(57)【要約】【課題】対象までの距離を光学的に検出する際の感度を適正なものとする。【解決手段】所定のタイミングで光源を駆動して、光源３５からの光を、空間の所定の範囲に照射し、照射した光に対応した反射光を受光素子５０で検出する。この反射光に対応した検出信号を処理して、ＳＰＡＤ演算部１００が、対象からの反射光に対応したピーク信号を抽出する。このとき、照射部３０による光源３５の駆動からピーク信号の出力までの時間に応じて、対象までの距離を測定する。その際、ピーク信号の状態により、対象までの距離測定の性能を変更する。【選択図】図３
2019211358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象までの距離を検出する光学的測距装置（２０）であって、
所定のタイミングで光源（３５）を駆動して、前記光源からの光を、空間の所定の範囲に照射する照射部（３０）と、
前記照射した光に対応した反射光を検出する受光素子（５０）を備え、前記検出した前記反射光に対応した検出信号を出力する受光部（４０）と、
前記検出信号を処理して、前記対象からの反射光に対応したピーク信号を抽出する信号処理部（１０３，１０４，１０６、１０８）と、
前記照射部による前記光源の駆動から前記抽出された前記ピーク信号までの時間に応じて、前記対象までの距離を測定する測定部（１１０、１１２）と、
前記信号処理部が出力する前記ピーク信号の状態により、前記対象までの距離測定の性能を変更する調整信号を、前記照射部、前記受光部および前記信号処理部の少なくとも１つに出力する調整部（８０）と
を備えた光学的測距装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学的測距装置であって、
前記受光部は、複数の受光素子を備え、
前記信号処理部は、前記受光素子の出力を重ね合わせることにより、前記反射光に対応したピーク値を備えた信号を、前記ピーク信号として出力し、
前記調整部は、前記ピーク値を予め定めた閾値と比較することにより、前記出力する前記調整信号の設定を行なう
光学的測距装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光学的測距装置であって、
前記照射部は、１回の測距において、前記照射を複数回行ない、
前記信号処理部は、前記受光素子の出力の重ね合わせを、前記複数回の照射に対する前記受光素子からの複数回の出力を加算することにより行ない、
前記調整部は、前記調整信号を、前記信号処理部に、前記重ね合わせの回数を変更する信号（ＣＴ１）として出力する
光学的測距装置。
【請求項４】
請求項２また請求項３に記載の光学的測距装置であって、
前記受光部は、複数の前記受光素子を集合した受光ブロック（６０）を複数配列した構成を備え、
前記調整部は、前記調整信号を、前記信号処理部または前記受光部に、前記出力を加算する受光素子の数を変更する信号（ＣＴ２またはＳＳ２）として出力する
光学的測距装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学的測距装置であって、
前記調整部は、前記調整信号を、前記照射部に、前記光源の出力を増減する信号（ＬＰ）として出力する光学的測距装置。
【請求項６】
前記調整部は、前記調整信号を、前記受光部の受光感度を増減する信号（ＳＳ１）として出力する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学的測距装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学的測距装置であって、
前記調整部は、前記受光部が出力する前記検出信号の状態が、反射光の強度が予め定めた上下限値の範囲から外れている場合、およびＳ／Ｎ比が予め定めた上下限値の範囲から外れている場合の少なくともいずれか一方に対応している場合に、前記調整信号を出力する
光学的測距装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学的測距装置であって、
前記受光部は、前記光源からの光が照射される前記空間の所定の範囲を区分する複数の領域の各々について、前記検出信号を出力し、
前記信号処理部は、前記ピーク信号を、前記複数の領域のそれぞれについて出力し、
前記調整部は、前記調整信号を、前記複数の領域のそれぞれの前記ピーク信号の状態により定め、前記複数の領域の各々に対応させて出力する
光学的測距装置。
【請求項９】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学的測距装置であって、
前記受光部は、前記光源からの光が照射される前記空間の所定の範囲を区分する複数の領域の少なくとも１つについて、前記検出信号を出力し、
前記信号処理部は、前記出力された検出信号に応じて前記ピーク信号を出力し、
前記調整部は、前記調整信号を、前記ピーク信号の状態により定めて出力する
光学的測距装置。
【請求項１０】
対象までの距離を検出する光学的測距方法であって、
所定のタイミングで光源を駆動して、前記光源からの光を、空間の所定の範囲に照射し、
前記照射した光に対応した反射光を検出する受光素子を備え、前記検出した前記反射光に対応した検出信号を出力し（ステップＳ２００）、
前記検出信号を処理して、前記対象からの反射光に対応したピーク信号を抽出し、
前記光源の駆動から前記受光素子による前記ピーク信号の出力までの時間に応じて、前記対象までの距離を測定し、
前記検出信号の状態により、前記対象までの距離測定の性能を変更する（ステップＳ３００，Ｓ４００）
光学的測距方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的に距離を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の運転に関して、衝突回避や自動運転などを行うために、対象物までの距離を高速に測定する技術が求められている。こうした光学的に距離を測定する技術の１つに、レーザ光などを照射し、その光の反射光が戻ってくるまでの時間を計測することで、距離を測定するものがある（以下、「距離を測定」を単に「測距」とも言う）。反射光の検出には、高い応答性と優れた検出能力とが要求されることから、受光素子としてアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）やＰＩＮフォトダイオードが用いられることが多い。
【０００３】
ＡＰＤに反射光（フォトン）が入射すると、電子・正孔対が生成され、電子と正孔が各々高電界で加速され、次々と衝突電離を引き起こして新たな電子・正孔対が生成される（アバランシェ現象）。このように、ＡＰＤはフォトンの入射を増幅することができることから、遠くの対象物のように反射光の強度が小さくなる場合には、ＡＰＤが用いられることが多い。ＡＰＤの動作モードには、降伏電圧未満の逆バイアス電圧で動作させるリニアモードと、降伏電圧以上の逆バイアス電圧で動作させるガイガモードとがある。リニアモードでは、生成される電子・正孔対よりも高電解領域から出て消滅する電子・正孔対の数が大きく、電子・正孔対の崩壊は自然に止まる。このため、ＡＰＤからの出力電流は、入射光量にほぼ比例する。
【０００４】
他方、ガイガモードでは、単一フォトンの入射でもアバランシェ現象を起こすことができるため、検出感度を更に高めることができる。こうしたガイガモードで動作されるＡＰＤを、シングルフォトンアバランシェダイオード（ＳＰＡＤ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｄｉｏｄｅ）と呼ぶことがある。ＳＰＡＤを用いた高速測距装置（例えば特許文献１）では、レーザなどの光を対象に向けて照射し、その反射光をＳＰＡＤにより高感度で検出する。レーザの照射から反射光を検出するまでの時間（ＴＯＦ：Time Of Flightということがある）を計ることにより、対象までの距離を検出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−７７６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
こうした光学的測距技術では、ＳＰＡＤなどの受光素子を２次元的なアレイとして配列した受光面を用意し、この上に、対象に向けて照射したレーザ光などの反射光を入射する。入射光の強さやＳ／Ｎ比などは、測距を行なう条件により大きく変化する。つまり反射光のダイナミックレンジはかなり広い。このため、場合によっては、照射光を射出するレーザ素子や反射光を受光する受光素子の能力（例えば光出力や感度など）が、測距に求められる性能より過剰または不足してしまう、という問題があった。
【０００７】
性能の過不足は、測距の精度に影響を与えるだけでなく、レーザ素子の寿命や検出時間の長短に影響を与える。例えば遠方の対象物からでも十分な反射光強度が得られるようにレーザ素子からの照射光の照射強度を高めておくと、一般レーザ素子の寿命は、照射強度が低い場合と比べて短くなる。あるいは１回の測距におけるＳ／Ｎ比が低い状態で精度良く測距しようとして受光回数を増やすと、Ｓ／Ｎ比は改善するが、測距に要する時間が長くなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の形態として実現することが可能である。
【０００９】
本開示の光学的測距装置（２０）は、対象までの距離を検出するものである。この光学的測距装置は、所定のタイミングで光源（３５）を駆動して、前記光源からの光を、空間の所定の範囲に照射する照射部（３０）と；前記照射した光に対応した反射光を検出する受光素子（５０）を備え、前記検出した前記反射光に対応した検出信号を出力する受光部（４０）と；前記検出信号を処理して、前記対象からの反射光に対応したピーク信号を抽出する信号処理部（１０３，１０４，１０６、１０８）と；前記照射部による前記光源の駆動から前記抽出された前記ピーク信号までの時間に応じて、前記対象までの距離を測定する測定部（１１０、１１２）と；前記信号処理部が出力する前記ピーク信号の状態により、前記対象までの距離測定の性能を変更する調整信号を、前記照射部、前記受光部および前記信号処理部の少なくとも１つに出力する調整部（８０）とを備える。
【００１０】
この光学的測距装置によれば、調整部が、受光部が出力する検出信号を処理して得られたピーク信号の状態により、対象までの距離測定の性能を変更する調整信号を、照射部、受光部および信号処理部の少なくとも１つに出力するので、距離測定の性能を検出信号の状態により変更することができる。このため、距離測定の性能を、所望の状態に設定することが可能となる。なお、本開示の内容は、光学的測距方法としても実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態の光学的測距装置の概略構成を示す概略構成図。
【図２】第１実施形態の光学的測距装置の光学系を模式的に示す説明図。
【図３】第１実施形態の光学的測距装置のＳＰＡＤ演算部を中心とした機能ブロック図。
【図４】第１実施形態の受光素子が検出する検出信号の処理について示す説明図。
【図５Ａ】１回目の照射で得られるヒストグラムの一例を示す説明図。
【図５Ｂ】２回目の照射までで得られるヒストグラムの一例を示す説明図。
【図５Ｃ】３回目の照射までで得られるヒストグラムの一例を示す説明図。
【図６Ａ】距離測定時の積算ヒストグラムの一例を示す説明図。
【図６Ｂ】ノイズである外乱光に対応した積算ヒストグラムの一例を示す説明図。
【図７】第１実施形態の光学的測距装置における感度調整処理ルーチンを示すフローチャート。
【図８】ピーク強度画像の一例を示す説明図。
【図９】第１実施形態における感度設定処理ルーチンを示すフローチャート。
【図１０】受光ブロック内における検出画素と休止画素との一例を示す説明図。
【図１１】受光ブロック内における検出画素と休止画素との他の例を示す説明図。
【図１２】受光ブロック内における検出画素と休止画素との他の例を示す説明図。
【図１３】第２実施形態における感度設定処理ルーチンを示すフローチャート。
【図１４】複数の領域に分割する一例を示す説明図。
【図１５】複数の領域に分割する他の例を示す説明図。
【図１６】複数の領域に分割する他の例を示す説明図。
【図１７】ミラーに反射して、受光部に反射光が入る様子を示す説明図。
【図１８】所定のタイミングでミラーが回転し、受光部に反射光を入れない構成を例示する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
Ａ．第１実施形態：
（１）全体の概略構成：
第１実施形態の光学的測距装置２０は、図１、図２に示すように、距離の測定を行なう対象に向けてレーザを照射しその反射光を受光する光学系３０、複数の受光素子５０を配列した受光アレイ４０、受光アレイ４０からの出力を用いてい測距演算を行なうＳＰＡＤ演算部１００、これらを制御する制御部８０から構成されている。測距の対象となる対象物としては、光学的測距装置２０が車載される場合には、他の車両、歩行者、障害物など、種々のものが想定される。図１では、これらを符号ＯＢＪ１〜３として示し、図２ではまとめて符号ＯＢＪとして示した。
【００１３】
第１実施形態の光学系３０は、測距用の光を照射する照射部を含み、レーザ光を出力するレーザ素子３５、このレーザ光を反射して方向を変更するミラー３１、ミラー３１を回転するモータ３４、対象物ＯＢＪからの反射光を集光し受光アレイ４０上に導くレンズ３６等を備える。レーザ素子３５から射出する光は、図２では、単線で描かれているが、実際にはミラー３１の回転軸方向（以下、便宜的に縦方向と呼ぶ）に沿って角度θで広がっている。ミラー３１は、モータ３４によって高速で回転されるので、レーザ素子３５から射出したレーザ光は、ミラー３１の回転角度に応じて進行方向を変え、結果的にモータ３４の回転軸に垂直な方向（以下、便宜的に水平方向と呼ぶ）に対して、レーザ光の広がりの幅で、スキャンすることになる。ミラー３１は、片面にのみ反射面が形成された表面反射鏡であり、原理的には、上記水平方向において１８０度のスキャンが可能だが、光学系３０がケース（不図示）内に収納されていることから、レーザ光の出口の幅による制限を受け、所定の範囲をスキャン可能としている。スキャン可能な空間の所定の範囲は、このように光学系３０の構成により定まる範囲である。なお、モータ３４には、回転の原点位置を検出する図示しない原点検出センサが内蔵されており、制御部８０は、モータ３４の原点位置を検出したタイミングとモータ３４の回転数とから、スキャンしている空間の所定の範囲における現在のスキャン位置を知ることができる。
【００１４】
ミラー３１に反射して測距を行なう範囲に照射されたレーザＳＬは、対象物ＯＢＪで反射すると、通常は対象物ＯＢＪの表面で乱反射するから、その一部は入射した方向に戻って来る。照射光の方向に戻る反射光は、照射光とは逆方向に向かい、ミラー３１に反射してレンズ３６に入射し、レンズ３６によって集光されて受光アレイ４０上に到達し、照射したレーザ光の幅および縦方向の拡がりに応じた形状の像ＲＳを形成する。この像ＲＳの受光アレイ４０上の位置は、光学系３０のアライメントによって定まる。
【００１５】
レーザ素子３５から出た光は、光学的測距装置２０と対象物ＯＢＪとの間を往復するが、レーザ光の往復時間は極めて短いので、反射光がミラー３１に戻った時点でも、ミラー３１の回転角度は変化していないとみなせる。従って、図１に示したように、対象物ＯＢＪで反射した光は、レーザ素子３５から対象物ＯＢＪに至る光路と同軸の経路を、逆向きに辿って戻ってくる。このため、こうした光学系３０を同軸光学系と呼ぶことがある。
【００１６】
受光アレイ４０には、図２に示したように、縦横に複数の受光素子５０が配列されている。受光素子５０が配列された範囲を受光領域と呼ぶ。各受光素子５０からの信号は、後述するように、画像として扱われることから、受光素子５０を、受光アレイ４０に対応した大きさの画像を形成する画素と呼ぶことがある。
【００１７】
ＳＰＡＤ演算部１００による反射光検出の仕組みについて、図３〜図６Ｂを用いて説明する。受光アレイ４０は、Ｈ×Ｖ画素分の受光素子５０が配列されており、その上に、反射光による像ＲＳが形成される。この像ＲＳは、レーザ光によりスキャンした領域からの反射光であり、ミラー３１が回転しているので、スキャン対象領域の一方の端から他端までの範囲からの反射光が、順次届いたものに対応している。しかも、特定のスキャン位置で考えれば、近い位置の対象物ＯＢＪからの反射光が受光素子５０に到達する時間は、遠方の対象物ＯＢＪからの反射光が受光素子５０に到達する時間より早い。従って、特定のスキャン位置において、反射光を検出するまでの時間の長短により、そのスキャン位置に存在する対象物ＯＢＪまでの距離を知ることができる。
【００１８】
受光素子５０は、アバランシェダイオードを用いたものであり、その構成は後述するが、反射光を受けると、パルス信号を出力する。受光素子５０が出力するパルス信号は、ＳＰＡＤ演算部１００に入力される。ＳＰＡＤ演算部１００は、信号処理部および測定部に相当し、レーザ素子３５の発光からパルス信号の受け取りまでの時間から、対象物ＯＢＪまでの距離を測定する。受光アレイ４０により検出しようとする反射光は、Ｈ×Ｖ画素分の受光素子５０の全てに入射するものとして扱うが、光学系３０の設定により定まる特定の範囲にのみ、反射光が入射するようにしてもよい。
【００１９】
各受光素子５０の等価回路を図４に示した。図示するように、各受光素子５０は、電源Ｖｃｃと接地ラインとの間に直列にクエンチ抵抗器ＲｑとアバランシェダイオードＤａを接続し、その接続点の電圧を論理演算素子の一つである反転素子ＩＮＶに入力し、電圧レベルの反転したデジタル信号に変換している。反転素子ＩＮＶの出力は、アンド回路ＳＷの一方の入力に接続されているから、他方の入力がハイレベルＨになっていれば、外部にそのまま出力される。アンド回路ＳＷの他方の入力の状態は、選択信号ＳＣにより切り換えることができる。選択信号ＳＣは、受光アレイ４０のどの受光素子５０からの信号を読み出すかを指定するのに用いられることから、アドレス信号と呼ぶことがある。なお、アバランシェダイオードＤａをリニアモードで用い、その出力をアナログ信号のまま扱う場合などには、アンド回路ＳＷに代えて、アナログスイッチを用いればよい。
【００２０】
受光素子５０に光が入射していなければ、アバランシェダイオードＤａは、非導通状態に保たれる。このため、反転素子ＩＮＶの入力側は、クエンチ抵抗器Ｒｑを介してプルアップされた状態、つまりハイレベルＨに保たれている。従って、反転素子ＩＮＶの出力はロウレベルＬに保たれる。各受光素子５０に外部から光が入射すると、アバランシェダイオードＤａは、入射した光（フォトン）により通電状態となる。この結果、クエンチ抵抗器Ｒｑを介して大きな電流が流れ、反転素子ＩＮＶの入力側は一旦ロウレベルＬとなり、反転素子ＩＮＶの出力はハイレベルＨに反転する。クエンチ抵抗器Ｒｑを介して大きな電流が流れた結果、アバランシェダイオードＤａに印加される電圧は低下するから、アバランシェダイオードＤａへの電力供給は止り、アバランシェダイオードＤａは、非道通状態に復する。この結果、反転素子ＩＮＶの出力信号も反転してロウレベルＬに戻る。結果的に、反転素子ＩＮＶは、各受光素子５０に光（フォトン）が入射すると、ごく短時間、ハイレベルとなるパルス信号を出力することになる。そこで、各受光素子５０が光を受光するタイミングに合わせて、アドレス信号ＳＣをハイレベルＨにすれば、アンド回路ＳＷの出力信号、つまり各受光素子５０からの出力信号Ｓout は、アバランシェダイオードＤａの状態を反映したものとなる。
【００２１】
以上説明した各受光素子５０はガイガモードで動作するように構成されているので、反射光として、たった一つのフォトンが入射しただけでこれを検出することが可能であるが、光学系３０のミラー３１方向に戻ってくる光は、対象物ＯＢＪの表面で乱反射する光のごく一部に限られる。このために、レーザ光によるスキャンの方向に対象物ＯＢＪが存在したとしても、レーザ素子３５から射出された１パルスに対して必ず反射光が検出されるとは限らない。従って、受光素子５０による反射光の検出は確率的なものとなる。ＳＰＡＤ演算部１００は、確率的にしか反射光を検出し得ない受光素子５０からの出力信号Ｓout を用いて、統計的な処理を施して反射光を検出する。
【００２２】
第１実施形態の受光アレイ４０は、図４に示すように、縦横Ｈ×Ｖ個配列されている受光素子５０を、７×７の受光素子５０毎に受光ブロック６０としてまとめている。各ブロック内の受光素子５０の数は複数であれば、幾つでもよい。また縦横の配列数は、少なくとも一方が複数個であればよい。
【００２３】
受光アレイ４０の各受光ブロック６０に属する受光素子５０からの出力信号Ｓout は、ＳＰＡＤ演算部１００に入力される。ＳＰＡＤ演算部１００は、図３に示したように、ブロック内加算器１０３、ヒストグラム生成器１０４、Ｎ回加算器１０６、ピーク検出器１０８、距離演算器１１０、および画像生成器１１２を備える。
【００２４】
ブロック内加算器１０３は、受光アレイ４０における受光ブロック６０の数だけ設けられており、本実施形態では、７×７個の受光素子５０からの出力信号Ｓout は、対応するブロック内加算器１０３に入力される。各ブロック内加算器１０３は、受け取った複数の受光素子５０からの出力信号Ｓout を加算する。ブロック内加算器１０３が加算した結果は、ヒストグラム生成器１０４に入力され、更にＮ回加算器１０６において加算される。ヒストグラム生成器１０４は、レーザ素子３５による１回の照射ごとに、各ブロックに対応するヒストグラムを生成することになる。Ｎ回加算器１０６は、ヒストグラム生成器１０４が生成したヒストグラムをＮ回加算して、加算結果をヒストグラムメモリに記憶する。
【００２５】
このヒストグラムの一例を図５Ａ〜図５Ｃに示した。図５Ａは、レーザ素子３５からの１回の照射に対応して、１つの受光ブロック６０内の複数の受光素子５０からの出力信号を、ブロック内加算器１０３により加算して、ヒストグラムとして示したものである。１つの受光ブロック６０に含まれる７×７の受光素子５０からの出力信号Ｓout は、時間軸上のあるタイミングで検出される。このタイミングは、受光ブロック６０に入射する反射光が各受光素子５０において検出されたタイミングであり、反射光を生成した対象物ＯＢＪの位置に対応するタイミングをピークとするものの、ノイズなどの影響を受けてバラつく。
【００２６】
本実施形態では、こうしたヒストグラムの生成をＮ回行ない、これをＮ回加算器１０６により加算する。図５Ｂは、２回目の照射と受光を行なった結果得られたヒストグラムを示し、図５Ｃは、３回目の照射と受光を行なった結果得られたヒストグラムを示す。このように、重ね合わされたヒストグラムを積算ヒストグラムＤsum と呼ぶ。Ｎ回の検出結果を重ね合わせると、外乱光によるパルス信号はランダムに生じるのに対して、特定の部位から反射光に基づくパルス信号は、特定のタイミングで生じるから、積算ヒストグラムＤsum にピークが現れる。積算ヒストグラムＤsum の一例を図６Ａに示した。図６Ａでは、Ｎ回の検出結果を重ね併せた結果、時間ｔｏｆにピークＰＫが存在することが分る。このピークＰＫの大きさには、適正な範囲が存在する。図６Ａでは、適正範囲の上限値ＴＨと下限値ＴＬを示した。上限値ＴＨと下限値ＴＬとの差分をΔＴとして示した。ピークＰＫにおける積算ヒストグラムＤsum を適正範囲に収める制御については、後で詳しく説明する。
【００２７】
また、図６Ａからは、このピークＰＫ以外のタイミングでも、積算ヒストグラムＤsum が生成されることが理解される。このピークＰＫ以外でのヒストグラムは、外乱光などのノイズを検出した結果である。光学的測距装置２０の前方に対象物ＯＢＪが全く存在せず、ピークＰＫが得られない場合のヒストグラム生成器１０４の検出の様子を、図６Ｂに例示した。この時の積算ヒストグラムＤsum の平均値であるノイズＤsum 平均値を求めることができる。ノイズＤsum 平均値の利用についても後で詳しく説明する。
【００２８】
１回の検出ではフォトンを検出できない場合も生じ得るが、Ｎ回のレーザ光パルスの照射に対する反射光ピークの検出を重ね合わせることで、つまり積算ヒストグラムＤsum を求めるという統計的な処理を施すことで、対象物ＯＢＪからの反射光を明確に検出することができる。図６Ａに示したように、レーザ素子３５の発光パルスからピークまでの時間ｔｎは、レーザ素子３５から照射された光が対象物ＯＢＪまで往復するのに要した時間であることから、この時間ｔｎから対象物ＯＢＪまでの距離を知ることができる。ピーク検出器１０８は、Ｎ回加算器１０６が加算した結果である積算ヒストグラムＤsum を読み取ることにより、各受光ブロック６０ごとのピークを抽出し、これをピーク信号として出力する。以上説明したブロック内加算器１０３、ヒストグラム生成器１０４、Ｎ回加算器１０６、およびピーク検出器１０８は、信号処理部として機能する。
【００２９】
ピーク検出器１０８の抽出したピーク信号は、距離演算器１１０に出力される。距離演算器１１０、ピーク信号の時間ｔｎを用いて対象物ＯＢＪまでの距離Ｄを検出する。画像生成器１１２は、距離演算器１１０の演算結果を用いてピーク強度画像Ｉpkと距離画像Ｉｄとを生成する。距離演算器１１０、および画像生成器１１２は、測定部として機能する。
【００３０】
画像生成器１１２は、生成したピーク強度画像Ｉpkと距離画像Ｉｄとを、外部に出力する。ピーク強度画像Ｉpkは、光学系３０がスキャンしている所定の範囲においてピーク検出器１０８が検出したピークの大きさ（強度）をプロットした画像であり、画像生成器１１２は、このピーク強度画像Ｉpkに対応した画像信号を出力する。ピーク強度画像Ｉpkは、制御部８０に出力される。また、距離画像Ｉｄは、光学系３０がスキャンしている所定の範囲において、距離演算器１１０が求めた距離Ｄをプロットした画像であり、画像生成器１１２はこの距離画像Ｉｄに対応した画像信号を、外部に出力する。外部の機器はこの距離画像Ｉｄを用いて、車両前方の対象物ＯＢＪまで距離を知り、障害物回避などの制御に利用する。
【００３１】
ＳＰＡＤ演算部１００からピーク強度画像Ｉpkを受け取る制御部８０について説明する。制御部８０は、全体の処理を司るＣＰＵ８１、ＣＰＵ８１が実行するプログラムや演算用のデータ、あるいは演算結果などを記憶するメモリ８２、外部との間で信号の入出力を行なう入出力部９０などを備える。ＣＰＵ８１、メモリ８２、入出力部９０などは、バスにより相互に接続され、自由にデータをやり取りする。入出力部９０は、入力信号として、画像生成器１１２からのピーク強度画像Ｉpkが入力されている。また、入出力部９０は、Ｎ回加算器１０６に対する調整信号ＣＴ１、ブロック内加算器１０３に対する調整信号ＣＴ２、受光アレイ４０に対する感度調整信号ＳＳ１およびＳＳ２、レーザ素子３５に対する出力調整信号ＬＰなどの出力信号を出力する。
【００３２】
このうち、調整信号ＣＴ１は、Ｎ回加算器１０６における加算回数Ｎを与える信号である。後述する処理により制御部８０は、ピークＰＫが上限値ＴＨと下限値ＴＬとの間に入るようなＮ回加算器１０６における適正な加算回数Ｎを求め、これを調整信号ＣＴ１によりＮ回加算器１０６に指示する。また、制御部８０は、感度調整信号ＳＳ１により受光アレイ４０における受光素子５０の感度を調整し、また出力調整信号ＬＰによりレーザ素子３５の出力強度を調整する。更に、制御部８０は、調整信号ＣＴ２により、ブロック内加算器１０３において加算する画素数を調整し、あるいは感度調整信号ＳＳ２により、受光ブロック６０内で反射光を検出する受光素子５０の数を調整する。これらの５種類の信号は、いずれか１つのみを用いてもよいし、任意の２つの組合わせとして用いてもよいし、５つを全て用いてもよい。あるいは他の信号と組合わせることも可能である。
【００３３】
（２）感度調整処理：
以上、説明したハードウェア構成を踏まえ、光学的測距装置２０が実行する感度調整処理について、図７を用いて説明する。図７に示した感度調整処理ルーチンは、光学的測距装置２０が起動されると、必要な初期化の処理を行なった後、測距を行ないつつ、繰り返し実行される。測距は、レーザ素子３５を発光させ、対象からの反射光を受光アレイ４０の受光素子５０により検出し、検出までの時間に基づいて、対象までの距離を求めることにより行なわれる。この測距の処理を行なうと共に、図７に示した感度調整処理ルーチンが実行される。この感度調整処理ルーチンが起動されると、まず画像位置の指定を行なう（ステップＳ１００Ｂ）。画像位置の指定とは、光学系３０を駆動して所定の空間をスキャンすることにより得られるピーク強度画像Ｉpkからの読み出し位置を指定することである。図８に、ピーク強度画像Ｉpkの一例を示した。処理は、ピーク強度画像Ｉpkの先頭（図示左上）から順次行なわれる。画像位置の指定は、図８の例では、左上の画像位置Ｇ11からまず縦方向（車両から見て垂直方向）にＧ21、Ｇ31・・・と進み、縦方向の指定が完了すると、横方向（車両からみて水平方向）に移動して画像位置Ｇ12から再度繰り返される。
【００３４】
画像位置の指定を行なうと、次に画像生成器１１２からピーク強度画像Ｉpkの読込処理（ステップＳ２００）と感度検出処理（ステップＳ３００）とを行ない、その後、全画像位置についての処理が完了したかの判断を行なう（ステップＳ１００Ｅ）。全画像位置についての処理が完了していなければ、ステップＳ１００Ｂに戻って処理を繰り返す。従って、全画像位置についての処理が完了するまで、上記のステップＳ２００とＳ３００とが繰り返すされることになる。
【００３５】
第１実施形態におけるピーク強度画像Ｉpk読込処理（ステップＳ２００）は、画像生成器１１２が出力するピーク強度画像Ｉpkから、指定された画像位置のデータを読み込む処理であり、感度検出処理（ステップＳ３００）は、そのデータに基づいて、光学系３０とＳＰＡＤ演算部１００とを含むトータルの感度を求める処理である。光学系３０とＳＰＡＤ演算部１００とを含むトータルの感度は、具体的には、図６Ａに示したピークＰＫの積算ヒストグラムＤsum の値や、図６Ｂに示したノイズにより積算ヒストグラムＤsum の平均値に基づいて定めることができる。
【００３６】
感度は、種々定義できるが、例えば、取り出したい信号の感度を信号それ自体の大きさであるＳ値として、次式１のように定義することができる。
Ｓ値＝（Ｓpk＋Ｎpk）−Ｎav        …式１
ここで、（Ｓpk＋Ｎpk）は、図６Ａに示したピークＰＫの積算ヒストグラムＤsum に相当する。Ｓpkは、ピークにおける真の積算ヒストグラムであり、Ｎpkは、ピークにおけるノイズ成分による積算ヒストグラムである。両者を足しているのは、図６Ａに示したピークＰＫであっても、ノイズ成分が含まれているからである。また、式１におけるＮavは、図６Ｂに示したように、ノイズの積算ヒストグラムＤsum の平均値である。式１により、取り出したい信号の大きさＳを求めることができる。
【００３７】
あるいは、次式２のように定義することもできる。
Ｓ／Ｎ値＝｛（Ｓpk＋Ｎpk）−Ｎav｝／√（Ｎav）        …式２
Ｓ／Ｎ値は、信号の強度それ自体ではなく、ノイズに対してどの程度の差があるかを表わしている。感度としては、こうしたＳ値またはＳ／Ｎ値などを用いることができる。従って、全画像位置についてのピーク強度画像Ｉpkの読込処理（ステップＳ２００）と感度検出処理（ステップＳ３００）とにより、全画像位置Ｇ11、Ｇ21、・・・・Ｇmnの感度を、上記のようにして求め、これをメモリ８２に記憶する。こうして求めた感度を用いて、次に感度設定処理（ステップＳ４００）を行なう。
【００３８】
感度設定処理（ステップＳ４００）について、図９のフローチャートを用いて詳しく説明する。感度設定処理では、まず、ステップＳ２００で求め、メモリ８２に記憶した感度を読み出し、平均感度を算出する処理を行なう（ステップＳ４１０）。こうして求めた平均感度が、過剰か、適正か、不足かを判断する（ステップＳ４２０）。感度が過剰であるとは、図６Ａに示したように、積算ヒストグラムＤsum が上限値ＴＨを越えた感度になっていることを意味する。また、感度が適正であるとは、積算ヒストグラムＤsum が上限値ＴＨと下限値ＴＬとの間に入った感度になっていることを意味する。感度が不足であるとは、図６Ａに示したように、積算ヒストグラムＤsum が下限値ＴＬを下回った感度になっていることを意味する。
【００３９】
そこで、感度が過剰の場合には、感度を低下する処理（ステップＳ４４０）を行ない、他方、感度が不足の場合には、感度を向上する処理（ステップＳ４５０）を行なう。感度の低下・向上処理については後でまとめて説明する。上述した感度設定処理ルーチンを終了した後、図７に示した感度調整処理ルーチンを一旦終了する。
【００４０】
第１実施形態では、感度向上処理（ステップＳ４５０）や感度低下処理（ステップＳ４４０）は、制御部８０がレーザ素子３５に出力する出力調整信号ＬＰ、受光アレイ４０に出力する感度調整信号ＳＳ１，ＳＳ２、およびＳＰＡＤ演算部１００に出力する調整信号ＣＴ１，ＣＴ２少なくとも１つの信号を用いて実現可能である。調整信号ＣＴ１はＮ回加算器１０６に出力され、調整信号ＣＴ２はブロック内加算器１０３に出力される。制御部８０は、これらの全ての信号を出力してもよいし、いずれか１つ、あるいは任意の複数の信号を組合わせて出力してもよい。
【００４１】
［１］出力調整信号ＬＰにより、レーザ素子３５の出力を増加または低減する。レーザ素子３５の出力は、レーザ素子３５に印加する電圧または電流を増減することにより、容易に増加または低減することができる。レーザ素子３５の出力が増減すれば、反射光の強度が増減するので、光学系３０からＳＰＡＤ演算部１００までトータルの感度を向上または低下することができる。なお、レーザ素子３５の出力は、発光時間によっても増減可能である。レーザ素子３５の発光時間は、レーザ素子３５に印加する駆動パルスの幅により増減することが出来る。
【００４２】
レーザ素子３５の出力の増減により感度を適正に設定する場合、検出感度が不足する場合に、これを適正なレベルまで高めて、測距の範囲を拡げ、また測距精度を高めることができる。また検出感度が過剰な場合には、レーザ素子３５の出力を低減するので、レーザ素子３５の温度上昇を抑えることができ、またレーザ素子３５の寿命を延ばすことが出来る。これらの要因から、レーザ素子３５の耐久性や信頼性を高めることができる。結果的に、光学的測距装置２０全体の耐久性や信頼性を高めることができる。
【００４３】
［２］感度調整信号ＳＳ１により、受光アレイ４０の各受光素子５０の検出感度を向上または低下する。図４に示したように、本実施形態では、各受光素子５０してアバランシェダイオードＤａを用いているので、このアバランシェダイオードＤａにクエンチ抵抗器Ｒｑを介して印加する電圧を増減することにより、各受光素子５０の感度を向上または低下することができる。
【００４４】
各受光素子５０の検出感度を設定する場合、検出感度が不足すれば、これを適正なレベルまで高めて、測距の範囲を拡げ、また測距精度を高めることができる。また検出感度が過剰な場合には、各受光素子５０のアバランシェダイオードＤａなどに印加する電圧を低減するので、各受光素子５０の温度上昇を抑えることができ、またアバランシェダイオードＤａ等の寿命を延ばすことが出来る。これらの要因から、各受光素子５０、延いては受光アレイ４０の耐久性や信頼性を高めることができる。結果的に、光学的測距装置２０全体の耐久性や信頼性を高めることができる。
【００４５】
［３］感度調整信号ＳＳ２を利用した感度調整方法では、受光アレイ４０の各受光ブロック６０内の検出画素数を増加または低減する。各受光ブロック６０内には、７×７＝４９個の受光素子５０が存在する。デフォルトではこのうち、図１０に示したように、一つおき、千鳥配置された２５個の受光素子５０を用いて、積算ヒストグラムＤsum を求めるようになっている。図１０において、ハッチングを施した画素は反射光の検出を行なわない休止画素である。各受光ブロック６０の検出感度が不足していれば、制御部８０は、感度調整信号ＳＳ２により各受光ブロック６０内の休止画素の数を減らして、検出画素の数を増やす。例えば検出画素が図１０に示したデフォルトの状態であれば、図１１のように、検出画素の割合を３３／４９に高めるといった対応が可能である。
【００４６】
他方、検出感度が過剰であれば、感度調整信号ＳＳ２により、検出画素の数を減らし、休止画素の数を増やす。例えば、図１１に示した例で、休止画素と検出画素を入替えた状態にすれば、検出画素の割合は、１６／３３となる。もとより、感度の向上・低下は、１画素単位で行なってもよい。また、検出画素の数を増減する場合、検出画素（従って休止画素）の配置を、対称性がよく、各受光ブロック６０全体でバランスのよいものとして決定してもよいし、単に端から順に検出画素を増減するという決め方でもよい。検出画素を端から用いる例を図１２に示した。図１２の例では、検出画素の割合は、１６／４９である。検出画素を休止するには、各受光素子５０して用いているアバランシェダイオードＤａに印加する電圧を値０とすればよい。
【００４７】
上述したように、感度調整信号ＳＳ２を用いて各受光ブロック６０内の検出画素の数を増減することで感度を設定すると、加算に要する時間を一定に保つことができる。また、感度が過剰な場合に、検出画素の数を減らせば、消費電力が減らせるだけでなく、アバランシェダイオードＤａ等の寿命を延ばすことが出来る。これらの要因から、各受光素子５０、延いては受光アレイ４０の耐久性や信頼性を高めることができる。結果的に、光学的測距装置２０全体の耐久性や信頼性を高めることができる。
【００４８】
［４］調整信号ＣＴ１により、Ｎ回加算器１０６における加算回数を増加または低減する。図５Ａ〜図５Ｃ、および図６Ａに例示したように、ピークＰＫは、同じ位置での反射光の検出をＮ回重ね合わせることで求めているので、この重ね合わせの回数Ｎを増減することで、結果的に、光学系３０からＳＰＡＤ演算部１００までトータルの感度を増減することができる。なお、重ね合わせ回数Ｎを変更する場合、光学系３０は動作させたまま、単に重ね合わせの回数Ｎを増減することで対応してもよいが、重ね合わせに関与しない期間が生じれば、その間は、光学系３０を休止することで対応してもよい。光学系３０を停止するとは、レーザ素子３５の発光を休止、またはアバランシェダイオードＤａ印加する電圧を値０にすることなどによって実現できる。
【００４９】
重ね合わせ回数Ｎの増減により感度を適正に設定する場合、検出感度が不足する場合に、これを適正なレベルまで高めるように重ね合わせ回数Ｎを増やして、測距の範囲を拡げ、また測距精度を高めることができる。また検出感度が過剰な場合には、重ね合わせ回数Ｎを減らすので、その間、レーザ素子３５や受光素子５０を休止することも可能となる。この結果、レーザ素子３５や受光素子５０の温度上昇を抑えることができ、またレーザ素子３５やアバランシェダイオードＤａの寿命を延ばすことが出来る。これらの要因から、レーザ素子３５や受光素子５０の耐久性や信頼性を高めることができる。結果的に、光学的測距装置２０全体の耐久性や信頼性を高めることができる。
【００５０】
［５］調整信号ＣＴ２を利用した度調整方法では、ブロック内加算器１０３における加算対象の画素（受光素子５０）の数を増加または低減する。上記の感度調整信号ＳＳ２による感度の設定では、受光アレイ４０の各受光ブロック６０において反射光を検出する検出画素の数を変更したが、反射光の検出を行なう検出画素、つまり受光素子５０の数は同一として、ブロック内加算器１０３において加算する対象となる受光素子５０の数を変更するようにしてもよい。加算の対象となる受光素子５０は、図１０〜図１２に例示したように、適宜決定すればよい。
【００５１】
以上説明した第１実施形態では、光学系３０およびＳＰＡＤ演算部１００を用いた測距を行なうことができ、同時にピーク強度画像Ｉpkに基づいて検出の感度を判定し、感度が適正な範囲に入るように調整することができる。感度の設定は、上述したように、出力調整信号ＬＰを用いたレーザ素子３５の出力増減、感度調整信号ＳＳ１を用いた各受光素子５０の検出感度の増減、調整信号ＣＴ１を用いたＮ回加算器１０６における重ね合わせ回数Ｎの増減、のうちの少なくとも１つにより行なうことができる。この結果、感度を適正に設定して、測距の範囲を拡げ、また測距精度を高めることができるだけでなく、光学的測距装置２０全体の耐久性や信頼性を高めることができる。
【００５２】
また、感度の設定は、各受光ブロック６０に複数の各受光素子５０が含まれることを利用して行なうことができる。つまり、感度調整信号ＳＳ２を用いた各受光ブロック６０内で反射光を検出する受光素子５０の数の増減、調整信号ＣＴ２を用いたブロック内加算器１０３において加算対象とする検出画素数の増減、のうちの少なくとも１つにより行なうこともできる。この結果、感度を適正に設定して、測距の範囲を拡げ、また測距精度を高めることができるだけでなく、光学的測距装置２０全体の耐久性や信頼性を高めることができる。
【００５３】
Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態と同様のハードウェア構成を用い、図１３に示すように、感度設定処理ルーチン（図７：ステップＳ４００）の内容が異なる。図１３に示した第２実施形態の感度設定処理のうち、第１実施形態の感度設定処理（図９）と同一の部分は、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
図１３に示した感度設定処理ルーチンが開始されると、まず領域分割処理を行なう（ステップＳ４０５）。領域分割処理とは、光学系３０のスキャンにより求められたピーク強度画像Ｉpkを複数の領域に分割する処理である。第１実施形態では、ピーク強度画像Ｉpk全体の平均感度を求めたが（図９：ステップＳ４１０）、第２実施形態では、平均感度は、領域毎に求める。このためにピーク強度画像Ｉpkを複数の領域に予め分割するのである。
【００５５】
領域分割を、図１４，図１５，図１６に例示した。図１４は、ピーク強度画像Ｉpkを水平方向に複数の領域Ｊ１、Ｊ２、・・・Ｊｍに分割した場合を示す。図１５は、領域をスキャンする範囲の垂直方向センタより少し下、水平方向の両端を除く領域ＣＤとそれ以外に分割する。なお、図１５において、領域ＳＡは、空に対応する領域である。空に対応する領域ＳＡであることは、ピーク強度画像Ｉpkにおいて、ピークが全く得られない領域であり、かつスキャン範囲の上方の領域であることから判断することが出来る。図１６は、ピーク強度画像Ｉpkを両側の両端領域ＬＡ，ＲＡと、この両端領域ＬＡ，ＲＡに挟まれ、かつスキャン範囲の下２／３程度のセンタ領域ＣＡとに分割した場合を示す。センタ領域ＣＡが、スキャン範囲の下２／３程度とされているのは、空に対応する領域ＳＡを除くためである。
【００５６】
このようにスキャン範囲をいくつかの領域に分割した上で（ステップＳ４０５）、領域毎の平均感度を算出する（ステップＳ４１２）。その上で、分割した領域のうちの１つを指定し（ステップＳ４１５Ｂ）、全ての領域について処理が完了するまで（ステップＳ４１５Ｅ）、第１実施形態と同じ処理、つまりステップＳ４２０、Ｓ４４０、Ｓ４５０を繰り返す。ステップＳ４２０、Ｓ４４０、Ｓ４５０の処理は、第１実施形態での処理と同様である。ステップＳ４５０の感度向上処理、ステップＳ４４０の感度低下処理の内容についても、第１実施形態と同様である。
【００５７】
以上説明した第２実施形態によれば、領域毎に平均感度を算出し、感度が高すぎれば感度を低下させ、感度が低すぎれば感度を向上する。従って、領域毎に感度を適正な範囲に設定することができる。この結果、特に感度を過剰にすることがないのでレーザ素子３５などの耐久性の低下を抑制でき、しかも必要な領域については、高い感度に設定するといった対応が可能である。例えば、図１４のように、領域を水平方向に複数に分割した場合は、水平方向の領域毎に感度を設定出来る。従って、車両進行方向の中央の領域について高い感度が必要であれば、外側の領域の感度を低めに押えて、相対的に中央寄りの領域の感度を高めるといったことが容易である。逆に、車両周囲からの飛出しなどを重点的に検出したい場合には、外側の領域の感度を高めればよい。
【００５８】
また、図１５のように領域を分割する場合では、スキャン範囲の中で重要と思われる領域ＣＤの平均感度を用いて全体の感度を調整する。こうすれば、感度を算出するための演算量を抑制できる。また、空に対応する領域ＳＡを検出して、これを平均感度の演算から除くようにすれば、平均感度が実際より低めに演算されるということがない。
【００５９】
図１６のように領域を分割した場合は、車両の進行方向から見て重要な中央領域と、左右からの飛出しを検出するという点から見て重要な両端の領域との感度を適正に保てるという利点がある。もとより、車両の進行状況に応じて、例えば高速道路のように左右からの人や自転車の飛出しが想定しにくい場所では中央領域ＣＡの感度を高め、住宅街や街中では、両端の領域ＬＡ，ＲＡの感度を高めるといった設定をすることも差し支えない。
【００６０】
Ｃ．その他の実施形態：
第１実施形態において、調整信号ＣＴ１より加算回数Ｎを減らして、パルスを検出しないタイミングを設ける際、ミラー３１を回転して、反射光が受光アレイ４０に入射しないようにしてもよい。図１７、図１８に、この様子を模式的に示した。図１７は、反射光が常に受光アレイ４０に入射する場合を示す。この例では、窓３２が設けられたケース３８に、ミラー３１、レンズ３６、受光アレイ４０等が収納されており、窓３２から入った反射光は、ミラー３１
反射して、受光アレイ４０に入射する。
【００６１】
図１８に示した構成では、このケース３８の内壁に、吸光材３９が設けられている。パルスを検出しないタイミングでは、ミラー３１を回転し、窓３２から入る反射光を、受光アレイ４０の側ではなく、吸光材３９が設けられている内壁側に反射させる。こうすれば、反射光が、受光アレイ４０に入射して、アバランシェダイオードＤａなどが動作することを回避できる。従って、こうした構成を採用すれば、レーザ素子３５や受光アレイ４０を特に停止や休止しなくても、パルスを検出しないタイミングにおいて、受光アレイ４０の受光素子５０を無駄に動作させることがない。従って、受光素子５０、つまりアバランシェダイオードＤａの寿命を長くし、あるいは使用時間の増加に伴う信頼性の低下を抑制することができる。
【００６２】
第１実施形態では、各受光ブロック６０を構成する受光素子５０の数は一定として、その中の検出画素数を増減して感度を調整する構成としたが、ブロックを構成する受光素子５０の数をダイナミックに変更する構成とすることもできる。この場合、受光素子５０からの出力信号Ｓout を一旦メモリに蓄え、メモリからの読み出しアドレスを設定することで、見かけ上、各受光ブロック６０を構成する受光素子５０の数を変更することができる。もとより、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などを用いて、各受光ブロック６０の受光素子５０の数をダイナミックに増減するようにしてもよい。
【００６３】
上記実施形態では、受光アレイ４０には複数の受光素子５０を含む受光ブロック６０を設けたが、受光ブロック６０が備える受光素子５０の数は、１個としてもよい。この場合は、受光ブロック６０が存在しないものと同じである。受光ブロック６０に含まれる受光素子５０が１個の場合には、ブロック内加算器１０３およびヒストグラム生成器１０４は不要である。この場合、レーザ素子３５による照射を複数回（例えばＮ回）行ない、Ｎ回加算器１０６により、その結果を加算して積算ヒストグラムを求めればよい。
【００６４】
上記実施形態の受光素子は、反射光に応じた信号を確率的に出力するような素子、例えばＰＩＮダイオード、ＳＰＡＤなどであってもよいし、反射光に応じた信号の強度に応じた信号を出力するＣＣＤやＣＭＯＳタイプのセンサを用いることも可能である。
【００６５】
上記実施形態では、光学的測距装置２０は、自動車に搭載したが、他の移動体、例えばドローンなどの航空機、あるいは船舶、ロボットなどに搭載しても良い。移動体に搭載した場合には、移動体の衝突回避等の運転支援や自動運転などにおける対象物までの距離の測定に用いることができる。もとより、移動体の周辺の物体までの距離の測定を行なうものにも利用できる。例えば、地表の起伏の詳細なデータの取得などにも用いることができる。
【００６６】
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。例えば、上記実施形態においてハードウェアにより実現した構成の一部は、ソフトウェアにより実現することができる。また、ソフトウェアにより実現している構成の少なくとも一部は、ディスクリートな回路構成により実現することも可能である。
【００６７】
また本開示において、光学的測距装置は、対象までの距離を検出する光学的測距装置であって、所定のタイミングで光源を駆動して、前記光源からの光を、空間の所定の範囲に照射する照射部と；前記照射した光に対応した反射光を検出する受光素子を備え、前記検出した前記反射光に対応した検出信号を出力する受光部と；前記検出信号を処理して、前記対象からの反射光に対応したピーク信号を抽出する信号処理部と；前記照射部による前記光源の駆動から前記抽出された前記ピーク信号までの時間に応じて、前記対象までの距離を測定する測定部と；前記受光部が出力する前記検出信号の状態により、前記対象までの距離測定の性能を変更する調整信号を、前記照射部、前記受光部および前記信号処理部の少なくとも１つに出力する調整部とを備えるものであり、光学的測距方法として実施できるほか、以下の適用例としても実施可能である。
【００６８】
上記の光学的測距装置において：前記受光部は、複数の受光素子を備え；前記信号処理部は、前記受光素子の出力を重ね合わせることにより、前記反射光に対応したピーク値を備えた信号を、前記ピーク信号として出力し；前記調整部は、前記ピーク値を予め定めた閾値と比較することにより、前記出力する前記調整信号の設定を行なうものとしてもよい。この光学的測距装置は、複数の受光素子の出力の重ね合わせを一度に行なえるので、測距に要する時間を短縮することができる。更に、受光素子の出力を重ね合わせることで、ピーク値を備えた信号を出力するので、ノイズに対する信号の弁別を容易にすることができる。
【００６９】
こうした光学的測距装置において：前記照射部は、１回の測距において、前記照射を複数回行ない；前記信号処理部は、前記受光素子の出力の重ね合わせを、前記複数回の照射に対する前記受光素子からの複数回の出力を加算することにより行なうものとしてよい。こうすれば、同じ受光素子を用いて重ね合わせるだけで済み、ハードウェア構成を簡略な者とすることができる。
【００７０】
ここで、前記調整部は、前記調整信号を、前記信号処理部に、前記重ね合わせの回数を変更する信号として出力するものとしてもよい。重ね合わせの回数を変更することにより、距離測定の性能を容易に変更することができる。重ね合わせの回数を多くすれば、検出精度を高めることができ、重ね合わせの回数を少なくすれば、演算を容易にできる。
【００７１】
ここで、前記受光部は、複数の前記受光素子を集合した受光ブロックを複数配列した構成を備え、前記調整部は、前記調整信号を、前記信号処理部または前記受光部に、前記出力を加算する受光素子の数を変更する信号として出力するものとしてもよい。出力を加算する受光素子の数を変更することにより、距離測定の性能を容易に変更することができる。受光素子の数を変更するには、受光部において複数の受光素子のうち休止する受光素子の数を変更しても良いし、受光素子からの信号を加算する際に加算の対象となる受光素子の数を変えるようにしてもよい。加算する受光素子の数を多くすれば、検出精度を高めることができ、加算する受光素子の数を少なくすれば、演算を容易にできる。
【００７２】
上記の光学的測距装置において：前記調整部は；前記調整信号を、前記照射部に、前記光源の出力を増減する信号（ＬＰ）として出力するものとしてもよい。光源の出力を増加すれば、検出信号を強くして検出を容易にでき、光源の出力を低減すれば、光源の寿命を延ばすことができる。この他、前記調整部は、前記調整信号を、前記受光部の受光感度を増減する信号（ＳＳ１）として出力するものとしてもよい。受光感度を高めれば検出精度の向上に繋がり、受光感度を低くすれば、受光部の寿命を一般に長くすることができる。前記調整部は、前記受光部が出力する前記検出信号の状態が、反射光の強度が予め定めた上下限値の範囲から外れている場合、およびＳ／Ｎ比が予め定めた上下限値の範囲から外れている場合の少なくともいずれか一方に対応している場合に、前記調整信号を出力するものとしてもよい。
【００７３】
上記の光学的測距装置において：前記受光部は、前記光源からの光が照射される前記空間の所定の範囲を区分する複数の領域の各々について、前記検出信号を出力し；前記信号処理部は、前記ピーク信号を、前記複数の領域のそれぞれについて出力し；前記調整部は、前記調整信号を、前記複数の領域のそれぞれの前記ピーク信号の状態により定め、前記複数の領域の各々に対応させて出力するものとしてもよい。こうすれば、区分した領域毎に調整信号を定めることができ、領域毎に測距の性能を変更することができる。
【００７４】
上記の光学的測距装置において：前記受光部は、前記光源からの光が照射される前記空間の所定の範囲を区分する複数の領域の少なくとも１つについて、前記検出信号を出力し；前記信号処理部は、前記出力された検出信号に応じて前記ピーク信号を出力し；前記調整部は、前記調整信号を、前記ピーク信号の状態により定めて出力するものとしてもよい。こうすれば、複数の領域の少なくとも１つについて検出信号を求めればよく、構成を簡略することができる。
【符号の説明】
【００７５】
２０…光学的測距装置      ３０…光学系        ３１…ミラー
３４…モータ              ３５…レーザ素子    ３６…レンズ
４０…受光アレイ          ５０…受光素子      ６０…受光ブロック
８０…制御部              ８１…ＣＰＵ        ８２…メモリ
９０…入出力部            １００…ＳＰＡＤ演算部
１０３…ブロック内加算器  １０４…ヒストグラム生成器
１０６…Ｎ回加算器        １０８…ピーク検出器
１１０…距離演算器        １１２…画像生成器
【図１】
2019211358.tif 000003
【図２】
2019211358.tif 000004
【図３】
2019211358.tif 000005
【図４】
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【図５Ａ】
2019211358.tif 000007
【図５Ｂ】
2019211358.tif 000008
【図５Ｃ】
2019211358.tif 000009
【図６Ａ】
2019211358.tif 000010
【図６Ｂ】
2019211358.tif 000011
【図７】
2019211358.tif 000012
【図８】
2019211358.tif 000013
【図９】
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【図１０】
2019211358.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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