JP7131099B2 - 光学的測距装置およびその方法 - Google Patents
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Description
(1)全体の概略構成:
第1実施形態の光学的測距装置20は、図1、図2に示すように、距離の測定を行なう対象に向けてレーザを照射しその反射光を受光する光学系30、複数の受光素子50を配列した受光アレイ40、受光アレイ40からの出力を用いてい測距演算を行なうSPAD演算部100、これらを制御する制御部80から構成されている。測距の対象となる対象物としては、光学的測距装置20が車載される場合には、他の車両、歩行者、障害物など、種々のものが想定される。図1では、これらを符号OBJ1~3として示し、図2ではまとめて符号OBJとして示した。
以上、説明したハードウェア構成を踏まえ、光学的測距装置20が実行する感度調整処理について、図7を用いて説明する。図7に示した感度調整処理ルーチンは、光学的測距装置20が起動されると、必要な初期化の処理を行なった後、測距を行ないつつ、繰り返し実行される。測距は、レーザ素子35を発光させ、対象からの反射光を受光アレイ40の受光素子50により検出し、検出までの時間に基づいて、対象までの距離を求めることにより行なわれる。この測距の処理を行なうと共に、図7に示した感度調整処理ルーチンが実行される。この感度調整処理ルーチンが起動されると、まず画像位置の指定を行なう(ステップS100B)。画像位置の指定とは、光学系30を駆動して所定の空間をスキャンすることにより得られるピーク強度画像Ipkからの読み出し位置を指定することである。図8に、ピーク強度画像Ipkの一例を示した。処理は、ピーク強度画像Ipkの先頭(図示左上)から順次行なわれる。画像位置の指定は、図8の例では、左上の画像位置G11からまず縦方向(車両から見て垂直方向)にG21、G31・・・と進み、縦方向の指定が完了すると、横方向(車両からみて水平方向)に移動して画像位置G12から再度繰り返される。
S値=(Spk+Npk)-Nav …式1
ここで、(Spk+Npk)は、図6Aに示したピークPKの積算ヒストグラムDsum に相当する。Spkは、ピークにおける真の積算ヒストグラムであり、Npkは、ピークにおけるノイズ成分による積算ヒストグラムである。両者を足しているのは、図6Aに示したピークPKであっても、ノイズ成分が含まれているからである。また、式1におけるNavは、図6Bに示したように、ノイズの積算ヒストグラムDsum の平均値である。式1により、取り出したい信号の大きさSを求めることができる。
S/N値={(Spk+Npk)-Nav}/√(Nav) …式2
S/N値は、信号の強度それ自体ではなく、ノイズに対してどの程度の差があるかを表わしている。感度としては、こうしたS値またはS/N値などを用いることができる。従って、全画像位置についてのピーク強度画像Ipkの読込処理(ステップS200)と感度検出処理(ステップS300)とにより、全画像位置G11、G21、・・・・Gmnの感度を、上記のようにして求め、これをメモリ82に記憶する。こうして求めた感度を用いて、次に感度設定処理(ステップS400)を行なう。
第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態と同様のハードウェア構成を用い、図13に示すように、感度設定処理ルーチン(図7:ステップS400)の内容が異なる。図13に示した第2実施形態の感度設定処理のうち、第1実施形態の感度設定処理(図9)と同一の部分は、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
第1実施形態において、調整信号CT1より加算回数Nを減らして、パルスを検出しないタイミングを設ける際、ミラー31を回転して、反射光が受光アレイ40に入射しないようにしてもよい。図17、図18に、この様子を模式的に示した。図17は、反射光が常に受光アレイ40に入射する場合を示す。この例では、窓32が設けられたケース38に、ミラー31、レンズ36、受光アレイ40等が収納されており、窓32から入った反射光は、ミラー31
反射して、受光アレイ40に入射する。
34…モータ 35…レーザ素子 36…レンズ
40…受光アレイ 50…受光素子 60…受光ブロック
80…制御部 81…CPU 82…メモリ
90…入出力部 100…SPAD演算部
103…ブロック内加算器 104…ヒストグラム生成器
106…N回加算器 108…ピーク検出器
110…距離演算器 112…画像生成器
Claims (10)
- 対象までの距離を検出する光学的測距装置(20)であって、
所定のタイミングで光源(35)を駆動して、前記光源からの光を、空間の所定の範囲に照射する照射部(30)と、
前記照射した光に対応した反射光を検出する受光素子(50)を備え、前記検出した前記反射光に対応した検出信号を出力する受光部(40)と、
前記検出信号を処理して、前記対象からの反射光に対応したピーク信号を抽出する信号処理部(103,104,106、108)と、
前記照射部による前記光源の駆動から前記抽出された前記ピーク信号までの時間に応じて、前記対象までの距離を測定する測定部(110、112)と、
前記信号処理部が出力する前記ピーク信号の強度により、前記対象までの距離測定の感度を変更する調整信号を、前記照射部、前記受光部および前記信号処理部の少なくとも1つに出力する調整部(80)と
を備え、
前記受光部は、前記光源からの光が照射される前記空間の所定の範囲を区分する複数の領域の各々について、前記検出信号を出力し、
前記信号処理部は、前記ピーク信号を、前記複数の領域のそれぞれについて出力し、
前記調整部は、前記調整信号を、前記複数の領域のそれぞれの前記ピーク信号の強度により定め、前記複数の領域の各々に対応させて出力することで、前記感度を前記複数の領域毎に変更する
光学的測距装置。 - 対象までの距離を検出する光学的測距装置(20)であって、
所定のタイミングで光源(35)を駆動して、前記光源からの光を、空間の所定の範囲に照射する照射部(30)と、
前記照射した光に対応した反射光を検出する受光素子(50)を備え、前記検出した前記反射光に対応した検出信号を出力する受光部(40)と、
前記検出信号を処理して、前記対象からの反射光に対応したピーク信号を抽出する信号処理部(103,104,106、108)と、
前記照射部による前記光源の駆動から前記抽出された前記ピーク信号までの時間に応じて、前記対象までの距離を測定する測定部(110、112)と、
前記信号処理部が出力する前記ピーク信号の強度により、前記対象までの距離測定の感度を変更する調整信号を、前記照射部、前記受光部および前記信号処理部の少なくとも1つに出力する調整部(80)と
を備え、
前記受光部は、前記光源からの光が照射される前記空間の所定の範囲を区分する複数の領域の各々について、前記検出信号を出力し、
前記信号処理部は、前記ピーク信号を、前記複数の領域のそれぞれについて出力し、
前記調整部は、前記調整信号を、前記複数の領域の一部の領域における前記ピーク信号の強度により定めて出力することで、前記複数の領域での前記感度を変更する
光学的測距装置。 - 請求項1または請求項2に記載の光学的測距装置であって、
前記受光部は、複数の受光素子を備え、
前記信号処理部は、前記受光素子の出力を重ね合わせることにより、前記反射光に対応したピーク値を備えた信号を、前記ピーク信号として出力し、
前記調整部は、前記ピーク値を予め定めた閾値と比較することにより、前記出力する前記調整信号の設定を行なう
光学的測距装置。 - 対象までの距離を検出する光学的測距装置であって、
所定のタイミングで光源を駆動して、前記光源からの光を、空間の所定の範囲に照射する照射部と、
前記照射した光に対応した反射光を検出する受光素子を備え、前記検出した前記反射光に対応した検出信号を出力する受光部と、
前記検出信号を処理して、前記対象からの反射光に対応したピーク信号を抽出する信号処理部と、
前記照射部による前記光源の駆動から前記抽出された前記ピーク信号までの時間に応じて、前記対象までの距離を測定する測定部と、
前記信号処理部が出力する前記ピーク信号の強度により、前記対象までの距離測定の感度を変更する調整信号を、前記照射部、前記受光部および前記信号処理部の少なくとも1つに出力する調整部と
を備え、
前記受光部は、複数の受光素子を備え、
前記信号処理部は、前記受光素子の出力を重ね合わせることにより、前記反射光に対応したピーク値を備えた信号を、前記ピーク信号として出力し、
前記調整部は、前記ピーク値を予め定めた閾値と比較することにより、前記出力する前記調整信号の設定を行ない、
前記照射部は、1回の測距において、前記照射を複数回行ない、
前記信号処理部は、前記受光素子の出力の重ね合わせを、前記複数回の照射に対する前記受光素子からの複数回の出力を加算することにより行ない、
前記調整部は、前記調整信号を、前記信号処理部に、前記重ね合わせの回数を変更する信号(CT1)として出力する
光学的測距装置。 - 請求項3また請求項4に記載の光学的測距装置であって、
前記受光部は、複数の前記受光素子を集合した受光ブロック(60)を複数配列した構成を備え、
前記調整部は、前記調整信号を、前記信号処理部または前記受光部に、前記出力を加算する受光素子の数を変更する信号(CT2またはSS2)として出力する
光学的測距装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光学的測距装置であって、
前記調整部は、前記調整信号を、前記照射部に、前記光源の出力を増減する信号(LP)として出力する光学的測距装置。 - 前記調整部は、前記調整信号を、前記受光部の受光感度を増減する信号(SS1)として出力する請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の光学的測距装置。
- 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の光学的測距装置であって、
前記調整部は、前記受光部が出力する前記検出信号の状態が、反射光の強度が予め定めた上下限値の範囲から外れている場合、およびS/N比が予め定めた上下限値の範囲から外れている場合の少なくともいずれか一方に対応している場合に、前記調整信号を出力する
光学的測距装置。 - 対象までの距離を検出する光学的測距方法であって、
所定のタイミングで光源を駆動して、前記光源からの光を、空間の所定の範囲に照射し、
前記照射した光に対応した反射光を検出する受光素子を備え、前記光源からの光が照射される前記空間の所定の範囲を区分する複数の領域の各々について、前記検出した前記反射光に対応した検出信号を出力し(ステップS200)、
前記検出信号を処理して、前記複数の領域のそれぞれについて、前記対象からの反射光に対応したピーク信号を抽出し、
前記光源の駆動から前記受光素子による前記ピーク信号の出力までの時間に応じて、前記対象までの距離を測定し、
前記複数の領域のそれぞれの前記ピーク信号の強度により、前記対象までの距離測定の感度を調整する調整信号を、前記複数の領域の各々に対応させて出力することで、前記感度を前記複数の領域毎に変更する(ステップS300,S400)、
光学的測距方法。 - 対象までの距離を検出する光学的測距方法であって、
所定のタイミングで光源を駆動して、前記光源からの光を、空間の所定の範囲に照射し、
前記照射した光に対応した反射光を検出する受光素子を備え、前記光源からの光が照射される前記空間の所定の範囲を区分する複数の領域の各々について、前記検出した前記反射光に対応した検出信号を出力し、
前記検出信号を処理して、前記複数の領域において、前記対象からの反射光に対応したピーク信号を抽出し、
前記光源の駆動から前記受光素子による前記ピーク信号の出力までの時間に応じて、前記対象までの距離を測定し、
前記複数の領域の一部の領域についての前記ピーク信号の強度により、前記対象までの距離測定の感度を調整する調整信号を出力することで、前記感度を前記複数の領域について変更する、
光学的測距方法。
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