[发明专利]光学测距装置

说明书

技术领域

本发明涉及对测量对象物照射激光等测距光，接收来自测量对象物的反射光进行与对象物间的距离测量的光学测距装置，尤其涉及受光电路结构和测距控制方法。

背景技术

现有技术中，作为距离测量方法之一已知TOF（Time of Flight，飞行时间）方式的距离测量方法，采用了对测距对象照射激光并且接收来自对象物的激光反射光的结构，通过求取激光的照射时刻与激光反射光的受光时刻的时间差而求出与对象物间的距离（该测距装置与对象物间的距离）。在这样的激光测距装置中，需要高灵敏度地接收反射激光，因此受光元件中有时采用被称为APD（Avalanche Photo Diode，雪崩光电二极管）的高灵敏度光电二极管。

APD是利用被称作雪崩倍增的现象来提高受光灵敏度的光电二极管，但倍增率会随温度变化而产生较大的变化，可能会出现产生距离检测误差的情况。专利文献1中公开了一种为了减小检测误差而对APD的受温度变化影响的倍增率进行控制以进行温度补偿的光学测距装置的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-286448号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

根据专利文献1，因为对APD的受温度变化影响的倍增率进行控制和补偿，所以能够减小光学测距装置的检测误差。但是，在测量对象物的反射率不同的情况下反射光的强度不同，所以即使是相同距离，对于反射率不同的对象物也难以实现较高的距离测量精度。

此外，为了将受光元件的微弱信号放大而在后端电路使用了放大器，但放大器会导致产生偏移量（offset，失调）。为了消除该偏移量可使用电容器等元件，但是偏移量电平（offset level，失调电平）会因反射光的强度而变动，在比较受光信号的电压与参考电压而输出脉冲的电路结构中，存在对距离测量精度影响较大的问题。因此出现了需要在输入后端放大器前的阶段使受光信号电平一致以抑制受光强度差这一技术问题。

解决问题的技术手段

为解决上述技术问题，本发明的光学测距装置，对测量对象物照射测距光，接收来自测量对象物的反射光来测量其与测量对象物间的距离，其包括：发出测距光的光源；使上述测距光在测量对象物上扫描的反射角度可变反射镜；接收上述测距光的来自测量对象物的反射光的受光单元；检测通过上述受光单元获得的受光信号的光量接收部；放大率控制部，基于由上述光量接收部检测到的反射光的光量检测上述受光单元的受光灵敏度的设定目标值，或设定上述受光单元的受光灵敏度；和距离计算部，根据由上述光量接收部检测到的发光信号检测测距光的飞行时间，计算与测量对象物间的距离，在第一扫描期间中，上述放大率控制部基于由上述光量接收部检测到的反射光的光量检测上述受光单元的设定目标值，在第二扫描期间中，上述放大率控制部将上述受光单元的灵敏度设定为上述第一扫描期间中检测到的设定目标值，由上述距离计算部计算与测量对象物间的距离。

并且，上述光量接收部还包括放大部和/或偏移量消除部，或者上述放大率控制部包括微分电路。

发明效果

根据本发明能够提供与测量对象物的反射率无关的高精度的光学测距装置。

附图说明

图1a是说明本发明的距离测量原理的图。

图1b是说明本发明的距离测量的动作时序的图。

图2是表示本实施例的结构的图。

图3是表示APD各温度的偏置电压（bias voltage）与倍增率的关系的图。

图4是表示光量接收部6的结构的图。

图5是表示光量接收部6的详细电路结构的图。

图6是表示使用放大器构成电流电压转换部61的结构的图。

图7a是表示反射率不同的对象物的一例的图。

图7b是说明来自反射率不同的对象物的受光强度的状态的图。

图8a是表示反射率不同的对象物的受光控制结构的图。

图8b是表示受光单元3、光量接收部6、脉冲生成部10的输出信号的变化的图。

图9是表示从光量接收部3到放大率控制部7的结构的图。

图10是表示放大率控制部的电路结构的图。

图11是表示读取期间和偏置电压控制期间的偏置电压Vij（n）的控制方法的图。

图12是表示其他实施例的结构的图。

图13是表示其他实施例的放大率控制部7的结构的图。

符号说明

1激光光源

2反射角度可变反射镜

3受光单元