JP6980369B2 - Light source drive and distance measurement device - Google Patents
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Description
本発明は、光源駆動装置および距離測定装置に関する。 The present invention relates to a light source driving device and a distance measuring device.
移動体から対象物体までの距離を測定する装置に、レーザパルスを利用する装置がある。具体的には、パルス光を出力し、物体に反射された反射光を受光する。そして、出力から受光までの時間をもとに、装置から物体までの距離を求める。この様な測定を繰り返し行うためには発光素子を点滅させる必要がある。 As a device for measuring the distance from a moving body to an object, there is a device that uses a laser pulse. Specifically, it outputs pulsed light and receives reflected light reflected by an object. Then, the distance from the device to the object is obtained based on the time from the output to the light reception. In order to repeat such measurement, it is necessary to blink the light emitting element.
特許文献1には、インダクタに蓄積される磁気エネルギーによりコンデンサを充電し、そのコンデンサの放電電流により、レーザダイオードからレーザ光を発生させるレーザ光生成回路が記載されている。
しかし、コンデンサの放電電流でレーザダイオードを駆動する場合には、光のパルスの間隔を、コンデンサの充電に必要な時間より短くすることができない。しかし、たとえば上記のような移動体から対象物体までの距離を測定する装置では、パルスの間隔をさらに短くすることが望まれている。 However, when the laser diode is driven by the discharge current of the capacitor, the interval between the light pulses cannot be made shorter than the time required for charging the capacitor. However, in a device for measuring the distance from a moving body to an object as described above, for example, it is desired to further shorten the pulse interval.
本発明が解決しようとする課題としては、光源から出力されるパルスの間隔を短くすることが一例として挙げられる。 One example of the problem to be solved by the present invention is to shorten the interval between pulses output from a light source.
請求項1に記載の発明は、
互いに並列であり、かつ、それぞれが放電時に発光素子に電力を供給する複数の容量素子と、
前記複数の容量素子を充電する電源と、
前記複数の容量素子が放電するタイミングを個別に制御する放電制御部と、を備え、
前記複数の容量素子のうち少なくとも1つの容量素子を充電している間に他の少なくとも1つの容量素子を放電させ、
前記容量素子の放電により前記発光素子をパルス発光させる光源駆動装置である。
請求項13に記載の発明は、請求項1から12のいずれか一項に記載の光源駆動装置と、
前記発光素子と、
前記発光素子が光を出射してから当該光の反射光を受光するまでの時間を用いて、当該光の出射方向において当該光を反射した反射物までの距離を算出する処理部と、を備える距離測定装置である。
The invention according to
Multiple capacitive elements that are parallel to each other and each supply power to the light emitting element during discharge.
A power source for charging the plurality of capacitive elements and
A discharge control unit that individually controls the discharge timing of the plurality of capacitive elements is provided.
While charging at least one of the plurality of capacitive elements, the other at least one capacitive element is discharged .
Wherein a light source driving device Ru is pulse emission of the light emitting element by a discharge of the capacitor.
The invention according to
With the light emitting element
It is provided with a processing unit that calculates the distance to the reflecting object that reflected the light in the emission direction of the light by using the time from the emission of the light to the reception of the reflected light of the light. It is a distance measuring device.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all drawings, similar components are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
以下に示す説明において、距離測定装置1および光源駆動装置20の各構成要素は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。距離測定装置1の処理部80および制御部70、光源駆動装置20の放電制御部23および取得部24は、任意のコンピュータのCPU、メモリ、メモリにロードされたプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。
In the following description, each component of the distance measuring
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る光源駆動装置20の機能構成および使用環境を例示する図である。本実施形態に係る光源駆動装置20は、複数の容量素子22、電源21、および放電制御部23を備える。複数の容量素子22は互いに並列であり、かつ、それぞれが放電時に発光素子10に電力を供給する。電源21は、複数の容量素子22を充電する。放電制御部23は、複数の容量素子22が放電するタイミングを個別に制御する。以下に詳しく説明する。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a functional configuration and a usage environment of the light
発光素子10はたとえば発光ダイオードであり、電流が流れることにより発光する。また、発光素子10は、レーザ発振するレーザダイオードである。発光素子10は容量素子22の放電電流によりパルス発光する。なお、本図では光源駆動装置20が5個の容量素子22を備える例を示しているが、これに限定されない。光源駆動装置20は、2個以上の容量素子22を備えればよい。
The
従来のように一つの容量素子のみを用い、充電および放電を繰り返して発光素子を複数回発光させる場合には、一度放電した後、再び十分な電荷が充電されるまでの間、再度発光素子を発光させることができない。そして、充電時間を短縮するためには充電の時定数を小さく設定すると共に、電流容量の大きな電源を用いなければならず、コストが増大する。 When using only one capacitive element and causing the light emitting element to emit light multiple times by repeating charging and discharging as in the conventional case, after discharging once, the light emitting element is again charged until a sufficient charge is charged again. Cannot emit light. Further, in order to shorten the charging time, it is necessary to set the charging time constant small and use a power source having a large current capacity, which increases the cost.
これに対し、本実施形態において、複数の容量素子22は互いに並列に接続されている。したがって、複数の容量素子22を同時に充電できる。そして、本実施形態の放電制御部23は、複数の容量素子22の放電タイミングを個別に、すなわち互いに独立に制御する。そうすることにより、たとえば一つの容量素子22を放電後、充電をしている間に他の容量素子22を放電させることができる。すなわち、容量素子22の充電時間にかかわらず、連続して複数の容量素子22を放電させ、発光素子10を短いパルス間隔で、発光させることができる。
On the other hand, in the present embodiment, the plurality of
また、従来のように一つの容量素子のみを用い、充電および放電を繰り返して発光素子を複数回発光させる場合、発光素子の発光強度を変化させるためにはたとえば容量素子に充電される電荷の量を制御する必要があった。このような制御は、特に短い間隔でパルス発光を繰り返す中では、精度良く行うのが難しい場合があった。 Further, when only one capacitive element is used and the light emitting element is repeatedly charged and discharged to emit light multiple times as in the conventional case, in order to change the emission intensity of the light emitting element, for example, the amount of charge charged in the capacitive element is used. Needed to be controlled. Such control may be difficult to perform with high accuracy, especially when pulse emission is repeated at short intervals.
これに対し、本実施形態では、たとえば放電制御部23が複数の容量素子22をそれぞれ単独で、または複数同時に放電させて発光素子10を発光させることにより、発光素子10の発光強度を容易に変化させることができる。
On the other hand, in the present embodiment, for example, the
本実施形態に係る光源駆動装置20は、たとえば距離測定装置1に用いることができる。
図2は、第1の実施形態に係る距離測定装置1の機能構成を示すブロック図である。距離測定装置1は、光源駆動装置20、発光素子10、および処理部80を備える。処理部80は、発光素子10が光を出射してからその光の反射光を受光するまでの時間を用いて、その光の出射方向において光を反射した反射物までの距離を算出する。発光素子10はたとえば距離測定装置1における光源である。
The light
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the
また、距離測定装置1は、反射光を受光する受光部50をさらに備える。光源駆動装置20から処理部80に、容量素子22の放電タイミング、すなわち発光素子10の発光タイミングを示す信号が入力される。そして、処理部80では、発光タイミングと受光部50の受光タイミングに基づいて、距離が算出される。
Further, the
以上、本実施形態によれば、光源駆動装置20が複数の容量素子22を備え、放電制御部23が、複数の容量素子22が放電するタイミングを個別に制御する。したがって、光源から出力されるパルスの間隔や強度の制御の自由度を高めることができる。
As described above, according to the present embodiment, the light
(第2の実施形態)
図3は、第2の実施形態に係る距離測定装置1の機能構成を例示する図である。本実施形態に係る距離測定装置1は、複数の発光素子10を備える点を除いて第1の実施形態に係る距離測定装置1と同じである。本実施形態に係る距離測定装置1は、光源駆動装置20、複数の発光素子10、受光部50、および処理部80を備える。光源駆動装置20は複数の発光素子10の発光を制御する。処理部80は、発光素子10が光を出射してからその光の反射光を受光するまでの時間を用いて、その光の出射方向において光を反射した反射物までの距離を算出する。光源駆動装置20の放電制御部23から処理部80に、容量素子22の放電タイミング、すなわち発光素子10の発光タイミングを示す信号が入力される。以下に詳しく説明する。
(Second embodiment)
FIG. 3 is a diagram illustrating the functional configuration of the
本実施形態に係る光源駆動装置20は、第1の実施形態に係る光源駆動装置20と同様の構成を有する。ただし、複数の容量素子22は互いに異なる発光素子10に放電電流を供給する。光源駆動装置20は、複数の発光素子10を駆動する。光源駆動装置20は、複数の容量素子22、電源21、および放電制御部23を備える。複数の容量素子22はそれぞれ、放電時に複数の発光素子10のいずれかに電力を供給する。たとえば、第1の容量素子22aは第1の発光素子10aに電力を供給し、第2の容量素子22bは第2の発光素子10bに電力を供給する。ここで、第2の容量素子22b、は第1の容量素子22aとは異なる容量素子22であり、第2の発光素子10bは、第1の発光素子10aとは異なる発光素子10である。ただし、第1の容量素子22aの特性と第2の容量素子22bの特性は同じであっても良いし、互いに異なっていても良い。第1の発光素子10aの特性と、第2の発光素子10bの特性は同じであっても良いし、互いに異なっていてもよい。また、電源21は複数の容量素子22を充電する。放電制御部23は、複数の容量素子22が放電するタイミングを制御する。なお、光源駆動装置20は物理的に一体化された装置であってもよいし、複数のユニットからなっていても良い。
The light
図4は、第2の実施形態の距離測定装置1の変形例を示す図である。本変形例に係る光源駆動装置20は、複数の電源21を備える点を除いて第2の実施形態の光源駆動装置20と同じである。本実施形態に係る光源駆動装置20は、複数の容量素子22、複数の電源21、および放電制御部23を備える。複数の容量素子22はそれぞれ、放電時に複数の発光素子10のいずれかに電力を供給する。たとえば、第1の容量素子22aは第1の発光素子10aに電力を供給し、第2の容量素子22bは第2の発光素子10bに電力を供給する。また、複数の電源21はそれぞれ、複数の容量素子22のいずれかを充電する。たとえば、第1の電源21aは第1の容量素子22aを充電し、第2の電源21bは第2の容量素子22bを充電する。ここで、第2の電源21bは第1の電源21aとは別の電源21である。ただし、第1の電源21aの特性と第2の電源21bの特性は同じであっても良いし、互いに異なっていても良い。放電制御部23は、複数の容量素子22が放電するタイミングを制御する。
FIG. 4 is a diagram showing a modified example of the
図3および図4では距離測定装置1が二個の発光素子10を備え、光源駆動装置20が二個の容量素子22を備える例を示しているが、これに限定されない。距離測定装置1が三個以上の発光素子10を備え、光源駆動装置20が3個以上の容量素子22を備えてもよい。
3 and 4 show an example in which the
本実施形態の放電制御部23は、複数の容量素子22の放電タイミングを互いに独立に制御する。そうすることにより、たとえば一つの容量素子22を放電後、充電をしている間に他の容量素子22を放電させることができる。すなわち、容量素子22の充電時間にかかわらず、連続して複数の容量素子22を放電させ、複数の発光素子10を順に、短いパルス間隔で発光させることができる。
The
また、本実施形態では、たとえば放電制御部23が複数の容量素子22をそれぞれ単独で、または複数同時に放電させて発光素子10を発光させることにより、発光素子10の発光強度を容易に変化させることができる。
Further, in the present embodiment, for example, the
以上、本実施形態によれば、距離測定装置1が複数の発光素子10を備え、放電制御部23が、複数の容量素子22が放電するタイミングを個別に制御する。したがって、光源から出力されるパルスの間隔や強度の制御の自由度を高めることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
(実施例1)
図5は、実施例1に係る光源駆動装置20および発光素子10の回路構成を例示する図である。本実施例に係る光源駆動装置20は、第1の実施形態で説明した構成を有している。本実施例に係る光源駆動装置20は、本図に示すような回路および後述する集積回路100を用いて実現される。
(Example 1)
FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit configuration of the light
光源駆動装置20は、n個(nは自然数)の容量素子22(容量素子Cchg1〜Cchgn)と、FETからなるスイッチM1〜Mnと、抵抗Rlim1〜Rlimnと、抵抗Rchg1〜Rchgnと、ダイオードDclpと、抵抗Rmと、容量素子Cpと、電源21とを備える。容量素子Cchg1〜Cchgnが複数の容量素子22に相当し、レーザダイオードLDが発光素子10に相当し、電圧Vhが電源21の出力電圧に相当する。また、放電制御部23は、スイッチM1〜Mnおよび集積回路100等により実現される。本図では、光源駆動装置20が五つの容量素子22を備える例(n=5の例)を示しているが、これに限定されない。
Light source drive
光源駆動装置20では、電源21から出力される高電圧Vhが容量素子Cchg1〜Cchgnに印加され、容量素子Cchg1〜Cchgnが充電される。そして、容量素子Cchg1〜Cchgnに充電された電荷を、それぞれスイッチM1〜Mnを通じて瞬間的に放電して、レーザダイオードLDに流すことにより、パルスレーザ光を出力する。一例として、容量素子Cchg1〜Cchgnはそれぞれ数十から百数十ボルトまで充電され、その後に数十アンペアで放電される。
In the light
以下、容量素子Cchgk(kは1以上n以下の整数)を例に容量素子22の放充電について、詳細に説明する。なお、以下において、各素子の第1の端子と第2の端子とは互いに異なる端子である。容量素子Cchgkの第1の端子には抵抗Rlimkの第1の端子が接続され、容量素子Cchgkの第2の端子には抵抗Rchgkを介して電源21が接続されている。さらに容量素子Cchgkの第2の端子と接地端子との間には、スイッチMkが接続されている。スイッチMkのゲートには後述する制御部230の出力端子が接続されている。また、抵抗Rlimkの第2の端子には、ダイオードDclpのアノードが接続されている。ダイオードDclpのカソードは接地端子に接続されている。
Hereinafter, the discharge / charge of the
抵抗Rlimkの第2の端子には、レーザダイオードLDのカソードが接続されている。そして、レーザダイオードLDのアノードは、接地端子に接続されている。また、抵抗Rmと容量素子Cpとを直列接続したものに対し、レーザダイオードLDが並列接続されている。 The cathode of the laser diode LD is connected to the second terminal of the resistor R limk. The anode of the laser diode LD is connected to the ground terminal. Further, the laser diode LD is connected in parallel to the resistor R m and the capacitance element C p connected in series.
ここで、放電制御部23は、制御部230およびスイッチM1〜Mnを含んで構成される。
Here, the
充電時においては、電源21により容量素子Cchgkに高電圧Vhを印加すると共に、トリガ信号VTkによりスイッチMkをオフ状態とする。これにより、本図中破線の充電経路201で容量素子Cchgkは高電圧Vhにより充電される。そして、放電時においては、トリガ信号VTkにより、スイッチMkをオン状態とする。これにより、容量素子Cchgkに蓄えられた電荷が、本図中破線の放電経路202で瞬間的に放電され、レーザダイオードLDが発光する。ここで、電源21としてはたとえばチャージポンプ等の高圧生成回路を用いることができる。容量素子Cchg1〜Cchgnのそれぞれについてトリガ信号VTkを設けることにより、独立に充放電を制御することができる。
During charging, to apply a high voltage V h to the capacitive element C Chgk by the
図6は、集積回路100のハードウエア構成を示す図である。制御部230は集積回路100を用いて実現される。集積回路100は、トリガ信号VT1〜VTnを出力する。出力されたトリガ信号VT1〜VTnは、それぞれスイッチM1〜Mnに入力される。集積回路100は、例えばSoC(System On Chip)である。
FIG. 6 is a diagram showing a hardware configuration of the
集積回路100は、バス102、プロセッサ104、メモリ106、ストレージデバイス108、入出力インタフェース110、及びネットワークインタフェース112を有する。バス102は、プロセッサ104、メモリ106、ストレージデバイス108、入出力インタフェース110、及びネットワークインタフェース112が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ104などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。プロセッサ104は、マイクロプロセッサなどを用いて実現される演算処理装置である。メモリ106は、RAM(Random Access Memory)などを用いて実現されるメモリである。ストレージデバイス108は、ROM(Read Only Memory)やフラッシュメモリなどを用いて実現されるストレージデバイスである。
The
入出力インタフェース110は、集積回路100を周辺デバイスと接続するためのインタフェースである。入出力インタフェース110から出力されたトリガ信号VT1〜VTnは、それぞれスイッチM1〜Mnに入力される。
The input /
ネットワークインタフェース112は、集積回路100を通信網に接続するためのインタフェースである。この通信網は、例えばCAN(Controller Area Network)通信網である。なお、ネットワークインタフェース112が通信網に接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。
The
ストレージデバイス108は、制御部230の機能を実現するためのプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ104は、このプログラムモジュールをメモリ106に読み出して実行することで、制御部230の機能を実現する。
The
集積回路100のハードウエア構成は図6に示した構成に限定されない。例えば、プログラムモジュールはメモリ106に格納されてもよい。この場合、集積回路100は、ストレージデバイス108を備えていなくてもよい。
The hardware configuration of the
図7は実施例1に係るトリガ信号VT1〜VTnのタイミングチャートの一例である。本例によれば、発光素子10は、同じ間隔で繰り返し発光する。タイミングチャートを示す情報は、たとえば予め集積回路100のストレージデバイス108等に記憶させておき、放電制御部23(制御部230)がそれを読み出して実行することで出力できる。トリガ信号VTkは容量素子Cchgkを放電させるためのトリガ信号である。トリガ信号VTkがロー(Low)レベルである間、スイッチMkがオフとなり、容量素子Cchgkは充電される。トリガ信号VTkがローレベルからハイ(High)レベルに変化したタイミングでスイッチMkがオンとなり、容量素子Cchgkが放電される。
Figure 7 is an example of a timing chart of a trigger signal V T1 ~V Tn according to the first embodiment. According to this example, the
本図は、容量素子Cchg1〜Cchgnを順に放電させる場合のタイミングチャートである。本図の例において放電制御部23は、第1のタイミング(たとえばタイミングt1)で第1の容量素子22(たとえば容量素子Cchg1)を放電させ、第1のタイミングとは異なる第2のタイミング(たとえばタイミングt2)で、第1の容量素子22とは異なる第2の容量素子22(たとえば容量素子Cchg2)を放電させる。こうすることにより、第1の容量素子22が放電後に再び十分充電されるのを待つことなく、別の容量素子22を放電させることができる。ひいては、発光素子10のパルス発光の間隔を短くすることができる。第1のタイミングと第2のタイミングの間隔は特に限定されないが、容量素子22に充電が完了するより短い間隔で発光素子10をパルス発光させることができる。たとえば第1のタイミングと第2のタイミングの間隔は、第1の容量素子22を充電し始めてから充電が完了するまでにかかる時間、および第2の容量素子22を充電し始めてから充電が完了するまでにかかる時間の少なくとも一方よりも短い。なお、容量素子Cchgkを充電し始めてから充電が完了するまでにかかる時間は、容量素子Cchgkの容量および抵抗Rlimkおよび抵抗Rchgkの抵抗値等に依存する。
This figure is a timing chart when the capacitive elements C chg1 to C chgn are discharged in order. In the example of this figure, the
本図の例において具体的には、トリガ信号VT1が立ち上がったタイミング、すなわちローレベルからハイレベルに変化したタイミング(t1)から(k−1)×td秒後にトリガ信号VTkが立ち上がる。すなわち、トリガ信号VTkが立ち上がるタイミングtkは、t1を基準として(t1=0)、tk=(k−1)×td(k≧2)で表される。各トリガ信号VTkは、立ち上がってから時間tpwが経過したタイミングでローレベルに戻る。そして、トリガ信号VT1は一度立ち上がってからn×td秒後(nは自然数)に再度立ち上がる。こうして、トリガ信号VT1〜VTnは順に繰り返して立ち上がり、容量素子Cchg1〜Cchgnを順に放電させる。そうすることにより、発光素子10は、いずれかの容量素子22が放電される度にtd秒間隔でパルス発光する。本図の例において、第1のタイミングと第2のタイミングの間隔はtdで表される。また、一つの容量素子22が放電されてから、次に放電されるまでの間にトリガ信号VTkがローレベルになっている時間は十分長くすることができる。したがって、一つの容量素子22が放電されてから、次に放電されるまでの間に、各容量素子22はフル充電されることができる。本図の例において容量素子22の充電に用いることができる時間はn×tdで表される。
Specific in the example of the figure, the timing of rising of the trigger signal V T1, that is, from the timing has changed from low level to high level (t 1) is (k-1) × t d trigger signal V Tk after seconds rises .. That is, the timing t k the trigger signal V Tk rises, based on the t 1 (t 1 = 0) , is expressed by t k = (k-1) × t d (k ≧ 2). Each trigger signal V Tk, the process returns to the low level at risen time t pw since has elapsed timing. Then, the trigger signal VT1 rises once and then rises again n × t d seconds later (n is a natural number). Thus, the trigger signal V T1 ~V Tn rises repeatedly in order to discharge the capacitor C chg1 ~C chgn sequentially. By doing so, the
ただし、トリガ信号のタイミングチャートは上記の例に限らず、たとえば、複数の容量素子22が放電される間隔は一定でなくてもよい。
However, the timing chart of the trigger signal is not limited to the above example, and for example, the interval at which the plurality of
なお、本実施例において、容量素子Cchg1〜Cchgnの容量(キャパシタンス)は互いに同じであっても良いし、少なくとも一つが異なっていても良い。抵抗Rlim1〜Rlimnの抵抗値は互いに同じであっても良いし、少なくとも一つが異なっていても良い。また、抵抗Rchg1〜Rchgnの抵抗値は互いに同じであっても良いし、少なくとも一つが異なっていても良い。 In this embodiment, the capacitances of the capacitive elements C chg1 to C chgn may be the same as each other, or at least one may be different. The resistance values of the resistors R lim1 to R limn may be the same as each other, or at least one of them may be different. Further, the resistance values of the resistors R chg1 to R chgn may be the same as each other, or at least one of them may be different.
また、容量素子Cchg1〜Cchgnに対してそれぞれ独立に電源21が設けられ、容量素子Cchg1〜Cchgnが互いに異なる電源21により充電されても良い。
Further, each
以上、本実施例においても第1の実施形態と同様に、光源駆動装置20が複数の容量素子22を備え、放電制御部23が、複数の容量素子22が放電するタイミングを個別に制御する。したがって、光源から出力されるパルスの制御の自由度を高めることができる。
As described above, also in this embodiment, as in the first embodiment, the light
くわえて、本実施例の放電制御部23は、第1のタイミングで第1の容量素子22を放電させ、第1のタイミングとは異なる第2のタイミングで、第1の容量素子22とは異なる第2の容量素子22を放電させる。したがって、発光素子10のパルス発光の間隔を短くすることができる。
In addition, the
(実施例2)
図8は、実施例2に係る光源駆動装置20および発光素子10の回路構成を例示する図である。本実施例に係る光源駆動装置20は、第2の実施形態で説明した構成を有している。すなわち、光源駆動装置20は複数の発光素子10を駆動する。本実施例に係る光源駆動装置20は、本図に示すような回路および実施例1で説明したような集積回路100を用いて実現される。
(Example 2)
FIG. 8 is a diagram illustrating a circuit configuration of the light
光源駆動装置20は、n個(nは整数)の容量素子22(容量素子Cchg1〜Cchgn)と、FETからなるスイッチM1〜Mnと、抵抗Rlim1〜Rlimnと、抵抗Rchg1〜Rchgnと、ダイオードDclp1〜Dclpnと、抵抗Rm1〜Rmnと、容量素子Cp1〜Cpnと、電源21とを備える。容量素子Cchg1〜Cchgnが複数の容量素子22に相当し、レーザダイオードLD1〜LDnが複数の発光素子10に相当し、電圧Vhが電源21の出力電圧にそれぞれ相当する。また、放電制御部23は、スイッチM1〜Mnおよび集積回路100等により実現される。本図では、光源駆動装置20が二つの容量素子22を備える例(n=2の例)を示しているが、これに限定されない。
光源駆動装置20では、電源21から出力される高電圧Vhが容量素子Cchg1〜Cchgnに印加され、容量素子Cchg1〜Cchgnが充電される。そして、容量素子Cchg1〜Cchgnに充電された電荷を、それぞれスイッチM1〜Mnを通じて瞬間的に放電して、レーザダイオードLD1〜LDnに流すことにより、パルスレーザ光を出力する。一例として、容量素子Cchg1〜Cchgnはそれぞれ数十から百数十ボルトまで充電され、その後に数十アンペアで放電される。
In the light
以下、容量素子Cchgk(kは1以上n以下の整数)を例に容量素子22の放充電について、詳細に説明する。容量素子Cchgkの第1の端子には抵抗Rlimkの第1の端子が接続され、容量素子Cchgkの第2の端子には抵抗Rchgkを介して電源21が接続されている。さらに容量素子Cchgkの第2の端子と接地端子との間には、スイッチMkが接続されている。スイッチMkのゲートには制御部230の出力端子が接続されている。また、抵抗Rlimkの第2の端子には、ダイオードDclpkのアノードが接続されている。ダイオードDclpkのカソードは接地端子に接続されている。
Hereinafter, the discharge / charge of the
抵抗Rlimkの第2の端子には、レーザダイオードLDkのカソードが接続されている。そして、レーザダイオードLDkのアノードは、接地端子に接続されている。また、抵抗Rmkと容量素子Cpkとを直列接続したものに対し、レーザダイオードLDkが並列接続されている。 The cathode of the laser diode LD k is connected to the second terminal of the resistor R limk. The anode of the laser diode LD k is connected to the ground terminal. Further, the laser diode LD k is connected in parallel to the resistor R mk and the capacitive element C pk connected in series.
充電時においては、電源21により容量素子Cchgkに高電圧Vhを印加すると共に、トリガ信号VTkによりスイッチMkをオフ状態とする。これにより、容量素子Cchgkは高電圧Vhにより充電される。そして、放電時においては、トリガ信号VTkにより、スイッチMkをオン状態とする。これにより、容量素子Cchgkに蓄えられた電荷が瞬間的に放電され、レーザダイオードLDkが発光する。ここで、電源21としてはたとえばチャージポンプ等の高圧生成回路を用いることができる。容量素子Cchg1〜Cchgnのそれぞれについてトリガ信号VTkを設けることにより、独立に充放電を制御することができる。
During charging, to apply a high voltage V h to the capacitive element C Chgk by the
本実施例に係るトリガ信号VT1〜VTnのタイミングチャートの一例は、図7と同様に示すことができる。 An example of a timing chart of a trigger signal V T1 ~V Tn according to the present embodiment can be shown as in FIG 7.
なお、本実施例において、容量素子Cchg1〜Cchgnの容量(キャパシタンス)は互いに同じであっても良いし、少なくとも一つが異なっていても良い。抵抗Rlim1〜Rlimnの抵抗値は互いに同じであっても良いし、少なくとも一つが異なっていても良い。抵抗Rchg1〜Rchgnの抵抗値は互いに同じであっても良いし、少なくとも一つが異なっていても良い。また、レーザダイオードLD1〜LDnの特性、抵抗Rm1〜Rmnの特性、容量素子Cp1〜Cpnの特性についても、互いに同じであっても良いし、少なくとも一つが異なっていても良い。 In this embodiment, the capacitances of the capacitive elements C chg1 to C chgn may be the same as each other, or at least one may be different. The resistance values of the resistors R lim1 to R limn may be the same as each other, or at least one of them may be different. The resistance values of the resistors R chg1 to R chgn may be the same as each other, or at least one of them may be different. Further, the characteristics of the laser diodes LD 1 to LD n , the characteristics of the resistors R m1 to R mn , and the characteristics of the capacitive elements C p1 to C pn may be the same as each other, or at least one may be different. ..
以上、本実施例においても、第2の実施形態と同様に、距離測定装置1が複数の発光素子10を備え、放電制御部23が、複数の容量素子22が放電するタイミングを個別に制御する。したがって、光源から出力されるパルスの制御の自由度を高めることができる。
As described above, also in this embodiment, as in the second embodiment, the
加えて、本実施例の放電制御部23は、第1のタイミングで第1の容量素子22を放電させて第1の発光素子10を発光させ、第1のタイミングとは異なる第2のタイミングで、第1の容量素子22とは異なる第2の容量素子22を放電させて第2の発光素子10を発光させることができる。したがって、距離測定装置1全体として、出力されるパルス発光の間隔を短くすることができる。
In addition, the
(実施例3)
図9は、実施例3に係る光源駆動装置20および発光素子10の回路構成を例示する図である。本実施例に係る光源駆動装置20は、以下に説明する点を除いて実施例2の光源駆動装置20と同じである。本実施例に係る光源駆動装置20は、第2の実施形態の変形例で説明した構成を有している。すなわち、一つの発光素子とその電源回路との組み合わせが複数構成されている。本実施例に係る光源駆動装置20は、本図に示すような回路および実施例1で説明したような集積回路100を用いて実現される。
(Example 3)
FIG. 9 is a diagram illustrating a circuit configuration of the light
光源駆動装置20は、n個(nは自然数)の容量素子22(容量素子Cchg1〜Cchgn)と、FETからなるスイッチM1〜Mnと、抵抗Rlim1〜Rlimnと、抵抗Rchg1〜Rchgnと、ダイオードDclp1〜Dclpnと、抵抗Rm1〜Rmnと、容量素子Cp1〜Cpnと、複数の電源21とを備える。容量素子Cchg1〜Cchgnが複数の容量素子22に相当し、レーザダイオードLD1〜LDnが複数の発光素子10に相当し、電圧Vh1〜Vhnが複数の電源21の出力電圧にそれぞれ相当する。また、放電制御部23は、スイッチM1〜Mnおよび集積回路100等により実現される。本図では、光源駆動装置20が二つの容量素子22を備える例(n=2の例)を示しているが、これに限定されない。
Light source drive
光源駆動装置20では、電源21から出力される高電圧Vh1〜Vhnが容量素子Cchg1〜Cchgnに印加され、容量素子Cchg1〜Cchgnが充電される。そして、容量素子Cchg1〜Cchgnに充電された電荷を、それぞれスイッチM1〜Mnを通じて瞬間的に放電して、レーザダイオードLD1〜LDnに流すことにより、パルスレーザ光を出力する。一例として、容量素子Cchg1〜Cchgnはそれぞれ数十から百数十ボルトまで充電され、その後に数十アンペアで放電される。
In the light
以下、容量素子Cchgk(kは1以上n以下の整数)を例に容量素子22の放充電について、詳細に説明する。容量素子Cchgkの第1の端子には抵抗Rlimkの第1の端子が接続され、容量素子Cchgkの第2の端子には抵抗Rchgkを介して電源21が接続されている。さらに容量素子Cchgkの第2の端子と接地端子との間には、スイッチMkが接続されている。スイッチMkのゲートには制御部230の出力端子が接続されている。また、抵抗Rlimkの第2の端子には、ダイオードDclpkのアノードが接続されている。ダイオードDclpkのカソードは接地端子に接続されている。
Hereinafter, the discharge / charge of the
抵抗Rlimkの第2の端子には、レーザダイオードLDkのカソードが接続されている。そして、レーザダイオードLDkのアノードは接地端子に接続されている。また、抵抗Rmkと容量素子Cpkとを直列接続したものに対し、レーザダイオードLDkが並列接続されている。 The cathode of the laser diode LD k is connected to the second terminal of the resistor R limk. The anode of the laser diode LD k is connected to the ground terminal. Further, the laser diode LD k is connected in parallel to the resistor R mk and the capacitive element C pk connected in series.
充電時においては、電源21により容量素子Cchgkに高電圧Vhkを印加すると共に、トリガ信号VTkによりスイッチMkをオフ状態とする。これにより、容量素子Cchgkは高電圧Vhkにより充電される。そして、放電時においては、トリガ信号VTkにより、スイッチMkをオン状態とする。これにより、容量素子Cchgkに蓄えられた電荷が瞬間的に放電され、レーザダイオードLDkが発光する。ここで、電源21としてはたとえばチャージポンプ等の高圧生成回路を用いることができる。容量素子Cchg1〜Cchgnのそれぞれについてトリガ信号VTkを設けることにより、独立に充放電を制御することができる。
During charging, to apply a high voltage V hk in the capacitor C Chgk by the
本実施例に係るトリガ信号VT1〜VTnのタイミングチャートの一例は、図7と同様に示すことができる。 An example of a timing chart of a trigger signal V T1 ~V Tn according to the present embodiment can be shown as in FIG 7.
なお、本実施例において、高電圧Vh1〜Vhnの電圧値は互いに同じであっても良いし、少なくとも一つが異なっていても良い。 In this embodiment, the voltage values of the high voltages V h1 to V hn may be the same as each other, or at least one may be different.
以上、本実施例においても、第2の実施形態と同様に、距離測定装置1が複数の発光素子10を備え、放電制御部23が、複数の容量素子22が放電するタイミングを個別に制御する。したがって、光源から出力されるパルスの制御の自由度を高めることができる。
As described above, also in this embodiment, as in the second embodiment, the
加えて、本実施例の放電制御部23は、第1のタイミングで第1の容量素子22を放電させて第1の発光素子10を発光させ、第1のタイミングとは異なる第2のタイミングで、第1の容量素子22とは異なる第2の容量素子22を放電させて第2の発光素子10を発光させることができる。したがって、距離測定装置1全体として、出力されるパルス発光の間隔を短くすることができる。
In addition, the
(実施例4)
本実施例に係る光源駆動装置20は、実施例1〜3の少なくともいずれかに係る光源駆動装置20と同様の構成を有している。以下では、光源駆動装置20が、実施例1で説明した構成を有する場合について説明する。
(Example 4)
The light
本実施例の放電制御部23は、第3のタイミングtS、および、第3のタイミングtSとは異なる第4のタイミングtLのそれぞれで、複数の容量素子22のうち少なくともいずれかを放電させる。そして、第4のタイミングtLにおいて、第3のタイミングtSよりも大きな電力を発光素子10に供給する。以下に詳しく説明する。
第4のタイミングtLにおいて、第3のタイミングtSよりも大きな電力を発光素子10に供給する本実施例の構成には、たとえば以下の第1例〜第3例がある。第4のタイミングtLにおいて、第3のタイミングtSよりも大きな電力が発光素子10に供給されることにより、第3のタイミングtSよりも第4のタイミングtLにおいてより大きな強度のパルス光が出力される。
In the fourth timing t L , the configuration of the present embodiment in which the electric power larger than that of the third timing t S is supplied to the
図10は、実施例4の第1例に係るトリガ信号VT1〜VT4のタイミングチャートの一例である。第1例において、複数の容量素子22は、第3の容量素子22と、第3の容量素子22の容量よりも大きな容量を有する第4の容量素子22とを含む。そして、放電制御部23は、第3のタイミングtSで第3の容量素子を放電させ、第4のタイミングtLで第4の容量素子22を放電させる。本図の例において、たとえば、光源駆動装置20は少なくとも四つの容量素子22(容量素子Cchg1〜Cchg4)を備える。たとえば、容量素子Cchg1の容量とCchg2の容量は互いに同じであり、容量素子Cchg3の容量とCchg4の容量は互いに同じである。ここで、容量素子Cchg1および容量素子Cchg2を第3の容量素子22とし、容量素子Cchg3および容量素子Cchg4を第4の容量素子22とする。すなわち、容量素子Cchg3の容量は容量素子Cchg1の容量よりも大きい。
Figure 10 is an example of a timing chart of a trigger signal V T1 ~V T4 according to the first example of the fourth embodiment. In the first example, the plurality of
そして、第3のタイミングtSでトリガ信号VT1またはVT2が立ち上がることにより容量素子Cchg1またはCchg2が放電される。また、第4のタイミングtLでトリガ信号VT3またはVT4が立ち上がることにより容量素子Cchg3またはCchg4が放電される。このように第4のタイミングtLでより大きな容量の容量素子22が放電されることにより、第4のタイミングtLにおいて、第3のタイミングtSよりも大きな電流が発光素子10に流れ、大きな電力が発光素子10に供給される。
The capacitive element C chg1 or C chg2 is discharged by the trigger signal V T1 or V T2 rises at the third timing t S. The capacitor C CHG3 or C Chg4 is discharged by the trigger signal V T3 or V T4 rises at the fourth timing t L. By discharging the
また、第3のタイミングが連続する場合において、容量素子Cchg1とCchg2とを交互に放電させ、第4のタイミングが連続する場合において、容量素子Cchg3とCchg4とを交互に放電させることにより、短いパルス間隔で発光素子10を発光させることができる。なお、光源駆動装置20は三個以上の第3の容量素子22および三個以上の第4の容量素子22を備えていても良い。すなわち、第3のタイミングが連続する場合、および第4のタイミングが連続する場合において、光源駆動装置20は三個以上の容量素子22を順に放電させても良い。
Further, when the third timing is continuous, the capacitive elements C chg1 and C chg2 are alternately discharged, and when the fourth timing is continuous, the capacitive elements C chg3 and Cchg4 are alternately discharged. Therefore, the
図11は、実施例4の第2例に係るトリガ信号VT1〜VT4のタイミングチャートの一例である。本例において放電制御部23は、第4のタイミングtLにおいて、第3のタイミングtSよりも多くの容量素子22を放電させる。本図の例において、たとえば、光源駆動装置20は少なくとも四つの容量素子22(容量素子Cchg1〜Cchg4)を備える。たとえば、少なくとも容量素子Cchg1の容量とCchg2の容量は互いに同じであり、容量素子Cchg3の容量とCchg4の容量は互いに同じである。そして、第3のタイミングtSではトリガ信号VT1またはVT2のみが立ち上がることにより容量素子Cchg1またはCchg2のみが放電される。また、第4のタイミングtLでトリガ信号VT1とVT3とが同時に立ち上がることにより容量素子Cchg1とCchg3とが同時に放電される。または、第4のタイミングtLでトリガ信号VT2とVT4とが同時に立ち上がることにより、容量素子Cchg2とCchg4とが同時に放電される。このように、第4のタイミングtLで第3のタイミングtSよりも多くの容量の容量素子22が放電されることにより、第4のタイミングtLにおいて、第3のタイミングtSよりも大きな電流が発光素子10に流れ、大きな電力が発光素子10に供給される。
Figure 11 is an example of a timing chart of a trigger signal V T1 ~V T4 according to the second example of the fourth embodiment. In this example, the
また、本例においても、第3のタイミングが連続する場合、および第4のタイミングが連続する場合において、複数の容量素子22を交互に放電させることにより、短いパルス間隔で発光素子10を発光させることができる。なお、第3のタイミングが連続する場合、および第4のタイミングが連続する場合において、光源駆動装置20は三個以上の容量素子22を順に放電させても良い。また、同時に放電させる容量素子22の数は特に限定されない。
Further, also in this example, when the third timing is continuous and when the fourth timing is continuous, the
なお、第2例において、同時に放電されうる複数の容量素子22、すなわち容量素子Cchg1の容量とCchg3の容量は互いに同じであっても良いし、少なくとも一つが異なっていても良い。複数の容量素子22の容量が互いに異なる場合、たとえば二種の容量の組み合わせにより発光素子10の発光強度を3段階に変化させることができる。具体的には、本図の例において、容量素子Cchg3の容量およびCchg4の容量が、容量素子Cchg1の容量および容量素子Cchg2の容量よりも大きい場合、弱い強度のパルス光を出力したいタイミングでは容量素子Cchg1またはCchg2のみを放電させ、中程度の強度のパルス光を出力したいタイミングでは容量素子Cchg3またはCchg4のみを放電させ、強い強度のパルス光を出力したいタイミングでは容量素子Cchg1とCchg3、または、容量素子Cchg2とCchg4を組み合わせて同時に放電させればよい。
In the second example, the capacitances of the plurality of
図12は、実施例4の第3例に係る光源駆動装置20および発光素子10の回路構成を例示する図である。第3例に係る回路構成は、複数の電源21を備える点を除いて実施例1の回路構成と同様である。第3例に係るトリガ信号VT1およびVT2のタイミングチャートの一例は、図10と同様に表すことができる。第3例において、複数の容量素子22は、第3の容量素子22と、第3の容量素子22を充電する電圧よりも大きな電圧で充電される第4の容量素子22とを含む。そして、放電制御部23は、第3のタイミングtSで第3の容量素子22を放電させ、第4のタイミングtLで第4の容量素子22を放電させる。
FIG. 12 is a diagram illustrating a circuit configuration of the light
図12において、光源駆動装置20は複数の電源21を備える。そして、複数の電源21の出力電圧は高電圧Vh1〜Vhnで表される。容量素子Cchgkの第1の端子には抵抗Rlimkが接続され、容量素子Cchgkの第2の端子には抵抗Rchgkを介して電源21が接続され、高電圧Vhkが印加されている。
In FIG. 12, the light
本例において、光源駆動装置20は少なくとも四つの容量素子22(容量素子Cchg1〜Cchg4)および四つの電源21を備えている。たとえば、高電圧Vh1と高電圧Vh2は互いに同じであり、高電圧Vh3と高電圧Vh4は互いに同じである。ここで、たとえば高電圧Vh3は高電圧Vh1より大きくなっている。そうすることにより、容量素子Cchg3および容量素子Cchg4は容量素子Cchg1および容量素子Cchg2よりも大きな電圧で充電され、より多くの電荷が蓄積される。そして、第3のタイミングtSでトリガ信号VT1またはVT2が立ち上がることにより容量素子Cchg1または容量素子Cchg2が放電される。また、第4のタイミングtLでトリガ信号VT3またはVT4が立ち上がることにより容量素子Cchg3または容量素子Cchg4が放電される。このように第4のタイミングtLで、第3のタイミングtSよりも大きな電荷が蓄積された容量素子22が放電されることにより、第4のタイミングtLにおいて、第3のタイミングtSよりも大きな電流が発光素子10に流れ、大きな電力が発光素子10に供給される。
In this example, the light
また、本例においても、第3のタイミングtSが連続する場合、および第4のタイミングtLが連続する場合において、複数の容量素子22を交互に放電させることにより、短いパルス間隔で発光素子10を発光させることができる。なお、第3のタイミングが連続する場合、および第4のタイミングが連続する場合において、光源駆動装置20は三個以上の容量素子22を順に放電させても良い。
Further, also in this example, when the third timing t S is continuous and when the fourth timing t L is continuous, the plurality of
放電制御部23は、大きな強度のパルス光を出力したいタイミングを第4のタイミングtLとし、それ以外のタイミングを第3のタイミングtSとするよう、第1例から第3例で説明したようなトリガ信号を出力する。具体的にはたとえば、光源駆動装置20が距離測定装置1に含まれる場合、放電制御部23は初期状態として第3のタイミングtSを予め定められた間隔で繰り返し設ける。そして、ユーザが距離測定の精度を上げる旨の操作を距離測定装置1に行ってから予め定められた時間が経過するまでの間、第4のタイミングtLを予め定められた間隔で繰り返し設ける。このようにすることでユーザが希望する場合に発光素子10の出力強度を上げ、測定精度を向上させることができる。
As described in the first to third examples, the
なお、本実施例において、各容量素子22の放電の間隔は、たとえば各容量素子22がフル充電できる時間以上とすることができる。
In this embodiment, the discharge interval of each
また、上記の第1例から第3例では、第3のタイミングtSが連続する場合、および第4のタイミングtLが連続する場合において、複数の容量素子22を交互に放電させる例を示したが、これに限定されない。第3のタイミングtSが連続する場合、および第4のタイミングtLが連続する場合において、同じ容量素子22が続けて放電されても良い。この場合でも、上記したのと同様に発光強度を制御することができる。
Further, in the first to third examples described above, an example is shown in which a plurality of
また、第1例から第3例と同様の方法を実施例2の光源駆動装置20および発光素子10に適用しても良い。
Further, the same method as in the first to third examples may be applied to the light
以上、本実施例においても、光源駆動装置20が複数の容量素子22を備え、放電制御部23が、複数の容量素子22が放電するタイミングを個別に制御する。したがって、光源から出力されるパルスの制御の自由度を高めることができる。
As described above, also in this embodiment, the light
加えて、本実施例によれば、第4のタイミングtLにおいて、第3のタイミングtSよりも大きな電力を発光素子10に供給する。したがって、光源から出力されるパルス光の強度を制御することができる。
In addition, according to the present embodiment, at the fourth timing t L , a larger electric power than the third timing t S is supplied to the
(実施例5)
図13は、実施例5に係る距離測定装置1の機能構成を例示するブロック図である。本実施例に係る距離測定装置1は、発光素子10、光源駆動装置20、可動反射部30、制御部70、処理部80、および受光部50を備える。距離測定装置1はたとえばLIDAR(Laser Imaging Detection and Ranging)装置である。
(Example 5)
FIG. 13 is a block diagram illustrating a functional configuration of the
本実施例に係る光源駆動装置20は、第1の実施形態、第2の実施形態、実施例1〜4のうち少なくともいずれかの光源駆動装置20と同様の構成を有する。また、上記した通り、発光素子10はたとえば半導体レーザである。発光素子10から出力される光の波長は特に限定されないが、たとえば700nm以上1050nm以下の近赤外光である。可動反射部30は、たとえばMEMSミラーおよび駆動回路を含んで構成される。MEMSミラーは反射面の角度は制御部70により制御される。そして、可動反射部30はその反射面で発光素子10から発せられた光を反射することで所望の方向に向けて光を出力する。可動反射部30はたとえば2軸駆動のMEMSミラーを含むことにより、光で対象物体を二次元に走査することができる。ただし、距離測定装置1において、光の出力方向が可変であれば距離測定装置1の構成は特に限定されない。たとえば、発光素子10が可動ステージに固定され、制御部70が発光素子10の方向を制御することにより、光の出力方向を制御しても良い。
The light
なお、光源駆動装置20が第2の実施形態、実施例2および実施例3の少なくともいずれかに説明した構成を有する場合には、距離測定装置1は複数の発光素子10を備えている。その場合、たとえば図示しない光学系を用いることにより、複数の発光素子10からの光は同軸上に出力されるよう構成される。
When the light
制御部70および処理部80のハードウエア構成は図6と同様に例示することができる。制御部70および処理部80は上記した集積回路100を用いて実装されている。本実施例において、入出力インタフェース110には光源駆動装置20のスイッチM1〜Mn、可動反射部30の駆動回路、受光部50が接続されている。
The hardware configuration of the
ストレージデバイス108は、制御部70および処理部80の機能を実現するためのプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ104は、このプログラムモジュールをメモリ106に読み出して実行することで、制御部70および処理部80の機能を実現する。
The
受光部50は、たとえばフォトダイオードと検出回路とを含んで構成される。受光部50では、フォトダイオードの受光面に入射した光が光電変換され、受光信号が生成される。
The
処理部80は、発光素子10が光を出射してからその光の反射光を受光部50が受光するまでの時間を用いて、その光の出射方向において光を反射した物体までの距離を算出する。具体的には、処理部80には光源駆動装置20の放電制御部23から、光の出力タイミングを示すトリガが入力される。また、処理部80は、受光部50から受光信号を取得する。なお、処理部80は、受光信号に対し、必要に応じてノイズ除去等の処理を施しても良い。処理部80は放電制御部23からのトリガおよび受光部50からの受光信号に基づいて、発光素子10が光を出射してからその光の反射光を受光部50が受光するまでの時間を算出する。さらに処理部80は必要に応じて算出した時間を補正しても良い。処理部80は、発光素子10が光を出射してからその光の反射光を受光部50が受光するまでの時間に、光の速度を乗じ、2分の1倍することで、距離測定装置1から物体までの距離を算出する。また、処理部80は、制御部70から光の出射方向を示す情報を取得することで、物体の方向と距離とを示す情報を生成することができる。
The
たとえば距離測定装置1が移動体に取り付けられている場合、距離測定装置1の周囲をパルス光が繰り返し出力しながら二次元に走査することで、周囲の物体の方向と距離を検出することができる。この場合、距離測定装置1がパルスを出力すべき基本のタイミングは予め定められている。通常は、距離測定装置1は一定の間隔でパルスを出力する。ただし、走査範囲の領域によって、パルスの間隔は異なっていても良い。実施例1に係る放電制御部23はたとえば、このような基本のタイミングのうちいずれかを第1のタイミングとし、他のいずれかを第2のタイミングとして決定する。また、実施例3に係る放電制御部23はたとえば、このような基本のタイミングのうちいずれかを第3のタイミングtSとし、他のいずれかを第4のタイミングtLとして決定する。
For example, when the
本実施例に係る光源駆動装置20が実施例3の構成を有する場合、放電制御部23が第3のタイミングtSおよび第4のタイミングtLを決めるための処理の例にはたとえば以下の第1の処理例〜第3の処理例がある。
When the light
図14は、第1の処理例を説明するための図である。また、図15は、本処理例を行う光源駆動装置20の機能構成を例示する図である。第1の処理例において、距離測定装置1は移動体90に取り付けられている。すなわち、発光素子10および光源駆動装置20は、移動体90に取り付けられている。光源駆動装置20は、移動体90の周囲の地図情報を取得する取得部24をさらに備える。そして放電制御部23は、地図情報に基づいて、第4のタイミングtLを決定する。以下に詳しく説明する。
FIG. 14 is a diagram for explaining the first processing example. Further, FIG. 15 is a diagram illustrating a functional configuration of the light
移動体90はたとえば車両である。道路上の移動体90の移動を円滑に行わせるよう、移動体90の位置を高い精度で特定したい場合がある。そのための一つの方法として、地図上の目印となるランドマーク92の位置と、実際に距離測定装置1で特定されるランドマーク92の位置とを照合して移動体90の位置の特定精度を高める方法がある。その場合、ランドマーク92が位置すると思われる方向d2に対して、その他の方向d1よりも高い強度のパルス光を出力し、移動体90からみたランドマーク92の方向およびランドマーク92と移動体90との距離を測定すると、S/N比が大きくなるため、移動体90の位置の特定精度を高めることができる。ランドマーク92はたとえば道路脇に並んでいるキロポスト、100mポスト、デリニエータ、交通インフラ設備(たとえば標識、方面看板、信号)、電柱、街灯などの地物である。
The
本処理例において、移動体90はたとえばGPSおよび方位計等の内界センサ(不図示)を備える。そして、取得部24は、移動体90のおよその位置(たとえば緯度および経度)及び向きを示す事前情報を内界センサから取得する。また、取得部24は事前情報が示す位置の周囲の地図情報を、通信ネットワークを介して、たとえば地図サービスのサーバから取得する。地図情報はランドマーク92の位置を示す情報を含む。次いで、取得部24は事前情報および地図情報に基づいて、ランドマーク92が位置すると予想される方向および距離を算出する。
In this processing example, the
取得部24は上記したような集積回路100で実現される。ストレージデバイス108は、取得部24の機能を実現するためのプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ104は、このプログラムモジュールをメモリ106に読み出して実行することで、取得部24の機能を実現する。
The
本処理例において距離測定装置1は移動体90の周囲をパルス光で走査している。そして、放電制御部23は、ランドマーク92が位置すると予想される方向に向けてパルス光を出力するタイミングを第4のタイミングtLとする。そして、その他のタイミングを第3のタイミングtSとする。そうすることにより、移動体90からみたランドマーク92の方向およびランドマーク92と移動体90との距離をより高精度で測定できる。処理部80は、予想されたランドマーク92の方向および距離と、距離測定装置1で測定されたランドマーク92の方向および距離とのズレ量を算出し、そのズレ量を減らすように事前情報を補正して移動体90の位置の特定精度を高める。
In this processing example, the
次に、第2の処理例について説明する。本処理例において、取得部24は天候を示す天候情報を取得する。取得部24はたとえば事前情報が示す位置の周囲の天候を示す情報を、通信ネットワークを介して、たとえば天候情報提供サービスのサーバから取得できる。そして、放電制御部23は、天候情報に基づいて第4のタイミングtLを決定する。以下に詳しく説明する。
Next, a second processing example will be described. In this processing example, the
距離測定装置1から出射される光は、物体に反射され、受光されるまでの間にたとえば雨や霧等の粒子に反射、吸収されうる。その場合、受光強度が低下し、正確な距離測定が難しくなる場合がある。そこで、天候が雨、霧、雪等の場合には、高い強度のパルス光を出力し、測定精度を向上させることが好ましい。
The light emitted from the
取得部24はたとえば、取得した天候情報が雨、霧、または雪を示す場合、走査における全ての出射タイミングを第4のタイミングtLとする。一方、天候情報が晴れ、または曇りを示す場合、走査における全ての出射タイミングを第3のタイミングtSとする。取得部24は予め定められた所定の時間が経過するごとに天候情報を取得し、第3のタイミングtSまたは第4のタイミングtLを設定する。なお、放電制御部23は、天候情報が示す雨、霧、または雪の程度に基づいて、三段階以上にパルス光の強度を切り替えるようにしても良い。三段階以上に強度を切り替える方法は、たとえば実施例4の第2例において説明した通りである。放電制御部23は、雨、霧、または雪の程度が強いほど、大きな電力を発光素子10に供給するよう一つ以上の容量素子22を放電させればよい。
For example, when the acquired weather information indicates rain, fog, or snow, the
図16は、第3の処理例に係る光源駆動装置20およびその使用環境を示す図である。本処理例において、距離測定装置1は発光素子10の発光強度をモニタするためのモニタ受光部12を備える。モニタ受光部12はたとえばフォトダイオードおよび検出回路を含んで構成される。本処理例の取得部24は、発光素子10から発せられた光の少なくとも一部を受光するモニタ受光部12の検出結果を取得する。そして、放電制御部23は、モニタ受光部12の検出結果に基づいて第4のタイミングtLを決定する。以下に詳しく説明する。
FIG. 16 is a diagram showing a light
発光素子10の発光強度は、同じ入力電力であっても素子の劣化やその他の要因により変動しうる。そこで、モニタ受光部12により発光素子10の発光強度をモニタし、モニタされた発光強度に基づいて放電制御部23が第3のタイミングtSと第4のタイミングtLとを決めることで、所望の発光強度を維持できる。
The emission intensity of the
本処理例において、発光素子10からの出力光はたとえばハーフミラー等により分岐され、一部がモニタ受光部12の検出面に入射する。モニタ受光部12では入射した光の強度を示す情報が生成され放電制御部23がそれを取得する。なお、発光素子10の光の分岐とモニタ受光部12の検出は、距離測定装置1の通常の走査の間に常時行われていても良いし、予め定められた時間ごとに行われても良い。
In this processing example, the output light from the
たとえば放電制御部23は、モニタ受光部12が受光した光の強度が予め定められた基準より低くなった場合に、第4のタイミングtLを設ける。具体的には放電制御部23は、モニタ受光部12の検出結果が予め定められた基準よりも大きい場合にそれ以後の出射タイミングを第3のタイミングtSとし、検出結果が予め定められた基準よりも小さい場合にそれ以後の出射タイミングを第4のタイミングtLとする。検出結果に対する基準は予めストレージデバイス108等に記憶されており、放電制御部23は、その基準を読み出して用いることができる。
For example, the discharge control unit 23 provides a fourth timing t L when the intensity of the light received by the monitor
なお、本処理例において、取得部24は、モニタ受光部12の代わりに受光部50から光の検出結果を取得しても良い。そうすれば、距離測定装置1が受光する光が弱く、距離の測定が難しい場合に第4のタイミングtLが設けられ、充分な受光量を確保することができる。その場合、距離測定装置1はモニタ受光部12を別途備えなくても良い。
In this processing example, the
以上、本実施例においても、光源駆動装置20が複数の容量素子22を備え、放電制御部23が、複数の容量素子22が放電するタイミングを個別に制御する。したがって、光源から出力されるパルスの制御の自由度を高めることができる。
As described above, also in this embodiment, the light
以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
以下、参考形態の例を付記する。
1. 互いに並列であり、かつ、それぞれが放電時に発光素子に電力を供給する複数の容量素子と、
前記複数の容量素子を充電する電源と、
前記複数の容量素子が放電するタイミングを個別に制御する放電制御部と、を備える光源駆動装置。
2. 1.に記載の光源駆動装置において、
前記放電制御部は、第1のタイミングで第1の前記容量素子を放電させ、前記第1のタイミングとは異なる第2のタイミングで、前記第1の容量素子とは異なる第2の前記容量素子を放電させる光源駆動装置。
3. 2.に記載の光源駆動装置において、
前記第1のタイミングと前記第2のタイミングの間隔は、前記第1の容量素子を充電し始めてから充電が完了するまでにかかる時間、および前記第2の容量素子を充電し始めてから充電が完了するまでにかかる時間の少なくとも一方よりも短い光源駆動装置。
4. 1.から3.のいずれか一つに記載の光源駆動装置において、
前記放電制御部は、第3のタイミング、および、前記第3のタイミングとは異なる第4のタイミングのそれぞれで、前記複数の容量素子のうち少なくともいずれかを放電させ、
前記第4のタイミングにおいて、前記第3のタイミングよりも大きな前記電力を前記発光素子に供給する光源駆動装置。
5. 4.に記載の光源駆動装置において、
前記複数の容量素子は、第3の前記容量素子と、前記第3の容量素子の容量よりも大きな容量を有する第4の前記容量素子とを含み、
前記放電制御部は、前記第3のタイミングで前記第3の容量素子を放電させ、前記第4のタイミングで前記第4の容量素子を放電させる光源駆動装置。
6. 4.に記載の光源駆動装置において、
前記複数の容量素子は、第3の前記容量素子と、前記第3の容量素子を充電する電圧よりも大きな電圧で充電される第4の前記容量素子とを含み、
前記放電制御部は、前記第3のタイミングで前記第3の容量素子を放電させ、前記第4のタイミングで前記第4の容量素子を放電させる光源駆動装置。
7. 4.に記載の光源駆動装置において、
前記放電制御部は、前記第4のタイミングにおいて、前記第3のタイミングよりも多くの前記容量素子を放電させる光源駆動装置。
8. 4.から7.のいずれか一つに記載の光源駆動装置において、
前記発光素子および当該光源駆動装置は、移動体に取り付けられており、
前記移動体の周囲の地図情報を取得する取得部をさらに備え、
前記放電制御部は、前記地図情報に基づいて、前記第4のタイミングを決定する光源駆動装置。
9. 4.から7.のいずれか一つに記載の光源駆動装置において、
天候を示す天候情報を取得する取得部をさらに備え、
前記放電制御部は、前記天候情報に基づいて前記第4のタイミングを決定する光源駆動装置。
10. 4.から7.のいずれか一つに記載の光源駆動装置において、
前記発光素子から発せられた光の少なくとも一部を受光する受光部の検出結果を取得する取得部をさらに備え、
前記放電制御部は、前記検出結果に基づいて前記第4のタイミングを決定する光源駆動装置。
11. 10.に記載の光源駆動装置において、
前記放電制御部は、前記受光部が受光した光の強度が予め定められた基準より低くなった場合に、前記第4のタイミングを設ける光源駆動装置。
12. 1.から11.のいずれか一つに記載の光源駆動装置と、
前記発光素子と、
前記発光素子が光を出射してから当該光の反射光を受光するまでの時間を用いて、当該光の出射方向において当該光を反射した反射物までの距離を算出する処理部と、を備える距離測定装置。
Although the embodiments and examples have been described above with reference to the drawings, these are examples of the present invention, and various configurations other than the above can be adopted.
Hereinafter, an example of the reference form will be added.
1. 1. Multiple capacitive elements that are parallel to each other and each supply power to the light emitting element during discharge.
A power source for charging the plurality of capacitive elements and
A light source drive device including a discharge control unit that individually controls the timing at which the plurality of capacitive elements are discharged.
2. 2. 1. 1. In the light source driving device described in 1.
The discharge control unit discharges the first capacitance element at the first timing, and the second capacitance element different from the first capacitance element at the second timing different from the first timing. Light source drive device that discharges.
3. 3. 2. 2. In the light source driving device described in 1.
The interval between the first timing and the second timing is the time required from the start of charging the first capacitive element to the completion of charging, and the charging is completed after the second capacitive element is started to be charged. A light source drive that is shorter than at least one of the time it takes to do so.
4. 1. 1. From 3. In the light source driving device according to any one of
The discharge control unit discharges at least one of the plurality of capacitive elements at each of the third timing and the fourth timing different from the third timing.
A light source driving device that supplies electric power larger than that of the third timing to the light emitting element at the fourth timing.
5. 4. In the light source driving device described in 1.
The plurality of capacitive elements include the third capacitive element and the fourth capacitive element having a capacitance larger than the capacitance of the third capacitive element.
The discharge control unit is a light source driving device that discharges the third capacitive element at the third timing and discharges the fourth capacitive element at the fourth timing.
6. 4. In the light source driving device described in 1.
The plurality of capacitive elements include the third capacitive element and the fourth capacitive element that is charged with a voltage larger than the voltage for charging the third capacitive element.
The discharge control unit is a light source driving device that discharges the third capacitive element at the third timing and discharges the fourth capacitive element at the fourth timing.
7. 4. In the light source driving device described in 1.
The discharge control unit is a light source driving device that discharges more of the capacitive elements at the fourth timing than at the third timing.
8. 4. From 7. In the light source driving device according to any one of
The light emitting element and the light source driving device are attached to a moving body, and the light emitting element and the light source driving device are attached to the moving body.
Further equipped with an acquisition unit for acquiring map information around the moving body,
The discharge control unit is a light source driving device that determines the fourth timing based on the map information.
9. 4. From 7. In the light source driving device according to any one of
It also has an acquisition unit that acquires weather information that indicates the weather.
The discharge control unit is a light source driving device that determines the fourth timing based on the weather information.
10. 4. From 7. In the light source driving device according to any one of
Further, an acquisition unit for acquiring the detection result of the light receiving unit that receives at least a part of the light emitted from the light emitting element is provided.
The discharge control unit is a light source driving device that determines the fourth timing based on the detection result.
11. 10. In the light source driving device described in 1.
The discharge control unit is a light source driving device that provides the fourth timing when the intensity of the light received by the light receiving unit becomes lower than a predetermined reference.
12. 1. 1. From 11. The light source driving device according to any one of the above,
With the light emitting element
It is provided with a processing unit that calculates the distance to the reflecting object that reflected the light in the emission direction of the light by using the time from the emission of the light to the reception of the reflected light of the light. Distance measuring device.
1 距離測定装置
10 発光素子
12 モニタ受光部
20 光源駆動装置
21 電源
22 容量素子
23 放電制御部
24 取得部
30 可動反射部
50 受光部
70 制御部
80 処理部
90 移動体
92 ランドマーク
100 集積回路
102 バス
104 プロセッサ
106 メモリ
108 ストレージデバイス
110 入出力インタフェース
112 ネットワークインタフェース
201 充電経路
202 放電経路
1
Claims (13)
前記複数の容量素子を充電する電源と、
前記複数の容量素子が放電するタイミングを個別に制御する放電制御部と、を備え、
前記複数の容量素子のうち少なくとも1つの容量素子を充電している間に他の少なくとも1つの容量素子を放電させ、
前記容量素子の放電により前記発光素子をパルス発光させる光源駆動装置。 Multiple capacitive elements that are parallel to each other and each supply power to the light emitting element during discharge.
A power source for charging the plurality of capacitive elements and
A discharge control unit that individually controls the discharge timing of the plurality of capacitive elements is provided.
While charging at least one of the plurality of capacitive elements, the other at least one capacitive element is discharged .
Discharged by the light source driving device Ru is pulse emission of the light emitting element of the capacitive element.
前記放電制御部は、第1のタイミングで第1の前記容量素子を放電させ、前記第1のタイミングとは異なる第2のタイミングで、前記第1の容量素子とは異なる第2の前記容量素子を放電させる光源駆動装置。 In the light source driving device according to claim 1,
The discharge control unit discharges the first capacitance element at the first timing, and the second capacitance element different from the first capacitance element at the second timing different from the first timing. Light source drive device that discharges.
前記第1のタイミングと前記第2のタイミングの間隔は、前記第1の容量素子を充電し始めてから充電が完了するまでにかかる時間、および前記第2の容量素子を充電し始めてから充電が完了するまでにかかる時間の少なくとも一方よりも短い光源駆動装置。 In the light source driving device according to claim 2,
The interval between the first timing and the second timing is the time required from the start of charging the first capacitive element to the completion of charging, and the charging is completed after the second capacitive element is started to be charged. A light source drive that is shorter than at least one of the time it takes to do so.
前記放電制御部は、第3のタイミング、および、前記第3のタイミングとは異なる第4のタイミングのそれぞれで、前記複数の容量素子のうち少なくともいずれかを放電させ、
前記第4のタイミングにおいて、前記第3のタイミングよりも大きな前記電力を前記発光素子に供給する光源駆動装置。 The light source driving device according to any one of claims 1 to 3.
The discharge control unit discharges at least one of the plurality of capacitive elements at each of the third timing and the fourth timing different from the third timing.
A light source driving device that supplies electric power larger than that of the third timing to the light emitting element at the fourth timing.
前記複数の容量素子は、第3の前記容量素子と、前記第3の容量素子の容量よりも大きな容量を有する第4の前記容量素子とを含み、
前記放電制御部は、前記第3のタイミングで前記第3の容量素子を放電させ、前記第4のタイミングで前記第4の容量素子を放電させる光源駆動装置。 In the light source driving device according to claim 4,
The plurality of capacitive elements include the third capacitive element and the fourth capacitive element having a capacitance larger than the capacitance of the third capacitive element.
The discharge control unit is a light source driving device that discharges the third capacitive element at the third timing and discharges the fourth capacitive element at the fourth timing.
前記複数の容量素子は、第3の前記容量素子と、前記第3の容量素子を充電する電圧よりも大きな電圧で充電される第4の前記容量素子とを含み、
前記放電制御部は、前記第3のタイミングで前記第3の容量素子を放電させ、前記第4のタイミングで前記第4の容量素子を放電させる光源駆動装置。 In the light source driving device according to claim 4,
The plurality of capacitive elements include the third capacitive element and the fourth capacitive element that is charged with a voltage larger than the voltage for charging the third capacitive element.
The discharge control unit is a light source driving device that discharges the third capacitive element at the third timing and discharges the fourth capacitive element at the fourth timing.
前記放電制御部は、前記第4のタイミングにおいて、前記第3のタイミングよりも多くの前記容量素子を放電させる光源駆動装置。 In the light source driving device according to claim 4,
The discharge control unit is a light source driving device that discharges more of the capacitive elements at the fourth timing than at the third timing.
前記発光素子および当該光源駆動装置は、移動体に取り付けられており、
前記移動体の周囲の地図情報を取得する取得部をさらに備え、
前記放電制御部は、前記地図情報に基づいて、前記第4のタイミングを決定する光源駆動装置。 In the light source driving device according to any one of claims 4 to 7.
The light emitting element and the light source driving device are attached to a moving body, and the light emitting element and the light source driving device are attached to the moving body.
Further equipped with an acquisition unit for acquiring map information around the moving body,
The discharge control unit is a light source driving device that determines the fourth timing based on the map information.
天候を示す天候情報を取得する取得部をさらに備え、
前記放電制御部は、前記天候情報に基づいて前記第4のタイミングを決定する光源駆動装置。 In the light source driving device according to any one of claims 4 to 7.
It also has an acquisition unit that acquires weather information that indicates the weather.
The discharge control unit is a light source driving device that determines the fourth timing based on the weather information.
前記発光素子から発せられた光の少なくとも一部を受光する受光部の検出結果を取得する取得部をさらに備え、
前記放電制御部は、前記検出結果に基づいて前記第4のタイミングを決定する光源駆動装置。 In the light source driving device according to any one of claims 4 to 7.
Further, an acquisition unit for acquiring the detection result of the light receiving unit that receives at least a part of the light emitted from the light emitting element is provided.
The discharge control unit is a light source driving device that determines the fourth timing based on the detection result.
前記放電制御部は、前記受光部が受光した光の強度が予め定められた基準より低くなった場合に、前記第4のタイミングを設ける光源駆動装置。 In the light source driving device according to claim 10,
The discharge control unit is a light source driving device that provides the fourth timing when the intensity of the light received by the light receiving unit becomes lower than a predetermined reference.
前記発光素子はレーザダイオードである光源駆動装置。The light emitting element is a light source driving device that is a laser diode.
前記発光素子と、
前記発光素子が光を出射してから当該光の反射光を受光するまでの時間を用いて、当該光の出射方向において当該光を反射した反射物までの距離を算出する処理部と、を備える距離測定装置。 A light source driving device according to any one of claims 1 1 2,
With the light emitting element
It is provided with a processing unit that calculates the distance to the reflecting object that reflected the light in the emission direction of the light by using the time from the emission of the light to the reception of the reflected light of the light. Distance measuring device.
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