能となる。また、複数のLDモジュール2A、2Bを設けて、そのうち一方のLDモジュールにおけるいずれかのLDの発光動作が、他方のLDモジュールにおけるLDの非発光期間内に行われるようにしている。このため、たとえば、他方のLDモジュールにおいて、キャパシタを充電しているため、LDを発光させることができなくても、一方のLDモジュールにおいて、キャパシタの電力によりいずれかのLDを発光させることができる。つまり、一方のLDモジュールで発光動作が行われているときに、他方のLDモジュールで充電動作ができるので、物体検出装置100として発光周期を短縮化することが可能となる。また、LDモジュールの設置数を少なくすることで、部品点数の増加を抑制して、電気回路が複雑にならないようにすることができる。
According to the embodiment described above, the
また、以上の実施形態では、各LDモジュール2A、2Bにおいて、キャパシタCA、CBに1回の充電で蓄電された電力により、いずれか1つのLDが発光可能である。このため、各LDモジュール2A、2Bにおいて、キャパシタCA、CBの充電と、スイッチング素子QによるLDの選択・発光とを繰り返すことで、各LDを順次発光させることができる。
In the above embodiment, in each of the
また、以上の実施形態では、一方のLDモジュールにおけるいずれかのLDの発光動作は、他方のLDモジュールにおけるキャパシタの充電期間内に行われる。このため、一方のLDモジュールでキャパシタの充電動作が行われているときに、他方のLDモジュールでいずれかのLDを発光させることで、物体検出装置100として発光周期を一層短縮することが可能となる。
In the above embodiment, the light emission operation of one of the LDs in one LD module is performed within the capacitor charging period in the other LD module. For this reason, when one of the LD modules is charging a capacitor, the other LD module emits one of the LDs, thereby enabling the
また、以上の実施形態では、各LDモジュールにおいて、キャパシタの充電期間は、LDの発光期間より長く、キャパシタの充電完了後に、いずれかのLDの発光動作を即座に開始している。このため、物体検出装置100として発光周期をより一層短縮することが可能となる。
In each of the above embodiments, in each LD module, the capacitor charging period is longer than the LD light emitting period, and the light emitting operation of any LD is started immediately after the capacitor charging is completed. For this reason, the light emission cycle can be further shortened as the
さらに、以上の実施形態では、一方のLDモジュールにおけるキャパシタの充電期間中に、他方のLDモジュールにおけるキャパシタの充電を開始している。このため、複数のLDモジュールにおけるキャパシタの充電時間が一部重複するので、物体検出装置100として充電周期を短縮化し、その分発光周期をさらに短縮することが可能となる。
Furthermore, in the above embodiment, charging of the capacitor in the other LD module is started during the charging period of the capacitor in one LD module. For this reason, since the charging time of the capacitors in the plurality of LD modules partially overlap, it is possible to shorten the charging cycle as the
本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、以上の実施形態では、4つのLDを有するLDモジュールを2つ設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。LDモジュールの設置数は、3つ以上でもよい。また、各LDモジュールにおけるLDの数は、2つ、3つ、または5つ以上でもよい。 The present invention can employ various embodiments other than those described above. For example, in the above embodiment, an example in which two LD modules having four LDs are provided has been described, but the present invention is not limited to this. The number of LD modules installed may be three or more. In addition, the number of LDs in each LD module may be two, three, or five or more.
また、以上の実施形態では、PDモジュールに32個のPDを設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。PDモジュールにおけるPDの数は、31個以下でもよいし、33個以上でもよい。また、各LDの発光動作に対応して受光動作するPDの数は、1つでも複数でもよい。 Moreover, although the example which provided 32 PD in PD module was shown in the above embodiment, this invention is not limited only to this. The number of PDs in the PD module may be 31 or less, or 33 or more. Further, the number of PDs that perform light receiving operation corresponding to the light emitting operation of each LD may be one or plural.
また、以上の実施形態では、各LDモジュールにおいて、蓄電部(キャパシタCA、CB)に1回の充電で蓄電された電力により、1つのLDが発光可能となる例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、蓄電部に1回の充電で蓄電された電力により、2つ以上のLDが発光可能であってもよい。つまり、蓄電部の蓄電容量は、1つのLDが発光可能な容量であってもよいし、2つ以上のLDが発光可能な容量であってもよい。 Further, in the above embodiment, in each LD module, an example in which one LD can emit light by the power stored in the power storage unit (capacitors C A and C B ) by one charge is shown. The invention is not limited to this. In addition to this, for example, two or more LDs may be capable of emitting light by electric power stored in the power storage unit by one charge. That is, the power storage capacity of the power storage unit may be a capacity that allows one LD to emit light, or may be a capacity that allows two or more LDs to emit light.
また、以上の実施形態では、蓄電部をキャパシタにより構成し、発光選択部をMOS−FETにより構成した例を示したが、本発明はこれらのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、蓄電部は充電可能な蓄電池などで構成してもよい。また、発光選択部はトランジスタやスイッチやリレーなどで構成してもよい。 Moreover, although the electrical storage part was comprised by the capacitor and the light emission selection part was comprised by MOS-FET in the above embodiment, this invention is not limited only to these. In addition to this, for example, the power storage unit may be configured by a rechargeable storage battery. Further, the light emission selection unit may be constituted by a transistor, a switch, a relay, or the like.
さらに、以上の実施形態では、車載用の物体検出装置100に本発明を適用した例を挙げたが、その他の用途の物体検出装置に対しても、本発明を適用することは可能である。
Furthermore, although the example which applied this invention to the vehicle-mounted
1 制御部
2A、2B レーザダイオードモジュール
100 物体検出装置
CA、CB キャパシタ(蓄電部)
LD、LDA−1〜LDA−4、LDB−1〜LDB−4 レーザダイオード
PD、PD1〜PD32 フォトダイオード(受光素子)
Q、QA−1〜QA−4、QB−1〜QB−4 スイッチング素子(発光選択部)
1
LD, LD A-1 to LD A- 4 , LD B-1 to LD B-4 Laser diode PD, PD 1 to PD 32 photodiode (light receiving element)
Q, Q A-1 to Q A-4 , Q B-1 to Q B-4 switching elements (light emission selection unit)
Claims (5)
前記レーザダイオードの電力源である蓄電部と、
前記複数のレーザダイオードのうち、発光させるレーザダイオードを選択するための発光選択部と、
前記レーザダイオードから投光された光の対象物による反射光を受光する受光素子と、
前記蓄電部の充電と、前記発光選択部により選択された前記レーザダイオードの発光とを繰り返し、前記受光素子から出力される受光信号に基づいて前記対象物を検出する制御部と、を備えた物体検出装置において、
前記複数のレーザダイオードと、前記発光選択部と、前記複数のレーザダイオードに共通の前記蓄電部とから成るレーザダイオードモジュールを複数設け、
前記複数のレーザダイオードモジュールのうち、一方のレーザダイオードモジュールにおけるいずれかのレーザダイオードの発光動作は、他方のレーザダイオードモジュールにおけるレーザダイオードの非発光期間内に行われる、ことを特徴とする物体検出装置。 A plurality of laser diodes;
A power storage unit that is a power source of the laser diode;
Among the plurality of laser diodes, a light emission selection unit for selecting a laser diode to emit light,
A light receiving element that receives light reflected by an object of light projected from the laser diode;
An object comprising: a controller that repeats charging of the power storage unit and light emission of the laser diode selected by the light emission selection unit, and detects the object based on a light reception signal output from the light receiving element In the detection device,
A plurality of laser diode modules each including the plurality of laser diodes, the light emission selection unit, and the power storage unit common to the plurality of laser diodes;
The object detection device characterized in that the light emitting operation of one of the laser diode modules among the plurality of laser diode modules is performed within a non-light emitting period of the laser diode in the other laser diode module. .
前記各レーザダイオードモジュールでは、前記蓄電部に1回の充電で蓄電された電力により、1つのレーザダイオードが発光可能である、ことを特徴とする物体検出装置。 The object detection apparatus according to claim 1,
In each of the laser diode modules, one laser diode can emit light by the electric power stored in the power storage unit by one charge.
前記一方のレーザダイオードモジュールにおけるいずれかのレーザダイオードの発光動作は、前記他方のレーザダイオードモジュールにおける前記蓄電部の充電期間内に行われる、ことを特徴とする物体検出装置。 In the object detection device according to claim 1 or 2,
The light emitting operation of any one of the laser diodes in the one laser diode module is performed within a charging period of the power storage unit in the other laser diode module.
前記各レーザダイオードモジュールでは、
前記蓄電部の充電期間は、各レーザダイオードの発光期間より長く、
前記蓄電部の充電完了後に、いずれかの前記レーザダイオードの発光動作を即座に開始する、ことを特徴とする物体検出装置。 In the object detection device according to any one of claims 1 to 3,
In each of the laser diode modules,
The charging period of the power storage unit is longer than the light emission period of each laser diode,
An object detection device characterized in that the light emitting operation of any one of the laser diodes is started immediately after charging of the power storage unit is completed.
前記一方のレーザダイオードモジュールにおける前記蓄電部の充電期間中に、前記他方のレーザダイオードモジュールにおける前記蓄電部の充電を開始する、ことを特徴とする物体検出装置。 In the object detection device according to any one of claims 1 to 4,
The object detection apparatus, wherein charging of the power storage unit in the other laser diode module is started during a charging period of the power storage unit in the one laser diode module.
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