特開 2022-190043 電子装置及び距離計測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022190043

(43)【公開日】2022-12-22

(54)【発明の名称】電子装置及び距離計測方法

(51)【国際特許分類】

   G01C 3/06 20060101AFI20221215BHJP

   G01S 7/4865 20200101ALI20221215BHJP

   G01S 17/93 20200101ALI20221215BHJP

【ＦＩ】

G01C3/06 120Q

G01S7/4865

G01S17/93

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022175687

(22)【出願日】2022-11-01

(62)【分割の表示】P 2019090052の分割

【原出願日】2019-05-10

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100118876

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 順生

(74)【代理人】

【識別番号】100103263

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 康

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】タ トァン タン

(72)【発明者】

【氏名】大國 英徳

(57)【要約】

【課題】受光信号に応じたデジタル信号を記憶するデータ量を削減する。
【解決手段】電子装置は、第１の光が対象物で反射された反射光を含む第２の光を受光する受光部と、第１の光の投光タイミングと反射光の受光タイミングとに基づいて、対象物までの距離を計測する距離計測部と、受光部で受光された第２の光の情報一部であるデジタル信号を記憶する記憶部と、を備える。距離計測部は、さらに、第１時刻に受光した第２の光の情報と、記憶部に記憶された第１時刻よりも過去の第２時刻に受光した第２の光の情報とを用いて、対象物までの距離を計測する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の光が対象物で反射された反射光を含む第２の光を受光する受光部と、
前記第１の光の投光タイミングと前記反射光の受光タイミングとに基づいて、前記対象物までの距離を計測する距離計測部と、
前記受光部で受光された前記第２の光の情報一部であるデジタル信号を記憶する記憶部と、
前記受光部で受光された前記第２の光を複数の受光時間領域に分けて、各受光時間領域ごとに前記第２の光の光強度を検出する時分割検出部と、
前記複数の受光時間領域のそれぞれごとに、前記第２の光の光強度の累積加算値を算出する時分割累積加算部と、を備え、
前記記憶部は、前記最大の受光時間領域とは異なる受光時間領域内の前記デジタル信号を記憶せずに、前記第２の光の光強度の累積加算値が最大の受光時間領域内の前記デジタル信号を記憶し、
前記距離計測部は、前記記憶部に記憶された前記デジタル信号と、前記第１の光の投光タイミングとに基づいて、前記距離を計測する、電子装置。

【請求項2】

前記第１の光を投光する投光部をさらに備え、
前記距離計測部は、前記第１の光の投光タイミングを取得する、請求項１に記載の電子装置。

【請求項3】

第１の光が対象物で反射された反射光を含む第２の光を受光し、
前記第１の光の投光タイミングと前記反射光の受光タイミングとに基づいて、前記対象物までの距離を計測し、
前記受光された前記第２の光の情報であるデジタル信号を記憶部に記憶し、
前記受光部で受光された前記第２の光を複数の受光時間領域に分けて、各受光時間領域ごとに前記第２の光の光強度を検出し、
前記複数の受光時間領域のそれぞれごとに、前記第２の光の光強度の累積加算値を算出し、
前記記憶部は、前記最大の受光時間領域とは異なる受光時間領域内の前記デジタル信号を記憶せずに、前記第２の光の光強度の累積加算値が最大の受光時間領域内の前記デジタル信号を記憶し、
前記記憶部に記憶された前記デジタル信号と、前記第１の光の投光タイミングとに基づいて、前記対象物までの距離を計測する、距離計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電子装置及び距離計測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ光を対象物に照射して、レーザ光の投光タイミングと対象物からの反射光の受光タイミングに基づいて対象物までの距離を計測する技術が知られている。この種の技術を利用すると、車両の周囲に存在する障害物までの距離を非接触かつ高速に検出できることから、衝突防止や自動運転などに不可欠な技術として注目されている。

【0003】

レーザ光の対象物からの反射光は、太陽光などの環境光とともに受光されるため、反射光の光強度が弱いと、環境光との識別が困難になる。対象物からの反射光を環境光から正しく識別するには、受光信号をデジタル信号に変換してメモリに記憶した後に平均化処理などの信号処理を行う必要がある。最近は、より遠方の対象物までの距離を計測することが求められているが、そのためには多くの画素の受光データを保持する必要がある。するとより大容量のメモリが必要となり、設備コストが高くなってしまう。特に、上述した距離計測機能をＳｏＣ（System On Chip）で実現しようとした場合、必要なメモリの記憶容量が増えると、ＳｏＣによるワンチップ化が困難になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－１７６７５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の一態様は、受光信号に応じたデジタル信号を記憶するデータ量を削減可能な電子装置及び距離計測方法を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施形態によれば、第１の光が対象物で反射された反射光を含む第２の光を受光する受光部と、
前記第１の光の投光タイミングと前記反射光の受光タイミングとに基づいて、前記対象物までの距離を計測する距離計測部と、
前記受光部で受光された前記第２の光の情報一部であるデジタル信号を記憶する記憶部と、を備え、
前記距離計測部は、さらに、第１時刻に受光した第２の光の情報と、前記記憶部に記憶された前記第１時刻よりも過去の第２時刻に受光した第２の光の情報とを用いて、前記対象物までの距離を計測する、電子装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施形態による電子装置の概略構成を示すブロック図。

【図2A】第２の光の光強度が第１基準レベルを一時的に超える例を示す図。

【図2B】第２の光の光強度が第１基準レベルを超えない例を示す図。

【図3】第１の実施形態による電子装置の処理動作を示すフローチャート。

【図4】ＳｉＰＭの受光信号の信号波形を模式的に示す図。

【図5】第３の実施形態による電子装置の概略構成を示すブロック図。

【図6】時分割検出部の処理動作を模式的に示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して、電子装置及び距離計測方法の実施形態について説明する。以下では、電子装置の主要な構成部分を中心に説明するが、電子装置には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。

【0009】

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態による電子装置１の概略構成を示すブロック図である。図１の電子装置１は、例えば車両等の移動体に搭載することができる。移動体とは、車両だけでなく、船舶、航空機、列車などを対象とする。

【0010】

図１の電子装置１は、投光部２と、光制御部３と、受光部４と、信号処理部５と、画像処理部６とを備えている。このうち、投光部２と、光制御部３と、受光部４と、信号処理部５とで、距離計測装置７が構成されている。以下では、距離計測装置７が走査方式及びＴＯＦ（Time Of Flight）方式の距離計測を行う例を説明する。

【0011】

投光部２は、第１の光を投光する。第１の光は、例えば所定の周波数帯域のレーザ光である。レーザ光とは、位相及び周波数が揃ったコヒーレントな光である。投光部２は、パルス状の第１の光を所定の周期で間欠的に投光する。投光部２が第１の光を投光する周期は、レーザ光の各パルスごとに距離計測装置７で距離を計測するのに要する時間以上の時間間隔である。

【0012】

投光部２は、発振器１１と、投光制御部１２と、光源１３と、第１駆動部１４と、第２駆動部１５とを有する。発振器１１は、第１の光を投光する周期に応じた発振信号を生成する。第１駆動部１４は、発振信号に同期させて、光源１３に間欠的に電力を供給する。光源１３は、第１駆動部１４からの電力に基づいて、第１の光を間欠的に出射する。光源１３は、単一のレーザ光を出射するレーザ素子でもよいし、複数のレーザ光を同時に出射するレーザユニットでもよい。投光制御部１２は、発振信号に同期させて、第２駆動部１５を制御する。第２駆動部１５は、投光制御部１２からの指示に応じて、発振信号に同期した駆動信号を光制御部３に供給する。

【0013】

光制御部３は、光源１３から出射された第１の光の進行方向を制御する。また、光制御部３は、受光された第２の光の進行方向を制御する。

【0014】

光制御部３は、第１レンズ２１と、ビームスプリッタ２２と、第２レンズ２３と、ハーフミラー２４と、走査ミラー２５と、を有する。

【0015】

第１レンズ２１は投光部２から出射された第１の光を集光させて、ビームスプリッタ２２に導く。ビームスプリッタ２２は、第１レンズ２１からの第１の光を二方向に分岐させて、第２レンズ２３とハーフミラー２４に導く。第２レンズ２３は、ビームスプリッタ２２からの分岐光を受光部４に導く。

【0016】

ハーフミラー２４は、ビームスプリッタ２２からの分岐光を通過させて走査ミラー２５に導く。また、ハーフミラー２４は、電子装置１に入射された反射光を含む第２の光を受光部４の方向に反射させる。

【0017】

走査ミラー２５は、第２駆動部１５の駆動力に基づいて、投光部２内の第２駆動部１５からの駆動信号に同期して、ミラー面を回転駆動する。これにより、ハーフミラー２４を通過して走査ミラー２５のミラー面に入射された分岐光（第１の光）の反射方向を制御する。ハーフミラー２４のミラー面を一定周期で回転駆動することで、光制御部３から出射された第１の光を少なくとも一方向に走査させることができる。ミラー面を回転駆動する軸を二方向に設けることで、光制御部３から出射された第１の光を二方向に走査させることも可能となる。図１では、走査ミラー２５により、電子装置１から投光される第１の光をＸ方向及びＹ方向に走査させる例を示している。

【0018】

電子装置１から投光された第１の光の走査範囲内に、人間や物体等の対象物８が存在する場合、第１の光は対象物８で反射される。対象物８で反射された反射光のうち、少なくとも一部は、第１の光と略同一の経路を逆に進んで光制御部３内の走査ミラー２５に入射される。走査ミラー２５のミラー面は所定の周期で回転駆動されているが、レーザ光は光速で伝搬するため、走査ミラー２５のミラー面の角度がほとんど変化しない間に、対象物８からの反射光がミラー面に入射される。ミラー面に入射された対象物８からの反射光は、ハーフミラー２４で反射されて、受光部４にて受光される。

【0019】

受光部４は、光検出器３１と、増幅器３２と、第３レンズ３３と、受光センサ３４と、Ａ／Ｄ変換器３５とを有する。光検出器３１は、ビームスプリッタ２２で分岐された光を受光して電気信号に変換する。光検出器３１にて、第１の光の投光タイミングを検出できる。増幅器３２は、光検出器３１から出力された電気信号を増幅する。

【0020】

第３レンズ３３は、ハーフミラー２４で反射された第２の光を受光センサ３４に結像させる。受光センサ３４は、第２の光を受光して電気信号に変換する。受光センサ３４は、例えばＳｉＰＭ（Silicon Photomultiplier）であってもよい。ＳｉＰＭは、アバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤ）を二次元方向にアレイ状に配列した光検出素子である。ＳｉＰＭは、ＡＰＤの降伏電圧よりも高い逆バイアス電圧を印加することにより動作し、ガイガーモードと呼ばれる領域で駆動される。ガイガーモード時のＡＰＤの利得は非常に高いため、光子１個の微弱な光でさえ計測可能となる。受光センサ３４で光電変換された電気信号は、Ａ／Ｄ変換器３５でデジタル信号に変換される。

【0021】

信号処理部５は、第１の光を反射させた対象物８までの距離を計測するとともに、第２の光に応じたデジタル信号を記憶部４３に記憶する。信号処理部５は、距離計測部４１と、抽出部４２と、記憶部４３とを有する。

【0022】

距離計測部４１は、第１の光及び反射光に基づいて、対象物８までの距離を計測する。また、距離計測部４１は、第１時刻に受光した第２の光の情報と、記憶部４３に記憶された第１時刻よりも過去の第２時刻に受光した第２の光の情報とを用いて、対象物までの距離を計測する。より具体的には、距離計測部４１は、第１の光の投光タイミングから所定時間内に、第２の光の光強度が基準レベルを超えると、所定時間内に受光された第２の光に対応するデジタル信号を記憶部４３に記憶せずに、基準レベルを超えた受光タイミングに基づいて距離を計測する。距離計測部４１は、以下の（１）式に基づいて、距離を計測する。
距離＝光速×（反射光の受光タイミング－第１の光の投光タイミング）／２ …（１）

【0023】

抽出部４２は、受光部４で受光された第２の光のうち、距離計測部４１による距離の計測に有用な一部の光を抽出する。後述するように、抽出部４２は、記憶部４３に記憶されるデジタル信号の数を減らすために、距離計測に必要な一部の光のみを抽出する。

【0024】

記憶部４３は、抽出部４２で抽出された一部の光に応じたデジタル信号を記憶する。すなわち、記憶部４３は、受光部４で受光された第２の光のすべてに対応するデジタル信号を記憶部４３に記憶するのではなく、抽出部４２で抽出された距離計測に有用な一部の光に対応するデジタル信号のみを記憶部４３に記憶する。

【0025】

図１の信号処理部５は、上述した距離計測部４１、抽出部４２及び記憶部４３の他に、記憶制御部４４と、基準レベル設定部４５と、信号加算部４６とを有していてもよい。

【0026】

記憶制御部４４は、第２の光の光強度の基準レベルに基づいて、受光部４で受光された第２の光の情報であるデジタル信号を記憶部４３に記憶するか否かを制御する。より具体的には、記憶制御部４４は、第１の光の投光タイミングから所定時間内に、第２の光の光強度が第１基準レベルを超えると、所定時間内に受光された第２の光に対応するデジタル信号を記憶部４３に記憶させない。また、記憶制御部４４は、所定時間内に第２の光の光強度が継続して第１基準レベル以下だった場合には、所定時間内に受光された第２の光に対応するデジタル信号を記憶部４３に記憶させる。このように、記憶制御部４４は、近い距離からの反射光が受光された場合、すなわち対象物８が近くに存在する場合には、その反射光を記憶部４３に記憶させない。この場合、距離計測部４１は、近い距離の対象物からの反射光をそのまま利用して、距離計測を行う。また、記憶制御部４４は、第２の光の光強度が基準レベルを少なくとも１回超える場合に、基準レベルを超えた少なくとも１回の受光タイミングを記憶部４３に記憶させる。

【0027】

基準レベル設定部４５は、第１の光の投光タイミングからの経過時間に応じて値が変化する第１基準レベルを設定する。より具体的には、基準レベル設定部４５は、第１の光の投光タイミングからの経過時間が長いほど、第１基準レベルを低くする。このようにする理由は、第１の光の投光タイミングからの経過時間が長いほど、より遠方の対象物８からの反射光が受光され、より遠方からの反射光は減衰度合いが大きいためである。

【0028】

基準レベル設定部４５は、第１の光の投光タイミングからの経過時間だけでなく、受光部４の周囲の明るさを考慮に入れて第１基準レベルを設定してもよい。この場合、例えば、図１の電子装置１に、光量センサ（明るさ検出部）４７を設けることが考えられる。光量センサ４７は、電子装置１の周囲の光量を検出する。光量センサ４７により検出された光量により、受光部４の周囲の明るさを検出できる。よって、基準レベル設定部４５は、第１の光の投光タイミングからの経過時間と受光部４の周囲の明るさとに基づいて、第１基準レベルを設定できる。例えば、周囲が明るいほど、太陽光等の環境光の影響を受けやすくなるため、第１基準レベルを引き上げるのが望ましい。より具体的には、基準レベル設定部４５は、曇天より晴天の場合、また夜間よりも昼間の場合に、第１基準レベルを引き上げる。

【0029】

記憶制御部４４は、基準レベル設定部４５で設定された第１基準レベルに基づいて、所定時間内に受光された第２の光に対応するデジタル信号を記憶部４３に記憶させるか否かを制御する。より具体的には、記憶制御部４４は、第１の光の投光タイミングから所定時間内に、第２の光の光強度が第１基準レベルを超えると、所定時間内に受光された第２の光に対応するデジタル信号を記憶部４３に記憶させず、所定時間内に第２の光の光強度が継続して基準レベル以下だった場合には、所定時間内に受光された第２の光に対応するデジタル信号を記憶部４３に記憶させる。第２の光の光強度が第１基準レベルより高い場合は、近くの対象物８からの反射光が受光されたことを示しており、この場合は、反射光の光強度が十分に高くて、太陽光等のノイズに埋もれるおそれがほとんどないため、記憶部４３への記憶は行わない。実際には、記憶制御部４４は、第１の光の投光タイミングから所定時間内に、第２の光の光強度が基準レベルを超えた場合には、基準レベルを超えた受光タイミングだけは記憶部４３に記憶させる。

【0030】

信号加算部４６は、投光部２が投光した第１の光に関する距離計測を行う度に信号加算処理を行う。より具体的には、信号加算部４６は、光制御部３が第１の光を一次元又は二次元方向に走査する場合には、第１の光の走査に応じて、記憶部４３に格納された隣接した複数画素のデジタル信号を呼び出して累積加算することで信号の対ノイズ耐性を向上することができる。また、前回走査時に取得したデータを保存しておき、累積加算に用いることでも対ノイズ耐性を向上することができる。このように累積加算をすることで測定データの性能を向上できるようなデータを補助データとここでは仮に呼ぶ。もし累積加算時に補助データが記憶部４３に格納されているようならば累積加算に使い、格納されていないならば加算には用いず無視する。

【0031】

距離計測部４１は、所定時間内に第２の光の光強度が第１基準レベルを超えると、第１基準レベルを超えた受光タイミングに基づいて距離を計測し、所定時間内に第２の光の光強度が継続して第１基準レベル以下だった場合には、信号加算部４６で累積加算を行ったデジタル信号に基づいて距離を計測する。また、距離計測部４１は、第１の光の投光タイミングから所定時間を超えた場合、信号加算部４６で累積加算されたデジタル信号に基づいて距離を計測する。

【0032】

信号処理部５は、記憶部４３とは別個に、デジタル信号を一時的に記憶する不図示の小記憶容量のバッファを有する。Ａ／Ｄ変換部で変換されたデジタル信号は、いったんバッファに記憶される。その後、バッファに記憶されたデジタル信号を記憶部４３に記憶するか否かの処理を行った後、一部のデジタル信号のみが記憶される。

【0033】

図１の画像処理部６は、距離計測部４１で計測された距離に基づいて、電子装置１の周囲に存在する対象物８を画像化した距離画像データを生成する。画像処理部６で生成された距離画像データは、例えば不図示の表示部に表示される。

【0034】

図２Ａ及び図２Ｂは基準レベル設定部４５が設定する第１基準レベルＬ１の一例を示す図である。図２Ａ及び図２Ｂの横軸は時間、縦軸は第２の光の光強度である。図２Ａ及び図２Ｂは投光部２が第１の光を投光した時刻ｔ０から、所定時間経過後の時刻ｔ２までに第１基準レベルＬ１が変化する様子を示している。図２Ａ及び図２Ｂの例では、基準レベル設定部４５は、時間が経過するにつれて、第１基準レベルＬ１を単調に低くしている。図２Ａは時刻ｔ０～ｔ２の間の時刻ｔ１での第２の光の光強度が第１基準レベルＬ１を一時的に超える例を示し、図２Ｂは時刻ｔ０～ｔ２の間では第２の光の光強度が常に第１基準レベルＬ１以下の例を示している。

【0035】

図２Ａ及び図２Ｂのデジタル信号と基準レベルとの対比は、上述したバッファに一時的に記憶されたデジタル信号を用いて行われる。

【0036】

図２Ａの場合は、時刻ｔ０～ｔ２の間の時刻ｔ１で、受光された第２の光の光強度が第１基準レベルＬ１を超えているため、記憶制御部４４は、時刻ｔ０～ｔ２の間に受光された第２の光に対応するデジタル信号を記憶部４３に記憶させないようにし、記憶部４３の記憶容量の削減を図る。

【0037】

一方、図２Ｂの場合は、時刻ｔ０～ｔ２の間に、受光された第２の光の光強度が第１基準レベルＬ１を超えることがないため、記憶制御部４４は、時刻ｔ０～ｔ２の間に受光された第２の光に対応するデジタル信号を記憶部４３に記憶させる。信号加算部４６は、複数の近傍画素についての時刻ｔ０～ｔ２の間のデジタル信号を累積加算する。距離計測部４１は、信号加算部４６が累積加算したデジタル信号に基づいて、時刻ｔ０～ｔ２の間に対象物８で反射された反射光が含まれるか否かを判断する。

【0038】

図２Ａ及び図２Ｂには、時刻ｔ０～ｔ２の間に受光された第２の光しか図示していないが、時刻ｔ２以降に受光された第２の光は、原則として信号加算部４６で累積加算するようにしてもよい。その理由は、時刻ｔ２以降に受光された反射光は、遠方にある対象物８からの反射光であり、反射光の光強度がそれほど高くないと判断できるためである。

【0039】

図３は第１の実施形態による電子装置１の処理動作を示すフローチャートである。このフローチャートを開始するにあたって、基準レベル設定部４５は、図２Ａ及び図２Ｂに示すような第１基準レベルＬ１を予め生成してテーブル化しておいてもよいし、リアルタイムに第１基準レベルＬ１を生成してもよい。

【0040】

投光部２からの第１の光の投光を開始するとともに、投光タイミングからの経過時間の計測を開始する（ステップＳ１）。次に、経過時間に応じて、場合によっては、受光部４の周囲の明るさも考慮に入れて、基準レベル設定部４５にて第１基準レベルＬ１を設定する（ステップＳ２）。

【0041】

ステップＳ１で第１の光を投光した以降、継続して受光部４で第２の光を受光する（ステップＳ３）。ステップＳ１で第１の光を投光してからの経過時間が所定時間を超えたか否かを判定する（ステップＳ４）。所定時間とは、例えば、対象物８が受光部４から数十ｍの距離に存在する場合を念頭に置いて設定することが考えられる。なお、所定時間の具体的な値は任意である。

【0042】

ステップＳ４で、経過時間が所定時間を超えていないと判定されると、受光部４で受光された第２の光の光強度が、その受光タイミングでの第１基準レベルＬ１を超えるか否かを判定する（ステップＳ５）。第１基準レベルＬ１を超えると判定されると、その受光タイミングで受光された第２の光は、対象物８からの有効な反射光であると判断しその受光タイミングに基づいて、距離計測部４１にて距離計測を行う（ステップＳ６）。また、この場合、記憶制御部４４は、受光部４で受光された第２の光に応じたデジタル信号を記憶部４３に記憶しないように制御する。ステップＳ４～Ｓ５の処理は、抽出部４２が行う。ステップＳ６の処理が終了すると、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。また、ステップＳ５で、第２の光の光強度が第１基準レベルＬ１以下であると判定された場合も、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。

【0043】

一方、ステップＳ４で経過時間が所定時間を超えたと判定されると、第２の光の光強度に応じたデジタル信号を記憶部４３に記憶する（ステップＳ７）。また、信号加算部４６は、記憶部４３に記憶されたデジタル信号を累積加算する（ステップＳ８）。

【0044】

次に、累積加算されたデジタル信号が第２基準レベルを超えたか否かを判定する（ステップＳ９）。第２基準レベルは、第１基準レベルＬ１と同様に、投光タイミングからの経過時間や周囲の明るさに応じて値を変化させてもよい。

【0045】

ステップＳ９で第２基準レベルを超えたと判定されると、距離計測部４１は、そのときの受光タイミングと投光タイミングとに基づいて、対象物８までの距離を計測する（ステップＳ１０）。

【0046】

ステップＳ９で第２基準レベルを超えなかったと判定されると、第１の光の投光を開始してからの経過時間が制限時間に到達したか否かを判定する（ステップＳ１１）。まだ制限時間に到達していなければ、ステップＳ３以降の処理を繰り返す。制限時間に到達した場合には、図３の処理を終了する。

【0047】

このように、第１の実施形態では、受光部４が受光した第２の光のうち、距離計測に有用な一部の光を抽出して、そのデジタル信号を記憶部４３に記憶する。このため、記憶部４３の記憶容量を削減することができる。より具体的には、電子装置１の近くに存在する対象物８からの反射光は、太陽光などの環境光よりも光強度が高いと予想されるため、記憶部４３に記憶することなく、距離計測を行う。これにより、特に記憶部４３にデジタル信号を記憶しておく必要がない場合は、記憶部４３に記憶しないようにしたため、記憶部４３の記憶容量を抑制できる。

【0048】

一方、電子装置１から遠方に存在する対象物８からの反射光は、環境光との識別が困難なことも予想されるため、反射光に応じたデジタル信号を記憶部４３に記憶した後に信号加算部４６にて累積加算を行って、環境光との識別を容易にする。

【0049】

また、本実施形態では、反射光の飛行時間が長いほど、反射光の光強度が減衰することを念頭に置いて、投光タイミングからの経過時間に応じて第１基準レベルＬ１や第２基準レベルを可変させる。さらに、太陽光などの環境光の光量も考慮に入れて第１基準レベルＬ１や第２基準レベルを可変させることで、周囲の明るさを考慮に入れて第２の光に含まれる反射光を的確に抽出できる。

【0050】

（第２の実施形態）
受光部４の受光センサ３４としてＳｉＰＭを用いた場合、微弱な光でも検出できるものの、ＳｉＰＭの特性上、ＳｉＰＭの受光信号の立ち上がりに対して立ち下がりは緩やかになり、受信信号がゼロになるまでに時間がかかる。このため、ＳｉＰＭの受光信号を忠実にサンプリングしたデジタル信号を記憶部４３に記憶すると、記憶容量が増大してしまう。

【0051】

図４はＳｉＰＭの受光信号の信号波形を模式的に示す図である。図４の横軸は時間、縦軸は受信信号レベルである。図４の破線は、Ａ／Ｄ変換器３５のサンプリング周期を示している。ＳｉＰＭの受光信号は、急峻に立ち上がった後に、長い間裾を引いてゼロになるため、Ａ／Ｄ変換器３５のサンプリング数が多くなり、デジタル信号のデータ量が増大してしまう。

【0052】

そこで、本実施形態では、ＳｉＰＭの受光信号を波形整形したデジタル信号を記憶部４３に記憶することで、記憶容量の削減を図るものである。

【0053】

第２の実施形態による電子装置１は、図１と同様のブロック構成を備えているが、抽出部４２の処理が第１の実施形態とは異なっている。

【0054】

第２の実施形態による抽出部４２は、受光部４で受光された第２の光のうち、光強度が所定の基準レベルを超える間欠光５０ａごとに、間欠光５０ａの発生タイミングを抽出する。間欠光５０ａとは、図４に示すように、基準レベルから立ち上がって、その後に立ち下がる単一の波形部分を指す。図４の例では、５つの間欠光５０ａが受光された例を示している。

【0055】

抽出部４２は、より具体的には、図４の下側に示すように、各間欠光５０ａを、各間欠光５０ａの立ち上がりのタイミングに同期させて、光強度が一定かつ間欠光５０ａの時間幅よりも短い矩形状のパルス信号５０ｂに変換する。

【0056】

図４の上側の間欠光５０ａの波形は、Ａ／Ｄ変換器３５でＡ／Ｄ変換したデジタル信号の波形を示している。このように、抽出部４２の処理は、ＳｉＰＭの受光信号をＡ／Ｄ変換器３５でデジタル信号に変換した後に行われるが、場合によっては、Ａ／Ｄ変換器３５でデジタル信号に変換する前のアナログ信号をパルス信号に変換してから、Ａ／Ｄ変換器３５でデジタル信号に変換してもよい。

【0057】

図４に示すように、パルス信号５０ｂのパルス幅を狭くすることで、記憶部４３に記憶される受光信号のデータ量を削減することができる。

【0058】

なお、Ａ／Ｄ変換器３５で生成されたデジタル信号の立ち上がり時刻によって、受光信号の立ち上がりタイミングを特定でき、また、デジタル信号の値により、受光信号の立ち上がり時のピーク値も特定できることから、受光センサ３４の立ち下がりが裾を引く波形形状を事後的に忠実に再現することができる。これは、ＳｉＰＭの立ち下がり波形の形状は、ＳｉＰＭの素子特性からシミュレーションに精度よく予測できるためである。よって、抽出部４２で受光部４の受光信号を矩形状のパルス信号５０ｂに変換しても、その後に、元の受光信号の波形形状を再現できるため、実用上の問題は起きない。

【0059】

このように、第２の実施形態では、受光部４で受光された第２の光を、パルス幅の狭い矩形状のパルス信号５０ｂに変換してから記憶部４３に記憶するため、記憶部４３に記憶されるデジタル信号の数を減らすことができる。

【0060】

なお、上述した第２の実施形態による抽出部４２の処理は、第１の実施形態にも適用可能である。すなわち、第１の実施形態の抽出部４２においても、第２の実施形態の抽出部４２と同様に、受光部４で受光された第２の光に含まれる各間欠光５０ａを矩形状のパルス信号５０ｂに変換してから第１基準レベルとの比較を行ってもよい。これにより、第１の実施形態における記憶部４３の記憶容量をさらに削減できる。

【0061】

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、受光部４で受光した第２の光を、複数の受光時間領域に分けて累積加算した結果に基づいて、第２の光に反射光が含まれるか否かを判断するものである。

【0062】

図５は第３の実施形態による電子装置１の概略構成を示すブロック図である。図５の電子装置１は、図１の構成に加えて、時分割検出部４８と時分割累積加算部４９を備えている。この他、図５の電子装置１内の信号処理部５は、第２の実施形態と同様に、記憶部４３とは別に、Ａ／Ｄ変換部で変換されたデジタル信号を一時的に記憶する不図示のバッファを有する。このバッファに一時的に記憶されたデジタル信号は、時分割検出部４８に入力される。

【0063】

時分割検出部４８は、受光部４で受光された第２の光を複数の受光時間領域に分けて、各受光時間領域ごとに第２の光５０ｃの光強度を検出する。時分割累積加算部４９は、複数の受光時間領域のそれぞれごとに、第２の光５０ｃの光強度の累積加算値を算出する。より具体的には、時分割検出部４８は、各受光時間領域ごとに、第２の光５０ｃに応じたデジタル信号を検出する。また、時分割累積加算部４９は、各受光時間領域ごとに、第２の光５０ｃに応じたデジタル信号の累積加算値を算出する。

【0064】

図６は時分割検出部４８と時分割累積加算部４９の処理動作を模式的に示す図である。図６の例では、受光される第２の光５０ｃを５つの時間領域Ｔ１～Ｔ５に分けて、各時間領域ごとに第２の光５０ｃに応じたデジタル信号を累積加算する。図６では、時間領域Ｔ２に反射波５０ｄが含まれるため、累積加算値が最大の１８になる。時間領域Ｔ２以外の他の時間領域Ｔ１，Ｔ３～Ｔ５の累積加算値は１０，９，１１，１２である。

【0065】

記憶制御部４４は、各時間領域の累積加算値を比較して、最大の累積加算値を有する時間領域Ｔ２に反射波５０ｄが受光された可能性が高いと判断して、時間領域Ｔ２内の第２の光５０ｃに応じたデジタル信号を記憶部４３に記憶する。ここでは、バッファに記憶された時間領域Ｔ２内のデジタル信号を記憶部４３に記憶する。また、記憶制御部４４は、時間領域Ｔ１，Ｔ３～Ｔ５内の第２の光５０ｃに応じたデジタル信号は記憶部４３に記憶させない。これにより、記憶部４３の記憶容量が増大するのを防止する。

【0066】

このように、第３の実施形態では、受光部４で受光された第２の光５０ｃを複数の受光時間領域に分けて、各受光時間領域ごとに、第２の光５０ｃに応じたデジタル信号を累積加算し、各受光時間領域の累積加算値同士を比較して、最大の累積加算値を有する受光時間領域内の受光データのみを記憶部４３に記憶する。これにより、対象物８からの反射波５０ｄが含まれる可能性が高い受光時間領域の受光データのみを記憶部４３に記憶することができ、記憶部４３の記憶容量を削減できる。

【0067】

上述した各実施形態における電子装置１内の少なくとも一部の機能や動作は、ハードウェアで実現してもよいし、ソフトウェアで実現してもよい。ソフトウェアで実現する場合、機能や動作に関連するプログラムを記憶装置に記憶し、このプログラムをプロセッサが読み出して実行すればよい。プログラムを記憶する記憶装置は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの固定型記憶装置でもよいし、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の半導体メモリであってもよい。

【0068】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0069】

１ 電子装置、２ 投光部、３ 光制御部、４ 受光部、５ 信号処理部、６ 画像処理部、７ 距離計測装置、１１ 発振器、１２ 投光制御部、１３ 光源、１４ 第１駆動部、１５ 第２駆動部、２１ 第１レンズ、２２ ビームスプリッタ、２３ 第２レンズ、２４ ハーフミラー、２５ 走査ミラー、３１ 光検出器、３２ 増幅器、３３ 第３レンズ、３４ 受光センサ、３５ Ａ／Ｄ変換器、４１ 距離計測部、４２ 抽出部、４３ 記憶部、４４ 記憶制御部、４５ 基準レベル設定部、４６ 信号加算部、４７ 光量センサ、４８ 時分割検出部、４９ 時分割累積加算部

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】