WO2018190276A1 - 光計測装置 - Google Patents
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Definitions
- This disclosure relates to a technique for determining the flight time of light.
- SPAD Single Photon Avalanche Diode
- SPAD is an avalanche photodiode that operates in Geiger mode and can detect the incidence of a single photon.
- TOF flight time of light from irradiation to light reception
- Patent Document 1 As a result of detailed studies by the inventors, the following problems have been found in the prior art described in Patent Document 1. That is, in the prior art, when the number of SPADs included in the SPAD array is increased in order to improve detection performance, the number of responses at the photodetector increases, and accordingly, the subsequent time measurement for measuring TOF is performed. The processing load on the circuit increases. If the processing load exceeds the processing capability of the timing circuit, the detection performance is degraded.
- a photodetection device that is one embodiment of the present disclosure includes a light receiving array unit, a plurality of measurement units, and a signal processing unit.
- the light receiving array unit is configured such that a plurality of photodetectors that output a pulse signal upon incidence of photons form a light receiving group, and the plurality of light receiving groups form one pixel, and includes one or more such pixels. .
- Measurement units are provided for each of the plurality of light receiving groups.
- the measurement unit obtains the time information indicating the elapsed time from the irradiation timing input from the outside and the light amount acquired at each of one or more timings specified from the time information. Generate information.
- the light quantity information the number of photodetectors outputting pulse signals among a plurality of photodetectors belonging to the light receiving unit loop is used.
- the signal processing unit obtains the flight time of light according to at least one of time information and light amount information measured by a plurality of measurement units corresponding to one pixel. According to such a configuration, it is possible to suppress the number of pulse signals to be processed by individual measurement units without reducing the sensitivity of the photodetector.
- FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a histogram generation unit 52.
- FIG. 6 is a state machine diagram for explaining the operation of a histogram generation unit 52.
- FIG. It is a block diagram which shows the structure of the laser radar of 2nd Embodiment. It is explanatory drawing which illustrates how to allocate the light reception group with respect to a measurement part. It is a block diagram which shows the structure of the laser radar of 3rd Embodiment.
- FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a photodetector in the first to third embodiments. It is a block diagram which shows the structure of the laser radar of 4th Embodiment. It is a circuit diagram which shows the structure of the photodetector in 4th Embodiment. It is a block diagram which shows the structure of the modification of 2nd Embodiment. It is a block diagram which shows the structure of the modification of 3rd Embodiment.
- the laser radar 1 of this embodiment is mounted on a vehicle, detects various objects existing around the vehicle, and generates information related to the object.
- the laser radar 1 includes an irradiation unit 2, a light receiving array unit 3, a plurality of measurement units 4, a signal processing unit 5, and a histogram storage unit 6.
- excluding the irradiation part 2 from the laser radar 1 is equivalent to an optical measuring device.
- the irradiation unit 2 repeatedly irradiates pulsed laser light at a preset interval, and notifies the plurality of measurement units 4 of the irradiation timing.
- the cycle of irradiating laser light is referred to as a measurement cycle.
- the light receiving array section 3 has a plurality of light receiving groups G1 to Gx.
- x is an integer of 2 or more.
- Each light receiving group Gi includes Mi photo detectors 31.
- i is any value from 1 to x.
- Each photodetector 31 includes a SPAD.
- SPAD is an abbreviation for Single Photon Avalanche Diode.
- the SPAD is an avalanche photodiode that operates in a Geiger mode in which a voltage higher than the breakdown voltage is applied as a reverse bias voltage, and can detect the incidence of a single photon.
- the light receiving array unit 3 includes a total of M1 + M2 +... + Mx SPADs. These SPADs are arranged to form a two-dimensional matrix and form a light receiving surface.
- SPADs for a plurality of rows in the SPAD matrix are respectively assigned to the light receiving groups G1 to Gx.
- each pulse signal output from the Mi light detectors 31 included in the light receiving group Gi is represented by P 1 to P Mi.
- Each photodetector 31 includes a SPAD 81, a quench resistor 82, an inverting circuit 83, a D flip-flop circuit (hereinafter referred to as a DFF circuit) 84, and a delay circuit 85, as shown in FIG.
- the SPAD 81 has an anode connected to a negative power source and a cathode connected to a positive power source via a quench resistor 82.
- the quench resistor 82 applies a reverse bias voltage to the SPAD 81.
- the quench resistor 82 stops the Geiger discharge of the SPAD 81 due to a voltage drop caused by the current flowing through the SPAD 81 when the photons enter the SPAD 81 and the SPAD 81 is broken down.
- As the quench resistor 82 a resistance element having a predetermined resistance value, or a MOSFET whose on-resistance can be set by a gate voltage is used.
- An inversion circuit 83 is connected to the cathode of SPAD81.
- the input of the inverting circuit 83 is at a high level.
- a current flows through the quench resistor 82, whereby the input of the inverting circuit 83 changes to a low level.
- the DFF circuit 84 changes its output to a high level at a rising edge at which the output of the inverting circuit 83 changes from a low level to a high level.
- the output of the DFF circuit 84 is connected to the reset terminal of the DFF circuit 84 via the delay circuit 85.
- the delay circuit 85 inverts the signal level of the output of the DFF circuit 84 and delays the signal level by a preset delay time ⁇ and inputs it to the reset terminal. As a result, when the delay time ⁇ elapses after the output of the DFF circuit 84 changes to the high level, the DFF circuit 84 is reset to change to the low level.
- the plurality of measuring units 4 have the same number x as the light receiving groups G1 to Gx. Each measuring unit 4 is associated with one of the light receiving groups G1 to Gx on a one-to-one basis. Since the plurality of measurement units 4 are all configured in the same manner, a single measurement unit 4 associated with the light receiving group Gi will be described below.
- the measuring unit 4 is a flight time of light required from irradiation to light reception based on the pulse signals P 1 to P Mi output in parallel from the light receiving group Gi and the irradiation timing supplied from the irradiation unit 2.
- Time information Tp representing TOF and light amount information Cp representing light amount at the time of light reception are generated.
- TOF is an abbreviation for Time Of Flight.
- the measurement unit 4 includes a trigger unit 41, a timer unit 42, a count unit 43, and a temporary storage unit 44.
- the number of pulse signals P 1 to P Mi simultaneously output from the light receiving group Gi is greater than or equal to the trigger threshold TH.
- a trigger signal TG having a predetermined pulse width representing the light reception timing is output.
- the trigger unit 41 outputs a plurality of trigger signals TG.
- the trigger threshold TH may be a fixed value or a variable value that changes according to the situation.
- the timer 42 is a so-called TDC, measures the time from the irradiation timing notified from the irradiation unit 2 to the light reception timing indicated by the trigger signal TG, and outputs it as time information Tp.
- TDC is an abbreviation for Time to Digital Converter.
- the TDC is entirely composed of a digital circuit.
- the counting unit 43 counts the response number Cx, which is the number of pulse signals P 1 to P Mi simultaneously output from the light receiving group Gi, at a timing according to the trigger signal TG, and calculates the bias value Cb from the response number Cx.
- the number of adjustment responses as a result of the subtraction is output as light amount information Cp indicating the intensity of received light.
- the timing according to the trigger signal TG may be a timing when the trigger signal TG is output, or may be a timing obtained by delaying the trigger signal TG by a predetermined delay amount.
- the bias value Cb may be a fixed value or a variable value that changes according to the situation.
- the bias value Cb may be 0 in the case of a fixed value. Further, in the case of a variable value, the bias value Cb may be set in conjunction with the trigger threshold TH, or set according to one or both of the ambient brightness and the free space of the histogram storage unit 6. May be.
- the temporary storage unit 44 includes a RAM that is a readable / writable memory. As shown in FIG. 2, the temporary storage unit 44 stores light amount information Cp generated by the counting unit 43 at an address associated with the time information Tp generated by the time measuring unit 42.
- the time information Tp is a value expressed in units of time regions (hereinafter, time bins) divided by the time resolution of the time measuring unit 42. Therefore, the larger the address, the longer the TOF, and the farther the distance to the object is.
- the bit width of the data stored in the temporary storage unit 44 only needs to be a minimum size that can represent the number Mi of SPADs included in the light receiving group Gi.
- the histogram storage unit 6 has a RAM that is a readable / writable memory. As shown in FIG. 3, the address of the histogram storage unit 6 is associated with the time information Tp in the same manner as the temporary storage unit 44.
- the bit width of the data stored in the histogram storage unit 6 is the expected value of the number of responses detected in one measurement, the number of times of integration X that is the number of times that the signal processing unit 5 repeats the integration when generating a histogram, etc. Accordingly, the integrated value is appropriately set so as not to overflow.
- the cumulative number X may be 1 or more.
- the signal processing unit 5 includes an information generation unit 51 and a histogram generation unit 52.
- the information generation unit 51 operates every X measurement cycles, that is, every time a histogram is generated, and generates information on an object that reflects light based on the histogram generated by the histogram generation unit 52.
- the maximum value of the histogram is extracted as luminance, and for each extracted maximum value, the time corresponding to the address from which the maximum value is obtained is specified.
- an object including the distance to each object that caused the maximum value on the histogram and the reliability of the object are generated.
- the generated object information is provided to various in-vehicle devices that use the object information via an in-vehicle LAN (not shown).
- the histogram generation unit 52 operates for each measurement cycle, and updates the contents of the histogram stored in the histogram storage unit 6 according to the information stored in each temporary storage unit 44 included in each of the plurality of measurement units 4.
- the histogram generation unit 52 includes a comparison unit 521 and a memory control unit 522.
- the temporary storage unit 44 is configured to output the smallest address among the addresses where data is written and the data stored at the address.
- Temporary storage unit 44 is configured to sequentially output the next smallest address among the addresses where data is written and the data stored at the address in accordance with update instruction acq from memory control unit 522. .
- the comparison unit 521 compares the inputs from the plurality of temporary storage units 44, selects the light reception group G outputting the smallest address, and selects the selected light reception group (hereinafter, selected group) SG.
- An address (hereinafter, selected address) SA and data (hereinafter, selected data) SD input from the group temporary storage unit 44 are supplied to the memory control unit 522. If there are a plurality of light receiving groups G that have the smallest address, only one of the plurality of light receiving groups G having the smallest identifier for identifying the light receiving group is set as the selected group SG. Not limited to this, all of the plurality of light receiving groups may be selected groups SG1, SG2,. In this case, the selection data SD may be a total value of all data input from the selection groups SG1, SG2,.
- the memory control unit 522 updates the value of the histogram stored in the histogram storage unit 6 using the selection address SA and the selection data SD supplied from the comparison unit 521. Specifically, the data of the selection address SA is read from the histogram storage unit 6, and the selection data SD is added to the read data and written to the selection address SA. In addition, the memory control unit 522 updates the output of the temporary storage unit 44 belonging to the selected group SG by outputting an update instruction acq designating the selected group SG to the temporary storage unit 44.
- Each function of the signal processing unit 5 is realized by an electronic circuit that is hardware.
- the electronic circuit may be realized by a digital circuit, an analog circuit, or a combination thereof. Further, some of these functions may be realized by processing executed by the CPU.
- the histogram generation unit 52 has an IDLE state, a SET state, a READ state, a SUM state, and a WRITE state, and appropriately transitions between these states and executes an operation corresponding to each state.
- the SUM state and the SET state, and the WRITE state and the READ state can coexist.
- emp means that no data exists in any of the plurality of temporary storage units 44 (hereinafter referred to as read register group), and din means that data exists in the read register group.
- the histogram generator 52 is reset every time the information generator 51 executes an information generation process using a histogram.
- the signal processing unit 5 When the signal processing unit 5 is reset, it enters an IDLE state. At this time, the histogram stored in the histogram storage unit 6 is also reset.
- the IDLE state is a state waiting for data to be written to the read register group.
- the read register group becomes din, and the histogram generation unit 52 transitions to the SET state.
- the comparison unit 521 operates to output the selected group SG, the selected address SA, and the selected data SD to the memory control unit 522. Thereafter, the histogram generator 52 transitions to the READ state.
- the memory control unit 522 reads the data of the selected address SA from the histogram storage unit 6. At this time, if the read register group is emp, the histogram generation unit 52 transitions to the SUM state.
- the memory control unit 522 In the SUM state, the memory control unit 522 generates an integrated value obtained by adding the selection data to the data read in the READ state. Thereafter, the histogram generator 52 transitions to the WRITE state.
- the memory control unit 522 writes the integrated value generated in the SUM state to the selection address SA of the histogram storage unit 6 and outputs an update instruction acq designating the selection group SG to the read register group. If the read register group is emp as a result of updating the status of the read register group by the update instruction acq, the histogram generating unit 52 transitions to the IDLE state. On the other hand, if the read register group is din, the histogram generation unit 52 transitions to the SET state.
- the histogram generation unit 52 transitions to the SUM + SET state.
- the operation in the SUM state by the memory control unit 522 and the operation in the SET state by the comparison unit 521 are executed in parallel. Thereafter, the histogram generator 52 transitions to the WRITE + READ state.
- the histogram generation unit 52 transits to the SUM + SET state if the status of the read register group is din, and transits to the SUM state if the status of the read register group is emp.
- the measuring unit needs to execute processing for all pulse signals shown in a graph obtained by adding all the graphs in FIG.
- the measurement unit 4 performs processing only for the pulse signals shown in any one of the graphs in FIG. The processing load is reduced.
- the measurement unit 4 is provided with a temporary storage unit 44 for storing time information Tp and light amount information Cp as measurement results. Therefore, the signal processing unit 5 does not need to perform processing in real time at the generation timing of the pulse signal P, and can perform processing by using the time until the next light emission, and therefore uses the measurement result without omission. Can do.
- the light receiving groups G1 to Gx and the plurality of measuring units 4 are associated one-to-one.
- the second embodiment is different from the first embodiment in that the correspondence between the two can be appropriately changed.
- the laser radar 1a of the present embodiment includes a connection unit 7 and a connection control unit 8 in addition to the configuration of the laser radar 1 of the first embodiment.
- the number of measuring units 4 is set to be equal to or less than the number x of the light receiving groups G1 to Gx. In the following description, it is assumed that the number of measuring units 4 is two.
- the connection unit 7 corresponds to a front connection unit
- the connection control unit 8 corresponds to a front control unit.
- connection unit 7 assigns the light reception groups G1 to Gx to the two measurement units 4 in accordance with instructions from the connection control unit 8. That is, one pixel is divided into two upper and lower regions, the first measuring unit 4 processes the pulse signal P from the light receiving group belonging to the upper region, and the second measuring unit 4 from the light receiving group belonging to the lower region. The pulse signal P is processed. That is, the connection unit 7 appropriately changes the organization of the light receiving group that causes each measurement unit 4 to perform processing.
- the connection control unit 8 acquires status information indicating the status in which the laser radar 1a is used, and changes the setting of the connection unit 7, that is, the boundary between the upper and lower regions of the pixel, according to the acquired status information. .
- connection control unit 8 obtains information as status information from a sensor or the like that monitors the intensity of disturbance light incident on the light receiving array unit 3. Then, as shown in the upper column of FIG. 7, the connection control unit 8 decreases the number m of light receiving groups belonging to the upper region and increases the number n of light receiving groups belonging to the lower region as the disturbance light is stronger according to the situation information. May be increased.
- the brightness of the object to be measured tends to be a gradation that changes from light to dark from top to bottom.
- the load on the measurement unit 4 that processes the upper region is reduced. This vertical relationship may be inverted depending on the lens.
- connection control unit 8 may acquire information from a sensor or the like that monitors the road surface condition as the situation information. In this case, when the connection control unit 8 detects that the road is a snowy road from the situation information, the connection control unit 8 increases the number m of light receiving groups belonging to the upper region and belongs to the lower region as shown in the lower column of FIG. The number n of light receiving groups may be reduced.
- the road surface reflection becomes strong, so the brightness of the object to be measured tends to be a gradation that changes from dark to bright from top to bottom.
- the load on the measurement unit 4 that processes the lower region is reduced. This vertical relationship may be inverted depending on the lens.
- the measurement results of the plurality of measuring units 4 are processed by one signal processing unit 5.
- the third embodiment is different from the first embodiment in that it has a plurality of signal processing units 5 and can change the correspondence with the measurement unit 4 as appropriate.
- the laser radar 1b of the present embodiment includes a connection unit 9 and a connection control unit 10 in addition to the configuration of the laser radar 1 of the first embodiment.
- the laser radar 1b includes two signal processing units 5 and two histogram storage units 6.
- the number of signal processing units 5 and histogram storage units 6 may be three or more.
- the connection unit 9 corresponds to a rear connection unit
- the connection control unit 10 corresponds to a rear control unit.
- connection unit 9 assigns the measurement unit 4 and thus the light receiving groups G1 to Gx to each of the two signal processing units 5 in accordance with an instruction from the connection control unit 10. That is, one pixel is divided into two upper and lower regions, and a histogram is created based on the measurement results of the plurality of measurement units 4 in which the first signal processing unit 5 processes the pulse signal P from the light receiving group belonging to the upper region. To do. Further, the second signal processing unit 5 creates a histogram based on the measurement results of the plurality of measurement units 4 that process the pulse signals P from the light receiving groups belonging to the lower region.
- the connection control unit 10 acquires status information indicating the status in which the laser radar 1b is used, and changes the setting of the connection unit 9, that is, the boundary between the upper and lower regions of the pixel, according to the acquired status information. .
- connection control unit 10 acquires information from a sensor or the like that monitors the attitude of the vehicle as the situation information.
- the laser radar 1b is set to irradiate laser light toward the road surface.
- the connection control unit 10 basically sets a large number m of light receiving groups belonging to the upper area and a small number n of light receiving groups belonging to the lower area, so that the attitude of the vehicle The ratio of m and n is changed according to.
- the laser beam when the laser beam is irradiated toward the road surface, reflected waves from farther are detected in the upper region, and reflected waves from closer are detected in the lower region.
- This vertical relationship may be inverted depending on the lens.
- Increasing the number m of light receiving groups assigned to the upper region makes it possible to detect weak signals from a long distance, although the resolution becomes coarse.
- the resolution can be increased instead of sacrificing the detection of weak signals.
- the distance from the attitude of the vehicle to the road surface where the laser beam reaches for each light receiving group may be estimated, and the ratio of m and n may be changed according to the estimated distance.
- the trigger signal TG is generated, and the histogram is updated using only the light amount information Cp obtained at the timing of the trigger signal TG.
- the fourth embodiment is different from the first embodiment in that the light amount information Cp is repeatedly generated in synchronization with the clock and the histogram is updated using all the light amount information Cp.
- the laser radar 1 c of this embodiment includes an irradiation unit 2, a light receiving array unit 3 c, a plurality of measurement units 4 c, a signal processing unit 5, and a histogram storage unit 6.
- the light receiving array unit 3c has a plurality of light receiving groups G1 to Gx.
- Each light receiving group Gi has Mi photodetectors 31c.
- Each of the M1 + M2 +... + Mx photodetectors 31c has a SPAD, these SPADs are arranged so as to form a two-dimensional matrix, and form a light receiving surface, as in the first embodiment.
- each photodetector 31c includes a SPAD 81, a quench resistor 82, an inverting circuit 83, and a DFF circuit 84. That is, the photodetector 31c is different from the photodetector 31 of the first embodiment in that the delay circuit 85 is omitted and the connection state of the DFF circuit 84 is different.
- the DFF circuit 84 latches the output of the inverting circuit 83 at the timing of the rising edge of the clock CK and outputs this as a pulse signal P. Further, the output of the DFF circuit 84 is reset by the reset signal RS.
- the photodetector 31c outputs the pulse signal P in response to this.
- the pulse width of the pulse signal Pr output from the inverting circuit 83 continues until the Geiger discharge of the SPAD 81 is stopped by the voltage drop generated by the current flowing through the quench resistor 82.
- This pulse signal Pr is converted into a pulse signal P synchronized with the clock CK by the DFF circuit 84. That is, the pulse width of the pulse signal P output from the DFF circuit 84 includes a shift corresponding to the quantization error due to the clock CK.
- the measurement unit 4 c includes a timer unit 42 c, a count unit 43 c, and a temporary storage unit 44 c.
- the timer 42c has a synchronous counter that operates according to the clock CK.
- the timing unit 42c starts counting at the irradiation timing notified from the irradiation unit 2, and continues the counting operation at least for the time required for the optical signal to reciprocate the maximum detection distance. Then, the timer unit 42c outputs the count value of the synchronous counter as time information Tp. That is, the time information Tp changes in synchronization with the clock CK and represents an elapsed time from the irradiation timing.
- the count unit 43c always obtains the response number Cx, which is the number of pulse signals P 1 to P Mi simultaneously output from the photodetector 31c, using an encoder or the like. Further, the count unit 43c repeatedly calculates the adjustment response number, which is the result of subtracting the bias value Cb from the response number Cx, for each timing of the clock CK, that is, whenever the time information Tp changes, Is output as light amount information Cp representing the luminance of the optical signal. That is, the light amount information Cp changes in synchronization with the clock CK, similarly to the time information Tp.
- the temporary storage unit 44c is the same as the temporary storage unit 44 except that the light amount information Cp is stored at the timing of the clock CK instead of the trigger signal TG. Thereby, the light quantity information Cp is stored in all the time bins identified by the time information Tp in the temporary storage unit 44c.
- the light receiving group is configured in units of rows in the SPAD two-dimensional matrix, but the present disclosure is not limited to this.
- the light receiving group may be configured in units of columns in a SPAD two-dimensional matrix, or may be configured in units of arbitrarily-shaped blocks.
- connection unit 7 switches the connection in units of light reception groups, but the present disclosure is not limited to this.
- the connection unit 7 may be configured to switch the connection in units of individual photodetectors 31.
- connection control unit 8 changes the boundary between the upper region and the lower region of the pixel based on the situation information.
- the change target based on the situation information may include, for example, at least one of the number of photodetectors forming the light receiving group, the size of the pixel formed by the light receiving group, and the shape of the pixel.
- the plurality of signal processing units 5 each process a partial area in one pixel and generate a plurality of histograms for one pixel.
- the present disclosure is limited to this. It is not something.
- each of the plurality of signal processing units 5 generates a histogram for one pixel, and the connection unit 9 switches the light receiving groups G1 to Gx associated with each pixel, so that the size of each pixel, At least one of the shape and the number of photodetectors included in each pixel may be appropriately changed.
- connection control unit 10 determines that the region in the pixel corresponding to each of the signal processing units 5 or the pixel corresponding to each of the signal processing units 5 is referred to as a region.
- the connection by the connection unit 9 may be changed so that the number of the photo detectors 31 forming the same, the size of each region or the like, or the shape of each region or the like becomes the same.
- the connection control unit 10 connects the connection by the connection unit 9 so that at least one of the number of photodetectors 31 forming each region or the like, or the size of each region or the shape of each region or the like varies depending on the pixel. May be configured to change.
- the number of connections is changed based on the situation information acquired by the connection control units 8 and 10, but the present disclosure is not limited to this.
- the number of connections may be set in advance based on the characteristics of the light receiving lens (for example, the angle of view and distortion) and the light irradiation range of the irradiation unit 2.
- the intensity of disturbance light, the road surface condition, and the posture of the vehicle are used as the situation information acquired by the connection control units 8 and 10, but the present disclosure is limited to this. Is not to be done.
- the situation information various types of information correlated with disturbance light such as time or weather may be used.
- various types of information correlated with the attitude of the vehicle such as a map showing the acceleration of the vehicle or the inclination angle of the road, may be used.
- past situation information or the like may be used as the situation information.
- connection units 7 and 9 are provided on either the input side or the output side of the plurality of measurement units 4, but the connection units 7 and 9 are provided at the same time. Also good.
- the RAM used as the temporary storage unit 44 has an address associated with the time information Tp, but the present disclosure is not limited to this.
- the RAM used as the temporary storage unit 44 may associate the time information Tp and the light amount information Cp and store them as data. According to this, since the RAM used as the temporary storage unit 44 does not need to prepare addresses for all the time bins, the capacity of the RAM is reduced particularly when the frequency of pulse signals from the light receiving group is low. be able to.
- the histogram generation unit 52 may be configured to compare the time information Tp itself instead of comparing the addresses.
- the configuration in which the light receiving array unit 3 and the measuring unit 4 in the laser radar 1 of the first embodiment are replaced with the light receiving array unit 3c and the measuring unit 4c is shown.
- the present disclosure is not limited to this.
- the light receiving array unit 3 and the measuring unit 4 of the laser radar 1a according to the second embodiment may be replaced with the light receiving array unit 3c and the measuring unit 4c. Good.
- the light receiving array unit 3 and the measuring unit 4 of the laser radar 1b according to the third embodiment may be replaced with the light receiving array unit 3c and the measuring unit 4c. Good.
- a plurality of functions of one constituent element in the above embodiment may be realized by a plurality of constituent elements, or a single function of one constituent element may be realized by a plurality of constituent elements. . Further, a plurality of functions possessed by a plurality of constituent elements may be realized by one constituent element, or one function realized by a plurality of constituent elements may be realized by one constituent element. Moreover, you may abbreviate
- at least a part of the configuration of the above embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other embodiment.
- all the aspects included in the technical idea specified from the wording described in the claims are embodiments of the present disclosure.
- the present disclosure can be realized in various forms such as a system including the optical measurement device as a constituent element and an optical signal measurement method.
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Abstract
複数の光検知器(31)が受光グループを形成し、複数の受光グループが1画素を形成する。受光アレイ部(3)は、このような画素を1つ以上備える。光検知器は、フォトンの入射によってパルス信号を出力する。計測部(4)は、複数の受光グループのそれぞれに設けられる。計測部は、受光グループから出力されるパルス信号に従い、外部から入力される照射タイミングからの経過時間を表す時間情報、および時間情報から特定される1つ以上のタイミングのそれぞれで取得される光量情報を生成する。光量情報として、受光部ループに属する複数の光検知器のうちパルス信号を出力している光検知器の数が用いられる。
Description
本国際出願は、2017年4月10日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第2017-077484号および2018年3月16日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第2018-049416号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第2017-077484号および日本国特許出願第2018-049416号の全内容を本国際出願に参照により援用する。
本開示は、光の飛翔時間を求める技術に関する。
複数のSPADを配列したSPADアレイを用い、フォトンが入射された個々のSPADから出力されるパルス信号の数(以下、応答数)をカウントすることで受光強度を検出する光検知器が知られている。SPADは、Single Photon Avalanche Diodeの略である。SPADは、ガイガーモードで動作し、単一フォトンの入射を検出できるアバランシェフォトダイオードである。
特許文献1には、光を照射した後、光検知器で検出される応答数がトリガ閾値以上である場合に反射光を受光したものとして、照射から受光までの光の飛翔時間(以下、TOF)を計測し、その計測されたTOFから光を反射した物体までの距離を求める技術が記載されている。TOFは、Time Of Flightの略である。また、SPADアレイに入射する外乱光等の影響を除去するために、TOFの計測を繰り返し実施して、計測時間毎に応答数を積算したヒストグラムを作成し、ヒストグラムの極大値から得られる時間を、距離の算出に用いることが行われている。
しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、特許文献1に記載の従来技術では、以下の課題が見出された。
即ち、従来技術では、検出性能を向上させるために、SPADアレイに含まれるSPADの数を増加させた場合、光検知器での応答数が増加し、これに伴い、TOFを計測する後段の計時回路の処理負荷が増大する。その処理負荷が、計時回路の処理能力を超えると、却って、検出性能を低下させてしまう。
即ち、従来技術では、検出性能を向上させるために、SPADアレイに含まれるSPADの数を増加させた場合、光検知器での応答数が増加し、これに伴い、TOFを計測する後段の計時回路の処理負荷が増大する。その処理負荷が、計時回路の処理能力を超えると、却って、検出性能を低下させてしまう。
これに対して、SPADの感度を抑制することで、応答数を抑制することが考えられる。但し、この場合、強度の弱い遠距離からの反射光や反射率の低い物体からの反射光を検出できなくなる。
本開示の1つの局面は、検出感度を低下させることなく、計時回路の処理を軽減可能な技術を提供することにある。
本開示の一態様である光検出装置は、受光アレイ部と、複数の計測部と、信号処理部とを備える。
本開示の一態様である光検出装置は、受光アレイ部と、複数の計測部と、信号処理部とを備える。
受光アレイ部は、フォトンの入射によってパルス信号を出力する複数の光検知器が受光グループを形成し、複数の受光グループが1画素を形成するように構成され、このような画素を1つ以上備える。
計測部は、複数の受光グループのそれぞれに設けられる。計測部は、受光グループから出力されるパルス信号に従い、外部から入力される照射タイミングからの経過時間を表す時間情報、および前記時間情報から特定される1つ以上のタイミングのそれぞれで取得される光量情報を生成する。なお、光量情報として、受光部ループに属する複数の光検知器のうちパルス信号を出力している光検知器の数を用いる。
信号処理部は、1画素に対応する複数の計測部にて計測された時間情報または光量情報の少なくとも一方に従って、光の飛翔時間を求める。
このような構成によれば、光検知器の感度を低下させることなく、個々の計測部に処理させるパルス信号の数を抑制することができる。
このような構成によれば、光検知器の感度を低下させることなく、個々の計測部に処理させるパルス信号の数を抑制することができる。
なお、請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
[1.第1実施形態]
[1-1.構成]
本実施形態のレーザレーダ1は、車両に搭載され、車両の周辺に存在する各種物体を検出し、その物体に関する情報を生成する。レーザレーダ1は、図1に示すように、照射部2と、受光アレイ部3と、複数の計測部4と、信号処理部5と、ヒストグラム記憶部6とを備える。なお、レーザレーダ1から照射部2を除いた構成が、光計測装置に相当する。
[1.第1実施形態]
[1-1.構成]
本実施形態のレーザレーダ1は、車両に搭載され、車両の周辺に存在する各種物体を検出し、その物体に関する情報を生成する。レーザレーダ1は、図1に示すように、照射部2と、受光アレイ部3と、複数の計測部4と、信号処理部5と、ヒストグラム記憶部6とを備える。なお、レーザレーダ1から照射部2を除いた構成が、光計測装置に相当する。
照射部2は、パルス状のレーザ光を、予め設定された間隔で繰り返し照射すると共に、その照射タイミングを複数の計測部4にそれぞれ通知する。以下、レーザ光を照射する周期を、計測サイクルという。
受光アレイ部3は、複数の受光グループG1~Gxを有する。xは2以上の整数である。各受光グループGiは、それぞれMi個の光検知器31を備える。iは1からxまでの値の何れかである。個々の光検知器31は、SPADを備える。
SPADは、Single Photon Avalanche Diodeの略である。SPADは、逆バイアス電
圧としてブレイクダウン電圧よりも高い電圧を印加するガイガーモードで動作するアバランシェフォトダイオードであり、単一フォトンの入射を検出できる。受光アレイ部3には合計M1+M2+…+Mx個のSPADが含まれる。これらのSPADは、2次元の行列を形成するように配列され、受光面を形成する。ここでは、受光グループG1~Gxには、SPADの行列うち、複数行分のSPADがそれぞれ割り当てられている。
圧としてブレイクダウン電圧よりも高い電圧を印加するガイガーモードで動作するアバランシェフォトダイオードであり、単一フォトンの入射を検出できる。受光アレイ部3には合計M1+M2+…+Mx個のSPADが含まれる。これらのSPADは、2次元の行列を形成するように配列され、受光面を形成する。ここでは、受光グループG1~Gxには、SPADの行列うち、複数行分のSPADがそれぞれ割り当てられている。
受光回路は、SPADにフォトンが入射されると、予め設定されたパルス幅を有するパルス信号Pを出力する。以下では、受光グループGiに含まれるMi個の光検知器31が出力する各パルス信号をP1~PMiで表す。
個々の光検知器31は、図10に示すように、SPAD81と、クエンチ抵抗82と、反転回路83と、Dフリップフロップ回路(以下、DFF回路)84と、遅延回路85とを備える。SPAD81は、アノードが負電源に接続され、カソードがクエンチ抵抗82を介して正電源に接続される。クエンチ抵抗82は、SPAD81に逆バイアス電圧を印加する。また、クエンチ抵抗82は、SPAD81にフォトンが入射してSPAD81がブレイクダウンしたときに、SPAD81に流れる電流により発生する電圧降下によって、SPAD81のガイガー放電を停止させる。なお、クエンチ抵抗82には、所定の抵抗値を有する抵抗素子、或いは、ゲート電圧によってオン抵抗を設定可能なMOSFET等が用いられる。
SPAD81のカソードには反転回路83が接続される。SPAD81がブレイクダウンしていない状態では、反転回路83の入力はハイレベルである。SPAD81がブレイクダウンした状態では、クエンチ抵抗82に電流が流れることで、反転回路83の入力はロウレベルに変化する。DFF回路84は、反転回路83の出力がロウレベルからハイレベルに変化する立上がりエッジで出力がハイレベルに変化する。DFF回路84の出力は、遅延回路85を介してDFF回路84のリセット端子に接続される。遅延回路85は、DFF回路84の出力を、信号レベルを反転させ、かつ、予め設定された遅延時間τだけ遅延させてリセット端子に入力する。これにより、DFF回路84の出力は、ハイレベルに変化してから遅延時間τが経過すると、DFF回路84がリセットされることにより、ロウレベルに変化する。
複数の計測部4は、受光グループG1~Gxと同じ数xを備える。各計測部4は、受光グループG1~Gxのいずれかと1対1に対応づけられる。複数の計測部4は、いずれも同様に構成されているため、以下では、受光グループGiに対応付けられた一つの計測部4について説明する。
計測部4は、受光グループGiから並列に出力されるパルス信号P1~PMiと、照射部2から供給される照射タイミングとに基づいて、照射から受光までに要した光の飛翔時間であるTOFを表す時間情報Tp、および受光時の光量を表す光量情報Cpを生成する。TOFは、Time Of Flightの略である。計測部4は、トリガ部41と、計時部42と、カウント部43と、一時記憶部44とを備える。
トリガ部41は、受光グループGiから同時出力されているパルス信号P1~PMiの数、即ち、フォトンに応答してパルス信号を出力している光検知器31の数が、トリガ閾値TH以上である場合に、受光タイミングを表す所定のパルス幅を有したトリガ信号TGを出力する。受光グループGiが異なる距離に位置する複数の物体からの反射波を受信している場合、トリガ部41は、複数のトリガ信号TGを出力する。トリガ閾値THは、固定値であってもよいし、状況に応じて変化する可変値であってもよい。
計時部42は、いわゆるTDCであり、照射部2から通知される照射タイミングからトリガ信号TGが示す受光タイミングまでの時間を計測し時間情報Tpとして出力する。TDCは、Time to Digital Converterの略である。TDCは、その全体がデジタル回路で
構成される。
構成される。
カウント部43は、受光グループGiから同時に出力されているパルス信号P1~PMiの数である応答数Cxを、トリガ信号TGに従ったタイミングでカウントし、その応答数Cxからバイアス値Cbを減算した結果である調整応答数を、受光した光の強度を表す光量情報Cpとして出力する。トリガ信号TGに従ったタイミングとは、トリガ信号TGが出力されたタイミングであってもよいし、これを所定の遅延量だけ遅延させたタイミングであってもよい。また、バイアス値Cbは、固定値であってもよいし、状況に応じて変化する可変値であってもよい。バイアス値Cbは、固定値の場合、0であってもよい。また、バイアス値Cbは、可変値の場合、トリガ閾値THに連動して設定されてもよいし、周囲の明るさ、およびヒストグラム記憶部6の空き容量のうち、いずれか又は両方に応じて設定されてもよい。
一時記憶部44は、任意に読み書き可能なメモリであるRAMを有する。一時記憶部44には、図2に示すように、計時部42にて生成される時間情報Tpに対応づけられたアドレスに、カウント部43にて生成される光量情報Cpが格納される。時間情報Tpは、計時部42の時間分解能で区切られた時間領域(以下、時間ビン)を単位として表現される値である。従って、アドレスが大きいほどTOFが長いこと、ひいては物体までの距離が遠いことを表す。一時記憶部44に格納されるデータのビット幅は、受光グループGiに含まれるSPADの数Miを表現することができる最小限の大きさがあればよい。
ヒストグラム記憶部6は、任意に読み書き可能なメモリであるRAMを有する。ヒストグラム記憶部6のアドレスは、図3に示すように、一時記憶部44と同様に、時間情報Tpに対応づけられる。ヒストグラム記憶部6に格納されるデータのビット幅は、1回の計測で検出される応答数の期待値や、信号処理部5がヒストグラムを生成する際に積算を繰り返す回数である積算回数X等に応じて、積算値がオーバーフローすることがないように、適宜設定される。積算回数Xは1以上であればよい。
信号処理部5は、情報生成部51と、ヒストグラム生成部52とを備える。
情報生成部51は、X回の計測サイクル毎、即ちヒストグラムが生成される毎に動作し、ヒストグラム生成部52によって生成されたヒストグラムに基づき、光を反射した物体に関する情報を生成する。具体的には、ヒストグラムの極大値を輝度として抽出すると共に、抽出された極大値毎に、その極大値が得られるアドレスに対応した時間を特定する。更に、これら抽出された輝度と時間ビン(即ち、TOF)との組み合わせに基づいて、ヒストグラム上に極大値を発生させる原因となった各物体までの距離や、その物体の信頼度等を含む物体情報を生成する。生成された物体情報は、図示しない車載LANを介して、該物体情報を利用する各種車載装置に提供される。
情報生成部51は、X回の計測サイクル毎、即ちヒストグラムが生成される毎に動作し、ヒストグラム生成部52によって生成されたヒストグラムに基づき、光を反射した物体に関する情報を生成する。具体的には、ヒストグラムの極大値を輝度として抽出すると共に、抽出された極大値毎に、その極大値が得られるアドレスに対応した時間を特定する。更に、これら抽出された輝度と時間ビン(即ち、TOF)との組み合わせに基づいて、ヒストグラム上に極大値を発生させる原因となった各物体までの距離や、その物体の信頼度等を含む物体情報を生成する。生成された物体情報は、図示しない車載LANを介して、該物体情報を利用する各種車載装置に提供される。
ヒストグラム生成部52は、計測サイクル毎に動作し、複数の計測部4のそれぞれが有する、各一時記憶部44に格納された情報に従って、ヒストグラム記憶部6に記憶されたヒストグラムの内容を更新する。
ヒストグラム生成部52は、図4に示すように、比較部521と、メモリ制御部522を備える。なお、一時記憶部44は、初期状態ではデータが書き込まれているアドレスの中で最も小さいアドレスおよびそのアドレスに格納されたデータを出力するように構成される。また、一時記憶部44は、メモリ制御部522からの更新指示acqに従って、データが書き込まれているアドレスの中で次に小さいアドレスおよびそのアドレスに格納されたデータを順次出力するように構成される。
比較部521は、複数の一時記憶部44からの入力を比較し、最も小さいアドレスを出力している受光グループGを選択して、その選択された受光グループ(以下、選択グループ)SGと、選択グループの一時記憶部44から入力されたアドレス(以下、選択アドレス)SAと、データ(以下、選択データ)SDと、をメモリ制御部522に供給する。なお、最も小さいアドレスを出している受光グループGが複数存在する場合は、その複数の受光グループGの中で、受光グループを識別する識別子の最も小さいもの一つだけを選択グループSGとする。これに限らず、複数の受光グループの全てを選択グループSG1,SG2…としてもよい。この場合、選択データSDは、選択グループSG1,SG2,…から入力された全データの合計値としてもよい。
メモリ制御部522は、比較部521から供給される選択アドレスSAと選択データSDとを用いて、ヒストグラム記憶部6に格納されたヒストグラムの値を更新する。具体的には、ヒストグラム記憶部6から選択アドレスSAのデータを読み出し、読み出したデータに選択データSDを加算して、選択アドレスSAに書き込む。また、メモリ制御部522は、選択グループSGを指定した更新指示acqを一時記憶部44に出力することで、選択グループSGに属する一時記憶部44の出力を更新する。
なお、信号処理部5の各機能は、ハードウェアである電子回路によって実現される。その電子回路は、デジタル回路、又はアナログ回路、あるいはこれらの組み合わせによって実現してもよい。また、これらの機能の一部をCPUが実行する処理によって実現してもよい。
[1-2.動作]
ここで、ヒストグラム生成部52の全体的な動作を、図5のステートマシン図に沿って説明する。ヒストグラム生成部52は、IDLE状態と、SET状態と、READ状態と、SUM状態と、WRITE状態とを有し、これらの状態を適宜遷移して、各状態に応じた動作を実行する。但し、状況に応じて、SUM状態とSET状態、およびWRITE状態とREAD状態は、並存することができる。また、図中、empは、複数の一時記憶部44(以下、リードレジスタ群)のいずれにもデータが存在しないことを意味し、dinは、リードレジスタ群にデータが存在することを意味する。
ここで、ヒストグラム生成部52の全体的な動作を、図5のステートマシン図に沿って説明する。ヒストグラム生成部52は、IDLE状態と、SET状態と、READ状態と、SUM状態と、WRITE状態とを有し、これらの状態を適宜遷移して、各状態に応じた動作を実行する。但し、状況に応じて、SUM状態とSET状態、およびWRITE状態とREAD状態は、並存することができる。また、図中、empは、複数の一時記憶部44(以下、リードレジスタ群)のいずれにもデータが存在しないことを意味し、dinは、リードレジスタ群にデータが存在することを意味する。
ヒストグラム生成部52は、情報生成部51がヒストグラムを用いた情報生成処理を実行する毎にリセットされる。信号処理部5がリセットされるとIDLE状態となる。このとき、ヒストグラム記憶部6に格納されたヒストグラムもリセットされる。
IDLE状態は、リードレジスタ群にデータが書き込まれることを待っている状態である。IDLE状態の時に、リードレジスタ群にデータが書き込まれると、リードレジスタ群はdinになり、ヒストグラム生成部52は、SET状態に遷移する。
SET状態では、比較部521が動作し、選択グループSGと、選択アドレスSAと、選択データSDとをメモリ制御部522に出力する。その後、ヒストグラム生成部52は、READ状態に遷移する。
READ状態では、メモリ制御部522が、ヒストグラム記憶部6から選択アドレスSAのデータを読み出す。このとき、リードレジスタ群がempであれば、ヒストグラム生成部52はSUM状態に遷移する。
SUM状態では、メモリ制御部522が、READ状態の時に読み出したデータに、選択データを加算した積算値を生成する。その後、ヒストグラム生成部52は、WRITE状態に遷移する。
WRITE状態では、メモリ制御部522が、SUM状態の時に生成された積算値を、ヒストグラム記憶部6の選択アドレスSAに書き込むと共に、選択グループSGを指定した更新指示acqをリードレジスタ群に出力する。更新指示acqによりリードレジスタ群の状況が更新された結果、リードレジスタ群がempであれば、ヒストグラム生成部52は、IDLE状態に遷移する。一方、リードレジスタ群がdinであれば、ヒストグラム生成部52は、SET状態に遷移する。
先のREAD状態でリードレジスタ群がdinであれば、ヒストグラム生成部52は、SUM+SET状態に遷移する。
SUM+SET状態では、メモリ制御部522によるSUM状態の動作と、比較部521によるSET状態の動作とが並列に実行される。その後、ヒストグラム生成部52は、WRITE+READ状態に遷移する。
SUM+SET状態では、メモリ制御部522によるSUM状態の動作と、比較部521によるSET状態の動作とが並列に実行される。その後、ヒストグラム生成部52は、WRITE+READ状態に遷移する。
WRITE+READ状態では、メモリ制御部522によるWRITE状態の動作とREAD状態の動作とが並列に実行される。その後、ヒストグラム生成部52は、リードレジスタ群の状況がdinであればSUM+SET状態に遷移し、リードレジスタ群の状態がempであれば、SUM状態に遷移する。
[1-3.効果]
以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1a)レーザレーダ1では、1画素を構成する多数の光検知器31を、複数の受光グループG1~Gxに分割し、受光グループG1~Gx毎に設けられた複数の計測部4に分散してパルス信号Pの処理を実行させ、その処理結果を統合してヒストグラムを生成している。従って、レーザレーダ1によれば、光検知器31の感度を低下させることなく、即ち、検出性能を低下させることなく、個々の計測部4の処理負荷を削減することができる。即ち、1つの画素に1つの計測部を備える従来装置では、計測部は、図2中の全てのグラフを足し合わせたグラフに示される全てのパルス信号について処理を実行する必要がある。これに対して、1つの画素に複数の計測部4を有するレーザレーダ1では、計測部4は、それぞれ、図2中のグラフのいずれか一つに示されたパルス信号についてだけ処理を実行すればよく、処理負荷が削減される。
以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1a)レーザレーダ1では、1画素を構成する多数の光検知器31を、複数の受光グループG1~Gxに分割し、受光グループG1~Gx毎に設けられた複数の計測部4に分散してパルス信号Pの処理を実行させ、その処理結果を統合してヒストグラムを生成している。従って、レーザレーダ1によれば、光検知器31の感度を低下させることなく、即ち、検出性能を低下させることなく、個々の計測部4の処理負荷を削減することができる。即ち、1つの画素に1つの計測部を備える従来装置では、計測部は、図2中の全てのグラフを足し合わせたグラフに示される全てのパルス信号について処理を実行する必要がある。これに対して、1つの画素に複数の計測部4を有するレーザレーダ1では、計測部4は、それぞれ、図2中のグラフのいずれか一つに示されたパルス信号についてだけ処理を実行すればよく、処理負荷が削減される。
(1b)レーザレーダ1では、計測部4には計測結果である時間情報Tpおよび光量情報Cpを記憶する一時記憶部44が設けられている。従って、信号処理部5は、パルス信号Pの発生タイミングでリアルタイムに処理する必要はなく、次の発光までの時間を利用して処理を実行することができるため、計測結果を漏れなく利用することができる。
[2.第2実施形態]
[2-1.第1実施形態との相違点]
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
[2-1.第1実施形態との相違点]
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
前述した第1実施形態では、受光グループG1~Gxと複数の計測部4とが1対1に対応づけられている。これに対し、第2実施形態では、両者の対応づけを適宜変更可能な点で、第1実施形態と相違する。
図6に示すように、本実施形態のレーザレーダ1aは、第1実施形態のレーザレーダ1の構成に加えて、接続部7および接続制御部8を備える。但し、計測部4の数は、受光グループG1~Gxの数x以下に設定されている。以下では、計測部4の数が2であるものとして説明する。また、接続部7が前置接続部に相当し、接続制御部8が前置制御部に相当する。
接続部7は、接続制御部8からの指示に従って、2つの計測部4のそれぞれに、受光グループG1~Gxを割り当てる。つまり、1画素を上下二つの領域に分割し、第1の計測部4が上側領域に属する受光グループからのパルス信号Pを処理し、第2の計測部4が下側領域に属する受光グループからのパルス信号Pを処理する。つまり、接続部7は、各計測部4に処理を担当させる受光グループの編成を適宜変更する。
接続制御部8は、レーザレーダ1aが使用されている状況を示す状況情報を取得し、取得した状況情報に従って、接続部7の設定、即ち、画素の上側領域と下側領域の境界を変更する。
ここでは、接続制御部8は、状況情報として、受光アレイ部3に入射する外乱光の強度をモニタするセンサ等から情報を取得する。そして、接続制御部8は、図7の上欄に示すように、状況情報に従い、外乱光が強いほど、上側領域に属する受光グループ数mを減少させ、下側領域に属する受光グループの数nを増加させてもよい。
つまり、外乱光が強い場合、計測対象となる対象物の明るさは、上から下に向かって、明から暗に変化するグラデーションになり易い傾向がある。強い外乱光が入射される上側領域のSPAD数を減らすことで、上側領域を処理する計測部4の負荷が軽減される。なお、この上下関係は、レンズによって上下が反転する場合がある。
また、接続制御部8は、状況情報として路面の状況をモニタするセンサ等から情報を取得してもよい。この場合、接続制御部8は、状況情報から雪道であること検出した場合には、図7の下欄に示すように、上側領域に属する受光グループ数mを増加させ、下側領域に属する受光グループの数nを減少させてもよい。
つまり、雪道では、路面反射が強くなるため、計測対象となる対象物の明るさは、上から下に向かって、暗から明に変化するグラデーションになり易い傾向がある。路面反射の強い下側領域のSPAD数を減らすことで、下側領域を処理する計測部4の負荷が軽減される。なお、この上下関係は、レンズによって上下が反転する場合がある。
[2-2.効果]
以上詳述した第2実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)(1b)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
以上詳述した第2実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)(1b)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
(2a)レーザレーダ1aによれば、状況に応じて、各計測部4に割り当てる受光グループの数を変化させるため、各計測部4の負荷が過大となることを、より一層抑制することができる。
[3.第3実施形態]
[3-1.第1実施形態との相違点]
第3実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
[3-1.第1実施形態との相違点]
第3実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
前述した第1実施形態では、複数の計測部4での計測結果を、一つの信号処理部5で処理している。これに対し、第3実施形態では、複数の信号処理部5を有し、しかも計測部4との対応づけを適宜変更可能な点で、第1実施形態と相違する。
図8に示すように、本実施形態のレーザレーダ1bは、第1実施形態のレーザレーダ1の構成に加えて、接続部9および接続制御部10を備える。また、レーザレーダ1bは、信号処理部5およびヒストグラム記憶部6を二つずつ備える。信号処理部5およびヒストグラム記憶部6の数は3つ以上であってもよい。なお、接続部9が後置接続部に相当し、接続制御部10が後置制御部に相当する。
接続部9は、接続制御部10からの指示に従って、二つの信号処理部5のそれぞれに、計測部4、ひいては受光グループG1~Gxを割り当てる。つまり、1画素を上下二つの領域に分割し、第1の信号処理部5が上側領域に属する受光グループからのパルス信号Pを処理する複数の計測部4での計測結果に基づいてヒストグラムを作成する。また、第2の信号処理部5が下側領域に属する受光グループからのパルス信号Pを処理する複数の計測部4での計測結果に基づいてヒストグラムを作成する。
接続制御部10は、レーザレーダ1bが使用されている状況を示す状況情報を取得し、取得した状況情報に従って、接続部9の設定、即ち、画素の上側領域と下側領域の境界を変更する。
ここでは、接続制御部10は、状況情報として、車両の姿勢をモニタするセンサ等から情報を取得する。なお、本実施形態において、レーザレーダ1bは、路面に向けてレーザ光を照射するように設定される。そして、接続制御部10は、基本的には、図9に示すように、上側領域に属する受光グループの数mを多く、下側領域に属する受光グループの数nを少なく設定し、車両の姿勢に応じて、m,nの割合を変化させる。
つまり、レーザ光を路面に向けて照射した場合、上側領域では、より遠くからの反射波を検知し、下側領域では、より近くからの反射波を検知する。なお、この上下関係は、レンズによって上下が反転する場合がある。上部領域に割り当てる受光グループの数mを大きくすることで、分解能が粗くなるものの、遠距離からの弱い信号を検出できるようになる。また、下部領域に割り当てる受光グループの数nを少なくすることで、弱い信号の検出を犠牲にする代わりに分解能を高めることができる。また、車両の姿勢から受光グループ毎にレーザ光が到達する路面までの距離を推定し、その推定された距離に応じてm,nの割合を変化させてもよい。
[3-2.効果]
以上詳述した第3実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)(1b)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
以上詳述した第3実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)(1b)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
(3a)レーザレーダ1bによれば、状況に応じて、ヒストグラムを生成する領域の大きさ、ひいては検出精度を適宜変更することができる。
[4.第4実施形態]
[4-1.第1実施形態との相違点]
第4実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
[4.第4実施形態]
[4-1.第1実施形態との相違点]
第4実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
前述した第1実施形態では、トリガ信号TGを生成し、トリガ信号TGのタイミングで求められた光量情報Cpのみを用いてヒストグラムが更新される。これに対し、第4実施形態では、クロックに同期させて光量情報Cpを繰り返し生成し、その全ての光量情報Cpを用いてヒストグラムが更新される点で、第1実施形態と相違する。
本実施形態のレーザレーダ1cは、図11に示すように、照射部2と、受光アレイ部3cと、複数の計測部4cと、信号処理部5と、ヒストグラム記憶部6とを備える。
受光アレイ部3cは、複数の受光グループG1~Gxを有する。各受光グループGiは、それぞれMi個の光検知器31cを有する。M1+M2+…+Mx個の光検知器31cのそれぞれがSPADを有し、これらのSPADが2次元の行列を形成するように配列され、受光面を形成する点は、第1実施形態と同様である。
受光アレイ部3cは、複数の受光グループG1~Gxを有する。各受光グループGiは、それぞれMi個の光検知器31cを有する。M1+M2+…+Mx個の光検知器31cのそれぞれがSPADを有し、これらのSPADが2次元の行列を形成するように配列され、受光面を形成する点は、第1実施形態と同様である。
個々の光検知器31cは、図12に示すように、SPAD81と、クエンチ抵抗82と、反転回路83と、DFF回路84とを備える。つまり、光検知器31cは、第1実施形態の光検知器31と比較して、遅延回路85が省略され、DFF回路84の接続状態が異なる。
DFF回路84は、反転回路83の出力を、クロックCKの立ち上がりエッジのタイミングでラッチし、これをパルス信号Pとして出力する。また、DFF回路84は、リセット信号RSによって出力がリセットされる。
つまり、光検知器31cは、SPAD81にフォトンが入射されると、これに応答してパルス信号Pを出力する。このとき、反転回路83が出力するパルス信号Prのパルス幅は、クエンチ抵抗82に流れる電流により発生する電圧降下によって、SPAD81のガイガー放電が停止するまで継続する。このパルス信号Prは、DFF回路84によりクロックCKに同期したパルス信号Pに変換される。つまり、DFF回路84が出力するパルス信号Pのパルス幅は、クロックCKによる量子化誤差分のずれを含む。
図11に戻り、計測部4cは、計時部42cと、カウント部43cと、一時記憶部44cとを備える。
計時部42cは、クロックCKに従って動作する同期式カウンタを有する。計時部42cは、照射部2から通知される照射タイミングによって、カウントを開始し、少なくとも光信号が最大検知距離を往復するのに要する時間の間、カウント動作を継続する。そして、計時部42cは、同期式カウンタのカウント値を時間情報Tpとして出力する。つまり、時間情報Tpは、クロックCKに同期して変化し、照射タイミングからの経過時間を表す。
計時部42cは、クロックCKに従って動作する同期式カウンタを有する。計時部42cは、照射部2から通知される照射タイミングによって、カウントを開始し、少なくとも光信号が最大検知距離を往復するのに要する時間の間、カウント動作を継続する。そして、計時部42cは、同期式カウンタのカウント値を時間情報Tpとして出力する。つまり、時間情報Tpは、クロックCKに同期して変化し、照射タイミングからの経過時間を表す。
カウント部43cは、光検知器31cから同時に出力されるパルス信号P1~PMiの数である応答数Cxを、エンコーダ等を用いて常時求める。更に、カウント部43cは、その応答数Cxからバイアス値Cbを減算した結果である調整応答数を、クロックCKのタイミング毎、即ち時間情報Tpが変化する毎に繰り返し算出し、算出結果を、受光した光信号の輝度を表す光量情報Cpとして出力する。つまり、光量情報Cpは、時間情報Tpと同様に、クロックCKに同期して変化する。
一時記憶部44cは、トリガ信号TGの代わりにクロックCKのタイミングで光量情報Cpの格納が行われる以外は、一時記憶部44と同様である。これにより、一時記憶部44cには、時間情報Tpによって識別される全ての時間ビンに光量情報Cpが格納される。
[4-2.効果]
以上詳述した第4実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)(1b)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
以上詳述した第4実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)(1b)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
(4a)レーザレーダ1cによれば、クロックCKに同期したタイミングで常時、時間情報Tp及び光量情報Cpを生成するため、トリガ信号TGを生成する必要がなく、トリガ部41を省略できるため、装置構成を簡略化できる。
[5.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
(5a)上記実施形態では、SPADの2次元行列のうち、行を単位として受光グループを構成しているが、本開示は、これに限定されるものではない。例えば、受光グループは、SPADの2次元行列のうち、列を単位として構成してもよいし、任意形状の塊を単位として構成されてもよい。
(5b)上記第2実施形態では、接続部7は、受光グループを単位として接続を切り替えているが、本開示は、これに限定されるものではない。例えば、接続部7は、個々の光検知器31を単位として接続を切り替えるように構成されてもよい。
(5c)上記第2実施形態では、接続制御部8は、状況情報に基づいて、画素の上側領域と下側領域の境界を変更しているが、本開示は、これに限定されるものではない。状況情報に基づく変更の対象は、例えば、受光グループを形成する光検知器の数、受光グループによって形成される画素の大きさ、および画素の形状のうち少なくとも1つが含まれてもよい。
(5d)上記第3実施形態では、複数の信号処理部5は、それぞれ1画素中の部分領域を処理し、1画素について複数のヒストグラムを生成しているが、本開示は、これに限定されるものではない。例えば、複数の信号処理部5は、それぞれ一つの画素についてのヒストグラムを生成し、接続部9は、各画素に対応づける受光グループG1~Gxを切り替えることで、各画素の大きさ、各画素の形状、各画素に含まれる光検知器の数のうち少なくとも1つを適宜変更するように構成されてもよい。
(5e)上記第3実施形態において、信号処理部5のそれぞれに対応する画素中の領域または信号処理部5のそれぞれに対応する画素を領域等というものとして、接続制御部10は、各領域等を形成する光検知器31の数、または各領域等の大きさまたは各領域等の形状が同一となるように、接続部9による接続を変更するように構成されてもよい。また、接続制御部10は、各領域等を形成する光検知器31の数、または各領域等の大きさまたは各領域等の形状の少なくとも一つが、画素によって異なるように、接続部9による接続を変更するように構成されてもよい。
(5f)上記第2および第3実施形態では、接続制御部8,10が取得する状況情報をもとに接続数を変化させているが、本開示は、これに限定されるものではない。例えば、受光レンズの特性(例えば、画角や歪み等)や照射部2の光照射範囲をもとに、接続数をあらかじめ設定してもよい。
(5g)上記第2および第3実施形態では、接続制御部8,10が取得する状況情報として、外乱光の強度や、路面状況、車両の姿勢を用いたが、本開示は、これに限定されるものではない。例えば、状況情報として、時刻または天候など、外乱光と相関関係がある各種情報を用いてもよい。また、状況情報として、車両の加速度または道路の傾斜角度が示された地図等、車両の姿勢と相関関係がある各種情報を用いてもよい。更に、状況情報として、過去の状況情報等を用いてもよい。
(5h)上記第2および第3実施形態では、複数の計測部4の入力側または出力側のいずれか一方に接続部7,9を備えているが、接続部7,9を同時に備えていてもよい。
(5i)上記実施形態では、一時記憶部44として使用するRAMは、アドレスが時間情報Tpに対応づけられているが、本開示は、これに限定されるものではない。例えば、一時記憶部44として使用するRAMは、時間情報Tpと光量情報Cpとを対応づけて、いずれもデータとして格納してもよい。これによれば、一時記憶部44として使用するRAMは、全ての時間ビンについてアドレスを用意する必要がないため、特に、受光グループからのパルス信号頻度が低い場合には、RAMの容量を削減することができる。また、この場合、ヒストグラム生成部52は、アドレスを比較する代わりに、時間情報Tpそのものを比較するように構成すればよい。
(5i)上記実施形態では、一時記憶部44として使用するRAMは、アドレスが時間情報Tpに対応づけられているが、本開示は、これに限定されるものではない。例えば、一時記憶部44として使用するRAMは、時間情報Tpと光量情報Cpとを対応づけて、いずれもデータとして格納してもよい。これによれば、一時記憶部44として使用するRAMは、全ての時間ビンについてアドレスを用意する必要がないため、特に、受光グループからのパルス信号頻度が低い場合には、RAMの容量を削減することができる。また、この場合、ヒストグラム生成部52は、アドレスを比較する代わりに、時間情報Tpそのものを比較するように構成すればよい。
(5j)上記第4実施形態のレーザレーダ1cでは、第1実施形態のレーザレーダ1における受光アレイ部3および計測部4を、受光アレイ部3cおよび計測部4cに置き換えた構成を示したが、本開示は、これに限定されるものではない。例えば、図13に示すレーザレーダ1dのように、第2実施形態における形態のレーザレーダ1aの受光アレイ部3および計測部4を、受光アレイ部3cおよび計測部4cに置き換えた構成であってもよい。また、図14に示すレーザレーダ1eのように、第3実施形態における形態のレーザレーダ1bの受光アレイ部3および計測部4を、受光アレイ部3cおよび計測部4cに置き換えた構成であってもよい。
(5k)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
(5l)上述した光計測装置の他、当該光計測装置を構成要素とするシステム、光信号の計測方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
Claims (20)
- フォトンの入射によってパルス信号を出力する複数の光検知器(31、31c)が受光グループを形成し、複数の前記受光グループが1画素を形成するように構成され、前記画素を1つ以上備える受光アレイ部(3、3c)と、
前記複数の受光グループのそれぞれに設けられ、前記受光グループから出力される前記パルス信号に従い、外部から入力される照射タイミングからの経過時間を表す時間情報、および前記時間情報から特定される1つ以上のタイミングのそれぞれで取得される光量情報を生成するように構成された計測部(4、4c)と、
前記1画素に対応する複数の計測部にて計測された前記時間情報または前記光量情報の少なくとも一方に従って、光の飛翔時間を求めるように構成された信号処理部(5)と、
を備え、
前記光量情報として、前記受光グループに属する複数の光検知器のうち前記パルス信号を出力している光検知器の数を用いる
光計測装置。 - 請求項1に記載の光計測装置であって、
前記信号処理部を複数備え、
前記複数の計測部のそれぞれを、前記複数の信号処理部のいずれかに接続するように構成された後置接続部(9)と、
前記後置接続部による接続を変更することで、前記複数の信号処理部が処理を担当する画素中の領域を変更するように構成された後置制御部(10)と、
を更に備える光計測装置。 - 請求項2に記載の光計測装置であって、
前記後置制御部は、当該光計測装置が使用されている状況を示す状況情報を取得し、取得した前記状況情報に従って前記後置接続部での接続を変更するように構成された、
光計測装置。 - 請求項3に記載の光計測装置であって、
前記後置制御部は、前記状況情報から計測対象までの距離を推定し、前記計測対象までの推定距離をもとに、前記複数の信号処理部のそれぞれに対する前記計測部の接続数を変更するように構成された、
光計測装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光計測装置であって、
前記1画素に含まれる前記複数の光検知器のそれぞれを、前記複数の計測部のいずれかに接続するように構成された前置接続部(7)と、
前記前置接続部による接続を変更することで、前記受光グループの編成を変更するように構成された前置制御部(8)と、
を更に備える光計測装置。 - フォトンの入射によってパルス信号を出力する複数の光検知器(31、31c)が受光グループを形成し、複数の前記受光グループが1画素を形成するように構成され、前記画素を1つ以上備える受光アレイ部(3、3c)と、
前記複数の受光グループ毎のそれぞれに設けられ、前記受光グループから出力された前記パルス信号に従い、外部から入力される照射タイミングからの経過時間を表す時間情報、および前記時間情報から特定される1つ以上のタイミングのそれぞれで取得される光量情報を生成するように構成された計測部(4、4c)と、
前記複数の計測部にて計測された前記時間情報または前記光量情報の少なくとも一方に従って、光の飛翔時間を求めるように構成された複数の信号処理部(5)と、
前記複数の画素に対応する前記複数の計測部のそれぞれを前記複数の信号処理部のいずれかに接続するように構成された後置接続部(9)と、
前記後置接続部による接続を変更することで、前記信号処理部のそれぞれに対応する前記光検知器の数、又は前記信号処理部のそれぞれに対応する画素の大きさ又は画素の形状の少なくとも1つを変更するように構成された後置制御部(10)と、
を備え、
前記光量情報として、前記受光グループに属する複数の光検知器のうち前記パルス信号を出力している光検知器の数を用いる
光計測装置。 - 請求項6に記載の光計測装置であって、
前記後置制御部は、前記信号処理部のそれぞれに対応する各画素を形成する前記光検知器の数、または各画素の大きさまたは各画素の形状が同一となるように、前記後置接続部による接続を変更するように構成された、
光計測装置。 - 請求項6に記載の光計測装置であって、
前記後置制御部は、前記信号処理部のそれぞれに対応する各画素を形成する前記光検知器の数、または各画素の大きさまたは各画素の形状の少なくとも一つが、画素によって異なるように、前記後置接続部による接続を変更するように構成された、
光計測装置。 - 請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の光計測装置であって、
前記後置制御部は、当該光計測装置が使用されている状況を示す状況情報を取得し、取得した前記状況情報に従って前記後置接続部での接続を変更するように構成された、
光計測装置。 - 請求項9に記載の光計測装置であって、
前記後置制御部は、前記状況情報から計測対象までの距離を推定し、前記計測対象までの推定距離をもとに、前記複数の信号処理部のそれぞれに対する前記計測部の接続数を変更するように構成された、
光計測装置。 - 請求項6から請求項10のいずれか1項に記載の光計測装置であって、
前記受光アレイ部に含まれる前記複数の光検知器のそれぞれを、前記複数の計測部のいずれかに接続するように構成された前置接続部(7)と、
前記前置接続部による接続を変更することで、前記受光グループの編成を変更するように構成された前置制御部(8)と、
を更に備える光計測装置。 - 請求項5または請求項11に記載の光計測装置であって、
前記前置制御部は、当該光計測装置が使用されている状況を示す状況情報を取得し、取得した前記状況情報に従って前記前置接続部での接続を変更するように構成された、
光計測装置。 - 請求項12に記載の光計測装置であって、
前記前置制御部は、前記状況情報から計測対象での明るさの傾向を推定し、前記明るさの傾向をもとに前記受光グループを形成する光検知器の数、又は前記受光グループによって形成される画素の大きさ又は画素の形状の少なくとも1つを変更するように構成された、
光計測装置。 - 請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の光計測装置であって、
前記信号処理部は、前記複数の計測部にて計測された前記時間情報および前記光量情報に従って、前記時間情報が表す時間毎に前記光量情報が示す値を積算することでヒストグラムを生成するように構成されたヒストグラム生成部(52)、
を備える光計測装置。 - 請求項14に記載の光計測装置であって、
前記複数の計測部は、それぞれ、生成された前記光量情報および前記時間情報を記憶するように構成された一時記憶部(44、44c)を備え、
前記ヒストグラム生成部は、前記複数の計測部にそれぞれ設けられた前記一時記憶部に記憶された情報に従って、前記ヒストグラムを生成するように構成された、
光計測装置。 - 請求項15に記載の光計測装置であって、
前記ヒストグラム生成部は、
前記複数の計測部のそれぞれに設けられた前記一時記憶部に記憶されている前記時間情報を比較し、前記時間情報の値が小さいものから順に、該時間情報および該時間情報に対応づけられた前記光量情報を読み出すように構成された比較部(521)と、
前記比較部にて読み出された前記時間情報および前記光量情報に従って、前記ヒストグラムが格納されたメモリの内容を更新するように構成されたメモリ制御部(522)と、
を備える光計測装置。 - 請求項16に記載の光計測装置であって、
前記比較部は、異なる前記一時記憶部から前記時間情報が同一である複数の前記光量情報が読み出された場合、該複数の光量情報を加算した結果を前記メモリ制御部に供給するように構成された、
光計測装置。 - 請求項15から請求項17のいずれか1項に記載の光計測装置であって、
前記一時記憶部は、前記時間情報に対応づけられたアドレスに、前記光量情報を格納するように構成された、
光計測装置。 - 請求項1から請求項18のいずれか1項に記載の光計測装置であって、
前記計測部(4c)は、
前記照射タイミングからの経過時間をクロックに従ってカウントしたカウント値を前記時間情報として出力するように構成された計時部(42c)と、
前記時間情報が変化する毎に、前記光量情報を生成するように構成されたカウント部(43c)と、
を備える光計測装置。 - 請求項1から請求項18のいずれか1項に記載の光計測装置であって、
前記計測部(4)は、
前記受光グループから同時に出力されている前記パルス信号の数がトリガ閾値以上である場合に、前記受光グループに入射された光信号の受光タイミングを表すトリガ信号を出力するように構成されたトリガ部(41)と、
前記照射タイミングから前記受光タイミングまでの時間を前記時間情報として出力するように構成された計時部(42)と、
前記トリガ信号が出力される毎に、前記光量情報を生成するように構成されたカウント部(43)と、
を備える光計測装置。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111630409A (zh) * | 2018-12-03 | 2020-09-04 | 索尼半导体解决方案公司 | 测距装置和测距方法 |
CN113874755A (zh) * | 2019-05-20 | 2021-12-31 | 株式会社电装 | 光测距装置及其方法 |
US11265500B2 (en) | 2019-06-11 | 2022-03-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Photodetection apparatus, electronic apparatus and photodetection method |
WO2022210330A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 距離測定装置及び固体撮像装置 |
US11652116B2 (en) | 2019-09-05 | 2023-05-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light detection apparatus with array controlled by shielded light detectors and electronic device |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012202776A (ja) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Toyota Central R&D Labs Inc | 距離測定装置 |
US20130153754A1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-06-20 | Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas | Device having spad photodiodes for detecting an object |
US20140071433A1 (en) * | 2011-03-17 | 2014-03-13 | Robert Bosch Gmbh | Measurement Device for Measuring a Distance between the Measurement Device and a Target Object using an Optical Measurement Beam |
JP2014059302A (ja) * | 2012-09-18 | 2014-04-03 | Sick Ag | 光電センサおよび物体検出方法 |
JP2014077658A (ja) * | 2012-10-09 | 2014-05-01 | Toyota Central R&D Labs Inc | 光学的測距装置 |
JP2015078953A (ja) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | 株式会社デンソー | レーダ装置 |
JP2016145776A (ja) * | 2015-02-09 | 2016-08-12 | 三菱電機株式会社 | レーザ受信装置 |
JP2016176750A (ja) * | 2015-03-19 | 2016-10-06 | 株式会社豊田中央研究所 | 光学的測距装置 |
-
2018
- 2018-04-06 CN CN202310261428.0A patent/CN116338711A/zh active Pending
- 2018-04-06 WO PCT/JP2018/014797 patent/WO2018190276A1/ja active Application Filing
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140071433A1 (en) * | 2011-03-17 | 2014-03-13 | Robert Bosch Gmbh | Measurement Device for Measuring a Distance between the Measurement Device and a Target Object using an Optical Measurement Beam |
JP2012202776A (ja) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Toyota Central R&D Labs Inc | 距離測定装置 |
US20130153754A1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-06-20 | Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas | Device having spad photodiodes for detecting an object |
JP2014059302A (ja) * | 2012-09-18 | 2014-04-03 | Sick Ag | 光電センサおよび物体検出方法 |
JP2014077658A (ja) * | 2012-10-09 | 2014-05-01 | Toyota Central R&D Labs Inc | 光学的測距装置 |
JP2015078953A (ja) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | 株式会社デンソー | レーダ装置 |
JP2016145776A (ja) * | 2015-02-09 | 2016-08-12 | 三菱電機株式会社 | レーザ受信装置 |
JP2016176750A (ja) * | 2015-03-19 | 2016-10-06 | 株式会社豊田中央研究所 | 光学的測距装置 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111630409A (zh) * | 2018-12-03 | 2020-09-04 | 索尼半导体解决方案公司 | 测距装置和测距方法 |
US12078721B2 (en) | 2018-12-03 | 2024-09-03 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Ranging device and ranging method |
CN113874755A (zh) * | 2019-05-20 | 2021-12-31 | 株式会社电装 | 光测距装置及其方法 |
US11265500B2 (en) | 2019-06-11 | 2022-03-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Photodetection apparatus, electronic apparatus and photodetection method |
US11652116B2 (en) | 2019-09-05 | 2023-05-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light detection apparatus with array controlled by shielded light detectors and electronic device |
WO2022210330A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 距離測定装置及び固体撮像装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116338711A (zh) | 2023-06-27 |
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