KR20140079733A

KR20140079733A - 거리 측정 장치, 거리 측정 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체

Info

Publication number: KR20140079733A
Application number: KR1020130157288A
Authority: KR
Inventors: 고이치 이이다; 고이치 데즈카
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2014-06-27
Also published as: EP2746809A1; JP6135120B2; JP2014119414A; US20140168630A1; EP2746809B1; US9207074B2; KR101521356B1

Abstract

거리 측정 방법은, 광 빔의 주사에 의해 대상물까지의 거리를 거리 측정 장치의 거리 계측 회로에 의해 측정하는 단계와, 대상물까지의 거리가 임계값 이상인 경우에, 프로세서를 이용하여, 연속하는 정해진 횟수의 주사에 있어서의 샘플링 위치가 중복되지 않도록 광 빔의 출사 각도를 제어하는 제1 모드를 지정하는 단계와, 대상물까지의 거리가 상기 임계값 미만인 경우에, 프로세서를 이용하여, 각 주사에 있어서의 샘플링 위치가 중복되도록 상기 광 빔의 출사 각도를 제어하는 제2 모드를 지정하는 단계를 포함한다.

Description

거리 측정 장치, 거리 측정 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체{DISTANCE MEASUREMENT APPARATUS, DISTANCE MEASUREMENT METHOD, AND COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM}

본 발명은 거리 측정 장치, 거리 측정 방법 및 거리 측정 프로그램에 관한 것이다.

거리 측정 장치의 일례인 레이저 측정 장치(예컨대, 레이저 레이더)는, 측정자로부터 대상물까지의 거리의 계측에 한정되지 않고, 예컨대 차량으로부터의 장해물 검지, 철도의 홈에서의 차량과 개폐 도어 사이의 사람 검지, 감시 시스템 등으로 이용되고 있다.

레이저 측정 장치에는, 1차원적인 주사를 행하는 방식과, 2차원적인 주사를 행하는 방식이 있다. 1차원적인 주사 방식에서는, 일정 시간 간격으로 레이저 빔을 출사하면서 레이저 빔의 출사 방향을 1평면 상에서 가변시킴으로써, 1평면 상에서 일정 각도 간격의 주사를 수행할 수 있다. 2차원적인 주사 방식은, 예컨대 1차원적인 주사를 순차 복수의 평면상에서 수행함으로써 실현될 수 있다. 1차원적인 주사를 행하는 방식 및 2차원적인 주사를 행하는 방식 중 어느 하나를 이용하여, 출사된 레이저 빔이 대상물에서 반사되어 되돌아오기까지 걸리는 왕복 시간인 TOF(time of flight)를 계측하고, 이 TOF에 광속을 곱셈하고, 그 결과를 2로 나눔으로써, 대상물까지의 거리를 산출할 수 있다.

차량에서 레이저 측정 장치를 이용하여 주변 환경을 감시하는 경우, 예컨대 차량이 도로상을 전방으로 주행하는 경우는, 차량 전방의 장해물 등을 쉽게 검출하기 위하여, 레이저 빔의 출사 각도를 제어하는 각도 간격을 비교적 좁게 하고, 주사 각도 분해능을 높게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 예컨대 차량이 후방으로 주행하는 주차 조종 중에는, 차량은 비교적 느린 속도로 후진하기 때문에, 차량이 차량 후방의 장해물 등과 접촉하지 않도록, 측정 장치의 정밀도를 높게 설정하는 것이 바람직하다. 다시 말해서, 차량이 전방으로 주행 중에 요구되는 측정 거리의 정밀도는, 측정되는 대상물까지의 거리가 비교적 길고 시간적인 여유가 있기 때문에, 측정되는 대상물까지의 거리가 비교적 짧은 차량의 주차 조종 중 등에 요구되는 측정 거리의 정밀도보다 낮을 수도 있다. 그러나, 측정 거리의 정밀도를 더 높게 하기 위해서, 예컨대 단순히 레이저 빔의 출사 각도를 제어하는 각도 간격을 넓힌 것으로는, 높은 주사 각도 분해능이 얻어지지 않는다.

측정 거리의 정밀도를 저하시키는 요인의 하나로서 회로 노이즈가 있다. 따라서, 이 노이즈를 감소시키기 위해서, 측정 거리를 산출하는 회로에 어떤 노이즈 대책을 이용하는 방법이 고려될 수 있다. 그러나, 이 방법에서는 복잡한 회로 등이 필요해져, 거리 측정 장치의 비용이 증대한다. 대안적으로, TOF의 샘플링을 반복하여 평균화함으로써 측정 거리의 정밀도를 향상시키는 방법이 고려될 수 있다. 그러나, 평균화되는 샘플수분만큼 거리 데이터의 갱신이 지연되기 때문에, 측정 거리를 산출하는데 비교적 더 시간이 소요된다. 거리 데이터의 갱신에 요하는 시간을 단축하기 위해서는, 레이저 빔을 출사하는 시간 간격을 단축시킬 뿐만 아니라, 레이저 빔의 출사 각도를 제어하는 각도 간격을 매우 좁게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 출사되는 레이저 빔의 시간 간격(즉, 발광 간격)이 매우 짧은 레이저 및 그 구동 회로는 고가이다. 따라서, 레이저 빔의 출사 각도를 제어하는 각도 간격을 매우 좁게 하기 위해서는 비싸고 복잡한 회로 등이 필요해져, 거리 측정 장치의 비용이 증대한다.

전술한 바와 같이, 종래의 거리 측정 장치에서는, 측정 거리의 정밀도와 주사 각도 분해능이 트레이드 오프의 관계에 있기 때문에, 주사 각도 분해능을 희생시키지 않고 측정 거리의 정밀도를 향상시키는 것은 어렵고, 또한 측정 거리의 정밀도를 희생시키지 않고 주사 각도 분해능을 향상시키는 것은 어렵다. 선행 기술 문헌으로서는, 예컨대 일본 특허 공개 제2007-278940호 공보, 일본 특허 공개 평성3-176685호 공보, 일본 특허 공개 제2011-2368호 공보, 일본 특허 공개 평성11-202051호 공보를 참조한다.

종래의 거리 측정 장치에서는, 비교적 간단한 회로로 측정 거리의 정밀도와 주사 각도 분해능을 향상시키는 것은 어렵다.

따라서, 본 발명은 비교적 간단한 회로로 측정 거리의 정밀도와 주사 각도 분해능을 향상시킬 수 있는 거리 측정 장치, 거리 측정 방법 및 그 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 거리 측정 방법이 제공되며, 이 거리 측정 방법은, 광 빔의 주사에 의해 대상물까지의 거리를 거리 측정 장치의 거리 계측 회로에 의해 측정하는 단계와, 상기 대상물까지의 거리가 임계값 이상인 경우에, 프로세서를 이용하여, 연속하는 정해진 횟수의 주사에 있어서의 샘플링 위치가 중복되지 않도록, 상기 광 빔의 출사 각도를 제어하는 제1 모드를 지정하는 단계와, 상기 대상물까지의 거리가 상기 임계값 미만인 경우에, 상기 프로세서를 이용하여, 각 주사에 있어서의 샘플링 위치가 중복되도록, 상기 광 빔의 출사 각도를 제어하는 제2 모드를 지정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 목적 및 이점은 청구범위에서 특별히 언급된 요소 및 조합에 의해 실현 및 달성될 수 있다. 전술한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명은, 청구범위에 제시된 바와 같이, 예시적이고 설명적이며, 본 발명으로 한정되지 않는다.

개시된 거리 측정 장치, 거리 측정 방법 및 그 프로그램에 따르면, 비교적 간단한 회로로 측정 거리의 정밀도와 주사 각도 분해능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 제1 실시예에 따른 거리 측정 장치의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 제1 실시예의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 주사 각도 분해능을 우선하는 경우의 샘플링을 설명하는 도면이다.
도 4는 측정 거리의 정밀도를 우선하는 경우의 샘플링을 설명하는 도면이다.
도 5는 제2 실시예에 따른 복수의 대상물의 거리를 측정한 경우의 동작을 설명하는 도면이다.
도 6은 제2 실시예의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 제3 실시예에 있어서의 속도를 고려하여 거리를 측정하는 경우의 동작을 설명하는 도면이다.
도 8은 제3 실시예의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 9는 제4 실시예에 따른 거리 측정 장치의 일례를 나타낸 도면이다.
도 10은 제1 모드에 있어서의 발광 패턴을 설명하는 도면이다.
도 11은 제4 실시예에 있어서의 발광 패턴 테이블의 일례를 나타낸 도면이다.
도 12는 제4 실시예의 제1 모드에 있어서의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 13은 1주사분의 발광 패턴을 설명하는 도면이다.
도 14는 제2 모드에 있어서의 발광 패턴의 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 제5 실시예에 따른 발광 패턴 테이블의 예를 나타내는 도면이다.
도 16은 왕로분의 클록 신호 카운트를 설명하는 도면이다.
도 17은 제5 실시예에 있어서의 발광 패턴 테이블의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 18은 왕로 및 귀로분의 클록 신호 카운트를 설명하는 도면이다.
도 19는 제5 실시예의 제1 모드에 있어서의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 20은 왕로 및 귀로분의 클록 신호 카운트의 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 21은 거리 측정 처리를 수행하는 컴퓨터의 일례를 나타내는 블록도이다.

개시된 거리 측정 장치, 거리 측정 방법 및 그 프로그램에서는, 광 빔의 주사에 의해 대상물까지의 거리를 측정한다. 측정한 거리가 임계값 이상인 경우에, 연속하는 정해진 횟수의 주사에 있어서의 샘플링 위치가 중복되지 않도록 다운샘플링을 수행하여 광 빔의 출사 각도를 제어하는 제1 모드를 지정한다. 측정한 거리가 임계값 미만인 경우에, 각 주사에 있어서의 샘플링 위치가 중복되도록 광 빔의 출사 각도를 제어하는 제2 모드를 지정한다. 제1 모드에서는, 주사 각도 분해능을 우선할 수 있고, 제2 모드에서는, 측정 거리의 정밀도를 우선할 수 있다.

이하에, 거리 측정 장치, 거리 측정 방법 및 그 프로그램의 각 실시예에 관하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

(제1 실시예)

도 1은 제1 실시예에 따른 거리 측정 장치의 일례를 나타낸 도면이다. 본 실시예에서는, 광 빔의 일례인 레이저 빔을 이용하여 1차원적인 주사를 행하는 방식을 채용한다.

도 1에 나타내는 거리 측정 장치(10)는, 속도 센서(11), 전환 제어부(12), 클록 생성부(13), 발광 타이밍 제어부(14), 회전 제어부(15), 광입출력부(16), 및 거리 계측 회로(17)를 포함한다. 광입출력부(16)는 레이저 다이오드(LD : Laser Diode) 및 LD 구동부(161), 미러 구동부(162), 및 포토다이오드(PD : Photo-Diode)를 포함한다. LD는 광원(즉, 발광부)의 일례이며, PD는 광검출부(즉, 수광부)의 일례이다. 미러 구동부(162)는 광학적 주사부의 일례이며, 회전 미러(165) 및 회전 미러(165)를 회전시키는 모터(도시하지 않음) 등을 갖는 주지의 구성을 가지며, 집광 렌즈(166)를 포함할 수도 있다.

발광 타이밍 제어부(14)는, 클록 생성부(13)로부터 공급되는 클록 신호에 기초하여, LD 및 LD 구동부(161)의 LD 구동부에, LD의 발광 타이밍을 제어하는 발광 제어 신호를, 전환 제어부(12)로부터 공급되는 전환 신호가 나타내는 모드에 따른 발광 타이밍에서 출력한다. 회전 제어부(15)는 클록 생성부(13)로부터 공급되는 클록 신호에 기초하여, 미러 구동부(162)에 회전 미러(165)의 회전을 제어하는 회전 제어 신호를 출력한다. LD 및 LD 구동부(161)의 LD로부터 출사된 레이저 빔은, 회전 미러(165)에서 반사되어 미러 구동부(162)로부터 발광 타이밍에 따른 출사 각도로 출사되어 1평면 위를 주사한다. 대상물(도시하지 않음)에서 반사된 레이저 빔은, 집광 렌즈(166)를 통해 PD(163)에 의해 검출되고, PD(163)로부터 출력되는 검출 신호는 거리 계측 회로(17)에 공급된다. 거리 계측 회로(17)는, 발광 타이밍 제어부(14)로부터 공급되는 발광 제어 신호와 검출 신호에 기초하여, 출사한 레이저 빔이 대상물에서 반사되어 되돌아오기까지 걸리는 왕복 시간을 계측하고, 이 계측된 시간에 광속을 곱셈함으로써 대상물까지의 거리를 산출할 수 있다(예컨대, TOF 방식). 거리 계측 회로(17)에 의해 산출된 거리 데이터는, 외부 장치(도시하지 않음) 등에 출력되고, 전환 제어부(12)에 공급된다. 전환 제어부(12)는 적어도 거리 데이터에 기초하여, 제1 모드 또는 제2 모드를 지정하는 전환 신호를 출력한다.

도 1에서, 속도 센서(11)는 거리 측정 장치(10)의 속도(즉, 거리 측정 장치(10)가 탑재되어 있는 차량 등의 속도)를 검출하여, 그 검출된 속도를 나타내는 속도 데이터를 전환 제어부(12)에 공급하도록 설치된다. 전환 제어부(12)는, 예컨대 후술하는 제3 실시예와 유사하게, 제1 모드 또는 제2 모드로의 전환의 제어를, 속도 데이터를 고려하여 수행할 수도 있다. 속도 센서(11)는 거리 측정 장치(10)에 외부 접속될 수도 있다. 속도 데이터를 고려한 모드의 전환 제어를 수행하지 않는 경우에, 속도 센서(11)는 생략될 수도 있다.

도 2는 제1 실시예의 동작을 설명하는 흐름도이다. 도 2에 있어서, 전환 제어부(12)는 단계 S1에서 거리 계측 회로(17)로부터 공급되는 거리 데이터를 참조하고, 단계 S2에서 거리 데이터가 나타내는 거리가 임계값 이상인지 여부를 판정한다. 임계값은 거리 계측 회로(17) 내에 설치된 기억부(도시하지 않음)에 저장되거나, 거리 계측 회로(16) 밖에 액세스 가능하게 설치된 기억부(도시하지 않음)에 저장될 수 있거나, 또는 외부 소스로부터 거리 계측 회로(17)에 입력될 수도 있다. 이 경우, 거리 데이터를 일정 시간 참조하여, 일정 시간 내에서 거리 데이터가 나타내는 최단 거리가 임계값 이상인지 여부를 판정할 수도 있다. 단계 S2에서의 판정 결과가 "YES"이면, 전환 제어부(12)는 단계 S3에서 제1 모드의 발광 타이밍을 지정하는 전환 신호를 발광 타이밍 제어부(14)에 공급하고, 처리는 단계 S1로 되돌아간다. 그러나, 단계 S2의 판정 결과가 "NO"이면, 전환 제어부(12)는 단계 S4에서 제2 모드의 발광 타이밍을 지정하는 전환 신호를 발광 타이밍 제어부(14)에 공급하고, 처리는 단계 S1로 되돌아간다.

이하에 설명하는 바와 같이, 제1 모드는 주사 각도 분해능을 우선하는 모드이며, 측정한 거리가 임계값 이상인 경우에, 연속하는 정해진 횟수의 주사에 있어서의 샘플링 위치가 중복되지 않도록 레이저 빔의 출사 각도를 어긋나게 배치한다. 이와 반대로, 제2 모드는 측정 거리의 정밀도를 우선하는 모드이며, 측정된 거리가 임계값 미만인 경우에, 각 주사에 있어서의 샘플링 위치가 중복되도록 레이저 빔의 출사 각도를 제어한다.

도 3은 주사 각도 분해능을 우선하는 경우의 샘플링을 설명하는 도면이다. 도 3에서, 거리 측정 장치(10)로부터 방사형으로 연장되는 화살표는, 1평면상에서의 레이저 빔의 출사 각도를 나타낸다. 따라서, 방사형으로 연장되는 화살표는 레이저 빔의 출사 타이밍에 대응하고, 인접하는 화살표는 샘플링 간격(또는, 타이밍)을 나타낸다. 도 3에 나타내는 제1 모드에서는, 샘플링 간격을 N점마다 설정하고, 1주기의 샘플수를 A/N으로 하는 샘플링을 N(N은 2이상의 정수)주기분 수행한다. 1주기째(n=1)에 계속되는 2주기째(n=2)에서, 샘플점을 1주기째의 샘플점으로부터 어긋나게 하고 샘플링 간격을 N점마다로 설정한 샘플링을 수행한다. 즉, n주기째(n=1, 2, ..., N)에서는, 레이저 빔의 출사 각도를 어긋나게 함으로써 샘플점을 (n-1)주기째의 샘플점으로부터 어긋나게 하고, 전술한 예와 동일하게 샘플링 간격을 N점마다 설정한 샘플링을 수행한다. 예컨대, n주기째와 (n-1)주기째 사이에서, 초기 샘플점을 어긋나게 할 수도 있다. 샘플링 위치가 중복되지 않도록 샘플점을 1주기째∼N주기째로 어긋나게 하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 포인트는 N주기분을 다운 샘플링한 결과(즉, 거리 데이터)를 중합시키면, 도 3의 우측에 나타낸 바와 같이 샘플수가 A가 되는 한, 샘플점을 어긋나게 하는 임의의 방법을 사용할 수도 있다는 점이다. 따라서, 회전 미러(165)의 회전수를, 1주기의 샘플수가 A/N인 경우에 대응하는 회전수의 N배로 설정하면, N주기분의 샘플링의 결과를 중합시킨 경우의 샘플수는, 도 3의 우측에 나타낸 바와 같이 동일하게 A가 된다. 거리 계측 회로(17)는 N주기분의 샘플링한 결과를 중합시킨 샘플에 기초하여 거리를 산출한다.

도 4는 측정 거리의 정밀도를 우선하는 경우의 샘플링을 설명하는 도면이다. 도 4에서, 거리 측정 장치(10)로부터 방사형으로 연장되는 화살표는, 1평면상에서 레이저 빔의 출사 각도를 나타낸다. 따라서, 방사형으로 연장되는 화살표는 레이저 빔의 출사 타이밍에 대응하고, 인접하는 화살표는 샘플링 간격(즉, 타이밍 간격)을 나타낸다. 도 4에 나타내는 제2 모드에서, 샘플링 간격을 N점마다 설정하고, 1주기의 샘플수를 A/N으로 하는 샘플링을 N주기분 수행하며, 여기서 N은 2이상의 정수이다. 1주기째(n=1)에 계속되는 2주기째(n=2)에서는, 샘플점을 1주기째의 샘플점과 중복(즉, 일치)시키고 샘플링 간격을 N점마다 설정한 샘플링을 수행한다. 즉, 1주기째∼N주기째에서는, 레이저 빔의 출사 각도가 서로 일치하여 샘플점이 각 주기에서 중복되도록 하여, 전술한 예와 동일하게 샘플링 간격을 N점마다 설정한 샘플링을 수행한다. 또한, 거리 계측 회로(17)는 도 4의 우측에 나타낸 바와 같이 N주기분의 샘플링한 결과(즉, 거리 데이터)의 평균을 구하여, 그 구해진 평균을 거리 데이터로서 이용함으로써, 측정 거리의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 측정한 대상물까지의 거리가 임계값 이상인 경우에, 모드를 주사 각도 분해능을 우선하는 제1 모드로 전환하고, 그 거리가 임계값 미만인 경우에, 모드를 측정 거리의 정밀도를 우선하는 제2 모드로 전환한다. 이에 따라, 거리 측정 장치(10)의 측정 환경에 따른 측정을 수행할 수도 있다.

도 3 및 도 4는 1평면상에서의 레이저 빔의 출사 각도가 360도인 경우를 나타내지만, 레이저 빔의 출사 각도는 0도보다 크고 360도 이하의 범위, 예컨대, 180도일 수도 있다.

출사되는 레이저 빔의 발광 간격이 매우 짧은 레이저 장치는 고가이다. 그러나, 제1 모드 및 제2 모드를 실현하기 위해서 이용하는 LD는 매우 짧은 발광 간격을 가질 필요가 없기 때문에, 레이저 장치는 비교적 저렴한 LD를 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 레이저 빔의 출사 각도를 제어하는 각도 간격을 매우 좁게 하기 위해서는 비싸고 복잡한 회로가 필요하지만, 상기 제1 모드 및 제2 모드를 실현하기 위해서 이용하는 회로(예컨대, 전환 신호를 생성하는 전환 제어부(12), 발광 제어 신호를 생성하는 발광 타이밍 제어부(14) 등)는, 레이저 빔의 출사 각도를 제어하는 각도 간격을 매우 좁게 할 필요가 없기 때문에, 레이저는 비교적 저렴한 회로로 형성될 수도 있다. 따라서, 제1 및 제2 모드는 거리 측정 장치(10)의 비용을 크게 증가시키지 않고 실현될 수도 있다.

(제2 실시예)

제2 실시예에 있어서의 거리 측정 장치는 도 1과 동일한 구성을 가질 수도 있다. 제2 실시예에 따른 거리 측정 장치는, 광 빔의 일례인 레이저 빔을 이용하여 1차원적인 주사를 행하는 주사 방식을 채용한다.

도 5는 제2 실시예에 있어서 복수의 대상물의 거리를 측정한 경우의 동작을 설명하는 도면이다. 도 5에 나타내는 차량(31)은, 도 1에 나타내는 거리 측정 장치(10)를 탑재하고 있고, 화살표 방향으로 주행된다고 가정한다. 도 5의 좌측은 거리 측정 장치(10)가 제1 모드에서 대상물(35)을 주사한(N 주기분의 주사를 중복한) 경우를 나타낸다. 이 예에서는, 2개의 연속하는 샘플에서 대상물(35)까지의 거리가 임계값 이하이면, 거리 측정 장치(10)는 도 5의 우측에 나타낸 바와 같이 제2 모드로 전환한다.

도 6은 제2 실시예의 동작을 설명하는 흐름도이다. 도 6에서, 도 2와 동일 단계에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다. 도 6에 있어서, 전환 제어부(12)는 단계 S11에서 거리 계측 회로(17)로부터 공급되는 거리 데이터를 참조하고, 단계 S12에서 거리 데이터가 연속하고 있는지 여부(즉, 거리 데이터가 연속하는 샘플점의 데이터인지 여부)를 판정한다. 단계 S12의 판정 결과가 "YES"이면, 전환 제어부(12)는 단계 S13에서 연속하는 2개의 거리 데이터가 나타내는 거리가 모두 임계값 이상인지 여부를 판정한다. 이 경우, 전환 제어부(12)는 단계 S11에 있어서 거리 데이터를 일정 시간 참조하여 최단의 거리 데이터와 2번째로 짧은 거리 데이터를 구하고, 단계 S12에 있어서 최단의 거리 데이터와 2번째로 짧은 거리 데이터가 연속하고 있는지 여부를 판정할 수 있다. 단계 S13의 판정 결과가 "YES"이면, 전환 제어부(12)는, 단계 S3에서 제1 모드의 발광 타이밍을 지정하는 전환 신호를 발광 타이밍 제어부(14)에 공급한다. 그러나, 단계 S12 또는 단계 S13의 판정 결과가 "NO"이면, 전환 제어부(12)는, 단계 S4에서 제2 모드의 발광 타이밍을 지정하는 전환 신호를 발광 타이밍 제어부(14)에 공급한다.

본 실시예에 따르면, 모드가 제2 모드로 전환되어, 샘플링 간격이, 제1 모드에 있어서의 N주기분의 주사를 중복한 경우의 샘플링 간격보다 넓어져도, 대상물(35)의 추적에 실패하지 않고, 대상물(35)까지의 거리를 확실하게 측정할 수도 있다.

(제3 실시예)

제3 실시예에 있어서의 거리 측정 장치는, 도 1과 동일한 구성을 가질 수도 있다. 제3 실시예에 따른 거리 측정 장치는, 광 빔의 일례인 레이저 빔을 이용하여 1차원적인 주사를 행하는 주사 방식을 채용한다.

도 7은 제3 실시예에 있어서 속도를 고려하여 거리를 측정하는 경우의 동작을 설명하는 도면이다. 도 7에 나타내는 차량(31)은 도 1에 나타내는 거리 측정 장치(10)를 탑재하고 있고, 설명의 편의상, 화살표 방향으로 주행된다고 가정한다. 도 7의 좌측은 거리 측정 장치(10)가 제1 모드에서 대상물(예컨대, 벽)(38)을 주사한(N 주기분의 주사를 중복한) 경우를 나타낸다. 이 예에서는, 차량(31)의 후방(또는, 전방)에 위치하는 대상물(38)까지의 거리가 측정되어, 그 측정된 거리가 임계값 거리 미만이고, 그리고, 속도 센서(11)가 검출한 차량(31)의 속도(속도 데이터)가 임계값 속도 미만이면, 거리 측정 장치(10)는 도 7의 우측에 나타낸 바와 같이 제2 모드로 전환한다.

도 8은 제3 실시예의 동작을 설명하는 흐름도이다. 도 8에서, 도 2와 동일한 단계에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다. 도 8에 있어서, 전환 제어부(12)는 단계 S31에서 거리 계측 회로(17)로부터 공급되는 거리 데이터를 참조하고, 단계 S32에서 거리 데이터가 나타내는 거리가 임계값 미만인지 여부를 판정한다. 이 경우, 전환 제어부(12)는 거리 데이터를 일정 시간 참조하여, 일정 시간 내에서 거리 데이터가 나타내는 최단 거리가 임계값 미만인지 여부를 판정할 수 있다. 단계 S32에서의 판정 결과가 "YES"이면, 전환 제어부(12)는 단계 S33에서 속도 센서(11)로부터 공급되는 속도 데이터를 참조하고, 단계 S34에서 속도 데이터가 나타내는 속도가 임계값 속도 미만인지 여부를 판정한다. 단계 S34에서의 판정 결과가 "YES"이면, 전환 제어부(12)는 단계 S4에서 제2 모드의 발광 타이밍을 지정하는 전환 신호를 발광 타이밍 제어부(14)에 공급한다. 단계 S32 또는 단계 S34에서의 판정 결과가 "NO"이면, 전환 제어부(12)는, 단계 S3에서 제1 모드의 발광 타이밍을 지정하는 전환 신호를 발광 타이밍 제어부(14)에 공급한다. 또한, 단계 S31 및 단계 S32는, 단계 S33 및 단계 S34 이후에 수행될 수도 있다.

본 실시예에 따르면, 모드 전환의 조건으로서, 대상물까지의 거리에 더하여, 속도를 포함한다. 그러므로, 예컨대 차량을 비교적 저속으로 후진시켜 주차하는 경우에는, 차량과 주차장의 벽 사이의 거리가 임계값 거리 미만이 되고, 차량의 속도가 임계값 속도 미만이 되기 때문에, 거리 측정 장치는, 거리와 속도의 양쪽의 조건을 동시에 만족한 시점에서 신속히 제2 모드로 전환할 수 있다.

(제4 실시예)

도 9는 제4 실시예에 있어서의 거리 측정 장치의 일례를 나타낸 도면이다. 거리 측정 장치는, 본 실시예에서, 광 빔의 일례인 레이저 빔을 이용하여 2차원적인 주사를 행하는 주사 방식을 채용한다.

도 9에 나타내는 거리 측정 장치(20)는, 속도 센서(21), 전환 제어부(22), 클록 생성부(23), 발광 타이밍 제어부(24), 광입출력부(26), 거리 계측 회로(27), 각도 검출부(28), MEMS(micro-electric mechanical system) 구동 회로(29), 집광 렌즈(166),및 PD(163)를 포함한다. 광입출력부(26)는 LD 및 LD 구동부(261), MEMS 미러(262) 및 주사 각도 확대 렌즈(263)를 포함한다. LD는 광원(즉, 발광부)의 일례이며, PD는 광검출부(즉, 수광부)의 일례이다. MEMS 미러(262)는 광학적 주사부의 일례이며, 2차원적으로 구동 가능한 주지의 구성을 갖는다. MEMS 미러(262)는 주지의 방법으로 2차원적으로 구동될 수 있기 때문에, 구동계의 도시 및 설명은 생략한다.

각도 검출부(28)는 MEMS 미러(262)의 기울기 각(이하, 미러 각도라고도 함)이 마이너스로부터 플러스, 또는, 플러스로부터 마이너스로 천이할 때의 미러 각도가 0도를 기준 위치(예컨대, 기준점)로 한 기준 위치 신호와, 미러 각도의 진폭에 대한 정보(이하, 진폭 정보라고도 함)를 출력한다. 미러 각도가 0도인 상태는, 예컨대 MEMS 미러(262)가 MEMS 구동 회로(29)에 의해 아직 구동되어 있지 않은 상태를 지칭한다. 진폭 정보는, 기준 위치(0도)를 기준으로 하여 최대 미러 각도와 최소 미러 각도 사이의 차분을 나타낸다. 또한, 기준 위치는 미러 각도가 0도인 위치로 한정되지 않는다.

MEMS 구동부(29)는 각도 검출부(28)로부터 공급되는 진폭 정보에 기초하여, MEMS 미러(262)의 진동 진폭 및 진동 주파수를 결정하는 구동 신호를 MEMS 미러(262)에 공급하고, MEMS 미러(262)를 주지의 방법으로 2차원적으로 구동한다. 클록 생성부(23)는 각도 검출부(28)로부터 공급되는 기준 위치 신호를 트리거로서 이용하여 생성한 클록을 출력한다. 클록 생성부(23)는 기준 위치 신호를 트리거로서 이용하여 클록 신호의 카운트를 개시하여 클록 신호 카운트(즉, 클록 신호의 카운트수)를 출력하는 기능을 가질 수 있다. 클록 신호를 카운트하는 기능은 발광 타이밍 제어부(24)에 제공될 수도 있다.

발광 타이밍 제어부(24)는, 클록 생성부(23)로부터 공급되는 클록 신호와 각도 검출부(28)로부터 공급되는 진폭 정보에 기초하여, LD 및 LD 구동부(261)의 LD 구동부에, LD의 발광 타이밍을 제어하는 발광 제어 신호를, 전환 제어부(22)로부터 공급되는 전환 신호가 나타내는 모드에 따른 발광 타이밍에서 출력한다. 발광 제어 신호의 출력 타이밍은, 후술하는 바와 같이, 레이저 빔의 미러 각도에 대한 출사 각도, 클록 신호 카운트, 및 발광 타이밍(예컨대, 발광 패턴)을 저장한 테이블을 이용하여 결정될 수도 있다. 이에 따라, LD로부터 출사되는 레이저 빔이 MEMS 미러(262)에서 반사되고, 주사 각도 확대 렌즈(263)를 통해 출사된다. 주사 각도 확대 렌즈(263)는 MEMS 미러(262)에서 반사된 레이저 빔의 주사 각도를 확대하는 주지의 구성을 갖는다.

대상물(도시하지 않음)에서 반사된 레이저 빔은 집광 렌즈(166)를 통해 PD(163)에 의해 검출되고, PD(163)가 출력하는 검출 신호는 거리 계측 회로(27)에 공급된다. 거리 계측 회로(27)는 발광 타이밍 제어부(24)로부터 공급되는 발광 제어 신호와 PD(163)로부터 공급되는 검출 신호에 기초하여, 출사된 레이저 빔이 대상물에서 반사되어 되돌아오기까지의 TOF를 계측하고, 이 왕복 시간에 광속을 곱셈함으로써 대상물까지의 거리를 산출할 수 있다. 거리 계측 회로(27)가 산출한 거리를 나타내는 거리 데이터는, 외부 장치(도시하지 않음) 등에 출력되고, 전환 제어부(22)에 공급된다.

도 9에서, 속도 센서(21)는, 거리 측정 장치(20)의 속도(또는, 거리 측정 장치(20)가 탑재되어 있는 차량의 속도)를 검출하여, 그 검출된 속도를 나타내는 속도 데이터를 전환 제어부(22)에 공급하도록 설치되어 있다. 전환 제어부(22)는 속도 데이터를 고려하여 제1 또는 제2 모드로의 전환의 제어를 수행할 수도 있다. 속도 센서(21)는 거리 측정 장치(10)에 대하여 외부 접속될 수도 있다. 속도 데이터를 고려한 모드의 전환 제어를 수행하지 않는 경우에, 속도 센서(21)는 생략될 수도 있다.

본 실시예는, 상기 제1 실시예에 있어서의 1차원적인 주사를, 2차원적인 주사로 확장한 것이다.

우선, 제1 모드에 있어서의 발광 패턴을 설명한다. 도 10은 제1 모드에 있어서의 발광 패턴을 설명하는 도면이다. 도 10은 도 3과 유사한 1차원적인 주사를, B행(B는 2이상의 정수)에 관해서, 즉, B개의 상이한 평면상에서 수행하는 경우를 나타낸다. 도 10에 나타내는 제1 모드에서는, 수평 방향의 샘플링 간격을 N점마다 설정하고, 수평 방향으로 A/N점을 샘플링하며, 수직 방향으로 B점을 샘플링하는 래스터 주사를 수행한다. 1주사 주기로 1화면이 주사되는 것으로 가정하면, 각 화면에서의 수평 방향의 샘플수를 A/N점으로 하고, 수직 방향의 샘플수를 B점으로 하는 래스터 주사를 N(N은 2이상의 정수) 화면분 수행한다. 1번째(n=1)의 화면에 계속되는 2번째(n=2)의 화면에서는, 샘플점을 1번째의 샘플점으로부터 어긋나게 하여 샘플링 간격을 N점마다 설정한 샘플링을 수행한다. 즉, n번째(n=1, 2, ..., N)의 화면에서는, 레이저 빔의 출사 각도를 어긋나게 함으로써 n-1번째의 화면의 샘플점으로부터 어긋나게 하고, 전술한 실시예와 유사하게 샘플링 간격을 N점마다 설정한 샘플링을 수행한다. 예컨대, n번째의 화면과 n-1번째의 화면에서는 수평 방향의 초기 샘플점을 어긋나게 할 수도 있다. 샘플링 위치가 중복되지 않도록 샘플점을 1번째의 화면∼n번째의 화면에서 어긋나게 하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 포인트는 N화면분의 다운 샘플링한 결과(즉, 거리 데이터)를 중합시키면, 도 10의 우측에 나타낸 바와 같이 샘플수가 A가 되는 한, 샘플점을 어긋나게 하는 임의의 방법을 이용할 수도 있다는 점이다. 이에 따라서, 1화면의 주사 속도를, 1화면의 수평 방향의 샘플수가 A/N이고 수직 방향의 샘플수가 B인 경우에 대응하는 주사 속도의 N배로 설정하면, 도 10의 우측에 나타낸 바와 같이 N화면분의 샘플링한 결과를 중합시킨 경우의 수평 방향의 샘플수가 A이고 수직 방향의 샘플수가 B가 된다. 다시 말해서, 1화면의 수평 및 수직 방향의 샘플수가 A×B인 경우의 1화면의 주사 시간을 T라고 하면, 도 10의 우측에 나타낸 바와 같이, N화면분의 샘플링한 결과를 중합시킨 경우의 수평 및 수직 방향의 샘플수를 동일하게 A×B로 하기 위해서는, 각 화면의 수평 방향의 샘플수가 A/N이고 수직 방향의 샘플수가 B인 경우의 각 화면의 주사 시간은 T/N이다. 거리 계측 회로(27)는, 제1 모드에서는, N화면분의 샘플링한 결과를 중합시킨 샘플에 기초하여 거리를 산출한다.

발광 타이밍 제어부(24)는, 발광 제어 신호의 출력 타이밍을, 레이저 빔의 미러 각도에 대한 출사 각도 및 발광 타이밍(즉, 발광 패턴)을 저장한 발광 패턴 테이블을 이용하여 결정할 수도 있다. 도 11은 제4 실시예에 있어서의 발광 패턴 테이블의 일례를 나타낸 도면이다. 발광 패턴 테이블은, 발광 타이밍 제어부(24) 내에 설치되거나, 또는 발광 타이밍 제어부(24) 밖으로 액세스 가능하게 설치된 기억부(도시하지 않음)에 저장될 수도 있다. 발광 타이밍 제어부(24)는 각도 검출부(28)로부터 공급되는 진폭 정보로부터 MEMS 미러(262)의 미러 각도를 구하고, 도 11과 유사하게 발광 패턴 테이블을 이용함으로써, 레이저 빔을 등각도 간격으로 출사시킬 수 있다. 도 11은 미러 각도 θ(deg)에 대하여, 발광 패턴 테이블이 레이저 빔의 출사 각도 Θ(deg) 및 검은 원으로 나타내는 발광 패턴을 n=1∼N에 관해서 저장하고 있는 예를 나타낸다.

도 12는 제4 실시예의 제1 모드에 있어서의 동작을 설명하는 흐름도이다. 도 12에 있어서, 발광 타이밍 제어부(24)는, 단계 S41에서 클록 생성부(23)로부터의 클록에 기초하여, "n"의 값을 참조하고, 단계 S42에서 발광 패턴 테이블 중의 동일한 "n"의 값의 참조 위치를 결정한다. 발광 타이밍 제어부(24)는, 단계 S43에서 각도 검출부(28)로부터의 진폭 정보에 기초하여 MEMS 미러(262)의 미러 각도를 구하고, 단계 S44에서 전술한 바와 같이 결정된 "n"의 값의 참조 위치에 대응하는 미러 각도가 상기 구해진 미러 각도인지 여부를 판정한다. 단계 S44의 판정 결과가 "NO"이면, 처리는 단계 S43으로 되돌아간다. 그러나, 단계 S44의 판정 결과가 "YES"이면, 발광 타이밍 제어부(24)는, 단계 S45에서 발광 타이밍에 도달했다고 인식하여 발광 제어 신호를 LD 및 LD 구동부(261)로 출력하고, 처리는 단계 S41로 되돌아간다.

발광 타이밍 제어부(24)는, 각도 검출부(28)로부터 공급되는 진폭 정보에 기초하여, 발광 패턴 테이블에 기초하여 결정된 발광 타이밍을 보정할 수 있다. 구체적으로, 발광 타이밍 제어부(24)는 진폭 정보가 나타내는 미러 각도에 대응하는 클록 신호 카운트를 산출하고, 클록 생성부(23)로부터 공급되는 클록 신호의 클록 신호 카운트와 일치한 시점에서 발광 제어 신호를 출력할 수도 있다. 전술한 발광 타이밍의 보정을 수행함으로써, 온도 변화 등의 원인으로 MEMS 미러(262)의 미러 각도의 진폭 변동이 발생해도, 레이저 빔의 실제의 출사 각도가 발광 패턴 테이블에 설정되어 있는 출사 각도로부터 어긋나 버리는 것을 방지할 수 있다.

도 10에서는, 설명의 편의상, 수평 방향의 샘플링이, 레이저 빔의 수평 방향의 왕복 주사 중 왕로에서만 수행되는 경우를 설명했지만, 수평 방향의 샘플링은, 왕로와 귀로의 양쪽에서 수행될 수도 있다. 도 13은 1주사분의 발광 패턴을, 수평 방향의 샘플링을 왕로와 귀로의 양쪽에서 수행하는 경우에 관해서 설명하는 도면이다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 각 화면에서의 수평 방향의 샘플수를 1왕로에서 A/2N, 1귀로에서 A/2N으로 설정함으로써, 수평 방향의 샘플수는 1왕복에서 A/N이 된다.

다음으로, 제2 모드에 있어서의 발광 패턴을 설명한다. 도 14는 제2 모드에 있어서의 발광 패턴의 예를 나타내는 도면이다. 도 14는 도 4와 동일한 1차원적인 주사를, B행(예컨대, B는 2이상의 정수)에 관해서, 즉, B개의 상이한 평면상에서 수행하는 경우를 나타낸다. 도 14에 나타내는 제2 모드에서는, 수평 방향의 샘플링 간격을 N점마다 설정하고, 수평 방향으로 A/N점을 샘플링하며, 수직 방향으로 B점을 샘플링하는 래스터 주사를 수행한다. 1주사 주기로 1화면이 주사된다고 가정하면, 각 화면에서의 수평 방향의 샘플수를 A/N점으로 하고, 그리고, 수직 방향의 샘플수를 B점으로 하는 래스터 주사를 N(예컨대, N은 2이상의 정수) 화면분 수행한다. 1번째(n=1)의 화면에 계속되는 2번째(n=2)의 화면에서는, 샘플점이 1번째의 화면의 샘플점과 중복되고 샘플링 간격을 N점마다 설정한 샘플링을 수행한다. 즉, 1번째의 화면∼N번째의 화면에서는, 레이저 빔의 출사 각도가 서로 일치하여 각 화면의 샘플점이 중복되도록 하고, 샘플링 간격을 N점마다 설정한 샘플링을 전술한 바와 같은 실시예와 유사하게 수행한다. 또한, 거리 계측 회로(27)는 도 14의 우측에 나타낸 바와 같이 N화면분의 샘플링한 결과(즉, 거리 데이터)의 평균값을 구하여, 그 구해진 평균을 거리 데이터로서 이용함으로써, 측정 거리의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.

제1 모드와 제2 모드 간의 전환은 도 2, 도 6, 및 도 8의 방법들 중 어느 하나를 이용하여 수행될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 측정한 대상물까지의 거리가 임계값 이상인 경우에는, 모드를 주사 각도 분해능을 우선하는 제1 모드로 전환하고, 측정한 거리가 임계값 미만인 경우에는, 모드를 측정 거리의 정밀도를 우선하는 제2 모드로 전환한다. 이에 따라, 거리 측정 장치(20)의 측정 환경에 따른 측정을 수행할 수도 있다. 임계값은, 거리 계측 회로(27) 내에 설치된 기억부(도시하지 않음), 거리 계측 회로(27) 밖으로 액세스 가능하게 설치된 기억부(도시하지 않음)에 저장될 수도 있거나, 또는 외부 소스로부터 거리 계측 회로(27)에 입력될 수도 있다.

(제5 실시예)

제5 실시예에 따른 거리 측정 장치는, 도 9와 동일한 구성을 가질 수도 있다. 제5 실시예에 따른 거리 측정 장치는, 광 빔의 일례인 레이저 빔을 이용하는 2차원적인 주사를 행하는 주사 방식을 채용한다.

본 실시예의 발광 타이밍 제어부(24)는, 발광 타이밍 제어부(24)에 의해 발광 제어 신호의 출력 타이밍을 결정하는데 이용되는 발광 패턴 테이블이 클록 신호 카운트를 더 포함한다는 점을 제외하고, 제4 실시예와 동일하다.

도 15는 제5 실시예에 있어서의 발광 패턴 테이블의 예를 나타내는 도면이다. 도 15에서, 도 11과 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙여, 그 설명은 생략한다. 발광 타이밍 제어부(24)는 각도 검출부(28)로부터 공급되는 진폭 정보로부터 MEMS 미러(262)의 미러 각도를 구하고, 도 15와 같은 발광 패턴 테이블을 이용함으로써 레이저 빔을 등각도 간격으로 출사시킬 수 있다. 도 15은 미러 각도 θ(deg)에 대하여, 발광 패턴 테이블이 레이저 빔의 출사 각도 Θ(deg), 왕로분의 클록 신호 카운트, 및 검은 원으로 나타내는 발광 패턴을 n=1∼N에 관해서 저장하고 있는 예를 나타낸다. 레이저 빔의 수평 방향의 왕복 주사 중 왕로에서만 샘플링을 수행하는 경우, 각 왕로에서 N점마다 샘플링을 수행한다.

도 16은 왕로분의 클록 카운트를 설명하는 도면이다. 도 16에서, (a)는 MEMS 미러(262)의 미러 각도, (b)는 클록 생성부(23)가 생성하는 클록 신호, (c)는 각도 검출부(28)가 출력하여 클록 생성부(23)에 있어서의 클록 신호의 카운트의 개시 트리거가 되는 기준 위치 신호를, 각각 임의 단위로 나타낸다. 또한, SR은 샘플링 영역을 나타낸다.

발광 타이밍 제어부(24)는, 발광 패턴 테이블에 저장된 진폭 정보가 나타내는 미러 각도에 대응하는 클록 신호 카운트를 참조하고, 클록 생성부(23)로부터 공급되는 클록 신호의 클록 신호 카운트와 일치한 시점에서 발광 제어 신호를 출력한다. 전술한 발광 타이밍의 보정을 행함으로써, 온도 변화 등의 원인으로 MEMS 미러(262)의 미러 각도의 진폭 변동이 발생해도, 레이저 빔의 실제의 출사 각도가 발광 패턴 테이블에 설정되는 출사 각도로부터 어긋나 버리는 것을 방지할 수 있다.

도 15에서는, 설명의 편의상, 샘플링은, 레이저 빔의 수평 방향의 왕복 주사 중 왕로에서만 행하는 경우를 설명하고 있고, 클록 신호의 카운트는 왕로분의 카운트에 대응하지만, 수평 방향의 샘플링은, 왕로와 귀로의 양쪽에서 수행될 수 있다.

도 17은 제5 실시예에 있어서의 발광 패턴 테이블의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 17에서, 도 15와 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다. 발광 타이밍 제어부(24)는 각도 검출부(28)로부터 공급되는 진폭 정보로부터 MEMS 미러(262)의 미러 각도를 구하고, 도 17과 같이 발광 패턴 테이블을 이용함으로써 레이저 빔을 등각도 간격으로 출사시킬 수 있다. 도 17은 미러 각도 θ(deg)에 대하여, 발광 패턴 테이블이 레이저 빔의 출사 각도 Θ(deg), 왕로 및 귀로분의 클록 신호 카운트, 및 검은 원으로 나타내는 발광 패턴을 n=1∼N에 관해서 저장하고 있는 예를 나타낸다. 레이저 빔의 수평 방향의 왕복 주사의 왕로와 귀로의 양쪽에서 샘플링을 수행하는 경우, 왕복로에서 2N점마다 샘플링을 수행한다.

도 18은 왕로 및 귀로분의 클록 신호 카운트를 설명하는 도면이다. 도 18에서, (a)는 MEMS 미러(262)의 미러 각도, (b)는 클록 생성부(23)가 생성하는 클록 신호, (c)는 각도 검출부(28)가 출력하여 클록 생성부(23)에 있어서의 클록 신호 카운트의 개시 트리거가 되는 기준 위치 신호를, 각각 임의 단위로 나타낸다. 또한, SR은 샘플링 영역을 나타낸다.

도 19는 제5 실시예의 제1 모드에 있어서의 동작을 설명하는 흐름도이다. 도 19에 있어서, 발광 타이밍 제어부(24)는, 단계 S51에서 클록 생성부(23)로부터의 클록에 기초하여 "n"의 값을 참조하고, 단계 S52에서 도 17에 나타내는 발광 패턴 테이블 중의 동일한 "n"의 값의 참조 위치를 결정한다. 발광 타이밍 제어부(24)는 단계 S53에서 클록 생성부(23)로부터의 클록 카운트를 구하고, 단계 S54에서 전술한 바와 같이 결정된 "n"의 값의 참조 위치에 대응하는 클록 신호 카운트가 상기 구해진 클록 카운트인지 여부를 판정한다. 단계 S54의 판정 결과가 "NO"이면, 처리는 단계 S53으로 되돌아간다. 그러나, 단계 S54의 판정 결과가 "YES"이면, 발광 타이밍 제어부(24)는 단계 S55에서 발광 타이밍에 도달했다고 인식하여 발광 제어 신호를 LD 및 LD 구동부(261)로 출력하고, 처리는 단계 S51로 되돌아간다.

또한, 레이저 빔의 수평 방향의 왕복 주사의 왕로와 귀로의 양쪽에서 샘플링을 수행하는 경우, 수평 방향의 샘플점에 관해서는, MEMS 미러(262)에 대하여, 도 20에 나타낸 바와 같이 하나의 클록 신호와 2 개의 기준 위치를 규정하고, 각각의 기준 위치에서 클록 신호의 카운트 업 또는 카운트 다운을 수행함으로써 왕로와 귀로에 관해서 발광 패턴 테이블을 공통화할 수도 있다.

도 20은 왕로 및 귀로에 대한 클록 카운트의 다른 예를 설명하는 도면이다. 도 20에서, (a)는 클록 신호, (b)는 클록 신호의 카운트 업 개시 트리거로서 기능하는 제1 기준 위치 신호 rs1, (c)는 클록 신호의 카운트 업 정지 트리거로서 기능하는 제2 기준 위치 신호 rs2, (d)는 클록 신호의 카운트 다운 개시 트리거로서 기능하는 제2 기준 위치 신호 rs2, (e)는 클록 신호의 카운트 다운 정지 트리거로서 기능하는 제1 기준 위치 신호 rs1를, 각각 임의 단위로 나타낸다. 또한, SR은 샘플링 영역을 나타낸다.

도 20에 나타낸 바와 같이, 레이저 빔의 수평 방향의 왕로 주사에 관해서는 MEMS 미러(262)의 미러 각도가 최초의 기준점 1에 도달하여 각도 검출부(28)가 (b)의 제1 기준 위치 신호 rs1을 출력하면, 대응하는 제1 기준 위치 신호 rs1을 클록 신호의 카운트 업의 개시 트리거로서 이용한다. MEMS 미러(262)의 미러 각도가 최초의 기준점 2에 도달하여 각도 검출부(28)가 (c)의 제2 기준 위치 신호 rs2를 출력하면, 대응하는 제2 기준 위치 신호 rs2를 클록 신호의 카운트 업의 정지 트리거로서 이용한다. 또한, 미러 각도가 다음 기준점 2에 도달하여 각도 검출부(28)가 (d)의 제2 기준 위치 신호 rs2를 출력하면, 대응하는 제2 기준 위치 신호 rs2를 클록 신호의 카운트 다운의 개시 트리거로서 이용한다. 미러 각도가 다음 기준점 1에 도달하여 각도 검출부(28)가 (e)의 제1 기준 위치 신호 rs1을 출력하면, 대응하는 제1 기준 위치 신호 rs1을 클록 신호의 카운트 다운의 정지 트리거로서 이용한다.

또한, 제2 모드에 있어서의 발광 패턴은 상기 제4 실시예의 경우와 유사하기 때문에, 그 설명은 생략한다.

도 21은 거리 측정 처리를 실행하는 컴퓨터의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 21에 나타내는 컴퓨터(500)는 프로세서의 일례인 CPU(Central Processing Unit)(501), 기억부(502), 및 인터페이스(I/F)(503)가 버스(504)를 통해 서로 접속된 구성을 갖는다. 기억부(502)는 CPU(501)가 실행하는 프로그램, 전술한 발광 패턴 테이블의 데이터, 임계값, CPU(501)가 실행하는 연산의 중간 결과 등의 각종 데이터를 저장한다. I/F(503)는 컴퓨터(500)를 외부 장치와 유선, 무선, 또는 유선과 무선의 조합으로 통신 가능하게 접속한다.

기억부(502)에 저장되는 프로그램은 CPU(501)에 거리 측정 처리를 실행시키기 위한 프로그램을 포함할 수 있다. 기억부(502)는 자기 기록 매체, 광기록 매체, 광자기 기록 매체, 또는 반도체 기억 장치 등을 포함한, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로 형성될 수도 있다. 프로그램은 컴퓨터(500)를 도 1에 나타내는 전환 제어부(12), 발광 타이밍 제어부(14), 및 거리 계측 회로(17)로서 기능시키는 프로그램일 수 있거나, 컴퓨터(500)를 도 9에 나타내는 전환 제어부(22), 발광 타이밍 제어부(24), 및 거리 계측 회로(27)로서 기능시키는 프로그램일 수도 있다. 또한, 프로그램은 컴퓨터(500)를 도 1에 나타내는 회전 제어부(15)로서 기능시키거나, 컴퓨터(500)를 도 9에 나타내는 각도 검출부(28) 및 MEMS 구동 회로(29) 중 적어도 한쪽으로서 기능시킬 수도 있다.

전술한 실시예에서는, 설명의 편의상, 거리 측정 장치가 차량에 탑재되어 있는 경우에 관해서 설명하였다. 그러나, 개시된 거리 측정 장치는, 장해물 검지에 한정되지 않고, 예컨대 측정자로부터 대상물까지의 거리의 계측, 기구 등에 탑재하여 상공으로부터 행하는 지상의 구조물의 형상 조사, 철도의 플래폼에서의 차량과 개폐 도어 사이의 사람 검지, 또는 감시 시스템 등으로 이용 가능하다. 전술한 바와 같이, 거리 측정 장치는, 사람에 의해 파지되어도, 이동 가능한 장치에 탑재되어도, 고정형의 장치에 탑재되어도 된다.

개시된 거리 측정 장치에 따르면, 상황에 따라서 모드를 제1 모드 또는 제2 모드로 전환함으로써 거리 데이터의 갱신 지연을 일으키는 일없이, 또한, 비싼 레이저를 사용하지 않고, 비교적 저렴하고 비교적 간단한 회로로 측정 거리의 정밀도와 주사 각도 분해능을 향상시킬 수 있다.

전술한 실시예에 관하여, 이하의 청구범위를 개시한다.

본원에 인용된 모든 일례 및 조건부의 언어는, 독자가 본 발명 및 상기 기술의 촉진에 대한 본 발명자에 의해 기여된 개념을 이해하는 것을 돕는 교시적인 목적에서 의도된 것이며, 본 발명의 우위성 및 열등성을 나타내는 것에 관한, 본 명세서의 어떠한 예의 구성, 그와 같은 특정의 예시된 예 및 조건에 한정되지 않도록 해석되어야 할 것이다. 본 발명의 실시형태를 상세히 설명하였지만, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 여러가지 변경, 대체 및 교체가 본원에서 행해질 수 있음을 이해해야 한다.

Claims

광 빔을 이용하여 대상물을 주사하는 거리 측정 장치로서,
상기 대상물에서 반사된 광 빔에 기초하여 상기 대상물까지의 거리를 구하도록 구성되는 거리 계측 회로와,
상기 대상물까지의 거리가 임계값 이상인 경우에, 연속하는 정해진 횟수의 주사에 있어서의 샘플링 위치가 중복되지 않도록 상기 광 빔의 출사 각도를 제어하는 제1 모드를 지정하고, 상기 대상물까지의 거리가 상기 임계값 미만인 경우에, 각 주사에 있어서의 샘플링 위치가 중복되도록 상기 광 빔의 출사 각도를 제어하는 제2 모드를 지정하도록 구성되는 제어 수단
을 구비하는 거리 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 거리와 상기 임계값 사이의 비교 결과에 기초하여, 상기 제1 모드와 상기 제2 모드 간을 전환하는 것인 거리 측정 장치.
제2항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 대상물까지의 거리와 상기 임계값 사이의 사이즈 관계가 변화된 후, 연속하는 복수의 주사에서 변화하지 않을 때 상기 전환을 수행하는 것인 거리 측정 장치.
제2항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 대상물까지의 거리가 상기 임계값 미만인 경우, 및 상기 거리 측정 장치의 속도가 임계값 속도 미만인 경우에, 상기 제2 모드로 전환하는 것인 거리 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 거리 계측 회로는, 상기 제1 모드에서, 상기 정해진 횟수의 주사에 있어서의 샘플링 위치에 대한 데이터를 중첩한 거리 데이터에 기초하여 상기 대상물까지의 거리를 구하고, 상기 제2 모드에서, 각 주사에서 중복되는 샘플링 위치의 데이터에 대하여 평균화된 거리 데이터에 기초하여 상기 대상물까지의 거리를 구하도록 구성되는 것인 거리 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 광 빔을 1차원적으로 주사하도록 구성되는 광학적 주사부를 더 구비하는 거리 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 광 빔을 2차원적으로 주사하도록 구성되는 광학적 주사부를 더 구비하는 거리 측정 장치.
컴퓨터에 의해 실행되는 경우에, 광 빔을 이용하여 그리고 거리 계측 회로 및 제어 수단을 포함하는 거리 측정 장치를 이용하여 대상물까지의 거리를 측정하는 방법을 수행하는 프로그램을 기억하는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서,
상기 방법은,
상기 거리 계측 회로에 의해 측정된 상기 대상물까지의 거리가 임계값 이상인 경우에, 연속하는 정해진 횟수의 주사에 있어서의 샘플링 위치가 중복되지 않도록 대상물 상에 주사될 광 빔의 출사 각도를 제어하는 제1 모드를 지정하는 단계와,
상기 거리 계측 회로에 의해 측정된 상기 대상물까지의 거리가 상기 임계값 미만인 경우에, 각 주사에 있어서의 샘플링 위치가 중복되도록 상기 광 빔의 출사 각도를 제어하는 제2 모드를 지정하는 단계
를 포함하는 것인 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
제8항에 있어서, 상기 방법은, 상기 거리와 상기 임계값 사이의 비교 결과에 기초하여, 상기 제1 모드와 상기 제2 모드 간을 전환하는 단계를 더 포함하는 것인 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
제9항에 있어서, 상기 전환하는 단계는, 상기 거리와 상기 임계값 사이의 사이즈 관계가 변화된 후, 연속하는 복수의 주사에서 변화하지 않을 때 수행되는 것인 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
제9항에 있어서, 상기 전환하는 단계는, 상기 대상물까지의 거리가 상기 임계값 미만인 경우, 및 거리 측정 장치의 속도가 임계값 속도 미만인 경우에, 상기 제2 모드로 전환하도록 수행되는 것인 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
제8항에 있어서, 상기 방법은, 상기 제1 모드에서, 상기 정해진 횟수의 주사에 있어서의 샘플링 위치에 대한 데이터를 함께 중첩한 거리 데이터에 기초하여 상기 대상물까지의 거리를 구하는 단계와,
상기 제2 모드에서, 각 주사에서 중복되는 샘플링 위치의 데이터에 대하여 평균화된 거리 데이터에 기초하여 상기 대상물까지의 거리를 구하는 단계를 더 포함하는 것인 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
광 빔의 주사에 의해 대상물까지의 거리를 거리 측정 장치의 거리 계측 회로에 의해 측정하는 단계와,
상기 대상물까지의 거리가 임계값 이상인 경우에, 상기 거리 측정 장치의 제어 수단을 이용하여, 연속하는 정해진 횟수의 주사에 있어서의 샘플링 위치가 중복되지 않도록, 상기 광 빔의 출사 각도를 제어하는 제1 모드를 지정하는 단계와,
상기 대상물까지의 거리가 상기 임계값 미만인 경우에, 상기 제어 수단을 이용하여, 각 주사에 있어서의 샘플링 위치가 중복되도록, 상기 광 빔의 출사 각도를 제어하는 제2 모드를 지정하는 단계
를 포함하는 거리 측정 방법.
제13항에 있어서, 상기 제어 수단을 이용하여 측정된 거리와 상기 임계값 사이의 비교 결과에 기초하여, 상기 제1 모드와 상기 제2 모드 간을 전환하는 단계를 더 포함하는 거리 측정 방법.
제14항에 있어서, 상기 전환하는 단계는, 상기 측정된 거리와 상기 임계값 사이의 사이즈 관계가 변화된 후, 연속하는 복수의 주사에서 변화하지 않을 때 수행되는 것인 거리 측정 방법.
제14항에 있어서, 상기 전환하는 단계는, 상기 측정된 거리가 상기 임계값 미만인 경우, 및 상기 거리 측정 장치의 속도가 임계값 속도 미만인 경우에, 상기 제2 모드로 전환하도록 수행되는 것인 거리 측정 방법.
제13항에 있어서, 상기 제1 모드에서, 상기 정해진 횟수의 주사에 있어서의 샘플링 위치에 대한 데이터를 함께 중첩한 거리 데이터에 기초하여 상기 대상물까지의 거리를 구하는 단계와,
상기 제2 모드에서, 각 주사에서 중복되는 샘플링 위치의 데이터에 대하여 평균화된 거리 데이터에 기초하여 상기 대상물까지의 거리를 구하는 단계를 더 포함하는 거리 측정 방법.