JP6424581B2 - 光飛行型測距装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明を、例えば車両に搭載可能な車載用の光飛行型測距装置に適用した第1の実施形態について図1から図12を参照して説明する。第1の実施形態はシングルエンド出力の構成である。光飛行型測距装置1は、信号源2と、駆動回路3(駆動手段)と、発光素子4と、制御回路5(制御手段)と、受光素子6と、測距値取得回路7(測距値取得手段)とを有する。測距値取得回路7は、バッファ8と、AD変換回路9と、デジタル信号処理回路10とを有する。
演算式(1)は上記4つのサンプリングに基づく位相差の演算式であるが、一般のN位相についても位相差θを以下の演算式(2)により計算することが可能である。
次に、本発明の第2の実施形態について、図13から図20を参照して説明する。尚、前述した第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、シングルエンド出力の構成であるが、第2の実施形態は、差動出力の構成である。光飛行型測距装置21は、信号源22と、駆動回路23(駆動手段)と、発光素子24と、制御回路25(制御手段)と、受光素子26と、CM(コモンモード)成分除去回路27と、測距値取得回路28(測距値取得手段)とを有する。測距値取得回路28は、バッファ29a,29bと、差分検出回路30と、AD変換回路31と、デジタル信号処理回路32とを有する。
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。
車載以外の用途に適用しても良い。
本実施形態では、2つの画素グループや3つの画素グループに区分する構成を例示したが、露光期間が互いに異なる4つ以上の画素グループに区分する構成でも良い。又、4つ以上の画素グループに区分する場合でも、それぞれの画素グループを時間で切り替えても良い。
2つの画素グループに区分する場合の長時間露光と短時間露光のそれぞれの位相数の組み合わせや3つの画素グループに区分する場合の長時間露光と中時間露光と短時間露光のそれぞれの位相数の組み合わせはどのようであっても良い。又、4つ以上の画素グループに区分する場合でも同様にそれぞれの位相数の組み合わせはどのようであっても良い。
Claims (13)
- 繰り返し周期を持つパターンで変調された変調光を空間に発光する発光素子(4,24)と、
前記発光素子を駆動する駆動手段(3,23)と、
それぞれが面内の画素を構成し、変調光が対象物で反射した反射光を含む入射光を受光する複数の受光素子(6,26)と、
前記複数の受光素子における電荷の蓄積と前記複数の受光素子からの電荷の読み出しを制御する制御手段(5,25)と、
前記複数の受光素子から前記制御手段により読み出された電荷を用いて自装置から対象物までの距離を計算して測距値を取得する測距値取得手段(7,28)と、を備え、
前記制御手段は、面内の複数の画素を幾つかの画素グループに区分し、一の画素グループに属する受光素子が1回の長時間露光を行うことで前記測距値取得手段により測距値が1回取得される期間内に、他の画素グループに属する受光素子が複数位相で電荷の蓄積と読み出しを行うことによる複数回の短時間露光を行うことで前記測距値取得手段により測距値が複数回取得されるように複数の受光素子の駆動を制御することを特徴とする光飛行型測距装置(1,21)。 - 請求項1に記載した光飛行型測距装置において、
前記制御手段は、一の画素グループに属する受光素子がn(nは2以上の自然数)位相を基本とするn回の電荷の蓄積とn回の電荷の読み出しを繰り返す1回の長時間露光を行う期間内に、他の画素グループに属する受光素子がn位相を基本とするn回の電荷の蓄積とn回の電荷の読み出しを繰り返す1回の短時間露光を複数回行うように、前記複数の受光素子の駆動を制御することを特徴とする光飛行型測距装置。 - 請求項2に記載した光飛行型測距装置において、
前記制御手段は、前記複数の受光素子の駆動を、デューティーが50%の矩形波形を2π/nずつずらした駆動波形を用いて制御することを特徴とする光飛行型測距装置。 - 請求項1に記載した光飛行型測距装置において、
前記制御手段は、一の画素グループに属する受光素子がn(nは2以上の自然数)位相を基本とするn回の電荷の蓄積とn回の電荷の読み出しを繰り返す1回の長時間露光を行う期間内に、他の画素グループに属する受光素子がm(mは2以上の自然数であり、nとは異なる値)位相を基本とするm回の電荷の蓄積とm回の電荷の読み出しを繰り返す1回の短時間露光を複数回行うように、前記複数の受光素子の駆動を制御することを特徴とする光飛行型測距装置。 - 請求項4に記載した光飛行型測距装置において、
前記制御手段は、一の画素グループに属する受光素子の駆動を、デューティーが50%の矩形波形を2π/nずつずらした駆動波形を用いて制御し、他の画素グループに属する受光素子の駆動を、デューティーが50%の矩形波形を2π/mずつずらした駆動波形を用いて制御することを特徴とする光飛行型測距装置。 - 請求項1から5の何れか一項に記載した光飛行型測距装置において、
前記測距値取得手段(7)は、前記複数の受光素子(6)からシングルエンドで出力された値を用いて自装置から対象物までの距離を計算して測距値を取得することを特徴とする光飛行型測距装置(1)。 - 請求項1から5の何れか一項に記載した光飛行型測距装置において、
前記測距値取得手段(28)は、前記複数の受光素子(26)から差動で出力された値を用いて自装置から対象物までの距離を計算して測距値を取得することを特徴とする光飛行型測距装置(21)。 - 請求項7に記載した光飛行型測距装置において、
前記制御手段は、長時間露光を行う画素グループに属する受光素子が所定の高次高調波に感度を有するように、長時間露光を行う画素グループに属する受光素子の駆動を制御し、
前記測距値取得手段は、長時間露光を行う画素グループに属する受光素子については、基本波の成分と高次高調波の成分とを線形結合して測距値を取得することを特徴とする光飛行型測距装置。 - 請求項1から8の何れか一項に記載した光飛行型測距装置において、
前記制御手段は、他の画素グループを1つとし、一の画素グループに属する受光素子と他の画素グループに属する受光素子とがそれぞれ1行間隔の行単位で配置されるように区分することを特徴とする光飛行型測距装置。 - 請求項1から8の何れか一項に記載した光飛行型測距装置において、
前記制御手段は、他の画素グループを1つとし、一の画素グループに属する受光素子と他の画素グループに属する受光素子とがそれぞれ市松模様で配置されるように区分することを特徴とする光飛行型測距装置。 - 請求項1から8の何れか一項に記載した光飛行型測距装置において、
前記制御手段は、他の画素グループを第1の他の画素グループと第2の他の画素グループとを含む2つとし、何れか1つの画素グループに属する受光素子が市松模様で配置され、残りの2つの画素グループにそれぞれ属する受光素子が市松模様の残りに1行間隔の行単位で配置されるように区分することを特徴とする光飛行型測距装置。 - 請求項1から8の何れか一項に記載した光飛行型測距装置において、
前記制御手段は、他の画素グループを第1の他の画素グループと第2の他の画素グループとを含む2つとし、全ての画素グループが全ての行に配置されるように区分することを特徴とする光飛行型測距装置。 - 請求項1から12の何れか一項に記載した光飛行型測距装置において、
前記制御手段は、所定の受光素子が一の画素グループに属する期間と他の画素グループに属する期間とを切り替えることを特徴とする光飛行型測距装置。
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