(57)【要約】【課題】本発明の実施形態が解決しようとする課題は、対象の物体までの距離測定の精度を向上させることができる電子装置を提供することである。【解決手段】上記課題を解決するために、実施形態の電子装置は、パルス光を出射する光源と、光を受光し、受光した光を示す信号を出力する複数の光受光器を有する受光部と、この信号に基づいて、光を受光するまでの受光時間を出力する複数の計測器を有する計測部と、処理部を備える。この処理部は、この受光時間に基づいて、受光時間の分布を算出する。この処理部は、この受光時間の分布に基づいて、反射光を含む光が受光された時間帯を決定する。この処理部は、この受光時間のうち、この時間帯に含まれる第１時間に基づいて、パルス光が出射されてから物体によって反射された反射光を含む光が受光された第２時間を決定する。この処理部は、この第２時間に基づいて、この電子装置からこの物体までの距離を算出する。【選択図】  図１
2020153707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離を算出する電子装置であって、
パルス光を出射する光源と、
光を受光し、受光した光を示す信号を出力する複数の光受光器を有する受光部と、
前記信号に基づいて、光を受光するまでの受光時間を出力する複数の計測器を有する計測部と、
前記受光時間に基づいて、受光時間の分布を算出し、
前記受光時間の分布に基づいて、反射光を含む光が受光された時間帯を決定し、
前記受光時間のうち、前記時間帯に含まれる第１時間に基づいて、パルス光が出射されてから物体によって反射された反射光を含む光が受光された第２時間を決定し、
前記第２時間に基づいて、前記電子装置から前記物体までの距離を算出する処理部と、
を備える、
電子装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記受光時間のうち、第１時間帯に対して含まれる受光時間の数に基づいて、前記受光時間の分布を算出する、
請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記受光時間の分布のうち、含まれる受光時間の数が最大となる時間帯を、前記反射光が受光された時間帯として決定する、
請求項１または２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記反射光が受光された時間帯の長さは、前記パルス光のパルス幅以上である、
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の電子装置。
【請求項５】
前記第１時間は、前記反射光が受光された時間帯に含まれる受光時間のうち、最も早い時間および最も遅い時間の少なくとも一方である、
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の電子装置。
【請求項６】
前記第１時間は、前記反射光が受光された時間帯に含まれる受光時間のうち、最も早い時間および最も遅い時間であり、
前記第２時間は、前記第１時間の平均時間である、
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の電子装置。
【請求項７】
前記パルス光の一部を反射する反射部と、
前記反射部によって反射された前記パルス光を検出し、前記計測部に通知する検出部をさらに備え、
前記計測部は、前記通知に基づいて前記受光時間を計測する、
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の電子装置。
【請求項８】
前記処理部は、前記第２時間および前記距離の少なくとも一方に基づいて、前記物体の座標を示す情報を含む配置図を作成する、
請求項１乃至７のいずれか１つに記載の電子装置。
【請求項９】
前記電子装置から前記物体までの距離を示す情報、前記第２時間を示す情報、前記配置図を示す情報のうち、少なくとも１つを出力する出力部をさらに備える、
請求項１乃至８のいずれか１つに記載の電子装置。
【請求項１０】
前記受光時間を示す情報、前記第１時間を示す情報、第２時間を示す情報、前記電子装置から前記物体までの距離を示す情報、および前記配置図を示す情報のうち、少なくとも１つを保持する記憶部をさらに備える、
請求項１乃至９のいずれか１つに記載の電子装置。
【請求項１１】
前記配置図に基づいて、移動体の動力部に対する指令を決定する動力制御部をさらに備える、
請求項８乃至１０のいずれか１つに記載の電子装置。
【請求項１２】
距離を算出する方法であって、
パルス光を出射し、
光を受光して受光した光を示す信号を出力し、
前記信号に基づいて、光を受光するまでの受光時間を出力し、
前記受光時間に基づいて、受光時間の分布を算出し、
前記受光時間の分布に基づいて、反射光を含む光が受光された時間帯を決定し、
前記受光時間のうち、前記時間帯に含まれる第１時間に基づいて、パルス光が出射されてから物体によって反射された反射光を含む光が受光された第２時間を決定し、
前記第２時間に基づいて、前記電子装置から前記物体までの距離を算出する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、距離を測定する電子装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を出射してから、物体に反射した反射光を受光するまでの時間を用いて、この物体までの距離を測定する電子装置が開発されている。この物体に反射した反射光を受光するまでの時間の誤差を抑え、この物体までの距離を測定する精度を向上させることができる電子装置が望まれる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】M. Perenzoni et al., “A 64×64-Pixel Digital Silicon Photomultiplier Direct ToF Sensor with 100MPhotons/s/pixel Background Rejection and Imaging/Altimeter Mode with 0.14% Precision up to 6km for Spacecraft Navigation and Landing”, IEEE J. Solid-State Circuits, vol.52 , no. 1 , pp. 151-160, Jan. 2017.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、対象の物体までの距離における測定の精度を向上させることができる電子装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、実施形態の電子装置は、パルス光を出射する光源と、光を受光し、受光した光を示す信号を出力する複数の光受光器を有する受光部と、この信号に基づいて、光を受光するまでの受光時間を出力する複数の計測器を有する計測部と、処理部を備える。この処理部は、この受光時間に基づいて、受光時間の分布を算出する。この処理部は、この受光時間の分布に基づいて、反射光を含む光が受光された時間帯を決定する。この処理部は、この受光時間のうち、この時間帯に含まれる第１時間に基づいて、パルス光が出射されてから物体によって反射された反射光を含む光が受光された第２時間を決定する。この処理部は、この第２時間に基づいて、この電子装置からこの物体までの距離を算出する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態における電子装置１００を含んだ距離測定システム図。
【図２】光源１０１によるパルス光の出射および受光部１０２が出力する信号を説明するための図。
【図３】電子装置１００の動作のフローチャート。
【図４】受光時間と受光時間分布のヒストグラムを説明するための図。
【図５】頻度算出区間に含まれる受光時間からのＴｏＦの算出を説明するための図。
【図６】頻度算出区間に含まれる受光時間の標準偏差を説明するための図。
【図７】頻度算出区間に含まれる受光時間から算出されたＴｏＦの精度を説明するための図。
【図８】第１の実施形態に適用可能な頻度算出区間の一例。
【図９】第１の実施形態に適用可能な頻度算出区間の他の例。
【図１０】第１の実施形態に適用可能な受光時間分布のヒストグラムに対するしきい値を説明するための図。
【図１１】電子装置１５０を含んだ距離測定システム図。
【図１２】二次元における物体の配置を説明するための図。
【図１３】二次元における物体の配置図を説明するための図。
【図１４】三次元における物体の配置を説明するための図。
【図１５】三次元における物体の配置図を説明するための図。
【図１６】電子装置１００を含んだ移動体５００の構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における距離測定システムを表している。この距離測定システムにおいて電子装置１００は、物体２００との間の距離を測定する電子装置である。
【０００９】
電子装置１００は光源１０１と、受光部１０２と、計測部１０３と、処理部１１０とを備える。光源１０１は物体２００に対して時間幅を有する電磁波を出射する。この時間幅を以降パルス幅と称し、この電磁波を以降パルス光と称する。このパルス光は、物体２００において反射し、反射したパルス光の一部（以降、反射光とも称する）が受光部１０２で受光される。
【００１０】
また、図１が表すように、受光部１０２は反射光以外の光も受光する。例えば、電子装置１００以外の機器によって発された光（照明やランプの点灯）や太陽光に由来する光などである。以降、この反射光以外の光を、環境光と称する。
【００１１】
計測部１０３は、光源１０１がパルス光を出射した時刻から、受光部１０２が光を受光した時刻までの時間（以降、受光時間とも称する）を計測する。受光部１０２は反射光の他に環境光も受光するため、計測部１０３が計測する受光時間は複数存在する。
【００１２】
処理部１１０は、この複数の受光時間から、パルス光を出射してから反射光を受光するまでの時間（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ：以降ＴｏＦとも称する）を決定する。
【００１３】
処理部１１０は、このＴｏＦをもとに、以下に示す式（１）によって電子装置１００と物体２００の間の距離ｄを算出する。
【数１】
2020153707.tif 000003
ここで、ｃは光速（約３×１０８ｍ／ｓ）を表す。
【００１４】
この距離ｄの精度を向上させるには、ＴｏＦの精度を向上させる必要がある。ＴｏＦの精度を向上させるために、環境光の影響を軽減する必要がある。本実施形態の電子装置１００において、受光部１０２は複数の受光器を備え、計測部１０３は複数の計測器を備える。それぞれの受光器がパルス光や環境光の光子を受光し、受光器に対応する計測器が光源１０１によってパルス光が出射されてから受光器によって光子が受光されるまでの時間（以降、光の場合と同様に受光時間とも称する）を計測する。
【００１５】
受光器は一度光子を受光すると、受光器に依存した所定の時間だけ次の光子を受光することができなくなる。この所定の時間でも光子を受光することができるように、受光部１０２は複数の受光器を備える。計測部１０３は複数の受光器それぞれにおける受光時間を計測するため、受光器に対応した計測器を備える。
【００１６】
処理部１１０は、受光器が光子を受光するまでの時間を含む受光時間データを生成する。この受光時間データから、所定の時間帯に含まれる受光時間（以降、受光時間分布と称する）を算出する。本実施形態ではこの受光時間分布は、所定の時間帯に含まれる受光時間をカウントして算出される。
【００１７】
実施形態にて用いるパルス光は光子数の密度が環境光に比べて高い。そのため、パルス光の所定の時間帯に含まれる光子数は環境光よりも多くなる。したがって、同じ時間帯において、計測されるパルス光の受光時間の数は計測される環境光の受光時間の数よりも多い。すなわち、同じ時間帯において計測される反射光の受光時間の数は、計測される環境光の受光時間の数よりも多い。
【００１８】
電子装置１００は、この受光時間分布に基づいて、受光器によって反射光が受光された時間帯を選択する。さらに、電子装置１００は、反射光が受光された時間帯に基づいてＴｏＦを決定する。以降、反射光が受光されたとは、受光器によって反射光が受光されたことを表す。電子装置１００は、決定したＴｏＦおよび式（１）に基づいて、距離ｄを算出する。
【００１９】
受光時間データから反射光が受光された時間帯を選択し、ＴｏＦを決定することで、電子装置１００は環境光の影響を軽減して反射光を判定し、ＴｏＦの精度を向上させることができる。また、電子装置１００はＴｏＦの誤差の発生を低減させることができ、ＴｏＦの精度を向上させることができる。すなわち、電子装置１００は距離ｄを精度よく算出することができる。
【００２０】
電子装置１００は、光源１０１、受光部１０２、計測部１０３、および処理部１１０の他に、記憶部１０４、出力部１０５を備える。処理部１１０は、制御部１１１、生成部１１２、データ処理部１１３、選択部１１４、および算出部１１５を備える。
【００２１】
光源１０１は、制御部１１１から指令を受け、物体２００に対してパルス光を出射する装置である。例えば、光源１０１は、レーザーダイオードなどのレーザー光源と、パルスを生成する回路を組み合わせたものでよい。また、光源１０１は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）や各種のランプと、パルスを生成する回路と組み合わせたものでもよい。
【００２２】
また、光源１０１が出射するパルス光について、周波数帯域の限定はない。パルス光は例えば可視光でもよいし、赤外線、近赤外線、紫外線でもよいし、これらの組み合わせでもよい。本実施形態におけるパルス光は一例として、可視光成分を含んでいるものとする。
【００２３】
また、光源１０１が出射するパルス光について、形状の限定はない。矩形状であってもよいし、三角形状であってもよいし、ｓｉｎｃ関数状であってもよいし、ガウス曲線状であってもよい。
【００２４】
光源１０１が制御部１１１から受ける指令としては、出射するパルス光のパルス幅（例えば２４ｎｓなど）や形状、パルス光を出射するタイミングおよび方角などが挙げられる。
【００２５】
光源１０１が出射したパルス光は、物体２００によって反射され、反射光となって受光部１０２に入射する。この反射光は物体２００におけるパルス光の拡散反射光および鏡面反射光のいずれかであってもよいし、組み合わせであってもよい。
【００２６】
受光部１０２は、複数の受光器を備える。それぞれの受光器は光子を受光し、光子を受光したことを示す信号を出力する。この信号は計測部１０３の対応する計測器に送られ、受光時間の計測に使われる。本実施形態では一例として、受光部１０２は３つの受光器１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃを備える。
【００２７】
受光器１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃは、光子を検出することができれば機器の種類は任意である。例えば、フォトダイオード、光電子増倍管などである。フォトダイオードとして、光の検出感度が高いアバランシェフォトダイオード（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ：ＡＰＤ）を用いてもよい。このＡＰＤはガイガーモードで用いられてもよい。このＡＰＤのアレイとして、ＭＰＰＣ（Ｍｕｌｔｉ  Ｐｉｘｅｌ  Ｐｈｏｔｏｎ  Ｃｏｕｎｔｅｒ）を用いてもよい。また、光電子増倍管として、シリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）を用いてもよい。本実施形態では一例として、ＡＰＤをガイガーモードで用いているものとする。
【００２８】
受光器１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃは光子を受光し、光子を受光したことを示す信号を出力するものであって、受光する光子を区別しない。すなわち、受光器１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃは、反射光および環境光を区別しない。
【００２９】
なお、反射光とはパルス光が物体２００によって反射された光であり、環境光が物体２００によって反射された光は含まず、環境光に分類されるものとする。
【００３０】
計測部１０３は、複数の計測器１０３ａ、１０３ｂおよび１０３ｃを備える。それぞれの計測器は対応する受光器から送られる信号に基づいて、受光時間を計測する。例えば、計測器１０３ａは受光器１０３ａから送られる信号に基づいて、受光時間を計測する。計測器１０３ｂおよび１０３ｃも、計測器１０３ａの場合と同様である。計測部１０３は、制御部１１１から受光時間の計測を開始する時刻から終了する時刻までの時間範囲（以降、計測範囲とも称する）などの指令を受ける。
【００３１】
計測部１０３はこれらの指令および受光部１０２から送られる信号に基づいて、受光時間を計測する。受光部１０２は反射光と環境光を区別せずに光子を受光するため、計測部１０３が計測する受光時間は、反射光と環境光の区別なく計測される。この受光時間は、生成部１１２で計測範囲内における受光時間が含まれる受光時間データの生成に使われる。すなわち、この受光時間データは反射光および環境光の受光時間が含まれている。この受光時間データから反射光を受光した時刻の決定が行われる。
【００３２】
なお、計測部１０３はあらかじめ電子装置１００の構成要素間における伝送にかかる時間を計測し、計測したＴｏＦを修正するようにしてもよい。この修正したＴｏＦも、光源１０１よりパルス光が出射されてから、反射光が受光部１０２に受光されるまでの時間に含まれる。
【００３３】
計測器１０３ａ、１０３ｂおよび１０３ｃは、制御部１１１からの指令および受光部１０２から送られる信号に基づいて受光時間を計測することができれば、機器の種類は任意である。本実施形態では一例として、時間／ディジタル変換器（Ｔｉｍｅ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＴＤＣ）を用いる。
【００３４】
記憶部１０４は情報を保持する電子装置である。本実施形態では、例えば生成部１１２が生成する受光時間データを保持する。
【００３５】
記憶部１０４はメモリ等であり、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  ＰＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、レジスタなどである。
【００３６】
制御部１１１は、光源１０１、計測部１０３、および生成部１１２に指令を送る。光源１０１に対する指令は、出射するパルス光のパルス幅（例えば２４ｎｓなど）や形状、パルス光の出射を開始する時刻および方角などである。
【００３７】
計測部１０３に対する指令は、受光時間の計測を開始する時刻から終了する時刻までの計測範囲などである。制御部１１１が光源１０１および計測部１０３に送る指令において、パルス光の出射を開始する時刻および受光時間の計測を開始する時刻は一致する。この一致とは、ＴｏＦの決定に影響を及ぼさない程度の時間のずれを含む。また、この一致とは、それぞれの指令を送る経路に遅延等が存在する場合、その遅延を考慮した時間のずれも含む。
【００３８】
生成部１１２に対する指令は、生成する受光時間データの対象となる時間の範囲である。一例として、本実施形態ではこの時間範囲は計測範囲と同様とする。すなわち、制御部１１１は、生成部１１２に対して、計測部１０３が送ってきた受光時間が、計測範囲内であれば受光時間データに含め、計測範囲外であれば受光時間データに含めないように指令する。
【００３９】
生成部１１２は、制御部１１１から送られる指令に基づいて、計測部１０３から送られる受光時間を並べた受光時間データを生成する。この受光時間データには、計測範囲内における反射光および環境光の受光時間がともに含まれる。この受光時間データから、反射光が受光された時間帯の選択が行われる。
【００４０】
生成部１１２は、生成した受光時間データを記憶部１０４に保持させる。また、生成部１１２は受光時間データの生成が終わった後に、データ処理部１１３に対して受光時間データが利用可能であることを通知する。
【００４１】
データ処理部１１３は、記憶部１０４に保持された受光時間データに基づいて、所定の時間帯に含まれる受光時間を表す受光時間分布を算出する。受光時間データには反射光および環境光の受光時間がともに含まれている。データ処理部１１３が受光時間データに基づいて受光時間分布を算出することで、選択部１１４が反射光の受光時間の決定を行うことが可能となる。
【００４２】
なお、データ処理部１１３は、この受光時間分布の算出を任意の方法で行うことが可能である。本実施形態では一例として、データ処理部１１３はこの受光時間分布のヒストグラムを算出する。
【００４３】
選択部１１４は、ＴｏＦを決定する。選択部１１４は、ＴｏＦを決定するために、データ処理部１１３から送られた受光時間分布に基づいて、反射光が受光された時間帯を選択する。所定の時間帯に含まれる反射光の受光時間の数は、環境光の受光時間の数より多いため、選択部１１４は受光時間の数が多い時間帯を、反射光が受光された時間帯として選択する。
【００４４】
選択部１１４は選択した反射光が受光された時間帯および記憶部１０４から読みだした受光時間データから、反射光が受光された時間帯における受光時間を抽出する。選択部１１４は、この抽出した受光時間に基づいて、ＴｏＦを決定する。このＴｏＦは算出部１１５に送られ、距離ｄの算出に使われる。
【００４５】
算出部１１５は、選択部１１４から送られたＴｏＦおよび式（１）に基づいて、電子装置１００と物体２００の間の距離ｄを算出する。この距離ｄは出力部１０５に送られる。距離ｄの出力部１０５への伝達は制御部１１１の指令に基づいて行われてもよい。
【００４６】
出力部１０５は、算出部１１５から送られた距離ｄを含む情報を出力する。出力先として、距離ｄに少なくとも基づいて動作する装置およびシステム、表示部を有する電子装置、距離ｄを保持する記憶装置（図示しない）など、限定されない。なお、これらの装置およびシステムは、電子装置１００内部にあっても、外部にあってもよい。また、距離ｄを示す情報の様式も、データとして使用可能なフォーマット、テキスト、２次元図および３次元図など限定されない。また、出力の様式も、有線でもよいし無線でもよい。
【００４７】
制御部１１１、生成部１１２、データ処理部１１３、選択部１１４、算出部１１５が含まれる処理部１１０は、ハードウェアの制御装置と演算装置を含む電子回路（プロセッサ）である。プロセッサの例としては、汎用目的プロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、およびその組み合わせが可能である。
【００４８】
以上に電子装置１００の構成要素を説明した。この構成要素間における接続は有線であってもよいし、無線であってもよい。また、電子装置１００はＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの集積回路で実装される。１チップ上にまとめて実装されてもよいし、一部の構成要素が別のチップ上に実装されてもよい。
【００４９】
本実施形態における電子装置１００は距離ｄの算出にあたり、受光した光の頻度を表す受光時間分布を算出して反射光が受光された時間帯を選択する。電子装置１００は、この反射光が受光された時間帯に基づいてＴｏＦを決定し、距離ｄを算出する。本実施形態における電子装置１００の距離ｄの算出における動作を、図２から図５を用いて説明する。
【００５０】
図２は、時刻ごとの光源１０１によるパルス光の出射および受光部１０２が出力する信号を表している。受光部１０２が出力する信号は、受光部１０２が光を受光したことを表している。
【００５１】
図３は電子装置１００の距離ｄの算出における動作のフローチャートである。以下、動作のフローチャートを参照しながら図２および電子装置１００の動作を説明する。
【００５２】
まず、受光時間データを生成するまでの電子装置１００の動作を、ステップＳ１０１からステップＳ１０３を用いて説明する。電子装置１００はあらかじめ定めた計測範囲およびパルス光を用いて、計測範囲内において光子を受光した時間を計測し、受光時間データを生成する。この受光時間データには計測範囲内における反射光および環境光の受光時間がともに含まれている。
【００５３】
制御部１１１は、計測範囲およびパルス光の内容など、受光時間データの生成に必要となる指令を光源１０１、計測部１０３、および生成部１１２に対して送る（ステップＳ１０１）。
【００５４】
具体的には、制御部１１１は、光源１０１が出射するパルス光のパルス幅や形状、パルス光を出射する開始時刻および方角を指令する。本実施形態では一例として、制御部１１１は光源１０１に対してパルス幅ＰＷで矩形状のパルス光を、物体２００が存在する方角に向けて開始時刻０で出射するように指令する。
【００５５】
制御部１１１は、計測部１０３に対して受光部１０２が光を受光した時刻の計測を行う範囲である計測範囲を指令する。図２では、本実施形態における計測範囲は光源１０１が出射する時刻０から時刻ｔ１の時間長ＴＭであると表されている。この時間長ＴＭは、制御部１１１によって所定の値が設定されている。なお、この指令は計測部１０３に備えられる計測器１０３ａ、１０３ｂおよび１０３ｃに伝えられる。
【００５６】
制御部１１１は、生成部１１２に対して生成する受光時間データの対象となる時間の範囲を指令する。本実施形態では、この時間の範囲は計測範囲を表す。
【００５７】
次に、光源１０１はパルス光を出射する（ステップＳ１０２）。図２では、光源１０１は時刻０にパルス幅ＰＷのパルス光を出射することが表されている。光源１０１の出射と同じ時刻において、計測器１０３ａ、１０３ｂおよび１０３ｃは受光時間の計測を開始する。
【００５８】
光源１０１から出射されたパルス光は、距離の計測対象である物体２００で少なくとも一部反射され、反射光となって受光器１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃに受光される。
【００５９】
受光器１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃは光子を受光すると、対応する計測器１０３ａ、１０３ｂおよび１０３ｃに光子を受光したことを表す信号を送る。計測器１０３ａ、１０３ｂおよび１０３ｃは、この信号に基づいて受光時間を計測し、生成部１１２に送る。
【００６０】
図２では、計測範囲において、時刻ｔＲ１から時刻ｔＲ１２において計測器１０３ａ、１０３ｂおよび１０３ｃが光子を受光したことが表されている。パルス光が出射された時刻は時刻０なので、計測器１０３ａ、１０３ｂおよび１０３ｃが計測した受光時間は、受光時間ｔＲ１から受光時間ｔＲ１２である。計測器１０３ａ、１０３ｂおよび１０３ｃは、これらの受光時間ｔＲ１から受光時間ｔＲ１２を、生成部１１２に送る。
【００６１】
生成部１１２は、計測器１０３ａ、１０３ｂおよび１０３ｃから送られた受光時間を並べた受光時間データを生成する（ステップＳ１０３）。本実施形態では、この受光時間データには受光時間ｔＲ１から受光時間ｔＲ１２までが含まれている。生成部１１２は、この受光時間データを記憶部１０４に保持させる。
【００６２】
計測範囲終了後、生成部１１２はデータ処理部１１３に対して、受光時間データが利用可能であることを通知する。図２では、計測範囲の終端は時刻ｔ１であるので、生成部１１２は時刻ｔ１以降にデータ処理部１１３に対して、受光時間データが利用可能であることを通知する。
【００６３】
以上に受光時間データを生成するまでの電子装置１００の動作を説明した。続いて、距離ｄを算出するまでの電子装置１００の動作を、ステップＳ１０４からステップＳ１０７を用いて説明する。電子装置１００は、生成した受光時間データに基づいて、受光時間分布を算出する。電子装置１００は、算出した受光時間分布に基づいて、反射光が受光された時間帯を選択する。電子装置１００は、この反射光が受光された時間帯に基づいてＴｏＦを決定し、距離ｄを算出する。
【００６４】
データ処理部１１３は、生成部１１２からの通知を受けて、記憶部１０４に保持されている受光時間データに基づいて、受光時間分布を算出する（ステップＳ１０４）。すなわち、データ処理部１１３は計測範囲終了後に受光時間分布を算出する。この受光時間分布は、所定の時間帯に含まれる受光時間をカウントした、ヒストグラムの形で算出される。具体的に、この受光時間分布の算出を、図４を用いて説明する。
【００６５】
図４には、受光時間データに含まれる受光時間およびデータ処理部１１３が算出する受光時間分布が表されている。以降、受光時間をカウントするための所定の時間帯を、頻度算出区間と称する。図４には、頻度算出区間の時間長はＴＡと表されている。この時間長ＴＡは、データ処理部１１３によって所定の値が設定される。本実施形態では一例として、時間長ＴＡは、光源１０１が出射するパルス光のパルス幅ＰＷと同じであるとする。
【００６６】
データ処理部１１３は、所定の受光時間を中心とした時間長ＴＡの頻度算出区間に含まれる受光時間をカウントする。この所定の受光時間は、受光時間０から受光時間ＴＭから任意に選ばれる。データ処理部１１３は、そのカウント数をこの所定の受光時間における受光時間分布とする。データ処理部１１３は、この所定の受光時間を変えながらそれぞれの所定の受光時間における受光時間分布を算出し、受光時間分布のヒストグラムを算出する。本実施形態では一例として、受光時間０から１ｎｓごとに受光時間分布を算出し、受光時間分布のヒストグラムを算出する。
【００６７】
一例として、図４に表される受光時間ｔＡＣにおける受光時間分布の算出について説明する。データ処理部１１３は、受光時間ｔＡＣを中心とした時間長ＴＡの頻度算出区間に含まれる受光時間をカウントする。図４に表される頻度算出区間は、受光時間ｔＡ１から受光時間ｔＡ２までの区間である。受光時間ｔＡ１から受光時間ｔＡ２までの頻度算出区間に含まれる受光時間は、受光時間ｔＲ４から受光時間ｔＲ１１までである。データ処理部１１３は、このカウント数を時間ｔＡＣにおける受光時間分布Ｆｍａｘとする。データ処理部１１３は、算出した受光時間分布のヒストグラムを、選択部１１４に送る。
【００６８】
選択部１１４は、算出した受光時間分布のヒストグラムに基づいて、反射光が受光された時間帯を選択する（ステップＳ１０５）。具体的には、選択部１１４は受光時間分布のヒストグラムのうち、最も受光時間の数が多い頻度算出区間を、反射光が受光された時間帯として選択する。
【００６９】
上で説明したように、同じ時間帯において計測される反射光の受光時間の数は、計測される環境光の受光時間の数よりも多いためである。本実施形態では一例として、選択部１１４は受光時間ｔＡ１から受光時間ｔＡ２までの頻度算出区間を、反射光が受光された時間帯として選択する。
【００７０】
選択部１１４は、この反射光が受光された時間帯に基づいて、ＴｏＦを決定する（ステップＳ１０６）。この決定について、図５を用いて説明する。選択部１１４は、反射光が受光された時間帯に含まれる受光時間を、記憶部１０３に保持される受光時間データから抽出する。図５では、時間ｔＡ１から時間ｔＡ２までの頻度算出区間に含まれる受光時間として、受光時間ｔＲ４から受光時間ｔＲ１１が表されている。
【００７１】
選択部１１４は、抽出した受光時間に基づいて、ＴｏＦを決定する。本実施形態では一例として、選択部１１４は、この頻度算出区間に含まれる最初の受光時間ｔＲ４および最後の受光時間ｔＲ１１の平均値を、ＴｏＦとして決定する。この決定方法である理由は、電子装置１００の動作説明が終了した後に説明する。選択部１１４は、決定したＴｏＦを、算出部１１５に送る。
【００７２】
算出部１１５は、選択部１１４から送られたＴｏＦおよび式（１）に基づいて、距離ｄを算出する（ステップＳ１０７）。この算出した距離ｄは、出力部１０５に送られる。
【００７３】
次に、出力部１０５は、算出部１１５から送られた距離ｄを含む情報を出力する（ステップＳ１０８）。出力先および出力の様式は、上に説明したように限定されない。
【００７４】
次に、制御部１１１は、電子装置１００の動作を終了させる終了指令が届いているか否かを確認する（ステップＳ１０８）。この終了指令は、電子装置１００の動作を本フローで終了させる指令である。この終了指令は、ユーザによる電子装置１００への入力や、終了指令を含んだ信号を電子装置１００が取得するなどして制御部１１１に伝えられる。この終了指令は、直ちに電子装置１００の動作を終了させる指令であってもよい。
【００７５】
制御部１１１にこの終了指令が届いていない場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻る。一方、制御部１１１にこの終了指令が届いている場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、フローは終了し、電子装置１００は動作を終了する。
【００７６】
以上に、本実施形態における電子装置１００の動作を説明した。以下に、ＴｏＦの決定方法について、図６および図７を用いて説明する。なお、本実施形態で説明した受光時間ｔＲ４から受光時間ｔＲ１１までは、実際にパルス光が出射されてから反射光が受光されるまでの時間でもあるとする。
【００７７】
実施形態にて用いるパルス光は一般的にコヒーレント状態である。このコヒーレント状態であるパルス光の出射光子数は、ポアソン分布に従う。パルス光として出射される光子数は常に一定ではないため、パルス光が出射されてから反射光が受光されるまでの時間にはずれが生じる可能性がある。
【００７８】
また、パルス光が出射されてから反射光が受光されるまでの時間における、最初の受光時間ｔＲ４および最後の受光時間ｔＲ１１以外は、前の（あるいは後の）受光時間に含まれる誤差が累積する。そのため、受光時間にずれが生じる可能性が、受光時間ｔＲ４および受光時間ｔＲ１１と比較して高くなる。
【００７９】
図６は、受光時間ｔＲ４から受光時間ｔＲ１１までのそれぞれの受光時間を複数回計測した場合における標準偏差を表している。受光時間ｔＲ４、受光時間ｔＲ１１の標準偏差は小さい。一方、受光時間ｔＲ７および受光時間ｔＲ８など、反射光が受光された時間帯の中心に向かう時間ほど標準偏差は大きくなる。受光時間ｔＲ４および受光時間ｔＲ１１の平均値において標準偏差が小さく、ＴｏＦとして誤差を含む可能性が低いことが表されている。
【００８０】
図７は決定したＴｏＦの誤差を説明するための図である。図７には、受光時間ｔＲ４、受光時間ｔＲ１１、受光時間ｔＲ４と受光時間ｔＲ１１の平均値、および受光時間ｔＲ４から受光時間ｔＲ１１までの平均値をそれぞれＴｏＦにした場合において、ＴｏＦの出現頻度が表されている。ＴｏＦａｖｅは、上に説明した４つの受光時間にそれぞれ対応するＴｏＦの決定を複数回行った場合における平均値を表す。
【００８１】
例えば受光時間ｔＲ４をＴｏＦとした場合（以降、ＴｏＦｔＲ４とも称する）、このＴｏＦｔＲ４を複数回決定した場合における平均値をＴｏＦａｖｅとして図示している。受光時間ｔＲ１１をＴｏＦとした場合（以降、ＴｏＦｔＲ１１と称する）、このＴｏＦｔＲ１１を複数回決定した場合における平均値をＴｏＦａｖｅとして図示している。
【００８２】
受光時間ｔＲ４から受光時間ｔＲ１１までの平均値をＴｏＦとした場合、このＴｏＦは誤差を含む可能性が高い。図６で説明したように、標準偏差が大きい受光時間がＴｏＦの決定に用いられるためである。
【００８３】
一方、図６で説明した標準偏差が小さい受光時間に基づいて決定されたＴｏＦすなわち受光時間ｔＲ４、受光時間ｔＲ１１、および受光時間ｔＲ４と受光時間ｔＲ１１の平均値は特定の値を取る可能性が高く、誤差を含む可能性が低い。
【００８４】
距離ｄの精度を高めるにあたり、ＴｏＦに誤差が含まれる可能性が低い方法がよい。したがって本実施形態では、反射光が受光された時間帯に含まれる受光時間のうち、最初の受光時間ｔＲ４および最後の受光時間ｔＲ１１の平均値に基づいてＴｏＦが決定されている。次点として、反射光が受光された時間帯に含まれる受光時間のうち、最初の受光時間ｔＲ４および最後の受光時間ｔＲ１１のいずれかをＴｏＦとしてもよい。
【００８５】
以上に本実施形態を説明したが、変形例は様々に実装、実行可能である。以下に電子装置１００の動作における変形例を説明する。例えば本実施形態では、ステップＳ１０１において、制御部１１１が光源１０１、計測部１０３、生成部１１２に対して指令している。変形例として、さらに電子装置１００の他の構成要素への指令および通知を加えてもよいし、説明した指令とは異なる内容で指令してもよいし、説明した指令のうち少なくとも一部の指令をしないようにしてもよい。
【００８６】
変形例として、制御部１１１が加える指令および通知の例を以下に示す。制御部１１１は受光部１０２に対して光源１０１が出射するパルス光についての情報を通知するようにしてもよい。パルス光についての情報とは、例えばパルス光のパルス幅、出射時刻、形状、出射方角などである。
【００８７】
制御部１１１は、受光部１０２に対して、所定の時間帯に光子を受光したことを表す信号を出力させる指令を送るようにしてもよい。例えば、図２に表される本実施形態では、制御部１１１は受光部１０２に対して、時刻０から時刻ｔ１までの計測範囲に光子を受光したことを表す信号を計測部１０３に対して送るように指令してもよい。この指令は受光器１０２が備える受光器１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃに送られる。
【００８８】
制御部１１１は計測部１０３に対して計測範囲を指令せず、受光時間の計測を開始させる指令および受光時間の計測を終了させる指令をそれぞれ送るようにしてもよい。すなわち図２に表される本実施形態では、制御部１１１は計測部１０３に時刻０から受光時間の計測を開始する指令を送り、時刻ｔ１に受光時間の計測を終了する指令を送るようにしてもよい。また、制御部１１１は時刻０に計測部１０３に対して即時に受光時間の計測を開始させる指令を送り、時刻ｔ１に計測部１０３に対して即時に受光時間の計測を終了させる指令を送るようにしてもよい。なお、これらの指令は、計測部１０３が備える計測器１０３ａ、１０３ｂおよび１０３ｃに送られる。
【００８９】
さらに、変形例として、光源１０１、計測部１０３、および生成部１１２は、本実施形態で説明した指令の内容の一部をあらかじめ設定していてもよい。これに伴い、制御部１１１による指令が一部行われなくてもよい。例えば、光源１０１はパルス幅ＰＷで矩形状のパルス光を出射するように設定され、制御部１１１はパルス光を出射する時刻およびパルス光を出射する方角を指令するようにしてもよい。
【００９０】
また、計測部１０３および生成部１１２は、あらかじめ計測範囲の時間長ＴＭを設定しておき、制御部１１１から受光時間の計測を開始する指令を受けて、計測範囲を設定するようにしてもよい。
【００９１】
また、制御部１１１の指令の変形例として、本実施形態では、計測範囲は時刻０を始端としているが、計測範囲の始端は時刻０からに限定されない。例えば、受光時間の計測を行う時刻が計測範囲内に含まれていなくてもよい。反射光を受光する時刻がある程度予測できる場合はその時刻周辺（例えば前後１０ｎｓ）を計測範囲とするなど、制御部１１１は、所定の時間帯を計測範囲とすることが可能である。この場合でも、計測部１０３は受光時間の計測の開始時刻は光源１０１によるパルス光の出射時刻と一致する。
【００９２】
本実施形態では、計測部１０３および生成部１１２はステップＳ１０３においてパルス光が出射される時刻を時刻０として受光時間を計測し、受光時間データを生成している。この時刻の設定は本実施形態の場合に限定されない。変形例として、パルス光が出射される時刻として０以外を割り当てるようにしてもよい。図２に表される本実施形態を一例とすると、計測部１０３および生成部１１３は、現実の時刻を用いて受光時間の計測および受光時間データの生成を行うようにしてもよい。
【００９３】
ステップＳ１０３の変形例として、計測部１０３および生成部１１２は時刻をもとに計測および受光時間データを生成するようにしてもよい。例えば、計測部１０３に備えられる計測器１０３ａ、１０３ｂおよび１０３ｃは、対応する受光器が光子を受光した時刻を生成部１１２に送るようにしてもよい。生成部は、パルス光が出射された時刻および受光器が光子を受光した時刻を並べた受光時間データを生成するようにしてもよい。
【００９４】
なお、この場合でも本実施形態で説明した電子装置１００の動作と同様である。相違点は、この変形例では時刻であるので、選択部１１４は反射光が受光された時刻を決定するにとどまる。算出部１１５で反射光が受光された時刻からパルス光が出射された時刻を減算してＴｏＦを算出する。この相違点以外の電子装置１００の動作は、本実施形態の場合と同様である。
【００９５】
ステップＳ１０３の変形例として、生成部１１２は制御部１１１から計測範囲の指令を受けず、電子装置１００の動作中は受光時間データを生成するとしてもよい。なお、変形例を行う場合、制御部１１１はデータ処理部１１３に対して、受光時間データから受光時間分布を算出する対象となる時間の範囲を指令するようにしてもよい。
【００９６】
本実施形態では、データ処理部１１３はステップＳ１０４において、生成部１１２の通知を受けて受光時間分布を算出している。変形例として、データ処理部１１３は制御部１１１から指令を受けて受光時間分布を算出するようにしてもよい。この場合、生成部１１２は計測範囲における受光時間データの生成を完了した通知を制御部１１１に送る。
【００９７】
ステップＳ１０４の変形例として、データ処理部１１３は計測範囲が終了しなくとも受光時間分布を算出するようにしてもよい。例えばデータ処理部１１３は現在の時刻と連動した受光時間における受光時間分布を算出するようにしてもよいし、現在の時刻より所定時間前の時刻と連動した受光時間における受光時間分布を算出するようにしてもよい。
【００９８】
ステップＳ１０４の変形例として、本実施形態で説明した頻度算出区間は、所定の受光時間を中心とする場合に限定されない。例えば図８には、変形例の１つとして、受光時間ｔＡ１から時間長ＴＡだけ後の区間を頻度算出区間とする例が表されている。図９には、変形例の１つとして、受光時間ｔＡ２から時間長ＴＡだけ前の区間を頻度算出区間とする例が表されている。
【００９９】
ステップＳ１０４の変形例として、本実施形態で説明した頻度算出区間の時間長ＴＡは、パルス幅ＰＷに限定されない。データ処理部１１３は時間長ＴＡを任意に設定することが可能である。なお、反射光はパルス幅ＰＷに収まる可能性が高いため、時間長ＴＡをパルス幅以上とすると受光時間分布から反射光が受光された時間帯を選択できる可能性が高い。
【０１００】
ステップＳ１０４の変形例として、データ処理部１１３は算出した受光時間分布を記憶部１０４に保持させるようにしてもよい。ステップＳ１０５に移行する段階で、制御部１１１から選択部１１４に指令が送られ、選択部１１４が受光時間分布を記憶部１０４から読みだすようにしてもよい。
【０１０１】
本実施形態では、選択部１１４はステップＳ１０５において受光時間分布のヒストグラムに基づいて、反射光が受光された時間帯を選択する。変形例として、選択部１１４は、受光時間分布のヒストグラムにしきい値を設定するようにしてもよい。
【０１０２】
この変形例を、図１０を用いて説明する。図１０には、本実施形態で説明した図４に加えて、受光時間分布にしきい値ＦＴが設定されている。選択部１１４は、複数の頻度算出区間のうち、含まれる受光時間の数がしきい値ＦＴ以上であって、最も含まれる受光時間の数が多い時間帯を、反射光が受光された時間帯として選択してもよい。
【０１０３】
しきい値を設定することで、計測範囲内では反射光が受光されなかった場合に、ＴｏＦの誤計測を防ぐことが可能である。また、変形例として、選択部１１４は計測範囲内では反射光が受光されなかった場合に、制御部１１１に通知するようにしてもよいし、出力部１０５に対してユーザにエラーを知らせる情報を出力させるようにしてもよい。制御部１１１は、この通知を受けると、以前のステップからやり直すようにしてもよい。例えば、本実施形態で説明したステップＳ１０１からやり直すようにしてもよい。
【０１０４】
ステップＳ１０４およびステップＳ１０５の変形例として、データ処理部１１３は受光時間分布のヒストグラムを算出せず、選択部１１４は反射光が受光された時間帯を選択するようにしてもよい。例えば、選択部１１４は受光時間を中心とした頻度算出区間を設定し、この頻度算出区間に含まれる受光時間の数の多さで反射光が受光された時間帯を選択するようにしてもよい。
【０１０５】
設定される頻度算出区間が少なくなることにより、処理部１１０の負担が軽減される。
【０１０６】
本実施形態では、選択部１１４はステップＳ１０６において、ＴｏＦは、反射光が受光された時間帯に含まれる受光時間のうち、最初の受光時間ｔＲ４および最後の受光時間ｔＲ１１の平均値としていた。ＴｏＦは、この平均値に限定されない。図６および図７で説明したように、選択部１１４はＴｏＦに誤差が含まれる可能性が低くなるように決定すればよい。変形例として、例えばＴｏＦは図６において標準偏差が小さい受光時間ｔＲ４、受光時間ｔＲ１１であってもよい。ＴｏＦは、反射光が受光された時間帯に含まれる受光時間のうち、最初および最後から２番目の受光時間ｔＲ５および受光時間ｔＲ１０の平均値であってもよい。
【０１０７】
この他にも、選択部１１４は本実施形態および変形例で説明した受光時間とは異なる方法を用いて計測された受光時間を用いても、本実施形態と同様に反射光を受光した時刻を選択することが可能である。
【０１０８】
ステップＳ１０６の変形例として、選択部１１４は決定したＴｏＦを、記憶部１０４に保持させるようにしてもよい。ステップＳ１０６に移行する段階で、制御部１１１から算出部１１５に指令が送られ、算出部１１５がこのＴｏＦを記憶部１０４から読みだすようにしてもよい。
【０１０９】
本実施形態では、算出部１１５はステップＳ１０７において、ＴｏＦおよび式（１）に基づいて、電子装置１００と物体２００の間の距離ｄを算出する。この距離ｄは出力部１０５に送られる。変形例として、算出部１１５は、ＴｏＦおよび距離ｄの少なくとも一方を記憶部１０４に保持させるようにしてもよい。ステップＳ１０８に移行する段階で、制御部１１１から出力部１０５に指令が送られ、出力部１０５がＴｏＦおよび距離ｄの少なくとも一方を記憶部１０４から読みだすようにしてもよい。
【０１１０】
本実施形態では、出力部１０５はステップＳ１０８において距離ｄを含む情報を出力している。変形例として、出力部１０５はＴｏＦを算出部１１５から受け取り、ＴｏＦを含む情報として出力するようにしてもよい。また出力部１０５は、距離ｄを含む情報およびＴｏＦを含む情報を組み合わせて出力するようにしてもよい。
【０１１１】
本実施形態で説明した各ステップにおける指令、データおよび情報の伝達は、制御部１１１の指令によって行われるようにしてもよい。
【０１１２】
以上に電子装置１００の動作における変形例を説明した。続けて、以下に電子装置１００の構成における変形例を説明する。
【０１１３】
本実施形態では、制御部１１１はステップＳ１０１において光源１０１がパルス光を出射する時刻と、生成部１１３がデータ生成を開始する時刻を同じ時刻として指令する。変形例として、光源１０１が出射したパルス光の一部を反射させ、その光を受光することで生成部１１３にデータ生成開始の指令が送られるようにしてもよい。変形例では、データ生成開始の指令は光源１０１がパルス光を出射した直後となる。
【０１１４】
一例として、このような電子装置１５０を、図１１を用いて説明する。電子装置１５０は、電子装置１００に加えて、反射部１０６および検出部１０７を備えている。電子装置１６０に含まれる構成要素のうち、電子装置１００に含まれる構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１１５】
反射部１０６は、光源１０１から出射されたパルス光の一部を反射し、残りのパルス光を透過する。
【０１１６】
検出部１０７は、反射部１０６によって反射されたパルス光を検出し、光源１０１からパルス光が出射されたことを示す信号を計測部１０３および生成部１１２に送る。計測部１０３は、この信号を受けた時刻をパルス光が出射された時刻として設定する。計測範囲は、この設定された時刻に基づいて決定される。生成部１１２は、この信号を受けた時刻をパルス光が出射された時刻として設定し、受光時間データを生成する。
【０１１７】
なお、この変形例では、制御部１１１は計測部１０３および生成部１１２に対して、受光時間の計測の開始、受光時間データの生成の開始を指令しない。制御部１１１は計測部１０３および生成部１１２に対して、計測範囲の時間長ＴＭ、受光時間の計測の終了、受光時間データの生成の終了を指示するようにしてもよい。
【０１１８】
変形例で説明した、パルス光が出射された時刻の扱いを除いて、電子装置１５０の動作は本実施形態で説明した電子装置１００の動作と同様であるので、以降の動作の説明を省略する。
【０１１９】
また、検出部１０７は、反射部１０６によって反射されたパルス光を検出し、受光時間の計測を開始する指令を計測部１０３に、受光時間データの生成を開始する指令を生成部１１２に送るようにしてもよい。また、検出部１０７は、光源１０１からパルス光が出射されたことを示す信号を制御部１１１に送るようにしてもよい。
【０１２０】
この信号を受けた制御部１１１は計測部１０３に受光時間の計測を開始する指令を、生成部１１３に受光時間データの生成を開始する指令を送るようにしてもよい。制御部１１１は、パルス光の出射時刻から一定の時間が経過しても検出部１０７から信号を受けない場合、ステップＳ１０１からやり直すようにしてもよいし、出力部１０５に対してユーザにエラーを知らせる情報を出力させるようにしてもよい。
【０１２１】
このようにすることで、故障などの理由で光源１０１からパルス光が出射されない場合に対応することができる。
【０１２２】
本実施形態および変形例で説明した処理部１１０における動作は、プログラムを処理することにより実現するようにしてもよい。例えば、このプログラムを組み込んだ汎用コンピュータに、処理部１１０における動作を行わせるようにしてもよい。
【０１２３】
このプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、メモリカード、ＣＤ−ＲおよびＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）などのコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由で提供されるようにしてもよいし、ＲＯＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤなどの記憶媒体に組み込んで提供されるようにしてもよい。
【０１２４】
以上に、本実施形態およびその変形例を説明した。続けて、以下に本実施形態で説明した電子装置１００の適用例について説明する。
【０１２５】
本実施形態では、電子装置１００は物体２００までの距離ｄを算出していた。適用例として、電子装置１００はパルス光を様々な方角に出射し、反射光を受光してＴｏＦを決定することにより、電子装置１００の周囲における物体の配置を表す配置図を作成することが可能である。
【０１２６】
電子装置１００がこの配置図を作成する場合について、図１２を用いて説明する。図１２には、電子装置１００の周囲に物体２００ａから物体２００ｅまでが配置されている。
【０１２７】
電子装置１００は様々な方角にパルス光を出射し、本実施形態と同様に電子装置１００および物体２００ａから２００ｅまでの距離を算出する。算出部１１５は、この距離に基づいて周囲の物体の配置を表す配置図を作成する。
【０１２８】
作成した配置図の一例を、図１３に表す。算出部１１５は、物体２００ａから２００ｅまでの座標に点をプロットし、物体２００ａから２００ｅまでの配置図を作成することができる。
【０１２９】
この点が含む座標の情報は、直交座標でも極座標でもよいし、絶対座標（世界座標）でも相対座標でもよい。相対座標としては、例えば電子装置１００の重心を基準としてもよいし、光源１０１の位置を基準としてもよい。また、座標の情報を表示する手段は点に限定されず、ベクトルであってもよい。
【０１３０】
この配置図は、例えば電子装置１００が搭載された自動運転を行う移動体が、動力部を制御するために使われる。また、この配置図に位置情報を付加して障害物データとすることにより、自動運転を行う移動体が取得し、利用しやすくなる。この位置情報の取得は既存の方法が利用可能である。
【０１３１】
図１３に説明した配置図は平面であったが、三次元点における三次元空間（実空間）を表すようにしてもよい。三次元空間における配置図の一例を、図１４および図１５を用いて説明する。
【０１３２】
図１４には、電子装置１００の周囲に物体２００ｆおよび２００ｇが配置されていることが表されている。電子装置１００は様々な方角にパルス光を出射し、本実施形態と同様に電子装置１００および物体２００ｆおよび２００ｇの距離を算出する。算出部１１５は、この距離に基づいて周囲の物体の配置を表す配置図を作成する。
【０１３３】
作成した配置図の一例を、図１５に表す。算出部１１５は、物体２００ｆおよび２００ｇの座標に点をプロットし、物体２００ｆおよび２００ｇの配置図を作成することができる。
【０１３４】
二次元の配置図の場合と同様に、この三次元点が含む座標の情報は、直交座標でも極座標でもよいし、絶対位置（世界位置）でも相対位置でもよい。相対位置としては、例えば電子装置１００の重心を基準としてもよいし、光源１０１の位置を基準としてもよい。また、座標の情報を表示する手段は三次元点に限定されず、三次元ベクトルであってもよい。
【０１３５】
この三次元の配置図においても、二次元の配置図場合と同様に、位置情報を付加して障害物データとしてもよい。
【０１３６】
算出部１１５は、作成したこの配置図を、出力部１０５に送ってもよいし、記憶部１０３に保持させるようにしてもよい。出力部１０５は、本実施形態で説明した距離ｄと同様に、出力先に出力する。
【０１３７】
また、この配置図の適用例は物体の位置に限定されない。例えば、内視鏡に適用すれば体内の状態を三次元図で表現することが可能であるし、建築物に適用すれば、建築物の状態を二次元図および三次元図で表現することが可能である。体内の状態とは例えば、臓器の配置、腫れ、くぼみ、穴、腫瘍の存在の有無などである。建築物の状態とは例えば、異常なし、ひび割れ、凹凸、穴、たわみなどである。なお、これらの例も配置図として含まれる。
【０１３８】
さらなる適用例として、この配置図を利用して移動を行う移動体について説明する。この移動体の一例を、図１６に表す。移動体５００は、移動可能な物であって、例えば車両、台車、飛行可能な物体（有人飛行機、無人飛行機（例えば、ＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ ＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）、ドローン））、ロボット（先端可動式の内視鏡を含む）などである。また、移動体５００は、例えば、人による運転操作を介して進行する移動体や、人による運転操作を介さずに自動的に進行（自律進行）可能な移動体である。一例として、以下に移動体５００が自律進行可能な四輪自動車である場合を説明する。
【０１３９】
この移動体５００は、電子装置１００に加えて、動力制御部５０１、取得部５０２、動力部５０３を備える。また、出力部１０５は算出部１１５が作成した配置図を動力制御部５０１に送るものとする。
【０１４０】
動力制御部５０１は、動力部５０２の駆動を指令する。より具体的には、動力制御部５０１は、出力部１０５から送られた配置図および取得部５０１から送られた情報に基づいて、移動体５００が移動する方向、速度および加速度を決定し、この方向、速度および加速度を実現する動力部５０２の駆動を指令する。
【０１４１】
この動力制御部５０１の指令によって、移動体５００のアクセル量、ブレーキ量、操舵角などが制御される。例えば、動力制御部５０１は、障害物などの物体を避けて現在進行中の車線を保ち、かつ前方車両との車間距離を所定距離以上保つように移動体５００の駆動の制御を行う。
【０１４２】
動力部５０２は、移動体５００に搭載された駆動デバイスである。動力部５０２は、例えば、エンジン、モータ、車輪、などである。動力部５０２は、動力制御部５０１の指令によって駆動し、移動体５００を駆動させる。
【０１４３】
取得部５０３は、自律進行に必要な各種情報を取得する。例えば、移動体５００の位置情報、移動体５００の周囲の画像、移動体５００の周囲の移動体から送られる相対位置情報などである。取得部５０３は、これらの各種情報を取得するために、ミリ波レーダセンサ、音波によって物体を探知するソナーセンサ、超音波センサ、ステレオカメラ、単眼カメラ、有線又または無線による通信機などのうちから、任意の装置を含む。
【０１４４】
なお、動力制御部５０１は本実施形態で説明したプロセッサなどで実装される。動力制御部５０１および取得部５０２を１チップ上で実装するようにしてもよいし、別々に実装するようにしてもよい。また、動力制御部５０１および取得部５０２を電子装置１００の内部に組み込むようにしてもよい。この場合、動力制御部５０１は処理部１１０に組み込まれていてもよい。
【０１４５】
以上説明したように、移動体５００は、パルス光を出射して反射光を受光することで作成した、物体の配置を表す配置図に少なくとも基づいて、障害物などの物体を回避しつつ自律進行を行うことが可能である。
【０１４６】
この適用例では自律進行可能な四輪自動車である場合を説明したが、移動体５００の例に挙げた他の移動体であっても、動力部５０２が異なるが、同様に自律進行可能である。
【０１４７】
例えば移動体５００がドローンであれば、動力部５０２は羽根を回転させるモータおよび羽根の角度を調整するモータである。動力制御部５０１は、配置図および取得部５０３に基づいて、羽根を回転させるモータの回転数、羽根の角度を調整するモータの角度、およびモータの各加速度などを決定し、動力部５０２に指令する。動力部５０２が動力部５０１の指令に基づいて駆動することで、移動体５００は自律進行が可能である。
【０１４８】
例えば移動体５００がロボットであれば、動力部５０２は腕部および脚部の少なくとも一方を旋回、回転、角度調整を行うモータである。この腕部は例えばロボットアームなどである。また、このロボットが先端可動式の内視鏡であれば、可動部がこの腕部に含まれるものとする。この脚部は例えば車輪および関節を有する下肢などであってもよい。動力制御部５０１は、配置図および取得部５０３に基づいて、腕部および脚部におけるモータの回転数、モータの角度、およびモータの各加速度などを決定し、動力部５０２に指令する。動力部５０２が動力部５０１の指令に基づいて駆動することで、移動体５００は自律進行が可能である。
【０１４９】
以上に、本実施形態、変形例、および適用例を説明したが、これらは組み合わせて行われるようにしてもよい。
【０１５０】
以上説明したように、本実施形態における電子装置および変形例における電子装置は、パルス光を出射してＴｏＦを決定するための受光時間のデータを生成する。この電子装置は、受光時間のデータに基づいて受光時間分布を算出する。この電子装置は、受光時間分布に基づいて、反射光が受光された時間帯を選択する。この電子装置は反射光が受光された時間帯に含まれる受光時間のうち、最初の受光時間および最後の受光時間の少なくとも一方に基づいてＴｏＦを決定する。この電子装置は、決定したＴｏＦに基づいて、パルス光を反射した物体との距離を算出する。このようにすることで、環境光の影響を抑え、パルス光として出射される光子数の誤差の影響を抑え、距離測定の精度を向上させることができる。
【０１５１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１５２】
１００：電子装置
１０１：光源
１０２：受光部
１０３：計測部
１０４：記憶部
１０５：出力部
１０６：反射部
１０７：検出部
１１０：処理部
１１１：制御部
１１２：生成部
１１３：データ処理部
１１４：選択部
１１５：算出部
１５０：電子装置
２００：物体
２００ａ〜ｇ：物体
５００：移動体
５０１：動力制御部
５０２：動力部
５０３：取得部
【図１】
2020153707.tif 000004
【図２】
2020153707.tif 000005
【図３】
2020153707.tif 000006
【図４】
2020153707.tif 000007
【図５】
2020153707.tif 000008
【図６】
2020153707.tif 000009
【図７】
2020153707.tif 000010
【図８】
2020153707.tif 000011
【図９】
2020153707.tif 000012
【図１０】
2020153707.tif 000013
【図１１】
2020153707.tif 000014
【図１２】
2020153707.tif 000015
【図１３】
2020153707.tif 000016
【図１４】
2020153707.tif 000017
【図１５】
2020153707.tif 000018
【図１６】
2020153707.tif 000019