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公開番号2025025924
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023131178
出願日2023-08-10
発明の名称測定装置
出願人株式会社小糸製作所
代理人弁理士法人アルファ国際特許事務所
主分類G01S 17/894 20200101AFI20250214BHJP(測定;試験)
要約【課題】受光面での反射光の入射光量が飽和状態になる場合でも、受光タイミングや反射光の入射光量を推定する。
【解決手段】測定装置は、光を出射する投光器と、投光器から出射された光が測定対象に反射して戻っている反射光を受光する、複数のフォトンカウント型の受光素子がアレイ状に配置された受光面を有する受光器と、コントローラと、を備える。コントローラは、複数の受光素子からの出力値に基づきヒストグラムを生成するヒストグラム生成処理と、ヒストグラムが、ヒストグラムの波形の最高値と最低値との間の中間値に最初に達する第1の到達タイミングと、ヒストグラムが次に中間値に達する第2の到達タイミングとに基づき、反射光の受光タイミングを推定する受光タイミング推定処理と、投光器が光を出射する投光タイミングと、受光タイミングとに基づき、測定対象までの距離に応じた情報を出力する出力処理と、を実行する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
光を出射する投光器と、
前記投光器から出射された光が測定対象に反射して戻っている反射光を受光する、複数のフォトンカウント型の受光素子がアレイ状に配置された受光面を有する受光器と、
コントローラと、を備える測定装置であって、
前記コントローラは、
前記複数の受光素子からの出力値に基づきヒストグラムを生成するヒストグラム生成処理と、
前記ヒストグラムが、前記ヒストグラムの波形の最高値と最低値との間の中間値に最初に達する第１の到達タイミングと、前記ヒストグラムが次に前記中間値に達する第２の到達タイミングとに基づき、前記反射光の受光タイミングを推定する受光タイミング推定処理と、
前記投光器が光を出射する投光タイミングと、前記受光タイミングとに基づき、前記測定対象までの距離に応じた情報を出力する出力処理と、を実行する、測定装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
請求項１に記載の測定装置であって、
前記コントローラは、さらに、
前記ヒストグラムが飽和レベル未満である場合、前記ヒストグラムのピークが高さに応じて、前記受光タイミングを補正する受光タイミング補正処理を実行する、測定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の測定装置であって、
前記コントローラは、さらに、
前記ヒストグラムが飽和レベルを超える場合、前記第１の到達タイミングと前記第２の到達タイミングとの時間差が長さに応じて、前記受光タイミングを補正する受光タイミング補正処理を実行する、測定装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の測定装置であって、
前記コントローラは、さらに、
前記反射光が前記受光面に照射されていないときに前記複数の受光素子からの出力値に基づき外乱光ヒストグラムを生成する外乱光ヒストグラム生成処理と、
前記外乱光ヒストグラムのピークが高さに応じて、前記第２の到達タイミングを補正する到達タイミング補正処理と、を実行する、測定装置。
【請求項５】
光を出射する投光器と、
前記投光器から出射された光が測定対象に反射して戻っている反射光を受光する、複数のフォトンカウント型の受光素子がアレイ状に配置された受光面を有する受光器と、
コントローラと、を備える測定装置であって、
前記コントローラは、
前記複数の受光素子からの出力値に基づきヒストグラムを生成するヒストグラム生成処理と、
前記ヒストグラムが、前記ヒストグラムの波形の最高値と最低値との間の中間値に最初に達する第１の到達タイミングと、前記ヒストグラムが次に前記中間値に達する第２の到達タイミングとの時間差に基づき、前記反射光の入射光量を推定する第１の入射光量推定処理と、を実行する、測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の測定装置であって、
前記コントローラは、さらに、
前記ヒストグラムのピークが飽和レベルよりも低く、かつ、前記ヒストグラムのピークと外乱光の入射光量との差が基準値以上である場合、前記複数の受光素子からの出力値と、
＜式１＞
反射光の入射光量＝１０
（ａ×受光素子からの出力値＋ｂ）
※ａ，ｂは係数
で示される対数関数と、に基づき、前記反射光の入射光量を推定する第２の入射光量推定処理と、を実行する、測定装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の測定装置であって、
前記コントローラは、さらに、
前記ヒストグラムのピークが飽和レベルよりも低く、かつ、前記ヒストグラムのピークと外乱光の入射光量との差が基準値未満である場合、前記複数の受光素子からの出力値と、
＜式２＞
反射光の入射光量＝ｃ×受光素子からの出力値＋ｄ
※ｃ，ｄは係数
で示される実数関数と、に基づき、前記反射光の入射光量を推定する第３の入射光量推定処理と、を実行する、測定装置。
【請求項８】
請求項６に記載の測定装置であって、
前記コントローラは、さらに、
前記外乱光の入射光量が高いほど、前記対数関数の係数ａを小さい値に補正する第１の係数補正処理を実行する、測定装置。
【請求項９】
請求項７に記載の測定装置であって、
前記コントローラは、さらに、
前記外乱光の入射光量が高いほど、前記実数関数の係数ｃを小さい値に補正する第２の係数補正処理を実行する、測定装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される技術は、測定装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ＡＤ（ＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＤｒｉｖｉｎｇ：自動運転）やＡＤＡＳ（ＡｄｖａｎｃｅｄＤｒｉｖｅｒ－ＡｓｓｉｓｔａｎｃｅＳｙｓｔｅｍｓ：先進運転支援システム）の進展に伴い、車両の走行時における周囲環境の把握や自己位置推定に用いる測定装置の一つとして、ＬｉＤＡＲ（ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎＡｎｄＲａｎｇｉｎｇ）の開発研究が進められている。ＬｉＤＡＲは、測定対象にレーザ光を投光（照射）する投光器と、レーザ光が測定対象に反射して戻ってくる反射光を受光する受光器とを備える。ＬｉＤＡＲは、投光器がレーザ光を出射した投光タイミングと受光器が反射光を受光した受光タイミングとの差に基づき測定対象までの距離を測定することにより測定対象に関する情報を出力する。
【０００３】
受光器は、フォトンカウント型の受光素子（ＳＰＡＤ：ＳｉｎｇｌｅＰｈｏｔｏｎＡｖａｌａｎｃｈｅＤｉｏｄｅ）がアレイ状に複数配置された受光面を有している。測定装置では、所定個数ずつの受光素子からの出力値を、所定時間だけ積算した積算値が１画素として処理されてヒストグラムが生成される。生成されたヒストグラムのピークが検知されるタイミングが、反射光の受光タイミングとみなされて測定対象までの距離が測定される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－９１７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、受光面での反射光の入射光量が所定の上限値を超える飽和状態になることがある。この飽和状態では、受光面での反射光の入射光量のピークタイミングが到来する前に、ヒストグラムの波形が上限値に達し、そのヒストグラムの波形が最初に上限値に達したタイミングが反射光の受光タイミングとみなされることになる。従って、飽和状態では、測定対象までの距離が実際の距離よりも短い距離に測定されることがある。また、飽和状態では、そもそも反射光の入射光量を推定することができない。
【０００６】
本明細書では、上述した課題の少なくとも１つを解決することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
【０００８】
（１）本明細書に開示される測定装置は、光を出射する投光器と、前記投光器から出射された光が測定対象に反射して戻っている反射光を受光する、複数のフォトンカウント型の受光素子がアレイ状に配置された受光面を有する受光器と、コントローラと、を備える測定装置であって、前記コントローラは、前記複数の受光素子からの出力値に基づきヒストグラムを生成するヒストグラム生成処理と、前記ヒストグラムが、前記ヒストグラムの波形の最高値と最低値との間の中間値に最初に達する第１の到達タイミングと、前記ヒストグラムが次に前記中間値に達する第２の到達タイミングとに基づき、前記反射光の受光タイミングを推定する受光タイミング推定処理と、前記投光器が光を出射する投光タイミングと、前記受光タイミングとに基づき、前記測定対象までの距離に応じた情報を出力する出力処理と、を実行する。
【０００９】
本発明者は、ヒストグラムが中間値に達する第１の到達タイミングと第２の到達タイミングとの相対関係は、受光面での反射光の入射光量のピークタイミングに相関することを新たに発見した。そこで、本測定装置によれば、受光面での反射光の入射光量が飽和状態になる場合でも、第１の到達タイミングと第２の到達タイミングとに基づき、受光タイミングを推定することができる。
【００１０】
（２）上記測定装置において、前記コントローラは、さらに、前記ヒストグラムが飽和レベル未満である場合、前記ヒストグラムのピークの高さに応じて、前記受光タイミングを補正する受光タイミング補正処理を実行する構成としてもよい。本発明者は、受光面での反射光の入射光量のピークの高さに応じて、受光面での反射光の入射光量のピークタイミングが変動することを新たに発見した。そこで、本測定装置では、ヒストグラムのピークを検出可能な非飽和状態において、ヒストグラムのピークが高さに応じて、受光タイミングが補正される。このため、本測定装置によれば、ヒストグラムが飽和レベル未満である場合において、受光面での反射光の入射光量のピーク強度の高低に由来する受光タイミングの誤差を抑制することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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