WO2024043178A1

WO2024043178A1 - 測定装置、制御装置及びプログラム

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Publication number: WO2024043178A1
Application number: PCT/JP2023/029787
Authority: WO
Inventors: 裕一綿野
Original assignee: 株式会社小糸製作所
Priority date: 2022-08-26
Filing date: 2023-08-18
Publication date: 2024-02-29
Also published as: JP2024031215A

Abstract

本発明は、設置場所の制約を軽減することを目的とする。　本開示に係る測定装置（１）は、受発光ユニット（１０）と、制御装置（５０）とを備える。受発光ユニット（１０）は、制御信号に応じて光を出射する発光部（２１）と、前記発光部が出射した光の反射光を受光して受光信号を出力する受光部（３１）と、補正データを記憶した記憶部（４１）と、有する。制御装置（５０）は、前記受発光ユニット（１０）が交換可能に接続され、前記受発光ユニット（１０）に前記制御信号を出力するとともに前記受発光ユニット（１０）から取得した前記受光信号に基づいて前記反射光を生じさせた反射ポイントの座標を測定する。本開示に係る制御装置（５０）は、前記受発光ユニット（１０）が前記制御装置（５０）に接続されたときに、前記受発光ユニット（１０）の前記記憶部（４１）から前記補正データを読み取り、前記補正データに基づいて、前記座標を測定する。

Description

測定装置、制御装置及びプログラム

　本発明は、測定装置、制御装置及びプログラムに関する。

　測定エリアに向かって測定光を照射するとともに、反射光（測定光が測定エリア内の対象物に反射した反射光）を受光することによって、測定エリア内の３次元形状を検出する測定装置として、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）が知られている。

特表２０２１－５００５５４号公報

　従来の測定装置では、測定エリアに向かって測定光を照射する発光部と、測定エリアからの反射光を受光する受光部と、発光部を制御するとともに受光部の受光信号に基づいて測定エリア内の対象物の座標を算出する制御部とが、一体的に構成されていた。この結果、設置場所の制約が多い車両などに測定装置を搭載することが困難であった。

　本発明は、設置場所の制約を軽減することを目的とする。

　上記目的を達成するための本発明の一形態は、制御信号に応じて光を出射する発光部と、前記発光部が出射した光の反射光を受光して受光信号を出力する受光部と、補正データを記憶した記憶部と、有する受発光ユニットと、前記受発光ユニットが交換可能に接続され、前記受発光ユニットに前記制御信号を出力するとともに前記受発光ユニットから取得した前記受光信号に基づいて前記反射光を生じさせた反射ポイントの座標を測定する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記受発光ユニットが前記制御装置に接続されたときに、前記受発光ユニットの前記記憶部から前記補正データを読み取り、前記補正データに基づいて、前記座標を測定する、測定装置である。

　その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

　本発明によれば、設置場所の制約を軽減することができる。

図１Ａ及び図１Ｂは、第１実施形態の測定装置１の説明図である。図２は、受発光ユニット１０の発光部２１及び受光部３１の説明図である。図３は、測定方法の説明図である。図４は、補正部５４の参照テーブルの説明図である。図５Ａは、発光補正データの取得方法の説明図である。図５Ｂは、受光補正データの取得方法の説明図である。図５Ｃは、座標補正データの取得方法の説明図である。図６Ａ及び図６Ｂは、制御装置５０が受発光ユニット１０から補正データを取得するときの処理の説明図である。図７Ａ及び図７Ｂは、第２実施形態の説明図である。図８Ａ及び図８Ｂは、第３実施形態の説明図である。図９Ａ及び図９Ｂは、所定条件下での動作説明図である。図１０は、比較例の構成の説明図である。

　以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、同一の又は類似する構成について共通の符号を付して重複した説明を省略することがある。

　＝＝＝第１実施形態＝＝＝
　＜構成＞
　図１Ａ及び図１Ｂは、第１実施形態の測定装置１の説明図である。

　測定装置１は、測定エリア９１内の対象物を測定する装置である。図１Ａには、車両の前方、後方及び側方にそれぞれ測定エリア９１が設定されていることが示されている。測定装置１は、測定エリア９１に向かって測定光を照射し、測定エリア９１からの反射光を受光することによって、測定エリア９１内の対象物を測定する。測定装置１は、ライダー装置（ＬｉＤＡＲ；Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）と呼ばれることもある。ここでは、測定装置１は、反射光を生じさせた反射ポイントの３次元座標（Ｘ座標、Ｙ座標及びＺ座標）を測定する。但し、測定装置１は、反射ポイントまでの距離（Ｚ座標）を測定するだけでも良い。若しくは、測定装置１は、多数の反射ポイントの３次元座標を測定することによって点群データを測定しても良いし、更に点群データを解析して対象物の属性等を判別しても良い。

　測定装置１は、受発光ユニット１０と、制御装置５０とを有する。ここでは、測定装置１は、４台の受発光ユニット１０を有する。但し、測定装置１の受発光ユニット１０の数は、４台に限られるものではなく、１台でも良いし、４台以外の複数台でも良い。本実施形態では、受発光ユニット１０は、制御装置５０とは独立したユニットとして構成されており、制御装置５０に対して、受発光ユニット１０を交換可能に取り付けることができる。ここでは、車両の前方、後方及び側方にそれぞれ測定エリア９１を設定するように４台の受発光ユニット１０が車両に配置されている。

　受発光ユニット１０は、測定エリア９１に向かって測定光を照射し、測定エリア９１からの反射光を受光する。受発光ユニット１０は、発光部２１と、受光部３１と、記憶部４１とを有する。

　図２は、受発光ユニット１０の発光部２１及び受光部３１の説明図である。図中の受発光ユニット１０は、発光部２１及び受光部３１を有するとともに、投光用光学系２２及び受光用光学系３２を有している。発光部２１及び投光用光学系２２により照射ユニットが構成され、受光部３１及び受光用光学系３２により受光ユニットが構成されている。

　発光部２１は、測定光を出射する。発光部２１は、１個又は複数個の発光素子２１１により構成される。発光素子２１１は、電気信号を光信号に変換する素子であり、レーザー光を出射する素子である。ここでは、発光部２１は、複数の発光素子２１１がＸ方向及びＹ方向に沿って２次元配置されることによって、構成されている。発光部２１は、制御装置５０からの制御信号に応じて光を出射する。発光部２１は、それぞれの発光素子２１１を個別に発光しても良いし、複数の発光素子２１１を一括して発光しても良い。投光用光学系２２は、発光部２１から出射した光を測定エリア９１に照射する光学系である。或る発光素子２１１から出射した光は、投光用光学系２２を介して、測定エリア９１の対応する領域に照射されることになる。なお、投光用光学系２２が回転ミラー（例えばポリゴンミラー）を備え、発光部２１（発光素子２１１）が出射した光を回転ミラーによって測定エリア９１に走査させても良い。

　受光部３１は、反射光を受光して受光信号を出力する。受光部３１は、１個又は複数個の受光素子３１１により構成されている。受光素子３１１は、光信号を電気信号に変換する素子である。ここでは、受光部３１は、複数の受光素子３１１がＸ方向及びＹ方向に沿って２次元配置されることによって、構成されている。受光部３１は、受光量に応じた受光信号を出力する。ここでは、受光部３１のそれぞれの受光素子３１１が受光量に応じた受光信号を出力することになる。受光用光学系３２は、測定エリア９１からの反射光を受光部３１に受光させる光学系である。受光部３１のそれぞれの受光素子３１１は、受光用光学系３２を介して、測定エリア９１の所定の領域に対応付けられており、対応する領域からの光（反射光）を受光することになる。

　受光部３１のそれぞれの受光素子３１１は、発光部２１の所定の発光素子２１１と対応付けられている。或る発光素子２１１から出射した光は、投光用光学系２２及び受光用光学系３２を介して、対応する受光素子３１１に受光されることになる。このため、発光部２１と受光部３１は、一体的に構成されており、位置関係が保持されている。つまり、受発光ユニット１０では、発光部２１と受光部３１との位置関係が保持されるように、共通の筐体（不図示）に発光部２１と受光部３１が固定されている。

　なお、受発光ユニット１０には、発光部２１の発光タイミング等を制御する制御部は設けられていない。受発光ユニット１０の発光部２１は、制御装置５０から入力される制御信号に従って駆動されることになる。また、受発光ユニット１０には、受光部３１の受光信号（受光量に応じて受光素子３１１が出力する信号）に基づいて演算処理する処理部は設けられていない。受発光ユニット１０は、受光部３１の受光信号を制御装置５０に出力し、制御装置５０が、受光信号に基づく演算処理（例えば座標を算出するための演算処理）を行うことになる。ここでは、受発光ユニット１０は、受光信号に相当するアナログ信号を制御装置５０に出力する。但し、受光部３１（受光素子３１１）が受光信号としてデジタル信号を出力するように構成され、受発光ユニット１０が制御装置５０に受光信号としてデジタル信号を出力するように構成されても良い。

　記憶部４１（図１Ｂ参照）は、データを記憶する部材で構成されている。ここでは、記憶部４１はＲＯＭにより構成されている。第１実施形態では、記憶部４１には補正データが記憶されている。

　補正データは、測定処理の補正を行うためのデータである。補正データは、キャリブレーションデータと呼ばれることもある。補正データには、例えば、発光部２１の補正を行うための発光補正データ、受光部３１の補正を行うための受光補正データ、受光信号に基づく演算処理（例えば座標を算出するための演算処理）の補正を行うための演算補正データ（例えば座標補正データ）などが含まれる。例えば、発光補正データは、発光素子２１１が出射する光の強度バラツキを補正するためのデータである（言い換えると、発光素子２１１が出射する光の強度バラツキを示すデータである）。また、例えば、受光補正データは、受光素子３１１が出力する受光信号の受光量に対するバラツキを補正するためのデータである（言い換えると、受光素子３１１が出力する受光信号の信号値のバラツキを示すデータである）。また、例えば、演算補正データは、反射ポイントの座標の位置ズレを補正するためのデータ（座標補正データ）である。なお、補正データは、発光補正データ、受光補正データ及び演算補正データ（座標補正データ）のうちの少なくとも１つを備えていれば良く、全てを備えていなくても良い。

　受発光ユニット１０には、記憶部４１に記憶されているデータ（ここでは補正データ）に基づいて演算処理を行う処理部は設けられていない。後述するように、記憶部４１に記憶されているデータは、制御装置５０によって読み出されることになり、制御装置５０が、当該データに基づく演算処理（ここでは補正データに基づく補正処理）を行うことになる。

　制御装置５０は、受発光ユニット１０を制御する装置である。制御装置５０は、受発光ユニット１０に制御信号を出力することによって、受発光ユニット１０の発光部２１を制御する（発光部２１に光を出射させる）。また、制御装置５０は、受発光ユニット１０から受光信号を取得し、受光信号に基づいて反射ポイントの座標を算出する。制御装置５０は、不図示の演算装置及び記憶装置を有する。演算装置は、例えばＣＰＵ、ＧＰＵなどの演算処理装置である。演算装置の一部がアナログ演算回路で構成されても良い。記憶装置は、主記憶装置と補助記憶装置とにより構成され、プログラムやデータを記憶する装置である。記憶装置に記憶されているプログラムを演算装置が実行することにより、各種処理が実行される。ここでは、制御装置５０は、自動車に搭載されているＥＣＵ（Electronic Control Unit）で構成されている。

　制御装置５０は、発光制御部５１と、信号取得部５２と、測定部５３と、補正部５４とを有する。なお、自動車のＥＣＵ（制御装置５０に相当）にプログラムを導入し、ＥＣＵが当該プログラムを実行することにより、ＥＣＵ（制御装置５０）が、発光制御機能（発光制御部５１）と、信号取得機能（信号取得部５２）と、測定機能（測定部５３）と、補正機能（補正部５４）とを実現することになる。

　発光制御部５１は、発光部２１を制御するための制御信号を生成し、受発光ユニット１０に出力する（発光制御機能）。発光制御部５１は、発光部２１から光を出射するタイミングや、発光部２１から出射する光の強度などを制御するための制御信号を受発光ユニット１０に出力することになる。

　信号取得部５２は、受発光ユニット１０から受光信号を取得する（信号取得機能）。例えば、信号取得部５２は、アナログ信号である受光信号をデジタル値に変換する。信号取得部５２は、受発光ユニット１０から取得した受光信号を測定部５３（及び補正部５４）に受け渡す。

　測定部５３は、信号取得部５２の取得した受光信号に基づいて、反射ポイントの座標を測定する（測定機能）。ここでは、測定部５３は、受光信号に基づいて、反射ポイントまでの距離（Ｚ座標）を算出する。

　図３は、測定方法の説明図である。
　図中の上側には、制御信号が示されている。制御信号に含まれるパルスのタイミングで発光部２１（発光素子２１１）から測定光が出射されることになる。発光部２１から出射した光は投光用光学系２２を介して測定エリア９１に照射される。測定エリア９１内の対象物の表面（反射ポイント）で反射した光は、受光用光学系３２を介して受光部３１（受光素子３１１）に受光される。受光素子３１１は、パルス状の反射光を受光することになる。図中の下側には、受光信号が示されている。受光部３１（受光素子３１１）は、受光量に応じた受光信号を出力することになる。測定部５３は、受光信号に基づいて、反射光の到達タイミングを検出する。また、測定部５３は、制御信号のパルスのタイミング（光の出射タイミング）と、光の到達タイミングとに基づいて、光を照射してから反射光が到達するまでの時間Ｔｆを検出する。時間Ｔｆは、測定装置１と反射ポイントとの間を光が往復する時間に相当する。そして、測定部５３は、時間Ｔｆに基づいて、反射ポイントまでの距離（反射ポイントのＺ座標）を算出する。なお、光を照射してから反射光が到達するまでの時間をＴｆとし、光の速度をＣとしたとき、距離Ｌは、Ｌ＝Ｃ×Ｔｆ／２となる。

　測定部５３は、反射ポイントまでの距離（反射ポイントのＺ座標）を測定するだけでなく、反射ポイントの３次元座標（Ｘ座標、Ｙ座標及びＺ座標）を測定しても良い。なお、測定部５３は、発光部２１や受光部３１に対応する測定エリア９１上の領域の位置に基づいて、反射ポイントのＸ座標及びＹ座標を算出することになる。また、測定装置１は、多数の反射ポイントの３次元座標を測定することによって点群データを測定しても良いし、更に点群データを解析して対象物の属性等を判別しても良い。

　補正部５４は、受発光ユニット１０の記憶部４１からデータを取得する。第１実施形態では、補正部５４は、受発光ユニット１０の記憶部４１から補正データを取得することになる。補正部５４は、制御装置５０のポート５０１に新たな受発光ユニット１０が接続されたか否かを監視し、制御装置５０のポート５０１に新たな受発光ユニット１０が接続されたことを検出した場合には、そのポート５０１を介して受発光ユニット１０の記憶部４１から補正データを読み取る。

　補正部５４は、補正データに基づく補正処理を行う（補正機能）。ここでは、補正部５４は、補正データに基づいて、発光制御部５１、信号取得部５２及び測定部５３が行う処理のうちの少なくとも１つを補正する。
　例えば、補正部５４は、発光補正データに基づいて、発光制御部５１が出力する制御信号を補正し、発光部２１の発光素子２１１が出射する光の強度バラツキを補正する。例えば、補正部５４は、基準よりも強い強度の光を出射する発光素子２１１に対して、光を弱めて出射するように制御信号を補正する。また、補正部５４は、基準よりも弱い強度の光を出射する発光素子２１１に対しては光を強めて出射するように制御信号を補正する。このように、補正部５４は、各発光素子２１１が所定の強度（基準の強度）の光を出射するように、発光制御部５１の出力する制御信号を発光補正データに基づいて補正する。制御信号が補正されることによって、図３に示す制御信号のパルスの高さ（電流値又は電圧値）が補正されることになる。発光制御部５１が発光補正データに基づいて補正された制御信号を受発光ユニット１０に出力し、受発光ユニット１０が、補正された制御信号に応じた光を発光部２１から出射することによって、発光部２１から所定の強度（補正された強度；基準の強度）の光が出射されることになる。
　また、補正部５４は、受光補正データに基づいて、受光信号を補正し、受光部３１の受光素子３１１が出力する受光信号の信号値のバラツキを補正する。例えば、補正部５４は、基準よりも多い受光量を示す受光信号を出力する受光素子３１１に対して、受光信号の示す受光量が少なくなるように受光信号を補正する。また、補正部５４は、基準よりも少ない受光量を示す受光信号を出力する受光素子３１１に対して、受光信号の示す受光量が多くなるように受光信号を補正する。このように、補正部５４は、基準となる受光量に対して受光信号が所定の受光量を示すように、受光部３１の出力する受光信号を受光補正データに基づいて補正する。なお、受信信号が補正されることによって、図３に示す受光信号のパルスの高さが補正されることになる。
　また、補正部５４は、測定部５３が受光信号に基づいて反射ポイントの座標を算出した後、座標補正データに基づいて、測定部５３が算出した座標を補正する。例えば、測定部５３が算出した座標に素子（発光素子２１１及び受光素子３１１）の取付誤差や光学系（投光用光学系２２及び受光用光学系３２）の収差などに起因する誤差が含まれる場合に、補正部５４は、座標補正データに基づいて、誤差の影響を抑制するように、測定部５３が算出した座標を補正する。

　図４は、補正部５４の参照テーブルの説明図である。
　制御装置５０は、受発光ユニット１０を接続するためのポート５０１を複数備えている（図１Ｂ参照）。ここでは、制御装置５０は、４個のポート５０１を備えている。参照テーブルには、ポート番号と、補正データとが対応付けられている。例えば、１番ポートには補正データＡが対応付けられており、２番ポートには補正データＢが対応付けられている。

　制御装置５０（補正部５４）は、ポート５０１に応じた補正データに基づいて、当該ポート５０１に接続された受発光ユニット１０を用いて座標を測定することになる。例えば、制御装置５０は、１番ポートに接続された受発光ユニット１０を用いて座標を測定する場合には、補正データＡに基づいて、１番ポートに接続された受発光ユニット１０に制御信号を補正したり、１番ポートを介して受発光ユニット１０から取得した受光信号を補正したり、１番ポートを介して取得した受光信号に基づいて算出した座標を補正したりすることになる。これにより、それぞれの受発光ユニット１０の特性に応じた補正を行うことができる。なお、参照テーブルの設定方法については、後述する。

　＜補正データの生成について＞
　受発光ユニット１０の出荷前の検査工程において、受発光ユニット１０の特性（個体差）が検査され、受発光ユニット１０の特性に応じた補正データの生成が行われる。検査工程では、受発光ユニット１０は、上記の制御装置５０とは異なる検査用制御装置６０に接続されることになる。

　図５Ａは、発光補正データの取得方法の説明図である。検査用制御装置６０は、受発光ユニット１０の発光部２１の各発光素子２１１に、基準となる制御信号を出力する。受発光ユニット１０は、基準となる制御信号に応じて、各発光素子２１１から光を出射する。但し、それぞれの発光素子２１１が出射する光の強度にはバラツキがある。発光検査装置６１は、各発光素子２１１から出射された光の強度を検査し、検査結果を検査用制御装置６０に出力する。検査用制御装置６０は、各発光素子２１１から出射された光の強度に基づいて、発光素子２１１ごとに補正データ（発光補正データ）を生成し、補正データを記憶部４１に記憶する。

　図５Ｂは、受光補正データの取得方法の説明図である。基準光照射装置６２は、基準となる強度の光（基準光）を照射する。受発光ユニット１０の受光部３１の各受光素子３１１は、基準光を受光して受光信号を出力する。但し、それぞれの受光素子３１１が出力する受光信号の示す受光量にはバラツキがある。検査用制御装置６０は、受光信号の示す受光量に基づいて、受光素子３１１ごとに補正データ（受光補正データ）を生成し、補正データを記憶部４１に記憶する。

　なお、ここでは、発光補正データ及び受光補正データをそれぞれ取得しているが、これに限られるものではない。例えば、所定の反射率の反射板を受発光ユニット１０に対向して配置した上で、検査用制御装置６０は、受発光ユニット１０の発光部２１の各発光素子２１１に基準となる制御信号を出力するとともに、受光部３１の各受光素子３１１に反射光を受光させて、各受光素子３１１の受光信号を取得する。そして、検査用制御装置６０は、受光信号の示す受光量に基づいて、受光素子３１１ごとに補正データ（受光補正データ）を生成し、補正データを記憶部４１に記憶する。このように、受光補正データのみが記憶部４１に記憶され、発光補正データは記憶部４１に記憶されていなくても良い。

　図５Ｃは、座標補正データの取得方法の説明図である。基準位置を示すターゲットを有するターゲット板６３を受発光ユニット１０に対して所定の位置関係になるように配置した上で、検査用制御装置６０は、受発光ユニット１０の発光部２１の各発光素子２１１に制御信号を出力するとともに、受光部３１に反射光を受光させて受光部３１から受光信号を取得し、受光信号に基づいて反射ポイントの座標を算出する。そして、検査用制御装置６０は、受発光ユニット１０に対して所定の位置関係で配置されたターゲット板６３のターゲットの位置（座標）と、反射ポイントの座標から求められたターゲットの位置（座標）との差に基づいて、反射ポイントの座標を補正するための補正データ（座標補正データ）を生成し、補正データを記憶部４１に記憶する。

　＜補正データの取得について＞
　図６Ａ及び図６Ｂは、制御装置５０が受発光ユニット１０から補正データを取得するときの処理の説明図である。

　既に説明した通り、受発光ユニット１０は、制御装置５０に交換可能に構成されている。制御装置５０に新たな受発光ユニット１０が接続されたとき（図６Ａ参照）、制御装置５０は、受発光ユニット１０の記憶部４１から補正データを読み取る（図６Ｂ）。なお、制御装置５０の補正部５４は、制御装置５０のポート５０１に新たな受発光ユニット１０が接続されたか否かを監視しており、制御装置５０のポート５０１に新たな受発光ユニット１０が接続されたことを検出した場合には、そのポート５０１を介して受発光ユニット１０の記憶部４１から補正データを読み取ることになる。補正データには、例えば発光補正データ、受光補正データ及び座標補正データが含まれており、制御装置５０（補正部５４）は、発光補正データに基づいて発光制御部５１から出力する制御信号を補正したり、受光補正データに基づいて受光部３１の出力する受光信号を補正したり、受光信号に基づいて算出した反射ポイントの座標を座標補正データに基づいて補正したりすることによって、補正データに基づいて座標を測定することになる。

　制御装置５０は複数のポート５０１を備えており、補正部５４は、ポート５０１ごとに、新たな受発光ユニット１０が接続されたか否かを監視している。或るポート５０１に新たな受発光ユニット１０が接続されたことを検出した場合には、補正部５４は、ポート番号（例えば１番ポート）と、そのポート５０１を介して受発光ユニット１０の記憶部４１から読み取った補正データ（例えば補正データＡ）とを対応付けて、図４に示す参照テーブルを生成することになる（言い換えると、参照テーブルの情報を更新することになる）。

　＜比較例について＞
　図１０は、比較例の構成の説明図である。

　比較例の測定装置１’は、発光部２１と、受光部３１と、受光信号に基づいて座標を算出する制御部５０’とが一体的に構成されている。比較例では、測定装置１’で座標が測定され、その測定結果がＥＣＵに出力される（このため、比較例では、ＥＣＵは座標を測定しない）。比較例の測定装置１’は、前述の受発光ユニット１０と比べると、制御部５０’を含むため、筐体が大型化してしまい、設置場所の制約が多い車両などに測定装置を搭載することが困難になるおそれがある。また、比較例の測定装置１’は、前述の受発光ユニット１０と比べると、制御部５０’を含むため高価である。このため、比較例では、発光部２１や受光部３１が故障したときに、制御部５０’を含む測定装置１’全体を交換する必要があり、コストがかかってしまう。
　これに対し、本実施形態の受発光ユニット１０は比較例の測定装置１’と比べると、制御部５０’を含まないため、小型化を図ることができる。また、本実施形態では、受発光ユニット１０は交換可能に制御装置５０に接続されるので、発光部２１や受光部３１が故障した場合には、故障した受発光ユニット１０を交換するだけでよいので、低コストで故障に対応することができる。

　ところで、受発光ユニット１０と制御装置５０とが独立した構造になると、補正データの記憶場所が問題となる。これに対し、第１実施形態では、受発光ユニット１０の記憶部４１に補正データが記憶されている。これにより、発光部２１及び受光部３１と、発光部２１及び受光部３１の特性に応じた補正データを記憶した記憶部４１とを一体にできる。また、第１実施形態では、制御装置５０は、受発光ユニット１０が制御装置５０に接続されたときに、受発光ユニット１０の記憶部４１から補正データを読み取るように、構成されている。これにより、制御装置５０とは独立した受発光ユニット１０に補正データが記憶されていても、制御装置５０は、補正データに基づいて座標を測定することが可能になる。

　また、比較例では、複数の測定エリア９１を測定する場合には、制御部５０’を備えた測定装置１’を複数台用意する必要があるため、設置場所の制約が多い車両などに複数台の測定装置を搭載することが困難になるおそれがある。また、比較例では、複数の測定エリア９１を測定する場合には、制御部５０’を備えた測定装置１’を複数台用意する必要があるため、コストがかかってしまう。これに対し、本実施形態では、１台の制御装置５０に複数台の受発光ユニット１０を接続することが可能であり、受発光ユニット１０は比較例の測定装置１’と比べて小型化を図ることができるので、設置場所の制約が多い車両であっても複数の受発光ユニット１０を設置し易くなる。また、本実施形態の受発光ユニット１０は比較例の測定装置１’と比べて安価であるため、低コストで複数箇所の測定エリア９１を測定することが可能である。

　＝＝＝第２実施形態＝＝＝
　第１実施形態では、補正データは、受発光ユニット１０の記憶部４１に記憶されている。但し、補正データの記憶場所は、これに限られるものではない。第２実施形態では、補正データは、測定装置１の外部に記憶されている。

　図７Ａ及び図７Ｂは、第２実施形態の説明図である。

　受発光ユニット１０には識別番号が付与されており、受発光ユニット１０の記憶部４１には識別番号が記憶されている。受発光ユニット１０の出荷前の検査工程において補正データが生成されたときに（図５Ａ～図５Ｃ参照）、検査対象の受発光ユニット１０の識別番号と、その受発光ユニット１０の補正データとを対応付けたデータセットが外部サーバー７０のデータベースに登録される。外部サーバー７０のデータベースには、工場で製造された受発光ユニット１０のそれぞれに対応する補正データが、当該受発光ユニット１０の識別番号に対応付けられて登録されることになる。なお、外部サーバー７０は、例えば、受発光ユニット１０の製造メーカーが管理するサーバーでも良いし、測定装置１を搭載する自動車の製造メーカーが管理するサーバーでも良いし、クラウド上のサーバーでも良い。

　第１実施形態と同様に、受発光ユニット１０は、制御装置５０に交換可能に構成されている。制御装置５０に新たな受発光ユニット１０が接続されたとき（図７Ａ参照）、制御装置５０（補正部５４）は、受発光ユニット１０の記憶部４１から識別番号を読み取る（図７Ｂ参照）。なお、制御装置５０（補正部５４）は、制御装置５０のポート５０１に新たな受発光ユニット１０が接続されたか否かを監視しており、制御装置５０のポート５０１に新たな受発光ユニット１０が接続されたことを検出した場合には、そのポート５０１を介して受発光ユニット１０の記憶部４１から識別番号を読み取る。

　第２実施形態の受発光ユニット１０は、外部サーバー７０と通信可能な通信部（不図示）を備えており、補正部５４は、受発光ユニット１０の記憶部４１から識別番号を取得した後、その識別番号を通信部を介して外部サーバー７０に送信し、補正データを要求する（図７Ｂ参照）。外部サーバー７０は、制御装置５０から識別番号を受信すると、その識別番号に基づいてデータベースを参照し、その識別番号に対応する補正データを制御装置５０に送信する（図７Ｂ参照）。制御装置５０は、外部サーバー７０から補正データを受信すると、補正部５４にその補正データを受け渡す。補正データには、補正データには、例えば発光補正データ、受光補正データ及び座標補正データが含まれており、制御装置５０（補正部５４）は、発光補正データに基づいて発光制御部５１から出力する制御信号を補正したり、受光補正データに基づいて受光部３１の出力する受光信号を補正したり、受光信号に基づいて算出した反射ポイントの座標を座標補正データに基づいて補正したりすることによって、補正データに基づいて座標を測定することになる。

　なお、第２実施形態においても、制御装置５０は、複数のポート５０１を備えていても良い。この場合、補正部５４は、ポート５０１ごとに、新たな受発光ユニット１０が接続されたか否かを監視し、或るポート５０１に新たな受発光ユニット１０が接続されたことを検出した場合には、補正部５４は、ポート番号と、そのポート５０１を介して受発光ユニット１０の記憶部４１から読み取った識別番号とを取得する。補正部５４は、識別番号を外部サーバー７０に送信して補正データを要求し、外部サーバー７０から識別番号に対応する補正データを取得し、ポート番号と補正データとを対応付けて、図４に示す参照テーブルを生成することになる（言い換えると、参照テーブルの情報を更新することになる）。そして、制御装置５０（補正部５４）は、ポート５０１に応じた補正データに基づいて、当該ポート５０１に接続された受発光ユニット１０を用いて座標を測定することになる。

　＝＝＝第３実施形態＝＝＝
　図８Ａ及び図８Ｂは、第３実施形態の説明図である。

　受発光ユニット１０には識別番号が付与されている。受発光ユニット１０の出荷前の検査工程において補正データが生成されたときに（図５Ａ～図５Ｃ参照）、検査対象の受発光ユニット１０の記憶部４１に、その受発光ユニット１０の識別番号と、その受発光ユニット１０の補正データとが記憶される。このときに受発光ユニット１０の記憶部４１に記憶される補正データは、暗号化されている。暗号化された補正データを復号するための復号キーは、外部サーバー７０のデータベースに識別番号と対応付けて登録される。つまり、第３実施形態では、受発光ユニット１０の出荷前の検査工程において補正データが生成されたときに（図５Ａ～図５Ｃ参照）、検査対象の受発光ユニット１０の識別番号と、その受発光ユニット１０の記憶部４１に記憶され暗号化された補正データの復号キーとを対応付けたデータセットが外部サーバー７０のデータベースに登録される。

　第３実施形態においても、受発光ユニット１０は、制御装置５０に交換可能に構成されている。第３実施形態では、制御装置５０に新たな受発光ユニット１０が接続されたとき（図８Ａ参照）、制御装置５０（補正部５４）は、受発光ユニット１０の記憶部４１から識別番号と、暗号化された補正データとを読み取る（図８Ｂ参照）。なお、制御装置５０（補正部５４）は、制御装置５０のポート５０１に新たな受発光ユニット１０が接続されたか否かを監視しており、制御装置５０のポート５０１に新たな受発光ユニット１０が接続されたことを検出した場合には、そのポート５０１を介して受発光ユニット１０の記憶部４１から識別番号を読み取る。

　第３実施形態では、補正部５４は、受発光ユニット１０の記憶部４１から識別番号を取得した後、その識別番号を通信部（不図示）を介して外部サーバー７０に送信し、復号キーを要求する（図８Ｂ参照）。外部サーバー７０は、制御装置５０から識別番号を受信すると、その識別番号に基づいてデータベースを参照し、その識別番号に対応する復号キーを制御装置５０に送信する（図８Ｂ参照）。制御装置５０は、外部サーバー７０から復号キーを受信すると、補正部５４にその復号キーを受け渡す。補正部５４は、暗号化された補正データを復号キーで復号することによって、補正データを取得する。

　第３実施形態によれば、受発光ユニット１０の模倣品が用いられることを抑制できる。なお、本実施形態では受発光ユニット１０には制御部５０’が設けられないため、比較例の測定装置１’と比べて受発光ユニット１０の構造が簡易になるため、受発光ユニット１０の模倣を回避することは有効である。特に、図１Ａに示すように自動車に測定装置１が搭載される場合、粗悪な模倣品の使用を回避することは重要である。

　なお、第３実施形態においても、制御装置５０は、複数のポート５０１を備えていても良い。この場合、補正部５４は、ポート５０１ごとに、新たな受発光ユニット１０が接続されたか否かを監視し、或るポート５０１に新たな受発光ユニット１０が接続されたことを検出した場合には、補正部５４は、ポート番号と、そのポート５０１を介して受発光ユニット１０の記憶部４１から読み取った識別番号と暗号化された補正データとを取得する。補正部５４は、識別番号を外部サーバー７０に送信して復号キーを要求し、識別番号に対応する復号キーを外部サーバー７０から取得して補正データを復号するとともに、ポート番号と補正データとを対応付けて、図４に示す参照テーブルを生成することになる（言い換えると、参照テーブルの情報を更新することになる）。そして、制御装置５０（補正部５４）は、ポート５０１に応じた補正データに基づいて、当該ポート５０１に接続された受発光ユニット１０を用いて座標を測定することになる。

　＝＝＝小括＝＝＝
　上記の測定装置１は、受発光ユニット１０と、制御装置５０とを備えている。受発光ユニット１０は、発光部２１と、受光部３１と、記憶部４１とを有する。制御装置５０は、受発光ユニット１０に制御信号を出力するとともに、受発光ユニット１０から取得した受光信号に基づいて反射ポイントの座標を測定する。制御装置５０には、受発光ユニット１０が交換可能に接続される。受発光ユニット１０は、比較例（図１０参照）の測定装置１’と比べて小型化を図ることができるため、本実施形態の測定装置１は、設置場所の制約を軽減することができる。

　第１実施形態及び第３実施形態では、受発光ユニット１０の記憶部４１に補正データが記憶されている。これにより、発光部２１及び受光部３１と、発光部２１及び受光部３１の特性に応じた補正データを記憶した記憶部４１とを一体にできる。また、第１実施形態及び第３実施形態では、制御装置５０は、受発光ユニット１０が制御装置５０に接続されたときに、受発光ユニット１０の記憶部４１から補正データを読み取るように、構成されている。これにより、制御装置５０とは独立した受発光ユニット１０に補正データが記憶されていても、制御装置５０は、補正データに基づいて座標を測定することが可能になる。
　一方、第２実施形態では、外部サーバー７０に補正データが記憶されており、受発光ユニット１０の記憶部４１に識別番号が記憶されている。第２実施形態では、制御装置５０は、受発光ユニット１０が制御装置５０に接続されたときに、受発光ユニット１０の記憶部４１から識別番号を読み取り、外部サーバー７０から識別番号に応じた補正データを取得するように、構成されている。これにより、制御装置５０とは別の場所に補正データが管理されていても、制御装置５０は、補正データに基づいて座標を測定することが可能になる。

　上記の制御装置５０は、補正データ（発光補正データ）に基づいて補正された制御信号を受発光ユニット１０に出力する。受発光ユニット１０は、補正された制御信号に応じた光を発光部２１から出射することになる。これにより、発光部２１から出射される光のバラツキを補正することができ、座標の測定精度を高めることができる。
　また、上記の制御装置５０は、補正データ（受光補正データ）に基づいて受光信号を補正し、補正された受光信号に基づいて座標を測定する。これにより、受光部３１から出力される受光信号のバラツキを補正することができ、座標の測定精度を高めることができる。
　また、上記の制御装置５０は、受光信号に基づいて算出した座標を補正データ（座標補正データ）に基づいて補正する。これにより、算出した座標に含まれる誤差の影響を抑制することができ、座標の測定精度を高めることができる。

　上記の制御装置５０は、複数の受発光ユニット１０が接続可能であり、それぞれの受発光ユニット１０から受光信号を取得するとともに、それぞれの受光信号に基づいて座標を測定する。これにより、本実施形態の測定装置１は、比較例（図１０参照）の測定装置１’と比べて、設置場所の制約を軽減することができる。
　また、上記の制御装置５０は、受発光ユニット１０がポート５０１に接続されたときに、受発光ユニット１０の接続されたポート５０１に対応付けて補正データを記憶し（図４参照）、ポート５０１に応じた補正データに基づいて、当該ポート５０１に接続された受発光ユニット１０を用いて座標を測定する。これにより、制御装置５０に接続された受発光ユニット１０ごとに、それぞれの受発光ユニット１０の特性に応じた座標の測定を行うことができる。

　第３実施形態では、受発光ユニット１０の記憶部４１には、暗号化された補正データが記憶されている。制御装置５０は、受発光ユニット１０が制御装置５０に接続されたときに、暗号化された補正データを受発光ユニット１０の記憶部４１から読み取り、暗号化された補正データを復号することによって補正データを取得する。これにより、受発光ユニット１０の模倣品が用いられることを抑制できる。

　第１～第３実施形態の制御装置５０は、受発光ユニット１０を接続可能に構成されているとともに、発光制御部５１と、信号取得部５２と、測定部５３と、補正部５４とを有する。補正部５４は、受発光ユニット１０が接続されたときに、当該受発光ユニット１０に対応する補正データを取得するとともに、補正データに基づいて発光制御部５１、信号取得部５２及び測定部５３の少なくとも１つを補正する。これにより、発光部２１及び受光部３１の特性に応じた補正データに基づいて座標を測定することができる。
　また、第１～第３実施形態のプログラムは、制御装置５０に、発光制御機能と、信号取得機能と、測定機能と、補正機能とを実現させている。これにより、発光部２１及び受光部３１の特性に応じた補正データに基づいて座標を測定することができる。なお、このようなプログラムを自動車のＥＣＵ（制御装置５０に相当）に導入するとともに、ＥＣＵに受発光ユニット１０を接続することによって、前述の測定装置１を構成することが可能である。

　図９Ａ及び図９Ｂは、所定条件下での動作説明図である。以下の説明では、受発光ユニット１０と対象物との間に所定の距離をあけた状況を設定し、図中の点線に示す測定エリア９１内を一定の条件下とする。また、以下の説明では、受発光ユニット１０の記憶部４１に第１データが記憶された状態を「第１状態」と呼び、記憶部４１に第１データとは異なる第２データが記憶された状態を「第２状態」と呼ぶ。例えば、第１実施形態の受発光ユニット１０の場合、第１状態では補正データＡが記憶部４１に記憶されており、第２状態では補正データＢが記憶部４１に記憶されることになる。また、第２実施形態の受発光ユニット１０の場合、第１状態では識別番号Ａが記憶部４１に記憶されており、第２状態で識別番号Ｂが記憶部４１に記憶されることになる。
　図９Ａは、受発光ユニット１０を単体で動作させた場合の動作説明図である。測定エリア９１内が所定条件下であれば、所定の制御信号が受発光ユニット１０に入力された場合、第１状態及び第２状態のいずれの状態でも受発光ユニット１０から所定の受光信号が出力され、第１状態と第２状態とで受発光ユニット１０から出力される受光信号は変化しない。つまり、受発光ユニット１０の記憶部４１のデータが書き換えられても、受発光ユニット１０の単体での動作は変化しておらず、受発光ユニット１０は、単体では所定の動作を実行しているだけである。
　図９Ｂは、図９Ａの受発光ユニット１０を制御装置５０に接続した場合の動作説明図である。測定エリア９１内が所定条件下において受発光ユニット１０が制御装置５０に接続された場合、第１状態と第２状態とで制御信号及び測定結果（対象物の座標）の少なくとも一方が変化する。つまり、第１状態と第２状態とで受発光ユニット１０は所定の動作を実行するにもかかわらず（図９Ａ参照）、第１状態と第２状態とで制御装置５０の出力が変化することになる。図９Ａ及び図９Ｂの状況を検証することによって、受発光ユニット１０の記憶部４１のデータが制御装置５０の動作を変化させていること（制御装置５０の動作を補正させていること）を検証することができる。

　以上、本発明の実施形態につき詳述したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために構成を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記の実施形態の構成の一部について、他の構成に追加、削除、置換することが可能である。

　本国際出願は、２０２２年８月２６日に出願された日本国特許出願である特願２０２２－１３４６３６号に基づく優先権を主張するものであり、当該日本国特許出願である特願２０２２－１３４６３６号の全内容は、本国際出願に援用される。

　本発明の特定の実施の形態についての上記説明は、例示を目的として提示したものである。それらは、網羅的であったり、記載した形態そのままに本発明を制限したりすることを意図したものではない。数多くの変形や変更が、上記の記載内容に照らして可能であることは当業者に自明である。

１　測定装置、１’　比較例の測定装置、
１０　受発光ユニット、
２１　発光部、２１１　発光素子、２２　投光用光学系、
３１　受光部、３１１　受光素子、３２　受光用光学系、
４１　記憶部、
５０　制御装置、５０’　制御部、５０１　ポート、
５１　発光制御部、５２　信号取得部、
５３　測定部、５４　補正部、
６０　検査用制御装置、
６１　発光検査装置、６２　基準光照射装置、６３　ターゲット板、
７０　外部サーバー、
９１　測定エリア

Claims

　制御信号に応じて光を出射する発光部と、前記発光部が出射した光の反射光を受光して受光信号を出力する受光部と、補正データを記憶した記憶部と、有する受発光ユニットと、
　前記受発光ユニットが交換可能に接続され、前記受発光ユニットに前記制御信号を出力するとともに前記受発光ユニットから取得した前記受光信号に基づいて前記反射光を生じさせた反射ポイントの座標を測定する制御装置と、
を備え、
　前記制御装置は、
　　　　前記受発光ユニットが前記制御装置に接続されたときに、前記受発光ユニットの前記記憶部から前記補正データを読み取り、
　　　　前記補正データに基づいて、前記座標を測定する、
測定装置。
　請求項１に記載の測定装置であって、
　前記制御装置は、前記補正データに基づいて補正された前記制御信号を前記受発光ユニットに出力し、
　前記受発光ユニットは、補正された前記制御信号に応じた光を前記発光部から出射する、
測定装置。
　請求項１に記載の測定装置であって、
　前記制御装置は、前記補正データに基づいて前記受光信号を補正し、補正された前記受光信号に基づいて前記座標を測定する、測定装置。
　請求項１に記載の測定装置であって、
　前記制御装置は、前記補正データに基づいて前記座標を補正する、測定装置。
　請求項１～４のいずれかに記載の測定装置であって、
　前記制御装置は、
　　　　複数の前記受発光ユニットを接続可能であり、
　　　　それぞれの前記受発光ユニットから前記受光信号を取得し、それぞれの前記受光信号に基づいて前記座標を測定する、
測定装置。
　請求項５に記載の測定装置であって、
　前記制御装置は、
　　　　前記受発光ユニットを交換可能に接続するためのポートを複数備えており、
　　　　前記受発光ユニットが前記制御装置の前記ポートに接続されたときに、前記受発光ユニットが接続された前記ポートに対応付けて、前記受発光ユニットから読み取った前記補正データを記憶し、
　　　　前記ポートに応じた前記補正データに基づいて、前記ポートに接続された前記受発光ユニットを用いて前記座標を測定する、
測定装置。
　請求項１～４のいずれかに記載の測定装置であって、
　前記記憶部は、暗号化された補正データを記憶しており、
　前記制御装置は、前記受発光ユニットが前記制御装置に接続されたときに、前記受発光ユニットの前記記憶部から前記暗号化された補正データを読み取り、前記暗号化された補正データを復号することによって前記補正データを取得する、
測定装置。
　制御信号に応じて光を出射する発光部と、前記発光部が出射した光の反射光を受光して受光信号を出力する受光部と、識別番号を記憶した記憶部と、有する受発光ユニットと、
　前記受発光ユニットが交換可能に接続され、前記受発光ユニットに前記制御信号を出力するとともに前記受発光ユニットから取得した前記受光信号に基づいて前記反射光を生じさせた反射ポイントの座標を測定する制御装置と、
を備え、
　前記制御装置は、
　　　　前記受発光ユニットが前記制御装置に接続されたときに、前記受発光ユニットの前記記憶部から前記識別番号を読み取り、
　　　　外部サーバーから前記識別番号に応じた補正データを取得し、
　　　　前記補正データに基づいて、前記座標を測定する、
測定装置。
　発光部及び受光部を有する受発光ユニットを接続可能な制御装置であって、
　前記発光部から光を出射させるための制御信号を前記受発光ユニットに出力する発光制御部と、
　前記受発光ユニットから前記受光部の受光信号を取得する信号取得部と、
　前記受光信号に基づいて、反射光を生じさせた反射ポイントの座標を測定する測定部と、
　前記受発光ユニットが接続されたときに、前記受発光ユニットに対応する補正データを取得するとともに、前記補正データに基づいて前記発光制御部、前記信号取得部及び前記測定部の少なくとも１つを補正する補正部と
を有する、
制御装置。
　発光部及び受光部を有する受発光ユニットを接続可能な制御装置に、
　前記発光部から光を出射させるための制御信号を前記受発光ユニットに出力する発光制御機能と、
　前記受発光ユニットから前記受光部の受光信号を取得する信号取得機能と、
　前記受光信号に基づいて、反射光を生じさせた反射ポイントの座標を測定する測定機能と、
　前記受発光ユニットが接続されたときに、前記受発光ユニットに対応する補正データを取得するとともに、前記補正データに基づいて、前記発光制御機能、前記信号取得機能及び前記測定機能の少なくとも１つを補正する補正機能と
を実現させるためのプログラム。
　制御信号に応じて光を出射する発光部と、前記発光部が出射した光の反射光を受光して受光信号を出力する受光部と、記憶部と、有する受発光ユニットと、
　前記受発光ユニットが交換可能に接続され、前記受発光ユニットに前記制御信号を出力するとともに、前記受発光ユニットから取得した前記受光信号に基づく測定結果を生成する制御装置と、
を備え、
　前記記憶部に第１データが記憶された状態を第１状態とし、前記記憶部に前記第１データとは異なる第２データが記憶された状態を第２状態とするとき、
　所定条件下において所定の前記制御信号が前記受発光ユニットに入力される場合には、前記第１状態と前記第２状態とで前記受発光ユニットから出力される前記受光信号は変化せず、
　前記所定条件下において前記受発光ユニットが前記制御装置に接続された場合には、前記第１状態と前記第２状態とで前記制御信号及び前記測定結果の少なくとも一方が変化する、
測定装置。