JP6930415B2 - Distance measuring device, mobile device and distance measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、距離測定装置、移動体装置及び距離測定方法に関する。 The present invention relates to a distance measuring device, a moving body device, and a distance measuring method.
従来、発光信号に基づいて発光する光源を含む投光系と、該投光系から投光され物体で反射された光を受光し、その受光量に応じた電気信号を出力する光検出系と、該光検出系の出力信号を処理する信号処理系とを有し、発光信号及び信号処理系の出力信号に基づいて、物体までの距離を測定する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。 Conventionally, a light projecting system including a light source that emits light based on a light emitting signal, and a light detection system that receives light projected from the light projecting system and reflected by an object and outputs an electric signal according to the received light amount. , A device having a signal processing system for processing the output signal of the light detection system and measuring the distance to an object based on the light emission signal and the output signal of the signal processing system is known (for example, Patent Document 1). reference).
しかしながら、特許文献１に開示されている装置では、高コスト化を抑制しつつ、光検出系から出力された電気信号によらず適正な測定結果を出力することを可能とすることに関して改善の余地があった。
However, there is room for improvement in the apparatus disclosed in
本発明は、発光信号に基づいて発光する光源を含む投光系と、前記投光系から投光され物体で反射された光を受光し、その受光量に応じた電気信号を出力する光検出系と、前記発光信号及び前記光検出系から出力された前記電気信号に基づいて前記物体までの距離を求める演算系と、を備え、前記電気信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を横切る場合に、前記電圧が前記閾値電圧Ｖｔｈ１を最初に横切る点と前記電圧が前記閾値電圧Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きと、前記電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間に基づいて、前記電気信号が正常であるか否かを判定することを特徴とする距離測定装置である。 The present invention is a light projection system including a light source that emits light based on a light emission signal, and light detection that receives light projected from the light projecting system and reflected by an object and outputs an electric signal according to the amount of the received light. When the system includes a system and an arithmetic system for obtaining a distance to the object based on the light emission signal and the electric signal output from the light detection system, and the voltage of the electric signal crosses the threshold voltages Vth1 and Vth2. After the slope of a straight line passing through the point where the voltage first crosses the threshold voltage Vth1 and the point where the voltage first crosses the threshold voltage Vth2 and the voltage first crossing the smaller of the threshold voltages Vth1 and Vth2. It is a distance measuring device characterized by determining whether or not the electric signal is normal based on the time until the next crossing.
本発明によれば、高コスト化を抑制しつつ、光検出系から出力された電気信号によらず適正な測定結果を出力することが可能である。 According to the present invention, it is possible to output an appropriate measurement result regardless of the electric signal output from the photodetection system while suppressing the cost increase.
以下に、本発明の一実施形態の物体検出装置１００について、図面を参照して説明する。
Hereinafter, the
図１には、物体検出装置１００の概略的構成がブロック図にて示されている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of the
物体検出装置１００は、一例として、移動体としての車両に搭載され、投光し、物体（例えば先行車両、停車車両、障害物、歩行者等）で反射（散乱）された光を受光して該物体の有無や、該物体までの距離等の物体に関する情報（以下では「物体情報」とも呼ぶ）を検出する走査型レーザレーダである。物体検出装置１００は、例えば車両のバッテリ（蓄電池）から電力の供給を受ける。
すなわち、物体検出装置１００は、物体有無判定装置や距離測定装置（測距装置）や物体認識装置として機能する。
As an example, the
That is, the
物体検出装置１００は、図１に示されるように、投光系１０、光検出系４０、信号処理系４１、信号判定回路４９（判定系）、時間計測部４５（演算系の一部）、測定制御部４６（演算系の一部）、同期系５０、物体認識部４７などを備えている。
As shown in FIG. 1, the
投光系１０は、光源としてのＬＤ１１（レーザダイオード）、ＬＤ駆動部１２、投光光学系２０を含む。
The light projecting
ＬＤ１１は、端面発光レーザとも呼ばれ、ＬＤ駆動部１２により駆動され、レーザ光を射出する。ＬＤ駆動部１２は、測定制御部４６から出力されるＬＤ駆動信号（矩形パルス信号）を用いてＬＤ１１を点灯（発光）させる。ＬＤ駆動部１２は、一例として、ＬＤ１１に電流を供給可能に接続されたコンデンサ、該コンデンサとＬＤ１１との間の導通／非導通を切り替えるためのトランジスタ、該コンデンサを充電可能な充電手段等を含む。測定制御部４６は、自動車のＥＣＵ（エレクトロニックコントロールユニット）からの測定制御信号（測定開始信号や測定停止信号）を受けて測定開始や測定停止を行う。
The LD 11 is also called an end face emitting laser, and is driven by the
なお、上記光源としてＬＤ１１を用いているが、これに限られない。例えば、ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）、有機ＥＬ素子、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤやＶＣＳＥＬ以外のレーザ等の他の発光素子を用いても良い。 Although LD11 is used as the light source, the present invention is not limited to this. For example, other light emitting elements such as VCSEL (surface emitting laser), organic EL element, LED (light emitting diode), and laser other than LD and VCSEL may be used.
図２（Ａ）には、投光光学系２０、同期系５０が模式的に示されている。図２（Ｂ）には、受光光学系３０が模式的に示されている。以下では、図２（Ａ）等に示されるＺ軸方向を鉛直方向とするＸＹＺ３次元直交座標系を適宜用いて説明する。
FIG. 2A schematically shows the projectile
投光光学系２０は、図２（Ａ）に示されるように、ＬＤ１１からの光の光路上に配置されたカップリングレンズ２２と、該カップリングレンズ２２を介した光の光路上に配置された反射ミラー２４と、該反射ミラー２４で反射された光の光路上に配置された偏向器としての回転ミラー２６と、を含む。ここでは、装置を小型化するために、カップリングレンズ２２と、偏向器としての回転ミラー２６との間の光路上に反射ミラー２４を設けて光路を折り返している。
As shown in FIG. 2A, the projection
そこで、ＬＤ１１から射出された光は、カップリングレンズ２２により所定のビームプロファイルの光に整形された後、反射ミラー２４で反射され、回転ミラー２６でＺ軸周りに偏向される。
Therefore, the light emitted from the LD 11 is shaped into light having a predetermined beam profile by the
回転ミラー２６でＺ軸周りの所定の偏向範囲に偏向された光が投光光学系２０から投射された光、すなわち物体検出装置１００から射出された光である。
The light deflected to a predetermined deflection range around the Z axis by the rotating
回転ミラー２６は、回転軸（Ｚ軸）周りに複数の反射面を有し、反射ミラー２４からの光を回転軸周りに回転しながら反射（偏向）することで該光により上記偏向範囲に対応する有効走査領域を水平な１軸方向（ここではＹ軸方向）に１次元走査する。ここでは、偏向範囲、有効走査領域は、物体検出装置１００の＋Ｘ側である。以下では、回転ミラー２６の回転方向を「ミラー回転方向」とも呼ぶ。
The rotating
回転ミラー２６は、図２（Ａ）から分かるように、反射面を２面（対向する２つの面）有しているが、これに限らず、１面でも３面以上でも良い。また、少なくとも２つの反射面を設け、回転ミラーの回転軸に対して異なった角度で傾けて配置して、走査・検出する領域をＺ軸方向に切り替えることも可能である。
As can be seen from FIG. 2A, the rotating
なお、偏向器として、回転ミラーに代えて、例えば、ポリゴンミラー（回転多面鏡）、ガルバノミラー、ＭＥＭＳミラー等の他のミラーを用いても良い。 As the deflector, for example, another mirror such as a polygon mirror (rotating polymorphic mirror), a galvano mirror, or a MEMS mirror may be used instead of the rotating mirror.
光検出系４０は、図２（Ｂ）及び図１に示されるように、投光光学系２０から投射され有効走査領域内にある物体で反射された光が入射される受光光学系３０と、該受光光学系３０を介した光を受光する時間計測用ＰＤ４２と、該時間計測用ＰＤ４２の出力電流（光電流）を電圧信号（受光信号）に変換するＩＶ変換器４３（電流電圧変換器）と、を含む。なお、「ＰＤ」はフォトダイオードの略称である。
As shown in FIGS. 2B and 1, the
受光光学系３０は、図２（Ｂ）に示されるように、投光光学系２０から投射され有効走査領域内にある物体で反射された光を反射する回転ミラー２６と、該回転ミラー２６からの光を反射する反射ミラー２４と、該反射ミラー２４からの光の光路上に配置され、該光を後述する時間計測用ＰＤ４２に結像させる結像光学系と、を含む。
As shown in FIG. 2B, the light receiving
ここで、投光光学系２０と受光光学系３０は同一筐体内に設置されている。この筐体は、投光光学系２０からの射出光の光路上及び受光光学系３０への入射光の光路上に開口部を有し、該開口部がウィンドウ（光透過窓部材）で塞がれている。ウィンドウは例えばガラス製、樹脂製とすることができる。
Here, the light projecting
図２（Ｃ）には、ＬＤ１１から反射ミラー２４までの光路と、反射ミラー２４から時間計測用ＰＤ４２までの光路が示されている。
FIG. 2C shows an optical path from the LD 11 to the
図２（Ｃ）から分かるように、投光光学系２０と受光光学系３０は、Ｚ軸方向に重なるように配置されており、回転ミラー２６と反射ミラー２４は、投光光学系２０と受光光学系３０で共通となっている。これにより、物体上におけるＬＤ１１の照射範囲と時間計測用ＰＤ４２の受光可能範囲の相対的な位置ずれを小さくでき、安定した物体検出を実現できる。
As can be seen from FIG. 2C, the light projecting
そこで、投光光学系２０から投射され物体で反射された光は、回転ミラー２６、反射ミラー２４を介して結像光学系に導かれ、該結像光学系により時間計測ＰＤ４２に集光する（図２（Ｂ）参照）。図２（Ｂ）では、装置を小型化するために、回転ミラー２６と結像光学系との間に反射ミラー２４を設けて光路を折り返している。ここでは、結像光学系は２枚のレンズ（結像レンズ）で構成されているが、１枚のレンズとしても良いし、３枚以上のレンズとしても良いし、ミラー光学系を用いても良い。
Therefore, the light projected from the projection
信号処理系４１は、ＩＶ変換器４３からの電圧信号（受光信号）を増幅する信号増幅器としてのオペアンプ４８と、該オペアンプ４８で増幅された電圧信号を閾値（閾値電圧）を基準に二値化し、該電圧信号が閾値を超えている間、ハイレベル信号を検出信号として時間計測部４５に出力する、コンパレータを含む二値化回路４４と、を含む。
なお、信号処理系４１においてオペアンプ４８は必須ではない。
The
The
同期系５０は、図２（Ａ）及び図１に示されるように、ＬＤ１１から射出されカップリングレンズ２２を介して反射ミラー２４で反射された光であって回転ミラー２６で偏向され反射ミラー２４で再び反射された光の光路上に配置された同期レンズ５２と、該同期レンズ５２を介した光の光路上に配置された同期検知用ＰＤ５４と、該同期検知用ＰＤ５４の出力電流（光電流）を電圧信号に変換するＩＶ変換器５３（電流電圧変換器）と、該ＩＶ変換器５３からの電圧信号を増幅する信号増幅器としてのオペアンプ５５と、該オペアンプ５５からの電圧信号を閾値を基準に二値化し、該電圧信号が閾値を超えている間、ハイレベル信号を同期信号として測定制御部４６に出力する、コンパレータを含む二値化回路５６と、を含む。
As shown in FIGS. 2A and 1, the
詳述すると、反射ミラー２４は、上記偏向範囲に対して回転ミラー２６の回転方向上流側に配置され、回転ミラー２６で上記偏向範囲の上流側に偏向された光が入射される。そして、回転ミラー２６で偏向され反射ミラー２４で反射された光が同期レンズ５２を介して同期検知用ＰＤ５４に入射される。
More specifically, the
なお、反射ミラー２４は、上記偏向範囲に対して回転ミラー２６の回転方向下流側に配置されても良い。そして、回転ミラー２６で偏向され反射ミラー２４で反射された光の光路上に同期系５０が配置されても良い。
The
回転する回転ミラー２６の反射面で反射された光が同期検知用ＰＤ５４で受光される度に同期検知用ＰＤ５４から光電流が出力される。この結果、二値化回路５６からは定期的に同期信号が出力される（図３参照）。
Every time the light reflected by the reflecting surface of the
このように回転ミラー２６からの光を同期検知用ＰＤ５４に照射するための同期点灯を行うことで、同期検知用ＰＤ５４での受光タイミングから、回転ミラー２６の回転タイミングを得ることが可能となる。
By performing synchronous lighting for irradiating the
そこで、ＬＤ１１を同期点灯してから所定時間経過後にＬＤ１１をパルス点灯することで有効走査領域を光走査することができる。すなわち、同期検知用ＰＤ５４に光が照射されるタイミングの前後期間にＬＤ１１をパルス点灯することで有効走査領域を光走査することができる。
Therefore, the effective scanning region can be lightly scanned by lighting the LD11 in a pulsed manner after a lapse of a predetermined time from the synchronous lighting of the LD11. That is, the effective scanning region can be light-scanned by pulse-lighting the LD 11 in a period before and after the timing when the
なお、同期系は、同期レンズを有していなくも良いし、他の光学素子（例えば集光ミラー）を有していても良い。 The synchronous system may not have a synchronous lens, or may have another optical element (for example, a condensing mirror).
ここで、時間計測や同期検知に用いる受光素子としては、上述したＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）の他、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）、ガイガーモードＡＰＤであるＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｄｉｏｄｅ）等を用いることが可能である。ＡＰＤやＳＰＡＤは、ＰＤに対して感度が高いため、検出精度や検出距離の点で有利である。 Here, as the light receiving element used for time measurement and synchronization detection, in addition to the PD (Photodiode) described above, an APD (Avalanche Photodiode), a Geiger mode APD SPAD (Single Photodiode Dictionary), or the like can be used. Is. Since APD and SPAD have high sensitivity to PD, they are advantageous in terms of detection accuracy and detection distance.
測定制御部４６は、二値化回路５６からの同期信号に基づいてＬＤ駆動信号を生成し、該ＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２及び時間計測部４５に出力する。
The
すなわち、ＬＤ駆動信号は、同期信号に対して遅延した発光信号（ＬＤを発光させるためのパルス信号）である（図３参照）。
ＬＤ駆動信号がＬＤ駆動部１２に入力されると、ＬＤ駆動部１２からＬＤ１１に駆動電流が印加され、ＬＤ１１からパルス光が出力される。なお、ＬＤ１１の安全性やＬＤ１１の耐久性の観点からＬＤ１１の発光のデューティが制限されるため、ＬＤ１１から出力されるパルス光はパルス幅が狭い方が望ましく、該パルス幅は、一般に１０ｎｓ〜数十ｎｓ程度に設定される。また、パルス間隔は一般に数十μ秒程度である。
That is, the LD drive signal is a light emission signal (pulse signal for causing the LD to emit light) delayed with respect to the synchronization signal (see FIG. 3).
When the LD drive signal is input to the
信号判定回路４９は、二値化回路４４の出力信号に基づいて受光信号が正常であるか否かを判定し、その判定結果を時間計測部４５に出力する。信号判定回路４９で行われる判定方法の詳細については後述する。
The
時間計測部４５は、信号判定回路４９での判定結果によらず又は該判定結果が肯定的である場合に、ＬＤ駆動信号の立ち上がりタイミング（ＬＤ１１の発光タイミング）及び二値化回路４４の出力信号（ハイレベル信号）に基づいて、物体検出装置１００と対象物（測定対象の物体）との間を光が往復する時間を計測し、該時間を時間計測結果として測定制御部４６に出力する。
The
測定制御部４６は、時間計測部４５からの時間計測結果が入力されたときに該時間計測結果に光速を乗じて距離に換算し、その換算値の１／２を物体検出装置１００と対象物との間の距離を表す距離データとして物体認識部４７に出力する。
測定制御部４６は、記憶部を有している。ここでは、この記憶部は、例えばメモリよって実現されているが、ハードディスクで実現することも可能である。
When the time measurement result from the
The
物体認識部４７は、測定制御部４６からの１走査もしくは複数の走査で取得した複数の距離データに基づいて、どこに物体があるかを認識し、その物体認識結果を測定制御部４６に出力する。測定制御部４６は、該物体認識結果をＥＣＵに転送する。
The object recognition unit 47 recognizes where an object is based on a plurality of distance data acquired by one scan or a plurality of scans from the
時間計測部４５、測定制御部４６及び物体認識部４７は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）によって実現できる。
The
ＥＣＵは、転送された物体認識結果に基づいて、例えば自動車の操舵制御（例えばオートステアリング）、速度制御（例えばオートブレーキ、オートアクセル等）運転者へ視覚や聴覚に訴える警告等を行う。 Based on the transferred object recognition result, the ECU gives a visual or auditory warning to the driver, for example, steering control of an automobile (for example, auto steering), speed control (for example, auto brake, auto accelerator, etc.).
ここで、ＬＤ駆動部１２は、回転ミラー２６によって有効走査領域が走査されるとき、ＬＤ１１を駆動して（発光させて）、図４（Ａ）に示されるようなパルス光（以下では「射出光パルス」とも称する）を射出させる。そして、ＬＤ１１から射出され物体で反射（散乱）されたパルス光（以下では「反射光パルス」とも称する）が時間計測用ＰＤ４２（図４（Ａ）では受光素子としてＰＤの代わりにＡＰＤを用いている）で受光される。
Here, when the effective scanning region is scanned by the rotating
ＬＤ１１が射出光パルスを射出してから、ＡＰＤで反射光パルスを受光するまでの時間ｔを計測することで、物体までの距離を算出することが可能である。時間計測に関しては、例えば、図４（Ｂ）に示されるように、射出光パルスをＰＤ等の受光素子で受光して光電変換後、電流電圧変換して（さらには必要に応じて信号増幅して）得られた電圧信号を二値化して矩形パルスとし、反射光パルスをＡＰＤで受光して光電変換後、電流電圧変換して（さらには必要に応じて信号増幅して）得られた電圧信号（受光信号）を二値化して矩形パルスとし、両矩形パルスの立ち上がりタイミング間の時間ｔを時間計測部で計測しても良いし、射出光パルス、反射光パルスの波形をＡ／Ｄ変換してデジタルデータに変換し、両波形のデジタルデータを相関演算することで、時間ｔを計測することも可能である。 It is possible to calculate the distance to the object by measuring the time t from the time when the LD11 emits the emission light pulse until the time t when the reflected light pulse is received by the APD. Regarding time measurement, for example, as shown in FIG. 4B, the emitted light pulse is received by a light receiving element such as PD, photoelectric conversion is performed, and then current-voltage conversion is performed (furthermore, signal amplification is performed as necessary). The obtained voltage signal is binarized into a rectangular pulse, the reflected light pulse is received by APD, photoelectric conversion is performed, and then current-voltage conversion (further, signal amplification is performed as necessary) to obtain the obtained voltage. The signal (received signal) may be binarized into a rectangular pulse, and the time t between the rising timings of both rectangular pulses may be measured by the time measuring unit, or the waveforms of the emitted light pulse and the reflected light pulse may be A / D converted. It is also possible to measure the time t by converting it into digital data and performing a correlation calculation on the digital data of both waveforms.
ところで、受光信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）する回路としてＡ／Ｄコンバータがある。受光信号（アナログ信号）を微分する微分回路に、このＡ／Ｄコンバータを用いることで受光信号のピーク位置（ピークの時刻）を求めることが可能であり該ピーク位置を用いることで正確な測距ができる。
しかしながら、受光信号のピークの大きさが微分回路の出力できる範囲を超えると、微分回路から出力される信号が飽和するため、ピーク位置を求めることができず、正確な測距ができなくなってしまう。
By the way, there is an A / D converter as a circuit for A / D conversion (analog / digital conversion) of a received signal (analog signal). By using this A / D converter in the differentiating circuit that differentiates the received light signal (analog signal), it is possible to obtain the peak position (peak time) of the received light signal, and by using the peak position, accurate distance measurement is possible. Can be done.
However, if the peak magnitude of the received signal exceeds the output range of the differentiating circuit, the signal output from the differentiating circuit will be saturated, so the peak position cannot be obtained and accurate distance measurement will not be possible. ..
近距離にある反射率が高い物体（以下では「近距離高反射物体」とも呼ぶ）からの反射光の強度は強く（信号レベルが高く）、遠距離にある反射率が低い物体（以下では「遠距離低反射物体」とも呼ぶ）からの反射光の強度は弱い（信号レベルが低い）。信号処理系内の回路（例えば信号増幅器としてのオペアンプ４８が該当）から出力される信号の飽和を回避するためには信号処理系内の回路の出力可能レベルを信号レベルが高い近距離高反射物体からの反射光の信号レベルに合わせることが一般的である。この場合、測距装置としては、近距離高反射物体に測距レンジを合わせた装置となる。
しかしながら、このような測距装置は、少なくとも遠距離低反射物体に対しての測距には適さない装置になってしまう。
さらに、Ａ／Ｄコンバータは非常に高価であり、装置のコストアップを招いてしまう。
The intensity of reflected light from an object with high reflectance at a short distance (hereinafter also referred to as "short-distance high-reflectivity object") is strong (high signal level), and an object with low reflectance at a long distance (hereinafter "" The intensity of the reflected light from (also called a long-distance low-reflection object) is weak (the signal level is low). In order to avoid saturation of the signal output from the circuit in the signal processing system (for example, the
However, such a distance measuring device becomes a device that is not suitable for distance measuring at least for a long-distance low-reflection object.
Further, the A / D converter is very expensive, which leads to an increase in the cost of the device.
そこで、発明者らは、近距離高反射物体から遠距離低反射物体まで高精度な測距が可能であり、Ａ／Ｄコンバータ等の高価な素子を用いない安価な距離測定装置（測距装置）を実現するために装置開発を行った。そして、装置開発において、以下に詳述するような物体の反射率の違いによる測距誤差や、ゴーストの発生を含めた不正確な測距結果をもたらす現象を解決しなければならなかった。 Therefore, the inventors can measure a distance from a short-distance high-reflection object to a long-range low-reflection object with high accuracy, and an inexpensive distance measuring device (distance measuring device) that does not use an expensive element such as an A / D converter. ) Was developed. Then, in the development of the device, it was necessary to solve the phenomenon that causes an inaccurate distance measurement result including the occurrence of ghost and the distance measurement error due to the difference in the reflectance of the object as described in detail below.
ここで、その解決策について説明する前に、物体検出装置１００で実施される測距方法、光検出系４０や信号処理系４１を構成する回路素子における信号の電圧の飽和／非飽和などについての説明を行う。
物体検出装置１００では、ＬＤ１１から射出され物体で反射され戻ってきた反射光パルスの受光タイミングを、該反射光パルスに基づく受光信号が所定の閾値Ｖｔｈを横切るタイミングに基づいて設定し、ＬＤ１１の発光タイミングから受光タイミングまでの時間から、当該物体までの距離を求める。
Here, before explaining the solution, the distance measuring method implemented by the
The
そこで、先ず、受光タイミングの設定が異なるＴｒ測距とＴｍ測距について、図５を参照して説明する。
Ｔｒ測距では、発光タイミングから、受光信号の立ち上がりが閾値Ｖｔｈを上回る（横切る）タイミング（受光タイミング）までの時間Ｔｒを距離に換算する。
Ｔｍ測距では、発光タイミングから、受光信号の立ち上がりが閾値Ｖｔｈを上回る（横切る）タイミングと該受光信号の立ち下がりが閾値Ｖｔｈを下回る（横切る）タイミングの中間のタイミング（受光タイミング）までの時間Ｔｍを距離に換算する。
Therefore, first, Tr distance measurement and Tm distance measurement in which the setting of the light receiving timing is different will be described with reference to FIG.
In Tr distance measurement, the time Tr from the light emission timing to the timing (light receiving timing) at which the rising edge of the received light signal exceeds (crosses) the threshold value Vth is converted into a distance.
In Tm distance measurement, the time Tm from the light emission timing to the intermediate timing (light receiving timing) between the timing when the rising edge of the received light signal exceeds (crosses) the threshold value Vth and the timing when the falling edge of the received light signal falls below (crosses) the threshold value Vth. Is converted to distance.
次に、光検出系４０や信号処理系４１を構成する回路素子における信号の電圧の飽和／非飽和について説明する。
先ず、図６に示される、実験で得られた測距データにおいて、同軸ケーブルを通じて観測されるオシロスコープの信号は、近距離（例えば１０〜４０ｍ）にターゲット（測定対象物）としての黒幕を設置したときには１．２Ｖ付近で電圧が飽和し、ピークが確認できない飽和波形となっている。これは、回路素子としてのオペアンプがそれ以上の電圧を出力できなくなるために生じる現象である。
一方、遠距離（例えば４０〜７０ｍ）にターゲットとしての黒幕を設置したときには、該黒幕からの反射光の光量が少なくなるため、信号のピークが確認できる非飽和波形となっている。
この実験で用いられている黒幕は、０．７ｍ×１．５ｍの大きさの、８７０ｎｍの波長に対して１０％程度の反射率を持つもの（詳しくは、品名：植毛布コスモ黒、メーカー：株式会社ナカヒロ）である。信号の電圧の飽和が強くなるほどその信号のパルス幅は広がっていくので、安価な装置を提供するためにＡ／Ｄコンバータを搭載しない場合、基本的にはＴｒ測距を行う必要がある。その理由については後述する。
なお、上記実験では、一例として黒幕をターゲットとして用いて測距が行われているが、より反射率の高い他の色のターゲット（例えば白幕）を用いて測距を行っても良い。
Next, the saturation / desaturation of the signal voltage in the circuit elements constituting the
First, in the distance measurement data obtained in the experiment shown in FIG. 6, the oscilloscope signal observed through the coaxial cable has a black curtain as a target (measurement object) at a short distance (for example, 10 to 40 m). Occasionally, the voltage saturates around 1.2V, resulting in a saturated waveform in which no peak can be confirmed. This is a phenomenon that occurs because the operational amplifier as a circuit element cannot output a higher voltage.
On the other hand, when a black curtain as a target is installed at a long distance (for example, 40 to 70 m), the amount of reflected light from the black curtain is reduced, so that the peak of the signal can be confirmed as an unsaturated waveform.
The mastermind used in this experiment has a size of 0.7m x 1.5m and a reflectance of about 10% with respect to a wavelength of 870 nm (for details, product name: Flocked cloth Cosmo Black, manufacturer: Nakahiro Co., Ltd.). As the saturation of the signal voltage increases, the pulse width of the signal increases. Therefore, if an A / D converter is not installed in order to provide an inexpensive device, it is basically necessary to perform Tr distance measurement. The reason will be described later.
In the above experiment, distance measurement is performed using a black curtain as a target as an example, but distance measurement may be performed using a target of another color having a higher reflectance (for example, a white curtain).
図６のように受光信号が飽和する原因としては、光検出系４０の回路素子であるＩＶ変換器４３や信号処理系４１の回路素子であるオペアンプ４８を遠距離にある物体や反射率が低い物体でも測定できるようなレンジに設定することで、近距離にある物体や反射率が高い物体からの強い反射光の受光により当該回路素子において電圧が飽和することが挙げられる。
As shown in FIG. 6, the cause of saturation of the received signal is that the
装置にＡ／Ｄコンバータを搭載しない場合であって、電圧の飽和が生じるような設定の回路素子を用いて物体までの距離を測定した場合、該物体のエッジ部から後方へと多数のゴーストが生じることがあり、それはあたかも彗星の尾のように見える。そこで、このような現象を、本明細書では、便宜上「コメット現象」と称する。コメット現象が生じると距離画像（画素毎の距離情報を統合した画像）上で非常に目障りであり、実体とゴーストとの区別がつかなくなるため移動体からの物体認識を行う場合に誤認が発生するおそれがある。 When the device is not equipped with an A / D converter and the distance to the object is measured using a circuit element set to cause voltage saturation, a large number of ghosts are generated from the edge of the object to the rear. It can occur, and it looks like a comet's tail. Therefore, such a phenomenon is referred to as a "comet phenomenon" in the present specification for convenience. When the comet phenomenon occurs, it is very obtrusive on the distance image (image that integrates the distance information for each pixel), and it becomes impossible to distinguish between the entity and the ghost, so misidentification occurs when recognizing an object from a moving object. There is a risk.
コメット現象を大きく分類すると次の２種類となる。
（１）光検出系４０や信号処理系４１において受光信号の電圧が飽和しているときのコメット現象（以下では「飽和コメット」とも呼ぶ）
（２）光検出系４０や信号処理系４１において受光信号の電圧が非飽和のときのコメット現象（以下では「非飽和コメット」とも呼ぶ）
The comet phenomenon can be roughly classified into the following two types.
(1) Comet phenomenon when the voltage of the received signal is saturated in the
(2) Comet phenomenon when the voltage of the received signal is unsaturated in the
以下では、各コメット現象の原因を明らかにし、その解決策を提示する。
なお、これらのコメット現象は、同一距離にある反射率が異なる複数の物体について測距するときに生じる測距誤差ついても同様の原理に起因する問題となるため、その解決策も同様である。
In the following, the cause of each comet phenomenon will be clarified and the solution will be presented.
It should be noted that these comet phenomena are problems caused by the same principle even if the distance measurement error occurs when the distance measurement is performed on a plurality of objects having different reflectances at the same distance, and therefore the solution is also the same.
先ず、飽和コメットについて図７、図８の実験データ等を用いて説明する。図７の実験データは、３ｍと６ｍの距離にターゲット（測定対象物）としての黒幕を１つずつ水平方向にずらして置き（図８上図参照）、両黒幕を水平方向に走査してＴｒ測距した結果である。図７の横軸は０．１°ずつ水平方向に画角を振った角度であり、縦軸はＴｒ測距で得られた測距値である。
図７から分かるように、３ｍと６ｍの距離にある黒幕の間（角度０°付近）では測距値は３ｍから６ｍへ直ちに遷移せず、３ｍと６ｍの間の測距値が徐々に表れて、ゴーストとなるコメット現象（飽和コメット）が発生している。なお、黒幕の反射率は１０％程度と低いものの、本実験のようにあまりにも近距離での測定では、図６のように信号が飽和する。
First, the saturated comet will be described with reference to the experimental data of FIGS. 7 and 8. In the experimental data shown in FIG. 7, the black curtains as targets (measurement objects) are placed one by one at a distance of 3 m and 6 m in the horizontal direction (see the upper figure in FIG. 8), and both black curtains are scanned in the horizontal direction to perform Tr. This is the result of distance measurement. The horizontal axis of FIG. 7 is an angle obtained by swinging the angle of view in the horizontal direction by 0.1 °, and the vertical axis is the distance measurement value obtained by Tr distance measurement.
As can be seen from FIG. 7, the distance measurement value does not immediately change from 3m to 6m between the masterminds at a distance of 3m and 6m (around 0 ° angle), and the distance measurement value between 3m and 6m gradually appears. Therefore, a ghost comet phenomenon (saturated comet) is occurring. Although the reflectance of the mastermind is as low as about 10%, the signal is saturated as shown in FIG. 6 in the measurement at a too short distance as in this experiment.
このように走査方向に近接する２つのターゲットの間で発生するコメット現象によって、該２つのターゲットからの反射光による信号が合成された２つのピークを持つ信号となる（図１６参照）。そこで、以下では、このような２つのピークを持つ信号が発生する原因となるコメット現象を「２ピークコメット」とも呼ぶ。この２ピークコメットは、特に受光信号の電圧が飽和した場合に顕著に観測される。
２ピークコメットが観測される受光信号の波形である受光波形（以下では「コメット波形」や「２ピークコメットの波形」とも呼ぶ）で注目すべきであるのは、Ｖｔｈ１を最初に横切る点とＶｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きが、パルス幅が同等の正常な受光波形（１つのピークを持つ受光波形）に比べて小さいことである（図９、図１６参照）。
以下では、受光信号がＶｔｈ１を最初に横切る点とＶｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きを「直線の傾き」や「傾き」とも呼ぶ。
また、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１を最初に横切ってから次に横切るまでの時間を「パルス幅」と呼んでも良い。この受光信号の電圧が閾値電圧を横切るタイミングは光源の発光タイミングからの時間で表現でき、また、時間に光速を乗じた距離（ｍ）で表現することもできる。パルス幅と呼ぶ場合でも、パルス幅の単位は、時間や距離（ｍ）で表現される。本明細書内では、適宜、時間や距離（ｍ）を用いて説明する。
Due to the comet phenomenon that occurs between two targets that are close to each other in the scanning direction in this way, the signals due to the reflected light from the two targets are combined into a signal having two peaks (see FIG. 16). Therefore, in the following, the comet phenomenon that causes the generation of such a signal having two peaks is also referred to as "two-peak comet". This two-peak comet is remarkably observed especially when the voltage of the received signal is saturated.
What should be noted in the received light waveform (hereinafter also referred to as "comet waveform" or "two-peak comet waveform"), which is the waveform of the received signal in which the two-peak comet is observed, is the point that first crosses Vth1 and Vth2. The slope of the straight line passing through the first crossing point is smaller than that of a normal light receiving waveform (light receiving waveform having one peak) having the same pulse width (see FIGS. 9 and 16).
Hereinafter, the slope of the straight line passing through the point where the received signal first crosses Vth1 and the point where the received signal first crosses Vth2 is also referred to as "slope of a line" or "slope".
Further, the time from when the voltage of the received signal first crosses the threshold voltage Vth1 to when it crosses the threshold voltage Vth1 may be referred to as "pulse width". The timing at which the voltage of the received light signal crosses the threshold voltage can be expressed by the time from the light emission timing of the light source, and can also be expressed by the distance (m) obtained by multiplying the time by the speed of light. Even when it is called a pulse width, the unit of the pulse width is expressed in time or distance (m). In the present specification, time and distance (m) will be described as appropriate.
一方、飽和コメットが発生しない理想的な測距を想定した場合、３ｍと６ｍの距離にある黒幕の間（角度０°付近）では測距値は３ｍから６ｍへ直ちに遷移する（図８下図参照）。 On the other hand, assuming an ideal distance measurement that does not generate saturated comets, the distance measurement value immediately transitions from 3 m to 6 m between the masterminds at a distance of 3 m and 6 m (near an angle of 0 °) (see the figure below in FIG. 8). ).
次に、飽和コメットの問題をより複雑にしている現象を図９に示されるオシロスコープで観測した波形を用いて説明する。
図９には、左側の３ｍの距離にある黒幕（走査範囲中央の画角を０°として−０．４°の画角）から右側の６ｍの距離にある黒幕（走査範囲中央の画角を０°として＋０．４°の画角）へと移動して測距したとき（図８上図参照）の画角毎（ここでは−０．４°、０°、＋０．４°）の飽和した受光波形の立ち上がり部を含む部分が示されている。
この際、飽和した受光波形の立ち上がり部の傾きは３ｍの距離にある黒幕を測距したときの大きさから徐々に小さくなり最小になった後、徐々に大きくなり６ｍの距離にある黒幕を測距したときの大きさになる。
Next, the phenomenon that complicates the problem of saturated comet will be described using the waveform observed by the oscilloscope shown in FIG.
In FIG. 9, the black curtain at a distance of 3 m on the left side (the angle of view at the center of the scanning range is −0.4 °) and the black curtain at a distance of 6 m on the right side (the angle of view at the center of the scanning range are shown). Saturation for each angle (here -0.4 °, 0 °, + 0.4 °) when moving to (+ 0.4 ° angle) as 0 ° and measuring the distance (see the upper figure in Fig. 8) The portion including the rising portion of the received light receiving waveform is shown.
At this time, the inclination of the rising portion of the saturated light receiving waveform gradually decreases from the size when the black curtain at a distance of 3 m is measured to the minimum, and then gradually increases and the black curtain at a distance of 6 m is measured. It becomes the size when it is far away.
すなわち、３ｍと６ｍの距離にある黒幕をそれぞれ測距したときの飽和した受光波形の立ち上がり部の中間にゴーストとなる立ち上がり部が確認できる。
なお、受光波形の立ち上がり部は、ＬＤ１１の微分抵抗や、ＬＤ１１及びＬＤ駆動部１２の寄生容量の影響により投光波形（発光パルス）の立ち上がりが鈍るため、厳密には直線ではなく曲線となるが、ほぼ直線で近似することが可能である。そこで、本明細書においては、受光波形が正常な波形（１つのピークを持つ波形）である場合に、受光波形の立ち上がり部（受光信号の立ち上がり）上の２点の直線の傾きを「受光波形の立ち上がり部の傾き」もしくは「受光信号の立ち上がりの傾き」とも呼ぶ。また、幾つかの図においても、受光波形の立ち上がりや立ち下りを直線で表している。
That is, a ghost rising portion can be confirmed in the middle of the rising portion of the saturated light receiving waveform when the black curtains at distances of 3 m and 6 m are measured.
The rising portion of the received light waveform is not a straight line but a curved line because the rising portion of the projection waveform (light emitting pulse) is slowed down due to the influence of the differential resistance of the LD 11 and the parasitic capacitance of the LD 11 and the
このとき、閾値ＶｔｈでＴｒ測距にて距離を算出する場合、３ｍの距離にある黒幕を測距したときの飽和した受光波形も６ｍの距離にある黒幕を測距したときの飽和した受光波形も徐々に測距値が変化し、それらの受光波形の中間部においても明らかにゴースト（コメット）が生じていると分かる。 At this time, when the distance is calculated by Tr distance measurement with the threshold Vth, the saturated light receiving waveform when the black curtain at a distance of 3 m is measured is also the saturated light receiving waveform when the black curtain at a distance of 6 m is measured. However, it can be seen that the distance measurement values gradually change, and ghosts (comets) are clearly generated even in the middle part of the received light waveforms.
このようなコメット現象（２ピークコメット）は、図９に示されるように３ｍの距離にある黒幕から６ｍの距離にある黒幕へと照射ビームのスポット位置が移動するに従って、両黒幕の間において、３ｍの距離にある黒幕からの反射波が該黒幕の端部で徐々に弱くなることで飽和した受光波形の立ち上がり部の傾きが徐々に小さくなり最小になった後、６ｍの距離にある黒幕からの反射波が該黒幕の端部で徐々に強くなることで飽和した受光波形の立ち上がりが徐々に大きくなることに起因する。
なお、上記のように黒幕からの反射波が黒幕の端部で徐々に弱くなったり、強くなったりするのは、照射ビームのスポット位置が黒幕の端部付近を移動するときに該端部への照射ビームのスポットの大きさが変化することによる。
Such a comet phenomenon (two-peak comet) occurs between the two black curtains as the spot position of the irradiation beam moves from the black curtain at a distance of 3 m to the black curtain at a distance of 6 m as shown in FIG. The reflected wave from the black curtain at a distance of 3 m gradually weakens at the end of the black curtain, and the inclination of the rising part of the saturated light receiving waveform gradually decreases to the minimum, and then from the black curtain at a distance of 6 m. This is because the reflected wave of the above gradually becomes stronger at the end of the black curtain, so that the rising edge of the saturated light receiving waveform gradually increases.
As described above, the reflected wave from the black curtain gradually weakens or becomes stronger at the end of the black curtain when the spot position of the irradiation beam moves near the end of the black curtain. This is due to the change in the spot size of the irradiation beam.
また、このようなコメット現象（２ピークコメット）は、同一距離にある反射率が異なる複数のターゲット間の測距値の差異（測距誤差）の原因にもなっている。この測距誤差もコメット現象もその原因は同じであるため、以下では受光波形の立ち上がり部の傾きの違いと測距値の補正方法について統一して論じる。 Further, such a comet phenomenon (two-peak comet) is also a cause of a difference in distance measurement values (distance measurement error) between a plurality of targets having different reflectances at the same distance. Since the cause of this distance measurement error and the comet phenomenon are the same, the difference in the inclination of the rising part of the received light waveform and the correction method of the distance measurement value will be discussed in a unified manner below.
図１０に示されるように１つの閾値Ｖｔｈのみを用いてＴｒ測距を行うと、同一距離にある反射率が異なる複数のターゲット間でＴｒの値が異なり測距値に誤差が生じる。
そこで、発明者らは、同一距離にある反射率が異なる複数のターゲットの測距を行うと、ターゲット間で受光波形の立ち上がり部の傾きが異なり、高い反射率のターゲットでは大きな傾きとなり、低い反射率のターゲットでは小さな傾きとなることに着目した。
As shown in FIG. 10, when Tr distance measurement is performed using only one threshold value Vth, the Tr value differs between a plurality of targets having different reflectances at the same distance, and an error occurs in the distance measurement value.
Therefore, when the inventors measure the distance between a plurality of targets having different reflectances at the same distance, the inclination of the rising portion of the received light waveform differs between the targets, and the target having a high reflectance has a large inclination and the reflection is low. We focused on the fact that the rate target has a small slope.
さらに、発明者らは、図１０のように同一距離にある反射率が異なる複数のターゲットの受光波形の立ち上がり部を負の電圧側に延長すると、その延長線が発光信号の立ち上がりタイミングを基準（時刻０）としたある時刻Ｐ０で負の所定電圧と交差することを見出した。そこで、以下では、この所定電圧を「Ｐ０交差電圧」とも呼ぶ。また、以下では、発光信号の立ち上がりタイミングから時刻Ｐ０までの時間を「Ｐ０」とも呼ぶ。
すなわち、同一距離にある複数のターゲットの反射率が異なっていても、図１０に示されるＰ０という、謂わば、複数のターゲットの受光波形の立ち上がり部の原点の時刻を求めることによりターゲット間で同一の測距値を得ることが可能となる。
具体的には、任意の時刻Ｐ０から得られる距離（任意の時間Ｐ０を距離に換算した値の１／２）と実際のターゲットまでの距離（実距離）との関係を表す検量線を予め取得しておけば、測定時にＰ０を求めることにより同一距離にある反射率が異なる複数のターゲット間で誤差のない正確な測距が可能となる。
Further, as shown in FIG. 10, when the rising portion of the light receiving waveform of a plurality of targets having different reflectances at the same distance is extended to the negative voltage side, the extension line is based on the rising timing of the light emitting signal ( It was found that it intersects with a negative predetermined voltage at a certain time P0 set to time 0). Therefore, in the following, this predetermined voltage is also referred to as "P0 crossing voltage". Further, in the following, the time from the rising timing of the light emission signal to the time P0 is also referred to as “P0”.
That is, even if the reflectances of a plurality of targets at the same distance are different, they are the same among the targets by obtaining the time of the origin of the rising portion of the light receiving waveforms of the plurality of targets, that is, P0 shown in FIG. It is possible to obtain the distance measurement value of.
Specifically, a calibration curve showing the relationship between the distance obtained from the arbitrary time P0 (1/2 of the value obtained by converting the arbitrary time P0 into the distance) and the actual distance to the target (actual distance) is acquired in advance. Then, by obtaining P0 at the time of measurement, accurate distance measurement without error becomes possible between a plurality of targets having different reflectances at the same distance.
次に、上述のようなＰ０を用いる測距（以下では「Ｐ０測距」とも呼ぶ）について詳述する。
図１１上図に、受光波形の立ち上がり部の傾きを求めるための要素が示されている。
ここでは、受光波形の立ち上がり部の傾きを求めるために２つの閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２と、該立ち上がり部が閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２をそれぞれ横切るタイミングＰ１、Ｐ２を用いて、次の（１）式のように立ち上がり部の傾きを求めることができる。
立ち上がり部の傾き＝（Ｖｔｈ２−Ｖｔｈ１）/（Ｐ２−Ｐ１）・・・（１）
なお、Ｖｔｈ１は、光検出系４０において受光時に発生するショットノイズのピークを若干超える値（例えば０．３Ｖ程度）に設定されている。Ｖｔｈ２は、オペアンプ４８における飽和電圧（例えば１．２Ｖ）よりもやや小さな値（例えば０．９Ｖ程度）に設定されている。
Next, the distance measurement using P0 as described above (hereinafter, also referred to as “P0 distance measurement”) will be described in detail.
The upper figure of FIG. 11 shows an element for obtaining the inclination of the rising portion of the received light waveform.
Here, in order to obtain the inclination of the rising portion of the received light waveform, two threshold values Vth1 and Vth2 and timings P1 and P2 at which the rising portion crosses the threshold values Vth1 and Vth2, respectively, are used, as in the following equation (1). The inclination of the rising portion can be obtained.
Inclination of rising portion = (Vth2-Vth1) / (P2-P1) ... (1)
Vth1 is set to a value slightly exceeding the peak of shot noise generated at the time of light reception in the photodetection system 40 (for example, about 0.3V). Vth2 is set to a value slightly smaller (for example, about 0.9V) than the saturation voltage (for example, 1.2V) in the
ここで、図１１上図に示されるようにある受光波形の立ち上がり部を負の電圧側に延長して、ある設定されたＰ０交差電圧と交差する点の、発光信号（例えばＬＤ駆動信号）の立ち上がりタイミングを基準とした時刻Ｐ０は、次の（２）式で求めることができる。
Ｐ０＝Ｐ２+（Ｐ０交差電圧−Ｖｔｈ２）／傾き・・・（２）
Here, as shown in the upper figure of FIG. 11, the rising portion of the received light receiving waveform is extended to the negative voltage side, and the light emitting signal (for example, LD drive signal) at the point where it intersects with a certain set P0 crossing voltage. The time P0 based on the rise timing can be obtained by the following equation (2).
P0 = P2 + (P0 cross voltage-Vth2) / slope ... (2)
このＰ０を求めるために様々な反射率となるターゲットを様々な距離（実距離）に設置し、Ｐ０交差電圧をある値に設定して測距する。
そして、Ｐ０の信頼性を担保するために、同一距離にある反射率が異なる複数のターゲット間で実距離とＰ０から得られる測距値（以下では「Ｐ０測距値」とも呼ぶ）との誤差の標準偏差が最も小さくなるようにＰ０交差電圧を細かく調整し、Ｐ０交差電圧を決定する。
In order to obtain this P0, targets having various reflectances are installed at various distances (actual distances), and the P0 crossing voltage is set to a certain value for distance measurement.
Then, in order to ensure the reliability of P0, the error between the actual distance and the distance measurement value obtained from P0 (hereinafter, also referred to as “P0 distance measurement value”) between a plurality of targets having different reflectances at the same distance. The P0 crossing voltage is finely adjusted so that the standard deviation of is minimized, and the P0 crossing voltage is determined.
Ｐ０交差電圧を決定した後に反射率、距離毎にＰ０を改めて求め、任意のＰ０から得られる測距値と実距離との対応関係を表す検量線（図４３参照）を取得することで、ターゲットの反射率に測距値が影響を受けない距離測定装置を実現するこができる。
さらに、Ｐ０測距により、ターゲット端部にて反射波の強度が徐々に弱くなったり、強くなったりすることに起因するコメット現象（飽和コメット）も同時に解決できる。
このように、Ｐ０測距は、同一距離にある複数のターゲットの反射率が異なっていてもターゲット間で測距値が変わらず、ターゲットの反射率によらず該ターゲットまでの距離毎に正確な測距値を得ることができるが、やや煩雑である。
After determining the P0 crossing voltage, P0 is calculated again for each reflectance and distance, and a calibration curve (see FIG. 43) showing the correspondence between the distance measurement value obtained from an arbitrary P0 and the actual distance is acquired to obtain the target. It is possible to realize a distance measuring device in which the distance measuring value is not affected by the reflectance of.
Further, the P0 distance measurement can simultaneously solve the comet phenomenon (saturated comet) caused by the intensity of the reflected wave gradually weakening or increasing at the end of the target.
In this way, in P0 distance measurement, even if the reflectances of a plurality of targets at the same distance are different, the distance measurement values do not change between the targets, and the distances to the targets are accurate regardless of the reflectances of the targets. The distance measurement value can be obtained, but it is a little complicated.
そこで、ターゲットの反射率に測距結果が影響を受けない、より簡便な測距方法として、受光波形の立ち上がり部の傾きを用いてＴｒ測距で得られる測距値（以下では「Ｔｒ測距値」とも呼ぶ）を補正する測距方法も考えられる。
この測距方法は、Ｐ０を用いる測距方法に比べて若干測距精度が下がるものの、十分な実用性を有しており、同様にコメット現象の解決及び反射率の違いによる測距誤差の解消が可能である。
Therefore, as a simpler distance measurement method in which the distance measurement result is not affected by the reflectance of the target, the distance measurement value obtained by Tr distance measurement using the inclination of the rising portion of the received light waveform (hereinafter referred to as "Tr distance measurement"). A distance measuring method that corrects the "value") is also conceivable.
Although this distance measurement method has a slightly lower distance measurement accuracy than the distance measurement method using P0, it has sufficient practicality. Similarly, it solves the comet phenomenon and eliminates the distance measurement error due to the difference in reflectance. Is possible.
以下に、受光波形の立ち上がり部の傾きを用いてＴｒ測距値を補正する測距方法について具体的に説明する。
図１２には、様々な反射率のターゲットを３０〜７０ｍの範囲内の様々な距離に設置して測距したときの測距毎の受光信号の立ち上がりの傾きと、反射率、距離毎のＴｒ測距値と実際の距離（実距離）の差（測距誤差）との関係が示されている。
Hereinafter, a distance measuring method for correcting the Tr distance measurement value by using the inclination of the rising portion of the received light waveform will be specifically described.
In FIG. 12, when targets having various reflectances are installed at various distances within a range of 30 to 70 m and the distance is measured, the slope of the rising edge of the received signal for each distance measurement, the reflectance, and the Tr for each distance are shown. The relationship between the distance measurement value and the difference (distance measurement error) between the actual distance (actual distance) is shown.
図１２に示されるように、様々な反射率のターゲットを様々な距離に設置して測距しても受光信号の立ち上がりの傾きと測距誤差で決まる点は、ほぼ同じ曲線に乗ることが分かっている。 As shown in FIG. 12, it can be seen that even if targets having various reflectances are installed at various distances and the distance is measured, the points determined by the rising slope of the received signal and the distance measurement error follow almost the same curve. ing.
これは、どのような反射率を持つターゲットがどのような距離にあってもＴｒ測距値を１つの補正式で補正できることを意味している。図１２中の曲線の近似式は、図１２中のような対数の補正式となる。この補正式では、ｘに受光信号の立ち上がりの傾きの値を入力するとその受光信号の測距誤差の値（ｙ）が出力され、その値（ｙ）をＴｒ測距値から差し引くことで補正された正確な距離が得られる。 This means that the Tr distance measurement value can be corrected by one correction formula regardless of the distance of the target having any reflectance. The approximate expression of the curve in FIG. 12 is a logarithmic correction expression as shown in FIG. In this correction formula, when the value of the slope of the rising edge of the received light signal is input to x, the value (y) of the distance measurement error of the received signal is output, and the value (y) is corrected by subtracting it from the Tr distance measurement value. The exact distance can be obtained.
以上説明した２つの測距方法は、Ａ／Ｄコンバータを用いない安価な装置構成によって光検出系４０や信号処理系４１において信号の電圧飽和が生じても正確な測距を行うことができる。
The two distance measuring methods described above can perform accurate distance measuring even if signal voltage saturation occurs in the
なお、以上では、受光信号が飽和している場合を例にとって説明したが、受光信号が飽和していない場合も、受光波形の立ち上がり部の傾きには同様な特性がある。
つまり、受光信号の飽和／非飽和によらず、受光信号が２つの閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を横切る場合には、該受光信号の立ち上がりの傾きを求めることができ、該傾きを用いてターゲットの反射率に測距結果が影響を受けない正確な測距（Ｐ０測距や、Ｔｒ測距値を該傾きで補正する測距方法）を行うことができる。
In the above description, the case where the received light signal is saturated has been described as an example, but even when the received signal is not saturated, the inclination of the rising portion of the received light waveform has the same characteristics.
That is, when the received light signal crosses the two threshold values Vth1 and Vth2 regardless of the saturation / non-saturation of the received light signal, the slope of the rising edge of the received light signal can be obtained, and the reflectance of the target can be obtained using the slope. Accurate distance measurement (P0 distance measurement or a distance measurement method in which the Tr distance measurement value is corrected by the inclination) can be performed without affecting the distance measurement result.
次に、上記非飽和コメットについて説明する。
非飽和コメットには、受光信号のピークが上側の閾値Ｖｔｈ２を超える場合（非飽和コメットＡ）と、受光信号のピークが下側の閾値Ｖｔｈ１のみを超える場合（非飽和コメットＢ）の２通りがある。
Next, the unsaturated comet will be described.
There are two types of non-saturated comets: when the peak of the received signal exceeds the upper threshold Vth2 (non-saturated comet A) and when the peak of the received signal exceeds only the lower threshold Vth1 (unsaturated comet B). be.
非飽和コメットＡでは、受光信号の立ち上がりの傾きを求めることができるため、飽和コメットの場合と同様にＰ０測距やＴｒ測距によって正確な測距を行うことができる。 In the non-saturated comet A, since the slope of the rising edge of the received light signal can be obtained, accurate distance measurement can be performed by P0 distance measurement or Tr distance measurement as in the case of the saturated comet.
非飽和コメットＢでは、受光信号の立ち上がりの傾きを求めることができない（図１３参照）ため、Ｖｔｈ１のみを用いてＴｒ測距を行うと、反射率が異なる同一距離にある複数のターゲット間で異なる測距値が得られてしまう（図１３参照）。
非飽和コメットＢについても飽和コメットと同様であり、例えばターゲット端部にて反射波が徐々に弱くなったり、強くなったりすることで、図１３においてＴｒ１とＴｒ２の間でＴｒ測距値が徐々に小さくなったり、大きくなったりすることに起因して発生する。
また、非飽和コメットＡ、Ｂは、同一距離にある反射率が異なる複数のターゲット間の測距値の差異（測距誤差）の原因にもなっている。
以上のように、受光信号が閾値Ｖｔｈ１のみを横切る場合にＴｒ測距を行っても正確な測距値を得ることはできない。
In the non-saturated comet B, the slope of the rising edge of the received signal cannot be obtained (see FIG. 13). Therefore, when Tr distance measurement is performed using only Vth1, the reflectance differs between a plurality of targets at the same distance. A distance measurement value is obtained (see FIG. 13).
The non-saturated comet B is the same as that of the saturated comet. For example, the reflected wave gradually weakens or strengthens at the end of the target, so that the Tr distance measurement value gradually decreases between Tr1 and Tr2 in FIG. It is caused by becoming smaller or larger.
In addition, the unsaturated comets A and B also cause a difference in distance measurement value (distance measurement error) between a plurality of targets having different reflectances at the same distance.
As described above, when the received signal crosses only the threshold value Vth1, even if Tr distance measurement is performed, an accurate distance measurement value cannot be obtained.
そこで、受光信号のピークの大きさが変わってもＴｍ測距で得られる測距値（以下では「Ｔｍ測距値」とも呼ぶ）が同じであることを利用し（図１４参照）、非飽和コメットＢではターゲットの実距離とＴｍ測距値との対応関係を表す検量線を作成し、該検量線から得られる補正式を用いることで正確な測距が可能である。 Therefore, even if the peak magnitude of the received signal changes, the distance measurement value obtained by Tm distance measurement (hereinafter, also referred to as “Tm distance measurement value”) is the same (see FIG. 14), and is unsaturated. In Comet B, accurate distance measurement is possible by creating a calibration curve showing the correspondence between the actual distance of the target and the Tm distance measurement value and using the correction formula obtained from the calibration curve.
なお、Ｔｍ測距では受光信号が飽和しておらず受光信号のピークが確認できる場合には正確な測距値を得ることができるので、非飽和コメットＡでもＴｍ測距を行っても良い。すなわち、非飽和コメットＡでは、Ｐ０測距、Ｔｒ測距、Ｔｍ測距のいずれを行っても、正確な測距値を得ることができる。 In Tm distance measurement, if the received light signal is not saturated and the peak of the received signal can be confirmed, an accurate distance measurement value can be obtained. Therefore, even the unsaturated comet A may perform Tm distance measurement. That is, in the unsaturated comet A, an accurate distance measurement value can be obtained regardless of any of P0 distance measurement, Tr distance measurement, and Tm distance measurement.
また、非飽和コメットＡ、Ｂでは、上記検量線を用いずに、Ｔｍ測距値そのものを用いて、すなわち時間Ｔｍを距離に換算した値の１／２をターゲットまでの距離として出力しても良い。 Further, in the unsaturated comets A and B, even if the Tm distance measurement value itself is used without using the calibration curve, that is, 1/2 of the value obtained by converting the time Tm into a distance is output as the distance to the target. good.
以上の説明から分かるように、正確な測距値を得るために、受光信号の飽和／非飽和や、受光信号のピークが閾値Ｖｔｈ２を超えるか否か（二値化回路の出力により判定可能）によって、測距方式として、Ｐ０測距もしくはＴｒ測距と、Ｔｍ測距のどちらかを選択することが好ましい。
詳述すると、受光信号が飽和する場合はＰ０測距もしくはＴｒ測距を選択することが好ましく、受光信号が飽和せずかつ受光信号のピークがＶｔｈ２を超える場合はＰ０測距、Ｔｒ測距、Ｔｍ測距のいずれを選択しても良く、受光信号のピークがＶｔｈ１を超え、かつＶｔｈ２を超えない場合はＴｍ測距を選択することが好ましい。
As can be seen from the above explanation, in order to obtain an accurate distance measurement value, whether or not the light-receiving signal is saturated / non-saturated and whether or not the peak of the light-receiving signal exceeds the threshold value Vth2 (determinable by the output of the binarization circuit). Therefore, it is preferable to select either P0 distance measurement or Tr distance measurement or Tm distance measurement as the distance measurement method.
More specifically, when the received signal is saturated, it is preferable to select P0 ranging or Tr ranging, and when the received signal is not saturated and the peak of the received signal exceeds Vth2, P0 ranging, Tr ranging, Any of Tm distance measurement may be selected, and it is preferable to select Tm distance measurement when the peak of the received signal exceeds Vth1 and does not exceed Vth2.
ここで、受光信号は立ち上がりの傾きが所定値を超える場合に飽和すると考えられるため、この所定値と該傾きの算出値を比較することで、受光信号の飽和／非飽和を判定することができる。
以下、この所定値を求めるための実験について説明する。
この実験では、ＬＤから射出されたレーザ光を可変ＮＤフィルタを介してターゲットとしての再帰反射板に照射し、その反射光の受光波形をオシロスコープで測定する。
ここでは、可変ＮＤフィルタとして３６段階の光透過率を持つものを用いる。これにより、再帰反射板からの反射光を３６段階の強度で観測できる。これは、ターゲットの反射率が３６段階に変化した場合を観測することと同義である。例えば３０〜７０ｍの距離範囲の各距離（ここでは３０ｍ、４０ｍ、５０ｍ、６０ｍ、７０ｍ）において反射率が異なるターゲットからの反射光の受光波形を例えばオシロスコープで観測できる。
Here, since the received signal is considered to be saturated when the rising slope exceeds a predetermined value, the saturation / non-saturation of the received signal can be determined by comparing this predetermined value with the calculated value of the slope. ..
Hereinafter, an experiment for obtaining this predetermined value will be described.
In this experiment, the laser beam emitted from the LD is irradiated to the retroreflective plate as a target through a variable ND filter, and the received waveform of the reflected light is measured with an oscilloscope.
Here, a variable ND filter having 36 levels of light transmittance is used. As a result, the reflected light from the retroreflecting plate can be observed with 36 levels of intensity. This is synonymous with observing the case where the reflectance of the target changes in 36 steps. For example, the received waveform of the reflected light from the targets having different reflectances at each distance in the distance range of 30 to 70 m (here, 30 m, 40 m, 50 m, 60 m, 70 m) can be observed with an oscilloscope, for example.
図１５には、オシロスコープで観測された正常な受光波形の立ち上がり部の傾きとパルス幅との関係が距離毎に示されている。図１５の波形形状から、パルス幅６ｍ近傍（傾き１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］近傍）の所定値で受光信号がオペアンプにおいて非飽和状態と飽和状態の間で急激に遷移することが分かる。
そこで、この所定値を閾値として飽和／非飽和を判定することが可能である。なお、図１５等において、受光信号が閾値を最初に横切ってから次に横切るまでの時間を距離に換算した値をパルス幅として表記しているが、前述のとおり該時間そのものをパルス幅として表記しても良い。
FIG. 15 shows the relationship between the inclination of the rising portion of the normal received light waveform observed by the oscilloscope and the pulse width for each distance. From the waveform shape of FIG. 15, it can be seen that the received signal suddenly transitions between the unsaturated state and the saturated state in the operational amplifier at a predetermined value in the vicinity of the pulse width of 6 m (inclination 1.0E + 08 [V / s]).
Therefore, it is possible to determine saturation / non-saturation using this predetermined value as a threshold. In FIG. 15 and the like, the value obtained by converting the time from when the received signal first crosses the threshold value to the next crossing is expressed as a distance is expressed as a pulse width, but as described above, the time itself is expressed as a pulse width. You may.
さらに、図１５の波形形状から、パルス幅８ｍ近傍（傾き２．５Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］近傍）から急激にパルス幅が大きくなっている別の所定値（傾き）がある。これは、ＰＤの出力電流を電流電圧変換するＩＶ変換器において該出力電流を変換後の電圧が飽和することに起因する。この飽和は、オペアンプにおいて飽和する傾きを大きく超える傾きでの飽和であり「過飽和」とも呼ばれる。
そこで、この別の所定値を閾値として過飽和／飽和を判定することが可能である。
Further, from the waveform shape of FIG. 15, there is another predetermined value (slope) in which the pulse width suddenly increases from the vicinity of the pulse width of 8 m (the slope of 2.5E + 08 [V / s]). This is due to the fact that the voltage after converting the output current is saturated in the IV converter that converts the output current of PD into current and voltage. This saturation is saturation at a slope that greatly exceeds the slope at which the operational amplifier is saturated, and is also called "supersaturation".
Therefore, it is possible to determine hypersaturation / saturation using this other predetermined value as a threshold.
このように、装置を構成する回路素子によって多段階の飽和状態が生じることがある。そのため、装置における各段階の飽和／非飽和（もしくは過飽和／飽和）を判定するための傾きの閾値を求め、該閾値と傾きの算出値を比較することにより、該算出値に応じた適切な測距方式、補正式を選択して、正確な測距を行うことができる。 As described above, a multi-step saturation state may occur depending on the circuit elements constituting the device. Therefore, an appropriate measurement according to the calculated value is obtained by obtaining a slope threshold value for determining saturation / unsaturated (or supersaturation / saturation) of each stage in the apparatus and comparing the threshold value with the calculated value of the slope. Accurate distance measurement can be performed by selecting the distance method or correction method.
また、傾きの複数の閾値（例えば１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］、２．５Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］）によって区分される複数の傾き領域（例えば１．０Ｅ＋０８〜２．５Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］の領域と、２．５Ｅ＋０８〜４．５Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］の領域）に適用する補正式に対しては、傾き領域毎にＰ０交差電圧を設定することによって、より高精度の測距を行うことができる。同一距離にある反射率が異なる複数の物体に対して投光したときの複数の受光信号の立ち上がりの傾きが異なっていても、該複数の受光信号の立ち上がりについてＰ０は同じ位置に存在する必要があるのだが、飽和状態の違いによってＰ０交差電圧は異なる値に存在するからである。 Further, of a plurality of inclination regions (for example, 1.0E + 08 to 2.5E + 08 [V / s]) divided by a plurality of inclination threshold values (for example, 1.0E + 08 [V / s] and 2.5E + 08 [V / s]). For the region and the correction formula applied to the region (2.5E + 08 to 4.5E + 08 [V / s] region), more accurate distance measurement is performed by setting the P0 crossing voltage for each tilt region. Can be done. Even if the rising slopes of the plurality of received light signals are different when the light is projected onto a plurality of objects having different reflectances at the same distance, P0 must be present at the same position for the rising edges of the plurality of received light signals. However, this is because the P0 crossing voltage exists at different values depending on the difference in the saturation state.
更に、図１５から分かるように、３０〜７０ｍの距離範囲内の各距離において正常な受光信号のパルス幅と立ち上がりの傾きとの関係が一致する。すなわち、ここでは受光信号の立ち上がりの傾きの閾値を用いて測距方式や補正式の選択を行っているが、傾きに代えてパルス幅の閾値を用いることによっても、同様の制御が可能である。 Further, as can be seen from FIG. 15, the relationship between the pulse width of the normal received signal and the slope of the rising edge is the same at each distance within the distance range of 30 to 70 m. That is, although the distance measurement method and the correction method are selected here by using the threshold value of the rising slope of the received signal, the same control can be performed by using the threshold value of the pulse width instead of the slope. ..
ところで、受光波形に２ピークコメットが観測されるとき、すなわち受光信号が２つのピークを持つ信号であるときでも、前述したように受光信号を微分する微分回路にＡ／Ｄコンバータを用いて受光信号の各ピーク位置を求めることで、各ターゲットまでの距離を算出することが可能である。
しかしながら、前述したようにＡ／Ｄコンバータは、高価であることと、受光信号のピークの大きさによってはピーク位置を求めることができないことが懸念される。
By the way, even when a two-peak comet is observed in the received light waveform, that is, when the received light signal is a signal having two peaks, the received signal is signaled by using an A / D converter in the differentiating circuit for differentiating the received signal as described above. It is possible to calculate the distance to each target by obtaining each peak position of.
However, as described above, there is a concern that the A / D converter is expensive and that the peak position cannot be obtained depending on the peak size of the received signal.
そこで、発明者らは、Ａ／Ｄコンバータを搭載しない安価な装置構成によって、受光波形に２ピークコメットが観測されるときでも、各ターゲットまでの距離を画素毎（走査位置毎、スキャン角度毎）に高精度に出力することを実現すべく、以下のような考察を行った。 Therefore, the inventors set the distance to each target for each pixel (for each scanning position and each scanning angle) even when a two-peak comet is observed in the received waveform by an inexpensive device configuration that does not include an A / D converter. In order to realize high-precision output, the following considerations were made.
図９に示される０°付近に発生しているコメット波形に基づいてＰ０測距やＴｒ測距やＴｍ測距を行っても、画素毎に正確な測距値を得ることはできない。
例えば図１６に示されるコメット波形（２ピークコメットの波形）については、閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線は、該コメット波形を構成する第１のピークのみを持つ小さな第１の波形と第２のピークのみを持つ大きな第２の波形のいずれの立ち上がり部ともならず、また第１及び第２のピークはいずれも該コメット波形の中央に位置しないからである。
Even if P0 distance measurement, Tr distance measurement, or Tm distance measurement is performed based on the comet waveform generated near 0 ° shown in FIG. 9, an accurate distance measurement value cannot be obtained for each pixel.
For example, with respect to the comet waveform (two-peak comet waveform) shown in FIG. 16, the straight line passing through the point that first crosses the threshold Vth1 and the point that first crosses the threshold Vth2 includes only the first peak constituting the comet waveform. This is because it does not become the rising part of either the small first waveform having or the large second waveform having only the second peak, and neither the first peak nor the second peak is located in the center of the comet waveform. ..
そこで、発明者らは、画素毎の受光信号が、１つのピークを持つ正常な受光信号と２つのピークを持つ異常な受光信号（２ピークコメットが発生している受光信号）のいずれであるかを判定し、受光信号が異常であると判定された画素の測距データを受光信号が正常であると判定された画素の測距データに置き換えることで、各ターゲットまでのほぼ正確な距離を画素毎に出力できることを発案した。以下に、その詳細について説明する。 Therefore, the inventors have determined whether the light-receiving signal for each pixel is a normal light-receiving signal having one peak or an abnormal light-receiving signal having two peaks (a light-receiving signal in which a two-peak comet is generated). By replacing the distance measurement data of the pixel whose light receiving signal is determined to be abnormal with the distance measurement data of the pixel whose light receiving signal is determined to be normal, the approximately accurate distance to each target can be obtained by the pixel. I came up with the idea that it can be output every time. The details will be described below.
先ず、発明者らは、受光信号を正確に判定するために、直線の傾きとパルス幅との関係性に着目した（図１５参照）。
ここで、受光信号のパルス幅を求めるためには１つの閾値のみで足りるが、直線の傾きを求めるためには２つの閾値が必要である。
つまり、図１５の関係を取得するためには、２つの閾値が必要である。
なお、１つの閾値のみを用いて正確に測距を行うことは不可能である。その理由は、受光信号のパルス幅のみでは該受光信号の形状が正常であるか否かを判別できないからである。
First, the inventors focused on the relationship between the slope of a straight line and the pulse width in order to accurately determine the received signal (see FIG. 15).
Here, only one threshold value is required to obtain the pulse width of the received signal, but two threshold values are required to obtain the slope of the straight line.
That is, two thresholds are required to obtain the relationship shown in FIG.
It is impossible to accurately measure the distance using only one threshold value. The reason is that it is not possible to determine whether or not the shape of the received light signal is normal only by the pulse width of the received light signal.
図１５で先ず分かることが、ターゲットの反射率や距離によらず、正常な受光信号の立ち上がりの傾き（直線の傾き）とパルス幅との関係性は変わらず、ほぼ同じ曲線（以下では「傾き−パルス幅曲線」とも呼ぶ）に乗るということである。すなわち、どのような距離にあるどのような反射率を持つ物体も、正常な受光信号の立ち上がりの傾きとパルス幅には図１５の傾き−パルス幅曲線のような相関関係があることが分かる。 The first thing that can be seen in FIG. 15 is that the relationship between the normal rising slope of the received signal (slope of a straight line) and the pulse width does not change regardless of the reflectance and distance of the target, and the curve is almost the same (hereinafter, "slope"). -It is also called "pulse width curve"). That is, it can be seen that, for an object having any reflectance at any distance, there is a correlation between the slope of the rising edge of the normal received signal and the pulse width as shown in the slope-pulse width curve of FIG.
更に図１５を観察すると、パルス幅が５ｍ以下の受光信号は傾きが算出できないほどピークが小さくなることが分かる。すなわち、パルス幅が５ｍ以下の受光信号のピークはＶｔｈ２以下であることが分かる。
逆の言い方をすれば、ピークがＶｔｈ２以下の受光信号において、例えば１０ｍのパルス幅が観測されたとすれば、異常な信号であると判定することができる。
Further observing FIG. 15, it can be seen that the peak of the received signal having a pulse width of 5 m or less becomes so small that the slope cannot be calculated. That is, it can be seen that the peak of the received signal having a pulse width of 5 m or less is Vth2 or less.
In other words, if a received signal having a peak of Vth2 or less and a pulse width of, for example, 10 m is observed, it can be determined that the signal is abnormal.
また、同様に、ピークがＶｔｈ２を超える受光信号でも、例えば直線の傾きが２．０Ｅ＋０８であり、パルス幅が１５ｍであれば、その傾きとパルス幅で決まるプロット（点）は傾き−パルス幅曲線から大きく外れることになり、このような場合も異常な信号であると判定できる。このような異常と判定できる信号は、基本的に２ピークコメットとなっていることが、その後の信号の解析によって明らかとなった。 Similarly, even if the received signal has a peak exceeding Vth2, for example, if the slope of the straight line is 2.0E + 08 and the pulse width is 15 m, the plot (point) determined by the slope and the pulse width is the slope-pulse width curve. In such a case, it can be determined that the signal is abnormal. Subsequent analysis of the signal revealed that the signal that can be determined to be such an abnormality is basically a two-peak comet.
２ピークコメットに対して２つの閾値を用いてＰ０測距やＴｒ測距やＴｍ測距を行っても、正確な測距は不可能であることは前述の通りである。２ピークコメットに対して正確に測距するためには、より多くの閾値を必要とするが、その場合コンパレータを増設する必要があり、コストアップを招いてしまう。 As described above, accurate distance measurement is not possible even if P0 distance measurement, Tr distance measurement, or Tm distance measurement is performed on a two-peak comet using two threshold values. In order to measure the distance accurately for a two-peak comet, a larger threshold value is required, but in that case, it is necessary to add a comparator, which leads to an increase in cost.
そこで、発明者らは、直線の傾きとパルス幅で決まるプロットが図１５の傾き−パルス幅曲線上から明確に外れた信号は、２ピークコメットの異常な信号であると判定でき、その信号に基づく測距データも異常なデータであると判定できることに着目した。 Therefore, the inventors can determine that a signal whose plot determined by the slope of the straight line and the pulse width is clearly deviated from the slope-pulse width curve of FIG. 15 is an abnormal signal of the two-peak comet, and the signal is used as the signal. We focused on the fact that the distance measurement data based on this can also be determined to be abnormal data.
具体的には、図１５の傾き−パルス幅曲線に対する、直線の傾きとパルス幅で決まるプロットの位置によって、該受光信号が正常であるか否かを判断し、正常であると判断された受光信号に基づく測距データもしくは正常でないと判断された受光信号に基づく測距データにフラグを付加することにより、メモリ上において正常な測距データと異常な測距データを判別することができる。
あるいは、正常であると判断された受光信号もしくは正常でないと判断された受光信号にフラグを付加することにより、メモリ上の配列において正常な受光信号と正常な受光信号を判別することができる。
Specifically, it is determined whether or not the received light signal is normal based on the position of the plot determined by the slope of the straight line and the pulse width with respect to the slope-pulse width curve of FIG. By adding a flag to the distance measurement data based on the signal or the distance measurement data based on the received signal that is determined to be abnormal, it is possible to discriminate between the normal distance measurement data and the abnormal distance measurement data on the memory.
Alternatively, by adding a flag to the light-receiving signal determined to be normal or the light-receiving signal determined to be abnormal, it is possible to discriminate between the normal light-receiving signal and the normal light-receiving signal in the array on the memory.
そして、発明者らは、正確な測距が不可能な２ピークコメットが観測された画素の測定結果として、正常な受光信号が得られた近接する他の画素の受光信号に基づく正確な測距データを出力することとすれば、コストアップを招かずに画素毎にほぼ正確な測距データを出力できることを見出した。 Then, the inventors have obtained an accurate distance measurement based on the light-receiving signals of other nearby pixels in which a normal light-receiving signal was obtained as a measurement result of the pixel in which the two-peak comet, which cannot be accurately measured, was observed. We have found that if we decide to output data, we can output almost accurate distance measurement data for each pixel without inviting an increase in cost.
ここで、「フラグ」とは、画素毎の測距データや受光信号と１対１となるようメモリ上に少なくとも１ｂｉｔで設定されるものであり、測距データや受光信号が記録されている各画素の状態を一時的に保存するものである。
例えば初期状態で “0”になっている測距データや受光信号に対してフラグを設定するとは、具体的には“1”を書き込むことである。
そこで、正常な測距データや受光信号であると判定された場合にフラグを設定せず“0”のままとし、異常な測距データや受光信号と判定された場合に“1”を設定しても良いし、異常な測距データや受光信号であると判定された場合にフラグを設定せず“0”のままとし、正常な測距データや受光信号と判定された場合に“1”を設定しても良い。また、更に複雑なｂｉｔ信号を用いて付加的なフラグの機能を持たせても良い。
Here, the "flag" is set in the memory with at least 1 bit so as to be one-to-one with the distance measurement data and the received light signal for each pixel, and each of the distance measurement data and the received signal is recorded. The state of the pixel is temporarily saved.
For example, setting a flag for distance measurement data or a received signal that is “0” in the initial state means writing “1” specifically.
Therefore, if it is determined that the distance measurement data or the received signal is normal, the flag is not set and remains "0", and if it is determined that the distance measurement data or the received signal is abnormal, "1" is set. Alternatively, if it is determined that the distance measurement data or the received signal is abnormal, the flag is not set and the value is left as "0", and if it is determined that the distance measurement data or the received signal is normal, "1" is set. May be set. Further, a more complicated bit signal may be used to provide an additional flag function.
以下に、測距データの補正方法として、異常な測距データを正常な測距データで置き換える方法について図１７及び図４９の表を用いて説明する。前述したように３ｍと６ｍの距離にあるターゲットについて測距する場合、ターゲット間の領域（図１７及び図４９の太枠内）にて２ピークコメットが発生する。
上述のように、ある画角内で２ピークコメットが発生していることが分かれば、図１７及び図４９の上から５行目の太枠内の測距データの数値は２ピークコメットの測距データであると判断でき、それらの測距データに対して例えば図１７及び図４９の上から４行目の太枠内のように、２ピークコメットであるというフラグとして“1”を設定することができる。
Hereinafter, as a method for correcting the distance measurement data, a method of replacing the abnormal distance measurement data with the normal distance measurement data will be described with reference to the tables of FIGS. 17 and 49. As described above, when measuring the distance between the targets at a distance of 3 m and 6 m, a two-peak comet occurs in the region between the targets (inside the thick frame of FIGS. 17 and 49).
As described above, if it is known that a two-peak comet occurs within a certain angle of view, the numerical value of the distance measurement data in the thick frame on the fifth line from the top of FIGS. 17 and 49 is the measurement of the two-peak comet. It can be determined that the distance data is distance data, and "1" is set for the distance measurement data as a flag indicating that the two-peak comet is used, for example, in the thick frame on the fourth line from the top of FIGS. 17 and 49. be able to.
この際、２ピークコメットと判断された画角内のフラグが設定された一連の画素（スキャン角度）から成る画素列を右側と左側に均等に区分し（但し、当該画素列の画素数が奇数である場合には中央の画素は右側及び左側のいずれにも区分しないものとする）、フラグが設定された右側の画素の測距データ（異常な測距データ）を上記画素列の右側に隣接するフラグが設定されていない画素の測距データ（正常な測距データ）に置き換え、フラグが設定された左側の画素の測距データ（異常な測距データ）を上記画素列の左側に隣接するフラグが設定されていない画素の測距データ（正常な測距データ）に置き換える。
なお、上記画素列の画素数が奇数である場合は、該画素列の中央の画素の異常な測距データ（以下では「中央画素データ」とも呼ぶ）を、上記画素列の右側及び左側に隣接する画素の正常な測距データのうち、例えば図１７の上から６行目の太枠内のように測距精度の観点から中央画素データとの差が小さい方（中央画素データにより近似する方）に置き換えても良い。または、上記画素列の一部の画素の測距データを上記画素列の右側及び左側に隣接する画素の正常な測距データのうち、値が小さい方に置き換えても良い。
At this time, a pixel string consisting of a series of pixels (scan angles) in which a flag within the angle of view determined to be a 2-peak comet is set is evenly divided into a right side and a left side (however, the number of pixels in the pixel group is odd). In the case of, the center pixel is not classified into either the right side or the left side), and the distance measurement data (abnormal distance measurement data) of the right pixel with the flag set is adjacent to the right side of the above pixel string. Replace with the distance measurement data (normal distance measurement data) of the pixel for which the flag is not set, and the distance measurement data (abnormal distance measurement data) of the left pixel with the flag set adjacent to the left side of the pixel string. Replace with the distance measurement data (normal distance measurement data) of the pixel for which the flag is not set.
When the number of pixels in the pixel string is an odd number, the abnormal distance measurement data (hereinafter, also referred to as "center pixel data") of the pixel in the center of the pixel string is adjacent to the right side and the left side of the pixel string. Of the normal distance measurement data of the pixels to be used, the one with a smaller difference from the center pixel data from the viewpoint of distance measurement accuracy, for example, in the thick frame on the sixth line from the top of FIG. 17 (the one closer to the center pixel data). ) May be replaced. Alternatively, the distance measurement data of a part of the pixels of the pixel row may be replaced with the smaller value of the normal distance measurement data of the pixels adjacent to the right side and the left side of the pixel row.
以上について、整数ｍと整数ｎを用いて説明する。
画角内をスキャンして得た画素列のうち、画角内の一端部側から他端部側に向かってｍ番目の画素が正常な測距データや受光データであると判定され、画角内の一端部側から他端部側に向かってｍ＋１番目の画素からｍ＋２ｎ番目の画素に２ピークコメットと判断されたフラグが設定され、ｍ＋２ｎ＋１番目の画素が正常な測距データや受光データであると判定された場合（すなわち、２ピークコメットと判断されたフラグが設定された画素数は偶数）、ｍ＋１番目の画素からｍ＋ｎ番目の画素までの測距データ（異常な測距データ）をｍ番目の画素の測距データ（正常な測距データ）に置き換え、ｍ＋ｎ＋１番目の画素からｍ＋２ｎ番目の画素までの測距データ（異常な測距データ）を、ｍ＋２ｎ＋１番目の画素の測距データ（正常な測距データ）に置き換える。
また、画角内の一端部側から他端部側に向かってｍ番目の画素が正常な測距データや受光データであると判定され、画角内の一端部側から他端部側に向かってｍ＋１番目の画素からｍ＋２ｎ＋１番目の画素に２ピークコメットと判断されたフラグが設定され、ｍ＋２ｎ＋２番目の画素が正常な測距データや受光データであると判定された場合（すなわち、２ピークコメットと判断されたフラグが設定された画素数は奇数）、ｍ＋１番目の画素からｍ＋ｎ番目の画素までの測距データ（異常な測距データ）をｍ番目の画素の測距データ（正常な測距データ）に置き換え、ｍ＋ｎ＋２番目の画素の測距データからｍ＋２ｎ＋１番目までの画素の測距データ（異常な測距データ）をｍ＋２ｎ＋２番目の画素までの測距データ（正常な測距データ）に置き換える。そして、ｍ＋２ｎ＋１番目までの画素の測距データ（中央画素データ、異常な測距データ）は、ｍ番目の画素の測距データ（正常な測距データ）またはｍ＋２ｎ＋２番目の画素までの測距データ（正常な測距データ）のうち、ｍ＋２ｎ＋１番目までの画素の測距データ（中央画素データ、異常な測距データ）との差が小さい方に置き換えても良い。若しくは、ｍ番目の画素の測距データ（正常な測距データ）またはｍ＋２ｎ＋２番目の画素までの測距データ（正常な測距データ）のうち近い方に置き換えても良い。
The above will be described using an integer m and an integer n.
Of the pixel strings obtained by scanning the image angle, the m-th pixel from one end side to the other end side in the image angle is determined to be normal ranging data or light receiving data, and the image angle. A flag determined to be a 2-peak comet is set in the m + 1st pixel to the m + 2nth pixel from one end side to the other end side, and the m + 2n + 1st pixel is normal ranging data or received light data. (That is, the number of pixels for which the flag determined to be 2-peak comet is set is even), the distance measurement data (abnormal distance measurement data) from the m + 1st pixel to the m + nth pixel is the mth. Replaced with the distance measurement data of the pixel (normal distance measurement data), the distance measurement data from the m + n + 1st pixel to the m + 2nth pixel (abnormal distance measurement data) is replaced with the distance measurement data of the m + 2n + 1th pixel (normal). Replace with distance measurement data).
Further, it is determined that the mth pixel from one end side to the other end side in the angle of view is normal ranging data or received light data, and the pixel is directed from one end side to the other end side in the angle of view. When a flag determined to be a 2-peak comet is set from the m + 1st pixel to the m + 2n + 1st pixel, and it is determined that the m + 2n + 2nd pixel is normal ranging data or received light data (that is, with a 2-peak comet). The number of pixels for which the determined flag is set is odd), and the distance measurement data (abnormal distance measurement data) from the m + 1st pixel to the m + nth pixel is the distance measurement data (normal distance measurement data) of the mth pixel. ), And the distance measurement data (abnormal distance measurement data) of the pixels up to m + 2n + 1 from the distance measurement data of the m + n + 2nd pixel is replaced with the distance measurement data (normal distance measurement data) of the m + 2n + 2nd pixel. Then, the distance measurement data (center pixel data, abnormal distance measurement data) of the pixels up to m + 2n + 1 is the distance measurement data (normal distance measurement data) of the mth pixel or the distance measurement data up to m + 2n + 2nd pixel (m + 2n + 2nd pixel). Of the normal ranging data), the one having a smaller difference from the ranging data (center pixel data, abnormal ranging data) of the pixels up to m + 2n + 1 may be replaced. Alternatively, the distance measurement data of the mth pixel (normal distance measurement data) or the distance measurement data up to m + 2n + 2nd pixel (normal distance measurement data) may be replaced with the closer one.
また、例えば図４９の上から６行目の太枠内のように上記画素列の全ての画素の測距データを上記画素列の右側及び左側に隣接する画素の正常な測距データのうち、値が小さい方に置き換えても良い。 Further, for example, as shown in the thick frame in the sixth row from the top of FIG. 49, the distance measurement data of all the pixels of the pixel row is collected from the normal distance measurement data of the pixels adjacent to the right side and the left side of the pixel row. You may replace it with the one with the smaller value.
結果として、図１７の補正方法では、実距離（実際の距離）と２ピークコメットの補正後の測距データの数値が理論的にはほぼ一致することになる（図１７の上から３行目と６行目の太枠内参照）。 As a result, in the correction method of FIG. 17, the actual distance (actual distance) and the numerical value of the distance measurement data after correction of the two-peak comet theoretically almost match (third line from the top of FIG. 17). And in the thick frame on the 6th line).
なお、図１７や図４９では、一例として２ピークコメットが発生している一連の画素（スキャン角度）の数が５個となっているが、少なくとも１つの画素で２ピークコメットが発生している場合に同様な方法で測距データを置換することができる。その際、少なくとも有効走査領域の一端の画素において２ピークコメットが発生している場合には、その一端の画素の測距データを有効走査領域の他端側の２ピークコメットが発生していない画素のうち最も近い画素の測距データに置き換えることが好ましい。該一端の画素に連続する少なくとも１つの画素に２ピークコメットが発生している場合も同様である。 In addition, in FIGS. 17 and 49, as an example, the number of a series of pixels (scan angles) in which a 2-peak comet is generated is 5, but a 2-peak comet is generated in at least one pixel. In some cases, the ranging data can be replaced in a similar manner. At that time, when a 2-peak comet is generated at least in a pixel at one end of the effective scanning area, the distance measurement data of the pixel at one end is a pixel in which the 2-peak comet on the other end side of the effective scanning area is not generated. It is preferable to replace it with the distance measurement data of the closest pixel. The same applies when a two-peak comet is generated in at least one pixel continuous with the pixel at one end.
次に、２ピークコメットを検出する方法について説明する。ここでは、図１５の座標系において、２ピークコメットを検出するための検出範囲として、傾き−パルス幅曲線上から外れた所定範囲を少なくとも１つ設定し、受光信号の直線の傾きとパルス幅で決まるプロットが該所定範囲内にある場合に該受光信号に２ピークコメットが発生していると判定する。
なお、直線の傾きとパルス幅で決まるプロットが傾き−パルス幅曲線上にあるか否か（傾きとパルス幅の１対１の対応関係）を厳密に判定しても良いが、正常な受光信号であっても直線の傾きやパルス幅の算出誤差等によって当該プロットが傾き−パルス幅曲線上から僅かにずれることもあるので、上記のように傾き−パルス幅曲線上からある程度離れた範囲内に当該プロットがあるか否かを判定する方が好ましい。
また、傾き−パルス幅曲線の線幅を同一性を損なわない範囲で太くすることにより、正常な受光信号の直線の傾きとパルス幅で決まる点が傾き−パルス幅曲線上からずれるのを抑制できる。
Next, a method for detecting a two-peak comet will be described. Here, in the coordinate system of FIG. 15, at least one predetermined range deviating from the slope-pulse width curve is set as the detection range for detecting the two-peak comet, and the slope and pulse width of the straight line of the received signal are used. When the determined plot is within the predetermined range, it is determined that a two-peak comet is generated in the received signal.
It should be noted that whether or not the plot determined by the slope of the straight line and the pulse width is on the slope-pulse width curve (the one-to-one correspondence between the slope and the pulse width) may be strictly determined, but a normal light receiving signal Even so, the plot may deviate slightly from the slope-pulse width curve due to the slope of the straight line or the calculation error of the pulse width. It is preferable to determine if there is such a plot.
Further, by thickening the line width of the slope-pulse width curve within a range that does not impair the identity, it is possible to prevent the point determined by the slope of the straight line of the normal received signal and the pulse width from deviating from the slope-pulse width curve. ..
ここで、以下のように、上記所定範囲の具体例１〜５として第１〜第５の範囲を設定し、実験を行った。これら第１〜第５の範囲は、２ピークコメットが発生すると想定される、傾きの大きさに対してパルス幅が大きすぎる範囲に設定されている。
第１の範囲は、傾きが１．０Ｅ＋０８以下、かつパルス幅が６ｍ以上の範囲である（図１８参照）。
第２の範囲は、傾きが２．０Ｅ＋０８以下、かつパルス幅が８ｍ以上の範囲である（図１９参照）。
第３の範囲は、傾きが３．０Ｅ＋０８以下、かつパルス幅が１０ｍ以上の範囲である（図２０参照）。
第４の範囲は、傾きが３．５Ｅ＋０８以下、かつパルス幅が１５ｍ以上の範囲である（図２１参照）。
第５の範囲は、傾きが４．０Ｅ＋０８以下、かつパルス幅が２０ｍ以上の範囲である（図２２参照）。
以上のように、第１〜第５の範囲は互いに一部重複していることが分かる。
Here, as described below, the first to fifth ranges were set as specific examples 1 to 5 of the above predetermined range, and an experiment was conducted. These first to fifth ranges are set to a range in which the pulse width is too large with respect to the magnitude of the inclination, which is assumed to generate a two-peak comet.
The first range is a range in which the slope is 1.0E + 08 or less and the pulse width is 6 m or more (see FIG. 18).
The second range is a range in which the inclination is 2.0E + 08 or less and the pulse width is 8 m or more (see FIG. 19).
The third range is a range in which the inclination is 3.0E + 08 or less and the pulse width is 10 m or more (see FIG. 20).
The fourth range is a range in which the inclination is 3.5E + 08 or less and the pulse width is 15 m or more (see FIG. 21).
The fifth range is a range in which the slope is 4.0E + 08 or less and the pulse width is 20 m or more (see FIG. 22).
As described above, it can be seen that the first to fifth ranges partially overlap each other.
図２３には、例えば図１５の座標系に検出範囲として第１の範囲が設定されている場合に、実際に観測されている２ピークコメットのデータを×印で示している。
図２３から、検出範囲が第１の範囲のみでは、多くの２ピークコメットを見逃しており、検出漏れが発生していることが分かる（図２３中の検出範囲外にある楕円内の×印参照）。
In FIG. 23, for example, when the first range is set as the detection range in the coordinate system of FIG. 15, the data of the two-peak comet actually observed is indicated by a cross.
From FIG. 23, it can be seen that many 2-peak comets are overlooked and detection omission occurs when the detection range is only the first range (see the x mark in the ellipse outside the detection range in FIG. 23). ).
そこで、図２４に示されるように、例えば図１５の座標系に第１及び第４の範囲から成る範囲を検出範囲として設定して検出範囲を広げることにより、より多くの２ピークコメット（図２４中の検出範囲内の×）を検出できることが分かる。なお、図２４では、検出範囲において、範囲が重複している部分と重複していない部分にトーン差（濃淡の差）がつけられている。 Therefore, as shown in FIG. 24, for example, by setting a range consisting of the first and fourth ranges as the detection range in the coordinate system of FIG. 15 and expanding the detection range, more two-peak comets (FIG. 24). It can be seen that x) within the detection range inside can be detected. In FIG. 24, in the detection range, a tone difference (difference in shading) is added to a portion where the ranges overlap and a portion where the ranges do not overlap.
しかし、それでも一部検出漏れがでるため（図２４中の検出範囲外にある楕円内の×印参照）、図２５に示されるように、例えば図１５の座標系に第１〜第５の範囲から成る範囲を検出範囲として設定して検出範囲を最大化することで、検出漏れを抑制できることが分かる。なお、図２５では、検出範囲において、範囲が重複していない部分から、範囲が重複している部分のうち重複回数が最多の部分まで段階的にトーン差がつけられている。
このように、第１〜第５の範囲から成る範囲を検出範囲とすることによって、確実に２ピークコメットの検出を行うことができるようになる。
しかし、それでも傾き-パルス幅曲線と第１〜第５の範囲から成る検出範囲との間には階段状の隙間が認められるため、この隙間の少なくとも一部を埋めるべく更に検出範囲を広げることでより確実な２ピークコメットの検出が可能となる。
However, since some detection omissions still occur (see the x mark in the ellipse outside the detection range in FIG. 24), as shown in FIG. 25, for example, the first to fifth ranges in the coordinate system of FIG. It can be seen that the detection omission can be suppressed by setting the range consisting of the above as the detection range and maximizing the detection range. In FIG. 25, in the detection range, the tone difference is gradually added from the portion where the ranges do not overlap to the portion where the number of overlaps is the largest among the portions where the ranges overlap.
In this way, by setting the range including the first to fifth ranges as the detection range, it becomes possible to reliably detect the two-peak comet.
However, there is still a stepped gap between the slope-pulse width curve and the detection range consisting of the first to fifth ranges, so by further expanding the detection range to fill at least a part of this gap. More reliable 2-peak comet detection is possible.
上記階段状の隙間に２ピークコメットが検出される場合としては、例えば図４４に示されるようにＶｔｈ２を上回るピークが前にあり、かつＶｔｈ２を下回るピークが後にあるような２ピークコメットの場合であって、その前側（図４４では左側）の波形の立ち上がりの傾きと、該２ピークコメットとパルス幅が同等の正常な受光信号の立ち上がりの傾きとの差が比較的小さい場合が挙げられる。 The case where the two-peak comet is detected in the stepped gap is, for example, the case of the two-peak comet in which the peak above Vth2 is in front and the peak below Vth2 is behind as shown in FIG. 44. Therefore, there is a case where the difference between the rising slope of the waveform on the front side (left side in FIG. 44) and the rising slope of the normal light receiving signal having the same pulse width as the two-peak comet is relatively small.
なお、２ピークコメットの発生原理の関係上、傾き−パルス幅曲線の下側に２ピークコメットのデータが現れることはないため、下側への条件設定は不要である。 Since the data of the 2-peak comet does not appear on the lower side of the slope-pulse width curve due to the principle of generating the 2-peak comet, it is not necessary to set the condition on the lower side.
以上説明した第１〜第５の範囲は、一例であり、範囲の数、範囲の位置や形状や大きさの設定は、適宜変更可能である。 The first to fifth ranges described above are examples, and the number of ranges, the position, shape, and size of the ranges can be changed as appropriate.
また、例えば図４５に示されるように２ピークコメットの大きい方のピーク（最大ピーク）が閾値Ｖｔｈ２を下回る場合には、傾きを算出することができず、上記のような判定を行うことができない。
そこで、ピークがＶｔｈ２に一致する（振幅がＶｔｈ２−Ｖｔｈ１に一致する）正常な受光信号のパルス幅（Ｐ４−Ｐ１を距離に換算した値）を予め取得しておけば、あるピークが閾値Ｖｔｈ２を下回る受光信号であって、そのパルス幅が上記予め取得したパルス幅に比べて明確に大きい受光信号は２ピークコメットを持つ異常な信号であると判定できる。
Further, for example, when the larger peak (maximum peak) of the two-peak comet is lower than the threshold value Vth2 as shown in FIG. 45, the slope cannot be calculated and the above determination cannot be performed. ..
Therefore, if the pulse width (value obtained by converting P4-P1 into a distance) of a normal received signal whose peak matches Vth2 (amplitude matches Vth2-Vth1) is acquired in advance, a certain peak sets the threshold value Vth2. It can be determined that the received light signal that is lower than the received signal and whose pulse width is clearly larger than the pulse width acquired in advance is an abnormal signal having a two-peak comet.
図１７に示される測距方法では１スキャン後（１走査後）に測距値（測距データ）の修正を行っていくため、測距値の表示がその時間だけ遅延してしまい、リアルタイム性が損なわれることが懸念されることもある。
そこで、より簡易的には２ピークコメットとしてフラグが設定された受光信号を用いた演算を行わない、もしくは２ピークコメットとしてフラグが設定された測距データを測定結果として出力しない（表示しないもしくは情報として削除する）方法も有効である。この方法であれば、１走査終了を待たずに測距しながらリアルタイムにゴーストを消すことが可能になるため、フラグが設定されていない正常な測距データについては遅延なく出力することが可能となる。
但し、このような方法では、物体の端部で現れるゴーストを消してしまうため、厳密に物体の形状や大きさを求めるような測距をしたい場合では不向きであり、ユーザが求める距離測定装置の目的に応じて使い分けることが重要である。
In the distance measuring method shown in FIG. 17, since the distance measurement value (distance measurement data) is corrected after one scan (after one scan), the display of the distance measurement value is delayed by that time, and the real-time property is achieved. May be compromised.
Therefore, more simply, the calculation using the received signal with the flag set as the 2-peak comet is not performed, or the distance measurement data with the flag set as the 2-peak comet is not output as the measurement result (not displayed or information). The method of deleting as) is also effective. With this method, it is possible to erase ghosts in real time while measuring the distance without waiting for the end of one scan, so it is possible to output normal distance measurement data without flags set without delay. Become.
However, such a method erases the ghost that appears at the edge of the object, so it is not suitable for distance measurement that strictly determines the shape and size of the object. It is important to use it properly according to the purpose.
また、以上の説明では、受光信号が２つのピークを持つ２ピークコメットについて述べてきたが、受光信号が３つ以上のピークを持つ多ピークコメットが生じることも想定される。多ピークコメットの場合も、基本的には、上述した２ピークコメットの場合と同様の判定方法で精度良く判定可能である。 Further, in the above description, the two-peak comet in which the received signal has two peaks has been described, but it is also assumed that a multi-peak comet in which the received signal has three or more peaks occurs. In the case of a multi-peak comet as well, it is basically possible to make an accurate determination by the same determination method as in the case of the two-peak comet described above.
図４６〜図４８には、受光信号が３つのピークを持つ３ピークコメットの具体例が示されている。図４６〜図４８から分かるように、ピークの数が多くなるほど、傾き又は｜Ｖｔｈ２−Ｖｔｈ１｜に対してパルス幅が大きくなる傾向があるので、多ピークコメットは２ピークコメットよりも検出が容易であると考えられる。
図４６には、最後の１つのピークのみが閾値Ｖｔｈ２を上回る３ピークコメットの波形が示されている。
図４７には、中間の１つのピークのみが閾値Ｖｔｈ２を上回る３ピークコメットの波形が示されている。
図４８には、３つのピークが閾値Ｖｔｈ２を下回る３ピークコメットの波形が示されている。
FIGS. 46 to 48 show specific examples of a three-peak comet in which the received signal has three peaks. As can be seen from FIGS. 46 to 48, as the number of peaks increases, the pulse width tends to increase with respect to the inclination or | Vth2-Vth1 |, so that the multi-peak comet is easier to detect than the 2-peak comet. It is believed that there is.
FIG. 46 shows a 3-peak comet waveform in which only the last one peak exceeds the threshold Vth2.
FIG. 47 shows a three-peak comet waveform in which only one intermediate peak exceeds the threshold Vth2.
FIG. 48 shows a waveform of a three-peak comet in which the three peaks are below the threshold value Vth2.
また、以上では、飽和しない２ピークコメットや３ピークコメットを主に説明してきたが、飽和する２ピークコメットや多ピークコメットであっても、傾き及びパルス幅を求めることができるので、同様の方法により、受光信号の正常／異常の判定を行うことができる。 Further, in the above, the non-saturated 2-peak comet and 3-peak comet have been mainly described, but even if the saturated 2-peak comet or multi-peak comet can be obtained, the slope and the pulse width can be obtained, so that the same method can be used. Therefore, it is possible to determine whether the received signal is normal or abnormal.
以上説明した受光信号が正常であるか否かの判定は、物体検出装置１００の信号判定回路４９により行われる。
The determination as to whether or not the received light signal described above is normal is performed by the
図２６には、物体検出装置１００を備えるセンシング装置１０００が示されている。センシング装置１０００は、移動体に搭載され、物体検出装置１００に加えて、該物体検出装置１００に電気的に接続された監視制御装置３００を備えている。物体検出装置１００は、車両のバンパー付近やバックミラーの近傍に取り付けられる。監視制御装置３００は、物体検出装置１００での検出結果に基づいて、物体の形状や大きさの推定、物体の位置情報の算出、移動情報の算出、物体の種類の認識等の処理を行って、危険の有無を判断する。そして、危険有りと判断した場合には、アラーム等の警報を発して移動体の操縦者に注意を促したり、ハンドルを切って危険を回避する指令を移動体の操舵制御部に出したり、制動をかけるための指令を移動体のＥＣＵに出す。なお、センシング装置１０００は、例えば車両のバッテリから電力の供給を受ける。
FIG. 26 shows a
なお、監視制御装置３００は、物体検出装置１００と一体的に設けられても良いし、物体検出装置１００とは別体に設けられても良い。また、監視制御装置３００は、ＥＣＵが行う制御の少なくとも一部を行っても良い。
The
以下に、物体検出装置１００で実施される測距処理の具体例（測距処理１〜８）、測距処理１〜４で実行される測距データ取得処理Ｑ、測距処理５〜８で実行される測距データ取得処理Ｕについて説明する。
The following are specific examples of the distance measurement processing performed by the object detection device 100 (
ここで、各測距処理を実施するために物体検出装置１００の二値化回路４４は、閾値Ｖｔｈ１を基準に入力信号を二値化するコンパレータ１及び閾値Ｖｔｈ２を基準に入力信号を二値化するコンパレータ２を含んで構成されている。
コンパレータ１、２は、互いに並列に接続されており、オペアンプ４８からの受光信号が同時に入力される。
コンパレータ１は、入力された受光信号の立ち上がりが閾値Ｖｔｈ１を上回る（横切る）タイミングＰ１で立ち上がり、該受光信号の立ち下りが閾値Ｖｔｈ１を下回る（横切る）タイミングＰ４で立ち下がるハイレベル信号１を出力する（図１１下図参照）。
また、コンパレータ２は、入力された受光信号の立ち上がりが閾値Ｖｔｈ２を上回る（横切る）タイミングＰ２で立ち上がり、該受光信号の立ち下りが閾値Ｖｔｈ２を下回る（横切る）タイミングＰ３で立ち下がるハイレベル信号２を出力する（図１１下図参照）。
Here, in order to carry out each distance measurement process, the
The
The
Further, the comparator 2 raises the high-level signal 2 at the timing P2 at which the rising edge of the input received light signal exceeds (crosses) the threshold value Vth2, and falls at the timing P3 at which the falling edge of the received light signal falls below (crossing) the threshold value Vth2. Output (see the figure below in FIG. 11).
また、各測距処理を実施するために物体検出装置１００の信号判定回路４９は、上記第１〜第５の範囲を含む範囲を検出範囲として受光信号の傾きとパルス幅で決まるプロットが該検出範囲内にあるか否かを判定し、検出範囲内にない場合に該受光信号が正常であると判定し、検出範囲内にある場合に該受光信号が正常でないと（異常であると）判定する。
信号判定回路４９は、受光信号毎の判定結果を時間計測部４５に出力する。
Further, in order to carry out each distance measurement process, the
The
＜測距処理１＞
測距処理１について図２７を用いて説明する。図２７のフローチャートは、時間計測部４５及び測定制御部４６を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理１は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。
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The
最初のステップＳ１では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に出力してＬＤ１１に駆動電流を印加し、該ＬＤ１１をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー２６で偏向する。
In the first step S1, the effective scanning area is lightly scanned. Specifically, the LD drive signal generated based on the synchronization signal is output to the
次のステップＳ２では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号１が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ２での判断が肯定されるとステップＳ３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。
In the next step S2, it is determined whether or not the received signal crosses the threshold value Vth1. That is, it is determined whether or not the received signal is detected. The determination here is affirmed when the
次のステップＳ３では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号２が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ３での判断が肯定されるとステップＳ４に移行し、否定されるとステップＳ５に移行する。
In the next step S3, it is determined whether or not the received signal crosses the threshold value Vth2. The determination here is affirmed when the high level signal 2 is output from the
ステップＳ４では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１及びハイレベル信号２の立ち上がりタイミングＰ２と、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２と、上記（１）式を用いて傾きを算出する。ステップＳ４が実行されると、ステップＳ５に移行する。
In step S4, the slope of a straight line passing through the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth1 and the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth2 is calculated. Specifically, the slope is calculated using the rising timing P1 of the
ステップＳ５では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がＶｔｈ１を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）に光速を乗じて得られた距離をパルス幅として出力する。 In step S5, the pulse width of the received signal is calculated. Specifically, the distance obtained by multiplying the time (P4-P1) from when the received signal first crosses Vth1 to the next crossing Vth1 by the speed of light is output as the pulse width.
次のステップＳ６では、測距データ取得処理Ｑを実施する。測距データ取得処理Ｑの詳細は後述する。 In the next step S6, the distance measurement data acquisition process Q is performed. The details of the ranging data acquisition process Q will be described later.
次のステップＳ７では、ステップＳ６で取得した測距データが正常であるか否かを判断する。具体的には、信号判定回路４９で正常であると判定された受光信号に基づいて取得した測距データは正常であると判断し、信号判定回路４９で正常でないと判定された受光信号に基づいて取得した測距データは正常でないと判断する。ステップＳ７での判断が肯定されるとステップＳ８に移行し、否定されるとステップＳ１０に移行する。
In the next step S7, it is determined whether or not the distance measurement data acquired in step S6 is normal. Specifically, the distance measurement data acquired based on the received light signal determined to be normal by the
ステップＳ８では、ステップＳ６で取得した測距データを測定結果として出力する。 In step S8, the distance measurement data acquired in step S6 is output as a measurement result.
次のステップＳ９では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ９での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ２に戻り次の受光信号に基づいて測定を行う。
In the next step S9, it is determined whether or not the measurement is completed. Specifically, the determination here is affirmed when the power supply to the
ステップＳ１０では、ステップＳ６で取得した測距データにフラグを付加する。すなわち、メモリ内において、ステップＳ７で正常でないと判断された測距データにフラグを付加する。 In step S10, a flag is added to the distance measurement data acquired in step S6. That is, in the memory, a flag is added to the distance measurement data determined to be abnormal in step S7.
次のステップＳ１１では、同一フレーム内で（同一の走査において）先に取得されたフラグが付加されていない測距データ（正常な測距データ）があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ１２に移行し、否定されるとステップＳ２に戻る。 In the next step S11, it is determined whether or not there is distance measurement data (normal distance measurement data) to which the flag acquired earlier (in the same scan) is not added in the same frame. If the judgment here is affirmed, the process proceeds to step S12, and if denied, the process returns to step S2.
ステップＳ１２では、測距データにフラグが付加された走査位置（画素）における測定結果として、同一フレーム内で既に取得されているフラグが付加されていない測距データ（測距値）のうち最小の測距データ（測距値）を出力する。ステップＳ１２が実行されるとステップＳ９に移行する。 In step S12, as the measurement result at the scanning position (pixel) in which the flag is added to the distance measurement data, the smallest of the distance measurement data (distance measurement value) in which the flag has not been added, which has already been acquired in the same frame. Outputs distance measurement data (distance measurement value). When step S12 is executed, the process proceeds to step S9.
以上説明した測距処理１では、ある走査位置（画素）で異常な測距データが取得されたときに該走査位置の測定結果として、同一フレーム内で既に取得されている正常な測距データのうち最小の測距データを速やかに出力するので、画素毎の測定結果を高速に出力できる安全性を重視した測距装置として物体検出装置１００を機能させることができる。
In the
＜測距処理２＞
測距処理２について図２８を用いて説明する。図２８のフローチャートは、時間計測部４５及び測定制御部４６を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理２は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。
<Distance measurement processing 2>
The distance measuring process 2 will be described with reference to FIG. 28. The flowchart of FIG. 28 is based on a processing algorithm executed by an arithmetic system including a
最初のステップＳ２１では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に出力してＬＤ１１に駆動電流を印加し、該ＬＤ１１をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー２６で偏向する。
In the first step S21, the effective scanning area is lightly scanned. Specifically, the LD drive signal generated based on the synchronization signal is output to the
次のステップＳ２２では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号１が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ２２での判断が肯定されるとステップＳ２３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。
In the next step S22, it is determined whether or not the received signal crosses the threshold value Vth1. That is, it is determined whether or not the received signal is detected. The determination here is affirmed when the
次のステップＳ２３では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号２が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ２３での判断が肯定されるとステップＳ２４に移行し、否定されるとステップＳ２５に移行する。
In the next step S23, it is determined whether or not the received signal crosses the threshold value Vth2. The determination here is affirmed when the high level signal 2 is output from the
ステップＳ２４では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１及びハイレベル信号２の立ち上がりタイミングＰ２と、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２と、上記（１）式を用いて傾きを算出する。ステップＳ２４が実行されると、ステップＳ２５に移行する。
In step S24, the slope of a straight line passing through the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth1 and the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth2 is calculated. Specifically, the slope is calculated using the rising timing P1 of the
ステップＳ２５では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がＶｔｈ１を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）に光速を乗じて得られた距離をパルス幅として出力する。 In step S25, the pulse width of the received signal is calculated. Specifically, the distance obtained by multiplying the time (P4-P1) from when the received signal first crosses Vth1 to the next crossing Vth1 by the speed of light is output as the pulse width.
次のステップＳ２６では、測距データ取得処理Ｑを実施する。測距データ取得処理Ｑの詳細は後述する。 In the next step S26, the ranging data acquisition process Q is performed. The details of the ranging data acquisition process Q will be described later.
次のステップＳ２７では、ステップＳ２６で取得した測距データが正常であるか否かを判断する。具体的には、信号判定回路４９で正常であると判定された受光信号に基づいて取得した測距データは正常であると判断し、信号判定回路４９で正常でないと判定された受光信号に基づいて取得した測距データは正常でないと判断する。ステップＳ２７での判断が肯定されるとステップＳ２８に移行し、否定されるとステップＳ３０に移行する。
In the next step S27, it is determined whether or not the distance measurement data acquired in step S26 is normal. Specifically, the distance measurement data acquired based on the received light signal determined to be normal by the
ステップＳ２８では、ステップＳ２６で取得した測距データを測定結果として出力する。 In step S28, the distance measurement data acquired in step S26 is output as a measurement result.
次のステップＳ２９では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ２９での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ２２に戻り次の受光信号に基づいて測定を行う。
In the next step S29, it is determined whether or not the measurement is completed. Specifically, the determination here is affirmed when the power supply to the
ステップＳ３０では、ステップＳ２６で取得した測距データにフラグを付加する。すなわち、メモリ内において、ステップＳ２７で正常でないと判断された測距データにフラグを付加する。 In step S30, a flag is added to the distance measurement data acquired in step S26. That is, in the memory, a flag is added to the distance measurement data determined to be abnormal in step S27.
次のステップＳ３１では、同一フレーム内で先に取得されたフラグが付加されていない測距データ（正常な測距データ）があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ３２に移行し、否定されるとステップＳ２２に戻る。 In the next step S31, it is determined whether or not there is distance measurement data (normal distance measurement data) in the same frame to which the flag acquired earlier is not added. If the judgment here is affirmed, the process proceeds to step S32, and if denied, the process returns to step S22.
ステップＳ３２では、測距データにフラグが付加された走査位置における測定結果として、フラグが付加されていない測距データのうち直近の測距データ（詳しくは同一フレーム内で既に取得されている正常な測距データのうち直近の走査位置の測距データ）を出力する。ステップＳ３２が実行されるとステップＳ２９に移行する。 In step S32, as the measurement result at the scanning position where the flag is added to the distance measurement data, the most recent distance measurement data among the distance measurement data without the flag (specifically, the normal one already acquired in the same frame). Of the distance measurement data, the distance measurement data of the latest scanning position) is output. When step S32 is executed, the process proceeds to step S29.
以上説明した測距処理２では、ある走査位置（画素）で異常な測距データが取得されたときに該走査位置の測定結果として、同一フレーム内で既に取得されている正常な測距データのうち直近の走査位置の測距データを速やかに出力するので、画素毎の測定結果を高速かつ高精度に出力できる測距装置として物体検出装置１００を機能させることができる。
In the distance measurement process 2 described above, when abnormal distance measurement data is acquired at a certain scanning position (pixel), the measurement result of the scanning position is the normal distance measurement data already acquired in the same frame. Since the distance measurement data of the most recent scanning position is quickly output, the
＜測距処理３＞
測距処理３について図２９を用いて説明する。図２９のフローチャートは、時間計測部４５及び測定制御部４６を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理３は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。
<
The
最初のステップＳ４１では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に出力してＬＤ１１に駆動電流を印加し、該ＬＤ１１をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー２６で偏向する。
In the first step S41, the effective scanning area is lightly scanned. Specifically, the LD drive signal generated based on the synchronization signal is output to the
次のステップＳ４２では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号１が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ４２での判断が肯定されるとステップＳ４３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。
In the next step S42, it is determined whether or not the received signal crosses the threshold value Vth1. That is, it is determined whether or not the received signal is detected. The determination here is affirmed when the
ステップＳ４３では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がＶｔｈ１を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）、すなわちハイレベル信号１のパルス幅に光速を乗じて得られた距離を受光信号のパルス幅として出力する。
In step S43, the pulse width of the received signal is calculated. Specifically, the time from when the received signal first crosses Vth1 to when it crosses next (P4-P1), that is, the distance obtained by multiplying the pulse width of the
次のステップＳ４４では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号２が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ４４での判断が肯定されるとステップＳ４５に移行し、否定されるとステップＳ５１に移行する。
In the next step S44, it is determined whether or not the received signal crosses the threshold value Vth2. The determination here is affirmed when the high level signal 2 is output from the
ステップＳ４５では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１及びハイレベル信号２の立ち上がりタイミングＰ２と、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２と、上記（１）式を用いて傾きを算出する。
In step S45, the slope of a straight line passing through the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth1 and the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth2 is calculated. Specifically, the slope is calculated using the rising timing P1 of the
次のステップＳ４６では、受光信号が正常であるか否かを判断する。具体的には、信号判定回路４９で正常であると判定された受光信号は正常であると判断し、信号判定回路４９で正常でないと判定された受光信号は正常でないと判断する。ステップＳ４６での判断が肯定されるとステップＳ４７に移行し、否定されるとステップＳ５５に移行する。
In the next step S46, it is determined whether or not the received light signal is normal. Specifically, the received light signal determined to be normal by the
次のステップＳ４７では、当該受光信号を対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。 In the next step S47, the received signal is temporarily stored in the memory in association with the corresponding scanning position.
次のステップＳ４８では、測距データ取得処理Ｑを実施する。測距データ取得処理Ｑの詳細は後述する。 In the next step S48, the ranging data acquisition process Q is performed. The details of the ranging data acquisition process Q will be described later.
次のステップＳ４９では、ステップＳ４８で取得した測距データを測定結果として出力する。ステップＳ４９が実行されるとステップＳ５０に移行する。 In the next step S49, the distance measurement data acquired in step S48 is output as a measurement result. When step S49 is executed, the process proceeds to step S50.
ステップＳ５０では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ５０での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ４２に戻り次の受光信号に基づいて測定を行う。
In step S50, it is determined whether or not the measurement is completed. Specifically, the determination here is affirmed when the power supply to the
ステップＳ５１では、受光信号が正常であるか否かを判断する。ここでの判断は、ステップＳ４３で算出された受光信号のパルス幅が、振幅が｜Ｖｔｈ２−Ｖｔｈ１｜となる正常な受光信号のパルス幅と同等な場合に肯定され、該パルス幅を上回る場合に否定される。ステップＳ５１での判断が肯定されるとステップＳ５２に移行し、否定されるとステップＳ５５に移行する。 In step S51, it is determined whether or not the received light signal is normal. The determination here is affirmed when the pulse width of the received light signal calculated in step S43 is equal to the pulse width of the normal light receiving signal whose amplitude is | Vth2-Vth1 |, and exceeds the pulse width. Denied. If the determination in step S51 is affirmed, the process proceeds to step S52, and if denied, the process proceeds to step S55.
ステップＳ５２では、当該受光信号を対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。 In step S52, the received signal is temporarily stored in the memory in association with the corresponding scanning position.
次のステップＳ５３では、測距データ取得処理Ｑを実施する。測距データ取得処理Ｑの詳細は後述する。 In the next step S53, the distance measurement data acquisition process Q is performed. The details of the ranging data acquisition process Q will be described later.
次のステップＳ５４では、ステップＳ５３で取得した測距データを測定結果として出力する。ステップＳ５４が実行されるとステップＳ５０に移行する。 In the next step S54, the distance measurement data acquired in step S53 is output as a measurement result. When step S54 is executed, the process proceeds to step S50.
ステップＳ５５では、当該受光信号にフラグを付加し、対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。すなわち、メモリ内において、ステップＳ４６で正常でないと判断された受光信号にフラグを付加する。 In step S55, a flag is added to the received light signal, and the signal is temporarily stored in the memory in association with the corresponding scanning position. That is, a flag is added to the received light signal determined to be abnormal in step S46 in the memory.
次のステップＳ５６では、同一フレーム内で先に取得されているフラグが付加されていない受光信号があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ５７に移行し、否定されるとステップＳ４２に戻る。 In the next step S56, it is determined whether or not there is a light receiving signal in the same frame to which the flag acquired earlier is not added. If the judgment here is affirmed, the process proceeds to step S57, and if denied, the process returns to step S42.
ステップＳ５７では、受光信号にフラグが付加された走査位置における測定結果として、フラグが付加されていない受光信号に基づいて取得した測距データのうち最小の測距データを出力する（詳しくは同一フレーム内で既に取得されている正常な受光信号に基づく測距データのうち最小の測距データを出力する）。ステップＳ５７が実行されるとステップＳ５０に移行する。 In step S57, as the measurement result at the scanning position where the flag is added to the received light signal, the smallest distance measurement data among the distance measurement data acquired based on the received light signal without the flag is output (specifically, the same frame). Outputs the smallest distance measurement data among the distance measurement data based on the normal received signal already acquired in the above). When step S57 is executed, the process proceeds to step S50.
以上説明した測距処理３では、ある走査位置（画素）で異常な受光信号に基づく測距データが取得されたときに該走査位置の測定結果として、同一フレーム内で既に取得されている正常な受光信号に基づく測距データのうち最小の測距データを速やかに出力するので、画素毎の測定結果を高速に出力できる安全性を重視した測距装置として物体検出装置１００を機能させることができる。
In the
＜測距処理４＞
測距処理４について図３０を用いて説明する。図３０のフローチャートは、時間計測部４５及び測定制御部４６を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理４は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。
<
The
最初のステップＳ６１では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に出力してＬＤ１１に駆動電流を印加し、該ＬＤ１１をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー２６で偏向する。
In the first step S61, the effective scanning area is lightly scanned. Specifically, the LD drive signal generated based on the synchronization signal is output to the
次のステップＳ６２では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号１が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ６２での判断が肯定されるとステップＳ６３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。
In the next step S62, it is determined whether or not the received signal crosses the threshold value Vth1. That is, it is determined whether or not the received signal is detected. The determination here is affirmed when the
ステップＳ６３では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がＶｔｈ１を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）、すなわちハイレベル信号１のパルス幅に光速を乗じて得られた距離を受光信号のパルス幅として出力する。
In step S63, the pulse width of the received signal is calculated. Specifically, the time from when the received signal first crosses Vth1 to when it crosses next (P4-P1), that is, the distance obtained by multiplying the pulse width of the
次のステップＳ６４では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号２が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ６４での判断が肯定されるとステップＳ６５に移行し、否定されるとステップＳ７１に移行する。
In the next step S64, it is determined whether or not the received signal crosses the threshold value Vth2. The determination here is affirmed when the high level signal 2 is output from the
ステップＳ６５では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１及びハイレベル信号２の立ち上がりタイミングＰ２と、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２と、上記（１）式を用いて傾きを算出する。
In step S65, the slope of a straight line passing through the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth1 and the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth2 is calculated. Specifically, the slope is calculated using the rising timing P1 of the
次のステップＳ６６では、受光信号が正常であるか否かを判断する。具体的には、信号判定回路４９で正常であると判定された受光信号は正常であると判断し、信号判定回路４９で正常でないと判定された受光信号は正常でないと判断する。ステップＳ６６での判断が肯定されるとステップＳ６７に移行し、否定されるとステップＳ７５に移行する。
In the next step S66, it is determined whether or not the received light signal is normal. Specifically, the received light signal determined to be normal by the
次のステップＳ６７では、当該受光信号を対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。 In the next step S67, the received signal is temporarily stored in the memory in association with the corresponding scanning position.
次のステップＳ６８では、測距データ取得処理Ｑを実施する。測距データ取得処理Ｑの詳細は後述する。 In the next step S68, the ranging data acquisition process Q is performed. The details of the ranging data acquisition process Q will be described later.
次のステップＳ６９では、ステップＳ６８で取得した測距データを測定結果として出力する。ステップＳ６９が実行されるとステップＳ７０に移行する。 In the next step S69, the distance measurement data acquired in step S68 is output as a measurement result. When step S69 is executed, the process proceeds to step S70.
ステップＳ７０では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ７０での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ６２に戻り次の受光信号に基づいて測定を行う。
In step S70, it is determined whether or not the measurement is completed. Specifically, the determination here is affirmed when the power supply to the
ステップＳ７１では、受光信号が正常であるか否かを判断する。ここでの判断は、ステップＳ４３で算出された受光信号のパルス幅が、振幅が｜Ｖｔｈ２−Ｖｔｈ１｜となる正常な受光信号のパルス幅と同等な場合に肯定され、該パルス幅を上回る場合に否定される。ステップＳ７１での判断が肯定されるとステップＳ７２に移行し、否定されるとステップＳ７５に移行する。 In step S71, it is determined whether or not the received light signal is normal. The determination here is affirmed when the pulse width of the received light signal calculated in step S43 is equal to the pulse width of the normal light receiving signal whose amplitude is | Vth2-Vth1 |, and exceeds the pulse width. Denied. If the determination in step S71 is affirmed, the process proceeds to step S72, and if denied, the process proceeds to step S75.
ステップＳ７２では、当該受光信号を対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に記憶する。 In step S72, the received signal is temporarily stored in the memory in association with the corresponding scanning position.
次のステップＳ７３では、測距データ取得処理Ｑを実施する。測距データ取得処理Ｑの詳細は後述する。 In the next step S73, the ranging data acquisition process Q is performed. The details of the ranging data acquisition process Q will be described later.
次のステップＳ７４では、ステップＳ７３で取得した測距データを測定結果として出力する。ステップＳ７４が実行されるとステップＳ７０に移行する。 In the next step S74, the distance measurement data acquired in step S73 is output as a measurement result. When step S74 is executed, the process proceeds to step S70.
ステップＳ７５では、当該受光信号にフラグを付加し、対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。すなわち、メモリ内において、ステップＳ６６で正常でないと判断された受光信号にフラグを付加する。 In step S75, a flag is added to the received light signal, and the signal is temporarily stored in the memory in association with the corresponding scanning position. That is, a flag is added to the received light signal determined to be abnormal in step S66 in the memory.
次のステップＳ７６では、同一フレーム内で先に取得されているフラグが付加されていない受光信号があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ７７に移行し、否定されるとステップＳ６２に戻る。 In the next step S76, it is determined whether or not there is a light receiving signal in the same frame to which the flag acquired earlier is not added. If the judgment here is affirmed, the process proceeds to step S77, and if denied, the process returns to step S62.
ステップＳ７７では、受光信号にフラグが付加された走査位置における測定結果として、フラグが付加されていない受光信号に基づいて取得した測距データのうち直近の測距データを出力する（詳しくは同一フレーム内で既に取得されている正常な受光信号のうち直近の走査位置の受光信号に基づく測距データを出力する）。ステップＳ７７が実行されるとステップＳ７０に移行する。 In step S77, the latest ranging data among the ranging data acquired based on the received signal without the flag is output as the measurement result at the scanning position where the flag is added to the received signal (specifically, the same frame). Of the normal light-receiving signals already acquired in the above, the distance measurement data based on the light-receiving signal at the latest scanning position is output). When step S77 is executed, the process proceeds to step S70.
以上説明した測距処理４では、ある走査位置（画素）で異常な受光信号に基づく測距データが取得されたときに該走査位置の測定結果として、同一フレーム内で既に取得されている正常な受光信号に基づく測距データのうち直近の走査位置の測距データを速やかに出力するので、画素毎の測定結果を高精度かつ高速に出力できる測距装置として物体検出装置１００を機能させることができる。
In the
以下に、測距データ取得処理Ｑの具体例である測距データ取得処理１〜６について説明する。 The distance measurement data acquisition processes 1 to 6, which are specific examples of the distance measurement data acquisition process Q, will be described below.
＜測距データ取得処理１＞
先ず、測距データ取得処理１について図３１のフローチャートを参照して説明する。
<Distance measurement
First, the distance measurement
最初のステップＴ１では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きが算出されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＴ２に移行し、否定されるとステップＴ７に移行する。 In the first step T1, it is determined whether or not the slope of a straight line passing through the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth1 and the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth2 is calculated. If the judgment here is affirmed, the process proceeds to step T2, and if denied, the process proceeds to step T7.
次のステップＴ２では、算出された傾きが１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］以上か否かを判断する。ここで、１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］は、オペアンプ４８における受光信号の飽和（以下では「第１の飽和」とも呼ぶ）の有無を判定する基準となる値（傾き）である（図１５参照）。すなわち、算出された傾きが１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］以上の場合に第１の飽和が発生していると判定できる。ステップＴ２での判断が肯定されるとステップＴ３に移行し、否定されるとステップＴ７に移行する。
In the next step T2, it is determined whether or not the calculated slope is 1.0E + 08 [V / s] or more. Here, 1.0E + 08 [V / s] is a value (slope) that serves as a reference for determining whether or not the light receiving signal in the
ステップＴ３では、算出された傾きが２．５Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］以上か否かを判断する。ここで、２．５Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］は、ＩＶ変換器４３における受光信号の飽和（以下では「第２の飽和」とも呼ぶ）の有無を判定する基準となる値（傾き）である（図１５参照）。すなわち、算出された傾きが２．５Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］以上の場合に第２の飽和が発生していると判定できる。ステップＴ３での判断が肯定されるとステップＴ４に移行し、否定されるとステップＴ９に移行する。
In step T3, it is determined whether or not the calculated slope is 2.5E + 08 [V / s] or more. Here, 2.5E + 08 [V / s] is a value (slope) that serves as a reference for determining whether or not the received light signal in the
ステップＴ４では、算出された傾きとＰ０交差電圧Ａから、時刻Ｐ０を算出する。具体的には、上記（２）式を用いて時刻Ｐ０を算出する。ここで、Ｐ０交差電圧Ａは、２．５Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］（第２の飽和の場合）に対して設定された交差電圧である。 In step T4, the time P0 is calculated from the calculated slope and the P0 crossing voltage A. Specifically, the time P0 is calculated using the above equation (2). Here, the P0 crossing voltage A is the crossing voltage set for 2.5E + 08 [V / s] (in the case of the second saturation).
次のステップＴ５では、Ｐ０測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、ステップＴ４で算出された時刻Ｐ０までの時間を距離に換算し、その換算値の１／２をＰ０測距値として出力する。 In the next step T5, the P0 distance measurement value is calculated. Specifically, the time from the light emission timing of LD11 to the time P0 calculated in step T4 is converted into a distance, and 1/2 of the converted value is output as a P0 distance measurement value.
次のステップＴ６では、ステップＴ５で算出されたＰ０測距値と検量線Ａから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ａは、Ｐ０交差電圧Ａを用いて予め取得された、第２の飽和の場合のＰ０測距値と実距離の対応関係を表す検量線であり（図４３参照）、その近似線（補正式）も自動的に計算される。ステップＴ６が実行されると、フローは終了する。
ここでは、検量線Ａ、その補正式の例を図４３に示したが、以下で説明する他の検量線、その補正式については、図４３と同様の比例関係を表す直線、式になるため、図示を省略している。
In the next step T6, the distance to the object is acquired from the P0 distance measurement value calculated in step T5 and the calibration curve A, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Here, the calibration curve A is a calibration curve obtained in advance using the P0 crossing voltage A and showing the correspondence between the P0 distance measurement value and the actual distance in the case of the second saturation (see FIG. 43). The approximation line (correction formula) is also calculated automatically. When step T6 is executed, the flow ends.
Here, an example of the calibration curve A and its correction formula is shown in FIG. 43, but the other calibration curves and its correction formula described below are straight lines and formulas showing the same proportional relationship as in FIG. 43. , The illustration is omitted.
ステップＴ７では、Ｔｍ測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１と立ち下がりタイミングＰ４の中間のタイミングまでの時間Ｔｍを距離に換算し、その換算値の１／２をＴｍ測距値として出力する。
In step T7, the Tm distance measurement value is calculated. Specifically, the time Tm from the light emission timing of the LD11 to the intermediate timing between the rising timing P1 and the falling timing P4 of the
次のステップＴ８では、ステップＴ７で算出されたＴｍ測距値と検量線Ｃから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｃは、予め取得された、Ｔｍ測距値と実距離の対応関係を表す検量線である。そこで、検量線Ｃから、ステップＴ７で算出されたＴｍ測距値に対応する実距離を物体までの距離として取得する。ステップＴ８が実行されると、フローは終了する。 In the next step T8, the distance to the object is acquired from the Tm distance measurement value calculated in step T7 and the calibration curve C, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Here, the calibration curve C is a calibration curve that is acquired in advance and represents the correspondence between the Tm distance measurement value and the actual distance. Therefore, from the calibration curve C, the actual distance corresponding to the Tm distance measurement value calculated in step T7 is acquired as the distance to the object. When step T8 is executed, the flow ends.
ステップＴ９では、算出された傾きとＰ０交差電圧Ｂから、時刻Ｐ０を算出する。具体的には、上記（２）式を用いて時刻Ｐ０を算出することができる。ここで、Ｐ０交差電圧Ｂは、１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］（第１の飽和の場合）に対して設定された交差電圧である。 In step T9, the time P0 is calculated from the calculated slope and the P0 crossing voltage B. Specifically, the time P0 can be calculated using the above equation (2). Here, the P0 crossing voltage B is the crossing voltage set for 1.0E + 08 [V / s] (in the case of the first saturation).
次のステップＴ１０では、Ｐ０測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、ステップＴ９で算出された時刻Ｐ０までの時間を距離に換算し、その換算値の１／２をＰ０測距値として出力する。 In the next step T10, the P0 distance measurement value is calculated. Specifically, the time from the light emission timing of LD11 to the time P0 calculated in step T9 is converted into a distance, and 1/2 of the converted value is output as a P0 distance measurement value.
次のステップＴ１１では、算出されたＰ０測距値と検量線Ｂから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｂは、Ｐ０交差電圧Ｂを用いて予め取得された、第１の飽和の場合のＰ０測距値と実距離の関係を表す検量線である。ステップＴ１１が実行されると、フローは終了する。 In the next step T11, the distance to the object is acquired from the calculated P0 distance measurement value and the calibration curve B, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Here, the calibration curve B is a calibration curve obtained in advance using the P0 crossing voltage B and representing the relationship between the P0 distance measurement value and the actual distance in the case of the first saturation. When step T11 is executed, the flow ends.
以上説明した測距データ取得処理１では、第１及び第２の飽和それぞれに対応する交差電圧を用いてＰ０測距を行うので、第１及び第２の飽和のいずれが生じても高精度な測距が可能である。
In the distance measurement
＜測距データ取得処理２＞
次に、測距データ取得処理２について図３２のフローチャートを参照して説明する。
<Distance measurement data acquisition process 2>
Next, the distance measurement data acquisition process 2 will be described with reference to the flowchart of FIG.
最初のステップＴ２１では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きが算出されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＴ２２に移行し、否定されるとステップＴ２６に移行する。 In the first step T21, it is determined whether or not the slope of a straight line passing through the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth1 and the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth2 is calculated. If the judgment here is affirmed, the process proceeds to step T22, and if denied, the process proceeds to step T26.
次のステップＴ２２では、算出された傾きが１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］以上か否かを判断する。ここで、１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］は、オペアンプ４８における受光信号の飽和（第１の飽和）の有無を判定する基準となる値（傾き）である（図１５参照）。すなわち、算出された傾きが１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］以上の場合に第１の飽和が発生していると判定できる。ステップＴ２２での判断が肯定されるとステップＴ２３に移行し、否定されるとステップＴ２６に移行する。 In the next step T22, it is determined whether or not the calculated slope is 1.0E + 08 [V / s] or more. Here, 1.0E + 08 [V / s] is a value (slope) that serves as a reference for determining the presence or absence of saturation (first saturation) of the received signal in the operational amplifier 48 (see FIG. 15). That is, when the calculated slope is 1.0E + 08 [V / s] or more, it can be determined that the first saturation has occurred. If the judgment in step T22 is affirmed, the process proceeds to step T23, and if denied, the process proceeds to step T26.
ステップＴ２３では、算出された傾きとＰ０交差電圧Ｂから、時刻Ｐ０を算出する。具体的には、上記（２）式を用いて時刻Ｐ０を算出する。ここで、Ｐ０交差電圧Ｂは、１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］（第１の飽和の場合）に対して設定された交差電圧である。 In step T23, the time P0 is calculated from the calculated slope and the P0 crossing voltage B. Specifically, the time P0 is calculated using the above equation (2). Here, the P0 crossing voltage B is the crossing voltage set for 1.0E + 08 [V / s] (in the case of the first saturation).
次のステップＴ２４では、Ｐ０測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、ステップＴ２３で算出された時刻Ｐ０までの時間を距離に換算し、その換算値の１／２をＰ０測距値として出力する。 In the next step T24, the P0 distance measurement value is calculated. Specifically, the time from the light emission timing of LD11 to the time P0 calculated in step T23 is converted into a distance, and 1/2 of the converted value is output as a P0 distance measurement value.
次のステップＴ２５では、ステップＴ２４で算出されたＰ０測距値と検量線Ｂから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｂは、Ｐ０交差電圧Ｂを用いて予め取得された、第１の飽和の場合のＰ０測距値と実距離の関係を表す検量線である。ステップＴ２５が実行されると、フローは終了する。 In the next step T25, the distance to the object is acquired from the P0 distance measurement value calculated in step T24 and the calibration curve B, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Here, the calibration curve B is a calibration curve obtained in advance using the P0 crossing voltage B and representing the relationship between the P0 distance measurement value and the actual distance in the case of the first saturation. When step T25 is executed, the flow ends.
ステップＴ２６では、Ｔｍ測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１と立ち下がりタイミングＰ４の中間のタイミングまでの時間Ｔｍを距離に換算し、その換算値の１／２をＴｍ測距値として出力する。
In step T26, the Tm distance measurement value is calculated. Specifically, the time Tm from the light emission timing of the LD11 to the intermediate timing between the rising timing P1 and the falling timing P4 of the
次のステップＴ２７では、ステップＴ２６で算出されたＴｍ測距値と検量線Ｃから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｃは、予め取得された、Ｔｍ測距値と実距離の関係を表す検量線である。そこで、検量線Ｃから、ステップＴ２６で算出されたＴｍ測距値に対応する実距離を物体までの距離として取得する。ステップＴ２７が実行されると、フローは終了する。 In the next step T27, the distance to the object is acquired from the Tm distance measurement value calculated in step T26 and the calibration curve C, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Here, the calibration curve C is a calibration curve that is acquired in advance and represents the relationship between the Tm distance measurement value and the actual distance. Therefore, from the calibration curve C, the actual distance corresponding to the Tm distance measurement value calculated in step T26 is acquired as the distance to the object. When step T27 is executed, the flow ends.
以上の説明から分かるように測距データ取得処理２では、第１の飽和となった場合に一律に交差電圧Ｂを用いてＰ０を算出しているが、第１の飽和から第２の飽和（過飽和）へ移行しない限り、Ｐ０の値に誤差は発生しない。したがって、測距データ取得処理２は、光検出系４０のＩＶ変換器４３において第２の飽和（過飽和）が発生し難い場合（例えばＩＶ変換器４３における飽和電圧が高い場合）に、制御を簡易化できる点で有効である。
As can be seen from the above explanation, in the ranging data acquisition process 2, P0 is uniformly calculated by using the cross voltage B when the first saturation is reached, but the first saturation to the second saturation ( No error occurs in the value of P0 unless it shifts to (supersaturation). Therefore, the ranging data acquisition process 2 simplifies the control when the second saturation (supersaturation) is unlikely to occur in the
＜測距データ取得処理３＞
次に、測距データ取得処理３について図３３のフローチャートを参照して説明する。
<Distance measurement
Next, the distance measurement
最初のステップＴ３１では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きが算出されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＴ３２に移行し、否定されるとステップＴ３５に移行する。 In the first step T31, it is determined whether or not the slope of a straight line passing through the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth1 and the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth2 is calculated. If the judgment here is affirmed, the process proceeds to step T32, and if denied, the process proceeds to step T35.
ステップＴ３２では、算出された傾きとＰ０交差電圧Ｂから、時刻Ｐ０を算出する。具体的には、上記（２）式を用いて時刻Ｐ０を算出する。ここで、Ｐ０交差電圧Ｂは、１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］（第１の飽和の場合）に対して設定された交差電圧である。 In step T32, the time P0 is calculated from the calculated slope and the P0 crossing voltage B. Specifically, the time P0 is calculated using the above equation (2). Here, the P0 crossing voltage B is the crossing voltage set for 1.0E + 08 [V / s] (in the case of the first saturation).
次のステップＴ３３では、Ｐ０測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、ステップＴ３２で算出された時刻Ｐ０までの時間を距離に換算し、その換算値の１／２をＰ０測距値として出力する。 In the next step T33, the P0 distance measurement value is calculated. Specifically, the time from the light emission timing of LD11 to the time P0 calculated in step T32 is converted into a distance, and 1/2 of the converted value is output as a P0 distance measurement value.
次のステップＴ３４では、ステップＴ３３で算出されたＰ０測距値と検量線Ｂから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｂは、交差電圧Ｂを用いて予め取得された、第１の飽和の場合のＰ０測距値と実距離の関係を表す検量線である。ステップＴ３４が実行されると、フローは終了する。 In the next step T34, the distance to the object is acquired from the P0 distance measurement value calculated in step T33 and the calibration curve B, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Here, the calibration curve B is a calibration curve obtained in advance using the cross voltage B and representing the relationship between the P0 distance measurement value and the actual distance in the case of the first saturation. When step T34 is executed, the flow ends.
ステップＴ３５では、Ｔｍ測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１と立ち下がりタイミングＰ４の中間のタイミングまでの時間Ｔｍを距離に換算し、その換算値の１／２をＴｍ測距値として出力する。
In step T35, the Tm distance measurement value is calculated. Specifically, the time Tm from the light emission timing of the LD11 to the intermediate timing between the rising timing P1 and the falling timing P4 of the
次のステップＴ３６では、ステップＴ３５で算出されたＴｍ測距値と検量線Ｃから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｃは、予め取得された、Ｔｍ測距値と実距離の関係を表す検量線である。そこで、検量線Ｃから、ステップＴ３５で算出されたＴｍ測距値に対応する実距離を物体までの距離として取得する。ステップＴ３６が実行されると、フローは終了する。 In the next step T36, the distance to the object is acquired from the Tm distance measurement value calculated in step T35 and the calibration curve C, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Here, the calibration curve C is a calibration curve that is acquired in advance and represents the relationship between the Tm distance measurement value and the actual distance. Therefore, from the calibration curve C, the actual distance corresponding to the Tm distance measurement value calculated in step T35 is acquired as the distance to the object. When step T36 is executed, the flow ends.
以上の説明から分かるように測距データ取得処理３では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切る場合に一律に交差電圧Ｂを用いて時刻Ｐ０を算出しているが、該時刻Ｐ０を用いたＰ０測距により受光信号の飽和（第１の飽和）の有無によらず正確な測距が可能である。また、測距データ取得処理３でも、第１の飽和から第２の飽和（過飽和）へ移行しない限り、Ｐ０の値に誤差は発生しない。したがって、測距データ取得処理３は、光検出系４０のＩＶ変換器４３において第２の飽和が発生し難い場合（例えばＩＶ変換器４３における飽和電圧が高い場合）に、制御をより簡易化できる点で有効である。
As can be seen from the above description, in the distance measurement
＜測距データ取得処理４＞
次に、測距データ取得処理４について図３４のフローチャートを参照して説明する。
<Distance measurement
Next, the distance measurement
最初のステップＴ４１では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きが算出されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＴ４２に移行し、否定されるとステップＴ４５に移行する。 In the first step T41, it is determined whether or not the slope of a straight line passing through the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth1 and the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth2 is calculated. If the judgment here is affirmed, the process proceeds to step T42, and if denied, the process proceeds to step T45.
ステップＴ４２では、算出された傾きが１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］以上か否かを判断する。ここで、１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］は、オペアンプ４８における受光信号の飽和（第１の飽和）の有無を判定する基準となる値（傾き）である（図１５参照）。すなわち、算出された傾きが１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］以上の場合に第１の飽和が発生していると判定できる。ステップＴ４２での判断が肯定されるとステップＴ４３に移行し、否定されるとステップＴ４５に移行する。 In step T42, it is determined whether or not the calculated slope is 1.0E + 08 [V / s] or more. Here, 1.0E + 08 [V / s] is a value (slope) that serves as a reference for determining the presence or absence of saturation (first saturation) of the received signal in the operational amplifier 48 (see FIG. 15). That is, when the calculated slope is 1.0E + 08 [V / s] or more, it can be determined that the first saturation has occurred. If the judgment in step T42 is affirmed, the process proceeds to step T43, and if denied, the process proceeds to step T45.
ステップＴ４３では、Ｔｒ測距値を算出する。具体的には、発光タイミングから、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１までの時間を距離に換算し、その換算値の１／２をＴｒ測距値として出力する。
In step T43, the Tr distance measurement value is calculated. Specifically, the time from the light emission timing to the rising timing P1 of the
次のステップＴ４４では、算出された傾きとステップＴ４３で算出されたＴｒ測距値と検量線Ｄから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置と関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｄは、Ｔｒ測距値から実距離を差し引いた値（測距誤差）と、受光信号の立ち上がりの傾きとの関係を表す検量線である（図１２参照）。そこで、検量線Ｄから、算出された傾きに対応する測距誤差を取得し、該測距誤差をステップＴ４３で算出されたＴｒ測距値から差し引くことで物体までの距離を取得することができる。ステップＴ４４が実行されると、フローは終了する。 In the next step T44, the distance to the object is acquired from the calculated inclination, the Tr distance measurement value calculated in step T43, and the calibration curve D, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Save to. Here, the calibration curve D is a calibration curve showing the relationship between the value obtained by subtracting the actual distance from the Tr distance measurement value (distance measurement error) and the slope of the rising edge of the received signal (see FIG. 12). Therefore, the distance to the object can be obtained by acquiring the distance measurement error corresponding to the calculated inclination from the calibration curve D and subtracting the distance measurement error from the Tr distance measurement value calculated in step T43. .. When step T44 is executed, the flow ends.
ステップＴ４５では、Ｔｍ測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１と立ち下がりタイミングＰ４の中間のタイミングまでの時間Ｔｍを距離に換算し、その換算値の１／２をＴｍ測距値として出力する。
In step T45, the Tm distance measurement value is calculated. Specifically, the time Tm from the light emission timing of the LD11 to the intermediate timing between the rising timing P1 and the falling timing P4 of the
次のステップＴ４６では、ステップＴ４５で算出されたＴｍ測距値と検量線Ｃから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置と関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｃは、予め取得された、Ｔｍ測距値と実距離の関係を表す検量線である。そこで、検量線Ｃから、ステップＴ４５で算出されたＴｍ測距値に対応する実距離を物体までの距離として取得する。ステップＴ４６が実行されると、フローは終了する。 In the next step T46, the distance to the object is acquired from the Tm distance measurement value calculated in step T45 and the calibration curve C, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Here, the calibration curve C is a calibration curve that is acquired in advance and represents the relationship between the Tm distance measurement value and the actual distance. Therefore, from the calibration curve C, the actual distance corresponding to the Tm distance measurement value calculated in step T45 is acquired as the distance to the object. When step T46 is executed, the flow ends.
以上の説明から分かるように測距データ取得処理４では、第１の飽和となった場合に一律に受光信号の立ち上がりの傾きを用いてＴｒ測距値を補正しているが、第１の飽和から第２の飽和（過飽和）へ移行しない限り、ほぼ正確な測距値を得ることができる。したがって、測距データ取得処理４は、光検出系４０のＩＶ変換器４３において第２の飽和が発生し難い場合（例えばＩＶ変換器４３における飽和電圧が高い場合）に、制御を簡易化できる点で有効である。
As can be seen from the above description, in the distance measurement
＜測距データ取得処理５＞
次に、測距データ取得処理５について図３５のフローチャートを参照して説明する。
<Distance measurement
Next, the distance measurement
最初のステップＴ５１では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きが算出されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＴ５２に移行し、否定されるとステップＴ５４に移行する。 In the first step T51, it is determined whether or not the slope of a straight line passing through the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth1 and the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth2 is calculated. If the judgment here is affirmed, the process proceeds to step T52, and if denied, the process proceeds to step T54.
ステップＴ５２では、Ｔｒ測距値を算出する。具体的には、発光タイミングから、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１までの時間を距離に換算し、その換算値の１／２をＴｒ測距値として出力する。
In step T52, the Tr distance measurement value is calculated. Specifically, the time from the light emission timing to the rising timing P1 of the
次のステップＴ５３では、算出された傾きとステップＴ５２で算出されたＴｒ測距値と検量線Ｄから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｄは、Ｔｒ測距値から実距離を差し引いた値（測距誤差）と、受光信号の立ち上がりの傾きとの関係を表す検量線である（図１２参照）。そこで、検量線Ｄから、算出された傾きに対応する測距誤差を取得し、該測距誤差をステップＴ５２で算出されたＴｒ測距値から差し引くことで物体までの距離を取得することができる。ステップＴ５３が実行されると、フローは終了する。 In the next step T53, the distance to the object is acquired from the calculated inclination, the Tr distance measurement value calculated in step T52, and the calibration curve D, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Save to. Here, the calibration curve D is a calibration curve showing the relationship between the value obtained by subtracting the actual distance from the Tr distance measurement value (distance measurement error) and the slope of the rising edge of the received signal (see FIG. 12). Therefore, the distance to the object can be obtained by acquiring the distance measurement error corresponding to the calculated inclination from the calibration curve D and subtracting the distance measurement error from the Tr distance measurement value calculated in step T52. .. When step T53 is executed, the flow ends.
ステップＴ５４では、Ｔｍ測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１と立ち下がりタイミングＰ４の中間のタイミングまでの時間Ｔｍを距離に換算し、その換算値の１／２をＴｍ測距値として出力する。
In step T54, the Tm distance measurement value is calculated. Specifically, the time Tm from the light emission timing of the LD11 to the intermediate timing between the rising timing P1 and the falling timing P4 of the
次のステップＴ５５では、ステップＴ５４で算出されたＴｍ測距値と検量線Ｃから、物体までの距離を取得する。ここで、検量線Ｃは、予め取得された、Ｔｍ測距値と実距離の関係を表す検量線である。そこで、検量線Ｃから、ステップＴ５４で算出されたＴｍ測距値に対応する実距離を物体までの距離として取得する。ステップＴ５５が実行されると、フローは終了する。 In the next step T55, the distance to the object is acquired from the Tm distance measurement value calculated in step T54 and the calibration curve C. Here, the calibration curve C is a calibration curve that is acquired in advance and represents the relationship between the Tm distance measurement value and the actual distance. Therefore, from the calibration curve C, the actual distance corresponding to the Tm distance measurement value calculated in step T54 is acquired as the distance to the object. When step T55 is executed, the flow ends.
以上の説明から分かるように測距データ取得処理５では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切る場合に一律に受光信号の立ち上がりの傾きを用いてＴｒ測距値を補正しているが、受光信号の飽和（第１の飽和）の有無によらず、正確な測距が可能である。また、測距データ取得処理５でも、第１の飽和から第２の飽和（過飽和）へ移行しない限り、ほぼ正確な測距値を得ることができる。したがって、測距データ取得処理５は、光検出系４０のＩＶ変換器４３において第２の飽和が発生し難い場合（例えばＩＶ変換器４３における飽和電圧が高い場合）に、制御をより簡易化できる点で有効である。
As can be seen from the above description, in the distance measurement
＜測距データ取得処理６＞
次に、測距データ取得処理６について図３６のフローチャートを参照して説明する。
<Distance measurement
Next, the distance measurement
最初のステップＴ６１では、算出されたパルス幅が６［ｍ］以上か否かを判断する。ここで、６［ｍ］は、オペアンプ４８における受光信号の飽和（第１の飽和）の有無を判定する基準となる値（パルス幅）である（図１５参照）。すなわち、算出されたパルス幅が６［ｍ］以上の場合に第１の飽和が発生していると判定できる。ステップＴ６１での判断が肯定されるとステップＴ６２に移行し、否定されるとステップＴ６４に移行する。 In the first step T61, it is determined whether or not the calculated pulse width is 6 [m] or more. Here, 6 [m] is a value (pulse width) that serves as a reference for determining the presence or absence of saturation (first saturation) of the received light signal in the operational amplifier 48 (see FIG. 15). That is, when the calculated pulse width is 6 [m] or more, it can be determined that the first saturation has occurred. If the determination in step T61 is affirmed, the process proceeds to step T62, and if denied, the process proceeds to step T64.
ステップＴ６２では、Ｔｒ測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１までの時間を距離に換算し、その換算値の１／２をＴｒ測距値として出力する。
In step T62, the Tr distance measurement value is calculated. Specifically, the time from the light emission timing of the LD11 to the rise timing P1 of the
次のステップＴ６３では、算出されたパルス幅とステップＴ６２で算出されたＴｒ測距値と検量線Ｅから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｅは、Ｔｒ測距値から実距離を差し引いた値（測距誤差）と、受光信号のパルス幅との関係を表す検量線である。この検量線は、図１２と図１５に基づいて作成することができる。そこで、検量線Ｅから、算出されたパルス幅に対応する測距誤差を取得し、該測距誤差をステップＴ６２で算出されたＴｒ測距値から差し引くことで物体までの距離を取得することができる。ステップＴ６３が実行されると、フローは終了する。 In the next step T63, the distance to the object is acquired from the calculated pulse width, the Tr distance measurement value calculated in step T62, and the calibration curve E, and is temporarily stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Save as. Here, the calibration curve E is a calibration curve showing the relationship between the value obtained by subtracting the actual distance from the Tr distance measurement value (distance measurement error) and the pulse width of the received signal. This calibration curve can be created based on FIGS. 12 and 15. Therefore, the distance to the object can be obtained by acquiring the distance measurement error corresponding to the calculated pulse width from the calibration curve E and subtracting the distance measurement error from the Tr distance measurement value calculated in step T62. can. When step T63 is executed, the flow ends.
ステップＴ６４では、Ｔｍ測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１と立ち下がりタイミングＰ４の中間のタイミングまでの時間Ｔｍを距離に換算し、その換算値の１／２をＴｍ測距値として出力する。
In step T64, the Tm distance measurement value is calculated. Specifically, the time Tm from the light emission timing of the LD11 to the intermediate timing between the rising timing P1 and the falling timing P4 of the
次のステップＴ６５では、ステップＴ６４で算出されたＴｍ測距値と検量線Ｃから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに保存する。ここで、検量線Ｃは、予め取得された、Ｔｍ測距値と実距離の関係を表す検量線である。そこで、検量線Ｃから、ステップＴ６４で算出されたＴｍ測距値に対応する実距離を物体までの距離として取得する。ステップＴ６５が実行されると、フローは終了する。 In the next step T65, the distance to the object is acquired from the Tm distance measurement value calculated in step T64 and the calibration curve C, and is stored in the memory as distance measurement data in association with the corresponding scanning position. Here, the calibration curve C is a calibration curve that is acquired in advance and represents the relationship between the Tm distance measurement value and the actual distance. Therefore, from the calibration curve C, the actual distance corresponding to the Tm distance measurement value calculated in step T64 is acquired as the distance to the object. When step T65 is executed, the flow ends.
以上の説明から分かるように測距データ取得処理６では、第１の飽和となった場合に一律に受光信号のパルス幅を用いてＴｒ測距値を補正しているが、第１の飽和から第２の飽和（過飽和）へ移行しない限り、ほぼ正確な測距値を得ることができる。したがって、測距データ取得処理６は、光検出系４０のＩＶ変換器４３において第２の飽和が発生し難い場合（例えばＩＶ変換器４３における飽和電圧が高い場合）に、制御を簡易化できる点で有効である。
As can be seen from the above explanation, in the distance measurement
＜測距処理５＞
測距処理５について図３７、図３８を用いて説明する。図３７、図３８のフローチャートは、時間計測部４５及び測定制御部４６を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理５は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。
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The
最初のステップＳ８１では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に出力してＬＤ１１に駆動電流を印加し、該ＬＤ１１をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー２６で偏向する。
In the first step S81, the effective scanning area is lightly scanned. Specifically, the LD drive signal generated based on the synchronization signal is output to the
次のステップＳ８２では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号１が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ８２での判断が肯定されるとステップＳ８３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。
In the next step S82, it is determined whether or not the received signal crosses the threshold value Vth1. That is, it is determined whether or not the received signal is detected. The determination here is affirmed when the
次のステップＳ８３では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号２が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ８３での判断が肯定されるとステップＳ８４に移行し、否定されるとステップＳ８５に移行する。
In the next step S83, it is determined whether or not the received signal crosses the threshold value Vth2. The determination here is affirmed when the high level signal 2 is output from the
ステップＳ８４では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１及びハイレベル信号２の立ち上がりタイミングＰ２と、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２と、上記（１）式を用いて傾きを算出する。ステップＳ８４が実行されると、ステップＳ８５に移行する。
In step S84, the slope of a straight line passing through the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth1 and the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth2 is calculated. Specifically, the slope is calculated using the rising timing P1 of the
ステップＳ８５では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がＶｔｈ１を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）に光速を乗じて得られた距離をパルス幅として出力する。 In step S85, the pulse width of the received signal is calculated. Specifically, the distance obtained by multiplying the time (P4-P1) from when the received signal first crosses Vth1 to the next crossing Vth1 by the speed of light is output as the pulse width.
次のステップＳ８６では、１走査が終了したか否かを判断する。具体的には、ＬＤ駆動信号を生成してから所定時間（回転ミラー２６が有効走査領域に対応する角度だけ回転する時間）が経過したときに１走査が終了したと判断する。ステップＳ８６での判断が肯定されるとステップＳ８７に移行し、否定されるとステップＳ８２に戻る。
In the next step S86, it is determined whether or not one scan is completed. Specifically, it is determined that one scan is completed when a predetermined time (time for the
ステップＳ８７では、測距データ取得処理Ｕを実施する。測距データ取得処理Ｕは、各走査の開始から終了までに走査位置毎に得られた受光信号すべてについて上記測距データ取得処理Ｑ（測距データ取得処理１〜６のいずれか）を一括して行う処理である。測距データ取得処理Ｕが実施されると、メモリ内に複数の測距データが対応する走査位置と関連付けられた状態で配列される。 In step S87, the ranging data acquisition process U is performed. The distance measurement data acquisition process U collectively performs the distance measurement data acquisition process Q (any of the distance measurement data acquisition processes 1 to 6) for all the received light signals obtained for each scanning position from the start to the end of each scan. It is a process to be performed. When the distance measurement data acquisition process U is executed, a plurality of distance measurement data are arranged in the memory in a state associated with the corresponding scanning positions.
次のステップＳ８８では、ステップＳ８７で取得した測距データの中に異常な測距データがあるか否かを判断する。ここでの判断は、信号判定回路４９で正常でないと判定された受光信号に基づいて取得した測距データがあれば肯定され、該測距データがなければ否定される。ステップＳ８８での判断が肯定されるとステップＳ９１に移行し、否定されるとステップＳ８９に移行する。
In the next step S88, it is determined whether or not there is abnormal distance measurement data in the distance measurement data acquired in step S87. The determination here is affirmed if there is distance measurement data acquired based on the received light signal determined to be abnormal by the
ステップＳ８９では、走査範囲の各走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップＳ８９が実行されると、ステップＳ９０に移行する。 In step S89, the distance measurement data of the scanning position is output as the measurement result of each scanning position in the scanning range. When step S89 is executed, the process proceeds to step S90.
ステップＳ９０では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ９０での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ８２に戻り次の走査による測定を行う。
In step S90, it is determined whether or not the measurement is completed. Specifically, the determination here is affirmed when the power supply to the
ステップＳ９１では、Ｎ個（Ｎ≧１）の異常な測距データにフラグを付加する。すなわち、メモリ内において、ステップＳ８８で判定された全ての異常な測距データにフラグを付加する。 In step S91, a flag is added to N (N ≧ 1) abnormal ranging data. That is, in the memory, a flag is added to all the abnormal ranging data determined in step S88.
次のステップＳ９２では、ｎに１をセットする。 In the next step S92, n is set to 1.
次のステップＳ９３では、フラグが付加された第ｎ測距データが得られた走査位置Ｒｎの両側に、測距データにフラグが付加されていない走査位置があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ９４に移行し、否定されるとステップＳ９７に移行する。 In the next step S93, it is determined whether or not there are scanning positions in which the flag is not added to the distance measurement data on both sides of the scanning position Rn in which the flagged nth distance measurement data is obtained. If the judgment here is affirmed, the process proceeds to step S94, and if denied, the process proceeds to step S97.
ステップＳ９４では、走査位置Ｒｎの測距データを、フラグが付加されていない、走査位置Ｒｎの一側（片側）の該走査位置Ｒｎに最も近い走査位置の測距データ及び走査位置Ｒｎの他側の該走査位置Ｒｎに最も近い走査位置の測距データのうち、走査位置Ｒｎの測距データとの差が小さい方（走査位置Ｒｎの測距データにより近似する方）の測距データに置き換える（図１７参照）。 In step S94, the distance measurement data of the scanning position Rn is transferred to the distance measurement data of the scanning position closest to the scanning position Rn on one side (one side) of the scanning position Rn and the other side of the scanning position Rn without adding a flag. Of the distance measurement data at the scanning position closest to the scanning position Rn, the distance measurement data having a smaller difference from the distance measurement data at the scanning position Rn (the one closer to the distance measurement data at the scanning position Rn) is replaced with the distance measurement data (the one that is closer to the distance measurement data at the scanning position Rn). (See FIG. 17).
次のステップＳ９５では、ｎ＜Ｎであるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ９６に移行し、否定されるとステップＳ９５．５に移行する。 In the next step S95, it is determined whether or not n <N. If the judgment here is affirmed, the process proceeds to step S96, and if denied, the process proceeds to step S95.5.
ステップＳ９５．５では、走査位置Ｒｎの測定結果として置き換えた測距データを出力するとともに、走査位置Ｒｎ以外の走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップＳ９５．５が実行されると、ステップＳ９０に移行する。 In step S95.5, the distance measurement data replaced as the measurement result of the scanning position Rn is output, and the distance measurement data of the scanning position is output as the measurement result of the scanning position other than the scanning position Rn. When step S95.5 is executed, the process proceeds to step S90.
ステップＳ９６では、ｎをインクリメントする。ステップＳ９６が実行されると、ステップＳ９３に戻る。 In step S96, n is incremented. When step S96 is executed, the process returns to step S93.
ステップＳ９７では、走査位置Ｒｎの測距データを、フラグが付加されていない、走査位置Ｒｎの一側の該走査位置Ｒｎに最も近い走査位置の測距データに置き換える。ステップＳ９７が実行されると、ステップＳ９５に移行する。 In step S97, the distance measurement data of the scanning position Rn is replaced with the distance measurement data of the scanning position closest to the scanning position Rn on one side of the scanning position Rn without adding a flag. When step S97 is executed, the process proceeds to step S95.
以上説明した測距処理５では、ある走査位置Ｒｎで異常な測距データが取得されたときに該走査位置の測定結果として、走査位置Ｒｎに近い走査位置の正常な測距データを出力するので、画素毎の測定結果をより高精度に出力できる測距装置として物体検出装置１００を機能させることができる。
In the
＜測距処理６＞
測距処理６について図３９を用いて説明する。図３９のフローチャートは、時間計測部４５及び測定制御部４６を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理６は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。
<
The
最初のステップＳ１０１では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に出力してＬＤ１１に駆動電流を印加し、該ＬＤ１１をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー２６で偏向する。
In the first step S101, the effective scanning area is lightly scanned. Specifically, the LD drive signal generated based on the synchronization signal is output to the
次のステップＳ１０２では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号１が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ１０２での判断が肯定されるとステップＳ１０３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。
In the next step S102, it is determined whether or not the received signal crosses the threshold value Vth1. That is, it is determined whether or not the received signal is detected. The determination here is affirmed when the
次のステップＳ１０３では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号２が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ１０３での判断が肯定されるとステップＳ１０４に移行し、否定されるとステップＳ１０５に移行する。
In the next step S103, it is determined whether or not the received signal crosses the threshold value Vth2. The determination here is affirmed when the high level signal 2 is output from the
ステップＳ１０４では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１及びハイレベル信号２の立ち上がりタイミングＰ２と、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２と、上記（１）式を用いて傾きを算出する。ステップＳ１０４が実行されると、ステップＳ１０５に移行する。
In step S104, the slope of a straight line passing through the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth1 and the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth2 is calculated. Specifically, the slope is calculated using the rising timing P1 of the
ステップＳ１０５では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がＶｔｈ１を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）に光速を乗じて得られた距離をパルス幅として出力する。 In step S105, the pulse width of the received signal is calculated. Specifically, the distance obtained by multiplying the time (P4-P1) from when the received signal first crosses Vth1 to the next crossing Vth1 by the speed of light is output as the pulse width.
次のステップＳ１０６では、１走査が終了したか否かを判断する。具体的には、ＬＤ駆動信号を生成してから所定時間（回転ミラー２６が有効走査領域に対応する角度だけ回転する時間）が経過したときに１走査が終了したと判断する。ステップＳ１０６での判断が肯定されるとステップＳ１０７に移行し、否定されるとステップＳ１０２に戻る。
In the next step S106, it is determined whether or not one scan is completed. Specifically, it is determined that one scan is completed when a predetermined time (time for the
ステップＳ１０７では、測距データ取得処理Ｕを実施する。測距データ取得処理Ｕは、各走査の開始から終了までに走査位置毎に得られた受光信号すべてについて上記測距データ取得処理Ｑ（測距データ取得処理１〜６のいずれか）を一括して行う処理である。測距データ取得処理Ｕが実施されると、メモリ内に複数の測距データが対応する走査位置と関連付けられた状態で配列される。 In step S107, the ranging data acquisition process U is performed. The distance measurement data acquisition process U collectively performs the distance measurement data acquisition process Q (any of the distance measurement data acquisition processes 1 to 6) for all the received light signals obtained for each scanning position from the start to the end of each scan. It is a process to be performed. When the distance measurement data acquisition process U is executed, a plurality of distance measurement data are arranged in the memory in a state associated with the corresponding scanning positions.
次のステップＳ１０８では、ステップＳ１０７で取得した測距データの中に異常な測距データがあるか否かを判断する。ここでの判断は、信号判定回路４９で正常でないと判定された受光信号に基づいて取得した測距データがあれば肯定され、該測距データがなければ否定される。ステップＳ１０８での判断が肯定されるとステップＳ１１１に移行し、否定されるとステップＳ１０９に移行する。
In the next step S108, it is determined whether or not there is abnormal distance measurement data in the distance measurement data acquired in step S107. The determination here is affirmed if there is distance measurement data acquired based on the received light signal determined to be abnormal by the
ステップＳ１０９では、走査範囲の各走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップＳ１０９が実行されると、ステップＳ１１０に移行する。 In step S109, the distance measurement data of the scanning position is output as the measurement result of each scanning position in the scanning range. When step S109 is executed, the process proceeds to step S110.
次のステップＳ１１０では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ１１０での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ１０２に戻り次の走査による測定を行う。
In the next step S110, it is determined whether or not the measurement is completed. Specifically, the determination here is affirmed when the power supply to the
ステップＳ１１１では、異常な測距データにフラグを付加する。すなわち、メモリ内において、ステップＳ１０８で正常でないと判断された測距データにフラグを付加する。 In step S111, a flag is added to the abnormal ranging data. That is, in the memory, a flag is added to the distance measurement data determined to be abnormal in step S108.
次のステップＳ１１２では、測距データにフラグが付加された走査位置の測距データを、フラグが付加されていない最小の測距データに置き換える（図４９参照）。 In the next step S112, the distance measurement data of the scanning position in which the flag is added to the distance measurement data is replaced with the minimum distance measurement data in which the flag is not added (see FIG. 49).
次のステップＳ１１３では、測距データにフラグが付加されていない走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力するとともに、測距データにフラグが付加された走査位置の測定結果として置き換えた測距データを出力する。ステップＳ１１３が実行されるとステップＳ１１０に移行する。 In the next step S113, the distance measurement data of the scanning position is output as the measurement result of the scanning position in which the flag is not added to the distance measurement data, and is replaced as the measurement result of the scanning position in which the flag is added to the distance measurement data. Outputs distance measurement data. When step S113 is executed, the process proceeds to step S110.
以上説明した測距処理６では、ある走査位置（画素）で異常な測距データが取得されたときに該走査位置の測定結果として、同一フレームで取得された全ての正常な測距データのうち最小の測距データを出力するので、画素毎の測定結果を出力できる安全性をより重視した測距装置として物体検出装置１００を機能させることができる。
In the
＜測距処理７＞
測距処理７について図４０、図４１を用いて説明する。図４０、図４１のフローチャートは、時間計測部４５及び測定制御部４６を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理７は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。
<
The
最初のステップＳ１２１では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に出力してＬＤ１１に駆動電流を印加し、該ＬＤ１１をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー２６で偏向する。
In the first step S121, the effective scanning area is lightly scanned. Specifically, the LD drive signal generated based on the synchronization signal is output to the
次のステップＳ１２２では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号１が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ１２２での判断が肯定されるとステップＳ１２３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。
In the next step S122, it is determined whether or not the received signal crosses the threshold value Vth1. That is, it is determined whether or not the received signal is detected. The determination here is affirmed when the
次のステップＳ１２３では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号２が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ１２３での判断が肯定されるとステップＳ１２４に移行し、否定されるとステップＳ１２５に移行する。
In the next step S123, it is determined whether or not the received signal crosses the threshold value Vth2. The determination here is affirmed when the high level signal 2 is output from the
ステップＳ１２４では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１及びハイレベル信号２の立ち上がりタイミングＰ２と、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２と、上記（１）式を用いて傾きを算出する。ステップＳ１２４が実行されると、ステップＳ１２５に移行する。
In step S124, the slope of a straight line passing through the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth1 and the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth2 is calculated. Specifically, the slope is calculated using the rising timing P1 of the
次のステップＳ１２５では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がＶｔｈ１を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）に光速を乗じて得られた距離をパルス幅として出力する。 In the next step S125, the pulse width of the received signal is calculated. Specifically, the distance obtained by multiplying the time (P4-P1) from when the received signal first crosses Vth1 to the next crossing Vth1 by the speed of light is output as the pulse width.
次のステップＳ１２５．５では、受光信号を対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。 In the next step S125.5, the received signal is temporarily stored in the memory in association with the corresponding scanning position.
次のステップＳ１２６では、１走査が終了したか否かを判断する。具体的には、ＬＤ駆動信号を生成してから所定時間（回転ミラー２６が有効走査領域に対応する角度だけ回転する時間）が経過したときに１走査が終了したと判断する。ステップＳ１２６での判断が肯定されるとステップＳ１２７に移行し、否定されるとステップＳ１２２に戻る。
In the next step S126, it is determined whether or not one scan is completed. Specifically, it is determined that one scan is completed when a predetermined time (time for the
次のステップＳ１２７では、１走査で取得された受光信号の中に異常な受光信号があるか否かを判断する。ここでの判断は、信号判定回路４９で正常でないと判定された受光信号があれば肯定され、該受光信号がなければ否定される。ステップＳ１２７での判断が肯定されるとステップＳ１３１に移行し、否定されるとステップＳ１２８に移行する。
In the next step S127, it is determined whether or not there is an abnormal light receiving signal among the light receiving signals acquired in one scan. The determination here is affirmed if there is a light receiving signal determined to be abnormal by the
ステップＳ１２８では、測距データ取得処理Ｕを実施する。測距データ取得処理Ｕは、各走査の開始から終了までに走査位置毎に得られた受光信号すべてについて上記測距データ取得処理Ｑ（測距データ取得処理１〜６のいずれか）を一括して行う処理である。測距データ取得処理Ｕが実施されると、メモリ内に複数の測距データが対応する走査位置と関連付けられた状態で配列される。 In step S128, the ranging data acquisition process U is performed. The distance measurement data acquisition process U collectively performs the distance measurement data acquisition process Q (any of the distance measurement data acquisition processes 1 to 6) for all the received light signals obtained for each scanning position from the start to the end of each scan. It is a process to be performed. When the distance measurement data acquisition process U is executed, a plurality of distance measurement data are arranged in the memory in a state associated with the corresponding scanning positions.
次のステップＳ１２９では、走査範囲の各走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップＳ１２９が実行されると、ステップＳ１３０に移行する。 In the next step S129, the distance measurement data of the scanning position is output as the measurement result of each scanning position in the scanning range. When step S129 is executed, the process proceeds to step S130.
ステップＳ１３０では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ１３０での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ１２２に戻り次の走査による測定を行う。
In step S130, it is determined whether or not the measurement is completed. Specifically, the determination here is affirmed when the power supply to the
ステップＳ１３１では、Ｎ個（Ｎ≧１）の異常な受光信号にフラグを付加する。すなわち、メモリ内において、ステップＳ１２７で判定された異常な受光信号にフラグを付加する。 In step S131, a flag is added to N (N ≧ 1) abnormal received signals. That is, a flag is added to the abnormal received light signal determined in step S127 in the memory.
次のステップＳ１３２では、受光信号にフラグが付加されていない走査位置の測距データを取得する。具体的には、メモリに保存されたフラグが付加されていない受光信号すべてについて測距データ取得処理Ｑ（測距データ取得処理１〜６のいずれか）を行う。 In the next step S132, the distance measurement data of the scanning position where the flag is not added to the received signal is acquired. Specifically, the distance measurement data acquisition process Q (any of the distance measurement data acquisition processes 1 to 6) is performed on all the received light signals stored in the memory to which the flag is not added.
次のステップＳ１３３では、ｎに１をセットする。 In the next step S133, n is set to 1.
次のステップＳ１３４では、フラグが付加された第ｎ受光信号が得られた走査位置Ｒｎの両側に、受光信号にフラグが付加されていない走査位置があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ１３５に移行し、否定されるとステップＳ１３８に移行する。 In the next step S134, it is determined whether or not there are scanning positions in which the flag is not added to the received signal on both sides of the scanning position Rn in which the flagged nth received signal is obtained. If the judgment here is affirmed, the process proceeds to step S135, and if denied, the process proceeds to step S138.
ステップＳ１３５では、走査位置Ｒｎの測定結果を、フラグが付加されていない、走査位置Ｒｎの一側の該走査位置Ｒｎに最も近い走査位置の受光信号に基づく測距データ及び走査位置Ｒｎの他側の該走査位置Ｒｎに最も近い走査位置の受光信号に基づく測距データのうち、第ｎ受光信号により近似する受光信号に基づく測距データに決定する。ここで、受光信号の近似の度合いを判定する指標として、傾きとパルス幅で決まるプロットを用い、該プロットの距離が近い受光信号同士ほど近似することとする。 In step S135, the measurement result of the scanning position Rn is the distance measurement data based on the received signal of the scanning position closest to the scanning position Rn on one side of the scanning position Rn and the other side of the scanning position Rn without the flag. Of the ranging data based on the light receiving signal at the scanning position closest to the scanning position Rn, the ranging data based on the light receiving signal approximated by the nth light receiving signal is determined. Here, as an index for determining the degree of approximation of the received light signals, a plot determined by the slope and the pulse width is used, and the received signals closer to each other are approximated.
次のステップＳ１３６では、ｎ＜Ｎであるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ１３７に移行し、否定されるとステップＳ１３６．５に移行する。 In the next step S136, it is determined whether or not n <N. If the judgment here is affirmed, the process proceeds to step S137, and if denied, the process proceeds to step S136.5.
ステップＳ１３６．５では、走査位置Ｒｎの測定結果として決定された測距データを出力するとともに、走査位置Ｒｎ以外の走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップＳ１３６．５が実行されると、ステップＳ１３０に移行する。 In step S136.5, the distance measurement data determined as the measurement result of the scanning position Rn is output, and the distance measurement data of the scanning position is output as the measurement result of the scanning position other than the scanning position Rn. When step S136.5 is executed, the process proceeds to step S130.
ステップＳ１３７では、ｎをインクリメントする。ステップＳ１３７が実行されると、ステップＳ１３４に戻る。 In step S137, n is incremented. When step S137 is executed, the process returns to step S134.
ステップＳ１３８では、走査位置Ｒｎの測定結果を、フラグが付加されていない、走査位置Ｒｎの一側（片側）の該走査位置Ｒｎに最も近い走査位置の受光信号に基づく測距データに決定する。ステップＳ１３８が実行されると、ステップＳ１３６に移行する。 In step S138, the measurement result of the scanning position Rn is determined as distance measurement data based on the received signal at the scanning position closest to the scanning position Rn on one side (one side) of the scanning position Rn without adding a flag. When step S138 is executed, the process proceeds to step S136.
以上説明した測距処理７では、ある走査位置Ｒｎで異常な受光信号が取得されたときに該走査位置Ｒｎの測定結果として、走査位置Ｒｎに近い走査位置の正常な受光信号に基づく測距データを出力するので、画素毎の測定結果を高精度に出力できる測距装置として物体検出装置１００を機能させることができる。
In the
＜測距処理８＞
測距処理８について図４２を用いて説明する。図４２のフローチャートは、時間計測部４５及び測定制御部４６を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理８は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。
<Distance measurement processing 8>
The distance measuring process 8 will be described with reference to FIG. 42. The flowchart of FIG. 42 is based on a processing algorithm executed by an arithmetic system including a
最初のステップＳ１４１では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に出力してＬＤ１１に駆動電流を印加し、該ＬＤ１１をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー２６で偏向する。
In the first step S141, the effective scanning region is lightly scanned. Specifically, the LD drive signal generated based on the synchronization signal is output to the
次のステップＳ１４２では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号１が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ１４２での判断が肯定されるとステップＳ１４３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。
In the next step S142, it is determined whether or not the received signal crosses the threshold value Vth1. That is, it is determined whether or not the received signal is detected. The determination here is affirmed when the
次のステップＳ１４３では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号２が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ１４３での判断が肯定されるとステップＳ１４４に移行し、否定されるとステップＳ１４５に移行する。
In the next step S143, it is determined whether or not the received signal crosses the threshold value Vth2. The determination here is affirmed when the high level signal 2 is output from the
ステップＳ１４４では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１及びハイレベル信号２の立ち上がりタイミングＰ２と、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２と、上記（１）式を用いて傾きを算出する。ステップＳ１４４が実行されると、ステップＳ１４５に移行する。
In step S144, the slope of a straight line passing through the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth1 and the point where the received light signal first crosses the threshold value Vth2 is calculated. Specifically, the slope is calculated using the rising timing P1 of the
ステップＳ１４５では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がＶｔｈ１を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）に光速を乗じて得られた距離をパルス幅として出力する。 In step S145, the pulse width of the received signal is calculated. Specifically, the distance obtained by multiplying the time (P4-P1) from when the received signal first crosses Vth1 to the next crossing Vth1 by the speed of light is output as the pulse width.
次のステップＳ１４５．５では、受光信号を対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。 In the next step S145.5, the received signal is temporarily stored in the memory in association with the corresponding scanning position.
次のステップＳ１４６では、１走査が終了したか否かを判断する。具体的には、ＬＤ駆動信号を生成してから所定時間（回転ミラー２６が有効走査領域に対応する角度だけ回転する時間）が経過したときに１走査が終了したと判断する。ステップＳ１４６での判断が肯定されるとステップＳ１４７に移行し、否定されるとステップＳ１４２に戻る。
In the next step S146, it is determined whether or not one scan is completed. Specifically, it is determined that one scan is completed when a predetermined time (time for the
次のステップＳ１４７では、１走査で取得された受光信号の中に異常な受光信号があるか否かを判断する。ここでの判断は、信号判定回路４９で正常でないと判定された受光信号があれば肯定され、該受光信号がなければ否定される。ステップＳ１４７での判断が肯定されるとステップＳ１５１に移行し、否定されるとステップＳ１４８に移行する。
In the next step S147, it is determined whether or not there is an abnormal light receiving signal in the light receiving signal acquired in one scan. The determination here is affirmed if there is a light receiving signal determined to be abnormal by the
ステップＳ１４８では、測距データ取得処理Ｕを実施する。測距データ取得処理Ｕは、各走査の開始から終了までに走査位置毎に得られた受光信号すべてについて上記測距データ取得処理Ｑ（測距データ取得処理１〜６のいずれか）を一括して行う処理である。測距データ取得処理Ｕが実施されると、メモリ内に複数の測距データが対応する走査位置と関連付けられた状態で配列される。 In step S148, the ranging data acquisition process U is performed. The distance measurement data acquisition process U collectively performs the distance measurement data acquisition process Q (any of the distance measurement data acquisition processes 1 to 6) for all the received light signals obtained for each scanning position from the start to the end of each scan. It is a process to be performed. When the distance measurement data acquisition process U is executed, a plurality of distance measurement data are arranged in the memory in a state associated with the corresponding scanning positions.
次のステップＳ１４９では、走査範囲の各走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップＳ１４９が実行されると、ステップＳ１５０に移行する。 In the next step S149, the distance measurement data of the scanning position is output as the measurement result of each scanning position in the scanning range. When step S149 is executed, the process proceeds to step S150.
次のステップＳ１５０では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ１５０での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ１４２に戻り次の走査による測定を行う。
In the next step S150, it is determined whether or not the measurement is completed. Specifically, the determination here is affirmed when the power supply to the
ステップＳ１５１では、異常な受光信号にフラグを付加する。すなわち、メモリ内において、ステップＳ１４７で正常でないと判断された全ての受光信号にフラグを付加する。 In step S151, a flag is added to the abnormal received signal. That is, in the memory, a flag is added to all the received light signals determined to be abnormal in step S147.
次のステップＳ１５２では、受光信号にフラグが付加されていない全ての走査位置の測距データを取得する。 In the next step S152, distance measurement data of all scanning positions where no flag is added to the received signal is acquired.
次のステップＳ１５３では、受光信号にフラグが付加された走査位置の測定結果としてフラグが付加されていない受光信号に基づく測距データのうち最小の測距データを出力するとともに、受光信号にフラグが付加されていない走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップＳ１５３が実行されるとステップＳ１５０に移行する。 In the next step S153, as a measurement result of the scanning position where the flag is added to the received light signal, the smallest distance measurement data among the distance measurement data based on the received light signal without the flag is output, and the flag is added to the received signal. The distance measurement data of the scanning position is output as the measurement result of the scanning position that is not added. When step S153 is executed, the process proceeds to step S150.
以上説明した測距処理８では、ある走査位置（画素）で異常な受光信号が取得されたときに該走査位置の測定結果として、同一フレームで取得された全ての正常な受光信号に基づく測距データのうち最小の測距データを出力するので、画素毎の測定結果を出力できる安全性をより重視した測距装置として物体検出装置１００を機能させることができる。
In the distance measuring process 8 described above, when an abnormal light receiving signal is acquired at a certain scanning position (pixel), the distance measurement is based on all the normal received light signals acquired in the same frame as the measurement result of the scanning position. Since the smallest distance measurement data among the data is output, the
以上説明した本実施形態の物体検出装置１００は、発光信号に基づいて発光するＬＤ１１（光源）を含む投光系１０と、該投光系１０から投光され物体で反射された光を受光し、その受光量に応じた電気信号を出力する光検出系４０と、該光検出系４０から出力された電気信号である受光信号に対して、閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を基準に二値化する処理を含む少なくとも１つの処理を行う信号処理系４１と、該信号処理系４１の出力信号に基づいて、受光信号が正常であるか否かを判定する信号判定回路４９（判定系）と、発光信号及び信号処理系４１の出力信号に基づいて物体までの距離を算出可能な、時間計測部４５及び測定制御部４６を含む演算系と、を備え、信号判定回路４９は、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を横切る場合に、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１を最初に横切る点と受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きと、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）に基づいて、受光信号が正常であるか否かの判定を行うことを特徴とする距離測定装置である。
The
この場合、受光信号が正常であるか否かの判定を高精度に行うことができ、その高精度な判定結果に応じて測定結果を出力できる。 In this case, it is possible to determine whether or not the received light signal is normal with high accuracy, and it is possible to output the measurement result according to the highly accurate determination result.
この結果、高コスト化を抑制しつつ（例えばＡ／Ｄコンバータのような高価な回路を用いることなく）、受光信号によらず（詳しくは受光信号が正常か否かによらず）適正な（詳しくは装置の使用目的に適う適正な）測定結果を出力することが可能である。 As a result, while suppressing cost increase (without using an expensive circuit such as an A / D converter), it is appropriate (specifically, regardless of whether the received signal is normal or not) regardless of the received signal (specifically, whether the received signal is normal or not). In detail, it is possible to output the measurement result (appropriate for the purpose of use of the device).
また、物体検出装置１００によれば、受光信号が飽和する場合（受光信号の振幅を求めることができない場合）でも傾き及び時間（Ｐ４−Ｐ１）を求めることができるため、受光信号が正常であるか否かの判定を高精度に行うことができる。
Further, according to the
一方、例えば特開２００４−１８４３３３号公報には、２つの閾値を用いて、受光信号のパルス幅を測定し、反射波の受光信号が上閾値に満たないにもかかわらず下閾値におけるパルス幅が基準時間幅以上である場合は２つの信号が合成された信号と判断して、測距を行わないようする技術が開示されている。
しかし、この技術では、上閾値を満たす異常な信号を見分けることはできない。また、受光信号の正常／異常を判定し、異常と判定したときに測距しないだけなので、信号処理として発展性が無い。
On the other hand, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-184333, the pulse width of the received signal is measured using two thresholds, and the pulse width at the lower threshold is determined even though the received signal of the reflected wave is less than the upper threshold. A technique is disclosed in which if the time width is equal to or greater than the reference time width, it is determined that the two signals are combined and the distance measurement is not performed.
However, this technique cannot distinguish anomalous signals that satisfy the upper threshold. Further, since the normality / abnormality of the received signal is determined and the distance is not measured when it is determined to be abnormal, there is no possibility of signal processing.
また、信号判定回路４９は、パルス幅（時間（Ｐ４−Ｐ１）又は該時間（Ｐ４−Ｐ１）を距離に換算した値）と傾きが所定の関係にない場合に受光信号が正常でないと判定することが好ましい。
Further, the
また、信号判定回路４９は、距離に関する軸と、電圧／時間に関する軸を互いに直交する２軸とする２次元直交座標系において、パルス幅と傾きで決まる点が傾き−パルス幅曲線（所定の関係を表す曲線）上から外れた所定範囲にある場合に、受光信号が正常でないと判定することが好ましい。
Further, in the
また、所定範囲は複数あり、信号判定回路４９はパルス幅と傾きで決まる点が複数の所定範囲のいずれかにある場合に受光信号が正常でないと判定することが好ましい。
Further, there are a plurality of predetermined ranges, and it is preferable that the
また、複数の所定範囲のうち少なくとも２つの所定範囲は、一部重複していることが好ましい。
この場合、範囲同士が重複していない場合（範囲同士が隣接してる場合）に比べて、異常な受光信号の検出漏れを抑制することが可能である。
なお、複数の所定範囲は、各所定範囲が別の所定範囲と一切重複していなくても良い。
Further, it is preferable that at least two predetermined ranges out of the plurality of predetermined ranges partially overlap.
In this case, it is possible to suppress the detection omission of an abnormal received signal as compared with the case where the ranges do not overlap each other (when the ranges are adjacent to each other).
It should be noted that each of the plurality of predetermined ranges does not have to overlap with another predetermined range at all.
また、所定範囲は、互いに垂直な２辺がそれぞれ上記２軸に平行な正方形又は長方形であっても良い。つまり、所定範囲は、電圧／時間に関する軸方向の下限（例えば０．０Ｅ＋００（Ｖ／ｓ））や距離に関する軸方向の上限（例えば３０ｍ）を有していても良い。）
なお、所定範囲は、例えば円形、楕円形、三角形、正方形及び長方形以外の四角形、五角形以上の多角形等の他の形状であっても良い。
Further, the predetermined range may be a square or a rectangle whose two sides perpendicular to each other are parallel to the two axes. That is, the predetermined range may have an axial lower limit (for example, 0.0E + 00 (V / s)) related to voltage / time and an axial upper limit (for example, 30 m) related to distance. )
The predetermined range may be other shapes such as a circle, an ellipse, a triangle, a square, a quadrangle other than a rectangle, and a polygon of a pentagon or more.
また、信号判定回路４９は、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方のみを横切る場合に、時間（Ｐ４−Ｐ１）に基づいて、受光信号が正常であるか否かを判定することが好ましい。
Further, the
また、投光系１０は光路が異なる複数の光を投光し、光検出系４０は、投光された複数の光のうち物体で反射され受光した少なくとも２つの光に対応する少なくとも２つの電気信号を出力し、演算系は、該少なくとも２つの電気信号に判定系で正常であると判定された電気信号である第１の電気信号と判定系で正常でないと判定された電気信号である第２の電気信号が含まれる場合に、少なくとも第１の電気信号に基づく距離の算出を行い、第２の電気信号に対応する光の投光による測定結果として第１の電気信号に基づく距離の算出結果を出力することが好ましい。
Further, the
また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも３つの光であり、該少なくとも３つの光のうち第１及び第２の電気信号に対応する２つの光の光路は隣り合っていることが好ましい。 Further, the plurality of lights are at least three lights in which optical paths are arranged, and it is preferable that the optical paths of two lights corresponding to the first and second electric signals among the at least three lights are adjacent to each other.
また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも３つの光であり、演算系は、該少なくとも３つの光のうち両端の光を含まない少なくとも１つの光が第２の電気信号に対応する光であり、かつ該少なくとも１つの光の一側に隣接する光及び該少なくとも１つの光の他側に隣接する光が第１の電気信号に対応する光である場合に、該少なくとも１つの光の投光による測定結果として、一側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果及び他側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果のうち、該少なくとも１つの光に対応する第２の電気信号に基づく距離の算出結果との差が小さい方を出力することが好ましい。 Further, the plurality of lights are at least three lights in which optical paths are arranged, and in the arithmetic system, at least one light not including the lights at both ends of the at least three lights corresponds to a second electric signal. And, when the light adjacent to one side of the at least one light and the light adjacent to the other side of the at least one light are the lights corresponding to the first electric signal, the projection of the at least one light is performed. As a result of measurement by, among the calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light adjacent to one side and the calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light adjacent to the other side, the said It is preferable to output the one having a smaller difference from the calculation result of the distance based on the second electric signal corresponding to at least one light.
また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも３つの光であり、演算系は、該少なくとも３つの光のうち両端の光を含まない少なくとも１つの光が第２の電気信号に対応する光であり、かつ該少なくとも１つの光の一側に隣接する光及び該少なくとも１つの光の他側に隣接する光が第１の電気信号に対応する光である場合に、該少なくとも１つの光の投光による測定結果として、一側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果及び他側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果のうち小さい方を出力することが好ましい。 Further, the plurality of lights are at least three lights in which optical paths are arranged, and in the arithmetic system, at least one light not including the lights at both ends of the at least three lights corresponds to a second electric signal. And, when the light adjacent to one side of the at least one light and the light adjacent to the other side of the at least one light are the lights corresponding to the first electric signal, the projection of the at least one light is performed. As a result of measurement by, the smaller of the calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light adjacent to one side and the calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light adjacent to the other side. Is preferable to output.
また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも４つの光であり、演算系は、該少なくとも４つの光のうち両端の光を含まない連続する（一連の）少なくとも２つの光が第２の電気信号に対応する光であり、かつ該少なくとも２つの光の一側に隣接する光及び少なくとも２つの光の他側に隣接する光が第１の電気信号に対応する光である場合に、該少なくとも２つの光のうち一側に隣接する光よりも他側に隣接する光に近い方の投光による測定結果として他側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果を出力し、該少なくとも２つの光のうち他側に隣接する光よりも一側に隣接する光に近い方の投光による測定結果として一側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果を出力することが好ましい。 Further, the plurality of lights are at least four lights in which optical paths are arranged, and in the arithmetic system, at least two continuous (series) lights not including the lights at both ends of the at least four lights are second electric signals. The light corresponding to, and the light adjacent to one side of the at least two lights and the light adjacent to the other side of the at least two lights are the lights corresponding to the first electrical signal. Outputs the calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light adjacent to the other side as the measurement result by the projection of the light closer to the light adjacent to the other side than the light adjacent to one side of the light. Then, the distance based on the first electric signal corresponding to the light adjacent to one side as a measurement result by the projection of the light closer to the light adjacent to one side than the light adjacent to the other side of the at least two lights. It is preferable to output the calculation result of.
また、演算系は、上記少なくとも２つの光の数が奇数である場合に、一側に隣接する光と他側に隣接する光の中間の光の投光による測定結果として、一側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果及び他側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果のうち、中間の光に対応する第２の電気信号に基づく距離の算出結果との差が小さい方を出力することが好ましい。 Further, when the number of the at least two lights is an odd number, the arithmetic system is adjacent to one side as a measurement result by projecting light intermediate between the light adjacent to one side and the light adjacent to the other side. Of the calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light and the calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light adjacent to the other side, the second electric signal corresponding to the intermediate light It is preferable to output the one having the smaller difference from the calculation result of the distance based on.
また、演算系は、第１の電気信号に基づく距離の算出及び第２の電気信号に基づく距離の算出の双方を行っても良い。 Further, the arithmetic system may perform both the calculation of the distance based on the first electric signal and the calculation of the distance based on the second electric signal.
また、演算系は、第１の電気信号に基づく距離の算出のみを行っても良い。すなわち、第２の電気信号に基づく距離の算出を行わなくても良い。 Further, the arithmetic system may only calculate the distance based on the first electric signal. That is, it is not necessary to calculate the distance based on the second electric signal.
また、物体検出装置１００（距離測定装置）と、該物体検出装置１００が搭載される車両（移動体）と、を備える車両装置（移動体装置）によれば、物体検出装置１００が画素毎の測定結果を安定してほぼ正確に出力できるので、その測定結果を用いて車両を安全に制御できる。
Further, according to the vehicle device (moving body device) including the object detecting device 100 (distance measuring device) and the vehicle (moving body) on which the
また、本実施形態の距離測定方法は、第１の観点からすると、投光する投光工程と、該投光工程で投光され物体で反射された光を受光及び光電変換して電気信号を出力する光電変換工程と、該光電変換工程で出力された電気信号である受光信号に対して、閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を基準に二値化する処理を含む少なくとも１つの処理を行う信号処理工程と、該信号処理工程の出力信号に基づいて、受光信号が正常であるか否かを判定する判定工程と、投光工程での投光タイミング及び信号処理工程の出力信号に基づいて物体までの距離を算出する距離算出工程と、を含み、判定工程では、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を横切る場合に、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１を最初に横切る点と受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きと、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間とに基づいて、受光信号が正常であるか否かの判定を行うことを特徴とする距離測定方法である。 Further, from the first viewpoint, the distance measuring method of the present embodiment receives and photoelectrically converts the light projecting step of projecting light and the light projected by the projecting process and reflected by the object to generate an electric signal. A photoelectric conversion step to output, and a signal processing step to perform at least one process including a process of binarizing the received signal, which is an electric signal output in the photoelectric conversion step, with reference to the threshold voltages Vth1 and Vth2. , The determination step of determining whether or not the received light signal is normal based on the output signal of the signal processing step, and the distance to the object based on the projection timing in the light projection step and the output signal of the signal processing step. In the determination step, when the voltage of the received signal crosses the threshold voltages Vth1 and Vth2, the point where the voltage of the received signal first crosses the threshold voltage Vth1 and the voltage of the received signal are the thresholds. The received signal is normal based on the slope of the straight line passing through the point that first crosses the voltage Vth2 and the time from when the voltage of the received signal first crosses the smaller of the threshold voltages Vth1 and Vth2 to the next. This is a distance measuring method characterized by determining whether or not the signal is present.
また、本実施形態の距離測定方法は、第２の観点からすると、投光する投光工程と、投光工程で投光され物体で反射された光を受光及び光電変換して電気信号を出力する光電変換工程と、光電変換工程で出力された電気信号である受光信号に対して、閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を基準に二値化する処理を含む少なくとも１つの処理を行う信号処理工程と、信号処理工程の出力信号に基づいて、受光信号が正常であるか否かを判定する判定工程と、該判定工程での判定結果が肯定的である場合に、投光工程での投光タイミング及び信号処理工程の出力信号に基づいて、物体までの距離を算出する距離算出工程と、を含み、判定工程では、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を横切る場合に、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１を最初に横切る点と受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きと、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）とに基づいて、受光信号が正常であるか否かの判定を行うことが好ましい。 Further, from the second viewpoint, the distance measuring method of the present embodiment outputs an electric signal by receiving and photoelectrically converting the light projected in the light projecting step and the light reflected by the object in the light projecting step. A signal processing step of performing at least one process including a process of binarizing the received signal, which is an electric signal output in the photoelectric conversion step, based on the threshold voltages Vth1 and Vth2, and a signal. A determination step of determining whether or not the received light signal is normal based on the output signal of the processing step, and a projection timing and signal in the projection step when the determination result in the determination step is affirmative. Including a distance calculation step of calculating the distance to an object based on the output signal of the processing step, in the determination step, when the voltage of the received signal crosses the threshold voltages Vth1 and Vth2, the voltage of the received signal is the threshold voltage. The slope of the straight line passing through the point where the light receiving signal first crosses Vth1 and the point where the voltage of the received signal first crosses the threshold voltage Vth2, and from the time when the voltage of the received signal first crosses the smaller of the threshold voltages Vth1 and Vth2 to the next. It is preferable to determine whether or not the received light signal is normal based on the time (P4-P1).
本実施形態の距離測定方法では、受光信号が正常であるか否かの判定を高精度に行うことができ、その高精度な判定結果に応じて測定結果を出力できる。 In the distance measurement method of the present embodiment, it is possible to determine whether or not the received light signal is normal with high accuracy, and it is possible to output the measurement result according to the highly accurate determination result.
この結果、高コスト化を抑制しつつ（例えばＡ／Ｄコンバータのような高価な回路を用いることなく）、受光信号によらず適正な測定結果を出力することが可能である。 As a result, it is possible to output an appropriate measurement result regardless of the received signal while suppressing the cost increase (for example, without using an expensive circuit such as an A / D converter).
また、本実施形態の距離測定方法によれば、受光信号が飽和する場合（受光信号の振幅を求めることができない場合）でも傾き及び時間（Ｐ４−Ｐ１）を求めることができるため、受光信号が正常であるか否かの判定を高精度に行うことができる。 Further, according to the distance measurement method of the present embodiment, the slope and time (P4-P1) can be obtained even when the received light signal is saturated (when the amplitude of the received light signal cannot be obtained), so that the received signal can be obtained. It is possible to determine whether or not it is normal with high accuracy.
また、判定工程では、パルス幅（時間（Ｐ４−Ｐ１）又は該時間（Ｐ４−Ｐ１）を距離に換算した換算値）と傾きが所定の関係にない場合に、受光信号が正常でないと判定することが好ましい。 Further, in the determination step, when the pulse width (time (P4-P1) or the converted value obtained by converting the time (P4-P1) into a distance) and the slope do not have a predetermined relationship, it is determined that the received signal is not normal. Is preferable.
また、判定工程では、距離に関する軸と、電圧／時間に関する軸を互いに直交する２軸とする２次元直交座標系において、パルス幅と傾きで決まる点が傾き−パルス幅曲線（所定の関係を表す曲線）上から外れた所定範囲にある場合に、受光信号が正常でないと判定することが好ましい。 Further, in the determination step, in a two-dimensional Cartesian coordinate system in which the axis related to distance and the axis related to voltage / time are two axes orthogonal to each other, a point determined by the pulse width and the slope is a slope-pulse width curve (represents a predetermined relationship). Curve) It is preferable to determine that the received signal is not normal when it is within a predetermined range off the top.
また、所定範囲は複数あり、判定工程では、パルス幅と傾きで決まる点が複数の所定範囲のいずれかにある場合に受光信号が正常でないと判定することが好ましい。 Further, there are a plurality of predetermined ranges, and in the determination step, it is preferable to determine that the received signal is not normal when the point determined by the pulse width and the inclination is in any of the plurality of predetermined ranges.
また、複数の所定範囲のうち少なくとも２つの所定範囲は一部重複していることが好ましい。 Further, it is preferable that at least two predetermined ranges out of the plurality of predetermined ranges partially overlap.
また、所定範囲は、互いに垂直な２辺がそれぞれ上記２軸に平行な正方形又は長方形であっても良い。 Further, the predetermined range may be a square or a rectangle whose two sides perpendicular to each other are parallel to the two axes.
また、判定工程では、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方のみを横切る場合に、時間（Ｐ４−Ｐ１）に基づいて、受光信号が正常であるか否かを判定すること好ましい。 Further, in the determination step, it is preferable to determine whether or not the received light signal is normal based on the time (P4-P1) when the voltage of the received signal crosses only the smaller of the threshold voltages Vth1 and Vth2.
また、投光工程では光路が異なる複数の光を投光し、光電変換工程では、投光された複数の光のうち物体で反射され受光した少なくとも２つの光に対応する少なくとも２つの電気信号を出力し、距離算出工程では、該少なくとも２つの電気信号に判定工程で正常であると判定された電気信号である第１の電気信号と判定工程で正常でないと判定された電気信号である第２の電気信号が含まれる場合に、少なくとも第１の電気信号に基づく距離の算出を行い、第２の電気信号に対応する光の投光による測定結果として第１の電気信号に基づく距離の算出結果を出力することが好ましい。 Further, in the light projecting step, a plurality of lights having different optical paths are projected, and in the photoelectric conversion step, at least two electric signals corresponding to at least two lights reflected and received by an object among the projected light are emitted. In the output and distance calculation step, the at least two electric signals are the first electric signal which is determined to be normal in the determination step and the second electric signal which is determined to be abnormal in the determination step. When the electric signal of is included, at least the distance is calculated based on the first electric signal, and the calculation result of the distance based on the first electric signal as the measurement result by the projection of the light corresponding to the second electric signal. Is preferable to output.
また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも３つの光であり、該少なくとも３つの光のうち第１及び第２の電気信号に対応する光の光路は隣り合っていることが好ましい。 Further, the plurality of lights are at least three lights in which optical paths are arranged, and it is preferable that the optical paths of the lights corresponding to the first and second electric signals among the at least three lights are adjacent to each other.
また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも３つの光であり、距離算出工程では、該少なくとも３つの光のうち両端の光を含まない少なくとも１つの光が第２の電気信号に対応する光であり、かつ該少なくとも１つの光の一側に隣接する光及び該少なくとも１つの光の他側に隣接する光が第１の電気信号に対応する光である場合に、該少なくとも１つの光の投光による測定結果として、一側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果及び他側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果のうち、該少なくとも１つの光に対応する第２の電気信号に基づく距離の算出結果との差が小さい方を出力することが好ましい。 Further, the plurality of lights are at least three lights in which optical paths are arranged, and in the distance calculation step, at least one light not including the lights at both ends is the light corresponding to the second electric signal. When the light adjacent to one side of the at least one light and the light adjacent to the other side of the at least one light are the lights corresponding to the first electric signal, the at least one light is cast. As the measurement result by light, among the calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light adjacent to one side and the calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light adjacent to the other side. It is preferable to output the one having a smaller difference from the calculation result of the distance based on the second electric signal corresponding to the at least one light.
また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも３つの光であり、距離算出工程では、該少なくとも３つの光のうち両端の光を含まない少なくとも１つの光が第２の電気信号に対応する光であり、かつ該少なくとも１つの光の一側に隣接する光及び少なくとも１つの光の他側に隣接する光が第１の電気信号に対応する光である場合に、該少なくとも１つの光の投光による測定結果として、一側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果及び他側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果のうち小さい方を出力することが好ましい。 Further, the plurality of lights are at least three lights in which optical paths are arranged, and in the distance calculation step, at least one light not including the lights at both ends is the light corresponding to the second electric signal. When the light adjacent to one side of the at least one light and the light adjacent to the other side of the at least one light are the lights corresponding to the first electric signal, the projection of the at least one light is performed. As a result of measurement by, the smaller of the calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light adjacent to one side and the calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light adjacent to the other side. Is preferable to output.
また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも４つの光であり、距離算出工程では、該少なくとも４つの光のうち両端の光を含まない連続する（一連の）少なくとも２つの光が第２の電気信号に対応する光であり、かつ該少なくとも２つの光の一側に隣接する光及び前記少なくとも２つの光の他側に隣接する光が第１の電気信号に対応する光である場合に、該少なくとも２つの光のうち一側に隣接する光よりも他側に隣接する光に近い方の投光による測定結果として他側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果を出力し、該少なくとも２つの光のうち他側に隣接する光よりも一側に隣接する光に近い方の投光による測定結果として一側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果を出力することが好ましい。 Further, the plurality of lights are at least four lights whose optical paths are lined up, and in the distance calculation step, at least two continuous (series) lights not including the lights at both ends of the at least four lights are the second electricity. The light corresponding to the signal, and the light adjacent to one side of the at least two lights and the light adjacent to the other side of the at least two lights is the light corresponding to the first electric signal. Calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light adjacent to the other side as the measurement result by the projection of the light closer to the light adjacent to the other side than the light adjacent to one side of at least two lights. Is output, and as a result of measurement by the projection of the light closer to the light adjacent to one side than the light adjacent to the other side of the at least two lights, the first electric signal corresponding to the light adjacent to one side is obtained. It is preferable to output the calculation result of the based distance.
また、距離算出工程では、上記少なくとも２つの光の数が奇数である場合に、一側に隣接する光と他側に隣接する光の中間の光の投光による測定結果として、一側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果及び他側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果のうち、中間の光に対応する第２の電気信号に基づく距離の算出結果との差が小さい方を出力することが好ましい。 Further, in the distance calculation step, when the number of the at least two lights is an odd number, the measurement result of the light projected between the light adjacent to one side and the light adjacent to the other side is adjacent to one side. Of the calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light and the calculation result of the distance based on the first electric signal corresponding to the light adjacent to the other side, the second electricity corresponding to the intermediate light. It is preferable to output the one having the smaller difference from the calculation result of the distance based on the signal.
また、２つの閾値のうち大きい方の閾値Ｖｔｈ２は、電圧信号がオペアンプ４８において飽和する飽和電圧（例えば１．２Ｖ）よりも該飽和電圧の１０〜３０％だけ小さい値（例えば０．９Ｖ）に設定されることが好ましい。閾値Ｖｔｈ２が飽和電圧から離れ過ぎると閾値Ｖｔｈ２とＶｔｈ１とで算出する傾きの精度が低くなり、閾値Ｖｔｈ２が飽和電圧に近すぎると電圧信号の比較的不安定な高電圧領域（ピークに近い領域）が閾値Ｖｔｈ２を横切ることになり測定精度が低下するおそれがあるからである。
Further, the larger threshold value Vth2 of the two threshold values is set to a value (for example, 0.9V) smaller than the saturation voltage (for example, 1.2V) at which the voltage signal is saturated in the
また、閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の差は、飽和電圧（例えば１．２Ｖ）の４０〜９０％（例えば０．６Ｖ）であることが好ましい。閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の差があまりに小さいと傾きの精度が低くなり、その差を大きくするためにＶｔｈ１を下げるとノイズを検出しやすくなるからである。 Further, the difference between the threshold values Vth1 and Vth2 is preferably 40 to 90% (for example, 0.6V) of the saturation voltage (for example, 1.2V). This is because if the difference between the threshold values Vth1 and Vth2 is too small, the tilt accuracy becomes low, and if Vth1 is lowered in order to increase the difference, noise can be easily detected.
また、物体検出装置１００と、該物体検出装置１００の出力に基づいて、物体情報（物体の有無、物体の位置、物体の移動方向及び物体の移動速度の少なくとも１つ）を求める監視制御装置３００と、を備えるセンシング装置１０００によれば、物体情報を安定して取得することができる。
Further, the
また、センシング装置１０００は移動体に搭載され、監視制御装置３００は物体の位置情報及び移動情報の少なくとも一方に基づいて危険の有無を判断するため、例えば移動体の操縦制御系、速度制御系等に危険回避のための有効な情報を提供することができる。
Further, the
また、センシング装置１０００と、該センシング装置１０００が搭載される移動体と、を備える移動体装置は、衝突安全性に優れる。
なお、上記実施形態の物体検出装置１００の構成は、適宜変更可能である。
Further, the mobile device including the
The configuration of the
上記実施形態で説明した受光信号の立ち上がりの傾きやパルス幅、閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２、オペアンプ４８の飽和電圧等の数値は、一例であり、装置の用途や仕様に応じて、適宜変更可能である。
例えば、二値化回路４４に設定される受光信号を二値化する基準となる閾値は、３つ以上であっても良い。例えば閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２に加えて、Ｖｔｈ１とＶｔｈ２の間に閾値Ｖｔｈ３を含む少なくとも１つの閾値を設定し、受光信号が少なくともＶｔｈ１とＶｔｈ３を横切る場合に、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ３をそれぞれ横切る２点の直線の傾きを用いて物体までの距離を算出したり、受光信号の正常／異常を判定しても良い。
但し、閾値の数を徒に増加するのは得策ではない。その増加した数だけコンパレータを増設する必要があり、コストの増大につながるからである。
Numerical values such as the rising slope of the received light signal, the pulse width, the threshold values Vth1, Vth2, and the saturation voltage of the
For example, the threshold value as a reference for binarizing the received light signal set in the
However, it is not a good idea to increase the number of thresholds. This is because it is necessary to increase the number of comparators by the increased number, which leads to an increase in cost.
また、上記実施形態では、Ｔｍ測距を行うとき、受光信号の立ち上がりが閾値Ｖｔｈ１を横切るタイミングと該受光信号の立ち下がりが閾値Ｖｔｈ１を横切るタイミングの中間のタイミングを用いているが、これに代えて、受光信号の立ち上がりが閾値Ｖｔｈ２を横切るタイミングと該受光信号の立ち下がりが閾値Ｖｔｈ２を横切るタイミングの中間のタイミングを用いても良い。 Further, in the above embodiment, when performing Tm distance measurement, a timing intermediate between the timing at which the rising edge of the received light signal crosses the threshold value Vth1 and the timing at which the falling edge of the received light signal crosses the threshold value Vth1 is used. Therefore, a timing intermediate between the timing at which the rising edge of the received light signal crosses the threshold value Vth2 and the timing at which the falling edge of the received light signal crosses the threshold value Vth2 may be used.
また、信号処理系に、処理回路として、オペアンプに代えて又は加えて、例えばローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等のフィルタを組み込んでも良い。このようなフィルタは、オペアンプが組み込まれる場合はオペアンプと二値化回路との間に接続することが好ましく、オペアンプが組み込まれない場合はＩＶ変換器と二値化回路との間に接続することが好ましい。 Further, in the signal processing system, as a processing circuit, a filter such as a low-pass filter or a high-pass filter may be incorporated in place of or in addition to the operational amplifier. Such a filter is preferably connected between the operational amplifier and the binarization circuit when the operational amplifier is incorporated, and is connected between the IV converter and the binarization circuit when the operational amplifier is not incorporated. Is preferable.
また、投光系１０は、偏向器を用いる走査型であるが、偏向器を用いない非走査型であっても良い。すなわち、投光系は、少なくとも光源を有していれば良く、投光範囲の調整のためのレンズを光源の後段に有していても良い。
The light projecting
また、上記実施形態では、光源として、単一のＬＤ１１（端面発光レーザ）を用いているが、これに限られない。
例えば、複数のＬＤ１１が１次元又は２次元に配列されたＬＤ１１アレイ、ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）、ＶＣＳＥＬが１次元又は２次元に配列されたＶＣＳＥＬアレイ、半導体レーザ以外のレーザ、レーザ以外の光源などを用いても良い。複数のＬＤ１１が１次元配列されたＬＤ１１アレイとしては、複数のＬＤ１１が積層されたスタック型のＬＤ１１アレイや複数のＬＤ１１が横に並べられたＬＤ１１アレイが挙げられる。例えば、半導体レーザとして、ＬＤ１１をＶＣＳＥＬに代えれば、アレイ内の発光点の数をより多く設定することができる。
Further, in the above embodiment, a single LD11 (end face emitting laser) is used as the light source, but the present invention is not limited to this.
For example, an LD11 array in which a plurality of LD11s are arranged in one or two dimensions, a VCSEL (surface emitting laser), a VCSEL array in which VCSELs are arranged in one or two dimensions, a laser other than a semiconductor laser, a light source other than a laser, etc. May be used. Examples of the LD11 array in which a plurality of LD11s are arranged one-dimensionally include a stack type LD11 array in which a plurality of LD11s are stacked and an LD11 array in which a plurality of LD11s are arranged side by side. For example, if LD11 is replaced with VCSEL as a semiconductor laser, a larger number of light emitting points in the array can be set.
また、投光光学系は、カップリングレンズを有していなくても良いし、他のレンズを有していても良い。 Further, the projectile optical system may not have a coupling lens or may have another lens.
また、投光光学系、受光光学系は、反射ミラーを有していなくても良い。すなわち、ＬＤ１１からの光を、光路を折り返さずに回転ミラーに入射させても良い。 Further, the light projecting optical system and the light receiving optical system do not have to have a reflection mirror. That is, the light from the LD 11 may be incident on the rotating mirror without turning back the optical path.
また、受光光学系は、受光レンズを有していなくも良いし、他の光学素子（例えば集光ミラー）を有していても良い。 Further, the light receiving optical system may not have a light receiving lens, or may have another optical element (for example, a condensing mirror).
また、偏向器として、回転ミラーに代えて、例えば、ポリゴンミラー（回転多面鏡）、ガルバノミラー、ＭＥＭＳミラー等の他のミラーを用いても良い。 Further, as the deflector, for example, another mirror such as a polygon mirror (rotating polymorphic mirror), a galvano mirror, or a MEMS mirror may be used instead of the rotating mirror.
また、同期系は、同期レンズを有していなくも良いし、他の光学素子（例えば集光ミラー）を有していても良い。 Further, the synchronous system may not have a synchronous lens, or may have another optical element (for example, a condensing mirror).
また、上記実施形態では、物体検出装置が搭載される移動体として車両を例にとって説明したが、該移動体は、例えば航空機、船舶、ロボット等であっても良い。 Further, in the above embodiment, the vehicle has been described as an example of a moving body on which the object detection device is mounted, but the moving body may be, for example, an aircraft, a ship, a robot, or the like.
また、以上の説明で用いた具体的な数値、形状などは、一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なことは言うまでもない。 Further, it goes without saying that the specific numerical values and shapes used in the above description are examples and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
以上の説明から明らかなように、上記実施形態の物体検出装置１００、センシング装置１０００、移動体装置、距離測定方法、測距処理１〜８、測距データ取得処理１〜６は、物体までの距離を測定する所謂Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ（ＴＯＦ）法を用いた技術であり、移動体におけるセンシングの他、モーションキャプチャ技術、測距計、３次元形状計測技術などの産業分野などで幅広く用いることができる。すなわち、本発明の物体検出装置は、必ずしも移動体に搭載されなくても良い。
As is clear from the above description, the
以下に、発明者らが上記実施形態を発案するに至った思考プロセスを説明する。
従来、投光部と光検出部と信号処理部を含み、投光部からの投光ビームを測定対象物へ照射して、該測定対象物からの反射光を光検出部で受光し、投光部の投光タイミングから光検出部の受光タイミングまでの時間、位相遅れを光検出部からの信号を信号処理部で信号処理して検出することで、測定対象物までの往復の距離を測定するＴｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ（ＴＯＦ）法を用いた測距装置が、車両などのセンシングやモーションキャプチャ技術、測距計などの産業分野などで広く用いられている。
The thinking process that led to the invention of the above embodiment by the inventors will be described below.
Conventionally, a light projecting unit, a photodetector unit, and a signal processing unit are included, a light projecting beam from the light projecting unit is irradiated to a measurement object, and the reflected light from the measurement object is received by the light detection unit and projected. The time from the light projection timing of the light unit to the light reception timing of the photodetector, and the phase delay are detected by processing the signal from the photodetector by the signal processing unit to measure the round-trip distance to the object to be measured. A range measuring device using the Phase of Light (TOF) method is widely used in industrial fields such as sensing of vehicles, motion capture technology, and range measuring meters.
その一例として航空機や鉄道、車載など広く使用されているレーザレーダがある。レーザレーダとしては様々なものが知られているが、例えば特開２００４−１８４３３３号公報に開示されているように、光源から射出されたレーザ光を回転ミラーで走査し、物体で反射された光を、再度回転ミラーを介して光検出部で検出し、光検出部からの信号（受光信号）を信号処理部で処理することで、所望の範囲の物体の有無やその物体までの距離を検出できる走査型レーザレーダがある。 One example is laser radar, which is widely used in aircraft, railways, and vehicles. Various types of laser radars are known. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-184333, laser light emitted from a light source is scanned by a rotating mirror, and the light reflected by an object is scanned. Is detected again by the light detection unit via the rotating mirror, and the signal (light receiving signal) from the light detection unit is processed by the signal processing unit to detect the presence or absence of an object in a desired range and the distance to the object. There is a scanning laser radar that can be used.
レーザレーダでの測距において、例えばレーザ光が照射された物体からの反射光を受光した光検出部からの信号が閾値を横切るタイミングを検出してＴｒ測距やＴｍ測距を行う場合に、例えば２ピークコメットが発生した異常な受光信号に基づいて測距（距離演算）を行うと測距誤差が発生する。 In distance measurement with a laser radar, for example, when Tr distance measurement or Tm distance measurement is performed by detecting the timing at which a signal from a photodetector that receives reflected light from an object irradiated with laser light crosses a threshold value. For example, if distance measurement (distance calculation) is performed based on an abnormal light receiving signal in which a two-peak comet is generated, a distance measurement error occurs.
そこで、特許文献１では、このような測距誤差の発生を回避するために、Ａ／Ｄコンバータを信号処理部に組み込んで微分計算処理によって光検出部からの信号（受光信号）のピーク位置を求め、該ピーク位置を用いて距離を算出している。しかし、Ａ／Ｄコンバータを用いた回路は、高価であり、例えば量産を前提する車両などの移動体の測距装置に組み込むには不向きである。
Therefore, in
すなわち、特許文献１では、高コスト化を抑制しつつ、光検出部から出力された電気信号によらず適正な測定結果を出力することを可能とすることに関して改善の余地があった。
That is, in
そこで、発明者らは、高コスト化を抑制しつつ、光検出系から出力された電気信号によらず適正な測定結果を出力することを可能とすべく、上記実施形態を発案した。 Therefore, the inventors have devised the above embodiment in order to make it possible to output an appropriate measurement result regardless of the electric signal output from the photodetection system while suppressing the cost increase.
１０…投光系、１１…ＬＤ（光源）、２６…回転ミラー（投光系の一部）、４０…光検出系、４１…信号処理系、４２…時間計測用ＰＤ（光検出系の一部）、４３…ＩＶ変換器（光検出系の一部）、４４…二値化回路（信号処理系の一部）、４５…時間計測部（演算系の一部）、４６…測定制御部（演算系の一部）、４９…信号判定回路（判定系）、１００…物体検出装置。 10 ... Light projection system, 11 ... LD (light source), 26 ... Rotating mirror (part of light projection system), 40 ... Light detection system, 41 ... Signal processing system, 42 ... PD for time measurement (one of the light detection systems) Part), 43 ... IV converter (part of optical detection system), 44 ... binarization circuit (part of signal processing system), 45 ... time measurement unit (part of arithmetic system), 46 ... measurement control unit (Part of the arithmetic system), 49 ... Signal judgment circuit (judgment system), 100 ... Object detection device.
Claims (16)
前記投光系から投光され物体で反射された光を受光し、その受光量に応じた電気信号を出力する光検出系と、
前記発光信号及び前記光検出系から出力された前記電気信号に基づいて前記物体までの距離を求める演算系と、を備え、
前記電気信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を横切る場合に、前記電圧が前記閾値電圧Ｖｔｈ１を最初に横切る点と前記電圧が前記閾値電圧Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きと、前記電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間に基づいて、前記電気信号が正常であるか否かを判定することを特徴とする距離測定装置。 A floodlight system that includes a light source that emits light based on the light emission signal,
A photodetection system that receives light that is projected from the light projection system and is reflected by an object, and outputs an electric signal according to the amount of the received light.
It is provided with an arithmetic system for obtaining a distance to the object based on the light emission signal and the electric signal output from the light detection system.
When the voltage of the electric signal crosses the threshold voltages Vth1 and Vth2, the slope of a straight line passing through the point where the voltage first crosses the threshold voltage Vth1 and the point where the voltage first crosses the threshold voltage Vth2, and the voltage. A distance measuring device for determining whether or not the electric signal is normal based on the time from the first crossing of the smaller threshold voltages Vth1 and Vth2 to the next crossing.
前記演算系は、前記第１の電気信号が正常であると判定され、前記第２の電気信号が正常でないと判定される場合に、前記第１の電気信号に基づき第１の距離を求め、前記第２の光の投光による測定結果として前記第１の距離を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の距離測定装置。 The light projection system projects a first light and a second light whose projection positions are adjacent to each other, and the light detection system is a first light in which the first light is reflected by the object. The reflected light and the second reflected light receive the second reflected light reflected by the object, and the first reflected light and the first electric signal corresponding to the second reflected light are received. Outputs the second electrical signal and
When it is determined that the first electric signal is normal and the second electric signal is not normal, the arithmetic system obtains a first distance based on the first electric signal. The distance measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the first distance is output as a measurement result by projecting the second light.
前記光検出系は、前記投光された複数の光のそれぞれが前記物体で反射された複数の反射光を受光し、該複数の反射光のそれぞれに対応する複数の電気信号を出力し、
前記演算系は、前記複数の電気信号のそれぞれに対応する複数の距離を求め、
前記投光された複数の光のうち、一端部側から他端部に向かってｍ番目（ただし、ｍは整数）の光に対応するｍ番目の電気信号に基づく距離をｍ番目の距離と定義し、前記ｍ番目の光から他端部に向かってｎ番目（ただし、ｎは整数）の光をｍ＋ｎ番目の光と定義し、該ｍ＋ｎ番目の光に対応するｍ＋ｎ番目の電気信号に基づく距離をｍ＋ｎ番目の距離と定義すると、
前記演算系は、前記ｍ番目の電気信号とｍ＋２ｎ＋１番目の電気信号とが正常であると判定され、ｍ＋１番目の電気信号からｍ＋２ｎ番目の電気信号までが正常でないと判定される場合に、
前記ｍ番目の光の投光による測定結果として前記ｍ番目の距離を出力し、
前記ｍ＋２ｎ＋１番目の光の投光による測定結果として前記ｍ＋２ｎ＋１番目の電気信号に基づくｍ＋２ｎ＋１番目の距離を出力し、
ｍ＋１番目の光からｍ＋ｎ番目の光までの投光による測定結果として前記ｍ番目の距離を出力し、
ｍ＋ｎ＋１番目の光から前記ｍ＋２ｎ番目の光までの投光による測定結果として前記ｍ＋２ｎ＋１番目の距離を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の距離測定装置。 In the light projecting system, a plurality of lights whose light projecting positions are adjacent from one end to the other end are projected.
In the light detection system, each of the plurality of projected lights receives a plurality of reflected lights reflected by the object, and outputs a plurality of electric signals corresponding to each of the plurality of reflected lights.
The arithmetic system obtains a plurality of distances corresponding to each of the plurality of electric signals, and obtains a plurality of distances.
Of the plurality of projected lights, the distance based on the m-th electric signal corresponding to the m-th (where m is an integer) light from one end side to the other end is defined as the m-th distance. Then, the nth light (where n is an integer) from the mth light toward the other end is defined as the m + nth light, and the distance based on the m + nth electric signal corresponding to the m + nth light. Is defined as the m + nth distance,
The arithmetic system determines that the m-th electric signal and the m + 2n + 1-th electric signal are normal, and determines that the m + 1-th electric signal to the m + 2n-th electric signal are not normal.
The m-th distance is output as a measurement result by the projection of the m-th light.
As a measurement result by projecting the m + 2n + 1st light, the m + 2n + 1th distance based on the m + 2n + 1th electric signal is output.
The m-th distance is output as a measurement result by projecting light from the m + 1-th light to the m + n-th light.
The distance measuring apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the m + 2n + 1st distance is output as a measurement result by projecting light from the m + n + 1st light to the m + 2nth light.
前記光検出系は、前記投光された複数の光のそれぞれが前記物体で反射された複数の反射光を受光し、該複数の反射光のそれぞれに対応する複数の電気信号を出力し、
前記演算系は、前記複数の電気信号のそれぞれに対応する複数の距離を求め、
前記投光された複数の光のうち、一端部側から他端部に向かってｍ番目（ただし、ｍは整数）の光に対応するｍ番目の電気信号に基づく距離をｍ番目の距離と定義し、前記ｍ番目の光から他端部に向かってｎ番目（ただし、ｎは整数）の光をｍ＋ｎ番目の光と定義し、該ｍ＋ｎ番目の光に対応するｍ＋ｎ番目の電気信号に基づく距離をｍ＋ｎ番目の距離と定義すると、
前記演算系は、前記ｍ番目の電気信号と前記ｍ＋２ｎ＋２番目の電気信号とが正常であると判定され、ｍ＋１番目の電気信号からｍ＋２ｎ＋１番目の電気信号までが正常でないと判定される場合に、
前記ｍ番目の光の投光による測定結果として前記ｍ番目の距離を出力し、
前記ｍ＋２ｎ＋２番目の光の投光による測定結果として前記ｍ＋２ｎ＋２番目の電気信号に基づくｍ＋２ｎ＋２番目の距離を出力し、
ｍ＋１番目の光からｍ＋ｎ番目の光までの投光による測定結果として前記ｍ番目の距離を出力し、
ｍ＋ｎ＋２番目の光から前記ｍ＋２ｎ＋１番目の光までの投光による測定結果として前記ｍ＋２ｎ＋２番目の距離を出力し、
ｍ＋ｎ＋１番目の光までの投光による測定結果として、前記ｍ番目の距離と前記ｍ＋２ｎ＋２番目の距離のうち、ｍ＋ｎ＋１番目の電気信号に基づくｍ＋ｎ＋１番目の距離との差が小さい方を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の距離測定装置。 The light projecting system projects a plurality of lights whose projected positions are adjacent from one end to the other end.
In the photodetection system, each of the plurality of projected lights receives a plurality of reflected lights reflected by the object, and outputs a plurality of electric signals corresponding to each of the plurality of reflected lights.
The arithmetic system obtains a plurality of distances corresponding to each of the plurality of electric signals, and obtains a plurality of distances.
Of the plurality of projected lights, the distance based on the m-th electric signal corresponding to the m-th (where m is an integer) light from one end side to the other end is defined as the m-th distance. Then, the nth light (where n is an integer) from the mth light toward the other end is defined as the m + nth light, and the distance based on the m + nth electric signal corresponding to the m + nth light. Is defined as the m + nth distance,
The arithmetic system determines that the m-th electric signal and the m + 2n + 2nd electric signal are normal, and when it is determined that the m + 1th electric signal to the m + 2n + 1th electric signal are not normal,
The m-th distance is output as a measurement result by the projection of the m-th light.
As a measurement result by projecting the m + 2n + 2nd light, the m + 2n + 2nd distance based on the m + 2n + 2nd electric signal is output.
The m-th distance is output as a measurement result by projecting light from the m + 1-th light to the m + n-th light.
The m + 2n + 2nd distance is output as the measurement result by the projection from the m + n + 2nd light to the m + 2n + 1st light.
As a measurement result by projecting light up to the m + n + 1th light, it is characterized in that the smaller difference between the mth distance and the m + 2n + 2nd distance between the m + n + 1th electric signal based on the m + n + 1th electric signal is output. The distance measuring device according to any one of claims 1 to 6.
前記光検出系は、前記投光された複数の光のそれぞれが前記物体で反射された複数の反射光を受光し、該複数の反射光のそれぞれに対応する複数の電気信号を出力し、
前記演算系は、前記複数の電気信号のそれぞれに対応する複数の距離を求め、
前記投光された複数の光のうち、一端部側から他端部に向かってｍ番目（ただし、ｍは整数）の光に対応するｍ番目の電気信号に基づく距離をｍ番目の距離と定義し、前記ｍ番目の光から他端部に向かってｎ番目（ただし、ｎは整数）の光をｍ＋ｎ番目の光と定義し、該ｍ＋ｎ番目の光に対応するｍ＋ｎ番目の電気信号に基づく距離をｍ＋ｎ番目の距離と定義すると、
前記演算系は、前記ｍ番目の電気信号と前記ｍ＋２ｎ＋２番目の電気信号とが正常であると判定され、ｍ＋１番目の電気信号からｍ＋２ｎ＋１番目の電気信号までが正常でないと判定される場合に、
前記ｍ番目の光の投光による測定結果として前記ｍ番目の距離を出力し、
前記ｍ＋２ｎ＋２番目の光の投光による測定結果として前記ｍ＋２ｎ＋２番目の電気信号に基づくｍ＋２ｎ＋２番目の距離を出力し、
ｍ＋１番目の光からｍ＋ｎ番目の光までの投光による測定結果として前記ｍ番目の距離を出力し、
ｍ＋ｎ＋２番目の光から前記ｍ＋２ｎ＋１番目の光までの投光による測定結果として前記ｍ＋２ｎ＋２番目の距離を出力し、
ｍ＋ｎ＋１番目の光までの投光による測定結果として、前記ｍ番目の距離と前記ｍ＋２ｎ＋２番目の距離のうち、小さい方の距離を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の距離測定装置。 The light projecting system projects a plurality of lights whose projected positions are adjacent from one end to the other end.
In the photodetection system, each of the plurality of projected lights receives a plurality of reflected lights reflected by the object, and outputs a plurality of electric signals corresponding to each of the plurality of reflected lights.
The arithmetic system obtains a plurality of distances corresponding to each of the plurality of electric signals, and obtains a plurality of distances.
Of the plurality of projected lights, the distance based on the m-th electric signal corresponding to the m-th (where m is an integer) light from one end side to the other end is defined as the m-th distance. Then, the nth light (where n is an integer) from the mth light toward the other end is defined as the m + nth light, and the distance based on the m + nth electric signal corresponding to the m + nth light. Is defined as the m + nth distance,
The arithmetic system determines that the m-th electric signal and the m + 2n + 2nd electric signal are normal, and when it is determined that the m + 1th electric signal to the m + 2n + 1th electric signal are not normal,
The m-th distance is output as a measurement result by the projection of the m-th light.
As a measurement result by projecting the m + 2n + 2nd light, the m + 2n + 2nd distance based on the m + 2n + 2nd electric signal is output.
The m-th distance is output as a measurement result by projecting light from the m + 1-th light to the m + n-th light.
The m + 2n + 2nd distance is output as the measurement result by the projection from the m + n + 2nd light to the m + 2n + 1st light.
The item according to any one of claims 1 to 6, wherein the smaller of the m-th distance and the m + 2n + second distance is output as a measurement result by projecting light up to the m + n + 1th light. The distance measuring device described.
前記距離測定装置が搭載される移動体と、を備える移動体装置。 The distance measuring device according to any one of claims 1 to 10, and the distance measuring device.
A mobile device including a mobile body on which the distance measuring device is mounted.
前記投光工程で投光され物体で反射された光を受光及び光電変換して電気信号を出力する光電変換工程と、
前記投光工程での投光タイミング及び前記光電変換工程で出力された前記電気信号に基づいて前記物体までの距離を算出する距離算出工程と、
前記電気信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を横切る場合に、前記電圧が前記閾値電圧Ｖｔｈ１を最初に横切る点と前記電圧が前記閾値電圧Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きと、前記電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間とに基づいて、前記電気信号が正常であるか否かを判定する判定工程と、を含む距離測定方法。 The flooding process and the flooding process
A photoelectric conversion step of receiving and photoelectrically converting the light projected in the light projecting process and reflected by an object to output an electric signal, and a photoelectric conversion step of outputting an electric signal.
A distance calculation step of calculating the distance to the object based on the light projection timing in the light projection step and the electric signal output in the photoelectric conversion step.
When the voltage of the electric signal crosses the threshold voltages Vth1 and Vth2, the slope of a straight line passing through the point where the voltage first crosses the threshold voltage Vth1 and the point where the voltage first crosses the threshold voltage Vth2, and the voltage. A distance measuring method including a determination step of determining whether or not the electric signal is normal based on the time from the first crossing of the smaller threshold voltages Vth1 and Vth2 to the next crossing.
前記投光工程で投光され物体で反射された光を受光及び光電変換して電気信号を出力する光電変換工程と、
前記電気信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を横切る場合に、前記電圧が前記閾値電圧Ｖｔｈ１を最初に横切る点と前記電圧が前記閾値電圧Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きと、前記電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間とに基づいて、前記電気信号が正常であるか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程での判定結果が肯定的である場合に、前記投光工程での投光タイミング及び前記光電変換工程で出力された前記電気信号に基づいて、前記物体までの距離を算出する距離算出工程と、を含むことを特徴とする距離測定方法。 The flooding process and the flooding process
A photoelectric conversion step of receiving and photoelectrically converting the light projected in the light projecting process and reflected by an object to output an electric signal, and a photoelectric conversion step of outputting an electric signal.
When the voltage of the electric signal crosses the threshold voltages Vth1 and Vth2, the slope of a straight line passing through the point where the voltage first crosses the threshold voltage Vth1 and the point where the voltage first crosses the threshold voltage Vth2 and the voltage. Based on the time from the first crossing of the smaller threshold voltages Vth1 and Vth2 to the next crossing, a determination step of determining whether or not the electric signal is normal, and a determination step of determining whether or not the electric signal is normal.
When the determination result in the determination step is positive, the distance calculation to calculate the distance to the object based on the projection timing in the projection step and the electric signal output in the photoelectric conversion step. A distance measuring method comprising a process.
前記判定工程では、前記電気信号の前記電圧の前記時間又は前記換算値と前記傾きとに基づいてプロットした点が前記複数の所定範囲のいずれかにある場合に前記電気信号が正常でないと判定することを特徴とする請求項１４に記載の距離測定方法。 There are a plurality of the predetermined ranges based on the relationship between the magnitude of the time or the conversion value and the magnitude of the slope.
In the determination step, it is determined that the electric signal is not normal when the points plotted based on the time or the converted value and the slope of the voltage of the electric signal are in any of the plurality of predetermined ranges. The distance measuring method according to claim 14, wherein the distance is measured.
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