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公開番号2025043107
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-28
出願番号2023150432
出願日2023-09-15
発明の名称測距装置
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類G01S 7/484 20060101AFI20250321BHJP(測定;試験)
要約【課題】視程に応じた測距性能劣化を抑制することが可能な測距装置を提供すること。
【解決手段】実施形態の測距装置は、光源、光センサ、計測回路、及び制御回路を含む。光源は、第1レーザー光を出射するように構成される。光センサは、外部の被写体により反射された第1レーザー光に対応する第2レーザー光を検出するように構成される。計測回路は、光源が第1レーザー光を出射したタイミングと、光センサが前記第2レーザー光を検出したタイミングとに基づいて、被写体までの距離を測距するように構成される。制御回路は、測距結果に基づいて前記被写体の反射量を測定し、測定した反射量を利用した情報に応じて、測距パラメータを変更するように構成される。
【選択図】図18
特許請求の範囲【請求項１】
第１レーザー光を出射するように構成された光源と、
外部の被写体により反射された前記第１レーザー光に対応する第２レーザー光を検出するように構成された光センサと、
前記光源が前記第１レーザー光を出射したタイミングと、前記光センサが前記第２レーザー光を検出したタイミングとに基づいて、前記被写体までの距離を測距するように構成された計測回路と、
測距結果に基づいて前記被写体の反射量を測定し、測定した反射量を利用した情報に応じて、測距パラメータを変更するように構成された制御回路と、を備える、
測距装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記情報は、周辺環境における視程の情報に対応し、前記制御回路は、前記測定された反射量に基づいて前記視程を算出するように構成される、
請求項１に記載の測距装置。
【請求項３】
前記情報は、前記被写体の反射量と前記測距パラメータとが関連付けられたテーブルであり、
前記制御回路は、前記測定された反射量に基づいて前記情報を参照して、前記測距パラメータを変更する、
請求項１に記載の測距装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記情報に応じて、前記測距において１フレーム当たりで出射される前記第１レーザー光の回数を減らし、且つ前記第１レーザー光のエネルギーを増やす、
請求項１に記載の測距装置。
【請求項５】
前記制御回路は、前記情報に応じて、前記測距におけるフレームレートを減らし、且つ前記第１レーザー光のエネルギーを増やす、
請求項１に記載の測距装置。
【請求項６】
前記光センサは、照射された光の強度に基づいた電流を出力可能に構成された複数の受光素子を含み、
前記制御回路は、前記情報に応じて、前記複数の受光素子のうち２つ以上の受光素子の組の出力信号を加算して前記計測回路へ出力させる、
請求項１又は請求項４に記載の測距装置。
【請求項７】
前記計測回路は、アナログデジタル変換器をさらに含み、
加算された前記２つ以上の受光素子の組の出力信号は、前記アナログデジタル変換器によりアナログデジタル変換されて、前記計測回路へ出力される、
請求項６に記載の測距装置。
【請求項８】
前記制御回路は、前記情報に応じて、前記測距において、単位時間当たりで出射される前記第１レーザー光の回数を増やし、且つ前記第１レーザー光のエネルギーを減らす、
請求項１に記載の測距装置。
【請求項９】
前記光センサは、前記第２レーザー光の強度に基づいた電流を出力可能に構成された複数の受光素子を含み、
前記計測回路は、それぞれ前記複数の受光素子の出力信号をデジタル信号に変換する複数のアナログデジタル変換器を含み、
前記制御回路は、前記情報に応じて、前記複数のアナログデジタル変換器のうち２つ以上のアナログデジタル変換器の組の出力信号を加算した信号に基づいて前記計測回路に測距させる、
請求項１に記載の測距装置。
【請求項１０】
前記複数のアナログデジタル変換器の数と、１つの前記第１レーザー光に基づいて前記計測回路により出力される測距結果の数とが略等しい、
請求項９に記載の測距装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
実施形態は、測距装置に関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）と呼ばれる測距装置が知られている。ＬｉＤＡＲは、レーザー光を測距ターゲットに向けて出射する。出射されたレーザー光は、測距ターゲットにより反射され、ＬｉＤＡＲの光センサによって検出される。そして、ＬｉＤＡＲは、レーザー光を出射した時間と、測距ターゲットにより反射されたレーザー光を検出した時間とに基づいて、レーザー光の飛行時間（ＴｏＦ：Time of Flight）を算出する。これにより、ＬｉＤＡＲは、ＬｉＤＡＲと測距ターゲットとの間の距離を、ＴｏＦとレーザー光の速度とに基づいて計測（測距）することができる。このように、ＬｉＤＡＲが測距を実現するためには、光センサが、測距ターゲットにより反射されたレーザー光を検出できる必要がある。例えば、出射されたレーザー光は、視程が短くなるほど大きく減衰するため、光センサによるレーザー光の検出は、視程が短くなるほど困難になる。従って、ＬｉＤＡＲの測距性能は、視程が短くなるにつれて劣化する傾向を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５８３２０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
課題は、視程に応じた測距性能劣化を抑制することが可能な測距装置を提供すること。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の測距装置は、光源、光センサ、計測回路、及び制御回路を含む。光源は、第１レーザー光を出射するように構成される。光センサは、外部の被写体により反射された第１レーザー光に対応する第２レーザー光を検出するように構成される。計測回路は、光源が第１レーザー光を出射したタイミングと、光センサが前記第２レーザー光を検出したタイミングとに基づいて、被写体までの距離を測距するように構成される。制御回路は、測距結果に基づいて前記被写体の反射量を測定し、測定した反射量を利用した情報に応じて、測距パラメータを変更するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
第１実施形態に係る測距システムの構成の一例を示す概略図。
第１実施形態に係る測距システムに含まれた情報処理装置の構成の一例を示すブロック図。
第１実施形態に係る測距装置の構成の一例を示すブロック図。
第１実施形態に係る測距装置に含まれた光学系の構成の一例を示す概略図。
第１実施形態に係る測距装置によってスキャンされるスキャン領域の構成の一例を示す概略図。
第１実施形態に係る測距装置に含まれた光センサの構成の一例を示す概略図。
第１実施形態に係る測距装置の測距動作により得られる測距結果を示す画像の構成の一例を示す概略図。
第１実施形態に係る測距装置の第１設定に基づくスキャン方法の一例を示す概略図。
第１実施形態に係る測距装置に含まれた光センサ及び計測装置の第１設定に基づく構成の一例を示す概略図。
第１実施形態に係る測距装置の第２設定に基づくスキャン方法の一例を示す概略図。
第１実施形態に係る測距装置の第３設定に基づくスキャン方法の一例を示す概略図。
第１実施形態に係る測距装置に含まれた光センサ及び計測装置の第４設定に基づく構成の一例を示す概略図。
第１実施形態に係る測距装置の第５設定に基づくスキャン方法の一例を示す概略図。
第１実施形態に係る測距装置の第５設定に基づく受光結果の処理方法の一例を示す概略図。
第１実施形態に係る測距装置に含まれた光センサ及び計測装置の第６設定に基づく構成の一例を示す概略図。
第１実施形態に係る測距装置に含まれた光センサ及び計測装置の第７設定に基づく構成の一例を示す概略図。
第１実施形態に係る測距装置の第８設定に基づく受光結果の処理方法の一例を示す概略図。
第１実施形態に係る測距システムの設定変更動作の一例を示すフローチャート。
第１比較例と第１実施形態との受光特性の差異の一例を示すグラフ。
第２実施形態に係る測距装置に含まれた光センサ及び計測装置の構成の一例を示す概略図。
第２実施形態に係る測距装置の受光結果の処理方法の一例を示す概略図。
第３実施形態に係る測距装置に含まれた光センサ及び計測装置の構成の一例を示す概略図。
第３実施形態に係る測距装置の受光結果の処理方法の一例を示す概略図。
第４実施形態に係る測距装置に含まれた光センサ及び計測装置の構成の一例を示す概略図。
第４実施形態に係る測距装置の受光結果の処理方法の一例を示す概略図。
第５実施形態に係る測距システムの測距対象の一例を示す概略図。
第５実施形態に係る測距システムで使用されるランドマークの構成の一例を示す概略図。
視程の計測方法の概要を示す概略図。
視程の計測方法の一例を示す概略図。
第５実施形態に係る測距システムの視程算出動作の一例を示すフローチャート。
第５実施形態に係る測距装置の受光結果の処理方法の一例を示す概略図である。
第５実施形態に係る測距システムにおいて被写体利用の視程算出方法が適用される計測結果の第１例を示すテーブル。
第５実施形態に係る測距システムにおいて被写体利用の視程算出方法が適用される計測結果の第２例を示すテーブル。
ランドマークＬＭの位置と画素数の関係の一例を示す概略図。
視程が異なる４条件において、ランドマークの計測領域ＲＧ１を測距した場合の受光量と距離との関係性の一例を示す概略図。
視程が異なる４条件において、ランドマークの計測領域ＲＧ２を測距した場合の受光量と距離との関係性の一例を示す概略図。
第２比較例における計測結果の一例を示すテーブル。
第５実施形態における計測結果の一例を示すテーブル。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、各実施形態について図面を参照して説明する。各実施形態は、発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示している。図面は、模式的又は概念的なものである。各図面の寸法及び比率等は、必ずしも現実のものと同一とは限らない。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素には、同一の符号が付加されている。
【０００８】
＜１＞第１実施形態
第１実施形態は、視程に応じて測距パラメータを変更するように構成された測距システム１に関する。以下に、第１実施形態に係る測距システム１の詳細について説明する。
【０００９】
＜１－１＞構成
まず、第１実施形態に係る測距システム１の構成について説明する。
【００１０】
＜１－１－１＞測距システム１の構成
図１は、第１実施形態に係る測距システム１の構成の一例を示す概略図である。図１は、測距システム１を備える輸送機器ＶＥが所定の経路を移動している状況を示している。図１に示すように、測距システム１は、情報処理装置１０及び測距装置２０を含む。輸送機器ＶＥは、例えば、鉄道車両である。なお、測距システム１を備える輸送機器ＶＥは、自動車、航空機、船舶などであってもよい。輸送機器ＶＥが鉄道車両である場合、所定の経路は、線路である。輸送機器ＶＥが自動車である場合、所定の経路は、例えば、区画線等により走行する領域が規定された道路である。
（【００１１】以降は省略されています）

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