(57)【要約】【課題】対象物からの反射光の信号と、ノイズ信号とを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる距離測定装置、移動体、距離測定方法およびプログラムを提供する。【解決手段】投光部から光を射出し、反射光を光検出部により受光して検出信号を取得し、検出信号の取得まで時間に基づいて、対象物までの距離を測定する距離測定装置であって、検出信号に関する情報を取得する第１取得部と、光検出部により検出する検出回数を決定する決定部と、反射光を光検出部により検出されるまでの時間または時間に基づく値を求める動作を、検出回数行なう計測部と、時間又は前記時間に基づく値を階級とし、時間又は時間に基づく値に対応する検出信号の個数を階級ごとにカウントするカウント部と、カウント値の合計値のうち最大に対応する階級を特定する特定部と、階級に対応する時間又は時間に基づく値に基づいて、対象物までの距離を求める。【選択図】図８
2019074375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光部から走査領域へ光を射出し、前記光が前記走査領域内に存在する対象物によって反射された反射光を光検出部により受光して検出信号を取得し、前記光の射出から前記検出信号の取得まで時間に基づいて、前記対象物までの距離を測定する距離測定装置であって、
前記検出信号に関する情報を取得する第１取得部と、
前記第１取得部により取得された前記検出パルスに関する情報に基づいて、前記投光部から前記対象物へ前記光を射出し、前記対象物によって反射された反射光を前記光検出部により検出する検出回数を決定する決定部と、
前記投光部から前記対象物へ前記光を射出し、前記対象物によって反射された反射光を前記光検出部により検出されるまでの時間または前記時間に基づく値を求める動作を、前記検出回数行なう計測部と、
前記時間又は前記時間に基づく値を階級とし、任意の間隔で区切られた前記階級に対して、前記計測部が求めた前記時間又は前記時間に基づく値に対応する前記検出信号の個数を、前記階級ごとにカウントするカウント部と、
前記カウント部によってカウントされた前記階級ごとのカウント値の各測定での合計値のうち最大の合計値に対応する前記階級を特定する特定部と、
前記特定部により特定された前記階級に対応する前記時間又は前記時間に基づく値に基づいて、前記対象物までの距離を求める距離測定装置。
【請求項２】
前記検出信号の波形幅を、第１の閾値を基準に第１波形幅として取得する第２取得部と、
前記各測定での前記合計値が最大の前記階級ごとに、前記第２取得部により取得された前記第１波形幅のばらつきを算出する第３算出部と、
をさらに備え、
前記特定部は、前記階級のうち前記第３算出部により算出された前記ばらつきが所定値以下の階級の中から特定する請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記特定部は、前記階級のうち前記ばらつきが最小の階級を特定する請求項２に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記第１取得部は、前記検出信号に関する情報として、該検出信号のピーク値を取得し、
前記決定部は、前記第１取得部により取得された前記ピーク値に基づいて、前記検出回数を決定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記第１取得部は、前記検出信号に関する情報として、該検出信号における第２の閾値を基準とした波形幅である第２波形幅を取得し、
前記決定部は、前記第１取得部により取得された前記第２波形幅に基づいて、前記検出回数を決定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の距離測定装置。
【請求項６】
前記第１取得部は、前記検出信号に関する情報として、該検出信号が複数の閾値のうちどの閾値を超えたかについての情報を取得し、
前記決定部は、前記第１取得部により取得された、前記検出信号が前記複数の閾値のうちどの閾値を超えたかについての情報に基づいて、前記検出回数を決定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の距離測定装置。
【請求項７】
前記第１取得部は、前記検出信号に関する情報として、該検出信号の波形が２つの閾値をそれぞれ超えた２つの時点の傾きを取得し、
前記決定部は、前記第１取得部により取得された前記傾きに基づいて、前記検出回数を決定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の距離測定装置。
【請求項８】
前記第１取得部は、前記検出信号に関する情報として、該検出信号の２つの閾値におけるそれぞれの波形幅の差を取得し、
前記決定部は、前記第１取得部により取得された前記差に基づいて、前記検出回数を決定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の距離測定装置。
【請求項９】
前記第１取得部は、前記検出信号を取得した際の走査画角に関する情報を取得し、
前記決定部は、前記走査画角ごとに、該走査画角に対応する前記検出信号に関する情報に基づいて、前記検出回数を決定する請求項１〜８のいずれか一項に記載の距離測定装置。
【請求項１０】
前記特定部により特定された前記階級に対応する前記時間又は前記時間に基づく値の平均値に基づいて、前記対象物までの距離を求める請求項１〜９のいずれか一項に記載の距離測定装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の距離測定装置を備えた移動体。
【請求項１２】
投光部から走査領域へ光を射出し、前記光が前記走査領域内に存在する対象物によって反射された反射光を光検出部により受光して検出信号を取得し、前記光の射出から前記検出信号の取得まで時間に基づいて、前記対象物までの距離を測定する距離測定方法であって、
前記検出信号に関する情報を取得する取得ステップと、
取得した前記検出信号に関する情報に基づいて、前記投光部から前記対象物へ前記光を射出し、前記対象物によって反射された反射光を前記光検出部により検出する検出回数を決定する決定ステップと、
前記投光部から前記対象物へ前記光を射出し、前記対象物によって反射された反射光を前記光検出部により検出されるまでの時間または前記時間に基づく値を求める動作を、前記検出回数行なう計測ステップと、
前記時間又は時間に基づく値を階級とし、任意の間隔で区切られた前記階級に対して、前記計測ステップが求めた前記時間又は前記時間に基づく値に対応する前記検出信号の個数を前記階級ごとにカウントするカウントステップと、
カウントした前記階級ごとのカウント値の各測定での合計値のうち最大の合計値に対応する前記階級を特定する特定ステップと、
特定した前記階級に対応する前記時間又は前記時間に基づく値に基づいて、前記対象物までの距離を求める距離測定方法。
【請求項１３】
コンピュータに、コンピュータに、投光部から走査領域へ光を射出し、前記光が前記走査領域内に存在する対象物によって反射された反射光を光検出部により受光して検出信号を取得し、前記光の射出から前記検出信号の取得まで時間に基づいて、前記対象物までの距離測定を実行させるプログラムであって、
前記検出信号に関する情報を取得する取得ステップと、
取得した前記検出信号に関する情報に基づいて、前記投光部から前記対象物へ前記光を射出し、前記対象物によって反射された反射光を前記光検出部により検出する検出回数を決定する決定ステップと、
前記投光部から前記対象物へ前記光を射出し、前記対象物によって反射された反射光を前記光検出部により検出されるまでの時間または前記時間に基づく値を求める動作を、前記検出回数行う計測ステップと、
前記時間又は前記時間に基づく値を階級とし、任意の間隔で区切られた前記階級に対して、前記計測ステップが求めた前記時間又は前記時間に基づく値に対応する前記検出信号の個数を前記階級ごとにカウントするカウントステップと、
カウントした前記階級ごとのカウント値の各測定での合計値のうち最大の合計値に対応する前記階級を特定する特定ステップと、
特定した前記階級に対応する前記時間又は前記時間に基づく値に基づいて、前記対象物までの距離を求めるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離測定装置、移動体、距離測定方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子と受光素子と各駆動回路とから構成され、発光素子からの発光ビームを測距の対象物へ向けて照射し、発光ビームの発光タイミングと、その測距対象物からの反射光を受光素子により検知する受信タイミングとの時間差を検出することにより、対象物までの往復の距離を測定するＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）法を用いた距離測定装置が知られている。このような距離測定装置は、車両等のセンシング、モーションキャプチャ技術、および測距計等の各産業分野で広く用いられている。
【０００３】
このような距離測定装置の一例として、航空機、鉄道および車両等で広く使用されているレーザレーダがある。このようなレーザレーダとして、光源から射出されたレーザ光を回転ミラーで走査し、物体で反射または散乱された光を、再度回転ミラーを介して光検出器で検出することによって、所望の範囲の物体の有無、および、当該物体までの距離を検出できる走査型レーザレーダがある（特許文献１参照）。
【０００４】
このようなレーザレーダでの測距において重要になるのがノイズと物体（対象物）からの信号との分離である。ノイズの中でもショットノイズは、光量計測に伴う白色雑音であり、その大きさは光量の時間平均の平方根に比例する。したがって、計測器の感度が高い、または、外乱光が強い場合には、数十［ｍＶ］以上の大きさになり得るため、回路ノイズよりも問題になりやすく、光検出器による検出において誤検出を生じやすくなる。
【０００５】
このようなショットノイズに基づく誤検出を抑制するための技術として、閾値電圧を基準にして物体からの反射光の検出を行い、ショットノイズに比べて閾値電圧を十分高くすることにより、ショットノイズによる誤検出を抑制する技術が提案されている（特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載された技術では、閾値をショットノイズが物体からの反射光であると誤検出されない程度に設定する必要があるため、ショットノイズに埋もれてしまうような弱い検出信号は、ショットノイズと区別が困難であるという点で改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって、対象物からの反射光の信号と、ノイズ信号とを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる距離測定装置、移動体、距離測定方法およびプログラム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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、投光部から走査領域へ光を射出し、前記光が前記走査領域内に存在する対象物によって反射された反射光を光検出部により受光して検出信号を取得し、前記光の射出から前記検出信号の取得まで時間に基づいて、前記対象物までの距離を測定する距離測定装置であって、前記検出信号に関する情報を取得する第１取得部と、前記第１取得部により取得された前記検出パルスに関する情報に基づいて、前記投光部から前記対象物へ前記光を射出し、前記対象物によって反射された反射光を前記光検出部により検出する検出回数を決定する決定部と、前記投光部から前記対象物へ前記光を射出し、前記対象物によって反射された反射光を前記光検出部により検出されるまでの時間または前記時間に基づく値を求める動作を、前記検出回数行なう計測部と、前記時間又は前記時間に基づく値を階級とし、任意の間隔で区切られた前記階級に対して、前記計測部が求めた前記時間又は前記時間に基づく値に対応する前記検出信号の個数を、前記階級ごとにカウントするカウント部と、前記カウント部によってカウントされた前記階級ごとのカウント値の各測定での合計値のうち最大の合計値に対応する前記階級を特定する特定部と、前記特定部により特定された前記階級に対応する前記時間又は前記時間に基づく値に基づいて、前記対象物までの距離を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、対象物からの反射光の信号と、ノイズ信号とを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る距離測定装置の全体構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る投光光学系および同期系の概略構成および動作を説明する図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る受光光学系の概略構成および動作を説明する図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る投光光学系および受光光学系をＹ方向から見た図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る距離測定装置での同期信号およびＬＤ駆動信号を説明する図である。
【図６】図６は、射出光パルスおよび反射光パルスを説明する図である。
【図７】図７は、太陽光を受光した場合のショットノイズの一例を説明する図である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係る距離測定装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。
【図９】図９は、物体との距離が近い場合の反射光パルスと、ショットノイズとの対比を説明する図である。
【図１０】図１０は、物体との距離が遠い場合の反射光パルスと、ショットノイズとの対比を説明する図である。
【図１１】図１１は、物体までの実距離と、反射光パルスのピーク値およびショットノイズとの関係の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、雨による検出パルスと、物体からの反射光パルスとの対比を説明する図である。
【図１３】図１３は、閾値を超えた信号を、分類されたヒストグラム階級ごとにカウントすることを説明する図である。
【図１４】図１４は、閾値を超えた信号を、分類されたヒストグラム階級ごとにカウントすることによって対象物からの反射光を特定することを説明する図である。
【図１５】図１５は、閾値を超えた信号を、分類されたヒストグラム階級ごとにカウントすることによって対象物からの反射光を特定することにおける改善すべき点を示す図である。
【図１６】図１６は、高い測距成功率が担保される場合の、反射光パルスのピーク値と測定回数との関係の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、測定回数によって測定間隔が相違することを説明する図である。
【図１８】図１８は、第１の実施形態に係る距離測定装置の回数設定フレーム間処理の一例を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、第１の実施形態の変形例１においてピーク値と相関のある信号波形幅を説明する図である。
【図２０】図２０は、第１の実施形態の変形例１での信号波形幅とピーク値との関係を示す図である。
【図２１】図２１は、第１の実施形態の変形例２において検出信号が複数の閾値のうちどの閾値を超えたかについて説明する図である。
【図２２】図２２は、第１の実施形態の変形例３においてピーク値と相関のある２つの閾値をそれぞれ超えた２つの時点の傾きを説明する図である。
【図２３】図２３は、第１の実施形態の変形例３での２つの閾値をそれぞれ超えた２つの時点の傾きと、ピーク値との関係を示す図である。
【図２４】図２４は、第１の実施形態の変形例４においてピーク値と相関のある２つの閾値での信号波形幅の差を説明する図である。
【図２５】図２５は、第１の実施形態の変形例４での２つの閾値での信号波形幅の差と、ピーク値との関係を示す図である。
【図２６】図２６は、第１の実施形態の変形例５において走査画角ごとに測定回数を設定することを説明する図である。
【図２７】図２７は、第２の実施形態に係る距離測定装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。
【図２８】図２８は、物体までの実距離と、反射光パルスのピーク値およびショットノイズとの関係の一例を示し、閾値の大小による測距性能の相違を説明する図である。
【図２９】図２９は、閾値を超えた信号を、分類されたヒストグラム階級ごとにカウントして、さらに、パルス幅の標準偏差を求めることによって対象物からの反射光を特定することを説明する図である。
【図３０】図３０は、第２の実施形態に係る距離測定装置のパルス幅検閲フレーム間処理の一例を示すフローチャートである。
【図３１】図３１は、第２の実施形態に係るパルス幅検閲フレーム間処理を行う場合における閾値の違いによる測距成功率の変動を説明する図である。
【図３２】図３２は、フレーム間処理を行う場合における閾値の違いによる測距成功率の変動を説明する図である。
【図３３】図３３は、単一フレーム処理を行う場合における閾値の違いによる測距成功率の変動を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図１〜図３３を参照しながら、本発明に係る距離測定装置、移動体、距離測定方法およびプログラムの実施形態を詳細に説明する。また、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、およびいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換、変更および組み合わせを行うことができる。
【００１２】
［第１の実施形態］
（距離測定装置の全体構成）
図１は、第１の実施形態に係る距離測定装置の全体構成の一例を示す図である。図１を参照しながら、本実施形態に係る距離測定装置１００の全体構成について説明する。
【００１３】
本実施形態に係る距離測定装置１００は、例えば、移動体としての車両に搭載され、レーザ光を投光（射出）し、物体（例えば、先行車両、停車車両、障害物または歩行者等の対象物）で反射（散乱）された光（反射光）を受光して当該物体の有無、および、当該物体までの距離等の物体に関する情報を出力する走査型レーザレーダである。距離測定装置１００は、例えば、搭載された車両のバッテリ（蓄電池）から電力の供給を受ける。
【００１４】
図１に示すように、距離測定装置１００は、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）１０と、ＬＤ駆動部１２と、投光光学系２０と、受光光学系３０と、検出系４０と、時間計測部４５と、制御部４６と、物体認識部４７と、記憶部４８と、通信部４９と、同期系５０と、を備えている。
【００１５】
ＬＤ１０は、端面発光レーザとも呼ばれ、ＬＤ駆動部１２により駆動されてレーザ光を発光する半導体レーザである。なお、ＬＤ１０は、ＬＤの他、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ：垂直共振器面発光レーザ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）等の他の発光素子を用いてもよい。
【００１６】
ＬＤ駆動部１２は、制御部４６から出力されるＬＤ駆動信号（矩形パルス信号）を用いてＬＤ１０を点灯（発光）させる装置である。ＬＤ駆動部１２は、例えば、ＬＤ１０に電流を供給可能に接続されたコンデンサ、当該コンデンサとＬＤ１０との間の導通／非導通を切り替えるためのトランジスタ、および、当該コンデンサを充電可能な充電手段等を含む。ＬＤ駆動信号がＬＤ駆動部１２に入力されると、ＬＤ駆動部１２からＬＤ１０に駆動電流が印加され、ＬＤ１０からレーザ光が発光される。
【００１７】
なお、ＬＤ１０の安全性および耐久性の観点から、ＬＤ１０の発光のデューティ比が制限されるため、レーザ光のパルスはパルス幅が狭い方が望ましく、該パルス幅は、一般に数［ｎｓ］〜数十［ｎｓ］程度に設定される。また、レーザ光のパルス間隔は、一般に数十［μｓ］程度である。
【００１８】
投光光学系２０は、ＬＤ１０から発光されたレーザ光を距離測定装置１００外に射出させ、当該レーザ光を偏向させて走査する光学系である。投光光学系２０の詳細については、図２で後述する。
【００１９】
受光光学系３０は、投光光学系２０から射出されたレーザ光が物体で反射された反射光を距離測定装置１００内に取り込んで結像させる光学系である。受光光学系３０の詳細については、図３で後述する。
【００２０】
検出系４０は、レーザ光が物体で反射され、受光光学系３０により受光された反射光を電圧として検出する部品群である。検出系４０は、反射検出用ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）４２と、検出回路４４と、を有する。
【００２１】
反射検出用ＰＤ４２は、受光光学系３０が受光した反射光を検出し、当該反射光の強度に基づく電流（光電流）を出力するダイオードである。検出回路４４は、反射検出用ＰＤ４２により検出された反射光の強度に基づく電流を、電圧信号（検出信号）として出力する回路である。
【００２２】
時間計測部４５は、検出回路４４からの検出信号に基づいて反射検出用ＰＤ４２での反射光の受光タイミングを求め、当該受光タイミングと、制御部４６からのＬＤ駆動信号の立上りタイミングとに基づいて、物体（対象物）までの往復時間を計測する装置である。時間計測部４５は、時間の計測結果を示す計測データを制御部４６へ出力する。
【００２３】
制御部４６は、距離測定装置１００の動作全体を制御する制御装置である。制御部４６は、例えば、時間計測部４５から受信した計測データに基づいて、対象物までの距離を算出し、距離データとして物体認識部４７へ出力する。また、制御部４６は、物体認識部４７から受信した物体認識データを、通信部４９を介して、自動車の動作制御を行うＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２００へ出力する。また、制御部４６は、同期系５０から出力される同期信号に基づいて、ＬＤ１０を発光させるためのＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２および時間計測部４５へ出力する。ここで、ＬＤ駆動信号とは、同期信号に対して遅延した発光制御信号（周期的なパルス信号）である。同期信号およびＬＤ駆動信号については、図５で後述する。さらに、制御部４６は、ＥＣＵ２００から、通信部４９を介して受信した制御信号（測定開始信号および測定停止信号等）に従って、距離測定の開始および停止を行う。
【００２４】
物体認識部４７は、制御部４６から複数のレーザ光の走査により取得した複数の距離データを受信し、当該距離データに基づいて、物体の位置、当該物体の形状および大きさの推定、当該物体の種類の推定等の処理を行い、その処理結果（認識結果）を示す物体認識データを、制御部４６へ出力する装置である。物体認識データは、上述のように、制御部４６によってＥＣＵ２００へ出力され、危険回避動作等に利用される。なお、図１に示す例では、物体認識部４７は、距離測定装置１００に含まれるものとしているが、これに限定されるものではなく、距離測定装置１００の外部に設置されるものとしてもよく、または、ＥＣＵ２００の動作を担う装置として、ＥＣＵ２００に含まれるものとしてもよい。
【００２５】
記憶部４８は、制御部４６が制御する上で必要な情報を記憶する記憶装置である。記憶部４８は、例えば、制御部４６により算出された距離データ等を記憶する。記憶部４８は、記憶する情報に応じて、揮発性記憶装置としてもよく、または、不揮発性記憶創装置であってもよい。
【００２６】
通信部４９は、ＥＣＵ２００とデータ通信を行うための通信Ｉ／Ｆである。通信部４９は、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）インターフェース、または、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）インターフェース等である。
【００２７】
同期系５０は、ＬＤ１０から発光されたレーザ光を投光光学系２０によって特定のタイミングで検出し、同期信号を制御部４６へ出力する部品群である。同期系５０は、図１に示すように、同期レンズ５２と、同期検出用ＰＤ５４と、二値化回路５６と、を有する。
【００２８】
同期レンズ５２は、特定のタイミングで投光光学系２０から反射されたレーザ光を同期検出用ＰＤ５４に集光させるレンズである。同期検出用ＰＤ５４は、同期レンズ５２により集光されたレーザ光を検出し、当該レーザ光の強度の基づく電流（光電流）を出力するダイオードである。二値化回路５６は、同期検出用ＰＤ５４により検出されたレーザ光の強度に基づく電流を、電圧信号として検出し、当該電圧信号を、閾値電圧を基準にして二値化する回路である。二値化回路５６は、二値化した信号（デジタル信号）を同期信号として、制御部４６へ出力する。
【００２９】
なお、同期系５０は、必ずしも同期レンズ５２を有する必要はなく、また、他の光学素子（例えば、集光ミラー等）を有するものとしてもよい。
【００３０】
また、上述の反射検出用ＰＤ４２および同期検出用ＰＤ５４は、ＰＤの他、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）、または、ガイガーモードのＡＰＤであるＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｄｉｏｄｅ）等を用いることも可能である。ＡＰＤおよびＳＰＡＤは、ＰＤに対して感度が高いため、検出精度の点で有利である。
【００３１】
ＥＣＵ２００は、距離測定装置１００から受信した物体認識データに基づいて、例えば、自動車の操舵制御（オートステアリング等）、および速度制御（例えば、オートブレーキ）等を行う制御装置である。具体的には、ＥＣＵ２００は、受信した物体認識データに基づいて、危険有りと判断した場合には、アラーム等の警報を発して自動車（移動体）の操縦者に注意を促したり、ハンドルを切って危険を回避する指令を自動車の操舵制御部に出力したりする。
【００３２】
なお、図１に示す距離測定装置１００の構成は一例を示すものであり、図１に示した構成要素を全て含む必要はなく、または、その他の構成要素を含むものとしてもよい。例えば、物体認識部４７は、上述のように、距離測定装置１００の外部に設置されるものとしてもよい。また、図１に示す構成のうち、例えば、光学系部分および当該光学系部分のＬＤおよび検出用ＰＤ等は、距離測定装置１００とは別体の装置として構成されてもよい。
【００３３】
（光学系等の構成および動作）
図２は、第１の実施形態に係る投光光学系および同期系の概略構成および動作を説明する図である。図２を参照しながら、本実施形態に係る距離測定装置１００の投光光学系２０および同期系５０の概略構成および動作について説明する。以下、図２に示すＺ軸方向を鉛直方向とするＸＹＺの３次元直行座標系を適宜用いて説明する。
【００３４】
図２に示すように、投光光学系２０は、カップリングレンズ２２と、反射ミラー２４と、回転ミラー２６と、を含む。
【００３５】
カップリングレンズ２２は、ＬＤ１０から発光されたレーザ光の光路上に配置され、当該レーザ光を所定のビームプロファイルに整形するレンズである。
【００３６】
反射ミラー２４は、カップリングレンズ２２を透過したレーザ光の光路上に配置され、回転ミラー２６へ向けて当該レーザ光を反射させるミラーである。
【００３７】
回転ミラー２６は、反射ミラー２４により反射されたレーザ光の光路上に配置され、当該レーザ光をＺ軸周りに偏向させるミラーである。回転ミラー２６によりＺ軸周りの所定の偏向範囲に偏向されたレーザ光が、投光光学系２０から射出された光、すなわち、距離測定装置１００から射出された光（射出光）である。回転ミラー２６は、回転軸（Ｚ軸）周りに複数の反射面を有し、回転軸周りに回転しながら、反射ミラー２４からのレーザ光を反射（偏向）することで、上述の偏向範囲に対応する有効走査領域（図２に示す左走査端から右走査端までの範囲）を、水平な１軸方向（図２の例では、Ｙ軸方向）に、左走査端から右走査端まで１次元走査する。
【００３８】
なお、回転ミラー２６は、図２に示すように、反射面を２面（対向する２つの面）有しているが、これに限定されるものではなく、１面であっても、３面以上であってもよい。また、回転ミラー２６に少なくとも２つの反射面を設け、回転軸に対してそれぞれ異なった角度で傾けて配置して、有効走査領域をＺ軸方向に切り替えることも可能である。
【００３９】
また、レーザ光の偏向器として、回転ミラー２６の代わりに、例えば、ポリゴンミラー（回転多面鏡）、ガルバノミラー、またはＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー等の他のミラーを用いるものとしてもよい。
【００４０】
投光光学系２０は、上述のように、カップリングレンズ２２と回転ミラー２６との間の光路上に反射ミラー２４を設けて光路を折り返していることによって、距離測定装置１００の小型化に寄与している。
【００４１】
投光光学系２０が格納されている筐体（距離測定装置１００の筐体）には、投光光学系２０からの射出光の光路上に開口部が形成され、当該開口部は、図２に示す投光ウィンドウ６１によって塞がれている。投光ウィンドウ６１は、例えば、ガラスまたは樹脂等の光透過部材により形成されている。
【００４２】
反射ミラー２４は、上述の偏向範囲に対して、回転ミラー２６の回転方向の上流側に配置され、回転ミラー２６で当該偏向範囲の上流側に偏向されたレーザ光が入射する。そして、回転ミラー２６で偏向され、反射ミラー２４で反射されたレーザ光は、同期系５０に入射し、同期レンズ５２を介して同期検出用ＰＤ５４へ入射する。そして、回転する回転ミラー２６の反射面で反射されたレーザ光が、同期検出用ＰＤ５４で検出される度に、同期検出用ＰＤ５４から二値化回路５６へ光電流が出力される。この結果、二値化回路５６から所定の間隔で同期信号が制御部４６へ出力される。
【００４３】
なお、反射ミラー２４は、上述の偏向範囲に対して、回転ミラー２６の回転方向の下流側に配置されてもよい。
【００４４】
（受光系の構成および動作）
図３は、第１の実施形態に係る受光光学系の概略構成および動作を説明する図である。図４は、第１の実施形態に係る投光光学系および受光光学系をＹ方向から見た図である。図３および図４を参照しながら、本実施形態に係る距離測定装置１００の受光光学系３０の概略構成および動作を中心に説明する。以下、図３および図４に示すＺ軸方向を鉛直方向とするＸＹＺの３次元直行座標系を適宜用いて説明する。
【００４５】
図３に示すように、受光光学系３０は、回転ミラー２６と、反射ミラー２４と、結像光学系３２と、を含む。
【００４６】
回転ミラー２６は、投光光学系２０から射出され、有効走査領域内にある物体で反射された反射光を、回転しながら反射する。反射ミラー２４は、回転ミラー２６により反射された反射光を、結像光学系３２へ向けて反射させる。
【００４７】
結像光学系３２は、反射ミラー２４により反射された反射光の光路上に配置され、当該反射光を反射検出用ＰＤ４２に結像させる光学系である。なお、結像光学系３２は、図２に示す例では、２枚のレンズで構成されているが、これに限定されるものではなく、１枚のレンズで構成されてもよく、または、３枚以上のレンズで構成されてもよい。
【００４８】
受光光学系３０は、上述のように、回転ミラー２６と結像光学系３２との間の光路上に反射ミラー２４を設けて光路を折り返していることによって、距離測定装置１００の小型化に寄与している。
【００４９】
受光光学系３０が格納されている筐体（距離測定装置１００の筐体）には、受光光学系３０が受光する反射光の光路上に開口部が形成され、当該開口部は、図３に示す受光ウィンドウ６２によって塞がれている。受光ウィンドウ６２は、例えば、ガラスまたは樹脂等の光透過部材により形成されている。
【００５０】
図４では、ＬＤ１０から反射ミラー２４までの光路と、反射ミラー２４から反射検出用ＰＤ４２までの光路とが示されている。図４に示すように、投光光学系２０および受光光学系３０は、Ｚ軸方向に重なるように配置されており、反射ミラー２４および回転ミラー２６は、投光光学系２０と受光光学系３０とで共通となっている。これによって、物体上におけるＬＤ１０からのレーザ光の照射範囲と、反射検出用ＰＤ４２による反射光の受光可能範囲との相対的な位置ずれを小さくでき、安定した物体検出を実現できる。
【００５１】
（同期信号およびＬＤ駆動信号）
図５は、第１の実施形態に係る距離測定装置での同期信号およびＬＤ駆動信号を説明する図である。図５を参照しながら、同期信号およびＬＤ駆動信号について説明する。
【００５２】
上述のように、回転ミラー２６の反射面で反射されたレーザ光が同期検出用ＰＤ５４で検出される度に、同期検出用ＰＤ５４から当該レーザ光の強度に基づく光電流が二値化回路５６に出力される。そして、二値化回路５６は、同期検出用ＰＤ５４から出力された光電流を、電圧信号として検出し、当該電圧信号を、閾値電圧を基準にして二値化した信号を同期信号として、図５に示すように、制御部４６へ所定の間隔（同期検知間隔）で出力する。
【００５３】
以上のように、二値化回路５６から所定の間隔で同期信号が出力されることによって、当該同期信号の出力タイミングから、回転ミラー２６の回転タイミングを得ることができる。したがって、二値化回路５６から同期信号が出力されてから（ＬＤ１０から発光された同期のためのレーザ光が同期検出用ＰＤ５４で検出されてから）、所定時間経過後に、制御部４６は、ＬＤ駆動部１２に対して、ＬＤ１０からレーザ光のパルス（以下、「射出光パルス」と称する場合がある）を出力させるためのＬＤ駆動信号（矩形パルス信号）を所定間隔Ｔで出力することで、有効走査領域を光走査することができる。すなわち、二値化回路５６から同期信号が出力されるタイミング間で、ＬＤ１０から射出光パルスが発光することで有効走査領域を光走査することができる。
【００５４】
（射出光パルスおよび反射光パルス）
図６は、射出光パルスおよび反射光パルスを説明する図である。図６を参照しながら、射出光パルスおよび反射光パルスについて説明する。
【００５５】
ＬＤ駆動部１２は、回転ミラー２６により有効走査領域が走査されるとき、ＬＤ１０を駆動して、図６（ａ）に示すような、射出光パルスを射出（発光）させる。そして、ＬＤ１０から射出された射出光パルスは、物体（対象物）で反射または散乱され、反射または散乱されたパルス光（以下、「反射光パルス」と称する場合がある）が反射検出用ＰＤ４２で検出される。このとき、ＬＤ１０が射出光パルスを射出してから、反射検出用ＰＤ４２で反射光パルスを検出するまでの時間ｔを計測することによて、物体（対象物）までの距離を算出することができる。
【００５６】
なお、時間の計測に関しては、例えば、図６（ｂ）に示すように、射出光パルスをＰＤ等の受光素子で二値化した矩形パルスとし、反射光パルスを検出回路４４で二値化した矩形パルスとし、双方の矩形パルスの立上りタイミングの時間差ｔを計測するものとしてもよい。また、射出光パルスおよび反射光パルスの波形をＡ／Ｄ変換してデジタルデータに変換し、ＬＤ１０の出力信号と、反射検出用ＰＤ４２の出力信号とを相関演算することによって、時間ｔを計測することも可能である。
【００５７】
以上のような物体（対象物）までの距離を算出する測距方式における検知可能距離としては、１００［ｍ］オーダーのものが求められており、一般的に１００［ｍ］先の物体から反射されて返ってくる反射光の強度（光量）は、数［ｎＷ］〜数十［ｎＷ］程度である。つまり、検出系４０としては、数［ｎＷ］の反射光パルスをエラーなく検出できることが求められる。数［ｎＷ］程度の微弱光についての反射光信号の信号強度は小さいため、ランダムノイズの影響を受けやすく、測距精度および物体検出の信頼性に影響が出る。
【００５８】
上述のランダムノイズとしては、大きく分けて回路ノイズと、ショットノイズとがあり、特に問題となるのはショットノイズである。回路ノイズは、抵抗から生じる熱雑音および基板が放射ノイズを拾うことによって生じるノイズであり、通常は数［ｍＶ］程度である。
【００５９】
これに対して、ショットノイズは、光量計測に伴う白色雑音であり、その大きさは光量の時間平均の平方根に比例する。したがって、計測器の感度が高い、または、外乱光が強い場合には、数十［ｍＶ］以上の大きさになり得るため、回路ノイズよりも問題になりやすい。また、ショットノイズの大きさが光量の時間平均の平方根に比例することからわかるように、ショットノイズは、強度が一定の光を検出する際にも白色雑音として生じる。以下の図７においてショットノイズの問題について、さらに詳細を説明する。
【００６０】
（ショットノイズについて）
図７は、太陽光を受光した場合のショットノイズの一例を説明する図である。図７を参照しながら、太陽光を受光した場合のショットノイズについて説明する。図７では、太陽光が入る場合と入らない場合とについて、検出系４０が検出した検出信号（電圧信号）波形を示している。
【００６１】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、太陽光が入らない場合に比べて、太陽光が入る場合には、ＤＣ成分が増大するだけでなく、ショットノイズも増大する。ＤＣ成分については、ハイパスフィルタ等で除去できるが、図７（ｃ）に示すように、ハイパスフィルタ等ではショットノイズは除去できない。
【００６２】
実際の車両の走行環境において、車両の窓ガラスまたはボンネット等の高反射物体により太陽光が反射し、強い太陽光が受光素子（本実施形態での反射検出用ＰＤ４２）で受光されると、図７（ｄ）に示されるように、ショットノイズが増大して、反射光パルスを判別するための閾値を超えてしまう。この場合、物体からの反射光パルスと、ノイズとの判別ができず、誤検出となってしまう。さらに、高反射物体が近距離にあるときの方が、受光素子に入る太陽光が強くなるため、ショットノイズも大きくなり、ショットノイズが閾値を超える現象が発生しやすくなり、誤検出も多くなることが懸念される。
【００６３】
このような問題に対処するための従来の閾値を基準に受光信号を検出する方式では、ショットノイズによる誤検出を防ぐために、通常はショットノイズに比べて閾値（電圧）を十分高く設定する必要があるため、基本的に閾値はショットノイズが最大となる状況を想定して決定される。そのため、ショットノイズが比較的小さい場合では、閾値が過剰に大きく設定されてしまい、検知可能距離が必要以上に小さくなってしまうことになる。検出距離を大きくするために、閾値は誤検出の起こらない範囲で最小に設定することが望ましい。このような問題点を解決するための本実施形態に係る距離測定装置１００の詳細について、図８〜図１８で説明する。
【００６４】
（距離測定装置の機能ブロックの構成）
図８は、第１の実施形態に係る距離測定装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。図８を参照しながら、本実施形態に係る距離測定装置１００の機能ブロックの構成について説明する。
【００６５】
図８に示すように、本実施形態に係る距離測定装置１００は、投光部１０１と、光検出部１０２と、判定部１０３と、計測部１０４と、制御部１１０と、記憶部１２１と、通信部１２２と、を有する。
【００６６】
投光部１０１は、制御部１１０から出力されるＬＤ駆動信号に従って、レーザ光（射出光パルス）を射出（投光）する機能部である。投光部１０１は、図１に示す投光光学系２０、ＬＤ１０およびＬＤ駆動部１２によって実現される。
【００６７】
光検出部１０２は、投光部１０１から射出された射出光パルスが物体で反射された反射光、および、それ以外の光（太陽光等の外乱、ノイズ）を受光することによって検出パルス（検出信号）として検出する機能部である。光検出部１０２は、図１に示す受光光学系３０および検出系４０（反射検出用ＰＤ４２および検出回路４４）によって実現される。
【００６８】
判定部１０３は、光検出部１０２により検出された検出信号の大きさ（例えば、電圧）が所定の閾値を超えたか否かを判定する機能部である。判定部１０３は、図１に示す時間計測部４５によって実現される。
【００６９】
計測部１０４は、光検出部１０２からの検出信号のうち、判定部１０３により閾値を超えたと判定された検出信号の受光タイミングを求め、当該受光タイミングと、制御部１１０からのＬＤ駆動信号の立上りタイミングとに基づいて、物体（対象物）までの往復時間を計測する機能部である。計測部１０４は、時間の計測結果を示す計測データを制御部１１０へ出力する。計測部１０４は、図１に示す時間計測部４５によって実現される。
【００７０】
制御部１１０は、距離測定装置１００の動作全体を制御する機能部である。制御部１１０は、図８に示すように、距離算出部１１１（第１算出部）と、信号情報取得部１１２（第１取得部）と、測定回数決定部１１３（決定部）と、カウント部１１４と、特定部１１５と、最終距離算出部１１６（第２算出部）と、を有する。制御部１１０は、図１に示す制御部４６によって実現される。
【００７１】
距離算出部１１１は、計測部１０４から受け取った時間についての計測データを距離（時間に基づく値の一例）に換算する（距離を算出する）機能部である。すなわち、距離は計測した時間に基づく値である。ここで、距離算出部１１１によって求められた距離を、測距の対象物である物体までの最終的な距離とはしない。後述するように、信号情報取得部１１２、測定回数決定部１１３、カウント部１１４、特定部１１５および最終距離算出部１１６の機能により、最終的に対象物までの距離が算出される。なお、距離算出部１１１は、計測部１０４から受け取った時間についての計測データを距離に換算するものとしているが、当該時間は当該距離と一対一の関係にあるので、時間そのもの（時間に基づく値の一例）を算出結果として出力するものとしてもよい。
【００７２】
信号情報取得部１１２は、光検出部１０２により検出された検出信号のうち、判定部１０３により閾値を超えたと判定された検出信号（検出パルス）のピーク値（検出パルスに関する情報の一例）を抽出して取得する機能部である。ここで、ピーク値とは、例えば、検出パルスのピーク部分の電圧値、または検出パルスの閾値の電圧レベルからピーク部分の電圧レベルの高さ等である。
【００７３】
測定回数決定部１１３は、投光部１０１から射出光パルスが射出されてから、次に射出光パルスが射出されるまでに光検出部１０２により検出される１以上の検出パルスに対して実行される一連の処理を１測定とし、信号情報取得部１１２により取得されたピーク値に基づいて、測定回数を決定する機能部である。
【００７４】
カウント部１１４は、後述する図１４に示すように任意の距離間隔でのヒストグラムを作成するため区切られた距離についての階級に対して、測定回数決定部１１３により決定された測定回数分の各測定において、閾値を超えたと判定された検出パルス（検出信号）の個数を、それぞれの階級ごとにカウントする機能部である。
【００７５】
特定部１１５は、カウント部１１４によってカウントされた階級ごとカウント値の各測定での合計値（合計個数）が最大の階級に属する検出信号（検出パルス）を、対象物からの反射光信号（反射光パルス）として特定する機能部である。
【００７６】
最終距離算出部１１６は、特定部１１５により特定された対象物からの各反射光信号（反射光パルス）について、距離算出部１１１により算出された各距離の平均値を、対象物からの距離として算出する機能部である。このように、特定部１１５により特定された反射光信号に対応する各距離の平均値を求めるので、反射光パルスが含まれる階級にノイズが含まれていてもその影響を小さくすることができる。
【００７７】
上述の距離算出部１１１、信号情報取得部１１２、測定回数決定部１１３、カウント部１１４、特定部１１５および最終距離算出部１１６は、例えば、制御部１１０が記憶部１２１に記憶されたソフトウェアであるプログラムを読み出して実行することによって実現される。なお、距離算出部１１１、信号情報取得部１１２、測定回数決定部１１３、カウント部１１４、特定部１１５および最終距離算出部１１６の一部または全部は、ソフトウェアであるプログラムではなく、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）またはＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェア回路によって実現されてもよい。
【００７８】
記憶部１２１は、制御部１１０の動作に必要な情報を記憶する機能部である。記憶部１２１は、例えば、光検出部１０２により検出された検出信号、計測部１０４により計測された計測データ、距離算出部１１１により算出された距離データ、信号情報取得部１１２により取得されたピーク値、測定回数決定部１１３により決定された測定回数、カウント部１１４によりカウントされた各測定における階級ごとのカウント値、および最終距離算出部１１６により算出された対象物からの距離のうち少なくともいずれかを記憶する。記憶部１２１は、例えば、図１に示す記憶部４８によって実現される。
【００７９】
通信部１２２は、ＥＣＵ２００とデータ通信するための機能部である。通信部１２２は、例えば、制御部１１０（最終距離算出部１１６）により算出された対象物からの距離のデータを物体認識データに含めて、ＥＣＵ２００へ送信する。通信部１２２は、図１に示す通信部４９によって実現される。
【００８０】
なお、図８に示す距離測定装置１００の、投光部１０１、光検出部１０２、判定部１０３、計測部１０４、制御部１１０（距離算出部１１１、信号情報取得部１１２、測定回数決定部１１３、カウント部１１４、特定部１１５および最終距離算出部１１６）、記憶部１２１および通信部１２２は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図８に示す距離測定装置１００で独立した機能部として図示した複数の機能部を、１つの機能部として構成してもよい。一方、図８に示す距離測定装置１００で１つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。
【００８１】
また、図８では、距離測定装置１００が有する主要な機能部が示されているものであり、距離測定装置１００が有する機能は、これらに限定されるものではない。
【００８２】
（反射光パルスとノイズとの対比）
図９は、物体との距離が近い場合の反射光パルスと、ショットノイズとの対比を説明する図である。図１０は、物体との距離が遠い場合の反射光パルスと、ショットノイズとの対比を説明する図である。図９および図１０を参照しながら、反射光パルスとショットノイズとの対比について説明する。
【００８３】
図９に示すように、例えば、周囲の照度が非常に明るい場合ショットノイズの強度（電圧）は大きくなるものの、物体（対象物）との距離が近い（例えば、１０［ｍ］、２０［ｍ］、３０［ｍ］、４０［ｍ］）、または、物体（対象物）の反射率が大きい場合は、ショットノイズとの判別がつきやすく、対象物の反射光パルスのピークを検出するための閾値（電圧）の設定も容易となる。
【００８４】
一方、図１０に示すように、物体（対象物）との距離が遠い（例えば、５０［ｍ］、６０［ｍ］、７０［ｍ］）、または、物体（対象物）の反射率が大きい場合は、対象物の反射光パルスのピークが非常に小さくなり、ショットノイズとの判別は困難となる。
【００８５】
（物体までの実距離と、ピーク値およびショットノイズとの関係）
図１１は、物体までの実距離と、反射光パルスのピーク値およびショットノイズとの関係の一例を示す図である。図１１を参照しながら、物体（対象物）までの実距離と、反射光パルスのピーク値（電圧）およびショットノイズとの関係について説明する。なお、図１１では、ショットノイズは、強い西日を受光した場合の最大のショットノイズを想定しており、ショットノイズは、０［ｍＶ］からのエラーバー３００によって示している。
【００８６】
図１１に示すように、物体（対象物）の反射光パルスのピーク値（電圧）は、近距離理（１０〜２５［ｍ］）において飽和している。また、ショットノイズに起因する誤検出を回避するための閾値を設定する場合、図１１に示すように、例えば、４００［ｍＶ］に閾値を設定した場合、５０［ｍ］以上の遠距離の測距では、ピーク値が閾値を下回るため対象物の測距ができなくなる。すなわち、より遠い距離まで対象物の測距を行うためには、閾値を小さく設定しつつ、ショットノイズと反射光パルスとを分離する技術が必要となる。
【００８７】
（物体からの反射光パルスを誤検出するその他の要因）
図１２は、雨による検出パルスと、物体からの反射光パルスとの対比を説明する図である。図１２を参照しながら、物体からの反射光パルスを誤検出する要因の一例として、雨による検出パルスについて説明する。
【００８８】
物体（対象物）からの反射光パルスを誤検出するその他の要因として、雨および霧等がある。この場合もショットノイズと同様に、物体からの反射光パルス（反射光信号）の検出のための閾値を超える可能性が大きくなり、この場合も、どの信号が物体からの反射光パルスであるのかの判別が困難となる。
【００８９】
図１２では、時間０のとき射出光パルスが発光されたタイミング（発光タイミング）であるとして、３つの雨（１）〜雨（３）からの反射による検出パルス、および、１つの物体（対象物）からの反射による反射光パルスを示している。反射光パルスを検出するための閾値を、図１２に示す破線レベルに設定したとすると、雨（１）〜雨（３）の検出パルスと、対象物の反射光パルスとが、閾値を超えた検出パルスとして検出される。雨については危険とは認識せずに、物体については危険であるという認識をしたいところ、４つの検出パルスを見ても、通常は、どれが雨のもので、どれが物体のものか判別が困難である。そのため、危険と認識すべき物体の位置がどこかを判別することができないことになる。
【００９０】
（距離階級ごとに閾値を超えた検出パルスをカウントする動作）
図１３は、閾値を超えた信号を、分類されたヒストグラム階級ごとにカウントすることを説明する図である。図１４は、閾値を超えた信号を、分類されたヒストグラム階級ごとにカウントすることによって対象物からの反射光を特定することを説明する図である。図１５は、閾値を超えた信号を、分類されたヒストグラム階級ごとにカウントすることによって対象物からの反射光を特定するにおける改善すべき点を示す図である。図１３〜図１５を参照しながら、距離階級ごとに閾値を超えた検出パルスをカウントする動作について説明する。
【００９１】
本実施形態に係る距離測定装置１００は、雨またはショットノイズ等のノイズ（以下、説明を関係にするために「ショットノイズ」として説明する）を含めて、閾値を超えた検出パルスの個数をカウントし、それらの検出パルスに対応する距離等を記憶部１２１に記憶させる方式を採用している。
【００９２】
図１３に示すように、例えば、物体（対象物）に対して閾値（図１３の例では、１００［ｍＶ］に設定）を超えたショットノイズおよび反射光の検出パルスについての記録を行うという測定を複数回行うものとする。次に、カウント部１１４は、所定の距離ごとにヒストグラム階級（以下、単に「階級」と称する）に区分けし、複数回の測定の各測定で、閾値を超えたと判定された検出パルスの個数を、区分けした階級ごとにカウントする。このような方法を取ることで、複数回の測定を行っても、対象物からの検出パルス（反射光パルス）は安定して同じ階級内に検出されるのに対して、閾値を超えるショットノイズに基づく検出パルスが検出される階級は測定ごとにランダムであることを利用し、対象物からの反射光パルスが含まれる階級を特定することが可能となる。
【００９３】
ここで、図１４に、２［ｍ］ごとに階級を区分けして、測定回数を５回として、検出パルスを各階級でカウントした例を示す。まず、１回目の測定で、２０〜２２［ｍ］の階級に検出パルスがカウントされ、３０〜３２［ｍ］の階級で同様に検出パルスがカウントされる。次に、２回目の測定で、２４〜２６［ｍ］の階級に検出パルスがカウントされ、３０〜３２［ｍ］の階級で同様に検出パルスがカウントされる。このようなカウント動作を５回の各測定で行った結果、ショットノイズの検出パルスがカウントされる階級はランダムであるので、各階級には測定を重ねても少ない個数しか入らないのに対し、対象物からの反射光パルスは、対象物が位置する距離に対応する検出パルスなので、基本的に当該距離に対応する階級でカウントされる。すなわち、３０〜３２［ｍ］の階級には、５回の測定毎にカウントされており、この階級にカウントされた検出パルスが、対象物からの反射光パルスであると推定できる。この推定に基づいて、この階級に対応する検出パルスの距離だけの平均値（図１４の例では、３１．１［ｍ］）を算出すれば、対象物までの距離が求められることになる。上述の図１３および図１４で説明した複数回の測定により対象物までの距離を導出する処理を、便宜上「フレーム間処理」と称するものとする。
【００９４】
しかし、上述のフレーム間処理には、階級の間隔を狭くした場合、およびフレーム数（測定回数）を少なくした場合において改善すべき点がある。階級の間隔を狭くした場合、算出された距離が階級の区切り付近で分散しているとき、隣の階級でカウントされてしまう可能性がある。また、測定回数を少なくした場合、他の階級で偶然、ショットノイズの検出パルスのカウント数が、反射光パルスのカウント数と同数となってしまう可能性があり、この場合、ショットノイズと反射光パルスとの判別ができなくなる。
【００９５】
例えば、図１５に、１［ｍ］ごとに階級を区分けして、測定回数を３回として、検出パルスを各階級でカウントした例を示す。１回目の測定では、２７〜２８［ｍ］の階級にショットノイズの検出パルスがカウントされ、３１〜３２［ｍ］の階級で反射光の検出パルス（反射光パルス）がカウントされる。ところが、２回目の測定では、１回目の測定と同様に２７〜２８［ｍ］の階級にショットノイズの検出パルスがカウントされ、さらに、階級幅が狭いために、反射光の検出パルス（反射光パルス）が３１〜３２［ｍ］の階級ではなく、３０〜３１［ｍ］の階級でカウントされている。この結果、２７〜２８［ｍ］の階級に検出パルスが合計２回カウントされ、３１〜３２［ｍ］の階級に検出パルスも合計２回カウントされた結果となる。そのため、これら２つの階級に対応する検出パルスの距離のそれぞれの平均値２７．５［ｍ］および３１．１［ｍ］は、いずれが真の対象物の距離であるかの判別ができない。
【００９６】
これらを鑑みて、本実施形態に係る距離測定装置１００は、下記の図１６〜図１８で説明する回数設定フレーム間処理を行う。
【００９７】
（距離測定装置の回数設定フレーム間処理）
図１６は、高い測距成功率が担保される場合の、反射光パルスのピーク値と測定回数との関係の一例を示す図である。図１７は、測定回数によって測定間隔が相違することを説明する図である。図１６および図１７を参照しながら、反射光パルスのピーク値と測定回数との関係について説明する。
【００９８】
図１６に示すグラフは、上述のフレーム間処理において、ショットノイズが１２０［ｍＶ］、閾値が１７０［ｍＶ］としたときに、測距成功率が９０［％］以上となる反射光パルスのピーク値と、測定回数との関係を示すグラフである。ここで、測距成功率とは、例えば、４０［ｍ］に対象物を設置し、当該対象物の距離として算出された値が４０［ｍ］程度であれば測距成功とし、閾値を超えたショットノイズを当該対象物からの反射光パルスと誤検出した場合、および、閾値よりもピーク値が小さい等により測距できなかった場合を測距失敗として、全体の測距回数に対する測距成功の回数の割合を算出したものである。
【００９９】
図１６のグラフでは、例えば、対象物からの反射光パルスのピーク値が６００［ｍＶ］の場合、測距成功率が９０［％］以上を担保しながら、ショットノイズと区別するためには測定回数が５回必要であることを示している。
【０１００】
上述の図１４および図１５で説明した従来の処理（フレーム間処理）では、測定回数が一意に決まっており（図１４では５回、図１５では３回）、投光光学系は、図１に示す投光光学系２０と同じであり、回転ミラーの回転数を５００［ｒｐｍ］としている。この場合、１回の測定に係る時間は６０［ｍｓ］であり、測定回数が５回ならば３００［ｍｓ］での測定を、どの環境下でも繰り返し行うことになる。このようなフレーム間処理は、上述のような改善すべき点もあるが、さらに、距離測定装置１００から見た対象物が相対的に移動している場合においても改善すべき点がある。以下、図１７を参照しながら、その改善すべき点を説明する。
【０１０１】
例えば、図１７に示すように、距離測定装置１００に６０［ｋｍ／ｈ］で近づく移動物体（対象物）との距離が１０［ｍ］地点で１度目の測距処理（フレーム間処理）が行われたとする。図１７（ａ）は、１度の測距処理に対して、測定回数を５回とした場合の例である。この場合、１回の測定にかかる時間は６０［ｍｓ］で、１回の測定あたり１［ｍ］だけ対象物が動く（相対的に距離測定装置１００に近づく）ため、５［ｍ］間隔でしか対象物との距離を出力できない。一方、図１７（ｂ）は、１度の測距処理に対して、測定回数を２回とした場合の例である。この場合、２［ｍ］間隔で対象物との距離を出力することができる。
【０１０２】
以上から明らかなように、図１７で想定されるような、対象物が近距離（図１７では１０［ｍ］）に存在する移動物体等である場合、対象物が近距離に存在することを速く察知するには、少ない測定回数で繰り返し距離出力を行い、距離情報を更新することが要求される。
【０１０３】
そこで、本実施形態では、上述した図１６に示す反射光パルスのピーク値と測定回数との相関を利用する。図１６に示すグラフから、一定量以上の測距成功率が担保可能なピーク値には、測定回数に差があり、それぞれ最適または好適な測定回数があることを示している。このような反射光パルスのピーク値と測定回数との相関に基づいて、検出パルスのピーク値から測定回数を決定（設定）して、その測定回数により測距処理を行う回数設定フレーム間処理を行う。
【０１０４】
図１６に示すように、ピーク値が１２００［ｍＶ］のとき、測距成功率は測定回数が２回でも９０［％］以上となり、この場合、測定回数が２回、すなわち、２［ｍ］ごとに距離出力が可能となる。上述の値を基準にして、例えば、ピーク値が１２００［ｍＶ］以上であれば測定回数を２回とし、１０５０〜１２００［ｍＶ］であれば測定回数を３回とし、８５０〜１０５０［ｍＶ］であれば測定回数を４回とし、６００〜８５０［ｍＶ］であれば測定回数を５回とし、６００［ｍＶ］未満であれば測定回数５回以上の測定回数であるとして、適宜設定する。本実施形態における、以上のような、反射光パルスのピーク値に応じて測定回数を適宜設定して測距処理を行う回数設定フレーム間処理の流れを、以下の図１８で説明する。
【０１０５】
図１８は、第１の実施形態に係る距離測定装置の回数設定フレーム間処理の一例を示すフローチャートである。図１８を参照しながら、本実施形態に係る距離測定装置１００の回数設定フレーム間処理の流れについて説明する。
【０１０６】
＜ステップＳ１１＞
距離測定装置１００の投光部１０１は、制御部１１０から出力されるＬＤ駆動信号に従って、レーザ光（射出光パルス）を射出（投光）する。距離測定装置１００の光検出部１０２は、投光部１０１から射出された射出光パルスが物体で反射された反射光、および、それ以外の光（ノイズ等）を受光することによって検出パルス（検出信号）として検出する。光検出部１０２は、検出した検出パルス（検出信号）を制御部１１０および判定部１０３へ出力する。そして、ステップＳ１２へ移行する。
【０１０７】
＜ステップＳ１２＞
距離測定装置１００の判定部１０３は、光検出部１０２により検出された検出信号の大きさ（例えば、電圧）が所定の閾値を超えたか否かを判定する。閾値を超えた場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１３へ移行し、閾値を超えていない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、ステップＳ２１へ移行する。
【０１０８】
＜ステップＳ１３＞
距離測定装置１００の測定回数決定部１１３によって、測定回数が決定（設定）済みの場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、距離測定装置１００の計測部１０４は、判定部１０３により閾値を超えたと判定された検出信号の受光タイミングを求め、当該受光タイミングと、制御部１１０からのＬＤ駆動信号の立上りタイミングとに基づいて、物体（対象物）等の往復時間を計測する。計測部１０４は、時間の計測結果を示す計測データを制御部１１０へ出力する。そして、ステップＳ１６へ移行する。
【０１０９】
一方、距離測定装置１００の測定回数決定部１１３によって、測定回数が決定（設定）済みではない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、ステップＳ１４へ移行する。
【０１１０】
＜ステップＳ１４＞
距離測定装置１００の信号情報取得部１１２は、判定部１０３により閾値を超えたと判定された検出信号（検出パルス）のピーク値を抽出して取得する。なお、信号情報取得部１１２によるピーク値の抽出の対象となる検出パルスは、例えば、投光部１０１から射出光パルスが射出されてから、次に射出光パルスが射出されるまでに光検出部１０２により検出される１以上の検出パルスのうち、閾値を超えた最もピーク値が高い検出パルスとすればよい。そして、ステップＳ１５へ移行する。
【０１１１】
＜ステップＳ１５＞
距離測定装置１００の測定回数決定部１１３は、投光部１０１から射出光パルスが射出されてから、次に射出光パルスが射出されるまでに光検出部１０２により検出される１以上の検出パルスに対して実行される一連の処理を１測定とし、ヒストグラムを作成するために、信号情報取得部１１２により取得されたピーク値に基づいて、測定回数を決定（設定）する。この場合、測定回数決定部１１３は、例えば、上述の図１６に示すようなピーク値と測定回数との相関に基づいて、ピーク値から測定回数を決定する。そして、ステップＳ１６へ移行する。
【０１１２】
＜ステップＳ１６＞
距離測定装置１００の距離算出部１１１は、計測部１０４から受け取った時間についての計測データに基づいて、距離に換算する（距離を算出する）。そして、ステップＳ１７へ移行する。
【０１１３】
＜ステップＳ１７＞
距離測定装置１００のカウント部１１４は、任意の距離間隔でのヒストグラムを作成するため区切られた距離についての階級に対して、閾値を超えたと判定された検出パルス（検出信号）の個数を、それぞれの階級ごとにカウントする。そして、ステップＳ１８へ移行する。
【０１１４】
＜ステップＳ１８＞
測定回数決定部１１３により決定された測定回数分だけ、距離算出部１１１による距離の算出、およびカウント部１１４によるカウント処理の処理が実行された場合（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、ステップＳ１９へ移行し、実行されていない場合（ステップＳ１８：Ｎｏ）、ステップＳ１１へ戻る。
【０１１５】
＜ステップＳ１９＞
距離測定装置１００の特定部１１５は、カウント部１１４によってカウントされた階級ごとカウント値の各測定での合計値（合計個数）が最大の階級に属する検出信号（検出パルス）を、対象物からの反射光信号（反射光パルス）として特定する。また、測定回数決定部１１３は、決定した測定回数をリセットする。そして、ステップＳ２０へ移行する。
【０１１６】
＜ステップＳ２０＞
距離測定装置１００の最終距離算出部１１６は、特定部１１５により特定された対象物からの各反射光信号（反射光パルス）について、距離算出部１１１により算出された各距離の平均値を、対象物からの距離として算出する。最終距離算出部１１６は、算出した対象物からの距離についての距離データを、例えば、通信部１２２を介して、物体認識データに含めて、ＥＣＵ２００へ送信する。そして、回数設定フレーム間処理が終了する。
【０１１７】
＜ステップＳ２１＞
距離測定装置１００の制御部１１０は、判定部１０３によって、光検出部１０２により検出された検出信号の大きさが閾値を超えていない場合、対象物がない、または、他の物体等による衝突等の危険性がないと判断する。そして、ステップＳ２２へ移行する。
【０１１８】
＜ステップＳ２２＞
制御部１１０は、光検出部１０２から受け取った検出パルスの情報を破棄する。そして、ステップＳ１１へ戻る。
【０１１９】
以上のステップＳ１１〜Ｓ２２によって、回数設定フレーム間処理が実行され、物体（対象物）までの距離が算出される。
【０１２０】
以上のように、本実施形態に係る距離測定装置１００は、一定量以上の測距成功率が担保可能なピーク値には、測定回数に差があり、それぞれ最適または好適な測定回数があることを利用し、このような反射光パルスのピーク値と測定回数との相関に基づいて、検出パルスのピーク値から測定回数を決定（設定）して、その測定回数により測距処理を行う回数設定フレーム間処理を行う。すなわち、ピーク値に応じて決定（設定）して測定回数分の各測定において、距離についての階級ごとに閾値を超えた検出パルスをカウントし、各測定での合計値が最大の階級に属する検出信号（検出パルス）を、対象物からの反射光信号（反射光パルス）として特定して、特定された対象物からの各反射光信号（反射光パルス）について、距離算出部１１１により算出された各距離の平均値を、対象物からの距離として算出する。これによって、ピーク値に応じた最適または好適な測定回数により、対象物からの反射光の検出信号と、ノイズとを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる。
【０１２１】
また、長距離下における対象物の測距、反射率が低い対象物に対する測距、または西日等の外乱光が強い環境下での対象物の測距のように、対象物からの反射光パルスの大きさに対してノイズの大きさが無視できない程度に大きい状況において、状況に応じた測定回数を設定するので、反射光パルスを検出するための閾値を低く設定しても、ノイズと反射光パルスとを高い精度で判別することができる。
【０１２２】
（変形例１）
図１９は、第１の実施形態の変形例１においてピーク値と相関のある信号波形幅を説明する図である。図２０は、第１の実施形態の変形例１での信号波形幅とピーク値との関係を示す図である。図１９および図２０を参照しながら、本実施形態の変形例１の信号波形幅とピーク値との相関を利用した処理について説明する。
【０１２３】
図１９では、閾値（第１閾値）を超えた検出信号の立上りの時間（立上り時間ｔｒ）と、立下りの時間（立下り時間ｔｆ）との時間幅である信号波形幅Δｔの大きさを示している。そして、図２０は、閾値が１７０［ｍＶ］としたときに、信号波形幅Δｔと、検出信号（検出パルス）のピーク値との関係の一例を示したグラフである。図２０に示すグラフから、信号波形幅Δｔが大きくなるにつれてピーク値も大きくなっていることがわかる。
【０１２４】
以上のことから、本変形例では、図２０に示すような信号波形幅Δｔとピーク値との相関、および、上述の図１６に示した反射光パルスのピーク値と測定回数との相関を利用し、信号波形幅Δｔから測定回数を決定（設定）して、その測定回数により測距処理を行う回数設定フレーム間処理を行う。例えば、信号波形幅Δｔが５５［ｎｓ］以上であれば、ピーク値が１２００［ｍＶ］以上となり、測定回数を２回に決定（設定）する。同様に、信号波形幅Δｔが４５〜５５［ｎｓ］であれば、測定回数を３回、信号波形幅Δｔが４０〜４５［ｎｓ］であれば、測定回数を４回、信号波形幅Δｔが４０［ｎｓ］未満であれば、測定回数を５回以上というように適宜決定（設定）する。
【０１２５】
具体的には、信号情報取得部１１２は、光検出部１０２により検出された検出信号のうち、判定部１０３により閾値を超えたと判定された検出信号（検出パルス）の信号波形幅Δｔ（第２波形幅、検出パルスに関する情報の一例）を抽出して取得する。そして、測定回数決定部１１３は、信号波形幅Δｔからピーク値を求め、当該ピーク値に基づいて、測定回数を決定（設定）する。なお、信号波形幅Δｔからピーク値を求めるのは、測定回数決定部１１３ではなく、信号情報取得部１１２が行うものとしてもよい。
【０１２６】
なお、図１９では、閾値を超えた検出信号について、閾値におけるパルス幅を信号波形幅Δｔとしているが、これに限定されるものではなく、例えば、閾値から所定値だけ上側または下側の位置におけるパルス幅を信号波形幅Δｔとしてもよい。
【０１２７】
以上のように、検出信号のパルス幅（信号波形幅Δｔ）に応じて測定回数を決定して、回数設定フレーム間処理を行うものとしてもよい。これによって、検出信号のパルス幅（信号波形幅Δｔ）に応じた最適または好適な測定回数により、対象物からの反射光の検出信号と、ノイズとを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる。
【０１２８】
（変形例２）
図２１は、第１の実施形態の変形例２において検出信号が複数の閾値のうちどの閾値を超えたかについて説明する図である。図２１を参照しながら、本実施形態の変形例２の検出パルスがどの閾値を超えたかによって測定回数を決定する処理について説明する。
【０１２９】
図２１では、検出信号（検出パルス）に対する閾値判定のために、例えば、４つの閾値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ４を設けた例を示している。このように、複数の閾値を設け、検出信号がどの閾値を超えたかを判定することによって、ピーク値を見積もることができ、その判定結果によって測定回数を決定（設定）することができる。そして、その決定（設定）した測定回数により測距処理を行う回数設定フレーム間処理を行う。
【０１３０】
例えば、図２１において、４つの閾値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ４を、それぞれ１７０［ｍＶ］、８５０［ｍＶ］、１０５０［ｍＶ］、１２００［ｍＶ］とすると、以下の（表１）に示すように、検出信号がどの閾値を超えたかによって測定回数を決定することができる。
【０１３１】
【表１】
2019074375.tif 000003
【０１３２】
図２１および（表１）に示すように、超えた閾値が閾値Ｖｔｈ３である場合、ピーク値は閾値Ｖｔｈ３の１０５０［ｍＶ］から閾値Ｖｔｈ４の１２００［ｍＶ］の間にピークが存在するので、一定以上の測距成功率を担保するための測定回数は３回であると判断することができる。
【０１３３】
具体的には、信号情報取得部１１２は、光検出部１０２により検出された検出信号のうち、判定部１０３により閾値（例えば、閾値Ｖｔｈ１）を超えたと判定された検出信号（検出パルス）について、どの閾値を超えたかの情報（検出パルスに関する情報の一例）を取得する。そして、測定回数決定部１１３は、検出信号がどの閾値を超えたかの情報に基づいて、測定回数を決定（設定）する。
【０１３４】
以上のように、検出信号が複数の閾値のうちどの閾値を超えたかに応じて測定回数を決定して、回数設定フレーム間処理を行うものとしてもよい。これによって、検出信号が複数の閾値のうちどの閾値を超えたかに応じた最適または好適な測定回数により、対象物からの反射光の検出信号と、ノイズとを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる。なお、図２１および（表１）は、変形例での一例であり、閾値の個数は４つに限定されるものではなく、また、各閾値の値は上述の値とは異なる値であってもよい。
【０１３５】
なお、図２１に示した例では複数の閾値のうちどの閾値を超えたかによってピーク値を見積もる動作について説明したが、閾値を超えた個数に応じてピーク値を見積もることも可能である。この場合、当該個数に応じて、測定回数を決定することができる。
【０１３６】
（変形例３）
図２２は、第１の実施形態の変形例３においてピーク値と相関のある２つの閾値をそれぞれ超えた２つの時点の傾きを説明する図である。図２３は、第１の実施形態の変形例３での２つの閾値をそれぞれ超えた２つの時点の傾きと、ピーク値との関係を示す図である。図２２および図２３を参照しながら、本実施形態の変形例３における２つの閾値をそれぞれ超えた２つの時点の傾きと、ピーク値との相関を利用した処理について説明する。
【０１３７】
図２２では、閾値１７０［ｍＶ］、３５０［ｍＶ］を超えたそれぞれの検出信号の立上り時間（立上り時間ｔｒ１、ｔｒ２）の２点の傾きを示している。そして、図２３は、閾値１７０［ｍＶ］、３５０［ｍＶ］の２つの閾値を超えた際の、２つの閾値をそれぞれ超えた２つの時点の傾きと、ピーク値との関係の一例を示したグラフである。図２３に示すグラフから、２つの時点の傾きが大きくなるにつれてピーク値も大きくなっていることがわかる。
【０１３８】
以上のことから、本変形例では、図２３に示すような２つの閾値をそれぞれ超えた２つの時点の傾きと、ピーク値との相関、および、上述の図１６に示した反射光パルスのピーク値と測定回数との相関を利用し、２つの閾値をそれぞれ超えた２つの時点の傾きから測定回数を決定（設定）して、その測定回数により測距処理を行う回数設定フレーム間処理を行う。例えば、傾きが５．３［ｍＶ／ｎｓ］以上であれば、ピーク値が１２００［ｍＶ］以上となり、測定回数を２回に決定（設定）する。同様に、傾きが５．０〜５．３［ｍＶ／ｎｓ］であれば測定回数を４回、傾きが３．５〜５．０［ｍＶ／ｎｓ］であれば測定回数を５回、傾きが３．５［ｍＶ／ｎｓ］未満であれば測定回数を５回以上というように適宜決定（設定）する。
【０１３９】
具体的には、信号情報取得部１１２は、光検出部１０２により検出された検出信号のうち、判定部１０３により閾値を超えたと判定された検出信号（検出パルス）について、２つの閾値をそれぞれ超えた２つの時点の傾き（検出パルスに関する情報の一例）を求めて取得する。そして、測定回数決定部１１３は、２つの閾値をそれぞれ超えた２つの時点の傾きからピーク値を求め、当該ピーク値に基づいて、測定回数を決定（設定）する。なお、２つの閾値をそれぞれ超えた２つの時点の傾きからピーク値を求めるのは、測定回数決定部１１３ではなく、信号情報取得部１１２が行うものとしてもよい。
【０１４０】
なお、判定部１０３が用いる閾値は、信号情報取得部１１２が用いる２つの閾値のうちいずれかと一致するものとしてもよく、２つの閾値とは異なる閾値であってもよい。
【０１４１】
以上のように、検出信号の２つの閾値をそれぞれ超えた２つの時点の傾きに応じて測定回数を決定して、回数設定フレーム間処理を行うものとしてもよい。これによって、検出信号の２つの閾値をそれぞれ超えた２つの時点の傾きに応じた最適または好適な測定回数により、対象物からの反射光の検出信号と、ノイズとを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる。
【０１４２】
（変形例４）
図２４は、第１の実施形態の変形例４においてピーク値と相関のある２つの閾値での信号波形幅の差を説明する図である。図２５は、第１の実施形態の変形例４での２つの閾値での信号波形幅の差と、ピーク値との関係を示す図である。図２４および図２５を参照しながら、本実施形態の変形例４における２つの閾値におけるそれぞれの信号波形幅の差と、ピーク値との相関を利用した処理について説明する。
【０１４３】
図２４では、２つの閾値１７０［ｍＶ］、３５０［ｍＶ］をそれぞれ超えた検出信号において、２つの閾値それぞれでの信号波形幅Δｔ１、Δｔ２を示している。そして、図２５は、２つの閾値１７０［ｍＶ］、３５０［ｍＶ］をそれぞれ超えた検出信号における２つの閾値それぞれでの信号波形幅Δｔ１、Δｔ２の差と、ピーク値との関係の一例を示したグラフである。図２５に示すグラフから、２つの閾値それぞれでの信号波形幅Δｔ１、Δｔ２の差が大きくなるにつれてピーク値が小さくなるなっていることがわかる。
【０１４４】
以上のことから、本変形例では、図２５に示すような２つの閾値それぞれでの信号波形幅Δｔ１、Δｔ２の差と、ピーク値との相関、および、上述の図１６に示した反射光パルスのピーク値と測定回数との相関を利用し、２つの閾値それぞれでの信号波形幅Δｔ１、Δｔ２の差から測定回数を決定（設定）して、その測定回数により測距処理を行う回数設定フレーム間処理を行う。例えば、２つの信号波形幅の差が５．０［ｎｓ］未満であれば、ピーク値が１２００［ｍＶ］以上となり、測定回数を２回に決定する。同様に、２つの信号波形幅の差が５．０〜６．９［ｎｓ］であれば測定回数を３回、６．９〜８．３［ｎｓ］であれば測定回数を４回、８．３［ｎｓ］以上であれば測定回数を５回以上というように適宜決定（設定）する。
【０１４５】
具体的には、信号情報取得部１１２は、光検出部１０２により検出された検出信号のうち、判定部１０３により閾値を超えたと判定された検出信号（検出パルス）について、２つの閾値それぞれでの信号波形幅Δｔ１、Δｔ２の差（検出パルスに関する情報の一例）を求めて取得する。そして、測定回数決定部１１３は、２つの閾値それぞれでの信号波形幅Δｔ１、Δｔ２の差からピーク値を求め、当該ピーク値に基づいて、測定回数を決定（設定）する。なお、２つの閾値それぞれでの信号波形幅Δｔ１、Δｔ２の差からピーク値を求めるのは、測定回数決定部１１３ではなく、信号情報取得部１１２が行うものとしてもよい。
【０１４６】
なお、判定部１０３が用いる閾値は、信号情報取得部１１２が用いる２つの閾値のうちいずれかと一致するものとしてもよく、２つの閾値とは異なる閾値であってもよい。
【０１４７】
以上のように、検出信号の２つの閾値それぞれでの信号波形幅Δｔ１、Δｔ２の差に応じて測定回数を決定して、回数設定フレーム間処理を行うものとしてもよい。これによって、検出信号の２つの閾値それぞれでの信号波形幅Δｔ１、Δｔ２の差に応じた最適または好適な測定回数により、対象物からの反射光の検出信号と、ノイズとを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる。
【０１４８】
（変形例５）
図２６は、第１の実施形態の変形例５において走査画角ごとに測定回数を設定することを説明する図である。図２６を参照しながら、本実施形態の変形例５における走査画角ごとに測定回数を決定（設定）する処理について説明する。
【０１４９】
図２６においては、図２で上述した有効走査領域で規定される走査画角の範囲（図２６の例では、０〜１４０度）内で、物体の距離が検出可能な空間範囲を「検出範囲」として示している。図２６の例では、この検出範囲内に距離測定装置１００との距離がそれぞれ異なる２つの対象物Ａ、Ｂが存在しているものとする。対象物Ａについては、走査画角が５５度の方向に存在し、対象物Ｂについては、対象物Ａが存在する方向とは異なる走査画角８０度の方向に存在しているものとする。そして、対象物Ａからの反射光パルス（検出パルス）のピーク値が１１００［ｍＶ］であり、対象物Ｂからの反射光パルス（検出パルス）のピーク値が７００［ｍＶ］であったものとする。この場合、走査画角５５度に存在する対象物Ａについては、ピーク値が８５０〜１０５０［ｍＶ］の範囲に存在するので、上述の図１６の関係から測定回数を４回と決定（設定）し、走査画角８０度に存在する対象物Ｂについては、ピーク値が６００〜８５０［ｍＶ］の範囲に存在するので、測定回数を５回に決定（設定）する。
【０１５０】
具体的には、信号情報取得部１１２は、光検出部１０２から検出信号（検出パルス）の走査画角の情報をさらに受信し、光検出部１０２により検出された検出信号のうち、判定部１０３により閾値を超えたと判定された検出信号（検出パルス）のピーク値を抽出して取得する。この場合、信号情報取得部１１２は、抽出した検出信号のピーク値を、当該検出信号の走査画角に対応付ける。そして、測定回数決定部１１３は、信号情報取得部１１２により取得されたピーク値に基づいて、当該ピーク値に対応する走査画角に関連付けて測定回数を決定（設定）する。すなわち、本変形例では、検出信号の走査画角ごとに測定回数を決定（設定）して、その測定回数により測距処理を行う回数設定フレーム間処理を行う。
【０１５１】
以上のように、検出信号の走査画角ごとに測定回数を決定して、回数設定フレーム間処理を行うものとしてもよい。これによって、検出信号の走査画角ごとに決定した最適または好適な測定回数により、それぞれの走査画角ごとに、対象物からの反射光の検出信号と、ノイズとを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる。
【０１５２】
なお、本変形例のような検出信号の走査画角ごとに測定回数を決定する処理は、上述の変形例１〜４のそれぞれに適用することも可能である。
【０１５３】
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る距離測定装置について、第１の実施形態に係る距離測定装置１００と相違する点を中心に説明する。第１の実施形態では、反射光パルスのピーク値と測定回数との相関に基づいて、検出パルスのピーク値から測定回数を決定（設定）して、その測定回数により測距処理を行う回数設定フレーム間処理について説明した。本実施形態では、所定の測定回数の各測定において検出された検出パルスのパルス幅の標準偏差に基づいて、対象物からの反射光パルスを特定する処理について説明する。なお、本実施形態に係る距離測定装置の全体構成、投光光学系、受光光学系および同期系の概略構成は、第１の実施形態で説明した構成と同様である。
【０１５４】
（距離測定装置の機能ブロックの構成）
図２７は、第２の実施形態に係る距離測定装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。図２７を参照しながら、本実施形態に係る距離測定装置１００ａの機能ブロックの構成について説明する。
【０１５５】
図２７に示すように、本実施形態に係る距離測定装置１００ａは、投光部１０１と、光検出部１０２と、判定部１０３と、計測部１０４と、制御部１１０ａと、記憶部１２１と、通信部１２２と、を有する。なお、図２７に示す投光部１０１、光検出部１０２、判定部１０３、計測部１０４、記憶部１２１および通信部１２２の機能は、それぞれ第１の実施形態で説明した機能と同様である。
【０１５６】
制御部１１０ａは、距離測定装置１００ａの動作全体を制御する機能部である。制御部１１０ａは、図２７に示すように、距離算出部１１１（第１算出部）と、信号情報取得部１１２ａ（第２取得部）と、カウント部１１４と、標準偏差算出部１１７（第３算出部）と、特定部１１５ａと、最終距離算出部１１６（第２算出部）と、を有する。制御部１１０ａは、図１に示す制御部４６によって実現される。なお、距離算出部１１１、カウント部１１４および最終距離算出部１１６の機能は、それぞれ第１の実施形態で説明した機能と同様である。
【０１５７】
信号情報取得部１１２ａは、光検出部１０２により検出された検出信号のうち、判定部１０３により閾値を超えたと判定された検出信号（検出パルス）のパルス幅（第１波形幅）を抽出して取得する機能部である。ここで、パルス幅とは、例えば、上述の図１３に示すように、閾値を超えた検出信号（検出パルス）における当該閾値における幅（図１３に示す例では、ショットノイズに係る検出パルスのパルス幅を「ショットノイズ幅」と示し、対象物の反射光パルスのパルス幅を「ターゲットピーク幅」と示している）とする。なお、図１３では、閾値を超えた検出信号について、閾値における検出パルスの幅をパルス幅としているが、これに限定されるものではなく、例えば、閾値から所定値だけ上側または下側の位置における検出パルスの幅をパルス幅としてもよい。
【０１５８】
標準偏差算出部１１７は、カウント部１１４によってカウントされた階級ごとのカウント値の各測定での合計値（合計個数）が最も多いすべての階級に対応するパルス幅の標準偏差（ばらつきを示す値の一例）をそれぞれ算出する機能部である。
【０１５９】
特定部１１５ａは、カウント部１１４によってカウントされた階級ごとのカウント値の各測定での合計値（合計個数）が最も多い階級のうち、標準偏差が所定値（例えば、「１」）以下であり、かつ、各標準偏差のうち最も小さい階級に属する検出信号（検出パルス）を、対象物からの反射光信号（反射光パルス）として特定する機能部である。
【０１６０】
上述の距離算出部１１１、信号情報取得部１１２ａ、カウント部１１４、標準偏差算出部１１７、特定部１１５ａおよび最終距離算出部１１６は、例えば、制御部１１０ａが記憶部１２１に記憶されたソフトウェアであるプログラムを読み出して実行することによって実現される。なお、距離算出部１１１、信号情報取得部１１２ａ、カウント部１１４、標準偏差算出部１１７、特定部１１５ａおよび最終距離算出部１１６の一部または全部は、ソフトウェアであるプログラムではなく、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣ等のハードウェア回路によって実現されてもよい。
【０１６１】
なお、図２７に示す距離測定装置１００ａの、投光部１０１、光検出部１０２、判定部１０３、計測部１０４、制御部１１０ａ（距離算出部１１１、信号情報取得部１１２ａ、カウント部１１４、標準偏差算出部１１７、特定部１１５ａおよび最終距離算出部１１６）、記憶部１２１および通信部１２２は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図２７に示す距離測定装置１００ａで独立した機能部として図示した複数の機能部を、１つの機能部として構成してもよい。一方、図２７に示す距離測定装置１００ａで１つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。
【０１６２】
また、図２７では、距離測定装置１００ａが有する主要な機能部が示されているものであり、距離測定装置１００ａが有する機能は、これらに限定されるものではない。
【０１６３】
（物体までの実距離と、ピーク値およびショットノイズとの関係）
図２８は、物体までの実距離と、反射光パルスのピーク値およびショットノイズとの関係の一例を示し、閾値の大小による測距性能の相違を説明する図である。図２８を参照しながら、物体（対象物）までの実距離と、反射光パルスのピーク値（電圧）およびショットノイズとの関係について説明する。
【０１６４】
図２８では、１［ｍ］四方の反射率１０［％］の黒幕を対象物として、距離をそれぞれ変えて距離を実測した結果を示す。このとき、射出パルスから１５［μｓ］遅延した場所でのショットノイズをオシロスコープにて計測し、西日の正面からの入射という厳しい条件を想定して人工太陽灯を距離測定装置の正面に設置してショットノイズの標準偏差が１００［ｍＶ］になるように調整した。ショットノイズの標準偏差が１００［ｍＶ］になる場合、ショットノイズの最大値の平均は３００［ｍＶ］であった。このショットノイズの最大値の平均を、０［ｍＶ］からのエラーバー３００ａによって示している。また、対象物から反射光パルスをオシロスコープにて観察すると、上述の図９および図１０で示したように距離が遠くになるにしたがってピーク値は小さくなる。図２８は、それらのピーク値と、ショットノイズの最大値の平均との関係、および、それらに対する閾値１００［ｍＶ］、２００［ｍＶ］、３００［ｍＶ］、４００［ｍＶ］との関係を示している。
【０１６５】
図２８に示すように、閾値４００［ｍＶ］では、ほぼショットノイズが閾値を超えることはないが、対象物までの実距離が５０［ｍ］以降で、ピーク値が閾値を下回るため測距ができなくなることがわかる。また、閾値３００［ｍＶ］は、ショットノイズの最大値の平均の位置であり、ある一定の割合でショットノイズが閾値を超えてくることが予測される。さらに、閾値１００［ｍＶ］および２００［ｍＶ］では、測距できる距離は伸びることがわかるが、閾値を超えるショットノイズがかなりの割合になるため、ショットノイズと反射光パルスとを分離かつ判別できる技術がなければ測距は困難であることがわかる。
【０１６６】
また、図１５で上述したように、ショットノイズと反射光パルスとを分離かつ判別する問題では、フレーム間処理では、階級の間隔を狭くした場合、およびフレーム数（測定回数）を少なくした場合、他の階級で偶然、ショットノイズの検出パルスのカウント数が、反射光パルスのカウント数と同数となってしまう可能性があり、この場合、ショットノイズと反射光パルスとの判別ができなくなる。
【０１６７】
以上の点を鑑みて、本実施形態に係る距離測定装置１００ａは、下記の図２９および図３０で説明するパルス幅検閲フレーム間処理を行う。
【０１６８】
（距離測定装置のパルス幅検閲フレーム間処理）
図２９は、閾値を超えた信号を、分類されたヒストグラム階級ごとにカウントして、さらに、パルス幅の標準偏差を求めることによって対象物からの反射光を特定することを説明する図である。図３０は、第２の実施形態に係る距離測定装置のパルス幅検閲フレーム間処理の一例を示すフローチャートである。図２９および図３０を参照しながら、本実施形態に係る距離測定装置１００ａのパルス幅検閲フレーム間処理について説明する。
【０１６９】
図３０に示す例では、上述の図１５と同様に、１［ｍ］ごとに階級を区分けして、測定回数を３回として、検出パルスを各階級でカウントした例を示す。図３０では、さらに、閾値を超えた検出パルスの当該閾値でのパルス幅を集計し、その標準偏差σを算出し、当該標準偏差σをもって真の対象物の距離を判別する。
【０１７０】
ショットノイズは、ランダムな大きさで閾値を超えるため、当該閾値におけるパルス幅の標準偏差σは大きく、一方、対象物の反射光パルスのパルス幅は安定しているためその標準偏差σは小さいと想定される。したがって、本実施形態に係るパルス幅検閲フレーム間処理では、パルス幅の標準偏差σが最も小さい値に対応する階級を、対象物からの反射光パルスが含まれる階級として特定する。また、図３０の例では、対象物からの反射光パルスが含まれる階級を特定するために、パルス幅の標準偏差σが１．０以下である階級を対象としている。このような処理方式（パルス幅検閲フレーム間処理）によれば、反射光パルスが検出されず、ショットノイズだけが複数の階級で検出されたとしても、パルス幅の標準偏差σの値が大きければ、ショットノイズであると判別できるので、誤測距の検知にも利用できる。
【０１７１】
なお、対象物からの反射光パルスが含まれる階級を特定するために、閾値を超えた検出パルスの当該閾値でのパルス幅を集計して、その標準偏差σを算出するものとしたが、これに限定されるものではなく、パルス幅の分散（ばらつきを示す値の一例）を算出するものとしてもよい。ショットノイズは、ランダムな大きさで閾値を超えるため、当該閾値におけるパルス幅の分散は大きいはずであり、一方、対象物の反射光パルスのパルス幅は安定しているためその分散は小さいと想定される。
【０１７２】
本実施形態における、以上のような、パルス幅の標準偏差σを求めて、当該標準偏差σの大きさに基づいて対象物からの反射光パルスが含まれる階級を特定するパルス幅検閲フレーム間処理の流れを、図３０を参照しながら説明する。なお、図３０に示すパルス幅検閲フレーム間処理の例では、測定回数を所定の回数（例えば、３回等）であるものとして説明する。
【０１７３】
＜ステップＳ３１＞
距離測定装置１００ａの投光部１０１は、制御部１１０ａから出力されるＬＤ駆動信号に従って、レーザ光（射出光パルス）を射出（投光）する。距離測定装置１００ａの光検出部１０２は、投光部１０１から射出された射出光パルスが物体で反射された反射光、および、それ以外の光（ノイズ等）を受光することによって検出パルス（検出信号）として検出する。光検出部１０２は、検出した検出パルス（検出信号）を制御部１１０ａおよび判定部１０３へ出力する。そして、ステップＳ３２へ移行する。
【０１７４】
＜ステップＳ３２＞
距離測定装置１００ａの判定部１０３は、光検出部１０２により検出された検出信号の大きさ（例えば、電圧）が所定の閾値を超えたか否かを判定する。閾値を超えた場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、距離測定装置１００ａの計測部１０４は、判定部１０３により閾値を超えたと判定された検出信号の受光タイミングを求め、当該受光タイミングと、制御部１１０ａからのＬＤ駆動信号の立上りタイミングとに基づいて、物体（対象物）等の往復時間を計測する。計測部１０４は、時間の計測結果を示す計測データを制御部１１０ａへ出力する。そして、ステップＳ３３へ移行する。
【０１７５】
一方、閾値を超えていない場合（ステップＳ３２：Ｎｏ）、ステップＳ４４へ移行する。
【０１７６】
＜ステップＳ３３＞
距離測定装置１００ａの距離算出部１１１は、計測部１０４から受け取った時間についての計測データに基づいて、距離に換算する（距離を算出する）。そして、ステップＳ３４へ移行する。
【０１７７】
＜ステップＳ３４＞
距離測定装置１００ａの信号情報取得部１１２ａは、光検出部１０２により検出された検出信号のうち、判定部１０３により閾値を超えたと判定された検出信号（検出パルス）のパルス幅を抽出して取得する。そして、ステップＳ３５へ移行する。
【０１７８】
＜ステップＳ３５＞
距離測定装置１００ａのカウント部１１４は、任意の距離間隔でのヒストグラムを作成するため区切られた距離についての階級に対して、閾値を超えたと判定された検出パルス（検出信号）の個数を、それぞれの階級ごとにカウントする。そして、ステップＳ３６へ移行する。
【０１７９】
＜ステップＳ３６＞
所定の測定回数分だけ、距離算出部１１１による距離の算出、およびカウント部１１４によるカウント処理の処理が実行された場合（ステップＳ３６：Ｙｅｓ）、ステップＳ３７へ移行し、実行されていない場合（ステップＳ３６：Ｎｏ）、ステップＳ３１へ戻る。
【０１８０】
＜ステップＳ３７＞
距離測定装置１００ａの標準偏差算出部１１７は、カウント部１１４によってカウントされた階級ごとカウント値の各測定での合計値（合計個数）が２以上の階級があるか否かを判定する。ここで、標準偏差算出部１１７により合計値（合計個数）が２以上の階級があるか否かが判定されるのは、２以上のパルス幅のデータがないと当該パルス幅の標準偏差を求めることができないためである。合計値が２以上の階級がある場合（ステップＳ３７：Ｙｅｓ）、ステップＳ３８へ移行し、合計値が２以上の階級がない場合（ステップＳ３７：Ｎｏ）、ステップＳ４６へ移行する。
【０１８１】
＜ステップＳ３８＞
距離測定装置１００ａの標準偏差算出部１１７は、カウント部１１４によってカウントされた階級ごとカウント値の各測定での合計値（合計個数）が最も多いすべての階級に対応するパルス幅の標準偏差をそれぞれ算出する。そして、ステップＳ３９へ移行する。
【０１８２】
＜ステップＳ３９＞
標準偏差算出部１１７により算出された標準偏差が１以下の階級が１以上ある場合（ステップＳ３９：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０へ移行し、標準偏差が１以下の階級が１以上ない場合（ステップＳ３９：Ｎｏ）、ステップＳ４６へ移行する。
【０１８３】
＜ステップＳ４０＞
標準偏差が１以下の階級が１のみ存在する場合（ステップＳ４０：Ｙｅｓ）、ステップＳ４１へ移行し、標準偏差が１以下の階級が２以上存在する場合（ステップＳ４０：Ｎｏ）、ステップＳ４２へ移行する。
【０１８４】
＜ステップＳ４１＞
距離測定装置１００ａの特定部１１５ａは、標準偏差算出部１１７により算出された標準偏差が１以下の階級が１つのみ存在する場合、当該階級を対象物に係る階級として特定する。すなわち、特定部１１５ａは、当該階級に属する検出信号（検出パルス）を、対象物からの反射光信号（反射光パルス）として特定する。そして、ステップＳ４３へ移行する。
【０１８５】
＜ステップＳ４２＞
距離測定装置１００ａの特定部１１５ａは、標準偏差算出部１１７により算出された標準偏差が１以下の階級が２以上存在する場合、当該階級のうち標準偏差が最も小さい階級を、対象物に係る階級として特定する。すなわち、特定部１１５ａは、当該階級に属する検出信号（検出パルス）を、対象物からの反射光信号（反射光パルス）として特定する。そして、ステップＳ４３へ移行する。
【０１８６】
＜ステップＳ４３＞
距離測定装置１００ａの最終距離算出部１１６は、特定部１１５ａにより特定された対象物からの各反射光信号（反射光パルス）について、距離算出部１１１により算出された各距離の平均値を、対象物からの距離として算出する。最終距離算出部１１６は、算出した対象物からの距離についての距離データを、例えば、通信部１２２を介して、物体認識データに含めて、ＥＣＵ２００へ送信する。そして、パルス幅検閲フレーム間処理が終了する。
【０１８７】
＜ステップＳ４４＞
距離測定装置１００ａの制御部１１０ａは、判定部１０３によって、光検出部１０２により検出された検出信号の大きさが閾値を超えていない場合、対象物がない、または、他の物体等による衝突等の危険性がないと判断する。そして、ステップＳ４５へ移行する。
【０１８８】
＜ステップＳ４５＞
制御部１１０ａは、光検出部１０２から受け取った検出パルスの情報を破棄する。そして、ステップＳ３１へ戻る。
【０１８９】
＜ステップＳ４６＞
制御部１１０ａは、標準偏差算出部１１７によって、カウント部１１４によりカウントされた階級ごとカウント値の各測定での合計値（合計個数）が２以上の階級がないと判定された場合、および、標準偏差算出部１１７により算出された標準偏差が１以下の階級が１以上ない場合、測距が不可であると判断する。そして、パルス幅検閲フレーム間処理が終了する。
【０１９０】
以上のステップＳ３１〜Ｓ４６によって、パルス幅検閲フレーム間処理が実行され、物体（対象物）までの距離が算出される。
【０１９１】
なお、図３０のステップＳ３９〜Ｓ４２では、標準偏差が１以下の階級であって、標準偏差が最も小さい階級を、対象物に係る階級として特定するものとしているが、これに限定されるものではない。例えば、単に、ステップＳ３８で算出された標準偏差のうち最も小さい標準偏差に対応する階級を対象物に係る階級として特定するものとしてよい。また、ステップＳ３９において標準偏差が１以下の階級について判定されているが、標準偏差が１以外の値に基づいて判定されるものとしてもよい。
【０１９２】
以上のように、本実施形態に係る距離測定装置１００ａは、閾値を超えた検出パルスの当該閾値でのパルス幅を集計し、その標準偏差を算出し、標準偏差が最も小さい値に対応する階級を、対象物からの反射光パルスが含まれる階級として特定するパルス幅検閲フレーム間処理を行う。すなわち、ショットノイズは、ランダムな大きさで閾値を超えるため、当該閾値におけるパルス幅の標準偏差は大きく、一方、対象物の反射光パルスのパルス幅は安定しているためその標準偏差は小さいと想定されるので、標準偏差が最も小さい値に対応する階級を、対象物からの反射光パルスが含まれる階級として特定する。これによって、対象物からの反射光の検出信号と、ノイズとを精度よく区別して、対象物までの距離の測定の精度を向上させることができる。
【０１９３】
また、対象物からの反射光パルスが含まれる階級を特定するために、パルス幅の標準偏差が所定値（例えば、１等）以下である階級を対象としている。これによって、反射光パルスが検出されず、ショットノイズだけが複数の階級で検出されたとしても、パルス幅の標準偏差の値が大きければ、ショットノイズであると判別できるので、誤測距を検知することができる。
【０１９４】
また、長距離下における対象物の測距、反射率が低い対象物に対する測距、または西日等の外乱光が強い環境下での対象物の測距のように、対象物からの反射光パルスの大きさに対してノイズの大きさが無視できない程度に大きい状況において、パルス幅のばらつきを示す標準偏差に基づいて対象物からの反射光パルスが含まれる階級を特定するので、反射光パルスを検出するための閾値を低く設定しても、ノイズと反射光パルスとを高い精度で判別することができる。また、最低でも測定回数が２回あれば標準偏差を算出できるので、最低でも２回の測定によりパルス幅検閲フレーム間処理が可能であり、ノイズと反射光パルスとの判別が可能となる。
【０１９５】
（パルス幅検閲フレーム間処理と、フレーム間処理および単一フレーム処理との比較）
図３１は、第２の実施形態に係るパルス幅検閲フレーム間処理を行う場合における閾値の違いによる測距成功率の変動を説明する図である。図３２は、フレーム間処理を行う場合における閾値の違いによる測距成功率の変動を説明する図である。図３３は、単一フレーム処理を行う場合における閾値の違いによる測距成功率の変動を説明する図である。図３１〜図３３を参照しながら、本実施形態に係るパルス幅検閲フレーム間処理と、フレーム間処理および単一フレーム処理との比較結果について説明する。ここで、単一フレーム間処理とは、測定回数を複数とせず１回（すなわち、単一のフレーム）とし、通常の閾値判定のみよる測距の処理を示すものとする。
【０１９６】
図３１〜図３３に示すパルス幅検閲フレーム間処理、フレーム間処理および単一フレーム間処理では、閾値（電圧）を１００、２００、３００および４００［ｍＶ］にそれぞれ設定し、各処理において対象物までの実距離に応じて測距成功率がどのように推移するかについて検証した。使用したオシロスコープにおいては、サンプリングレートを４［ＧＳａ／Ｓ］、横軸を２［μｓ／ｄｉｖ］としてショットノイズを算出した。各処理について、１０〜１００［ｍ］の範囲で１０［ｍ］間隔で行い、パルス幅検閲フレーム間処理およびフレーム間処理での測定回数を３回とした。また、パルス幅検閲フレーム間処理では、パルス幅の標準偏差σが１．０以下である階級を対象に、対象物からの反射光パルスが含まれる階級を特定するものとした。また、パルス幅の標準偏差σが１．０以下の階級が２以上ある場合には、標準偏差σが最も小さい階級を対象物からの反射光パルスが含まれる階級として特定するものとした。また、ヒストグラムの階級の間隔を１［ｍ］とし、測距成功率を算出するためのＮ数を１００回とした。
【０１９７】
図３１に示すパルス幅検閲フレーム間処理の結果では、西日を想定した大きなショットノイズの環境下でも、ショットノイズに埋もれてしまう閾値１００［ｍＶ］および２００［ｍＶ］において、８０［％］以上の測距成功率を示した。また、このように閾値１００［ｍＶ］および２００［ｍＶ］のような低い閾値の設定が可能になると、測距可能な距離が延び、特に、閾値が１００［ｍＶ］の場合、１００［ｍ］までの測距について５０［％］以上の測距成功率となっていることがわかる。
【０１９８】
図３２に示すフレーム間処理の結果では、西日を想定した大きなショットノイズの環境下でも、ショットノイズに埋もれてしまう閾値１００［ｍＶ］および２００［ｍＶ］において、５０［％］以上の測距成功率を示し、このように閾値１００［ｍＶ］および２００［ｍＶ］のような低い閾値の設定が可能になると、測距可能な距離が延びることがわかる。ただし、図３１に示すパルス幅検閲フレーム間処理の方が、高い測距成功率が得られている。
【０１９９】
図３３に示す単一フレーム処理の結果では、ショットノイズよりも十分に高い閾値に設定すると、近距離での測距成功率は、図３１および図３２と比較してほとんど違わないが、遠距離の場合、急激に測距成功率が下がり測距をすることができないことがわかる。また、遠距離を測距するために閾値を下げると、ショットノイズと反射光パルスとの区別ができなくなり、極端に測距成功率が下がることとなった。
【０２００】
なお、第１の実施形態に係る回数設定フレーム間処理と、および第２の実施形態に係るパルス幅検閲フレーム間処理とを組み合わせた処理とすることも可能である。すなわち、ピーク値に基づいて測定回数を決定し、その決定した測定回数において、パルス幅を抽出して、当該パルス幅の標準偏差を算出し、当該標準偏差に基づいて対象物からの反射光パルスが含まれる階級として特定するものとしてもよい。
【０２０１】
また、上述の各実施形態および各変形例に係る距離測定装置１００（１００ａ）は、自動車、自動車以外の車両、航空機、船舶およびロボット等の移動体に搭載されるものとしてよい。これによって、対象物までの距離の測定の精度を向上させた距離測定装置１００、１００ａにより、安全性に優れた移動体を得ることができる。
【０２０２】
また、上述の各実施形態および各変形例において、距離測定装置１００（１００ａ）のの各機能部の少なくともいずれかがプログラムの実行によって実現される場合、そのプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。また、上述の各実施形態および各変形例に係る距離測定装置１００（１００ａ）で実行されるプログラムは、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（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、またはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。また、上述の各実施形態および各変形例に係る距離測定装置１００（１００ａ）で実行されるプログラムを、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ダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、上述の各実施形態および各変形例に係る距離測定装置１００（１００ａ）で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。また、上述の各実施形態および各変形例の距離測定装置１００（１００ａ）で実行されるプログラムは、上述した各機能部のうち少なくともいずれかを含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしては制御部４６が上述の記憶装置（例えば、記憶部４８）からプログラムを読み出して実行することにより、上述の各機能部が主記憶装置上にロードされて生成されるようになっている。
【符号の説明】
【０２０３】
１０  ＬＤ
１２  ＬＤ駆動部
２０  投光光学系
２２  カップリングレンズ
２４  反射ミラー
２６  回転ミラー
３０  受光光学系
３２  結像光学系
４０  検出系
４２  反射検出用ＰＤ
４４  検出回路
４５  時間計測部
４６  制御部
４７  物体認識部
４８  記憶部
４９  通信部
５０  同期系
５２  同期レンズ
５４  同期検出用ＰＤ
５６  二値化回路
６１  投光ウィンドウ
６２  受光ウィンドウ
１００、１００ａ  距離測定装置
１０１  投光部
１０２  光検出部
１０３  判定部
１０４  計測部
１１０、１１０ａ  制御部
１１１  距離算出部
１１２、１１２ａ  信号情報取得部
１１３  測定回数決定部
１１４  カウント部
１１５、１１５ａ  特定部
１１６  最終距離算出部
１１７  標準偏差算出部
１２１  記憶部
１２２  通信部
２００  ＥＣＵ
３００、３００ａ  エラーバー
Ｔ  所定間隔
ｔ  時間差
ｔｆ  立下り時間
ｔｒ、ｔｒ１、ｔｒ２  立上り時間
Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ４  閾値
Δｔ、Δｔ１、Δｔ２  信号波形幅
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２０４】
【特許文献１】特開２００４−１８４３３３号公報
【特許文献２】特開２０１５−１０８５３９号公報
【図１】
2019074375.tif 000004
【図２】
2019074375.tif 000005
【図３】
2019074375.tif 000006
【図４】
2019074375.tif 000007
【図５】
2019074375.tif 000008
【図６】
2019074375.tif 000009
【図７】
2019074375.tif 000010
【図８】
2019074375.tif 000011
【図９】
2019074375.tif 000012
【図１０】
2019074375.tif 000013
【図１１】
2019074375.tif 000014
【図１２】
2019074375.tif 000015
【図１３】
2019074375.tif 000016
【図１４】
2019074375.tif 000017
【図１５】
2019074375.tif 000018
【図１６】
2019074375.tif 000019
【図１７】
2019074375.tif 000020
【図１８】
2019074375.tif 000021
【図１９】
2019074375.tif 000022
【図２０】
2019074375.tif 000023
【図２１】
2019074375.tif 000024
【図２２】
2019074375.tif 000025
【図２３】
2019074375.tif 000026
【図２４】
2019074375.tif 000027
【図２５】
2019074375.tif 000028
【図２６】
2019074375.tif 000029
【図２７】
2019074375.tif 000030
【図２８】
2019074375.tif 000031
【図２９】
2019074375.tif 000032
【図３０】
2019074375.tif 000033
【図３１】
2019074375.tif 000034
【図３２】
2019074375.tif 000035
【図３３】
2019074375.tif 000036