JP2021181980A - Optical range finder - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、光測距装置に関する。 The present disclosure relates to an optical ranging device.
光測距装置として、照射光を射出する発光部と、照射光の反射光を含む光を受光する受光部とを備える光測距装置が知られている。例えば、特許文献1には、光学系の故障を検出するための光を受光部へと導くためのライトガイドを備える光測距装置が開示されている。 As an optical ranging device, an optical ranging device including a light emitting unit that emits irradiation light and a light receiving unit that receives light including reflected light of the irradiation light is known. For example, Patent Document 1 discloses an optical ranging device including a light guide for guiding light for detecting a failure of an optical system to a light receiving unit.
しかしながら、特許文献1では、発光部および受光部に加えて、故障検出用の導光部を備えているので、光測距装置の部品点数が増加して、光測距装置が大型化するおそれがある。 However, in Patent Document 1, since the light guide unit for fault detection is provided in addition to the light emitting unit and the light receiving unit, the number of parts of the optical ranging device may increase and the optical ranging device may become large. There is.
本開示の一実施形態によれば、光測距装置(100)が提供される。この光測距装置は、照射光(IL)を射出する発光部(40)と、射出された前記照射光の反射光(RL)を含む入射光の強度に応じた信号を出力する受光部(60)と、前記発光部および前記受光部を収容する筐体(82)と、前記入射光の強度に応じて対象物(OB)までの距離を測定する測距処理を実行する距離測定部(23)と、前記測距処理が実行されていない期間に射出された前記照射光の反射光(RL)を用いて前記発光部の異常を検出する異常検出処理を実行する異常検出部(25)と、を備える。 According to one embodiment of the present disclosure, an optical ranging device (100) is provided. This optical ranging device has a light emitting unit (40) that emits irradiation light (IL) and a light receiving unit (40) that outputs a signal according to the intensity of incident light including the reflected light (RL) of the emitted irradiation light. 60), the housing (82) accommodating the light emitting unit and the light receiving unit, and the distance measuring unit (82) that executes a distance measuring process for measuring the distance to the object (OB) according to the intensity of the incident light. 23) and the abnormality detection unit (25) that executes an abnormality detection process for detecting an abnormality in the light emitting unit using the reflected light (RL) of the irradiation light emitted during the period when the distance measurement process is not executed. And prepare.
この形態の光測距装置によれば、測距処理が実行されていない期間に射出された照射光の反射光を用いて発光部の異常を検出する異常検出処理を実行するので、発光部の異常を検出するための導光部を備えることなく、発光部の異常を検出できる。このため、光測距装置の部品点数の増加を抑制して、光測距装置が大型化することを抑制できる。 According to the optical distance measuring device of this form, the abnormality detection process for detecting the abnormality of the light emitting portion is executed by using the reflected light of the irradiation light emitted during the period when the distance measuring process is not executed. It is possible to detect an abnormality in the light emitting unit without providing a light guide unit for detecting the abnormality. Therefore, it is possible to suppress an increase in the number of parts of the optical ranging device and suppress the increase in size of the optical ranging device.
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、光測距装置の異常検出装置、光測距装置の異常検出方法、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憶した記憶媒体等の形態で実現することができる。 The present disclosure can also be realized in various forms. For example, it can be realized in the form of an abnormality detection device of an optical range-finding device, an abnormality detection method of an optical range-finding device, a computer program for realizing these devices and methods, a storage medium in which such a computer program is stored, and the like. ..
A.第1実施形態:
図1に示す光測距装置100は、照射光ILを射出し、対象物OBによって反射された反射光RLを受光することによって、対象物OBまでの距離を検出する。光測距装置100は、例えば、車両に搭載されて用いられる。本実施形態において、光測距装置100は、LiDAR(Light Detection And Ranging)である。光測距装置100は、発光部40と、受光部60と、走査部50と、制御装置10とを備える。光測距装置100は、さらに、筐体80を備えており、発光部40、受光部60および走査部50は、筐体80の内壁面に囲まれた内部空間に収容されている。光測距装置100は、予め定められた走査角範囲NRを有しており、走査角範囲NRを複数の角度に分割した単位走査角を単位として発光部40による照射光ILの射出および受光部60による反射光RLの受光を実行することによって走査角範囲NRの全体にわたる検出点の取得が実行され、測距が実現される。なお、図1は、説明を容易にするために光測距装置100および光路の概略構成を示しており、光路は現実の光路とは一致しない。
A. First Embodiment:
The optical
発光部40は、複数の光源LD1、LD2、LD3およびLD4を備え、単位走査角単位で照射光ILを射出する。光源LD1、LD2、LD3およびLD4は、赤外レーザダイオードであり、照射光ILとして赤外レーザ光を出射する。発光部40は、制御装置10から単位走査角毎に入力される光源LD1、LD2、LD3およびLD4の発光を指示する発光制御信号に応じて、パルス駆動波形の駆動信号によって光源LD1、LD2、LD3およびLD4を駆動して赤外レーザ光の発光を実行する。
The
受光部60は、図示しない受光素子アレイおよび受光レンズを備え、発光部40から射出される照射光ILの反射光RLの受光に応じて、検出点を示す検出信号を出力する受光処理を実行する。受光素子アレイは、複数の受光素子が二次元に配列されている平板状の光センサであり、例えば、SPAD(Single Photon Avalanche Diode)、その他のフォトダイオードが各受光素子を構成する。なお、受光処理の最小単位、すなわち検出点に対応する受光単位として受光画素の用語が用いられることがあり、受光単位は、単一の受光素子によって構成される受光画素、または、複数の受光素子によって構成される受光画素のいずれかを意味する。受光部60は、発光部40によって発光が実行される単位走査角を単位として、各受光画素に入射された入射光量または入射光の強度に応じた入射光強度信号を制御装置10へ出力する。受光部60は、反射光RLのほか、例えば、太陽光、街灯の光、他車両の照灯の光や、これらの光が対象物OBに反射した光などの環境光(外乱光)を受光し得る。
The
走査部50は、発光部40から射出された照射光ILを走査角範囲NRで往復走査させる。走査部50は、電動機52と、走査鏡51とを備える。すなわち、走査部50は、走査鏡51を電動機52によって走査動作させる、機械的な可動部を備える走査部である。
The
電動機52は、図示しない電動機ドライバを備える。電動機52には、電動機52の回転角度を検出するための図示しない回転角センサが配置されている。電動機ドライバは、回転角センサから回転角信号の入力を受けて制御装置10によって出力される回転角度指示信号を受けて電動機52に対する印加電圧を変更して電動機52の回転角度を制御する。電動機52は、例えば、超音波モータ、ブラシレスモータ、ブラシモータであり、走査角範囲NRにおいて往復動を行うための周知の機構を備えている。電動機52には、走査鏡51が取り付けられている。
The
走査鏡51は、発光部40から射出された照射光ILを水平方向に走査させる反射体、すなわち、鏡体であり、電動機52によって往復駆動されることによって水平方向における走査角範囲NRの走査が実現される。走査鏡51は、多面鏡体、例えば、ポリゴンミラーであってもよく、あるいは、垂直方向へ揺動される機構を備える単面鏡体、あるいは、垂直方向へ揺動される別の単面鏡体を備えていてもよい。照射光ILは、走査鏡51の回転角に応じて走査され、走査鏡51が所定の回転角度にあるときには、図1において実線で示すように、筐体80に設けられている窓部82を通じて測定領域MRへと射出される。図1において一点鎖線で示すように、窓部82から射出されない照射光ILは、筐体80の内部で反射されて散乱する。以降の説明では、照射光ILの反射光RLのうち、照射光ILが測定領域MR内の対象物OBによって反射されたものを「測距用反射光RLm」と呼び、照射光ILが筐体80内で反射された内部散乱光を「クラッタ反射光RLc」とも呼ぶ。測距用反射光RLmは、図1において実線で示すように、窓部82を通じて測定領域MRから筐体80内に入射して、受光部60に到達する。一方、クラッタ反射光RLcは、図1において一点鎖線で示すように、筐体80内の壁面に反射されて、受光部60に到達する。
The
制御装置10は、演算部としての中央処理装置(CPU)20、記憶部としてのメモリ15、および入出力部としての入出力インタフェース11を備えている。CPU20、メモリ15および入出力インタフェース11は、内部バスを介して双方向に通信可能に接続されている。メモリ15は、ROMとRAMとを含んで構成されている。CPU20は、メモリ15に格納されている図示しないプログラムを展開して実行することにより、制御部21、距離測定部23および異常検出部25として機能する。なお、CPU20は、単体のCPUであってもよく、各プログラムを実行する複数のCPUであってもよく、あるいは、複数のプログラムを同時実行可能なマルチタスクタイプのCPUであってもよい。
The
制御部21は、電動機52、発光部40および受光部60を制御して、光測距装置100の全体の動作を制御する。
The
距離測定部23は、受光部60から入力された検出信号を用いて、照射光ILを照射してから測距用反射光RLmを受光するまでの時間(TOF:Time of Flight)を算出することにより、対象物OBまでの距離を測定する。以降の説明では、距離測定部23により実行される、対象物OBまでの距離の測定を「測距処理」と呼ぶ。本実施形態では、測距処理は、照射光ILが走査角範囲NRを一方向へ往走査される際に実行される。
The
異常検出部25は、発光部40(光源LD1、LD2、LD3およびLD4)の異常を検出する。異常検出部25は、測距処理が実行されていないタイミングにおいて、光源LD1、LD2、LD3およびLD4をそれぞれ異なるタイミングで発光させて、光源LD1、LD2、LD3およびLD4ごとに異常を検出する。異常の検出には、クラッタ反射光RLcが用いられる。クラッタ反射光RLcは、発光部40から至近距離で反射された光であるため、環境光や測距用反射光RLmよりも強度が著しく高い。このため、受光部60がクラッタ反射光RLcを受光したときの信号値を用いることで、LD1、LD2、LD3およびLD4の異常を精度よく検出できる。例えば、各光源LD1、LD2、LD3およびLD4の光量が正常時に比べて低下している状態や、各光源LD1、LD2、LD3およびLD4が発光しない状態等の異常が検出される。以降の説明では、異常検出部25により実行される、発光部40の異常の検出を「異常検出処理」と呼ぶ。本実施形態では、異常検出処理は、照射光ILが走査角範囲NRを一方向へ復走査される際、すなわち、測距処理において一方向へ走査された走査角度が測距処理を実行する前の走査角度まで戻される間に実行される。
The abnormality detection unit 25 detects an abnormality in the light emitting unit 40 (light sources LD1, LD2, LD3 and LD4). The abnormality detection unit 25 causes the light sources LD1, LD2, LD3 and LD4 to emit light at different timings at the timing when the distance measuring process is not executed, and detects an abnormality for each of the light sources LD1, LD2, LD3 and LD4. Clutter reflected light RLc is used for detecting an abnormality. Since the clutter reflected light RLc is light reflected from the
入出力インタフェース11には、受光部60、発光部40および電動機52がそれぞれ制御信号線を介して接続されている。発光部40に対しては発光制御信号が送信され、受光部60からは入射光強度信号が受信され、電動機52に対しては回転角度指示信号が送信される。
The
図2に示す制御処理は、車両の制御システムの始動時から停止時まで、または、車両のスタートスイッチがオンされてからスタートスイッチがオフされるまで、所定の時間間隔、例えば、数100msにて繰り返して実行される。ステップS10において、距離測定部23は、測距処理を実行する。具体的には、距離測定部23は、発光部40に照射光ILを射出させるとともに、走査部50に照射光ILを走査方向の一方側へ走査させる。距離測定部23は、反射光RLmの受光信号を用いてTOFを算出し、対象物OBまでの距離を測定する。
The control process shown in FIG. 2 is performed at a predetermined time interval, for example, several hundred ms, from the start to the stop of the vehicle control system, or from the turn on of the start switch of the vehicle to the turn off of the start switch. It is executed repeatedly. In step S10, the
ステップS20において、異常検出部25は、異常検出処理を実行する。本実施形態の異常検出処理では、4つの光源LD1、LD2、LD3およびLD4のうち、いずれか一つの光源を異常の検出の対象として、かかる光源の異常の有無を検出する。具体的には、まず、異常検出部25は、異常の検出の対象の光源LD1、LD2、LD3およびLD4のみに照射光ILを射出させ、走査部50に照射光ILを走査方向の他方側(測距処理において照射光ILが走査された方向とは反対方向)へ走査させる。次に、異常検出部25は、クラッタ反射光RLcの入射光強度信号を取得して、入射光強度信号の信号値と所定の基準値とを比較することにより、照射光ILを射出した光源の異常の有無を検出する。例えば、クラッタ反射光RLcの入射光強度信号の信号値が所定の基準値よりも小さい場合、光源の光量が低下している異常が発生していると検出される。また、例えば、クラッタ反射光RLcの入射光強度信号に示される値が0(ゼロ)である場合には、光源が発光しない異常状態であると検出される。なお、図3を用いて後述するように、4つの光源LD1、LD2、LD3およびLD4の異常の有無を全て検出するためには、異常の検出の対象を順次変更し、異常検出処理を4回実行する必要がある。
In step S20, the abnormality detection unit 25 executes the abnormality detection process. In the abnormality detection process of the present embodiment, any one of the four light sources LD1, LD2, LD3 and LD4 is targeted for abnormality detection, and the presence or absence of the abnormality of the light source is detected. Specifically, first, the abnormality detection unit 25 emits the irradiation light IL only to the light sources LD1, LD2, LD3 and LD4 to be detected for the abnormality, and the irradiation light IL is emitted to the
図3に示すタイミングチャートにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は照射光ILの走査角度を示している。時間t0において制御処理が開始されると、上述のステップS10が実行されて、時間t0からから時間t1までの期間Tsにおいて測距処理が実行される。期間Tsの間、光源LD1はデューティ制御によって短パルスにて間欠発光する。オンデューティ比は、例えば、1%以下である。このとき、射出された照射光ILは、−M[deg]からM[deg]までの走査角範囲で走査される。本実施形態において、期間Tsは、例えば、100ミリ秒である。 In the timing chart shown in FIG. 3, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the scanning angle of the irradiation light IL. When the control process is started at the time t0, the above-mentioned step S10 is executed, and the distance measurement process is executed in the period Ts from the time t0 to the time t1. During the period Ts, the light source LD1 emits intermittent light with a short pulse by duty control. The on-duty ratio is, for example, 1% or less. At this time, the emitted irradiation light IL is scanned in the scanning angle range from −M [deg] to M [deg]. In this embodiment, the period Ts is, for example, 100 milliseconds.
時間t1において測距処理が終了すると上述のステップS20が実行されて、時間t1から時間t2までの期間Tiにおいて光源LD1の異常検出処理が実行される。期間Tiの間、光源LD1はデューティ制御によって短パルスにて間欠発光する。異常検出処理が実行される際のオンデューティ比は、測距処理が実行される際のオンデューティ比よりも小さくて良い。レーザダイオードである光源LDは、発光時間寿命を有しており、異常検出処理に要する光量を発光させるオンデューティ比にて駆動されることによって、光源LDの発光時間寿命を有効利用することができる。このとき、異常検出の対象である光源LD1から照射光ILが射出され、他の光源LD2、LD3およびLD4からは照射光ILは射出されない。射出された照射光ILは、走査方向の他方側へ走査され、具体的には、M[deg]から−M[deg]までの走査角範囲で走査される。したがって、測距処理における走査角度と、光源LD1の異常検出処理における走査角度とは、同じである。本実施形態において、期間Tiは、例えば、20ミリ秒である。なお、期間Tiは、0ミリ秒に限られず、例えば、5ミリ秒から30ミリ秒までの任意の時間とすることができる。期間Tiは、上述の期間Tsに比べてより短い時間であることが好ましい。 When the distance measuring process is completed at the time t1, the above-mentioned step S20 is executed, and the abnormality detection process of the light source LD1 is executed in the period Ti from the time t1 to the time t2. During the period Ti, the light source LD1 emits intermittent light with a short pulse by duty control. The on-duty ratio when the abnormality detection process is executed may be smaller than the on-duty ratio when the distance measurement process is executed. The light source LD, which is a laser diode, has a light emission time life, and can effectively utilize the light emission time life of the light source LD by being driven by an on-duty ratio that causes the amount of light required for abnormality detection processing to emit light. .. At this time, the irradiation light IL is emitted from the light source LD1 which is the target of abnormality detection, and the irradiation light IL is not emitted from the other light sources LD2, LD3 and LD4. The emitted irradiation light IL is scanned to the other side in the scanning direction, and specifically, is scanned in a scanning angle range from M [deg] to −M [deg]. Therefore, the scanning angle in the distance measuring process and the scanning angle in the abnormality detection process of the light source LD1 are the same. In this embodiment, the period Ti is, for example, 20 milliseconds. The period Ti is not limited to 0 milliseconds, and can be any time from, for example, 5 milliseconds to 30 milliseconds. The period Ti is preferably a shorter time than the above-mentioned period Ts.
時間t2において光源LD1の異常検出処理が終了すると、時間t2から時間t3までの期間Tsにおいて測距処理が実行される。その後、時間t3から時間t4までの期間Tiにおいて、光源LD2の異常検出処理が実行される。光源LD1の異常検出処理と同様に、異常検出の対象である光源LD2のみから照射光ILが射出され、射出された照射光ILは、M[deg]から−M[deg]の走査角範囲で走査される。 When the abnormality detection process of the light source LD1 is completed at the time t2, the distance measurement process is executed in the period Ts from the time t2 to the time t3. After that, in the period Ti from the time t3 to the time t4, the abnormality detection process of the light source LD2 is executed. Similar to the abnormality detection process of the light source LD1, the irradiation light IL is emitted only from the light source LD2 which is the target of abnormality detection, and the emitted irradiation light IL is in the scanning angle range of M [deg] to −M [deg]. It is scanned.
時間t4から時間t5までの期間Tsにおいて測距処理が実行された後、時間t5から時間t6までの期間Tiにおいて、光源LD3の異常検出処理が実行される。異常検出の対象である光源LD3のみから照射光ILが射出され、射出された照射光ILは、M[deg]から−M[deg]の走査角範囲で走査される。 After the distance measuring process is executed in the period Ts from the time t4 to the time t5, the abnormality detection process of the light source LD3 is executed in the period Ti from the time t5 to the time t6. The irradiation light IL is emitted only from the light source LD3, which is the target of abnormality detection, and the emitted irradiation light IL is scanned in a scanning angle range of M [deg] to −M [deg].
時間t6から時間t7までの期間Tsにおいて測距処理が実行された後、時間t7から時間t8までの期間Tiにおいて、光源LD4の異常検出処理が実行される。異常検出の対象である光源LD4のみから照射光ILが射出され、射出された照射光ILは、M[deg]から−M[deg]の走査角範囲で走査される。その後、車両の制御システム、あるいは、車両のスタートスイッチがオフにされるまでは、測距処理と、各光源LD1、LD2、LD3およびLD4の異常検出処理とが順次繰り返される。 After the distance measuring process is executed in the period Ts from the time t6 to the time t7, the abnormality detection process of the light source LD4 is executed in the period Ti from the time t7 to the time t8. The irradiation light IL is emitted only from the light source LD4, which is the target of abnormality detection, and the emitted irradiation light IL is scanned in a scanning angle range of M [deg] to −M [deg]. After that, until the vehicle control system or the vehicle start switch is turned off, the distance measuring process and the abnormality detection process of the light sources LD1, LD2, LD3 and LD4 are sequentially repeated.
以上の構成を有する本実施形態の光測距装置100によれば、測距処理が実行されていない期間Tiに射出された照射光ILが筐体80内で反射されたクラッタ反射光RLcを用いて発光部40の異常を検出する異常検出処理を実行するので、発光部40の異常を検出するための導光部を備えることなく、発光部40の異常を検出できる。このため、光測距装置100の部品点数の増加を抑制して、光測距装置100が大型化することを抑制できる。
According to the optical
測距処理において射出された照射光ILと、異常検出処理において射出された照射光ILとは、いずれも同じ走査角範囲NRで走査されるので、測距処理と異常検出処理とで発光部40および走査部50の処理を切り替える必要がない。このため、発光部40および走査部50の制御が複雑化することを抑制できる。光源LD1、LD2、LD3およびLD4ごとに異なるタイミングで異常検出処理が実行されるので、光源LD1、LD2、LD3およびLD4を同じタイミングで発光させて各光源LD1、LD2、LD3およびLD4の異常を検出する構成に比べて、各光源LD1、LD2、LD3およびLD4の異常を精度よく検出できる。すなわち、測距処理中、光源LD1〜LD4は、数μ秒間隔で発光するように制御されるため、異常が発生している光源LDを特定し難い。これに対して、上記のように異常検出処理時、光源LD1〜LD4は、各異常検出処理期間に単独で発光するように制御されるので、異常が発生している光源LDを特定し易い。
Since the irradiation light IL emitted in the distance measurement process and the irradiation light IL emitted in the abnormality detection process are both scanned in the same scanning angle range NR, the
B.第2実施形態:
第1実施形態における異常検出処理では、各光源LD1、LD2、LD3およびLD4から射出された照射光ILは、いずれも同じ走査角範囲(M[deg]から−M[deg])で走査されていた。これに対して、第2実施形態では、光源LD1、LD2、LD3およびLD4ごとに照射光ILの走査角範囲が異なる。本実施形態では、走査角度を用いて走査角範囲NRを複数の領域に区分し、区分された各領域に対してそれぞれ異なる光源LD1、LD2、LD3およびLD4から照射光ILを射出させる。
B. Second embodiment:
In the abnormality detection process in the first embodiment, the irradiation light IL emitted from each of the light sources LD1, LD2, LD3 and LD4 is scanned in the same scanning angle range (M [deg] to −M [deg]). rice field. On the other hand, in the second embodiment, the scanning angle range of the irradiation light IL is different for each of the light sources LD1, LD2, LD3 and LD4. In the present embodiment, the scanning angle range NR is divided into a plurality of regions using the scanning angle, and the irradiation light IL is emitted from different light sources LD1, LD2, LD3 and LD4 for each of the divided regions.
図4に示すように、走査角範囲NRは、走査角度に応じて4つの領域Ar1、Ar2、Ar3およびAr4に区分される。具体的には、第1領域Ar1は、走査角範囲NRにおいて走査角度がM[deg]からN[deg]までの範囲に対応する領域である。第2領域Ar2は、走査角範囲NRにおいて走査角度がN[deg]からゼロ[deg]までの範囲に対応する領域である。第3領域Ar3は、走査角範囲NRにおいて走査角度がゼロ[deg]から−N[deg]までの範囲に対応する領域である。第4領域Ar4は、走査角範囲NRにおいて走査角度が−N[deg]から−M[deg]までの範囲に対応する領域である。なお、走査角度MおよびNは、実験等により任意の角度を設定することができる。 As shown in FIG. 4, the scanning angle range NR is divided into four regions Ar1, Ar2, Ar3 and Ar4 according to the scanning angle. Specifically, the first region Ar1 is a region corresponding to a scanning angle range NR from M [deg] to N [deg]. The second region Ar2 is a region corresponding to a scan angle range from N [deg] to zero [deg] in the scan angle range NR. The third region Ar3 is a region corresponding to the range from zero [deg] to −N [deg] in the scanning angle range NR. The fourth region Ar4 is a region corresponding to a scanning angle range from −N [deg] to −M [deg] in the scanning angle range NR. The scanning angles M and N can be set arbitrarily by experiments or the like.
第1領域Ar1には、光源LD1から射出された照射光ILが走査される。第2領域Ar2には、光源LD2から射出された照射光ILが走査される。第3領域Ar3には、光源LD3から射出された照射光ILが走査される。第4領域Ar4には、光源LD4から射出された照射光ILが走査される。したがって、第2実施形態では、測距処理実行後の1回の復走査において、全ての光源LD1、LD2、LD3およびLD4の異常を検出できる。 The irradiation light IL emitted from the light source LD1 is scanned in the first region Ar1. The irradiation light IL emitted from the light source LD2 is scanned in the second region Ar2. The irradiation light IL emitted from the light source LD3 is scanned in the third region Ar3. The irradiation light IL emitted from the light source LD4 is scanned in the fourth region Ar4. Therefore, in the second embodiment, the abnormalities of all the light sources LD1, LD2, LD3 and LD4 can be detected in one rescan after the distance measurement process is executed.
図5に示す第2実施形態における制御処理のタイミングチャートにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は照射光ILの走査角度を示している。時間t0において制御処理が開始されると、時間t1までの期間Tsにおいて測距処理が実行される。このとき、照射光ILは、−M[deg]からM[deg]までの走査角範囲で走査される。 In the timing chart of the control process according to the second embodiment shown in FIG. 5, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the scanning angle of the irradiation light IL. When the control process is started at the time t0, the distance measurement process is executed in the period Ts up to the time t1. At this time, the irradiation light IL is scanned in the scanning angle range from −M [deg] to M [deg].
時間t1において測距処理が終了すると、時間t1から時間t5までの期間Tiにおいて各光源LD1、LD2、LD3およびLD4の異常検出処理が順次実行される。具体的には、時間t1から時間t2において光源LD1の異常検出処理が実行され、時間t2から時間t3において光源LD2の異常検出が実行され、時間t3から時間t4において光源LD3の異常検出が実行され、時間t4から時間t5において光源LD4の異常検出が実行される。光源LD1の異常検出処理では、異常検出の対象である光源LD1から第1領域Ar1に対して照射光ILが射出され、走査角度M[deg]に対応する位置から走査角度N[deg]に対応する位置に向かって照射光ILが走査される。第1実施形態と同様に、異常検出部25は、クラッタ反射光RLcの入射光強度信号を用いて、光源LD1の異常の有無を検出する。 When the distance measuring process is completed at the time t1, the abnormality detection processes of the light sources LD1, LD2, LD3 and LD4 are sequentially executed in the period Ti from the time t1 to the time t5. Specifically, the abnormality detection process of the light source LD1 is executed from time t1 to time t2, the abnormality detection of the light source LD2 is executed from time t2 to time t3, and the abnormality detection of the light source LD3 is executed from time t3 to time t4. , Abnormality detection of the light source LD4 is executed from time t4 to time t5. In the abnormality detection process of the light source LD1, the irradiation light IL is emitted from the light source LD1 which is the target of abnormality detection to the first region Ar1 and corresponds to the scanning angle N [deg] from the position corresponding to the scanning angle M [deg]. The irradiation light IL is scanned toward the position where the light source is located. Similar to the first embodiment, the abnormality detection unit 25 detects the presence or absence of an abnormality in the light source LD1 by using the incident light intensity signal of the clutter reflected light RLc.
光源LD2の異常検出処理では、異常検出の対象である光源LD2から第2領域Ar2対して照射光ILが射出され、走査角度N[deg]に対応する位置から走査角度ゼロ[deg]に対応する位置に向かって照射光ILが走査されて、光源LD2の異常の有無が検出される。光源LD3の異常検出処理では、異常検出の対象である光源LD3から第3領域Ar3に対して照射光ILが射出され、走査角度ゼロ[deg]に対応する位置から走査角度−N[deg]に対応する位置に向かって照射光ILが走査されて、光源LD3の異常の有無が検出される。光源LD4の異常検出処理では、異常検出の対象である光源LD4から第4領域Ar4に対して照射光ILが射出され、走査角度−N[deg]に対応する位置から走査角度−M[deg]に対応する位置に向かって照射光ILが走査されて、光源LD4の異常の有無が検出される。 In the abnormality detection process of the light source LD2, the irradiation light IL is emitted from the light source LD2, which is the target of abnormality detection, to the second region Ar2, and the scanning angle corresponds to zero [deg] from the position corresponding to the scanning angle N [deg]. The irradiation light IL is scanned toward the position, and the presence or absence of abnormality in the light source LD2 is detected. In the abnormality detection process of the light source LD3, the irradiation light IL is emitted from the light source LD3, which is the target of abnormality detection, to the third region Ar3, and the scanning angle is changed to −N [deg] from the position corresponding to the scanning angle of zero [deg]. The irradiation light IL is scanned toward the corresponding position, and the presence or absence of abnormality in the light source LD3 is detected. In the abnormality detection process of the light source LD4, the irradiation light IL is emitted from the light source LD4, which is the target of abnormality detection, to the fourth region Ar4, and the scanning angle −M [deg] is emitted from the position corresponding to the scanning angle −N [deg]. The irradiation light IL is scanned toward the position corresponding to the light source LD4, and the presence or absence of an abnormality in the light source LD4 is detected.
以上の構成を有する第2実施形態の光測距装置によれば、発光部40は、異常検出処理において、走査角度を用いて区分される4つの領域Ar1、Ar2、Ar3およびAr4ごとに異なる光源LD1、LD2、LD3およびLD4を用いて照射光ILを射出させるので、1回の復走査において各光源LD1、LD2、LD3およびLD4の異常を検出することができる。このため、各光源LD1、LD2、LD3およびLD4の異常の検出に要する時間を短縮できる。
According to the optical ranging device of the second embodiment having the above configuration, the
C.他の実施形態:
(1)上記各実施形態では、光測距装置100は、非測距期間Tiに射出された照射光ILが筐体80内で反射されたクラッタ反射光RLcを用いて発光部40の異常検出処理を実行しているが、光測距装置100から常に一定の距離に存在する車両のボディ、例えば、屋根、ボンネットからの反射光を用いて異常検出処理が実行されても良い。
C. Other embodiments:
(1) In each of the above embodiments, the optical
(2)上記各実施形態では、異常検出処理に際して、異常検出部25は、受光部60から出力される検出信号、すなわち入射強度信号をそのまま用いている。しかしながら、異常検出処理時には、発光部40の発光に応じて筐体80外部から入射する反射光や、太陽光や街路灯等の人工光に応じて筐体80外部から入射する反射光、といった環境光も受光部60に入射する。そこで、異常検出部25は、異常検出処理の精度を向上させるために、クラッタ反射光RLcのSNを増大させる処理、すなわち、検出信号におけるクラッタ反射光RLcに対応する入射強度信号のSNを増大させる処理を実行しても良い。既述の通り、発光部40に近接する筐体80内からの反射光であるクラッタ反射光RLcは、環境光よりも極めて短いTOFや、また、強い入射強度を有している。そこで、例えば、
(a)異常検出部25は、受光部60からの検出信号に対して時間フィルタを適用して、クラッタ反射光RLcのTOFに対応する時間範囲の検出信号を抽出する時間フィルタ処理を実行し、クラッタ反射光RLcの入射強度信号のSNの増大を実現しても良い。この場合、クラッタ反射光RLcと比較してTOFの長い環境光に起因する入射強度信号が除外され、クラッタ反射光RLcの入射強度信号のSNが増大される。なお、時間フィルタの処理は、異常検出部25において実行されても良く、あるいは、異常検出部25からの制御信号に従い、受光部60において実行されても良い。
(b)異常検出部25は、受光部60における受光感度を低下、すなわち、信号増幅量を低減させることによって、クラッタ反射光RLcの入射強度信号のSNを増大させても良い。クラッタ反射光RLcの入射強度信号は環境光の入射強度信号よりも十分に強いので、受光感度を低下させることによって、環境光に起因する入射強度信号は受光されなくなり、結果として、クラッタ反射光RLcの入射強度信号のSNが増大される。
(c)異常検出部25は、発光部40における発光強度を低下させて、検出距離を短くしてクラッタ反射光RLcの入射強度信号のSNが増大させても良い。筐体80は、外部の物体よりも発光部40に対して近接しているので、発光強度を低下させることによって筐体80からのクラッタ反射光RLcは受光部60に入射する一方で、発光部40から遠方に位置する外部の物体に対しては発光が到達しない、あるいは、外部の物体からの反射光である環境光は受光部60に入射し難くなり、クラッタ反射光RLcの入射強度信号のSNが増大される。
(2) In each of the above embodiments, in the abnormality detection process, the abnormality detection unit 25 uses the detection signal output from the
(A) The abnormality detection unit 25 applies a time filter to the detection signal from the
(B) The abnormality detecting unit 25 may increase the SN of the incident intensity signal of the clutter reflected light RLc by lowering the light receiving sensitivity in the
(C) The abnormality detection unit 25 may reduce the light emission intensity in the
(3)上記各実施形態では、機械的な走査を実行する走査部50を有する光測距装置100を用いて説明したが、機械的な走査部50に代えて、機械的な可動部を備えない、非機械的な走査部を備える光測距装置が用いられても良い。非機械的な走査部としては、例えば、液晶スキャナや光フェーズドアレイ(OPA:Optical Phased Array)といった、可動部を有さず、電子的に走査角範囲を繰り返し走査する走査部が用いられ得る。これら非機械的な走査部が用いられる場合であっても、非測距期間は存在するため、非測距期間において上述の異常検出処理が実行され得る。
(3) In each of the above embodiments, the optical ranging
(4)上記各実施形態では、発光部40は、複数の光源として、4つの光源LD1、LD2、LD3およびLD4を備える例を用いて説明したが、光源は、1つであっても良く、2つ、3つまたは5つ以上の光源を備える発光部40であってもよい。
(4) In each of the above embodiments, the
(5)本開示に記載の制御部等の各部及びその手法は、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、本開示に記載の制御部等の各部及びその手法は、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、本開示に記載の制御部及びその手法は、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合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。 (5) Each part such as the control part described in the present disclosure and a method thereof are provided by configuring a processor and a memory programmed to execute one or more functions embodied by a computer program. It may be realized by a dedicated computer. Alternatively, each part such as the control unit and the method thereof described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and method thereof described in the present disclosure may be a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor composed of one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers configured. Further, the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be realized by various configurations within a range not deviating from the gist thereof. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each embodiment described in the column of the outline of the invention are for solving a part or all of the above-mentioned problems, or one of the above-mentioned effects. It is possible to replace or combine as appropriate to achieve the part or all. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be appropriately deleted.
23…距離測定部、25…異常検出部、40…発光部、60…受光部、80…筐体、IL…照射光、RL,RLc…反射光、OB…対象物 23 ... distance measurement unit, 25 ... abnormality detection unit, 40 ... light emitting unit, 60 ... light receiving unit, 80 ... housing, IL ... irradiation light, RL, RLc ... reflected light, OB ... object
Claims (7)
照射光(IL)を射出する発光部(40)と、
射出された前記照射光の反射光(RL、RLm、RLc)を含む入射光の強度に応じた信号を出力する受光部(60)と、
前記発光部および前記受光部を収容する筐体(80)と、
前記入射光の強度に応じて対象物(OB)までの距離を測定する測距処理を実行する距離測定部(23)と、
前記測距処理が実行されていない期間に射出された前記照射光の反射光(RL)を用いて前記発光部の異常を検出する異常検出処理を実行する異常検出部(25)と、
を備える、光測距装置。 It is an optical ranging device (100).
A light emitting unit (40) that emits irradiation light (IL),
A light receiving unit (60) that outputs a signal according to the intensity of the incident light including the reflected light (RL, RLm, RLc) of the emitted irradiation light, and
A housing (80) accommodating the light emitting portion and the light receiving portion,
A distance measuring unit (23) that executes a distance measuring process for measuring the distance to an object (OB) according to the intensity of the incident light, and a distance measuring unit (23).
An abnormality detection unit (25) that executes an abnormality detection process for detecting an abnormality in the light emitting unit using the reflected light (RL) of the irradiation light emitted during the period when the distance measurement process is not executed.
An optical ranging device.
前記異常検出部は、前記筐体内で反射された前記照射光の反射光(RLc)を用いて前記発光部の異常を検出する、光測距装置。 The optical ranging device according to claim 1.
The abnormality detecting unit is an optical ranging device that detects an abnormality in the light emitting unit by using the reflected light (RLc) of the irradiation light reflected in the housing.
前記異常検出部は、前記筐体内で反射された前記反射光(RLc)のSNを増大させて前記発光部の異常を検出する、光測距装置。 The optical ranging device according to claim 2.
The abnormality detecting unit is an optical ranging device that detects an abnormality in the light emitting unit by increasing the SN of the reflected light (RLc) reflected in the housing.
射出された前記照射光を予め定められた走査角範囲(NR)で機械的に往復走査させる走査部(50)を、さらに備え、
前記測距処理において射出された照射光と、前記異常検出処理において射出された照射光とは、いずれも同じ走査角範囲で走査される、
光測距装置。 The optical ranging device according to any one of claims 1 to 3.
Further, a scanning unit (50) for mechanically reciprocating the emitted irradiation light within a predetermined scanning angle range (NR) is provided.
The irradiation light emitted in the distance measuring process and the irradiation light emitted in the abnormality detection process are both scanned in the same scanning angle range.
Optical ranging device.
射出された前記照射光を予め定められた走査角範囲(NR)で電子的に繰り返し走査させる走査部(50)を、さらに備え、
前記測距処理において射出された照射光と、前記異常検出処理において射出された照射光とは、いずれも同じ走査角範囲で走査される、
光測距装置。 The optical ranging device according to any one of claims 1 to 3.
Further, a scanning unit (50) for repeatedly scanning the emitted emitted light electronically within a predetermined scanning angle range (NR) is provided.
The irradiation light emitted in the distance measuring process and the irradiation light emitted in the abnormality detection process are both scanned in the same scanning angle range.
Optical ranging device.
前記発光部は、複数の光源を備え、
前記異常検出部は、前記光源ごとに異なるタイミングで前記異常検出処理を実行する、
光測距装置。 The optical ranging device according to any one of claims 1 to 4.
The light emitting unit includes a plurality of light sources and has a plurality of light sources.
The abnormality detection unit executes the abnormality detection process at different timings for each light source.
Optical ranging device.
射出された前記照射光を予め定められた走査角範囲で往復走査させる走査部と、
前記走査部の走査角度を制御する制御部(21)と、
をさらに備え、
前記発光部は、前記異常検出処理において、前記走査角度を用いて区分される複数の領域ごとに異なる前記光源を用いて前記照射光を射出させる、
光測距装置。 The optical ranging device according to claim 6.
A scanning unit that reciprocates the emitted irradiation light within a predetermined scanning angle range, and a scanning unit.
A control unit (21) that controls the scanning angle of the scanning unit,
Further prepare
In the abnormality detection process, the light emitting unit emits the irradiation light using the light source different for each of a plurality of regions classified by the scanning angle.
Optical ranging device.
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06214027A (en) * | 1992-12-08 | 1994-08-05 | Erwin Sick Gmbh Opt Elektron | Detector of range of laser |
JPH1031064A (en) * | 1996-07-16 | 1998-02-03 | Omron Corp | Scan type laser radar device |
JP2002286844A (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-03 | Denso Corp | Distance measuring equipment |
JP2006258484A (en) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Mitsubishi Electric Corp | Laser radar system |
JP2010151958A (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Toyota Central R&D Labs Inc | Optical scanning apparatus and laser radar device |
JP2019020149A (en) * | 2017-07-12 | 2019-02-07 | オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 | Target detection apparatus |
JP2020026969A (en) * | 2018-08-09 | 2020-02-20 | 株式会社デンソー | Optical ranging device |
-
2021
- 2021-04-09 JP JP2021066173A patent/JP7302622B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06214027A (en) * | 1992-12-08 | 1994-08-05 | Erwin Sick Gmbh Opt Elektron | Detector of range of laser |
JPH1031064A (en) * | 1996-07-16 | 1998-02-03 | Omron Corp | Scan type laser radar device |
JP2002286844A (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-03 | Denso Corp | Distance measuring equipment |
JP2006258484A (en) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Mitsubishi Electric Corp | Laser radar system |
JP2010151958A (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Toyota Central R&D Labs Inc | Optical scanning apparatus and laser radar device |
JP2019020149A (en) * | 2017-07-12 | 2019-02-07 | オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 | Target detection apparatus |
JP2020026969A (en) * | 2018-08-09 | 2020-02-20 | 株式会社デンソー | Optical ranging device |
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