(57)【要約】【課題】  信号が配線を通過するのに要する時間に関する情報を得ることができる。【解決手段】  回路装置４５Ａは、信号源１に一端が接続された第１の配線と、信号源１に一端が接続され、信号源１からの信号に第１の配線よりも大きな時間遅延を与える第２の配線を少なくとも１つ含む配線部と、第１及び第２の配線の他端が接続され、信号源１からの信号が第１及び第２の配線をそれぞれ通過するのに要する第１及び第２の通過時間の差である通過時間差（配線遅延時間）を測定する測定回路と、を備えている。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号源に一端が接続される第１の配線と、
前記信号源に一端が接続され、前記信号源からの信号に前記第１の配線よりも大きな時間遅延を与える第２の配線を少なくとも１つ含む配線部と、
前記第１及び第２の配線の他端が接続され、前記信号源からの信号が前記第１及び第２の配線をそれぞれ通過するのに要する第１及び第２の通過時間の差である通過時間差を測定する測定回路と、を備える回路装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の配線は、材質が同一であり長さが異なることを特徴とする請求項１に記載の回路装置。
【請求項３】
前記測定回路は、
基準クロックを生成する基準クロック生成部と、
前記第１の配線の他端及び第２の配線の他端の少なくとも一方と接続するための接続部を有し、入力信号に対して時間遅延を与える遅延素子が直列に複数連結された遅延素子列を少なくとも１つ含む遅延部と、
前記遅延素子列に対応して設けられ、前記遅延素子に前記信号が入力されたときの入力信号レベルを、前記基準クロックに同期して読み出し保持するレジスタを少なくとも１つ含むレジスタ部と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の回路装置。
【請求項４】
前記測定回路は、
前記信号源から前記基準クロックと同期して出力された周期信号が前記第１の配線を通過し前記遅延素子列に入力されたときに入力信号レベルが低電位状態から高電位状態へ遷移する前記遅延素子を上流側から数えてｉ番目の遅延素子とし、
前記周期信号が前記第２の配線を通過し前記遅延素子列に入力されたときに入力信号レベルが低電位状態から高電位状態へ遷移する前記遅延素子を上流側から数えてｊ番目の遅延素子としたとき、
（ｊ＋１）番目〜ｉ番目の前記遅延素子の遅延時間から、前記通過時間差を算出する通過時間差算出部を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の回路装置。
【請求項５】
前記遅延素子列に入力される前記周期信号の周期は、前記周期信号が前記遅延素子列を通過するのに要する時間よりも短く、
前記測定回路は、前記周期信号の１周期あたりの前記遅延素子の個数から、該遅延素子１個の遅延時間を算出する遅延時間算出部を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の回路装置。
【請求項６】
前記接続部は、前記第１及び第２の配線の他端の一方を前記遅延素子列に選択的に接続させるスイッチ装置を含むことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の回路装置。
【請求項７】
前記遅延部は、
前記第１の配線の他端に接続された第１の遅延素子列と、
前記第２の配線の他端に接続された第２の遅延素子列と、を含むことを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の回路装置。
【請求項８】
前記遅延素子列を通過するのに要する時間は、前記基準クロックの周期以上であることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の回路装置。
【請求項９】
前記配線部は、長さが異なる複数の前記第２の配線を含み、
前記複数の第２の配線の他端のいずれかを前記信号源に選択的に接続させるスイッチ装置を更に備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の回路装置。
【請求項１０】
前記配線部は、材質が部分的又は全体的に異なる複数の前記第２の配線を含み、
前記複数の第２の配線の他端のいずれかを前記信号源に選択的に接続させるスイッチ装置を更に備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の回路装置。
【請求項１１】
ＴＯＦ法による距離測定を開始させるための測定開始信号が別の信号源で生成され、
前記ＴＯＦ法による検出信号を測定対象信号として生成する更なる別の信号源に一端が接続された第３の配線の他端が前記測定回路に接続され又は接続可能であり、
前記測定回路に接続され、前記測定開始信号が生成されたタイミングと前記測定対象信号が前記測定回路に入力されたタイミングの時間差を算出する時間測定部を更に備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の回路装置。
【請求項１２】
前記第１〜第３の配線の他端のいずれかを前記遅延部に選択的に接続させるスイッチ装置を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の回路装置。
【請求項１３】
前記時間測定部は、前記更なる別の信号源内の配線を信号が通過するのに要する時間ｔ１を前記通過時間差に基づいて算出し、時間ｔ１を用いて前記時間差を補正することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の回路装置。
【請求項１４】
前記時間測定部は、前記更なる別の信号源と前記測定回路を接続する配線を信号が通過するのに要する時間ｔ２を前記通過時間差に基づいて算出し、時間ｔ２を用いて前記時間差を補正することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の回路装置。
【請求項１５】
前記時間測定部の出力に基づいて前記測定開始信号が生成されたタイミングで投光された光が照射される物体までの距離を算出する距離演算部を更に備えることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の回路装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の回路装置と、
前記測定開始信号が生成されたタイミングで投光する投光系と、
前記投光系から投光され物体で反射もしくは散乱された光を検出する、前記更なる別の信号源としての検出系と、を備える距離測定装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の距離測定装置と、
前記距離測定装置が搭載される移動体と、を備える移動体装置。
【請求項１８】
距離測定を開始させるための測定開始信号を生成する工程と、
前記測定開始信号が生成されたタイミングで投光し、物体で反射もしくは散乱された光を検出系で検出する工程と、
前記測定開始信号が生成されたタイミングと前記検出系から検出信号が出力されたタイミングの時間差Δｔを測定する工程と、
前記検出系の回路内の配線を前記検出信号の元となる信号が通過するのに要する時間ｔ１を算出する工程と、
時間ｔ１を用いて時間差Δｔを補正する工程と、
補正後の時間差に基づいて前記物体までの距離を算出する工程と、を含む距離測定方法。
【請求項１９】
時間ｔ１は、前記検出系に別の配線を介して接続された測定回路の測定結果に基づいて算出され、
前記別の配線を前記検出信号が通過するのに要する時間ｔ２を前記測定結果に基づいて算出する工程と、
前記補正する工程では、時間ｔ２を更に用いて時間差Δｔを補正することを特徴とする請求項１８に記載の距離測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路装置、距離測定装置、移動体装置及び物体検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、第１のタイミングで生成された第１の信号と、第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングで生成が開始され配線を通過した第２の信号とが入力され、第１のタイミングと第２の信号の入力タイミングの時間差を測定する回路が知られている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１、２に開示されている回路では、実際に測定する時間差は、本来の測定対象である第１及び第２のタイミングの時間差からずれてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のずれは、信号が配線を通過するのに要する時間に関する情報を得ることができないことに端を発している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、信号源に一端が接続される第１の配線と、前記信号源に一端が接続され、前記信号源からの信号に前記第１の配線よりも大きな時間遅延を与える第２の配線を少なくとも１つ含む配線部と、前記第１及び第２の配線の他端が接続され、前記信号源からの信号が前記第１及び第２の配線をそれぞれ通過するのに要する第１及び第２の通過時間の差である通過時間差を測定する測定回路と、を備える回路装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、信号が配線を通過するのに要する時間に関する情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態の距離測定装置を備える物体検出装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は、投光光学系、同期系を説明するための図であり、図２（Ｂ）は、受光光学系を説明するための図であり、図２（Ｃ）は、ＬＤから反射ミラーまでの光の光路、及び反射ミラーから時間計測用ＰＤまでの光の光路を概略的に示す図である。
【図３】同期信号とＬＤ駆動信号を示すタイミング図である。
【図４】図４（Ａ）は、射出光パルスと反射光パルスを示すタイミング図であり、図４（Ｂ）は、２値化後の射出光パルスと反射光パルスを示すタイミング図である。
【図５】ＴＯＦ法を説明するための図である。
【図６】ＰＤ出力検出部の構成例を示す図である。
【図７】比較例の時間測定回路を説明するための図である。
【図８】実施例１の回路装置を説明するための図である。
【図９】図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、実施例２の回路装置を説明するための図（その１及びその２）である。
【図１０】実施例３の回路装置を説明するための図である。
【図１１】実施例４の回路装置を説明するための図である。
【図１２】実施例５の回路装置を説明するための図である。
【図１３】実施例６の回路装置を説明するための図である。
【図１４】実施例７の回路装置を説明するための図である。
【図１５】実施例８の距離測定装置を説明するための図である。
【図１６】実施例８の距離測定方法を説明するためのフローチャートである。
【図１７】センシング装置について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の一実施形態の物体検出装置１００について、図面を参照して説明する。
【０００９】
図１には、物体検出装置１００の概略的構成がブロック図にて示されている。
【００１０】
物体検出装置１００は、一例として、移動体としての車両に搭載され、投光し、物体（例えば先行車両、停車車両、障害物、歩行者等）で反射もしくは散乱された光を受光して該物体の有無や、該物体までの距離等の物体に関する情報（以下では「物体情報」とも呼ぶ）を検出する走査型レーザレーダである。物体検出装置１００は、例えば車両のバッテリ（蓄電池）から電力の供給を受ける。
【００１１】
物体検出装置１００は、図１に示されるように、投光系１０、受光光学系３０、検出系４０、時間計測系４５、同期系５０、測定制御部４６、物体認識部４７などを備えている。
【００１２】
投光系１０は、光源としてのＬＤ（レーザダイオード）、ＬＤ駆動部１２、投光光学系２０を含む。
【００１３】
ＬＤ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、レーザ光を射出する。ＬＤ駆動部１２は、測定制御部４６から出力されるＬＤ駆動信号（矩形パルス信号）を用いてＬＤを点灯（発光）させる。ＬＤ駆動部１２は、一例として、ＬＤに電流を供給可能に接続されたコンデンサ、該コンデンサとＬＤとの間の導通／非導通を切り替えるためのトランジスタ、該コンデンサを充電可能な充電手段等を含む。測定制御部４６は、自動車のＥＣＵ（エレクトロニックコントロールユニット）からの測定制御信号を受けて測定開始や測定停止を行う。
【００１４】
図２（Ａ）には、投光光学系２０、同期系５０が模式的に示されている。図２（Ｂ）には、受光光学系３０が模式的に示されている。以下では、図２（Ａ）等に示されるＺ軸方向を鉛直方向とするＸＹＺ３次元直交座標系を適宜用いて説明する。
【００１５】
投光光学系２０は、図２（Ａ）に示されるように、ＬＤからの光の光路上に配置されたカップリングレンズ２２と、該カップリングレンズ２２を介した光の光路上に配置された反射ミラー２４と、該反射ミラー２４で反射された光の光路上に配置された偏向器としての回転ミラー２６と、を含む。ここでは、装置を小型化するために、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。
【００１６】
そこで、ＬＤから出射された光は、カップリングレンズ２２により所定のビームプロファイルの光に整形された後、反射ミラー２４で反射され、回転ミラー２６でＺ軸周りに偏向される。
【００１７】
回転ミラー２６でＺ軸周りの所定の偏向範囲に偏向された光が投光光学系２０から投射された光、すなわち物体検出装置１００から射出された光である。
【００１８】
回転ミラー２６は、回転軸（Ｚ軸）周りに複数の反射面を有し、反射ミラー２４からの光を回転軸周りに回転しながら反射（偏向）することで該光により上記偏向範囲に対応する有効走査領域を水平な１軸方向（ここではＹ軸方向）に１次元走査する。ここでは、偏向範囲、有効走査領域は、物体検出装置１００の＋Ｘ側である。以下では、回転ミラー２６の回転方向を「ミラー回転方向」とも呼ぶ。
【００１９】
回転ミラー２６は、図２（Ａ）から分かるように、反射面を２面（対向する２つの面）有しているが、これに限らず、１面でも３面以上でも良い。また、少なくとも２つの反射面を設け、回転ミラーの回転軸に対して異なった角度で傾けて配置して、走査・検出する領域をＺ軸方向に切り替えることも可能である。
【００２０】
受光光学系３０は、図２（Ｂ）に示されるように、投光光学系２０から投射され有効走査領域内にある物体で反射された光を反射する回転ミラー２６と、該回転ミラー２６からの光を反射する反射ミラー２４と、該反射ミラー２４からの光の光路上に配置され、該光を後述する時間計測用ＰＤ４２に結像させる結像光学系と、を含む。
【００２１】
ここで、一例として、投光光学系２０と受光光学系３０は同一筐体内に設置されている。この筐体は、投光光学系２０からの射出光の光路上及び受光光学系３０への入射光の光路上に開口部を有し、該開口部がウィンドウ（光透過窓部材）で塞がれている。ウィンドウは例えばガラス製、樹脂製とすることができる。
【００２２】
図２（Ｃ）には、ＬＤから反射ミラー２４までの光路と、反射ミラー２４から時間計測用ＰＤ４２までの光路が示されている。
【００２３】
図２（Ｃ）から分かるように、投光光学系２０と受光光学系３０は、Ｚ軸方向に重なるように配置されており、回転ミラー２６と反射ミラー２４は、投光光学系２０と受光光学系３０で共通となっている。これにより、物体上におけるＬＤの照射範囲と時間計測用ＰＤ４２の受光可能範囲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。
【００２４】
検出系４０は、図２（Ｂ）及び図１に示されるように、投光光学系２０から投射され有効走査領域内にある物体で反射された光を受光光学系３０を介して受光する時間計測用ＰＤ４２（フォトダイオード）と、該時間計測用ＰＤ４２の出力電流（光電流）に基づく電圧信号（受光信号）を検出するＰＤ出力検出部４４と、を含む。
【００２５】
そこで、投光光学系２０から投射され物体で反射もしくは散乱された光は、回転ミラー２６、反射ミラー２４を介して結像光学系に導かれ、該結像光学系により時間計測ＰＤ４２に集光する（図２（Ｂ）参照）。図２（Ｂ）では、装置を小型化するために、回転ミラー２６と結像光学系との間に反射ミラー２４を設けて光路を折り返している。ここでは、結像光学系は２枚のレンズ（結像レンズ）で構成されているが、１枚のレンズとしても良いし、３枚以上のレンズとしても良いし、ミラー光学系を用いても良い。
【００２６】
同期系５０は、図２（Ａ）及び図１に示されるように、ＬＤから出射されカップリングレンズ２２を介して反射ミラー２４で反射された光であって回転ミラー２６で偏向され反射ミラー２４で再び反射された光の光路上に配置された同期レンズ５２と、該同期レンズ５２を介した光の光路上に配置された同期検知用ＰＤ５４と、該同期検知用ＰＤ５４の出力電流（光電流）に基づく電圧信号（受光信号）を検出するＰＤ出力検出部５６と、を含む。
【００２７】
詳述すると、反射ミラー２４は、上記偏向範囲に対して回転ミラー２６の回転方向上流側に配置され、回転ミラー２６で上記偏向範囲の上流側に偏向された光が入射される。そして、回転ミラー２６で偏向され反射ミラー２４で反射された光が同期レンズ５２を介して同期検知用ＰＤ５４に入射される。
【００２８】
なお、反射ミラー２４は、上記偏向範囲に対して回転ミラー２６の回転方向下流側に配置されても良い。そして、回転ミラー２６で偏向され反射ミラー２４で反射された光の光路上に同期系５０が配置されても良い。
【００２９】
回転する回転ミラー２６の反射面で反射された光が同期検知用ＰＤ５４で受光される度に同期検知用ＰＤ５４からＰＤ出力検出部５６に光電流が出力される。この結果、ＰＤ出力検出部５６からは定期的に信号（同期信号）が出力される（図３参照）。
【００３０】
このように回転ミラー２６からの光を同期検知用ＰＤ５４に照射するための同期点灯を行うことで、同期検知用ＰＤ５４での受光タイミングから、回転ミラー２６の回転タイミングを得ることが可能となる。
【００３１】
そこで、ＬＤを同期点灯してから所定時間経過後にＬＤをパルス点灯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、同期検知用ＰＤ５４に光が照射されるタイミングの前後期間にＬＤをパルス点灯することで有効走査領域を光走査することができる。
【００３２】
ここで、時間計測や同期検知に用いる受光素子としては、上述したＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）の他、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）、ガイガーモードＡＰＤであるＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｈｏｔｏｎ  Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｄｉｏｄｅ）等を用いることが可能である。ＡＰＤやＳＰＡＤは、ＰＤに対して感度が高いため、検出精度や検出距離の点で有利である。
【００３３】
ＰＤ出力検出部５６は、同期検知用ＰＤ５４の出力電流（光電流）に基づく電圧信号（受光信号）を検出すると同期信号を測定制御部４６に出力する。
【００３４】
ＰＤ出力検出部５６は、同期検知用ＰＤ５４からの出力電流を電流電圧変換器で電圧信号に変換し、該電圧信号を信号増幅器で増幅し、増幅された電圧信号をコンパレータなどの比較器を用いて閾値で二値化し、その二値化信号を同期信号として測定制御部４６に出力する。
【００３５】
測定制御部４６は、ＰＤ出力検出部５６からの同期信号に基づいてＬＤ駆動信号を生成し、該ＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２及び時間計測系４５に出力する。
【００３６】
すなわち、ＬＤ駆動信号は、同期信号に対して遅延したパルス点灯信号（周期的なパルス信号）である（図３参照）。
【００３７】
ＰＤ出力検出部４４は、時間計測用ＰＤ４２の出力電流に基づく電圧信号（受光信号）を検出すると、検出信号を時間計測系４５に出力する。ＰＤ出力検出部４４の詳細は後述する。
【００３８】
時間計測系４５は、測定制御部４６でＬＤ駆動信号が生成されたタイミングと、ＰＤ出力検出部４４からの検出信号が入力されたタイミングに基づいて該物体までの往復時間を計測し、時間計測結果として測定制御部４６に出力する。
【００３９】
測定制御部４６は、時間計測系４５からの時間計測結果を距離に変換することで物体までの往復距離を算出し、該往復距離の１／２を距離データとして物体認識部４７に出力する。
【００４０】
物体認識部４７は、測定制御部４６からの１走査もしくは複数の走査で取得した複数の距離データに基づいて、どこに物体があるかを認識し、その物体認識結果を測定制御部４６に出力する。測定制御部４６は、該物体認識結果をＥＣＵに転送する。
【００４１】
ＥＣＵは、転送された物体認識結果に基づいて、例えば自動車の操舵制御（例えばオートステアリング）、速度制御（例えばオートブレーキ）等を行う。
【００４２】
ここで、ＬＤ駆動部１２は、回転ミラー２６によって有効走査領域が走査されるとき、ＬＤを駆動して、図４（Ａ）に示されるようなパルス光（以下では「射出光パルス」とも称する）を射出させる。そして、ＬＤから射出され物体で反射（散乱）されたパルス光（以下では「反射光パルス」とも称する）が時間計測用ＰＤ４２（図４（Ａ）では受光素子としてＰＤの代わりにＡＰＤを用いている）で検出される。
【００４３】
ＬＤが射出光パルスを射出してから、ＡＰＤで反射光パルスを検出するまでの時間ｔを計測することで、物体までの距離を算出することが可能である。時間計測に関しては、例えば、図４（Ｂ）に示されるように、射出光パルスをＰＤ等の受光素子で受光し２値化した矩形パルスとし、反射光パルスをＰＤ出力検出部で２値化した矩形パルスとし、両矩形パルスの立ち上がりタイミングの時間差ｔを時間計測回路で計測しても良いし、射出光パルス、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、ＬＤの出力信号とＡＰＤの出力信号を相関演算することで、時間ｔを計測することも可能である。
【００４４】
以上の説明から分かるように、本実施形態では、時間計測の手法としていわゆるＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）法を用いている（図５参照）。すなわち、本実施形態では、先ず、光源としてのＬＤをパルス発光させる。このパルス光のパルス幅は、例えば数ｎｓ〜数１０ｎｓである。このパルス光が投光光学系２０を介して投光され、物体で反射されて戻ってきて、受光光学系３０を介して時間計測用ＰＤ４２に入射される。このとき、時間計測用ＰＤ４２からＰＤ出力検出部４４に光電流が出力される。
【００４５】
図５に示されるように、一般に、投光波形ではノイズが小さいが、物体からの反射光や散乱光は通常弱いため、増幅器で大きく増幅すると、受光波形ではノイズも大きくなる。
【００４６】
図６には、検出系４０のＰＤ出力検出部４４の構成がブロック図にて示されている。
【００４７】
ＰＤ出力検出部４４は、図６に示されるように、電流電圧変換器４４ａ、信号増幅器４４ｂ、二値化回路４４ｄを含む。
【００４８】
電流電圧変換器４４ａは、時間計測用ＰＤ４２からの出力電流を電圧信号（受光信号）に変換し、信号増幅器４４ｂに出力する。
【００４９】
信号増幅器４４ｂは、入力された受光信号を増幅し、二値化回路４４ｄに出力する。
【００５０】
二値化回路４４ｄは、入力された受光信号を閾値で二値化し、その二値化信号を検出信号として、時間計測系４５に出力する。
【００５１】
ところで、上述したように物体検出装置等における距離測定には、投光した時刻と、物体で反射もしくは散乱された光を検出した時刻との時間差から該物体までの距離を算出する飛行時間測定法（ＴＯＦ法）が用いられる。この時間差を測定するために、図７に示される比較例の時間測定回路のように、測定対象信号（検出信号）が入力される遅延素子列と、該遅延素子列に入力された測定対象信号の入力信号レベルを高速で読み出すレジスタと、基準クロックを生成する基準クロック生成部とを含んで構成されるのが一般的である。
【００５２】
比較例の時間測定回路は、測定開始信号の生成タイミングと測定対象信号の入力タイミングの時間差を時間測定部により測定する回路である。ここでは、信号源１（検出系）で測定対象信号が生成され、信号源２で測定開始信号が生成される。測定対象信号はＮ個の遅延素子（遅延素子１〜遅延素子Ｎ）が直列に連結された遅延素子列に入力され、各遅延素子の入力信号レベルは基準クロック生成部で生成される基準クロックに同期してレジスタにより読み出し保持される。測定対象信号が入力されている遅延素子は高電位状態”1”を、それ以外の遅延素子は低電位状態”0”を示す。時間測定部においては、測定開始信号入力時刻から初めて”1”が検出された時の基準クロックのカウント数Ｃ、”0”から”1”へ遷移した遅延素子の番号Ｍ、及び遅延素子１個の遅延時間Ｄを用いて、Ｃ＋（Ｍ×Ｄ）により上記時間差を測定している。
【００５３】
比較例の時間測定回路において、測定開始信号の生成タイミングと測定対象信号の入力タイミングの時間差には、空間を光が飛行する時間に加え、検出系や当該時間測定回路の回路内で生じる信号の電気的な遅延による遅延時間が含まれ、該遅延時間は温度によって変化する。このため、距離測定精度を向上させるためには、測定開始信号の生成タイミングと測定対象信号の入力タイミングの時間差を上記遅延時間に応じて適切に補正する必要がある。
【００５４】
そこで、発明者は、特に検出系４０や時間測定系４５の回路内の配線を信号が通過するときの遅延に着目した。
【００５５】
配線内において、信号の伝播速度ｖは、光速度ｃ、配線の実効比誘電率εを用いて、ｖ=ｃ／√εと表されることが知られている。これは配線１ｍｍ当たり数ｐｓ程度の遅延であり非常に微小である。なお、配線による信号の遅延時間（以下では「配線遅延時間」とも呼ぶ）は、該配線の長さをＬとして、Ｌ／ｖで表される。
【００５６】
しかしながら、配線長が長くなるほど配線遅延時間は積算され距離測定結果に対して問題になるほど上乗せされることがある。
【００５７】
さらに、回路内の温度が大きく変化した場合、温度変化による配線長や配線材料の誘電率の変化により配線遅延時間が変動し、距離測定結果にばらつきが生じることになる。なお、回路内の温度変化の要因としては、回路内の素子の自己発熱による温度変化や回路周辺の環境温度の変化等が挙げられる。
【００５８】
そこで、発明者は、このような課題を解決するために、時間計測系４５として機能する実施例１〜８の回路装置４５Ａ〜４５Ｈを開発した。
【００５９】
［実施例１］
図８には、実施例１の回路装置４５Ａの構成が示されている。回路装置４５Ａは、信号源１（検出系４０）に一端が接続された第１の配線と、該第１の配線の他端が接続された遅延素子列１と、該遅延素子列１に入力された信号の入力信号レベルを高速で読み出すレジスタ１と、信号源１に一端が接続された、入力信号に対して第１の配線よりも大きな時間遅延を与える第２の配線と、該第２の配線の他端に接続された遅延素子列２と、該遅延素子列２に入力された信号の入力信号レベルを高速で読み出すレジスタ２と、を含む。また、回路装置４５Ａでは、信号源２とレジスタ２に接続された時間測定部によって、信号源２（測定制御部４６）で生成された測定開始信号（ＬＤ駆動信号）の生成タイミングと信号源１で生成された測定対象信号（検出信号）の入力タイミングの時間差を求めることができる。遅延素子としては、例えば抵抗、コンデンサ等が挙げられる。
【００６０】
第２の配線は、検出系４０内の検出信号の元となる信号が通過する配線（以下では「配線Ａと称する」）や、時間計測系４５内の検出信号が通過する配線（以下では「配線Ｂ」と称する）や、検出系４０と時間計測系４５を接続する配線（以下では「配線Ｃ」と称する）による配線遅延時間を見積もるための遅延経路（配線部分）を含む配線である。
【００６１】
回路装置４５Ａでは、信号源１としての検出系４０の検出信号が第１及び第２の配線をそれぞれ通過するのに要する第１及び第２の通過時間の差である通過時間差（遅延経路による配線遅延時間）から、配線Ａによる配線遅延時間、配線Ｂによる配線遅延時間、配線Ｃによる配線遅延時間を求める。通過時間差は、検出信号が遅延経路を通過するのに要する時間に略一致する。
【００６２】
また、回路装置４５Ａでは、時間測定部によって、信号源２での測定開始信号の生成タイミングと、信号源１で生成され第１の配線を通過した検出信号の遅延素子１への入力タイミングの時間差Δｔが算出される。
【００６３】
第１及び第２の配線には、一般的な導線(ジャンパー線)を用いても良いし、基板上にプリントされたパターン配線を用いても良い。すなわち、遅延経路には、一般的な導線(ジャンパー線)を用いても良いし、基板上にプリントされたパターン配線を用いても良い。
【００６４】
また、回路装置４５Ａは、レジスタ１、２の出力から、信号源１からの信号（検出信号）の上記通過時間差を求め、該通過時間差に基づいて、配線Ａや配線Ｂや配線Ｃを信号が通過するのに要する時間である配線遅延時間を算出する配線遅延時間測定部を含む。
【００６５】
なお、配線遅延時間測定部の測定対象は、配線Ａ、配線Ｂ、配線Ｃの少なくとも１つの配線による配線遅延時間であれば良い。配線Ａ、配線Ｂ、配線Ｃによる配線遅延時間を全て測定することが理想的ではあるが、一部の配線による配線遅延時間のみを測定する場合でも、配線遅延時間を全く考慮しない（測定しない）場合に比べれば、測定開始信号の生成タイミングと測定対象信号の入力タイミングの時間差から配線遅延時間の上乗せ分（誤差分）を排除できる。
【００６６】
配線Ａとしては、例えば時間計測用ＰＤ４２と電流電圧変換器４４ａを接続する配線、電流電圧変換器４４ａと信号増幅器４４ｂを接続する配線、信号増幅器４４ｂと二値化回路４４ｄを接続する配線が挙げられる。配線Ｂとしては、例えば第１の配線が挙げられる。配線Ｃとしては、二値化回路４４ｄと遅延素子列１を接続する配線が挙げられる。
【００６７】
具体的には、配線Ａ、配線Ｂ、配線Ｃのうち測定対象の配線の長さを予め求めておき、遅延経路の配線の長さと遅延経路による配線遅延時間から遅延経路の配線の単位長さ当たりの遅延時間を求めて、該遅延時間と測定対象の配線の長さから該配線による配線遅延時間を算出することができる。ここでは、第１及び第２の配線と測定対象の配線に用いられる配線材料を同一とした。
【００６８】
このように配線遅延時間測定部で配線による配線遅延時間を随時測定することにより、物体検出装置１００内の現在の温度に応じた配線による配線遅延時間を得ることができる。
【００６９】
そして、得られた配線遅延時間を用いて時間測定部で算出された時間差Δｔを補正することで、より高精度な時間差を得ることができ、ひいては高精度な距離測定結果を得ることができる。
【００７０】
［実施例２］
図９（Ａ）には、実施例２の回路装置４５Ｂの構成が示されている。実施例２の回路装置４５Ｂは、実施例１の回路装置４５Ａと概ね同様の構成を有する。但し、実施例２では、信号源１は、検出系４０と、該検出系４０での検出信号の生成タイミングと異なるタイミングで周期信号（周期的に並ぶ複数のパルスを含むパルス信号）を生成する周期信号生成部（不図示）とを含んで構成されている。
【００７１】
実施例２では、レジスタ１、２を読み出す基準クロックと同期した周期信号を信号源１の周期信号生成部で生成し、遅延素子列１、２に対して入力させる。この場合、各遅延素子列において常に定位置で低電位状態”0”から高電位状態”1”へ遷移する。このとき、レジスタ１、２の出力を比較すると、第２の配線は第１の配線に対して遅延経路による信号の遅延を与えられた分、遷移が確認される遅延素子位置には差異が生じる。
【００７２】
図９（Ｂ）には、実施例２における配線遅延時間測定の概念図が示されている。ここでは各遅延素子列に入力される周期信号の高電位状態の時間は、該遅延素子列における総遅延時間よりも長い場合を想定するが、短い場合も同様に有効である。遅延経路通過時における遅延素子列での遷移位置（遅延素子番号）をｊ、遅延経路非通過時における遷移位置（遅延素子番号）をｉとすると、配線遅延時間は上記遅延素子１個の遅延時間Ｄを用いて（ｉ―ｊ）×Ｄにより算出される。計算に用いる遅延素子１個の遅延時間は既知の値を用いても良いし、測定手段により実測した値を用いても良い。なお、「遅延素子番号」は、遅延素子列において最も上流側の遅延素子から最も下流側の遅延素子にかけて、昇順に付した１〜Ｎの番号である。
【００７３】
［実施例３］
図１０には、実施例３の回路装置４５Ｃの構成が示されている。実施例３の回路装置４５Ｃは、実施例２の回路装置４５Ｂに対して遅延素子遅延時間測定部が追加された構成を有している。
【００７４】
ここでは、信号源１により生成される基準クロックに同期した周期信号は遅延素子列を通過するのに要する総遅延時間よりも短いことを想定している。この場合、遅延素子列における”0”から”1”への遷移は２つ以上検出される。このとき隣り合う２つの遷移位置をｉ１、ｉ２とすると、ｉ１とｉ２の間隔は周期信号における既知の周期Ｔと一致する。
【００７５】
そこで、実施例３では、遅延素子遅延時間測定部が（ｉ２−ｉ１）÷Ｔにより遅延素子１個の遅延時間の実測値を求める。集積回路を用いて回路を構成する場合、遅延素子１個の遅延時間を知ることは難しいが、実施例３では、それが可能である。そして、遅延素子遅延時間測定部は、求めた遅延素子１個の遅延時間の実測値を配線遅延時間測定部や時間測定部に渡すことにより、測定開始信号の生成タイミングと測定対象信号の入力タイミングの時間差や配線遅延時間を精度良く補正することが可能となる。
【００７６】
［実施例４］
図１１には、実施例４の回路装置４５Ｄの構成が示されている。実施例４の回路装置４５Ｄは、基準クロックに同期した周期信号を生成する信号源１に一端が接続された第１及び第２の配線の他端を単一の遅延素子列にスイッチ１により選択的に接続させる構成を有しており、その他の構成は実施例３と概ね同様である。
【００７７】
このような構成をとることで、回路規模の縮小、同一の遅延素子列を用いることにより測定の固体差ばらつきを低減することが可能になる。
【００７８】
特に、スイッチ１の切り替えを温度変化よりも早い周期で行うことにより、温度に十分追従した測定が可能になる。温度変化を問題にしない場合には、必ずしもスイッチ１の切り替え周期を温度変化よりも早くしなくて良く、任意に設定しても良い。なお、スイッチ１の切り替え制御は、不図示のスイッチ制御部により行われる。
【００７９】
また、物体検出装置１００に温度センサを設け、該温度センサでの計測値の変化（温度変化量）が規定値を越えた段階で配線遅延時間を測定するように監視、制御しても良い。スイッチ１として、アナログスイッチを用いても良いし、ディジタル回路におけるマルチプレクサ等の論理素子を用いても良い。
【００８０】
また、遅延素子遅延時間測定部により実測した値を用いず、既知の遅延素子遅延時間を用いても良い。既知の遅延素子遅延時間は、予め複数の温度に対応する複数の遅延時間の表（テーブル）を用意しておき、物体検出装置１００に温度センサ等を設け、物体検出装置１００内の温度をモニタすることにより遅延時間を選択する構成も考えられる。
【００８１】
なお、上記実施例１〜４において、基準クロック周期と同等以上になるように遅延素子数Ｎを決定することにより、遅延素子列における低電位状態から高電位状態への遷移が安定して測定できるようになる。
【００８２】
［実施例５］
図１２には、実施例５の回路装置４５Ｅが示されている。実施例５の回路装置４５Ｅは、基準クロックに同期した信号源１に対して、遅延経路１を含む第２の配線と、遅延経路１とは配線材料が同一で配線長が異なる遅延経路２を含む第２の配線がスイッチ２により選択的に接続される構成を有している点のみが上記実施例４の回路装置４５Ｄと異なる。
【００８３】
遅延経路１、２の配線長が既知である場合、遅延経路１、２を信号が通過した際の結果を比較することで、遅延経路１、２の配線長の差分による配線遅延時間を見積もることが可能になる。
【００８４】
図１１に示される実施例４の構成では第１及び第２の配線を信号がそれぞれ通過するのに要する時間の差を求めているが、実施例５では、複数（例えば２つ）の第２の配線を信号がそれぞれ通過するのに要する通過時間の差である通過時間差（以下では「通過時間差ＰＴ１」と呼ぶ）や、第１の配線及び遅延経路１を含む第２の配線を信号がそれぞれ通過する通過時間の差である通過時間差（以下では「通過時間差ＰＴ２」と呼ぶ）や、第１の配線及び遅延経路２を含む第２の配線を信号がそれぞれ通過する通過時間の差である通過時間差（以下では「通過時間差ＰＴ３」と呼ぶ）を求めることができる。
【００８５】
この場合、例えば通過時間差ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３から適宜選択して配線遅延時間を求めることができる。
【００８６】
また、通過時間差ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３の少なくとも２つの平均をとることによって、配線遅延時間を精度良く求めることが可能である。
【００８７】
なお、通過時間差ＰＴ１は、遅延素子１個の遅延時間より長いことが望ましい。
【００８８】
スイッチ２としては、アナログスイッチを用いても良いし、ディジタル回路におけるマルチプレクサ等の論理素子を用いても良い。また、遅延素子遅延測定部により実測した値を用いず、既知の遅延素子遅延時間を用いてもよい。スイッチ２の切り替え制御は、不図示のスイッチ制御部より行われる。
【００８９】
なお、複数の第２の配線の材質を部分的又は全体的に異ならせても良い。
【００９０】
例えば、複数の第２の配線の長さを同一とし材質を異ならせても良い。この場合、異なる材質の一の第２の配線と他の第２の配線の遅延時間の比を求めることができる。そして、一の第２の配線と第１の配線の材質が同一であれば、該材質の配線の単位長さ当たりの遅延時間を求めることができ、該遅延時間と上記遅延時間の比から、他の第２の配線の単位長さ当たりの遅延時間を求めることができる。
【００９１】
また、複数の第２の配線の材質を部分的又は全体的に異ならせることに加えて又は代えて、該複数の第２の配線の長さを異ならせても良い。
【００９２】
要は、材質が部分的又は全体的に異なり長さが同一の２つの配線を用いて材質の違いによる配線時間の比を求めることができ、材質が同じで長さが異なる２つの配線を用いて該配線の単位長さ当たりの遅延時間を求めることができる。
【００９３】
また、例えば、複数の第２の配線の少なくとも１つに材質が異なる複数の配線を結合した配線（結合配線）を用いても良い。配線Ａ、配線Ｂ、配線Ｃのいずれかにこのような結合配線が用いられている場合に有効である。
【００９４】
具体的には、例えば配線Ａ、配線Ｂ、配線Ｃのうち少なくとも２つの配線間で材質が異なる場合や、配線Ａ、配線Ｂ、配線Ｃの少なくとも１つで材質が異なる配線部分が用いられている場合に、配線の材質ごとの配線遅延時間を個別に測定することが可能になる。このとき、通過時間差Ｔ１を用いる観点からは遅延経路１、２の配線の長さを同一とすることが好ましく、通過時間差Ｔ２やＴ３を用いる観点からは遅延経路１、２の配線の長さを同一としても良いし、異ならせても良い。
【００９５】
［実施例６］
図１３には、実施例６の回路装置４５Ｆの構成が示されている。実施例６の回路装置４５Ｆは、基準クロックに同期した周期信号を生成する信号源１に一端が接続された第１及び第２の配線の他端と、測定対象信号を生成する信号源３（検出系４０）に一端が接続された第３の配線の他端のいずれかを遅延素子列に対してスイッチ３により選択的に接続させる構成を有している点が上記実施例４の回路装置４５Ｄと異なる。
【００９６】
スイッチ３としては、アナログスイッチを用いても良いし、ディジタル回路におけるマルチプレクサ等の論理素子を用いても良い。また、遅延素子遅延測定部により実測した値を用いず、既知の遅延素子遅延時間を用いてもよい。
【００９７】
また、回路装置４５Ｆでは、時間測定部により、測定開始時刻から測定対象信号が遅延素子列に入力された時刻の差Δtを算出する。ここでは、時間測定部において、遅延素子列において初めて”1”が検出された時の基準クロックのカウント数Ｃ、低電位状態から高電位状態へ遷移した遅延素子の番号Ｍ、及び遅延素子１個の遅延時間Ｄを用いて、Ｃ＋（Ｍ×Ｄ）により時間差Δｔを測定する。遅延素子１個の遅延時間Ｄは、遅延素子遅延時間測定部により測定した値を用いても良いし、既知の値を用いても良い。また、必ずしも配線遅延時間を測定する必要は無い。
【００９８】
［実施例７］
図１４には、実施例７の回路装置４５Ｇの構成が示されている。実施例７の回路装置４５Ｇでは、配線遅延時間測定部により算出した配線遅延時間を時間測定部に渡し、時間差Δtから配線遅延時間を差引いたΔt´を算出する点が実施例６の回路装置４５Ｆと異なる。スイッチ３の切り替えは、各測定部における演算を阻害しない程度の早さで行うことが望ましい。
【００９９】
［実施例８］
図１５には、実施例８の距離測定装置１５０の構成が示されている。実施例８の距離測定装置１５０は、物体検出装置１００から物体認識部４７を除外した構成を有している。そして、距離測定装置１５０は、時間計測系４５としての回路装置４５Ｈを有している。回路装置４５Ｈは、実施例７の回路装置４５Ｇに距離演算部（測定制御部４６の一部）が追加された構成を有している。回路装置４５Ｈでは、信号源３として検出系４０がスイッチ３を介して遅延素子列に接続される。スイッチ３の切替制御は、不図示のスイッチ制御部により適宜行われる。なお、図１５では、受光光学系３０の図示が省略されている。
【０１００】
距離測定装置１５０において、投光系１０から投光するタイミングと測定開始信号を生成するタイミングが一致している必要がある。検出系４０からの検出信号をスイッチ３を介して測定対象信号として遅延素子列に入力する。このとき、測定開始信号と測定対象信号の時間差Δｔから配線遅延時間ｔｄを差し引いたΔt´と光速度ｃを用いると、測定対象物までの距離ＬがＬ＝ｃ×Δｔ´÷２により算出できる。距離演算は距離演算部にて行う。投光する光はパルス状であることが望ましい。
【０１０１】
なお、上記実施例６〜８の回路装置４５Ｆ〜４５Ｈにおいて、遅延素子列及びレジスタを増設して、第１〜第３の配線の少なくとも１つを遅延素子列に直結（スイッチを介さずに接続）しても良い。例えば遅延素子列及びレジスタを１つずつ増設する場合には、第１〜第３の配線の１つを一方の遅延素子列に直結し、残る２つを他方の遅延素子列にスイッチ３により選択的に接続させるようにしても良い。また、例えば遅延素子列及びレジスタを２つずつ増設する場合には、第１〜第３の配線をそれぞれ３つの遅延素子列に直結しても良い。
【０１０２】
また、上記実施例１〜８の回路装置４５Ａ〜４５Ｈでは、例えば物体が検出されないときには時間測定部での測定は行われない。この際、物体が検出されたときに備えて配線遅延時間のみを測定し、その測定結果を記憶媒体（メモリやハードディスク）に保存しても良い。この際、測定を定期的に（比較的短いスパンで）行い、測定結果を随時更新することが好ましい。この場合、物体が検出され該物体までの距離を測定する際に、配線遅延時間を測定する必要がなく、記憶媒体に保存された配線遅延時間の最新の測定結果を測定開始信号の生成タイミングと測定対象信号の入力タイミングの時間差の補正に用いることができる。
【０１０３】
以下に、実施例８の距離測定装置１５０を用いる距離測定方法について、図１６を参照して説明する。図１６のフローチャートは、測定制御部４６と時間計測系４５（回路装置４５Ｈ）により実行される処理アルゴリズムに基づいている。
【０１０４】
最初のステップＳ１では、測定開始信号をトリガとしてＬＤを点灯させる。
【０１０５】
次のステップＳ２では、受光信号が検出されたか否かを判断する。具体的には、検出系４０の二値化回路４０ｄから検出信号である二値化信号が測定対象信号として出力されたか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ３に移行し、否定されると受光信号の検出待ちとなる。
【０１０６】
ステップＳ３では、測定開始信号の生成タイミングと測定対象信号の入力タイミングの時間差Δｔを測定する。
【０１０７】
次のステップＳ４では、配線遅延時間ｔｄを算出する。
【０１０８】
次のステップＳ５では、補正後の時間差Δｔ´としてΔｔ−ｔｄを求める。
【０１０９】
次のステップＳ６では、Δｔ´に基づいて物体までの距離を算出する。
【０１１０】
以上説明した本実施形態の回路装置（実施例１〜８の回路装置４５Ａ〜４５Ｈ）は、信号源１に一端が接続された第１の配線と、信号源１に一端が接続され、信号源１からの信号に第１の配線よりも大きな時間遅延を与える第２の配線を少なくとも１つ含む配線部と、第１及び第２の配線の他端が接続され、信号源１からの信号が第１及び第２の配線をそれぞれ通過するのに要する第１及び第２の通過時間の差である通過時間差（配線遅延時間）を測定する測定回路と、を備えている。
【０１１１】
この場合、例えば通過時間差に基づいて信号源１内の配線（配線Ａ）や測定回路内の配線（配線Ｂ）や信号源１と測定回路を接続する配線（配線Ｃ）による信号の遅延時間を求めることができる。そして、基準となる信号（測定開始信号）が生成される第１のタイミングと、信号源１で第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングで生成が開始され配線Ａ、配線Ｂ、配線Ｃを通過した信号が測定回路に入力される第３のタイミングとの時間差が測定されたときに、該時間差を遅延時間を用いて補正することができる。すなわち、本来の測定対象時間である第１のタイミングと第２のタイミングの時間差を精度良く求めることができる。
【０１１２】
要するに、本実施形態の回路装置によれば、信号が配線を通過するのに要する時間に関する情報を得ることができる。
【０１１３】
従来の時間測定回路においては配線遅延時間を上乗せして測定しており、実際の測定対象時間との誤差がある。本実施形態では、上乗せされる量を測定すると共に、配線遅延時間の温度変化についても追従して測定することが可能になる。第２の配線の遅延経路については入力信号に対し遅延を与えるものであれば構成は任意であり、材質や長さを自在に設定し測定することが可能である。
【０１１４】
また、例えば第１及び第２の配線の材質を同じにして長さを異ならせることにより、「通過時間差」から、第１及び第２の配線の長さの差分の配線遅延時間を得ることができる。
【０１１５】
また、測定回路は、基準クロックを生成する基準クロック生成部と、第１の配線の他端及び第２の配線の他端の少なくとも一方と接続するための接続部を有し、入力信号に対して時間遅延を与える遅延素子が直列に複数連結された遅延素子列を少なくとも１つ含む遅延部と、遅延素子列に対応して設けられ、遅延素子に信号が入力されたときの入力信号レベルを、基準クロックに同期して読み出し保持するレジスタを少なくとも１つ含むレジスタ部と、を有することが好ましい。
【０１１６】
この場合、一般的な時間測定回路の構成を利用して「通過時間差」を測定する構成を構築することができる。
【０１１７】
そして、測定回路は、信号源から基準クロックと同期して出力された周期信号（複数のパルスが一定周期で連続するパルス信号）が第１の配線を通過し遅延素子列に入力されたときに入力信号レベルが低電位状態から高電位状態へ遷移する遅延素子を上流側から数えてｉ番目の遅延素子とし、周期信号が前記第２の配線を通過し前記遅延素子列に入力されたときに入力信号レベルが低電位状態から高電位状態へ遷移する遅延素子を上流側から数えてｊ番目の遅延素子としたとき、（ｊ＋１）番目〜ｉ番目の前記遅延素子の遅延時間から、通過時間差を算出する通過時間差算出部（配線遅延時間測定部）を更に含むことが好ましい。
【０１１８】
この場合、通過時間差を、遅延素子の遅延時間に相当する高い分解能で測定することが可能になる。
【０１１９】
また、遅延素子列に入力される周期信号の周期は、該周期信号が遅延素子列を通過するのに要する時間よりも短く、測定回路は、周期信号の１周期あたりの遅延素子の個数から、該遅延素子１個の遅延時間（遅延素子遅延時間）を算出する遅延素子遅延時間算出部（遅延時間算出部）を更に含むことが好ましい。
【０１２０】
遅延素子の遅延時間は温度変化によって変化することが知られているが、遅延素子遅延時間算出部により遅延素子の遅延時間をリアルタイムに把握することができる。測定回路において、遅延素子の遅延時間は、配線遅延時間の測定や、基本的な機能である時間差測定にも用いることができ、これらの測定に用いる演算式を補正することも可能になる。
【０１２１】
また、上記接続部は、第１及び第２の配線の他端の一方を遅延素子列に選択的に接続させるスイッチ装置を含むことが好ましい。
【０１２２】
この場合、回路規模を縮小できる。また、配線遅延時間や遅延素子遅延時間を同一の遅延素子列を用いて測定可能なため、遅延素子の固体差による遅延時間のばらつきの影響を低減することが可能になる。
【０１２３】
また、遅延部は、第１の配線の他端に接続された第１の遅延素子列と、第２の配線の他端に接続された第２の遅延素子列と、を含んでも良い。
【０１２４】
この場合、各配線に対応して遅延素子列があるので、スイッチ装置等を設けて切り替える必要がない。
【０１２５】
また、遅延素子列を通過するのに要する時間は、基準クロックの周期以上であることが好ましい。
【０１２６】
この場合、遅延素子列において、確実に測定対象の信号の立ち上がり(低電位状態から高電位状態への遷移)を検出することが可能になる。
【０１２７】
また、配線部は、長さが異なる複数の第２の配線を含み、回路装置は、複数の第２の配線の他端のいずれかを信号源１に選択的に接続させるスイッチ装置を更に備えることが好ましい。
【０１２８】
この場合、長さが異なる複数の第２の配線を信号がそれぞれ通過する時間（遅延時間）の差分をとることで、配線遅延時間を求めることが可能になる。
【０１２９】
そして、信号が複数の第２の配線それぞれを通過するのに要する時間を該第２の配線の長さで割った時間と、該信号が第１の配線を通過するのに要する時間の差分をとることにより得られた複数の差分の平均を配線遅延時間としても良い。この場合、配線遅延時間をより精度良く求めることが可能となる。
【０１３０】
また、回路装置は、材質が部分的又は全体的に異なる複数の第２の配線を含み、複数の第２の配線の他端のいずれかを信号源１に選択的に接続させるスイッチ装置を更に備えることが好ましい。
【０１３１】
この場合、信号源１等の回路に複数種類の材質の配線が用いられていても、それら複数種類の材質の第２の配線を用意することにより、回路内の配線遅延時間を精度良く求めることができる。
【０１３２】
また、ＴＯＦ法による距離測定を開始させるための測定開始信号が信号源２で生成され、ＴＯＦ法による検出信号を測定対象信号として生成する信号源３に一端が接続された第３の配線の他端が測定回路に接続され又は接続可能であり、本実施形態の回路装置は、測定回路に接続され、測定開始信号の生成タイミングと測定対象信号の入力タイミングの時間差Δｔを算出する時間測定部を更に備えている。
【０１３３】
配線遅延時間や遅延素子遅延時間を測定する測定回路を用いて、本来の測定対象である測定開始信号の生成タイミングと測定対象信号の生成タイミングの時間差を精度良く求めることができる。
【０１３４】
また、第１〜第３の配線の他端のいずれかを遅延部に選択的に接続させるスイッチ装置を更に備えることが好ましい。
【０１３５】
この場合、回路規模を縮小できる。また、配線遅延時間や遅延素子遅延時間や時間差Δｔを同一の遅延素子列を用いて測定可能なため、遅延素子の固体差による遅延時間のばらつきの影響を低減することが可能になる。
【０１３６】
また、時間測定部は、信号源３内の配線を信号が通過するのに要する時間ｔ１を通過時間差に基づいて算出し、時間ｔ１を用いて時間差Δｔを補正することが好ましい。
【０１３７】
この場合、測定開始信号の生成タイミングと測定対象信号の生成タイミングの時間差を精度良く求めることができる。
【０１３８】
また、時間測定部は、信号源３と測定回路を接続する第３の配線を信号が通過するのに要する時間ｔ２を通過時間差に基づいて算出し、時間ｔ２を用いて時間差Δを補正することが好ましい。
【０１３９】
この場合、測定開始信号の生成タイミングと測定対象信号の生成タイミングの時間差を精度良く求めることができる。
【０１４０】
また、本実施形態の回路装置は、時間測定部の出力に基づいて測定開始信号が生成されたタイミングで投光された光が照射される物体までの距離を算出する距離演算部を更に備えることが好ましい。
【０１４１】
この場合、物体までの距離を高精度に算出することができる。
【０１４２】
また、本実施形態の回路装置と、測定開始信号が生成されたタイミングで投光する投光系１０と、投光系１０から投光され物体で反射もしくは散乱された光を検出する、信号源３としての検出系４０と、を備える距離測定装置によれば、測距精度に優れた距離測定装置を実現できる。
【０１４３】
また、本実施形態の距離測定装置と、該距離測定装置が搭載される移動体と、を備える移動体装置によれば、移動体を物体に対して高精度に制御できる移動体装置を提供できる。
【０１４４】
また、本実施形態の距離測定方法は、距離測定を開始させるための測定開始信号を生成する工程と、測定開始信号が生成されたタイミングで投光し、物体で反射もしくは散乱された光を検出系で検出する工程と、測定開始信号が生成されたタイミングと検出系４０の検出信号が出力されたタイミングの時間差Δｔを測定する工程と、検出系４０の回路内の配線を検出信号の元となる信号が通過するのに要する時間ｔ１を算出する工程と、時間ｔ１を用いて時間差Δｔを補正する工程と、補正後の時間差に基づいて前記物体までの距離を算出する工程と、を含む。
【０１４５】
この場合、物体までの距離を高精度に算出することができる。
【０１４６】
また、時間ｔ１は、検出系４０に第３の配線を介して接続された測定回路の測定結果に基づいて算出され、第３の配線を検出信号が通過するのに要する時間ｔ２を測定回路の測定結果に基づいて算出する工程と、補正する工程では、時間ｔ２に更に基づいて時間差Δｔを補正する。
【０１４７】
この場合、物体までの距離をより高精度に算出することができる。
【０１４８】
図１７には、物体検出装置１００を備えるセンシング装置１０００が示されている。センシング装置１０００は、移動体に搭載され、物体検出装置１００に加えて、該物体検出装置１００に電気的に接続された監視制御装置３００を備えている。物体検出装置１００は、車両のバンパー付近やバックミラーの近傍に取り付けられる。監視制御装置３００は、物体検出装置１００での検出結果に基づいて、物体の形状や大きさの推定、物体の位置情報の算出、移動情報の算出、物体の種類の認識等の処理を行って、危険の有無を判断する。そして、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移動体の操舵制御部に出したり、制動をかけるための指令を移動体のＥＣＵに出す。なお、センシング装置１０００は、例えば車両のバッテリから電力の供給を受ける。
【０１４９】
なお、監視制御装置３００は、物体検出装置１００と一体的に設けられても良いし、物体検出装置１００とは別体に設けられても良い。また、監視制御装置３００は、ＥＣＵが行う制御の少なくとも一部を行っても良い。
【０１５０】
また、投光系１０は、光源からの光を偏向する偏向器（回転ミラー２６）を含むことが好ましい。
【０１５１】
また、光源は、ＬＤを含むため、安定した出力のパルス光を投光することができる。
【０１５２】
また、物体検出装置１００と、該物体検出装置１００の出力に基づいて、物体情報（物体の有無、物体の位置、物体の移動方向及び物体の移動速度の少なくとも１つ）を求める監視制御装置３００と、を備えるセンシング装置１０００によれば、物体情報を安定して取得することができる。
【０１５３】
また、センシング装置１０００は移動体に搭載され、監視制御装置３００は物体の位置情報及び移動情報の少なくとも一方に基づいて危険の有無を判断するため、例えば移動体の操縦制御系、速度制御系等に危険回避のための有効な情報を提供することができる。
【０１５４】
また、センシング装置１０００と、該センシング装置１０００が搭載される移動体と、を備える移動体装置は、衝突安全性に優れる。
【０１５５】
なお、上記実施形態の回路装置、距離測定装置、移動体装置の構成は、適宜変更可能である。
【０１５６】
例えば、遅延素子列とレジスタを含むアナログ回路に代えて、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のディジタルＩＣによって本発明の回路装置の測定回路を構成しても良い。
【０１５７】
例えばＰＤ出力検出部４４は、信号増幅器を有していなくても良い。
【０１５８】
また、投光系１０は、偏向器を用いる走査型であるが、偏向器を用いない非走査型であっても良い。すなわち、投光系は、少なくとも光源を有していれば良く、投光範囲の調整のためのレンズを光源の後段に有していても良い。
【０１５９】
また、上記実施形態では、光源として、単一のＬＤ（端面発光レーザ）を用いているが、これに限られない。例えば、複数のＬＤが１次元又は２次元に配列されたＬＤアレイ、ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）、ＶＣＳＥＬが１次元又は２次元に配列されたＶＣＳＥＬアレイ、半導体レーザ以外のレーザ、レーザ以外の光源などを用いても良い。複数のＬＤが１次元配列されたＬＤアレイとしては、複数のＬＤが積層されたスタック型のＬＤアレイや複数のＬＤが横に並べられたＬＤアレイが挙げられる。例えば、半導体レーザとして、ＬＤをＶＣＳＥＬに代えれば、アレイ内の発光点の数をより多く設定することができる。
【０１６０】
また、投光光学系は、カップリングレンズを有していなくても良いし、他のレンズを有していても良い。
【０１６１】
また、投光光学系、受光光学系は、反射ミラーを有していなくても良い。すなわち、ＬＤからの光を、光路を折り返さずに回転ミラーに入射させても良い。
【０１６２】
また、受光光学系は、受光レンズを有していなくも良いし、他の光学素子（例えば集光ミラー）を有していても良い。
【０１６３】
また、偏向器として、回転ミラーに代えて、例えば、ポリゴンミラー（回転多面鏡）、ガルバノミラー、ＭＥＭＳミラー等の他のミラーを用いても良い。
【０１６４】
また、同期系は、同期レンズを有していなくも良いし、他の光学素子（例えば集光ミラー）を有していても良い。
【０１６５】
また、上記実施形態では、物体検出装置が搭載される移動体として車両を例にとって説明したが、該移動体は、例えば航空機、無人航空機、船舶、ロボット等であっても良い。
【０１６６】
また、以上の説明で用いた具体的な数値、形状などは、一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なことは言うまでもない。
【０１６７】
以上の説明から明らかなように、上記実施形態の回路装置４５Ａ〜４５Ｈ、距離測定装置１５０、物体検出装置１００、センシング装置１０００、移動体装置、距離測定方法は、物体までの距離を測定する所謂Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ（ＴＯＦ）法を用いた技術であり、移動体におけるセンシングの他、モーションキャプチャ技術、測距計、３次元形状計測技術などの産業分野などで幅広く用いることができる。すなわち、本発明の距離測定装置、必ずしも移動体に搭載されなくても良い。
【０１６８】
以下に、発明者が上記実施形態を発案するに至った思考プロセスを説明する。
【０１６９】
一般に距離測定には、投光した時刻と、物体で反射もしくは散乱した光を検出系で検出した時刻との時間差から距離を算出する飛行時間測定法を用いている。時間差を正確に測定するために、検出信号を入力する遅延素子列と、それらの入力信号レベルを高速で読み出すレジスタと基準クロック発振部を持つような構成をとることが一般的である。
【０１７０】
このとき、空間を光が飛行する時間に加え、検出系の回路内等で信号の電気的な遅延が生じ、この遅延時間が温度によって変化することから、上記時間差を補正する技術が必要になる。
【０１７１】
特許文献１においては、光源に隣接して光検出器を設置し、該光検出器から出力される信号を測定開始信号としている。これにより、投光に用いる光源の固体差や発光駆動回路における遅延時間の温度変化による変化の影響を受けない測定が可能になっている。
【０１７２】
特許文献２においては、光源から出射された光を一部分岐し、系内遅延時間測定に用いており、光軸の調整が簡便になる構成となっている。
【０１７３】
ところで、配線内において、信号の伝播速度vは光速度c、配線の実効比誘電率εを用いて、v=c/√εと表されることが知られている。これは配線1mm当たり数ps程度の遅延であり非常に微小である。
【０１７４】
しかしながら、配線長が長くなるほど遅延時間は積算され距離測定結果に対し問題になるほど上乗せされることがある。
【０１７５】
加えて温度が著しく変化した場合、温度変化による配線長や配線材料の誘電率の変化により配線の遅延時間が変動し、距離測定結果にばらつきを生じることになる。
【０１７６】
これらの課題に対して、特許文献１では、投光側の遅延に関しては測定することが可能になっているが、検出側の遅延測定には対応できない。また、特許文献２においては、光源からの光を一部分岐して用いているため、投光量としては低下する。これによる検出のS/N低下などにより距離測定精度の低下が懸念される。
【０１７７】
そこで、これらの課題を解決すべく、発明者は、上記実施形態を発案するに至った。
【符号の説明】
【０１７８】
１０…投光系、４０…検出系、４５Ａ〜４５Ｈ…回路装置、４２…時間計測用ＰＤ（検出系の一部）、４４…ＰＤ出力検出部（検出系の一部）、１００…物体検出装置、１５０…距離測定装置。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１７９】
【特許文献１】特開平０９−３１８７３５号公報
【特許文献２】特開２００１−１２４８５４号公報
【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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【図１６】
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【図１７】
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