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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-09
(45)【発行日】2024-02-20
(54)【発明の名称】距離計測装置
(51)【国際特許分類】
G01S 7/487 20060101AFI20240213BHJP
G01S 17/894 20200101ALI20240213BHJP
G01S 17/931 20200101ALI20240213BHJP
【ＦＩ】
G01S7/487
G01S17/894
G01S17/931
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2020152720
(22)【出願日】2020-09-11
(65)【公開番号】P2022047025
(43)【公開日】2022-03-24
【審査請求日】2022-11-15
(73)【特許権者】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(73)【特許権者】
【識別番号】317011920
【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(72)【発明者】
【氏名】久保田 寛
(72)【発明者】
【氏名】松本 展
【審査官】佐藤 宙子
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－０５６５６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０５２９７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０９１３７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１３４７０７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２０／０７１４６５（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ ７／４８－ ７／５１
Ｇ０１Ｓ １７／００－１７／９５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源と、前記光源からの出射光を投光し、前記出射光の反射光を受光するように構成された光学系と、
前記受光した反射光を検出するように構成され、各々が少なくとも１つのセンサを含み、基板上の画素領域に配置された複数の画素と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
第１画素において検出された第１反射光を第１出射光に対して同定し、
前記同定された前記第１反射光の前記第１出射光に対する時間差に基づき、距離を計測する
ように構成され、
前記第１出射光は、連続する第１パルス、第２パルス、及び第３パルスを含み、
前記第１パルス及び前記第２パルスの第１間隔と、前記第２パルス及び前記第３パルスの第２間隔とは、異なり、
前記制御部は、
前記第１反射光が極大となる第１ピーク候補を検出し、
前記第１ピーク候補に対応する時刻の近傍において、前記第１反射光が極大となる第２ピーク候補を更に検出し、
前記第１ピーク候補及び前記第２ピーク候補に基づき、前記第１反射光を同定する
ように構成された、
距離計測装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記第１ピーク候補に対応する時刻から前記第１間隔及び前記第２間隔の和の範囲において、前記第２ピーク候補を更に検出するように構成された、請求項１記載の距離計測装置。
【請求項3】
前記制御部は、ＦＩＲ（Finite impulse response）フィルタを含み、
前記ＦＩＲフィルタによって前記第１ピーク候補及び前記第２ピーク候補を検出するように構成された、
請求項１記載の距離計測装置。
【請求項4】
前記ＦＩＲフィルタのサンプリング間隔は、前記第１間隔及び前記第２間隔の短い方と等しい、請求項３記載の距離計測装置。
【請求項5】
前記第２ピーク候補の輝度は、前記第１ピーク候補の輝度より小さい、請求項３記載の距離計測装置。
【請求項6】
光源と、
前記光源からの出射光を投光し、前記出射光の反射光を受光するように構成された光学系と、
前記受光した反射光を検出するように構成され、各々が少なくとも１つのセンサを含み、基板上の画素領域に配置された複数の画素と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
第１画素において検出された第１反射光を第１出射光に対して同定し、
前記同定された前記第１反射光の前記第１出射光に対する時間差に基づき、距離を計測する
ように構成され、
前記第１出射光は、連続する第１パルス、第２パルス、及び第３パルスを含み、
前記第１パルス及び前記第２パルスの第１間隔と、前記第２パルス及び前記第３パルスの第２間隔とは、異なり、
前記制御部は、前記第１画素と隣り合う第２画素において検出された第２反射光に更に基づいて、前記第１反射光を同定するように構成された、
距離計測装置。
【請求項7】
光源と、
前記光源からの出射光を投光し、前記出射光の反射光を受光するように構成された光学系と、
前記受光した反射光を検出するように構成され、各々が少なくとも１つのセンサを含み、基板上の画素領域に配置された複数の画素と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
第１画素において検出された第１反射光を第１出射光に対して同定し、
前記同定された前記第１反射光の前記第１出射光に対する時間差に基づき、距離を計測する
ように構成され、
前記第１出射光は、連続する第１パルス、第２パルス、及び第３パルスを含み、
前記第１パルス及び前記第２パルスの第１間隔と、前記第２パルス及び前記第３パルスの第２間隔とは、異なり、
前記第１パルス、前記第２パルス、及び前記第３パルスは、等しい輝度及び等しいパルス幅を有し、
前記第１間隔及び前記第２間隔は、前記パルス幅と、前記第１画素のリカバリ応答の時定数との和より長い、
距離計測装置。
【請求項8】
光源と、
前記光源からの出射光を投光し、前記出射光の反射光を受光するように構成された光学系と、
前記受光した反射光を検出するように構成され、各々が少なくとも１つのセンサを含み、基板上の画素領域に配置された複数の画素と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
第１画素において検出された第１反射光を第１出射光に対して同定し、
前記同定された前記第１反射光の前記第１出射光に対する時間差に基づき、距離を計測する
ように構成され、
前記第１出射光は、連続する第１パルス、第２パルス、及び第３パルスを含み、
前記第１パルス及び前記第２パルスの第１間隔と、前記第２パルス及び前記第３パルスの第２間隔とは、異なり、
前記第１間隔及び前記第２間隔は、前記計測された距離の精度より長い
距離計測装置。
【請求項9】
光源と、
前記光源からの出射光を投光し、前記出射光の反射光を受光するように構成された光学系と、
前記受光した反射光を検出するように構成され、各々が少なくとも１つのセンサを含み、基板上の画素領域に配置された複数の画素と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
第１画素において検出された第１反射光を第１出射光に対して同定し、
前記同定された前記第１反射光の前記第１出射光に対する時間差に基づき、距離を計測する
ように構成され、
前記第１出射光は、連続する第１パルス、第２パルス、及び第３パルスを含み、
前記第１パルス及び前記第２パルスの第１間隔と、前記第２パルス及び前記第３パルスの第２間隔とは、異なり、
前記制御部は、前記第１反射光の輝度が第１閾値以上となる場合、前記第１出射光内の前記第１パルスが立ち上がる第１時刻と、前記第１反射光の輝度が前記第１閾値より小さい第２閾値を超える第２時刻との差に基づき、前記距離を計測するように構成された、
距離計測装置。
【請求項10】
光源と、
前記光源からの出射光を投光し、前記出射光の反射光を受光するように構成された光学系と、
前記受光した反射光を検出するように構成され、各々が少なくとも１つのセンサを含み、基板上の画素領域に配置された複数の画素と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
第１画素において検出された第１反射光を第１出射光に対して同定し、
前記同定された前記第１反射光の前記第１出射光に対する時間差に基づき、距離を計測する
ように構成され、
前記第１出射光は、連続する第１パルス、第２パルス、及び第３パルスを含み、
前記第１パルス及び前記第２パルスの第１間隔と、前記第２パルス及び前記第３パルスの第２間隔とは、異なり、
前記制御部は、前記第１反射光の輝度が第１閾値以上となる場合、前記第１出射光内の前記第１パルスが立ち上がってから前記第３パルスが立ち下がるまでの間の第３時刻と、前記第１反射光の輝度が前記第１閾値より小さい第２閾値を上回ってから下回るまでの間の第４時刻との差に基づき、前記距離を計測するように構成された、
距離計測装置。
【請求項11】
光源と、
前記光源からの出射光を投光し、前記出射光の反射光を受光するように構成された光学系と、
前記受光した反射光を検出するように構成され、各々が少なくとも１つのセンサを含み、基板上の画素領域に配置された複数の画素と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
第１画素において検出された第１反射光を第１出射光に対して同定し、
前記同定された前記第１反射光の前記第１出射光に対する時間差に基づき、距離を計測する
ように構成され、
前記第１出射光は、連続する第１パルス、第２パルス、及び第３パルスを含み、
前記第１パルス及び前記第２パルスの第１間隔と、前記第２パルス及び前記第３パルスの第２間隔とは、異なり、
前記少なくとも１つのセンサは、アノードが第１電源ノードに接続されたアバランシェフォトダイオードと、第１端が第２電源ノードに接続され、第２端が前記アバランシェフォトダイオードのカソードに接続されたクエンチ素子とを含み、
前記制御部は、前記センサをオンさせている時に、前記第１電源ノードに第１電圧を印加し、前記第２電源ノードに前記第１電圧よりも高い第２電圧を印加する、
距離計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
実施形態は、距離計測装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）と呼ばれる距離計測装置が知られている。ＬＩＤＡＲは、レーザ光を対象物に照射し、対象物から反射された反射光の強度をセンサ（光検出器）によって検出する。そして、ＬＩＤＡＲは、センサから出力される光強度信号の時間変化に基づいて、ＬＩＤＡＲから対象物までの距離を計測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１９－７８６０２号公報
【文献】特開２０１０－４８８１０号公報
【文献】特開２０１８－５９８２６号公報
【文献】特公平５－７９９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
計測距離のばらつきを抑制する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態の距離計測装置は、光源と、上記光源からの出射光を投光し、上記出射光の反射光を受光するように構成された光学系と、上記受光した反射光を検出するように構成され、各々が少なくとも１つのセンサを含み、基板上の画素領域に配置された複数の画素と、制御部と、を備える。上記制御部は、第１画素において検出された第１反射光を第１出射光に対して同定し、上記同定された上記第１反射光の上記第１出射光に対する時間差に基づき、距離を計測するように構成される。上記第１出射光は、連続する第１パルス、第２パルス、及び第３パルスを含む。上記第１パルス及び上記第２パルスの第１間隔と、上記第２パルス及び上記第３パルスの第２間隔とは、異なる。上記制御部は、上記第１反射光が極大となる第１ピーク候補を検出し、上記第１ピーク候補に対応する時刻の近傍において、上記第１反射光が極大となる第２ピーク候補を更に検出し、上記第１ピーク候補及び上記第２ピーク候補に基づき、上記第１反射光を同定するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】第１実施形態に係る距離計測装置の構成を説明するためのブロック図。
【図2】第１実施形態に係る光検出器の平面レイアウトを説明するための平面図。
【図3】第１実施形態に係る光検出器の構成を説明するための回路図。
【図4】第１実施形態に係る画素の構成を説明するための回路図。
【図5】アバランシェフォトダイオードの構造の一例とＳＰＡＤの動作原理とを示す模式図。
【図6】第１実施形態に係る距離計測装置のデジタル処理部の構成を説明するためのブロック図。
【図7】第１実施形態に係る距離計測装置の第１フィルタ及び第２フィルタのハードウェア構成を説明するためのブロック図。
【図8】第１実施形態に係る距離計測装置におけるレーザ光のスキャン方法を説明するための模式図。
【図9】第１実施形態に係る距離計測装置におけるレーザ光のスキャン方法を説明するための模式図。
【図10】第１実施形態に係る距離計測装置におけるレーザ光のスキャン方法を説明するための模式図。
【図11】第１実施形態に係る距離計測装置における距離計測動作を説明するためのフローチャート。
【図12】第１実施形態に係る距離計測装置における距離計測動作に関する各種信号の波形を説明するためのダイアグラム。
【図13】第１実施形態に係る距離計測装置における距離計測動作で第１フィルタが出力する出力データの波形を説明するためのダイアグラム。
【図14】第１実施形態に係る距離計測装置における距離計測動作で第１フィルタが出力する出力データの波形を説明するためのダイアグラム。
【図15】第１実施形態に係る効果を説明するためのダイアグラム。
【図16】第２実施形態に係る距離計測装置のデジタル処理部の構成を説明するためのブロック図。
【図17】第２実施形態に係る距離計測装置における距離計測動作を説明するためのフローチャート。
【図18】第２実施形態に係る距離計測装置における距離計測動作に関する各種信号の波形を説明するためのダイアグラム。
【図19】第２実施形態の変形例に係る距離計測装置における距離計測動作に関する各種信号の波形を説明するためのダイアグラム。
【図20】第２実施形態の変形例に係る距離計測装置のＡＦＥの構成を説明するためのブロック図。
【図21】その他の変形例に係る距離計測装置における出射パルスを説明するためのダイアグラム。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、図面を参照して実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する構成要素については、共通する参照符号を付す。また、共通する参照符号を有する複数の構成要素を区別する場合、当該共通する参照符号に添え字を付して区別する。なお、複数の構成要素について特に区別を要さない場合、当該複数の構成要素には、共通する参照符号のみが付され、添え字は付さない。
【0008】
１．第１実施形態
第１実施形態に係る距離計測装置について説明する。第１実施形態に係る距離計測装置は、例えば、レーザを使用して対象物との距離を測定するＬｉＤＡＲ（Light detection and ranging）であり、半導体基板上に集積可能なフォトマルチプライヤ（Semiconductor photo-multiplier、特にＳｉＰＭ：Silicon photo-multiplier）である光検出器を備える。
第１実施形態に係る距離計測装置について説明する。第１実施形態に係る距離計測装置は、例えば、レーザを使用して対象物との距離を測定するＬｉＤＡＲ（Light detection and ranging）であり、半導体基板上に集積可能なフォトマルチプライヤ（Semiconductor photo-multiplier、特にＳｉＰＭ：Silicon photo-multiplier）である光検出器を備える。
【0009】
１．１ 構成
第１実施形態に係る距離計測装置の構成について説明する。
第１実施形態に係る距離計測装置の構成について説明する。
【0010】
１．１．１ 距離計測装置
図１は、第１実施形態に係る距離計測装置の構成を説明するためのブロック図である。
図１は、第１実施形態に係る距離計測装置の構成を説明するためのブロック図である。
【0011】
図１に示すように、距離計測装置１は、対象物ＴＧとの間の距離を測定可能に構成される。距離計測装置１は、例えば、図示しない車載システムの一部に相当し得る。対象物ＴＧは、例えば、距離計測装置１が搭載された乗用車の前方、後方又は側方に存在する、他の乗用車、歩行者、及び障害物等の有形の物体である。
【0012】
距離計測装置１は、出射部１０、光学系２０、光検出器３０、及び計測処理部４０を備える。
【0013】
出射部１０は、距離計測装置１が対象物ＴＧとの間の距離の計測に用いるためのレーザ光Ｌ１を生成及び出射する。出射部１０は、例えば、出射制御部１１、ドライバ１２及び１３、並びに光源１４を含む。
【0014】
出射制御部１１は、例えば距離計測装置１の動作の基準となるクロックに基づき、出射トリガを生成する。出射トリガは、距離計測装置１から対象物ＴＧに向けて照射されるレーザ光Ｌ１の出射タイミングに対応するパルス信号を含み、例えば、ドライバ１２及び１３、光検出器３０、及び計測処理部４０に送出される。
【0015】
ドライバ１２は、出射制御部１１からの出射トリガに応じて駆動電流を生成し、生成した駆動電流を光源１４に供給する。つまり、ドライバ１２は、光源１４の電流供給源として機能する。
【0016】
ドライバ１３は、出射制御部１１からの出射トリガに応じて駆動電流を生成し、生成した駆動電流を光学系２０内のミラー２２に供給する。つまり、ドライバ１３は、ミラー２２の電流供給源として機能する。
【0017】
光源１４は、レーザダイオード等のレーザ光源である。光源１４は、ドライバ１２から供給された駆動電流に基づいて、レーザ光Ｌ１を間欠的に発光（出射）する。レーザ光Ｌ１は、後述する光学系２０を介して対象物ＴＧに照射される。
【0018】
光学系２０は、光源１４から入射したレーザ光Ｌ１を対象物ＴＧに出射し、対象物ＴＧからのレーザ光Ｌ１の反射光Ｌ２を受光する。光学系２０は、例えば、レンズ２１、ミラー２２、及びレンズ２３を含む。
【0019】
レンズ２１は、光源１４から出射されたレーザ光Ｌ１の光路上に配置される。レンズ２１は、当該レンズ２１を通過するレーザ光Ｌ１をコリメートして、ミラー２２に導光する。
【0020】
ミラー２２は、ドライバ１３から供給される駆動電流に基づいて駆動し、レンズ２１から入射したレーザ光Ｌ１を反射する。例えば、ミラー２２の反射面は、１つの軸、又は互いに交差する２つの軸を中心として回転可能に構成される。ミラー２２から反射されたレーザ光Ｌ１は、対象物ＴＧに向けて、距離計測装置１の外部に出射される。
【0021】
レンズ２３は、対象物ＴＧから反射された反射光を集光して、集光した反射光を光検出器３０に導光する。つまり、レンズ２３は、距離計測装置１から照射されたレーザ光Ｌ１の反射光（レーザ光）Ｌ２を含む外部の光を光検出器３０に集める。
【0022】
なお、レーザ光Ｌ１及びＬ２は、図１に示されるように距離計測装置１と対象物ＴＧとの間において互いに異なる光路を形成してもよいし、図１とは異なり、同じ光路を形成してもよい。すなわち、距離計測装置１は、出射部１０から出射されるレーザ光Ｌ１の光軸と、光検出器３０が受光するレーザ光Ｌ２の光軸とが互いに異なる非同軸光学系を有してもよいし、２つの光軸が一致する同軸光学系を有してもよい。
【0023】
光検出器３０は、例えば、ロウ及びカラムによって規定される２次元マトリクス状の画素領域に複数の画素が配置された受光部３１を含む。光検出器３０は、出射制御部１１から受けた出射トリガに基づき、受光部３１内の複数の画素の一部を、出射トリガ毎に、受光領域として選択する。
【0024】
受光部３１は、レンズ２３を介して入射したレーザ光Ｌ２を受光する。そして、受光部３１は、受光した反射光Ｌ２の光強度に基づいて電気信号（アナログ信号）を生成し、当該アナログ信号を画素単位で計測処理部４０に出力する。１回の距離計測動作期間において、受光部３１は、レーザ光Ｌ２の複数（例えば３個の）のパルスを受光する。このため、受光部３１は、１回の距離計測動作期間において、複数個のレーザ光Ｌ２のパルスを含む１つのアナログ信号を生成し、計測処理部４０に出力する。光検出器３０の詳細については後述する。
【0025】
計測処理部４０は、光検出器３０から受けた画素単位のアナログ信号をデジタル信号に変換した後、当該デジタル信号に基づいて距離計測装置１と対象物ＴＧとの間の距離を計測する。具体的には、例えば、計測処理部４０は、ＡＦＥ（Analog front end）４１、及びデジタル処理部４２を含む。
【0026】
ＡＦＥ４１は、例えばトランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ：Trans-impedance amplifier）、アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ：Analog to digital convertor）、及び時間－デジタル変換器（ＴＤＣ：Time to digital convertor）等を含む。ＡＦＥ４１は、光検出器３０から入力されたアナログ信号を増幅した後、当該増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。ＡＦＥ４１は、生成したデジタル信号をデジタル処理部４２に送出する。
【0027】
デジタル処理部４２は、出射制御部１１から受けた出射トリガに基づき、レーザ光Ｌ１の出射タイミングを取得すると共に、ＡＦＥ４１から受けたデジタル信号に基づき、反射光Ｌ２の入射タイミングを取得する。デジタル処理部４２は、上述した出射タイミングと入射タイミングとに基づいて、レーザ光Ｌ１及び反射光Ｌ２の飛行時間を算出する。そして、デジタル処理部４２は、当該飛行時間とレーザ光の速度とに基づいて、距離計測装置１と対象物ＴＧとの間の距離を計測する。なお、反射光Ｌ２の入射タイミングは、例えば、デジタル信号の立ち上がり時間に基づいて決定されてもよいし、デジタル信号のピーク時刻に基づいて決定されてもよい。このような距離の計測方法は、ＴｏＦ（Time of flight）方式とも呼ばれる。
【0028】
デジタル処理部４２は、計測された距離計測データを後段の画像処理回路（図示せず）へと送出する。後段の画像処理回路は、例えば、当該距離計測データに基づき、距離計測装置１の計測対象の領域にわたって距離情報がマッピングされた画像データを生成する。生成された画像データは、例えば距離計測装置１を備える車両等の制御プログラムによって参照される。
【0029】
以上のような構成により、距離計測装置１は、対象物ＴＧとの間の距離を計測することができる。
【0030】
【0031】
図２に示すように、受光部３１は、例えば、半導体基板上において、ロウ方向及びカラム方向に広がるマトリクス状に配置される複数の画素ＰＸを含む。複数の画素ＰＸは、カラム方向に対応づけられたカラムアドレスと、ロウ方向に対応づけられたロウアドレスと、によって位置が特定可能に配置される。
【0032】
図２の例では、受光部３１において、ロウ方向に沿ってｉ番目、かつカラム方向に沿ってｊ番目の画素ＰＸが、画素ＰＸ＜ｉ、ｊ＞として示される（０≦ｉ≦Ｍ、０≦ｊ≦Ｎ、Ｍ及びＮは任意の整数）。以下では、説明の便宜上、ロウ方向に沿ってｉ番目に位置する複数の画素ＰＸ＜ｉ＞はロウアドレス＜ｉ＞に対応し、カラム方向に沿ってｊ番目に位置する複数の画素ＰＸ＜ｊ＞はカラムアドレス＜ｊ＞に対応するものとして説明する。
【0033】
複数の画素ＰＸの各々は、少なくとも１つの光電子増倍素子を含む。光電子増倍素子としては、例えば、単一光子アバランシェダイオード（Single-Photon Avalanche Diode）が使用される。以下では、単一光子アバランシェダイオードのことを“ＳＰＡＤ”とも呼ぶ。ＳＰＡＤの機能の詳細については後述する。画素ＰＸに複数のＳＰＡＤが設けられる場合、複数のＳＰＡＤは、例えば画素ＰＸ内においてロウ方向及びカラム方向に広がったマトリクス状に配置される。複数のＳＰＡＤを含む画素ＰＸは、シリコン光増倍素子（ＳｉＰＭ：Silicon Photomultiplier）とも呼ばれる。
【0034】
尚、光検出器３０に含まれる画素ＰＸとＳＰＡＤとのそれぞれの個数は、図２に示された個数に限定されず、任意の個数に設計され得る。画素ＰＸとＳＰＡＤとのそれぞれの平面形状は、必ずしも正方形でなくても良い。画素ＰＸの形状は、各画素ＰＸに含まれるＳＰＡＤの形状及び配置に応じて変化し得る。例えば、各画素ＰＸにおいて、ロウ方向に並ぶＳＰＡＤの個数と、カラム方向に並ぶＳＰＡＤの個数とは異なっていても良い。光検出器３０は、異なる形状の画素ＰＸを利用しても良い。ＳＰＡＤの形状は、その他の形状であっても良く、例えば長方形であっても良い。
（光検出器の回路構成）
次に、第１実施形態に係る光検出器の回路構成について説明する。
（光検出器の回路構成）
次に、第１実施形態に係る光検出器の回路構成について説明する。
【0035】
図３は、第１実施形態に係る光検出器の構成を示す回路図である。図３では、受光部３１内の６つの画素ＰＸ＜ｍ，ｎ－１＞、ＰＸ＜ｍ，ｎ＞、ＰＸ＜ｍ，ｎ＋１＞、ＰＸ＜ｍ＋１，ｎ－１＞、ＰＸ＜ｍ＋１，ｎ＞、及びＰＸ＜ｍ＋１，ｎ＋１＞と、当該６つの画素ＰＸに接続され得る選択線群が示される（０≦ｍ≦Ｍ－１、１≦ｎ≦Ｎ－１）。
【0036】
図３に示すように、全ての画素ＰＸは、互いに異なる１つのロウ選択線ｒｏｗ＿ｓｅｌ及び１つのカラム選択線ｃｏｌ＿ｓｅｌの組に対応づけられる。すなわち、任意の１つの画素ＰＸの第１端及び第２端はそれぞれ、対応するロウ選択線ｒｏｗ＿ｓｅｌ及び対応するカラム選択線ｃｏｌ＿ｓｅｌに接続される。このため、１つのロウ選択線ｒｏｗ＿ｓｅｌ及び１つのカラム選択線ｃｏｌ＿ｓｅｌの組を選択することにより、１つの画素ＰＸを選択することができる。
【0037】
より具体的には、ロウアドレス＜ｍ＞に対応づけられた複数の画素ＰＸ＜ｍ＞（…、ＰＸ＜ｍ，ｎ－１＞、ＰＸ＜ｍ，ｎ＞、ＰＸ＜ｍ，ｎ＋１＞、…）の各々の第１端は、ロウ選択線ｒｏｗ＿ｓｅｌ＜ｍ＞に共通接続される。同様に、ロウアドレス＜ｍ＋１＞に対応づけられた複数の画素ＰＸ＜ｍ＋１＞（…、ＰＸ＜ｍ＋１，ｎ－１＞、ＰＸ＜ｍ＋１，ｎ＞、ＰＸ＜ｍ＋１，ｎ＋１＞、…）の各々の第１端は、ロウ選択線ｒｏｗ＿ｓｅｌ＜ｍ＋１＞に共通接続される。
【0038】
また、カラムアドレス＜ｎ－１＞に対応づけられた複数の画素ＰＸ＜ｎ＞（…、ＰＸ＜ｍ，ｎ－１＞、ＰＸ＜ｍ＋１，ｎ－１＞、…）の各々の第２端は、カラム選択線ｃｏｌ＿ｓｅｌ＜ｎ－１＞に共通接続される。同様に、カラムアドレス＜ｎ＞に対応づけられた複数の画素ＰＸ＜ｎ＞（…、ＰＸ＜ｍ，ｎ＞、ＰＸ＜ｍ＋１，ｎ＞、…）の各々の第２端は、カラム選択線ｃｏｌ＿ｓｅｌ＜ｎ＞に共通接続される。カラムアドレス＜ｎ＋１＞に対応づけられた複数の画素ＰＸ＜ｎ＋１＞（…、ＰＸ＜ｍ，ｎ＋１＞、ＰＸ＜ｍ＋１，ｎ＋１＞、…）の各々の第２端は、カラム選択線ｃｏｌ＿ｓｅｌ＜ｎ＋１＞に共通接続される。
（受光部の回路構成）
次に、第１実施形態に係る受光部の回路構成について説明する。
（受光部の回路構成）
次に、第１実施形態に係る受光部の回路構成について説明する。
【0039】
【0040】
図４に示すように、画素ＰＸ＜ｍ，ｎ＞は、例えば、複数のＳＰＡＤ、並びにトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、及びＴｒ４を含む。複数のＳＰＡＤの各々は、アバランシェフォトダイオードＡＰＤ及びクエンチ抵抗Ｒｑを含む。例えば、トランジスタＴｒ１及びＴｒ２はｎ型のＭＯＳトランジスタであり、トランジスタＴｒ３及びＴｒ４はｐ型のＭＯＳトランジスタである。
【0041】
複数のＳＰＡＤは、高電位ノードＮ０と低電位電源ノードＳＵＢとの間に並列接続される。そして、複数のＳＰＡＤの各々について、アバランシェフォトダイオードＡＰＤ及びクエンチ抵抗Ｒｑは、高電位ノードＮ０と低電位電源ノードＳＵＢとの間に直列に接続される。具体的には、アバランシェフォトダイオードＡＰＤのアノードが、低電位電源ノードＳＵＢに接続される。アバランシェフォトダイオードＡＰＤのカソードは、クエンチ抵抗Ｒｑの一端に接続される。クエンチ抵抗Ｒｑの他端が、高電位ノードＮ０に接続される。
【0042】
距離計測装置１の距離計測動作において、高電位ノードＮ０の電位は、低電位電源ノードＳＵＢに印加される電圧よりも高い。つまり、距離計測動作において、逆バイアスが、アバランシェフォトダイオードＡＰＤに印加される。高電位ノードＮ０は、ＳＰＡＤに含まれるアバランシェフォトダイオードＡＰＤによる光検出結果の出力端に対応する。
【0043】
トランジスタＴｒ１は、ノードＮ０に接続された第１端と、電圧ＶＳＳが供給される第２端と、ロウ選択線ｒｏｗ＿ｓｅｌ＜ｍ＞に接続された制御端と、を含む。トランジスタＴｒ２は、ノードＮ０に接続された第１端と、電圧ＶＳＳが供給される第２端と、カラム選択線ｃｏｌ＿ｓｅｌ＜ｎ＞に接続された制御端と、を含む。電圧ＶＳＳは、高電位ノードＮ０より低く、低電位電源ノードＳＵＢよりも高い電圧であり、例えば－５Ｖである。なお、上記した電圧値は一例であり、電圧ＶＳＳは接地電圧、例えば０Ｖであってもよい。
【0044】
トランジスタＴｒ３は、ノードＮ０に接続された第１端と、トランジスタＴｒ４の第１端に接続された第２端と、ロウ選択線ｒｏｗ＿ｓｅｌ＜ｍ＞に接続された制御端と、を含む。トランジスタＴｒ４は、出力ノードＯＵＴ＜ｍ，ｎ＞に接続された第２端と、カラム選択線ｃｏｌ＿ｓｅｌ＜ｎ＞に接続された制御端と、を含む。
【0045】
以上のように構成されることにより、ロウ選択線ｒｏｗ＿ｓｅｌ＜ｍ＞及びカラム選択線ｃｏｌ＿ｓｅｌ＜ｎ＞がいずれも選択された場合に、画素ＰＸ＜ｍ，ｎ＞内の複数のＳＰＡＤにおける光検出結果に対応する出力信号ＩＯＵＴを、出力ノードＯＵＴ＜ｍ，ｎ＞に出力することができる。また、ロウ選択線ｒｏｗ＿ｓｅｌ＜ｍ＞及びカラム選択線ｃｏｌ＿ｓｅｌ＜ｎ＞の少なくとも一方が選択されない場合には、出力信号ＩＯＵＴを出力ノードＯＵＴ＜ｍ，ｎ＞を介することなく、排出することができる。
【0046】
なお、画素ＰＸの回路構成は、以上で説明した構成に限定されない。例えば、クエンチ抵抗Ｒｑは、トランジスタに置き換えられても良い。高電位ノードＮ０には、クエンチ用のトランジスタがさらに接続されても良い。トランジスタＴｒ１～Ｔｒ４は、出力信号ＩＯＵＴを選択的に出力可能であれば、その他のスイッチング素子であっても良い。
【0047】
１．１．３ ＳＰＡＤ
以下に、図５を参照して、アバランシェフォトダイオードＡＰＤの構成の一例と、ＳＰＡＤの動作原理とについて説明する。図５は、アバランシェフォトダイオードＡＰＤの構造の一例とＳＰＡＤの動作原理との概略を示す。
以下に、図５を参照して、アバランシェフォトダイオードＡＰＤの構成の一例と、ＳＰＡＤの動作原理とについて説明する。図５は、アバランシェフォトダイオードＡＰＤの構造の一例とＳＰＡＤの動作原理との概略を示す。
【0048】
まず、アバランシェフォトダイオードＡＰＤの構成について説明する。アバランシェフォトダイオードＡＰＤは、例えば、基板９０、ｐ型半導体層９１、ｐ＋型半導体層９２、及びｎ＋型半導体層９３を含んでいる。
【0049】
基板９０は、例えばｐ型の半導体基板である。基板９０上に、ｐ型半導体層９１、ｐ＋型半導体層９２、及びｎ＋型半導体層９３が、この順番に積層されている。ｐ＋型半導体層９２におけるｐ型不純物の濃度は、ｐ型半導体層９１におけるｐ型不純物の濃度よりも高い。ｎ＋型半導体層９３は、ｎ型不純物がドープされた半導体層である。例えば、ｎ＋型半導体層９３上には、図示が省略された電極が接続される。
【0050】
次に、ＳＰＡＤの動作原理について説明する。第１実施形態に係る距離計測装置１では、基板９０側が低電位電源ノードＳＵＢに対応し、ｎ＋型半導体層９３が高電位側（カソード）に対応している。
【0051】
距離計測装置１の距離計測動作において、アバランシェフォトダイオードＡＰＤには、基板９０側に負の高い電圧が印加される。つまり、アバランシェフォトダイオードＡＰＤに高い逆バイアスが印加され、ｐ＋型半導体層９２とｎ＋型半導体層９３との間に強い電界が発生する（図５（１））。一方、ｐ＋型半導体層９２とｎ＋型半導体層９３との接合（すなわち、ＰＮ接合）領域の付近に、空乏層が形成される（図５（２））。距離計測動作では、この状態のアバランシェフォトダイオードＡＰＤが、光信号を検知可能な状態に対応している。
【0052】
そして、アバランシェフォトダイオードＡＰＤに光が照射されると、光のエネルギーの一部が空乏層に到達する（図５（３））。空乏層に光が照射されると、空乏層において電子と正孔の対、すなわちキャリアが発生する場合がある（図５（４））。空乏層に発生したキャリアは、アバランシェフォトダイオードＡＰＤに印加された逆バイアスの電界によりドリフトする（図５（５））。例えば、発生したキャリアのうち正孔は、基板９０側に向かって加速される。一方で、発生したキャリアのうち電子は、ｎ＋型半導体層９３側に向かって加速される。
【0053】
ｎ＋型半導体層９３側に向かって加速された電子は、ＰＮ接合の付近に発生した強い電界の下で、原子と衝突する。すると、原子に衝突した電子が、当該原子をイオン化させて、新たな電気と正孔の対を発生させる。アバランシェフォトダイオードＡＰＤに印加された逆バイアスの電圧が、アバランシェフォトダイオードＡＰＤのブレークダウン電圧を超えている場合、このような電子と正孔の対の発生が繰り返される。このような現象は、アバランシェ降伏と呼ばれている（図５（６））。
【0054】
アバランシェ降伏が発生すると、アバランシェフォトダイオードＡＰＤが放電する（図５（７））。ＳＰＡＤの場合は、そのままでは放電が止まらない。このような放電は、ガイガー放電と呼ばれている。ガイガー放電が発生すると、ＳＰＡＤの出力ノードを通じて電流が流れる。これにより、ガイガー放電とその後のリカバリに関わる電気信号が、アバランシェフォトダイオードＡＰＤ、すなわち１つのＳＰＡＤから出力される。
【0055】
また、アバランシェフォトダイオードＡＰＤから出力された電流は、例えばクエンチ抵抗Ｒｑに流れる。その結果、電圧降下が、ＳＰＡＤの出力ノードにおいて発生する（図５（８））。ＳＰＡＤにおけるこのような電圧降下は、クエンチングとも呼ばれる。電圧降下によって、アバランシェフォトダイオードＡＰＤに印加された逆バイアスの電圧がブレークダウン電圧未満になると、ガイガー放電が停止する。それから、アバランシェフォトダイオードＡＰＤのＰＮ接合における容量の充電がなされ、リカバリ電流が流れる。ガイガー放電が止まり、更にアバランシェ現象も終わって暫く後に、アバランシェフォトダイオードＡＰＤは、次の光を検知することが可能な状態に戻る。
【0056】
以上のように、第１実施形態に係る距離計測装置１の備える受光部３１は、ガイガーモードで使用されるアバランシェフォトダイオードＡＰＤを有している。そして、これらのアバランシェフォトダイオードＡＰＤは、光入射に応じてアバランシェ降伏を起こし、光検出結果に対応する電気信号を出力する。これにより、受光部３１は、フォトン単位の受光を検知して、電気信号に変換することが出来る。
【0057】
尚、ＳＰＡＤユニットＳＵに使用されるアバランシェフォトダイオードＡＰＤの構造は、以上で説明された構造に限定されない。例えば、ｐ＋型半導体層９２は省略されても良い。ｐ型半導体層９１、ｐ＋型半導体層９２、及びｎ＋型半導体層９３のそれぞれの厚さは、適宜変更され得る。アバランシェフォトダイオードＡＰＤのＰＮ接合は、基板９０との境界近傍に形成されても良い。アバランシェフォトダイオードＡＰＤの構造において、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とが反転されて構成されても良い。
【0058】
１．１．４ デジタル処理部
次に、第１実施形態に係るデジタル処理部の構成について説明する。
次に、第１実施形態に係るデジタル処理部の構成について説明する。
【0059】
図６は、第１実施形態に係る距離計測装置のデジタル処理部の構成を示すブロック図である。
【0060】
図６に示すように、受光部３１から出力された画素ＰＸ毎のアナログ信号の時系列データが、ＡＦＥ４１によってデジタル変換されて入力される。デジタル処理部４２は、前処理部７１、メモリ７２、平均化部７３、第１フィルタ７４、第１ピーク候補検出部７５、第２フィルタ７６、第２ピーク候補検出部７７、信頼度算出部７８、及び距離計測部７９を含む。
【0061】
前処理部７１は、例えばＦＩＲ（Finite impulse response）フィルタ及びビットシフタを含み、ＡＦＥ４１から入力されたデジタル信号に対して前処理を実行する。具体的には、前処理部７１は、ＦＩＲフィルタによって、デジタル信号を整形する。そして、前処理部７１は、ＦＩＲフィルタによって大きくなった信号の値の桁をビットシフタによって小さくする。これにより、データの格納に必要なメモリ量の増加を抑制しつつ、デジタル信号のうち複数のパルス成分を整形することができる。前処理部７１によって生成されたデータは、メモリ７２に記憶される。
【0062】
メモリ７２は、前処理部７１によって生成されたデータを、画素領域において隣り合う複数の画素ＰＸ毎に独立に記憶する。メモリ７２は、まず、１回（１画素）の計測に関わる、ＡＦＥ４１内のＡＤＣが出力する時系列のサンプリングデータを格納する。また、メモリ７２は、前処理部７１からのデータに対応するレーザ光Ｌ２の受光期間において受光した環境光データ、及び後述する平均化部７３において生成される平均化処理後データのピーク値等を、前処理部７１によって生成されたデータと関連づけて記憶する。メモリ７２は、距離計測動作の対象画素に対応するデータを、当該対象画素に隣り合う複数の画素に対応するデータと併せて、平均化部７３に出力する。
【0063】
平均化部７３は、距離計測動作の対象画素に対応するデータを、当該対象画素の近傍の画素に対応する複数のデータを使用して平均化する、又は積算する処理（以下、「平均化処理」とも呼ぶ）を実行する。平均化処理により、対象画素に対応するデータに含まれるノイズ成分を、信号成分に対して減少させることができる。平均化部７３は、生成した平均化処理後データを、入力データとしてＦＩＲＩＮを第１フィルタ７４及び第２フィルタ７６に送出する。
【0064】
第１フィルタ７４は、例えばＦＩＲフィルタであり、平均化部７３からの入力データＦＩＲＩＮ内の複数個のパルス成分のうち、予め決定された１つのパルス成分に対応する時刻に最も大きなピークが立つように設定されたフィルタ関数Ｆを有する。第１フィルタ７４は、フィルタ関数Ｆを用いて入力データＦＩＲＩＮをサンプリング時刻全域にわたってフィルタリングし、出力データＦＩＲ１ＯＵＴを生成する。第１フィルタ７４は、生成した出力データＦＩＲ１ＯＵＴを第１ピーク候補検出部７５に出力する。
【0065】
第１ピーク候補検出部７５は、出力データＦＩＲ１ＯＵＴをサーチし、当該出力データＦＩＲ１ＯＵＴから、予め定めされたｑ個のピークに対応するサンプリング時刻を第１ピーク候補として検出する。ｑは、任意の自然数が適用可能であるが、例えば２が設定され得る。第１ピーク候補検出部７５は、検出したｑ個の第１ピーク候補を、第２フィルタ７６及び信頼度算出部７８に送出する。
【0066】
第２フィルタ７６は、ＦＩＲフィルタであり、例えば、第１フィルタ７４と同じフィルタ関数Ｆを有する。第２フィルタ７６は、フィルタ関数Ｆを用いて入力データＦＩＲＩＮをフィルタリングし、出力データＦＩＲ２ＯＵＴを生成する。なお、第１フィルタ７４が入力データＦＩＲＩＮをサンプリング時刻全域にわたってフィルタリングするのに対して、第２フィルタ７６は、第１ピーク候補検出部７５から受けたｑ個の第１ピーク候補の各々の近傍の時刻領域にわたって、入力データＦＩＲＩＮを選択的にフィルタリングする。第２フィルタ７６は、生成した出力データＦＩＲ２ＯＵＴを第２ピーク候補検出部７７に出力する。
【0067】
第２ピーク候補検出部７７は、出力データＦＩＲ２ＯＵＴをサーチし、当該出力データＦＩＲ２ＯＵＴから、第１ピーク候補と同数（ｑ個）のピークに対応するサンプリング時刻を第２ピーク候補として検出する。具体的には、第２ピーク候補検出部７７は、ｑ個の第１ピーク候補の各々について、その近傍において最も出力データＦＩＲ２ＯＵＴの値が大きいサンプリング時刻を第２ピーク候補として検出する。第２ピーク候補検出部７７は、検出したｑ個の第２ピーク候補を、信頼度算出部７８に送出する。
【0068】
信頼度算出部７８は、第１ピーク候補検出部７５から受けたｑ個の第１ピーク候補と、第２ピーク候補検出部７７から受けたｑ個の第２ピーク候補と、に基づき、当該２ｑ個のピーク候補のサンプリング時刻における入力データＦＩＲＩＮの信頼度を算出する。信頼度算出部７８は、例えば、信頼度の算出に際して、当該入力データＦＩＲＩＮに対応する距離計測動作の対象画素ＰＸの隣接画素ＰＸにおける入力データＦＩＲＩＮとの整合性を考慮する。すなわち、信頼度算出部７８は、２ｑ個のピーク候補のうち、隣接画素ＰＸにおいて高い信頼度が算出されたサンプリング時刻に対応するピーク候補に対して、より高い信頼度を算出する。信頼度算出部７８は、算出されたピーク候補毎の信頼度に基づき、最も信頼度の高いピーク候補を真のピークとして抽出し、当該真のピークのサンプリング時刻を距離計測部７９に送出する。
【0069】
距離計測部７９は、信頼度算出部７８から受けた真のピークのサンプリング時刻と、出射制御部１１から受けた出射トリガと、に基づいて、距離計測装置１と対象物ＴＧとの間の距離を計測し、距離計測データを生成する。距離計測部７９は、生成された距離計測データを外部の画像処理回路へと送出する。
【0070】
図７は、第１実施形態に係る距離計測装置の第１フィルタ及び第２フィルタのハードウェア構成を示すブロック図である。
【0071】
図７に示すように、第１フィルタ７４及び第２フィルタ７６の各々は、ハードウェアとして、例えば図７のような構成により実現される。具体的には、第１フィルタ７４及び第２フィルタ７６の各々は、３個のレジスタ８１（８１＿１、８１＿２、８１＿３）、４個の乗算器８２（８２＿０、８２＿１、８２＿２、８２＿３）、及び３個の加算器８３（８３＿１、８３＿２、８３＿３）を含む。
【0072】
レジスタ８１＿１～８１＿３の各々は、入力端に供給される１つ前のサイクル（サンプリング時刻）のデータを保持する機能を有する。具体的には、レジスタ８１＿１は、入力データＦＩＲＩＮが供給される入力端と、レジスタ８１＿２の入力端及び乗算器８２＿１の入力端に共通接続された出力端と、を有する。レジスタ８１＿２は、レジスタ８１＿３の入力端及び乗算器８２＿２の入力端に共通接続された出力端を有する。レジスタ８１＿３は、乗算器８２＿３の入力端に接続された出力端を有する。
【0073】
乗算器８２＿０～８２＿３の各々はそれぞれ、入力端に供給されるデータを所定の係数Ｈ０～Ｈ３で増幅、又は乗算し、出力端から出力する機能を有する。具体的には、乗算器８２＿０は、入力データＦＩＲＩＮが供給される入力端と、加算器８３＿１の第１入力端に接続された出力端と、を有する。乗算器８２＿０の係数Ｈ０には例えば“１”が設定される。乗算器８２＿１は、加算器８３＿２の第１入力端に接続された出力端を有する。乗算器８２＿０の係数Ｈ１には例えば“１”が設定される。乗算器８２＿２は、加算器８３＿３の第１入力端に接続された出力端を有する。乗算器８２＿２の係数Ｈ２には例えば“０”が設定される。乗算器８２＿３は、加算器８３＿３の第２入力端に接続された出力端を有する。乗算器８２＿３の係数Ｈ３には例えば“１”が設定される。
【0074】
加算器８３＿１～８３＿３の各々は、第１入力端に供給されるデータと第２入力端に供給されるデータとを加算するデータを出力する機能を有する。具体的には、加算器８３＿３は、加算器８３＿２の第２入力端に接続された出力端を有する。加算器８３＿２は、加算器８３＿１の第２出力端に接続された出力端を有する。加算器８３＿１は、出力データＦＩＲ１ＯＵＴ又はＦＩＲ２ＯＵＴを出力する出力端を有する。
【0075】
以上のような構成により、出力データＦＩＲ１ＯＵＴ及びＦＩＲ２ＯＵＴは、３サイクル分の入力データＦＩＲＩＮによって決定される。
【0076】
なお、図６（図７を含む）の処理は、実際には、パイプラインに基づき並列処理される。具体的には、メモリ７２の数は、平均化処理に必要な数に加え、更にもう１つ多く設けられる。これにより、メモリ７２への書込みと読出しが、同じパイプラインステージにて並列処理される。ここで、平均化処理に必要な数とは、例えばカラム方向に沿って４画素の積算をする場合、４個である。すなわち、平均化処理に必要なメモリ７２の数が４個の場合のメモリ７２の総数は５個となる。以下、５個のメモリ７２を、それぞれメモリ７２＿１、７２＿２、７２＿３、７２＿４、及び７２＿５と区別する。
【0077】
ある画素のデータをメモリ７２＿１に格納した場合、次の画素のデータはメモリ７２＿２に格納される。同様に、画素のデータは、メモリ７２＿２の次にはメモリ７２＿３に格納され、メモリ７２＿３の次にはメモリ７２＿４に格納され、メモリ７２＿４の次にはメモリ７２＿５に格納される。そして、画素のデータは、メモリ７２＿５の次にはメモリ７２＿１に格納される。このように、メモリ７２＿１～７２＿５は、サイクリックに流用される。
【0078】
また、平均化処理においては、ＳＡＴ（Smart accumulation technique）を用いてもよい。ＳＡＴでは、近傍の画素のデータのうち、その環境光の強さとピークの大きさとの類似性が弱い画素のデータは積算しない。当該環境光とピークのデータは、本実施形態では、メモリ７２に記憶される。ＳＡＴにより、同じ対象からの反射光を選んで積算し、他の対象からの反射光（ノイズ）を除外できる。本実施形態では、後述の通り複数のパルスを用いるため、信号を受光する時間が長く、他の対象からの反射光が重なる可能性が高いが、ＳＡＴにより、その影響を排除することができる。ＳＡＴについては、例えば、米国特許出願公開２０１７／０３６３７４０号公報（米国特許出願１５／６２５，１３８号）に記載されている。当該特許出願は、その全体が本願明細書において参照により援用されている。
【0079】
１．２ 動作
次に、第１実施形態に係る距離計測装置の動作について説明する。
次に、第１実施形態に係る距離計測装置の動作について説明する。
【0080】
１．２．１ スキャン動作
まず、第１実施形態に係る距離計測装置におけるレーザ光Ｌ１のスキャン方法の一例について説明する。図８～図１０は、対象物ＴＧに対した互いに異なるスキャン方法を適用した場合におけるレーザ光Ｌ１の照射方法を示す。
まず、第１実施形態に係る距離計測装置におけるレーザ光Ｌ１のスキャン方法の一例について説明する。図８～図１０は、対象物ＴＧに対した互いに異なるスキャン方法を適用した場合におけるレーザ光Ｌ１の照射方法を示す。
【0081】
図８の例では、距離計測装置１が、紙面の右方向にスキャンした後に、折り返して左方向にスキャンし、紙面の左方向にスキャンした後に、再び折り返して右方向にスキャンする場合が示される。距離計測装置１は、このような左右方向のスキャンを繰り返し実行する。このようなスキャンを実現する手段としては、例えば２軸のミラーを使用することが考えられる。
【0082】
図９の例では、距離計測装置１が、縦方向に細長い形状の照射面を有するレーザ光源、及び／或いはシリンドリカルレンズを追加することにより、レーザ光Ｌ１を対象物ＴＧの縦方向に沿った一連の部分に同時に照射しつつ、当該レーザ光Ｌ１を紙面右方向にスライドさせる場合が示される。このようなスキャンを実現する手段としては、例えば、回転ミラーや１軸のミラーを使用することが考えられる。また、ミラーを使用せずに、距離計測装置１をそのまま回転させても良い。
【0083】
図１０の例では、距離計測装置１が、縦方向に細長い形状の照射面を有するレーザ光源、及び／或いは異方性のある非球面コリメータレンズを用いて縦一列に複数の画素を同時に照射しつ、当該レーザ光Ｌ１を横方向にスライドさせるスキャン動作を、垂直方向に位置がずらして複数回繰り返し実行する場合が示される。このようなスキャンを実現する手段としては、例えば、異なるチルト角を有するポリゴンミラー、回転ミラー、及び２軸のミラー等が挙げられる。
【0084】
以上で例示されたスキャン方法は、機械的なものであるが、別のスキャン方法としては、ＯＰＡ方法（Optical Phased Array）が知られている。第１実施形態に係る距離計測装置１による効果は、光をスキャンする方法に依存しない。このため、第１実施形態に係る距離計測装置１は、機械的な方法とＯＰＡ方法とのいずれを用いてレーザ光Ｌ１のスキャンを実行しても良い。以下では、説明を簡潔にするために、距離計測装置１が、図７に示された方法を用いてレーザ光Ｌ１のスキャンを実行する場合について説明する。
【0085】
１．２．２ 距離計測動作
次に、第１実施形態に係る距離計測装置における距離計測動作について説明する。
（フローチャート）
図１１は、第１実施形態に係る距離計測装置における距離計測動作を示すフローチャートである。
次に、第１実施形態に係る距離計測装置における距離計測動作について説明する。
（フローチャート）
図１１は、第１実施形態に係る距離計測装置における距離計測動作を示すフローチャートである。
【0086】
図１１に示すように、ステップＳＴ１０において、前処理部７１、メモリ７２、及び平均化部７３は、ＡＦＥ４１から出力されたデジタル信号に前処理及び平均化処理を施し、入力データＦＩＲＩＮを生成する。平均化部７３は、生成した入力データＦＩＲＩＮを第１フィルタ７４及び第２フィルタ７６に送出する。
【0087】
ステップＳＴ２０において、第１フィルタ７４は、フィルタ関数Ｆを使用して入力データＦＩＲＩＮをサンプリング時刻全域にわたってフィルタリングし、出力データＦＩＲ１ＯＵＴを生成する。第１ピーク候補検出部７５は、当該出力データＦＩＲ１ＯＵＴをサーチし、ｑ個の第１ピーク候補を検出する。第１ピーク候補検出部７５は、検出したｑ個の第１ピーク候補を、第２フィルタ７６及び信頼度算出部７８に送出する。
【0088】
ステップＳＴ３０において、第２フィルタ７６は、フィルタ関数Ｆを使用して入力データＦＩＲＩＮをｑ個の第１ピーク候補の各々の近傍にわたってフィルタリングし、出力データＦＩＲ２ＯＵＴを生成する。第２ピーク候補検出部７７は、当該出力データＦＩＲ２ＯＵＴをサーチし、ｑ個の第１ピーク候補の近傍にそれぞれ対応するｑ個の第２ピーク候補を検出する。第２ピーク候補検出部７７は、検出したｑ個の第２ピーク候補を、信頼度算出部７８に送出する。
【0089】
ステップＳＴ４０において、信頼度算出部７８は、ｑ個の第１ピーク候補及びｑ個の第２ピーク候補の各々の信頼度を算出する。
【0090】
ステップＳＴ５０において、信頼度算出部７８は、信頼度を算出した２ｑ個のピーク候補のうち、信頼度が最も高いピーク候補のタイミング時刻を距離計測部７９に送出する。距離計測部７９は、当該信頼度が最も高いピーク候補を真のピークと見なし、当該真のピークに基づく距離計測データを生成する。
【0091】
以上のように動作することにより、距離計測動作が終了する。
（レーザ光Ｌ１と入力データＦＩＲＩＮとの関係）
図１２は、第１実施形態に係る距離計測装置における距離計測動作に関する各種信号の波形を示すダイアグラムである。具体的には、図１２（Ａ）は、１回の距離計測動作に使用されるレーザ光Ｌ１の波形を示す。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）に示されるレーザ光Ｌ１に対応して受光部３１で受光されるレーザ光Ｌ２のアナログ信号を、ＡＦＥ４１によってデジタル信号に変換した後の波形を、「ＡＦＥ出力」として示す。図１２（Ｃ）は、図１２（Ｂ）に示したＡＦＥ出力に基づき、平均化部７３によって生成される入力データＦＩＲＩＮを示す。
（レーザ光Ｌ１と入力データＦＩＲＩＮとの関係）
図１２は、第１実施形態に係る距離計測装置における距離計測動作に関する各種信号の波形を示すダイアグラムである。具体的には、図１２（Ａ）は、１回の距離計測動作に使用されるレーザ光Ｌ１の波形を示す。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）に示されるレーザ光Ｌ１に対応して受光部３１で受光されるレーザ光Ｌ２のアナログ信号を、ＡＦＥ４１によってデジタル信号に変換した後の波形を、「ＡＦＥ出力」として示す。図１２（Ｃ）は、図１２（Ｂ）に示したＡＦＥ出力に基づき、平均化部７３によって生成される入力データＦＩＲＩＮを示す。
【0092】
まず、第１実施形態における距離計測動作に使用されるレーザ光Ｌ１について、図１２（Ａ）を参照して説明する。
【0093】
図１２（Ａ）に示すように、光源１４は、基準時刻ｔ０に対して所定時間が経過した時刻ｔ１において、レーザ光Ｌ１の１回目のパルスを出射する。また、光源１４は、時刻ｔ１に続いて、時刻ｔ２及びｔ３においてそれぞれ２回目及び３回目のパルスを出射する。このように、第１実施形態では、１回の距離計測動作に用いられるレーザ光Ｌ１内に、３個のパルスを含む。連続する３個のパルスの高さ（輝度）は、同等になるように設定される。ここで、３個のパルスが「連続する」とは、当該３個のパルスを構成する１つ目のパルスと２つ目のパルスとの間、又は２つ目のパルスと３つ目のパルスとの間に、１回の距離計測動作に用いられないレーザ光Ｌ１のパルスが含まれないことを意味する。
【0094】
また、１回目のパルス及び２回目のパルスの間隔と、２回目のパルス及び３回目パルスの間隔とは、出射間隔が均一とならないように設定される。具体的には、例えば、時刻ｔ２及び時刻ｔ３の間隔２Ｄは、例えば、時刻ｔ１及び時刻ｔ２の間隔Ｄの２倍となるように設定されるが、必ずしも間隔Ｄの２倍に設定されなくてもよい。間隔Ｄは、受光部３１において３つのパルス同士（特に、１回目のパルスと２回目のパルス）を区別するために、フォトマルチプライヤのリカバリ応答の時定数の係数倍と、パルス幅と、の和より長くなるように設定される（時定数の係数は、１以上の整数）。また、間隔Ｄは、一般に、当該距離計測動作において想定される測距精度（を時刻換算したもの）よりも長くなる。
【0095】
具体的には、１回目のパルスと２回目のパルスの間隔Ｄは、例えば、３０ナノ秒に設定され得る。この場合、２回目のパルスと３回目のパルスの間隔２Ｄは、間隔Ｄの２倍である６０ナノ秒に設定されてもよいし、６０ナノ秒より短い間隔（例えば４５ナノ秒）に設定されてもよい。
【0096】
また、受光量が多く、リカバリ応答の時定数が長くなる場合には、１回目のパルスと２回目のパルスの間隔Ｄは、例えば、５０ナノ秒以上１００ナノ秒以下の範囲に設定され得る。この場合、２回目のパルスと３回目のパルスの間隔２Ｄは、１回目のパルスと２回目のパルスの間隔Ｄに対して固定時間（例えば５０ナノ秒）を加算した値が設定され得る。なお、受光量が多い場合のパルスの間隔Ｄは、測距毎に変動するのではなく、デバイスに起因して決定される。
【0097】
次に、レーザＬ１に対応するＡＦＥ出力、及びＡＦＥ出力に対応する入力データＦＩＲＩＮについて、図１２（Ｂ）及び図１２（Ｃ）を参照して説明する。
【0098】
図１２（Ｂ）に示すように、受光部３１は、レーザ光Ｌ１から所定の時間Δｔだけ経過した時刻ｋ０から、時刻ｋｆまでの間、オン状態の画素ＰＸからのアナログ信号を出力する。ＡＦＥ４１は、時刻ｋ０から時刻ｋｆまでの当該アナログ信号をサンプリングし、ＡＦＥ出力としてデジタル信号に変換する。ＡＦＥ出力には、レーザ光Ｌ１に対応する信号成分の他に、環境光等に起因するノイズ成分が含まれる。
【0099】
図１２（Ｃ）に示すように、前処理部７１、メモリ７２、及び平均化部７３による前処理及び平均化処理によって、入力データＦＩＲＩＮからは、ＡＦＥ出力に含まれるノイズ成分が低減される。これにより、後続するピーク候補検出処理においてピーク候補の検出負荷が軽減される。
【0100】
ＡＦＥ出力及び入力データＦＩＲＩＮには、３つのパルスを受光部３１で全て受光できた場合、当該３つのパルスに対応する３つのピーク状の信号成分が含まれる。なお、図１２（Ｂ）及び図１２（Ｃ）の例では、３つのパルスを受光部３１で全て受光できた場合が示されるが、必ずしも当該３つのパルスの全てを受光できるとは限らない。
【0101】
ＡＦＥ出力及び入力データＦＩＲＩＮにおいて、３つのパルスに対応する３つの信号成分の高さ（輝度）は、必ずしも同等とはならない。また、時刻ｋ２及び時刻ｋ３の間隔２Ｄ’は、例えば、時刻ｋ１及び時刻ｋ２の間隔Ｄ’の概ね２倍となり得るが、厳密に２倍になるとは限らない。また、間隔Ｄ’は、間隔Ｄと近い値となるが、必ずしも厳密に等しいとは限らない。
【0102】
なお、時刻ｔ０～ｔ３、及びサンプリング時刻ｋ０及びｋｆが既知であるのに対して、（図１２（Ｂ）及び図１２（Ｃ）の例では、説明の便宜上、３つのパルスをそれぞれ受光したサンプリング時刻ｋ１、ｋ２、及びｋ３が明示されているが、）ＡＦＥ出力及び入力データＦＩＲＩＮの生成時において、時刻ｋ１、ｋ２、及びｋ３は、未知である。すなわち、時刻ｋ１、ｋ２、及びｋ３のいずれか１つを同定（検出）し、対応する時刻ｔ１、ｔ２、及びｔ３のいずれか１つとの時間差を計測することが、後続の距離計測動作において実行される。
【0103】
以降の説明では、距離計測動作の具体例として、入力データＦＩＲＩＮから時刻ｋ２を同定する場合について説明する。また、説明を簡単にするため、入力データＦＩＲＩＮにおける間隔Ｄ’は、レーザ光Ｌ１における間隔Ｄと等しいものとして説明する。
（第１ピーク候補検出）
上述の通り、受光部３１は、１回の距離計測動作において出射されるレーザ光Ｌ１の３つのパルスを全て受光できるとは限らない。このため、入力データＦＩＲＩＮ内には、受光部３１が受光したパルスの数に応じて、０～３つのピーク状の信号成分が含まれ得る。これに対して、第１フィルタ７４は、例えば、以下に示すフィルタ関数Ｆを用いて、ｋ０＋Ｄ≦ｋ≦ｋｆ－２Ｄの範囲において入力データＦＩＲＩＮをフィルタリングし、出力データＦＩＲ１ＯＵＴ（ｋ）を生成する。
ＦＩＲ１ＯＵＴ（ｋ）＝Ｆ（ＦＩＲＩＮ）
＝ＦＩＲＩＮ（ｋ－Ｄ）＋ＦＩＲＩＮ（ｋ）＋ＦＩＲＩＮ（ｋ＋２Ｄ）
当該フィルタ関数Ｆを使用する場合、出力データＦＩＲ１ＯＵＴ（ｋ）は、２つ目のパルスに対応する時刻ｋ２において、最も出力値が増幅される。すなわち、フィルタ関数Ｆを使用して得られる出力データＦＩＲ１ＯＵＴの時刻ｋにおける出力値は、時刻ｋが時刻ｋ２であることの確からしさを示している、ともいえる。
（第１ピーク候補検出）
上述の通り、受光部３１は、１回の距離計測動作において出射されるレーザ光Ｌ１の３つのパルスを全て受光できるとは限らない。このため、入力データＦＩＲＩＮ内には、受光部３１が受光したパルスの数に応じて、０～３つのピーク状の信号成分が含まれ得る。これに対して、第１フィルタ７４は、例えば、以下に示すフィルタ関数Ｆを用いて、ｋ０＋Ｄ≦ｋ≦ｋｆ－２Ｄの範囲において入力データＦＩＲＩＮをフィルタリングし、出力データＦＩＲ１ＯＵＴ（ｋ）を生成する。
ＦＩＲ１ＯＵＴ（ｋ）＝Ｆ（ＦＩＲＩＮ）
＝ＦＩＲＩＮ（ｋ－Ｄ）＋ＦＩＲＩＮ（ｋ）＋ＦＩＲＩＮ（ｋ＋２Ｄ）
当該フィルタ関数Ｆを使用する場合、出力データＦＩＲ１ＯＵＴ（ｋ）は、２つ目のパルスに対応する時刻ｋ２において、最も出力値が増幅される。すなわち、フィルタ関数Ｆを使用して得られる出力データＦＩＲ１ＯＵＴの時刻ｋにおける出力値は、時刻ｋが時刻ｋ２であることの確からしさを示している、ともいえる。
【0104】
このため、第１ピーク候補検出部７５は、出力データＦＩＲ１ＯＵＴ（ｋ）の出力値が大きいサンプリング時刻をｋ０＋Ｄ≦ｋ≦ｋｆ－２Ｄの範囲にわたってサーチすることにより、時刻ｋ２であることが最も確からしいｑ個の候補を第１ピーク候補として検出することができる。
【0105】
図１３及び図１４は、第１実施形態に係る距離計測装置の第１フィルタが出力する出力データの波形を示すダイアグラムである。
【0106】
図１３（Ａ）では、受光部３１が３つのパルスを全て検出できた場合における出力データＦＩＲ１ＯＵＴが示される。図１３（Ｂ１）～図１３（Ｂ３）では、受光部３１が３つのパルスのうちの２つを検出できた場合における出力データＦＩＲ１ＯＵＴが示される。より具体的には、図１３（Ｂ１）では、受光部３１が３つのパルスのうちの２つ目のパルス及び３つ目のパルスを検出できた場合における出力データＦＩＲ１ＯＵＴが示される。図１３（Ｂ２）では、受光部３１が３つのパルスのうちの１つ目のパルス及び３つ目のパルスを検出できた場合における出力データＦＩＲ１ＯＵＴが示される。図１３（Ｂ３）では、受光部３１が３つのパルスのうちの１つ目のパルス及び２つ目のパルスを検出できた場合における出力データＦＩＲ１ＯＵＴが示される。
【0107】
図１４（Ｃ１）～図１４（Ｃ３）では、受光部３１が３つのパルスのうちの１つを検出できた場合における出力データＦＩＲ１ＯＵＴが示される。より具体的には、図１４（Ｃ１）では、受光部３１が３つのパルスのうちの３つ目のパルスのみを検出できた場合における出力データＦＩＲ１ＯＵＴが示される。図１４（Ｃ２）では、受光部３１が３つのパルスのうちの２つ目のパルスのみを検出できた場合における出力データＦＩＲ１ＯＵＴが示される。図１４（Ｃ３）では、受光部３１が３つのパルスのうちの１つ目のパルスのみを検出できた場合における出力データＦＩＲ１ＯＵＴが示される。
【0108】
まず、受光部３１が３つのパルスを全て検出した場合について、図１３（Ａ）を参照して説明する。
【0109】
図１３（Ａ）に示すように、受光部３１が３つのパルスを全て検出した場合、出力データＦＩＲ１ＯＵＴ（ｋ）は、ある時刻ｋｘにおいて、時刻ｋ１、ｋ２、及びｋ３における３つの信号成分の和に対応する大きなピークが現れる。また、出力データＦＩＲ１ＯＵＴには、時刻ｋｘ－３Ｄ、ｋｘ－２Ｄ、ｋｘ－Ｄ、ｋｘ＋Ｄ、ｋｘ＋２Ｄ、及びｋｘ＋３Ｄの６つの時刻において、時刻ｋ１、ｋ２、及びｋ３における信号成分のうちのいずれか１つに対応する小さなピークが現れる。
【0110】
このため、受光部３１が３つのパルスを全て検出した場合、第１ピーク候補検出部７５は、最も大きなピークが現れる時刻ｋｘ、及び６つの小さなピークのうち値が大きい（ｑ－１）個のピークに対応する（ｑ－１）個の時刻の合計ｑ個の時刻を、時刻ｋ２の候補（第１ピーク候補）として検出することができる。
【0111】
次に、受光部３１が３つのパルスのうちの２つを検出した場合について、図１３（Ｂ１）～図１３（Ｂ３）を参照して説明する。
【0112】
図１３（Ｂ１）に示すように、受光部３１が２つ目のパルス及び３つ目のパルスを検出した場合、出力データＦＩＲ１ＯＵＴには、ある時刻ｋｘにおいて、時刻ｋ２及び時刻ｋ３における２つの信号成分の和に対応する中程度の高さのピーク（中ピーク）が現れる。また、出力データＦＩＲ１ＯＵＴには、時刻ｋｘ－２Ｄ、ｋｘ＋Ｄ、ｋｘ＋２Ｄ、及びｋｘ＋３Ｄの４つの時刻において、時刻ｋ２又は時刻ｋ３における信号成分に対応する小さなピークが現れる。
【0113】
図１３（Ｂ２）に示すように、受光部３１が１つ目のパルス及び３つ目のパルスを検出した場合、出力データＦＩＲ１ＯＵＴには、ある時刻ｋｘにおいて、時刻ｋ１及び時刻ｋ３における２つの信号成分の和に対応する中程度の高さのピーク（中ピーク）が現れる。また、出力データＦＩＲ１ＯＵＴには、時刻ｋｘ－３Ｄ、ｋｘ－Ｄ、ｋｘ＋２Ｄ、及びｋｘ＋３Ｄの４つの時刻において、時刻ｋ１又は時刻ｋ３における信号成分に対応する小さなピークが現れる。
【0114】
図１３（Ｂ３）に示すように、受光部３１が１つ目のパルス及び２つ目のパルスを検出した場合、出力データＦＩＲ１ＯＵＴには、ある時刻ｋｘにおいて、時刻ｋ１及び時刻ｋ２における２つの信号成分の和に対応する中程度の高さのピーク（中ピーク）が現れる。また、出力データＦＩＲ１ＯＵＴには、時刻ｋｘ－３Ｄ、ｋｘ－２Ｄ、ｋｘ－Ｄ、及びｋｘ＋Ｄの４つの時刻において、時刻ｋ１又は時刻ｋ２における信号成分に対応する小さなピークが現れる。
【0115】
このため、第１ピーク候補検出部７５は、受光部３１が３つのパルスのうちの２つを検出した場合、中ピークが現れる時刻ｋｘ、及び４つの小さなピークのうち値が大きい（ｑ－１）個のピークに対応する（ｑ－１）個の時刻の合計ｑ個の時刻を、時刻ｋ２の候補（第１ピーク候補）として検出することができる。
【0116】
このように、レーザ光Ｌ１の３つのパルスを全て受光した場合、及び３つのパルスのうちの２つを受光した場合では、出力データＦＩＲ１ＯＵＴ（ｋ）には、複数のパルスに対応する信号成分の和が出力値となる時刻（＝ｋｘ）が存在する。このため、第１ピーク候補検出部７５は、真に検出すべき時刻ｋ２（図１３における時刻ｋｘ）を、ｑ個の第１ピーク候補のうちの１つとして高い確率で検出することができる。
【0117】
次に、受光部３１が３つのパルスのうちの１つを検出した場合について、図１４（Ｃ１）～図１４（Ｃ３）を参照して説明する。
【0118】
図１４（Ｃ１）に示すように、受光部３１が３つ目のパルスのみを検出した場合、出力データＦＩＲ１ＯＵＴには、時刻ｋｘ、ｋｘ＋２Ｄ、及びｋｘ＋３Ｄの３つの時刻において、時刻ｋ３における信号成分に対応する小さなピークが現れる。
【0119】
図１４（Ｃ２）に示すように、受光部３１が２つ目のパルスのみを検出した場合、出力データＦＩＲ１ＯＵＴには、時刻ｋｘ－２Ｄ、ｋｘ、及びｋｘ＋Ｄの３つの時刻において、時刻ｋ２における信号成分に対応する小さなピークが現れる。
【0120】
図１４（Ｃ３）に示すように、受光部３１が１つ目のパルスのみを検出した場合、出力データＦＩＲ１ＯＵＴには、時刻ｋｘ－３Ｄ、ｋｘ－Ｄ、及びｋｘの３つの時刻において、時刻ｋ１における信号成分に対応する小さなピークが現れる。
【0121】
このため、第１ピーク候補検出部７５は、受光部３１が３つのパルスのうちの１つを検出した場合、３つの小さなピークのうち値が大きいｑ個のピークに対応するｑ個の時刻を、時刻ｋ２の候補（第１ピーク候補）として検出することができる。
【0122】
しかしながら、レーザ光Ｌ１の３つのパルスのうちの１つを受光した場合では、出力データＦＩＲ１ＯＵＴ（ｋ）には、複数のパルスに対応する信号成分の和が出力値となる時刻が存在しない。このため、第１ピーク候補検出部７５は、出力データＦＩＲ１ＯＵＴ（ｋ）に現れる複数個のピークのうち、真に検出すべき時刻ｋ２（図１４における時刻ｋｘ）を、ｑ個の第１ピーク候補のうちの１つとして検出できない場合がある。また、第１ピーク候補検出部７５は、時刻ｋｘを第１ピーク候補の１つとして検出したとしても、当該時刻ｋｘにおける出力データＦＩＲ１ＯＵＴの出力値は、出力データＦＩＲ１ＯＵＴの最大値ではない場合がある。つまり、第１ピーク候補検出部７５は、時刻ｋ２であることが最も確からしい時刻として、時刻ｋｘを検出しない場合がある。
（第２ピーク候補検出）
第２フィルタ７６及び第２ピーク候補検出部７７は、第１ピーク候補検出部７５において真に検出すべき時刻（＝ｋｘ）を検出できない場合において、当該真に検出すべき時刻を第２ピーク候補として検出する機能を有する。
（第２ピーク候補検出）
第２フィルタ７６及び第２ピーク候補検出部７７は、第１ピーク候補検出部７５において真に検出すべき時刻（＝ｋｘ）を検出できない場合において、当該真に検出すべき時刻を第２ピーク候補として検出する機能を有する。
【0123】
第２フィルタ７６には、第１フィルタ７４と同等のフィルタ関数Ｆが設定される場合、第１ピーク候補の時刻ｋｐ（ｋｐ１、…、ｋｐｑ）の各々について、時刻ｋｐの近傍の６点（ｋｐ－３Ｄ、ｋｐ－２Ｄ、ｋｐ－Ｄ、ｋｐ＋Ｄ、ｋｐ＋２Ｄ、及びｋｐ＋３Ｄ）において入力データＦＩＲＩＮをフィルタリングし、合計６ｑ個の出力データＦＩＲ２ＯＵＴを生成する。
【0124】
例えば、図１４（Ｃ３）において、第１ピーク候補検出部７５が時刻ｋｘ－３Ｄを第１ピーク候補として検出した場合、第２フィルタ７６は、６個の出力データＦＩＲ２ＯＵＴ（ｋｘ－６Ｄ）、ＦＩＲ２ＯＵＴ（ｋｘ－５Ｄ）、ＦＩＲ２ＯＵＴ（ｋｘ－４Ｄ）、ＦＩＲ２ＯＵＴ（ｋｘ－２Ｄ）、ＦＩＲ２ＯＵＴ（ｋｘ－Ｄ）、及びＦＩＲ２ＯＵＴ（ｋｘ）を生成する。このように、第１ピーク候補検出部７５が真に検出すべき時刻ｋｘから最も（３Ｄ程度）離れているピークを第１ピーク候補として検出した場合においても、第２フィルタ７６は、第２ピーク候補を検出するための候補に、時刻ｋｘを含めることができる。なお、第２ピーク候補は、第１ピーク候補として検出されなかったピークであるから、第２ピーク候補における輝度は、必然的に第１ピーク候補における輝度よりも小さい。
【0125】
第２ピーク候補検出部７７は、第２フィルタ７６によって第１ピーク候補毎に生成された６個の出力データＦＩＲ２ＯＵＴのうち、最大値となる時刻を第２ピーク候補として検出する。
【0126】
以上のような動作により、第２ピーク候補検出部７７は、第１ピーク候補に真に検出すべき時刻ｋｘが含まれない場合においても、当該時刻ｋｘを第２ピーク候補として検出することができる。
（信頼度算出）
上述の通り、レーザ光Ｌ１の３つのパルスのうちの１つしか受光できない場合、出力データＦＩＲ１ＯＵＴ及びＦＩＲ２ＯＵＴ内には、他のピークに対して有意に大きいピークが現れない。つまり、レーザ光Ｌ１の３つのパルスのうちの１つしか受光できない場合、第１ピーク候補及び第２ピーク候補から、時刻ｋ２であることが最も確からしい時刻を選ぶことは、困難である場合がある。一方、ある画素ＰＸでは１つのパルスしか受光できない場合でも、当該画素ＰＸの近傍に位置する少なくとも１つの画素ＰＸでは、２つ以上のパルスを受光できる場合がある。
（信頼度算出）
上述の通り、レーザ光Ｌ１の３つのパルスのうちの１つしか受光できない場合、出力データＦＩＲ１ＯＵＴ及びＦＩＲ２ＯＵＴ内には、他のピークに対して有意に大きいピークが現れない。つまり、レーザ光Ｌ１の３つのパルスのうちの１つしか受光できない場合、第１ピーク候補及び第２ピーク候補から、時刻ｋ２であることが最も確からしい時刻を選ぶことは、困難である場合がある。一方、ある画素ＰＸでは１つのパルスしか受光できない場合でも、当該画素ＰＸの近傍に位置する少なくとも１つの画素ＰＸでは、２つ以上のパルスを受光できる場合がある。
【0127】
信頼度算出部７８は、ｑ個の第１ピーク候補及びｑ個の第２ピーク候補の各々の信頼度を、距離計測動作の対象画素ＰＸに隣り合う少なくとも１つの画素ＰＸの入力データＦＩＲＩＮに基づいて算出する。これにより、信頼度算出部７８は、当該隣り合う画素ＰＸに関する入力データＦＩＲＩＮに整合するピーク候補が第２ピーク候補であった場合、当該第２ピーク候補に、第１ピーク候補を含む他の全てのピーク候補よりも高い信頼度を設定することができる。
【0128】
なお、上述した（第１ピーク候補検出）及び（第２ピーク候補検出）における説明と式は、第一実施形態の第１フィルタ７４及び７６における処理ついて純粋機能的に表現をしている。しかしながら、実際には、図７に示したとおり、当該処理はハードウェアにより行われる。このため、例えば、入力データＦＩＲＩＮ（ｋ＋２Ｄ）が入力されていない時刻ｋの処理を行う時点において、出力データＦＩＲ１ＯＵＴ（ｋ）が求まる訳ではない。すなわち、実際には、出力データＦＩＲ１ＯＵＴ（ｋ）は、時刻ｋ＋２Ｄの処理を行う時点以降（２サイクル後）にて、遅れて出力される。当該遅延は、適宜、関連データのレジスタへの格納による時間調整で実現される。
【0129】
１．３ 本実施形態に係る効果
第１実施形態によれば、出射制御部１１は、１回の距離計測動作に対応して、３つの連続するパルスを含むレーザ光Ｌ１を出射する。計測処理部４０は、光検出器３０によって受光したレーザ光Ｌ１の反射光Ｌ２に基づき、レーザ光Ｌ１に対して反射光Ｌを同定し、対象物ＴＧと距離計測装置１との間の距離を計測する。１つ目のパルス及び２つ目のパルスの間隔と、２つ目のパルス及び３つ目のパルスの間隔とは、互いに異なる。これにより、光検出器３０で受光した反射光Ｌ２において３つのパルスのうちのいくつかが欠損した場合においても、どのパルスが欠損したかを特定することができる。このため、反射光Ｌ２に含まれるパルスが欠損し得る程度に対象物ＴＧが距離計測装置１に対して（例えば、数百メートル程度）離れている場合においても、レーザ光Ｌ１に対して反射光Ｌ２を同定することができる。本効果について、図１５を参照して説明する。
第１実施形態によれば、出射制御部１１は、１回の距離計測動作に対応して、３つの連続するパルスを含むレーザ光Ｌ１を出射する。計測処理部４０は、光検出器３０によって受光したレーザ光Ｌ１の反射光Ｌ２に基づき、レーザ光Ｌ１に対して反射光Ｌを同定し、対象物ＴＧと距離計測装置１との間の距離を計測する。１つ目のパルス及び２つ目のパルスの間隔と、２つ目のパルス及び３つ目のパルスの間隔とは、互いに異なる。これにより、光検出器３０で受光した反射光Ｌ２において３つのパルスのうちのいくつかが欠損した場合においても、どのパルスが欠損したかを特定することができる。このため、反射光Ｌ２に含まれるパルスが欠損し得る程度に対象物ＴＧが距離計測装置１に対して（例えば、数百メートル程度）離れている場合においても、レーザ光Ｌ１に対して反射光Ｌ２を同定することができる。本効果について、図１５を参照して説明する。
【0130】
図１５は、第１実施形態に係る効果を示すダイアグラムである。図１５では、対象物ＴＧまでの距離に対して、計測した距離のばらつきをプロットした線ＥＭＢ、ＣＯＭＰ１、及びＣＯＭＰ２が示される。線ＥＭＢは、第１実施形態に係る距離計測装置１によって距離を計測した場合に対応し、線ＣＯＭＰ１及びＣＯＭＰ２は、比較例に係る距離計測装置によって距離を計測した場合に対応する。
【0131】
線ＣＯＭＰ１に係る距離計測装置では、例えば、第１実施形態に係る距離計測装置１から出射されるレーザ光Ｌ１のうちの１つ分のパルスを使用して、距離を計測する場合が想定される。また、線ＣＯＭＰ２に係る距離計測装置では、第１実施形態に係る距離計測装置１から出射されるレーザ光Ｌ１のうちの１つ分のパルスの、３倍のパルス幅を有するパルス１つを使用して距離を計測する場合が想定される。線ＣＯＭＰ１におけるレーザパワーは、線ＥＭＢの１／３であり、線ＣＯＭＰ２におけるレーザパワーは、線ＥＭＢにおけるレーザパワーと同等である。なお、レーザのパルス高（レーザ出力）については、いずれにおいても最大仕様にて使用することを想定する。ＬｉＤＡＲにて重要な測距可能距離は、レーザパワー（パルス幅）によって決まるため、第１実施形態では、線ＣＯＭＰ１に示される比較例よりも、測距可能距離において大きく優れる（大まかに、測距可能距離は３割程度優れる）。
【0132】
第１実施形態及び比較例のいずれについても、対象物ＴＧまでの距離が遠くなるにしたがい、反射光Ｌ２に含まれるパルスが欠損する。線ＣＯＭＰ１では、１つのパルスを用いて距離を計測するため、当該１つのパルスが欠損してしまうと、正しく距離を計測することができない。このため、パルスの欠損が発生するにしたがって、誤差のばらつきが急激に悪化し得る。これに対し、第１実施形態では、３つのパルスを用いて距離を計測する。このため、パルスの欠損に対して比較例よりもロバストに距離を計測することができる。また、パルス数が３つと比較的小数であるため、レーザ光Ｌ１に対して反射光Ｌ２を同定できない場合の距離誤差を小さく抑えることができる。したがって、計測距離のばらつきを抑制することができる。一方、線ＣＯＭＰ２では、パルスが全て欠損してしまう可能性は低い。しかしながら、パルス幅は、反射光を受光できた場合の誤差の最大値を表すため、線ＣＯＭＰ２では、誤差の最大値も線ＣＯＭＰ１の場合の３倍となる。これに対して、第１実施形態のパルス幅は、線ＣＯＭＰ１と変わらず、パルスの欠損を特定できる場合、誤差の最大値が線ＣＯＭＰ１の場合と変わらない。以上のような理由により、第１実施形態は、線ＣＯＭＰ１及びＣＯＭＰ２よりも、距離の精度において優れる。
【0133】
また、第１フィルタ７４は、入力データＦＩＲＩＮをサンプリング時刻全域にわたってフィルタリングし、出力データＦＩＲ１ＯＵＴを生成する。第１ピーク候補検出部７５は、出力データＦＩＲ１ＯＵＴから、出力値が大きい順にｑ個のピークを第１ピーク候補として検出する。第２フィルタ７６は、ｑ個の第１ピーク候補の各々の近傍（±３Ｄの範囲）において、入力データＦＩＲＩＮをフィルタリングし、６点の出力データＦＩＲ２ＯＵＴを生成する。第２ピーク候補検出部７７は、ｑ個の第１ピーク候補の各々について、６点の出力データＦＩＲ２ＯＵＴから、出力が最も大きいピークを第２ピーク候補として検出する。これにより、真に検出すべき時刻ｋｘに対応するピークが第１ピーク候補から漏れた場合に、当該ピークを第２ピーク候補として検出することができる。このため、３つのパルスのうちの２つが欠損し、第１ピーク候補の検出の際に出力値が有意に大きなピークが現れない場合において、真に検出すべき時刻ｋｘに対応するピークを検出し損ねる（同定に失敗する）可能性を低減することができる。
【0134】
また、信頼度算出部７８は、第１ピーク候補及び第２ピーク候補の各々について、距離計測対象の画素ＰＸと隣り合う画素ＰＸで検出された反射光Ｌ２に基づき、信頼度を算出する。これにより、距離計測対象の画素ＰＸでは反射光Ｌ２を同定するために十分な数のパルスを検出できなかった場合においても、反射光Ｌ２を同定可能な数のパルスを検出できた隣り合う画素ＰＸの情報を使用して、正しい距離を計測する可能性を高めることができる。したがって、計測距離のばらつきを抑制することができる。
【0135】
２． 第２実施形態
次に、第２実施形態に係る距離計測装置について説明する。第１実施形態では、受光部３１において、閾値を超えない程度の大きさの出力信号ＩＯＵＴが得られることにより、複数のパルスが分離できる場合について説明した。第２実施形態は、受光部３１において、閾値を超える程度の大きさの出力信号ＩＯＵＴが得られることにより、出力信号ＩＯＵＴがパイルアップし、複数のパルスが分離できない点において、第１実施形態と異なる。以下では、第１実施形態と同等の構成及び動作についてはその説明を省略し、第１実施形態と異なる構成及び動作について主に説明する。
次に、第２実施形態に係る距離計測装置について説明する。第１実施形態では、受光部３１において、閾値を超えない程度の大きさの出力信号ＩＯＵＴが得られることにより、複数のパルスが分離できる場合について説明した。第２実施形態は、受光部３１において、閾値を超える程度の大きさの出力信号ＩＯＵＴが得られることにより、出力信号ＩＯＵＴがパイルアップし、複数のパルスが分離できない点において、第１実施形態と異なる。以下では、第１実施形態と同等の構成及び動作についてはその説明を省略し、第１実施形態と異なる構成及び動作について主に説明する。
【0136】
２．１ デジタル処理部の構成
図１６は、第２実施形態に係るデジタル処理部の構成を説明するためのブロック図であり、第１実施形態の図６に対応する。
図１６は、第２実施形態に係るデジタル処理部の構成を説明するためのブロック図であり、第１実施形態の図６に対応する。
【0137】
図１６に示すように、デジタル処理部４２は、判定部８０を更に含む。
【0138】
判定部８０は、ＡＦＥ４１から入力されたＡＦＥ出力がパイルアップしているか否かを判定する。具体的には、例えば、判定部８０は、ＡＦＥ出力の値が所定の閾値Ｓ１以上である場合にはパイルアップしていると判定し、当該ＡＦＥ出力を距離計測部７９に送出する。判定部８０は、ＡＦＥ出力の値が所定の閾値Ｓ１未満の場合にはパイルアップしていないと判定し、当該ＡＦＥ出力を前処理部７１に送出する。なお、パイルアップの判定手法としては、上述したＡＦＥ出力値が閾値Ｓ１以上か否かを判定する手法に限られない。例えば、判定部８０は、ＡＦＥ出力値が閾値Ｓ１以上となる時間が閾値以上であるか否かにより、パイルアップしているか否かを判定してもよい。また、判定部８０は、ＡＦＥ出力の時間積分値の大小により、判定を行ってもよい。
【0139】
距離計測部７９は、判定部８０からパイルアップしたＡＦＥ出力を受けた場合、レーザ光Ｌ１に対して、当該ＡＦＥ出力の所定位置を同定し、その同定結果に基づいて、距離を計測する。
【0140】
２．２ 距離計測動作
図１７は、第２実施形態に係る距離計測装置における距離計測動作を示すフローチャートであり、第１実施形態の図１１に対応する。図１７では、図１１に示したステップＳＴ１０～ＳＴ５０に加え、ステップＳＴ５及びＳＴ６０が更に追加される。
図１７は、第２実施形態に係る距離計測装置における距離計測動作を示すフローチャートであり、第１実施形態の図１１に対応する。図１７では、図１１に示したステップＳＴ１０～ＳＴ５０に加え、ステップＳＴ５及びＳＴ６０が更に追加される。
【0141】
図１７に示すように、ステップＳＴ５において、判定部８０は、受光部３１によって受光した反射光Ｌ２がパイルアップしているか否かを判定する。受光した反射光Ｌ２がパイルアップしていない場合（ステップＳＴ５；ｎｏ）、処理はステップＳＴ１０に進む。ステップＳＴ１０以降の動作は、第１実施形態と同等であるため、説明を省略する。
【0142】
受光した反射光Ｌ２がパイルアップしている場合（ステップＳＴ５；ｙｅｓ）、判定部８０はＡＦＥ出力を距離計測部７９に送出し、処理はステップＳＴ６０に進む。
【0143】
ステップＳＴ６０において、距離計測部７９は、レーザ光Ｌ１及び反射光Ｌ２に基づくＡＦＥ出力の所定位置同士の時刻差に基づき、距離計測データを生成する。所定位置とは、例えば、レーザ光Ｌ１及びＡＦＥ出力の各々の立ち上がりの位置を含む。
【0144】
以上の動作により、パイルアップした場合の距離計測動作が終了する。
【0145】
図１８は、第２実施形態に係る距離計測装置における距離計測動作に関する各種信号の波形を示すダイアグラムであり、第１実施形態における図１２に対応する。図１８では、ＡＦＥ出力がパイルアップしている場合の波形が示され、入力データＦＩＲＩＮは省略される。
【0146】
図１８に示すように、距離計測部７９は、ＡＦＥ出力の値が閾値Ｓ２未満から閾値Ｓ２以上に切り替わる時刻ｋ１’をＡＦＥ出力の立ち上がりと見なし、当該時刻ｋ１’と、レーザ光Ｌ１の１つ目のパルスの立ち上がり時刻ｔ１との時刻差Ｄｔを算出する。時刻ｋ１’の検出は、ＡＦＥ４１内のＴＤＣが行う。閾値Ｓ２は、閾値Ｓ１より小さく、例えばＡＦＥ出力内のノイズ成分よりも大きい値として、予め設定される。一般に、ＴＤＣは、ＡＤＣより時間分解能が高く、距離計測部７９は、時刻差Ｄｔに基づく対象物ＴＧまでの距離を時間精度よく計測することができる。
【0147】
一般に、パイルアップする場合、１パルス目が欠損する可能性はほとんど無いため、ＡＦＥ４１は、時刻ｋ１’として、１パルス目に関する時刻を検出する。一方、第２実施形態では、距離計測部７９は、２パルス目に関する時刻を検出するため、ＡＦＥ４１において検出される時刻と、距離計測部７９から検出される時刻との間に、原理的に１サイクル分の時間差が生じる。そこで、距離計測部７９は、ステップＳＴ６０において、ステップＳＴ５０にて出力される時刻と整合するように、１サイクル分の補正を加えた結果を出力する。
【0148】
また、距離計測部７９は、ステップＳＴ５０ではパルスのピーク時刻を検出し、ステップＳＴ６０ではパルスの立ち上がりを検出するため、それぞれ、波高値と波形に基づく補正を検出時刻に対して実行する。すなわち、距離計測部７９は、上述した１サイクル分の補正に加えて、当該波高値と波形に基づく補正を加えて到着時刻を算出し、時刻差Ｄｔを算出する。
【0149】
なお、判定部８０における判定処理は、ＡＦＥ６１における処理と前処理部８０における処理との間に実行される必要は無い。例えば、距離計測部７９は、ステップＳＴ５０及びＳＴ６０のいずれの処理も常に実行して２種類の距離等を出力し、当該２つの処理の後段において判定部８０が判定処理を行ってもよい。
【0150】
２．３ 本実施形態に係る効果
対象物ＴＧが距離計測装置１から比較的近い位置にある場合、受光部３１において大光量の反射光Ｌ２を受光し、出力信号ＩＯＵＴ及びこれに後続して出力されるＡＦＥ出力がパイルアップする場合がある。
対象物ＴＧが距離計測装置１から比較的近い位置にある場合、受光部３１において大光量の反射光Ｌ２を受光し、出力信号ＩＯＵＴ及びこれに後続して出力されるＡＦＥ出力がパイルアップする場合がある。
【0151】
第２実施形態によれば、距離計測部７９は、パイルアップしたＡＦＥ出力が閾値Ｓ２を上回る時刻ｋ１’を受光パルスの所定位置として検出する。これにより、ＡＦＥ出力が強すぎるために、３つのパルスに対応する信号成分が分離できない場合においても、対象物ＴＧまでの距離を精度よく計測することができる。
【0152】
また、パイルアップしていない場合でも、ＴＤＣは時間分解能が高いため、高い精度の結果が得られる可能性が高い。また、時刻補正なしでは、第１実施形態の結果に対して１サイクル異なる結果となるが、時刻補正によって、第１実施形態の結果と矛盾しない結果を得ることができる。
【0153】
２．４ 変形例
上述の第２実施形態では、ＡＦＥ出力が閾値Ｓ２以上となる時刻ｋ１’に基づいてレーザ光Ｌ１との時間差が計測される場合について説明したが、これに限られない。
上述の第２実施形態では、ＡＦＥ出力が閾値Ｓ２以上となる時刻ｋ１’に基づいてレーザ光Ｌ１との時間差が計測される場合について説明したが、これに限られない。
【0154】
例えば、距離計測部７９は、ＡＦＥ出力が閾値Ｓ２以上となる期間から選択される所定の時刻に基づいて、レーザ光Ｌ１との時間差を計測してもよい。
【0155】
図１９は、第２実施形態の変形例に係る距離計測装置における距離計測動作を説明するための模式図であり、第２実施形態における図１８に対応する。
【0156】
図１９に示すように、距離計測部７９は、時刻ｋ１’から、ＡＦＥ出力の値が閾値Ｓ２以上から閾値Ｓ２未満に切り替わる時刻ｋ３’までの期間の間の時刻ｋｍを検出してもよい。時刻ｋｍは、時刻ｋ１’及び時刻ｋ３’の重み平均にて得られる時刻Ｃ１×ｋ１’＋（１－Ｃ１）×ｋ３’＋Ｃ２でもよい。ここで、Ｃ１は、波高値や時間積分値等により、異なる値をとる。Ｃ２は定数であり、例えば、＋０．５サイクルに相当する時刻である。そして、距離計測部７９は、当該時刻ｋｍと、レーザ光Ｌ１の１つ目のパルスの立ち上がり時刻ｔ１から３つ目のパルスの立ち下がり時刻ｔ３’までの期間の中間の時刻ｔｍとの時刻差Ｄｔを算出してもよい。これにより、距離計測部７９は、時刻差Ｄｔに基づく対象物ＴＧまでの距離を計測することができる。また、Ｃ１により、主に、ＳｉＰＭ固有の立ち下がり波形の、波高依存性の影響を除去することができ、Ｃ２により複数パルスを用いた影響を除去することができ、距離精度が向上する。
【0157】
また、例えば、ＡＦＥ４１は、閾値の波高値依存性を排除するため、ＴＤＣの前段にＣＦＤ（Constant Fraction Discriminator）を設置してもよい。
【0158】
図２０は、第２実施形態の変形例に係る距離計測装置のＡＦＥの構成を説明するためのブロック図である。
【0159】
図２０に示すように、ＡＦＥ４１は、上述したＴＩＡ４１ａ及びＴＤＣ４１ｃに加えて、ＣＦＤ４１ｂを更に含み得る。ＣＦＤ４１ｂは、減衰回路４１ｂ＿１、反転回路４１ｂ＿２、遅延回路４１ｂ＿３、及び加算器４１ｂ＿４を含む。
【0160】
減衰回路４１ｂ＿１の入力端及び反転回路４１ｂ＿２の入力端は、ＴＩＡ４１ａの出力端に共通接続される。反転回路４１ｂ＿２の出力端は、遅延回路４１ｂ＿３の入力端に接続される。減衰回路４１ｂ＿１の出力端及び遅延回路４１ｂ＿３の出力端はそれぞれ、加算器４１ｂ＿４の第１入力端及び第２入力端に接続される。加算器４１ｂ＿４の出力端は、ＴＤＣ４１ｃに接続される。
【0161】
以上のような構成により、ＡＦＥ出力の波高値の高さに応じて閾値Ｓ１に到達する時刻が変化することの影響を抑制することができ、距離精度を向上させることができる。
【0162】
３． その他
以上、種々の実施形態について説明したが、上述の第１実施形態及び第２実施形態は、これに限られず、種々の変形が適宜適用可能である。
以上、種々の実施形態について説明したが、上述の第１実施形態及び第２実施形態は、これに限られず、種々の変形が適宜適用可能である。
【0163】
例えば、上述の第１実施形態及び第２実施形態では、複数の画素ＰＸが半導体基板上に二次元に配置される場合について説明したが、これに限られない。例えば、複数の画素ＰＸは、一次元に配置されてもよい。
【0164】
また、例えば、１回の測距に使用される出射パルスの構成は、上述の第１実施形態及び第２実施形態において示した例に限られない
図２１は、その他の変形例に係る距離計測装置における出射パルスの例を示すダイアグラムである。
図２１は、その他の変形例に係る距離計測装置における出射パルスの例を示すダイアグラムである。
【0165】
図２１（Ａ）に示すように、１回の測距に使用される出射パルスの組は、１つ目の出射パルス及び２つ目の出射パルスの間隔に対して、２つ目の出射パルス及び３つ目の出射パルスの間隔が短くなるように設定されてもよい。この場合、図７に示した第１フィルタ７４及び第２フィルタ７６内の乗算器８２の係数Ｈ０～Ｈ３はそれぞれ、“１”、“０”、“１”、“１”に設定される。これにより、上述の第１実施形態及び第２実施形態と同等の効果を奏することができる。
【0166】
また、図２１（Ｂ）に示すように、１回の測距に使用される出射パルスの数は、３つより多くてもよい（例えば、４つでもよい）。この場合、第１フィルタ７４及び第２フィルタ７６の各々は、図７に示した構成に加えて、レジスタ８１＿４、乗算器８２＿４、及び加算器８３＿４（いずれも図示せず）を更に含む。
【0167】
レジスタ８１＿４は、レジスタ８１＿３の出力端に接続された入力端を含む。乗算器８２＿４は、レジスタ８１＿４の出力端に接続された入力端を含み、係数Ｈ４が設定される。加算器８３＿４は、乗算器８２＿３の出力端に接続された第１入力端と、乗算器８２＿４の出力端に接続された第２入力端と、加算器８３＿３の第２入力端に接続された出力端と、を含む。この場合における乗算器８２の係数Ｈ０～Ｈ４はそれぞれ、“１”、“１”、“１”、“０”、“１”に設定される。これにより、出射パルスが１つ欠けた場合に、どの出射パルスが欠けたか同定できる。更に、出射パルスが２つ欠けた場合でも、例えば、２つ目の出射パルス及び３つ目の出射パルスが欠けた場合などは、同定が可能である。
このように、出射パルス数には制限はない。出射パルスが時間に対して非対称であることが重要であり、当該非対称性によって、欠けたパルスを同定できる可能性が高くなるという効果がうまれる。
このように、出射パルス数には制限はない。出射パルスが時間に対して非対称であることが重要であり、当該非対称性によって、欠けたパルスを同定できる可能性が高くなるという効果がうまれる。
【0168】
また、例えば、上述の第１実施形態及び第２実施形態では、第２フィルタ７６が第１フィルタ７４と同じフィルタ関数Ｆに基づいて動作する場合について説明したが、これに限られない。例えば、第２フィルタ７６は、第１フィルタ７４と異なるフィルタ関数に基づいて動作するように構成されてもよい。なお、第２フィルタ７６が第１フィルタ７４と同じフィルタ関数Ｆに基づいて動作するように構成される場合、第１フィルタ７４と第２フィルタ７６は、１つのフィルタによって実現されていてもよい。
【0169】
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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【0170】
１…距離計測装置、１０…出射部、１１…出射制御部、１２，１３…ドライバ、１４…光源、２０…光学系、２１，２３…レンズ、２２…ミラー、３０…光検出器、３１…受光部、４０…計測処理部、４１…ＡＦＥ、４１ａ…ＴＩＡ、４１ｂ…ＣＦＤ、４１ｂ＿１…減衰回路、４１ｂ＿２…反転回路、４１ｂ＿３…遅延回路、４１ｂ＿４…加算器、４１ｃ…ＴＡＣ、４２…デジタル処理部、７１…前処理部、７２…メモリ、７３…平均化部、７４…第１フィルタ、７５…第１ピーク候補検出部、７６…第２フィルタ、７７…第２ピーク候補検出部、７８…信頼度算出部、７９…距離計測部、８０…判定部、８１…レジスタ、８２…乗算器、８３…加算器、９０…基板、９１…ｐ型半導体層、９２…ｐ＋型半導体層、９３…ｎ＋型半導体層。
【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】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
