JP6969504B2 - 測距装置 - Google Patents

Description

本開示は、測距用の光を出射してから、出射した光が物体に当たって反射してくるまでの時間を計測することで、物体までの距離を測定する測距装置に関する。

この種の測距装置には、物体から反射してきた光を検出するために光検出器が備えられている。また、光検出器としては、特許文献１に記載のように、アバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤ）をガイガーモードで動作させて光検出を行うように構成されたものが知られている。

ガイガーモードで動作するＡＰＤは、ＳＰＡＤと呼ばれ、逆バイアス電圧としてブレイクダウン電圧よりも高い電圧を印加することにより動作する。なお、ＳＰＡＤは、「Single Photon Avalanche Diode 」の略である。

ＳＰＡＤは、フォトンが入射して応答するとブレイクダウンするため、ＳＰＡＤを備えた光検出器には、応答後にＳＰＡＤをリチャージするためのクエンチ抵抗が設けられている。

クエンチ抵抗は、抵抗体若しくはＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子にて構成され、ＳＰＡＤがブレイクダウンすることで流れる電流により検出信号を出力し、その電流により生じる電圧降下によって、ＳＰＡＤの応答を停止させて、ＳＰＡＤに電荷をリチャージさせる。

また、ＳＰＡＤは、上記のようにリチャージされて光検出が可能になると、結晶欠陥等にトラップされたキャリアにより、光の入射に依らない疑似応答を生じることがあるため、応答後、一定の不感時間（以下、デッドタイム）、を設定する必要がある。

しかし、この種の光検出器を測距装置に利用する場合、デッドタイムは、距離測定の応答性の低下の原因となり、車載システムに影響を与えることがある。
そこで、特許文献２に記載のように、測距装置には、ＳＰＡＤにて構成される複数の光検出器を設け、測距時には、所定時間毎に、光を検出した光検出器の数を計数して、その数が所定の閾値以上であるときに、反射光が入射したと判断することが提案されている。

特開２０１７−７５９０６号公報 特許第５６４４２９４号公報

上記提案の測距装置において、複数の光検出器がランダムに応答する場合には、所定時間内に同時に応答する光検出器の数は少ないことから、同時に応答した光検出器の数が閾値以上であるか否かを判断することで、物体からの反射光の入射を検出できる。

しかし、例えば、光が入射している状態で、イネーブル信号等によって複数の光検出器が同時に応答可能になると、複数の光検出器が同時に応答することになる。また、距離測定のために出射した光がクラッタとして光検出器に入射した場合にも、複数の光検出器が同時に応答することがある。

そして、このように複数の光検出器が同時に応答すると、デッドタイム期間中は応答できないため、デッドタイム後に再び複数の光検出器が同時に応答可能になり、応答する光検出器の数が増加する。

従って、この場合、応答する光検出器の数は、リチャージに要する時間を１周期として周期的に変動することになる。そして、この変動期間中、応答できる光検出器と応答できない光検出器とが混在してくるため、次に同時に応答する光検出器の数が減り、最終的には変動が収束する。

このため、光検出器起動時の外乱光やクラッタによって、同時に応答する光検出器の数が変動して、複数の光検出器による光の検出感度が不均一になっても、最終的には、同時に応答する光検出器の数が閾値以下に収束し、検出感度が安定する。

そして、同時に応答する光検出器の数が閾値以下に収束すれば、物体からの反射光が入射することにより、応答する光検出器の数が増加するため、光を出射してから反射光が入射するまでの時間を計測することで、距離測定を実施できる。

しかし、クラッタによる検出感度の不均一と、外乱光による検出感度の不均一とが同時に発生する条件下では、測距用の光を出射してから検出感度が安定するまでの時間が長くなり、測距装置の近傍に位置する物体までの距離を測定できなくなることがある。

本開示の一局面は、ＳＰＡＤにて構成される複数の光検出器を備えた測距装置において、測距開始後、外乱光とクラッタとにより、複数の光検出器による光の検出感度が不均一になる期間が長くなるのを抑制することが望ましい。

本開示の一局面の測距装置は、測距用の光を出射するよう構成された照射部（１０）と、複数の光検出器（２）と、時間計測部（１４）と、タイミング制御部（１６）と、タイミング指示部（２０）と、を備える。

複数の光検出器は、それぞれ、ガイガーモードで動作可能なアバランシェフォトダイオードであるＳＰＡＤ（４）を備え、照射部から出射され、物体に当たって反射してきた反射光を、ＳＰＡＤにて検出するよう構成されている。
また、時間計測部は、照射部が測距用の光を出射してから、複数の光検出器のうちの所定数以上の光検出器にて光が検出されるまでの時間を計測するよう構成されている。

また、タイミング制御部は、外部からの測距指令に従い、照射部から光を出射させると共に、複数の光検出器を構成する各ＳＰＡＤをガイガーモードで動作させて、時間計測部による時間測定を実施させるように構成されている。

従って、タイミング制御部は、時間計測部に対し、照射部が測距用の光を出射してから、その光が、物体に当たって反射し、所定数以上の光検出器にて検出されるまでの時間を計測させることで、物体までの距離を測定させることができる。

ところで、タイミング制御部が照射部から光を出射させた際には、その光が測距装置から周囲に放射されるまでの間に、一部の光が測距装置内部で反射して、クラッタとして複数の光検出器に入射し、各光検出器が同時に応答することがある。

また、タイミング制御部が、複数の光検出器のＳＰＡＤをガイガーモードで動作させると、各ＳＰＡＤは光を検出可能になるので、その動作開始時に、周囲の外乱光の強度が高い場合には、複数の光検出器が外乱光によって同時に応答することがある。

このため、タイミング制御部が照射部から測距用の光を出射させて、時間計測部による測距動作を開始させた際には、複数の光検出器がクラッタ若しくは外乱光により同時に応答して、複数の光検出器による光の検出感度が不均一になることがある。

そして、特に、クラッタによる検出感度の不均一と、外乱光による検出感度の不均一とが同時に発生した場合には、複数の光検出器による光の検出感度が安定するのに要する時間が長くなり、近距離での距離測定を正常に実施できなくなることがある。

これに対し、タイミング指示部は、タイミング制御部が測距指令に従い照射部から光を出射させる出射タイミング（Ｔd_trg ）、及び、各ＳＰＡＤをガイガーモードで動作させる動作開始タイミング（Ｔd_en ）、をそれぞれ設定するよう構成されている。

従って、本開示の測距装置によれば、タイミング指示部により、照射部からの出射タイミングと、複数の光検出器の動作開始タイミングとを調整できるようになる。よって、照射部が測距用の光を出射してから、複数の光検出器による光の検出感度が不均一となる期間を短くし、近距離での測距精度が低下するのを抑制できる。

なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

第１実施形態の測距装置全体の構成を表すブロック図である。 光検出器の構成を表す回路図である。 外乱光が強い場合の発光トリガ及びＳＰＡＤイネーブル信号の出力タイミングの設定例を表すタイムチャートである。 外乱光が弱い場合の発光トリガ及びＳＰＡＤイネーブル信号の出力タイミングの設定例を表すタイムチャートである。 外乱光が強い場合に出力タイミングを設定する際の変形例を表すタイムチャートである。 外乱光が弱い場合に出力タイミングを設定する際の変形例を表すタイムチャートである。 クラッタが発生しない場合の発光トリガ及びＳＰＡＤイネーブル信号の出力タイミングの設定例を表すタイムチャートである。 第２実施形態の測距装置全体の構成を表すブロック図である。 第２実施形態のタイミング指示部にて実行されるタイミング設定処理を表すフローチャートである。 図９のタイミング設定処理による発光トリガ及びＳＰＡＤイネーブル信号の出力タイミングの設定手順を説明するタイムチャートである。 第３実施形態の測距装置全体の構成を表すブロック図である。 第３実施形態のタイミング指示部にて実行されるタイミング設定処理を表すフローチャートである。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
本実施形態の測距装置は、例えば、車両に搭載されて、車両周囲の障害物までの距離を測定するためのものであり、図１に示すように、照射部１０と、複数の光検出器２を備えた検出部１２と、時間計測部１４と、タイミング制御部１６とを備える。

照射部１０は、車両外部に向けて測距用の光を出射するためのものであり、発光素子として、例えば、レーザ光を発生する発光ダイオードを備える。そして、照射部１０は、タイミング制御部１６から入力される発光トリガにより発光ダイオードを発光させ、レンズ等の所定の光学系を介して、所定方向に、測距用の光であるレーザービームを出射する。

検出部１２は、照射部１０から出射され、物体に当たって反射してきた光を検出するためのものであり、複数の光検出器２を縦・横方向に格子状に配置することにより、所謂受光アレイとして構成されている。

図２に示すように、複数の光検出器２は、それぞれ、ＳＰＡＤ４と、クエンチ抵抗６と、パルス出力部８とを備える。
ＳＰＡＤ４は、ガイガーモードで動作可能なＡＰＤであり、クエンチ抵抗６は、ＳＰＡＤ４への通電経路に直列接続されている。

クエンチ抵抗６は、ＳＰＡＤ４にフォトンが入射して、ＳＰＡＤ４がブレイクダウンしたときに、ＳＰＡＤ４に流れる電流により、電圧降下を発生して、ＳＰＡＤ４のガイガー放電を停止させるものであり、本実施形態では、ＭＯＳＦＥＴにて構成されている。

このため、本実施形態では、クエンチ抵抗６を構成するＭＯＳＦＥＴに所定のゲート電圧を印加することでＭＯＳＦＥＴをオンさせ、そのオン抵抗により、ＳＰＡＤ４に逆バイアス電圧Ｖ_ＳＰＡＤを印加する。

また、ゲート電圧の印加を停止して、ＭＯＳＦＥＴをオフさせることで、ＳＰＡＤ４への通電経路を遮断し、ＳＰＡＤ４の動作を停止させることができる。
なお、ＭＯＳＦＥＴのゲートには、タイミング制御部１６から検出部１２に入力されるイネーブル信号Ｖenが印加され、イネーブル信号Ｖenがハイレベルになると、ＭＯＳＦＥＴがオン状態なって、ＳＰＡＤ４がフォトンの入射に応答可能な状態となる。

また、クエンチ抵抗６とのＳＰＡＤ４との間の接続点は、パルス出力部８に接続されている。パルス出力部８は、ＳＰＡＤ４がフォトンの入射によってブレイクダウンしたことを、接続点の電位から検出するためのものであり、ＳＰＡＤ４がブレイクダウンして接続点の電位が変化すると、検出信号Ｖｏとして、一定パルス幅のデジタルパルスを出力する。

なお、光検出器２において、ＳＰＡＤ４は、図２Ａに示すように、カソードが、正の電源ラインに接続され、アノードが、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴにて構成されたクエンチ抵抗６を介して、グラウンドラインに接地されていてもよい。

また、図２Ｂに示すように、ＳＰＡＤ４のカソードがｐチャネルＭＯＳＦＥＴにて構成されたクエンチ抵抗６に接続され、これらの直列回路の両端のうち、クエンチ抵抗６側が正電位となり、ＳＰＡＤ４側が負電位となるように、直流電圧が印加されていてもよい。

そして、図２Ａ、図２Ｂに示すいずれの光検出器２においても、クエンチ抵抗６を構成するＭＯＳＦＥＴにイネーブル信号Ｖen(A)又はＶen(B)を入力することで、ＳＰＡＤ４に逆バイアス電圧Ｖ_ＳＰＡＤを印加して、光検出器２を応答可能状態とすることができる。

次に、時間計測部１４は、照射部１０が測距用の光を出射してから、その光が検出部１２にて検出されるまでの時間を計測し、その計測結果を、自車両から周囲の物体までの距離を表す情報として、車両の走行支援を行う車載装置に出力する。

また、時間計測部１４は、検出部１２を構成する複数の光検出器２のうち、所定数以上の光検出器２にて測距用の光が検出されたときに、検出部１２に物体からの反射光が入射したと判断する。

このため、検出部１２と時間計測部１４との間には、検出部１２を構成する光検出器２から略同時に出力される検出信号Ｖｏの数を加算し、その加算結果が予め設定された閾値以上であるか否かを判断する、出力判定部１８が設けられている。

そして、時間計測部１４は、出力判定部１８からの出力に基づき、検出部１２に物体からの反射光が入射したと判断して、照射部１０が測距用の光を出射してからの経過時間を、車両周囲の物体までの距離を表す情報として出力する。

次に、タイミング制御部１６は、測距指令となる発光プレトリガが外部から入力されると、照射部１０から光を出射させると共に、検出部１２にイネーブル信号Ｖenを出力することで、時間計測部１４による距離測定を開始させる。

図３〜図７に例示するように、タイミング制御部１６は、外部から発光プレトリガが入力されると、その後、予め設定された発光待機時間Ｔd_trg が経過した時点で、照射部１０に発光トリガを出力して、照射部１０を発光させる。

また、タイミング制御部１６は、外部から発光プレトリガが入力されると、その後、予め設定された検出待機時間Ｔd_enが経過した時点で、検出部１２にイネーブル信号Ｖenを出力することで、複数の光検出器２の光検出動作を開始させる。

ところで、照射部１０の出射タイミング及び複数の光検出器２の動作開始タイミングが一定であると、車両に対する測距装置の設置状態や車両周囲の環境状態によって、照射部１０から光を出射させてから距離測定可能となるまでの時間が長くなることがある。

そこで、本実施形態の測距装置においては、タイミング制御部１６が、発光プレトリガが入力されてから発光トリガ及びイネーブル信号Ｖenを出力するまでの待機時間Ｔd_trg 及びＴd_enを、それぞれ、設定変更可能に構成されている。

また、本実施形態の測距装置には、タイミング制御部１６における待機時間Ｔd_trg 及びＴd_enを、手動操作若しくは設定用機器を利用して外部から指示するためのタイミング指示部２０が設けられている。

このため、検出部１２に入射する外乱光が強い場合には、例えば、図３に示すように、発光プレトリガの入力後、検出部１２にイネーブル信号Ｖenを出力した後に、照射部１０に発光トリガを出力するように、待機時間Ｔd_trg 及びＴd_enを設定することができる。

また、検出部１２に入射する外乱光が弱い場合には、例えば、図４に示すように、発光プレトリガの入力後、照射部１０に発光トリガを出力した後に、検出部１２にイネーブル信号Ｖenを出力するように、待機時間Ｔd_trg 及びＴd_enを設定することができる。

つまり、外乱光が強い場合、検出部１２にイネーブル信号Ｖenを出力して、複数の光検出器２を同時に動作させると、図３に示すように、各光検出器２のＳＰＡＤ４が略同時に応答して検出部１２から出力される検出信号Ｖｏの数Ｐenが極めて多くなる。

このように多数の光検出器２が略同時に応答した場合、各ＳＰＡＤ４はクエンチ抵抗６を介してリチャージされるため、リチャージ後に同時に応答する光検出器２の数も増加する。

従って、同時に応答するＳＰＡＤ４の数は、各ＳＰＡＤ４のリチャージに要する時間を１周期として周期的に変動し、検出部１２における光の検出感度が不均一になる。
また、この場合、同時に応答するＳＰＡＤ４の数は徐々に減少するが、その変動が収束して検出部１２における光の検出感度が安定するまでは、物体からの反射光の検出精度が低下する。

そこで、外乱光が強い場合には、発光待機時間Ｔd_trg を検出待機時間Ｔd_enよりも長くすることで、検出部１２の動作開始後、外乱光により応答するＳＰＡＤ４の数が減少してから、照射部１０から光を出射させるのである。

また、照射部１０から光を出射させると、その光がクラッタとして検出部１２に入射し、応答する光検出器２の数Ｐtrg が増加して、検出部１２の感度が不均一になることがある。

そこで、本実施形態では、図３に示すように、クラッタにより検出部１２の感度が不均一になる期間が、外乱光により検出部１２の感度が不均一になる期間と重複するように、発光待機時間Ｔd_trg が設定される。

このため、クラッタにより応答する光検出器２の数を、外乱光に応答して変動する光検出器２の数により相殺させて、照射部１０から光を出射させてから、検出部１２の検出感度が安定して、正確な距離測定が実施可能となるまでの時間を短くすることができる。

なお、外乱光が強い場合には、図５に示すように、検出部１２にイネーブル信号Ｖenを出力した後、外乱光により検出部１２の感度が安定してから、照射部１０に発光トリガが出力されるように、発光待機時間Ｔd_trg を設定してもよい。

一方、外乱光が弱い場合には、図４に示すように、検出部１２にイネーブル信号Ｖenを出力して、複数の光検出器２を動作させても、外乱光により応答する光検出器２の数Ｐenは、外乱光が強い場合に比べて少なくなる。

このため、外乱光が弱い場合には、検出部１２にイネーブル信号Ｖenを出力する前に、照射部１０に発光トリガを出力して、照射部１０から光を出射させる。
照射部１０からの光の出射により、クラッタが発生すると、クラッタにより検出部１２の感度が不均一になるが、その期間中に、検出部１２にイネーブル信号Ｖenを出力して、複数の光検出器２を動作させることで、外乱光による感度不均一期間と重複させる。

この結果、検出部１２が、動作開始後、外乱光により感度不均一となる期間を短くすることができるようになる。
なお、外乱光が弱い場合には、図６に示すように、照射部１０に発光トリガを出力して、照射部１０から光を出射させてから、クラッタにより生じる検出部１２の感度不均一が収束した後に、検出部１２にイネーブル信号Ｖenを出力するようにしてもよい。

また、測距装置の車両への設置状態によっては、クラッタが発生しないことがある。このような場合には、図７に示すように、検出部１２にイネーブル信号Ｖenを出力した後、外乱光により検出部１２の感度が安定してから、照射部１０に発光トリガが出力されるように、検出待機時間Ｔd_en及び発光待機時間Ｔd_trg を設定してもよい。

以上説明したように、本実施形態の測距装置においては、発光プレトリガの入力後、照射部１０に発光トリガを出力するまでの発光待機時間Ｔd_trg と、検出部１２にイネーブル信号Ｖenを出力するまでの検出待機時間Ｔd_enと、を設定変更できるようにされている。

このため、図３〜図７に示したように、外乱光の強度やクラッタの発生の有無等に応じて、照射部１０の出射タイミング及び検出部１２による動作開始タイミングを設定することができる。

よって、本実施形態の測距装置によれば、照射部１０から光を出射してから、検出部１２の感度が安定して、正確な距離測定を実施できるようになるまでの時間を短くすることができ、延いては、測距装置による距離測定可能範囲を広げることができる。
［第２実施形態］
第１実施形態では、タイミング制御部１６が、発光プレトリガの入力後に、発光トリガを出力するまでの発光待機時間Ｔd_trg と、イネーブル信号Ｖenを出力するまでの検出待機時間Ｔd_enとを、タイミング指示部２０を介して設定できるものとして説明した。

これに対し、本実施形態の測距装置は、図８に示すように、タイミング指示部２０をマイコン等の演算処理回路で構成することにより、タイミング指示部２０が、発光待機時間Ｔd_trg 及び検出待機時間Ｔd_enを、自動で設定するように構成されている。

すなわち、本実施形態においては、出力判定部１８が、検出部１２を構成する光検出器２から略同時に出力される検出信号Ｖｏの数を加算する加算部１８Ａと、加算部１８Ａによる加算結果が閾値以上であるか否かを判断する比較部１８Ｂと、を備える。

そして、比較部１８Ｂにて、加算結果が閾値以上であると判断されると、時間計測部１４に検出信号が出力される。また、加算部１８Ａによる加算結果は、略同時に応答したＳＰＡＤ４の応答数として、比較部１８Ｂに出力されるだけでなく、ピーク検出部２２にも出力される。

ピーク検出部２２は、照射部１０が測距用の光を出射してからクラッタにより略同時に応答したＳＰＡＤ４の数Ｐtrg 、及び、イネーブル信号Ｖenにより検出部１２が動作してから外乱光により略同時に応答したＳＰＡＤ４の数Ｐen、の最大値をそれぞれ検出する。

そして、ピーク検出部２２で検出されたクラッタによるＳＰＡＤ４の応答数Ｐtrg 及び外乱光によるＳＰＡＤ４の応答数Ｐenは、タイミング指示部２０に入力され、タイミング指示部２０は、その応答数Ｐtrg ，Ｐenに基づき、待機時間Ｔd_trg ，Ｔd_enを設定する。

以下、このように待機時間Ｔd_trg ，Ｔd_enを設定するために、タイミング指示部２０にて実行されるタイミング設定処理について、図９及び図１０を用いて説明する。
図９に示すように、タイミング設定処理においては、まず、Ｓ１１０にて、設定回数カウンタｉに初期値［１］を設定し、続くＳ１２０にて、待機時間Ｔd_trg(i)，Ｔd_en(i) に予め設定された初期値を設定する。

そして、続くＳ１３０では、タイミング制御部１６が、発光プレトリガの入力後に発光トリガ及びイネーブル信号Ｖenを出力するまでの待機時間Ｔd_trg ，Ｔd_enとして、現在設定されている待機時間Ｔd_trg(i)，Ｔd_en(i) を設定する。

また、Ｓ１３０では、待機時間の設定後、ピーク検出部２２を介して、クラッタにより略同時に応答したＳＰＡＤ４の最大の応答数Ｐtrg(i)及び外乱光により略同時に応答したＳＰＡＤ４の最大の応答数Ｐen(i) をそれぞれ測定する。

次に、Ｓ１４０では、Ｓ１３０で測定した応答数Ｐtrg(i)及びＰen(i) を大小比較し、クラッタによる応答数Ｐtrg(i)が外乱光による応答数Ｐen(i) よりも多い場合には、Ｓ１５０に移行し、そうでなければＳ１６０に移行する。

Ｓ１５０では、クラッタによる応答数Ｐtrg(i)が外乱光による応答数Ｐen(i) よりも多く、クラッタに比べて外乱光が弱いので、発光待機時間Ｔd_trg が検出待機時間Ｔd_enよりも短くなるように、次回の待機時間Ｔd_trg(i+1)及びＴd_en(i+1) を設定する。

具体的には、図１０に例示するように、クラッタによる応答数Ｐtrg1が外乱光による応答数Ｐen1 よりも多い場合には、次回の発光待機時間Ｔd_trg2が検出待機時間Ｔd_en2 よりも短くなるように、次回の待機時間Ｔd_trg2及びＴd_en2 を設定する。

また、Ｓ１５０では、応答数Ｐtrg(i)、Ｐen(i)の差「Ｐtrg(i)−Ｐen(i) 」に応じて、その差が大きい程、発光待機時間Ｔd_trg と検出待機時間Ｔd_enとの時間差が大きくなるように、次回の待機時間Ｔd_trg(i+1)及びＴd_en(i+1) を設定する。

一方、Ｓ１６０では、外乱光による応答数Ｐen(i) がクラッタによる応答数Ｐtrg(i)よりも多く、クラッタに比べて外乱光が強いので、検出待機時間Ｔd_enが発光待機時間Ｔd_trg よりも短くなるように、次回の待機時間Ｔd_trg(i+1)及びＴd_en(i+1) を設定する。

また、Ｓ１６０では、応答数Ｐtrg(i) 、Ｐen(i)の差「Ｐen(i) −Ｐtrg(i)」に応じて、その差が大きい程、発光待機時間Ｔd_trg と検出待機時間Ｔd_enとの時間差が大きくなるように、次回の待機時間Ｔd_trg(i+1)及びＴd_en(i+1) を設定する。

そして、Ｓ１５０又はＳ１６０にて、次回の発光待機時間Ｔd_trg(i+1)及び検出待機時間Ｔd_en(i+1) が設定されると、Ｓ１７０に移行して、設定回数カウンタｉをインクリメントすることで、設定回数カウンタｉの値を更新し、Ｓ１３０に移行する。

以上説明したように、本実施形態においては、タイミング指示部２０が、測距動作時にピーク検出部２２を介して検出したクラッタによるＳＰＡＤ４の応答数Ｐtrg 及び外乱光によるＳＰＡＤ４の応答数Ｐenに基づき、次回の待機時間Ｔd_trg ，Ｔd_enを設定する。

このため、図３〜図７に例示したように、外乱光の強度やクラッタの発生の有無等に応じて、照射部１０の出射タイミング及び検出部１２による動作開始タイミングを、自動で設定できるようになる。

よって、車両の昼間の走行時や夜間走行時等、車両走行時の周囲環境が変化しても、その変化に応じて照射部１０の出射タイミング及び検出部１２による動作開始タイミングを適正に設定できるようになり、本開示の測距装置の使い勝手を向上できる。

なお、Ｓ１３０にて測定されるクラッタによるＳＰＡＤ４の応答数Ｐtrg 及び外乱光によるＳＰＡＤ４の応答数Ｐenからは、クラッタ若しくは外乱光による感度不均一が収束するのに要する時間を推定できる。

このため、外乱光若しくはクラッタによる感度不均一が収束してから、発光トリガ若しくはイネーブル信号を出力させる際には、Ｓ１５０，Ｓ１６０において、Ｓ１３０で検出した応答数Ｐtrg 若しくはＰenから収束時間を推定するようにしてもよい。このようにすれば、待機時間Ｔd_trg ，Ｔd_enの時間間隔を簡単且つ適正に設定できるようになる。
［第３実施形態］
第２実施形態においては、照射部１０の出射タイミング及び検出部１２による動作開始タイミングを車両周囲の環境変化に応じて自動で設定するために、ピーク検出部２２を設けている。

そして、ピーク検出部２２では、クラッタ及び外乱光により略同時に応答したＳＰＡＤ４の応答数Ｐtrg 及びＰenの最大値をそれぞれ検出し、タイミング指示部２０では、その検出結果に基づき、待機時間Ｔd_trg ，Ｔd_enを設定する。

これに対し、本実施形態では、図１１に示すように、車載装置３０から、車両の現在位置や時刻、気象状態等の自車両情報を、タイミング指示部２０に入力するように構成されている。

そして、タイミング指示部２０は、第２実施形態と同様、マイコン等の演算処理回路で構成され、車載装置３０から入力される自車両情報に基づき、タイミング制御部１６においける発光待機時間Ｔd_trg 及び検出待機時間Ｔd_enを設定する。

つまり、タイミング指示部２０は、所定時間毎に、図１２に示すタイミング制御処理を実行する。
このタイミング制御処理では、まず、Ｓ２１０にて、車載装置３０から入力される自車両情報に基づき、検出部１２に入射する外乱光の光量を推定する。

そして、続くＳ２２０では、Ｓ２１０にて推定した外乱光の光量は所定のしきい値以上であるか否か、つまり、外乱光が強いか否か、を判断し、外乱光が強い場合には、Ｓ２３０に移行し、外乱光が弱い場合には、Ｓ２４０に移行する。

Ｓ２３０では、図３若しくは図５に示したように、タイミング制御部１６が、検出部１２にイネーブル信号Ｖenを出力した後に、照射部１０に発光トリガを出力するように、待機時間Ｔd_trg 及びＴd_enを設定し、タイミング制御処理を一旦終了する。

また、Ｓ２４０では、図４若しくは図６に示したように、タイミング制御部１６が、照射部１０に発光トリガを出力した後に、検出部１２にイネーブル信号Ｖenを出力するように、待機時間Ｔd_trg 及びＴd_enを設定し、タイミング制御処理を一旦終了する。

従って、本実施形態の測距装置によれば、車両走行時の周囲環境が変化しても、外乱光の強度に応じて、照射部１０の出射タイミング及び検出部１２による動作開始タイミングを、自動で適正に設定できるようになる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
例えば、図１１，図１２に示した第３実施形態では、タイミング指示部２０は、車載装置３０から得られる自車両情報から推定した外乱光の光量に基づき、発光待機時間Ｔd_trg 及び検出待機時間Ｔd_enを設定するものとして説明した。

これに対し、第３実施形態の測距装置において、タイミング指示部２０は、照射部１０の発光後に応答したＳＰＡＤ４の数からクラッタによる光量を推定し、外乱光の光量との大小関係に基づき、待機時間Ｔd_trg ，Ｔd_enを設定するように構成してもよい。

また、上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

２…光検出器、６…クエンチ抵抗、８…パルス出力部、１０…照射部、１２…検出部、１４…時間計測部、１６…タイミング制御部、１８…出力判定部、１８Ａ…加算部、１８Ｂ…比較部、２０…タイミング指示部、２２…ピーク検出部、３０…車載装置。

Claims (3)

1. 測距用の光を出射するよう構成された照射部（１０）と、
   ガイガーモードで動作可能なアバランシェフォトダイオードであるＳＰＡＤ（４）を備え、前記照射部から出射され、物体に当たって反射してきた光を、前記ＳＰＡＤにて検出するよう構成された複数の光検出器（２）と、
   前記照射部が前記測距用の光を出射してから、前記複数の光検出器のうちの所定数以上の光検出器にて前記光が検出されるまでの時間を計測するよう構成された時間計測部（１４）と、
   外部からの測距指令に従い、前記照射部から前記光を出射させると共に、前記複数の光検出器を構成する各ＳＰＡＤを前記ガイガーモードで動作させて、前記時間計測部による時間測定を実施させるように構成されたタイミング制御部（１６）と、
   前記タイミング制御部が前記測距指令に従い前記照射部から前記光を出射させる出射タイミング（Ｔd_trg）、及び、前記各ＳＰＡＤを前記ガイガーモードで動作させる動作開始タイミング（Ｔd_en）、をそれぞれ設定するよう構成されたタイミング指示部（２０）と、
   前記複数の光検出器のうち、前記光を検出した前記光検出器の数を所定時間毎に計数する加算部（１８Ａ）と、
   を備え、
   前記タイミング指示部は、前記加算部による加算結果に基づき、前回前記出射タイミングで前記照射部から前記光を出射させてからクラッタにより前記光を検出した前記光検出器の数、及び、前回前記動作開始タイミングで前記各ＳＰＡＤの動作を開始させてから外乱光により前記光を検出した前記光検出器の数、をそれぞれ取得し、該取得した数の大小関係に基づき、次回の前記出射タイミング及び前記動作開始タイミングを設定するよう構成されている、測距装置。
2. 前記タイミング指示部は、
   前記動作開始タイミング後に前記外乱光によって前記光を検出した光検出器の数が、前記出射タイミング後に前記クラッタによって前記光を検出した光検出器の数よりも多いときには、前記複数の光検出器の前記各ＳＰＡＤの動作を開始してから、所定時間経過後に、前記照射部が前記光を出射するよう、前記動作開始タイミング及び前記出射タイミングを設定する、
   ように構成されている、請求項１に記載の測距装置。
3. 前記タイミング指示部は、
   前記出射タイミング後に前記クラッタによって前記光を検出した光検出器の数が、前記動作開始タイミング後に前記外乱光によって前記光を検出した光検出器の数よりも多いときには、前記照射部が前記光を出射してから、所定時間経過後に、前記複数の光検出器の前記各ＳＰＡＤの動作を開始するよう、前記出射タイミング及び前記動作開始タイミングを設定する、
   ように構成されている、請求項１又は請求項２に記載の測距装置。

Images