[发明专利]受光元件、飞行时间测量装置及光雷达装置

说明书

本发明提供一种受光元件、飞行时间测量装置及光雷达装置。能够实现适合脉冲光的照射区域的受光区域、并且能够大幅缓和受光元件相对于发光元件的定位精度的受光元件，由此，能够实现不减少最大测量距离且可降低成本的飞行时间测量装置，并实现增加最大测量距离的廉价的光雷达装置。受光元件(80)通过利用透镜使来自照射区域的反射光成像并由受光部(81)接收从而对飞行时间进行计测，所述照射区域接收由脉冲光照射的对象物中的照射。受光部(81)形成得比由对象物的照射区域反射并成像的投影部(PA)大。受光部(81)中的、与投影部(PA)重叠的部分作为受光区域被激活。

技术领域

本发明涉及一种对到对象物的距离进行测量的光雷达装置、用于该光雷达装置的飞行时间测量装置、以及用于该光雷达装置的受光元件。

背景技术

三维图像除通常的照片等二维图像以外，还包含到视野内的对象物的距离信息的概念，近年来，正在普及作为汽车、机器人等的周边识别用的应用。作为高精度的距离信息的计测法，正在普及对照射激光而激光从对象物反射并返回为止的飞行时间(Time-of-flight)进行计测的方法。

作为朝向视野照射激光的方法，存在有使大致平行地准直且照射于狭窄的范围的激光束(点光束)和受光装置一体地旋转的旋转式(参照专利文献1、2)、利用镜面等扫描点光束的扫描型(专利文献3)、及使激光束大致均匀地向视野整体扩散并照射的同时照射型(专利文献4)。

由于同时照射型无需机械的机构，因此易于小型化，但对象物的激光强度比扫描型弱。因此，当到对象物的距离变大时，信号强度变弱且距离测量精度降低。

另一方面，将激光束成形为线状并仅在一方向上进行扫描的情况(参照专利文献3)下，如果与同时照射相比，则光照射强度得以改善，但并不充分。但是，在以测量至50m～200m的远方为目的装置中，开发了许多对象物中易于获得强的光束强度的点光束的扫描型。

与此相对，近年来，利用最多的是使用多个激光源和一对一对应的多个受光元件的旋转式(参照专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2008/008970号(2008年1月17日公开)

专利文献2：国际公开第2011/146523号(2011年11月24日公开)

专利文献3：日本特开2011-21980号公报(2011年2月3日公开)

专利文献4：美国注册专利USP6133989(2000年10月17日注册)

发明内容

本发明所要解决的技术问题

然而，在所述以往的光雷达装置中，根据以下的理由，存在有无法效率良好地测量至远方且无法实现廉价的光雷达装置的课题。

即，在光雷达装置中，通常将脉冲光照射于对象物，对其反射光进行接收，对飞行时间(ToF：Time of Flight)进行计测，并包含对到对象物的距离进行计测的飞行时间测量装置。在汽车用途中，存在有飞行时间测量装置即使在赤道正下方的正午的太阳光下也必须工作且在强烈的背景光下增加最大测量距离的重要的课题。

作为远方的对象物，对象物面上的光照射强度与距离的平方成反比例地下降。因而，为了增加最大测量距离，需要通过将对象物面的仅被脉冲光照射的区域(照射区域)设为测量对象从而能够稍微提高相对于背景光的强度比。

通常，对于远方，由在照射区域发出脉冲光的半导体元件的近场观察到的发光区域的大小与准直透镜的焦点距离来确定，调节的余地少。

因此，构成飞行时间测量装置的受光元件，需要将通过仅将成像光学元件使所述照射区域在受光元件上成像的投影部设为受光区域。