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(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】P2024151827
(43)【公開日】2024-10-25
(54)【発明の名称】測距装置
(51)【国際特許分類】
G01S 7/4865 20200101AFI20241018BHJP
G01S 17/10 20200101ALI20241018BHJP
G01C 3/06 20060101ALI20241018BHJP
【ＦＩ】
G01S7/4865
G01S17/10
G01C3/06 120Q
G01C3/06 140
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023065559
(22)【出願日】2023-04-13
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】110000028
【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】東 謙太
(72)【発明者】
【氏名】藪 智明
【テーマコード（参考）】
2F112
5J084
【Ｆターム（参考）】
2F112AD01
2F112BA06
2F112CA05
2F112CA12
2F112DA02
2F112DA04
2F112DA15
2F112DA25
2F112DA28
2F112EA05
2F112EA11
2F112FA03
2F112FA21
2F112FA41
2F112FA45
2F112GA01
5J084AB01
5J084AC02
5J084BA04
5J084BA06
5J084BA11
5J084BA36
5J084BA40
5J084BA50
5J084BB04
5J084BB28
5J084CA03
5J084CA23
5J084CA25
5J084CA31
5J084CA32
5J084CA45
5J084EA01
5J084EA04
(57)【要約】
【課題】多重反射やクラッタの影響による測距精度の低下を抑制する。
【解決手段】測距装置１００は、パルス光を射出する発光部４０と、対象物によるパルス光の反射光を受光し出力信号Ｓｏｕｔを出力する受光部６０と、パルス光の飛行時間を利用して対象物距離を演算する演算部２１０とを備える。演算部は、出力信号に基づいて、反射光の受光強度を飛行時間ごとに表したヒストグラムＨＧを生成するヒストグラム生成部２３０と、ヒストグラムにおけるピークＰＫの立ち上がりタイミングＲＴに基づいて、対象物が距離範囲にあるか否かを判定する近距離判定部２４０と、ヒストグラムに基づいて反射回数に関する特徴量を取得する特徴量取得部２５０と、対象物が近距離範囲にある場合、特徴量とピークの立ち下がりタイミングＦＴとに基づいて対象物距離を算出する距離算出部とを有する。
【選択図】図４
【解決手段】測距装置１００は、パルス光を射出する発光部４０と、対象物によるパルス光の反射光を受光し出力信号Ｓｏｕｔを出力する受光部６０と、パルス光の飛行時間を利用して対象物距離を演算する演算部２１０とを備える。演算部は、出力信号に基づいて、反射光の受光強度を飛行時間ごとに表したヒストグラムＨＧを生成するヒストグラム生成部２３０と、ヒストグラムにおけるピークＰＫの立ち上がりタイミングＲＴに基づいて、対象物が距離範囲にあるか否かを判定する近距離判定部２４０と、ヒストグラムに基づいて反射回数に関する特徴量を取得する特徴量取得部２５０と、対象物が近距離範囲にある場合、特徴量とピークの立ち下がりタイミングＦＴとに基づいて対象物距離を算出する距離算出部とを有する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
測距装置（１００，１００ｂ）であって、
パルス光を射出する発光部（４０）と、
対象物によって反射される前記パルス光の反射光を受光し、前記反射光に基づく出力信号（Ｓｏｕｔ）を出力する受光部（６０）と、
前記パルス光の飛行時間を利用して、前記対象物までの距離である対象物距離を演算する演算部（２１０）と、を備え、
前記演算部は、
前記出力信号に基づいて、前記受光部による前記反射光の受光強度を飛行時間ごとに表したヒストグラム（ＨＧ）を生成するヒストグラム生成部（２３０）と、
前記ヒストグラムにおける前記受光強度のピーク（ＰＫ）の立ち上がりタイミング（ＲＴ）に基づいて、前記対象物が予め定められた近距離範囲にあるか否かを判定する近距離判定部（２４０）と、
前記ヒストグラムに基づいて、前記パルス光が前記対象物と前記受光部との間を反射によって往復した回数を表す反射回数に関する特徴量を取得する特徴量取得部（２５０）と、
前記対象物が前記近距離範囲にある場合、前記特徴量と、前記ピークの立ち下がりタイミング（ＦＴ）と、に基づいて前記対象物距離を算出する距離算出部（２６０，２６０ｂ）と、を有する、
測距装置。
パルス光を射出する発光部（４０）と、
対象物によって反射される前記パルス光の反射光を受光し、前記反射光に基づく出力信号（Ｓｏｕｔ）を出力する受光部（６０）と、
前記パルス光の飛行時間を利用して、前記対象物までの距離である対象物距離を演算する演算部（２１０）と、を備え、
前記演算部は、
前記出力信号に基づいて、前記受光部による前記反射光の受光強度を飛行時間ごとに表したヒストグラム（ＨＧ）を生成するヒストグラム生成部（２３０）と、
前記ヒストグラムにおける前記受光強度のピーク（ＰＫ）の立ち上がりタイミング（ＲＴ）に基づいて、前記対象物が予め定められた近距離範囲にあるか否かを判定する近距離判定部（２４０）と、
前記ヒストグラムに基づいて、前記パルス光が前記対象物と前記受光部との間を反射によって往復した回数を表す反射回数に関する特徴量を取得する特徴量取得部（２５０）と、
前記対象物が前記近距離範囲にある場合、前記特徴量と、前記ピークの立ち下がりタイミング（ＦＴ）と、に基づいて前記対象物距離を算出する距離算出部（２６０，２６０ｂ）と、を有する、
測距装置。
【請求項2】
請求項１に記載の測距装置であって、
前記距離算出部は、前記対象物が前記近距離範囲にない場合、前記立ち上がりタイミングに基づいて前記対象物距離を算出する、測距装置。
前記距離算出部は、前記対象物が前記近距離範囲にない場合、前記立ち上がりタイミングに基づいて前記対象物距離を算出する、測距装置。
【請求項3】
請求項２に記載の測距装置であって、
前記立ち上がりタイミングは、前記受光強度が第１閾値（ＴＳ１）を取る第１立ち上がりタイミング（ＲＴ１）と、前記受光強度が前記第１閾値よりも大きい第２閾値（ＴＳ２）を取る第２立ち上がりタイミング（ＲＴ２）と、を含み、
前記近距離判定部は、前記第２立ち上がりタイミングに基づいて、前記対象物が前記近距離範囲にあるか否かを判定し、
前記距離算出部は、前記対象物が前記近距離範囲にない場合、前記第１立ち上がりタイミングに基づいて前記対象物距離を算出する、測距装置。
前記立ち上がりタイミングは、前記受光強度が第１閾値（ＴＳ１）を取る第１立ち上がりタイミング（ＲＴ１）と、前記受光強度が前記第１閾値よりも大きい第２閾値（ＴＳ２）を取る第２立ち上がりタイミング（ＲＴ２）と、を含み、
前記近距離判定部は、前記第２立ち上がりタイミングに基づいて、前記対象物が前記近距離範囲にあるか否かを判定し、
前記距離算出部は、前記対象物が前記近距離範囲にない場合、前記第１立ち上がりタイミングに基づいて前記対象物距離を算出する、測距装置。
【請求項4】
請求項３に記載の測距装置であって、
前記演算部は、前記特徴量に基づいて前記反射回数を判定する反射回数判定部（２７０）を更に有し、
前記距離算出部は、前記対象物が前記近距離範囲にある場合、判定された前記反射回数と、前記立ち下がりタイミングと、に基づいて前記対象物距離を算出する、測距装置。
前記演算部は、前記特徴量に基づいて前記反射回数を判定する反射回数判定部（２７０）を更に有し、
前記距離算出部は、前記対象物が前記近距離範囲にある場合、判定された前記反射回数と、前記立ち下がりタイミングと、に基づいて前記対象物距離を算出する、測距装置。
【請求項5】
請求項４に記載の測距装置であって、
前記立ち下がりタイミングは、前記受光強度が前記第１閾値を取る第１立ち下がりタイミング（ＦＴ１）と、前記受光強度が前記第２閾値を取る第２立ち下がりタイミング（ＦＴ２）と、を含み、
前記反射回数判定部は、前記第１立ち上がりタイミングと前記第１立ち下がりタイミングとの間の時間幅を表す第１時間幅（ＰＷ１）と、前記第２立ち上がりタイミングと前記第２立ち下がりタイミングとの間の時間幅を表す第２時間幅（ＰＷ２）とのいずれかを前記特徴量として用いて、前記反射回数を判定する、測距装置。
前記立ち下がりタイミングは、前記受光強度が前記第１閾値を取る第１立ち下がりタイミング（ＦＴ１）と、前記受光強度が前記第２閾値を取る第２立ち下がりタイミング（ＦＴ２）と、を含み、
前記反射回数判定部は、前記第１立ち上がりタイミングと前記第１立ち下がりタイミングとの間の時間幅を表す第１時間幅（ＰＷ１）と、前記第２立ち上がりタイミングと前記第２立ち下がりタイミングとの間の時間幅を表す第２時間幅（ＰＷ２）とのいずれかを前記特徴量として用いて、前記反射回数を判定する、測距装置。
【請求項6】
請求項５に記載の測距装置であって、
前記反射回数判定部は、
前記対象物が前記近距離範囲にある場合、前記第２立ち上がりタイミングが予め定められた基準タイミング（ＳＴ）以前か否かを判定し、
前記第２立ち上がりタイミングが前記基準タイミングよりも後である場合、前記第２立ち上がりタイミングと前記第１時間幅との対応関係に基づいて前記反射回数を判定し、
前記第２立ち上がりタイミングが前記基準タイミング以前である場合、前記第２立ち上がりタイミングと前記第２時間幅との対応関係に基づいて前記反射回数を判定し、
前記距離算出部は、判定された前記反射回数と、前記第１立ち下がりタイミングと、に基づいて前記対象物距離を算出する、測距装置。
前記反射回数判定部は、
前記対象物が前記近距離範囲にある場合、前記第２立ち上がりタイミングが予め定められた基準タイミング（ＳＴ）以前か否かを判定し、
前記第２立ち上がりタイミングが前記基準タイミングよりも後である場合、前記第２立ち上がりタイミングと前記第１時間幅との対応関係に基づいて前記反射回数を判定し、
前記第２立ち上がりタイミングが前記基準タイミング以前である場合、前記第２立ち上がりタイミングと前記第２時間幅との対応関係に基づいて前記反射回数を判定し、
前記距離算出部は、判定された前記反射回数と、前記第１立ち下がりタイミングと、に基づいて前記対象物距離を算出する、測距装置。
【請求項7】
請求項１から６のいずれか一項に記載の測距装置であって、
前記距離算出部は、前記受光強度に基づいて前記対象物距離を補正する、測距装置。
前記距離算出部は、前記受光強度に基づいて前記対象物距離を補正する、測距装置。
【請求項8】
請求項７に記載の測距装置であって、
前記距離算出部は、前記対象物距離の算出に前記立ち上がりタイミングを用いる場合と前記立ち下がりタイミングを用いる場合とで、前記対象物距離の補正の強度を異ならせる、測距装置。
前記距離算出部は、前記対象物距離の算出に前記立ち上がりタイミングを用いる場合と前記立ち下がりタイミングを用いる場合とで、前記対象物距離の補正の強度を異ならせる、測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、測距装置に関する。
【背景技術】
【0002】
パルス光を発光部から射出して、対象物からの反射光を受光部で検出し、照射から受光までの光の飛行時間（ＴＯＦ：Time Of Flight）を計測することで、対象物までの距離を測定する測距装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００１－７４８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
測距装置では、多重反射による信号やクラッタといった、対象物を測距するための所望信号とは異なる信号が生じる場合がある。ここでいうクラッタとは、発光部および受光部を収容する筐体の窓によって反射されたパルス光を指す。また、多重反射とは、発光部から射出されたパルス光が、対象物と受光部との間を反射によって複数回往復することを意味する。こうした多重反射やクラッタの影響によって、飛行時間を正しく計測できず、測距精度が低下する虞があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
【0006】
本開示の第１の形態によれば、測距装置（１００，１００ｂ）が提供される。この測距装置は、パルス光を射出する発光部（４０）と、対象物によって反射される前記パルス光の反射光を受光し、前記反射光に基づく出力信号（Ｓｏｕｔ）を出力する受光部（６０）と、前記パルス光の飛行時間を利用して、前記対象物までの距離である対象物距離を演算する演算部（２１０）と、を備える。前記演算部は、前記出力信号に基づいて、前記受光部による前記反射光の受光強度を飛行時間ごとに表したヒストグラム（ＨＧ）を生成するヒストグラム生成部（２３０）と、前記ヒストグラムにおける前記受光強度のピーク（ＰＫ）の立ち上がりタイミング（ＲＴ）に基づいて、前記対象物が予め定められた近距離範囲にあるか否かを判定する近距離判定部（２４０）と、前記ヒストグラムに基づいて、前記パルス光が前記対象物と前記受光部との間を反射によって往復した回数を表す反射回数に関する特徴量を取得する特徴量取得部（２５０）と、前記対象物が前記近距離範囲にある場合、前記特徴量と、前記ピークの立ち下がりタイミング（ＦＴ）と、に基づいて前記対象物距離を算出する距離算出部（２６０，２６０ｂ）と、を有する。
【0007】
このような形態によれば、対象物が近距離範囲にある場合、反射回数に関する特徴量と、ピークの立ち下がりタイミングとに基づいて対象物距離が算出される。立ち下がりタイミングに基づいて対象物距離が算出されることで、クラッタの影響による測距精度の低下が抑制される。また、反射回数に関する特徴量に基づいて対象物距離が算出されることで、多重反射の影響による測距精度の低下が抑制される。そのため、多重反射やクラッタの影響による測距精度の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施形態の測距装置の概略構成を示す説明図。
【図2】受光アレイの構成を模式的に示す説明図。
【図3】ＳＰＡＤ回路の構成を模式的に示す回路図。
【図4】第１実施形態の測距装置の概略構成を示すブロック図。
【図5】ヒストグラムの一例を示す説明図。
【図6】ヒストグラムの模式図。
【図7】対象物が遠距離範囲にある場合のヒストグラムの例を示す模式図。
【図8】測距処理のフローチャート。
【図9】反射回数判定処理のフローチャート。
【図10】第１関係データを説明する図。
【図11】第２関係データを説明する図。
【図12】対象物が近距離範囲にある場合のヒストグラムの例を示す第１の模式図。
【図13】対象物が近距離範囲にある場合のヒストグラムの例を示す第２の模式図。
【図14】第２実施形態の測距装置の概略構成を示すブロック図。
【図15】第２実施形態における補正データを説明する図。
【図16】他の実施形態における補正データを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
Ａ．第１実施形態：
図１に示す測距装置１００は、測距のためのパルス光を射出して外部物体からの反射光を受ける光学系３０と、制御装置２００とを備える。光学系３０は、パルス光としてのレーザ光を射出する発光部４０と、レーザ光を予め定められた視野範囲８０内で走査させる走査部５０と、外部物体からの反射光や外乱光を含む入射光を受光するための受光部６０とを備える。測距装置１００は、前面に窓９２を有する筐体９０に収容されている。パルス光は、窓９２を介して測距装置１００の外部へと射出され、その反射光は、窓９２を介して測距装置１００内へと入射する。窓９２は、パルス光の多くを透過し、一部を反射する。
図１に示す測距装置１００は、測距のためのパルス光を射出して外部物体からの反射光を受ける光学系３０と、制御装置２００とを備える。光学系３０は、パルス光としてのレーザ光を射出する発光部４０と、レーザ光を予め定められた視野範囲８０内で走査させる走査部５０と、外部物体からの反射光や外乱光を含む入射光を受光するための受光部６０とを備える。測距装置１００は、前面に窓９２を有する筐体９０に収容されている。パルス光は、窓９２を介して測距装置１００の外部へと射出され、その反射光は、窓９２を介して測距装置１００内へと入射する。窓９２は、パルス光の多くを透過し、一部を反射する。
【0010】
測距装置１００は、例えば、自動車などの車両に搭載される車載用のＬｉＤＡＲ（Laser Imaging Detection and Ranging)である。車両が水平な路面を走行している場合に、視野範囲８０の横方向は水平方向Ｘと一致し、縦方向は鉛直方向Ｙと一致する。
【0011】
発光部４０は、パルス光としてのレーザ光を射出するレーザ素子４１と、レーザ素子４１の駆動回路を組み込んだ回路基板４３と、レーザ素子４１から射出されたレーザ光を平行光にするコリメートレンズ４５とを備える。レーザ素子４１は、いわゆる短パルスレーザを発振可能なレーザダイオードである。本実施形態において、レーザ素子４１は、複数のレーザダイオードを鉛直方向に沿って配列させることにより矩形状のレーザ発光領域を構成する。レーザ素子４１が出力するレーザ光の強度は、レーザ素子４１に供給される電圧に応じて調整可能に構成されている。
【0012】
走査部５０は、いわゆる一次元スキャナによって構成される。走査部５０は、ミラー５４と、ロータリソレノイド５８と、回転部５６とによって構成される。ミラー５４は、コリメートレンズ４５により平行光とされたレーザ光を反射する。ロータリソレノイド５８は、制御装置２００からの制御信号を受けて、予め定められた角度範囲内で正転および逆転を繰り返す。回転部５６は、ロータリソレノイド５８によって駆動し、鉛直方向を軸方向とする回転軸で正転および逆転を繰り返し、ミラー５４を水平方向に沿った一方向に走査させる。コリメートレンズ４５を介してレーザ素子４１から射出されたレーザ光は、ミラー５４によって反射され、ミラー５４の回転により水平方向に沿って走査される。図１に示す視野範囲８０は、このレーザ光の全走査範囲に相当する。視野範囲８０内の各画素位置で受光強度が得られるので、視野範囲８０内の受光強度の分布は一種の画像を構成する。なお、走査部５０を省略して、発光部４０から視野範囲８０内の全体にわたってパルス光を射出するとともに、受光部６０で視野範囲８０内の全体にわたる反射光を受光するようにしてもよい。本実施形態では、走査範囲内における各位置、つまり、視野範囲８０内の各画素位置に対してパルス光が照射される。そして、このパルス光の照射と各画素位置からの反射光に基づく後述の測距処理とが、各画素位置について所定の時間間隔で実行される。
【0013】
発光部４０から出力されるレーザ光は、人や車などの外部物体（反射物）があると、その表面で乱反射し、その一部が反射光として走査部５０のミラー５４に戻る。この反射光は、ミラー５４で反射され、外乱光とともに入射光として受光部６０の受光レンズ６１に入射し、受光レンズ６１で集光されて受光アレイ６５に入射する。なお、測距装置１００から出力されるレーザ光は、外部物体に限らず、測距装置１００内部の物体、例えば、窓９２においても乱反射し、その反射光の一部は、受光アレイ６５に入射する。
【0014】
図２に示すように、受光アレイ６５は、二次元配列された複数の画素６６で構成される。１つの画素６６は、水平方向にＨ個、鉛直方向にＶ個となるように配列された複数のＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）回路６８で構成されている。Ｈ及びＶはそれぞれ１以上の整数である。本実施形態ではＨ＝Ｖ＝５であり、水平方向および鉛直方向においてそれぞれ５個のＳＰＡＤ回路６８で構成されている。なお、画素６６を構成するＳＰＡＤ回路６８の数は任意であってよく、例えば、一つのＳＰＡＤ回路６８で画素６６を構成してもよい。１つの画素６６の受光結果は、視野範囲８０内の１つの画素位置における受光強度となる。
【0015】
図３に示すように、ＳＰＡＤ回路６８は、電源Ｖｃｃと接地ラインとの間に直列にアバランシェダイオードＤａとクエンチ抵抗器Ｒｑとを接続し、その接続点の電圧を論理演算素子の一つである反転素子ＩＮＶに入力し、電圧レベルが反転したデジタル信号に変換している。反転素子ＩＮＶの出力信号Ｓｏｕｔは、外部にそのまま出力される。本実施形態においてクエンチ抵抗器ＲｑはＦＥＴとして構成されており、選択信号ＳＣがアクティプとなっていれば、そのオン抵抗がクエンチ抵抗器Ｒｑとして働く。選択信号ＳＣがノンアクティブとなれば、クエンチ抵抗器Ｒｑはハイインピーダンス状態となるので、光がアバランシェダイオードＤａに入射しても、クエンチ電流は流れず、結果的にＳＰＡＤ回路６８は、動作しない。選択信号ＳＣは、画素６６内の５×５個のＳＰＡＤ回路６８に対しては、一括して出力され、各画素６６からの信号を読み出すか否かを指定するのに用いられる。本実施形態では、アバランシェダイオードＤａをガイガーモードで動作させているが、アバランシェダイオードＤａをリニアモードで用い、その出力をアナログ信号のまま扱ってもよい。また、アバランシェダイオードＤａに代えて、ＰＩＮフォトダイオードを用いてもよい。
【0016】
ＳＰＡＤ回路６８に光が入射していなければ、アバランシェダイオードＤａは、非導通状態に保たれる。このため、反転素子ＩＮＶの入力側は、クエンチ抵抗器Ｒｑを介してプルアップされた状態、つまりハイレベルに保たれている。従って、反転素子ＩＮＶの出力はロウレベルに保たれる。各ＳＰＡＤ回路６８に外部から光が入射すると、アバランシェダイオードＤａは、入射した光（フォトン）により通電状態となる。この結果、クエンチ抵抗器Ｒｑを介して大きな電流が流れ、反転素子ＩＮＶの入力側は一旦ロウレベルとなり、反転素子ＩＮＶの出力はハイレベルに反転する。クエンチ抵抗器Ｒｑを介して大きな電流が流れた結果、アバランシェダイオードＤａに印加される電圧が低下することで、アバランシェダイオードＤａへの電力供給が止まり、アバランシェダイオードＤａは、非導通状態に戻る。この結果、反転素子ＩＮＶの出力信号も反転してロウレベルに戻る。結果的に、反転素子ＩＮＶは、各ＳＰＡＤ回路６８に光（フォトン）が入射すると、ごく短時間、ハイレベルとなるパルス信号を出力する。そこで、各ＳＰＡＤ回路６８が光を受光するタイミングに合わせて、選択信号ＳＣをハイレベルにすれば、反転素子ＩＮＶの出力信号、つまり各ＳＰＡＤ回路６８からの出力信号Ｓｏｕｔは、アバランシェダイオードＤａの状態を反映したデジタル信号となる。そして、この出力信号Ｓｏｕｔは、照射光が走査範囲に存在する外部物体や窓９２等に反射して戻ってくる反射光や外乱光を含む入射光の受光により生じるパルス信号に相当する。
【0017】
図４に示すように、制御装置２００は、ＣＰＵ２０５と、記憶部２９０と、入出力インターフェイス２９５とを備える。ＣＰＵ２０５と記憶部２９０と入出力インターフェイス２９５とは、それぞれバス２９９を介して双方向に通信可能に接続されている。入出力インターフェイス２９５には、発光部４０、走査部５０および受光部６０が、それぞれ制御信号線を介して接続されている。記憶部２９０は、例えば、ＲＯＭやＲＡＭやＥＥＰＲＯＭを含む。ＣＰＵ２０５は、記憶部２９０に記憶された各種のプログラム２９１を実行することにより、発光制御部２０６や演算部２１０として機能する。記憶部２９０は、プログラム２９１の他、後述する第１関係データＲＤ１、第２関係データＲＤ２および判定値データＪＤ等の各種情報を記憶している。判定値データＪＤには、後述する第１判定値Ｊ１、第２判定値Ｊ２、第３判定値Ｊ３および第４判定値Ｊ４が含まれる。他の実施形態では、制御装置２００の機能の一部や全部は、ハードウェア回路によって実現されてもよい。また、例えば、演算部２１０が、制御装置２００とは別体に構成されていてもよい。
【0018】
発光制御部２０６は、発光部４０および走査部５０を制御する。より詳細には、発光制御部２０６は、例えば、発光部４０に対する発光制御信号の送信や、走査部５０に対する角度制御信号の送信を実行する。
【0019】
演算部２１０は、パルス光Ｐ１の飛行時間を利用して、対象物距離を演算する。対象物距離とは、測距装置１００から対象物までの距離を指す。図４に示すように、発光部４０から射出されたパルス光Ｐ１は、外部物体において反射され、外部物体からパルス光Ｐ１による反射光Ｐ２が出力される。また、パルス光Ｐ１は、窓９２の内側表面においても反射され、窓９２からパルス光Ｐ１による反射光Ｐ３が出力される。本明細書では、反射光Ｐ３のように、窓９２の内側表面においてパルス光Ｐ１が反射されて得られる反射光を「クラッタ」と呼ぶ。また、測距装置１００では、多重反射による反射光Ｐ４が生じる場合がある。「多重反射」とは、発光部４０から射出されたパルス光Ｐ１が、対象物と受光部６０との間を反射によって複数回往復することを意味する。反射光Ｐ４は、対象物によって複数回反射された後に受光部６０に到達するパルス光Ｐ１に相当する。受光部６０には、こうした反射光Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が届く。そして、パルス光Ｐ１の射出から反射光Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の受光までの時間が光の飛行時間として特定される。演算部２１０は、対象物距離の演算に、この飛行時間を利用する。
【0020】
なお、多重反射は、対象物が高い反射率を有する物体（例えば、車両の後方に設けられたリフレクタ）である場合に生じやすい。また、多重反射は、通常、対象物からの反射光が受光部６０によって再び対象物に向かって反射されることに起因して生じ、時には、対象物からの反射光が窓９２によって再び対象物に向かって反射されることに起因して生じる。以下では、パルス光が対象物と受光部６０との間を反射によって往復した回数のことを、反射回数とも呼ぶ。反射回数は、パルス光が受光部６０によって受光されるまでに対象物によって反射された回数を表しているとも言える。多重反射が生じている状態は、反射回数が２回以上である状態に相当する。
【0021】
図４に示すように、演算部２１０は、加算部２２０と、ヒストグラム生成部２３０と、近距離判定部２４０と、特徴量取得部２５０と、距離算出部２６０とを備える。更に、本実施形態における演算部２１０は、反射回数判定部２７０を備える。
【0022】
加算部２２０は、受光アレイ６５を構成する画素６６に含まれる各ＳＰＡＤ回路６８の出力を加算する。入射する光パルスが一つの画素６６に入射すると、画素６６に含まれるＳＰＡＤ回路６８が動作する。ＳＰＡＤ回路６８は、一つのフォトンが入射しただけでこれを検出することが可能である。しかし、ＳＰＡＤ回路６８において、外部物体ＯＢＪから出力される限られた光の検出は確率的なものにならざるを得ない。そこで、加算部２２０は、確率的にしか入射光を検出し得ないＳＰＡＤ回路６８からの出力信号Ｓｏｕｔを加算する。
【0023】
ヒストグラム生成部２３０は、出力信号Ｓｏｕｔに基づいて、受光部６０による反射光の受光強度を飛行時間ごとに表したヒストグラムＨＧを生成する。より詳細には、ヒストグラム生成部２３０は、加算部２２０による加算結果を取得するとともに、加算結果を予め定められた時間間隔Ｔｉ（例えば、１ナノ秒）で時系列的に記録した結果に基づいてヒストグラムＨＧを生成し、記憶部２９０に記憶させる。ヒストグラムＨＧにおける受光強度は、一画素６６内における受光したＳＰＡＤ回路６８の合計数によって表される。図５では、ヒストグラムＨＧは、横軸を飛行時間とし、縦軸を受光強度とする模式的なグラフによって表されている。ヒストグラム生成部２３０は、このようなヒストグラムＨＧを、時間間隔Ｔｉで記録された各受光強度ｓｓを線形補間することによって生成する。この線形補間が実行されることによって、ヒストグラムＨＧの時間分解能は、時間間隔Ｔｉによる時間分解能よりも高くなる。
【0024】
図５は、対象物が後述する近距離範囲にある場合に生成されるヒストグラムＨＧの例を示している。図５に示したヒストグラムＨＧには、受光強度のピークＰＫが現れている。ピークＰＫは、ピークＰＫの頂点ＴＰに向かって立ち上がる部分である立ち上がり部ＰＲと、頂点ＴＰから立ち下がる部分である立ち下がり部ＰＦとを有している。立ち上がり部ＰＲは、ピークＰＫのうち、その受光強度がピーク強度ＴＰｖに向かって上昇する部分であるとも言える。ピーク強度ＴＰｖは、ピークＰＫの頂点ＴＰにおける受光強度を指す。また、立ち下がり部ＰＦは、その受光強度がピーク強度ＴＰｖから下降する部分であるとも言える。以下では、立ち上がり部ＰＲが生じるタイミングのことを立ち上がりタイミングＲＴとも呼び、立ち下がり部ＰＦが生じるタイミングのことを立ち下がりタイミングＦＴとも呼ぶ。本実施形態では、立ち上がりタイミングＲＴと立ち下がりタイミングＦＴとは、それぞれ、飛行時間によって表される。
【0025】
図５に示すように、立ち上がりタイミングＲＴは、第１立ち上がりタイミングＲＴ１と、第２立ち上がりタイミングＲＴ２とを含む。第１立ち上がりタイミングＲＴ１は、立ち上がりタイミングＲＴのうち、受光強度が第１閾値ＴＳ１を取るタイミングである。第２立ち上がりタイミングＲＴ２は、立ち上がりタイミングＲＴのうち、受光強度が第２閾値ＴＳ２を取るタイミングである。第２閾値ＴＳ２は、第１閾値ＴＳ１よりも大きい。また、第２立ち下がりタイミングＦＴ２は、第１立ち下がりタイミングＦＴ１と、第２立ち下がりタイミングＦＴ２とを含む。第１立ち下がりタイミングＦＴ１は、立ち下がりタイミングＦＴのうち、受光強度が第１閾値ＴＳ１を取るタイミングである。第２立ち下がりタイミングＦＴ２は、立ち下がりタイミングＦＴのうち、受光強度が第２閾値ＴＳ２を取るタイミングである。第１閾値ＴＳ１および第２閾値ＴＳ２の詳細については後述する。
【0026】
図５には、第１時間幅ＰＷ１と第２時間幅ＰＷ２とが示されている。第１時間幅ＰＷ１は、ヒストグラムＨＧにおける第１立ち上がりタイミングＲＴ１と第１立ち下がりタイミングＦＴ１との間の時間幅を表す。第２時間幅ＰＷ２は、ヒストグラムＨＧにおける第２立ち上がりタイミングＲＴ２と第２立ち下がりタイミングＦＴ２との間の時間幅を表す。
【0027】
図６では、図５のピークＰＫが模式的に示されている。図６に示すように、図５に示したピークＰＫは、互いに重畳するクラッタピークＰｃと所望信号ピークＰｄと多重反射ピークＰｍとが合成されたピークである。クラッタピークＰｃは、反射光Ｐ３に基づくピーク、つまり、クラッタによるピークを表す。所望信号ピークＰｄは、反射光Ｐ２に基づくピークを表す。より具体的には、所望信号ピークＰｄは、反射回数が１回である反射光に基づくピークであり、クラッタピークＰｃとも多重反射ピークＰｍとも異なるピークである。多重反射ピークＰｍ２は、反射光Ｐ４に基づくピーク、つまり、多重反射によるピークを表す。より詳細には、多重反射ピークＰｍ２は、２回目の反射による多重反射ピークである。以下では、多重反射によるピークのことを、その反射回数に関わらず、単に、多重反射ピークＰｍとも表記する。なお、図６では、便宜上、クラッタピークＰｃと所望信号ピークＰｄとがそれぞれ同じ受光強度を有する場合の例が示されているが、通常、クラッタピークＰｃの受光強度は、所望信号ピークＰｄの受光強度よりも低い。また、多重反射ピークＰｍの受光強度は、所望信号ピークＰｄの受光強度と同程度の場合もあれば、所望信号ピークＰｄの受光強度より低い場合もある。
【0028】
クラッタピークＰｃは、所望信号ピークＰｄよりも時間的に早く現れ、多重反射ピークＰｍは、所望信号ピークＰｄよりも時間的に遅く現れる。なお、反射回数が３回以上である場合、３回目以降の反射に起因するピークが多重反射ピークＰｍ２よりも時間的に遅く現れ、多重反射ピークＰｍ２に重畳し得る。本明細書において、「所望信号ピークＰｄに多重反射ピークＰｍが重畳する」の意味は、所望信号ピークＰｄに直接的に多重反射ピークＰｍが重畳することのみならず、所望信号ピークＰｄに重畳する多重反射ピークＰｍに更に多重反射ピークＰｍすることをも含む。また、反射回数が１回である場合には、多重反射ピークＰｍは、現れない。
【0029】
図４に示した近距離判定部２４０は、ヒストグラムＨＧにおける立ち上がりタイミングＲＴに基づいて、対象物が予め定められた近距離範囲にあるか否かを判定する。近距離範囲とは、測距装置１００から予め定められた程度以上に近い範囲のことを指す。より詳細には、近距離範囲は、ヒストグラムＨＧにおいて、所望信号ピークＰｄにクラッタピークＰｃが重畳する程度に近い範囲として、実験やシミュレーションに基づいて定められる。本明細書では、近距離範囲よりも遠い範囲のことを遠距離範囲とも呼ぶ。
【0030】
図７には、ヒストグラムの例として、対象物が遠距離範囲にある場合に生成されるヒストグラムＨＧ２が模式的に示されている。ヒストグラムＨＧ２では、図５や図６に示したヒストグラムＨＧとは違って、クラッタピークＰｃが、所望信号ピークＰｄに重畳していない。これは、遠距離範囲では、対象物と測距装置１００との距離が比較的遠いことに起因して、受光部６０において、クラッタが受光されてから比較的に長時間が経過した後に対象物による反射光が受光されるからである。また、このように対象物と測距装置１００との距離が比較的遠いと、仮に多重反射が生じる場合であっても、受光部６０において、対象物による反射光が受光されてから比較的に長時間が経過した後に多重反射による反射光が受光される。この結果、遠距離範囲では、クラッタピークＰｃだけでなく、多重反射ピークＰｍも所望信号ピークＰｄに重畳しない。例えば、図７に示したヒストグラムＨＧ２では、多重反射ピークＰｍ２は、所望信号ピークＰｄに重畳していない。
【0031】
図４に示した特徴量取得部２５０は、ヒストグラム生成部２３０によって生成されたヒストグラムＨＧに基づいて、ピークＰＫに関する種々の特徴量を取得する。この特徴量には、反射回数に関する特徴量である反射回数特徴量が含まれる。本実施形態では、特徴量取得部２５０は、反射回数特徴量として、反射回数と相関する特徴量である第１時間幅ＰＷ１と第２時間幅ＰＷ２とを取得する。対象物が近距離範囲にある場合、反射回数がより多いほど、第１時間幅ＰＷ１や第２時間幅ＰＷ２は、より大きくなる傾向を有する。これは、近距離範囲では、反射回数が多いほど、所望信号ピークＰｄに対して、より多数の多重反射ピークＰｍが重畳するからである。
【0032】
反射回数判定部２７０は、後述するように、対象物が近距離範囲にある場合、反射回数特徴量に基づいて反射回数を判定する。
【0033】
距離算出部２６０は、対象物距離を算出する。距離算出部２６０は、対象物が近距離範囲にある場合には、反射回数特徴量と立ち下がりタイミングＦＴとに基づいて対象物距離を算出する。後述するように、本実施形態では、距離算出部２６０は、対象物が近距離範囲にある場合、立ち下がりタイミングＦＴと、反射回数特徴量に基づいて判定された反射回数とに基づいて対象物距離を算出する。また、本実施形態では、距離算出部２６０は、対象物が近距離範囲にない場合、立ち上がりタイミングＲＴに基づいて対象物距離を算出する。
【0034】
図８に示す測距処理は、対象物距離を測定するために実行される。測距処理は、例えば、ヒストグラム生成部２３０によりヒストグラムが生成されたタイミングで、演算部２１０によって開始される。
【0035】
ステップＳ１０にて、特徴量取得部２５０は、生成されたヒストグラムＨＧにおいてピークＰＫを特定するとともに、そのピークＰＫに関する種々の特徴量を取得する。より詳細には、特徴量取得部２５０は、ステップＳ１０において、第１立ち上がりタイミングＲＴ１と、第２立ち上がりタイミングＲＴ２と、第１立ち下がりタイミングＦＴ１と、第２立ち下がりタイミングＦＴ２とをそれぞれ特定するとともに、各タイミングを表す飛行時間の値を取得する。また、特徴量取得部２５０は、第１時間幅ＰＷ１と第２時間幅ＰＷ２とを、取得したこれらの値に基づいて算出することによって取得する。例えば、特徴量取得部２５０は、ピークＰＫにおいて受光強度が第１閾値ＴＳ１を取る２つの飛行時間を特定し、特定した２つの飛行時間のうち、時間的により早い時間を第１立ち上がりタイミングＲＴ１と特定し、時間的により遅い時間を第１立ち下がりタイミングＦＴ１と特定する。また、略同様に、特徴量取得部２５０は、ピークＰＫにおいて受光強度が第２閾値ＴＳ２を取る２つの飛行時間に基づいて、第２立ち上がりタイミングＲＴ２と第２立ち下がりタイミングＦＴ２とを特定する。
【0036】
ステップＳ２０にて、近距離判定部２４０は、対象物が近距離範囲にあるか否かを判定する。本実施形態におけるステップＳ２０では、近距離判定部２４０は、第２立ち上がりタイミングＲＴ２に基づいて、対象物が近距離範囲にあるか否かを判定する。ステップＳ２０では、近距離判定部２４０は、例えば、第２立ち上がりタイミングＲＴ２を表す時間が、予め定められた時間の閾値以下である場合に、対象物が近距離範囲にあると判定する。なお、他の実施形態では、演算部２１０は、例えば、第２立ち上がりタイミングＲＴ２に基づいて距離を算出し、その距離が予め定められた距離閾値以下である場合に、対象物が近距離範囲にあると判定してもよい。
【0037】
なお、図５に示した第２閾値ＴＳ２は、例えば、ピーク強度ＴＰｖの８０％以上かつ１００％以下の値に定められると好ましく、本実施形態では、ピーク強度ＴＰｖの１００％の値である。上述したように、クラッタピークＰｃの受光強度は、一般的に、所望信号ピークＰｄの受光強度よりも小さい。そのため、第２閾値ＴＳ２をピーク強度ＴＰｖの８０％以上に設定することで、第２立ち上がりタイミングＲＴ２にクラッタピークＰｃによる影響が及びにくくなる。
【0038】
ステップＳ２０で対象物が近距離範囲にないと判定された場合、ステップＳ３０にて、距離算出部２６０は、立ち上がりタイミングＲＴに基づいて対象物距離を算出する。より詳細には、本実施形態におけるステップＳ３０では、距離算出部２６０は、第１立ち上がりタイミングＲＴ１に基づいて対象物距離を算出する。例えば、距離算出部２６０は、第１立ち上がりタイミングＲＴ１が表す時間に時間値Δｔ１を加算することによって算出される値を、パルス光Ｐ１および反射光Ｐ２の飛行時間として利用して対象物距離を算出する。時間値Δｔ１は、第１立ち上がりタイミングＲＴ１に基づいて所望信号ピークＰｄの中心位置を算出するための値として、例えば、パルス光Ｐ１の波形に基づいて予め定められる。
【0039】
なお、図５に示した第１閾値ＴＳ１は、例えば、ピーク強度ＴＰｖの４０％以上かつ７０％以下の値に定められると好ましく、本実施形態では、ピーク強度ＴＰｖの５０％の値である。立ち上がりタイミングＲＴのうち、その受光強度がピーク強度ＴＰｖの４０％以上かつ７０％以下の値を取る範囲では、線形補間の精度がより高い。そのため、上記のように第１閾値ＴＳ１を設定することで、第１立ち上がりタイミングＲＴ１に基づいて、より精度良く対象物距離を算出できる。なお、通常、第１立ち上がりタイミングＲＴ１における線形補間の精度は、第２立ち上がりタイミングＲＴ２における線形補間の精度よりも高い。そのため、第１立ち上がりタイミングＲＴ１を用いることで、第２立ち上がりタイミングＲＴ２を用いる場合と比較して、より精度良く対象物距離を算出できる。同様に、通常、第１立ち下がりタイミングＦＴ１における線形補間の精度は、第２立ち下がりタイミングＦＴ２における線形補間の精度よりも高い。
【0040】
図８のステップＳ２０で対象物が近距離範囲にあると判定された場合、ステップＳ４０にて、反射回数判定部２７０は、反射回数を判定する。本実施形態におけるステップＳ４０では、反射回数判定部２７０は、図９に示す反射回数判定処理を実行することによって反射回数を判定する。
【0041】
図９のステップＳ４０５にて、反射回数判定部２７０は、図８のステップＳ１０で特定された第２立ち上がりタイミングＲＴ２が、図１０や図１１に示す基準タイミングＳＴ以前であるか否かを判定する。基準タイミングＳＴは、第２立ち上がりタイミングＲＴ２と反射回数特徴量とを用いて反射回数を判定する場合に、反射回数特徴量として第１時間幅ＰＷ１を用いるか、あるいは、第２時間幅ＰＷ２を用いるかを決定するために用いられる。後述するように、反射回数判定部２７０は、第２立ち上がりタイミングＲＴ２が基準タイミングＳＴよりも後である場合、第１時間幅ＰＷ１を反射回数特徴量として用いる。一方で、反射回数判定部２７０は、第２立ち上がりタイミングＲＴ２が基準タイミングＳＴ以前である場合、第２立ち上がりタイミングＲＴ２を反射回数特徴量として用いる。
【0042】
第２立ち上がりタイミングＲＴ２が基準タイミングＳＴよりも後である場合、図９のステップＳ４１０からステップＳ４３０にて、反射回数判定部２７０は、第２立ち上がりタイミングＲＴ２と、反射回数特徴量としての第１時間幅ＰＷ１との対応関係に基づいて、反射回数を判定する。まず、反射回数判定部２７０は、ステップＳ４１０において、第１時間幅ＰＷ１が第１判定値Ｊ１以下であるか否かを判定する。本実施形態における第１判定値Ｊ１は、第２立ち上がりタイミングＲＴ２の関数として定義され、下記式（１）によって表される。
Ｊ１＝ａ１ｔ＋ｂ１ …（１）
時間ｔは、第２立ち上がりタイミングＲＴ２を表す。係数ａ１および係数ｂ１は、図１０に示す第１関係データＲＤ１に基づいて定められる。第１関係データＲＤ１の詳細については後述する。
Ｊ１＝ａ１ｔ＋ｂ１ …（１）
時間ｔは、第２立ち上がりタイミングＲＴ２を表す。係数ａ１および係数ｂ１は、図１０に示す第１関係データＲＤ１に基づいて定められる。第１関係データＲＤ１の詳細については後述する。
【0043】
第１時間幅ＰＷ１が第１判定値Ｊ１以下である場合、反射回数判定部２７０は、ステップＳ４１５にて、反射回数が１回であると判定する。一方で、第１時間幅ＰＷ１が第１判定値Ｊ１より大きい場合、図８のステップＳ４２０にて、反射回数判定部２７０は、第１時間幅ＰＷ１が第２判定値Ｊ２以下であるか否かを判定する。本実施形態における第２判定値Ｊ２は、第１判定値Ｊ１と同様に、第２立ち上がりタイミングＲＴ２の関数として定義され、下記式（２）によって表される。
Ｊ２＝ａ２ｔ＋ｂ２ …（２）
係数ａ２および係数ｂ２は、上記の係数ａ１および係数ｂ１と略同様に、第１関係データＲＤ１に基づいて定められる。第１時間幅ＰＷ１が第２判定値Ｊ２以下である場合、反射回数判定部２７０は、ステップＳ４２５にて、反射回数が２回であると判定する。また、第１時間幅ＰＷ１が第２判定値Ｊ２より大きい場合、反射回数判定部２７０は、ステップＳ４３０にて、反射回数が３回であると判定する。
Ｊ２＝ａ２ｔ＋ｂ２ …（２）
係数ａ２および係数ｂ２は、上記の係数ａ１および係数ｂ１と略同様に、第１関係データＲＤ１に基づいて定められる。第１時間幅ＰＷ１が第２判定値Ｊ２以下である場合、反射回数判定部２７０は、ステップＳ４２５にて、反射回数が２回であると判定する。また、第１時間幅ＰＷ１が第２判定値Ｊ２より大きい場合、反射回数判定部２７０は、ステップＳ４３０にて、反射回数が３回であると判定する。
【0044】
図１０に示した第１関係データＲＤ１は、対象物が近距離範囲にある場合における、測距ごとの第２立ち上がりタイミングＲＴ２と第１時間幅ＰＷ１との関係を表すデータである。以下では、この第２立ち上がりタイミングＲＴ２と第１時間幅ＰＷ１との関係を第１関係ＲＰ１とも呼ぶ。第１関係データＲＤ１は、実験やシミュレーションによって予め実行された測距に関するデータであり、例えば、実験やシミュレーションの結果に基づいて、測距ごとの第２立ち上がりタイミングＲＴ２と第１時間幅ＰＷ１とを関連付けて記録することによって生成される。図１０では、第１関係データＲＤ１は、横軸を第２立ち上がりタイミングＲＴ２とし、縦軸を第１時間幅ＰＷ１とするグラフによって、より詳細には、各第１関係ＲＰ１をデータ点として表す散布図によって表されている。なお、図１０では、第１関係ＲＰ１を表すデータ点のうち、一部のみが代表的に示されている。第１関係データＲＤ１には、多重反射が生じない場合の第１関係ＲＰ１だけでなく、多重反射が生じた場合の第１関係ＲＰ１も含まれる。例えば、図１０に示した第１関係データＲＤ１には、反射回数がそれぞれ１回、２回、３回である場合における第１関係ＲＰ１が含まれている。また、図１０に示した第１関係データＲＤ１には、所望信号ピークＰｄに対するクラッタピークＰｃの重畳が生じた場合における第１関係ＲＰ１が含まれている。なお、本実施形態における第１関係データＲＤ１では、各第１関係ＲＰ１に反射回数が関連付けられている。
【0045】
図１０には、それぞれ複数のデータ点を含む第１群Ｇｐ１と第２群Ｇｐ２と第３群Ｇｐ３とが示されている。図１０では、第１群Ｇｐ１が右上がりのハッチングによって示され、第２群Ｇｐ２が右下がりのハッチングによって示され、第３群Ｇｐ３が点模様のハッチングによって示されている。第１群Ｇｐ１と第２群Ｇｐ２と第３群Ｇｐ３とは、それぞれ、反射回数が１回、２回、３回である場合における第１関係ＲＰ１の群を表している。図１０に示すように、第１群Ｇｐ１と第２群Ｇｐ２と第３群Ｇｐ３とは、第２立ち上がりタイミングＲＴ２が大きいほど、互いに離れて分布する。これは、対象物までの距離が遠いほど、多重反射ピークＰｍが所望信号ピークＰｄに対して時間的により遅く重畳し、反射回数の増加による第１時間幅ＰＷ１の増分がより大きくなるからである。
【0046】
上述した第１判定値Ｊ１の係数ａ１および係数ｂ１は、第１関係データＲＤ１における基準タイミングＳＴよりも時間的に遅い範囲で、第１判定値Ｊ１を表す直線が第１群Ｇｐ１と第２群Ｇｐ２との間に位置するように定められる。例えば、係数ａ１および係数ｂ１は、第１関係データＲＤ１において、第１判定値Ｊ１を表す直線が、第１群Ｇｐ１と第２群Ｇｐ２との間に位置し、かつ、第１群Ｇｐ１と第２群Ｇｐ２とに含まれる各データ点からより遠くに位置するように定められる。また、第２判定値Ｊ２の係数ａ２および係数ｂ２は、第２立ち上がりタイミングＲＴ２が基準タイミングＳＴよりも後である場合に、第１関係データＲＤ１上で、第２判定値Ｊ２を表す直線が第２群Ｇｐ２と第３群Ｇｐ３との間に位置するように定められる。例えば、係数ａ２および係数ｂ２は、係数ａ１および係数ｂ１と略同様に、第２判定値Ｊ２を表す直線が、第２群Ｇｐ２と第３群Ｇｐ３との間に位置し、かつ、第２群Ｇｐ２と第３群Ｇｐ３とに含まれる各データ点からより遠くに位置するように定められる。こうして定められる係数ａ２は、係数ａ１よりも大きい値であり、係数ｂ２は、係数ｂ１よりも大きい値である。
【0047】
第２立ち上がりタイミングＲＴ２が基準タイミングＳＴ以前である場合、図９のステップＳ４３５からステップＳ４５５にて、反射回数判定部２７０は、第２立ち上がりタイミングＲＴ２と、反射回数特徴量としての第２時間幅ＰＷ２との対応関係に基づいて、反射回数を判定する。まず、反射回数判定部２７０は、ステップＳ４３５において、第２時間幅ＰＷ２が第３判定値Ｊ３以下であるか否かを判定する。本実施形態における第３判定値Ｊ３は、第１判定値Ｊ１や第２判定値Ｊ２と同様に、第２立ち上がりタイミングＲＴ２の関数として定義され、下記式（３）によって表される。
Ｊ３＝ａ３ｔ＋ｂ３ …（３）
係数ａ３および係数ｂ３は、図１１に示す第２関係データＲＤ２に基づいて定められる。第２関係データＲＤ２の詳細については後述する。
Ｊ３＝ａ３ｔ＋ｂ３ …（３）
係数ａ３および係数ｂ３は、図１１に示す第２関係データＲＤ２に基づいて定められる。第２関係データＲＤ２の詳細については後述する。
【0048】
第２時間幅ＰＷ２が第３判定値Ｊ３以下である場合、反射回数判定部２７０は、図９のステップＳ４４０にて、反射回数が１回であると判定する。第２時間幅ＰＷ２が第３判定値Ｊ３より大きい場合、ステップＳ４４５にて、反射回数判定部２７０は、第２時間幅ＰＷ２が第４判定値Ｊ４以下であるか否かを判定する。本実施形態における第４判定値Ｊ４は、第１判定値Ｊ１から第３判定値Ｊ３と同様に、第２立ち上がりタイミングＲＴ２の関数として定義され、下記式（４）によって表される。
Ｊ４＝ａ４ｔ＋ｂ４ …（４）
係数ａ４および係数ｂ４は、係数ａ３および係数ｂ３と同様に、第２関係データＲＤ２に基づいて定められる。第２時間幅ＰＷ２が第４判定値Ｊ４以下である場合、反射回数判定部２７０は、ステップＳ４５０にて、反射回数が２回であると判定する。また、第２時間幅ＰＷ２が第４判定値Ｊ４より大きい場合、反射回数判定部２７０は、ステップＳ４５５にて、反射回数が３回であると判定する。
Ｊ４＝ａ４ｔ＋ｂ４ …（４）
係数ａ４および係数ｂ４は、係数ａ３および係数ｂ３と同様に、第２関係データＲＤ２に基づいて定められる。第２時間幅ＰＷ２が第４判定値Ｊ４以下である場合、反射回数判定部２７０は、ステップＳ４５０にて、反射回数が２回であると判定する。また、第２時間幅ＰＷ２が第４判定値Ｊ４より大きい場合、反射回数判定部２７０は、ステップＳ４５５にて、反射回数が３回であると判定する。
【0049】
図１１に示した第２関係データＲＤ２は、対象物が近距離範囲にある場合における、測距ごとの第２立ち上がりタイミングＲＴ２と第２時間幅ＰＷ２との関係を表すデータである。以下では、この第２立ち上がりタイミングＲＴ２と第２時間幅ＰＷ２との関係を第２関係ＲＰ２とも呼ぶ。第２関係データＲＤ２は、第１関係データＲＤ１と同様に、実験シミュレーションによって予め実行された測距に関するデータであり、例えば、第１関係データＲＤ１と略同様に、測距ごとの第２立ち上がりタイミングＲＴ２と第２時間幅ＰＷ２とを関連付けて記録することによって生成される。図１１では、第２関係データＲＤ２は、図１０と略同様に、各第２関係ＲＰ２をデータ点として表す散布図によって表されている。
【0050】
図１１には、それぞれ複数のデータ点を含む第４群Ｇｐ４と第５群Ｇｐ５と第６群Ｇｐ６とが示されている。図１１では、第４群Ｇｐ４が右上がりのハッチングによって示され、第５群Ｇｐ５が右下がりのハッチングによって示され、第６群Ｇｐ６が点模様のハッチングによって示されている。第４群Ｇｐ４と第５群Ｇｐ５と第６群Ｇｐ６とは、それぞれ、反射回数が１回、２回、３回である場合における第２関係ＲＰ２の群を表している。図１１に示すように、第４群Ｇｐ４と第５群Ｇｐ５と第６群Ｇｐ６とは、図１０の第１群Ｇｐ１から第３群Ｇｐ３と略同様に、第２立ち上がりタイミングＲＴ２が大きいほど、互いに離れて分布する。
【0051】
上述した第３判定値Ｊ３の各係数は、第２立ち上がりタイミングＲＴ２が基準タイミングＳＴ以前である場合に、第２関係データＲＤ２上で、第３判定値Ｊ３を表す直線が第４群Ｇｐ４と第５群Ｇｐ５との間に位置するように定められる。また、第４判定値Ｊ４の各係数は、第２立ち上がりタイミングＲＴ２が基準タイミングＳＴ以前である場合に、第２関係データＲＤ２上で、第４判定値Ｊ４を表す直線が第５群Ｇｐ５と第６群Ｇｐ６との間に位置するように定められる。これらの各係数は、例えば、第１判定値Ｊ１の各係数や第２判定値Ｊ２の各係数と略同様に定められる。このように定められる係数ａ４は、係数ａ３より大きく、かつ、係数ａ２より小さい値である。また、係数ｂ４は、係数ｂ３より大きく、かつ、係数ｂ２より小さい値である。また、係数ａ３は、係数ａ１より小さい値であり、係数ｂ３は、係数ｂ１より小さい値である。
【0052】
なお、他の実施形態では、第１判定値Ｊ１や第２判定値Ｊ２や第３判定値Ｊ３や第４判定値Ｊ４は、一次関数として定義されていなくてもよい。例えば、これらの判定値は、第２立ち上がりタイミングＲＴ２に関する二次以上の関数や指数関数等として定義されていてもよい。
【0053】
図１２には、ヒストグラムＨＧの例としてヒストグラムＨＧ３が示されている。ヒストグラムＨＧ３には、互いに重畳する所望信号ピークＰｄと多重反射ピークＰｍ２と多重反射ピークＰｍ３とが合成されたピークＰＫ３が示されている。多重反射ピークＰｍ３は、３回目の反射に起因する多重反射ピークＰｍである。図１２では、多重反射ピークＰｍ３の強度は、第１閾値ＴＳ１よりも高く、かつ、第２閾値ＴＳ２よりも低い。
【0054】
図１２に示した例では、多重反射ピークＰｍの受光強度が第２閾値ＴＳ２よりも低いことに起因して、第２時間幅ＰＷ２の範囲から多重反射ピークＰｍが除外される。そのため、この場合に第２時間幅ＰＷ２を反射回数特徴量として用いると、反射回数が実際よりも少なく判定される可能性が高い。例えば、図１１に示した第７群Ｇｐ７は、反射回数が２回であり、かつ、多重反射ピークＰｍの受光強度が第２閾値ＴＳ２よりも低い場合における第２関係ＲＰ２の群を表している。図１１では、第７群Ｇｐ７は、第５群Ｇｐ５と同様に右上がりのハッチングによって示されている。第７群Ｇｐ７は、図１１において、第４群Ｇｐ４と重なっている。そのため、多重反射ピークＰｍの受光強度が第２閾値ＴＳ２よりも低い場合、実際の反射回数が２回であっても、第３判定値Ｊ３に基づいて反射回数が１回であると判定される可能性がある。また、第８群Ｇｐ８は、反射回数が３回であり、かつ、３回目の反射に起因するピークの受光強度が第２閾値ＴＳ２よりも低い場合における第２関係ＲＰ２の群を表している。図１１では、第８群Ｇｐ８は、第６群Ｇｐ６と同様に点模様のハッチングによって示されている。第８群Ｇｐ８は、図１１において、第５群Ｇｐ５と重なっている。そのため、３回目の反射に起因するピークの受光強度が第２閾値ＴＳ２よりも低い場合、実際の反射回数が３回であっても、第３判定値Ｊ３および第４判定値Ｊ４に基づいて反射回数が２回であると判定される可能性がある。
【0055】
図１１に示すように、第７群Ｇｐ７や第８群Ｇｐ８によって表される第２関係ＲＰ２は、第２立ち上がりタイミングＲＴ２が時間的により後である場合に生じやすい。これは、多重反射によるピークの受光強度は、対象物までの距離が遠いほど、測距装置１００と対象物との間におけるパルス光の減衰に起因して低下しやすいからである。そのため、上述した基準タイミングＳＴは、反射回数が実際よりも少ない回数に判定されることを抑制できる程度に、時間的に早いタイミングとして定められると好ましい。つまり、基準タイミングＳＴは、第２時間幅ＰＷ２を用いることで反射回数が実際よりも少ない回数に判定される可能性が高い場合に、第２時間幅ＰＷ２が反射量特徴量として選択されないタイミングとして定められると好ましい。
【0056】
図１３には、ヒストグラムＨＧの例としてヒストグラムＨＧ４が示されている。ヒストグラムＨＧ４には、互いに重畳するクラッタピークＰｃと所望信号ピークＰｄと多重反射ピークＰｍ２とが合成されたピークＰＫ４が示されている。図１３では、クラッタピークＰｃの強度は、第１閾値ＴＳ１よりも高く、かつ、第２閾値ＴＳ２よりも低い。
【0057】
図１３に示した例では、クラッタピークＰｃの受光強度が第１閾値ＴＳ１よりも高いことに起因して、第１時間幅ＰＷ１の範囲にクラッタピークＰｃが含まれる。この場合、第１時間幅ＰＷ１を反射回数特徴量として用いると、反射回数を実際よりも多い回数に判定する可能性がある。特に、対象物までの距離が近い場合、クラッタピークＰｃと所望信号ピークＰｄとが時間的に近くなるため、クラッタピークＰｃの受光強度が第１閾値ＴＳ１よりも高いことに起因して、反射回数が実際よりも多い回数に判定されやすい。そのため、上述した基準タイミングＳＴは、第１時間幅ＰＷ１を反射回数特徴量として用いる場合に反射回数が実際よりも多く判定されることを抑制できる程度に、時間的に遅いタイミングとして定められると好ましい。つまり、基準タイミングＳＴは、第１時間幅ＰＷ１を用いることで反射回数が実際よりも多い回数に判定される可能性が高い場合に、第１時間幅ＰＷ１が反射量特徴量として選択されないタイミングとして定められると好ましい。
【0058】
図８のステップＳ５０にて、距離算出部２６０は、ステップＳ４０で判定された反射回数と、第２立ち下がりタイミングＦＴ２とに基づいて対象物距離を算出する。例えば、距離算出部２６０は、第１立ち下がりタイミングＦＴ１が表す時間を反射回数によって除した値から時間値Δｔ２を差し引くことによって算出される値を、パルス光Ｐ１および反射光Ｐ２の飛行時間として利用して対象物距離を算出する。時間値Δｔ２は、第１立ち下がりタイミングＦＴ１に基づいて所望信号ピークＰｄの中心位置を算出するための値として、例えば、パルス光Ｐ１の波形に基づいて予め定められる。
【0059】
以上で説明した本実施形態の測距装置１００によれば、距離算出部２６０は、対象物が近距離範囲にある場合、反射回数特徴量と、ピークの立ち下がりタイミングＦＴとに基づいて対象物距離を算出する。このような形態によれば、対象物が近距離範囲にある場合に、ピークの立ち下がりタイミングＦＴに基づいて対象物距離が算出されるので、所望信号ピークＰｄへのクラッタピークＰｃの重畳に起因する測距精度の低下を抑制できる。また、反射回数特徴量に基づいて対象物距離が算出されるので、所望信号ピークＰｄへの多重反射ピークＰｍの重畳に起因する測距精度の低下を抑制できる。そのため、クラッタピークＰｃや多重反射ピークＰｍの重畳に起因する測距精度の低下を抑制できる。
【0060】
また、本実施形態では、距離算出部２６０は、対象物が近距離範囲にない場合、立ち上がりタイミングＲＴに基づいて対象物距離を算出する。そのため、対象物が近距離範囲にない場合には、立ち上がりタイミングＲＴに基づいて簡易に対象物距離を算出できる。
【0061】
また、本実施形態では、近距離判定部２４０は、受光強度が第１閾値ＴＳ１よりも大きい第２閾値ＴＳ２を取る第２立ち上がりタイミングＲＴ２に基づいて、対象物が近距離範囲にあるか否かを判定し、距離算出部２６０は、対象物が近距離範囲にない場合、受光強度が第１閾値ＴＳ１を取る第１立ち上がりタイミングＲＴ１に基づいて対象物距離を算出する。このようにすれば、第１立ち上がりタイミングＲＴ１に比較してクラッタピークＰｃによる影響が及びにくい第２立ち上がりタイミングＲＴ２に基づいて、対象物距離が近距離範囲にあるか否かを判定できる。また、対象物距離が近距離範囲にない場合、第１立ち上がりタイミングＲＴ１に基づいて対象物距離を算出するので、例えば、第２立ち上がりタイミングＲＴ２に基づいて対象物距離を算出する場合と比較して、より精度良く対象物距離を算出できる。
【0062】
また、本実施形態では、反射回数判定部２７０は、対象物が近距離範囲にある場合、反射回数特徴量に基づいて反射回数を判定し、距離算出部２６０は、対象物が近距離範囲にある場合、判定された反射回数と立ち下がりタイミングＦＴとに基づいて対象物距離を算出する。そのため、反射回数特徴量に基づいて反射回数を判定できるとともに、判定された反射回数に基づいて対象物距離を算出できる。
【0063】
また、本実施形態では、反射回数判定部２７０は、第２立ち上がりタイミングＲＴ２が基準タイミングＳＴよりも後である場合、第２立ち上がりタイミングＲＴ２と第１時間幅ＰＷ１との対応関係に基づいて反射回数を判定し、第２立ち上がりタイミングＲＴ２が基準タイミングＳＴ以前である場合、第２立ち上がりタイミングＲＴ２と第２時間幅ＰＷ２との対応関係に基づいて反射回数を判定する。そして、距離算出部２６０は、反射回数と、第１立ち下がりタイミングＦＴ１とに基づいて対象物距離を算出する。このようにすれば、クラッタピークＰｃの受光強度が第１時間幅ＰＷ１に与える影響や、多重反射ピークＰｍの受光強度が第２時間幅ＰＷ２に与える影響を加味して、より適切に反射回数を判定でき、このように判定された反射回数を対象物距離の算出に用いることができる。また、第１立ち下がりタイミングＦＴ１に基づいて反射回数を判定するので、例えば、第２立ち下がりタイミングＦＴ２に基づいて反射回数を判定する場合と比較して、より精度良く対象物距離を算出できる。そのため、より適切に対象物距離を算出できる。
【0064】
Ｂ．第２実施形態：
図１４に示すように、第２実施形態における測距装置１００ｂの記憶部２９０ｂは、第１実施形態とは違って、補正データＣＤを記憶している。また、本実施形態における距離算出部２６０ｂは、後述するように、ヒストグラムＨＧにおける受光強度に基づいて、対象物距離を補正する。第２実施形態における測距装置１００ｂの構成のうち、特に説明しない点については、第１実施形態と同様である。
図１４に示すように、第２実施形態における測距装置１００ｂの記憶部２９０ｂは、第１実施形態とは違って、補正データＣＤを記憶している。また、本実施形態における距離算出部２６０ｂは、後述するように、ヒストグラムＨＧにおける受光強度に基づいて、対象物距離を補正する。第２実施形態における測距装置１００ｂの構成のうち、特に説明しない点については、第１実施形態と同様である。
【0065】
補正データＣＤは、受光強度に基づいて対象物距離を補正するためのデータである。測距装置１００では、対象物までの距離が同じであっても、反射光の強度に依存してピークＰＫの形状が変化し得る。これは、画素６６を構成するＳＰＡＤ回路６８の個数が有限であり、かつ、画素６６を構成するＳＰＡＤ回路６８による反射光の検出が確率的であることに起因する。例えば、反射光の強度が比較的高い場合（例えば、対象物が高い反射率を有する物体である場合）、反射光が画素６６に到達した初期の段階や終期の段階であっても多数のＳＰＡＤ回路６８が光を検出するため、立ち上がりタイミングＲＴが時間的に早くなり、立ち下がりタイミングＦＴが時間的に遅くなる。一方で、反射光の強度が比較的低い場合、反射光が画素６６に到達した初期の段階や終期の段階では少数のＳＰＡＤ回路６８のみが光を検出するため、立ち上がりタイミングＲＴが時間的に遅くなり、立ち下がりタイミングＦＴが時間的に早くなる。本実施形態における距離算出部２６０ｂは、補正データＣＤを用いて対象物距離を補正することで、対象物距離の算出結果に、上記のように反射光の強度に依存して立ち上がりタイミングＲＴや立ち下がりタイミングＦＴが変化することによる影響が及ぶことを抑制する。
【0066】
また、本願発明者らは、立ち上がりタイミングＲＴと立ち下がりタイミングＦＴとの間で、反射光の強度による変化の傾向がそれぞれ異なることを見出した。より詳細には、本願発明者らは、反射光の強度による立ち下がりタイミングＦＴの変化量が、反射光Ｐ２の強度による立ち上がりタイミングＲＴの変化量と比較して小さいことを見出した。本実施形態における補正データＣＤは、上記の傾向の差異に対応して、対象物距離の算出に立ち上がりタイミングＲＴを用いる場合と立ち下がりタイミングＦＴを用いる場合とで、それぞれ異なる強度で対象物距離を補正できるように定義されている。
【0067】
図１５に示すように、本実施形態における補正データＣＤは、時間値Δｔ１や時間値Δｔ２をピーク強度ＴＰｖに基づいて補正するためのデータである。第１実施形態で説明したように、時間値Δｔ１は、第１立ち上がりタイミングＲＴ１に基づいて対象物距離を算出するのに用いられ、時間値Δｔ２は、第１立ち下がりタイミングＦＴ１に基づいて対象物距離を算出するのに用いられる。以下では、時間値Δｔ１と時間値Δｔ２とを区別しない場合、両者を単に時間値Δｔとも呼ぶ。図１５に示した補正データＣＤは、時間値Δｔ１を補正するための補正値ｃｖ１と、時間値Δｔ２を補正するための補正値ｃｖ２とを含んでいる。本実施形態では、補正値ｃｖ１は、ピーク強度ＴＰｖに関する正の一次関数として定義されている。また、補正値ｃｖ２は、ピーク強度ＴＰｖに関する負の一次関数として定義されている。なお、他の実施形態では、補正値ｃｖ１や補正値ｃｖ２は、例えば、ピーク強度ＴＰｖに関する二次以上の関数や指数関数等として定義されていてもよい。
【0068】
補正値ｃｖ１と補正値ｃｖ２とは、それぞれ、補正の強度が異なるように定義されている。例えば、ピーク強度ＴＰｖが強度ｓｓ１である場合、補正値ｃｖ１は、値ｃ１であり、補正値ｃｖ２は、値ｃ２である。値ｃ１の絶対値は、値ｃ２の絶対値よりも大きい。本実施形態では、このような補正の強度の差異は、補正値ｃｖ１の傾きの絶対値が補正値ｃｖ２の傾きの絶対値よりも大きいことによって実現されている。
【0069】
本実施形態では、距離算出部２６０ｂは、図８のステップＳ３０において、補正データＣＤに含まれる補正値ｃｖ１に基づいて補正された時間値Δｔ１を用いて、対象物距離を算出する。また、距離算出部２６０ｂは、ステップＳ５０において、補正値ｃｖ２に基づいて補正された時間値Δｔ２を用いて、対象物距離を算出する。このようにすることで、距離算出部２６０ｂによって算出される対象物距離が受光強度に基づいて、より詳細には、ピーク強度ＴＰｖに基づいて補正される。また、対象物距離の算出に立ち上がりタイミングＲＴを用いる場合と立ち下がりタイミングＦＴを用いる場合とで補正の強度が異なるように、対象物距離が補正される。
【0070】
以上で説明した第２実施形態によれば、距離算出部２６０ｂは、受光強度に基づいて対象物距離を補正する。このようにすれば、受光強度に基づいて対象物距離を補正できる。そのため、対象物距離の算出結果に、反射光の強度に依存して立ち上がりタイミングＲＴや立ち下がりタイミングＦＴが変化することによる影響が及ぶことを抑制できる。従って、より精度良く対象物距離を算出できる。
【0071】
また、本実施形態では、距離算出部２６０ｂは、対象物距離の算出に立ち上がりタイミングＲＴを用いる場合と立ち下がりタイミングＦＴを用いる場合とで、対象物距離の補正の強度を異ならせる。そのため、対象物距離の算出に立ち上がりタイミングＲＴを用いる場合と立ち下がりタイミングＦＴを用いる場合とのいずれの場合であっても、対象物距離をより適切に補正できる可能性が高まる。
【0072】
なお、第２実施形態では、距離算出部２６０ｂは、時間値Δｔ１や時間値Δｔ２を受光強度に基づいて補正することで対象物距離を補正しているが、他の実施形態では、上記と異なる方法で受光強度に基づいて対象物距離を補正してもよい。例えば、距離算出部２６０ｂによって算出された対象物距離が、受光強度に基づいて補正されてもよい。また、第１立ち上がりタイミングＲＴ１や第１立ち下がりタイミングＦＴ１を受光強度に基づいて補正することによって、対象物距離を補正してもよい。また、第２立ち上がりタイミングＲＴ２や第２立ち下がりタイミングＦＴ２を受光強度に基づいて補正してもよいし、第２立ち上がりタイミングＲＴ２や第２立ち下がりタイミングＦＴ２を利用して算出される外部物体までの距離を受光強度に基づいて補正してもよい。また、こうした補正は、対象物距離の算出のみならず、例えば、ステップＳ２０における対象物が近距離範囲にあるか否かの判定や、図９の各種ステップにおける判定に用いられてもよい。
【0073】
また、図１６に示した他の実施形態における補正データＣＤｂは、補正データＣＤとは異なり、時間値Δｔ２の補正値として、反射回数が１回である場合における補正値ｃｖ２ａと、反射回数が２回である場合における補正値ｃｖ２ｂと、反射回数が３回である場合における補正値ｃｖ２ｃとを含んでいる。補正値ｃｖ２ａと補正値ｃｖ２ｂと補正値ｃｖ２ｃとは、それぞれ、図１５の補正値ｃｖ２と同様にピーク強度ＴＰｖに関する負の関数として定義されており、各補正値の傾きは、それぞれ異なる。より詳細には、各補正値の傾きの絶対値は、補正値ｃｖ２ａ、ｃｖ２ｂ、ｃｖ２ｃの順に大きい。なお、図１６では、時間値Δｔ１の補正値は省略されている。距離算出部２６０ｂは、図８のステップＳ５０において、この補正データＣＤｂを用いることで、判定された反射回数に応じて対象物距離の補正の強度を異ならせることができる。例えば、受光強度が強度ｓｓ２である場合、補正値ｃｖ２ａは値ｃ３を取り、補正値ｃｖ２ｂは値ｃ４を取り、補正値ｃｖ２ｃは値ｃ５を取る。これら値の絶対値は、値ｃ３、ｃ４、ｃ５の順に大きい。
【0074】
Ｃ．他の実施形態：
（Ｃ－１）上記実施形態では、距離算出部２６０は、対象物が近距離範囲にない場合、第１立ち上がりタイミングＲＴ１に基づいて対象物距離を算出しているが、このように対象物距離を算出しなくてもよい。例えば、距離算出部２６０は、第２立ち上がりタイミングＲＴ２に基づいて対象物距離を算出してもよい。また、距離算出部２６０は、立ち上がりタイミングＲＴではなく、第１立ち下がりタイミングＦＴ１や第２立ち下がりタイミングＦＴ２に基づいて対象物距離を算出してもよい。
（Ｃ－１）上記実施形態では、距離算出部２６０は、対象物が近距離範囲にない場合、第１立ち上がりタイミングＲＴ１に基づいて対象物距離を算出しているが、このように対象物距離を算出しなくてもよい。例えば、距離算出部２６０は、第２立ち上がりタイミングＲＴ２に基づいて対象物距離を算出してもよい。また、距離算出部２６０は、立ち上がりタイミングＲＴではなく、第１立ち下がりタイミングＦＴ１や第２立ち下がりタイミングＦＴ２に基づいて対象物距離を算出してもよい。
【0075】
（Ｃ－２）上記実施形態では、距離算出部２６０は、対象物が近距離範囲にない場合、第１立ち下がりタイミングＦＴ１に基づいて対象物距離を算出しているが、例えば、第２立ち下がりタイミングＦＴ２に基づいて対象物距離を算出してもよい。この場合、例えば、第２立ち上がりタイミングＲＴ２が基準タイミングＳＴ以前であるか後であるかに関わらず、第２立ち上がりタイミングＲＴ２を反射回数特徴量として用いて反射回数を判定してもよい。より詳細には、例えば、図１２の例では、上述したように、第２立ち上がりタイミングＲＴ２と第２時間幅ＰＷ２との対応関係に基づいて反射回数を判定すると、反射回数が２回と判定される。しかし、この場合、第２立ち下がりタイミングＦＴ２は、多重反射ピークＰｍ２の立ち下がりタイミングに対応する。そのため、この場合、第２立ち下がりタイミングＦＴ２と反射回数（２回）とに基づいて対象物距離を測定すれば、反射回数が実際よりも少なく判定されることに起因して測距精度が低下することを抑制できる。
【0076】
（Ｃ－３）上記実施形態では、例えば、予め生成された機械学習モデルを用いて、反射回数が判定されてもよい。この機械学習モデルは、例えば、反射回数特徴量を含む各種特徴量に基づいて反射回数を判定できるように、反射回数特徴量を含む各種特徴量と反射回数との関係を予め機械学習させることによって生成される。このような機械学習モデルとしては、例えば、ニューラルネットワークや決定木やサポートベクターマシン等を適用できる。また、機械学習には、教師あり学習や教師なし学習や強化学習といった種々の機械学習のアルゴリズムが用いられてよい。
【0077】
（Ｃ－４）上記実施形態では、演算部２１０は、反射回数判定部２７０を有しているが、反射回数判定部２７０を有していなくてもよい。例えば、測距処理において、対象物が近距離範囲にある場合に、反射回数を判定することなく、立ち下がりタイミングＦＴと反射回数特徴量とに基づいて対象物距離を算出してもよい。
【0078】
Ｄ．他の形態：
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【0079】
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
【0080】
＜形態１＞測距装置（１００，１００ｂ）は、パルス光を射出する発光部（４０）と、対象物によって反射される前記パルス光の反射光を受光し、前記反射光に基づく出力信号（Ｓｏｕｔ）を出力する受光部（６０）と、前記パルス光の飛行時間を利用して、前記対象物までの距離である対象物距離を演算する演算部（２１０）と、を備える。前記演算部は、前記出力信号に基づいて、前記受光部による前記反射光の受光強度を飛行時間ごとに表したヒストグラム（ＨＧ）を生成するヒストグラム生成部（２３０）と、前記ヒストグラムにおける前記受光強度のピーク（ＰＫ）の立ち上がりタイミング（ＲＴ）に基づいて、前記対象物が予め定められた近距離範囲にあるか否かを判定する近距離判定部（２４０）と、前記ヒストグラムに基づいて、前記パルス光が前記対象物と前記受光部との間を反射によって往復した回数を表す反射回数に関する特徴量を取得する特徴量取得部（２５０）と、前記対象物が前記近距離範囲にある場合、前記特徴量と、前記ピークの立ち下がりタイミング（ＦＴ）と、に基づいて前記対象物距離を算出する距離算出部（２６０，２６０ｂ）と、を有する。
【0081】
＜形態２＞上記形態１の測距装置において、前記距離算出部は、前記対象物が前記近距離範囲にない場合、前記立ち上がりタイミングに基づいて前記対象物距離を算出してもよい。
【0082】
＜形態３＞上記形態２の測距装置において、前記立ち上がりタイミングは、前記受光強度が第１閾値（ＴＳ１）を取る第１立ち上がりタイミング（ＲＴ１）と、前記受光強度が前記第１閾値よりも大きい第２閾値（ＴＳ２）を取る第２立ち上がりタイミング（ＲＴ２）と、を含み、前記近距離判定部は、前記第２立ち上がりタイミングに基づいて、前記対象物が前記近距離範囲にあるか否かを判定し、前記距離算出部は、前記対象物が前記近距離範囲にない場合、前記第１立ち上がりタイミングに基づいて前記対象物距離を算出してもよい。
【0083】
＜形態４＞上記形態３の測距装置において、前記演算部は、前記特徴量に基づいて前記反射回数を判定する反射回数判定部（２７０）を更に有し、前記距離算出部は、前記対象物が前記近距離範囲にある場合、判定された前記反射回数と、前記立ち下がりタイミングと、に基づいて前記対象物距離を算出してもよい。
【0084】
＜形態５＞上記形態４の測距装置において、前記立ち下がりタイミングは、前記受光強度が前記第１閾値を取る第１立ち下がりタイミング（ＦＴ１）と、前記受光強度が前記第２閾値を取る第２立ち下がりタイミング（ＦＴ２）と、を含み、前記反射回数判定部は、前記第１立ち上がりタイミングと前記第１立ち下がりタイミングとの間の時間幅を表す第１時間幅（ＰＷ１）と、前記第２立ち上がりタイミングと前記第２立ち下がりタイミングとの間の時間幅を表す第２時間幅（ＰＷ２）とのいずれかを前記特徴量として用いて、前記反射回数を判定してもよい。
【0085】
＜形態６＞上記形態５の測距装置において、前記反射回数判定部は、前記対象物が前記近距離範囲にある場合、前記第２立ち上がりタイミングが予め定められた基準タイミング（ＳＴ）以前か否かを判定し、前記第２立ち上がりタイミングが前記基準タイミングよりも後である場合、前記第２立ち上がりタイミングと前記第１時間幅との対応関係に基づいて前記反射回数を判定し、前記第２立ち上がりタイミングが前記基準タイミング以前である場合、前記第２立ち上がりタイミングと前記第２時間幅との対応関係に基づいて前記反射回数を判定し、前記距離算出部は、判定された前記反射回数と、前記第１立ち下がりタイミングと、に基づいて前記対象物距離を算出してもよい。
【0086】
＜形態７＞上記形態１から６のいずれか一の形態の測距装置において、前記距離算出部は、前記受光強度に基づいて前記対象物距離を補正してもよい。
【0087】
＜形態８＞上記形態７の測距装置において、前記距離算出部は、前記対象物距離の算出に前記立ち上がりタイミングを用いる場合と前記立ち下がりタイミングを用いる場合とで、前記対象物距離の補正の強度を異ならせてもよい。
【符号の説明】
【0088】
４０…発光部、６０…受光部、１００，１００ｂ…測距装置、２１０…演算部、２３０…ヒストグラム生成部、２４０…近距離判定部、２５０…特徴量取得部、２６０，２６０ｂ…距離算出部、２７０…反射回数判定部、ＦＴ…立ち上がりタイミング、ＨＧ…ヒストグラム、ＰＫ…ピーク、ＲＴ…立ち上がりタイミング、Ｓｏｕｔ…出力信号
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】