JP2016211881A - 光飛行時間測定装置及び光学的測距装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーダー装置において、照射光が物体で反射された反射光を受光する受光素子に配列されている画素52は、遅延測定開始信号の入力に応じて遅延測定信号を出力する遅延測定回路18と、遅延測定開始信号の遅延測定回路18への入力をフィードバックする遅延測定FB信号を出力する遅延測定FB回路56とを有する。遅延測定信号を用いて画素52から時間計測部までの遅延時間を測定し、遅延測定FB信号を用いて遅延測定信号の遅延時間を測定し、受光側の遅延時間を測定する。
【選択図】図19
Description
以下、本発明を車両に搭載可能なレーダー装置に適用した第1の実施形態について図1から図16を参照して説明する。レーダー装置(光飛行時間測定装置及び光学的測距装置に相当)は、車両に搭載されている状態で自装置から車両周囲の物体(ターゲット)までの距離測定(測距)を行う。レーダー装置が車両に搭載される態様はどのような態様でも良い。例えばレーダー装置が車両前方部に搭載される態様では車両前方が物体の検出エリアとなり、レーダー装置が車両後方部に搭載される態様では車両後方が物体の検出エリアとなる。車両周囲の物体は、例えば歩行者、先行車両、後続車両、壁等である。
(1)動作セレクタ19が動作セレクト信号の入力に連動して出力を切り替える構成
(2)動作セレクタ19が遅延測定開始信号の入力に連動して出力を切り替える構成
について説明する。
次に、本発明の第2の実施形態について、図17から図25を参照して説明する。尚、上記した第1の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第1の実施形態により計測する画素14から時間計測部5までの遅延時間には、図17に示すように、遅延測定部4から各画素14まで伝播する遅延測定信号の遅延時間が含まれる。この点に関し、第2の実施形態は、画素が遅延測定フィードバック(FB)信号を出力することで、遅延測定信号の遅延時間による影響を解消する点で第1の実施形態とは異なる。
(1)遅延測定開始信号と遅延測定FB信号とを別々の配線とする構成
(2)遅延測定開始信号と遅延測定FB信号とを同一の配線とする構成
について説明する。
図20は、遅延測定開始信号と遅延測定FB信号とを別々の配線とする構成とした画素51の電気回路図を示す。遅延測定FB回路56は、インバータ61を有する。インバータ61の入力端子は遅延測定回路18のインバータ25の出力端子に接続されている。
図22は、遅延測定開始信号と遅延測定FB信号とを同一の配線とする構成とした画素52の電気回路図を示す。遅延測定FB回路56は、遅延回路71と、インバータ72と、D型フリップフロップ回路73とを有する。D型フリップフロップ回路73は、その入力端子Dが電源電圧VDD1に接続され、その出力端子Qがインバータ72に接続されていると共に遅延回路71を介して自身のリセット端子に接続されている。
次に、本発明の第3の実施形態について、図26から図29を参照して説明する。尚、上記した第1の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第1の実施形態は、受光部7を構成する全ての画素14が遅延測定回路18を有する構成であるが、第3の実施形態は、受光部を構成する全ての画素のうち一部が遅延測定回路を有する又は受光部を構成する全ての画素とは異なるダミー画素が遅延測定回路を有する点で第1の実施形態とは異なる。
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形又は拡張することができる。
本実施形態では、車両に搭載されているレーダー装置から車両周囲の物体までの距離測定を行う構成を例示したが、車両以外の用途に適用しても良い。
第1の実施形態では、遅延測定回路18及び動作セレクタ19が画素14の内部に配置される構成を例示したが、遅延測定回路18及び動作セレクタ19が画素14の外部に配置される構成でも良い。又、第2の実施形態では、遅延測定回路18、動作セレクタ19及び遅延測定FB回路56が画素52の内部に配置される構成を例示したが、遅延測定回路18及び遅延測定FB回路56が画素52の内部に配置される構成でも良い。このように構成すれば、画素内の配線を削減することができる。
Claims (28)
- 光の受光に応答して受光信号を出力する受光素子(17)を有する画素(14、52)を含む受光部(7)と、
前記画素から前記受光信号を入力したタイミングに応じた時間を光飛行時間として計測する時間計測部(5)と、を備え、
遅延測定開始信号を入力すると、前記画素が光を受光したタイミングから前記時間計測部が前記受光信号を入力したタイミングまでの時間差を受光側の遅延時間として特定可能な遅延測定信号を出力する遅延測定回路(18)を備えたことを特徴とする光飛行時間測定装置(1)。 - 請求項1に記載した光飛行時間測定装置において、
前記画素からの前記受光信号の出力と前記遅延測定信号の出力とを選択的に切り替える動作セレクタ(19)を備え、前記受光信号が伝播する配線の少なくとも一部と前記遅延測定信号が伝播する配線の少なくとも一部とが共通に設けられていることを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項2に記載した光飛行時間測定装置において、
前記動作セレクタは、動作セレクト信号の入力に応じて前記受光信号の出力を許可する状態と前記遅延測定信号の出力を許可する状態とを選択的に切り替えることを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項3に記載した光飛行時間測定装置において、
前記遅延測定回路は、前記遅延測定開始信号の入力に応じて前記動作セレクト信号を前記動作セレクタに入力させ、
前記動作セレクタは、前記動作セレクト信号の入力に応じて前記受光信号の出力を許可する状態と前記遅延測定信号の出力を許可する状態とを選択的に切り替えることを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項1から4の何れか一項に記載した光飛行時間測定装置において、
前記時間計測部は、前記遅延測定開始信号を入力したタイミングから前記遅延測定信号を入力したタイミングまでの時間差に基づいて前記画素から前記時間計測部までの遅延時間を計測することを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項1から5の何れか一項に記載した光飛行時間測定装置において、
前記遅延測定開始信号の前記遅延測定回路への入力をフィードバックする遅延測定フィードバック信号を出力する遅延測定フィードバック回路(56)を備えたことを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項6に記載した光飛行時間測定装置において、
前記遅延測定開始信号が伝播する配線の少なくとも一部と前記遅延測定フィードバック信号が伝播する配線の少なくとも一部とが共通に設けられていることを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項7に記載した光飛行時間測定装置において、
前記遅延測定開始信号が伝播する配線の少なくとも一部と前記遅延測定フィードバック信号が伝播する配線の少なくとも一部とが前記画素内又は前記画素近傍で短絡されていることを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項6から8の何れか一項に記載した光飛行時間測定装置において、
前記遅延測定フィードバック回路は、前記遅延測定開始信号の前記遅延測定回路への入力に応じて前記遅延測定フィードバック信号の出力を開始することを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項6から9の何れか一項に記載した光飛行時間測定装置において、
前記遅延測定開始信号が前記遅延測定回路に入力されるまでの遅延時間と、前記遅延測定フィードバック信号が前記遅延測定フィードバック回路から出力されて前記時間計測部に入力されるまでの遅延時間との時間差が所定値以下となるように設計されていることを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項6から10の何れか一項に記載した光飛行時間測定装置において、
前記遅延測定開始信号が前記時間計測部に入力されるまでの遅延時間が、前記遅延測定開始信号が前記遅延測定回路に入力されるまでの遅延時間及び前記遅延測定フィードバック信号が前記遅延測定フィードバック回路から出力されて前記時間計測部に入力されるまでの遅延時間のうちの少なくとも一方の遅延時間以下となるように設計されていることを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項6から11の何れか一項に記載した光飛行時間測定装置において、
前記時間計測部は、前記遅延測定開始信号を入力したタイミングから前記遅延測定フィードバック信号を入力したタイミングまでの時間差に基づいて前記遅延測定信号の遅延時間を計測することを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項1から12の何れか一項に記載した光飛行時間測定装置において、
前記受光素子は、アバランシェフォトダイオードであることを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項13に記載した光飛行時間測定装置において、
前記受光素子は、ガイガーモードで動作する単一光子アバランシェフォトダイオードであることを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項14に記載した光飛行時間測定装置において、
前記画素は、単一光子アバランシェフォトダイオードのクエンチングを行うクエンチ抵抗(22)と、前記受光信号をデジタル信号として出力する読み出し回路(20)と、を有することを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項1から15の何れか一項に記載した光飛行時間測定装置において、
前記受光部は、前記遅延測定回路を有する前記画素を、二次元配列のうちの水平方向の一行又は垂直方向の一列に含むことを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項1から15の何れか一項に記載した光飛行時間測定装置において、
前記受光部は、前記遅延測定回路を有する前記画素を、二次元配列のうちの水平方向の上下両端一行又は垂直方向の左右両端一列に含むことを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項1から15の何れか一項に記載した光飛行時間測定装置において、
前記受光部は、前記遅延測定回路を有する前記画素を、二次元配列のうちの四隅のうち少なくとも1カ所に含むことを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項1から15の何れか一項に記載した光飛行時間測定装置において、
前記受光部とは別に、前記遅延測定回路を有する画素をダミー画素として備えたことを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項1から19の何れか一項に記載した光飛行時間測定装置において、
前記受光部と前記時間計測部とが同一のチップ上に作成されていることを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項1から20の何れか一項に記載した光飛行時間測定装置において、
前記画素から前記時間計測部までの遅延時間に基づいて遅延補正情報を演算する遅延測定部(4)を備えたことを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項21に記載した光飛行時間測定装置において、
前記遅延測定部は、前記画素から前記時間計測部までの遅延時間と前記遅延測定信号の遅延時間とに基づいて前記遅延補正情報を演算することを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項21又は22に記載した光飛行時間測定装置において、
前記遅延測定部は、遅延測定指示信号を入力すると、前記遅延測定開始信号を前記受光部及び前記時間計測部に出力することを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項20から23の何れか一項に記載した光飛行時間測定装置において、
前記遅延測定開始信号が前記遅延測定部から出力されて前記遅延測定回路に入力されるまでの遅延時間と、前記遅延測定フィードバック信号が前記遅延測定フィードバック回路から出力されて前記時間計測部に入力されるまでの遅延時間との時間差が所定値以下となるように設計されていることを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項20から24の何れか一項に記載した光飛行時間測定装置において、
前記遅延測定開始信号が前記遅延測定部から出力されて前記時間計測部に入力されるまでの遅延時間が、前記遅延測定開始信号が前記遅延測定部から出力されて前記遅延測定回路に入力されるまでの遅延時間及び前記遅延測定フィードバック信号が前記遅延測定フィードバック回路から出力されて前記時間計測部に入力されるまでの遅延時間のうちの少なくとも一方の遅延時間以下となるように設計されていることを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項20から25の何れか一項に記載した光飛行時間測定装置において、
前記受光部と前記時間計測部と前記遅延測定部とが同一のチップ上に作成されていることを特徴とする光飛行時間測定装置。 - 請求項1から26の何れか一項に記載した光飛行時間測定装置と、
測距開始信号を入力すると、照射光を発光する発光部(6)と、
光飛行時間に基づいて距離情報を演算する距離測定部(3)と、
距離測定を行う制御部(2)と、を備え、
前記時間計測部は、前記測距開始信号を入力したタイミングから前記受光信号を入力したタイミングまでの時間差に基づいて前記光飛行時間を計測し、
前記制御部は、前記距離情報と前記遅延補正情報とに基づいて距離測定を行うことを特徴とする光学的測距装置。 - 請求項27に記載した光学的測距装置において、
前記制御部は、前記発光部からの照射光の発光を休止している期間で遅延測定を行うことを特徴とする光学的測距装置。
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