特許 7621980 受光装置及び受光装置の信号処理方法、並びに、測距装置

(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】2025-01-17

(45)【発行日】2025-01-27

(54)【発明の名称】受光装置及び受光装置の信号処理方法、並びに、測距装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/4861 20200101AFI20250120BHJP

   G01S 17/10 20200101ALI20250120BHJP

【ＦＩ】

G01S7/4861

G01S17/10

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2021570696

(86)(22)【出願日】2020-12-17

(86)【国際出願番号】 JP2020047303

(87)【国際公開番号】W WO2021145134

(87)【国際公開日】2021-07-22

【審査請求日】2023-11-15

(31)【優先権主張番号】P 2020005722

(32)【優先日】2020-01-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】316005926

【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001357

【氏名又は名称】弁理士法人つばさ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】坂口 浩章

【審査官】東 治企

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１６９３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６１４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１６４４１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２５７９５０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００１－２８９９５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／４８－７／５１

Ｇ０１Ｓ １７／００－１７／９５

Ｇ０１Ｃ ３／００－３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源部からの照射パルス光に基づく、測距対象物からの反射光を含む光を受光するフォトンカウント型の受光素子が複数配置されて成る受光部と、
所定の時刻の複数の受光素子の値を加算して画素値とする加算部と、
加算部で加算された画素値を対数値又はその近似値に変換して、測距の演算に用いる対数表現データとする対数変換処理部と、
光源部から照射パルス光を発光してから、反射光が戻ってくるまでの飛行時間をヒストグラムのビンとして対応させて、各時間にサンプリングされた画素値から算出される対数表現データを、その時間に対応するビンのカウント値として格納するヒストグラム加算処理部と
を備えた受光装置。

【請求項2】

対数変換処理部は、画素値から所定の値を減算した値を、対数値又はその近似値に変換して、測距の演算に用いる対数表現データとする、
請求項１に記載の受光装置。

【請求項3】

対数変換処理部は、前記所定の値が画素値よりも大きいときは、減算した値を０として変換処理を行う、
請求項２に記載の受光装置。

【請求項4】

受光した光は外乱光を含み、
前記所定の値を、受光した光の算術平均値に所定の乗数を乗じた値に所定の加数を加算した外乱光強度推定値とするとき、
画素値に基づいて、対数表現で外乱光の算術平均値を算出して外乱光強度を推定する外乱光推定処理部を有し、
対数変換処理部は、外乱光推定処理部で推定された外乱光強度を画素値から減算する、
請求項３に記載の受光装置。

【請求項5】

対数変換処理部は、画素値を対数値又はその近似値に変換したデータから、所定の値を対数値又はその近似値に変換したデータを減算して、測距の演算に用いる対数表現データとする、
請求項１に記載の受光装置。

【請求項6】

受光した光は外乱光を含み、
前記所定の値を、受光した光の幾何平均値に所定の乗数を乗じた値に所定の加数を加算した外乱光強度推定値とするとき、
画素値に基づいて、対数表現で外乱光の幾何平均値を算出して外乱光強度を推定する外乱光推定処理部を有し、
外乱光推定処理部は、外乱光推定処理部で推定された外乱光強度を対数値又はその近似値に変換する、
請求項５に記載の受光装置。

【請求項7】

ヒストグラム加算処理部は、光源部からの複数回の照射パルス光発光に基づく、測距対象物からの反射光の各時間の対数表現データを、その時間に対応するビンのカウント値に加算してヒストグラムを更新する、
請求項１に記載の受光装置。

【請求項8】

ヒストグラム加算処理部は、光源部からの複数回の照射パルス光発光に基づく反射光を受光して得られる画素値から算出したカウント値を累積したヒストグラムを生成する、
請求項７に記載の受光装置。

【請求項9】

受光した光は外乱光を含み、
ヒストグラム加算処理部は、所定の測定期間の複数の時間においてサンプリングされた画素値を使って算出された値を前記所定の値として画素値から減算し、この減算で算出した対数表現データを、ヒストグラムのビンのカウント値として加算する、
請求項７に記載の受光装置。

【請求項10】

対数表現のままヒストグラムのカウント値を大小比較して各反射光のピークを検出し、ピークの立ち上がり始めをビンに対応する時間から距離を算出する反射光検出部を有する、
請求項１に記載の受光装置。

【請求項11】

受光した光は外乱光を含み、
外乱光推定処理部は、
所定の測定期間の複数の時間においてサンプリングされた画素値を対数値又はその近似値に変換した対数表現データＬｏｇＤを、第１の所定の近似式を使って、対数表現のまま画素値を合計した総和値の対数値の近似値Ｓを算出し、
近似値Ｓからサンプリング数Ｎの対数値又はその近似値を減算した値から算術平均の近似値μを算出し、
対数表現データＬｏｇＤを２倍した値を、第２の所定の近似式を使って、対数表現のまま画素値を二乗して合計した総和値の対数値の近似値ＳＳを算出し、
近似値ＳＳからサンプリング数Ｎの対数値又はその近似値を減算した値ＭＭを算出し、
算術平均の近似値μ及び値ＭＭを使って外乱光の分散の近似値Ｖを算出し、
算術平均の近似値μに所定の乗数を乗じた値に所定の加数を加算した外乱光強度推定値と、分散の近似値Ｖから算出した外乱光の標準偏差の近似値とを出力する、
請求項１に記載の受光装置。

【請求項12】

受光した光は外乱光を含み、
外乱光推定処理部は、所定の測定期間の複数の時間においてサンプリングされた画素値を合計した総和値を対数値又はその近似値に変換し、その変換した対数表現データを画素値とした画像を出力する、
請求項１に記載の受光装置。

【請求項13】

受光した光は外乱光を含み、
外乱光推定処理部は、所定の測定期間の複数の時間においてサンプリングされた画素値を対数値又はその近似値に変換した対数表現データを、所定の近似式を使って、対数表現のまま画素値を合計した総和値の対数値の近似値を算出し、この近似値を画素値とした画像を出力する、
請求項１に記載の受光装置。

【請求項14】

対数表現の累算ヒストグラムを更に対数変換して圧縮する対数変換部を有する、
請求項１に記載の受光装置。

【請求項15】

対数表現の累算ヒストグラムを、累算ヒストグラムの最小値で減算後に更に対数変換して圧縮する対数変換部を有する、
請求項１に記載の受光装置。

【請求項16】

ヒストグラム加算処理部は、対数表現データを格納するメモリの前後に、差分符号化によるデータ圧縮伸長機能を有する、
請求項１に記載の受光装置。

【請求項17】

受光素子は、ガイガーモードで動作するアバランシェフォトダイオードから成る、
請求項１に記載の受光装置。

【請求項18】

物体からの光を受光するフォトンカウント型の受光素子が複数配置されて成る受光部、
を備え、
光源部からの照射パルス光に基づく、測距対象物からの反射光を受光する、
受光装置の信号処理に当たって、
所定の時刻の複数の受光素子の値を加算して画素値とし、
次いで、画素値を対数値又はその近似値に変換して、測距の演算に用いる対数表現データとし、
光源部から照射パルス光を発光してから、反射光が戻ってくるまでの飛行時間をヒストグラムのビンとして対応させて、各時間にサンプリングされた画素値から算出される対数表現データを、その時間に対応するビンのカウント値として格納する
受光装置の信号処理方法。

【請求項19】

測距対象物に対してパルス光を照射する光源部、及び、
光源部からの照射パルス光に基づく、測距対象物からの反射光を受光する受光装置、
を具備し、
受光装置は、
物体からの光を受光するフォトンカウント型の受光素子が複数配置されて成る受光部と、
所定の時刻の複数の受光素子の値を加算して画素値とする加算部と、
加算部で加算された画素値を対数値又はその近似値に変換して、測距の演算に用いる対数表現データとする対数変換処理部と、
光源部から照射パルス光を発光してから、反射光が戻ってくるまでの飛行時間をヒストグラムのビンとして対応させて、各時間にサンプリングされた画素値から算出される対数表現データを、その時間に対応するビンのカウント値として格納するヒストグラム加算処理部と
を備えた測距装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、受光装置及び受光装置の信号処理方法、並びに、測距装置に関する。

【背景技術】

【0002】

フォトンの受光に応じて信号を発生する素子を受光素子として用いた受光装置がある。この種の受光装置では、測距対象物までの距離を測定する測定法として、光源部から測距対象物に向けて照射したパルス光が、当該測距対象物で反射されて戻ってくるまでの時間を測定するＴｏＦ（Time of Flight：飛行時間）法が採用されている。

【0003】

フォトンの受光に応じて信号を発生する素子として、例えば、ＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）素子を平面的に複数配置して成る光検出器がある（例えば、特許文献１参照）。この種の測距装置では、複数のＳＰＡＤ素子の値を加算して画素値とするが、光源部からのレーザ発光後に画素値をサンプリングして反射光を捉えるために、サンプリング時刻に対応したビン（ＢＩＮ）を持つヒストグラムに画素値を加算していく。

【0004】

測距対象物からの反射光は拡散し、その強度は距離の二乗に反比例する。そのため、複数回のレーザ発光に基づく反射光のヒストグラムを累積（累算）することで、Ｓ／Ｎを改善し、より遠くの測距対象物からの弱い反射光を弁別可能にしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－１６９３８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述したように、複数回照射するパルスレーザ発光に基づく反射光のヒストグラムを累積する場合、相対的に近くの測距対象物からの強い反射光の画素値は大きく、累積する度にヒストグラムの近い距離に対応するビンのダイナミックレンジが大きくなる。一方、相対的に遠くの測距対象物からの反射光は距離の二乗に反比例して弱く、ヒストグラムの遠くの距離に対応するビンのダイナミックレンジは小さい。そのため、全ビンを固定長ビット数表現のヒストグラムとして格納する場合において、複数回のパルスレーザ発光に基づく反射光のヒストグラムを格納するメモリの容量が大きくなる。

【0007】

本開示は、累積する際のヒストグラムのダイナミックレンジの向上、又は、メモリ容量の削減を図ることができる受光装置及びその信号処理方法、並びに、当該受光装置を有する測距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】

【0008】

上記の目的を達成するための本開示の受光装置は、
物体からの光を受光するフォトンカウント型の受光素子が複数配置されて成る受光部、
所定の時刻の複数の受光素子の値を加算して画素値とする加算部、及び、
加算部で加算された画素値を対数値又はその近似値に変換して、測距の演算に用いる対数表現データとする対数変換処理部、
を備え、
光源部からの照射パルス光に基づく、測距対象物からの反射光を受光する。

【0009】

また、上記の目的を達成するための本開示の受光装置の信号処理方法は、
物体からの光を受光するフォトンカウント型の受光素子が複数配置されて成る受光部、
を備え、
光源部からの照射パルス光に基づく、測距対象物からの反射光を受光する、
受光装置の信号処理に当たって、
所定の時刻の複数の受光素子の値を加算して画素値とし、
次いで、画素値を対数値又はその近似値に変換して、測距の演算に用いる対数表現データとする。

【0010】

また、上記の目的を達成するための本開示の測距装置は、
測距対象物に対してパルス光を照射する光源部、及び、
光源部からの照射パルス光に基づく、測距対象物からの反射光を受光する受光装置、
を具備し、
受光装置は、
物体からの光を受光するフォトンカウント型の受光素子が複数配置されて成る受光部、
所定の時刻の複数の受光素子の値を加算して画素値とする加算部、及び、
加算部で加算された画素値を対数値又はその近似値に変換して、測距の演算に用いる対数表現データとする対数変換処理部、
を備える。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本開示の前提となる受光装置及び測距装置の構成の一例を示すブロック図である。

【図2】図２は、受光装置における加算部の処理について説明する図である。

【図3】図３Ａ、図３Ｂ、及び、図３Ｃは、レーザ発光１回目の反射光ヒストグラムについて説明する図である。

【図4】図４Ａ、図４Ｂ、及び、図４Ｃは、レーザ発光２回目の反射光ヒストグラムについて説明する図である。

【図5】図５Ａ、図５Ｂ、及び、図５Ｃは、レーザ発光３回目の反射光ヒストグラムについて説明する図である。

【図6】図６は、線形表現での累算ヒストグラムを示す図（その１）であり、１回加算の場合の累算ヒストグラムを図６Ａに示し、４回加算の場合の累算ヒストグラムを図６Ｂに示している。

【図7】図７は、線形表現での累算ヒストグラムを示す図（その２）であり、１６回加算の場合の累算ヒストグラムを図７Ａに示し、１６回加算の場合の平滑化ヒストグラムを図７Ｂに示している。

【図8】図８Ａ及び図８Ｂは、正規分布乱数及び固定値について説明する図である。

【図9】図９Ａは、従来技術の場合のヒストグラムの累積の対数、及び、ヒストグラムの累積の対数を表す波形図であり、図９Ｂは、従来技術の場合の外乱光算術平均値を減算した値のヒストグラムの累積の対数、及び、外乱光算術平均値を減算した値のヒストグラムの累積の対数表現を表す波形図である。

【図10】図１０は、本開示に係る技術の場合のヒストグラムの累積の対数、及び、対数表現の画素値のヒストグラムの累積を表す波形図である。

【図11】図１１は、本開示に係る技術の場合の外乱光算術平均値を減算した値のヒストグラムの累積の対数、及び、外乱光算術平均値を減算した値の対数表現の画素値のヒストグラムの累積を表す波形図である。

【図12】図１２は、本開示の第１実施形態の実施例１に係る受光装置及び測距装置の構成例を示すブロック図である。

【図13】図１３は、実施例１に係る受光装置における信号処理方法の流れを示すフローチャートである。

【図14】図１４は、実施例１に係る受光装置における受光部の概略構成例を示すブロック図である。

【図15】図１５は、受光部のＳＰＡＤアレイ部の概略構成例を示す模式図である。

【図16】図１６は、受光部の画素の回路構成例を示す回路図である。

【図17】図１７は、実施例１に係る受光装置における加算部の構成例を示すブロック図である。

【図18】図１８は、実施例１に係る受光装置における対数変換処理部の構成例を示すブロック図である。

【図19】図１９は、実施例１に係る受光装置における対数表現での外乱光推定処理部の構成例を示すブロック図である。

【図20】図２０は、外乱光推定処理部における計算処理について説明する図である。

【図21】図２１は、実施例１に係る受光装置における対数表現でのヒストグラム加算処理部の構成例を示すブロック図である。

【図22】図２２は、対数変換及び逆変換について説明する図である。

【図23】図２３は、ハードウェア言語ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬで記述した対数変換及び逆変換回路のソースコードを示す図である。

【図24】図２４は、実施例１に係る受光装置における各部の波形図（その１）であり、図２４Ａに加算器の出力波形を示し、図２４Ｂに対数変換部の出力波形を示している。

【図25】図２５は、実施例１に係る受光装置における各部の波形図（その２）であり、図２５Ａにヒストグラム加算処理部の出力波形を示し、図２５Ｂに平滑化フィルタの出力波形を示している。

【図26】図２６は、実施例１に係る受光装置における各部の波形図（その３）であり、対数変換部の出力波形を示している。

【図27】図２７は、画素値から外乱光算術平均値を引かない場合の対数表現での累算ヒストグラムを示す図（その１）であり、１回加算の場合の累算ヒストグラムを図２７Ａに示し、４回加算の場合の累算ヒストグラムを図２７Ｂに示している。

【図28】図２８は、画素値から外乱光算術平均値を引かない場合の対数表現での累算ヒストグラムを示す図（その２）であり、１６回加算の場合の累算ヒストグラムを図２８Ａに示し、１６回加算の場合の平滑化ヒストグラムを図２８Ｂに示している。

【図29】図２９は、画素値から外乱光算術平均値を引いた場合の対数表現での累算ヒストグラムを示す図（その１）であり、１回加算の場合の累算ヒストグラムを図２９Ａに示し、４回加算の場合の累算ヒストグラムを図２９Ｂに示している。

【図30】図３０は、画素値から外乱光算術平均値を引いた場合の対数表現での累算ヒストグラムを示す図（その２）であり、１６回加算の場合の累算ヒストグラムを図３０Ａに示し、１６回加算の場合の平滑化ヒストグラムを図３０Ｂに示している。

【図31】図３１は、本開示の第１実施形態の実施例２に係る受光装置及び測距装置の構成例を示すブロック図である。

【図32】図３２Ａは、実施例２に係る受光装置における対数変換処理部の構成例を示すブロック図であり、図３２Ｂは、実施例２に係る受光装置における幾何平均による外乱光推定処理部の構成例を示すブロック図である。

【図33】図３３は、実施例２に係る受光装置における対数表現でのヒストグラム加算処理部の構成例を示すブロック図である。

【図34】図３４は、本開示の第１実施形態の実施例３に係る受光装置及び測距装置の構成例を示すブロック図である。

【図35】図３５は、実施例３に係る外乱光推定処理部における外乱光強度推定値及び分散を対数表現で算出する回路部分の第１回路例を示すブロック図である。

【図36】図３６は、実施例３に係る外乱光推定処理部における外乱光強度推定値及び分散を対数表現で算出する回路部分の第２回路例を示すブロック図である。

【図37】図３７は、実施例４に係る対数変換部の回路例を示すブロック図であり、第１具体例に係る回路構成を図３７Ａに示し、第２具体例に係る回路構成を図３７Ｂに示している。

【図38】図３８は、対数表現の画素値のヒストグラムの累積値から最小値を引いた値の対数を示す図（その１）であり、１回加算の場合の対数を図３８Ａに示し、４回加算の場合の対数を図３８Ｂに示している。

【図39】図３９は、対数表現の画素値のヒストグラムの累積値から最小値を引いた値の対数を示す図（その２）であり、１６回加算の場合の対数を図３９Ａに示し、３２回加算の場合の対数を図３９Ｂに示している。

【図40】図４０は、外乱光算術平均値を引いた値の対数表現の画素値のヒストグラムの累積値から最小値を引いた値の対数を示す図（その１）であり、１回加算の場合の対数を図４０Ａに示し、４回加算の場合の対数を図４０Ｂに示している。

【図41】図４１は、外乱光算術平均値を引いた値の対数表現の画素値のヒストグラムの累積値から最小値を引いた値の対数を示す図（その２）であり、１６回加算の場合の対数を図４１Ａに示し、３２回加算の場合の対数を図４１Ｂに示している。

【図42】図４２は、実施例５に係る対数表現でのヒストグラム加算処理部の構成例を示すブロック図である。

【図43】図４３は、対数表現の累算ヒストグラムの差分符号化の流れを示す図である。

【図44】図４４Ａは、２０４８個のビンのヒストグラムを圧縮せずにＳＲＡＭに格納する場合のデータサイズを示す図であり、図４４Ｂは、差分符号化した場合のデータサイズを示す図である。

【図45】図４５は、符号化回路の構成例を示すブロック図である。

【図46】図４６は、復号回路の構成例を示すブロック図である。

【図47】図４７は、外乱光幾何平均値の減算なしで、１６回加算の場合の対数表現での累算ヒストグラムを示す図である。

【図48】図４８は、外乱光幾何平均値の減算ありで、１６回加算の場合の対数表現での累算ヒストグラムを示す図である。

【図49】図４９Ａは、同期加算でノイズ平均化する場合の幾何平均と算術平均の違いを表す図であり、図４９Ｂは、データ値のヒストグラムを表す図である。

【図50】図５０Ａは、時間方向の平均の場合の幾何平均と算術平均の違いを表す図であり、図５０Ｂは、データ値のヒストグラムを表す図である。

【図51】図５１は、本開示の第２実施形態に係る測距装置の概略構成例を示す模式図である。

【図52】図５２は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。

【図53】図５３は、撮像部及び車外情報検出部の設置位置の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本開示に係る技術を実施するための形態（以下、「実施形態」と記述する）について図面を用いて詳細に説明する。本開示に係る技術は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値などは例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は以下の順序で行う。
１．本開示の受光装置及びその信号処理方法、並びに、測距装置、全般に関する説明
２．本開示の前提となる受光装置及び測距装置
２－１．システムの構成例
２－２．ＴｏＦセンサによる測距の原理
２－３．光源部の構成例
２－４．受光装置の構成例
２－５．従来技術の課題
３．本開示の第１実施形態（フラッシュ型と称される測距装置の例）
３－１．実施例１（画素値から所定の値を減算し後に対数表現データとする例）
３－１－１．システムの構成例
３－１－２．受光部の概略構成例
３－１－２－１．ＳＰＡＤアレイ部の概略構成例
３－１－２－２．ＳＰＡＤ画素の回路構成例
３－１－２－３．ＳＰＡＤ画素の概略動作例
３－１－３．加算部の構成例
３－１－４．対数変換処理部の構成例
３－１－５．対数表現での外乱光推定処理部の構成例
３－１－６．対数表現でのヒストグラム加算処理部の構成例
３－２．実施例２（画素値を対数値又はその近似値に変換した後、対数表現で所定の値を減算して対数表現データとする例）
３－２－１．システムの構成例
３－２－２．対数変換処理部の構成例
３－２－３．対数表現での外乱光推定処理部の構成例
３－２－４．対数表現でのヒストグラム加算処理部の構成例
３－３．実施例３（外乱光推定処理の算術平均及び分散の算出を対数表現で行う例）
３－３－１．システムの構成例
３－３－２．外乱光の算術平均値及び分散を対数表現で計算する方法の例
３－３－３．外乱光の算術平均値及び分散を対数表現で算出する回路例
３－４．実施例４（実施例１／２に係る受光装置における対数変換部の具体例）
３－４－１．第１回路例
３－４－２．第２回路例
３－５．実施例５（対数表現の累算ヒストグラムのデータ圧縮によってメモリ容量を削減する例）
３－５－１．システムの構成例
３－５－２．符号化回路の構成例
３－５－３．復号回路の構成例
３－６．第１実施形態の作用・効果
４．本開示の第２実施形態（スキャン型と称される測距装置の例）
４－１．測距装置のシステム構成例
４－２．第２実施形態の作用・効果
５．本開示に係る技術の適用例
５－１．移動体の例
６．本開示がとることができる構成

【0013】

＜本開示の受光装置及びその信号処理方法、並びに、測距装置、全般に関する説明＞
本開示の受光装置及びその信号処理方法、並びに、測距装置にあっては、対数変換処理部について、画素値から所定の値を減算した値を、対数値又はその近似値に変換して、測距の演算に用いる対数表現データとし、所定の値が画素値よりも大きいときは、減算した値を０として変換処理を行う構成とすることができる。

【0014】

上述した好ましい構成を含む本開示の受光装置及びその信号処理方法、並びに、測距装置にあっては、所定の値を外乱光の算術平均値に所定の乗数を乗じた値に所定の加数を加算した外乱光強度推定値とするとき、画素値に基づいて、対数表現で外乱光の算術平均値を算出して外乱光強度を推定する外乱光推定処理部を有する構成とすることができる。そして、対数変換処理部について、外乱光推定処理部で推定された外乱光強度を画素値から減算して、測距の演算に用いる対数表現データとする構成とすることができる。

【0015】

あるいは又、上述した好ましい構成を含む本開示の受光装置及びその信号処理方法、並びに、測距装置にあっては、対数変換処理部について、画素値を対数値又はその近似値に変換したデータから、所定の値を対数値又はその近似値に変換したデータを減算して、測距の演算に用いる対数表現データとする構成とすることができる。

【0016】

また、上述した好ましい構成を含む本開示の受光装置及びその信号処理方法、並びに、測距装置にあっては、所定の値を外乱光の幾何平均値に所定の乗数を乗じた値に所定の加数を加算した外乱光強度推定値とするとき、画素値に基づいて、対数表現で外乱光の幾何平均値を算出して外乱光強度を推定する外乱光推定処理部を有する構成とすることができる。そして、対数変換処理部について、外乱光推定処理部で推定された外乱光強度を対数値又はその近似値に変換する構成とすることができる。

【0017】

また、上述した好ましい構成を含む本開示の受光装置及びその信号処理方法、並びに、測距装置にあっては、光源部から照射パルス光を発光してから、反射光が戻ってくるまでの飛行時間をヒストグラムのビンとして対応させて、各時間にサンプリングされた画素値から算出される対数表現データを、その時間に対応するビンのカウント値として格納するヒストグラム加算処理部を有する構成とすることができる。

【0018】

また、上述した好ましい構成を含む本開示の受光装置及びその信号処理方法、並びに、測距装置にあっては、ヒストグラム加算処理部について、光源部からの複数回の照射発光に基づく、測距対象物からの反射光の各時間の対数表現データを、その時間に対応するビンのカウント値に加算してヒストグラムを更新する構成とすることができる。

【0019】

また、上述した好ましい構成を含む本開示の受光装置及びその信号処理方法、並びに、測距装置にあっては、ヒストグラム加算処理部について、光源部からの複数回の照射パルス光発光に基づく反射光を受光して得られる画素値から算出したカウント値を累積したヒストグラムを生成する、又は、所定の測定期間の複数の時間においてサンプリングされた画素値を使って算出された値を所定の値として画素値から減算し、この減算で算出した対数表現データを、ヒストグラムのビンのカウント値として加算する構成とすることができる。

【0020】

また、上述した好ましい構成を含む本開示の受光装置及びその信号処理方法、並びに、測距装置にあっては、対数表現のままヒストグラムのカウント値を大小比較して各反射光のピークを検出し、ピークの立ち上がり始めをビンに対応する時間から距離を算出する反射光検出部を有する構成とすることができる。

【0021】

また、上述した好ましい構成を含む本開示の受光装置及びその信号処理方法、並びに、測距装置にあっては、外乱光推定処理部について、次の構成とすることができる。すなわち、所定の測定期間の複数の時間においてサンプリングされた画素値を対数値又はその近似値に変換した対数表現データＬｏｇＤを、所定の近似式を使って、対数表現のまま画素値を合計した総和値の対数値の近似値Ｓを算出する。次に、近似値Ｓからサンプリング数Ｎの対数値又はその近似値を減算した値から算術平均の近似値μを算出する。次に、対数表現データＬｏｇＤを２倍した値を、所定の近似式を使って、対数表現のまま画素値を二乗して合計した総和値の対数値の近似値ＳＳを算出する。次に、近似値ＳＳからサンプリング数Ｎの対数値又はその近似値を減算した値ＭＭを算出する。次に、算術平均の近似値μ及び値ＭＭを使って外乱光の分散の近似値Ｖを算出する。そして、算術平均の近似値Ｍに所定の乗数を乗じた値に所定の加数を加算した外乱光強度推定値と、分散の近似値Ｖから算出した外乱光の標準偏差の近似値とを出力する。

【0022】

また、上述した好ましい構成を含む本開示の受光装置及びその信号処理方法、並びに、測距装置にあっては、外乱光推定処理部について、所定の測定期間の複数の時間においてサンプリングされた画素値を合計した総和値を対数値又はその近似値に変換し、その変換した対数表現データを画素値とした画像を出力する構成とすることができる。

【0023】

また、上述した好ましい構成を含む本開示の受光装置及びその信号処理方法、並びに、測距装置にあっては、外乱光推定処理部について、所定の測定期間の複数の時間においてサンプリングされた画素値を対数値又はその近似値に変換した対数表現データを、所定の近似式を使って、対数表現のまま画素値を合計した総和値の対数値の近似値を算出し、この近似値を画素値とした画像を出力する構成とすることができる。

【0024】

また、上述した好ましい構成を含む本開示の受光装置及びその信号処理方法、並びに、測距装置にあっては、対数表現の累算ヒストグラムを更に対数変換して圧縮する対数変換部を有する構成、あるいは又、対数表現の累算ヒストグラムを、累算ヒストグラムの最小値で減算後に更に対数変換して圧縮する対数変換部を有する構成とすることができる。

【0025】

また、上述した好ましい構成を含む本開示の受光装置及びその信号処理方法、並びに、測距装置にあっては、ヒストグラム加算処理部について、対数表現データを格納するメモリの前後に、差分符号化によるデータ圧縮伸長機能を有する構成とすることができる。

【0026】

また、上述した好ましい構成を含む本開示の受光装置及びその信号処理方法、並びに、測距装置にあっては、受光素子について、ガイガーモードで動作するアバランシェフォトダイオードから成る構成とすることができる。

【0027】

＜本開示の前提となる受光装置及び測距装置＞
図１は、本開示の前提となる受光装置及び測距装置の構成の一例を示すブロック図である。ここで、本開示の前提となる受光装置及び測距装置とは、後述する本開示に係る技術が適用される前の受光装置及び測距装置を言う。以下では、本開示の前提となる受光装置及び測距装置について、従来技術に係る受光装置及び測距装置として説明する。

【0028】

［システム構成例］
従来技術に係る測距装置１は、測距対象物（被写体）１０に対して光を照射する光源部２０、光源部２０からの照射パルス光に基づく、測距対象物１０からの反射光を受光する受光装置３０、及び、ホスト４０を備える構成となっている。

【0029】

光源部２０は、例えば、赤外の波長領域にピーク波長を有するパルスレーザ光を発光するレーザ光源から成る。

【0030】

受光装置３０は、測距対象物１０までの距離ｄを測定する測定法として、ＴｏＦ法を採用しており、光源部２０から出射されたパルスレーザ光が、測距対象物１０で反射されて戻ってくるまでの飛行時間を計測し、この飛行時間から距離ｄを求めるＴｏＦセンサである。

【0031】

［ＴｏＦセンサによる測距の原理］
光源部２０から測距対象物１０に向けてパルスレーザ光を発光し、測距対象物１０で反射したレーザ光が受光装置３０に戻ってくるまでの往復時間をｔ［秒］とすると、光速ＣがＣ≒３００，０００，０００メートル／秒であるため、測距対象物１０と測距装置１との間の距離ｄは、次式のように推定できる。
ｄ＝Ｃ×（ｔ／２）
例えば、１ギガヘルツ（ＧＨｚ）で反射光をサンプリングすると、ヒストグラムの１ビン（ＢＩＮ）は、１ナノ秒の期間に光を検出した画素当たりのＳＰＡＤ素子の数となる。そして、１ビン当たり１５センチメートルの測距分解能となる。

【0032】

ホスト４０は、例えば、本測距装置１が自動車等に実装されて用いられる場合には、自動車等に搭載されているＥＣＵ（Engine Control Unit）などであってよい。また、本測距装置１が家庭内ペットロボットなどの自律移動ロボットやロボット掃除機や無人航空機や追従運搬ロボットなどの自律移動体に搭載されて用いられる場合には、ホスト４０は、その自律移動体を制御する制御装置などであってよい。

【0033】

［光源部の構成例］
光源部２０は、例えば、１つ又は複数の半導体レーザダイオードで構成されており、所定時間幅のパルス状のレーザ光Ｌ₁を所定の発光周期で出射する。光源部２０は、少なくとも、受光装置３０の受光面の画角以上の角度範囲に向けてパルス状のレーザ光Ｌ₁を出射する。また、光源部２０は、例えば、１ギガヘルツ（ＧＨｚ）の周期で、１ナノ秒の時間幅のレーザ光Ｌ₁を出射する。光源部２０から出射されたレーザ光Ｌ₁は、例えば、測距範囲内に測距対象物１０が存在する場合には、この測距対象物１０で反射して、反射光Ｌ₂として、受光装置３０の受光面に入射する。

【0034】

［受光装置の構成例］
ＴｏＦセンサとしての受光装置３０は、制御部３１、受光部３２、加算部３３、ヒストグラム加算処理部３４、外乱光推定処理部３５、平滑化フィルタ３６、反射光検出部３７、及び、外部出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）３８を備えている。

【0035】

制御部３１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの情報処理装置で構成され、受光装置３０内の各機能部を制御する。

【0036】

受光部３２は、その詳細については後述するが、例えば、物体からの光を受光するフォトンカウント型の受光素子、例えば、ガイガーモードで動作するアバランシェフォトダイオードの一例であるＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode：単一光子アバランシェダイオード）素子を受光素子として含む画素（以下、「ＳＰＡＤ画素」と記述する）が行列状（格子状）に２次元配置されて成るＳＰＡＤアレイ部を有する。ＳＰＡＤアレイ部の複数のＳＰＡＤ画素は、それぞれが１つ以上のＳＰＡＤ画素より成る複数の画素にグループ化される。

【0037】

グループ化された１つの画素は、測距画像における１つの画素に対応する。従って、１つの画素を構成するＳＰＡＤ画素の数（ＳＰＡＤ素子の数）、及び、その領域の形状を決めると、受光装置３０全体の画素数が決定され、それにより、測距画像の解像度が決定されることとなる。

【0038】

受光部３２は、光源部２０からパルスレーザ光が出射された後、フォトンの入射を検出したＳＰＡＤ素子の数（以下、「検出数」と記述する）に関する情報（例えば、後述における検出信号の数に相当）を出力する。受光部３２は、例えば、光源部２０の１回の発光に対して、所定のサンプリング周期でフォトンの入射を検出して、同一画素領域内に入射したフォトンの検出数を画素毎に出力する。

【0039】

加算部３３は、受光部３２から出力された検出数を複数のＳＰＡＤ素子（例えば、１又は複数の画素に相当）毎に加算し、その加算値を画素値として、ヒストグラム加算処理部３４及び外乱光推定処理部３５へ出力する。

【0040】

ここで、１つのＳＰＡＤ素子の値（ＳＰＡＤ値）は、｛０，１｝の値をとる１ビットのデータである。加算部３３では、図２に示すように、２次元配列に並んだ複数のＳＰＡＤ画素５０をｐ_ｈ×ｐ_ｗ個毎にグループ化して１つの画素６０とし、当該画素６０内のＳＰＡＤ値の総和を、ceil(log2(p_h・p_w))ビット（ここでのceil()は小数の切上げを意味している）の２進数で表現してその画素の画素値とする。

【0041】

加算部３３は、図２に示すように、画素６０毎に並列にあって、全画素６０の画素値を同時に算出し、ヒストグラム加算処理部３４及び外乱光推定処理部３５へ出力する。図２には、複数のＳＰＡＤ画素５０をｐ_ｈ×ｐ_ｗ個毎にグループ化して１つの画素６０とした２次元ＳＰＡＤ配列を図示している。

【0042】

ヒストグラム加算処理部３４は、１又は複数の画素６０毎に得られた画素値から、横軸を飛行時間（例えば、サンプリングの順序を示す番号（以下、「サンプリング番号」と記述する）とし、縦軸を累積画素値としたヒストグラムを作成する。ヒストグラムは、例えば、ヒストグラム加算処理部３４内のメモリ（図示せず）に作成される。このメモリには、例えば、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等を用いることができる。但し、当該メモリとしては、ＳＲＡＭに限られるものではなく、ＤＲＡＭ（Dynamic ＲＡＭ）など、種々のメモリを使用することが可能である。

【0043】

ところで、受光部３２には、測距対象物で反射されて戻ってくる反射光Ｌ₂の他に、物体や大気などで反射・散乱された外乱光Ｌ₀も入射する。外乱光推定処理部３５は、加算部３３の加算結果を基に、反射光Ｌ₂と共に受光部３２に入射する外乱光Ｌ₀を、算術平均を基にして推定し、その外乱光強度推定値をヒストグラム加算処理部３４に与える。ヒストグラム加算処理部３４では、外乱光推定処理部３５から与えられる外乱光強度推定値を減算してヒストグラムに加算する処理が行われる。

【0044】

ここで、ヒストグラム加算処理について、図３、図４、及び、図５を用いて具体的に説明する。

【0045】

レーザ発光１回目の反射光ヒストグラムを図３Ａに示す。この１回目の反射光の画素値を、図３Ｂに示すように、サンプリング時間に対応するビン番号のメモリアドレスへ保存する。外乱光強度推定値を減算してヒストグラムに加算する場合を図３Ｃに示す。

【0046】

レーザ発光２回目の反射光ヒストグラムを図４Ａに示す。この２回目の反射光の画素値を、図４Ｂに示すように、サンプリング時間に対応するビン番号のメモリアドレスに保存されている値に加算する。外乱光強度推定値を減算してヒストグラムに加算する場合を図４Ｃに示す。

【0047】

レーザ発光３回目の反射光ヒストグラムを図５Ａに示す。この３回目の反射光の画素値を、図５Ｂに示すように、サンプリング時間に対応するビン番号のメモリアドレスに保存されている値に加算する。外乱光強度推定値を減算してヒストグラムに加算する場合を図５Ｃに示す。

【0048】

上記のようにして生成した反射光ヒストグラムにおいて、ピーク検出などのようにヒストグラムのカウント値間の大小比較や閾値との大小比較を繰り返して行うことで、反射光を捉えているビンを特定する。

【0049】

平滑化フィルタ３６は、例えば、ＦＩＲ（Finite Impulse Response;有限長インパルス応答）フィルタなどを用いて構成され、ショットノイズを低減し、ヒストグラム上の不要なピーク数を減らして反射光のピーク検出を行い易いように平滑化処理を行う。

【0050】

反射光検出部３７は、ヒストグラムの隣接するビンのカウント値の大小比較を繰り返すことによって山のピークを検出し、ピーク値の大きい複数の山を候補として、それぞれの山の立ち上がりのビンを求めて反射光の飛行時間から測距対象物までの距離を算出する。このとき、複数の山が検出されることがあるが、周辺画素の情報を参考にして最終的な測距値をホスト４０が算出するため、複数の反射光候補の測距値を、外部出力インタフェース３８を介してホスト４０へ送信する。

【0051】

外部出力インタフェース３８としては、ＭＩＰＩ（Mobile Industry Processor Interface）やＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）などを用いることができる。

【0052】

ここで、線形表現のヒストグラムの累積について説明する。累積数が増加すると、外乱光の分散は累積数の平方根に比例するが、反射光は累積数に比例するため、Ｓ／Ｎの改善を図ることができる。

【0053】

反射光の強度は、距離の二乗に反比例するが、外乱光の強度は距離に関係なく、ガウス分布Ｎ（μ，σ²）と仮定する。１回加算の場合の累算ヒストグラム（累積ヒストグラム）を図６Ａに示す。ここでは、理解を容易にするために、ビン５，１００，２００，・・・，９００に反射光が返ってきた場合の例を示している。図６Ｂに、４回加算の場合の累算ヒストグラムを示し、図７Ａに、１６回加算の場合の累算ヒストグラムを示す。図７Ｂは、１６回加算の場合であって、平滑化フィルタ３６で平滑化した後の平滑化ヒストグラムである。

【0054】

外乱光強度のバラツキが大きく、標準偏差が大きいと、反射光との弁別が難しくなる。外乱光と反射光とを信頼性高く弁別できるか否かの指標として標準偏差を利用することができる。μ＝５０、σ＝５の正規分布乱数及び固定値を図８Ａに示し、μ＝５０、σ＝１５の正規分布乱数及び固定値を図８Ｂに示す。μ及びσは、それぞれ正規分布の乱数生成に使った外乱光の算術平均値及び標準偏差のパラメータ値である。

【0055】

上述したように、受光素子として例えばＳＰＡＤ素子を用い、ＴｏＦ法によって測距を行うＴｏＦセンサとしての受光装置３０では、複数のＳＰＡＤ素子の値を加算して画素値とするが、パルスレーザ発光後に画素値をサンプリングして反射光を捉えるために、サンプリング時刻に対応してビンとしたヒストグラムに画素値を加算していく。反射光は、進行するに従い２次元的に広がっていき、その強度は距離の二乗に反比例するため、複数回のパルスレーザ発光の反射光ヒストグラムを累算することで、同期加算によるノイズ平均化によってＳ／Ｎの改善を図ることで、より遠くの測距対象物からの弱い反射光を弁別可能にしている。

【0056】

［従来技術の課題］
しかし、複数回のレーザ発光に基づく反射光のヒストグラムを累算する場合、相対的に近くの測距対象物からの強い反射光の画素値は大きく、累算する度にヒストグラムのダイナミックレンジが大きくなる。そのため、複数回のレーザ発光に基づく反射光のヒストグラムを格納するメモリの容量が大きくなる。特に、晴天の日中には、外乱光が強くなり、画素値のほとんどが大きな値となるため、より多くのヒストグラムを累算するには、ヒストグラムのカウント値のビット数が多く必要である。

【0057】

また、先述したように、反射光と外乱光との弁別に標準偏差を利用するとよいが、画素数分の乗算器や平方根演算器が必要となるため、回路規模及び消費電力を増加させてしまう課題もある。また、ヒストグラムのデータが大きすぎるため、外部へのリアルタイム転送が難しい。このような課題を解決するために、ダイナミックレンジの圧縮を目的としてヒストグラムのカウント値を対数変換してメモリに格納することも考えられるが、対数変換した値を逆変換して画素値の累算後に再度対数変換をする必要があるため、消費電力が増加することになる。

【0058】

従来技術の場合のヒストグラムの累積の対数（点線で図示）、及び、対数表現の画素値のヒストグラムの累積（実線で図示）を表す波形図を図９Ａに示す。また、従来技術の場合の外乱光の算術平均値μを減算した値のヒストグラムの累積の対数（点線で図示）、及び、外乱光の算術平均値μを減算した値の対数表現の画素値のヒストグラムの累積（実線で図示）を表す波形図を図９Ｂに示す。

【0059】

＜本開示の第１実施形態＞
本開示に係る技術では、受光素子、例えば、ＳＰＡＤ素子が複数配置されて成る受光部を備え、光源部からの照射パルス光に基づく、測距対象物からの反射光を受光する受光装置、及び、当該受光装置を有する測距装置において、所定の時刻の複数のＳＰＡＤ素子の値を加算して画素値Ｄとし、この画素値Ｄを対数値又はその近似値に変換して対数表現データＬｏｇＤとする。

【0060】

対数表現の画素値のヒストグラムを累積することは、幾何平均に比例する量を算出することと等価である。このことを利用し、画素値Ｄを対数変換してそのまま演算を行うようにする。すなわち、対数変換以降の信号処理を対数表現のまま実行し、測距対象物１０までの距離ｄを測定する測距を行うようにする。

【0061】

対数変換以降の信号処理において、対数表現の画素値のヒストグラムを累積することにより、ヒストグラムのダイナミックレンジを圧縮できるため、メモリ容量の縮小化を図ることができる。また、対数変換以降の信号処理において、対数表現上での算術平均が、幾何平均の対数表現に等しいことを利用することで、演算処理が簡単になる。

【0062】

本開示に係る技術の場合のヒストグラムの累積の対数（点線で図示）、及び、対数表現の画素値のヒストグラムの累積（実線で図示）を表す波形図を図１０に示す。また、本開示に係る技術の場合の外乱光の算術平均値μを減算した値のヒストグラムの累積の対数（点線で図示）、及び、外乱光の算術平均値μを減算した値の対数表現の画素値のヒストグラムの累積（実線で図示）を表す波形図を図１１に示す。

【0063】

以下に、本開示の第１実施形態に係る受光装置及び測距装置の具体的な実施例について説明する。第１実施形態に係る測距装置は、ＳＰＡＤ素子を含む画素が行列状に２次元配置されて成り、一度に広角の測距画像を取得する、所謂、フラッシュ型と称される測距装置である。

【0064】

≪実施例１≫
実施例１は、画素値Ｄから所定の値Ｍを減算した後に対数表現データとする例である。所定の値Ｍとしては、例えば、外乱光の算術平均値μを例示することができる。図１２は、本開示の第１実施形態の実施例１に係る受光装置及び測距装置の構成例を示すブロック図である。

【0065】

実施例１では、画素値Ｄから所定の値Ｍを減算した値（Ｄ－Ｍ）を対数値又はその近似値に変換して、対数表現データＬｏｇ（Ｄ－Ｍ）とする。そして、この対数表現データＬｏｇ（Ｄ－Ｍ）を格納及び演算して測距を行う。但し、Ｄ＜Ｍのときは、Ｄ－Ｍを０として対数値又はその近似値に変換する。
ＬｏｇＤ＝log₂（１＋Ｍａｘ（Ｄ－Ｍ，０）

【0066】

ここで、実施例１に係る受光装置における信号処理方法（本開示の信号処理方法）の流れについて、図１３のフローチャートを用いて説明する。本信号処理は、例えば、ＣＰＵなどの情報処理装置で構成される制御部３１による制御の下に実行されることとする。

【0067】

制御部３１は、加算部３３から画素値Ｄを取得し（ステップＳ１１）、次いで、画素値Ｄから所定の値Ｍを減算し（ステップＳ１２）、減算結果（Ｄ－Ｍ）を対数値又はその近似値に変換して、対数表現データＬｏｇ（Ｄ－Ｍ）とする（ステップＳ１３）。次に、制御部３１は、対数表現データＬｏｇ（Ｄ－Ｍ）を格納及び演算し（ステップＳ１４）、次いで、ＴｏＦ法を用いて、測距対象物１０までの距離ｄを測定する測距を行う（ステップＳ１５）。

【0068】

ここで、所定の値Ｍは、統計値Ｕに、所定の乗数ＡＭＰを乗じて、所定の加数ＯＦＦＳＥＴを加算した外乱光強度推定値（ＡＭＰ・Ｕ＋ＯＦＦＳＥＴ）である。統計値Ｕとしては、外乱光取得期間における画素値の算術平均、又は、画素値の幾何平均値、画素値の最大値、画素値の最小値、画素値の中央値などが考えられる。実施例１では、算術平均値と幾何平均値のみを例示しているが、最大値、最小値、中央値なども同様な箇所と同様な期間でそれぞれの統計値算出の演算をすることができる。また、所定の乗数ＡＭＰが１で、所定の加数ＯＦＦＳＥＴが０のとき、所定の値Ｍとして、統計値Ｕそのものを使う構成としてもよい。

【0069】

［システム構成例］
実施例１に係る測距装置１は、測距対象物（被写体）１０に対して光を照射する光源部２０、光源部２０からの照射パルス光に基づく、測距対象物１０からの反射光を受光する受光装置３０、及び、ホスト４０を備える構成となっている。光源部２０は、例えば、赤外の波長領域にピーク波長を有するレーザ光を発光するレーザ光源から成る。

【0070】

受光装置３０は、測距対象物１０までの距離ｄを測定する測定法として、ＴｏＦ法を採用したＴｏＦセンサであり、制御部３１、受光部３２、加算部３３、及び、外部出力インタフェース３８の他に、対数変換処理部６１、対数表現での外乱光推定処理部６２、対数表現でのヒストグラム加算処理部６３、対数表現での平滑化フィルタ６４、対数変換部６５、及び、対数表現での反射光検出部６６を備えている。

【0071】

［受光部の概略構成例］
図１４は、実施例１に係る受光装置３０における受光部３２の概略構成例を示すブロック図である。受光部３２の概略構成例については、後述する各実施例においても同様である。

【0072】

図２に示すように、受光部３２は、タイミング制御回路３２１、駆動部３２２、ＳＰＡＤアレイ部３２３、及び、出力部３２４を備えている。

【0073】

ＳＰＡＤアレイ部３２３は、複数のＳＰＡＤ画素５０が行列状に２次元配置されて構成されている。複数のＳＰＡＤ画素５０に対しては、画素行毎に画素駆動線ＬＤ（図面中の行方向）が接続され、画素列毎に出力信号線ＬＳ（図面中の列方向）が接続されている。画素駆動線ＬＤの一端は、駆動部３２２の各行に対応した出力端に接続され、出力信号線ＬＳの一端は、出力部３２４の各列に対応した入力端に接続されている。

【0074】

駆動部３２２は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどを含み、ＳＰＡＤアレイ部３２３の各画素５０を、全画素同時や画素列単位等で駆動する。具体的には、駆動部３２２は、少なくとも、ＳＰＡＤアレイ部３２３内の選択列における各画素５０に、後述するクエンチ電圧Ｖ_QCHを印加する回路部、及び、選択列における各画素５０に、後述する選択制御電圧Ｖ_SELを印加する回路部を有している。そして、駆動回路３２２は、読出し対象の画素列に対応する画素駆動線ＬＤに選択制御電圧Ｖ_SELを印加することで、フォトンの入射を検出するために用いるＳＰＡＤ画素５０を画素列単位で選択する。

【0075】

駆動回路３２２によって選択走査された画素列の各ＳＰＡＤ画素５０から出力される信号（以下、「検出信号」と記述する）Ｖ_OUTは、出力信号線ＬＳの各々を通して出力部３２４に供給される。出力部３２４は、各ＳＰＡＤ画素５０から供給された検出信号Ｖ_OUTを、１つ以上のＳＰＡＤ画素５０より成る、先述した画素６０毎に設けられた加算部３３（図１３参照）へ出力する。

【0076】

タイミング制御部３２１は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータ等を含み、タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に、駆動部３２２及び出力部３２４を制御する。

【0077】

（ＳＰＡＤアレイ部の概略構成例）
図１５は、実施例１に係る受光装置３０の受光部３２におけるＳＰＡＤアレイ部３２３の概略構成例を示す模式図である。ＳＰＡＤアレイ部３２３の概略構成例については、後述する各実施例においても同様である。

【0078】

図１５に示すように、ＳＰＡＤアレイ部３２３は、例えば、複数のＳＰＡＤ画素５０が行列状に２次元配置された構成となっている。複数のＳＰＡＤ画素５０は、行方向、及び／又は、列方向に配列する所定数ずつのＳＰＡＤ画素５０で構成された複数の画素６０にグループ化されている。各画素６０の最外周に位置するＳＰＡＤ画素５０の外側の縁を結んだ領域の形状は、所定の形状（例えば、矩形）をなしている。行方向に画素が並んだ画素単位での２次元配置の構成も可能であり、その場合は１つの行を選択して行単位で読み出す構成となる。

【0079】

（ＳＰＡＤ画素の回路構成例）
図１６は、実施例１に係る受光装置３０のＳＰＡＤアレイ部３２３における画素５０の回路構成例を示す回路図である。ＳＰＡＤ画素５０の回路構成例の概略構成例については、後述する各実施例においても同様である。

【0080】

図１６に示すように、ＳＰＡＤ画素５０は、受光素子の一例であるＳＰＡＤ素子５１、及び、ＳＰＡＤ素子５１にフォトンが入射したことを検出する読出し回路５２を備えている。ＳＰＡＤ素子５１は、そのアノード電極とカソード電極との間に降伏電圧（ブレークダウン電圧）以上の逆バイアス電圧Ｖ_SPADが印加されている状態でフォトンが入射すると、アバランシェ電流を発生する。

【0081】

読出し回路５２は、クエンチ抵抗５３、選択トランジスタ５４、デジタル変換器５５、インバータ５６、及び、バッファ５７を備えている。

【0082】

クエンチ抵抗５３は、例えば、Ｎ型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor。以下、「ＮＭＯＳトランジスタ」と記述する）で構成されている。クエンチ抵抗５３を構成するＮＭＯＳトランジスタは、そのドレイン電極がＳＰＡＤ素子５１のアノード電極に接続され、そのソース電極が選択トランジスタ５４を介して接地されている。また、クエンチ抵抗５３を構成するＮＭＯＳトランジスタのゲート電極には、当該ＮＭＯＳトランジスタをクエンチ抵抗として作用させるために予め設定されているクエンチ電圧Ｖ_QCHが、図１４の駆動部３２２から画素駆動線ＬＤを介して印加される。

【0083】

ＳＰＡＤ素子５１は、そのアノード電極とカソード電極との間に降伏電圧（ブレークダウン電圧）以上の逆バイアス電圧が印加されるとガイガーモードで動作するアバランシェフォトダイオードであり、１つのフォトンの入射を検出することができる。

【0084】

選択トランジスタ５４は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタから成り、そのドレイン電極がクエンチ抵抗５３を構成するＮＭＯＳトランジスタのソース電極に接続され、そのソース電極が接地されている。選択トランジスタ５４はそのゲート電極に、図１４の駆動部３２２から選択制御電圧Ｖ_SELが画素駆動線ＬＤを介して印加されると、オフ状態からオン状態に変化する。

【0085】

デジタル変換器５５は、抵抗素子５５１及びＮＭＯＳトランジスタ５５２から構成されている。ＮＭＯＳトランジスタ５５２は、そのドレイン電極が抵抗素子５５１を介して電源電圧Ｖ_DDのノードに接続され、そのソース電極が接地されている。また、ＮＭＯＳトランジスタ５５２のゲート電極は、ＳＰＡＤ素子５１のアノード電極とクエンチ抵抗５３との接続ノードＮ₁に接続されている。

【0086】

インバータ５６は、Ｐ型のＭＯＳＦＥＴ（以下、「ＰＭＯＳトランジスタ」と記述する）５６１及びＮＭＯＳトランジスタ５６２から成るＣＭＯＳインバータの構成となっている。ＰＭＯＳトランジスタ５６１は、そのドレイン電極が電源電圧Ｖ_DDのノードに接続され、そのソース電極がＮＭＯＳトランジスタ５６２のドレイン電極に接続されている。ＮＭＯＳトランジスタ５６２は、そのドレイン電極がＰＭＯＳトランジスタ５６１のソース電極に接続され、そのソース電極が接地されている。ＰＭＯＳトランジスタ５６１のゲート電極及びＮＭＯＳトランジスタ５６２のゲート電極は、抵抗素子５５１及びＮＭＯＳトランジスタ５５２のドレイン電極との接続ノードＮ₂に共通に接続されている。インバータ５６の出力端は、バッファ５７の入力端に接続されている。

【0087】

バッファ５７は、インピーダンス変換のための回路であり、インバータ５６からその出力信号が入力されると、その入力した出力信号をインピーダンス変換し、検出信号Ｖ_OUTとして出力する。

【0088】

（ＳＰＡＤ画素の概略動作例）
図１６に例示した読出し回路５２は、例えば、以下のように動作する。すなわち、まず、図１４の駆動部３２２から選択トランジスタ５４のゲート電極に選択制御電圧Ｖ_SELが印加されて選択トランジスタ２４がオン状態となっている期間、ＳＰＡＤ素子５１には降伏電圧（ブレークダウン電圧）以上の逆バイアス電圧Ｖ_SPADが印加される。これにより、ＳＰＡＤ素子５１は、その動作が許可された状態となる。

【0089】

一方、図１４の駆動部３２２から選択トランジスタ５４に選択制御電圧Ｖ_SELが印加されておらず、選択トランジスタ５４がオフ状態となっている期間において、逆バイアス電圧Ｖ_SPADがＳＰＡＤ素子５１に印加されない。従って、ＳＰＡＤ素子５１は、その動作が禁止された状態となる。

【0090】

選択トランジスタ５４がオン状態であるときに、ＳＰＡＤ素子５１にフォトンが入射すると、ＳＰＡＤ素子５１においてアバランシェ電流が発生する。それにより、クエンチ抵抗５３にアバランシェ電流が流れ、接続ノードＮ₁の電圧が上昇する。そして、接続ノードＮ₁の電圧がＮＭＯＳトランジスタ５５２のオン電圧よりも高くなると、ＮＭＯＳトランジスタ５５２がオン状態になり、接続ノードＮ₂の電圧が電源電圧Ｖ_DDから０Ｖに変化する。

【0091】

そして、接続ノードＮ₂の電圧が電源電圧Ｖ_DDから０Ｖに変化すると、ＰＭＯＳトランジスタ５６１がオフ状態からオン状態に変化するとともに、ＮＭＯＳトランジスタ５６２がオン状態からオフ状態に変化し、接続ノードＮ₃の電圧が０Ｖから電源電圧Ｖ_DDに変化する。その結果、バッファ７７からハイレベルの検出信号Ｖ_OUTが出力される。

【0092】

その後、接続ノードＮ₁の電圧が上昇し続けると、ＳＰＡＤ素子５１のアノード電極とカソード電極との間に印加されている電圧が降伏電圧よりも小さくな。これにより、アバランシェ電流が止まって、接続ノードＮ₁の電圧が低下する。そして、接続点Ｎ₁の電圧がＮＭＯＳトランジスタ５５２のオン電圧よりも低くなると、ＮＭＯＳトランジスタ５５２がオフ状態になり、バッファ５７からの検出信号Ｖ_OUTの出力が停止する。すなわち、検出信号Ｖ_OUTがローレベルになる。

【0093】

このように、読出し回路５２は、ＳＰＡＤ素子５１にフォトンが入射してアバランシェ電流が発生し、これによりＮＭＯＳトランジスタ５５２がオン状態になったタイミングから、アバランシェ電流が止まってＮＭＯＳトランジスタ５５２がオフ状態になるタイミングまでの期間、ハイレベルの検出信号Ｖ_OUTを出力する。

【0094】

読出し回路５２から出力された検出信号Ｖ_OUTは、図１４の出力部３２４介して、画素６０毎の加算部３３（図１４参照）に入力される。従って、画素６０毎の加算部３３には、１つの画素６０を構成する複数のＳＰＡＤ画素５０のうちでフォトンの入射が検出されたＳＰＡＤ画素５０の数（検出数）の検出信号Ｖ_OUTが入力されることになる。

【0095】

［加算部の構成例］
図１７は、実施例１に係る受光装置３０における加算部３３の構成例を示すブロック図である。図１７に示すように、加算部３３は、例えば、パルス整形部３３１、及び、受光数カウント部３３２を有する構成となっている。加算部３３の構成例については、後述する各実施例においても同様である。

【0096】

パルス整形部３３１は、図１４に示すＳＰＡＤアレイ部３２２から出力部３２４を介して供給される検出信号Ｖ_OUTのパルス波形を、加算部３３の動作クロックに応じた時間幅のパルス波形に整形する。

【0097】

受光数カウント部３３２は、対応する画素６０からサンプリング周期ごとに入力される検出信号Ｖ_OUTをカウントすることで、フォトンの入射が検出された画素５０の個数（検出数）をサンプリング周期ごとに計数し、この計数値を画素６０の画素値Ｄとして出力する。

【0098】

尚、図１７における画素値Ｄ［ｉ］［８：０］のうち、［ｉ］は、各ＳＰＡＤ画素５０を特定する識別子であり、本例では、“０”から“Ｒ－１”までの値（図１５参照）である。また、［８：０］は、画素値Ｄ［ｉ］のビット数を示している。

【0099】

図１７には、加算部３３が、識別子ｉで特定される画素６０から入力される検出信号Ｖ_OUTに基づき、“０”～“５１１”の値を取り得る９ビットの画素値Ｄを生成することが例示されている。

【0100】

ここで、サンプリング周期とは、光源部２０がレーザ光Ｌ₁を出射してから、受光装置３０の受光部３２でフォトンの入射が検出されるまでの時間（飛行時間）を計測する周期である。このサンプリング周期には、光源部２０の発光周期よりも短い周期が設定される。例えば、サンプリング周期をより短くすることで、より高い時間分解能で、光源部２０から出射して、測距対象物１０で反射したフォトンの飛行時間を推定又は算出することが可能となる。これは、サンプリング周波数をより高くすることで、より高い測距分解能で物体９０までの距離を推定又は算出することが可能となることを意味している。

【0101】

例えば、光源部２０がレーザ光Ｌ₁を出射して、このレーザ光Ｌ₁が測距対象物１０で反射し、この反射光Ｌ₂が受光部３２に入射するまでの飛行時間をｔとすると、光速Ｃが一定（Ｃ≒３００，０００，０００メートル／秒）であることから、先述した式（ｄ＝Ｃ×（ｔ／２））から、測距対象物１０までの距離ｄを推定又は算出することができる。

【0102】

そこで、サンプリング周波数を１ギガヘルツとすると、サンプリング周期は１ナノ秒となる。その場合、１つのサンプリング周期は、１５センチメートルに相当する。これは、サンプリング周波数を１ギガヘルツとした場合の測距分解能が１５センチメートルであることを示している。また、サンプリング周波数を２倍の２ギガヘルツとすると、サンプリング周期は０．５ナノ秒となるため、１つのサンプリング周期は、７．５センチメートルに相当する。これは、サンプリング周波数を２倍とした場合、測距分解能を１／２にすることができることを示している。このように、サンプリング周波数を高くしてサンプリング周期を短くすることで、より精度良く、測距対象物１０までの距離を推定又は算出することが可能となる。

【0103】

［対数変換処理部の構成例］
図１８は、実施例１に係る受光装置３０における対数変換処理部６１の構成例を示すブロック図である。

【0104】

対数変換処理部６１には、加算部３３から画素値Ｄが、Ｄ－フリップフロップ（ＦＦ）７１を介して入力される。Ｄ－フリップフロップ７１は、ヒストグラムの更新期間、及び、所定の値Ｍである外乱光強度推定値の取得期間にイネーブルになる。

【0105】

図１８に示すように、対数変換処理部６１は、減算器６１１、クリップ回路６１２、対数変換部６１３、セレクタ６１４、対数／線形表現設定部６１５、及び、Ｄ－フリップフロップ６１６を有する構成となっている。

【0106】

減算器６１１は、加算部３３から入力される画素値Ｄから、対数表現での外乱光推定処理部６２において、所定の値Ｍ（推定された外乱光強度推定値）を減算する。減算器６１１の減算結果（Ｄ－Ｍ）は、クリップ回路６１２を介して対数変換部６１３に供給されるとともに、セレクタ６１４の一方の入力となる。

【0107】

対数変換部６１３は、画素値Ｄから所定の値Ｍを減算した減算結果（Ｄ－Ｍ）を対数値又はその近似値に変換し、対数表現データＬｏｇ（Ｄ－Ｍ）とする。但し、Ｄ＜Ｍのときは、Ｄ－Ｍを０として対数値又はその近似値に変換する。対数表現データＬｏｇ（Ｄ－Ｍ）は、セレクタ６１４の他方の入力となる。

【0108】

セレクタ６１４は、対数／線形表現設定部６１５からの設定情報ｌｓｅｌに基づいて、２入力の一方を選択する。対数／線形表現設定部６１５は、対数表現のときに論理“０”となり、線形表現のときに論理“１”となる設定情報ｌｓｅｌを出力する。

【0109】

これにより、セレクタ６１４は、設定情報ｌｓｅｌに基づいて、対数表現データＬｏｇ（Ｄ－Ｍ）、又は、線形表現の画素値Ｄを選択する。すなわち、本例に係る対数変換処理部６１を有する受光装置３０は、画素値Ｄを対数又はその近似値に変換した対数表現データＬｏｇＤを処理（格納及び演算）して測距を行うモード、及び、画素値を線形表現のまま処理（格納及び演算）して測距を行うモードを有し、そのモードの切替えが可能な構成となっている。

【0110】

セレクタ６１４で選択された対数表現データＬｏｇ（Ｄ－Ｍ）、又は、線形表現の画素値Ｄは、Ｄ－フリップフロップ６１６を介して次段の対数表現でのヒストグラム加算処理部６３に供給される。Ｄ－フリップフロップ６１６は、ヒストグラムの更新期間にイネーブルになる。

【0111】

［対数表現での外乱光推定処理部の構成例］
図１９は、実施例１に係る受光装置３０における対数表現での外乱光推定処理部６２の構成例を示すブロック図である。尚、対数表現での外乱光推定処理部６２は、実施例１に係る受光装置３０にとって必須の構成要素ではない。すなわち、画素値Ｄから所定の値Ｍ（外乱光強度推定値）を減算しない場合には、対数表現での外乱光推定処理部６２を省略した構成とすることができる。

【0112】

対数表現での外乱光推定処理部６２には、加算部３３から画素値Ｄが、Ｄ－フリップフロップ７１を介して入力される。Ｄ－フリップフロップ７１は、ヒストグラムの更新期間、及び、外乱光強度推定値の取得期間にイネーブルになる。

【0113】

図１９に示すように、対数表現での外乱光推定処理部６２は、対数変換部６２０１、セレクタ６２０２、算術／幾何平均設定部６２０３、加算器６２０４、Ｄ－フリップフロップ６２０５、除算器６２０６、及び、Ｄ－フリップフロップ６２０７を有する構成となっている。外乱光推定処理部６２は更に、セレクタ６２０８、パラメータ設定部６２０９、加算器６２１０、パラメータ設定部６２１１、Ｄ－フリップフロップ６２１２、逆変換部６２１３、１ビット左シフト回路６２１４、及び、セレクタ６２１５を有している。

【0114】

加算部３３から入力される画素値Ｄは、対数変換部６２０１で対数値又はその近似値に変換されてセレクタ６２０２の一方の入力となるとともに、直接セレクタ６２０２の他方の入力となる。

【0115】

セレクタ６２０２は、算術／幾何平均設定部６２０３からの設定情報ｍｓｅｌに基づいて、２入力の一方を選択する。算術／幾何平均設定部６２０３は、算術平均のときに論理“０”となり、幾何平均のときに論理“１”となる設定情報ｍｓｅｌを出力する。これにより、セレクタ６２０２は、設定情報ｍｓｅｌに基づいて、画素値Ｄ、又は、対数表現データＬｏｇＤを選択する。

【0116】

セレクタ６２０２で選択された画素値Ｄ、又は、対数表現データＬｏｇＤは、加算器６２０４に入力される。加算器６２０４は、画素値Ｄ、又は、対数表現データＬｏｇＤと、次段のＤ－フリップフロップ６２０５のラッチデータとを加算する。Ｄ－フリップフロップ６２０５は、外乱光の統計値の測定期間のみイネーブルとなる。

【0117】

除算器６２０６は、Ｄ－フリップフロップ６２０５のラッチデータをデータの個数Ｎで割り算することで、外乱光の統計値を求める。Ｄ－フリップフロップ６２０７は、外乱光の統計値の測定期間の終了毎に１サイクルだけイネーブルとなり、除算器６２０６で求めた幾何平均値や算術平均値である外乱光の統計値をラッチする。

【0118】

Ｄ－フリップフロップ６２０７にラッチされた幾何平均値や算術平均値である統計値Ｕ［７：０］は、０を一方の入力とするセレクタ６２０８の他方の入力となる。セレクタ６２０８は、パラメータ設定部６２０９で設定された所定の乗数ＡＭＰ［７：０］に基づいて２入力の一方を選択し、加算器６２１０の入力とする。加算器６２１０は、パラメータ設定部６２１１で設定された所定の加数ＯＦＦＳＥＴ［７：０］に基づいて、セレクタ６２０８で選択されたデータと、１ｂｉｔシフト回路６２１４の出力データとの加算処理を、乗数ＡＭＰのビット数と同じ回数だけ繰り返す。

【0119】

Ｄ－フリップフロップ６２１２は、外乱光の統計値の測定期間が終了し、統計値Ｕ［７：０］をラッチした後に、乗数ＡＭＰ［７：０］及び加数ＯＦＦＳＥＴ［７：０］のビット数と同じサイクルでイネーブルとなり、ＡＭＰ［７：０］×Ｕ［７：０］＋ＯＦＦＳＥＴ［７：０］を計算する。図２０に、対数表現での外乱光推定処理部６２における計算処理、即ち、ＡＭＰ［７：０］×Ｕ［７：０］＋ＯＦＦＳＥＴ［７：０］の計算処理の説明図を示す。

【0120】

Ｄ－フリップフロップ６２１２のラッチデータは、逆変換部６２１３で逆変換（逆対数変換）され、セレクタ６２１５の一方の入力となるとともに、直接セレクタ６２１５の他方の入力となる。

【0121】

セレクタ６２１５は、算術／幾何平均設定部６２０３からの設定情報ｍｓｅｌに基づいて、２入力の一方を選択する。具体的には、セレクタ６２１５は、設定情報ｍｓｅｌが論理“０”のときに、Ｄ－フリップフロップ６２１２のラッチデータを選択し、設定情報ｍｓｅｌが論理“１”のときに、逆変換部６２１３の出力データを選択し、対数変換処理部６１へ出力する。

【0122】

［対数表現でのヒストグラム加算処理部の構成例］
ヒストグラム加算処理部６３は、光源部２０からレーザ光を発光してから、反射光が戻ってくるまでの飛行時間をヒストグラムのビンとして対応させて、各時間にサンプリングされた画素値から算出される対数表現データを、その時間に対応するビンのカウント値としてメモリに格納する。

【0123】

ヒストグラム加算処理部６３については、複数回のレーザ発光に基づく、測距対象物からの反射光の各時間の対数表現データＬｏｇＤを、その時間に対応するビンのカウント値に加算してヒストグラムを更新するものとする。そして、複数回のレーザ発光に基づく反射光を受光して得られる画素値から算出したカウント値を累積したヒストグラムを使って、測距の演算を行う。

【0124】

これにより、ヒストグラムを格納するメモリのビット数の削減、又は、累積する際のヒストグラムのダイナミックレンジの拡大を図ることができる。また、幾何平均の対数値を計算できる。対数量子化されることで、大きなノイズによる変動が抑制される。以下に、ヒストグラム加算処理部６３の構成について具体的に説明する。

【0125】

図２１は、実施例１に係る受光装置３０における対数表現でのヒストグラム加算処理部６３の構成例を示すブロック図である。図２１に示すように、ヒストグラム加算処理部６３は、加算器６３１、Ｄ－フリップフロップ６３２、ＳＲＡＭ６３３、Ｄ－フリップフロップ６３４、加算器（＋１）６３５、Ｄ－フリップフロップ６３６、及び、Ｄ－フリップフロップ６３７を有する構成となっている。

【0126】

ここで、読出しアドレスＲＥＡＤ_ＡＤＤＲ（ＲＡ）が入力されるＳＲＡＭ６３３と、書込みアドレスＷＲＩＴＥ_ＡＤＤＲ（ＷＡ）が入力されるＳＲＡＭ６３３とは同じＳＲＡＭ（メモリ）である。後者のＳＲＡＭ６３３は、ヒストグラム更新期間にイネーブルとなる。

【0127】

ヒストグラム加算処理部６３には、対数変換処理部６１から、対数表現データＬｏｇ（Ｄ－Ｍ）、又は、線形表現の画素値Ｄが入力される。加算器６３１は、入力される対数表現データＬｏｇ（Ｄ－Ｍ）、又は、線形表現の画素値Ｄに対して、ＳＲＡＭ６３３からの読出しデータＲＥＡＤ_ＤＡＴＡ（ＲＤ）を加算する。

【0128】

Ｄ－フリップフロップ６３２は、ヒストグラム更新期間にイネーブルとなって加算器６３１の加算結果をラッチする。そして、Ｄ－フリップフロップ６３２は、ラッチしたデータを、書込みアドレスＷＡが入力されるＳＲＡＭ６３３に対して、その書込みデータＷＲＩＴＥ_ＤＡＴＡ（ＷＤ）として供給する。

【0129】

Ｄ－フリップフロップ６３２は、ヒストグラム更新期間、及び、ヒストグラムデータＨＩＳＴ_ＤＡＴＡの転送期間にイネーブルとなる。そして、Ｄ－フリップフロップ６３２は、ラッチしたデータを、ＳＲＡＭ６３３に対して、その読出しアドレスＲＥＡＤ_ＡＤＤＲとして供給する。加算器６３４は、Ｄ－フリップフロップ６３２のラッチデータに１を加算することによってビン（ＢＩＮ）をインクリメントする。

【0130】

ＳＲＡＭ６３３から読み出される読出しデータＲＥＡＤ_ＤＡＴＡは、ヒストグラムデータＨＩＳＴ_ＤＡＴＡとして出力される。Ｄ－フリップフロップ６３６は、ヒストグラム更新期間にイネーブルとなり、Ｄ－フリップフロップ６３４のラッチデータをラッチする。Ｄ－フリップフロップ６３７は、ヒストグラム更新期間にイネーブルとなり、Ｄ－フリップフロップ６３６のラッチデータをラッチする。Ｄ－フリップフロップ６３７のラッチデータは、ヒストグラムビンＨＩＳＴ_ＢＩＮとして出力される。

【0131】

図２２は、対数変換及び逆変換について説明する図である。折れ線近似を使って、対数変換及び指数変換を行うこととする。対数表現をｕ3.3（ｕは丸め誤差の最小単位）の固定小数点で表し、逆変換した線形表現をｕ8.0の固定小数点で表すと、図２３に示すハードウェア言語ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬコードのようにシンプルに実装できる。
log₂１＋ｘ：ｕ8.0 → ｕ3.3（ＬＯＧ２）
２^x－１：ｕ3.3 → ｕ8.0（ＥＸＰ２）

【0132】

図１３に説明を戻す。図１３において、平滑化フィルタ６４は、ヒストグラム加算処理部６３から出力される対数表現の累算ヒストグラムに対して、対数表現での平滑化の処理を行う。具体的には、平滑化フィルタ６４は、ショットノイズを低減し、ヒストグラム上のピーク数を減らして反射光のピーク検出を行い易いように平滑化処理を行う。

【0133】

対数変換部６５は、平滑化フィルタ６４で平滑化された対数表現の累算ヒストグラムを更に対数変換して圧縮する。この対数変換部６５の処理の詳細については後述する。

【0134】

反射光検出部６６は、対数表現のままヒストグラムの隣接するビンのカウント値の大小比較を繰り返すことによって山のピークを検出する。そして、ピーク値の大きい複数の山を候補として、それぞれの山の立ち上がりのビンを求めて反射光の飛行時間から測距対象物までの距離の算出を行う。

【0135】

また、反射光検出部６６については、ヒストグラムのカウント値を対数表現から逆対数変換（指数関数、２のべき乗で線形表現に戻した値、又は、その近似値に変換）した値で大小比較して各反射光のピークを検出する。そして、ピークの立ち上がり始めをビンに対応する時間から距離を算出する構成とすることもできる。

【0136】

加算器３３の出力波形を図２４Ａに示し、対数変換処理部６１の出力波形を図２４Ｂに示し、対数表現でのヒストグラム加算処理部６３の出力波形を図２５Ａに示し、対数表現での平滑化フィルタ６４の出力波形を図２５Ｂに示し、対数変換部６５の出力波形を図２６に示す。

【0137】

ここで、画素値Ｄから所定の値Ｍを引かない場合（即ち、外乱光強度推定値を算術平均値とした場合）の対数表現の画素値のヒストグラムの累積、及び、引いた場合の対数表現の画素値のヒストグラムの累積について説明する。

【0138】

（画素値Ｄから外乱光の算術平均値を引かない場合）
１回加算の場合の累算ヒストグラムを図２７Ａに示し、４回加算の場合の累算ヒストグラムを図２７Ｂに示し、１６回加算の場合の累算ヒストグラムを図２８Ａに示す。また、１６回加算の場合であって、対数表現での平滑化フィルタ６４で平滑化した後の平滑化ヒストグラムを図２８Ｂに示す。

【0139】

（画素値Ｄから外乱光の算術平均値を引いた場合）
１回加算の場合の累算ヒストグラムを図２９Ａに示し、４回加算の場合の累算ヒストグラムを図２９Ｂに示し、１６回加算の場合の累算ヒストグラムを図３０Ａに示す。また、１６回加算の場合であって、対数表現での平滑化フィルタ６４で平滑化した後の平滑化ヒストグラムを図３０Ｂに示す。

【0140】

≪実施例２≫
実施例２は、画素値Ｄを対数値又はその近似値に変換した後、対数表現で所定の値Ｍを減算して対数表現データとする例である。図３１は、本開示の第１実施形態の実施例２に係る受光装置及び測距装置の構成例を示すブロック図である。

【0141】

実施例２では、画素値Ｄを対数値又はその近似値に変換した対数表現データＬｏｇＤ２から、所定の値Ｍ（例えば、外乱光の算術平均値）を対数値又はその近似値に変換した対数表現データＬｏｇＭを減算した値を求める。これは、Ｍが１になるように正規化したものの対数を計算していることになる。そして、この対数表現データＬｏｇＤ（＝ＬｏｇＤ２－ＬｏｇＭ）を格納及び演算して測距を行う。
ＬｏｇＤ２＝log₂（１＋Ｄ２）
ＬｏｇＭ＝log₂（１＋Ｍ）
ＬｏｇＤ＝log₂（１＋Ｄ２）－log₂（１＋Ｍ）

【0142】

［システム構成例］
実施例２に係る測距装置１においても、測距対象物（被写体）１０に対して光を照射する光源部２０、光源部２０からの照射パルス光に基づく、測距対象物１０からの反射光を受光する受光装置３０、及び、ホスト４０を備える構成となっている。

【0143】

ＴｏＦ法を採用したＴｏＦセンサである受光装置３０については、実施例１では、対数表現での外乱光推定処理部６２を対数変換処理部６１と並列的に配置し、画素値Ｄから所定の値Ｍ（例えば、外乱光の算術平均値）を減算した後に対数変換を行うのに対して、実施例２では、幾何平均による外乱光推定処理部６７を対数変換処理部６１の後段に配置した構成となっている。

【0144】

対数変換処理部６１では、加算部３３から入力される画素値Ｄを対数値又はその近似値に変換した対数表現データＬｏｇＤ２の生成が行われる。幾何平均による外乱光推定処理部６７では、所定の値Ｍ（例えば、外乱光の算術平均値）を対数値又はその近似値に変換した対数表現データＬｏｇＭの生成が行われる。そして、対数表現でのヒストグラム加算処理部６３では、対数表現データＬｏｇＤ２から対数表現データＬｏｇＭを減算し、対数表現データＬｏｇＤ（＝ＬｏｇＤ２－ＬｏｇＭ）の生成が行われる。

【0145】

対数変換処理部６１、幾何平均による外乱光推定処理部６７、及び、対数表現でのヒストグラム加算処理部６３以外の構成については、実施例１の場合と同じである。実施例２では、対数表現で減算（ＬｏｇＤ２－ＬｏｇＭ）を行っており、線形に戻すと除算になるので、外乱光の算術平均値が１になるように正規化を行っていることになる。

【0146】

対数圧縮で入力のレンジが小さくなっているだけとみれば、後段の処理の機能や効果については、実施例１の場合と同様のことが期待できる。但し、実施例２の場合は、実施例１の場合よりも、対数変換及び逆変換の固定小数点表現の小数部のビット数がより多く必要となる。

【0147】

［対数変換処理部の構成例］
図３２Ａは、実施例２に係る受光装置３０における対数変換処理部６１の構成例を示すブロック図である。

【0148】

実施例２に係る受光装置３０では、対数変換処理部６１において、画素値Ｄから所定の値Ｍを減算する処理を行わないことから、対数変換処理部６１は、図１８の減算器６１１及びクリップ回路６１２を持たず、図３２Ａに示すように、対数変換部６１３、セレクタ６１４、対数／線形表現設定部６１５、及び、Ｄ－フリップフロップ６１６を有する構成となっている。

【0149】

対数変換部６１３、セレクタ６１４、対数／線形表現設定部６１５、及び、Ｄ－フリップフロップ６１６の機能等については、基本的に、実施例１の場合と同じである。Ｄ－フリップフロップ６１６は、ヒストグラムの更新期間にイネーブルとなり、セレクタ６１４で選択された対数表現データＬｏｇＤ、又は、線形表現の画素値Ｄをラッチし、そのラッチデータ（ＬｏｇＤ又はＤ）を対数変換処理部６１の出力とする。

【0150】

［幾何平均による外乱光推定処理部の構成例］
図３２Ｂは、実施例２に係る受光装置３０における幾何平均による外乱光推定処理部６７の構成例を示すブロック図である。尚、対数表現での外乱光推定処理部６２は、実施例２に係る受光装置３０にとって必須の構成要素ではない。すなわち、画素値Ｄから外乱光強度推定値を減算しない場合には、対数表現での外乱光推定処理部６２を省略した構成とすることができる。

【0151】

図３２Ｂに示すように、実施例２に係る受光装置３０における幾何平均による外乱光推定処理部６７は、加算器６２０４、Ｄ－フリップフロップ６２０５、除算器６２０６、及び、Ｄ－フリップフロップ６２０７を有する構成となっている。外乱光推定処理部６７は更に、セレクタ６２０８、パラメータ設定部６２０９、加算器６２１０、パラメータ設定部６２１１、Ｄ－フリップフロップ６２１２、及び、１ビット左シフト回路６２１４を有している。

【0152】

外乱光推定処理部６７には、対数変換処理部６１から画素値Ｄ、又は、対数表現データＬｏｇＤが入力される。加算器６２０４は、対数変換処理部６１から入力される画素値Ｄ、又は、対数表現データＬｏｇＤと、次段のＤ－フリップフロップ６２０５のラッチデータとを加算する。Ｄ－フリップフロップ６２０５は、外乱光の統計値の測定期間のみイネーブルとなる。

【0153】

除算器６２０６は、Ｄ－フリップフロップ６２０５のラッチデータをデータの個数Ｎで割り算することで、外乱光の統計値を求める。Ｄ－フリップフロップ６２０７は、外乱光の統計値の測定期間終了後に１サイクルだけイネーブルとなり、除算器６２０６で求めた外乱光の統計値をラッチする。Ｄ－フリップフロップ６２０７の出力である外乱光の統計値は、前回（ｌ－１回目）のヒストグラム加算時の幾何平均の対数である。セレクタ６２０８以降については、基本的に、図１９に示す対数表現での外乱光推定処理部６２の場合と同様である。

【0154】

［対数表現でのヒストグラム加算処理部の構成例］
図３３は、実施例２に係る受光装置３０における対数表現でのヒストグラム加算処理部６３の構成例を示すブロック図である。

【0155】

実施例２に係る受光装置３０では、対数表現でのヒストグラム加算処理部６３において、外乱光強度推定値の減算処理が行われることから、ヒストグラム加算処理部６３は、実施例１のヒストグラム加算処理部６３の構成要素の他に、減算器６３８及びクリップ回路６３９を有する構成となっている。

【0156】

ここで、読出しアドレスＲＥＡＤ_ＡＤＤＲ（ＲＡ）が入力されるＳＲＡＭ６３３と、書込みアドレスＷＲＩＴＥ_ＡＤＤＲ（ＷＡ）が入力されるＳＲＡＭ６３３とは同じＳＲＡＭ（メモリ）である。後者のＳＲＡＭ６３３は、ヒストグラム更新期間にイネーブルとなる。

【0157】

ヒストグラム加算処理部６３には、対数変換処理部６１から、対数表現データＬｏｇＤ、又は、線形表現の画素値Ｄが入力される。加算器６３１は、入力される対数表現データＬｏｇＤ、又は、線形表現の画素値Ｄに対して、ＳＲＡＭ６３３からの読出しデータＲＥＡＤ_ＤＡＴＡ（ＲＤ）を加算する。

【0158】

減算器６３８は、加算器６３１の加算結果から、外乱光推定処理部６７で推定された外乱光強度推定値を減算する。減算器６３８の減算結果は、クリップ回路６３９を介してＤ－フリップフロップ６３２に供給される。Ｄ－フリップフロップ６３２は、外乱光の統計値の測定期間の終了毎に１サイクルだけイネーブルとなり、画素値の対数表現から外乱光強度推定値を減じた値をラッチする。この画素値の対数表現から外乱光強度推定値を減じた値は、画素値を幾何平均で正規化した値の対数表現であり、書込みアドレスＷＡが入力されるＳＲＡＭ６３３に対して、その書込みデータＷＲＩＴＥ_ＤＡＴＡ（ＷＤ）として供給される。

【0159】

他の構成要素、即ち、ＳＲＡＭ６３３、Ｄ－フリップフロップ６３４、加算器６３５、Ｄ－フリップフロップ６３６、及び、Ｄ－フリップフロップ６３７の機能及び動作については、基本的に、実施例１の場合と同じである。

【0160】

≪実施例３≫
実施例３は、外乱光推定処理の算術平均及び分散の算出を対数表現で行う例である。図３４は、本開示の第１実施形態の実施例３に係る受光装置及び測距装置の構成例を示すブロック図である。

【0161】

［システム構成例］
実施例３に係る測距装置１においても、測距対象物（被写体）１０に対して光を照射する光源部２０、光源部２０からの照射パルス光に基づく、測距対象物１０からの反射光を受光する受光装置３０、及び、ホスト４０を備える構成となっている。

【0162】

ＴｏＦ法を採用したＴｏＦセンサである受光装置３０は、加算部３３から出力される画素値Ｄが直接、ヒストグラム加算処理部３４及び対数表現での外乱光推定処理部６２に入力され、外乱光推定処理部６２において、外乱光推定処理の算術平均及び分散の算出を対数表現で行う構成となっている。

【0163】

対数表現での外乱光推定処理部６２は、所定の測定期間の複数の時間ｔにおいて画素値Ｄをサンプリングし、このサンプリングした画素値Ｄ_tを合計した総和値ＳＵＭを、対数値又はその近似値に変換した対数表現データＬｏｇＳＵＭを画素値とした画像についても出力することができる。すなわち、実施例３に係る受光装置３０は、測距情報だけでなく、対数変換した画素値で構成される画像も出力できるＴｏＦセンサである。

【0164】

［外乱光の算術平均値及び分散を対数表現で計算する方法の例］
外乱光の算術平均値μについては、まず、

【数1】

として、総和値ＳＵＭの対数の近似値Ｓを逐次的に近似的に算出し、log₂（１＋μ）＝Ｓ－log₂Ｎから逆変換（２^x－１）を行って外乱光の算術平均値μを求める。ここで、Ｎはサンプリング数であり、log₂Ｎはサンプリング数Ｎの対数値又はその近似値である。

【0165】

外乱光の強度推定値については、外乱光の算術平均値μを基に、所定の乗数ＡＭＰ及び所定の加数ＯＦＦＳＥＴを用いて、ＡＭＰ・μ＋ＯＦＦＳＥＴのようにして算出するものとし、乗数ＡＭＰ及び加数ＯＦＦＳＥＴで調整可能にしておく。

【0166】

分散σ²については、まず、

【数2】

として、ＳＳを逐次的に近似的に算出する。

【0167】

次に、

【数3】

【数4】

として、２（Ｓ－log₂Ｎ）、及び、ＳＳ－log₂Ｎ（＝ＭＭ）を対数表現上での加減算及びシフトで求める。

【0168】

分散σ²については、

【数5】

であるので、２（Ｓ－log₂Ｎ）、及び、ＳＳ－log₂Ｎを２^xに逆変換したものの差をとることによって分散σ²の近似値Ｖを求める。

【0169】

標準偏差σについては、分散σ²の平方根であるため、次式（６），（７）のように対数変換して、２で割って逆変換した値を近似値として使う。

【数6】

【数7】

【0170】

［外乱光の算術平均値及び分散を対数表現で算出する第１回路例］
図３５は、実施例３に係る外乱光推定処理部６２における外乱光の算術平均値及び分散を対数表現で算出する回路部分の第１回路例を示すブロック図である。

【0171】

外乱光推定処理部６２は、外乱光強度推定値を算出する回路系として、Ｄ－フリップフロップ６２５１、対数変換部６２５２、Ｄ－フリップフロップ６２５３、近似値計算部６２５４、Ｄ－フリップフロップ６２５５、減算器６２５６、log₂Ｎ設定部６２５７、Ｄ－フリップフロップ６２５８、加算器６２５９、log₂ＡＭＰ設定部６２６０、対数逆変換部６２６１、加算器６２６２、ＯＦＦＳＥＴ－ＡＭＰ＋１設定部６２６３、及び、Ｄ－フリップフロップ６２６４を有している。

【0172】

Ｄ－フリップフロップ６２５１、Ｄ－フリップフロップ６２５３、及び、Ｄ－フリップフロップ６２５５は、外乱光の算術平均値及び分散の取得期間にイネーブルになる。Ｄ－フリップフロップ６２５８及びＤ－フリップフロップ６２６４は、外乱光の算術平均値及び分散の取得期間終了毎にパイプラインが１回流れるようにそれぞれが１サイクルイネーブルになる。

【0173】

Ｄ－フリップフロップ６２５１には、所定の測定期間の複数の時間ｔにおいて画素値Ｄをサンプリングした画素値Ｄ_tが入力される。Ｄ－フリップフロップ６２５１は、イネーブルになることで、画素値Ｄ_tをラッチする。対数変換部６２５２は、Ｄ－フリップフロップ６２５１がラッチした画素値Ｄ_tについて、log₂（１＋ｘ）の対数変換を行う。Ｄ－フリップフロップ６２５３は、イネーブルになることで、対数変換部６２５２の変換結果log₂（１＋Ｄ_t）を累積加算する。

【0174】

近似値計算部６２５４は、Ｄ－フリップフロップ６２５３の出力及びＤ－フリップフロップ６２５５の出力に基づいて近似値計算を行う。Ｄ－フリップフロップ６２５５からは、式（１）のＳ、即ち、対数表現データＬｏｇＳＵＭの近似値が、表示画像の画素値として出力される。Ｄ－フリップフロップ６２５５の出力Ｓは、減算器６２５２にも入力される。減算器６２５２は、Ｄ－フリップフロップ６２５５の出力Ｓからlog₂Ｎを減算する。

【0175】

Ｄ－フリップフロップ６２５８は、イネーブルになることで、減算器６２５２の減算結果をラッチする。加算器６２５９は、Ｄ－フリップフロップ６２５８の出力にlog₂ＡＭＰを加算する。対数逆変換部６２６１は、加算器６２５９の加算結果について、２^x－１の逆対数変換を行う。加算器６２６２は、対数逆変換部６２６１の逆変換結果にＯＦＦＳＥＴ－ＡＭＰ＋１を加算する。Ｄ－フリップフロップ６２６４は、イネーブルになることで、加算器６２６２の加算結果をラッチし、外乱光強度推定値として出力する。

【0176】

外乱光推定処理部６２は、標準偏差の近似値を算出する回路系として、１ビット左シフト回路６２６５、近似値計算部６２６６、Ｄ－フリップフロップ６２６７、減算器６２６８、Ｄ－フリップフロップ６２６９、対数逆変換部６２７０、減算器６２７１、１ビット左シフト回路６２７２、対数逆変換部６２７３、Ｄ－フリップフロップ６２７４、対数変換部６２７５、１ビット右シフト回路６２７６、対数逆変換部６２７７、及び、Ｄ－フリップフロップ６２７８を有している。

【0177】

Ｄ－フリップフロップ６２６７は、外乱光の算術平均値及び分散の取得期間にイネーブルになる。Ｄ－フリップフロップ６２６９及びＤ－フリップフロップ６２７４は、外乱光の算術平均値及び分散の取得期間終了毎にパイプラインが１回流れるようにそれぞれが１サイクルイネーブルになる。

【0178】

Ｄ－フリップフロップ６２５３の出力は、１ビット左シフト回路６２６５を介して近似値計算部６２６６に供給される。近似値計算部６２６６は、１ビット左シフト回路６２６５で１ビットだけ左シフトされたＤ－フリップフロップ６２０３の出力、及び、Ｄ－フリップフロップ６２６７の出力に基づいて近似値計算を行う。Ｄ－フリップフロップ６２６７からは、式（２）のＳＳが出力される。

【0179】

減算器６２６８は、Ｄ－フリップフロップ６２６７の出力ＳＳからlog₂Ｎを減算する。Ｄ－フリップフロップ６２６９は、イネーブルになることで、減算器６２６８の減算結果をラッチする。対数逆変換部６２７０は、Ｄ－フリップフロップ６２６９の出力について、２^xの逆対数変換を行う。対数逆変換部６２７１は、１ビット左シフト回路６２７２で１ビットだけ左シフトされたＤ－フリップフロップ６２０８の出力について、２^xの逆対数変換を行う。

【0180】

減算器６２７３は、対数逆変換部６２７０の逆変換結果と対数逆変換部６２７１の逆変換結果との減算を行う。Ｄ－フリップフロップ６２７４は、イネーブルになることで、減算器６２７３の減算結果をラッチし、外乱光の分散σ²として出力する。対数変換部６２７５は、Ｄ－フリップフロップ６２７４の出力、即ち、分散σ²について、log₂（ｘ）の対数変換を行う。

【0181】

１ビット右シフト回路６２７６は、対数変換部６２７５の変換結果を１ビットだけ右シフトする。対数逆変換部６２７７は、１ビット右シフト回路６２７６について、２^xの逆対数変換を行う。Ｄ－フリップフロップ６２７８は、対数逆変換部６２７７の逆変換結果をラッチし、標準偏差の近似値として出力する。

【0182】

［外乱光の算術平均値及び分散を対数表現で算出する第２回路例］
図３６は、実施例３に係る外乱光推定処理部６２における外乱光の算術平均値及び分散を対数表現で算出する回路部分の第２回路例を示すブロック図である。

【0183】

第１回路例では、Ｄ－フリップフロップ６２５５の出力Ｓである対数表現データＬｏｇＳＵＭの近似値を表示画像の画素値として出力する構成となっている。これに対して、第２回路例では、Ｄ－フリップフロップ６２５１がラッチした画素値Ｄ_tに基づいて、対数表現データＬｏｇＳＵＭを算出して、表示画像の画素値として出力する構成となっている。

【0184】

具体的には、図３６に示すように、外乱光推定処理部６２は、対数表現データＬｏｇＳＵＭを算出する回路系として、加算器６２７９、Ｄ－フリップフロップ６２８０、及び、対数変換部６２８１を有する構成となっている。

【0185】

Ｄ－フリップフロップ６２８０は、外乱光の算術平均値及び分散の取得期間にイネーブルになる。加算器６２７９及びＤ－フリップフロップ６２８０では、画素値Ｄ_tの累積加算が行われる。対数変換部６２８１は、画素値Ｄ_tの累積加算結果について、log₂（１＋ｘ）の対数変換を行い、その変換結果である対数表現データＬｏｇＳＵＭを表示画像の画素値として出力する。

【0186】

ところで、第１回路例及び第２回路例において、近似値計算部６０２４及び近似値計算部６０１６の近似値計算ＬｏｇＡｄｄ（ａ，ｂ）は、次式（８）の近似式を使って、

【数8】

次式（９）のように、logの中身を対数のまま加算する計算を固定小数点で行う。

【数9】

【0187】

ここで、

【数10】

とする。ｆ（ｘ）を小数点以下がｗビットの固定小数点とすると、２^-ldlは、次式（１１）に近似できる。

【数11】

【0188】

小数点以下がｗビットの固定小数点のＬｏｇＡｄｄ（ａ，ｂ）は、

【数12】

となり、比較器、シフト回路、及び、加算器で実装できる。

【0189】

≪実施例４≫
実施例４は、実施例１又は実施例２に係る受光装置３０における対数変換部６５（図１３又は図３１参照）の具体例である。

【0190】

［第１具体例］
第１具体例は、対数表現の画素値の累算ヒストグラムを更に対数変換して圧縮する例である。ヒストグラムの累積値を対数変換して圧縮する例である。図３７Ａは、実施例４に係る対数変換部６５の第１具体例を示すブロック図である。

【0191】

図３７Ａに示すように、第１具体例に係る対数変換部６５は、対数変換器６５１、クリップ回路６５２、及び、Ｄ－フリップフロップ６５３を有し、対数表現の画素値のヒストグラムの累積値を対数変換して圧縮する構成となっている。

【0192】

対数変換部６５には、図１３又は図３１に示す対数表現での平滑化フィルタ６４での平滑化後のヒストグラムデータ、例えば、１０ビットから１６ビット程度のデータが入力される。

【0193】

対数変換器６５１は、平滑化後のヒストグラムデータについて、log₂（１＋ｘ）の対数変換を行う。クリップ回路６５２は、対数変換器６５１の変換結果について、７以上を７に飽和させる。Ｄ－フリップフロップ６５３は、クリップ回路６５２の出力をラッチし、０～７の値をとる３ビットのデータとして出力する。

【0194】

［第２具体例］
第２具体例は、対数表現の画素値の累算ヒストグラムを、当該の最小値で減算後に更に対数変換して圧縮する例である。図３７Ｂは、実施例４に係る対数変換部６５の第２具体例を示すブロック図である。

【0195】

図３７Ｂに示すように、第２具体例に係る対数変換部６５は、対数変換器６５１、クリップ回路６５２、及び、Ｄ－フリップフロップ６５３の他に、減算器６５４を対数変換器６５１の前段に有し、対数表現の累算ヒストグラムを、当該累算ヒストグラムの最小値で減算後に更に対数変換して圧縮する構成となっている。

【0196】

対数変換部６５には、図１３又は図３１に示す対数表現での平滑化フィルタ６４での平滑化後のヒストグラムデータ、例えば、１０ビットから１６ビット程度のデータが入力される。

【0197】

減算器６５４は、平滑化後のヒストグラムデータから、平滑化後のヒストグラムデータの最小値を減算する。対数変換器６５１は、減算器６５４の減算結果について、log₂（１＋ｘ）の対数変換を行う。クリップ回路６５２は、対数変換器６５１の変換結果について、７以上を７に飽和させる。Ｄ－フリップフロップ６５３は、クリップ回路６５２の出力をラッチし、０～７の値をとる３ビットのデータとして出力する。

【0198】

上記の構成の第２具体例に係る対数変換部６５によれば、１０ビットから３ビットに圧縮する場合には、３０％に圧縮することができる。また、１６ビットから３ビットに圧縮する場合には、１９％に圧縮することができる。

【0199】

対数表現の画素値のヒストグラムの累積値から最小値を引いた値の対数について、１回加算の場合の対数を図３８Ａに示し、４回加算の場合の対数を図３８Ｂに示し、１６回加算の場合の対数を図３９Ａに示し、３２回加算の場合の対数を図３９Ｂに示している。

【0200】

また、外乱光算術平均値を引いた値の対数表現の画素値のヒストグラムの累積値から最小値を引いた値の対数について、１回加算の場合の対数を図４０Ａに示し、４回加算の場合の対数を図４０Ｂに示し、１６回加算の場合の対数を図４１Ａに示し、３２回加算の場合の対数を図４１Ｂに示している。

【0201】

≪実施例５≫
実施例５は、対数表現の画素値の累算ヒストグラムのデータ圧縮によってメモリ容量を削減する例であり、実施例１に係る受光装置における対数表現でのヒストグラム加算処理部６３の他の構成例である。

【0202】

［システム構成例］
図４２は、実施例５に係る対数表現でのヒストグラム加算処理部６３の構成例を示すブロック図である。実施例５に係るヒストグラム加算処理部６３は、シーケンシャルなデータの差分の形式で行う差分符号化によるデータ圧縮伸長機能を、対数表現データを格納するメモリの一例であるＳＲＡＭ６３３の前後に実装した構成となっている。

【0203】

具体的には、図４２に示すように、書込みアドレスＷＲＩＴＥ_ＡＤＤＲ（ＷＡ）、及び、書込みデータＷＲＩＴＥ_ＤＡＴＡ（ＷＤ）が入力される側のＳＲＡＭ６３３に入力段に、符号化回路６４１が実装され、読出しアドレスＲＥＡＤ_ＡＤＤＲ（ＲＡ）が入力される側のＳＲＡＭ６３３の出力段に復号回路６４２が実装されている。対数表現の累算ヒストグラムの差分符号化の流れを図４３に示す。

【0204】

上述したように、差分符号化によるデータ圧縮伸長機能をＳＲＡＭ６３３の前後に実装することで、ＳＲＡＭ６３３のメモリ容量を削減することができる。一例として、０４８ＢＩＮのヒストグラムを圧縮せずにＳＲＡＭ６３３に格納する場合のデータサイズを図４４Ａに示し、差分符号化した場合のデータサイズを図４４Ｂに示す。

【0205】

例えば、エスケープが２５６個以下と仮定してＳＲＡＭ６３３のエスケープメモリ６３３１（図４５参照）の容量を減らす。エスケープが２５６個の場合、５０．０％［＝（３×２０４８＋８×２５６）／（８×２０４８）］に圧縮でき、エスケープが６４個の場合、４０．６％［＝（３×２０４８＋８×６４）／（８×２０４８）］に圧縮できる。

【0206】

［符号化回路の構成例］
図４５は、符号化回路６４１の構成例を示すブロック図である。因みに、ＳＲＡＭ６３３は、符号メモリ６３３１及びエスケープメモリ６３３２を有している。符号メモリ６３３１には、ヒストグラム加算処理部６３内のＤ－フリップフロップ６３７から入力される書込みアドレスＷＡ_tが書き込まれる。

【0207】

図４５に示すように、符号化回路６４１は、Ｄ－フリップフロップ６４１１、減算器６４１２、符号割当て処理部６４１３、加算器（＋１）６４１４、及び、Ｄ－フリップフロップ６４１５を有する構成となっている。

【0208】

Ｄ－フリップフロップ６４１１は、ヒストグラム加算処理部６３内のＤ－フリップフロップ６３２から入力される書込みデータＷＤ_tをラッチする。減算器６４１２は、Ｄ－フリップフロップ６３２から入力される書込みデータＷＤ_tから、Ｄ－フリップフロップ６４１１のラッチデータＷＤ_t-1を減算する。

【0209】

符号割当て処理部６４１３は、Ｄ－フリップフロップ６３２から入力される書込みデータＷＤ_t、及び、減算器６４１２の減算結果（ＷＤ_t－ＷＤ_t-1）を基に、符号メモリ６３３１に書込みデータＳｉｎｇＷＤ_t，Ａｂｓ_tを供給するとともに、エスケープメモリ６３３２に書込みデータＥｓｃａｐｅＷＤ_tを供給する。

【0210】

加算器６４１４及びＤ－フリップフロップ６４１５は、エスケープ符号ができる度に、エスケープメモリ６３３２の書込みアドレスＥｓｃａｐｅＷＡをカウントアップ（インクリメント）する。

【0211】

［復号回路の構成例］
図４６は、復号回路６４２の構成例を示すブロック図である。図４６に示すように、復号回路６４２は、乗算器６４２１、加算器６４２２、Ｄ－フリップフロップ６４２３、セレクタ６４２４、エスケープ判定部６４２５、加算器（＋１）６４２６、及び、Ｄ－フリップフロップ６４２７を有する構成となっている。

【0212】

乗算器６４２１は、符号メモリ６３３１から入力される読出しデータＳｉｎｇＷＤ_tと読出しデータＡｂｓ_tとを乗算する。加算器６４２２は、乗算器６４２１の乗算結果（ＳｉｎｇＷＤ_t×Ａｂｓ_t）に対して、Ｄ－フリップフロップ６４２３のラッチデータＲＤ_t-1を加算する。Ｄ－フリップフロップ６４２３は、セレクタ６４２４から出力される読出しデータＲＤ_tをラッチする。

【0213】

セレクタ６４２４は、加算器６４２２の加算結果と、エスケープメモリ６３３２から読み出された読出しデータＥｓｃａｐｅＲＤ_tとを２入力とし、エスケープ判定部６４２５の判定結果に基づいて、いずれか一方を選択して読出しデータＲＤ_tとして出力する。エスケープ判定部６４２５は、符号メモリ６３３１から入力される読出しデータＡｂｓ_tに基づいてエスケープ判定を行う。

【0214】

加算器６４２６及びＤ－フリップフロップ６４２７は、エスケープ符号を読み出すごとに、エスケープメモリ６３３２の書込みアドレスＥｓｃａｐｅＷＡをカウントアップ（インクリメント）する。

【0215】

≪第１実施形態の作用・効果≫
第１実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることできる。
（ダイナミックレンジの向上、又は、メモリ容量の削減）
・ヒストグラムのダイナミックレンジとメモリサイズとはトレードオフの関係にあるが、同じメモリサイズでは従来法よりもダイナミックレンジが大きくなる。それ故、Ｓ／Ｎ改善のためにレーザ発光回数を増やしてもヒストグラムが飽和しないので、反射光の位置判定の精度が劣化しない。
・同じダイナミックレンジの場合には、メモリサイズを小さくできるため回路規模の削減を図ることができる。

【0216】

（消費電力の削減）
・対数表現でビット数削減（例えば、線形表現１２ビットから対数表現８ビットへ削減）によって、Ｄ－フリップフロップ（ＦＦ）やメモリのビット数が減ることで、ヒストグラム処理の際の消費電力を削減ができる。
・分散算出に乗算器や平方根演算器が不要になり、加減算器、対数変換及び逆変換の簡易な回路に置き換えることができるため消費電力を削減ができる。

【0217】

（幾何平均による外乱光推定処理による作用・効果）
・外乱光の一時的な大きな変動の影響を受けにくい。
・反射光が含まれたサンプルであっても外乱光の平均に近い値を算出できる。

【0218】

（対数累算を更に対数変換したヒストグラムの非可逆圧縮による作用・効果）
・データが圧縮されることで、必要データ転送帯域を削減し、転送時間の短縮やＬＳＩのピン数の削減を図ることができる。

【0219】

（対数表現の差分符号化による作用・効果）
・対数表現によってビット数が削減されているので、エスケープ符号のビット数を小さくできて、エスケープ用ＳＲＡＭのメモリ容量を削減できる。また、２ビット符号用ＳＲＡＭ及びエスケープ用ＳＲＡＭで良いので、ＳＲＡＭのメモリ容量の削減にもなるが、ＥＣＣ回路のビット数の削減によって回路規模及び消費電力を削減できる。

【0220】

（対数の累算の効果）
２^k－１≦ａ≦２^k+1－１，ｋ＝０，１，・・・のとき、

【数13】

と折れ線で近似できる。

【0221】

【数14】

とし、ｓ（≧０）は、反射光に反応したＳＰＡＤ素子の数とすると、Ｌ個の互いに独立な確率変数Ｘ_iの対数log₂（１＋Ｘ_i）の合計の期待値μ_slは、

【数15】

となり、分散σ_sl ²は、

【数16】

となる。

【0222】

ここで、ｌ＝ｋと仮定すると、

【数17】

となる。

【0223】

２^k－１≦μ_e／（１＋ｓ）≦２^k+1－１，２^k－１≦ｅ_i／（１＋ｓ）≦２^k+1－１，ｋ＝０，１，・・・のとき、期待値μ_slは、Ｌlog₂（１＋ｓ＋μ_e）と近似でき、標準偏差σ_slは、｛√Ｌ／（１＋ｓ）２^k｝σ_eと近似できる。

【0224】

このように、期待値μ_slは、Ｌに対して比例するが、標準偏差σ_slは、√Ｌに比例する、という線形表現と同様な性質を持っている。更に、標準偏差σ_slは、信号レベルの大きさｓに反比例する、及び、信号レベルの大きさｓが小さいとき、標準偏差σ_slは、ノイズのレンジ２^kに反比例する、という性質を持っている。

【0225】

図４７に、外乱光幾何平均値の減算なしで、１６回加算の場合の対数表現での累算ヒストグラムを示す。信号レベルの大きさが大きいと、対数累算の標準偏差が小さくなる。

【0226】

図４８に、外乱光幾何平均値の減算ありで、１６回加算の場合の対数表現での累算ヒストグラムを示す。外乱光幾何平均値の減算の場合、反射光がない部分の信号レベルの大きさは小さいので、対数累算の標準偏差が小さくなる効果はないものの、反射光の信号レベルの大きさはそれほど小さくならない。

【0227】

（同期加算におけるノイズの平均化による抑圧の効果）
幾何平均は、算術平均よりも小さくなるが、大きな外れ値があるときに分布のピークのある場所と算術平均は一致しないが、幾何平均は一致しやすい。

【0228】

２^k－１≦μ_e／（１＋ｓ）≦２^k+1－１，２^k－１≦ｅ_i／（１＋ｓ）≦２^k+1－１，ｋ＝０，１，・・・のとき、期待値μ_slは、Ｌlog₂（１＋ｓ＋μ_e）と近似できる。Ｌ回のlog₂（１＋ｘ_i）の算術平均は、

【数18】

であり、１＋ｘ_iの幾何平均の対数の期待値μ_geoとなるので、Ｌ回のlog₂（１＋ｘ_i）のの累算は、幾何平均の対数の期待値μ_geoをＬ倍したものになる。

【0229】

大きな値が含まれる分布の場合に、算術平均が中央値よりも大きくなりやすい。幾何平均は、そのような場合にもそれほど大きくならない特徴がある。Ｌ回のlog₂（１＋ｘ_i）の累算もこの特徴を有するため、例えば、車両制御システムに本開示の測距装置を搭載して用いる場合に、対向車のヘッドライトなどによってＬ回のレーザ発光の内で、たまたま数回大きな値が混ざっていても影響を受けにくい。

【0230】

図４９Ａに、同期加算でノイズ平均化をした場合の幾何平均と算術平均の違いを表し、図４９Ｂに、データ値（ＳＰＡＤ素子の出力値）のヒストグラムを表す。

【0231】

（時間方向の平均の効果）
同期加算でノイズ平均化をした場合と同様に、幾何平均は、算術平均よりも小さくなるが、大きな外れ値があるときに分布のピークのある場所と算術平均は一致しないが、幾何平均は一致しやすい。

【0232】

外乱光強度推定値の推定において、反射光が混ざった状態で幾何平均をとると、反射光の影響をあまり受けずに、外乱光の算術平均値の算術平均に近い値になる。図５０Ａに、時間方向の平均の場合の幾何平均と算術平均の違いを表し、図５０Ｂに、データ値（画素値）のヒストグラムを表す。

【0233】

＜本開示の第２実施形態＞
第１の実施形態では、フラッシュ型と称される測距装置を例に挙げて説明した。これに対し、第２の実施形態では、スキャン型と称される測距装置を例に挙げて説明する。尚、以下の説明において、第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。

【0234】

［測距装置のシステム構成例］
図５１は、本開示の第２実施形態に係る測距装置の概略構成例を示す模式図である。図５１に示すように、第２実施形態に係る測距装置は、光源部２０及び受光装置３０に加えて、制御装置２００、集光レンズ２０１、ハーフミラー２０２、マイクロミラー２０３、受光レンズ２０４、及び、スキャン部２０５を備える構成となっている。

【0235】

マイクロミラー２０３及びスキャン部２０５は、受光装置３０の受光部３２に入射する光を走査する走査部を構成している。尚、この走査部には、マイクロミラー２０３及びスキャン部２０５の他にも、集光レンズ２０１、ハーフミラー２０２、及び、受光レンズ２０４のうちの少なくとも１つが含まれてもよい。

【0236】

光源部２０は、例えば、第１実施形態の場合と同様に、１つ又は複数の半導体レーザダイオードで構成されており、所定時間幅のパルス状のレーザ光Ｌ₁を所定の発光周期で出射する。また、光源部２０は、例えば、１ギガヘルツ（ＧＨｚ）の周期で、１ナノ秒の時間幅のレーザ光Ｌ₁を出射する。

【0237】

集光レンズ２０１は、光源部２０から出射したレーザ光Ｌ₁を集光する。例えば、集光レンズ２０１は、レーザ光Ｌ₁の広がりが受光装置３０の受光面の画角分程度となるように、レーザ光Ｌ₁を集光する。

【0238】

ハーフミラー２０２は、入射したレーザ光Ｌ₁の少なくとも一部を、マイクロミラー２０３へ向けて反射する。尚、ハーフミラー２０２に代えて、偏光ミラーなど、一部の光を反射し、他の一部の光を透過する光学素子を用いることも可能である。

【0239】

マイクロミラー２０３は、反射面の中心を軸として角度を変化させることができるように、スキャン部２０５に取り付けられている。スキャン部２０５は、例えば、マイクロミラー２０３で反射したレーザ光Ｌ₁の像ＳＡが所定の走査エリアＡＲを水平方向に往復するように、マイクロミラー２０３を水平方向に揺動又は振動させる。例えば、スキャン部２０５は、レーザ光Ｌ₁の像ＳＡが所定の走査エリアＡＲを１ミリ秒で往復するように、マイクロミラー２０３を水平方向に揺動又は振動させる。尚、マイクロミラー２０３の揺動又は振動には、ステッピングモータやピエゾ素子などを利用することができる。

【0240】

測距範囲内に存在する物体９０で反射したレーザ光Ｌ₁の反射光Ｌ₂は、レーザ光Ｌ₁の出射軸と同じ光軸を入射軸として、レーザ光Ｌ₁とは反対方向からマイクロミラー２０３に入射する。マイクロミラー２０３に入射した反射光Ｌ₂は、レーザ光Ｌ₁と同じ光軸に沿ってハーフミラー２０２に入射し、その一部がハーフミラー２０２を透過する。

【0241】

ハーフミラー２０２を透過した反射光Ｌ₂の像は、受光レンズ２０４を介することで、受光装置３０の受光部３２における画素列に結像される。

【0242】

受光装置３０については、第１実施形態において例示した受光装置、具体的には、第１実施形態の各実施例に係る受光装置と同様の構成とすることができる。その他の構成、及び、動作については、第１実施形態の場合と同様であってよい。従って、ここでは詳細な説明を省略する。

【0243】

受光装置３０において、受光部３２は、例えば、第１の実施形態で例示した画素６０が垂直方向（行方向に対応）に配列した構造を備える。すなわち、受光部３２は、例えば、図１５で例示したＳＰＡＤアレイ部３２３の一部の行（１行又は数行）で構成することができる。

【0244】

制御装置２００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの情報処理装置で構成され、光源部２０、受光装置３０、及び、スキャン部２０５などを制御する。

【0245】

［第２実施形態の作用・効果］
以上のように、本開示に係る技術は、フラッシュ型の測距装置に限らず、スキャン型の測距装置にも適用することができる。そして、スキャン型の測距装置において、受光装置３０として、第１実施形態の各実施例に係る受光装置を用いることにより、第１実施形態の場合と同様の作用・効果を得ることができる。

【0246】

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の技術的範囲は、上述の実施形態そのままに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、異なる実施形態及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【0247】

また、本明細書に記載された各実施形態における効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、他の効果があってもよい。

【0248】

＜本開示に係る技術の適用例＞
本開示に係る技術は、様々な製品に適用することができる。以下に、より具体的な適用例について説明する。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される測距装置として実現されてもよい。

【0249】

［移動体］
図５２は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システム７０００の概略的な構成例を示すブロック図である。車両制御システム７０００は、通信ネットワーク７０１０を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図５２に示した例では、車両制御システム７０００は、駆動系制御ユニット７１００、ボディ系制御ユニット７２００、バッテリ制御ユニット７３００、車外情報検出ユニット７４００、車内情報検出ユニット７５００、及び統合制御ユニット７６００を備える。これらの複数の制御ユニットを接続する通信ネットワーク７０１０は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）又はＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。

【0250】

各制御ユニットは、各種プログラムにしたがって演算処理を行うマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより実行されるプログラム又は各種演算に用いられるパラメータ等を記憶する記憶部と、各種制御対象の装置を駆動する駆動回路とを備える。各制御ユニットは、通信ネットワーク７０１０を介して他の制御ユニットとの間で通信を行うためのネットワークＩ／Ｆを備えるとともに、車内外の装置又はセンサ等との間で、有線通信又は無線通信により通信を行うための通信Ｉ／Ｆを備える。図５２では、統合制御ユニット７６００の機能構成として、マイクロコンピュータ７６１０、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０、音声画像出力部７６７０、車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０及び記憶部７６９０が図示されている。他の制御ユニットも同様に、マイクロコンピュータ、通信Ｉ／Ｆ及び記憶部等を備える。

【0251】

駆動系制御ユニット７１００は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット７１００は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。駆動系制御ユニット７１００は、ＡＢＳ（Antilock Brake System）又はＥＳＣ（Electronic Stability Control）等の制御装置としての機能を有してもよい。

【0252】

駆動系制御ユニット７１００には、車両状態検出部７１１０が接続される。車両状態検出部７１１０には、例えば、車体の軸回転運動の角速度を検出するジャイロセンサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、あるいは、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数又は車輪の回転速度等を検出するためのセンサのうちの少なくとも一つが含まれる。駆動系制御ユニット７１００は、車両状態検出部７１１０から入力される信号を用いて演算処理を行い、内燃機関、駆動用モータ、電動パワーステアリング装置又はブレーキ装置等を制御する。

【0253】

ボディ系制御ユニット７２００は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット７２００は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット７２００には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット７２００は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。

【0254】

バッテリ制御ユニット７３００は、各種プログラムにしたがって駆動用モータの電力供給源である二次電池７３１０を制御する。例えば、バッテリ制御ユニット７３００には、二次電池７３１０を備えたバッテリ装置から、バッテリ温度、バッテリ出力電圧又はバッテリの残存容量等の情報が入力される。バッテリ制御ユニット７３００は、これらの信号を用いて演算処理を行い、二次電池７３１０の温度調節制御又はバッテリ装置に備えられた冷却装置等の制御を行う。

【0255】

車外情報検出ユニット７４００は、車両制御システム７０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット７４００には、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０のうちの少なくとも一方が接続される。撮像部７４１０には、ＴｏＦ（Time Of Flight）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ及びその他のカメラのうちの少なくとも一つが含まれる。車外情報検出部７４２０には、例えば、現在の天候又は気象を検出するための環境センサ、あるいは、車両制御システム７０００を搭載した車両の周囲の他の車両、障害物又は歩行者等を検出するための周囲情報検出センサのうちの少なくとも一つが含まれる。

【0256】

環境センサは、例えば、雨天を検出する雨滴センサ、霧を検出する霧センサ、日照度合いを検出する日照センサ、及び降雪を検出する雪センサのうちの少なくとも一つであってよい。周囲情報検出センサは、超音波センサ、レーダ装置及びＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）装置のうちの少なくとも一つであってよい。これらの撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０は、それぞれ独立したセンサないし装置として備えられてもよいし、複数のセンサないし装置が統合された装置として備えられてもよい。

【0257】

ここで、図５３は、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０の設置位置の例を示す。撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６，７９１８は、例えば、車両７９００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部のうちの少なくとも一つの位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部７９１０及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として車両７９００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部７９１２，７９１４は、主として車両７９００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部７９１６は、主として車両７９００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。

【0258】

尚、図５３には、それぞれの撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲ａは、フロントノーズに設けられた撮像部７９１０の撮像範囲を示し、撮像範囲ｂ，ｃは、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部７９１２，７９１４の撮像範囲を示し、撮像範囲ｄは、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部７９１６の撮像範囲を示す。例えば、撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両７９００を上方から見た俯瞰画像が得られる。

【0259】

車両７９００のフロント、リア、サイド、コーナ及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２２，７９２４，７９２６，７９２８，７９３０は、例えば超音波センサ又はレーダ装置であってよい。車両７９００のフロントノーズ、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２６，７９３０は、例えばＬＩＤＡＲ装置であってよい。これらの車外情報検出部７９２０～７９３０は、主として先行車両、歩行者又は障害物等の検出に用いられる。

【0260】

図５２に戻って説明を続ける。車外情報検出ユニット７４００は、撮像部７４１０に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像データを受信する。また、車外情報検出ユニット７４００は、接続されている車外情報検出部７４２０から検出情報を受信する。車外情報検出部７４２０が超音波センサ、レーダ装置又はＬＩＤＡＲ装置である場合には、車外情報検出ユニット７４００は、超音波又は電磁波等を発信させるとともに、受信された反射波の情報を受信する。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、降雨、霧又は路面状況等を認識する環境認識処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、車外の物体までの距離を算出してもよい。

【0261】

また、車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等を認識する画像認識処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに対して歪補正又は位置合わせ等の処理を行うとともに、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像を生成してもよい。車外情報検出ユニット７４００は、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを用いて、視点変換処理を行ってもよい。

【0262】

車内情報検出ユニット７５００は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部７５１０が接続される。運転者状態検出部７５１０は、運転者を撮像するカメラ、運転者の生体情報を検出する生体センサ又は車室内の音声を集音するマイク等を含んでもよい。生体センサは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座った搭乗者又はステアリングホイールを握る運転者の生体情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００は、運転者状態検出部７５１０から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。車内情報検出ユニット７５００は、集音された音声信号に対してノイズキャンセリング処理等の処理を行ってもよい。

【0263】

統合制御ユニット７６００は、各種プログラムにしたがって車両制御システム７０００内の動作全般を制御する。統合制御ユニット７６００には、入力部７８００が接続されている。入力部７８００は、例えば、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ又はレバー等、搭乗者によって入力操作され得る装置によって実現される。統合制御ユニット７６００には、マイクロフォンにより入力される音声を音声認識することにより得たデータが入力されてもよい。入力部７８００は、例えば、赤外線又はその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、車両制御システム７０００の操作に対応した携帯電話又はＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の外部接続機器であってもよい。入力部７８００は、例えばカメラであってもよく、その場合搭乗者はジェスチャにより情報を入力することができる。あるいは、搭乗者が装着したウェアラブル装置の動きを検出することで得られたデータが入力されてもよい。さらに、入力部７８００は、例えば、上記の入力部７８００を用いて搭乗者等により入力された情報に基づいて入力信号を生成し、統合制御ユニット７６００に出力する入力制御回路などを含んでもよい。搭乗者等は、この入力部７８００を操作することにより、車両制御システム７０００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。

【0264】

記憶部７６９０は、マイクロコンピュータにより実行される各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、及び各種パラメータ、演算結果又はセンサ値等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）を含んでいてもよい。また、記憶部７６９０は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等によって実現してもよい。

【0265】

汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、外部環境７７５０に存在する様々な機器との間の通信を仲介する汎用的な通信Ｉ／Ｆである。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、ＧＳＭ（登録商標）（Global System of Mobile communications）、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ（Long Term Evolution）若しくはＬＴＥ－Ａ（LTE－Advanced）などのセルラー通信プロトコル、又は無線ＬＡＮ（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ともいう）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのその他の無線通信プロトコルを実装してよい。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えば、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク（例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク）上に存在する機器（例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ）へ接続してもよい。また、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えばＰ２Ｐ（Peer To Peer）技術を用いて、車両の近傍に存在する端末（例えば、運転者、歩行者若しくは店舗の端末、又はＭＴＣ（Machine Type Communication）端末）と接続してもよい。

【0266】

専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、車両における使用を目的として策定された通信プロトコルをサポートする通信Ｉ／Ｆである。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、例えば、下位レイヤのＩＥＥＥ８０２．１１ｐと上位レイヤのＩＥＥＥ１６０９との組合せであるＷＡＶＥ（Wireless Access in Vehicle Environment）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）、又はセルラー通信プロトコルといった標準プロトコルを実装してよい。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、典型的には、車車間（Vehicle to Vehicle）通信、路車間（Vehicle to Infrastructure）通信、車両と家との間（Vehicle to Home）の通信及び歩車間（Vehicle to Pedestrian）通信のうちの１つ以上を含む概念であるＶ２Ｘ通信を遂行する。

【0267】

測位部７６４０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星からのＧＮＳＳ信号（例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からのＧＰＳ信号）を受信して測位を実行し、車両の緯度、経度及び高度を含む位置情報を生成する。尚、測位部７６４０は、無線アクセスポイントとの信号の交換により現在位置を特定してもよく、又は測位機能を有する携帯電話、ＰＨＳ若しくはスマートフォンといった端末から位置情報を取得してもよい。

【0268】

ビーコン受信部７６５０は、例えば、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行止め又は所要時間等の情報を取得する。尚、ビーコン受信部７６５０の機能は、上述した専用通信Ｉ／Ｆ７６３０に含まれてもよい。

【0269】

車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、マイクロコンピュータ７６１０と車内に存在する様々な車内機器７７６０との間の接続を仲介する通信インタフェースである。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Near Field Communication）又はＷＵＳＢ（Wireless USB）といった無線通信プロトコルを用いて無線接続を確立してもよい。また、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、図示しない接続端子（及び、必要であればケーブル）を介して、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface）、又はＭＨＬ（Mobile High-definition Link）等の有線接続を確立してもよい。車内機器７７６０は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、又は車両に搬入され若しくは取り付けられる情報機器のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。また、車内機器７７６０は、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション装置を含んでいてもよい。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、これらの車内機器７７６０との間で、制御信号又はデータ信号を交換する。

【0270】

車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、マイクロコンピュータ７６１０と通信ネットワーク７０１０との間の通信を仲介するインタフェースである。車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、通信ネットワーク７０１０によりサポートされる所定のプロトコルに則して、信号等を送受信する。

【0271】

統合制御ユニット７６００のマイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、各種プログラムにしたがって、車両制御システム７０００を制御する。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット７１００に対して制御指令を出力してもよい。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行ってもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行ってもよい。

【0272】

マイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、車両と周辺の構造物や人物等の物体との間の３次元距離情報を生成し、車両の現在位置の周辺情報を含むローカル地図情報を作成してもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される情報に基づき、車両の衝突、歩行者等の近接又は通行止めの道路への進入等の危険を予測し、警告用信号を生成してもよい。警告用信号は、例えば、警告音を発生させたり、警告ランプを点灯させたりするための信号であってよい。

【0273】

音声画像出力部７６７０は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図５２の例では、出力装置として、オーディオスピーカ７７１０、表示部７７２０及びインストルメントパネル７７３０が例示されている。表示部７７２０は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。表示部７７２０は、ＡＲ（Augmented Reality）表示機能を有していてもよい。出力装置は、これらの装置以外の、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ又はランプ等の他の装置であってもよい。出力装置が表示装置の場合、表示装置は、マイクロコンピュータ７６１０が行った各種処理により得られた結果又は他の制御ユニットから受信された情報を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。また、出力装置が音声出力装置の場合、音声出力装置は、再生された音声データ又は音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。

【0274】

尚、図５２に示した例において、通信ネットワーク７０１０を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム７０００が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク７０１０を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサ又は装置が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク７０１０を介して相互に検出情報を送受信してもよい。

【0275】

以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成要素のうち、例えば、撮像部７４１０がＴｏＦカメラ（ＴｏＦセンサ）を含む場合に、当該ＴｏＦカメラとして、特に、先述した第１実施形態又は第２実施形態に係る受光装置を用いることができる。当該受光装置を測距装置のＴｏＦカメラとして搭載することで、例えば、測距対象物を高精度にて検出可能な車両制御システムを構築できる。

【0276】

＜本開示がとることができる構成＞
尚、本開示は、以下のような構成をとることもできる。

【0277】

≪Ａ．受光装置≫
［Ａ－１］物体からの光を受光するフォトンカウント型の受光素子が複数配置されて成る受光部、
所定の時刻の複数の受光素子の値を加算して画素値とする加算部、及び、
加算部で加算された画素値を対数値又はその近似値に変換して、測距の演算に用いる対数表現データとする対数変換処理部、
を備え、
光源部からの照射パルス光に基づく、測距対象物からの反射光を受光する、
受光装置。
［Ａ－２］対数変換処理部は、画素値から所定の値を減算した値を、対数値又はその近似値に変換して、測距の演算に用いる対数表現データとする、
上記［Ａ－１］に記載の受光装置。
［Ａ－３］対数変換処理部は、所定の値が画素値よりも大きいときは、減算した値を０として変換処理を行う、
上記［Ａ－２］に記載の受光装置。
［Ａ－４］所定の値を外乱光の算術平均値に所定の乗数を乗じた値に所定の加数を加算した外乱光強度推定値とするとき、
画素値に基づいて、対数表現で外乱光の算術平均値を算出して外乱光強度を推定する外乱光推定処理部を有し、
対数変換処理部は、外乱光推定処理部で推定された外乱光強度を画素値から減算する、
上記［Ａ－３］に記載の受光装置。
［Ａ－５］対数変換処理部は、画素値を対数値又はその近似値に変換したデータから、所定の値を対数値又はその近似値に変換したデータを減算して、測距の演算に用いる対数表現データとする、
上記［Ａ－１］に記載の受光装置。
［Ａ－６］所定の値を外乱光の幾何平均値に所定の乗数を乗じた値に所定の加数を加算した外乱光強度推定値とするとき、
画素値に基づいて、対数表現で外乱光の幾何平均値を算出して外乱光強度を推定する外乱光推定処理部を有し、
外乱光推定処理部は、外乱光推定処理部で推定された外乱光強度を対数値又はその近似値に変換する、
上記［Ａ－５］に記載の受光装置。
［Ａ－７］光源部から照射パルス光を発光してから、反射光が戻ってくるまでの飛行時間をヒストグラムのビンとして対応させて、各時間にサンプリングされた画素値から算出される対数表現データを、その時間に対応するビンのカウント値として格納するヒストグラム加算処理部を有する、
上記［Ａ－２］乃至上記［Ａ－６］のいずれかに記載の受光装置。
［Ａ－８］ヒストグラム加算処理部は、光源部からの複数回の照射パルス光発光に基づく、測距対象物からの反射光の各時間の対数表現データを、その時間に対応するビンのカウント値に加算してヒストグラムを更新する、
上記［Ａ－７］に記載の受光装置。
［Ａ－９］ヒストグラム加算処理部は、光源部からの複数回の照射パルス光発光に基づく反射光を受光して得られる画素値から算出したカウント値を累積したヒストグラムを生成する、
上記［Ａ－８］に記載の受光装置。
［Ａ－１０］ヒストグラム加算処理部は、所定の測定期間の複数の時間においてサンプリングされた画素値を使って算出された値を所定の値として画素値から減算し、この減算で算出した対数表現データを、ヒストグラムのビンのカウント値として加算する、
上記［Ａ－８］に記載の受光装置。
［Ａ－１１］対数表現のままヒストグラムのカウント値を大小比較して各反射光のピークを検出し、ピークの立ち上がり始めをビンに対応する時間から距離を算出する反射光検出部を有する、
上記［Ａ－１］乃至上記［Ａ－１０］のいずれかに記載の受光装置。
［Ａ－１２］外乱光推定処理部は、
所定の測定期間の複数の時間においてサンプリングされた画素値を対数値又はその近似値に変換した対数表現データＬｏｇＤを、所定の近似式を使って、対数表現のまま画素値を合計した総和値の対数値の近似値Ｓを算出し、
近似値Ｓからサンプリング数Ｎの対数値又はその近似値を減算した値から算術平均の近似値μを算出し、
対数表現データＬｏｇＤを２倍した値を、所定の近似式を使って、対数表現のまま画素値を二乗して合計した総和値の対数値の近似値ＳＳを算出し、
近似値ＳＳからサンプリング数Ｎの対数値又はその近似値を減算した値ＭＭを算出し、
算術平均の近似値μ及び値ＭＭを使って外乱光の分散の近似値Ｖを算出し、
算術平均の近似値μに所定の乗数を乗じた値に所定の加数を加算した外乱光強度推定値と、分散の近似値Ｖから算出した外乱光の標準偏差の近似値とを出力する、
上記［Ａ－１］乃至上記［Ａ－１１］のいずれかに記載の受光装置。
［Ａ－１３］外乱光推定処理部は、所定の測定期間の複数の時間においてサンプリングされた画素値を合計した総和値を対数値又はその近似値に変換し、その変換した対数表現データを画素値とした画像を出力する、
上記［Ａ－１］乃至上記［Ａ－１２］のいずれかに記載の受光装置。
［Ａ－１４］外乱光推定処理部は、所定の測定期間の複数の時間においてサンプリングされた画素値を対数値又はその近似値に変換した対数表現データを、所定の近似式を使って、対数表現のまま画素値を合計した総和値の対数値の近似値を算出し、この近似値を画素値とした画像を出力する、
上記［Ａ－１］乃至上記［Ａ－１２］のいずれかに記載の受光装置。
［Ａ－１５］対数表現の累算ヒストグラムを更に対数変換して圧縮する対数変換部を有する、
上記［Ａ－１］乃至上記［Ａ－１４］のいずれかに記載の受光装置。
［Ａ－１６］対数表現の累算ヒストグラムを、累算ヒストグラムの最小値で減算後に更に対数変換して圧縮する対数変換部を有する、
上記［Ａ－１］乃至上記［Ａ－１４］のいずれかに記載の受光装置。
［Ａ－１７］ヒストグラム加算処理部は、対数表現データを格納するメモリの前後に、差分符号化によるデータ圧縮伸長機能を有する、
上記［Ａ－１］乃至上記［Ａ－１６］のいずれかに記載の受光装置。
［Ａ－１８］受光素子は、ガイガーモードで動作するアバランシェフォトダイオードから成る、
上記［Ａ－１］乃至上記［Ａ－１７］のいずれか１項に記載の受光装置。

【0278】

≪Ｂ．受光装置の信号処理方法≫
［Ｂ－１］物体からの光を受光するフォトンカウント型の受光素子が複数配置されて成る受光部、
を備え、
光源部からの照射パルス光に基づく、測距対象物からの反射光を受光する、
受光装置の信号処理に当たって、
所定の時刻の複数の受光素子の値を加算して画素値とし、
次いで、画素値を対数値又はその近似値に変換して、測距の演算に用いる対数表現データとする、
受光装置の信号処理方法。

【0279】

≪Ｃ．測距装置≫
［Ｃ－１］測距対象物に対してパルス光を照射する光源部、及び、
光源部からの照射パルス光に基づく、測距対象物からの反射光を受光する受光装置、
を具備し、
受光装置は、
物体からの光を受光するフォトンカウント型の受光素子が複数配置されて成る受光部、
所定の時刻の複数の受光素子の値を加算して画素値とする加算部、及び、
加算部で加算された画素値を対数値又はその近似値に変換して、測距の演算に用いる対数表現データとする対数変換処理部、
を備える測距装置。
［Ｃ－２］対数変換処理部は、画素値から所定の値を減算した値を、対数値又はその近似値に変換して、測距の演算に用いる対数表現データとする、
上記［Ｃ－１］に記載の測距装置。
［Ｃ－３］対数変換処理部は、所定の値が画素値よりも大きいときは、減算した値を０として変換処理を行う、
上記［Ｃ－２］に記載の測距装置。
［Ｃ－４］所定の値を外乱光の算術平均値に所定の乗数を乗じた値に所定の加数を加算した外乱光強度推定値とするとき、
画素値に基づいて、対数表現で外乱光の算術平均値を算出して外乱光強度を推定する外乱光推定処理部を有し、
対数変換処理部は、外乱光推定処理部で推定された外乱光強度を画素値から減算する、
上記［Ｃ－３］に記載の測距装置。
［Ｃ－５］対数変換処理部は、画素値を対数値又はその近似値に変換したデータから、所定の値を対数値又はその近似値に変換したデータを減算して、測距の演算に用いる対数表現データとする、
上記［Ｃ－１］に記載の測距装置。
［Ｃ－６］所定の値を外乱光の幾何平均値に所定の乗数を乗じた値に所定の加数を加算した外乱光強度推定値とするとき、
画素値に基づいて、対数表現で外乱光の幾何平均値を算出して外乱光強度を推定する外乱光推定処理部を有し、
外乱光推定処理部は、外乱光推定処理部で推定された外乱光強度を対数値又はその近似値に変換する、
上記［Ｃ－５］に記載の測距装置。
［Ｃ－７］光源部から照射パルス光を発光してから、照射パルス光が戻ってくるまでの飛行時間をヒストグラムのビンとして対応させて、各時間にサンプリングされた画素値から算出される対数表現データを、その時間に対応するビンのカウント値として格納するヒストグラム加算処理部を有する、
上記［Ｃ－２］乃至上記［Ｃ－６］のいずれかに記載の測距装置。
［Ｃ－８］ヒストグラム加算処理部は、光源部からの複数回の照射パルス光発光に基づく、測距対象物からの反射光の各時間の対数表現データを、その時間に対応するビンのカウント値に加算してヒストグラムを更新する、
上記［Ｃ－７］に記載の測距装置。
［Ｃ－９］ヒストグラム加算処理部は、光源部からの複数回の照射パルス光発光に基づく反射光を受光して得られる画素値から算出したカウント値を累積したヒストグラムを生成する、
上記［Ｃ－８］に記載の測距装置。
［Ｃ－１０］ヒストグラム加算処理部は、所定の測定期間の複数の時間においてサンプリングされた画素値を使って算出された値を所定の値として画素値から減算し、この減算で算出した対数表現データを、ヒストグラムのビンのカウント値として加算する、
上記［Ｃ－８］に記載の測距装置。
［Ｃ－１１］対数表現のままヒストグラムのカウント値を大小比較して各反射光のピークを検出し、ピークの立ち上がり始めをビンに対応する時間から距離を算出する反射光検出部を有する、
上記［Ｃ－１］乃至上記［Ｃ－１０］のいずれかに記載の測距装置。
［Ｃ－１２］外乱光推定処理部は、
所定の測定期間の複数の時間においてサンプリングされた画素値を対数値又はその近似値に変換した対数表現データＬｏｇＤを、所定の近似式を使って、対数表現のまま画素値を合計した総和値の対数値の近似値Ｓを算出し、
近似値Ｓからサンプリング数Ｎの対数値又はその近似値を減算した値から算術平均の近似値μを算出し、
対数表現データＬｏｇＤを２倍した値を、所定の近似式を使って、対数表現のまま画素値を二乗して合計した総和値の対数値の近似値ＳＳを算出し、
近似値ＳＳからサンプリング数Ｎの対数値又はその近似値を減算した値ＭＭを算出し、
算術平均の近似値μ及び値ＭＭを使って外乱光の分散の近似値Ｖを算出し、
算術平均の近似値μに所定の乗数を乗じた値に所定の加数を加算した外乱光強度推定値と、分散の近似値Ｖから算出した外乱光の標準偏差の近似値とを出力する、
上記［Ｃ－１］乃至上記［Ｃ－１１］のいずれかに記載の測距装置。
［Ｃ－１３］外乱光推定処理部は、所定の測定期間の複数の時間においてサンプリングされた画素値を合計した総和値を対数値又はその近似値に変換し、その変換した対数表現データを画素値とした画像を出力する、
上記［Ｃ－１］乃至上記［Ｃ－１２］のいずれかに記載の測距装置。
［Ｃ－１４］外乱光推定処理部は、所定の測定期間の複数の時間においてサンプリングされた画素値を対数値又はその近似値に変換した対数表現データを、所定の近似式を使って、対数表現のまま画素値を合計した総和値の対数値の近似値を算出し、この近似値を画素値とした画像を出力する、
上記［Ｃ－１］乃至上記［Ｃ－１２］のいずれかに記載の測距装置。
［Ｃ－１５］対数表現の累算ヒストグラムを更に対数変換して圧縮する対数変換部を有する、
上記［Ｃ－１］乃至上記［Ｃ－１４］のいずれかに記載の測距装置。
［Ｃ－１６］対数表現の累算ヒストグラムを、累算ヒストグラムの最小値で減算後に更に対数変換して圧縮する対数変換部を有する、
上記［Ｃ－１］乃至上記［Ｃ－１４］のいずれかに記載の測距装置。
［Ｃ－１７］ヒストグラム加算処理部は、対数表現データを格納するメモリの前後に、差分符号化によるデータ圧縮伸長機能を有する、
上記［Ｃ－１］乃至上記［Ｃ－１６］のいずれかに記載の測距装置。
［Ｃ－１８］受光素子は、ガイガーモードで動作するアバランシェフォトダイオードから成る、
上記［Ｃ－１］乃至上記［Ｃ－１７］のいずれか１項に記載の測距装置。

【符号の説明】

【0280】

１・・・測距装置、１０・・・測距対象物（被写体）、２０・・・光源部、３０・・・受光装置、３１・・・制御部、３２・・・受光部、３３・・・加算部、３４・・・ヒストグラム加算処理部、３５・・・外乱光推定処理部、３６・・・平滑化フィルタ、３７・・・反射光検出部、３８・・・外部出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）、４０・・・ホスト５０・・・ＳＰＡＤ画素、６０・・・画素、６１・・・対数変換処理部、６２・・・対数表現での外乱光推定処理部、６３・・・対数表現でのヒストグラム加算処理部、６４・・・対数表現での平滑化フィルタ、６５・・・対数変換部、６６・・・対数表現での反射光検出部、７０・・・画素グループ

【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】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49】

【図50】

【図51】

【図52】

【図53】