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公開番号2021143907
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210924
出願番号2020042050
出願日20200311
発明の名称測定装置
出願人株式会社デンソー
代理人名古屋国際特許業務法人
主分類G01S 7/497 20060101AFI20210827BHJP(測定;試験)
要約【課題】より簡易的に受光素子の調整を行う。
【解決手段】車両に搭載される測定装置であって、パルス光を照射する発光部と、受光素子と、測定部と、モニタ回路と、調整部とを備える。測定部は、パルス光の反射光を受光した受光素子から出力される受光信号に基づき、物体の測定を行う。モニタ回路は、受光素子から出力される受光信号に基づき、受光素子の受光量を示すモニタ信号を生成する。調整部は、強さが予め定められたレベルに固定されている基準光を受光した受光素子からの受光信号に基づきモニタ回路が生成したモニタ信号に基づき、受光素子の感度を調整する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
車両に搭載される測定装置(1)であって、
パルス光(100)を照射するよう構成された発光部(30)と、
予め設定された感度で受光量に応じた受光信号を出力する素子であって、前記発光部により照射された前記パルス光の反射光を受光するよう構成された素子である受光素子(D0〜D10)と、
前記反射光を受光した前記受光素子から出力される前記受光信号に基づき、物体の測定を行うよう構成された測定部(44)と、
前記受光素子から出力される前記受光信号に基づき、前記受光素子の受光量を示すモニタ信号を生成するよう構成されたモニタ回路(46)と、
強さが予め定められたレベルに固定されている基準光(150)を受光した前記受光素子からの前記受光信号に基づき前記モニタ回路が生成した前記モニタ信号に基づき、前記受光素子の前記感度を調整するよう構成された調整部(S400〜S440)と、
を備える測定装置。
続きを表示(約 170 文字)【請求項2】
請求項1に記載された測定装置において、
前記モニタ信号に基づき、前記受光信号に含まれる雑音成分を検出するよう構成された検出部(10)をさらに備える
測定装置。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載された測定装置において、
複数の前記受光素子を備える
測定装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、パルス光を照射することで物体の測定を行う測定装置に関する。
続きを表示(約 5,800 文字)【背景技術】
【0002】
パルス光を照射すると共に、パルス光の反射光をAPD等の受光素子により受光し、物体の距離等を測定する測定装置が知られている。このような測定装置においては、受光素子の増倍率を好適に調整する必要がある。これに対し、特許文献1に開示されたAPD等の受光素子の調整方法では、基準光源から受光素子に基準光が照射される。そして、基準光を受光した受光素子から出力される信号を監視しながら、受光素子のバイアス電圧を変化させることで、増倍率が目標値となるバイアス電圧がサーチされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開平8−54468号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、特許文献1に開示された技術では、増倍率の調整に必要な構成が複雑化する可能性があるという課題が見出された。すなわち、増倍率の調整に用いられる基準光として、物体の距離の測定時と同様、パルス光が用いられる場合が想定される。このような場合、パルス光のON期間に受光素子の信号を監視する必要があるが、パルス光のON期間は短いため、受光素子の信号の監視タイミングを、パルス光のON期間に同期させるために必要な構成が複雑化すると考えられる。
【0005】
本開示の1つの局面は、より簡易的に受光素子の調整を行うことができる測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様の測定装置(1)は、車両に搭載され、発光部(30)と、受光素子(D0〜D10)と、測定部(44)と、モニタ回路(46)と、調整部(S400〜S440)とを備える。発光部は、パルス光(100)を照射する。受光素子は、予め設定された感度で受光量に応じた受光信号を出力する素子であって、発光部により照射されたパルス光の反射光を受光するよう構成される。測定部は、反射光を受光した受光素子から出力される受光信号に基づき、物体の測定を行うよう構成される。モニタ回路は、受光素子から出力される受光信号に基づき、受光素子の受光量を示すモニタ信号を生成するよう構成される。調整部は、強さが予め定められたレベルに固定されている基準光(150)を受光した受光素子からの受光信号に基づきモニタ回路が生成したモニタ信号に基づき、受光素子の感度を調整するよう構成される。
【0007】
上記構成によれば、受光素子の感度を調整する際には、強さが予め定められたレベルに固定されている基準光が受光素子に照射される。このため、基準光が受光素子に照射されているタイミングと、モニタ信号を監視するタイミングとを容易に同期させることができる。したがって、より簡易的に受光素子の調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
測定装置のブロック図である。
測定装置における受光素子等と、調整装置とのブロック図である。
調整工程のフローチャートである。
電圧サーチ処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
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.構成]
本実施形態の測定装置1は、例えばCAN(登録商標)等の車内ネットワークに接続された状態で車両(以後、自車両)に搭載される(図1参照)。測定装置1は、パルス状のレーザー光(以後、パルス光100)を発射し、その反射光を受光するまでの経過時間に基づき、自車両と、パルス光100が反射した反射点との間の距離を測定する。これにより、自車両と、自車両前方に存在する物体との間の距離が測定される。なお、これに限らず、測定装置1は、反射光の受光に基づき、例えば、自車両前方に存在する物体の速度を測定しても良いし、該物体の有無を検出しても良い。
【0010】
測定装置1は、制御部10、通信部20、発光部30、及び、受光部40を備える。以下では、測定装置1における各部位について説明する。
[2.制御部、通信部、及び発光部]
制御部10は、測定装置1を統括制御する部位であり、CPU11と、RAM、ROM、フラッシュメモリ等の半導体メモリ(以後、メモリ12とする)とを有するマイクロコンピュータとを備える。また、制御部10は、A/Dコンバータ13と、D/Aコンバータ14とを備える(図2参照)。
【0011】
CPU11は、メモリ12に保存されているプログラムを実行する。CPU11が非遷移的実体的記憶媒体に格納されたプログラムを実行することにより、測定装置1の各機能が実現される。本実施形態では、メモリ12が、該プログラムを格納した非遷移的実体的記憶媒体に該当する。また、該プログラムが実行されることで、該プログラムに対応する方法が実行される。なお、測定装置1は、1つのマイクロコンピュータを備えても良いし、複数のマイクロコンピュータを備えても良い。また、測定装置1の機能を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の機能は、電子回路を用いて実現されても良い。この場合、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として構成されていても良い。
【0012】
A/Dコンバータ13は、後述するモニタ回路46から入力されたモニタ信号のA/D変換を行い、変換結果をCPU11に出力する。
D/Aコンバータ14は、CPU11により設定されたバイアス電圧の値のD/A変換を行い、該値を示すアナログ信号であるバイアス電圧信号を生成する。そして、D/Aコンバータ14は、バイアス電圧信号をバイアス制御回路45に出力する。なお、バイアス電圧信号及びバイアス制御回路45については、後述する。
【0013】
通信部20は、車内ネットワークと接続され、ECU2と通信を行う。測定装置1による距離の測定結果は、車内ネットワークを介して、例えば運転支援や自動運転等を行うECU2に送信される。
【0014】
発光部30は、制御部10からの指示に応じて、自車両前方にパルス光100を照射する。
[3.受光部]
受光部40は、光学系41と、受光素子D0〜D10を備える受光回路42と、各受光素子に対応して設けられた複数の増幅回路43と、距離測定回路44と、バイアス制御回路45と、モニタ回路46とを備える(図1、2参照)。
【0015】
光学系41は、図示しない集光レンズ及び光路変更部を有し、集光レンズを介して反射光を受光する。そして、光学系41は、制御部10からの指示に応じて、ミラー等を有する光路変更部を回転変位させることで、受光した反射光をいずれかの受光素子D0〜D10に照射する。
【0016】
受光回路42は、複数(本実施形態では、一例として11個)の受光素子D0〜D10を備える。無論、受光素子の数は11個に限らず、例えば、受光回路42には1つの受光素子のみが設けられていても良い。また、本実施形態では、一例として、受光素子は、アバランシェ・フォトダイオード(以後、APD)として構成される。
【0017】
受光素子D0〜D10は、車幅方向(換言すれば、水平方向)に沿って一列に配置されており、各受光素子D0〜D10は、車幅方向に広がる11の方位θ0〜θ10のいずれかに対応付けられている。光学系41は、各方位から到来する反射光を、該方位に対応する受光素子に照射する。そして、対応する方位からの反射光を受光した受光素子は、光電変換作用により、その受光量に応じた受光信号を出力する。
【0018】
また、各受光素子D0〜D10は、増倍率を調整可能となっており、増倍率に応じた電圧値の受光信号を出力する。つまり、受光素子の増倍率は、受光素子の感度に相当し得る。受光素子の増倍率は、受光素子D0〜D10に入力されるバイアス電圧に応じて定められる。
【0019】
バイアス制御回路45は、制御部10のD/Aコンバータ14により入力されたバイアス電圧信号に応じたバイアス電圧を、各受光素子D0〜D10に入力する。なお、本実施形態では、D/Aコンバータ14からバイアス制御回路45に対し、1つのバイアス電圧信号のみを入力可能となっている。そして、バイアス制御回路45は、該バイアス電圧信号に応じた同一の値のバイアス電圧を、全ての受光素子D0〜D10に入力する。つまり、本実施形態では、制御部10は、各受光素子D0〜D10のバイアス電圧の値を、一律に設定するよう構成されている。
【0020】
しかしながら、例えば、制御部10は、各受光素子D0〜D10のバイアス電圧の値を個別に設定しても良い。そして、バイアス制御回路45は、制御部10からの指示に応じて、各受光素子D0〜D10に対し個別に設定されたバイアス電圧を入力しても良い。
【0021】
各増幅回路43は、対応する受光素子に接続されており、受光素子から出力される受光信号を増幅して距離測定回路44に出力する。
距離測定回路44には、増幅回路43により増幅された各受光素子D0〜D10の受光信号に基づき、発光部30によるパルス光100の発射から、該パルス光100の反射光を受光するまでの経過時間を測定する。そして、距離測定回路44は、該経過時間を、自車両から反射点までの距離に換算し、算出した距離を制御部10に出力する。
【0022】
モニタ回路46は、受光素子D0〜D10におけるDC光の受光量を測定するために設けられる。DC光とは、発光部30が照射するパルス状のパルス光100等と比べ、強度が緩やかに変動する光である。換言すれば、DC光は、パルス状のパルス光100等よりも単位時間あたりの強度の変動幅が小さい。なお、太陽光等の自然光は、DC光に該当し得る。
【0023】
モニタ回路46は、図示しない選択回路により、各受光素子D0〜D10との接続状態が制御される。また、モニタ回路46は、選択回路を介して接続された1つ又は複数の受光素子D0〜D10から入力された受光信号を増幅し、増幅した受光信号であるモニタ信号を、制御部10のA/Dコンバータ13に出力する。そして、制御部10は、A/Dコンバータ13を介してモニタ信号の電圧値に基づき、受光素子D0〜D10における受光量を測定する。
【0024】
[4.距離の測定について]
制御部10は、周期的なタイミングで発光部30によりパルス光100を照射する。一方、光学系41は、各方位θ0〜θ10から到来する光を、順番に対応する受光素子に照射するよう構成されており、これにより、各方位からの反射光が、該方位に対応する受光素子に導かれる。
【0025】
そして、各受光素子D0〜D10は、受光量に応じた受光信号を距離測定回路44に出力する。一方、距離測定回路44は、受光信号に基づき反射光の受光を検出すると共に、パルス光100を照射してからその反射光を受光するまでの経過時間を測定し、測定結果に基づき、自車両とパルス光100の反射点との間の距離を測定する。そして、制御部10は、距離測定回路44から距離の測定結果を取得し、これにより、自車両と、自車両前方に存在する物体との間の距離が測定される。
【0026】
ところで、各受光素子D0〜D10から出力される受光信号には、上述したDC光の受光等により生じる雑音成分が含まれ得る。そして、受光信号に含まれる雑音成分が大きい場合には、反射点の測定結果に誤差が生じ易くなる。
【0027】
そこで、制御部10は、各受光素子D0〜D10が反射光を受光しないタイミングで、受光素子D0〜D10の受光信号を増幅して得られたモニタ信号の電圧値を測定し、測定結果に基づき、受光素子D0〜D10におけるDC光の受光量を測定する。つまり、モニタ信号は受光素子の受光量を示し、モニタ信号に基づき、受光素子に含まれる雑音成分が検出される。そして、制御部10は、DC光の受光量の多い受光素子を特定し、特定した受光素子により得られた反射点の測定結果を破棄する。これにより、雑音成分を多く含む受光信号を用いること無く、物体の距離の測定が行われる。
【0028】
[5.受光素子の調整]
測定装置1の製造工程では、各受光素子D0〜D10の増倍率を目標値(以後、T)に設定する調整工程が設けられている。なお、本実施形態では、Tは、一例として17となっている。増倍率の設定は、調整装置200により各受光素子D0〜D10に基準光150を照射することで行われる(図2参照)。基準光150とは、その強さが予め定められたレベルに固定された光である。基準光150は、上述したDC光に相当し、少なくとも増倍率の設定を行う間は、基準光150の強さは同一レベルに維持される。
【0029】
本実施形態では、一例として、調整工程は、測定装置1の組み立てが完了する前の段階で行われる。以下では、調整工程に作業者により行われる作業について、図3のフローチャートを用いて詳しく説明する。
【0030】
(1)調整工程について
調整工程では、まず、調整装置200が測定装置1の制御部10に接続される。調整装置200は、基準光源210と、基準光源210を駆動する駆動回路220を備える。そして、制御部10は、駆動回路220を介して、基準光源210に対し、基準光150の照射を開始させる(S300)。
(【0031】以降は省略されています)

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