JP6913598B2

JP6913598B2 - Distance measuring device

Info

Publication number: JP6913598B2
Application number: JP2017200987A
Authority: JP
Inventors: 謙西岡
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2017-10-17
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2037-10-17
Also published as: JP2019074419A

Description

本発明は、被測距物に向けて間欠光を出射し、その反射光に基づいて被測距物までの距離を測定する測距装置に関する。 The present invention relates to a distance measuring device that emits intermittent light toward a distanced object and measures the distance to the distanced object based on the reflected light.

被測距物に向けて間欠光を出射し、その反射光をフォトダイオードにより受光し、フォトダイオードにおける反射光の受光時刻に基づいて被測距物までの距離を測定するＴＯＦ(Time Of Flight：光飛行時間)方式の測距装置がすでに知られている。 TOF (Time Of Flight:) that emits intermittent light toward the object to be measured, receives the reflected light by the photodiode, and measures the distance to the object to be measured based on the time when the reflected light is received by the photodiode. An optical flight time) type ranging device is already known.

フォトダイオードの生成電流は、ＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ）で対応電圧に変換され、ＴＩＡの出力電圧に基づいて反射光の受光時刻が検出される。ＴＩＡは、入力電流について定格の入力レンジを有し、該入力レンジ外の入力電流に対しては、出力電圧が定格の上限又は下限で飽和状態になり、フォトダイオードの生成電流を一義の対応電圧に変換することが困難になる。 The generated current of the photodiode is converted into a corresponding voltage by the TIA (transimpedance amplifier), and the reception time of the reflected light is detected based on the output voltage of the TIA. The TIA has a rated input range for the input current, and for an input current outside the input range, the output voltage becomes saturated at the upper or lower limit of the rating, and the generated current of the photodiode is a unique corresponding voltage. It becomes difficult to convert to.

特許文献１は、ＴＩＡの飽和対策として、フォトダイオードの生成電流に重畳するＤＣ成分電流値に応じた値の電流をＴＩＡ入力端子にフィードバックし引き算することで飽和状態を回避する光検出装置を開示する。 Patent Document 1 discloses a photodetector that avoids a saturated state by feeding back a current having a value corresponding to a DC component current value superimposed on a photodiode generation current to the TIA input terminal and subtracting it as a countermeasure against saturation of TIA. do.

特許文献２は、ＴＩＡを二段のｎｐｎ型トランジスタで構成し、一段目のｎｐｎ型トランジスタのベースとエミッタとの間にバイアス抵抗を追加し、検出可能な入力電流の範囲を増大させた光検出装置を開示する。 In Patent Document 2, the TIA is composed of two-stage npn-type transistors, and a bias resistor is added between the base and the emitter of the first-stage npn-type transistor to increase the range of detectable input current. Disclose the device.

特開昭６２−１６５１２８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-165128 特開平９−６４６５４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-64654

測距装置は、例えば、自動車等に搭載して前方の被測距物の距離を測定する場合、測距範囲は１ｍ〜１００ｍが要求される。一方、測距装置において、受光素子としてのフォトダイオードに入射する反射光の強度（例：フォトダイオードにおける照度）は、被測距物までの距離の二乗に反比例する。したがって、測距範囲内の近傍と遠方の被測距物では、反射光の強度差が著しく増大する。 When the distance measuring device is mounted on an automobile or the like to measure the distance of a distanced object in front of the distance measuring device, the distance measuring range is required to be 1 m to 100 m. On the other hand, in the distance measuring device, the intensity of the reflected light incident on the photodiode as the light receiving element (eg, the illuminance in the photodiode) is inversely proportional to the square of the distance to the distance to be measured. Therefore, the difference in the intensity of the reflected light is remarkably increased between the object to be measured in the vicinity and the object to be measured in the distance within the distance measurement range.

特許文献１の光検出装置は、フォトダイオードの生成電流に重畳するＤＣ成分電流値に応じた値の電流をＴＩＡ入力端子にフィードバックし引き算することで飽和状態を回避する。しかしながら、ＴＯＦ方式の測距装置では、高い駆動周波数の間欠光が用いられる。したがって、特許文献１の光検出装置をＴＯＦ方式の測距装置に適用すると、ＴＩＡは、その動特性との関係で位相余裕を確保できず、ＴＩＡの制御は不安定になる。 The photodetector of Patent Document 1 avoids the saturation state by feeding back and subtracting a current having a value corresponding to the DC component current value superimposed on the generated current of the photodiode to the TIA input terminal. However, in the TOF type ranging device, intermittent light with a high drive frequency is used. Therefore, when the photodetector of Patent Document 1 is applied to a TOF type ranging device, the TIA cannot secure a phase margin in relation to its dynamic characteristics, and the control of the TIA becomes unstable.

特許文献２の光検出装置は、定格の入力レンジを増大させるものの、フォトダイオードの生成電流がＴＩＡの定格の入力レンジを超える場合に、対処するものではない。 Although the photodetector of Patent Document 2 increases the rated input range, it does not deal with the case where the generated current of the photodiode exceeds the rated input range of TIA.

本発明の目的は、ＴＯＦ方式の駆動周波数の高い間欠光を用いる測距に適切に対処しつつ、トランスインピーダンスアンプの出力電圧の飽和を防止して、測距精度を高めることができる測距装置を提供することである。 An object of the present invention is a distance measuring device capable of improving distance measuring accuracy by preventing saturation of the output voltage of a transimpedance amplifier while appropriately coping with distance measuring using intermittent light having a high driving frequency of the TOF method. Is to provide.

本発明の測距装置は、
被測距物に向けて光パルス列からなる間欠光を出射する光出射部と、
前記被測距物からの反射光を含む入射光の強度に応じた電流を生成する受光素子と、
前記光出射部が前記間欠光の光パルスを出射するごとに、出射時刻からの経過時間に応じて減少する排出電流を生成する排出電流生成部と、
前記受光素子の生成電流から前記排出電流生成部による前記排出電流を引いた差分電流に基づく電圧を出力するトランスインピーダンスアンプと、
前記トランスインピーダンスアンプの出力電圧に基づいて前記被測距物までの距離を算出する距離算出部とを備えることを特徴とする。 The ranging device of the present invention
A light emitting part that emits intermittent light consisting of a train of light pulses toward the object to be measured,
A light receiving element that generates a current according to the intensity of incident light including reflected light from the distanced object, and a light receiving element.
An emission current generation unit that generates an emission current that decreases according to the elapsed time from the emission time each time the light emitting unit emits an optical pulse of the intermittent light.
A transimpedance amplifier that outputs a voltage based on a differential current obtained by subtracting the discharge current from the discharge current generator from the current generated by the light receiving element.
It is characterized by including a distance calculation unit that calculates the distance to the distance to be measured based on the output voltage of the transimpedance amplifier.

本発明によれば、光出射部が間欠光の光パルスを出射するごとに、出射時刻からの経過時間に応じて増大する排出電流が生成される。そして、トランスインピーダンスアンプは、受光素子の生成電流から排出電流を引いた差分電流に関係する電圧を出力するようになっている。すなわち、差分電流をフィードフォワード方式で生成するので、トランスインピーダンスアンプの制御を安定化して、駆動周波数の高い間欠光を用いるＴＯＦ方式に対処することができる。また、反射光の強度範囲の増大にもかかわらず、トランスインピーダンスアンプの出力電圧の飽和を防止して、測距精度を高めることができる。 According to the present invention, each time the light emitting unit emits an optical pulse of intermittent light, an emission current that increases according to the elapsed time from the emission time is generated. Then, the transimpedance amplifier outputs a voltage related to the differential current obtained by subtracting the discharge current from the generated current of the light receiving element. That is, since the differential current is generated by the feedforward method, the control of the transimpedance amplifier can be stabilized, and the TOF method using intermittent light having a high drive frequency can be dealt with. Further, despite the increase in the intensity range of the reflected light, the saturation of the output voltage of the transimpedance amplifier can be prevented and the distance measurement accuracy can be improved.

本発明の測距装置において、
前記排出電流生成部は、前記間欠光の出射期間では前記光パルスを一定の周期で出射し、
前記排出電流生成部が生成する前記排出電流は、前記測距装置の設定された距離範囲内の任意の距離に存在する前記被測距物からの反射光に対して、前記差分電流を前記トランスインピーダンスアンプの定格の入力レンジの範囲内に収めるように、設定されていることが好ましい。 In the distance measuring device of the present invention
The exhaust current generating unit emits the optical pulse at a constant cycle during the emission period of the intermittent light.
The discharge current generated by the discharge current generating unit transmits the difference current to the reflected light from the distanced object existing at an arbitrary distance within the set distance range of the distance measuring device. It is preferable that it is set so as to be within the rated input range of the impedance amplifier.

この構成によれば、測距装置の設定した距離範囲内に存在する被測距物に対して、トランスインピーダンスアンプの入力電流が定格の入力レンジ内になることを保証することができる。 According to this configuration, it is possible to guarantee that the input current of the transimpedance amplifier is within the rated input range for the object to be measured that exists within the distance range set by the distance measuring device.

本発明の測距装置において、
背景光を検出する背景光検出部を備え、
前記光出射部は、前記間欠光の出射停止期間において前記間欠光の出射を中止し、
前記背景光検出部は、前記出射停止期間の前記受光素子の前記生成電流を前記背景光に係る背景電流として検出し、
前記排出電流生成部が生成する前記排出電流には、オフセット分と非オフセット分とが含まれ、
前記オフセット分には、前記背景光検出部が検出した前記背景電流に基づく電流が含まれることが好ましい。 In the distance measuring device of the present invention
Equipped with a background light detection unit that detects background light
The light emitting unit stops emitting the intermittent light during the period when the intermittent light emission is stopped, and the light emitting unit stops emitting the intermittent light.
The background light detection unit detects the generated current of the light receiving element during the emission stop period as the background current related to the background light.
The discharge current generated by the discharge current generator includes an offset portion and a non-offset portion.
The offset portion preferably includes a current based on the background current detected by the background light detection unit.

この構成によれば、背景光の強度の相当分が排出電流のオフセット分に含められる。この結果、トランスインピーダンスアンプは、背景光に相当する受光素子の生成電流分を除外して、反射光に相当する受光素子の生成電流分のみを電圧に変換することができる。これにより、測距装置の測距可能な距離範囲を増大することができる。 According to this configuration, a considerable portion of the intensity of the background light is included in the offset portion of the emission current. As a result, the transimpedance amplifier can exclude the generated current of the light receiving element corresponding to the background light and convert only the generated current of the light receiving element corresponding to the reflected light into a voltage. As a result, the distance range that can be measured by the distance measuring device can be increased.

本発明の測距装置において、前記非オフセット分は、前記測距装置の設定された測距距離の異なる複数の位置に関し、各位置の基準反射率の反射点からの前記間欠光の反射光に対する前記受光素子の生成電流と、各位置の距離との関係に基づいて、決定されていることが好ましい。 In the distance measuring device of the present invention, the non-offset portion is relative to the reflected light of the intermittent light from the reflection point of the reference reflectance of each position with respect to a plurality of positions having different distance measuring distances set by the distance measuring device. It is preferably determined based on the relationship between the generated current of the light receiving element and the distance at each position.

この構成によれば、被測距物の距離に対する受光素子の出力特性に排出電流の特性を適合させて、測距装置の測距精度を高めることができる。 According to this configuration, the characteristics of the discharge current can be adapted to the output characteristics of the light receiving element with respect to the distance of the distance to be measured, and the distance measurement accuracy of the distance measuring device can be improved.

本発明の測距装置において、前記非オフセット分は、前記測距装置の設定された測距距離及び方向の異なる複数の位置に関し、各位置の基準反射率の反射点からの前記間欠光の反射光に対する前記受光素子の生成電流と、各位置の距離及び方向との関係に基づいて、決定されていることが好ましい。 In the distance measuring device of the present invention, the non-offset portion reflects the intermittent light from the reflection point of the reference reflectance of each position with respect to a plurality of positions having different distances and directions set by the distance measuring device. It is preferably determined based on the relationship between the generated current of the light receiving element with respect to light and the distance and direction of each position.

この構成によれば、被測距物の距離及び方向に対する受光素子の出力特性に排出電流の特性を適合させて、測距装置の測距精度を高めることができる。 According to this configuration, the characteristics of the discharge current can be adapted to the output characteristics of the light receiving element with respect to the distance and direction of the distance to be measured, and the distance measurement accuracy of the distance measuring device can be improved.

測距装置の模式図。Schematic diagram of the distance measuring device. 測距装置における間欠光の出射状況の説明に関し、図２Ａは間欠光の出射期間を示す図、図２Ｂは間欠光の出射停止期間を示す図、図２Ｃは間欠光の出射期間と出射停止期間との混在状態を示す図。Regarding the explanation of the emission state of the intermittent light in the distance measuring device, FIG. 2A is a diagram showing the emission period of the intermittent light, FIG. 2B is a diagram showing the emission stop period of the intermittent light, and FIG. 2C is the emission period and the emission stop period of the intermittent light. The figure which shows the mixed state with. 測距装置のブロック図。Block diagram of the ranging device. ＴＩＡ及びその入力側の詳細図Detailed view of TIA and its input side 周期Ｔａにおける複数の異なる受光時刻の反射光に対するＴＩＡの入出力についての説明に関し、図５Ａは排出電流無しのときの差分電流及び出力電圧の関係を示す図、図５Ｂは排出電流有りのときの差分電流及び出力電圧の関係を示す図。Regarding the explanation of the input / output of TIA to the reflected light at a plurality of different light reception times in the period Ta, FIG. 5A is a diagram showing the relationship between the differential current and the output voltage when there is no exhaust current, and FIG. 5B is a diagram showing the relationship between the differential current and the output voltage when there is an exhaust current. The figure which shows the relationship between the differential current and the output voltage. 被測距物までの距離とＡＰＤの生成電流との関係の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the relationship between the distance to the distance-measured object and the generated current of APD. 測距装置の各部の出力等の時間変化を示す図。The figure which shows the time change such as the output of each part of a distance measuring device. ＡＰＤに適合させる排出電流を決定する実測グラフ。An actual measurement graph that determines the discharge current to be adapted to APD. 測距装置が実施する具体的な測距方法についてのフローチャート。A flowchart of a specific distance measuring method carried out by the distance measuring device.

（全体構成）
図１は、測距装置１の模式図である。測距装置１は、主要な構成要素として、レーザ光源２、光路分岐素子３、光偏向器４及びＡＰＤ（Avalanche PhotoDiode）５を備えている。レーザ光源２、光路分岐素子３、光偏向器４及び後述の光源用駆動回路２５（図３）は、測距装置１の光出射部を構成する。 (overall structure)
FIG. 1 is a schematic view of the distance measuring device 1. The ranging device 1 includes a laser light source 2, an optical path branching element 3, an optical deflector 4, and an APD (Avalanche PhotoDiode) 5 as main components. The laser light source 2, the optical path branching element 3, the light deflector 4, and the light source drive circuit 25 (FIG. 3) described later constitute a light emitting portion of the distance measuring device 1.

測距装置１は、測距装置１に対して設定された測距距離及び方向を内側に画成する測距範囲１１に存在する被測距物１０までの距離Ｌｏｂを測定する。なお、この測距装置１は、光偏向器４のミラー部１６の回転軸線の回りの回動角（例：図８の水平方向チルト角ω）を検出することにより、測距装置１に対する被測距物１０の相対的な方向も検出することができるようになっている。 The distance measuring device 1 measures the distance Lob to the distanced object 10 existing in the distance measuring range 11 that defines the distance measuring distance and the direction set for the distance measuring device 1 inward. The distance measuring device 1 is covered with respect to the distance measuring device 1 by detecting the rotation angle (eg, the horizontal tilt angle ω in FIG. 8) of the mirror portion 16 of the optical deflector 4 around the rotation axis. The relative direction of the distance measuring object 10 can also be detected.

測距装置１は、例えば、レーザレーダとして車両に搭載され、被測距物１０までの距離Ｌｏｂと車両から見た被測距物１０の方向とを検出する。該レーザレーダとしての測距装置１の場合、被測距物１０は、自車の前方に存在する、例えば先行車両、対向車両、歩行者及びその他（例：ガードレール等の構造物）となる。 The distance measuring device 1 is mounted on the vehicle as a laser radar, for example, and detects the distance Lob to the distanced object 10 and the direction of the distanced object 10 as seen from the vehicle. In the case of the distance measuring device 1 as the laser radar, the distance measured object 10 is, for example, a preceding vehicle, an oncoming vehicle, a pedestrian, and others (eg, a structure such as a guardrail) existing in front of the own vehicle.

図２は、測距装置１における間欠光の出射状況の説明に関し、図２Ａは間欠光Ｒａの出射期間を示す図、図２Ｂは間欠光Ｒａの出射停止期間を示す図、図２Ｃは間欠光Ｒａの出射期間と出射停止期間との混在状態を示す図である。 2A is a diagram showing an emission period of the intermittent light Ra, FIG. 2B is a diagram showing an emission stop period of the intermittent light Ra, and FIG. 2C is a diagram showing an emission stop period of the intermittent light Ra. It is a figure which shows the mixed state of the emission period and the emission stop period of Ra.

図２Ａにおいて、間欠光（「断続光」と呼ばれることもある。）Ｒａは光パルス１３の光パルス列からなる。間欠光Ｒａの出射期間では、光パルス１３が、被測距物１０に向けて一定の周期Ｔａで光出射部から出射される。測距装置１は、間欠光Ｒａの出射期間における反射光Ｒｂに基づいて被測距物１０までの距離Ｌｏｂを測定する。 In FIG. 2A, the intermittent light (sometimes referred to as "intermittent light") Ra consists of an optical pulse train of optical pulses 13. During the emission period of the intermittent light Ra, the light pulse 13 is emitted from the light emitting portion toward the distanced object 10 at a constant period Ta. The distance measuring device 1 measures the distance Lob to the distanced object 10 based on the reflected light Rb during the emission period of the intermittent light Ra.

図２Ａの間欠光Ｒａの出射期間に対し、図２Ｂの間欠光Ｒａの出射停止期間では、光出射部からの光パルス１３の出射が停止される。測距装置１は、間欠光Ｒａの出射停止期間では、背景光Ｒｃの強度（例：照度）を測定する。 In contrast to the emission period of the intermittent light Ra of FIG. 2A, the emission of the light pulse 13 from the light emitting portion is stopped during the emission stop period of the intermittent light Ra of FIG. 2B. The distance measuring device 1 measures the intensity (eg, illuminance) of the background light Rc during the emission stop period of the intermittent light Ra.

背景光Ｒｃの強度は、測距装置１が搭載される車両の走行環境の変化伴い、変化するので、図２Ｃに示すように、間欠光Ｒａの出射停止期間は、間欠光Ｒａの出射期間に適宜挿入される。後述の図９の測距方法のフローチャートでは、測距装置１の起動時に間欠光Ｒａの出射停止期間を設けて、背景光Ｒｃの強度を測定している。 The intensity of the background light Rc changes with changes in the traveling environment of the vehicle on which the distance measuring device 1 is mounted. Therefore, as shown in FIG. 2C, the emission stop period of the intermittent light Ra is the emission period of the intermittent light Ra. Inserted as appropriate. In the flowchart of the distance measuring method of FIG. 9 described later, the intensity of the background light Rc is measured by providing a period for stopping the emission of the intermittent light Ra when the distance measuring device 1 is started.

レーザ光源２は、間欠光Ｒａの光パルス１３を所定の周期Ｔａ（図７等）で出射する。間欠光Ｒａは、光路分岐素子３を直進し、光偏向器４に到達する。間欠光Ｒａは、光偏向器４で所定の走査方向に沿って偏向され、被測距物１０の存在する測距範囲１１に照射される。間欠光Ｒａは、被測距物１０に照射されると、反射光Ｒｂになって、反射光Ｒｂは、間欠光Ｒａと同一の進路を逆向きに進み、光偏向器４を経て、光路分岐素子３に到達する。反射光Ｒｂは、光路分岐素子３内のハーフミラーで一部は透過するものの、所定部分が該ハーフミラーで反射して、ＡＰＤ（受光素子）５に入射する。 The laser light source 2 emits an optical pulse 13 of intermittent light Ra at a predetermined period Ta (FIG. 7 or the like). The intermittent light Ra travels straight through the optical path branching element 3 and reaches the optical deflector 4. The intermittent light Ra is deflected along a predetermined scanning direction by the optical deflector 4 and irradiates the ranging range 11 in which the distanced object 10 exists. When the distanced object 10 is irradiated with the intermittent light Ra, it becomes reflected light Rb, and the reflected light Rb travels in the same path as the intermittent light Ra in the opposite direction, passes through the optical deflector 4, and branches in the optical path. Reach element 3. Although a part of the reflected light Rb is transmitted by the half mirror in the optical path branching element 3, a predetermined portion is reflected by the half mirror and is incident on the APD (light receiving element) 5.

光偏向器４は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）のデバイスとして、周知の構成を有する。光偏向器４の詳細な構成及び作用は、例えば特開２０１２−２０３１８６号公報、特開２０１３−８４８０号公報及び特開２０１３−８４５３０号公報等に記載されている。したがって、光偏向器４を概略的に説明する。 The optical deflector 4 has a well-known configuration as a device of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). The detailed configuration and operation of the optical deflector 4 are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-203186, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-8480, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-84530, and the like. Therefore, the light deflector 4 will be described schematically.

光偏向器４は、ミラー部１６、可動枠１７及び支持枠１８を有している。光偏向器４は、さらに、４つの内側圧電アクチュエータ２０と、２つの外側圧電アクチュエータ２１とを有している。内側圧電アクチュエータ２０は、ミラー部１６と可動枠１７との間に介在し、ミラー部１６を第１軸線の回りに往復回動させる。外側圧電アクチュエータ２１は、可動枠１７と支持枠１８との間に介在し、ミラー部１６を第１軸線に対してほぼ直交する第２軸線の回りに往復回動させる。 The light deflector 4 has a mirror portion 16, a movable frame 17, and a support frame 18. The optical deflector 4 further includes four inner piezoelectric actuators 20 and two outer piezoelectric actuators 21. The inner piezoelectric actuator 20 is interposed between the mirror portion 16 and the movable frame 17, and reciprocates the mirror portion 16 around the first axis. The outer piezoelectric actuator 21 is interposed between the movable frame 17 and the support frame 18, and reciprocates the mirror portion 16 around the second axis that is substantially orthogonal to the first axis.

第１軸線及び第２軸線の回りのミラー部１６の往復回動によりミラー部１６で反射された間欠光Ｒａは、それぞれ水平方向Ｄｈ及び垂直方向Ｄｖに走査される。第１軸線の回りのミラー部１６の往復回動の周波数は、第２軸線の回りのミラー部１６の往復回動の周波数より大きい。この結果、間欠光Ｒａは測距範囲１１をラスタースキャンの走査線に沿って不連続に走査する。 The intermittent light Ra reflected by the mirror portion 16 due to the reciprocating rotation of the mirror portion 16 around the first axis and the second axis is scanned in the horizontal direction Dh and the vertical direction Dv, respectively. The frequency of the reciprocating rotation of the mirror portion 16 around the first axis is higher than the frequency of the reciprocating rotation of the mirror portion 16 around the second axis. As a result, the intermittent light Ra scans the ranging range 11 discontinuously along the scanning line of the raster scan.

光偏向器４は、図示していない圧電センサを備え、該圧電センサの出力に基づいて、第１軸線及び第２軸線の回りのミラー部１６の回動角を検出可能になっている。検出された回動角は、間欠光Ｒａについての水平方向Ｄｈのチルト角及び垂直方向Ｄｖのチルト角として被測距物１０の方向を検出するのに使用される。 The optical deflector 4 includes a piezoelectric sensor (not shown), and can detect the rotation angle of the mirror portion 16 around the first axis and the second axis based on the output of the piezoelectric sensor. The detected rotation angle is used to detect the direction of the object to be measured 10 as the tilt angle of the horizontal Dh and the tilt angle of the vertical Dv with respect to the intermittent light Ra.

図３は、測距装置１のブロック図である。図１で説明済みのブロックは、図１で付けた符号と同一の符号を付けている。測距装置１の構成素子のうち、間欠光Ｒａの生成に関与する構成素子について先に説明する。 FIG. 3 is a block diagram of the distance measuring device 1. The blocks described in FIG. 1 have the same reference numerals as those assigned in FIG. Among the constituent elements of the distance measuring device 1, the constituent elements involved in the generation of the intermittent light Ra will be described first.

制御部２４は、各種製品で各種プログラムを実行する際の電子制御部として汎用かつ周知の構造を有している。具体的には、制御部２４は、実装されたプログラムを実行するために必要なマイクロプロセッサ、メモリ（例：ＲＯＭ、ＲＡＭ及び読書き自在の不揮発性メモリ）、インターフェース及びその他を備えている。制御部２４が実装しているプログラムには、後述の図９の測距方法を実行する測距プログラムが含まれる。 The control unit 24 has a general-purpose and well-known structure as an electronic control unit when executing various programs in various products. Specifically, the control unit 24 includes a microprocessor, memory (eg, ROM, RAM and readable and writable non-volatile memory), an interface and the like necessary for executing the implemented program. The program implemented by the control unit 24 includes a distance measuring program that executes the distance measuring method of FIG. 9 described later.

制御部２４は、光源用駆動回路２５を介してレーザ光源２の点灯及び消灯を制御する。レーザ光源２は、点灯中は間欠光Ｒａを出射し、消灯中は間欠光Ｒａを出射しない。制御部２４は、光偏向器用駆動回路２６を介して光偏向器４のミラー部１６の往復回動を制御する。光偏向器用駆動回路２６は、具体的には、制御部２４からの制御信号に基づいて圧電式カンチレバー型の内側圧電アクチュエータ２０及び外側圧電アクチュエータ２１の圧電膜の印加電圧を生成する。 The control unit 24 controls turning on and off of the laser light source 2 via the light source drive circuit 25. The laser light source 2 emits intermittent light Ra while it is lit, and does not emit intermittent light Ra when it is turned off. The control unit 24 controls the reciprocating rotation of the mirror unit 16 of the optical deflector 4 via the optical deflector drive circuit 26. Specifically, the optical deflector drive circuit 26 generates the applied voltage of the piezoelectric film of the piezoelectric cantilever type inner piezoelectric actuator 20 and the outer piezoelectric actuator 21 based on the control signal from the control unit 24.

ＰＤ（フォトダイオード）２７は、光路分岐素子３においてＡＰＤ５とは反対側に向きを変更されて出射して来る間欠光Ｒａのパルス列の各光パルス１３の一部を照射されて、電流を生成する。スタート信号生成部２８は、ＰＤ２７の出力の立ち上り時刻をレーザ光源２からの間欠光Ｒａの各光パルス１３の出射時刻（スタート時刻）として検出し、検出信号をスタート信号としてＴＤＣ（Time to Digital Converter）４１に出力する。 The PD (photodiode) 27 is irradiated with a part of each light pulse 13 of the pulse train of the intermittent light Ra that is turned to the opposite side of the APD 5 in the optical path branching element 3 and is emitted to generate a current. .. The start signal generation unit 28 detects the rise time of the output of the PD 27 as the emission time (start time) of each optical pulse 13 of the intermittent light Ra from the laser light source 2, and uses the detected signal as the start signal to TDC (Time to Digital Converter). ) 41 is output.

次に、測距装置１の構成素子のうち、反射光Ｒｂの処理に関与する構成素子について説明する。 Next, among the constituent elements of the ranging device 1, the constituent elements involved in the processing of the reflected light Rb will be described.

ＡＰＤ５は、入射光の強度（例：照度）に対応する電流を生成する。ＡＰＤ５の入射光は、反射光Ｒｂと背景光Ｒｃとを含む。ＡＰＤ５は、反射光Ｒｂの強度と背景光Ｒｃの強度と両者の強度の和に相当する電流（以下、「生成電流Ｉｐｄ」という。）を生成する。 The APD5 generates a current corresponding to the intensity of the incident light (eg, illuminance). The incident light of APD5 includes reflected light Rb and background light Rc. The APD5 generates a current (hereinafter, referred to as “generated current Ipd”) corresponding to the sum of the intensity of the reflected light Rb, the intensity of the background light Rc, and the intensity of both.

定電流回路３５は、排出電流Ｉｄｒを生成する。排出電流Ｉｄｒの詳細は後述する。ＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ）３６は、差分電流Ｉｓｕｂを入力される。差分電流Ｉｓｕｂは、生成電流Ｉｐｄから排出電流Ｉｄｒを引いた電流に相当する（Ｉｓｕｂ＝Ｉｐｄ−Ｉｄｒ）。ＴＩＡ３６は、差分電流Ｉｓｕｂを入力電流として、該入力電流に対応する出力電圧Ｖｏｕを生成する。 The constant current circuit 35 generates an discharge current Idr. The details of the discharge current Idr will be described later. The TIA (transimpedance amplifier) 36 is input with a differential current Isub. The differential current Isub corresponds to the current obtained by subtracting the discharge current Idr from the generated current Ipd (Isub = Ipd-Idr). The TIA 36 uses the differential current Isub as an input current to generate an output voltage Vou corresponding to the input current.

排出電流Ｉｄｒは、後で詳細に説明するが（図６等）、レーザ光源２が光パルス１３を出射するごとに、その出射時刻からの経過時間に応じて減少する特性となっている。 The discharge current Idr, which will be described in detail later (FIG. 6 and the like), has a characteristic that each time the laser light source 2 emits an optical pulse 13, it decreases according to the elapsed time from the emission time.

ＴＩＡ３６の出力電圧Ｖｏｕは、ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）３７及び背景光検出部としてのＤＣオフセット検知部３８に出力される。ＤＣオフセット検知部３８は、制御部２４から検知指示を受信すると、出力電圧Ｖｏｕをオフセット電圧分Ｖｏｆｓ（ＤＣオフセット）として記憶して、出力として保持する。 The output voltage Vou of the TIA 36 is output to the HPF (high-pass filter) 37 and the DC offset detection unit 38 as the background light detection unit. When the DC offset detection unit 38 receives the detection instruction from the control unit 24, the DC offset detection unit 38 stores the output voltage Vou as Vofs (DC offset) for the offset voltage and holds it as an output.

制御部２４は、光源用駆動回路２５を介してレーザ光源２に間欠光Ｒａを出射する出射期間と出射しない出射休止期間と（図２）を切替可能になっている。ＤＣオフセット検知部３８が出力として保持するオフセット電圧分Ｖｏｆｓは、出射停止期間のＴＩＡ３６の出力電圧Ｖｏｕである。 The control unit 24 can switch between an emission period in which the intermittent light Ra is emitted to the laser light source 2 and an emission pause period in which the intermittent light Ra is not emitted (FIG. 2) via the light source drive circuit 25. The offset voltage amount Vofs held by the DC offset detection unit 38 as an output is the output voltage Vou of the TIA 36 during the emission stop period.

ＨＰＦ３７は、出力電圧Ｖｏｕから低周波数成分を除去してから、ゼロクロス検出部４０に出力する。ゼロクロス検出部４０は、交流入力電圧が０Ｖを通過することを検出した時に、反射光Ｒｂの受光時刻を示す信号としてのゼロクロス信号をＴＤＣ４１に出力する。 The HPF 37 removes a low frequency component from the output voltage Vou and then outputs the output to the zero cross detection unit 40. When the zero-cross detection unit 40 detects that the AC input voltage passes through 0V, the zero-cross detection unit 40 outputs a zero-cross signal as a signal indicating the reception time of the reflected light Rb to the TDC 41.

ＴＤＣ４１は、スタート信号生成部２８からのスタート信号の示すスタート時刻（光パルス１３の出射時刻）から、ゼロクロス検出部４０からのゼロクロス信号の示すゼロクロス時刻（反射光Ｒｂの受光時刻）までの経過時間Ｔｒ（図７）を、各周期Ｔａにおいて計時する。各周期Ｔａの開始時刻は０に設定されているので、経過時間Ｔｒは、各光パルス１３に対するＡＰＤ５における反射光Ｒｂの受光時刻に相当する。 The TDC 41 is an elapsed time from the start time indicated by the start signal from the start signal generation unit 28 (the emission time of the optical pulse 13) to the zero cross time indicated by the zero cross signal from the zero cross detection unit 40 (the time when the reflected light Rb is received). Tr (FIG. 7) is timed at each cycle Ta. Since the start time of each cycle Ta is set to 0, the elapsed time Tr corresponds to the reception time of the reflected light Rb in the APD 5 for each light pulse 13.

加算器４４は、ＤＣオフセット検知部３８が保持し、出力しているオフセット電圧分Ｖｏｆｓと制御部２４から入力される非オフセット電圧分Ｖｖａｒとを加算した制御電圧Ｖｄｒ（＝Ｖｏｆｓ＋Ｖｖａｒ）を定電流回路３５に出力する。 The adder 44 has a constant current circuit having a control voltage Vdr (= Vofs + Vvar) obtained by adding the offset voltage Voffs output by the DC offset detection unit 38 and the non-offset voltage Vvar input from the control unit 24. Output to 35.

定電流回路３５は、制御電圧Ｖｄｒに応じた排出電流Ｉｄｒを生成する。制御電圧Ｖｄｒに含まれるオフセット電圧分Ｖｏｆｓ及び非オフセット電圧分Ｖｖａｒは、排出電流Ｉｄｒのうちのオフセット電流Ｉｏｆｓ（オフセット分）及び非オフセット電流Ｉｖａｒ（非オフセット分：図３）にそれぞれ対応する。 The constant current circuit 35 generates an discharge current Idr according to the control voltage Vdr. The offset voltage component Vofs and the non-offset voltage component Vvar included in the control voltage Vdr correspond to the offset current Ifs (offset component) and the non-offset current Ivar (non-offset component: FIG. 3) of the discharge current Idr, respectively.

ＡＰＤ５、定電流回路３５、ＴＩＡ３６、ＤＣオフセット検知部３８及び加算器４４は、測距装置１の光電変換部を構成する。ＤＣオフセット検知部３８は、背景光検出部も構成する。 The APD5, the constant current circuit 35, the TIA36, the DC offset detection unit 38, and the adder 44 constitute a photoelectric conversion unit of the distance measuring device 1. The DC offset detection unit 38 also constitutes a background light detection unit.

制御部２４は、ＡＰＤ５の周囲温度を検出し、ＡＰＤ５の受光感度が一定となるように受光素子用駆動電源（図３ではブロック省略）による印加逆電圧の調整信号Ｃｍを出力する。 The control unit 24 detects the ambient temperature of the APD 5 and outputs an adjustment signal Cm of the applied reverse voltage by the drive power source for the light receiving element (block omitted in FIG. 3) so that the light receiving sensitivity of the APD 5 becomes constant.

制御部２４は、距離算出部４６を有する。距離算出部４６は、ＴＤＣ４１から入力された経過時間Ｔｒに基づいて被測距物１０までの距離Ｌｏｂを算出する。測距装置１から被測距物１０までの距離Ｌｏｂは次の式（１）で算出することができる。
Ｌｏｂ＝（Ｃｓ×Ｔｒ）／２・・・式（１）
ただし、Ｃｓは光速である。 The control unit 24 has a distance calculation unit 46. The distance calculation unit 46 calculates the distance Lob to the distanced object 10 based on the elapsed time Tr input from the TDC 41. The distance Lob from the distance measuring device 1 to the distanced object 10 can be calculated by the following equation (1).
Lob = (Cs × Tr) / 2 ... Equation (1)
However, Cs is the speed of light.

（ＴＩＡ）
図４は、ＴＩＡ３６及びその入力側の詳細図である。ＴＩＡ３６は、オペアンプ５０及び負帰還抵抗５１を含む。負帰還抵抗５１は、両端においてオペアンプ５０の負相端子（反転端子）と出力端子とに接続されている。オペアンプ５０の正相端子（非反転端子）は基準電圧Ｖｒｅｆを供給される。ＡＰＤ５と定電流回路３５とは、一定電圧Ｖｃｃの電圧端子とアースとの間に介在する。ＡＰＤ５と定電流回路３５との接続点はオペアンプ５０の入力端子としての負相端子に接続されている。 (TIA)
FIG. 4 is a detailed view of TIA36 and its input side. The TIA 36 includes an operational amplifier 50 and a negative feedback resistor 51. The negative feedback resistor 51 is connected to the negative phase terminal (inverted terminal) and the output terminal of the operational amplifier 50 at both ends. A reference voltage Vref is supplied to the positive phase terminal (non-inverting terminal) of the operational amplifier 50. The APD 5 and the constant current circuit 35 are interposed between the voltage terminal of the constant voltage Vcc and the ground. The connection point between the APD 5 and the constant current circuit 35 is connected to a negative phase terminal as an input terminal of the operational amplifier 50.

ＡＰＤ５の入射光には、反射光Ｒｂと背景光Ｒｃとが含まれる。ＡＰＤ５は、反射光Ｒｂの強度と背景光Ｒｃの強度とを加算した強度（ここでは照度）に応じた生成電流Ｉｐｄを生成する。一方、定電流回路３５は、排出電流Ｉｄｒを生成する。この結果、負帰還抵抗５１には、差分電流Ｉｓｕｂ（＝Ｉｐｄ−Ｉｄｒ）がオペアンプ５０の負相側から出力端子側に流れる。オペアンプ５０は、差分電流Ｉｓｕｂに基づく出力電圧Ｖｏｕを出力する。 The incident light of APD5 includes reflected light Rb and background light Rc. The APD5 generates the generated current Ipd according to the intensity (here, the illuminance) obtained by adding the intensity of the reflected light Rb and the intensity of the background light Rc. On the other hand, the constant current circuit 35 generates an discharge current Idr. As a result, a differential current Isub (= Ipd-Idr) flows through the negative feedback resistor 51 from the negative phase side of the operational amplifier 50 to the output terminal side. The operational amplifier 50 outputs an output voltage Vou based on the differential current Isub.

図５は、周期Ｔａにおける複数の異なる受光時刻の反射光Ｒｂに対するＴＩＡ３６の入出力についての説明図である。図５Ａは排出電流Ｉｄｒ無しのときの差分電流Ｉｓｕｂ及び出力電圧Ｖｏｕの関係を示し、図５Ｂは排出電流Ｉｄｒ有りのときの差分電流Ｉｓｕｂ及び出力電圧Ｖｏｕの関係を示している。反射光Ｒｂの受光時刻は、各間欠光Ｒａの出射時刻としての周期Ｔａの開始時刻を０とし、該開始時刻からの経過時間Ｔｒで定義している。 FIG. 5 is an explanatory diagram of input / output of the TIA 36 with respect to the reflected light Rb at a plurality of different light reception times in the period Ta. FIG. 5A shows the relationship between the differential current Isub and the output voltage Vou when the discharge current Idr is not present, and FIG. 5B shows the relationship between the differential current Isub and the output voltage Vou when the exhaust current Idr is present. The light receiving time of the reflected light Rb is defined by the elapsed time Tr from the start time, with the start time of the cycle Ta as the emission time of each intermittent light Ra being 0.

図５では、測距装置１からの被測距物１０までの距離Ｌｏｂが異なる４つのケースＯｂ１〜ケースＯｂ４について、差分電流Ｉｓｕｂ及び出力電圧Ｖｏｕが示されている。ケースＯｂ１〜ケースＯｂ４の番号順に測距範囲１１における被測距物１０は、測距装置１から遠方になっている。 In FIG. 5, the differential current Isub and the output voltage Vou are shown for four cases Ob1 to case Ob4 having different distance Lobs from the distance measuring device 1 to the distanced object 10. The distanced object 10 in the distance measuring range 11 in the numerical order of the cases Ob1 to the case Ob4 is far from the distance measuring device 1.

図５において、定格の入力レンジとは、ＴＩＡ３６の出力電圧Ｖｏｕを飽和させない差分電流Ｉｓｕｂの範囲を意味する。定格の出力レンジとは、出力電圧Ｖｏｕの非飽和範囲を示し、差分電流Ｉｓｕｂが定格の入力レンジであるときの出力電圧Ｖｏｕの範囲である。Ｉｕ，Ｉｌは、それぞれ入力レンジの上限及び下限を示している。 In FIG. 5, the rated input range means the range of the differential current Isub that does not saturate the output voltage Vou of the TIA36. The rated output range indicates the non-saturation range of the output voltage Vou, and is the range of the output voltage Vou when the differential current Isub is the rated input range. Iu and Il indicate the upper limit and the lower limit of the input range, respectively.

図５では、ＴＩＡ３６の入力電流としての差分電流Ｉｓｕｂは、背景光Ｒｃに相当する分を含まないもので示しており、反射光Ｒｂに相当する分のみとなっている。差分電流Ｉｓｕｂは、負帰還抵抗５１を負相端子の側から出力端子の側に流れる向きが正の向きとなっている。 In FIG. 5, the differential current Isub as the input current of the TIA 36 is shown not including the portion corresponding to the background light Rc, and is only the portion corresponding to the reflected light Rb. The differential current Isub has a positive direction in which the negative feedback resistor 51 flows from the negative phase terminal side to the output terminal side.

図５Ａから説明する。この場合、差分電流Ｉｓｕｂは、ＡＰＤ５の生成電流Ｉｐｄのみとなる（Ｉｓｕｂ＝Ｉｐｄ）。生成電流Ｉｐｄは、ケースＯｂ１，Ｏｂ２では、ＴＩＡ３６の定格の入力レンジの上限Ｉｕを上回る。この結果、ＴＩＡ３６の出力電圧Ｖｏｕは、ケースＯｂ１，Ｏｂ２の対応する反射光Ｒｂの受光時Ｔｒ１，Ｔｒ２に定格の出力レンジの下限側で飽和してしまい、被測距物１０までの距離Ｌｏｂの測距が困難になる。 This will be described from FIG. 5A. In this case, the differential current Isub is only the generated current Ipd of APD5 (Isub = Ipd). The generated current Ipd exceeds the upper limit Iu of the rated input range of TIA36 in cases Ob1 and Ob2. As a result, the output voltage Vou of the TIA36 is saturated at the lower limit side of the output range rated by Tr1 and Tr2 when the corresponding reflected light Rb of the cases Ob1 and Ob2 is received, and the distance Lob to the distance object 10 is increased. Distance measurement becomes difficult.

図５Ｂについて説明する。ＴＩＡ３６の入力電流としての差分電流Ｉｓｕｂは、ＡＰＤ５の生成電流Ｉｐｄから排出電流Ｉｄｒを引いたものとなる（Ｉｓｕｂ＝Ｉｐｄ−Ｉｄｒ）。なお、生成電流Ｉｐｄは、オペアンプ５０の負相側からオペアンプ５０の出力側に負帰還抵抗５１を流れるのに対し、排出電流Ｉｄｒは、生成電流Ｉｐｄとは逆向きに流れる。図５Ｂでは、このことを反映させて、Ｉｄｒに−の符号を付けている。差分電流Ｉｓｕｂは、−ＩｄｒにＩｐｄを上乗せしたものになる。 FIG. 5B will be described. The differential current Isub as the input current of the TIA 36 is obtained by subtracting the discharge current Idr from the generated current Ipd of the APD5 (Isub = Ipd-Idr). The generated current Ipd flows through the negative feedback resistor 51 from the negative phase side of the operational amplifier 50 to the output side of the operational amplifier 50, whereas the exhaust current Idr flows in the opposite direction to the generated current Ipd. In FIG. 5B, the Idr is coded − to reflect this. The differential current Isub is −Idr plus Ipd.

排出電流Ｉｄｒは、各周期Ｔａにおいて間欠光Ｒａを出射するごとに、周期Ｔａの開始時刻としての間欠光Ｒａの出射時刻からの経過時間に応じて増大するものである。具体的には、排出電流Ｉｄｒは、各周期Ｔａにおいて、ＡＰＤ５における反射光Ｒｂの受光時刻に関係なく、受光時Ｔｒ１〜Ｔｒ４には差分電流ＩｓｕｂをＴＩＡ３６の定格の入力レンジの上限Ｉｕ〜下限Ｉｌの範囲内に収めることを保証するように、経過時間に対する減少特性を設定されている。 The discharge current Idr increases with each emission of the intermittent light Ra in each cycle Ta according to the elapsed time from the emission time of the intermittent light Ra as the start time of the cycle Ta. Specifically, the discharge current Idr has a difference current Isub for Tr1 to Tr4 at the time of light reception regardless of the reception time of the reflected light Rb in APD5 in each cycle Ta, and the difference current Isub is set to the upper limit Iu to the lower limit Il of the rated input range of TIA36. The reduction characteristic with respect to the elapsed time is set to guarantee that it is within the range of.

（排出電流の説明）
図６は、被測距物１０までの距離ＬｏｂとＡＰＤ５の生成電流Ｉｐｄとの関係（実線）の一例を示すグラフである。被測距物１０までの距離Ｌｏｂと、ＡＰＤ５が受光する反射光Ｒｂの強度（例：照度）とは、距離Ｌｏｂの自乗に反比例する関係にある。図６の特性線は、生成電流Ｉｐｄが、距離Ｌｏｂの増大に連れて、距離Ｌｏｂの自乗の反比例で減少する特性として規定されている。 (Explanation of discharge current)
FIG. 6 is a graph showing an example of the relationship (solid line) between the distance Lob to the distanced object 10 and the generated current Ipd of the APD5. The distance Lob to the distance object 10 and the intensity (eg, illuminance) of the reflected light Rb received by the APD5 are inversely proportional to the square of the distance Lob. The characteristic line of FIG. 6 is defined as a characteristic that the generated current Ipd decreases in inverse proportion to the square of the distance Lob as the distance Lob increases.

図６の横軸の距離Ｌｏｂは、前述の式（１）に定義されるように、経過時間Ｔｒと比例関係にある。したがって、図６の横軸の距離Ｌｏｂを経過時間Ｔｒに置き換えることもできる。 The distance Lob on the horizontal axis of FIG. 6 is proportional to the elapsed time Tr as defined by the above equation (1). Therefore, the distance Lob on the horizontal axis in FIG. 6 can be replaced with the elapsed time Tr.

図６には、排出電流Ｉｄｒの特性（破線）が、生成電流Ｉｐｄの特性（実線）と対比されている。Ｉｇａｐは、Ｉｐｄから排出電流Ｉｄｒを引いた差分を示し、Ｉｐｄ＞Ｉｄｒのとき正とする。差分Ｉｇａｐは、ＡＰＤ５における反射光Ｒｂの受光時刻としての経過時間Ｔｒが各周期Ｔａ内のどの時刻であっても、該受光時刻においてＴＩＡ３６の定格の入力レンジ内に収まるように設定される。この結果、ＴＩＡ３６の入力電流としての差分電流Ｉｓｕｂは、少なくとも反射光Ｒｂの受光時には、ＴＩＡ３６の定格の入力レンジ内に収まることが保証され、該受光時の出力電圧Ｖｏｕの飽和が回避される。 In FIG. 6, the characteristic of the discharge current Idr (broken line) is compared with the characteristic of the generated current Ipd (solid line). Igap indicates the difference obtained by subtracting the discharge current Idr from Ipd, and is positive when Ipd> Idr. The difference Igap is set so that the elapsed time Tr as the light receiving time of the reflected light Rb in the APD 5 falls within the rated input range of the TIA 36 at the light receiving time regardless of the time within each cycle Ta. As a result, the differential current Isub as the input current of the TIA36 is guaranteed to be within the rated input range of the TIA36 at least when the reflected light Rb is received, and the saturation of the output voltage Vou at the time of receiving the light is avoided.

図６では、Ｉｇａｐは、距離Ｌｏｂの増大に連れて減少している。しかしながら、Ｉｇａｐが、任意の経過時間Ｔｒ（間欠光Ｒａの受光時刻）においてＩｌ＜Ｉｇａｐ＜Ｉｕの条件を満たしていれば、少なくとも反射光Ｒｂの受光時には出力電圧Ｖｏｕが非飽和となる。したがって、Ｉｇａｐは、距離Ｌｏｂに関係なく一定値であったり、距離Ｌｏｂの増大に連れて増大する特性であってもよい。 In FIG. 6, Igap decreases with increasing distance lob. However, if Igap satisfies the condition of Il <Igap <Iu at an arbitrary elapsed time Tr (light reception time of intermittent light Ra), the output voltage Vou becomes unsaturated at least when the reflected light Rb is received. Therefore, Igap may be a constant value regardless of the distance lob, or may be a characteristic that increases as the distance lob increases.

（排出電流の効果）
図７は、測距装置１の各部の出力等の時間変化を示している。図７の一段目の光出射部の出力とは、具体的にはレーザ光源２から出射される間欠光Ｒａの強度（例：レーザ光源２の輝度）を示している。光出射部の出力の各矩形は、各光パルス１３（図２）に対応する。 (Effect of exhaust current)
FIG. 7 shows the time change of the output of each part of the distance measuring device 1. The output of the first-stage light emitting unit in FIG. 7 specifically indicates the intensity of the intermittent light Ra emitted from the laser light source 2 (example: the brightness of the laser light source 2). Each rectangle of the output of the light emitting unit corresponds to each light pulse 13 (FIG. 2).

図７の二段目には、生成電流Ｉｐｄが、背景光Ｒｃに相当する分が除去した後の値に対応する波形で示されている。反射光Ｒｂは、被測距物１０までの距離Ｌｏｂに応じた強度（例：照度）でＡＰＤ５に受光される。受光時刻としての経過時間Ｔｒ（各周期Ｔａの開始時刻を時刻０とする。）は、被測距物１０までの距離Ｌｏｂの増大に応じて増大する（前述の式（１）参照）。また、経過時間Ｔｒが大きいほど、ＡＰＤ５にける反射光Ｒｂの入射強度が低下し、ＡＰＤ５の生成電流Ｉｐｄが減少する。 In the second stage of FIG. 7, the generated current Ipd is shown as a waveform corresponding to the value after the portion corresponding to the background light Rc is removed. The reflected light Rb is received by the APD 5 with an intensity (eg, illuminance) corresponding to the distance Lob to the distance object 10. The elapsed time Tr as the light receiving time (the start time of each cycle Ta is set to time 0) increases as the distance lob to the distance object 10 increases (see the above equation (1)). Further, as the elapsed time Tr increases, the incident intensity of the reflected light Rb on the APD5 decreases, and the generated current Ipd of the APD5 decreases.

図７の三段目の排出電流Ｉｄｒは、図６の波線で示した排出電流Ｉｄｒになっている。図７の三段目の波線は、二段目の生成電流Ｉｐｄの絶対値のうち三段目の排出電流Ｉｄｒの絶対値を上回っている分を排出電流Ｉｄｒに上乗せしたものである。ＴＩＡ３６の入力電流としての差分電流Ｉｓｕｂは、Ｉｐｄ−Ｉｄｒとなる。この結果、周期Ｔａにおいて、反射光Ｒｂを受光していない期間(以下、「周期Ｔａのうちの非受光期間」という。)では、差分電流Ｉｓｕｂは、ＴＩＡ３６の定格の入力レンジの下限Ｉｌを下回っているが、間欠光Ｒａの受光時(以下、「周期Ｔａのうちの受光期間」という。)では、上昇して、定格の入力レンジとしてのＩｌ＜Ｉｓｕｂ＜Ｉｕの範囲に収まる。 The discharge current Idr in the third stage of FIG. 7 is the discharge current Idr shown by the wavy line in FIG. The wavy line in the third stage of FIG. 7 shows the absolute value of the generated current Ipd in the second stage, which exceeds the absolute value of the discharge current Idr in the third stage, added to the discharge current Idr. The differential current Isub as the input current of the TIA 36 is Ipd-Idr. As a result, in the period Ta, during the period when the reflected light Rb is not received (hereinafter, referred to as “non-light receiving period in the period Ta”), the differential current Isub is below the lower limit Il of the rated input range of TIA36. However, when the intermittent light Ra is received (hereinafter referred to as "the light receiving period in the period Ta"), it rises and falls within the range of Il <Isub <Iu as the rated input range.

図７の四段目のＴＩＡ３６の出力電圧Ｖｏｕは、周期Ｔａのうちの非受光期間では、定格の出力レンジ外、詳細には、定格の出力レンジの上限としての基準電圧Ｖｒｅｆ（図４も参照）で飽和している。これに対し、周期Ｔａのうちの反射光Ｒｂの受光期間では、出力電圧Ｖｏｕは、飽和を解除され、定格の出力レンジ内、すなわち基準電圧Ｖｒｅｆ未満になる。この結果、出力電圧Ｖｏｕは、周期Ｔａのうちの反射光Ｒｂの受光期間は、立ち下がって、出力電圧Ｖｏｕは、定格の出力レンジ内に収まる。これにより、出力電圧Ｖｏｕのピーク位置を検出すれば、反射光Ｒｂの受光時を正しく検出することができる。なお、本明細書では、「ピーク位置」を、上方向移動時の最高点の位置だけでなく、下方向移動時の最低点の位置も含めて、使用する。 The output voltage Vou of the TIA36 in the fourth stage of FIG. 7 is out of the rated output range during the non-light receiving period of the period Ta, and in detail, the reference voltage Vref as the upper limit of the rated output range (see also FIG. 4). ) Is saturated. On the other hand, during the light receiving period of the reflected light Rb in the period Ta, the output voltage Vou is desaturated and becomes within the rated output range, that is, less than the reference voltage Vref. As a result, the output voltage Vou drops during the light receiving period of the reflected light Rb in the period Ta, and the output voltage Vou falls within the rated output range. As a result, if the peak position of the output voltage Vou is detected, the time when the reflected light Rb is received can be correctly detected. In this specification, the "peak position" is used including not only the position of the highest point when moving upward but also the position of the lowest point when moving downward.

こうして、ゼロクロス検出部４０は、反射光Ｒｂの受光時刻としての経過時間Ｔｒは、出力電圧Ｖｏｕのピーク位置に応じてゼロクロス信号を正確に出力することができる。この結果、距離算出部４６は、測距装置１の設定された距離範囲の増大に伴う測距反射光間欠光Ｒａの強度範囲（例：照度範囲）の増大にもかかわらず、ＴＩＡ３６の出力電圧Ｖｏｕの飽和を防止して、測距装置１の測距精度を高めることができる。 In this way, the zero-cross detection unit 40 can accurately output the zero-cross signal according to the peak position of the output voltage Vou with the elapsed time Tr as the light receiving time of the reflected light Rb. As a result, the distance calculation unit 46 increases the output voltage of the TIA 36 despite the increase in the intensity range (example: illuminance range) of the distance measurement reflected light intermittent light Ra accompanying the increase in the set distance range of the distance measurement device 1. It is possible to prevent the saturation of the Vou and improve the distance measuring accuracy of the distance measuring device 1.

（ＡＰＤに適合する排出電流の決定の仕方）
図８は、ＡＰＤ５に適合させる排出電流Ｉｄｒを決定する実測グラフである。該グラフは、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の直交三軸座標系に定義される。Ｘ軸は光偏向器４のミラー部１６の水平方向チルト角ωに対応し、Ｙ軸は被測距物１０までの距離Ｌｏｂに対応し、Ｚ軸は生成電流Ｉｐｄに対応する。特性曲面Ｐｐｄ上の座標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＸ，Ｙ，Ｚは、（ａ）出荷品としての各測距装置１ごとに実際に試験を行って実測するか、（ｂ）出荷品としての複数の所定数の測距装置１を群とし、該群の中から１つを標本として選択し、該標本について実際に試験を行って実測したものになる。 (How to determine the discharge current suitable for APD)
FIG. 8 is an actual measurement graph for determining the discharge current Idr to be adapted to APD5. The graph is defined in a Cartesian three-axis coordinate system of the X-axis, Y-axis and Z-axis. The X-axis corresponds to the horizontal tilt angle ω of the mirror portion 16 of the optical deflector 4, the Y-axis corresponds to the distance Lob to the distanced object 10, and the Z-axis corresponds to the generated current Ipd. The X, Y, Z of the coordinate positions (X, Y, Z) on the characteristic curved surface Ppd are either (a) actually tested and actually measured for each distance measuring device 1 as a shipped product, or (b) shipped. A plurality of predetermined number of distance measuring devices 1 as products are grouped, one of the group is selected as a sample, and the sample is actually tested and actually measured.

（ａ）の場合は、生成電流Ｉｐｄの特性が各測距装置１ごとに決定される。（ｂ）の場合は、標本における生成電流Ｉｐｄの特性が、該標本の属する群の全部の測距装置１の生成電流Ｉｐｄとして決定される。 In the case of (a), the characteristics of the generated current Ipd are determined for each ranging device 1. In the case of (b), the characteristic of the generated current Ipd in the sample is determined as the generated current Ipd of all the ranging devices 1 in the group to which the sample belongs.

該試験の内容を詳細に述べると、測距範囲１１において均一に分布する複数の位置Ｐｏｂ（Ｘ，Ｙ）が標本位置として選定される。位置Ｐｏｂ（Ｘ，Ｙ）のＸは、チルト角ωであり、Ｙは距離Ｌｏｂである。次に、１つの標本位置に基準反射板を測距装置１に対峙して置く。基準反射板（「基準反射点」に相当）は、決められた形状（基準形状）、寸法（基準寸法）及び反射率（基準反射率）を有する。そして、生成電流Ｉｐｄを実測する。この実測を全部の標本位置で行う。 To describe the contents of the test in detail, a plurality of positions Pobs (X, Y) uniformly distributed in the distance measuring range 11 are selected as sample positions. X at the position Pob (X, Y) is the tilt angle ω, and Y is the distance Lob. Next, the reference reflector is placed at one specimen position facing the distance measuring device 1. The reference reflector (corresponding to the "reference reflection point") has a predetermined shape (reference shape), dimension (reference dimension), and reflectance (reference reflectance). Then, the generated current Ipd is actually measured. This actual measurement is performed at all sample positions.

なお、基準反射板は、本発明の「基準反射点」に相当する。基準反射板の形状、寸法及び反射率は、それぞれ「基準形状」、「基準寸法」及び「基準反射率」に相当する。 The reference reflector corresponds to the "reference reflection point" of the present invention. The shape, size and reflectance of the reference reflector correspond to the "reference shape", "reference dimension" and "reference reflectance", respectively.

こうして、各標本位置のＰｏｂ（Ｘ，Ｙ）に対して実測した生成電流ＩｐｄとしてのＺを加えて、Ｐｏｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を得る。全部のＰｏｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の直交三軸座標系にプロットし、各プロット点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＺに対し最小二乗法を適用して、全プロット点におけるＺの自乗の合計が最小になる近似曲面を図８の特性曲面Ｐｐｄとして決定される。 In this way, Z as the measured generated current Ipd is added to the Pob (X, Y) at each sample position to obtain the Pob (X, Y, Z). All Pobs (X, Y, Z) are plotted in a Cartesian three-axis coordinate system on the X-axis, Y-axis and Z-axis, and the least squares method is applied to Z at each plot point (X, Y, Z). , The approximate curved surface that minimizes the sum of the squares of Z at all plot points is determined as the characteristic curved surface Ppd in FIG.

特性曲面Ｐｐｄに対する排出電流Ｉｄｒは、図６で排出電流Ｉｄｒを決定したときと近似した仕方で決定される。すなわち、図８で決定される排出電流Ｉｄｒの特性曲面Ｐｄｒは、特性曲面ＰｐｄからＩｇａｐ（図６参照）だけＺ軸方向に下側に位置する特性曲面となる。 The discharge current Idr with respect to the characteristic curved surface Ppd is determined in a manner similar to that when the discharge current Idr is determined in FIG. That is, the characteristic curved surface Pdr of the discharge current Idr determined in FIG. 8 is a characteristic curved surface located downward in the Z-axis direction by Igap (see FIG. 6) from the characteristic curved surface Ppd.

なお、図６のＩｇａｐは、パラメータが距離Ｌｏｂの１つだけであるが、図８では、パラメータは距離Ｌｏｂと水平方向チルト角ωとの２つになる。こうして、決定された排出電流Ｉｄｒの特性曲面Ｐｄｒ上の各座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対応させて測距装置１の排出電流Ｉｄｒが決定される。 Note that Igap in FIG. 6 has only one parameter, the distance Lob, but in FIG. 8, there are two parameters, the distance Lob and the horizontal tilt angle ω. In this way, the discharge current Idr of the distance measuring device 1 is determined corresponding to each coordinate (X, Y, Z) on the characteristic curved surface Pdr of the determined discharge current Idr.

測距装置１から出射される間欠光Ｒａの強度及び被測距物１０までの距離Ｌｏｂが同一であっても、測距装置１から見た被測距物１０の方向としての水平方向チルト角ωが異なると、ＡＰＤ５における反射光Ｒｂの強度が異なる。一般に、光偏向器４の真正面方向（ω＝０°）からの被測距物１０からの生成電流Ｉｐｄが最大となり、真正面の方向から離れた方向の被測距物１０から反射光Ｒｂほど、同一の距離Ｌｏｂに対する反射光Ｒｂの受光強度が低下して、ＡＰＤ５の生成電流Ｉｐｄが低下する。 Even if the intensity of the intermittent light Ra emitted from the distance measuring device 1 and the distance Lob to the distanced object 10 are the same, the horizontal tilt angle as the direction of the distanced object 10 seen from the distance measuring device 1 When ω is different, the intensity of the reflected light Rb in APD5 is different. In general, the current Ipd generated from the distanced object 10 from the direction directly in front of the optical deflector 4 (ω = 0 °) is maximized, and the reflected light Rb from the distanced object 10 in the direction away from the direction directly in front is increased. The light receiving intensity of the reflected light Rb with respect to the same distance Lob decreases, and the generated current Ipd of APD5 decreases.

なお、真正面の方向から離れた方向の被測距物１０から反射光Ｒｂほど、同一の距離Ｌｏｂに対する反射光Ｒｂの受光強度が低下することは、水平方向チルト角ωについてだけでなく、垂直方向チルト角についても言える。したがって、図８のグラフに、さらに、垂直方向チルト角をパラメータとして追加して、計３つの因子で生成電流Ｉｐｄを実測し、四座標の特性曲面Ｐｐｄを作成し、該特性曲面Ｐｐｄに基づいてさらに四座標の特性曲面Ｐｄｒを作成し、該四座標の特性曲面Ｐｄｒに基づいて生成電流Ｉｐｄの特性を決定することもできる。 It should be noted that the light reception intensity of the reflected light Rb with respect to the same distance Lob decreases as the reflected light Rb from the distance object 10 in the direction away from the direction directly in front is not only for the horizontal tilt angle ω but also in the vertical direction. The same can be said about the tilt angle. Therefore, the vertical tilt angle is further added as a parameter to the graph of FIG. 8, the generated current Ipd is actually measured by a total of three factors, a characteristic curved surface Ppd of four coordinates is created, and based on the characteristic curved surface Ppd. Further, it is also possible to create a characteristic curved surface Pdr of four coordinates and determine the characteristic of the generated current Ipd based on the characteristic curved surface Pdr of the four coordinates.

図８の特性曲面Ｐｄｒは、同一のＹ座標位置に対してＸ座標の増大に連れてＺ軸方向に下降している。特性曲面Ｐｄｒに基づく排出電流Ｉｄｒの決定により、測距装置１からの被測距物１０の方向の相違にもかかわらず、ｌｐｄの測距精度の低下を防止することができる。 The characteristic curved surface Pdr of FIG. 8 descends in the Z-axis direction as the X coordinate increases with respect to the same Y coordinate position. By determining the discharge current Idr based on the characteristic curved surface Pdr, it is possible to prevent a decrease in the distance measurement accuracy of the lpd despite the difference in the direction of the distance measurement object 10 from the distance measurement device 1.

なお、実測に基づいて作成された特性曲面Ｐｐｄから得られる特性曲面Ｐｄｒに基づく排出電流Ｉｄｒの決定方式でも、Ｉｇａｐを特性曲面Ｐｐｄの全体で一律とせず、生成電流Ｉｐｄの低いものほど、Ｉｇａｐが減少するように、排出電流Ｉｄｒを決定することができる。 Even in the method of determining the discharge current Idr based on the characteristic curved surface Ppd obtained from the characteristic curved surface Ppd created based on the actual measurement, Igap is not uniform for the entire characteristic curved surface Ppd, and the lower the generated current Ipd, the higher the Igap. The discharge current Idr can be determined to decrease.

（測距方法）
測距装置１が実施する測距方法について、図９のフローチャートを参照して説明する。該測距方法は、具体的には、制御部２４が、ＲＯＭ（図示せず）に記憶されている測距プログラムに従って、実行するものである。 (Distance measurement method)
The distance measuring method carried out by the distance measuring device 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. Specifically, the distance measuring method is executed by the control unit 24 according to a distance measuring program stored in a ROM (not shown).

該測距プログラムは、例えば、ユーザにより測距装置１の電源スイッチ（図示せず）がオンにされしだい、起動して、処理を開始し、ユーザにより該電源スイッチオフにされると、終了する。制御部２４は、測距プログラムとは別途に測距装置１の電源スイッチのオン、オフにより測距プログラムの開始及び終了を実行する割込みプログラムを有している。 The distance measuring program is started, for example, as soon as the power switch (not shown) of the distance measuring device 1 is turned on by the user, starts processing, and ends when the power switch is turned off by the user. .. The control unit 24 has an interrupt program that executes the start and end of the distance measurement program by turning on and off the power switch of the distance measurement device 1 separately from the distance measurement program.

制御部２４は、ＳＴＥＰ１０において、間欠光Ｒａの出射を禁止する。具体的には、測距装置１の光出射部におけるレーザ光源２が通電されるのを禁止する。これにより、間欠光Ｒａの出射停止期間（図２Ｂ）が開始する。 The control unit 24 prohibits the emission of the intermittent light Ra in STEP 10. Specifically, it prohibits the laser light source 2 in the light emitting portion of the distance measuring device 1 from being energized. As a result, the emission stop period (FIG. 2B) of the intermittent light Ra starts.

制御部２４は、ＳＴＥＰ１１において、排出電流生成部としての定電流回路３５の作動を停止させる。これにより、定電流回路３５による排出電流Ｉｄｒの生成は停止し、差分電流Ｉｓｕｂ＝生成電流Ｉｐｄとなる。 The control unit 24 stops the operation of the constant current circuit 35 as the discharge current generation unit in STEP 11. As a result, the generation of the discharge current Idr by the constant current circuit 35 is stopped, and the differential current Isub = the generated current Ipd.

制御部２４は、ＳＴＥＰ１２において背景光検出部としてのＤＣオフセット検知部３８にＴＩＡ３６の出力電圧Ｖｏｕを測定させる。この測定時は、間欠光Ｒａの出射停止期間内であるので、出力電圧Ｖｏｕは、背景光Ｒｃのみに対応するＴＩＡ３６の出力電圧、すなわちオフセット電圧分Ｖｏｆｓとなる。 The control unit 24 causes the DC offset detection unit 38 as the background light detection unit to measure the output voltage Vou of the TIA 36 in STEP 12. At the time of this measurement, since it is within the emission stop period of the intermittent light Ra, the output voltage Vou is the output voltage of the TIA 36 corresponding only to the background light Rc, that is, the offset voltage Vofs.

ＤＣオフセット検知部３８は、ＳＴＥＰ１３において、ＳＴＥＰ１２で測定したオフセット電圧分Ｖｏｆｓを保持する。ＤＣオフセット検知部３８は、その後、ＳＴＥＰ１３が再度実行されるまで、保持したオフセット電圧分Ｖｏｆｓを出力することになる。 The DC offset detection unit 38 holds Vofs for the offset voltage measured in STEP 12 in STEP 13. After that, the DC offset detection unit 38 outputs Vofs for the held offset voltage until STEP 13 is executed again.

制御部２４は、ＳＴＥＰ１４においてレーザ光源２による間欠光Ｒａの出射の禁止及び定電流回路３５の作動の禁止を共に解除する。これにより、間欠光Ｒａの出射期間（図２Ａ）が開始する。 In STEP 14, the control unit 24 releases both the prohibition of the emission of the intermittent light Ra by the laser light source 2 and the prohibition of the operation of the constant current circuit 35. As a result, the emission period of the intermittent light Ra (FIG. 2A) starts.

制御部２４は、ＳＴＥＰ１５において、周期Ｔａの開始に合わせて、レーザ光源２には間欠光Ｒａを出射させ、定電流回路３５には排出電流Ｉｄｒの生成を開始させる。これにより、Ｉｓｕｂ＝Ｉｐｄ−Ｉｄｒとなる。なお、Ｉｄｒ（排出電流）＝Ｉｏｆｓ（オフセット電流）＋Ｉｖａｒ（非オフセット電流）である（図３参照）。 In STEP 15, the control unit 24 emits the intermittent light Ra to the laser light source 2 and starts the generation of the discharge current Idr in the constant current circuit 35 in accordance with the start of the period Ta. As a result, Isub = Ipd-Idr. In addition, Idr (emission current) = Iofs (offset current) + Ivar (non-offset current) (see FIG. 3).

ゼロクロス検出部４０は、ＳＴＥＰ１６において、ＴＩＡ３６の出力電圧ＶｏｕからＡＰＤ５における反射光Ｒｂの受光時刻（経過時間Ｔｒ）を検出する。 In STEP 16, the zero-cross detection unit 40 detects the reception time (elapsed time Tr) of the reflected light Rb in the APD 5 from the output voltage Vou of the TIA 36.

距離算出部４６は、ＳＴＥＰ１７において、前述の式（１）に基づいて被測距物１０までの距離Ｌｏｂを算出する。 In STEP 17, the distance calculation unit 46 calculates the distance Lob to the distanced object 10 based on the above equation (1).

制御部２４は、ＳＴＥＰ１８において、間欠光Ｒａの出射後、すなわち周期Ｔａの開始時刻からの経過時間がＴａ以上であるか否かを判定する。そして、経過時間がＴａ以上になるまで、ＳＴＥＰ１８を繰り返し、経過時間がＴａ以上になりしだい、処理をＳＴＥＰ１５に戻す。 In STEP 18, the control unit 24 determines whether or not the elapsed time from the emission of the intermittent light Ra, that is, from the start time of the cycle Ta is Ta or more. Then, STEP 18 is repeated until the elapsed time becomes Ta or more, and as soon as the elapsed time becomes Ta or more, the process is returned to STEP 15.

こうして、生成電流Ｉｐｄから背景光Ｒｃの相当分のオフセット電流Ｉｏｆｓを除外して、環境により変化する背景光Ｒｃの強度に関係なく、間欠光Ｒａの強度に関係する差分電流Ｉｓｕｂを生成することができる。また、生成される差分電流Ｉｓｕｂを、反射光Ｒｂの受信時刻に関係なく、ＴＩＡ３６の入力レンジ内に収めて、ＴＩＡ３６の出力電圧Ｖｏｕの飽和を防止することができる。 In this way, the offset current Iofs corresponding to the background light Rc can be excluded from the generated current Ipd, and the differential current Isub related to the intensity of the intermittent light Ra can be generated regardless of the intensity of the background light Rc that changes depending on the environment. can. Further, the generated differential current Isub can be contained within the input range of the TIA 36 regardless of the reception time of the reflected light Rb, and the saturation of the output voltage Vou of the TIA 36 can be prevented.

（変形例）
本実施形態の測距装置１で光出射部の１つの要素として用いられいる光偏向器４は、被測距物１０に対し間欠光Ｒａを二次元走査する二次元光偏向器になっている。本発明は、一次元走査（例：ミラー部１６の回動軸が一軸だけとなっている光偏向器による走査）の光偏向器を用いることもできる。 (Modification example)
The optical deflector 4 used as one element of the light emitting portion in the ranging device 1 of the present embodiment is a two-dimensional optical deflector that two-dimensionally scans the intermittent light Ra with respect to the distanced object 10. .. The present invention can also use an optical deflector for one-dimensional scanning (eg, scanning with an optical deflector having only one rotation axis of the mirror unit 16).

さらに、本発明は、光偏向器を省略することもできる。その場合、間欠光Ｒａは、走査されないので、本発明の測距装置自体は、一次元の方向に存在する被測距物１０の距離Ｌｏｂを測距することになる。また、光偏向器４を省略した測距装置を台に載置して、台を回転させたり、往復動させたりすれば、間欠光Ｒａを走査して、走査方向に存在する被測距物１０について、その距離Ｌｏｂを測距することができる。 Further, in the present invention, the optical deflector can be omitted. In that case, since the intermittent light Ra is not scanned, the distance measuring device itself of the present invention measures the distance Lob of the distanced object 10 existing in the one-dimensional direction. Further, if a distance measuring device omitting the optical deflector 4 is placed on a table and the table is rotated or reciprocated, the intermittent light Ra is scanned and the distanced object existing in the scanning direction is detected. For 10, the distance Lob can be measured.

本実施形態では、間欠光Ｒａの出射停止期間（ＳＴＥＰ１０）は、測距装置１の作動中（電源のオン中）、起動時に１回だけを間欠光Ｒａの出射期間の開始前に設定している。本発明では、測距装置１の作動中、背景光Ｒｃの強度に変化が生じたと判断したときに、間欠光Ｒａの出射期間を適宜中止して、出射停止期間を挿入して、背景光Ｒｃに係る背景電流（図２のオフセット電流Ｉｏｆｓ）を検出することができる。 In the present embodiment, the emission stop period (STEP10) of the intermittent light Ra is set only once at the time of activation while the ranging device 1 is operating (while the power is on) before the start of the emission period of the intermittent light Ra. There is. In the present invention, when it is determined that the intensity of the background light Rc has changed during the operation of the distance measuring device 1, the emission period of the intermittent light Ra is appropriately stopped, and the emission stop period is inserted to insert the background light Rc. The background current (offset current Inventions in FIG. 2) according to the above can be detected.

背景光Ｒｃに係る背景電流を検出する出射停止期間は、被測距物１０の測距が不要となる期間が選択される。例えば、測距装置１を搭載する車両では、信号待ち等で一時停車している期間である。 As the emission stop period for detecting the background current related to the background light Rc, a period during which the distance measurement of the object to be measured 10 is not required is selected. For example, in a vehicle equipped with the distance measuring device 1, it is a period during which the vehicle is temporarily stopped due to waiting for a traffic light or the like.

本実施形態では、間欠光Ｒａの各光パルス１３の出射時刻は、スタート信号生成部２８がＰＤ２７の出力に基づいて検出している。本実施形態の変形例では、スタート信号生成部２８の代わりに、制御部２４がレーザ光源２を点灯開始した時刻から各光パルス１３の出射時刻を検出することもできる。 In the present embodiment, the emission time of each optical pulse 13 of the intermittent light Ra is detected by the start signal generation unit 28 based on the output of the PD 27. In the modified example of the present embodiment, instead of the start signal generation unit 28, the emission time of each light pulse 13 can be detected from the time when the control unit 24 starts lighting the laser light source 2.

１・・・測距装置、２・・・レーザ光源（光出射部）、４・・・光偏向器、５・・・ＡＰＤ（受光素子）、１０・・・被測距物、２４・・・制御部、３５・・・定電流回路（排出電流生成部）、３６・・・ＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ）、３８・・・ＤＣオフセット検知部（背景光検出部）、４６・・・距離算出部、５０・・・オペアンプ、５１・・・負帰還抵抗。 1 ... Distance measuring device, 2 ... Laser light source (light emitting part), 4 ... Light deflector, 5 ... APD (light receiving element), 10 ... Distanced object, 24 ...・ Control unit, 35 ・・・ constant current circuit (emission current generation unit), 36 ・・・ TIA (transimpedance amplifier), 38 ・・・ DC offset detection unit (background light detection unit), 46 ・・・ distance calculation Part, 50 ... op amp, 51 ... negative feedback resistor.

Claims

A light emitting part that emits intermittent light consisting of a train of light pulses toward the object to be measured,
A light receiving element that generates a current according to the intensity of incident light including reflected light from the distanced object, and a light receiving element.
An emission current generation unit that generates an emission current that decreases according to the elapsed time from the emission time each time the light emitting unit emits an optical pulse of the intermittent light.
A transimpedance amplifier that outputs a voltage based on a differential current obtained by subtracting the discharge current from the discharge current generator from the current generated by the light receiving element.
A distance measuring device including a distance calculating unit that calculates a distance to the distance to be measured based on the output voltage of the transimpedance amplifier.

In the distance measuring device according to claim 1,
The exhaust current generating unit emits the optical pulse at a constant cycle during the emission period of the intermittent light.
The discharge current generated by the discharge current generating unit transmits the difference current to the reflected light from the distanced object existing at an arbitrary distance within the set distance range of the distance measuring device. A distance measuring device characterized in that it is set so as to be within the rated input range of an impedance amplifier.

In the distance measuring device according to claim 1 or 2.
Equipped with a background light detection unit that detects background light
The light emitting unit stops emitting the intermittent light during the period when the intermittent light emission is stopped, and the light emitting unit stops emitting the intermittent light.
The background light detection unit detects the generated current of the light receiving element during the emission stop period as the background current related to the background light.
The discharge current generated by the discharge current generator includes an offset portion and a non-offset portion.
The distance measuring device is characterized in that the offset portion includes a current based on the background current detected by the background light detection unit.

In the distance measuring device according to claim 3,
The non-offset portion is the current generated by the light receiving element with respect to the reflected light of the intermittent light from the reflection point of the reference reflectance of each position with respect to a plurality of positions having different distance measurement distances set by the distance measuring device. A distance measuring device characterized in that it is determined based on the relationship with the distance of each position.

In the distance measuring device according to claim 4,
The non-offset component is the current generated by the light receiving element with respect to the reflected light of the intermittent light from the reflection point of the reference reflectance of each position with respect to a plurality of positions having different distance measurement distances and directions set by the distance measuring device. A distance measuring device, which is determined based on the relationship between the distance and the direction of each position.