(57)【要約】  本発明は、照明用の照射光量を高めつつ、物体までの距離を円滑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。  本発明の距離測定装置（１００）は、可視光を含む照明光（Ｌ１）を出射する光源（１１０）と、照明光（Ｌ１）の物体からの反射光（Ｒ１）を受光する撮像素子（１２１）と、所定の期間において照明光（Ｌ１）の出射を減少させ、照明光（Ｌ１）の減少により撮像素子（１２１）において反射光（Ｒ１）の受光が低下したタイミングを検出し、検出したタイミングに基づいて物体までの距離を測定する信号処理回路（１３３）と、を備えている。  本発明は、例えば、車両のヘッドライトに好適である。
2020049906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光を含む照明光を出射する光源と、  前記照明光の物体からの反射光を受光する光検出器と、  所定の期間において前記照明光の出射を低減させ、前記照明光の低減により前記光検出器において前記反射光の受光が低下したタイミングに基づいて前記物体までの距離を測定する信号処理回路と、を備える、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、  前記光検出器は、互いに区分された複数の検出領域を備え、  前記信号処理回路は、前記検出領域ごとに、前記反射光の受光の低下に基づく距離の測定を行う、ことを特徴とする距離測定装置。 
【請求項３】
請求項１または２に記載の距離測定装置において、  前記光検出器は、撮像素子であり、  前記信号処理回路は、前記撮像素子の画素ごとに、前記距離の測定を行う、ことを特徴とする距離測定装置。 
【請求項４】
請求項３に記載の距離測定装置において、  前記信号処理回路は、所定周期の区間ごとに前記照射光の出射を一定タイミングで低減させ、前記各画素に対する露光のタイミングを前記区間ごとに変化させ、前記露光により前記区間ごとに前記撮像素子の前記各画素から出力される信号の値に基づいて、前記画素ごとに、前記物体までの距離を測定する、ことを特徴とする距離測定装置。 
【請求項５】
請求項４に記載の距離測定装置において、  前記信号処理回路は、最小、且つ、その他の前記信号の値から乖離する一の前記信号の値が取得された前記区間を、前記反射光の受光が低下した区間と判定して、前記物体までの距離を測定する、ことを特徴とする距離測定装置。 
【請求項６】
請求項５に記載の距離測定装置において、  前記信号処理回路は、最小、且つ、その他の前記信号の値の平均値との差分が所定の閾値を超える一の前記信号の値が取得された前記区間を、前記反射光の受光が低下した前記区間と判定して、前記物体までの距離を測定する、ことを特徴とする距離測定装置。 
【請求項７】
請求項３に記載の距離測定装置において、  前記信号処理回路は、所定周期の区間ごとに前記照射光の出射を一定タイミングで低減させ、前記各画素に対する露光のタイミングを複数の前記区間からなる処理区間において固定するとともに前記処理区間の間において変化させ、前記露光により前記処理区間ごとに前記撮像素子の前記各画素から出力される信号の値に基づいて、前記画素ごとに、前記物体までの距離を測定する、ことを特徴とする距離測定装置。 
【請求項８】
請求項７に記載の距離測定装置において、  前記信号処理回路は、前記処理区間ごとに前記各画素の信号の値を積算して積算値を求め、前記各処理区間の前記積算値に基づいて、前記物体までの距離を測定する、ことを特徴とする距離測定装置。 
【請求項９】
請求項８に記載の距離測定装置において、  前記信号処理回路は、最小、且つ、その他の前記積算値から乖離する一の前記積算値が取得された前記処理区間を、前記反射光の受光が低下した前記処理区間と判定して、前記物体までの距離を測定する、ことを特徴とする距離測定装置。 
【請求項１０】
請求項９に記載の距離測定装置において、  前記信号処理回路は、最小、且つ、その他の前記積算値の平均値との差分が所定の閾値を超える一の前記積算値が取得された前記処理区間を、前記反射光の受光が低下した前記処理区間と判定して、前記物体までの距離を測定する、ことを特徴とする距離測定装置。 
【請求項１１】
請求項１ないし９の何れか一項に記載の距離測定装置において、  前記照明光は、移動体の前方を照明するための光として用いられる、ことを特徴とする距離測定装置。 
【請求項１２】
請求項１１に記載の距離測定装置において、  前記信号処理回路は、    前記照明光を前記移動体の前方を照明するための光として用いながら、前記所定の期間において前記照明光の出射を低減させ、当該照明光の出射の低減により前記反射光の受光が低下したタイミングに基づいて、前記物体までの距離を測定する夜モードと、    前記照明光の照射を停止させた状態から所定期間において前記照明光を出射させ、当該照明光の出射により前記反射光の受光が生じたタイミングに基づいて、前記物体までの距離を測定する夜モードと、を備える、ことを特徴とする距離測定装置。 
【請求項１３】
請求項１２に記載の距離測定装置において、  前記信号処理回路は、前記移動体の周囲の明るさに基づいて、前記夜モードと前記昼モードとを切り替える、ことを特徴とする距離測定装置。 
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の距離測定装置において、  前記信号処理回路は、前記夜モードの実行中に、当該照明光の出射の低減により前記反射光の受光が低下したタイミングにおいて前記光検出器から出力される検出信号に基づいて、距離測定のモードを、前記夜モードから前記昼モードに切り替える、ことを特徴とする距離測定装置。 
【請求項１５】
請求項１２ないし１４の何れか一項に記載の距離測定装置において、  前記信号処理回路は、前記昼モードの実行中に、当該照明光の出射により前記反射光の受光が生じたタイミング以外のタイミングにおいて前記光検出器から出力される検出信号に基づいて、距離測定のモードを、前記昼モードから前記夜モードに切り替える、ことを特徴とする距離測定装置。 
【請求項１６】
請求項１２ないし１５の何れか一項に記載の距離測定装置において、  前記信号処理回路は、    距離測定のモードを前記夜モードから前記昼モードに切り替える場合、前記光源を点灯状態から消灯状態に切り替え、    距離測定のモードを前記昼モードから前記夜モードに切り替える場合、前記光源を消灯状態から点灯状態に切り替える、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、光を用いて物体までの距離を測定する距離測定装置に関し、たとえば、車両のヘッドライトに用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、ヘッドライト等から照射される光を距離測定用の光に兼用する検討がなされている。たとえば、以下の特許文献１には、照明光を投射して車両前方を照明するとともに、その反射光を撮像部で受光して、車両前方に存在する物体までの距離を測定する測距システムが記載されている。このシステムでは、前方を照明するための照明モードと、距離を測定するための測距モードとが時分割で繰り返し実行される。測距モードでは、短い時間幅でパルス発光が行われ、その反射光の受光タイミングに基づいて、ＴＯＦ（Time Of Flight）方式により、物体までの距離が測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０２５４９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上記構成によれば、測距モードにおいてパルス発光がなされた後、照明モードが開始されるまでの間、測距のために光の投射が停止される。このため、照明光が照射される期間のデューティが低下し、照明光の照射光量が不足することが起こり得る。【０００５】  かかる課題に鑑み、本発明は、照明用の照射光量を高めつつ、物体までの距離を円滑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】
【０００６】  本発明の主たる態様に係る距離測定装置は、可視光を含む照明光を出射する光源と、前記照明光の物体からの反射光を受光する光検出器と、所定の期間において前記照明光の出射を低減させ、前記照明光の低減により前記光検出器において前記反射光の受光が低下したタイミングに基づいて前記物体までの距離を測定する信号処理回路と、を備える。【０００７】  本態様に係る距離測定装置によれば、照明光の低減により反射光の受光が低下するタイミングを検出して物体までの距離が測定されるため、測距のために照明光を低減させる期間を僅かな期間に抑制できる。よって、十分な光量の照明光を照射しつつ、測距を円滑に行うことができる。
【発明の効果】
【０００８】  以上のとおり、本発明によれば、照明用の照射光量を高めつつ、物体までの距離を円滑に検出することが可能な距離測定装置を提供することができる。【０００９】  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】
【００１０】
【図１】図１（ａ）は、実施形態１に係る、車両に対する距離測定装置の光源およびカメラの設置状態を模式的に示す図である。図１（ｂ）は、実施形態１に係る、距離測定装置の構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、実施形態１に係る、撮像素子の受光面を模式的に示す図である。図２（ｂ）は、実施形態１に係る、撮像素子の受光面に投影された像を模式的に示す図である。
【図３】図３は、実施形態１に係る、光源の発光制御および撮像素子の露光制御を説明するタイミングチャートである。
【図４】図４（ａ）は、実施形態１に係る、距離測定の処理を示すフローチャートである。図４（ｂ）は、実施形態１に係る、距離測定において参照されるテーブルの構成を示す図である。
【図５】図５は、実施形態２に係る、光源の発光制御および撮像素子の露光制御を説明するタイミングチャートである。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態２に係る、光源の発光制御および撮像素子の露光制御をより詳細に示すタイミングチャートである。
【図７】図７（ａ）は、実施形態２に係る、距離測定の処理を示すフローチャートである。図７（ｂ）は、実施形態２に係る、距離測定において参照されるテーブルの構成を示す図である。
【図８】図８は、実施形態３に係る、光源の発光制御および撮像素子の露光制御を説明するタイミングチャートである。
【図９】図９は、実施形態３に係る、距離測定処理を示すフローチャートである。
【図１０】図１０（ａ）は、実施形態３に係る、夜モードが設定されている状況において周囲が明るくなった場合の検出信号の変化を模式的に示す図である。図１０（ｂ）は、実施形態３に係る、昼モードが設定されている状況において周囲が暗くなった場合の検出信号の変化を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、実施形態３に係る、昼モードと夜モードとを切り替える制御を示すフローチャートである。
【図１２】図１２（ａ）は、変更例に係る、光検出器の構成を模式的に示すである。図１２（ｂ）は、他の変更例に係る、測距処理を示すタイミングチャートである。
【００１１】  ただし、図面はもっぱら説明のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。
【発明を実施するための形態】
【００１２】  以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。本実施形態では、距離測定装置が車両に搭載される場合の構成例が示されている。
【００１３】  ＜実施形態１＞  図１（ａ）は、実施形態１に係る、車両１０に対する距離測定装置１００の光源１１０およびカメラ１２０の設置状態を模式的に示す図である。
【００１４】  図１（ａ）に示すように、本実施形態では、車両１０のヘッドライト１１の光源として、光源１１０が設置される。光源１１０は、白色光等の可視光を、照明光Ｌ１として車両１０の前方に出射する。これにより、車両１０の前方が照明される。カメラ１２０は、車両１０の前方に存在する物体によって反射された照明光Ｌ１の反射光Ｒ１を受光して、車両前方を撮像する。カメラ１２０が、たとえば、車内のバックミラー付近に設置される。カメラ１２０の設置位置は、これに限られるものではなく、反射光Ｒ１を受光して車両前方を撮像可能であれば、他の位置であってもよい。
【００１５】  図１（ｂ）は、距離測定装置１００の構成を示す図である。図１（ｂ）では、便宜上、２つの光源１１０のうち一方のみが図示され、他方は図示省略されている。他方の光源１１０も、図１（ｂ）に図示された光源１１０と同様の構成を備える。
【００１６】  距離測定装置１００は、上記光源１１０およびカメラ１２０の他、回路部の構成として、発光制御回路１３１と、撮像制御回路１３２と、信号処理回路１３３と、通信インタフェース１３４とを備えている。
【００１７】  光源１１０は、複数のＬＥＤ（lightemitting diode）１１１を備えている。ＬＥＤ１１１は、それぞれ、白色光を出射する。ＬＥＤ１１１は、同じ色の光を出射せずともよく、互いに異なる色の光を出射してもよい。この場合、各色の光が混ざることにより、所定の色の可視光が生成される。図１（ｂ）には、３つのＬＥＤ１１１が図示されているが、１つの光源１１０に配置されるＬＥＤ１１１の数は、これに限られるものではない。
【００１８】  また、ＬＥＤ１１１に代えて、ハロゲンランプや半導体レーザ等の他の発光素子が用いられてもよい。また、所定波長の光から白色光等の可視光を生成する波長変換素子が用いられてもよい。さらに、ＬＥＤ１１１から出射された光を照明光Ｌ１として車両１０の前方に導くための光学系が、光源１１０に設けられてもよい。この光学系が、照明光Ｌ１を平行光または平行光からやや広がった光に収束させるレンズ等を含んでいてもよい。
【００１９】  カメラ１２０は、撮像素子１２１と、撮像レンズ１２２とを備えている。撮像素子１２１は、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）イメージセンサや、ＣＣＤ（Charge CoupledDevice）イメージセンサ等である。撮像レンズ１２２は、反射光Ｒ１を撮像素子１２１の受光面に集光させる。
【００２０】  なお、光源１１０から出射される照明光Ｌ１の波長帯域を透過させその他の波長帯域は遮断するフィルタが、撮像素子１２１の前側（たとえば、撮像レンズ１２２と撮像素子１２１との間）に配置されてもよい。たとえば、複数のＬＥＤ１１１が互いに異なる波長の光を出射する場合、このうち何れかの波長の光のみを透過させるフィルタが、撮像素子１２１の前側に配置されてもよい。これにより、反射光Ｒ１以外の不要光が撮像素子１２１に入射することを抑制できる。
【００２１】  発光制御回路１３１は、信号処理回路１３３からの指示に基づき、光源１１０のＬＥＤ１１１を制御する。発光制御回路１３１は、２つの光源１１０に対して同様の制御を行う。撮像制御回路１３２は、信号処理回路１３３からの指示に基づき、カメラ１２０の撮像素子１２１を制御する。
【００２２】  信号処理回路１３３は、照明光Ｌ１を照射しながら測距を行うために、発光制御回路１３１および撮像制御回路１３２を介して、ＬＥＤ１１１および撮像素子１２１を制御する。信号処理回路１３３は、測距においてワーク領域として用いる内部メモリを備えている。信号処理回路１３３は、測距により取得した距離データを、通信インタフェース１３４を介して、車両１０側の回路部に送信する。
【００２３】  ここで、信号処理回路１３３は、撮像素子１２１の各画素における反射光の受光状態に基づいて、画素ごとに距離を測定し、各画素の測定結果（距離データ）を、車両１０側の回路部に送信する。
【００２４】  図２（ａ）は、撮像素子１２１の受光面１２１ａを模式的に示す図である。図２（ｂ）は、撮像素子１２１の受光面１２１ａに投影された像を模式的に示す図である。
【００２５】  図２（ａ）に示すように、撮像素子１２１の受光面１２１ａには、マトリクス状に画素１２１ｂが並んでいる。各画素１２１ｂは、それぞれ、反射光Ｒ１を検出するための検出領域を構成する。受光面１２１ａには、たとえば、図２（ｂ）に示すような像が、撮像レンズ１２２により投影される。ここでは、対向車の像Ｃ１と、歩行者の像Ｍ１が受光面１２１ａに投影されている。この場合、像Ｃ１、Ｍ１の領域に重なる画素１２１ｂに、反射光Ｒ１が入射する。
【００２６】  図１（ｂ）に示した信号処理回路１３３は、各画素１２１ｂに対する反射光Ｒ１の入射状態に基づいて、画素１２１ｂごとに、物体までの距離を測定する。図２（ｂ）の例では、信号処理回路１３３は、歩行者の像Ｍ１が重なる画素１２１ｂについて歩行者までの距離を取得し、対向車の像Ｍ１が重なる画素１２１ｂについて対向車までの距離を取得する。像Ｍ１、Ｃ１が重ならない画素１２１ｂについては、距離は取得されない。これらの画素１２１ｂには、距離データとして、無限遠を示すＮＵＬＬが割り当てられる。信号処理回路１３３は、各画素１２１ｂについて取得した１フレーム分の距離データを、通信インタフェース１３４を介して、車両１０側の回路部に送信する。
【００２７】  次に、信号処理回路１３３により行われる距離データの取得処理について説明する。
【００２８】  図３は、光源１１０（ＬＥＤ１１１）の発光制御および撮像素子１２１の露光制御を説明するタイミングチャートである。
【００２９】  各画素１２１ｂの距離データを取得するために、連続するｎ個の区間が時間軸上に設定される。各区間の時間幅は同一である。各区間の時間幅は、たとえば、１０μｓｅｃ程度である。
【００３０】  図３の最上段は、光源１１０（ＬＥＤ１１１）の駆動信号を示している。駆動信号がハイレベルのときに、光源１１０が駆動され、光源１１０から照明光Ｌ１が出射される。駆動信号がローレベルにあるとき、照明光Ｌ１の出射が低減される。本実施形態では、駆動信号がローレベルにあるとき、照明光Ｌ１の出射が生じないように、照明光Ｌ１の出射が低減される。すなわち、本実施形態では、駆動信号がローレベルにあるとき、光源１１０が停止され、光源１１０から照明光Ｌ１は出射されない。
【００３１】  信号処理回路１３３は、各区間の開始から一定時間が経過するタイミングで、駆動信号を停止期間ΔＴ１だけローレベルに立ち下げる。停止期間ΔＴ１は、たとえば、１０ｎｓｅｃ程度である。停止期間ΔＴ１は、上記のように各区間の開始から一定時間のタイミングで設定される。したがって、停止期間ΔＴ１の周期は、区間の周期と同一となる。
【００３２】  照明光Ｌ１の投射領域に物体が存在する場合、物体からの反射光Ｒ１が撮像素子１２１に集光される。ここで、物体の像が投影される画素１２１ｂには、物体までの距離に応じた遅延時間で、反射光Ｒ１が入射する。このとき、反射光Ｒ１は、停止期間ΔＴ１に対応する撮像素子１２１の受光タイミングにおいて欠落する。
【００３３】  図３の上から２段目は、物体の像が投影される画素１２１ｂにおける反射光Ｒ１の光量を示している。反射光Ｒ１の光量は、物体までの距離に応じた遅延時間Ｄｔだけ停止期間ΔＴ１から遅れたタイミングにおいて、欠落期間ΔＴ２の間、欠落する。欠落期間ΔＴ２の時間幅は、停止期間ΔＴ１に略一致する。欠落期間ΔＴ２のタイミングを検出することにより、停止期間ΔＴ１と欠落期間ΔＴ２との間の時間差、すなわち、物体までの距離に応じた遅延時間Ｄｔを取得できる。これにより、各画素１２１ｂの位置において、物体までの距離を検出できる。
【００３４】  信号処理回路１３３は、欠落期間ΔＴ２のタイミングを検出するために、各画素１２１ｂの露光を以下のように制御する。
【００３５】  図３の上から３段目は、撮像素子１２１の露光タイミングを示している。この波形がローレベルに立ち下がった期間（露光期間Ｅｔ）において、各画素１２１ｂに対する露光が行われる。露光期間Ｅｔは、たとえば、１０ｎｓｅｃ程度である。露光期間Ｅｔの開始タイミングは、区間ごとに相違している。すなわち、各区間の露光期間Ｅｔは、その区間に対して１つ前の区間の露光期間Ｅｔから、時間幅Ｔだけ遅れている。たとえば、区間２の露光期間Ｅｔの開始タイミングは、区間１の露光期間Ｅｔに対して、時間幅Ｔだけ遅れており、区間３の露光期間Ｅｔの開始タイミングは、区間１の露光期間Ｅｔに対して、時間幅２Ｔだけ遅れている。
【００３６】  ここで、時間幅Ｔは、たとえば、露光期間Ｅｔと同一に設定される。これにより、停止期間ΔＴ１に対する露光期間Ｅｔの時間位置が、区間間において互いに重複することが起こらない。なお、時間幅Ｔは、必ずしも、露光期間Ｅｔと同一に設定されなくてもよく、たとえば、時間幅Ｔが、露光期間Ｅｔよりも短く設定されてもよい。
【００３７】  区間１の露光期間Ｅｔは、測距を行おうとする距離範囲（測距範囲）の最小距離に物体がある場合に、欠落期間ΔＴ２が生じる時間軸上の位置に設定される。たとえば、区間１の露光期間Ｅｔは、区間１の停止期間ΔＴ１に対して、測距範囲の最小距離に対応する時間だけ遅延した時間位置に設定される。区間ｎの露光期間Ｅｔは、区間ｎの停止期間ΔＴ１に対して、測距範囲の最大距離に対応する時間だけ遅延した時間位置に設定される。
【００３８】  こうして、各区間の露光期間Ｅｔが設定されると、何れかの区間の露光期間Ｅｔと、反射光Ｒ１の欠落期間ΔＴ２とが整合する。すなわち、各画素１２１ｂに対応する位置に物体が存在する場合、物体までの距離に対応する時間軸上の位置に露光期間Ｅｔが設定されている区間において、露光期間Ｅｔと反射光Ｒ１の欠落期間ΔＴ２とが整合し、その他の区間においては、露光期間Ｅｔと反射光Ｒ１の欠落期間ΔＴ２とが整合しない。
【００３９】  ここで、露光期間Ｅｔが欠落期間ΔＴ２に整合する区間においては、反射光Ｒ１が画素１２１ｂに入射しないため、反射光Ｒ１に基づく画素１２１ｂの検出信号は生じない。これに対し、露光期間Ｅｔが欠落期間ΔＴ２に整合しない区間においては、反射光Ｒ１が画素１２１ｂに入射するため、反射光Ｒ１に基づく画素１２１ｂの検出信号が生じる。
【００４０】  たとえば、図３の例では、区間３の露光期間Ｅｔが反射光Ｒ１の欠落期間ΔＴ２と整合し、その他の区間の露光期間Ｅｔは、反射光Ｒ１の欠落期間ΔＴ２とが整合しない。この場合、図３の最下段に示すように、露光期間Ｅｔが欠落期間ΔＴ２に整合する区間３においては、画素１２１ｂの検出信号が生じず、その他の区間において、画素１２１ｂの検出信号が生じる。
【００４１】  ここで、区間３の露光期間Ｅｔは、区間３の停止期間ΔＴ１に対して時間幅２Ｔだけ遅延している。この時間幅２Ｔは、反射光Ｒ１の遅延時間Ｄｔに整合する。すなわち、時間幅２Ｔは、物体までの距離に対応する。したがって、検出信号が得られなかった区間３を特定することにより、時間幅２Ｔを把握でき、これにより、物体までの距離を取得することができる。
【００４２】  本実施形態では、区間と距離とを対応付けたテーブルが、予め、信号処理回路１３３に保持されている。これにより、各区間の時間幅Ｔ、２Ｔ、…、（ｎ−１）Ｔに基づいて、物体までの距離を算出せずともよく、処理の簡素化を図ることができる。信号処理回路１３３は、区間１〜ｎのうち、検出信号が得られなかった区間を特定し、特定した区間に対応付けられている距離をテーブルから取得する。こうして取得された距離が、処理対象の画素１２１ｂの距離データに設定される。
【００４３】  なお、区間１〜ｎの処理は、測距動作が継続する間、繰り返し実行される。次の区間１〜ｎの処理へと移行する際に、所定時間長の休止期間が設定されてもよい。この場合、休止期間においては、照明光Ｌ１が連続発光されてもよい。また、休止期間において、直前の区間１〜ｎにおいて取得された各画素１２１ｂの検出信号に基づく距離測定の処理が行われてもよい。区間１〜ｎの総数は、測距範囲の最大距離と距離値の分解能に基づいて設定される。
【００４４】  図４（ａ）は、距離測定の処理を示すフローチャートである。図４（ｂ）は、距離測定において参照されるテーブルの構成を示す図である。なお、図４（ａ）のフローチャートは、画素１２１ｂごとに実行される。
【００４５】  信号処理回路１３３は、区間１〜区間ｎにおける制御において、区間ごとに、各画素１２１ｂの検出信号値を取得し、取得した検出信号値を内部メモリに保持する。その後、信号処理回路１３３は、画素１２１ｂごとに、各区間の検出信号値をメモリから取得し（Ｓ１１）、取得した検出信号値の最小値Ｓｍを取得する（Ｓ１２）。さらに、信号処理回路１３３は、最小値Ｓｍ以外の検出信号値から平均値Ｓａを取得し（Ｓ１３）、平均値Ｓａと最小値Ｓｍの差分が閾値Ｓｔｈよりも大きいかを判定する（Ｓ１４）。
【００４６】  平均値Ｓａと最小値Ｓｍの差分が閾値Ｓｔｈよりも大きい場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、信号処理回路１３３は、最小値Ｓｍを取得した区間の露光のタイミングを、反射光Ｒ１の受光が欠落したタイミングと判定して、物体までの距離値を取得する（Ｓ１５）。ここでは、図４（ｂ）に示す、区間１〜ｎと距離値Ｄ１〜Ｄｎとを対応付けたテーブルが、予め、信号処理回路１３３に保持されている。信号処理回路１３３は、ステップＳ１５の処理において、最小値Ｓｍを取得した区間に対応する距離値をテーブルから読み出して、処理対象の画素１２１ｂの距離値に設定する。
【００４７】  他方、平均値Ｓａと最小値Ｓｍの差分が閾値Ｓｔｈ以下である場合（Ｓ１４：ＮＯ）、信号処理回路１３３は、処理対象の画素１２１ｂに、無限遠を示すＮＵＬＬを設定する（Ｓ１６）。こうして、１サイクルの測距処理が終了する。次の区間１〜区間ｎについて検出信号値が取得されると、信号処理回路１３３は、処理をステップＳ１１に戻して、同様の処理を実行する。
【００４８】  なお、図４（ａ）の処理により各画素１２１ｂについて取得された１フレーム分の距離値は、１サイクルごとに、通信インタフェース１３４を介して、車両１０側の制御部に送信される。車両１０側の制御部は、受信した距離値に基づいて、車両１０に対する所定の制御を行う。
【００４９】  ＜実施形態１の効果＞  実施形態１によれば、以下の効果が奏され得る。
【００５０】  図３を参照して説明したように、照明光Ｌ１の停止により反射光Ｒ１が欠落するタイミングに基づいて物体までの距離が測定されるため、測距のために照明光Ｌ１を停止させる期間（停止期間ΔＴ１）を僅かな期間に抑制でき、照明光Ｌ１の発光期間のデューティを高めることができる。よって、十分な光量の照明光Ｌ１を照射しつつ、測距を円滑に行うことができる。なお、デューティを発光密度と読み替えてもよい。
【００５１】  また、反射光Ｒ１を受光するための光検出器として、撮像素子１２１が用いられ、信号処理回路１３３は、撮像素子１２１の画素１２１ｂごとに、反射光Ｒ１の受光の欠落に基づく距離の測定を行う。これにより、照明光Ｌ１の照射領域に存在する物体までの距離を高い空間分解能で取得することができる。
【００５２】  また、図３を参照して説明したように、信号処理回路１３３は、所定周期の区間１〜ｎごとに照明光Ｌ１の出射を一定タイミングで停止させ、各画素１２１ｂに対する露光のタイミングを区間１〜ｎごとに変化させ、露光により区間１〜ｎごとに撮像素子１２１の各画素１２１ｂから出力される検出信号の値に基づいて、画素１２１ｂごとに、物体までの距離を測定する。
【００５３】  このように、測距に各画素１２１ｂに対する露光制御を用いることにより、簡易な処理により円滑に、各画素の距離値を取得することができる。
【００５４】  また、図４（ａ）に示したように、信号処理回路１３３は、最小、且つ、その他の信号値から乖離する一の信号値が取得された区間を、反射光Ｒ１の受光が欠落した区間と判定して、物体までの距離を測定する。具体的には、信号処理回路１３３は、最小、且つ、その他の信号値の平均値との差分が所定の閾値を超える一の信号値が取得された区間を、反射光Ｒ１の受光が欠落した区間と判定して、物体までの距離を測定する。これにより、ノイズ等の影響により信号値が偶発的に最小値となった区間を、反射光Ｒ１の欠落タイミングに対応する区間として誤検出することを抑制できる。よって、より精度良く、物体までの距離を測定することができる。
【００５５】  なお、図４（ａ）の処理では、検出信号値の最小値Ｓｍがその他の検出信号値から乖離するかの判定が、その他の検出信号値の平均値Ｓａが用いて行われたが、乖離の判定が他の値を用いて行われてもよい。たとえば、その他の検出信号値のうちの一部の検出信号値の平均値と最小値Ｓｍとを比較して、その他の検出信号値から最小値Ｓｍが乖離することが判定されてもよい。また、閾値Ｓｔｈは、最小値Ｓｍが反射光の欠落により生じたことを適切に判定できる値に設定されればよい。
【００５６】  ＜実施形態２＞  上記実施形態１では、停止期間ΔＴ１と、停止期間ΔＴ１に対して距離値に応じた時間だけ遅延した露光期間Ｅｔとの組み合わせが、１サイクルに１回ずつ設定された。これに対し、実施形態２では、この組み合わせが、１サイクルに複数回ずつ設定される。そして、これら複数回の露光期間Ｅｔによりそれぞれ取得された検出信号値が積算され、積算値を比較して、距離値が取得される。
【００５７】  すなわち、実施形態２では、同一露光タイミングで複数回、画素１２１ｂに対する露光が行われ、これら複数回の露光でそれぞれ取得された信号値の積算値が、同一露光タイミングにおける信号の大きさを示す値として用いられる。そして、積算値が最小値で且つその他の積算値から乖離する場合に、その積算値が取得された露光タイミングが、反射光Ｒ１が欠落したタイミングであるとして、距離の測定が行われる。
【００５８】  図５は、実施形態２に係る、光源１１０の発光制御および撮像素子１２１の露光制御を説明するタイミングチャートである。
【００５９】  図５に示すように、実施形態２では、処理区間１〜ｋを含むサイクルが繰り返し実行される。各処理区間において、光源１１０に対する発光制御と撮像素子１２１の各画素１２１ｂに対する露光制御が行われる。各処理区間では、発光と露光の組み合わせが複数回行われる。発光に対する露光の遅延時間は、同一処理区間においては同一で、処理区間の間では相違している。
【００６０】  処理区間１〜ｋにおいて取得された各画素１２１ｂの検出信号値に基づいて、各画素１２１ｂに対する距離値が取得される。最終の処理区間ｋに続いて、照明用発光が行われる。照明用発光では、光源１１０から照明光Ｌ１が連続的に発光される。照明用発光の期間において、１サイクル前に各画素１２１ｂについて取得された検出信号値に基づく距離値の算出処理が行われる。１サイクル前に取得された処理区間１〜ｋの信号値は、信号処理回路１３３の内部メモリに保持されている。
【００６１】  図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、処理区間１および処理区間ｋにおける光源１１０の発光制御および撮像素子１２１の露光制御を示すタイミングチャートである。
【００６２】  図６（ａ）に示すように、処理区間１は、区間１〜ｍに区分されている。区間１〜ｍは、同一時間幅である。処理区間１の発光制御では、区間１〜ｍの開始タイミングから固定の時間位置に停止期間ΔＴ１が設定されている。上記実施形態１と同様、停止期間ΔＴ１以外の期間において照明光Ｌ１が出射され、停止期間ΔＴ１において照明光Ｌ１の出射が停止される。停止期間ΔＴ１は、たとえば、１０ｎｓｅｃ程度であり、各区間の時間幅は、たとえば、１０μｓｅｃ程度である。
【００６３】  処理区間１の露光制御では、区間１〜ｍの開始タイミングから固定の時間位置に露光期間Ｅｔが設定されている。上記実施形態１と同様、露光期間Ｅｔにおいて、画素１２１ｂが反射光Ｒ１の入射を受け入れる。露光期間Ｅｔは、たとえば、１０ｎｓｅｃ程度である。処理区間１の露光期間Ｅｔは、処理区間１の停止期間ΔＴ１に対して、測距範囲の最小距離に対応する時間だけ遅延した時間位置に設定される。
【００６４】  図６（ｂ）に示すように、処理区間ｋの発光制御は、処理区間１と同様である。すなわち、処理区間ｋの停止期間ΔＴ１は、処理区間１と同一タイミングに設定される。これに対し、処理区間ｋの露光期間Ｅｔは、処理区間１の露光期間Ｅｔに対して、（ｍ−１）Ｔだけ遅れている。ここで、Ｔは、上記実施形態１と同様、停止期間ΔＴ１に対して露光期間Ｅｔをずらすための時間幅である。上記実施形態１と同様、時間幅Ｔは、たとえば、露光期間Ｅｔと同一に設定される。区間ｍの露光期間Ｅｔは、区間ｍの停止期間ΔＴ１に対して、測距範囲の最大距離に対応する時間だけ遅延した時間位置に設定される。
【００６５】  このように、各処理区間の露光期間Ｅｔは、同一区間内では停止期間ΔＴ１に対して同じ時間位置に設定され、異なる処理区間の間では、互いに相違する時間位置に設定される。処理区間２では、処理区間１の露光期間Ｅｔに対して、時間幅Ｔだけ遅れた時間位置に露光期間Ｅｔが設定され、処理区間３では、処理区間２の露光期間Ｅｔに対して、さらに時間幅Ｔだけ遅れた時間位置に露光期間Ｅｔが設定される。このように、処理区間が変化するごとに、時間幅Ｔずつ、露光期間Ｅｔが遅延方向にシフトする。停止期間ΔＴ１は、全ての処理区間の区間１〜ｍにおいて、一律、同一の時間位置に設定される。
【００６６】  この場合、照明光Ｌ１の照射領域に物体が存在すると、発光から物体までの距離に応じた遅延時間が経過したタイミングで、反射光Ｒ１が撮像素子１２１の画素１２１ｂに入射する。換言すると、停止期間ΔＴ１による反射光Ｒ１の欠落期間は、各区間において、物体までの距離に応じた遅延タイミングで生じる。
【００６７】  したがって、露光期間Ｅｔの時間位置が停止期間ΔＴ１に対して物体までの距離に応じた遅延時間だけ遅れた位置にある処理区間では、区間１〜ｍの何れにおいても、露光期間Ｅｔが、停止期間ΔＴ１により反射光Ｒ１が欠落する期間に一致し、画素１２１ｂによって反射光Ｒ１が受光されない。このため、この処理区間では、画素１２１ｂから検出信号が出力されない。これに対し、露光期間Ｅｔの時間位置が反射光Ｒ１の遅延時間に対応する時間位置に一致しないその他の処理区間では、区間１〜ｍの何れにおいても、画素１２１ｂによって反射光Ｒ１が受光され、画素１２１ｂから反射光Ｒ１に基づく検出信号が出力される。
【００６８】  実施形態２では、停止期間ΔＴ１により反射光Ｒ１が欠落する期間に露光期間Ｅｔが一致する処理区間が検出され、その処理区間における露光期間Ｅｔの時間位置に基づいて、物体までの距離が測定される。具体的には、区間１〜ｍにおいて画素１２１ｂから出力される検出信号の値が、処理区間ごとに積算され、最小かつ他の積算値から乖離した積算値が取得された処理区間が、停止期間ΔＴ１により反射光Ｒ１が欠落する期間に露光期間Ｅｔが一致する処理区間として検出される。そして、検出された処理区間における露光期間Ｅｔの時間位置、すなわち、停止期間ΔＴ１と露光期間Ｅｔとの間の時間差に基づいて、各画素１２１ｂにおける物体までの距離値が取得される。
【００６９】  なお、実施形態２においても、実施形態１と同様、処理区間と距離とを対応付けたテーブルが、予め、信号処理回路１３３に保持されている。これにより、各処理区間における停止期間ΔＴ１と露光期間Ｅｔとの間の時間差に基づいて、物体までの距離を算出せずともよく、処理の簡素化を図ることができる。
【００７０】  図７（ａ）は、実施形態２に係る、距離測定の処理を示すフローチャートである。図７（ｂ）は、実施形態２に係る、距離測定において参照されるテーブルの構成を示す図である。図４（ａ）と同様、図７（ａ）のフローチャートは、画素１２１ｂごとに実行される。
【００７１】  信号処理回路１３３は、内部メモリに保持した１サイクル前の各処理区間の検出信号値を、画素１２１ｂごとに、メモリから取得し（Ｓ２１）、取得した検出信号値を処理区間ごとに積算する（Ｓ２２）。次に、信号処理回路１３３は、処理区間ごとに取得した積算値の最小値ＴＳｍを求め（Ｓ２３）、さらに、最小値ＴＳｍ以外の積算値から平均値ＴＳａを取得する（Ｓ２４）。そして、信号処理回路１３３は、取得した平均値ＴＳａと最小値ＴＳｍの差分が閾値ＴＳｔｈよりも大きいか否かを判定する（Ｓ２５）。
【００７２】  平均値ＴＳａと最小値ＴＳｍの差分が閾値ＴＳｔｈよりも大きい場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、信号処理回路１３３は、最小値ＴＳｍを取得した処理区間の露光のタイミングを、反射光Ｒ１の受光が欠落したタイミングと判定して、物体までの距離値を取得する（Ｓ２６）。ここでは、図７（ｂ）に示す、処理区間１〜ｋと距離値Ｄ１〜Ｄｋとを対応付けたテーブルが、予め、信号処理回路１３３に保持されている。信号処理回路１３３は、ステップＳ２６の処理において、最小値ＴＳｍを取得した処理区間に対応する距離値をテーブルから読み出して、処理対象の画素１２１ｂの距離値に設定する。
【００７３】  他方、平均値ＴＳａと最小値ＴＳｍの差分が閾値ＴＳｔｈ以下である場合（Ｓ２５：ＮＯ）、信号処理回路１３３は、処理対象の画素１２１ｂに、無限遠を示すＮＵＬＬを設定する（Ｓ２７）。こうして、１サイクルの測距処理が終了する。次の処理区間１〜処理区間ｋについて検出信号値が取得されると、信号処理回路１３３は、処理をステップＳ２１に戻して、同様の処理を実行する。
【００７４】  この場合も、図７（ａ）の処理により各画素１２１ｂについて取得された１フレーム分の距離値は、１サイクルごとに、通信インタフェース１３４を介して、車両１０側の制御部に送信される。車両１０側では、受信した距離値に基づいて、車両１０に対する所定の制御が行われる。
【００７５】  ＜実施形態２の効果＞  実施形態２に係る距離測定装置１００においても、実施形態１と同様の効果が奏され得る。すなわち、測距のために照明光Ｌ１を停止させる期間（停止期間ΔＴ１）を僅かな期間に抑制できるため、十分な光量の照明光Ｌ１を照射しつつ、測距を円滑に行うことができる。
【００７６】  さらに、実施形態２の構成では、実施形態１に比べて、以下のように、各画素１２１ｂに対する距離値の測定精度を高め得るとの効果が奏され得る。
【００７７】  すなわち、実施形態２の構成では、所定周期の区間１〜ｍごとに照明光Ｌ１の出射を一定タイミングで停止させ、各画素１２１ｂに対する露光のタイミングを複数の区間１〜ｍからなる処理区間において固定するとともに処理区間の間において変化させ、露光により処理区間ごとに撮像素子１２１の各画素１２１ｂから出力される信号の値に基づいて、画素１２１ｂごとに、物体までの距離が測定される。
【００７８】  具体的には、信号処理回路１３３は、処理区間１〜ｋごとに各画素１２１ｂの信号値を積算して積算値を求め、各処理区間１〜ｋの積算値に基づいて、画素１２１ｂごとに、物体までの距離が測定される。
【００７９】  より詳細には、信号処理回路１３３は、最小、且つ、その他の積算値から乖離する一の積算値（最小値ＴＳｍ）が取得された処理区間を、反射光Ｒ１の受光が欠落した処理区間と判定する。図７（ａ）に示した構成では、最小、且つ、その他の積算値の平均値ＴＳａとの差分が所定の閾値ＴＳｔｈを超える一の積算値（最小値ＴＳｍ）が取得された処理区間が、反射光Ｒ１の受光が欠落した処理区間であると判定される。
【００８０】  このように、複数の検出信号値を積算した積算値を比較することにより、反射光Ｒ１の欠落タイミングに対応する処理区間を誤検出することをより確実に防ぐことができ、距離値の測定精度を高めることができる。
【００８１】  たとえば、物体までの距離が長い場合、画素１２１ｂに入射する反射光Ｒ１の光量は顕著に小さくなる。すなわち、画素１２１ｂに入射する反射光Ｒ１の光量は、物体までの距離の２乗に反比例する。したがって、物体までの距離が長い場合、反射光Ｒ１が欠落したタイミングに時間位置が一致する露光期間Ｅｔによって検出される検出信号値と、それ以外の露光期間Ｅｔによって検出される検出信号値との間の差異がかなり小さくなる。
【００８２】  このため、上記実施形態１のように、停止期間ΔＴ１と、停止期間ΔＴ１に対して距離値に応じた時間だけ遅延した露光期間Ｅｔとの組み合わせが、１サイクルに１回ずつ設定される場合は、不要光等の影響により、反射光Ｒ１が欠落したタイミングに時間位置が一致しない露光期間Ｅｔを、反射光Ｒ１が欠落したタイミングの露光期間Ｅｔとして誤検出することが起こり得る。
【００８３】  これに対し、実施形態２では、距離値の取得に、複数回（ｍ回）の露光期間Ｅｔに対して取得された検出信号値の積算値が用いられるため、反射光Ｒ１が欠落したタイミングに時間位置が一致する露光期間Ｅｔの積算値と、その他の露光期間Ｅｔの積算値との差分が大きくなる。これにより、物体までの距離が長い場合においても、反射光Ｒ１が欠落していない処理区間を、反射光Ｒ１が欠落した処理区間として誤検出することを、確実に防ぐことができる。これにより、各画素１２１ｂに対する距離値の測定精度を高めることができる。
【００８４】  なお、図７（ａ）の処理では、処理区間ごとに検出信号値の積算値が求められたが、積算値に代えて、他の演算処理により、測距において参照される値が取得されてもよい。たとえば、各処理区間の検出信号値を単に積算するのではなく、各検出信号値に所定の値を乗じて積算した値を処理区間ごとに取得するようにしてもよい。
【００８５】  なお、図７（ａ）の処理では、積算値の最小値Ｓｍがその他の積算値から乖離するかの判定に、その他の積算値の平均値ＴＳａが用いられたが、乖離の判定が他の値を用いて行われてもよい。たとえば、その他の積算値のうちの一部の積算値の平均値と最小値ＴＳｍとを比較して、その他の積算値から最小値Ｓｍが乖離することが判定されてもよい。また、閾値ＴＳｔｈは、最小値ＴＳｍが反射光Ｒ１の欠落により生じたことを適切に判定できる値に設定されればよい。
【００８６】  ＜実施形態３＞  上記実施形態１、２では、夜間走行時等、照明光Ｌ１が投射されている状態における測距処理が示されたが、実施形態３では、昼間走行時等、照明光Ｌ１が投射されていない状態における測距処理が示される。
【００８７】  図８は、実施形態３に係る、光源１１０（ＬＥＤ１１１）の発光制御および撮像素子１２１の露光制御を説明するタイミングチャートである。
【００８８】  実施形態３において、信号処理回路１３３は、各区間の開始から一定時間が経過するタイミングで、駆動信号を投射期間ΔＴ１１だけハイレベルに立ち上げる。この場合、投射期間ΔＴ１１においてのみ、照明光Ｌ１が投射領域に投射される。投射領域に物体が存在する場合、物体が投影される画素によって反射光Ｒ１が受光される。反射光Ｒ１の受光期間ΔＴ１２は、物体までの距離に応じた遅延時間Ｄｔだけ投射期間ΔＴ１１から遅れたタイミングである。
【００８９】  信号処理回路１３３は、区間１〜ｎに対し、図３の場合と同様のタイミングで露光期間Ｅｔを設定する。これにより、受光期間ΔＴ１２と露光期間Ｅｔとが整合する区間では、高いレベルの検出信号が生じる。実施形態３では、昼間の動作が想定されているため、受光期間ΔＴ１２と露光期間Ｅｔとが整合しない区間においても、環境光の入射により、低レベルの検出信号が生じる。図８の例では、区間３において、受光期間ΔＴ１２と露光期間Ｅｔとが整合するため、高レベルの検出信号が生じており、その他の区間では、環境光に基づく低レベルの検出信号が生じている。
【００９０】  したがって、実施形態３では、高レベルの検出信号が得られた区間３を特定することにより、時間幅２Ｔを把握でき、これにより、物体までの距離を取得することができる。この場合も、信号処理回路１３３は、上記実施形態１と同様、区間と距離とを対応付けたテーブルを参照することにより、物体までの距離を取得する。
【００９１】  図９は、実施形態３に係る距離測定処理を示すフローチャートである。図９のフローチャートも、画素１２１ｂごとに実行される。
【００９２】  信号処理回路１３３は、区間１〜区間ｎにおける制御において、区間ごとに、各画素１２１ｂの検出信号値を取得し、取得した検出信号値を内部メモリに保持する。その後、信号処理回路１３３は、画素１２１ｂごとに、各区間の検出信号値をメモリから取得し（Ｓ３１）、取得した検出信号値の最大値Ｓｍ１を取得する（Ｓ３２）。さらに、信号処理回路１３３は、最大値Ｓｍ１以外の検出信号値から平均値Ｓａ１を取得し（Ｓ３３）、最大値Ｓｍ１と平均値Ｓａ１の差分が閾値Ｓｔｈ１よりも大きいか否かを判定する（Ｓ３４）。
【００９３】  最大値Ｓｍ１と平均値Ｓａ１の差分が閾値Ｓｔｈ１よりも大きい場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、信号処理回路１３３は、最大値Ｓｍ１を取得した区間の露光のタイミングを、反射光Ｒ１の受光が生じたタイミングと判定して、物体までの距離値を取得する（Ｓ３５）。ここでは、図４（ｂ）と同様のテーブルから距離値が取得される。信号処理回路１３３は、取得した距離値を、処理対象の画素１２１ｂの距離値に設定する。
【００９４】  他方、最大値Ｓｍ１と平均値Ｓａ１の差分が閾値Ｓｔｈ１以下である場合（Ｓ３４：ＮＯ）、信号処理回路１３３は、処理対象の画素１２１ｂに、無限遠を示すＮＵＬＬを設定する（Ｓ３６）。こうして、１サイクルの測距処理が終了する。次の区間１〜区間ｎについて検出信号値が取得されると、信号処理回路１３３は、処理をステップＳ３１に戻して、同様の処理を実行する。
【００９５】  実施形態３によれば、昼間等、照明光Ｌ１を投射しない状況においても、測距を行うことができる。
【００９６】  なお、実施形態３においても、上記実施形態２と同様、区間１〜ｎをそれぞれ含む複数の処理区間を用いて、測距を行ってもよい。この場合、図７（ａ）のフローチャートは、ステップＳ２３の処理が積算値の最大値を取得する処理に変更され、ステップＳ２４の処理が最大値以外の積算値を平均化する処理に置き換えられる。さらに、ステップＳ２５は、積算値の最大値と積算値の平均値の差分が閾値を超えるか否かの判定処理に置き換えられる。これにより、図９の処理に比べ、測距の精度を高めることができる。
【００９７】  なお、実施形態３における測距処理（昼モード）と上記実施形態１、２における測距処理（夜モード）とが、周囲の明るさに応じて自動で切り替えられてもよい。この場合、区間１〜ｎから取得される検出信号に基づいて、周囲の明るさが、これらモードを切り替える状況へと変化したことを判定してもよい。
【００９８】  図１０（ａ）は、夜モードが設定されている状況において、たとえば、夜明け等により周囲が明るくなった場合の検出信号の変化を模式的に示す図である。便宜上、図１０（ａ）では、上記区間１〜ｎのうち、区間２〜４の部分のみが図示されている。ここでは、区間３において、欠落期間ΔＴ２と露光期間Ｅｔとが整合している。
【００９９】  図１０（ａ）の左側は、周囲が未だ暗い場合の検出信号の状況である。この場合、区間３において、欠落期間ΔＴ２と露光期間Ｅｔとが整合しているため、検出信号が生じていない。
【０１００】  図１０（ａ）の右側は、周囲が明るくなった場合の検出信号の状況である。この場合、全ての区間において、環境光に基づく検出信号の増加が生じる。したがって、検出信号値が最小となる区間３においても、環境光に基づく検出信号が生じる。よって、夜モードにおいては、各区間の検出信号値のうち最小の検出信号値と閾値Ｔｈ１とを比較することにより、周囲が明るくなったことを判定できる。閾値Ｔｈ１は、周囲の明るさがヘッドライトを消灯可能な明るさに到達したときの検出信号値の最小値と略同じ値に設定され得る。
【０１０１】  図１０（ｂ）は、昼モードが設定されている状況において、たとえば、夕暮れ等により周囲が暗くなった場合の検出信号の変化を模式的に示す図である。便宜上、図１０（ｂ）では、上記区間１〜ｎのうち、区間２〜４の部分のみが図示されている。ここでは、区間３において、受光期間ΔＴ１２と露光期間Ｅｔとが整合している。
【０１０２】  図１０（ｂ）の左側は、周囲が未だ明るい場合の検出信号の状況である。この場合、区間３において、受光期間ΔＴ１２と露光期間Ｅｔとが整合しているため、検出信号が高レベルとなり、その他の区間では検出信号が低レベル（環境光に応じたレベル）となる。
【０１０３】  図１０（ｂ）の右側は、周囲が暗くなった場合の検出信号の状況である。この場合、環境光が減少するため、検出信号値が最大となる区間３以外の区間においては、検出信号のレベルが顕著に小さくなる。よって、昼モードにおいては、各区間の検出信号値のうち最大の検出信号値以外の他の検出信号値と閾値Ｔｈ２とを比較することにより、周囲が暗くなったことを判定できる。閾値Ｔｈ２は、周囲の明るさがヘッドライトを点灯させる必要がある程度の暗さに到達したときの他の検出信号値の値と略同じ値に設定され得る。
【０１０４】  図１１は、昼モードと夜モードとを切り替える制御を示すフローチャートである。
【０１０５】  車両のエンジンがスタートすると、信号処理部１３３は、照明光Ｌ１を消灯し（Ｓ４１）、測距モードを昼モードに設定する（Ｓ４２）。次に、信号処理部１３３は、昼モードの実行時に取得された平均値Ｓａ１、すなわち、各区間から取得された検出信号値のうち最大値以外の検出信号値の平均値が、閾値Ｔｈ２より小さいか否かを判定する（Ｓ４３）。平均値Ｓａ１が閾値Ｔｈ２以上である場合（Ｓ４３：ＮＯ）、信号処理部１３３は、昼モードを継続する（Ｓ４２）。
【０１０６】  他方、平均値Ｓａ１が閾値Ｔｈ２より小さい場合（Ｓ４３：ＹＥＳ）、信号処理部１３３は、測距モードを夜モードに切り替える処理を行う。この場合、信号処理部１３３は、照明光Ｌ１を点灯させ（Ｓ４４）、測距モードを夜モードに設定する（Ｓ４５）。その後、信号処理部１３３は、夜モードの実行時に取得された最小値Ｓｍ、すなわち、各区間から取得された検出信号値のうち最小値が、閾値Ｔｈ１より大きいか否かを判定する（Ｓ４６）。最小値Ｓｍが閾値Ｔｈ１以下である場合（Ｓ４６：ＮＯ）、信号処理部１３３は、夜モードを継続する（Ｓ４５）。他方、最小値Ｓｍが閾値Ｔｈ１より大きい場合（Ｓ４６：ＹＥＳ）、信号処理部１３３は、処理をステップＳ４１に戻して、測距モードを昼モードに切り替える処理を行う。
【０１０７】  この構成によれば、周囲の明るさに応じて照明光Ｌ１のオン／オフを自動で切り替えつつ、測距モードを昼モードと夜モードとの間で、自動で切り替えることができる。よって、運転者の利便性を高めることができる。
【０１０８】  また、周囲の明るさの変化が、昼モードおよび夜モードの実行時に取得される検出信号に基づいて判定されるため、別途、周囲の明るさを検出するためのセンサを設けなくてもよい。よって、簡素な構成および処理により、測距モードを昼モードと夜モードとの間で切り替えることができる。
【０１０９】  ただし、この効果は、必ずしも、周囲の明るさを検出するための照度センサを設けることを排除するものではない。
【０１１０】  なお、図１１のフローチャートでは、ステップＳ４５の夜モードとして実施形態１の測距処理が適用されたが、ステップＳ４５の夜モードとして実施形態２の測距処理が適用されてもよい。同様に、ステップＳ４２の昼モードとして、実施形態２に対応する昼モードの測距処理が適用されてもよい。
【０１１１】  また、図１１のステップＳ４３では、照明光Ｌ１の反射光の受光期間ΔＴ１２と露光期間Ｅｔとが整合する区間（整合区間）以外の全ての区間（非整合区間）において取得された検出信号の平均値Ｓａ１が周囲の明るさの判定に用いられたが、必ずしも全ての非整合区間の平均値が周囲の明るさの判定に用いられなくてもよい。たとえば、非整合区間の１つにおいて取得された検出信号値が周囲の明るさの判定に用いられてもよく、あるいは、整合区間付近の数個の非整合区間において取得された検出信号値の平均値が周囲の明るさの判定に用いられてもよい。
【０１１２】  ＜変更例＞  上記実施形態１、２では、照明光Ｌ１の出射を停止させることにより照明光Ｌ１の出射を低減させたが、照明光Ｌ１の出射レベルを通常の照明動作時に比べて低下させることにより照明光Ｌ１の出射を低減させてもよい。たとえば、上述の停止期間ΔＴ１に対応する期間において、照明光Ｌ１の出射レベルを通常の照明動作時の１／５〜１／１０程度に低減させてもよい。この場合、たとえば、図３の欠落期間ΔＴ２においても反射光が受光され、欠落期間ΔＴ２と露光期間Ｅｔとが整合する区間３においても反射光に基づく検出信号が生じる。しかし、この場合も、区間３において生じた検出信号は、他の区間において生じた検出信号よりも大きく低下するため、検出信号が低下した区間３を特定することにより、時間幅２Ｔを把握でき、これにより、物体までの距離を取得することができる。
【０１１３】  この場合、図４のステップＳ１４における平均値Ｓａと最小値Ｓｍの差分が上記実施形態１の場合に比べて小さくなる。したがって、この場合は、この差分により検出信号が低下した区間を適切に特定できるように、ステップＳ１４における閾値Ｓｔｈを設定すればよい。また、実施形態２においても、照明光Ｌ１の出射レベルを通常の照明動作時に比べて低下させることにより照明光Ｌ１の出射を低減させる場合は、図７（ａ）のステップＳ２５において、平均値ＴＳａと最小値ＴＳｍとの差分により検出信号が低下した区間を適切に特定できるように、閾値ＴＳｔｈを設定すればよい。
【０１１４】  また、上記実施形態１、２では、光検出器として撮像素子１２１が用いられたが、距離測定に用いる光検出器はこれに限られるものではない。たとえば、図１２（ａ）に示すように、複数のセンサ１２３ａ（検出領域）がマトリックス状に配置された光検出器１２３が、撮像素子１２１に代えて用いられてもよい。この場合、たとえば、上記実施形態１、２における露光期間Ｅｔにおいて、各センサ１２３ａから出力される検出信号の値を取得し、取得した検出信号値に基づいて、上記と同様の処理が行われればよい。
【０１１５】  ただし、撮像素子１２１は、図１２（ａ）の光検出器１２３に比べて、解像度が高い。このため、距離値の空間分解能を高めるためには、上記実施形態１、２のように、撮像素子１２１を用いて距離の測定を行うことが好ましい。
【０１１６】  また、上記実施形態１、２では、露光期間Ｅｔをシフトさせることにより、反射光Ｒ１の欠落タイミングを検出し、その検出結果に基づいて、物体までの距離を測定したが、物体までの距離の測定方法は、必ずしも、これに限られるものではない。たとえば、図１２（ａ）の光検出器１２３が用いられる場合、図１２（ｂ）に示すように、各センサ１２３ａの検出信号の立ち下がりタイミングと停止期間ΔＴ１の開始タイミングとの時間差ΔＴに基づいて、物体までの距離が求められてもよい。
【０１１７】  また、上記実施形態１、２では、光源１１０から可視光が照明光Ｌ１として出射されたが、光源から出射される照明光Ｌ１は、可視光を含んでいればよく、たとえば、可視光とともに赤外光等の非可視光が照明光Ｌ１に含まれていてもよい。
【０１１８】  また、上記実施形態１、２では、距離測定装置１００が車両１０に搭載されたが、距離測定装置１００が搭載される機器は、これに限られるものではない。たとえば、距離測定装置１００が、防犯用の前照灯に用いられてもよい。
【０１１９】  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】
【０１２０】  １００  …  距離測定装置  １１０  …  光源  １２１  …  撮像素子（光検出器）  １３３  …  信号処理回路
【図１】
2020049906.tif 000003
【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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【国際調査報告】
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