JP7259525B2 - Optical ranging device and method - Google Patents
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Description
本開示は、光を用いた対象物の検出技術に関する。 The present disclosure relates to an object detection technology using light.
レーザ光などのパルス光を照射して、対象物からの反射光を受光部で検出し、照射から受光までの戻り時間(TOF)を計測することで、対象物の存否の検出や対象物までの距離を測定する技術が知られている。こうした装置では、対象物を捉える解像度を高める工夫が種々されている(例えば特許文献1ないし4参照)。
By irradiating pulsed light such as laser light, detecting the reflected light from the target with the light receiving part, and measuring the return time (TOF) from irradiation to light reception, it is possible to detect the presence or absence of the target and to detect the target. are known. In such devices, various devices have been devised to increase the resolution for catching an object (see
しかしながら、上記特許文献1記載の技術では、TOFを用いた測距装置に加えてステレオカメラを必要とするため装置構成の大型化やコストアップを招いてしまう。また、特許文献2記載の技術では、対象物の検出をインタレース状に行なうため、検出に時間がかかり、かつ移動している小さな物体の検出は困難であった。更に、特許文献3記載の技術では、アバランシュダイオードを用いた高感度の検出を可能としているが、解像度の向上については、特に工夫されていない。
However, the technique described in
本開示は、光を外部に照射して、対象物までの距離を測定する光測距装置に関する。この光測距装置(20)は、パルス光を、所定の範囲に射出する発光部(40)と、前記パルス光に対応した前記所定の範囲からの反射光を、受光面(65)に結像させる光学系(30)と、 前記受光面において、第1の解像度で検出を行なう単位である画素(66)毎に、前記反射光を個別に電気的な信号として検出可能な複数の受光回路(69)を配置した受光部(60)と、前記受光回路による前記反射光の検出の結果に従って、前記対象物に対応した対象反射光の、前記パルス光の射出からの戻り時間から、前記所定の範囲に存在する対象物までの距離を含む前記対象物の空間上の位置を特定する特定部(110,140,150)と、を備える。こうした光測距装置において、前記特定部は、前記画素に配置された前記複数の受光回路の出力を重ね合わせた第1の結果と、前記画素に配置された前記複数の受光回路の一部を除いた場合の前記受光回路の出力を重ね合わせた第2の結果とに基づき、前記対象反射光の前記戻り時間から、前記対象物の前記空間上の位置を、前記第1の解像度より高い第2の解像度で特定する高解像度特定処理を実行してよい。 The present disclosure relates to an optical distance measuring device that irradiates light to the outside and measures the distance to an object. This optical distance measuring device (20) includes a light emitting section (40) for emitting pulsed light to a predetermined range, and a light receiving surface (65) for reflecting light from the predetermined range corresponding to the pulsed light. an optical system (30) for imaging; and a plurality of light receiving circuits capable of individually detecting the reflected light as an electrical signal for each pixel (66), which is a unit for performing detection at a first resolution on the light receiving surface. (69) is arranged, and according to the result of detection of the reflected light by the light receiving circuit, the target reflected light corresponding to the target is calculated from the return time from the emission of the pulsed light, the predetermined and a specifying unit (110, 140, 150) for specifying the spatial position of the object including the distance to the object existing in the range of . In such an optical distance measuring device, the specifying unit combines a first result obtained by superimposing the outputs of the plurality of light receiving circuits arranged in the pixel and part of the plurality of light receiving circuits arranged in the pixel. and a second result obtained by superimposing the output of the light receiving circuit in the case of removing the object, from the return time of the object reflected light, the position of the object in the space is determined by a resolution higher than the first resolution. 2 resolution may be performed.
この光測距装置によれば、反射光を検出する単位である画素毎に、反射光を個別に電気的な信号として検出可能な複数の受光回路を配置しており、受光面の1つの画素に配置された複数の受光回路の出力を重ね合わせた第1の結果と、画素に配置された複数の受光回路の一部を除いた場合の受光回路の出力を重ね合わせた第2の結果とを比較することにより、対象物の位置の解像度を高めた高解像度特定処理を実行できる。第1の結果と第2の結果とには、受光回路の一部を除いたことによる違いが存在する場合があり、そうした場合には、対象物の空間上の位置を、解像度を高めて特定することができる。 According to this optical distance measuring device, a plurality of light-receiving circuits capable of individually detecting reflected light as electrical signals are arranged for each pixel, which is a unit for detecting reflected light. A first result obtained by superimposing the outputs of the plurality of light receiving circuits arranged in each pixel, and a second result obtained by superimposing the outputs of the plurality of light receiving circuits arranged in the pixel except for some of the outputs. By comparing , it is possible to perform high-resolution identification processing with increased resolution of the position of the object. There may be a difference between the first result and the second result due to the removal of part of the light receiving circuit. can do.
A.第1実施形態:
(A1)装置構成:
第1実施形態の光学装置である光測距装置20は、距離を光学的に測距するものであり、図1に示すように、測距する対象物である物体OBJ1に対して測距のための光を投射し、反射光を受ける光学系30および光学系30を駆動し、また光学系30から得られた信号を処理するSPAD演算部100を備える。光学系30は、レーザ光を射出する発光部40と、発光部40からのレーザ光を測距する所定の範囲に射出して走査する走査部50と、レーザ光を走査した範囲からの反射光を受光する受光部60とを備える。
A. First embodiment:
(A1) Device configuration:
An optical
光学系30の詳細を図2に示す。図示するように、発光部40は、測距用のレーザ光を射出する半導体レーザ素子(以下、単にレーザ素子とも言う)41、レーザ素子41の駆動回路を組み込んだ回路基板43、レーザ素子41から射出されたレーザ光を平行光にするコリメートレンズ45を備える。レーザ素子41は、いわゆる短パルスレーザを発振可能なレーザダイオードであり、レーザ光のパルス幅は、5nsec程度である。5nsecの短パルスを用いることで、測距の分解能を高めることができる。
Details of the
走査部50は、コリメートレンズ45により平行光とされたレーザ光を反射する表面反射鏡51、この表面反射鏡51を回転軸54により回転可能に保持するホルダ53、回転軸54を回転駆動するロータリソレノイド55を備える。ロータリソレノイド55は、外部からの制御信号Smを受けて、所定の角度範囲(以下、画角範囲という)内で正転および逆転を繰り返す。この結果、回転軸54、延いては表面反射鏡51もこの範囲で回動する。結果的にコリメートレンズ45を介してレーザ素子41から入射したレーザ光は、図示横方向(H方向)に所定の画角範囲で走査される。ロータリソレノイド55は、図示しないエンコーダを内蔵しており、その回転角度を、出力可能である。従って、表面反射鏡51の回転角度をエンコーダの出力として読み取ることにより、走査位置を取得することができる。
The
表面反射鏡51を所定範囲内で駆動することにより、発光部40が射出されたレーザ光は、横方向(H方向)に走査される。レーザ素子41は、H方向に対して、これに直交する方向(以下、V方向という)に長い形状を備えている。上述した走査部50の表面反射鏡51を含む光学系30は、筐体32内に収納されており、物体OBJ1に向けて射出される光および物体OBJ1からの反射光は、筐体32に設けられたカバー31を通過する。物体OBJ1に向けて射出され、物体OBJ1から反射してくる光を、図1では、符号RL1として示した。
By driving the
光学系30は、レーザ光のV方向高さと、走査部50によるH方向の角度範囲とで規定される領域で、測距を行なうことができる。光測距装置20から、この領域に向けて出力されるレーザ光は、人や車などの物体OBJ1があると、その表面で乱反射し、その一部は、走査部50の表面反射鏡51方向に戻ってくる。この反射光は、表面反射鏡51で反射し、受光部60の受光レンズ61に入射する。受光レンズ61で集光された反射光は、受光面に配置された受光アレイ65に入射する。
The
受光部60の受光アレイ65からの出力信号は、図4に示したように、測距部に相当するSPAD演算部100に入力される。SPAD演算部100は、レーザ素子41を発光させて外部の空間を走査しつつ、レーザ素子41が照射パルスを出力した時点から受光部60の受光アレイ65が反射光バルスを受け取るまでの時間TFから、物体OBJ1までの距離を演算する。SPAD演算部100は、周知のCPUやメモリを備え、予め用意されたプログラムを実行することで、測距に必要な処理を行なう。具体的には、SPAD演算部100は、全体の制御を行なう制御部110の他、加算部120、ヒストグラム生成部130、ピーク検出部140、距離演算部150等を備える。
The output signal from the
加算部120は、受光部60を構成する受光素子66に含まれるSPAD回路68の出力を加算する回路である。本実施形態では、受光部60の受光アレイ65は、図4に示すように、反射光のV方向に配列された複数の受光素子66から構成されている。受光素子66は、測距の際に、物体OBJ1を検出し、物体OBJ1までの距離を測定する際の単位である。この受光素子66を、画素とも呼ぶ。
The adding
各受光素子66は、本実施形態では、図4に示したように、9×9個のSPAD回路68から構成されている。9×9個のSPAD回路68は3×3個ずつまとめられ、3×3個ずつをひとまとまりして、そのオン・オフを制御できるようになっている。受光素子66全体としては、本実施形態では、受光回路に相当する9個の部分が個別に停止できる。この個別に停止でき各部分を、本実施形態では、部分画素69と呼ぶが、後で詳しく説明するように、部分画素69毎に単独で、対象物OBJ1を検出するのではない。部分画素69を構成する3×3個のSPAD回路68からの信号の扱いについては、後で説明する。
Each
SPAD回路68は、高い応答性と優れた検出能力とを実現するアバランシェフォトダイオード(APD)が用いられる。APDに反射光(フォトン)が入射すると、電子・正孔対が生成され、電子と正孔が各々高電界で加速され、次々と衝突電離を引き起こして新たな電子・正孔対が生成される(アバランシェ現象)。このように、APDはフォトンの入射を増幅することができることから、遠くの物体のように反射光の強度が小さくなる場合には、APDが用いられることが多い。APDの動作モードには、降伏電圧未満の逆バイアス電圧で動作させるリニアモードと、降伏電圧以上の逆バイアス電圧で動作させるガイガモードとがある。リニアモードでは、生成される電子・正孔対よりも高電解領域から出て消滅する電子・正孔対の数が大きく、電子・正孔対の崩壊は自然に止まる。このため、APDからの出力電流は、入射光量にほぼ比例する。
The
他方、ガイガモードでは、単一フォトンの入射でもアバランシェ現象を起こすことができるため、検出感度を更に高めることができる。こうしたガイガモードで動作されるAPDを、シングルフォトンアバランシェダイオード(SPAD:Single Photon Avalanche Diode)と呼ぶことがある。 On the other hand, in the Geiger mode, the avalanche phenomenon can occur even when a single photon is incident, so the detection sensitivity can be further enhanced. An APD operated in such a Geiger mode is sometimes called a Single Photon Avalanche Diode (SPAD).
各SPAD回路68は、図4の等価回路を示すように、電源Vccと接地ラインとの間に直列にクエンチ抵抗器RqとアバランシェダイオードDaを接続し、その接続点の電圧を論理演算素子の一つである反転素子INVに入力し、電圧レベルの反転したデジタル信号に変換している。反転素子INVの出力は、アンド回路SWの一方の入力に接続されているから、他方の入力がハイレベルHになっていれば、外部にそのまま出力される。アンド回路SWの他方の入力の状態は、選択信号SCにより切り換えることができる。選択信号SCは、部分画素69内の3×3個のSPAD回路68に対しては、一括して出力され、受光アレイ65のどの部分画素69からの信号を読み出すか読み出さないかを指定するのに用いられる。なお、アバランシェダイオードDaをリニアモードで用い、その出力をアナログ信号のまま扱う場合などには、アンド回路SWに代えて、アナログスイッチを用いればよい。また、アバランシェダイオードDaに代えて、PINフォトダイオードを用いることも可能である。
Each
SPAD回路68に光が入射していなければ、アバランシェダイオードDaは、非導通状態に保たれる。このため、反転素子INVの入力側は、クエンチ抵抗器Rqを介してプルアップされた状態、つまりハイレベルHに保たれている。従って、反転素子INVの出力はロウレベルLに保たれる。各SPAD回路68に外部から光が入射すると、アバランシェダイオードDaは、入射した光(フォトン)により通電状態となる。この結果、クエンチ抵抗器Rqを介して大きな電流が流れ、反転素子INVの入力側は一旦ロウレベルLとなり、反転素子INVの出力はハイレベルHに反転する。クエンチ抵抗器Rqを介して大きな電流が流れた結果、アバランシェダイオードDaに印加される電圧は低下するから、アバランシェダイオードDaへの電力供給は止り、アバランシェダイオードDaは、非導通状態に復する。この結果、反転素子INVの出力信号も反転してロウレベルLに戻る。結果的に、反転素子INVは、各SPAD回路68に光(フォトン)が入射すると、ごく短時間、ハイレベルとなるパルス信号を出力することになる。そこで、各SPAD回路68が光を受光するタイミングに合わせて、アドレス信号SCをハイレベルHにすれば、アンド回路SWの出力信号、つまり各SPAD回路68からの出力信号Sout は、アバランシェダイオードDaの状態を反映したデジタル信号となる。
If no light is incident on the
部分画素69に含まれる3×3個のSPAD回路68の合計9個の出力信号Sout は、図4に、部分画素69の一つ分を示したように、加算部120内に用意されたブロック内加算器121に入力され、加算される。従って、加算部120には、9個のブロック内加算器121が備えられている。各部分画素69を区別する場合には、左上の部分画素69から右下に向けて順に、部分画素s1、s2・・・s9と呼ぶ。各部分画素69内の9個のSPAD回路68の出力は、それぞれ、ブロック内加算器121によりまとめられ、ヒストグラム生成部130に出力され、ヒストグラムの生成に用いられる。
A total of 9 output signals Sout of the 3×3
この様子を、図5に例示した。発光部40のレーザ素子41を発光させて、物体OBJ1からの反射光が受光部60の受光面に配置された一つの画素に相当する受光素子66に入射すると、各部分画素69は反射光を受け取ったタイミングでパルス信号を出力する。各部分画素s1、s2・・・s9内のSPAD回路68からの信号Sout を加算した結果である部分画素信号は、物体OBJ1からの距離に応じたタイミングのパルス信号を含む。受光部60の受光素子66が反射光を受ける位置に物体OBJ1が存在すれば、レーザ素子41による照光パルスに基づく反射光パルスを受け取るまでの時間TFは、部分画素69によらず、ほぼ同じタイミングになる。
This state is illustrated in FIG. When the
従って、部分画素s1、s2・・・s9からの信号を加算してヒストグラムTを生成すると、時間TF近傍に、バルス信号が集まり、ピークを形成する。SPAD回路68の性質上、出力されるパルス信号には、ノイズも含まれる。ノイズは、太陽光などの外乱光によりランダムに発生する。ノイズによるパルス信号は、ランダムに発生するので、部分画素s1、s2・・・s9からの信号を加算すると、ノイズはピークを形成せず、物体OBJ1からの反射光によるピークが得られる。
Therefore, when the histogram T is generated by adding the signals from the partial pixels s1, s2, . Due to the nature of the
同じ走査位置で複数回の測定を行なって、部分画素s1、s2・・・s9からの信号をヒストグラム生成部130が重ね合わせると、図5最下段に例示するように、時間TFにピークを有するヒストグラムが生成される。受光素子66を構成する複数のSPAD回路68が検出する信号には、外乱光などによるノイズも含まれるが、照光パルスに対する各SPAD回路68からの信号を足し合せてヒストグラムを生成する処理を複数回行なうと、反射光パルスに対応する信号は累積され、ノイズに対応する信号は累積されないので、反射光パルスに対応する信号が明確になる。いわゆるS/N比が高くなる。そこで、ヒストグラム生成部130からのヒストグラムを解析して、ピーク検出部140が信号のピークを検出する。信号のピークは、測距の対象となっている物体OBJ1からの反射光パルスに他ならない。こうしてピークが検出されると、距離演算部150は、照射光パルスから、反射光パルスのピークまでの時間TFを測定することで、物体までの距離Dを検出する。検出され距離Dは、外部に、例えば光測距装置20が自動運転車両に搭載されていれば、自動運転装置などに出力される。もとより、ドローンや自動車、船舶などの移動体の他、固定された測距装置として用いることも可能である。
When the
制御部110は、発光部40の回路基板43に対してレーザ素子41の発光タイミングを決定する指令信号SLや、いずれの部分画素69にも含まれる9個のSPAD回路68をまとめてアクティブにするかを決定するアドレス信号SCの他、ヒストグラム生成部130に対するヒストグラムの生成タイミングやヒストグラムの補正を指示する信号Stや、ピーク検出部140に対するピーク検出の閾値Tnを切換える信号Spや、走査部50のロータリソレノイド55に対する駆動信号Sm等を出力する。制御部110が予め定めたタイミングでこれらの信号を出力することにより、SPAD演算部100は、所定の範囲に存在する物体OBJ1を、その物体OBJ1までの距離Dと共に検出する特定部として働く。制御部110は、後述する処理において、生成したヒストグラムなどを記憶するメモリ114を内蔵する。
The
(A2)測距処理の詳細:
次に、SPAD演算部100による測距処理の詳細について、図6以下を用いて説明する。図6に示した画素単位測定処理ルーチンは所定のインターバルで繰り返し実行される。この処理ルーチン開始すると、まず部分画素s1~s9に関してステップS210からs230を繰り返す処理を行なう(ステップS201s~S201e)。この処理の繰り返しでは、変数sを用い、変数sを繰り返しの度に値1ずつインクリメントする。これは以下に説明する他の実施形態でも同様である。第1実施形態では、s=1から9までの9回、ステップS201s~S201eを繰り返す。
(A2) Details of distance measurement processing:
Next, details of distance measurement processing by the
この処理においては、まず部分画素sに含まれる全SPAD回路68を停止する(ステップS210)。図7は、画素に相当する受光素子66において停止する部分画素sを説明する説明図である。画素である受光素子66には、図7に示したように、9個の部分画素s1~s9が含まれる。s=1の場合には、部分画素s1が動作を停止する。即ち、制御部110は、部分画素s1に対するアドレス信号SCをオフとし、部分画素s1以外の部分画素s2~s9に対するアドレス信号SCをオンとする。この状態で、発光・受光処理を行なう(ステップS220)。つまり、発光部40のレーザ素子41を駆動して、照光バルスを射出し、その反射光を受光部60の受光素子66により受光させる。
In this process, first, all
受光素子66は、既に説明したように、各部分画素69に含まれる9個のSPAD回路68が検出したパルスをブロック内加算器121により加算し、更にその動作を複数回繰り返すことで、ヒストグラム生成部130によりヒストグラムTsを生成し、これを制御部110内に備えられたメモリ114に順次記憶する(ステップS230)。
As already described, the
制御部110は、この動作を変数sを順次インクリメントしながら、s1~s9まで繰り返す。従って、9回繰り返しが完了すると(ステップS201s~S201e)、制御部110内のメモリ114には、9個のヒストグラムT1~T9が記憶される。
部分画素s1~s9に対する繰り返しが完了すると(ステップS201e)、次に累積ヒストグラムTT作成する(ステップS240)。累積ヒストグラムTTは、各部分画素s1~s9を停止して作成されメモリ114に記憶されたヒストグラムT1~T9を重ね合わせることにより作成される。ヒストグラムT1~T9は、それぞれ一つの部分画素s1~s9が停止された状態で作成されるから、ヒストグラムT1~T9に含まれる部分画素s1~s9の数は、全て8個になる。従って、累積ヒストグラムTTは、全ての部分画素からのデータが均等に含まれることになる。
When the repetition for the partial pixels s1 to s9 is completed (step S201e), then a cumulative histogram TT is created (step S240). The cumulative histogram TT is created by superimposing the histograms T1 to T9 created by stopping the partial pixels s1 to s9 and stored in the
そこで、この累積ヒストグラムTTを用いて、画素である受光素子66における物体の検出・測距処理を行なう(ステップS310)。累積ヒストグラムTTは、全ての部分画素s1~s9の検出結果を重ね合わせたものになっているので、結局これは、画素である受光素子66全体による物体の検出・測距を行なうことに相当する。累積ヒストグラムTTに含まれるピークを、累積ヒストグラムTTを閾値と比較することにより検出する。ピークが見いだされれば、反射光を受光部60にもたらす物体OBJ1が存在する判断できる。また、そのピークの時間を取得することにより、物体OBJ1までの距離Dを測定することができる。
Therefore, using this cumulative histogram TT, the detection and distance measurement processing of the object in the
累積ヒストグラムTTを用いて行なわれる画素(受光素子66)における物体の検出・測距処理(ステップS310)に続いて、部分画素における物体の検出・測距処理を行なう(ステップS410)。この部分画素における物体の検出・測距処理(ステップS410)については、図8、図9を用いて詳しく説明する。 Following the object detection/ranging process in the pixel (light receiving element 66) using the cumulative histogram TT (step S310), the object detection/ranging process is carried out in partial pixels (step S410). The object detection and distance measurement processing (step S410) in this partial pixel will be described in detail with reference to FIGS. 8 and 9. FIG.
図8に示した部分画素における物体検出・測距処理が開始されると、まず部分画素s=1から9について、処理を繰り返す準備をする(ステップS410s)。繰り返しの処理は、以下のステップS412からS415である。まず、部分画素を指定する変数sを値1として、図6のステップS240で作成した累積ヒストグラムTTと、図6のステップS230で記憶しておいたヒストグラムTs、つまり部分画素sを停止した状態で生成・記憶したヒストグラムTsとから、差分ヒストグラムΔTsを求める処理を行なう(ステップS412)。この処理は、式で表わせば、
ΔTs=TT-8・Ts
である。図7に即して説明すると、この処理は、各部分画素s(s=1から9)を順次停止(オフ)して発光・受光処理を行なって生成したヒストグラムTsを累積した累積ヒストグラムTTと、いずれかの部分画素sを停止して生成したヒストグラムTsとの差分を求める処理である。ヒストグラムTsを8倍しているのは、差分ヒストグラムを求める際に、正規化を図るためである。累積ヒストグラムTTは、部分画素s=1から9のいずれかを停止して生成したヒストグラムTs(s=1から9)を累積したものなので、差分ヒストグラムΔTsを求める際に、累積していないヒストグラムを8倍して、両者の正規化を図る。なお、累積ヒストグラムTTは、部分画素sを停止して生成したヒストグラムTsを9回累積しているものの、各部分画素についてのデータの累積は8回しか行なわれていないことから、
ΔTs=TT-8・Ts
としたが、7倍や9倍など、2以上の係数を乗算しても、累積ヒストグラムと通常のヒストグラムとの大きさの違いを緩和することができる。
When the object detection/ranging process for partial pixels shown in FIG. 8 is started, preparations are first made to repeat the process for partial pixels s=1 to 9 (step S410s). The repeated processing is the following steps S412 to S415. First, a variable s specifying a partial pixel is set to a value of 1, and the cumulative histogram TT created in step S240 of FIG. 6 and the histogram Ts stored in step S230 of FIG. A process of obtaining a difference histogram ΔTs from the generated and stored histogram Ts is performed (step S412). This process can be expressed as a formula:
ΔTs = TT-8 · Ts
is. Referring to FIG. 7, this processing consists of a cumulative histogram TT obtained by accumulating histograms Ts generated by sequentially stopping (turning off) each partial pixel s (s=1 to 9) and performing light emission/light reception processing. , to determine the difference from the histogram Ts generated by stopping any of the partial pixels s. The reason why the histogram Ts is multiplied by 8 is to achieve normalization when obtaining the difference histogram. Since the cumulative histogram TT is obtained by accumulating the histogram Ts (s=1 to 9) generated by stopping any of the partial pixels s=1 to 9, the non-accumulated histogram is used when obtaining the difference histogram ΔTs. Multiply by 8 to normalize both. Although the cumulative histogram TT is obtained by accumulating the histogram Ts generated by stopping the partial pixels s nine times, the accumulation of data for each partial pixel is performed only eight times.
ΔTs = TT-8 · Ts
However, multiplication by a factor of 2 or more, such as 7 times or 9 times, can reduce the difference in size between the cumulative histogram and the normal histogram.
差分ヒストグラムTsを用いた高解像度特定処理について説明する。図9に示したように、受光素子66全体に対して、ある物体OBJ1からの反射光に入射しており、部分画素s=9に対応する部分に、物体OBJ1とは異なる距離に存在する小さな物体OBJ2からの反射光が入射していると仮定する。そうすると、図9の最上段に示したように、部分画素s=1を停止して生成したヒストグラムT1は、部分画素s(s=2から9)からの信号を重ね合わせたヒストグラムとなり、物体OBJ1からの反射光に基づくピークと、物体OBJ2からの反射光に基づくピークとが存在することになる。
A high-resolution specifying process using the difference histogram Ts will be described. As shown in FIG. 9, reflected light from an object OBJ1 is incident on the entire light-receiving
この2つのピークは、部分画素s(s=1から8)のいずれを停止した場合も、同様に検出される。他方、累積ヒストグラムTTは、これらのヒストグラムTs(s=1から9)を重ね合わせたものなので、図9の最下段に示したように、2つのピークを有するヒストグラムとなっている。従って、差分ヒストグラム、
ΔTs=TT-8・Ts
を求めると、s=1から8の場合には、差分ヒストグラムにはピークは存在しないことになる。ピークが存在するか否かは、差分ヒストグラムΔTsを差分閾値ΔTnと比較することにより(ステップS413)、容易に検出することができる。
These two peaks are similarly detected when any of the partial pixels s (s=1 to 8) is stopped. On the other hand, since the cumulative histogram TT is obtained by superimposing these histograms Ts (s=1 to 9), it is a histogram having two peaks as shown at the bottom of FIG. Therefore, the difference histogram,
ΔTs = TT-8 · Ts
When s=1 to 8, there is no peak in the difference histogram. Whether or not a peak exists can be easily detected by comparing the difference histogram ΔTs with the difference threshold ΔTn (step S413).
ステップS413の判断において、差分ヒストグラムΔTsに差分閾値ΔTnを上回っているピークが存在しなければ、その部分画素sには、物体は存在しないと判断する(ステップS415)。他方、差分ヒストグラムΔTsに差分閾値ΔTnを上回っているピークが存在すれば(ステップS413:「YES」)、部分画素sに物体OBJ2が存在するとして、物体OBJ2の位置の検出と、そのピークまでの時間に基づく測距とを行なう(ステップS414)。 If it is determined in step S413 that there is no peak exceeding the difference threshold value ΔTn in the difference histogram ΔTs, it is determined that no object exists in that partial pixel s (step S415). On the other hand, if there is a peak exceeding the difference threshold ΔTn in the difference histogram ΔTs (step S413: “YES”), it is determined that the object OBJ2 exists in the partial pixel s, and the position of the object OBJ2 is detected and the distance to the peak is detected. Distance measurement based on time is performed (step S414).
差分ヒストグラムΔTsに差分閾値ΔTnを上回るピークが存在するのは、図9において、部分画素s=9を停止してヒストグラムTsを生成して、差分ヒストグラムΔTs求めた場合である。この場合には、部分画素s=9を停止しているので、部分画素sが検出していた物体OBJ2による反射光は検出されず、図9に、部分画素s=9オフのヒストグラムT9として示したように、物体OBJ2に対応するピークは消失する。従って、図10に示すように、累積ヒストグラムTTから部分画素s=9を停止した場合のヒストグラムT9を差し引きして、差分ヒストグラムΔTsを求めると、物体OBJ2に対応するピークが残ることになり、差分閾値ΔTnを上回るピークとして、物体OBJ2に対応するピークが検出されることになる。従って、物体OBJ2の検出と、ピークまでの時間に基づく測距とが可能となる。 The difference histogram ΔTs has a peak exceeding the difference threshold ΔTn when the histogram Ts is generated by stopping the partial pixel s=9 in FIG. 9 and the difference histogram ΔTs is obtained. In this case, since the partial pixel s=9 is stopped, the reflected light from the object OBJ2 that was detected by the partial pixel s is not detected. As shown, the peak corresponding to object OBJ2 disappears. Therefore, as shown in FIG. 10, when the histogram T9 when the partial pixel s=9 is stopped is subtracted from the cumulative histogram TT to find the difference histogram ΔTs, the peak corresponding to the object OBJ2 remains. A peak corresponding to the object OBJ2 is detected as a peak exceeding the threshold ΔTn. Therefore, detection of the object OBJ2 and distance measurement based on the time to peak are possible.
上記の処理を、部分画素sについて、s=1から9まで繰り返すことにより(ステップS410sからS410e)、各部分画素sに物体からの反射光が入っていれば、これを検出することができる。従って、第1実施形態の光測距装置20によれば、受光アレイ65を構成する受光素子66を物体検出の単位である画素として、物体を検出・測距できるだけでなく、受光素子66を構成する部分画素s=1から9による物体検出が可能となる。つまり、受光素子66を検出の単位とする画素の解像度(第1の解像度)より高い解像度(第2の解像度)で物体を検出できる。しかも第1実施形態では、全ての部分画素sを動作させた状態でのヒストグラムの生成は行なわず、生成したヒストグラムT1からT9を記憶し、これを重ね合せることで、累積ヒストグラムTTを求めている。このため、画素である受光素子66全体のヒストグラムを求める手間を要しない。また、上記実施形態では、差分ヒストグラムΔTsを求める際に、ヒストグラムTsを正規化しているので、累積ヒストグラムTTと部分画素sを停止して生成したヒストグラムTsとの差分ヒストグラムΔTsによるピークの検出精度を十分に高くすることができる。
By repeating the above processing for partial pixel s from s=1 to 9 (steps S410s to S410e), if reflected light from an object enters each partial pixel s, it can be detected. Therefore, according to the optical
B.第2実施形態:
第2実施形態の光測距装置20は、第1実施形態と同様のハードウェア構成を備え、SPAD演算部100の制御部110による物体の検出・測距処理のみが異なる。特に第2実施形態では、画素単位測定処理ルーチンと部分画素における物体検出・測距処理ルーチンが異なる。第2実施形態の各処理ルーチンを、図11、図12に示した。なお、各処理ルーチンにおいて、第1実施形態と同じ処理については、同じステップ番号を付して示した。従って、これらの処理についての説明は簡略なものとする。
B. Second embodiment:
The optical
図11に示した画素単位測定処理ルーチンは所定のインターバルで繰り返し実行される。この処理ルーチン開始すると、累積ヒストグラムTTの内容を一旦リセットし空にする処理を行なう(ステップS200)。その後、部分画素s(変数s=0から9)に関してステップS210からS420を繰り返す処理を行なう(ステップS202s~S202e)。この処理は、繰り返しの度に変数sを値1ずつインクリメントするものとし、変数sが値0から9まで、ステップS202s~S202eを繰り返す。 The pixel unit measurement processing routine shown in FIG. 11 is repeatedly executed at predetermined intervals. When this processing routine is started, the content of the cumulative histogram TT is once reset and emptied (step S200). After that, the process of repeating steps S210 to S420 is performed for the partial pixel s (variable s=0 to 9) (steps S202s to S202e). In this process, the variable s is incremented by 1 each time it is repeated, and steps S202s to S202e are repeated from 0 to 9 for the variable s.
この処理においては、第1実施形態と同様に、部分画素sに含まれるSPAD回路68を停止する(ステップS210)。但し、第1実施形態と異なり、最初は、s=0、つまり部分画素sを全て動作させる。この状態で、発光・受光処理を行なう(ステップS220)。つまり、発光部40のレーザ素子41を駆動して、照光バルスを射出し、その反射光を受光部60の受光素子66により受光させる。
In this process, as in the first embodiment, the
受光素子66は、既に説明したように、各部分画素69に含まれる9個のSPAD回路68が検出したパルスをブロック内加算器121により加算し、更にその動作を複数回繰り返すことで、ヒストグラム生成部130によりヒストグラムTsを生成し、これを制御部110内に備えられたメモリ114に記憶する(ステップS232)。ここで、変数s=0の場合のヒストグラムT0は、画素を構成する全ての部分画素s(s=1から9)が動作している場合のヒストグラムである。従って、このヒストグラムT0を、画素ヒストグラムT0と呼ぶ。更に、ステップS200で内容をリセットした累積ヒストグラムTTに、生成したヒストグラムTsを加える処理を行なう(ステップS242)。この結果、s=0の場合には、累積ヒストグラムTTの内容は、全ての部分画素sが動作している状態でのヒストグラムとなる。
As already described, the
その後、繰り返し回数を示す変数sが値0であるか否かの判断を行ない(ステップS252)、s=0、つまり初回であれば、生成した画素ヒストグラムT0をメモリ114の領域1に記憶し(ステップS262)、ステップS210からの処理を繰り返す。このとき変数sは値1だけインクリメントされているから、ステップS210からS232を実行することにより、順次、部分画素s=1から9を停止した状態でのヒストグラムTsが生成され(ステップS210~S232)、これを累積ヒストグラムTTに順次加えていく処理が行なわれる(ステップS242)。 After that, it is determined whether or not the variable s indicating the number of iterations is 0 (step S252). Step S262) and the processing from step S210 are repeated. At this time, since the variable s has been incremented by 1, by executing steps S210 to S232, the histogram Ts is generated with the partial pixels s=1 to 9 stopped (steps S210 to S232). , are sequentially added to the cumulative histogram TT (step S242).
そして、部分画素の位置を示す変数sが値1~9であれば、ステップS252での判断は「NO」となり、部分画素における物体の検出・測距処理(ステップS420)を行なう。この部分画素における物体の検出・測距処理については、図12に基づいて説明する。 If the variable s indicating the position of the partial pixel has a value of 1 to 9, the determination in step S252 becomes "NO", and object detection and distance measurement processing is performed in the partial pixel (step S420). The object detection and distance measurement processing in this partial pixel will be described with reference to FIG. 12 .
部分画素における物体検出・測距処理を開始すると、図12に示すように、まず、差分ヒストグラムTsを求める処理を行なう(ステップS412)。この処理は、
ΔTs←T0-k・Ts
というものであり、図11のステップS262で示した変数s=0の場合の画素ヒストグラムT0であって、メモリ1に記憶された画素ヒストグラムT0と、s番目の部分画素についてのヒストグラムTsとの差分をとる処理である。画素ヒストグラムT0とは、全ての部分画素s=1~9が動作している場合のヒストグラムである。またkは、正規化のための係数である。本実施形態では、変数s=1~9の場合には、いずれか一つの部分画素sが停止しているので、ヒストグラムTsの生成に関わる部分画素は8個になる。変数s=0の場合には、画素を構成する9個の部分画素が画素ヒストグラムT0の生成に関わるので、差分を求める際に、両者を正規化している。この例では、k=9/8とした。なお、ヒストグラムTsを求める際に、仮に2つの部分画素sが停止されるのであれば、係数kは、9/7とすればよい。更に言えば、係数kは、画素ヒストグラムT0と各ヒストグラムTsとの条件が近づくように設定されればよい。
When the object detection/ranging process for partial pixels is started, as shown in FIG. 12, first, the process for obtaining the difference histogram Ts is performed (step S412). This process
ΔTs←T0−k・Ts
The difference between the pixel histogram T0 stored in the
こうして差分ヒストグラムΔTsを求めた上で、次に、差分ヒストグラムΔTsに、差分閾値ΔTnを越えているピークが存在するかの判断を行なう(ステップS413)。 After obtaining the difference histogram ΔTs in this way, it is then determined whether or not there is a peak exceeding the difference threshold ΔTn in the difference histogram ΔTs (step S413).
例えば、図13に示したように、受光素子66全体に対して、ある物体OBJ1からの反射光に入射しており、部分画素s=9に対応する部分に、物体OBJ1とは異なる距離に存在する小さな物体OBJ2からの反射光が入射していると仮定する。そうすると、図13の最上段に示したように、s=0、つまり一つの部分画素も停止していない状態で生成した画素ヒストグラムT0は、部分画素s=1から9からの信号を加算したものとなり、物体OBJ1からの反射光に基づくピークと、物体OBJ2からの反射光に基づくピークとが存在することになる。
For example, as shown in FIG. 13, reflected light from an object OBJ1 is incident on the entire light-receiving
この二つのピークは、部分画素s(s=1から8)のいずれを停止した場合も、同様に検出される。ピークが存在するか否かは、差分ヒストグラムΔTsを差分閾値ΔTnと比較することにより(上述したステップS413)、容易に検出することができる。 These two peaks are similarly detected when any of the partial pixels s (s=1 to 8) is stopped. Whether or not a peak exists can be easily detected by comparing the difference histogram ΔTs with the difference threshold ΔTn (step S413 described above).
ステップS413の判断において、差分ヒストグラムΔTsに差分閾値ΔTnを上回っているピークが存在しなければ、その部分画素sには、物体は存在しないと判断する(ステップS415)。例えば、図13の最下段に示したように、部分画素s=1を停止した場合のヒストグラムT1について、差分ヒストグラムΔT1を求めた場合には、ピーク(ΔTs>ΔTn)は見いだされない。他方、差分ヒストグラムΔTsに差分閾値ΔTnを上回っているピークが存在すれば(ステップS413:「YES」)、部分画素sに物体OBJ2が存在する判断する。例えば、図13に示した部分画素s=9を停止した場合には、そのヒストグラムT9には、物体OBJ2によるピークが生じないから、差分ヒストグラムΔT9にはピークが現れる。従って、差分ヒストグラムΔT9を差分閾値ΔTnと比較することにより、物体OBJ2の存在を検出することができる。この場合、物体OBJ2は、停止した部分画素sに対応する位置に存在することが分かる。そこでこの場合には、物体OBJ2の位置の検出と、そのピークまでの時間に基づく測距とを行なう(ステップS414)。 If it is determined in step S413 that there is no peak exceeding the difference threshold value ΔTn in the difference histogram ΔTs, it is determined that no object exists in that partial pixel s (step S415). For example, as shown in the bottom of FIG. 13, when the difference histogram ΔT1 is obtained for the histogram T1 when partial pixel s=1 is stopped, no peak (ΔTs>ΔTn) is found. On the other hand, if there is a peak exceeding the difference threshold ΔTn in the difference histogram ΔTs (step S413: "YES"), it is determined that the object OBJ2 exists in the partial pixel s. For example, when the partial pixel s=9 shown in FIG. 13 is stopped, the histogram T9 does not have a peak due to the object OBJ2, so a peak appears in the difference histogram ΔT9. Therefore, by comparing the difference histogram ΔT9 with the difference threshold ΔTn, the existence of the object OBJ2 can be detected. In this case, it can be seen that the object OBJ2 exists at the position corresponding to the stopped partial pixel s. Therefore, in this case, detection of the position of the object OBJ2 and distance measurement based on the time to the peak are performed (step S414).
こうして部分画素を示す変数sを値0から9とする繰り返しの処理を行ない、これが完了すると(ステップS202e)、画素全体における物体の検出および測距の処理を行なう(ステップS320)。第2実施形態では、ヒストグラムTsを順次累積して累積ヒストグラムTTを求めているので(ステップS242)、これを用いて、画素全体における物体の検出とその物体までの測距処理とを行なうことができる。なお、全ての部分画素s=1から9をオンにした場合の画素ヒストグラムT0も求め、メモリ114の領域1に記憶しているので、これを用いて、画素全体における物体の検出と測距処理とを行なうものとしてもよい。累積ヒストグラムTTを用いた方が、複数回の検出を重ねているので、S/N比を高くすることができ、検出の精度を高めることができる。
In this way, the variable s indicating the partial pixel is set to a value of 0 to 9, and when this is completed (step S202e), object detection and distance measurement are performed for the entire pixels (step S320). In the second embodiment, since the histogram Ts is sequentially accumulated to obtain the cumulative histogram TT (step S242), it is possible to detect an object in all pixels and to measure the distance to that object. can. Note that the pixel histogram T0 when all the partial pixels s=1 to 9 are turned on is also obtained and stored in the
以上説明した第2実施形態の光測距装置20によれば、第1実施形態と同様に、受光アレイ65を構成する受光素子66を物体検出の単位である画素として、第1の解像度で物体を検出・測距できるだけでなく、受光素子66を構成する部分画素s=1から9により、第1の解像度より高い第2の解像度での物体検出が可能となる。しかも第2実施形態では、各部分画素s=1から9をオフとしたときのヒストグラムを全て記憶しておく必要がないから、メモリ114の容量を小さくすることができる。また、上記実施形態では、差分ヒストグラムΔTsを求める際に、ヒストグラムTsを正規化しているので、差分ヒストグラムΔTsによるピークの検出精度を十分に高くすることができる。
According to the optical
C.第3実施形態:
第3実施形態の光測距装置20は、第1実施形態と同様のハードウェア構成を備え、SPAD演算部100の制御部110による物体の検出・測距処理のみが異なる。第3実施形態では、複数ピークがある場合を判断し、複数のピークがあると判断した場合に、高分解能での検出・測距の処理を行なう点で、第1,第2実施形態と異なる。第3実施形態における処理の概要を、図14に示した。
C. Third embodiment:
The optical
図14に示した画素単位測定処理ルーチンは所定のインターバルで繰り返し実行される。この処理ルーチン開始すると、まず、全ての部分画素s=1から9をオンとし(ステップS510)、発光・受光処理を行なう(ステップS520)。受光処理では、レーザ光の照射により生じた反射光を検出し、画素ヒストグラムT0を作成する(ステップS530)。こうして受光素子66に含まれる全ての部分画素s=1から9をオンにして作成した画素ヒストグラムT0に複数のピークがあるか否かを判定する(ステップS540)。
The pixel unit measurement processing routine shown in FIG. 14 is repeatedly executed at predetermined intervals. When this processing routine starts, first, all partial pixels s=1 to 9 are turned on (step S510), and light emission/light reception processing is performed (step S520). In the light receiving process, the reflected light generated by the irradiation of the laser light is detected, and the pixel histogram T0 is created (step S530). It is determined whether or not the pixel histogram T0 created by turning on all the partial pixels s=1 to 9 included in the
図15および図16は、複数のピークがある場合とない場合とを例示した。レーザ光を照射した範囲に、光測距装置20からの距離が異なる2つ以上の物体があり、両者からの反射光が同じ受光素子66の異なる位置で受光されているとすると、図15に示したように、時間軸上の異なる位置、つまり戻り時間に2つ以上のピークが現れる。この場合には、高分解能での検出・測距処理を行なって、2つ以上のピークに対応する物体の位置と距離とを検出する(ステップS600)。このステップS600の処理は、第1または第2実施形態の処理に相当する。
Figures 15 and 16 illustrate the cases with and without multiple peaks. If there are two or more objects at different distances from the optical
他方、発光部40がレーザ光を照射した範囲に、物体が一つしかなく、この物体からの反射光のみが受光素子66で受光されているとすると、図16に示したように、時間軸上には一つのピークが現れる。この場合には、第1の解像度での検出・測距処理(ステップS620)を行なって、ピークに対応する物体の位置と距離とを検出する。このステップS620では、ステップS530で求めた画素ヒストグラムT0に含まれる単一のピークに基づいて物体の検出と測距の処理とを行なう。
On the other hand, if there is only one object in the range irradiated with the laser beam by the
以上説明した第3実施形態では、まず画素全体のヒストグラムに複数のピークが存在するかを判断し、存在しなければ、第1の解像度で、つまり画素を単位として、物体の検出と測距とを行なう。他方、複数のピークが存在する場合には、第1,第2実施形態として説明したような部分画素単位での、つまり第1の解像度より高い第2の解像度で、物体の検出と測距処理とを行なう。このため、複数のピークが存在しなければ、短時間うちに処理を完了することができる。また必要があれば、第2の高解像度での物体の検出と測距とを行なうことができる。 In the third embodiment described above, first, it is determined whether or not a plurality of peaks exist in the histogram of the entire pixels. do On the other hand, when a plurality of peaks exist, object detection and distance measurement processing are performed in units of partial pixels as described in the first and second embodiments, that is, at a second resolution higher than the first resolution. and Therefore, if multiple peaks do not exist, the processing can be completed within a short period of time. Object detection and ranging can also be performed at a second higher resolution if desired.
D.第4実施形態:
第4実施形態の光測距装置20は、第1から第3実施形態と同様のハードウェア構成を備え、SPAD演算部100の制御部110による物体の検出・測距処理のみが異なる。第4実施形態では、差分ヒストグラムのピークの判断手法が、従前の実施例とは異なる。第4実施形態における物体の検出・測距処理を図17、図18に示した。
D. Fourth embodiment:
The optical
図17に示した処理は、所定のインターバルで繰り返し実行される。この処理ルーチンは、最後のステップS700を除いて、第1実施形態の処理(図6、ステップS201sからS201eおよびステップS240の処理)と同一である。これらの処理が完了すると、図7に示した各部分画素s(s=1から9)のヒストグラムT1からT9と、それらを合算した累積ヒストグラムTTとが生成され、メモリ114に記憶される。その上で、SPAD演算部100は、ステップS700の処理、つまり画素および部分画素における物体の検出・測距処理を実行する。この処理の詳細を図18に示した。
The processing shown in FIG. 17 is repeatedly executed at predetermined intervals. This processing routine is the same as the processing of the first embodiment (steps S201s to S201e and step S240 in FIG. 6) except for the final step S700. When these processes are completed, the histograms T1 to T9 of each partial pixel s (s=1 to 9) shown in FIG. Then, the
図18に示した処理が開始されると、全ての部分画素s(s=1から9)について、以下の処理を繰り返す(ステップS710sからS710e)。繰り返しの処理では、まず差分ヒストグラムΔTsを求める(ステップS712)。差分ヒストグラムΔTsは、
ΔTs=TT-8・Ts
として求める。これは、第1実施形態での差分ヒストグラムΔTsの導出(図8,ステップS412)と同じ処理である。次に、この差分ヒストグラムΔTsのピークが、2つの閾値THとTLとに対してどのような関係にあるかを比較・判別する(ステップS713)。差分ヒストグラムΔTsは、既に他の実施形態で説明したように、部分画素sをオフにしたことで、この部分画素sに物体からの反射光が入射しているとき、これをピークとして抽出するヒストグラムである。
When the processing shown in FIG. 18 is started, the following processing is repeated for all partial pixels s (s=1 to 9) (steps S710s to S710e). In the repetitive process, first, a difference histogram ΔTs is obtained (step S712). The difference histogram ΔTs is
ΔTs = TT-8 · Ts
Ask as This is the same processing as the derivation of the difference histogram ΔTs (FIG. 8, step S412) in the first embodiment. Next, the relationship between the peak of the difference histogram ΔTs and the two threshold values TH and TL is compared and determined (step S713). The difference histogram ΔTs is a histogram that extracts the peak when the reflected light from the object is incident on the partial pixel s by turning off the partial pixel s, as already described in other embodiments. is.
差分ヒストグラムΔTsを比較するこの閾値THと閾値TLとは、図19に示すように、閾値THが閾値TLより大きい。閾値THは、差分ヒストグラムΔTsのピークがこの値以上であれば、そのピークは、物体を検出したものと判断して差し支えない値として定められた閾値である。他方、閾値TLは、差分ヒストグラムΔTsのピークがこの値以下であれば、そのピークは、物体を検出したものではないと判断して差し支えない値として定められた閾値である。図19に例示したように、閾値TLからTHの範囲は、この範囲に入ったピークについて、物体を検出している場合と、ノイズである場合とを含む範囲である。閾値TLからTHの範囲に入っているピークは、物体を検出したピークである場合もあれば、単なるノイズである場合もあり得る。 As for the threshold TH and the threshold TL for comparing the difference histogram ΔTs, as shown in FIG. 19, the threshold TH is larger than the threshold TL. The threshold value TH is a threshold value that is set such that if the peak of the difference histogram ΔTs is equal to or higher than this value, it can be judged that the object has been detected. On the other hand, the threshold value TL is a threshold value that is set such that if the peak of the difference histogram ΔTs is equal to or less than this value, it can be judged that the peak is not detected as an object. As illustrated in FIG. 19, the range from the thresholds TL to TH is a range including cases where an object is detected and cases where the peaks within this range are noise. A peak in the range of thresholds TL to TH may be an object detection peak or simply noise.
そこで、本実施形態では、差分ヒストグラムΔTsのピークが、閾値TH,TLに対して、どのような関係にあるかを判別する(ステップS713)。仮に、差分ヒストグラムΔTsのピークが閾値TH以上であれば、そのピークは、部分画素sに対応する場所に存在する物体により反射された反射光によるものであると判断できる。そこで、差分ヒストグラムΔTsを用いてその部分画素sに対応する位置に物体があるとして、これを検出し、その物体までの距離を、差分ヒストグラムΔTsのピークの時間軸上の位置から測距する(ステップS715)。 Therefore, in the present embodiment, it is determined what kind of relationship the peak of the difference histogram ΔTs has with the thresholds TH and TL (step S713). If the peak of the difference histogram ΔTs is equal to or greater than the threshold TH, it can be determined that the peak is due to reflected light reflected by an object present at the location corresponding to the partial pixel s. Therefore, by using the difference histogram ΔTs, an object is detected at the position corresponding to the partial pixel s, and the distance to the object is measured from the position of the peak of the difference histogram ΔTs on the time axis ( step S715).
その後、全ての部分画素s(s=1~9)を全てオンとして発光・受光処理を行ない、得られたヒストグラムを累積して累積ヒストグラムTTを再度生成し、この累積ヒストグラムに基づいて、画素を単位とする物体の検出と測距とを行なう(ステップS716)。累積ヒストグラムTTは既に一度求めているので、その累積ヒストグラムTTを用いて画素を単位とする物体の検出と測距とを行なってもよいが、後述するステップS718,S719の処理に要する時間を、確保しているため、差分ヒストグラムΔTsが閾値THより高い場合の処理時間については余裕がある。このため、本実施形態では、再度累積ヒストグラムTTを求めて確実な判断を行なっている。 After that, all partial pixels s (s=1 to 9) are turned on to perform light emission/light reception processing, and the obtained histograms are accumulated to generate a cumulative histogram TT again. An object to be used as a unit is detected and the distance is measured (step S716). Since the cumulative histogram TT has already been obtained once, object detection and distance measurement in units of pixels may be performed using the cumulative histogram TT. Since it is secured, there is a margin for the processing time when the difference histogram ΔTs is higher than the threshold TH. Therefore, in the present embodiment, the cumulative histogram TT is obtained again to make a reliable judgment.
他方、ステップS713の判断において、差分ヒストグラムΔTsのピークが、閾値TL以下の場合には、部分画素sには物体が存在しないと判断できるから、上述したステップS715を実行せず、ステップS716の処理、即ち、画素を単位とする物体の検出・測距の処理を実行する。 On the other hand, if the peak of the difference histogram ΔTs is equal to or less than the threshold value TL in the determination in step S713, it can be determined that there is no object in the partial pixel s. That is, the processing of object detection and distance measurement is executed in units of pixels.
ステップS713において、差分ヒストグラムΔTsのピークは、閾値TLより大きく閾値TH未満であると判断された場合には、ステップS716と同様に、累積ヒストグラムTTの生成を行ない、画素を単位とする物体の検出と測距を行ない(ステップS718)、更に部分画素sのみを停止した状態での発光・受光処理を行なって部分画素に関する累積ヒストグラム(以下、部分累積ヒストグラムという)を生成し、これとステップS718で求めた累積ヒストグラムTTとの差分ヒストグラムΔTsを更新し、この差分ヒストグラムΔTsに基づいて、部分画素sにおける物体の検出と測距とを行なう(ステップS719)。この処理において求める部分累積ヒストグラムは、停止する部分画素sの数(ここでは9個)より多い回数だけ発光・受光処理を行なって求めている。従って、ステップS719で求めた差分ヒストグラムΔTsは、図19に示した差分ヒストグラムΔTsよりもS/N比が高くなっている。このため、物体が部分画素sに対応する位置にあれば、これを検出できる可能性が高まる。 If it is determined in step S713 that the peak of the difference histogram ΔTs is greater than the threshold TL and less than the threshold TH, a cumulative histogram TT is generated in the same manner as in step S716, and an object is detected in units of pixels. and distance measurement (step S718), furthermore, light emission/light reception processing is performed while only the partial pixel s is stopped to generate a cumulative histogram (hereinafter referred to as a partial cumulative histogram) for the partial pixels, and in step S718 The difference histogram ΔTs with the obtained cumulative histogram TT is updated, and based on this difference histogram ΔTs, the detection and distance measurement of the object in the partial pixel s are performed (step S719). The partial cumulative histogram obtained in this process is obtained by performing the light emitting/light receiving process more times than the number of partial pixels s to be stopped (here, nine). Therefore, the differential histogram ΔTs obtained in step S719 has a higher S/N ratio than the differential histogram ΔTs shown in FIG. Therefore, if the object is located at the position corresponding to the partial pixel s, the probability of being able to detect it increases.
もとよりこのステップS719の処理において、更新した差分ヒストグラムΔTsが閾値THを越えなければ、物体はないとして、その検出や測距は行なわない。ステップS719では、再度、累積ヒストグラムTTを求めるだけでなく、部分画素sについてのヒストグラムTsを部分画素の数より多数回生成し、これを累積して部分累積ヒストグラムを求めてから、差分ヒストグラムをΔTsを更新しているので、仮に部分画素sに対応する位置に物体があれば、ピークが閾値TH以上となり、検出される可能性は高い。部分累積ヒストグラムを求めてから差分ヒストグラムΔTsを求めても、そのピークが閾値TH未満であれば、そのピークはノイズによるものであると判断して、特に物体の検出や測距を行なわないのは当然である。 Of course, in the process of step S719, if the updated difference histogram ΔTs does not exceed the threshold TH, it is determined that there is no object, and the detection and distance measurement are not performed. In step S719, not only is the cumulative histogram TT determined again, but also the histogram Ts for the partial pixels s is generated more times than the number of partial pixels, and the partial cumulative histograms are obtained by accumulating them. is updated, if there is an object at the position corresponding to the partial pixel s, there is a high possibility that the peak will be equal to or greater than the threshold TH and detected. Even if the difference histogram ΔTs is obtained after obtaining the partial cumulative histogram, if the peak is less than the threshold value TH, it is determined that the peak is due to noise, and the detection of the object and the distance measurement are not performed. Naturally.
以上説明した繰り返しの処理(ステップS710sからS710eまでの処理)を、部分画素sを順次移動しながら繰り返し、全ての部分画素についての判断を終了すると、「NEXT」に抜けて、本ルーチンを終了する。 The above-described repetitive processing (processing from steps S710s to S710e) is repeated while sequentially moving the partial pixel s, and when all the partial pixels have been determined, the process exits to "NEXT" and ends this routine. .
以上説明した第4実施形態によれば、第1から第3実施形態と同様の作用効果を奏する上、更に、各部分画素における差分ヒストグラムΔTsが物体が確実にあると判断することも、確実にないと判断することもできない場合、再度累積ヒストグラムTTを生成し、加えて部分累積ヒストグラムを求めて、差分ヒストグラムΔTsを更新するので、ピークが物体によるものであれば、これを確実に検出して、物体の位置の検出とその物体までの測距とを行なうことができる。このため、ヒストグラムに現れたピークが、ノイズによるものか小物体によるものかの判断を確実に行なうことができる。 According to the fourth embodiment described above, the same effects as those of the first to third embodiments can be obtained. If it cannot be determined that there is no object, the cumulative histogram TT is generated again, and the partial cumulative histogram is obtained to update the difference histogram ΔTs. , the detection of the position of an object and the ranging to the object can be performed. Therefore, it is possible to reliably determine whether a peak appearing in the histogram is due to noise or a small object.
E.その他の実施形態:
上述した各実施形態では、差分ヒストグラムΔTsは、累積ヒストグラムTTと1つの部分画素sを停止した際のヒストグラムTsとの差分として求めたが、部分画素を停止して得られたヒストグラムTsを複数まとめた上で、累積ヒストグラムTTとの差分ヒストグラムを求めるものとしても差し支えない。例えば各部分画素s1~s9を順次オフにして得られたヒストグラムTs(s=1~9)のうちから、図20に示したように、部分画素をオフにして得られたヒストグラムTsを、縦方向にまとめてグループヒストグラムTuを求め、累積ヒストグラムTTとグループヒストグラムTuとの差分ヒストグラムΔTuを求めるようにしてもよい。図20に示した例では、ヒストグラムTs1~Ts9を2つずつ組み合わせ、グループuを構成するものとした。具体的には、グループヒストグラムTuは、
Tu1:Ts1+Ts4
Tu2:Ts2+Ts5
Tu3:Ts3+Ts6
Tu4:Ts4+Ts7
Tu5:Ts5+Ts8
Tu6:Ts6+Ts9
として求める。まとめられる2つのヒストグラムは、ヒストグラムを生成する際にオフにされた部分画素が、縦に隣接する場合に対応している。この各グループヒストグラムTuと累積ヒストグラムTTとの差分ヒストグラムΔTuを求め、差分ヒストグラムΔTuが閾値より大きいピークを含むか否かにより、そのグループに物体が存在するか否かを判断する。従って、グループヒストグラムを用いて、画素単位の解像度である第1の解像度より高い第2の解像度で、小さな対象物あるいは対象物の微小部分などを検出することができる。なお、差分ヒストグラムΔTuを求める際、上述した実施例同様、正規化してから差分を求めることが好ましい。
E. Other embodiments:
In each of the above-described embodiments, the difference histogram ΔTs is obtained as the difference between the cumulative histogram TT and the histogram Ts when one partial pixel s is stopped. In addition, it is possible to obtain a difference histogram from the cumulative histogram TT. For example, among histograms Ts (s=1 to 9) obtained by sequentially turning off partial pixels s1 to s9, as shown in FIG. The group histogram Tu may be obtained collectively in the direction, and the difference histogram ΔTu between the cumulative histogram TT and the group histogram Tu may be obtained. In the example shown in FIG. 20, two histograms Ts1 to Ts9 are combined to form group u. Specifically, the group histogram Tu is
Tu1: Ts1 + Ts4
Tu2: Ts2 + Ts5
Tu3: Ts3+Ts6
Tu4: Ts4 + Ts7
Tu5: Ts5 + Ts8
Tu6: Ts6 + Ts9
Ask as The two histograms that are combined correspond to the case where the partial pixels that were turned off in generating the histograms are vertically adjacent. A difference histogram ΔTu between each group histogram Tu and the cumulative histogram TT is obtained, and it is determined whether or not an object exists in the group based on whether or not the difference histogram ΔTu includes a peak larger than the threshold. Therefore, the group histogram can be used to detect small objects, minute parts of objects, etc. at a second resolution that is higher than the first resolution, which is a pixel-by-pixel resolution. When obtaining the difference histogram ΔTu, it is preferable to obtain the difference after normalization, as in the above-described embodiment.
かかる構成を採用すれば、上述した実施形態と同様、物体検出の分解能を高めることができ、しかも2つの部分画素に対応する位置にまたがって存在するような物体を高精度に検出することができる。また、部分画素をオフにしてヒストグラムを生成する処理については、変更する必要がない。 By adopting such a configuration, it is possible to increase the resolution of object detection, and to detect an object existing across positions corresponding to two partial pixels with high precision, as in the above-described embodiments. . Also, there is no need to change the process of generating a histogram with partial pixels turned off.
ヒストグラムを重ね合わせてグループ化する場合、図21に示したように、まとめられる2つのヒストグラムを、ヒストグラムを生成する際にオフにされた部分画素が、横に隣接する場合に対応させて選択してもよい。図21に示した例では、ヒストグラムTs1~Ts9を、図20に示した例とは異なる組み合わせとし、以下のように、グループヒストグラムTvを求める構成とした。
Tv1:Ts1+Ts2
Tv2:Ts2+Ts3
Tv3:Ts4+Ts5
Tv4:Ts5+Ts6
Tv5:Ts7+Ts8
Tv6:Ts8+Ts9
物体の位置の検出と測距の手法は、図20に示したものと同様である。このようにグループヒストグラムTvを構成する場合は、物体が受光素子66の横方向に並んでいる場合に検出しやすいと言える。なお、グループu1からu6の場合とグループv1からv6の場合と、両方行なってもよい。
When the histograms are superimposed and grouped, as shown in FIG. 21, the two histograms to be combined are selected corresponding to the case where the partial pixels that were turned off when generating the histograms are horizontally adjacent. may In the example shown in FIG. 21, the histograms Ts1 to Ts9 are combined differently from the example shown in FIG. 20, and the group histogram Tv is obtained as follows.
Tv1: Ts1 + Ts2
Tv2: Ts2 + Ts3
Tv3: Ts4 + Ts5
Tv4: Ts5 + Ts6
Tv5: Ts7 + Ts8
Tv6: Ts8 + Ts9
The method of object position detection and distance measurement is the same as that shown in FIG. When the group histogram Tv is configured in this way, it can be said that detection is easy when the objects are arranged in the horizontal direction of the
部分画素をオフにして得られたヒストグラムTsは2つずつグループ化する場合に限られず、M個(M≧3)ずつグループ化してもよい。図22は、4つずつグループ化した場合を例示する。この場合は、ヒストグラムTs1~Ts9を4つずつ組み合わせ、グループヒストグラムTwを求める構成とした。具体的には、グループヒストグラムTwは、
Tw1=Ts1+Ts2+Ts4+Ts5
Tw2=Ts2+Ts3+Ts5+Ts6
Tw3=Ts4+Ts5+Ts7+Ts8
Tw4=Ts5+Ts6+Ts8+Ts9
として求める。グループヒストグラムTwを求め、高い解像度で物体を検出、測距する処理は、他の実施形態と同様である。
The histogram Ts obtained by turning off the partial pixels is not limited to the case of grouping by two, and may be grouped by M (M≧3). FIG. 22 exemplifies the case of grouping by four. In this case, four histograms Ts1 to Ts9 are combined to obtain the group histogram Tw. Specifically, the group histogram Tw is
Tw1=Ts1+Ts2+Ts4+Ts5
Tw2=Ts2+Ts3+Ts5+Ts6
Tw3=Ts4+Ts5+Ts7+Ts8
Tw4=Ts5+Ts6+Ts8+Ts9
Ask as The processing of obtaining the group histogram Tw, detecting an object with high resolution, and measuring the distance is the same as in other embodiments.
部分画素のグループ化は、必ずしも縦横に隣接するものに限る必要はない。例えば図23に示すように、部分画素をオフにして得られたヒストグラムTs1~Ts9を重ね合わせ、以下のようにグループヒストグラムTxを求めてもよい。
Tx1:Ts1+Ts5
Tx2:Ts2+Ts4
Tx3:Ts2+Ts6
Tx4:Ts3+Ts5
Tx5:Ts4+Ts8
Tx6:Ts5+Ts7
Tx7:Ts5+Ts9
Tx8:Ts6+Ts8
物体の位置の検出と測距の手法は、他の形態と同様である。上記のようにグループヒストグラムTxを求める場合は、物体が受光素子66の縦横の並びに対して傾いている場合に検出しやすいと言える。なお、他のグループの場合の位置の検出および測距とグループx1~x8の場合の位置の検出および測距とを、組み合わせて行なってもよい。こうすれば、高解像度の検出・測距手法でしか検出できない小さな物体が、縦横方向や斜め方向に存在しても、検出できる可能性が高まる。斜めの組み合わせについても、重ね合わせるヒストグラムの数をM個(M≧3)としても差し支えない。
Grouping of partial pixels is not necessarily limited to vertically and horizontally adjacent ones. For example, as shown in FIG. 23, histograms Ts1 to Ts9 obtained by turning off partial pixels may be superimposed to obtain a group histogram Tx as follows.
Tx1: Ts1 + Ts5
Tx2: Ts2+Ts4
Tx3: Ts2+Ts6
Tx4: Ts3+Ts5
Tx5: Ts4 + Ts8
Tx6: Ts5+Ts7
Tx7: Ts5 + Ts9
Tx8: Ts6+Ts8
The method of object position detection and ranging is the same as in other forms. When obtaining the group histogram Tx as described above, it can be said that detection is easy when the object is tilted with respect to the vertical and horizontal arrangement of the
上記の第1~第4実施形態やその他の実施形態では、画素(受光素子66)程度の大きさを多淫とする検出とは別に、高解像度特定処理により、SPAD回路68程度の大きさやSPAD回路68を複数個組み合わせた程度の大きさに対応する高解像度での検出を行なうことができる。こうした高解像度特定処理による検出は、画素を単位として行なう検出とは異なる対象物の検出に用いるものとしてもよいし、同じ対象物の部分の形状を高解像度で検出するのに用いるものしてもよい。
In the above-described first to fourth embodiments and other embodiments, in addition to the detection that the size of the pixel (light receiving element 66) is lewd, the
上記実施形態では、受光回路に相当する部分画素69は、1つの受光素子66あたり3×3個設けたが、4×4個など、異なる個数であっても差し支えない。もとより、縦横が同数である必要はなく、p×q(p,qは1以上の整数、但しp×qは2以上)個であればよい。また、上記実施形態では、1つの部分画素69が3×3個のSPAD回路68を内蔵し、ブロック内加算器121で3×3個のSPAD回路68の出力を加算するようにしたが、部分画素69を構成するSPAD回路68の数は1以上であれば、何個でもよい。
In the above embodiment, 3×3 partial pixels 69 corresponding to the light receiving circuit are provided for each light receiving
上記実施形態では、高解像度処理は、全ての部分画素s=1から9をオンにして行なった検出結果(第1の結果)と、部分画素の一部をオフにして行ない、その結果を重ね併せた検出結果(第2の結果)との差分を取ることで、対象物の空間上の位置を高解像度で特定したが、差分を取る代わりに、両検出結果を比較することにより、位置の特定を、高解像度行なうようにしてもよい。 In the above embodiment, the high-resolution processing is performed by superimposing the detection result (first result) obtained by turning on all the partial pixels s=1 to 9 and by turning off some of the partial pixels. By taking the difference from the combined detection result (second result), the spatial position of the object was specified with high resolution. Identification may be performed at high resolution.
この他、本開示は以下の態様により実施可能である。
(1)第1の態様は、光を外部に照射して、対象物までの距離を測定する光測距装置としての態様である。この光測距装置は、パルス光を、所定の範囲に射出する発光部と、前記パルス光に対応した前記所定の範囲からの反射光を、受光面に結像させる光学系と、前記受光面において、第1の解像度で検出を行なう単位である画素毎に、前記反射光を個別に電気的な信号として検出可能な複数の受光回路を配置した受光部と、前記受光回路による前記反射光の検出の結果に従って、前記対象物に対応した対象反射光の、前記パルス光の射出からの戻り時間から、前記所定の範囲に存在する対象物までの距離を含む前記対象物の空間上の位置を特定する特定部と、を備える。ここで、前記特定部は、前記画素に配置された前記複数の受光回路の出力を重ね合わせた第1の結果と、前記画素に配置された前記複数の受光回路の一部を除いた場合の前記受光回路の出力を重ね合わせた第2の結果とに基づき、前記対象反射光の前記戻り時間から、前記対象物の前記空間上の位置を、前記第1の解像度より高い第2の解像度で特定する高解像度特定処理を実行するものとしてよい。こうすれば、対象物からの対象反射光の戻り時間から、対象物の空間上の位置を、解像度を高めて特定することができる。
In addition, the present disclosure can be implemented in the following aspects.
(1) A first aspect is an aspect as an optical distance measuring device that irradiates light to the outside and measures the distance to an object. This optical distance measuring device includes a light emitting unit that emits pulsed light to a predetermined range, an optical system that forms an image of reflected light from the predetermined range corresponding to the pulsed light on a light receiving surface, and the light receiving surface. a light-receiving unit in which a plurality of light-receiving circuits capable of individually detecting the reflected light as electrical signals are arranged for each pixel, which is a unit for performing detection at a first resolution; A spatial position of the object, including a distance to the object existing within the predetermined range, is calculated from the return time of the object reflected light corresponding to the object from the emission of the pulsed light, according to the detection result. and a specifying part for specifying. Here, the specifying unit includes a first result obtained by superimposing the outputs of the plurality of light receiving circuits arranged in the pixel, and the result obtained by excluding some of the plurality of light receiving circuits arranged in the pixel. the position of the object in the space from the return time of the object reflected light at a second resolution higher than the first resolution, based on a second result obtained by superimposing the output of the light receiving circuit; A high-resolution identification process to identify may be performed. In this way, the spatial position of the object can be specified with increased resolution from the return time of the object reflected light from the object.
(2)こうした光測距装置において、更に前記第2の結果を、前記除かれた受光回路の位置に対応付けて記憶する記憶部を備え、前記特定部は、前記高解像度特定処理として、前記複数の受光回路の前記検出の結果を重ね合わせた前記第1の結果が予め定めた第1閾値より大きくなる前記戻り時間から、前記対象物の空間上の位置を、前記第1の解像度で特定し、前記第1の結果と、前記記憶部に記憶された前記第2の結果との差分を、前記除かれた受光回路の位置に対応付けて生成し、前記差分が予め定めた第2閾値より大きい前記戻り時間によって、前記除かれた受光回路の位置に対応する空間上の位置を、前記第2の解像度で特定する、してもよい。こうすれば、画素に対応した第1の解像度での物体の検出・測距と、除かれた受光回路の大きさに対応した第2の解像度での物体の検出・測距とを容易に実現できる。ここで、第2の解像度は第1の解像度より高い。1つの受光回路を除けば、受光回路の大きさまで解像度を高めることができる。除かれる受光回路を複数個とする場合、受光回路の並び方向は、縦横斜めなど、必要に応じて自由に組み合わせとすることができる。 (2) Such an optical distance measuring device further includes a storage unit that stores the second result in association with the position of the removed light receiving circuit, and the specifying unit performs the above high resolution specifying process as the high resolution specifying process. The spatial position of the object is specified at the first resolution from the return time at which the first result obtained by superimposing the detection results of the plurality of light receiving circuits is larger than a predetermined first threshold. and generating a difference between the first result and the second result stored in the storage unit in association with the position of the removed light receiving circuit, and the difference is a predetermined second threshold value. A position in space corresponding to the position of the removed light receiving circuit may be identified at the second resolution by the larger return time. In this way, it is possible to easily realize object detection and distance measurement at the first resolution corresponding to the pixels and object detection and distance measurement at the second resolution corresponding to the size of the removed light receiving circuit. can. Here, the second resolution is higher than the first resolution. By removing one light receiving circuit, the resolution can be increased to the size of the light receiving circuit. When a plurality of light receiving circuits are removed, the direction of arrangement of the light receiving circuits can be freely combined as required, such as vertically, horizontally, and diagonally.
(3)こうした光測距装置において、 前記特定部は、前記高解像度特定処理として、前記複数の受光回路の前記検出の結果を重ね合わせた前記第1の結果が予め定めた第1閾値より大きくなる前記戻り時間から、前記対象物の空間上の位置を、前記画素に対応した前記第1の解像度で特定し、前記複数の受光回路うちの一部の受光回路の位置を変えて順次除いた場合の残りの前記受光回路の出力を重ね合わせた結果を、前記除かれた受光回路の位置の違いに対応付けて記憶部に記憶し、前記除かれた受光回路の位置の違いに対応付けて記憶された前記重ね合わせた結果のうちの少なくとも2つを組み合わせた結果を前記第2の結果として生成し、前記第1の結果と前記第2の結果との差分を、前記組み合わせに対応付けて生成し、前記差分が予め定めた第2閾値より大きい前記戻り時間によって、前記組み合わされたことにより除かれた前記受光回路の位置に対応する空間上の位置を、前記第1の解像度より高い第2の解像度で特定するものとしてもよい。こうすれば、複数の受光回路に跨がって存在する対象物を、精度良くかつ容易に検出できる。 (3) In such an optical distance measuring device, the specifying unit performs the high-resolution specifying process, wherein the first result obtained by superimposing the detection results of the plurality of light receiving circuits is larger than a predetermined first threshold. from the return time, the spatial position of the object is specified at the first resolution corresponding to the pixel, and some of the plurality of light receiving circuits are sequentially removed by changing the positions of the light receiving circuits. The result of superimposing the outputs of the remaining light receiving circuits in each case is stored in a storage unit in association with the difference in position of the removed light receiving circuit, and is associated with the difference in position of the removed light receiving circuit. A result obtained by combining at least two of the stored superimposed results is generated as the second result, and a difference between the first result and the second result is associated with the combination. generating a position in space corresponding to the position of the light receiving circuit excluded by the combination by the return time at which the difference is larger than a predetermined second threshold, at a position in space higher than the first resolution; 2 resolution may be specified. By doing so, it is possible to accurately and easily detect an object existing across a plurality of light receiving circuits.
(4)こうした光測距装置において、前記特定部は、記第1の結果により、予め定めた前記第1閾値より大きくなる前記戻り時間が複数存在すると判定した場合には、前記高解像度特定処理によって、前記第2の解像度による特定を行ない、前記位置が複数存在すると判定しなかった場合には、前記高解像度特定処理による前記第2の解像度による特定を行なわないものとしてもよい。こうすれば、第1閾値より大きくなる前記戻り時間が複数存在しない場合には高解像度特定処理を行なわないので、処理に要する時間を一部短縮することができる。 (4) In such an optical distance measuring device, when the specifying unit determines from the first result that there are a plurality of return times greater than the predetermined first threshold value, the high-resolution specifying process If it is not determined that there are a plurality of positions by performing the identification by the second resolution, the identification by the second resolution by the high resolution identification processing may not be performed. In this way, the high-resolution specifying process is not performed when there are not a plurality of return times greater than the first threshold value, so the time required for the process can be partially shortened.
(5)こうした光測距装置において、前記発光部による前記パルス光の射出と、前記受光部の前記複数の受光回路による前記反射光の検出とを、複数回繰り返し、前記特定部は、高解像度特定処理として、前記繰り返しの度に、前記複数の受光回路うちの一部の受光回路の位置を変えて順次除いた場合の前記第2の結果のそれぞれを、前記除かれた一部の受光回路の位置に対応付けて記憶部に順次記憶し、前記それぞれ記憶された第2の結果を累積した累積結果が予め定めた第1閾値より大きくなる前記戻り時間から、前記対象物の空間上の位置を、前記画素に対応した第1の解像度で特定し、前記累積結果と前記記憶された第2の結果のそれぞれとの差分を求め、前記差分が、予め定めた第2閾値より大きい場合、前記除かれた受光回路の位置に対応する空間上の位置からの対象反射光が存在するとして、前記差分が前記第2閾値より大きい前記戻り時間によって、前記除かれた受光回路の位置に対応する空間上の位置を、前記第1の解像度より高い第2の解像度で特定するものとしてもよい。こうすれば、複数の受光回路を全て動作させた場合の結果を求める必要がなく、処理を簡略にできる。 (5) In such an optical distance measuring device, the emission of the pulsed light by the light-emitting section and the detection of the reflected light by the plurality of light-receiving circuits of the light-receiving section are repeated multiple times, and the specifying section has a high resolution. As the specific processing, each of the second results obtained when some of the plurality of light receiving circuits are sequentially removed by changing the position of the light receiving circuits of the plurality of light receiving circuits each time the repetition is performed, and the removed part of the light receiving circuits are obtained. and sequentially stored in a storage unit in association with the position of the object, and the spatial position of the object from the return time at which the accumulated result of accumulating the respective stored second results becomes larger than a predetermined first threshold value is specified at a first resolution corresponding to the pixel, a difference between the accumulated result and the stored second result is obtained, and if the difference is larger than a predetermined second threshold, the Assuming that target reflected light from a position in space corresponding to the position of the removed light receiving circuit exists, the return time in which the difference is greater than the second threshold determines the space corresponding to the position of the removed light receiving circuit. The upper position may be specified at a second resolution higher than the first resolution. By doing so, it is not necessary to obtain the result when all the plurality of light receiving circuits are operated, and the processing can be simplified.
(6)こうした光測距装置において、 前記発光部による前記パルス光の射出と、前記受光部の前記複数の受光回路による前記反射光の検出とを、複数回繰り返し、前記特定部は、高解像度特定処理として、第1回目の前記繰り返しにおいて、前記複数の受光回路の出力を重ね合わせた前記第1の結果を求めて、記憶部(114)に記憶し、前記第1の結果が予め定めた第1閾値より大きい場合、前記画素の位置に対応する空間上の位置を、前記対象反射光の戻り時間の位置によって、前記画素に対応した第1の解像度で特定し、第2回目以降の前記繰り返しの度に、前記複数の受光回路うちの位置部の受光回路の位置を変えて順次除いた場合の前記第2の結果と前記記憶部に記憶された前記第1の結果との差分を求め、前記差分が前記第2閾値より大きい前記戻り時間から、前記除かれた受光回路の位置に対応する空間上の位置を、前記第1の解像度より高い第2の解像度で特定してもよい。こうすれば、受光回路の一部を順次除いた場合の第2の結果を個別に記憶しておく必要がなく、記憶容量を低減できる。 (6) In such an optical distance measuring device, the emission of the pulsed light by the light-emitting section and the detection of the reflected light by the plurality of light-receiving circuits of the light-receiving section are repeated a plurality of times, and the specifying section has a high resolution. As the specific processing, in the first iteration, the first result obtained by superimposing the outputs of the plurality of light receiving circuits is obtained and stored in a storage unit (114), and the first result is determined in advance. If it is larger than the first threshold, the position in space corresponding to the position of the pixel is specified by the position of the return time of the target reflected light at the first resolution corresponding to the pixel, and the second and subsequent times Each time it is repeated, the difference between the second result and the first result stored in the storage unit is obtained when the positions of the light receiving circuits of the plurality of light receiving circuits are changed and sequentially removed. , a position in space corresponding to the position of the removed photodetector circuit may be identified at a second resolution higher than the first resolution from the return time at which the difference is greater than the second threshold. This eliminates the need to individually store the second results obtained when part of the light-receiving circuits are sequentially removed, thereby reducing the storage capacity.
(7)こうした光測距装置において、前記発光部による前記パルス光の射出と、前記受光部の前記複数の受光回路による前記反射光の検出とを、複数回繰り返し、前記特定部は、高解像度特定処理として、第1回目の前記繰り返しにおいて、前記複数の受光回路の出力を重ね合わせた前記第1の結果を求めて、記憶部に記憶し、第2回目以降の前記繰り返しの度に、前記複数の受光回路うちの一部の受光回路の位置を変えて順次除いた場合の前記第2の結果を前記第1の結果に含めて累積結果として記憶し、前記複数回の繰り返しの終了後、前記累積結果が予め定めた第1閾値より大きくなる前記戻り時間から、前記対象物の空間上の位置を、前記画素に対応した第1の解像度で特定し、第2回目以降の前記繰り返しの度に、前記記憶部に記憶された前記第1の結果と前記第2の結果との差分を求め、前記差分が前記第2閾値より大きい前記戻り時間によって、前記除かれた受光回路の位置に対応する空間上の位置を、前記第1の解像度より高い第2の解像度で特定するものとしてもよい。こうすれば、対象物の空間上の位置を画素に対応した第1の解像度で求める際、累積結果を利用するので、精度を高めることができる。 (7) In such an optical distance measuring device, the emission of the pulsed light by the light-emitting section and the detection of the reflected light by the plurality of light-receiving circuits of the light-receiving section are repeated a plurality of times, and the specifying section has a high resolution. As the specific processing, in the first iteration, the first result obtained by superimposing the outputs of the plurality of light receiving circuits is obtained and stored in a storage unit, and each time the iteration is performed from the second time onward, The second result obtained when some of the plurality of light receiving circuits are sequentially removed by changing the position of the light receiving circuit is included in the first result and stored as an accumulated result, and after completion of the plurality of repetitions, From the return time at which the cumulative result becomes larger than a predetermined first threshold, the spatial position of the object is specified at a first resolution corresponding to the pixel, and the second and subsequent repetitions are performed. Then, the difference between the first result and the second result stored in the storage unit is obtained, and the position of the removed light receiving circuit corresponds to the return time when the difference is larger than the second threshold. A spatial position to be detected may be identified by a second resolution higher than the first resolution. By doing this, when the spatial position of the object is obtained at the first resolution corresponding to the pixel, the accumulated result is used, so that the accuracy can be improved.
(8)前記特定部において、前記第2の結果を求める際の前記複数の受光回路の一部を除いた場合の前記受光回路の重ね合わせの回数は、前記受光回路の総数以上としてもよい。こうすれば、重ね合わせの回数が、受光回路の総数以上なので、S/N比を高めることができ、高解像度特定処理において、物体をより確実に検出できる。 (8) In the specifying unit, the number of times the light receiving circuits are overlapped when some of the plurality of light receiving circuits are excluded when obtaining the second result may be equal to or greater than the total number of the light receiving circuits. In this way, the number of superpositions is equal to or greater than the total number of light receiving circuits, so the S/N ratio can be increased, and the object can be detected more reliably in the high-resolution identification process.
(9)前記差分を、前記累積結果と前記第2の結果とに基づいて前記対象物の前記空間上の位置を特定する際、前記第1の結果に対して前記第2の結果を正規化することも好ましい。こうすれば、累積回数が違っても、同じ条件で差分を求めることができる。 (9) normalizing the second result with respect to the first result when specifying the position of the object in the space based on the accumulated result and the second result. It is also preferable to In this way, the difference can be obtained under the same conditions even if the cumulative number of times is different.
(10)前記複数の受光回路の各々は、前記第2の結果を求める際、1回以上除かれるものとしてよい。除く回数は2回以上であってもよく、各受光回路毎に異なってもよい。こうすれば、高解像度特定処理の内容を柔軟に変更して、対象反射光の戻り時間から対象物の空間上の位置を特定することができる。 (10) Each of the plurality of light receiving circuits may be excluded one or more times when obtaining the second result. The number of times of removal may be two or more, and may differ for each light receiving circuit. By doing so, it is possible to flexibly change the contents of the high-resolution specifying process and specify the spatial position of the object from the return time of the target reflected light.
(11)前記複数の受光回路の前記除かれる回数は同一としてもよい。こうすれば、処理を簡略化できる。 (11) The number of times the plurality of light receiving circuits are removed may be the same. This simplifies the processing.
(12)前記複数の受光回路の一部を除いた場合の前記受光回路の出力を重ね合わせる場合には、前記除かれる受光回路の動作を停止してもよい。こうすれば、受光に要するエネルギを低減できる。もとより、受光回路の動作は継続させ、出力を重ね合わせる処理を行なわない構成や、重ね合せまで行なった上で、その結果を利用しないといった構成も可能である。こうした場合には、受光回路の動作を変更する必要がなく、処理を簡略化できる。図4に即して言えば、アドレス信号SCをオフにしてもよいしアバランシェダイオードDaにクエンチ抵抗器Rqを介して電流を供給する電源Vccをオフしてもよい。あるいはブロック内加算器121の動作または出力をオフとしてもよい。
(12) When superimposing the outputs of the light receiving circuits when some of the plurality of light receiving circuits are removed, the operation of the removed light receiving circuits may be stopped. In this way, the energy required for light reception can be reduced. Of course, it is also possible to have a structure in which the operation of the light-receiving circuit is continued and the output is not superimposed, or a structure in which superimposition is performed and the result is not used. In such a case, there is no need to change the operation of the light receiving circuit, and the processing can be simplified. In line with FIG. 4, the address signal SC may be turned off, and the power supply Vcc that supplies current to the avalanche diode Da via the quench resistor Rq may be turned off. Alternatively, the operation or output of
(13)こうした光測距装置において、前記第1の結果と前記第2の結果との基づく前記対象物の前記空間上の位置の前記特定は、前記第1の結果と前記第2の結果とを比較することにより行なってもよい。こうすれば、両者の違いを容易に把握でき、高解像度処理を実施することができる。 (13) In such an optical distance measuring device, the specifying of the position in the space of the object based on the first result and the second result is based on the first result and the second result. may be done by comparing In this way, the difference between the two can be easily recognized, and high-resolution processing can be performed.
(14)本開示の第2の態様は、光を外部に照射して、対象物までの距離を測定する光測距方法としての態様である。この光測距方法は、パルス光を、所定の範囲に射出し、前記パルス光に対応した前記所定の範囲からの反射光を、受光面に結像させ、前記受光面において、第1の解像度で検出を行なう単位である画素毎に、前記反射光を個別に検出可能な複数の受光回路を配置し、前記受光回路による前記反射光の検出の結果に従って、前記対象物に対応した対象反射光の、前記パルス光の射出からの戻り時間から、前記所定の範囲に存在する対象物までの距離を含む前記対象物の空間上の位置を特定する際、前記受光面の1つの前記画素に配置された前記複数の受光回路の出力を重ね合わせた第1の結果と、前記画素に配置された前記複数の受光回路の一部を除いた場合の前記受光回路の出力を重ね合わせた第2の結果とに基づいて、前記対象反射光の前記戻り時間から、前記対象物の前記空間上の位置を、前記第1の解像度より高い第2の解像度で特定する。この方法によれば、上述した光測距装置と同様に、対象物の位置の解像度を高めた高解像度特定処理を実行できる。この結果、対象物からの対象反射光の戻り時間により、対象物の空間上の位置を、解像度を高めて特定できる。 (14) A second aspect of the present disclosure is an aspect as an optical ranging method that measures the distance to an object by irradiating light to the outside. In this optical distance measuring method, pulsed light is emitted to a predetermined range, reflected light from the predetermined range corresponding to the pulsed light is formed on a light receiving surface, and a first resolution is obtained on the light receiving surface. A plurality of light-receiving circuits capable of individually detecting the reflected light are arranged for each pixel, which is a unit of detection in the light-receiving circuit, and the target reflected light corresponding to the object is detected according to the result of detection of the reflected light by the light-receiving circuit. , when specifying the spatial position of the object including the distance to the object existing in the predetermined range from the return time from the emission of the pulsed light, arranged in one pixel of the light receiving surface A first result obtained by superimposing the outputs of the plurality of light receiving circuits arranged in the pixel and a second result obtained by superimposing the outputs of the plurality of light receiving circuits when part of the plurality of light receiving circuits arranged in the pixel are excluded. and the position of the object in the space is identified at a second resolution higher than the first resolution from the return time of the reflected light from the object. According to this method, as with the above-described optical distance measuring device, it is possible to perform high-resolution identification processing with increased resolution of the position of the object. As a result, the spatial position of the object can be specified with high resolution by the return time of the object reflected light from the object.
(15)上記各実施形態において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよい。ソフトウェアによって実現されていた構成の少なくとも一部は、ディスクリートな回路構成により実現することも可能である。また、本開示の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア(コンピュータプログラム)は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやCD-ROMのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のRAMやROM等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。すなわち、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、データやプログラムを一時的ではなく固定可能な任意の記録媒体を含む広い意味を有している。 (15) In each of the above embodiments, part of the configuration implemented by hardware may be replaced by software. At least part of the configuration implemented by software can also be implemented by a discrete circuit configuration. In addition, when part or all of the functions of the present disclosure are realized by software, the software (computer program) can be provided in a form stored in a computer-readable recording medium. "Computer-readable recording medium" means not only portable recording media such as flexible disks and CD-ROMs, but also various internal storage devices such as RAM and ROM, and fixed to computers such as hard disks. It also includes an external storage device. That is, the term "computer-readable recording medium" has a broad meaning including any recording medium on which data and programs can be fixed rather than temporarily.
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various configurations without departing from the scope of the present disclosure. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in the respective modes described in the Summary of the Invention column may be used to solve some or all of the above problems, or Substitutions and combinations may be made as appropriate to achieve part or all. Also, if the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.
20 光測距装置、30 光学系、31 カバー、32 筐体、40 発光部、41 レーザ素子、43 回路基板、45 コリメートレンズ、50 走査部、51 表面反射鏡、53 ホルダ、54 回転軸、55 ロータリソレノイド、60 受光部、61 受光レンズ、65 受光アレイ、66 受光素子、68 SPAD回路、69 部分画素、100 SPAD演算部、110 制御部、114 メモリ、120 加算部、121 ブロック内加算器、130 ヒストグラム生成部、140 ピーク検出部、150 距離演算部
20 optical
Claims (14)
パルス光を、所定の範囲に射出する発光部(40)と、
前記パルス光に対応した前記所定の範囲からの反射光を、受光面(65)に結像させる光学系(30)と、
前記受光面において、第1の解像度で検出を行なう単位である画素(66)毎に、前記反射光を個別に電気的な信号として検出可能な複数の受光回路(69)を配置した受光部(60)と、
前記受光回路による前記反射光の検出の結果に従って、前記対象物に対応した対象反射光の、前記パルス光の射出からの戻り時間から、前記所定の範囲に存在する対象物までの距離を含む前記対象物の空間上の位置を特定する特定部(110,140,150)と、
を備え、
前記特定部は、前記画素に配置された前記複数の受光回路の出力を重ね合わせた第1の結果と、前記画素に配置された前記複数の受光回路の一部を除いた場合の前記受光回路の出力を重ね合わせた第2の結果とに基づき、前記対象反射光の前記戻り時間から、前記対象物の前記空間上の位置を、前記第1の解像度より高い第2の解像度で特定する高解像度特定処理を実行する
光測距装置。 An optical distance measuring device (20) for measuring the distance to an object by irradiating light to the outside,
a light emitting unit (40) that emits pulsed light to a predetermined range;
an optical system (30) for forming an image of reflected light from the predetermined range corresponding to the pulsed light on a light receiving surface (65);
In the light receiving surface, a light receiving unit (69) arranged with a plurality of light receiving circuits (69) capable of individually detecting the reflected light as an electrical signal for each pixel (66), which is a unit for performing detection at a first resolution. 60) and
According to the result of detection of the reflected light by the light receiving circuit, the target reflected light corresponding to the target including the distance from the return time from the emission of the pulsed light to the target existing in the predetermined range a specifying unit (110, 140, 150) for specifying the spatial position of an object;
with
The specifying unit includes a first result obtained by superimposing outputs of the plurality of light receiving circuits arranged in the pixel, and the light receiving circuit when a part of the plurality of light receiving circuits arranged in the pixel is excluded. and a second result obtained by superimposing the outputs of and from the return time of the target reflected light, specifying the position of the object in the space at a second resolution higher than the first resolution. An optical ranging device that performs resolution specific processing.
前記特定部は、前記高解像度特定処理として、
前記複数の受光回路の前記検出の結果を重ね合わせた前記第1の結果が予め定めた第1閾値より大きくなる前記戻り時間から、前記対象物の空間上の位置を、前記第1の解像度で特定し、
前記第1の結果と、前記記憶部に記憶された前記第2の結果との差分を、前記除かれた受光回路の位置に対応付けて生成し、
前記差分が予め定めた第2閾値より大きい前記戻り時間によって、前記除かれた受光回路の位置に対応する空間上の位置を、前記第2の解像度で特定する、
光測距装置。 2. The optical distance measuring device according to claim 1, further comprising a storage unit that stores the second result in association with the position of the removed light receiving circuit,
The specifying unit, as the high-resolution specifying process,
The spatial position of the object is determined at the first resolution from the return time at which the first result obtained by superimposing the detection results of the plurality of light receiving circuits is larger than a predetermined first threshold. identify,
generating a difference between the first result and the second result stored in the storage unit in association with the position of the removed light receiving circuit;
A position in space corresponding to the position of the removed light receiving circuit is specified at the second resolution by the return time when the difference is greater than a predetermined second threshold.
optical rangefinder.
前記特定部は、前記高解像度特定処理として、
前記複数の受光回路の前記検出の結果を重ね合わせた前記第1の結果が予め定めた第1閾値より大きくなる前記戻り時間から、前記対象物の空間上の位置を、前記画素に対応した前記第1の解像度で特定し、
前記複数の受光回路うちの一部の受光回路の位置を変えて順次除いた場合の残りの前記受光回路の出力を重ね合わせた結果を、前記除かれた受光回路の位置の違いに対応付けて記憶部(114)に記憶し、
前記除かれた受光回路の位置の違いに対応付けて記憶された前記重ね合わせた結果のうちの少なくとも2つを組み合わせた結果を前記第2の結果として生成し、
前記第1の結果と前記第2の結果との差分を、前記組み合わせに対応付けて生成し、
前記差分が予め定めた第2閾値より大きい前記戻り時間によって、前記組み合わされたことにより除かれた前記受光回路の位置に対応する空間上の位置を、前記第1の解像度より高い第2の解像度で特定する、
光測距装置。 The optical distance measuring device according to claim 1,
The specifying unit, as the high-resolution specifying process,
The spatial position of the object corresponding to the pixel is determined from the return time at which the first result obtained by superimposing the detection results of the plurality of light receiving circuits is greater than a predetermined first threshold value. specified at a first resolution;
When some of the plurality of light-receiving circuits are sequentially removed by changing the position of the light-receiving circuits, a result of superimposing the outputs of the remaining light-receiving circuits is associated with the positional difference of the removed light-receiving circuits. stored in a storage unit (114),
generating, as the second result, a result obtained by combining at least two of the superimposed results stored in association with the difference in position of the removed light receiving circuit;
generating a difference between the first result and the second result in association with the combination;
The position in space corresponding to the position of the light receiving circuit removed by the combination is determined to a second resolution higher than the first resolution by the return time whose difference is greater than a predetermined second threshold. Identify with
optical rangefinder.
前記特定部は、
前記第1の結果により、予め定めた前記第1閾値より大きくなる前記戻り時間が複数存在すると判定した場合には、前記高解像度特定処理によって、前記第2の解像度による特定を行ない、
前記位置が複数存在すると判定しなかった場合には、前記高解像度特定処理による前記第2の解像度による特定を行なわない、
光測距装置。 The optical distance measuring device according to any one of claims 1 to 3,
The identification unit
If it is determined from the first result that there are a plurality of return times that are greater than the predetermined first threshold value, the high resolution identification process performs identification at the second resolution,
If it is not determined that there are a plurality of positions, the second resolution is not specified by the high resolution specifying process,
optical rangefinder.
前記発光部による前記パルス光の射出と、前記複数の前記受光回路による前記反射光の検出とを、複数回繰り返し、
前記特定部は、高解像度特定処理として、前記繰り返しの度に、
前記複数の受光回路うちの一部の受光回路の位置を変えて順次除いた場合の前記第2の結果のそれぞれを、前記除かれた一部の受光回路の位置に対応付けて記憶部(114)に順次記憶し、
前記それぞれ記憶された第2の結果を累積した累積結果が予め定めた第1閾値より大きくなる前記戻り時間から、前記対象物の空間上の位置を、前記画素に対応した第1の解像度で特定し、
前記累積結果と前記記憶された第2の結果のそれぞれとの差分を求め、前記差分が予め定めた第2閾値より大きい前記戻り時間によって、前記除かれた受光回路の位置に対応する空間上の位置を、前記第1の解像度より高い第2の解像度で特定する、
光測距装置。 The optical distance measuring device according to claim 1,
Repeating the emission of the pulsed light by the light emitting unit and the detection of the reflected light by the plurality of light receiving circuits a plurality of times,
The specifying unit, as the high-resolution specifying process, each time it repeats,
a storage unit (114) in which each of the second results obtained when the positions of some of the plurality of light receiving circuits are changed and sequentially removed is associated with the positions of the removed one of the light receiving circuits; ), and
The spatial position of the object is identified at a first resolution corresponding to the pixel from the return time at which the cumulative result of accumulating the respective stored second results is greater than a predetermined first threshold. death,
A difference between the accumulated result and each of the stored second results is obtained, and a spatial position corresponding to the position of the removed light receiving circuit is determined by the return time when the difference is greater than a predetermined second threshold. identifying a position at a second resolution higher than the first resolution;
optical rangefinder.
前記発光部による前記パルス光の射出と、前記受光部の前記複数の受光回路による前記反射光の検出とを、複数回繰り返し、
前記特定部は、高解像度特定処理として、
第1回目の前記繰り返しにおいて、前記複数の受光回路の出力を重ね合わせた前記第1の結果を求めて、記憶部(114)に記憶し、
前記第1の結果が予め定めた第1閾値より大きい場合、前記画素の位置に対応する空間上の位置を、前記対象反射光の戻り時間によって、前記画素に対応した第1の解像度で特定し、
第2回目以降の前記繰り返しの度に、前記複数の受光回路うちの一部の受光回路の位置を変えて順次除いた場合の前記第2の結果と前記記憶部に記憶された前記第1の結果との差分を求め、
前記差分が前記第2閾値より大きい前記戻り時間から、前記除かれた受光回路の位置に対応する空間上の位置を、前記第1の解像度より高い第2の解像度で特定する
光測距装置。 The optical distance measuring device according to claim 1,
Repeating the emission of the pulsed light by the light emitting unit and the detection of the reflected light by the plurality of light receiving circuits of the light receiving unit a plurality of times,
The specifying unit, as the high-resolution specifying process,
In the first iteration, the first result obtained by superimposing the outputs of the plurality of light receiving circuits is obtained and stored in a storage unit (114);
If the first result is greater than a predetermined first threshold, a position in space corresponding to the position of the pixel is specified by a return time of the target reflected light at a first resolution corresponding to the pixel. ,
The second result when the positions of some of the plurality of light receiving circuits are changed and sequentially removed each time the repetition is performed from the second time onward, and the first stored in the storage unit. Find the difference from the result,
An optical distance measuring device that identifies a position in space corresponding to the position of the removed light receiving circuit from the return time in which the difference is greater than the second threshold, with a second resolution higher than the first resolution.
前記発光部による前記パルス光の射出と、前記受光部の前記複数の受光回路による前記反射光の検出とを、複数回繰り返し、
前記特定部は、高解像度特定処理として、
第1回目の前記繰り返しにおいて、前記複数の受光回路の出力を重ね合わせた前記第1の結果を求めて、記憶部に記憶し、
第2回目以降の前記繰り返しの度に、前記複数の受光回路うちの一部の受光回路の位置を変えて順次除いた場合の前記第2の結果を前記第1の結果に含めて累積結果として記憶し、
前記複数回の繰り返しの終了後、前記累積結果が予め定めた第1閾値より大きくなる前記戻り時間から、前記対象物の空間上の位置を、前記画素に対応した第1の解像度で特定し、
第2回目以降の前記繰り返しの度に、前記記憶部に記憶された前記第1の結果と前記第2の結果との差分を求め、前記差分が予め定めた第2閾値より大きい前記戻り時間から、前記除かれた受光回路の位置に対応する空間上の位置を、前記第1の解像度より高い第2の解像度で特定する
光測距装置。 The optical distance measuring device according to claim 1,
Repeating the emission of the pulsed light by the light emitting unit and the detection of the reflected light by the plurality of light receiving circuits of the light receiving unit a plurality of times,
The specifying unit, as the high-resolution specifying process,
in the first iteration, obtaining the first result obtained by superimposing the outputs of the plurality of light receiving circuits and storing it in a storage unit;
The second result when the positions of some of the plurality of light receiving circuits are changed and sequentially removed each time the repetition is performed for the second and subsequent times is included in the first result as a cumulative result. remember,
After the completion of the plurality of iterations, from the return time at which the cumulative result becomes greater than a predetermined first threshold, the spatial position of the object is specified at a first resolution corresponding to the pixel;
Each time the iteration is repeated from the second time onward, a difference between the first result and the second result stored in the storage unit is obtained, and from the return time when the difference is greater than a predetermined second threshold, , an optical distance measuring device that specifies a position in space corresponding to the position of the removed light receiving circuit with a second resolution higher than the first resolution.
パルス光を、所定の範囲に射出し、
前記パルス光に対応した前記所定の範囲からの反射光を、受光面に結像させ、
前記受光面において、第1の解像度で検出を行なう単位である画素毎に、前記反射光を個別に検出可能な複数の受光回路を配置し、
前記受光回路による前記反射光の検出の結果に従って、前記対象物に対応した対象反射光の、前記パルス光の射出からの戻り時間から、前記所定の範囲に存在する対象物までの距離を含む前記対象物の空間上の位置を特定する際、前記受光面の1つの前記画素に配置された前記複数の受光回路の出力を重ね合わせた第1の結果と、前記画素に配置された前記複数の受光回路の一部を除いた場合の前記受光回路の出力を重ね合わせた第2の結果とに基づいて、前記対象反射光の前記戻り時間から、前記対象物の前記空間上の位置を、前記第1の解像度より高い第2の解像度で特定する
光測距方法。 An optical ranging method for measuring the distance to an object by irradiating light to the outside,
A pulsed light is emitted in a predetermined range,
forming an image of reflected light from the predetermined range corresponding to the pulsed light on a light receiving surface;
arranging a plurality of light-receiving circuits capable of individually detecting the reflected light on the light-receiving surface for each pixel, which is a unit for performing detection at a first resolution;
According to the result of detection of the reflected light by the light receiving circuit, the target reflected light corresponding to the target including the distance from the return time from the emission of the pulsed light to the target existing in the predetermined range When specifying a spatial position of an object, a first result obtained by superimposing outputs of the plurality of light receiving circuits arranged in one pixel of the light receiving surface and the plurality of light receiving circuits arranged in the pixel the position of the object in the space from the return time of the object reflected light based on a second result obtained by superimposing the output of the light receiving circuit when part of the light receiving circuit is removed; An optical ranging method that identifies at a second resolution that is higher than the first resolution.
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