(57)【要約】【課題】測距領域からの反射光を良好に取り込みつつ、装置の小型化を図ることが可能な距離測定装置を提供する。【解決手段】距離測定装置１は、レーザ光源３１と、光検出器３８と、コントローラ１０１と、を備える。コントローラ１０１は、１つの測距動作時に投射光が所定回数投射されるようレーザ光源３１を制御し、投射光の投射に続いて光検出器３８から出力される検出信号が所定の閾値を超えるタイミングを、各回の投射光の投射ごとに取得して記憶し、記憶したタイミングを同一時間軸上に並べた場合の前記タイミングの分布に基づいて、光検出器３８が反射光を受光した受光タイミングを取得し、取得した受光タイミングに基づいて、投射光が照射された物体までの距離を算出する。【選択図】図９
2019074449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測距用の投射光を出射する光源と、
測距領域から反射された反射光を受光する光検出器と、
コントローラと、を備え、
前記コントローラは、
１つの測距動作時に前記投射光が所定回数投射されるよう前記光源を制御し、
前記投射光の投射に続いて前記光検出器から出力される検出信号が所定の閾値を超えるタイミングを、各回の前記投射光の投射ごとに取得して記憶し、
記憶した前記タイミングを同一時間軸上に並べた場合の前記タイミングの分布に基づいて、前記光検出器が前記反射光を受光した受光タイミングを取得し、
取得した前記受光タイミングに基づいて、前記投射光が照射された物体までの距離を算出する、
ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の距離測定装置において、
前記コントローラは、前記時間軸上における前記タイミングの集中度合いに基づいて、前記受光タイミングを取得する、
ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の距離測定装置において、
前記コントローラは、前記時間軸の方向に位置が異なる所定時間幅のウインドウを前記時間軸に設定し、各位置のウインドウに含まれる前記タイミングの数に基づいて、前記タイミングの集中度合いを検出する、
ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の距離測定装置において、
前記コントローラは、
各回の前記投射光の投射において、前記投射光が１回のみ投射されるよう前記光源を制御し、
前記時間軸上において前記タイミングが最も集中する位置を、前記受光タイミングとして取得する、
ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項５】
請求項２または３に記載の距離測定装置において、
前記コントローラは、
各回の前記投射光の投射において、前記投射光が所定の時間間隔で複数回投射されるよう前記光源を制御し、
前記時間軸上において前記タイミングが集中し、且つ、互いの間隔が前記時間間隔に整合する複数の位置を、前記複数回投射された前記投射光の前記受光タイミングとして取得する、
ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項に記載の距離測定装置において、
前記コントローラは、前記光検出器から出力される前記検出信号の低周波成分を抽出するフィルタリング処理が行われた信号と前記閾値とを比較して、前記タイミングを取得する、
ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一項に記載の距離測定装置において、
前記コントローラは、前記検出信号が前記閾値を超える前記タイミングの取得数に基づいて、前記閾値を修正する、
ことを特徴とする距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いて物体との距離を測定する距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を用いて物体との距離を測定する距離測定装置が、種々の機器に搭載されている。光を用いた距離の測定方式として、たとえば、三角測量法を利用した方式が知られている。この方式では、光の出射方向と、この光が物体で反射された反射光の進行方向との間の角度に基づいて、物体までの距離が計測される。しかし、この方式では、物体までの距離が長い場合に、距離を正確に計測することが困難となる。この問題を抑制し得る方式として、光を出射してから反射光を受光するまでの時間（ランタイム）に基づいて、物体までの距離を測定する方式を用いることができる。
【０００３】
以下の特許文献１には、ランタイムに基づいて物体までの距離を測定する距離測定装置が記載されている。この距離測定装置では、同一方向に向かってレーザ光が所定回数照射されている間に、それまでに受光部から出力された受光信号を全て積算して積算信号が算出される。そして、積算信号のピークが反射物体からの反射光によって生じたものであると判定されると、所定回数のレーザ光の照射が行われている途中であっても、レーザ光の照射が停止される。これにより、無駄にレーザ光が照射されることが防止され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４８９４３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成では、積算信号の算出のために、レーザ光の照射開始後に受光部から出力された受光信号を全て記憶しておく必要があるため、膨大な容量のメモリが必要となってしまう。また、全ての受光信号に対し積算処理を行う必要があるため、処理に時間が掛かるとの問題も生じる。
【０００６】
かかる課題に鑑み、本発明は、メモリ容量の増加および処理負荷の増大を抑制しつつ、微弱な反射光の受光タイミングを適切に検出することが可能な距離測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の主たる態様は、距離測定装置に関する。この態様に係る距離測定装置は、測距用の投射光を出射する光源と、測距領域から反射された反射光を受光する光検出器と、コントローラと、を備える。ここで、前記コントローラは、１つの測距動作時に前記投射光が所定回数投射されるよう前記光源を制御し、前記投射光の投射に続いて前記光検出器から出力される検出信号が所定の閾値を超えるタイミングを、各回の前記投射光の投射ごとに取得して記憶し、記憶した前記タイミングを同一時間軸上に並べた場合の前記タイミングの分布に基づいて、前記光検出器が前記反射光を受光した受光タイミングを取得し、取得した前記受光タイミングに基づいて、前記投射光が照射された物体までの距離を算出する。
【０００８】
本態様に係る距離測定装置によれば、光検出器から出力される検出信号が所定の閾値を超えるタイミングを記憶して測距の処理を行う構成であるため、メモリ容量の増加を抑制でき、且つ、測距時の処理負荷を抑制できる。また、記憶したタイミングを同一時間軸上に並べた場合のタイミングの分布に基づいて、光検出器が反射光を受光した受光タイミングを取得する構成であるため、ノイズと区別しにくい微弱な反射光であっても、受光タイミングを適切に検出することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のとおり、本発明に係る距離測定装置によれば、メモリ容量の増加および処理負荷の増大を抑制しつつ、微弱な反射光の受光タイミングを適切に検出することができる。
【００１０】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態に係る距離測定装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る固定部と回転部とを分離させた状態の距離測定装置の構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る距離測定装置の構成を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施の形態に係るビームスプリッタの構成を示す平面図および側面図である。
【図５】図５（ａ）は、光検出器から出力される検出信号の一例を示す図である。図５（ｂ）〜（ｃ）は、ぞれぞれ、図５（ａ）の検出信号を、内部迷光および反射光信号の信号成分と、外光および暗電流の信号成分と、ノイズ成分とに分離して示す図である。
【図６】図６（ａ）は、ノイズ成分が大きい場合の検出信号の一例を示す図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の検出信号に比較例による処理を適用した場合の検出信号の状態を示す図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｊ）は、それぞれ、実施の形態に係る、検出信号と、検出信号が閾値を超えるタイミング（Ｔｒ時刻）を示す図である。
【図８】図８（ａ）は、実施の形態に係る、図７（ａ）〜（ｊ）に示したタイミング（Ｔｒ時刻）を同一時間軸上に並べた場合のタイミング（Ｔｒ時刻）の分布を示す図である。図８（ｂ）は、実施の形態に係る、時間軸の方向に位置が異なる所定時間幅のウインドウを時間軸に設定し、各位置のウインドウに含まれるタイミング（Ｔｒ時刻）の数に基づいて、タイミング（Ｔｒ時刻）の集中度合いを検出する方法を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態に係る距離測定装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図１０】図１０は、実施の形態に係る、光検出器から出力される検出信号と、当該検出信号にフィルタリング処理を施した信号とを模式的に示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、実施の形態に係る測距処理の基本ルーチンを示すフローチャートである。図１１（ｂ）は、実施の形態に係る１点測距ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、実施の形態に係るＴｒ時刻収集ルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】図１３（ａ）は、実施の形態に係るＴｒ時刻集計ルーチンを示すフローチャートである。図１３（ｂ）は、実施の形態に係る閾値調整ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】図１４（ａ）は、変更例に係るレーザ光の発光パルスを示す図である。図１４（ｂ）は、変更例に係る、図１４（ａ）の発光パルスが出射された場合の内部迷光および反射光の信号成分を示す図である。図１４（ｃ）は、変更例に係る、図１４（ａ）の発光パルスが出射された場合の検出信号の一例を示す図である。
【図１５】図１５（ａ）は、変更例に係るＴｒ時刻集計ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。便宜上、各図には互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｚ軸方向は、距離測定装置１の高さ方向である。
【００１３】
図１は、距離測定装置１の構成を示す斜視図である。
【００１４】
図１に示すように、距離測定装置１は、円柱状の固定部１０と、固定部１０に回転可能に配置された回転部２０とを備える。回転部２０は、固定部１０と略同径の大径部２０ａと、大径部２０ａよりも径が小さい小径部２０ｂと、大径部２０ａと小径部２０ｂとを繋ぐ傾斜部２０ｃからなっている。大径部２０ａおよび小径部２０ｂは、何れも、円柱形状である。固定部１０と、回転部２０の大径部２０ａおよび小径部２０ｂとは、互いに同軸に配置されている。小径部２０ｂの側面に撮像レンズ３５が外部に露出するように配置されている。撮像レンズ３５から測距領域に向かってレーザ光（投射光）が投射される。撮像レンズ３５は、測距領域から反射された反射光を取り込むためのレンズ部を構成する。
【００１５】
回転部２０は、Ｚ軸に平行、且つ、小径部２０ｂの中心を貫く回転軸Ｒ１０を中心に回転する。回転部２０の回転に伴い、撮像レンズ３５から投射されるレーザ光の光軸が回転軸Ｒ１０を中心に回転する。これに伴い、測距領域も回転する。距離測定装置１は、測距領域にレーザ光を投射したタイミングと、測距領域からレーザ光の反射光を受光したタイミングとの間の時間差（ランタイム）に基づいて、測距領域に存在する物体までの距離を計測する。具体的には、この時間差に光の速度を乗じた後、２で除算して物体までの距離を求める。上記のように回転部２０が回転軸Ｒ１０の周りに１回転することにより、距離測定装置１は、周囲３６０度の範囲に存在する物体までの距離を計測できる。
【００１６】
図２は、固定部１０と回転部２０とを分離させた状態の距離測定装置１の構成を示す斜視図である。
【００１７】
図２に示すように、固定部１０は、円柱状の支持ベース１１と、コイル１２と、ヨーク１３と、ベアリングボール１５と、を備えている。支持ベース１１は、たとえば樹脂で形成されている。支持ベース１１の上面には、回転軸Ｒ１０を中心とする周方向に沿って、凹部１１ａが形成されている。この凹部１１ａに、薄板状のヨーク１３が嵌め込まれている。ヨーク１３は、円板の中央部が抜き取られた形状である。ヨーク１３は、ネジ１４で支持ベース１１に固着されている。
【００１８】
さらに、ヨーク１３の上面に複数のコイル１２が周方向に並ぶように配置されている。ここでは、１２個のコイル１２が、ヨーク１３の上面に装着されている。これらヨーク１３は、回転部２０側の磁石２２とともに、回転部２０を回転させるためのモータを構成する。
【００１９】
支持ベース１１の上面には、凹部１１ａの内側に深さ一定の案内溝１１ｂが周方向に延びるように形成されている。周方向に垂直な平面で切断した案内溝１１ｂの形状はＶ字状である。案内溝１１ｂは、周方向に繋がっている。案内溝１１ｂは、ベアリングボール１５を周方向に案内するためのものである。案内溝１１ｂに複数のベアリングボール１５が嵌められる。ベアリングボール１５間の距離を保つためのスペーサが、さらに案内溝１１ｂに嵌められてもよい。
【００２０】
支持部材２１の中央部に円柱状の突部１１ｃが設けられ、さらに、この突部１１ｃに凹部１１ｄが設けられている。この凹部１１ｄに、後述の光学系を構成する光学部材が配置される。図２には、光学部材として、ビームスプリッタ３３と、ミラー３６が示されている。
【００２１】
図２には、回転部２０が上下に反転した状態で示されている。回転部２０は、支持部材２１と、磁石２２とを備える。図２には示されていないが、回転部２０には、さらに、ヨーク２３（図３参照）が設置されている。図２の状態において、ヨーク２３は、磁石２２によって覆われている。
【００２２】
回転部２０の大径部２０ａには、回転軸Ｒ１０を中心とする周方向に沿って、凹部２１ａが形成されている。この凹部２１ａに、薄板状のヨーク２３（図３参照）が嵌め込まれている。ヨーク２３は、円板の中央部が抜き取られた形状である。ヨーク２３は、熱硬化接着剤または金属と樹脂の一体成形などの手段で大径部２０ａに固着されている。
【００２３】
さらに、ヨーク２３を覆うようにして、複数の磁石２２が周方向に並ぶように配置されている。これら磁石２２は、隣り合う磁石２２の極性が互いに反転するように配置されている。ここでは、１６個の磁石２２が、ヨーク２３を覆うように装着されている。これら磁石２２は、上記のように、固定部１０側のコイル１２とともに、回転部２０を回転させるためのモータを構成する。
【００２４】
支持部材２１には、凹部２１ａの内側に深さ一定の案内溝２１ｂが周方向に延びるように形成されている。周方向に垂直な平面で切断した案内溝２１ｂの形状はＶ字状である。案内溝２１ｂは、周方向に繋がっている。案内溝２１ｂは、固定部１０側の案内溝１１ｂとともに、ベアリングボール１５を周方向に案内するためのものである。図１に示すように回転部２０が固定部１０に重ねられると、ベアリングボール１５が、固定部１０側の案内溝１１ｂと、回転部２０側の案内溝２１ｂとによって挟まれる。これにより、回転部２０が、回転軸Ｒ１０を中心に回転可能に、固定部１０に支持される。
【００２５】
支持ベース１１の中央部に円筒状の壁部２１ｃが設けられ、さらに、この壁部２１ｃの内側に開口２１ｄが設けられている。この開口２１ｄに、後述の回転ミラー３４（図３参照）が設置される。開口２１ｄは、小径部２０ｂの側面に形成された開口２１ｅに繋がっている。この開口２１ｅに、撮像レンズ３５が設置される。なお、壁部２１ｃには、周方向に一定間隔で切欠き２１ｆが形成されている。切欠き２１ｆは、回転部２０の回転状態を検出するためのものである。
【００２６】
上記のように、回転部２０が固定部１０に重ねられると、ベアリングボール１５を介して、回転部２０が、回転軸Ｒ１０を中心に回転可能に、固定部１０に支持される。この状態において、回転部２０側に配置された複数の磁石２２が、固定部１０側に配置された複数のコイル１２に向き合う。こうして、回転部２０を回転方向に駆動するためのモータが構成される。
【００２７】
また、この状態において、回転部２０側の磁石２２と、固定部１０側のヨーク１３との間に磁気吸着力が生じる。この磁気吸着力によって、回転部２０が固定部１０に吸着され、固定部１０に対する回転部２０の支持状態が維持される。すなわち、ヨーク１３は、磁石２２との間で、回転部２０の脱落を規制するための磁気吸着力を生じさせるための磁性部を構成する。なお、支持ベース１１を磁性体で構成することにより、この磁気吸着を生じさせてもよい。
【００２８】
図３は、距離測定装置１の構成を示す断面図である。図３には、図１に示した距離測定装置１を、Ｘ−Ｚ平面に平行な平面により、Ｙ軸方向の中央位置で切断したときの断面図が示されている。図３では、レーザ光源３１から出射され、測距領域へと向かうレーザ光（投射光）が実線で示され、測距領域から反射された反射光が破線で示されている。光学系に付された一点鎖線は、光学系の光軸である。
【００２９】
図３に示すように、距離測定装置１は、光学系の構成として、レーザ光源３１と、リレーレンズ３２と、ビームスプリッタ３３と、回転ミラー３４と、撮像レンズ３５と、ミラー３６と、フィルタ３７と、光検出器３８と、を備えている。レーザ光源３１と光検出器３８は、回路基板４１に設置されている。リレーレンズ３２、ビームスプリッタ３３、ミラー３６およびフィルタ３７は、固定部１０側の支持ベース１１に設置されている。回転ミラー３４と撮像レンズ３５は、回転部２０の支持部材２１に設置されている。
【００３０】
レーザ光源３１は、所定波長のレーザ光を出射する。レーザ光源３１は、たとえば半導体レーザである。レーザ光源３１の出射光軸は、Ｚ軸に平行である。レーザ光源３１は、支持ベース１１の下面に設置された回路基板４１に設置されている。回路基板４１は、ネジ４２によって、支持ベース１１の下面に設置されている。レーザ光源３１から出射されたレーザ光は、リレーレンズ３２によって、放射角が絞られた後、ビームスプリッタ３３に入射する。レーザ光は、ビームスプリッタ３３を透過して、回転ミラー３４へと向かう。
【００３１】
図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、ビームスプリッタ３３の構成を示す平面図および側面図である。
【００３２】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ビームスプリッタ３３は、厚みが一定の透明な基板３３ａの片面に反射膜３３ｂが形成された構成となっている。反射膜３３ｂは、円形の孔部３３ｃ以外の領域全てに設けられている。孔部３３ｃは、リレーレンズ３２側から入射したレーザ光が通過する領域よりもやや広めに設定されている。したがって、リレーレンズ３２側から入射したレーザ光は、略全てが、ビームスプリッタ３３を透過し、回転ミラー３４へと向かう。ビームスプリッタ３３は、Ｚ軸に対して４５度傾くように配置されている。
【００３３】
図３に戻り、回転ミラー３４は、板状の全反射ミラーである。回転ミラー３４は、反射面がビームスプリッタ３３に向き合うように、支持部材２１に設置される。回転ミラー３４の反射面は、平面である。回転ミラー３４は、反射面がＺ軸に対して４５度傾くように配置されている。ビームスプリッタ３３を透過したレーザ光は、回転ミラー３４によって光軸が９０度曲げられる。すなわち、レーザ光は、回転ミラー３４によって、撮像レンズ３５に向かう方向に反射される。
【００３４】
撮像レンズ３５は、光軸がＸ軸に平行となるように設置されている。撮像レンズ３５は、回転ミラー３４側から入射したレーザ光を、略平行光に変換して、測距領域へと投射する。撮像レンズ３５は、必ずしも、１つのレンズにより構成されなくともよく、複数のレンズが組み合わされた構成であってもよい。
【００３５】
測距領域に物体が存在する場合、測距領域に投射されたレーザ光は、物体で反射されて、再び、撮像レンズ３５へと向かう。こうして物体から反射された反射光が、撮像レンズ３５によって取り込まれる。反射光は、撮像レンズ３５を透過する間に、撮像レンズから収束作用を受ける。撮像レンズ３５によって取り込まれた反射光は、回転ミラー３４で反射され、ビームスプリッタ３３に入射する。
【００３６】
図４（ｂ）を参照して、ビームスプリッタ３３に入射した反射光は、反射膜３３ｂによってＸ軸負方向に反射される。図４には、破線で反射光が示されている。孔部３３ｃに入射した反射光は反射されずに、ビームスプリッタ３３を透過する。孔部３３ｃ以外の反射膜３３ｂの領域に入射した反射光は、反射膜３３ｂによって、Ｘ軸負方向に反射され、ミラー３６に向かう。なお、図４（ｂ）には、便宜上、反射光が平行光であるかのように図示されているが、実際は収束光となっている。
【００３７】
図３に戻り、ビームスプリッタ３３によって反射された反射光は、ミラー３６によってＺ軸負方向に反射される。ミラー３６は、片面に反射面を有する全反射ミラーである。ミラー３６は、反射面がＺ軸に対して４５度傾くように設置されている。ミラー３６で反射された反射光は、フィルタ３７を透過して、光検出器３８に収束される。
【００３８】
フィルタ３７は、レーザ光源３１から出射されるレーザ光の波長帯の光を透過し、その他の波長帯の光を遮光するよう構成されている。フィルタ３７の入射面または出射面に、フィルタ３７に入射する反射光のビーム径と略同径のピンホールが設けられてもよい。これにより、迷光がさらに除去され得る。光検出器３８は、受光光量に応じた検出信号を出力する。なお、フィルタ３７にピンホールが設けられる場合、撮像レンズ３５の焦点位置にピンホールが位置づけられるように光学系が調整されてもよい。
【００３９】
なお、図３の構成では、回路基板４１の他に、サブ基板４３が支持ベース１１に設置され、このサブ基板４３に、検出器１６が設置されている。検出器１６は、発光部と、発光部に対向する受光部とを備えている。検出器１６は、発光部と受光部との間の隙間に、図２に示した回転部２０側の壁部２１ｃが位置付けられるように配置されている。
【００４０】
回転部２０の回転に伴い、壁部２１ｃに形成された切欠き２１ｆが検出器１６の発光部と受光部との間に位置付けられると、発光部からの光が受光部により受光され、検出器１６からハイレベルの信号が出力される。切欠き２１ｆが通過すると、発光部からの光が壁部２１ｃで遮光され、検出器１６の信号がローレベルに立ち下がる。したがって、回転部２０が回転すると、検出器１６から、回転速度に応じた周期のパルス信号が出力される。この信号によって、回転部２０の回転状態が検出可能となる。サブ基板４３は、図示しない信号線によって、回路基板４１に電気的に接続されている。
【００４１】
ところで、測距領域に存在する物体までの距離を測定するためには、投射光の投射タイミングと反射光の受光タイミングを正確に検出する必要がある。ここで、光検出器３８により受光される反射光の強度は、物体までの距離が離れるほど小さくなる。すなわち、光検出器３８により受光される反射光の強度は、物体までの距離の２乗に反比例して減衰する。したがって、距離の測定においては、このような微弱な反射光の受光タイミングを正確に検出する必要がある。
【００４２】
しかしながら、光検出器３８には、反射光の他、外部から取り込まれた自然光（外光）が入射する。また、レーザ光源３１から出射された投射光の一部は、たとえば、図３の示した撮像レンズ３５の入射面（Ｘ軸負側の面）で反射されて内部迷光となり、この内部迷光が光検出器３８に入射する。このような内部迷光は、撮像レンズ３５の入射面に反射防止膜を形成しても生じてしまう。このような外光および内部迷光に基づく信号成分が、光検出器３８からの検出信号に重畳される。さらに、光検出器３８からの検出信号には、暗電流に基づく信号成分や、回路的に生じるノイズ成分等も重畳される。したがって、距離測定の際には、このような各種信号成分が重畳された検出信号から反射光の受光タイミングを正確に検出する必要がある。
【００４３】
図５（ａ）は、光検出器３８から出力される検出信号の一例を示す図である。図５（ｂ）〜（ｃ）は、ぞれぞれ、図５（ａ）の検出信号を、内部迷光および反射光の信号成分と、外光および暗電流の信号成分と、ノイズ成分とに分離して示す図である。図５（ａ）〜（ｄ）において、横軸は、投射光が投射されてからの経過時間であり、縦軸は、各信号の電圧値である。
【００４４】
図５（ａ）の検出信号では、電圧１．０Ｖ程度の閾値Ｄｔｈを設定することにより、反射光の受光タイミングを取得できる。たとえば、検出信号が増加方向に閾値Ｄｔｈを超えるタイミングを反射光の受光タイミングとして取得できる。この場合、内部迷光の受光タイミングにおいても検出信号が増加方向に閾値Ｄｔｈを超えるが、この受光タイミングは経過時間が極めて短時間であるため、たとえば、経過時間が５ｎｓｅｃまでの検出信号は無視することにより、内部迷光の誤検出を抑止することができる。
【００４５】
このように、図５（ａ）に例示した検出信号では、閾値Ｄｔｈを電圧１．０Ｖ程度に設定することにより、反射光の受光タイミングを取得することができる。しかしながら、装置によってはノイズ成分がさらに高くなる場合も想定され、あるいは、外光のレベルがさらに高くなることも、対象物の反射率が低いために反射光が低くなることも想定され得る。
【００４６】
たとえば、図６（ａ）の例では、図５（ａ）の例に比べて、ノイズ成分がさらに高くなっている。このような場合、閾値Ｄｔｈをどのように調整しても、反射光の受光タイミングを検出することができない。
【００４７】
このような問題を解消する方法として、たとえば、以下の方法が考えられる。この方法では、たとえば、距離の測定時に、複数回（たとえば、１０回）、目標領域に投射光が投射される。そして、各回の投射において、図６（ａ）と同様の検出信号がメモリに記憶される。こうして記憶された複数の検出信号が、経過時間ごとに平均化される。これにより、ノイズ成分は互いに相殺されて小さくなる。
【００４８】
図６（ｂ）は、このような処理により生成された検出信号（平均値）を示す図である。図６（ｂ）に示すように、検出信号は、ノイズ成分が減衰され、反射光に基づく信号成分は減衰されずにそのまま残る状態となっている。よって、この検出信号に、１．０Ｖ程度の閾値Ｄｔｈを設定することにより、反射光の受光タイミングを取得することができる。
【００４９】
しかしながら、この方法では、複数回（たとえば、１０回）の投射においてそれぞれ検出された検出信号を全て記憶する必要があるため、膨大な容量のメモリが必要となる。また、ナノ秒オーダの細かさで、経過時間ごとに、これら検出信号を平均化する必要があるため、処理負荷がかなり高くなる。したがって、このような方法を本実施の形態の測距に用いることは現実的ではない。
【００５０】
そこで、本実施の形態では、以下に示す手法を用いることにより、メモリ容量の増加および処理負荷の増大を抑制しつつ、微弱な反射光の受光タイミングを適切に検出することを実現している。
【００５１】
図７（ａ）〜（ｊ）は、それぞれ、検出信号と、検出信号が閾値Ｄｔｈを超えるタイミングを示す図である。
【００５２】
図７（ａ）〜（ｊ）において、縦線は、検出信号が閾値Ｄｔｈを超えるタイミングを示しており、矢印は、反射光の受光に対応するタイミングを示している。
【００５３】
なお、以下では、検出信号が閾値Ｄｔｈを超えるタイミングのことを特に「Ｔｒ時刻」と称する。Ｔｒ時刻は、投射光の投射時点から検出信号が閾値Ｄｔｈを超えるタイミングまでの経過時間と言い換えることもできる。
【００５４】
本実施の形態では、１つの測距動作時に投射光が所定回数投射されるよう、レーザ光源３１が制御され、各回の投射において、光検出器３８から出力される検出信号がモニタされる。ここでは、図７（ａ）〜（ｊ）に示すように、１つの測距動作時に、投射光が１０回投射され、各回の投射において、投射後に光検出器３８から出力される検出信号がモニタされる。そして、これら検出信号に対して、それぞれ、同じ閾値Ｄｔｈが適用されて、Ｔｒ時刻が取得され記憶される。ここで、閾値Ｄｔｈは、上記と同様、たとえば、１．０Ｖ程度に設定され得る。
【００５５】
なお、図７（ａ）〜（ｆ）の例では、光検出器３８から出力される検出信号の波形がそのまま示されているが、Ｔｒ時刻の取得においては、この検出信号にスムージング処理が施された信号と、閾値Ｄｔｈとが比較される。たとえば、光検出器３８から出力される検出信号を周波数フィルタに通すことにより、スムージング処理が行われる。この処理により、検出信号の高周波成分が平滑化されて低周波成分が抽出される。そして、スムージング処理後の検出信号が閾値Ｄｔｈを増加方向に超えるタイミングが、Ｔｒ時刻として取得されて記憶される。図７（ａ）〜（ｆ）に示した縦線は、このようにして取得したＴｒ時刻を示している。
【００５６】
なお、検出信号にスムージング処理を掛けることなく、Ｔｒ時刻を取得してもよい。ただし、この場合は、検出信号が閾値Ｄｔｈを増加方向に超えるタイミングが、スムージング処理を適用した場合に比べて増加するため、記憶すべきＴｒ時刻の数が増加することになる。
【００５７】
次に、本実施の形態では、上記のようにして取得され記憶されたＴｒ時刻が、同一の時間軸上に並べられる。すなわち、各回の投射において取得されたＴｒ時刻を、各回の投射光の出射時点を時刻０とする１つの時間軸上に並べる。
【００５８】
図８（ａ）は、図７（ａ）〜（ｊ）に示したＴｒ時刻を同一時間軸上に並べた場合のＴｒ時刻の分布を示す図である。また、図８（ｂ）は、時間軸の方向に位置が異なる所定時間幅のウインドウＷを時間軸に設定し、各位置のウインドウＷに含まれるＴｒ時刻の数に基づいて、Ｔｒ時刻の集中度合いを検出する方法を示す図である。
【００５９】
図８（ｂ）は、図８（ａ）の時間範囲Ａ１０を時間軸方向に拡張した状態を示している。図８（ａ）、（ｂ）において、縦線は、Ｔｒ時刻を示しており、矢印は、反射光の受光に対応するタイミングを示している。ウインドウＷは、たとえば、７ｎｓｅｃ程度に設定される。ここでは、時間軸を所定の時間幅（たとえば７ｎｓｅｃ）ごとに区切ることによりウインドウＷが設定されている。
【００６０】
図７（ａ）〜（ｊ）を参照して分かるとおり、反射光に基づく信号波形は、全ての検出信号において同じタイミングで生じる。このため、反射光の信号波形に対応するＴｒ時刻は、全ての検出信号において、タイミングが揃い易い。これに対し、反射光以外のノイズに基づく信号波形は、検出信号ごとにランダムに発生する。このため、ノイズの信号波形に対応するＴｒ時刻は、検出信号ごとに不規則なタイミングで生じ、検出信号間でタイミングが揃いにくい。したがって、図８（ｂ）に示すように、時間軸上にウインドウＷを設定すると、反射光の受光タイミングに対応するウインドウＷには、各検出信号における反射光の信号波形に対応するＴｒ時刻が含まれやすく、このため、このウインドウＷに含まれるＴｒ時刻の数が、その他のウインドウＷに比べて、かなり多くなる。
【００６１】
そこで、本実施の形態では、最も多くＴｒ時刻を含むウインドウＷの時間軸上の位置を、反射光の受光タイミングとして取得する。これにより、ノイズ等に埋もれやすい微弱な反射光であっても、反射光の受光タイミングを適切に取得できる。
【００６２】
なお、上記では、時間軸を所定の時間幅ごとに区切ってウインドウＷを設定したが、所定の時間幅（たとえば７ｎｓｅｃ）のウインドウＷを時刻０から所定ピッチ（たとえば、０．１ｎｓｅｃ）ずつずらしながら、各位置のウインドウＷに含まれるＴｒ時刻の数を取得するようにしてもよい。この場合も、上記と同様、最も多くＴｒ時刻が含まれるウインドウＷの位置が、反射光の受光タイミングとして取得される。
【００６３】
図９は、距離測定装置１の構成を示す回路ブロック図である。
【００６４】
図９に示すように、距離測定装置１は、回路部の構成として、コントローラ１０１と、レーザ駆動回路１０２と、回転駆動回路１０３と、信号処理回路１０４とを備えている。
【００６５】
コントローラ１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理回路と、メモリ１０１ａとを備え、所定の制御プログラムに従って各部を制御する。レーザ駆動回路１０２は、コントローラ１０１からの制御に応じて、レーザ光源３１を駆動する。回転駆動回路１０３は、コントローラ１０１からの制御に応じて、コイル１２に電流を導通させる。たとえば、コントローラ１０１は、検出器１６から入力されるパルス信号に基づいて、回転部２０が所定の回転速度で回転するように、回転駆動回路１０３を制御する。これに応じて、回転駆動回路１０３は、コイル１２に導通させる電流量と導通タイミングとを調節する。
【００６６】
信号処理回路１０４は、光検出器３８から入力される検出信号に対し、増幅およびスムージングの処理を施して、コントローラ１０１に出力する。図１０は、光検出器３８から出力される検出信号と、当該検出信号にフィルタリング処理を施した信号とを模式的に示す図である。信号処理回路１０４は、周波数フィルタ１０４ａを備え、光検出器３８から入力される検出信号を周波数フィルタ１０４ａに通すことにより、上記のように、検出信号にスムージング処理を施す。
【００６７】
図９に戻り、通信インタフェース１０５は、距離測定装置１が設置される機器との間で通信を行うためのインタフェースである。通信インタフェース１０５を介して、当該機器から測距の開始および終了の指示等の各種コマンドがコントローラ１０１に入力される。
【００６８】
図１１（ａ）は、測距処理の基本ルーチンを示すフローチャートである。ここでは、回転部２０が１度回転するごとに測距が行われる。
【００６９】
測距動作が開始すると、コントローラ１０１は、閾値Ｄｔｈを所定の値（たとえば１Ｖ）に初期化し（Ｓ１０１）、回転部２０が１度回転したか否かを判定する（Ｓ１０２）。回転部２０が１度回転すると（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、コントローラ１０１は、この角度位置における距離測定処理（以下、「１点測距ルーチン」という）を実行する（Ｓ１０３）。１点測距ルーチンが完了すると、コントローラ１０１は、通信インタフェース１０５を介して測距の終了指示を受信したか否かを判定する（Ｓ１０４）。こうして、コントローラ１０１は、終了指示を受信するまで（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、回転部２０が１度回転するごとに（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、１点測距ルーチンを繰り返し実行する（Ｓ１０３）。
【００７０】
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示した１点測距ルーチン（Ｓ１０３）を示すフローチャートである。
【００７１】
コントローラ１０１は、変数ｋに１を設定し（Ｓ２０１）、変数ｋが１０を超えたか否かを判定する（Ｓ２０２）。変数ｋが１０以下であれば（Ｓ２０２：ＮＯ）、コントローラ１０１は、Ｔｒ時刻の収集処理（以下、「Ｔｒ時刻収集ルーチン」という）を実行する（Ｓ２０３）。Ｔｒ時刻収集ルーチンが完了すると、コントローラ１０１は、変数ｋに１を加算して（Ｓ２０４）、処理をステップＳ２０２に戻す。こうして、コントローラ１０１は、変数ｋが１０を超えるまで（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、Ｔｒ時刻収集ルーチン（Ｓ２０３）を１０回繰り返す。ここで、変数ｋは、前述の図７（ａ）〜（ｊ）のグラフの数に相当すると考えると理解し易い。
【００７２】
図１２は、図１１（ｂ）に示したＴｒ時刻収集ルーチン（Ｓ２０３）を示すフローチャートである。
【００７３】
コントローラ１０１は、変数ｉに１を設定し（Ｓ３０１）、レーザ光源３１をパルス発光させる（Ｓ３０２）。本実施の形態では、レーザ光源３１から１つのパルス光が投射光として出射される。パルス発光に応じてコントローラ１０１は、光検出器３８から出力される検出信号のモニタを開始し（Ｓ３０３）、同時に、内部タイマをゼロにリセットして計時を開始する（Ｓ３０４）。
【００７４】
その後、コントローラ１０１は、検出信号が閾値Ｄｔｈを増加方向に超えるタイミング、すなわち、Ｔｒ時刻を検出したか否かを判定する（Ｓ３０５）。なお、この判定は、上記のように、光検出器３８から出力される検出信号に対してスムージング処理（図１０に示した周波数フィルタ１０４ａ）を適用した信号に基づいて行われる。Ｔｒ時刻を検出すると（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、コントローラ１０１は、検出したＴｒ時刻をｉ番目のＴｒ時刻（ｉ）としてメモリ１０１ａに記憶させる（Ｓ３０６）。そして、コントローラ１０１は、変数ｉに１を加算し（Ｓ３０７）、処理をステップＳ３０８に進める。ここで、変数ｉは、たとえば、前述の図７（ａ）のＴｒ時刻を表す縦線の本数に相当すると考えると理解し易い。
【００７５】
コントローラ１０１は、ステップＳ３０４で計時を開始した経過時間が上限時間に到達したか否かを判定する（Ｓ３０８）。ここで、上限時間は、距離測定装置１が測距を行うべき距離範囲の最大値に対応した経過時間に設定される。たとえば、上限時間は、図６（ａ）に示した１５０ｎｓｅｃとされる。この場合、距離測定装置１が測距を行うべき距離範囲の最大値は、２０ｍ程度（光速×１５０ｎｓｅｃ）となる。
【００７６】
経過時間が上限時間に到達していない場合（Ｓ３０８：ＮＯ）、コントローラ１０１は、メモリ１０１ａに記憶したＴｒ時刻の数（変数ｉの値）が、メモリ１０１ａに記憶可能なＴｒ時刻の上限数に到達したか否かを判定する（Ｓ３０９）。変数ｉの値が上限数に到達していない場合（Ｓ３０９：ＮＯ）、コントローラ１０１は、処理をステップＳ３０５に戻して、Ｔｒ時刻の検出を行う。
【００７７】
こうして、コントローラ１０１は、経過時間が上限時間に到達するか（Ｓ３０８：ＹＥＳ）、変数ｉが上限数に到達するまで（Ｓ３０９：ＹＥＳ）、ステップＳ３０５〜Ｓ３０７の処理を繰り返す。これにより、検出されたＴｒ時刻（ｉ）が、順次、メモリ１０１ａに記憶されていく。そして、ステップＳ３０８、Ｓ３０９の何れかの判定がＹＥＳとなると、コントローラ１０１は、今回のＴｒ時刻収集ルーチンで検出されたＴｒ時刻の個数であるＣＯＵＮＴ（ｋ）を変数ｉの値に設定し、Ｔｒ時刻収集ルーチンを終了する。
【００７８】
図１１（ｂ）に戻り、コントローラ１０１は、上述のＴｒ時刻収集ルーチンを１０回繰り返して、回ごとに、Ｔｒ時刻の収集と、ＣＯＵＮＴ（ｋ）の取得を行う。そして、コントローラ１０１は、収集したＴｒ時刻に基づいて、Ｔｒ時刻集計ルーチンを実行する（Ｓ２０５）。
【００７９】
図１３（ａ）は、図１１（ｂ）に示したＴｒ時刻集計ルーチン（Ｓ２０５）を示すフローチャートである。ここでの処理は、図８（ａ）、（ｂ）を参照して説明した処理と同様である。
【００８０】
まず、コントローラ１０１は、収集した全てのＴｒ時刻を、１つの時間軸上に時間順に並べる（Ｓ４０１）。次に、コントローラ１０１は、時間軸上に設定した所定時間幅（たとえば７ｎｓｅｃ）のウインドウＷごとに、ウインドウＷに含まれるＴｒ時刻の数を計数する（Ｓ４０２）。さらに、コントローラ１０１は、計数値が最も多いウインドウＷを反射光の受光タイミングに対応するウインドウとして特定し（Ｓ４０３）、特定したウインドウＷに含まれているＴｒ時刻の平均値を算出する（Ｓ４０４）。そして、コントローラ１０１は、算出した平均値を、反射光の受光タイミングに決定する（Ｓ４０５）。
【００８１】
図１１（ｂ）に戻り、コントローラ１０１は、Ｔｒ時刻集計ルーチン（Ｓ２０５）が完了すると、図１３（ａ）のステップＳ４０５で決定された受光タイミングをメモリ１０１ａに記憶する（Ｓ２０６）。そして、コントローラ１０１は、記憶した受光タイミングと、図１２のステップＳ３０２におけるパルス発光のタイミングとの時間差によって、測距領域に存在する物体までの距離を算出し、算出した距離を、今回の角度位置における距離としてメモリ１０１ａに記憶する（Ｓ２０７）。
【００８２】
その後、さらに、コントローラ１０１は、１０回のＴｒ時刻収集ルーチンでそれぞれ取得したＣＯＵＮＴ（ｋ）（図１２のステップＳ３１０）の値に基づいて、閾値Ｄｔｈの調整処理（以下、「閾値調整ルーチン」という）を実行する（Ｓ２０８）。
【００８３】
図１３（ｂ）は、図１１（ｂ）に示した閾値調整ルーチン（Ｓ２０８）を示すフローチャートである。
【００８４】
まず、コントローラ１０１は、収集した１０個のＣＯＵＮＴ（ｋ）のうち、予め設定した規定値を超える値を持つＣＯＵＮＴ（ｋ）の数Ｎｃを取得する（Ｓ５０１）。ここで、規定値は、たとえば、数十程度に設定される。数Ｎｃが予め設定した閾値Ｎｓｈ１以上である場合（Ｓ５０２：ＹＥＳ）、コントローラ１０１は、現在の閾値Ｄｔｈを所定の値だけ増加させる（Ｓ５０３）。ここで、閾値Ｎｓｈ１は、たとえば、３に設定される。
【００８５】
閾値Ｄｔｈが小さいほど、検出信号が増加方向にＴｒ時刻を超える頻度が高まるため、検出されるＴｒ時刻の数が増加する。このため、閾値Ｄｔｈが適正範囲よりも小さい場合は、値が規定値を超えるＣＯＵＮＴ（ｋ）の数Ｎｃが多くなり、結果、数Ｎｃが閾値Ｎｓｈ１を超えやすくなる。このような観点から、コントローラ１０１は、数Ｎｃが閾値Ｎｓｈ１を超えた場合に、現在の閾値Ｄｔｈが適正範囲よりも低いとして、閾値Ｄｔｈを所定の値だけ増加させる。
【００８６】
ステップＳ５０２の判定がＮＯの場合、コントローラ１０１は、１０個のＣＯＵＮＴ（ｋ）の値の合計値Ｎａを算出する（Ｓ５０４）。ここで、算出された合計値Ｎａは、１０回の１点測距ルーチンで検出されたＴｒ時刻の総数に対応する。閾値Ｄｔｈが大きいほど、検出信号が増加方向にＴｒ時刻を超える頻度が低下するため、検出されるＴｒ時刻の数が減少する。この観点から、コントローラ１０１は、合計値Ｎａが予め設定された閾値Ｎｓｈ２よりも小さい場合に（Ｓ５０５：ＹＥＳ）、現在の閾値Ｄｔｈが適正範囲よりも高いとして、閾値Ｄｔｈを所定の値だけ減少させる（Ｓ５０６）。
【００８７】
図１１（ｂ）に戻り、こうして閾値調整ルーチン（Ｓ２０８）が完了すると、コントローラ１０１は、今回の１点測距ルーチンを終了する。その後、コントローラ１０１は、図１１（ａ）に示したステップＳ１０４で測距の終了指示を受信するまで、ステップＳ１０２、Ｓ１０３の処理を繰り返す。次回のステップＳ１０３（１点測距ルーチン）では、図１３（ｂ）の閾値調整ルーチンにより調整された閾値Ｄｔｈを用いて、図１１（ｂ）の処理が行われる。
【００８８】
＜実施形態の効果＞
以上、実施の形態によれば、以下の効果が奏される。
【００８９】
図１１（ｂ）に示したように、コントローラ１０１は、１つの測距動作時（１点測距ルーチン）において、Ｔｒ時刻収集ルーチンを１０回繰り返す（Ｓ２０２〜Ｓ２０４）。これにより、コントローラ１０１は、１つの測距動作時（１点測距ルーチン）に、パルス状の投射光が１０回投射されるようレーザ光源３１を制御し（Ｓ３０２）、投射光の投射に続いて光検出器３８から出力される検出信号が閾値Ｄｔｈを超えるタイミング（Ｔｒ時刻）を、各回の投射光の投射ごとに取得してメモリ１０１ａに記憶し（Ｓ３０６）、記憶したタイミング（Ｔｒ時刻）を同一時間軸上に並べた場合のタイミング（Ｔｒ時刻）の分布（図８（ａ）、（ｂ）参照）に基づいて、光検出器３８が反射光を受光した受光タイミングを取得し（Ｓ２０５、Ｓ４０１〜Ｓ４０５）、取得した受光タイミングに基づいて、投射光が照射された物体までの距離を算出して記憶する（Ｓ２０７）。
【００９０】
このように、本実施の形態では、光検出器３８から出力される検出信号が所定の閾値を超えるタイミング（Ｔｒ時刻）を記憶して測距の処理を行う構成であるため、図６（ｂ）に示した比較例のように全ての検出信号を記憶する場合に比べて、メモリ容量の増加を飛躍的に抑制でき、且つ、測距時の処理負荷を顕著に抑制できる。また、記憶したタイミング（Ｔｒ時刻）を同一時間軸上に並べた場合のタイミング（Ｔｒ時刻）の分布に基づいて、光検出器３８が反射光を受光した受光タイミングを取得する構成であるため、ノイズと区別しにくい微弱な反射光であっても、受光タイミングを適切に検出することができる。
【００９１】
また、図８（ａ）、（ｂ）示したように、コントローラ１０１は、時間軸上におけるＴｒ時刻の集中度合いに基づいて、受光タイミングを取得する。具体的には、コントローラ１０１は、時間軸の方向に位置が異なる所定時間幅のウインドウＷを時間軸に設定し、各位置のウインドウＷに含まれるＴｒ時刻の数に基づいて、Ｔｒ時刻の集中度合いを検出する。より詳細には、コントローラ１０１は、各回の投射光の投射において、投射光が１回のみパルス発光により投射されるようレーザ光源３１を制御し、時間軸上においてＴｒ時刻が最も集中する位置を、受光タイミングとして取得する。このように、時間軸上におけるＴｒ時刻の集中度合いに基づいて受光タイミングを取得することにより、簡易な処理により適切に受光タイミングを取得できる。
【００９２】
なお、受光タイミングの取得方法は、上記実施形態に開示された方法に限られるものではない。たとえば、Ｔｒ時刻のヒストグラムを生成し、最も高いピークの時間位置から受光タイミングを取得するようにしてもよい。
【００９３】
また、図１０に示したように、コントローラ１０１は、光検出器３８から出力される検出信号の低周波成分を抽出するフィルタリング処理が行われた信号と閾値Ｄｔｈとを比較して、Ｔｒ時刻を取得する。これにより、Ｔｒ時刻の取得数を抑制でき、メモリ１０１ａの容量を小さくできる。
【００９４】
また、図１３（ｂ）に示したように、コントローラ１０１は、検出信号が閾値Ｄｔｈを超えるタイミング（Ｔｒ時刻）の取得数に基づいて、閾値Ｄｔｈを修正する。これにより、閾値Ｄｔｈを適正範囲に収束させることができ、Ｔｒ時刻をより効率的に取得できる。
【００９５】
＜変更例＞
距離測定装置１の構成は、上記実施の形態に示した構成以外に、種々の変更が可能である。
【００９６】
たとえば、上記実施の形態では、１点測距ルーチンにおいて投射光が１回（１パルス）のみ投射されたが、１点測距ルーチンにおいて投射光が複数回（複数パルス）投射されてもよい。
【００９７】
図１４（ａ）は、変更例に係るレーザ光の発光パルスを示す図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の発光パルスが出射された場合の内部迷光および反射光の信号成分を示す図である。図１４（ｃ）は、図１４（ａ）の発光パルスが出射された場合の検出信号の一例を示す図である。ここでは、１点測距ルーチンにおいて、３回のパルス発光により投射光が投射される。図１４（ｃ）には、Ｔｒ時刻が縦線で示されている。この場合も、Ｔｒ時刻は、検出信号をスムージング処理した信号に基づいて検出される。
【００９８】
図１５（ａ）は、１点測距ルーチンにおいて投射光が複数回（複数パルス）投射される場合のＴｒ時刻集計ルーチンを示すフローチャートである。Ｔｒ時刻集計ルーチン以外の処理ルーチンは、上記実施の形態で示した図１１（ａ）、（ｂ）、図１２および図１３（ｂ）と同様である。
【００９９】
図１５（ａ）のフローチャートは、図１３（ｂ）に比べて、ステップＳ４１１〜Ｓ４１４が変更されている。すなわち、コントローラ１０１は、ステップＳ４０２においてウインドウＷごとにＴｒ時刻を計数すると、計数値が多い順に３つのウインドウＷを特定する（Ｓ４１１）。次に、コントローラ１０１は、特定した３つのウインドウＷにそれぞれ含まれたＴｒ時刻の平均値を、ウインドウＷごとに算出する（Ｓ４１２）。そして、コントローラ１０１は、算出した３つの平均値の時間間隔が適正であるか、すなわち、これら３つの平均値の時間間隔が、図１４（ａ）に示した３つの発光パルスの時間間隔に、許容されるずれの範囲内で整合するか否かを判定する（Ｓ４１３）。
【０１００】
３つの平均値の時間間隔が適正である場合（Ｓ４１３：ＹＥＳ）、コントローラ１０１は、３つの平均値のうち最も時刻が早いもの（値が小さいもの）を、反射光の受光タイミングに決定する（Ｓ４１４）。３つの平均値の時間間隔が適正でない場合（Ｓ４１３：ＮＯ）、コントローラ１０１は、反射光の受光タイミングを決定せずに処理を終了する。この場合、図１１（ｂ）のステップＳ２０６、２０７では、発光タイミングの記憶は行われず、また、距離の算出も行われない。すなわち、今回の１点測距ルーチンでは、距離が取得できなかったとの処理結果が設定される。
【０１０１】
本変更例によれば、距離測定装置１ごとに発光パルスの数や時間間隔を変化させることにより、複数の距離測定装置１が互いに抵触し合う距離で用いられる場合に、他の距離測定装置１から出射された投射光を受光して、誤った距離を算出することを抑止できる。なお、発光パルスの数が３つ以外の複数である場合、図１５のステップＳ４１１で特定されるウインドウＷの数は、発光パルスの数に変更される。
【０１０２】
また、上記実施の形態では、図１１（ｂ）に示したようにＴｒ時刻収集ルーチンが１０回繰り返されたが、Ｔｒ時刻収集ルーチンの繰り返し回数は、これに限られるものではない。Ｔｒ時刻収集ルーチンの繰り返し回数が多いほど、図８（ａ）、（ｂ）に示したＴｒ時刻の分布において、反射光の受光タイミング付近のＴｒ時刻の密度がその他の部分に比べて高くなり、反射光の受光タイミングをより正確に検出できる。しかし、Ｔｒ時刻収集ルーチンの繰り返し回数が多いほど、Ｔｒ時刻の収集に時間が掛かり、処理負荷の増大とメモリ容量の増加を招く。よって、Ｔｒ時刻収集ルーチンの繰り返し回数は、これらの要素を総合的に勘案して、適正な回数に設定することが好ましい。
【０１０３】
また、上記実施の形態では、図１２のＳ３０９において、変数ｉが上限値に到達した場合、すなわち、抽出されたＴｒ時刻の数が記憶可能な上限数に到達した場合に、Ｔｒ時刻の収集が終了されたが、経過時間が上限時間に到達するまでに抽出され得るＴｒ時刻を余すことなく記憶可能にメモリ１０１ａを構成できれば、ステップＳ３０９は省略可能である。この場合、ステップＳ３０８の判定がＮＯであると、処理がステップＳ３０５に戻される。
【０１０４】
また、上記実施の形態では、図１３（ｂ）のフローチャートにより閾値Ｄｔｈの調整がなされたが、閾値Ｄｔｈの調整処理はこれに限られるものではない。たとえば、図１３（ｂ）のフローチャートでは、ステップＳ５０２、５０３において、規定値を超える値を持つＣＯＵＮＴ（ｋ）の数Ｎｃが閾値Ｎｓｈ１を超える場合に、閾値Ｄｔｈが所定の値だけ増加されたが、１０回のＴｒ収集ルーチンにより取得された１０個のＣＯＵＮＴ（ｋ）の合計値が所定の閾値を超える場合に、閾値Ｄｔｈを所定の値だけ増加させるようにしてもよい。
【０１０５】
また、図１３（ａ）のステップＳ４０４、Ｓ４０５では、計数値が最も多いウインドウＷに含まれたＴｒ時刻の平均値を反射光の受光タイミングに決定したが、受光タイミングに決定すべき値は平均値に限られるものではない。たとえば、計数値が最も多いウインドウＷに含まれたＴｒ時刻の当該ウインドウＷ内での偏りをより反映する算出方法により、受光タイミングに決定すべき値を算出してもよい。
【０１０６】
また、上記実施の形態では、図１１（ａ）に示したように、回転部２０が１度回転するごとに１点測距ルーチンが実行されたが、１点測距ルーチンの実行タイミングはこれに限られるものではない。たとえば、回転部２０が０．５度回転するごとに１点測距ルーチンが実行されてもよく、１点測距ルーチンを実行する角度位置が所定の規則によって適宜設定されてもよい。
【０１０７】
また、距離測定装置１の光学系および機構部の構成は、図１〜図３に示した構成に限られるものではない。たとえば、上記実施の形態では、周方向に並ぶ複数のコイル１３と複数の磁石２２を組み合わせたモータにより回転部２０を回転させたが、ステッピングモータとギアとを組み合わせた機構によって回転部２０を回転させてもよい。また、必ずしも投射光が回転しなくてもよく、たとえば、投射光が投射方向に垂直な方向に直線移動するような構成や、投射光が移動しない構成であってもよい。
【０１０８】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
１  …  距離測定装置
３１  …  レーザ光源（光源）
３８  …  光検出器
１０１  …  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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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