JP7375789B2 - distance measuring device - Google Patents
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Description
本開示は、測距装置に関する。 The present disclosure relates to a distance measuring device.
レーザ光などのパルス光を発光部から射出して、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光の飛行時間(TOF:Time Of Flight)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測距装置が知られている。このような測距装置では、パルス光を射出するための窓や筐体内部によるパルス光の反射光や、測距装置から対象物までに至る空間に存在する雨や霧などによるパルス光の反射光は、いわゆるクラッタと呼ばれ、対象物までの距離の測定において障害となり得る。具体的には、対象物による反射光とクラッタとが合成されて1つの受光パルスとして検出されてしまい、これにより飛行時間が正しく計測できず、測定される距離の精度が低下するおそれがある。そこで、下記特許文献1の測距装置では、受光強度に対する閾値として、クラッタの振幅値(強度)よりも大きな値を閾値(High閾値)として設定し、合成受光パルスの受光強度に対してHigh閾値を適用することにより、合成受光パルスから対象物による反射波(所望波)を分離し、これにより、対象物までの距離の測定精度を向上させている。 Pulsed light such as a laser beam is emitted from the light emitting part, the light reflected from the target is detected by the light receiving part, and the time of flight (TOF) of the light from irradiation to reception is measured. 2. Description of the Related Art Distance measuring devices that detect the presence or absence of an object and measure the distance to an object are known. In such distance measuring devices, the pulsed light is reflected by the window or inside the housing for emitting the pulsed light, and the reflected light of the pulsed light is caused by rain, fog, etc. that exist in the space between the distance measuring device and the target object. Light is called clutter and can become an obstacle in measuring the distance to an object. Specifically, the reflected light from the object and the clutter are combined and detected as a single light reception pulse, which may prevent the flight time from being accurately measured and reduce the accuracy of the measured distance. Therefore, in the distance measuring device of Patent Document 1 below, a value larger than the amplitude value (intensity) of clutter is set as a threshold value for the received light intensity (High threshold value), and the High threshold value is set for the received light intensity of the composite light received pulse. By applying this, the reflected wave (desired wave) from the object is separated from the combined light reception pulse, thereby improving the accuracy of measuring the distance to the object.
例えば、クラッタの原因が霧である場合には、霧が濃いほどクラッタの振幅値は大きくなり、クラッタと所望波との振幅の差が小さくなる。また、例えば、クラッタの原因がパルス光を射出するための窓や筐体である場合、かかる窓や筐体表面の反射率が大きいほどクラッタの振幅は大きくなり、クラッタと所望波との振幅の差が小さくなる。このようにクラッタと所望波との振幅の差が小さくなる場合には、合成波の受光強度の時間変化は、あたかも1つの山のような形状となる。このような現象は、クラッタが生じる場合に限らず、例えば、測距装置を基準として互いに同様な方角で距離が異なる複数の対象物が存在する場合にも、これら複数の対象物からの反射光が合わさって起こり得る。このように、複数の反射光の受光強度が合成されて1つの山のような形状となる場合においては、特許文献1の測距装置では、受光波から所望波を分離できず、測距精度を向上させることができない。特許文献1では、例えば、濃霧や激しい雨が降っているような悪環境下では、測距を行わないようにすることで、測距精度の低下を抑制している。しかし、悪環境下のように、複数の反射光の受光強度の時間変化が合成されて1つの山のような形状となる状況においても、精度良く測距可能な技術が望まれる。 For example, when the cause of clutter is fog, the thicker the fog, the greater the amplitude value of the clutter, and the smaller the difference in amplitude between the clutter and the desired wave. Furthermore, for example, if the cause of clutter is a window or housing for emitting pulsed light, the greater the reflectance of the window or housing surface, the greater the amplitude of the clutter, and the amplitude of the clutter and the desired wave increases. The difference becomes smaller. In this way, when the difference in amplitude between the clutter and the desired wave becomes small, the temporal change in the received light intensity of the composite wave becomes like a single mountain. This phenomenon occurs not only when clutter occurs, but also when there are multiple objects at different distances from each other in the same direction relative to the distance measuring device, and the reflected light from these multiple objects can occur in combination. In this way, when the received light intensities of multiple reflected lights are combined into a single mountain-like shape, the distance measuring device of Patent Document 1 cannot separate the desired wave from the received light waves, and the distance measurement accuracy cannot be improved. In Patent Document 1, for example, in a bad environment such as dense fog or heavy rain, distance measurement is not performed, thereby suppressing a decrease in distance measurement accuracy. However, there is a need for a technology that can accurately measure distances even in situations where temporal changes in the received intensity of a plurality of reflected lights are combined into a single mountain-like shape, such as in a bad environment.
本開示の一形態として、測距装置(10、10a)が提供される。この測距装置は、パルス光を射出する発光部(40)と、前記パルス光の反射光を含む光を受光する受光部(60)と、前記受光部で受光された光の飛行時間を利用して、前記パルス光を反射して前記反射光を出力する対象物までの距離である対象物距離を演算する演算部(20)と、を備える。前記演算部は、複数の前記飛行時間における各々の前記受光部における受光強度を表すヒストグラムを生成するヒストグラム生成部(230)と、前記ヒストグラムにおいて、ピーク飛行時間を境に前記飛行時間に対する前記受光強度の変化が増加から減少に変わる山部であって前記測距装置からの距離の互いの差が所定範囲内である複数の物体からの光の強度の分布が合成されて得られる山部である複合山部が存在するかを推定する複合山部推定部(240)と、前記山部において、背景光を含むノイズ光の受光強度よりも大きな第1閾値受光強度と一致する2つの飛行時間であって、より短い飛行時間である立ち上がり時間と、より長い飛行時間である立ち下がり時間と、を特定する飛行時間特定部(250)と、前記複合山部が存在すると推定された場合に、前記複合山部について特定された前記立ち上がり時間と前記立ち下がり時間とのうちのいずれかに基づき、前記対象物距離を算出するための基となる基飛行時間を決定する基飛行時間決定部(260)と、前記基飛行時間を利用して、前記複数の物体のうちの一の物体の距離を、前記対象物距離として算出する距離算出部(270)と、を備える。 As one form of the present disclosure, a distance measuring device (10, 10a) is provided. This distance measuring device includes a light emitting unit (40) that emits pulsed light, a light receiving unit (60) that receives light including reflected light of the pulsed light, and utilizes the flight time of the light received by the light receiving unit. and a calculation unit (20) that calculates an object distance that is a distance to an object that reflects the pulsed light and outputs the reflected light. The calculation unit includes a histogram generation unit (230) that generates a histogram representing the received light intensity at each of the light receiving units at a plurality of flight times; is a peak where the change in distance changes from increase to decrease, and the peak is obtained by combining the distribution of light intensities from a plurality of objects whose distances from the distance measuring device are within a predetermined range. A composite peak estimating unit (240) that estimates whether a composite peak exists; and a composite peak estimating unit (240) that estimates whether a composite peak exists; a flight time identification unit (250) that identifies a rise time that is a shorter flight time and a fall time that is a longer flight time; a base flight time determination unit (260) that determines a base flight time to be used as a basis for calculating the object distance based on either the rise time or the fall time specified for the composite mountain portion; and a distance calculation unit (270) that calculates a distance to one of the plurality of objects as the object distance using the base flight time.
この形態の測距装置によれば、複合山部について特定された立ち上がり時間と立ち下がり時間とのうちのいずれかに基づき、対象物距離を算出するための基となる基飛行時間を決定し、決定された基飛行時間を利用して対象物距離が演算されるので、複数の反射光の受光強度の時間変化が合成されて1つの山のような形状となる状況においても、対象物距離を精度良く測定できる。 According to the distance measuring device of this form, the base flight time, which is the basis for calculating the object distance, is determined based on either the rise time or the fall time specified for the composite mountain part, Since the object distance is calculated using the determined basic flight time, it is possible to calculate the object distance even in situations where the time changes in the received light intensity of multiple reflected lights are combined into a single mountain-like shape. Can be measured with high accuracy.
A.第1実施形態:
A1.装置構成:
図1に示す測距装置10は、測距のためのパルス光を射出して外部物体からの反射光を受ける光学系30と、光学系30から得られた信号を処理する演算部20とを備える。外部物体を、「反射物」とも呼ぶ。光学系30は、パルス光としてのレーザ光を射出する発光部40と、レーザ光を予め定められた視野範囲80内で走査させる走査部50と、外部物体からの反射光や外乱光を含む入射光を受光するための受光部60とを備える。測距装置10は、前面に窓92を有する筐体90に収容されている。窓92は、発光部40から射出されるパルス光の多くを透過し、一部を反射する。
A. First embodiment:
A1. Device configuration:
The distance measuring
測距装置10は、例えば、自動車などの車両に搭載される車載用のLiDAR(Laser Imaging Detection and Ranging)である。車両が水平な路面を走行している場合に、視野範囲80の横方向は水平方向Xと一致し、縦方向は鉛直方向Yと一致する。
The distance measuring
発光部40は、パルス光を含む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呼ぶ)41と、レーザ素子41の駆動回路を組み込んだ回路基板43と、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とを備える。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る。本実施形態において、レーザ素子41は、複数のレーザダイオードを鉛直方向に沿って配列させることにより矩形状のレーザ発光領域を構成する。レーザ素子41が出力するレーザ光の強度は、レーザ素子41に供給される電圧に応じて調整可能に構成されている。
The
走査部50は、いわゆる一次元スキャナによって構成される。走査部50は、ミラー54と、ロータリソレノイド58と、回転部56とによって構成される。ミラー54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。ロータリソレノイド58は、演算部20からの制御信号を受けて、予め定められた角度範囲内で正転および逆転を繰り返す。回転部56は、ロータリソレノイド58によって駆動し、鉛直方向を軸方向とする回転軸で正転および逆転を繰り返し、ミラー54を水平方向に沿った一方向に走査させる。コリメートレンズ45を介してレーザ素子41から射出されたレーザ光は、ミラー54によって反射され、ミラー54の回転により水平方向に沿って走査される。図1に示す視野範囲80は、このレーザ光の全走査範囲に相当する。視野範囲80内の各画素位置で受光強度が得られるので、視野範囲80内の受光強度の分布は一種の画像を構成する。なお、走査部50を省略して、発光部40から視野範囲80内の全体にわたってパルス光を射出するとともに、受光部60で視野範囲80内の全体にわたる反射光を受光するようにしてもよい。本実施形態では、走査範囲内における各位置、換言すると視野範囲80内の各画素位置に対してパルス光が照射される。そして、かかるパルス光の照射と各画素位置からの反射光に基づく後述の測距処理とが、各画素位置について所定の時間間隔で実行される。
The
発光部40から出力されるレーザ光は、人や車などの外部物体(反射物)があると、その表面で乱反射し、その一部は反射光として走査部50のミラー54に戻ってくる。この反射光は、ミラー54で反射されて、外乱光とともに入射光として受光部60の受光レンズ61に入射し、受光レンズ61で集光されて受光アレイ65に入射する。なお、測距装置10から出力されるレーザ光は、外部物体に限らず、測距装置10内部の物体、例えば、窓92においても乱反射し、その反射光の一部は、受光アレイ65に入射する。
If there is an external object (reflecting object) such as a person or a car, the laser light output from the
図2に示すように、受光アレイ65は、二次元配列された複数の画素66で構成される。1つの画素66は、水平方向にH個、鉛直方向にV個となるように配列された複数のSPAD(Single Photon Avalanche Diode)回路68で構成されている。H及びVはそれぞれ1以上の整数である。本実施形態ではH=V=5であり、水平方向および鉛直方向においてそれぞれ5個のSPAD回路68で構成されている。但し、任意の数のSPAD回路68で画素66を構成することが可能であり、一つのSPAD回路68で画素66を構成してもよい。1つの画素66の受光結果は、視野範囲80内の1つの画素位置における受光強度となる。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、SPAD回路68は、電源Vccと接地ラインとの間に直列にアバランシェダイオードDaとクエンチ抵抗器Rqとを接続し、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、電圧レベルが反転したデジタル信号に変換している。反転素子INVの出力信号Sout は、外部にそのまま出力される。本実施形態においてクエンチ抵抗器RqはFETとして構成されており、選択信号SCがアクティプとなっていれば、そのオン抵抗がクエンチ抵抗器Rqとして働く。選択信号SCがノンアクティブとなれば、クエンチ抵抗器Rqはハイインピーダンス状態となるので、光がアバランシェダイオードDaに入射しても、クエンチ電流は流れず、結果的にSPAD回路68は、動作しない。選択信号SCは、画素66内の5×5個のSPAD回路68に対しては、一括して出力され、各画素66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。本実施形態では、アバランシェダイオードDaをガイガーモードで動作させているが、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ってもよい。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てもよい。
As shown in FIG. 3, the
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、非導通状態に戻る。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、選択信号SCをハイレベルHにすれば、反転素子INV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。そして、この出力信号Soutは、照射光が走査範囲に存在する外部物体や窓92等に反射して戻ってくる反射光や外乱光を含む入射光の受光により生じるパルス信号に相当する。
If no light is incident on the
演算部20は、受光部60で受光された反射光の飛行時間を利用して、パルス光を反射して反射光を出力する対象物までの距離(以下、「対象物距離」と呼ぶ)を演算する。かかる距離の演算方法の概要は以下の通りである。図4に示すように、発光部40から射出されたパルス光P1は、外部物体である反射物OBJにおいて反射される。換言すると、反射物OBJは、パルス光P1の反射光P2を出力する。また、窓92の内側表面においても、パルス光P1は反射され、反射光P3が出力される。その結果、受光部60には、反射光P2、P3が届く。このとき、パルス光P1の射出から反射光P2、P3の受光までの時間が光の飛行時間Tfとして特定される。演算部200は、この飛行時間Tfを利用して測距装置10(発光部40および受光部60)から反射物OJBまでの距離を演算する。なお、窓92の内側表面においてパルス光P1が反射されて得られた反射光や、その反射光が測距装置10の筐体内部で何度か反射されて受光部60に受光される光は、「クラッタ」とも呼ばれる。
The
図4に示すように、演算部20は、加算部220と、ヒストグラム生成部230と、複合山部推定部240と、飛行時間特定部250と、基飛行時間決定部260と、距離算出部270と、制御部280と、メモリ290とを備える。
As shown in FIG. 4, the
加算部220は、受光アレイ65を構成する画素66に含まれる各SPAD回路68の出力を加算する。入射する光パルスが一つの画素66に入射すると、画素66に含まれるSPAD回路68が動作する。SPAD回路68は、一つのフォトンが入射しただけでこれを検出することが可能である。しかし、SPAD回路68において、反射物OBJから出力される限られた光の検出は確率的なものにならざるを得ない。そこで、加算部220は、確率的にしか入射しない光を検出し得ないSPAD回路68からの出力信号Soutを、各画素66に含まれるすべてのSPAD回路68分だけ加算することにより、各画素66における反射物OBJからの反射光をより確実に検出するように構成されている。
The adding
ヒストグラム生成部230は、加算部220の加算結果を時系列的に取得することにより、受光強度のヒストグラムを生成し、メモリ290に記憶させる。ヒストグラム生成部230が生成するヒストグラムは、複数の飛行時間の各々における受光強度を表すグラフといえる。受光強度は、1画素66内における受光したSPAD回路68の合計数である。
The
複合山部推定部240は、ヒストグラム生成部230により生成されたヒストグラムにおいて、複合山部が存在するかを推定する。複合山部とは、ヒストグラムにおいて、ピーク飛行時間を境に飛行時間に対する受光強度の変化が増加から減少に変わる山部であって、測距装置10からの距離の互いの差が所定範囲内である複数の物体からの光の強度の分布が合成されて得られる山部を意味する。
The composite
図5において、横軸は飛行時間Tfを示し、縦軸は受光強度Iを示す。図5において太い実線で示すヒストグラムhr1は、細い一点鎖線で示すクラッタによる受光強度のヒストグラムhr11と、細い実線で測距装置10の外部の対象物による反射光の受光強度のヒストグラムhr12とが合成されて得られるヒストグラムである。図5に示す各ヒストグラムは、測距装置10の外部の対象物が測距装置10(窓92)の近傍に位置している場合のヒストグラムを表している。図5の例では、ヒストグラムhr1には、複合山部mp0が現れている。ここで、ヒストグラムhr11とヒストグラムhr12とは、互いに時間的に重複している。そして、ヒストグラムhr11のピークの受光強度(度数)と、ヒストグラムhr12のピークの受光強度(度数)とは、互いにほぼ等しい。このため、図5に示すように、複合山部mp0は、1つの山のような形状として現れている。複合山部推定部240は、山部における立ち上がり時間から立ち下がり時間までの間の時間、換言すると、ヒストグラムにおいて、受光強度が後述する第1閾値以上となる時間が所定時間以上連続する場合に、ヒストグラムにおいて複合山部が存在すると推定する。なお、図5に示す受光強度Iの各値、すなわち、ノイズ強度I1、第1閾値受光強度I3およびピーク強度I4の詳細については後述する。また、図5に示す飛行時間Tfの各値、すなわち、立ち上がり時間Tu1、立ち下がり時間Td1、ピーク時間Tp1、および中間時間Tc1の詳細については後述する。
In FIG. 5, the horizontal axis shows the flight time Tf, and the vertical axis shows the received light intensity I. The histogram hr1 shown by the thick solid line in FIG. 5 is a composite of the histogram hr11 of the received light intensity due to clutter shown by the thin dashed line, and the histogram hr12 of the received light intensity of the reflected light from an object outside the
飛行時間特定部250は、ヒストグラム生成部230により生成されたヒストグラムにおいて、受光強度が、第1閾値受光強度と一致する2つの飛行時間(後述する立ち上がり時間および立ち下がり時間)を特定する。第1閾値受光強度とは、対象距離を算出する際に用いられる受光強度の閾値であり、ヒストグラムの山部における立ち上がり時間と立ち下がり時間とを決定するために用いられる。図5の例では、第1閾値受光強度I3が設定されている。本実施形態において、第1閾値受光強度は、下記式(1)に示す値として設定される。
第1閾値受光強度=(ピーク強度-ノイズ強度)×0.4+ノイズ強度・・・(1)
In the histogram generated by the
First threshold received light intensity = (peak intensity - noise intensity) x 0.4 + noise intensity... (1)
ここで、ピーク強度とは、山部における最大受光強度を意味し、図5の複合山部mp0では、ピーク強度I4が該当する。また、ノイズ強度とは、パルス光の反射光以外の光(以下、「ノイズ光」と呼ぶ)の受光強度を意味する。このようなノイズ光としては、太陽光や、太陽光が外部の対象物において反射して得られる反射光や、街灯の光などが該当する。ノイズ強度は、発光部40がパルス光を射出していないタイミングで測定される受光強度の所定時間における平均値として求めることができる。式(1)における(ピーク強度-ノイズ強度)は、反射光強度とも呼ばれる。したがって、式(1)は、反射光強度の4割の値を、ノイズ強度に加えて得られた受光強度が、第1閾値受光強度として設定されることを意味する。なお、4割に代えて、4割よりも小さい又は4割よりも大きな任意の割合を用いてもよい。図5の例では、飛行時間特定部250は、ヒストグラムhr1と、第1閾値受光強度I3とが一致する2つの時間Tu1、Td1のうち、時間的により前の時間Tu1を、立ち上がり時間Tu1として特定し、また、時間的により後の時間Td1を、立ち下がり時間Td1として特定する。
Here, the peak intensity means the maximum received light intensity at the peak, and in the composite peak mp0 of FIG. 5, the peak intensity I4 corresponds. Further, the noise intensity refers to the received light intensity of light other than the reflected light of the pulsed light (hereinafter referred to as "noise light"). Examples of such noise light include sunlight, reflected light obtained by reflection of sunlight on an external object, and light from street lamps. The noise intensity can be determined as the average value over a predetermined time of the received light intensity measured at a timing when the
基飛行時間決定部260は、対象距離を算出するための基となる飛行時間(以下、「基飛行時間」と呼ぶ)を決定する。本実施形態では、基飛行時間決定部260は、後述するように、立ち下がり時間を基飛行時間として決定する。立ち下がり時間を基飛行時間として決定する理由については、後述する。
The base flight
距離算出部270は、基飛行時間決定部260により決定された基飛行時間を利用して、対象物距離を算出する。かかる対象物距離の算出方法の詳細については、後述する。算出された対象物距離は、例えば、測距装置10が搭載された車両において、対象物との衝突が発生するか否かの推定処理や、衝突回避のための操舵やブレーキの制御において用いられ得る。
The
A2.測距処理:
図6に示す測距処理は、各画素位置に対して所定の時間間隔で定期的に実行される。発光部40がパルス光を射出して受光部60においてその反射光が受光され、ヒストグラム生成部230によりヒストグラムが生成された後のタイミングで、測距処理は開始される。
A2. Distance processing:
The distance measurement process shown in FIG. 6 is periodically executed at predetermined time intervals for each pixel position. The distance measurement process is started at a timing after the
複合山部推定部240は、生成されたヒストグラムにおいて複合山部を特定し、飛行時間特定部250は、立ち上がり時間および立ち下がり時間を特定する(ステップS105)。具体的には、複合山部推定部240は、ヒストグラムにおいて、第1閾値受光強度を超える飛行時間が所定時間以上連続する部位を特定することにより複合山部を特定する。また、飛行時間特定部250は、複合山部において第1閾値と一致する2つの飛行時間を、立ち上がり時間および立ち下がり時間として特定する。
The composite
例えば、図5の例では、複合山部mp0が特定され、複合山部mp0と第1閾値受光強度I3とが一致する2つの時間Tu1、Td1のうち、時間的により早い時間Tu1が立ち上がり時間Tu1として特定され、時間的により遅い時間Td1が立ち下がり時間Td1として特定される。 For example, in the example of FIG. 5, the composite peak mp0 is identified, and of the two times Tu1 and Td1 at which the composite peak mp0 and the first threshold received light intensity I3 match, the earlier time Tu1 is the rise time Tu1. , and the temporally later time Td1 is specified as the fall time Td1.
図6に示すように、基飛行時間決定部260は、反射光の受光位置はクラッタの位置と一致するか否かを判定する(ステップS110)。クラッタ、すなわち、窓92や筐体内壁面によるパルス光の反射光は、常に同じ位置(方角)から受光部60に入光する。また、窓92や筐体内壁面までに距離は常に一定である。このため、窓92や筐体内壁面によるパルス光の反射光はどの方角の画素位置において、どの程度の飛行時間で特定されるかは、予め実験やシミュレーションにより特定できる。そこで、本実施形態では、窓92や筐体内壁面によるパルス光の反射光の画素位置および飛行時間が予めメモリ290に記憶されており、複合山部が検出された際の画素位置および複合山部の飛行時間が、メモリ290に記憶されている画素位置および飛行時間に一致するか否かを判定することにより、反射光の受光位置はクラッタの位置と一致するか否かを判定するようにしている。
As shown in FIG. 6, the base flight
反射光の受光位置はクラッタの位置と一致しないと判定された場合(ステップS110:NO)、距離算出部270は、通常の方法により距離を算出し、対象物距離として特定する(ステップS115)。かかるステップS115における測距方法を、図7を用いて説明する。
If it is determined that the light reception position of the reflected light does not match the clutter position (step S110: NO), the
図7における縦軸および横軸は、図5と同じであるので、その詳細な説明を省略する。図7に示す山部mp1は、例えば、クラッタが生じる方角とは異なる方角に測距装置10の外部において対象物が存在し、かかる対象物からパルス光の反射光を受光部60で受光したような場合に生じ得る。この場合、山部mp1の画素位置(方角)がクラッタの位置と異なる(含まない)ので、飛行時間特定部250により、立ち上がり時間Tu2と立下り時間Td2の中間時間が山部mp1のピーク時間Tp2として特定される。そして、基飛行時間決定部260は、このピーク時間Tp2を、基飛行時間として決定し、距離算出部270は、ピーク時間Tp2を利用して測距装置10からこれら複数の物体までの距離を求める。
The vertical and horizontal axes in FIG. 7 are the same as those in FIG. 5, so detailed explanation thereof will be omitted. The peak mp1 shown in FIG. 7 may be caused by, for example, an object existing outside the
図6に示すように、反射光の受光位置はクラッタの位置と一致すると判定された場合(ステップS110:YES)、基飛行時間決定部260は、ステップS105で特定された立ち下り時間を、基飛行時間として決定する(ステップS120)。距離算出部270は、ステップS120で決定された基飛行時間に基づき、距離を算出する(ステップS125)。具体的には、例えば、図5に示す複合山部mp0の立ち下がり時間Td1が基飛行時間として決定されると、距離算出部270は、立ち下がり時間Td1から予め定められた時間Δtだけ遡った時間tp1をピーク時間tp1として特定する。そして、距離算出部270は、このピーク時間tp1を利用して対象距離を算出する。より具体的には、ピーク時間tp1が、パルス光およびその反射光の飛行時間Tfであるものとして、対象距離を算出する。
As shown in FIG. 6, when it is determined that the light reception position of the reflected light matches the clutter position (step S110: YES), the base flight
図5に示すように、時間Td1から時間Δtだけ遡った時間(ピーク時間Tp1)は、ヒストグラムhr12のピーク時間とほぼ一致している。他方、立ち上がり時間Tu1と立ち下がり時間Td1の中間時間Tc1は、ヒストグラムhr1のピーク時間から大きくずれている。したがって、上述のようにピーク時間Tp1を基飛行時間として距離を算出することにより、通常の方法で距離を算出するよりも、ヒストグラムhr1に対応する対象物までの距離をより正確に算出できることが分かる。上述のように、中間時間Tc1がヒストグラムhr1のピーク時間から大きくずれる理由について説明する。複合山部mp0は、より遠くにある反射物OBJから出力される反射光によるヒストグラムhr12と、より近くにある窓92から出力されるクラッタによるヒストグラムh12とが合成されて生じたものであるため、その立ち上がり位置Tu1は、ピーク位置がより時間的に前となるヒストグラムhr11の立ち上がり位置とほぼ一致することとなる。また、ヒストグラムhr11の立ち下がり位置は、より遠くに存在する(より飛行時間が長い)対象物からの反射光によるヒストグラムh12の立ち下がり位置とほぼ一致することとなる。他方、時間的に前となるヒストグラムhr11の立ち下がり位置は、時間的により後となるヒストグラムhr12の存在により、ヒストグラムhr1の立ち下がり位置から大きくずれている。同様に、時間的に後となるヒストグラムhr12の立ち上がり位置は、時間的に前となるヒストグラムhr11の存在により、ヒストグラムhr1の立ち上がり位置から大きくずれている。したがって、通常の方法にしたがって対象距離を算出するために、立ち上がり時間Tu1と立ち下がり時間Td1の中間時間である中間時間Tc1を特定しても、かかる中間時間Tc1は、ヒストグラムhr11のピーク時間とヒストグラムhr12のピーク時間とのいずれからも大きく異なるずれた時間となる。これに対して、対象物の立ち下がり時間とほぼ一致するヒストグラムhr1の立ち下がり時間を基準として、かかる立ち下がり時間から時間Δtだけ遡った時間を基飛行時間とすることにより、対象物のピーク時間を基飛行時間とする場合に算出される距離とほぼ同じ距離を求めることができる。
As shown in FIG. 5, the time (peak time Tp1) that goes back by time Δt from time Td1 almost coincides with the peak time of histogram hr12. On the other hand, the intermediate time Tc1 between the rise time Tu1 and the fall time Td1 is largely deviated from the peak time of the histogram hr1. Therefore, it can be seen that by calculating the distance using the peak time Tp1 as the base flight time as described above, the distance to the object corresponding to the histogram hr1 can be calculated more accurately than by calculating the distance using the normal method. . The reason why the intermediate time Tc1 deviates significantly from the peak time of the histogram hr1 as described above will be explained. The composite peak mp0 is generated by combining the histogram hr12 of the reflected light output from the reflective object OBJ that is farther away and the histogram h12 of the clutter output from the
図6に示すように、距離算出部270は、ステップS125により算出された距離が予め定められた閾値距離よりも小さいか否かを判定する(ステップS130)。ステップS130における閾値距離は、かかる距離よりも大きければ、クラッタではないと認められる距離として、発光部40および受光部60から窓92までの距離に所定値を加えた値として設定されている。このステップS130は、基飛行時間に基づき算出された距離がクラッタの場合に算出される距離よりも大きいことで、受光した反射光が確かにクラッタによるものでないことを確認するために実行される。
As shown in FIG. 6, the
ステップS125により算出された距離が閾値距離よりも小さくないと判定された場合(ステップS130:NO)、上述のステップS115が実行され、通常の方法により対象物距離が算出される。これに対して、ステップS120により算出された距離が閾値距離よりも小さいと判定された場合(ステップS130:YES)、距離算出部270は、ステップS125により算出された距離を、対象物距離として特定する(ステップS135)。上述のステップS115またはステップS135の完了後、該当画素位置での測距処理は終了し、次の画素位置についての測距処理が開始されることとなる。
If it is determined that the distance calculated in step S125 is not smaller than the threshold distance (step S130: NO), step S115 described above is executed, and the object distance is calculated by a normal method. On the other hand, if it is determined that the distance calculated in step S120 is smaller than the threshold distance (step S130: YES), the
以上説明した第1実施形態の測距装置10によれば、窓92や筐体内壁面等の筐体内部におけるパルス光の反射光であるクラッタを含む複合山部が存在すると推定された場合に、立ち下がり時間に基づき基飛行時間を決定するので、クラッタが生じる場合において対象物距離を精度良く測定できる。一般に、窓92や筐体内部におけるパルス光の反射光は、測距装置の外部に存在する対象物よりも飛行時間が短い。換言すると、外部に存在する対象物によるパルス光の反射光は、筐体内部におけるパルス光の反射光よりも飛行時間が長い。このため、複合山部における立ち下がり位置(時間)と、外部に存在する対象物によるパルス光の反射光における立ち下がり位置(時間)との誤差は、小さい。したがって、本実施形態の測距装置10によれば、複合山部が存在すると推定される場合における測距精度を向上できる。
According to the
また、クラッタが存在しない場合には、立ち上がり時間と立ち下がり時間との間の中間時間を、基飛行時間として決定されるので、このような場合においても立ち上がり時間と立ち下がり時間とのうちのいずれかに基づき基飛行時間が決定される構成に比べて、対象物距離をより精度良く測定できる。その一因として、立ち上がり時間と立ち下がり時間とをそれぞれ特定する際に誤差が生じたとしても、その中間時間とすることにより、立ち上がり時間または立ち下がり時間のいずれか一方のみを基準として基飛行時間を決定する構成に比べて誤差の影響を抑えることができることが挙げられる。 In addition, if there is no clutter, the intermediate time between the rise time and the fall time is determined as the base flight time, so even in such a case, either the rise time or the fall time Compared to a configuration in which the base flight time is determined based on the distance, the object distance can be measured with higher accuracy. One of the reasons for this is that even if an error occurs when specifying the rise time and fall time, by using the intermediate time between them, the base flight time can be calculated based on only either the rise time or the fall time. One of the advantages of this method is that the influence of errors can be suppressed compared to a configuration that determines .
B.第2実施形態:
図8に示す第2実施形態の測距装置10aの構成は、演算部20が中間時間特定部235を追加して備える点において、第1実施形態の測距装置10の構成と異なる。測距装置10aのその他の構成は、第1実施形態の測距装置10と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
B. Second embodiment:
The configuration of the
中間時間特定部235は、複合山部において、第1閾値受光強度と一致する2つの飛行時間の中間時間(以下、「第1中間時間」と呼ぶ)と、第2閾値受光強度と一致する2つの飛行時間の中間時間(以下、「第2中間時間」と呼ぶ)とを特定する。第1閾値受光強度は、第1実施形態の第1閾値受光強度と同じである。第2閾値受光強度とは、第1閾値受光強度よりも小さな受光強度であって、ノイズ強度もより大きな強度である。具体的には、本実施形態では、第2閾値受光強度は、下記式(2)に示す値として設定される。
第2閾値受光強度=(ピーク強度-ノイズ強度)×0.1+ノイズ強度・・・(2)
The intermediate
Second threshold received light intensity = (peak intensity - noise intensity) x 0.1 + noise intensity... (2)
図9に示す第2実施形態の測距処理は、ステップS110が省略されている点と、ステップS106、S107、S108、S123を追加して実行する点とにおいて、図6に示す第1実施形態の測距処理と異なる。第2実施形態の測距処理におけるその他の手順は、第1実施形態の測距処理と同じであるので、同一の手順には同一の符号を付し、その詳細な説明を両略する。 The distance measurement process of the second embodiment shown in FIG. 9 is different from the first embodiment shown in FIG. 6 in that step S110 is omitted and steps S106, S107, S108, and S123 are additionally executed. This is different from the distance measurement process. The other steps in the distance measurement process of the second embodiment are the same as the distance measurement process of the first embodiment, so the same steps are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
ステップS105の完了後、中間時間特定部235は、第1中間時間と第2中間時間とを算出する(ステップS106)。
After completing step S105, the intermediate
図10に示すように、或る画素位置81に、2つの対象物OBJ1、OBJ2が存在し、且つ、各対象物OBJ1、OBJ2が測距装置10aから見て露出した領域Ar1、Ar2を有する場合、これら2つの領域Ar1、Ar2からそれぞれ出力される反射光が測距装置10aの受光部60に入光することとなる。図10の例では、対象物OBJ1が測距装置10aから見て手前側に位置し、対象物OBJ2が測距装置10aから見て奥側に位置している。また、画素位置81において、測距装置10aから見た領域Ar1の露出面積は、領域Ar2の露出面積よりも大きい。このような状況において生成されるヒストグラムについて図11を用いて説明する。
As shown in FIG. 10, when two objects OBJ1 and OBJ2 exist at a
図11における縦軸および横軸は、図5と同じであるので、その詳細な説明を省略する。図10の状況において生成されるヒストグラムhr3は、大きな山部と、それよりも時間的に後にピークのある小さな山部とが合成されて生じた複合山部mp3を有する。具体的には、複合山部mp3は、細い一点鎖線により示される領域Ar1からの反射光によるヒストグラムhr31と、細い実線により示される領域Ar2からの反射光によるヒストグラムhr32とが合成されて得られるヒストグラムhr3における山部に相当する。上述のように、領域Ar1はより手前に位置して露出面積がより大きい。これに対して領域Ar2はより奥側に位置して露出面積が小さい。したがって、ヒストグラムhr31の山部は、ヒストグラムhr32の山部に比べて時間的に前に位置し、且つ、ピーク受光強度が大きい。このため、複合山部mp3は、時間的に前の位置に比較的大きなピークを有し、時間的に後の位置に比較的小さなピークを有するいびつな山型の形状を有する。 The vertical and horizontal axes in FIG. 11 are the same as those in FIG. 5, so detailed description thereof will be omitted. The histogram hr3 generated in the situation of FIG. 10 has a composite peak mp3 created by combining a large peak and a small peak that peaks later in time. Specifically, the composite peak mp3 is a histogram obtained by combining a histogram hr31 of reflected light from the area Ar1 indicated by a thin dashed line and a histogram hr32 of reflected light from the area Ar2 indicated by a thin solid line. This corresponds to the peak at hr3. As described above, the area Ar1 is located closer to the front and has a larger exposed area. In contrast, region Ar2 is located further back and has a smaller exposed area. Therefore, the peak of the histogram hr31 is located earlier in time than the peak of the histogram hr32, and the peak received light intensity is greater. Therefore, the composite mountain portion mp3 has an irregular mountain shape having a relatively large peak at a temporally earlier position and a relatively small peak at a temporally later position.
このような形状の複合山部mp3に対し、上述のステップS106において中間時間特定部235は、複合山部mp3において、第1閾値受光強度I11と一致する2つの時間(立ち上がり時間Tu3および立ち下がり時間Td3)を特定し、これら2つの時間の中間時間Tc31を特定する。また、中間時間特定部235は、複合山部mp3において、第2閾値受光強度I12と一致する2つの時間(立ち上がり時間Tu4および立ち下がり時間Td4)とを特定し、これら3つの時間の中間時間Tc32を特定する。なお、本実施形態では、第1閾値受光強度と一致する2つの時間の中間時間を第1中間時間と呼び、第2閾値受光強度と一致する2つの時間の中間時間を第2中間時間と呼ぶ。したがって、中間時間Tc31は第1中間時間Tc31とも呼ばれ、また、中間時間Tc32は第2中間時間Tc32とも呼ばれる。
In step S106 described above, the intermediate
図9に示すように、複合山部推定部240は、第2閾値受光強度と一致する2つの時間の間の幅(以下、「根元幅」と呼ぶ)が閾値幅よりも大きいか否かを判定する(ステップS107)。図11の例では、複合山部mp3において、第2閾値受光強度I12と一致する2つの時間Tu4、Td4の間の幅が根元幅dt31に相当する。複合山部mp3のように、複数の対象物からの反射光のヒストグラムに含まれる山部が合成して得られる複合山部では、根本幅は大きい。これに対して、単一の対象物からの反射光による山部の根本幅は小さい。そこで、複合山部であることを特定するための閾値幅が、予め実験等により特定されて設定されている。図9に示すように根元幅が閾値幅よりも大きくないと判定された場合(ステップS107:NO)、上述のステップS115が実行される。この場合、単一の対象物からの反射光が入射されているので、通常の方法により距離が算出されて対象物距離として特定される。
As shown in FIG. 9, the composite
根元幅が閾値幅よりも大きいと判定された場合(ステップS107:YES)、この場合、山部が複合山部である可能性が高い。そして、この場合、基飛行時間決定部260は、第1中間時間が第2中間時間以下であるか否かを判定する(ステップS108)。
If it is determined that the root width is larger than the threshold width (step S107: YES), there is a high possibility that the peak is a composite peak. In this case, the base flight
図11の例では、第1中間時間Tc31は、第2中間時間Tc32よりも小さい(早い)。また、図13の例では、第1中間時間と第2中間時間とが一致している。図13に示すヒストグラムhr5は、ヒストグラムhr51と、ヒストグラムhr52とを合成して得られたヒストグラムである。ヒストグラムhr51は、図10に示す対象物OBJ1からの反射光によるものであり、ヒストグラムhr52は、図10に示す対象物OBJ2からの反射光によるものである。但し、図13の例では、図10の例とは異なり、画素位置81において、測距装置10aから見た領域Ar1の露出面積は、領域Ar2の露出面積と等しい。このような状況においては、対象物OBJ1からの反射光によるヒストグラムhr51のピーク受光強度は、対象物OBJ2からの反射光によるヒストグラムhr52のピーク受光強度と等しくなる。このため、複合山部mp5は、ピークが一つの大きな山型の形状を有する。そして、この例では、第1中間時間と第2中間時間とはいずれも中間時間Tc51となる。
In the example of FIG. 11, the first intermediate time Tc31 is shorter (earlier) than the second intermediate time Tc32. Moreover, in the example of FIG. 13, the first intermediate time and the second intermediate time match. Histogram hr5 shown in FIG. 13 is a histogram obtained by combining histogram hr51 and histogram hr52. Histogram hr51 is based on reflected light from object OBJ1 shown in FIG. 10, and histogram hr52 is based on reflected light from object OBJ2 shown in FIG. However, in the example of FIG. 13, unlike the example of FIG. 10, at the
図11および図13の例では、ステップS108において、第1中間時間Tc31は、第2中間時間Tc32よりも小さい(早い)と判定されることとなる。このように、第1中間時間Tc31は、第2中間時間Tc32よりも小さい(早い)と判定された場合(ステップS108:YES)、基飛行時間決定部260は、ステップS105で特定された立ち上がり時間を基飛行時間として決定する(ステップS123)。例えば、図11の例では、立ち上がり時間Tu3が基飛行時間として決定されることとなる。また、図13の例では、立ち上がり時間Tu7が基飛行時間として決定されることとなる。
In the examples of FIGS. 11 and 13, in step S108, the first intermediate time Tc31 is determined to be smaller (earlier) than the second intermediate time Tc32. In this way, when it is determined that the first intermediate time Tc31 is smaller (earlier) than the second intermediate time Tc32 (step S108: YES), the base flight
図11および図13の例とは異なり、第1中間時間が第2中間時間よりも大きい(遅い)場合について、図12を用いて説明する。図12に示すヒストグラムhr4は、ヒストグラムhr41と、ヒストグラムhr42とを合成して得られたヒストグラムである。ヒストグラムhr41は、図10に示す対象物OBJ1からの反射光によるものであり、ヒストグラムhr42は、図10に示す対象物OBJ2からの反射光によるものである。但し、図12の例では、図10の例とは異なり、画素位置81において、測距装置10aから見た領域Ar1の露出面積は、領域Ar2の露出面積よりも小さい。このような状況においては、対象物OBJ1からの反射光によるヒストグラムhr41のピーク受光強度は、対象物OBJ2からの反射光によるヒストグラムhr42のピーク受光強度に比べて小さくなる。このため、複合山部mp4は、時間的に前の位置に比較的小さなピークを有し、時間的に後の位置に比較的大きなピークを有するいびつな山型の形状を有する。
Unlike the examples in FIGS. 11 and 13, a case where the first intermediate time is longer (slower) than the second intermediate time will be described using FIG. 12. Histogram hr4 shown in FIG. 12 is a histogram obtained by combining histogram hr41 and histogram hr42. Histogram hr41 is based on reflected light from object OBJ1 shown in FIG. 10, and histogram hr42 is based on reflected light from object OBJ2 shown in FIG. However, in the example of FIG. 12, unlike the example of FIG. 10, at the
このような図12の例では、複合山部mp4において、第1閾値受光強度I21と一致する2つの時間(立ち上がり時間Tu5および立ち下がり時間Td5)が特定され、また、これら2つの時間の中間時間である第2中間時間Tc41が特定される。さらに、複合山部mp4において、第2閾値受光強度I22と一致する2つの時間(立ち上がり時間Tu6および立ち下がり時間Td6)が特定され、また、これら2つの時間の中間時間である第2中間時間Tc42が特定される。そして、この例では、第1中間時間Tc41は、第2中間時間Tc42よりも大きい(遅い)。 In the example shown in FIG. 12, two times (rise time Tu5 and fall time Td5) that match the first threshold received light intensity I21 are identified in the composite peak mp4, and an intermediate time between these two times is identified. A second intermediate time Tc41 is specified. Further, in the composite peak mp4, two times (rise time Tu6 and fall time Td6) that match the second threshold received light intensity I22 are specified, and a second intermediate time Tc42 that is an intermediate time between these two times is specified. is specified. In this example, the first intermediate time Tc41 is longer (slower) than the second intermediate time Tc42.
図9に示すように、第1中間時間が第2中間時間以下でないと判定された場合(ステップS108:NO)、上述のステップS120が実行され、ステップS105で特定された立ち下がり時間が基飛行時間として決定される。図12の例では、立ち下がり時間Td5が基飛行時間として決定される。 As shown in FIG. 9, if it is determined that the first intermediate time is not less than or equal to the second intermediate time (step S108: NO), the above-mentioned step S120 is executed, and the fall time specified in step S105 is determined as time. In the example of FIG. 12, the fall time Td5 is determined as the base flight time.
図9に示すように、ステップS120またはステップS123の完了後、上述のステップS125、およびS135が実行される。 As shown in FIG. 9, after step S120 or step S123 is completed, steps S125 and S135 described above are executed.
図11に示すように、第1中間時間が第2中間時間以下(早いまたは同じ)場合、図10に示すように、測距装置10aから見たときに、より手前側の対象物OBJ1の露出面積が大きい。そして、この場合、対象物OBJ1の表面におけるパルス光の反射光の飛行時間を基時間として対象物距離が算出されるので、測距装置10aが搭載された車両にとってより影響の大きな対象物に基づき対象物距離が算出される。また、図12に示すように、第1中間時間が第2中間時間よりも大きい(遅い)場合、図10の例とは異なり、測距装置10aから見たときに、より奥側の対象物OBJ2の露出面積が大きい。そして、この場合、対象物OBJ2の表面におけるパルス光の反射光の飛行時間を基飛行時間として対象物距離が算出されるので、この場合もまた、測距装置10aが搭載された車両にとってより影響の大きな対象物に基づき対象物距離が算出される。
As shown in FIG. 11, when the first intermediate time is less than or equal to the second intermediate time (earlier or the same), as shown in FIG. Large area. In this case, since the object distance is calculated based on the flight time of the reflected light of the pulsed light on the surface of the object OBJ1, the object distance is calculated based on the object that has a greater influence on the vehicle in which the
以上説明した第2実施形態の測距装置10aは、第1実施形態の測距装置10と同様な効果を有する。加えて、第1中間時間が第2中間時間よりも小さい場合には、立ち上がり時間に基づき基飛行時間を決定するので、測距装置10aを基準として互いに同様な方角で距離が異なる複数の対象物が存在する場合であって、その方角におけるパルス光の照射面積が前方側の対象物の方が大きい場合において、前方側の対象物までの距離を対象物距離として求めることができる。また、第1中間時間が第2中間時間よりも大きい場合には、立ち下がり時間に基づき基飛行時間を決定するので、測距装置10aを基準として互いに同様な方角で距離が異なる複数の対象物が存在する場合であって、その方角におけるパルス光の照射面積が後方側の対象物の方が大きい場合において、後方側の対象物までの距離を対象物距離として求めることができる。このように、第2実施形態の測距装置10aによれば、測距装置10aを基準として互いに同様な方角で距離が異なる複数の対象物が存在する場合において、前方または後方のいずれかの対象物までの距離、すなわち、実際に対象物が存在する位置までの距離を、対象物距離として求めることができる。加えて、パルス光の照射面積がより大きな対象物までの距離を対象物距離として求めるので、測距装置10aから見て露出面積がより大きな対象物までの距離を対象物距離として求めることができる。このため、例えば、対象物距離を利用して車両の安全機能を発揮させるような構成において、かかる機能をより安全を確保するように発揮させることができる。また、第1中間時間と第2中間時間とが同じ場合には、立ち上がり時間に基づき基飛行時間を決定するので、測距装置10aを基準として互いに同様な方角で距離が異なる複数の対象物が存在し、かつ、パルス光の照射面積が互いに等しいような場合において、前後のいずれかの対象物までの距離を対象物距離として求めることができる。このため、対象物が存在しない位置までの距離が対象物距離として求められることを抑制できる。
The
なお、第2実施形態および上述の第1実施形態からも理解できるように、基飛行時間決定部260は、複合山部が存在する場合に、複合山部について第1閾値受光強度に基づき特定された立ち上がり時間と立ち下がり時間とのうちのいずれかに基づき基飛行時間を決定することができる。
Note that, as can be understood from the second embodiment and the first embodiment described above, the base flight
C.第3実施形態:
第3実施形態の測距装置10aの構成は、図8に示す第2実施形態の測距装置10aと同じであるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。第2実施形態の測距装置10aでは、立ち上がり時間Tu3および時間Td3と、中間時間(第1中間時間)Tc31とを特定するのために用いられる閾値受光強度は、第1閾値受光強度I11で共通していた。これに対して、第3実施形態では、立ち上がり時間Tu3および時間Td3を特定するために用いられる閾値受光強度と、中間時間(第1中間時間)を特定するために用いられる閾値受光強度とは、互いに相違する。以下、図14を用いて具体的に説明する。
C. Third embodiment:
The configuration of the
図14に示すように、第3実施形態では、第2実施形態と同様に、立ち上がり時間Tu3および立ち下がり時間Td3は、第1閾値受光強度I11を用いて特定される。これに対して、第3実施形態では、中間時間Tc33を特定するための閾値受光強度I14が、上述の第1閾値受光強度I11とは別に設定されている。そして、複合山部mp3においてかかる閾値受光強度I14と一致する2つの時間が特定され、これら2つの時間の中間時間が、中間時間Tc33として特定される。この中間時間Tc33は、第2実施形態の中間時間Tc31の代わりに第1中間時間として用いられる。したがって、例えば、図9に示す測距処理のステップS108では、第1中間時間である中間時間Tc33が、第2中間時間である第2中間時間Tc32以下であるか否かが判定される。第3実施形態において、閾値受光強度I14は、第1閾値受光強度I11よりも大きく、且つ、複合山部mp3のピーク受光強度である強度I13以下の値として、予め設定されている。なお、閾値受光強度I14を、第1閾値受光強度I11よりも小さく、かつ、第2閾値受光強度I12よりも大きな値として設定してもよい。 As shown in FIG. 14, in the third embodiment, similarly to the second embodiment, the rise time Tu3 and the fall time Td3 are specified using the first threshold received light intensity I11. On the other hand, in the third embodiment, the threshold light reception intensity I14 for specifying the intermediate time Tc33 is set separately from the above-described first threshold light reception intensity I11. Then, two times that match the threshold received light intensity I14 in the composite peak mp3 are identified, and the intermediate time between these two times is identified as the intermediate time Tc33. This intermediate time Tc33 is used as the first intermediate time instead of the intermediate time Tc31 of the second embodiment. Therefore, for example, in step S108 of the distance measurement process shown in FIG. 9, it is determined whether the intermediate time Tc33, which is the first intermediate time, is less than or equal to the second intermediate time Tc32, which is the second intermediate time. In the third embodiment, the threshold received light intensity I14 is set in advance as a value greater than the first threshold received light intensity I11 and less than or equal to the intensity I13 which is the peak received light intensity of the composite peak mp3. Note that the threshold received light intensity I14 may be set to a value smaller than the first threshold received light intensity I11 and larger than the second threshold received light intensity I12.
以上説明した第3実施形態の測距装置10aは、第2実施形態の測距装置10aと同様な効果を有する。なお、第3実施形態における閾値受光強度I14は、本開示における第3閾値受光強度に相当する。
The
D.第4実施形態:
D1.装置構成:
第4実施形態の測距装置10の構成は、第1実施形態の測距装置10と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。第1実施形態において述べたとおり、窓92や筐体内壁面によるパルス光の反射光に起因して発生するクラッタについては、どの方角の画素位置において、どの程度の飛行時間で特定されるかは、予め実験やシミュレーションにより特定できる。他方、窓92の外側表面に砂や泥などの異物が付着した場合に、かかる位置におけるパルス光の反射光が非常に大きくなり、クラッタとして新たに生じる場合がある。かかる場合には、異物の付着位置に応じてクラッタの生じる画素位置が異なるため、予め特定しておくことができない。第4実施形態の測距装置10では、後述のクラッタ位置設定処理を実行することにより、上述のように異物付着等に起因して生じるクラッタの位置(どの方角の画素位置か)を特定し設定する。
D. Fourth embodiment:
D1. Device configuration:
The configuration of the
D2.クラッタ位置設定処理:
図15に示すクラッタ位置設定処理は、測距装置10の電源がオンすると実行される。ヒストグラム生成部230は、図6に示す測距処理によって対象物距離の特定が完了したか否かを判定する(ステップS205)。対象物距離の特定が完了した時点で、各画素についての測距装置10から対象物までの距離が特定されている。
D2. Clutter position setting process:
The clutter position setting process shown in FIG. 15 is executed when the
ヒストグラム生成部230は、今回の測距処理によって特定された距離を含めて、各画素についての距離のヒストグラムを生成する(ステップS210)。本実施形態では、メモリ290には、各画素について、所定回数分の特定された対象物距離が記憶される。上記所定回数は、メモリ290の大きさによるが、例えば、最大100回分を記憶するようにしてもよい。そして、100回分の対象物距離が記憶された状態で新たに対象物距離が特定された場合には、最も古く記憶された対象物距離に上書きして新たに特定された対象物距離が記憶されてもよい。ステップS210において生成される各画素についての距離のヒストグラムは、本開示における「各画素について算出された対象物距離の統計値」に相当する。
The
図16では、ステップS210において生成されるヒストグラムの例として、2つのヒストグラムhd1、hd2が表されている。太い実線で示すヒストグラムhd1は、予めクラッタが生じると把握されている位置とは異なる画素についてのヒストグラムであって、窓92に泥等の異物が付着した場合のヒストラムを示している。細い破線のヒストグラムhd2は、予めクラッタが生じると把握されている位置とは異なる画素についてのヒストグラムであって、窓92に泥等の異物が付着していない場合のヒストグラムを示している。
In FIG. 16, two histograms hd1 and hd2 are shown as examples of histograms generated in step S210. A histogram hd1 indicated by a thick solid line is a histogram for pixels different from positions where clutter is known to occur in advance, and shows a histogram when foreign matter such as mud is attached to the
窓92に異物が付着した場合には、かかる窓92の位置に相当する距離において頻度のピークが生じる。他方、他の距離については、異物が付着しているため、仮にその方角から反射光が向かってきても異物によって遮られてかかる反射光に基づく距離は特定されず、かかる距離における頻度は低いままとなる。したがって、ヒストグラムhd1に示すように、比較的小さな距離d1においてピークが生じることとなる。
When foreign matter adheres to the
これに対して、窓92に異物が付着していない場合には、車両が動いていれば、当該画素に相当する方角にさまざまな距離で対象物が存在し得る。このため、ヒストグラムhd2に示すように、広い範囲の距離において頻度が0よりも大きくなり、例えば、なだらかな丘状のヒストグラムとなる。
On the other hand, if no foreign matter is attached to the
図15に示すように、ヒストグラム生成部230は、閾値距離以内の範囲に閾値頻度を超える頻度の画素があるか否かを判定する(ステップS215)。図16のヒストグラムhd1が得られた場合には、閾値距離THd以内の範囲に閾値頻度THnを超える頻度が記録されているので、ヒストグラムhd1に対応する画素が、閾値距離以内の範囲に閾値頻度を超える頻度の画素に相当する。他方、図16のヒストグラムhd2が得られた場合には、閾値距離THd以内の範囲に閾値頻度THnを超える頻度が記録されていないので、ヒストグラムhd2に対応する画素は、閾値距離以内の範囲に閾値頻度を超える頻度の画素に相当しない。
As shown in FIG. 15, the
図15に示すように、閾値距離以内の範囲に閾値頻度を超える頻度の画素があると判定された場合(ステップS215:YES)、ヒストグラム生成部230は、当該画素、すなわち、閾値距離以内の範囲に閾値頻度を超える頻度の画素の位置を、クラッタ位置として追加設定する(ステップS220)。上述のように、クラッタ位置はメモリ290に記憶させているので、ヒストグラム生成部230は、かかるクラッタ位置の情報を読みだして、ステップS215で特定された画素位置を追加してメモリ290に記憶させる。ステップS220の完了後、処理はステップS205に戻る。
As shown in FIG. 15, if it is determined that there is a pixel with a frequency exceeding the threshold frequency within the range within the threshold distance (step S215: YES), the
上記ステップS215において、閾値距離以内の範囲に閾値頻度を超える頻度の画素が無いと判定された場合(ステップS215:NO)、ヒストグラム生成部230は、すべての画素の位置は、クラッタ位置ではないと追加設定する(ステップS225)。ステップS225の完了後、処理はステップS205に戻る。本実施形態では、窓92を拭く動作を行うワイパーを備え、ステップS215において、閾値距離以内の範囲に閾値頻度を超える頻度の画素があると判定された場合に、かかるワイパーにより窓92を拭く構成としてもよい。窓92に付着した泥等の異物に起因して閾値距離以内の範囲に閾値頻度を超える頻度の画素が存在することとなった場合に、ワイパーの拭き動作により異物が除去された後には、ステップS215において、閾値距離以内の範囲に閾値頻度を超える頻度の画素が無いと判定され、ステップS225の実行により、異物に由来するクラッタ位置はクラッタ位置ではないと更新して設定されることとなる。
If it is determined in step S215 that there are no pixels with a frequency exceeding the threshold frequency within the range within the threshold distance (step S215: NO), the
なお、ヒストグラム生成部230に代えて、距離算出部270や他の機能部が上述のステップS205~S220を実行するようにしてもよい。また、図4に示す機能部とは別の新たな機能部が上述のステップS205~S220を実行するようにしてもよい。このように、上述のステップS205~S220を実行する機能部は、本開示の「クラッタ位置設定部」に相当する。
Note that instead of the
以上説明した第4実施形態の測距装置10は、第1実施形態の測距装置10と同様な効果を有する。加えて、第4実施形態の測距装置10は、各画素の距離のヒストグラムを生成し、閾値距離THd以内の範囲に閾値頻度THnを超える頻度の画素があると判定された場合に、かかる画素の位置をクラッタ位置として設定するので、泥等の異物が窓92に付着したことに起因して生じたクラッタの位置を特定することができる。このため、図6に示す測距処理のステップS110において、反射光の位置とクラッタ位置とが一致するか否かの判定を精度よく実行できる。
The
E.第5実施形態:
第5実施形態の測距装置10の構成は、第4実施形態の測距装置10と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。第5実施形態の測距装置10は、クラッタ位置設定処理の手順において、第4実施形態の測距装置10と異なる。
E. Fifth embodiment:
The configuration of the
図17に示す第5実施形態のクラッタ位置設定処理は、ステップS205に代えてステップS205aを実行する点と、ステップS210に代えてステップS210aを実行する点と、ステップS215に代えてステップS215aを実行する点とにおいて、図15に示す第4実施形態のクラッタ位置設定処理と異なる。第5実施形態のクラッタ位置設定処理におけるその他の手順は、第4実施形態のクラッタ位置設定処理と同じであるので、同一の手順には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。 The clutter position setting process according to the fifth embodiment shown in FIG. 17 includes executing step S205a in place of step S205, executing step S210a in place of step S210, and executing step S215a in place of step S215. This differs from the clutter position setting process of the fourth embodiment shown in FIG. 15 in this point. The other steps in the clutter position setting process of the fifth embodiment are the same as the clutter position setting process of the fourth embodiment, so the same steps are given the same reference numerals and detailed explanation thereof will be omitted.
図17に示すように、ヒストグラム生成部230は、ヒストグラムが生成済みであるか否かを判定する(ステップS205a)。ヒストグラムが生成済みでないと判定された場合(ステップS205a:NO)、処理はステップS205aに戻る。すなわち、ヒストグラム生成部230は、ヒストグラムが生成済みとなるまで待機する。
As shown in FIG. 17, the
ヒストグラムが生成済みであると判定された場合(ステップS205a:YES)、ヒストグラム生成部230は、今回算出されたヒストグラムを含めて、各画素についての飛行時間と平均強度のヒストグラムを生成する(ステップS210a)。本実施形態では、ヒストグラム生成部230により生成された各画素についてのヒストグラムは、メモリ290に記憶されている。そして、ステップS210aにおいて、ヒストグラム生成部230は、メモリ290に記憶されている複数のヒストグラムについて、飛行時間Tgごとの強度の平均値を求め、それにより平均強度のヒストグラムを生成する。各画素について生成される平均強度のヒストグラムは、本開示における「各画素の受光強度の統計値」に相当する。
If it is determined that the histogram has been generated (step S205a: YES), the
図18では、ステップS210aにおいて生成されるヒストグラムの例として、2つのヒストグラムhr61、hr62が表されている。太い実線で示すヒストグラムhr61は、予めクラッタが生じると把握されている位置とは異なる画素についてのヒストグラムであって、窓92に泥等の異物が付着した場合のヒストラムを示している。細い破線のヒストグラムhr62は、予めクラッタが生じると把握されている位置とは異なる画素についてのヒストグラムであって、窓92に泥等の異物が付着していない場合のヒストグラムを示している。
In FIG. 18, two histograms hr61 and hr62 are shown as examples of histograms generated in step S210a. A histogram hr61 indicated by a thick solid line is a histogram for pixels different from positions where clutter is known to occur in advance, and shows a histogram when foreign matter such as mud is attached to the
窓92に異物が付着した場合には、かかる窓92の位置に相当する飛行時間Tf(より正確には、かかる位置までの往復の飛行時間)において受光強度Iのピークが生じる。他方、他の飛行時間Tfについては、異物が付着しているため、仮にその方角から反射光が向かってきても異物によって遮られるため、かかる反射光に基づく飛行時間Tfは特定されず、かかる飛行時間Tfにおける受光強度Iは低いままとなる。したがって、ヒストグラムhr61に示すように、比較的短い時間T6においてピークが生じることとなる。
When foreign matter adheres to the
これに対して、窓92に異物が付着していない場合には、車両が動いていれば、当該画素に相当する方角にさまざまな距離で対象物が存在し得る。このため、ヒストグラムhr62に示すように、広い範囲の飛行時間Tfにおいて受光強度Iが0よりも大きくなり、例えば、なだらかな丘状のヒストグラムとなる。
On the other hand, if no foreign matter is attached to the
図17に示すように、ヒストグラム生成部230は、閾値飛行時間以内の範囲に平均強度が閾値強度を超えるピークを有する画素があるか否かを判定する(ステップS215a)。図18のヒストグラムhr61が得られた場合には、閾値飛行時間THt以内の範囲に閾値強度It1を超える飛行時間T6が記録されているので、ヒストグラムhr61に対応する画素が、閾値飛行時間THt以内の範囲に閾値強度It1を超える頻度の画素に相当する。他方、図18のヒストグラムhr62が得られた場合には、閾値飛行時間THt以内の範囲に閾値強度It1を超える頻度が記録されていないので、ヒストグラムhr62に対応する画素は、閾値飛行時間THt以内の範囲に閾値強度It1を超える強度の画素に相当しない。
As shown in FIG. 17, the
閾値飛行時間THt以内の範囲に平均強度が閾値強度It1を超えるピークを有する画素があると判定されると(ステップS215a:YES)、ヒストグラム生成部230は、当該画素、すなわち、閾値飛行時間THt以内の範囲に平均強度が閾値強度It1を超えるピークを有する画素の位置を、クラッタ位置として追加設定する(ステップS220)。
When it is determined that there is a pixel with a peak whose average intensity exceeds the threshold intensity It1 within the threshold flight time THt (step S215a: YES), the
他方、上記ステップS215aにおいて、閾値飛行時間THt以内の範囲に平均強度が閾値強度It1を超えるピークを有する画素が無いと判定された場合(ステップS215a:NO)、処理はステップS205aに戻る。したがって、この場合、メモリ290に記憶されているクラッタ位置は更新されないこととなる。
On the other hand, in step S215a, if it is determined that there is no pixel having a peak whose average intensity exceeds the threshold intensity It1 within the range within the threshold flight time THt (step S215a: NO), the process returns to step S205a. Therefore, in this case, the clutter position stored in
以上説明した第5実施形態の測距装置10は、第4実施形態の測距装置10と同様な効果を有する。加えて、第5実施形態の測距装置10は、各画素についての飛行時間と平均強度のヒストグラムを生成し、閾値飛行時間THt以内の範囲に閾値強度It1を超える強度の画素があると判定された場合に、かかる画素の位置をクラッタ位置として設定するので、泥等の異物が窓92に付着したことに起因して生じたクラッタの位置を特定することができる。このため、図6に示す測距処理のステップS110において、反射光の位置とクラッタ位置とが一致するか否かの判定を精度よく実行できる。
The
F.第6実施形態:
第6実施形態の測距装置10の構成は、測距処理の詳細手順を除き、第1実施形態の測距装置10と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。図19に示す第6実施形態の測距処理は、ステップS132を追加して実行する点において、図6に示す第1実施形態の測距処理と異なる。第6実施形態の測距処理のその他の手順は、第1実施形態と同じであるので、同一の手順には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
F. Sixth embodiment:
The configuration of the
図19に示すように、ステップS130において、算出された距離が閾値距離よりも小さいと判定された場合(ステップS130:YES)、距離算出部270は、複合山部のパルス幅が予め設定されている閾値幅よりも小さいか否かを判定する(ステップS132)。本実施形態において、ステップS132のパルス幅は、第1閾値受光強度、すなわち、山部における立ち上がり時間と立ち下り時間とを決定するために用いられる飛行時間の幅を意味する。また、本実施形態において、ステップS132の閾値幅は、複合山部が、クラッタと対象物体からの反射光とから形成された山部と、後述する多重反射により形成された山部とのいずれであるかを弁別するために設定される飛行時間の幅を意味する。一般には、多重反射により形成された山部の幅は、クラッタと対象物体からの反射光とから形成された山部の幅よりも大きい。そして、弁別可能な閾値幅は、例えば、実験やシミュレーションにより決定されて設定される。上述の「多重反射」とは、車両の後方に設けられたリフレクタ等の高い反射率を有する物体(以下、「高反射率物体」と呼ぶ)と測距装置10との間においてパルス光およびかかる反射光が複数回往復して反射し合うことを意味する。高反射率物体にパルス光が照射された場合に、その反射光の強度は大きい。このため、かかる反射光が窓92や筐体90内部において反射し、その反射光が再び高反射率物体を照射して、再び測距装置10に向かう反射光が生じる場合がある。このような反射を繰り返して多重反射が起こると、高反射率物体と測距装置10との間で往復するに従って、飛行時間Tfが長くなり、且つ、受光強度が小さくなるような複数のヒストグラムを統合したヒストグラムが生成されることとなる。
As shown in FIG. 19, if it is determined in step S130 that the calculated distance is smaller than the threshold distance (step S130: YES), the
例えば、図20の例では、1回目の反射光により得られるヒストグラムhr71と、2回目の反射光により得られるヒストグラムhr72と、3回目の反射光により得られるヒストグラムhr73とが合成されて、複合山部mp7を示す幅の広いヒストグラムhr7が得られている。図20の例では、第1閾値受光強度I3と一致する受光強度が得られた飛行時間Tu7、Td7のうち、時間的に小さな飛行時間Tu7が立ち上がり時間として特定され、時間的な大きな飛行時間Td7が立ち下り時間として特定される。 For example, in the example shown in FIG. 20, a histogram hr71 obtained by the first reflected light, a histogram hr72 obtained by the second reflected light, and a histogram hr73 obtained by the third reflected light are combined to form a composite peak. A wide histogram hr7 indicating the portion mp7 is obtained. In the example of FIG. 20, among the flight times Tu7 and Td7 during which the received light intensity matching the first threshold received light intensity I3 was obtained, the temporally small flight time Tu7 is specified as the rise time, and the temporally large flight time Td7 is specified as the fall time.
図19に示すステップS132において、複合山部のパルス幅が予め設定されている閾値幅よりも小さいと判定された場合(ステップS132:YES)、上述のステップS135が実行される。複合山部のパルス幅が予め設定されている閾値幅よりも小さい場合には、複合山部は、クラッタと対象物体からの反射光とで構成されている可能性が高い。したがって、この場合、第1実施形態と同様に、ステップS125により算出された距離を、対象物距離として特定するようにしている。 In step S132 shown in FIG. 19, if it is determined that the pulse width of the composite peak is smaller than the preset threshold width (step S132: YES), step S135 described above is executed. If the pulse width of the composite peak is smaller than a preset threshold width, there is a high possibility that the composite peak is composed of clutter and reflected light from the target object. Therefore, in this case, similarly to the first embodiment, the distance calculated in step S125 is specified as the object distance.
これに対して、複合山部のパルス幅が予め設定されている閾値幅よりも小さくないと判定された場合(ステップS132:NO)、上述のステップS115が実行され、通常の方法により対象物距離が算出される。すなわち、立ち上がり時間Tu7と立ち下り時間Td7との中間時間がピーク時間として特定され、かかるピーク時間を利用して対象物距離が特定される。複合山部のパルス幅が予め設定されている閾値幅よりも小さくないと判定された場合、すなわち、複合山部のパルス幅が大きく多重反射が生じている可能性が高い場合には、最初の反射光に基づき距離を求めることが望ましい。しかし、上述のステップS135では、立ち下り位置を基飛行時間として算出された距離が対象物距離として特定されるため、特定精度が低くなるおそれがある。これは、多重反射を繰り返したために飛行時間が長くなったことに起因して大きくなった立ち下り時間が基飛行時間となるためである。そこで、本実施形態では、このような場合にはステップS135を実行せず、通常の方法により距離を算出して対象物距離として扱うことにしている。 On the other hand, if it is determined that the pulse width of the composite peak is not smaller than the preset threshold width (step S132: NO), the above-mentioned step S115 is executed, and the object distance is determined by the normal method. is calculated. That is, the intermediate time between the rise time Tu7 and the fall time Td7 is specified as the peak time, and the object distance is specified using this peak time. If it is determined that the pulse width of the composite peak is not smaller than the preset threshold width, that is, if the pulse width of the composite peak is large and there is a high possibility that multiple reflections have occurred, the first It is desirable to determine the distance based on reflected light. However, in step S135 described above, the distance calculated using the falling position as the base flight time is specified as the object distance, so there is a risk that the identification accuracy will be low. This is because the flight time becomes longer due to repeated multiple reflections, and the longer fall time becomes the base flight time. Therefore, in this embodiment, in such a case, step S135 is not executed, and the distance is calculated by a normal method and treated as the object distance.
以上説明した第6実施形態の測距装置10は、第1実施形態の測距装置10と同様な効果を有する。加えて、パルス幅が閾値幅よりも小さいか否かを判定し、小さくない場合には、通常の方法により算出された距離を対象物距離として特定するので、多重反射により得られた複合山部について、立ち下り時間を基飛行時間として対象物距離を算出して特定する構成に比べて、精度よく対象物距離を特定できる。
The
G.第7実施形態:
第6実施形態の測距装置10aの構成は、測距処理の詳細手順を除き、第2実施形態の測距装置10aと同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。図21に示す第7実施形態の測距処理は、ステップS108、S120、S123に代えて、ステップS117を実行する点において、図9に示す第2実施形態の測距処理と異なる。第7実施形態の測距処理のその他の手順は、第2実施形態と同じであるので、同一の手順には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
G. Seventh embodiment:
The configuration of the
図21に示すように、ステップS107において、根元幅が閾値幅よりも大きいと判定された場合(ステップS107:YES)、基飛行時間決定部260は、立ち上がり時間と、立ち下がり時間とをそれぞれ基飛行時間に決定する(ステップS117)。ステップS117の完了後、上述のステップS125、S135が実行される。ステップS117において、立ち上がり時間と、立ち下がり時間とがそれぞれ基飛行時間に決定されるので、ステップS125では、それぞれの基飛行時間に基づき距離が算出され、ステップS135では、算出された2つの距離がいずれも対象物距離として特定されることとなる。図10に示すように、2つの対象物OBJ1、OBJ2が存在する場合、2つの対象物OBJ1、OBJ2のそれぞれについて距離を求めることが求められる場合がある。これは、例えば、前後に存在する2つの物体までの距離をそれぞれ正確に特定するという要請による。本実施形態によれば、立ち上がり時間、すなわち、手前側に位置する対象物に由来する時間を基時間として距離が求められるので、手前側に位置する対象物についての対象物距離が精度よく求められる。また、立ち下がり時間、すなわち、奥側に位置する対象物に由来する時間を基時間として距離が求められるので、奥側に位置する対象物についての対象物距離が精度よく求められる。
As shown in FIG. 21, if it is determined in step S107 that the base width is larger than the threshold width (step S107: YES), the base flight
以上説明した第7実施形態の測距装置10aは、第2実施形態の測距装置10aと同様な効果を有する。加えて、根元幅が閾値幅よりも大きいと判定された場合、すなわち、複数の対象物からの反射光のヒストグラムに含まれる山部が合成して複合山部が得られている可能性が高い場合には、立ち上がり時間と、立ち下がり時間とがそれぞれ基飛行時間に決定されるので、前後に存在する2つの物体までの距離をそれぞれ正確に特定できる。
The
H.その他の実施形態:
(H1)複合山部が存在しないと推定される場合、すなわち、第1実施形態においては反射光の受光位置がクラッタの位置と一致しないと判定された場合(ステップS110:NO)、また、第2および第3実施形態においては根元幅が閾値幅よりも大きくないと判定された場合(ステップS107:NO)、ステップS115が実行されて、山部の立ち上がり時間と立ち下がり時間の中間時間を基飛行時間として対象物距離が算出されていたが、本開示はこれに限定されない。このような場合において、山部の立ち上がり時間と立ち下がり時間とのうちのいずれかを基飛行時間として対象物距離を算出してもよい。
H. Other embodiments:
(H1) If it is estimated that there is no composite peak, that is, if it is determined that the receiving position of the reflected light does not match the position of the clutter in the first embodiment (step S110: NO), In the second and third embodiments, if it is determined that the root width is not larger than the threshold width (step S107: NO), step S115 is executed and the intermediate time between the rise time and fall time of the peak is determined. Although the object distance was calculated as the flight time, the present disclosure is not limited thereto. In such a case, the object distance may be calculated using either the rise time or fall time of the peak as the base flight time.
(H2)第2および第3実施形態では、複合山部の存在が推定される場合において、第1中間時間と第2中間時間との比較結果に応じて、基飛行時間を、複合山部の立ち上がり時間または立ち下がり時間に決定していたが、本開示はこれに限定されない。例えば、複合山部の存在が推定される場合においては、第1中間時間と第2中間時間との比較を実行することなく立ち上がり時間を基飛行時間として決定してもよい。かかる構成によれば、測距装置10aから見てより前方側に位置する対象物までの距離を対象物距離として求められ易くでき、より近くに位置して車両にとってより影響の大きな対象物までの距離を求めることができる。
(H2) In the second and third embodiments, when the existence of a composite peak is estimated, the base flight time is adjusted to the base flight time of the composite peak according to the comparison result between the first intermediate time and the second intermediate time. Although the rise time or the fall time has been determined, the present disclosure is not limited thereto. For example, in a case where the presence of a complex mountain is estimated, the rise time may be determined as the base flight time without comparing the first intermediate time and the second intermediate time. According to this configuration, it is possible to easily determine the distance to an object located further forward as seen from the
(H3)第2および第3実施形態では、基飛行時間決定部260は、第1中間時間と第2中間時間とが等しい場合には、立ち上がり時間を基飛行時間として決定していたが、立ち上がり時間に代えて、立ち下がり時間を基飛行時間として決定してもよい。
(H3) In the second and third embodiments, when the first intermediate time and the second intermediate time are equal, the base flight
(H4)各実施形態における測距装置10、10aの構成はあくまでも一例であり、様々に変更可能である。例えば、第1実施形態の測距処理において、ステップS130を省略してもよい。また、ステップS135において、改めて基飛行時間に基づき距離を算出し、対象物距離として特定してもよい。また、測距装置10、10aは、車両に限らず、飛行機や船舶など任意の移動体に搭載されてもよい。或いは、セキュリティ等の用途のため、固定設置されて用いられてもよい。また、測距装置10、10aの筐体が窓部材を有さず、単に開口が設けられている構成であってもよい。
(H4) The configurations of the
(H5)本開示に記載の演算部20及びこれらの手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の演算部20及びこれらの手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の演算部20及びこれらの手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
(H5) The
(H6)第4実施形態のクラッタ位置設定処理のステップS210においてヒストグラムを生成する際に、基となる対象物距離が特定されたのが、車両が走行中であるか否かに応じて、積算する度数に重みづけを行ってもよい。具体的には、車両が走行中である場合には、走行中でない場合(つまり、停車中の場合)に比べて、より大きな度数を積算するようにしてもよい。車両が停車中の場合には、周囲に存在する対象物までの距離は経時的な変化は小さく、近距離の位置に対象物が存在する場合には、近距離の範囲において高い頻度となるヒストグラムが作成される可能性が高い。このため、実際には窓92に異物が付着していないにも関わらずに近距離の範囲に高い頻度となるヒストグラムが得られ、誤ったクラッタ位置を特定するおそれがある。他方、走行中である場合には、周囲に存在する対象物までの距離は経時的な変化は大きい。このため、近距離の位置に対象物が存在したとしても短時間であるため、近距離の範囲において高い頻度となるヒストグラムが生成される可能性は低い。しかし、このような走行中において近距離の範囲において高い頻度となるのは、窓92に異物が付着してクラッタが発生している可能性が高い。そこで、そのような場合に高い頻度となるように、走行中の場合には、走行中でない場合(つまり、停車中の場合)に比べて、より大きな度数を積算するようにしてもよい。なお、上述のように走行中であるか否かに応じて重みづけを行うことに代えて、走行中に対象物距離が特定された場合にのみ、クラッタ位置設定処理を行い、停車中にはクラッタ位置設定処理を行わないようにしてもよい。
(H6) When generating a histogram in step S210 of the clutter position setting process of the fourth embodiment, the base object distance is specified depending on whether the vehicle is running or not. You may weight the frequency. Specifically, when the vehicle is running, a larger frequency may be accumulated than when the vehicle is not running (that is, when the vehicle is stopped). When the vehicle is stopped, the distance to surrounding objects changes little over time, but when the object is located at a short distance, the histogram shows a high frequency in the short distance range. is likely to be created. For this reason, even though no foreign matter is actually attached to the
(H7)第6実施形態のステップS132において用いる「閾値幅」は、予め実験等により特定された1つの固定値であったが、本開示はこれに限定されない。閾値幅を、複合山部の立ち下がり時間に応じて変化させて用いても良い。具体的には、複合山部の立ち下がり時間が大きい(長い)ほど、閾値幅を大きく設定するようにしてもよい。複合山部の立ち下がり時間が大きい(長い)場合には、多重反射の回数が多いことが想定される。そこで、このような場合には、より大きな閾値幅を設定することにより、互いに同様な方角で距離が異なる複数の対象物が奥行方向の比較的長い範囲に存在する場合と、多重反射が生じている場合とを、精度よく弁別できる。 (H7) Although the "threshold width" used in step S132 of the sixth embodiment is one fixed value specified in advance through experiments or the like, the present disclosure is not limited to this. The threshold width may be changed depending on the falling time of the composite peak. Specifically, the larger (longer) the falling time of the composite peak portion, the larger the threshold width may be set. If the falling time of the composite peak is long (long), it is assumed that the number of multiple reflections is large. Therefore, in such cases, by setting a larger threshold width, it is possible to prevent multiple reflections from occurring when multiple objects in the same direction but at different distances exist in a relatively long range in the depth direction. It is possible to accurately discriminate between cases where
(H8)第6実施形態では、ステップS132において、複合山部のパルス幅が予め設定されている閾値幅よりも小さくないと判定された場合(ステップS132:NO)、ステップS115が実行され、通常の方法、つまり、中間時間を基飛行時間として距離が算出されていたが、本開示はこれに限定されない。この場合には、通常の方法とは異なり、立ち上がり時間を基時間として距離を算出してもよい。上述のように、多重反射が生じている場合には、第1回目の反射光に基づき算出される距離が、対象物距離により近い値として求められる。これは、第2回、第3回と、回数が増えるにしたがって、反射光の往復時間が加算されてしまい、正確な飛行時間(反射物までの往復時間)からずれてしまうからである。そこで、上述のような構成とすることにより、多重反射が生じている状況において、対象物距離を精度良く特定できる。 (H8) In the sixth embodiment, if it is determined in step S132 that the pulse width of the composite peak is not smaller than the preset threshold width (step S132: NO), step S115 is executed and the normal In other words, the distance was calculated using the intermediate time as the base flight time, but the present disclosure is not limited to this method. In this case, unlike the normal method, the distance may be calculated using the rise time as the base time. As described above, when multiple reflections occur, the distance calculated based on the first reflected light is determined as a value closer to the object distance. This is because as the number of times the reflected light increases, such as the second and third times, the round trip time of the reflected light is added, which deviates from the accurate flight time (the round trip time to the reflecting object). Therefore, by adopting the above-described configuration, it is possible to accurately specify the object distance in a situation where multiple reflections occur.
本開示は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、測距システム、測距装置を搭載する移動体、測距方法、これらの装置や方法を実現するためのコンピュータプログラム、かかるコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。 The present disclosure can also be implemented in various forms. For example, realization in the form of a ranging system, a moving object equipped with a ranging device, a ranging method, a computer program for realizing these devices and methods, a non-temporary recording medium that records such a computer program, etc. I can do it.
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形態中の技術的特徴に対応する各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 spirit thereof. For example, the technical features in each embodiment that correspond to the technical features in the form described in the summary column of the invention may be used to solve some or all of the above-mentioned problems, or to achieve one of the above-mentioned effects. In order to achieve some or all of the above, it is possible to replace or combine them as appropriate. Further, unless the technical feature is described as essential in this specification, it can be deleted as appropriate.
10、10a…測距装置、40…発光部、60…受光部、20…演算部、230…ヒストグラム生成部、240…複合山部推定部、250…飛行時間特定部、260…基飛行時間決定部、270…距離算出部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
パルス光を射出する発光部(40)と、
前記パルス光の反射光を含む光を受光する受光部(60)と、
前記受光部で受光された光の飛行時間を利用して、前記パルス光を反射して前記反射光を出力する対象物までの距離である対象物距離を演算する演算部(20)と、
を備え、
前記演算部は、
複数の前記飛行時間における各々の前記受光部における受光強度を表すヒストグラムを生成するヒストグラム生成部(230)と、
前記ヒストグラムにおいて、ピーク飛行時間を境に前記飛行時間に対する前記受光強度の変化が増加から減少に変わる山部であって前記測距装置からの距離の互いの差が所定範囲内である複数の物体からの光の強度の分布が合成されて得られる山部である複合山部が存在するかを推定する複合山部推定部(240)と、
前記山部において、背景光を含むノイズ光の受光強度よりも大きな第1閾値受光強度と一致する2つの飛行時間であって、より短い飛行時間である立ち上がり時間と、より長い飛行時間である立ち下がり時間と、を特定する飛行時間特定部(250)と、
前記複合山部が存在すると推定された場合に、前記複合山部について特定された前記立ち上がり時間と前記立ち下がり時間とのうちのいずれかに基づき、前記対象物距離を算出するための基となる基飛行時間を決定する基飛行時間決定部(260)と、
前記基飛行時間を利用して、前記複数の物体のうちの一の物体の距離を、前記対象物距離として算出する距離算出部(270)と、
を備える、測距装置。 A distance measuring device (10, 10a),
a light emitting unit (40) that emits pulsed light;
a light receiving unit (60) that receives light including reflected light of the pulsed light;
a calculation unit (20) that calculates an object distance, which is a distance to an object that reflects the pulsed light and outputs the reflected light, using the flight time of the light received by the light receiving unit;
Equipped with
The arithmetic unit is
a histogram generation unit (230) that generates a histogram representing the received light intensity at each of the light receiving units during the plurality of flight times;
In the histogram, a plurality of objects are peaks in which the change in the received light intensity with respect to the flight time changes from increasing to decreasing after the peak flight time, and the difference in distance from the distance measuring device is within a predetermined range. a composite peak estimating unit (240) that estimates whether a composite peak exists, which is a peak obtained by synthesizing the distribution of the intensity of light from the
In the mountain part, there are two flight times that match the first threshold light reception intensity that is larger than the light reception intensity of noise light including background light, a rise time that is a shorter flight time, and a rise time that is a longer flight time. a flight time identification unit (250) that identifies the fall time;
When it is estimated that the composite peak exists, the base for calculating the object distance is based on either the rise time or the fall time specified for the composite peak. a base flight time determination unit (260) that determines a base flight time;
a distance calculation unit (270) that calculates a distance to one of the plurality of objects as the object distance using the base flight time;
A distance measuring device comprising:
前記基飛行時間決定部は、前記複合山部が存在しないと推定された場合に、前記立ち上がり時間と前記立ち下がり時間との中間時間を、前記基飛行時間として決定する、測距装置。 The distance measuring device according to claim 1,
The base flight time determination unit is configured to determine an intermediate time between the rise time and the fall time as the base flight time when it is estimated that the composite peak does not exist.
前記基飛行時間決定部は、前記複合山部が存在すると推定された場合に、前記立ち上がり時間を、前記基飛行時間として決定する、測距装置。 In the distance measuring device according to claim 1 or 2,
The base flight time determination unit is a distance measuring device that determines the rise time as the base flight time when it is estimated that the composite mountain portion exists.
射出する前記パルス光と前記受光部で受光する光とを透過する窓(92)を有する筐体(90)であって、前記発光部と前記受光部とを収容する筐体を、さらに備え、
前記複合山部推定部は、前記複合山部として、前記筐体内部における前記パルス光の反射光であるクラッタと、前記測距装置の外部の物体である外部物体からの前記パルス光の反射光と、を含む第1複合山部が存在するか否かを推定し、
前記基飛行時間決定部は、前記第1複合山部が存在すると推定された場合に、前記立ち下がり時間に基づき、前記基飛行時間を決定する、測距装置。 In the distance measuring device according to any one of claims 1 to 3,
A casing (90) having a window (92) that transmits the emitted pulsed light and the light received by the light receiving section, further comprising a casing that houses the light emitting section and the light receiving section,
The composite peak estimating unit calculates, as the composite peak, clutter that is the reflected light of the pulsed light inside the housing and the reflected light of the pulsed light from an external object that is an object outside the distance measuring device. Estimating whether or not there is a first composite peak including
The base flight time determination unit is a ranging device that determines the base flight time based on the falling time when it is estimated that the first composite peak exists.
前記複合山部において、前記第1閾値受光強度と一致する2つの飛行時間の中間時間である第1中間時間と、前記第1閾値受光強度よりも小さな第2閾値受光強度と一致する2つの飛行時間の中間時間である第2中間時間とを特定する中間時間特定部(235)を、さらに備え、
前記複合山部推定部は、前記複合山部として、前記測距装置の外部の物体である複数の外部物体からの前記パルス光の反射光を含む第2複合山部が存在するか否かを推定し、
前記基飛行時間決定部は、前記第2複合山部が存在すると推定された場合において、
前記第1中間時間が前記第2中間時間よりも小さい場合には、前記立ち上がり時間に基づき、前記基飛行時間を決定し、
前記第1中間時間が前記第2中間時間よりも大きい場合には、前記立ち下がり時間に基づき、前記基飛行時間を決定する、測距装置。 In the distance measuring device according to any one of claims 1 to 4,
In the composite peak, a first intermediate time that is an intermediate time between two flight times that match the first threshold received light intensity, and two flights that match a second threshold received light intensity that is smaller than the first threshold received light intensity. further comprising an intermediate time specifying unit (235) that specifies a second intermediate time that is an intermediate time of the time;
The composite peak estimating unit determines whether or not there is a second composite peak that includes reflected light of the pulsed light from a plurality of external objects that are external objects of the distance measuring device. Estimate,
The base flight time determination unit, when it is estimated that the second composite peak exists,
If the first intermediate time is smaller than the second intermediate time, determining the base flight time based on the rise time;
The ranging device determines the basic flight time based on the falling time when the first intermediate time is larger than the second intermediate time.
前記複合山部において、前記第1閾値受光強度とは異なる受光強度である第3閾値強度と一致する2つの飛行時間の中間時間である第1中間時間と、前記第3閾値強度よりも小さな第2閾値受光強度と一致する2つの飛行時間の中間時間である第2中間時間とを特定する中間時間特定部(235)を、さらに備え、
前記複合山部推定部は、前記複合山部として、前記測距装置の外部の物体である複数の外部物体からの前記パルス光の反射光を含む第2複合山部が存在するか否かを推定し、
前記基飛行時間決定部は、前記第2複合山部が存在すると推定された場合において、
前記第1中間時間が前記第2中間時間よりも小さい場合には、前記立ち上がり時間に基づき、前記基飛行時間を決定し、
前記第1中間時間が前記第2中間時間よりも大きい場合には、前記立ち下がり時間に基づき、前記基飛行時間を決定する、測距装置。 In the distance measuring device according to any one of claims 1 to 4,
In the composite mountain portion, a first intermediate time is an intermediate time between two flight times that match a third threshold intensity that is a received light intensity different from the first threshold received light intensity, and a first intermediate time that is an intermediate time between two flight times that match a third threshold intensity that is a received light intensity different from the first threshold received light intensity, further comprising an intermediate time specifying unit (235) that specifies a second intermediate time that is an intermediate time between two flight times that match the two threshold received light intensity;
The composite peak estimating unit determines whether or not there is a second composite peak that includes reflected light of the pulsed light from a plurality of external objects that are external objects of the distance measuring device. Estimate,
The base flight time determination unit, when it is estimated that the second composite peak exists,
If the first intermediate time is smaller than the second intermediate time, determining the base flight time based on the rise time;
The ranging device determines the basic flight time based on the falling time when the first intermediate time is larger than the second intermediate time.
前記基飛行時間決定部は、前記第2複合山部が存在すると推定された場合において、前記第1中間時間と前記第2中間時間とが同じ場合には、前記立ち上がり時間と前記立ち下がり時間とのうちのいずれかに基づき、前記基飛行時間を決定する、測距装置。 The distance measuring device according to claim 5 or 6,
The base flight time determination unit determines the rise time and the fall time if the first intermediate time and the second intermediate time are the same when it is estimated that the second composite peak exists. A distance measuring device that determines the base flight time based on any one of the following.
前記基飛行時間決定部は、前記反射光を含む光の受光位置が、設定されているクラッタ位置と一致するか否かを判定し、前記受光位置が前記クラッタ位置と一致すると判定された場合に、前記基飛行時間を決定し、
前記距離算出部は、前記受光位置が前記クラッタ位置と一致すると判定された場合に、前記対象物距離を算出し、
前記ヒストグラム生成部は、前記受光部による受光単位である画素ごとに、前記ヒストグラムを生成し、
前記距離算出部は、前記画素ごとに、前記対象物距離を算出し、
各前記画素の受光強度の統計値と、各前記画素について算出された前記対象物距離の統計値とのうちの少なくとも一方に基づき、前記クラッタ位置を設定するクラッタ位置設定部を、さらに備える、測距装置。 The distance measuring device according to claim 4,
The base flight time determination unit determines whether a light receiving position of the light including the reflected light matches a set clutter position, and when it is determined that the light receiving position matches the clutter position. , determining the base flight time;
The distance calculation unit calculates the object distance when it is determined that the light receiving position matches the clutter position,
The histogram generating unit generates the histogram for each pixel which is a unit of light reception by the light receiving unit,
The distance calculation unit calculates the object distance for each pixel,
The measuring device further includes a clutter position setting unit that sets the clutter position based on at least one of a statistical value of the received light intensity of each of the pixels and a statistical value of the object distance calculated for each of the pixels. range device.
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