测距装置。一种测距装置包括：光发射器，发射光脉冲；光接收器，接收光脉冲被对象物反射的反射光；比较器，比较来自光接收器的输出信号与阈值，并且在输出信号大于该阈值时输出预定信号；以及距离计算器，当比较器输出预定信号时检测反射光的接收时刻，并且基于接收时刻和光脉冲的照射时刻来计算到对象物的距离。测距装置还包括：最大值检测器，在非光接收时段期间检测来自光接收器的输出信号的最大值；以及阈值设定单元，基于最大值在非光接收时段内设定阈值。
【技术实现步骤摘要】
测距装置相关申请的交叉引用本申请基于2017年6月14日向日本专利局提交的日本专利申请No.2017-116633，其全部内容通过引用并入于此。
本公开涉及一种测距装置，该测距装置基于从光发射器发射光脉冲的时刻和通过光接收器从对象物接收到该光脉冲的反射光的时刻来测量到该对象物的距离。
技术介绍
例如，在具有防撞功能的车辆上安装诸如激光雷达的光学测距装置。在该测距装置中，从光发射器的发光元件发射光脉冲，该光脉冲被对象物反射的光由光接收器的光接收元件接收，并且基于光脉冲的照射时刻和反射光的接收时刻来测量到该对象物的距离。具体而言，举例来说，如在特开2010-91378号公报(专利文献1)、特开2014-81254号公报(专利文献2)、以及特开2014-81253号公报(专利文献3)，特表2012-530917号公报(专利文献4)的日语翻译、以及特开2016-151458号公报(专利文献5)和特开2016-161438号公报(专利文献6)中所公开的，由飞行时间(TOF)方法来测量自利用光脉冲照射该对象物起直到该光脉冲被对象物反射并返回为止的飞行时间，并且基于该飞行时间计算到该对象物的距离。还存在一种图像获取装置，其通过TOF方法来获取该对象物的图像。在基于TOF方法的测距装置中，在光接收器中经常使用按阵列布置的处于盖革(Geiger)模式下的多个雪崩光电二极管(APD)。盖革模式APD是针对入射的一个光子输出一个电压脉冲的光子计数型光接收元件。盖革模式APD还称作单光子雪崩二极管(SPAD)，这是因为盖革模式APD即使在单个光子入射时也会引起雪崩现象。因此，例如，重复测量由盖革模式APD产生的电压脉冲和该电压脉冲的到达时刻以生成直方图，并基于该直方图的最大值检测TOF(脉冲光的飞行时间)。例如，使用时数转换器(TimetoDigitalConverter，TDC)来测量电压脉冲的到达时刻和TOF。(参见专利文献1至6)例如在用于半导体检查的光量检测装置中也使用光子计数型光接收元件。(参见特开2012-37267号公报(专利文献7))在专利文献1至7中公开了用于增强诸如距离、图像以及光质量的物理量的检测准确度的技术。例如，在专利文献1至6中，重复测量由盖革模式APD产生的电压信号和该电压信号的到达时刻以生成直方图，并基于该直方图的最大值检测TOF。然后，基于该TOF来计算到对象物的距离。在专利文献1中，获得在从光发射器发射的光脉冲的暂停时段期间，由APD的外围电路从对象物接收的光的强度，由此获得与到该对象物的距离无关的对象物的图像。在专利文献2中，通过基准光接收单元接收来自下一次要通过测量光接收单元(盖革模式APD)测量的区域的光，并且根据所接收光量来控制测量光接收单元的灵敏度。从测量光接收单元输出的电压脉冲由脉冲整形电路整形并相加，并且当相加值等于或大于预定的阈值时，将指示反射脉冲抵达的确定结果输出至TDC。该阈值根据指示从基准光接收单元输出的环境光的强度的信号改变。在专利文献3中，从所有盖革模式APD输出的电压脉冲通过电压-电流转换单元被转换成电流脉冲，将电流脉冲相加，并且通过积分单元执行时间积分，由此将时间积分值作为光量输出。在专利文献4中，基于SPAD的检测脉冲的数量与特定阈值之间的比较结果，通过改变SPAD的反向偏压来控制光子的检测概率。在专利文献5和6中，利用表示计数值的垂直轴和表示时间的水平轴生成直方图，该计数值是由对象物接收反射光的SPAD的数量(像素数)。在专利文献5中，当直方图的最大值与初始值之间的差值以及最小值与该初始值之间的差值中的较大者的绝对值等于或大于计算确定值时，基于与该绝对值对应的时间来计算到对象物的距离。将从除了直方图的最大值之外的部分的初始值或直方图的最小值的变化量识别为环境光，并且该计算确定值基于该改变量而变化。在专利文献6中，当直方图的总和、平均值或中值超过第一阈值时，计数值的积分方向上的数据被压缩，并且基于压缩直方图的最大值来计算到对象物的距离。基于先前测量的环境光量值和SN比(信噪比)来设定第一阈值。在专利文献7中，为了去除噪声，使SPAD的检测信号经受A/D转换(模拟-数字转换)，当转换后的检测信号等于或大于阈值时，将转换后的检测信号发送至光子数计算电路，而当转换后的检测信号小于该阈值时，将预先设定的基准值发送至光子数计算电路。光子数计算电路根据所获取的检测信号的波形的面积来获得入射在SPAD上的光子数量或光量，直到光量测量完成为止。获取在没有发射期间SPAD的检测信号作为噪声信号，基于该噪声信号的平均值、变化或最大值来设定阈值和基准值。在测量到对象物的距离的测距装置中，由光接收器接收的光不仅包括由从光发射器发射的光脉冲被对象物反射的光，而且包括环境光。另外，从光接收器输出的信号不仅包括基于反射光的光接收信号，而且包括由环境光或环境温度引起的噪声。常规地讲，因为基于反射光的光接收信号大于波动中的噪声，所以通过将来自光接收器的输出信号与该阈值进行比较来提取来自光接收器的输出信号的最大值，并且基于该最大值来测量自从光脉冲照射起直到接收到由对象物反射的光为止的时间。然而，当无法准确地检测到来自光接收器的输出信号的最大值或自光脉冲照射直到接收到反射光为止的时间时，不能准确地计算到对象物的距离。
技术实现思路
本公开的一个目的是，提供这样一种测距装置，即使在从光接收器输出的信号中包括噪声，该测距装置也能够准确地测量到对象物的距离。根据本公开的一个或更多个实施方式的一方面，一种测距装置包括：光发射器，该光发射器包括发射光脉冲的发光元件；光接收器，该光接收器包括接收所述光脉冲被对象物反射的反射光的多个光接收元件；比较输出单元，该比较输出单元比较根据所述光接收元件的接收状态从所述光接收器输出的输出信号与预定的阈值，并且在所述输出信号大于所述阈值时输出预定信号；距离计算器，该距离计算器在所述比较输出单元输出所述预定信号时，检测所述光接收器接收到所述反射光的接收时刻，并且基于所述接收时刻和来自所述光发射器的所述光脉冲的照射时刻来计算到所述对象物的距离；最大值检测器，该最大值检测器在所述光接收器不接收所述反射光的非光接收时段期间检测来自所述光接收器的所述输出信号的最大值；以及阈值设定单元，该阈值设定单元基于由所述最大值检测器检测到的所述最大值，在所述非光接收时段内设定所述阈值。因为所述光接收器在所述光接收器不接收从所述光发射器发射的光脉冲的由所述对象物反射的光的时段期间接收环境光，所以根据接收状态从所述光接收器输出的所述输出信号仅变为基于环境光和环境温度的噪声。从而，所述噪声的最大值被检测，并且基于所述最大值设定所述阈值，由此可以根据噪声电平来设定所述阈值。即使在所述光接收器接收所述反射光的时段中从所述光接收器输出的所述输出信号中包括所述噪声，通过比较所述输出信号与所述阈值，也可以确定地区分基于所述反射光的所述光接收信号和所述噪声。当从所述光接收器输出的所述输出信号大于所述阈值时，即，当从所述光接收器输出的所述输出信号是基于所述反射光的所述光接收信号时，因为所述比较输出单元输出所述预定信号，所以所述距离计算器检测所述反射光的所述接收时刻，并且基于所述接收时刻和所述光脉冲的所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种测距装置，所述测距装置包括：光发射器，所述光发射器包括发射光脉冲的发光元件；光接收器，所述光接收器包括接收所述光脉冲被对象物反射后的反射光的多个光接收元件；比较输出单元，所述比较输出单元对根据所述光接收元件的接收状态从所述光接收器输出的输出信号与预定的阈值进行比较，并且在所述输出信号大于所述阈值时输出预定信号；距离计算器，所述距离计算器在所述比较输出单元输出所述预定信号时检测所述光接收器接收到所述反射光的接收时刻，并且基于所述接收时刻和来自所述光发射器的所述光脉冲的照射时刻来计算到所述对象物的距离；最大值检测器，所述最大值检测器在所述光接收器不接收所述反射光的非光接收时段中检测来自所述光接收器的所述输出信号的最大值；以及阈值设定单元，所述阈值设定单元基于由所述最大值检测器检测到的所述最大值，在所述非光接收时段内设定所述阈值。
【技术特征摘要】
2017.06.14 JP 2017-1166331.一种测距装置，所述测距装置包括：光发射器，所述光发射器包括发射光脉冲的发光元件；光接收器，所述光接收器包括接收所述光脉冲被对象物反射后的反射光的多个光接收元件；比较输出单元，所述比较输出单元对根据所述光接收元件的接收状态从所述光接收器输出的输出信号与预定的阈值进行比较，并且在所述输出信号大于所述阈值时输出预定信号；距离计算器，所述距离计算器在所述比较输出单元输出所述预定信号时检测所述光接收器接收到所述反射光的接收时刻，并且基于所述接收时刻和来自所述光发射器的所述光脉冲的照射时刻来计算到所述对象物的距离；最大值检测器，所述最大值检测器在所述光接收器不接收所述反射光的非光接收时段中检测来自所述光接收器的所述输出信号的最大值；以及阈值设定单元，所述阈值设定单元基于由所述最大值检测器检测到的所述最大值，在所述非光接收时段内设定所述阈值。2.根据权利要求1所述的测距装置，其中，所述阈值设定单元将所述阈值设定为等于或大于由所述最大值检测器检测...
【专利技术属性】
技术研发人员：一柳星文，
申请(专利权)人：欧姆龙汽车电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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