CN109507680B

CN109507680B - 距离计测装置

Info

Publication number: CN109507680B
Application number: CN201810042530.0A
Authority: CN
Inventors: 久保田宽; 福岛知纪; 松本展; 佐藤早纪
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2023-05-02
Anticipated expiration: 2038-01-17
Also published as: CN109507680A; JP2019052978A; US20190086542A1; US10473785B2; JP6845774B2; EP3457170B1; EP3457170A1

Abstract

本发明的实施方式提供一种距离计测装置，能够降低噪声的影响且稳定地进行距离计测。本实施方式所涉及的距离计测装置具备权重值生成部、累计信号生成部以及距离计测部。权重值生成部基于将向第1照射方向照射的激光的反射光数字化而得到的第1数字信号、与将向与第1照射方向不同的第2照射方向照射的激光的反射光数字化而得到的第2数字信号之间的类似性，生成第2数字信号的权重值。累计信号生成部在第1数字信号上累计以权重值对第2数字信号进行加权而得到的信号，而生成第3数字信号。距离计测部基于激光的照射定时与第3数字信号中的峰值位置的定时之间的时间差，对到对象物为止的距离进行计测。

Description

距离计测装置

本申请享受以日本专利申请2017-178217号(申请日：2017年9月15日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含该基础申请的全部内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及一种距离计测装置。

背景技术

已知有被称作LIDAR(Light Detection and Ranging Laser Imaging Detectionand Ranging)的距离计测装置。在该距离计测装置中，向计测对象物照射激光，并基于传感器输出将由计测对象物反射的反射光的强度转换成时间序列的数字信号。由此，基于激光的发光时刻和与数字信号的信号值的峰值相对应的时刻之间的时间差，对到计测对象物为止的距离进行计测。由于物体而散射的太阳光等环境光也向传感器入射，会成为随机产生的噪声。作为在数字信号中使这种随机产生的噪声降低的处理，一般已知有对多个数字信号进行累计的方法。

在将距离计测装置搭载于汽车等移动体的情况下，有时激光向一个测量点的照射次数被限制。在这种情况下，对基于向邻接的方向照射的激光的多个数字信号进行累计，而进行噪声的降低处理。然而，当对基于来自与计测对象物不同的物体的反射光的数字信号进行累计时，有可能使所累计的数字信号的S/N比降低，且使计测精度降低。

发明内容

本发明提供一种距离计测装置，能够降低噪声的影响，并稳定地进行距离计测。

本实施方式所涉及的距离计测装置具备权重值生成部、累计信号生成部以及距离计测部。权重值生成部基于将向第1照射方向照射的激光的反射光数字化而得到的第1数字信号、与将向与第1照射方向不同的第2照射方向照射的激光的反射光数字化而得到的第2数字信号之间的类似性，生成第2数字信号的权重值。累计信号生成部为，在第1数字信号上累计以权重值对第2数字信号进行加权而得到的信号，而生成第3数字信号。距离计测部基于激光的照射定时与第3数字信号中的峰值位置的定时之间的时间差，对到对象物为止的距离进行计测。

附图说明

图1是表示第1实施方式所涉及的距离计测装置的概要整体构成的图。

图2是表示第1实施方式所涉及的距离计测装置的构成例的图。

图3是示意地表示光源的射出模式的图。

图4是将激光分别在计测对象物上的照射位置放大表示的示意图。

图5是表示基于AD转换部的电信号的采样值的一例的图。

图6是表示计测处理部的详细构成的框图。

图7是示意地表示作为基准的激光以及向邻接的第2照射方向照射的激光的图。

图8A以及图8B是示意地表示基于图7所示的反射光而得到的数字信号的图。

图9A～图9D是表示图8所示的数字信号的规定时间内的累计值的例子的图。

图10A～图10D是表示基于图8所示的数字信号而得到的数字信号的峰值的示意图。

图11是表示累计处理部的详细构成的框图。

图12A～图12C是示意地表示对类似性较高的第2数字信号进行加权累计的情况的图。

图13A～图13C是示意地表示对类似性较低的第2数字信号进行加权累计的情况的图。

图14是对第1实施方式的距离计测装置的处理动作进行说明的流程图。

图15是对图14的步骤116的处理内容进行说明的流程图。

图16是对在图14的步骤116的处理中使用峰值的情况下的处理进行说明的流程图。

图17是对在图14的步骤116的处理中使用累计值以及峰值的情况进行说明的流程图。

图18是表示第2实施方式所涉及的距离计测装置1的概要构成的图。

图19是表示多个受光元件呈矩阵状配置的传感器的构成例的图。

图20是示意地表示累计门的图。

图21是表示所累计的第3数字信号以及累计前的第1数字信号的图。

图22是对第2实施方式的距离计测装置的处理动作进行说明的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式所涉及的距离计测装置进行详细说明。另外，以下所示的实施方式是本发明的实施方式的一例，本发明并不限定解释为这些实施方式。此外，在本实施方式中进行参照的附图中，有时对相同部分或者具有相同功能的部分赋予相同的符号或者类似的符号，并省略其重复的说明。此外，有时为了便于说明而使附图的尺寸比率与实际的比率不同，有时从附图中省略构成的一部分。

(第1实施方式)

图1是表示第1实施方式所涉及的距离计测装置1的概要整体构成的图。如该图1所示，距离计测装置1使用扫描方式以及TOF(Time Of Flight：飞行时间)方式来生成计测对象物10的距离图像。更具体而言，该距离计测装置1构成为，具备射出部100、光学机构系统200、计测部300以及图像处理部400。

射出部100间歇地射出激光L1。光学机构系统200将射出部100射出的激光L1向计测对象物10照射，并且使在计测对象物10上反射的激光L1的反射光L2向计测部300入射。此处，所谓激光意味着相位以及频率一致的光。

计测部300基于经由光学机构系统200接受到的反射光L2，对到计测对象物10为止的距离进行计测。即，该计测部300基于射出部100将激光L1向计测对象物10进行了照射的时刻与计测到反射光L2的时刻之间的时间差，对到计测对象物10为止的距离进行计测。

图像处理部400进行噪声的除去、失真校正以及插补处理，基于到计测对象物10上的多个测量点为止的距离，输出最终的距离图像数据。图像处理部400也可以组装在距离计测装置1的框体内。

接着，基于图2对第1实施方式所涉及的距离计测装置1的射出部100、光学机构系统200以及计测部300的更详细的构成例进行说明。图2是表示第1实施方式所涉及的距离计测装置1的构成例的图。如图2所示，距离计测装置1构成为，具备射出部100、光学机构系统200、计测部300以及图像处理部400。此处，将散射光L3中的规定方向的散射光称作反射光L2。

射出部100具有光源11、振荡器11a、第1驱动电路11b、控制部16以及第2驱动电路16a。

光学机构系统200具有照射光学系统202以及受光光学系统204。照射光学系统202具有透镜12、第1光学元件13、透镜13a以及镜(反射器件)15。

受光光学系统204具有第2光学元件14以及镜15。即，这些照射光学系统202以及受光光学系统204共有镜15。

计测部300具有光检测器17、传感器18、透镜18a、第1放大器19、AD转换部20、存储部21以及计测处理部22。另外，作为使光扫描的既存方法，存在使距离计测装置1旋转的方法(以下，称作旋转方法)。此外，作为其他的进行扫描的既存方法，存在OPA方法(OpticalPhased array)。本实施方式并不依存于使光扫描的方法，因此可以通过旋转方法、OPA方法使光扫描。

射出部100的振荡器11a基于控制部16的控制而生成脉冲信号。第1驱动电路11b基于振荡器11a所生成的脉冲信号来驱动光源11。光源11例如是激光二极管等激光光源，与基于第1驱动电路11b的驱动相应而间歇地发出激光L1。

图3是示意地表示光源11的射出模式的图。在图3中，横轴表示时刻，纵线表示光源11的射出定时。下侧的图是上侧的图的局部放大图。如该图3所示，光源11例如以T＝几微秒～几十微秒的间隔间歇地反复发出激光L1(n)(0≤n＜N)。此处，将第n个发出的激光L1表述为L1(n)。N表示为了对计测对象物10进行测量而照射的激光L1(n)的照射次数。

如图2所示，在照射光学系统202的光轴O1上依次配置有光源11、透镜12、第1光学元件13、第2光学元件14以及镜15。由此，透镜12对间歇地射出的激光L1进行准直，并向第1光学元件13导光。

第1光学元件13使激光L1透射，并且使激光L1的一部分沿着光轴O3向光检测器17入射。第1光学元件13例如是分光器。

第2光学元件14使透射了第1光学元件13的激光L1进一步透射，并使激光L1向镜15入射。第2光学元件14例如是半透半反镜。

镜15具有对从光源11间歇地射出的激光L1进行反射的反射面15a。反射面15a例如能够以相互交叉的两个转动轴线RA1、RA2为中心进行转动。由此，镜15周期性地变更激光L1的照射方向。

控制部16例如具有CPU(Central Processing Unit)，对第2驱动电路16a进行使反射面15a的倾斜角度连续地变更的控制。第2驱动电路16a根据从控制部16供给的驱动信号，对镜15进行驱动。即，控制部16对第2驱动电路16a进行控制，而使激光L1的照射方向变更。

图4是将激光L1在计测对象物10上的照射位置放大表示的示意图。如该图4所示，反射面15a使每个激光L1变更照射方向而沿着计测对象物10上的大致平行的多个直线路径P1～Pm(m为2以上的自然数)离散地照射。如此，本实施方式所涉及的距离计测装置1为，在变更激光L1(n)(0≤n＜N)的照射方向O(n)(0≤n＜N)的同时，朝向计测对象物10每次一次地进行照射。此处，用O(n)来表述激光L1(n)的照射方向。即，在本实施方式所涉及的距离计测装置1中，沿着照射方向O(n)照射一次激光L1(n)。

激光L1(n)与L1(n+1)在计测对象物10上的照射位置的间隔，与激光L1间的照射间隔T＝几微秒～几十微秒(图3)对应。如此，在各直线路径P1～Pm上离散地照射有照射方向不同的激光L1。另外，直线路径的数量、扫描方向并无特别限定。

如图2所示，在受光光学系统204的光轴O2上，按照反射光L2入射的顺序配置有镜15的反射面15a、第2光学元件14、透镜18a、以及传感器18。此处，光轴O1是指在透镜12的中心位置通过的透镜12的焦点轴。光轴O2是指在透镜18a的中心位置通过的透镜18a的焦点轴。

反射面15a使在计测对象物10上散射的散射光L3中的沿着光轴O2行进的反射光L2向第2光学元件14入射。第2光学元件14改变由反射面15a反射后的反射光L2的行进方向，使其沿着光轴O2向计测部300的透镜18a入射。透镜18a使沿着光轴O2入射的反射光L2向传感器18进行准直。

另一方面，散射光L3中的向与激光L1不同的方向反射的光的行进方向，从受光光学系统204的光轴O2偏移。因此，散射光L3中的向与光轴O2不同的方向反射的光，即便假设入射到受光光学系统204内，也被配置有受光光学系统204的框体内的黑体等吸收、或者向从传感器18的入射面偏移的位置入射。与此相对，在由于某个物体而散射的太阳光等环境光中，存在沿着光轴O2行进的光，这些光随机地入射到传感器18的入射面，成为随机的噪声。

另外，在图2中，为了明确化而将激光L1与反射光L2的光路分开图示，但是实际上这些光路是重叠的。此外，将激光L1的光束中心的光路图示为光轴O1。同样，将反射光L2的光束中心的光路图示为光轴O2。

传感器18对从透镜18a入射的反射光L2进行检测。该传感器18将经由受光光学系统204接受到的反射光L2转换成电信号。

AD转换部20将传感器18输出的电信号以规定的采样间隔转换成数字信号。AD转换部20例如由对基于反射光L2的电信号进行放大的放大器以及AD转换器(ADC：Analog toDigital Convertor)构成，放大器对传感器18的电信号进行放大，在多个采样定时对AD转换器放大后的电信号进行采样，并转换成与激光L1的照射方向对应的数字信号。

图5是表示基于AD转换部20的电信号的采样值的一例的图。图5的横轴表示采样定时，纵轴表示采样值(亮度)、即数字信号的值。采样定时与距离对应。例如，采样定时t0～t32与从照射激光L1起到照射下一个激光L1为止的经过时间T(图3)对应。图中的峰值是基于反射光L2的采样值，示出该峰值的采样定时TL2与到计测对象物10为止的距离的2倍对应。

更具体而言，通过距离＝光速×(采样定时TL2-光检测器17检测到激光L1的定时)/2这样的公式来求出距离。此处，采样定时是从激光L1的发光开始时刻起的经过时间，光检测器17检测到激光L1的定时是激光L1的发光开始时刻。

另外，图示的采样定时的数量、进行采样的时间范围是一例，也可以变更采样定时的数量、进行采样的时间范围。

如图2所示，存储部21例如通过RAM(Random Access Memory)、闪存器等半导体存储元件、硬盘、光盘等来实现。控制部16使照射了激光L1的定时的镜15的照射方向的信息与激光L1的数字信号对应而按照时间序列存储于存储部21。即，存储部21使AD转换部20转换后的第1数字信号与激光L1的每个照射方向分别对应而按照时间序列存储。

计测处理部22例如是MPU(Micro Processing Unit)，基于光检测器17检测到激光L1的定时与传感器18检测到反射光L2的定时之间的时间差，对距离进行计测。

图6是表示计测处理部22的详细构成的框图，基于图6对计测处理部22的详细构成进行说明。如图6所示，该计测处理部22具有累计处理部220以及距离计测部224。

累计处理部220进行如下处理：得到对存储部21所存储的每个激光L1的数字信号的S/N比进行了改善的计测用的数字信号。累计处理部220具有权重值生成部220A以及累计信号生成部220B。

权重值生成部220A基于存储部21所存储的、将向第1照射方向照射的激光L1的反射光L2数字化而得到的第1数字信号、与将向与第1照射方向不同的第2照射方向照射的激光L1的反射光L2数字化而得到的第2数字信号之间的类似性，生成第2数字信号的权重值。

累计信号生成部220B在第1数字信号上累计以由权重值生成部220A生成的权重值对第2数字信号进行加权而得到的信号，并生成计测用的数字信号(第3数字信号)。权重值生成部220A以及累计信号生成部220B的详细处理将后述。

距离计测部224基于S/N比被改善后的时间序列的第3数字信号，对到计测对象物10为止的距离进行计测。更具体而言，根据基于激光L1的照射的时刻与基于第3数字信号的信号值的峰值位置的时刻之间的时间差，对到计测对象物10为止的距离进行计测。距离计测部224将包含每个激光L1、即每个照射方向的距离信息的信号D1(图2)向图像处理部400供给。

此处，根据图7对作为基准的激光L1(n)的第1照射方向和与第1照射方向不同的第2照射方向之间的关系进行说明。

图7示意地表示作为基准的激光L1(n)、以及向第2照射方向照射的激光L1(n+ma)、L1(n+mb)、L1(n+mc)、L1(n+md)、L1(n+mf)、L1(n+mg)、L1(n+mh)、L1(n+mi)。此处，将作为基准的激光L1(n)的照射方向称作第1照射方向，将与第1照射方向不同的照射方向称作第2照射方向。

对向第2照射方向照射的激光L1的照射顺序进行表示的n+ma、n+mb、n+mc是(0≤n＜N)中的连续的自然数。如上所述，N表示为了测量计测对象物10而照射的激光L1(n)的照射次数。同样，n+md、n、n+mf也是连续的自然数，n+mg、n+mh、n+mi也是连续的自然数。如图4所示，当将多个直线路径P1～Pm(m为2以上的自然数)中的一个直线路径上的测量点的数量设为L＝N/m时，存在n+md＝n+ma+L、n+mg＝n+md+L这样的关系。

说明如下例子：在向第2照射方向照射的激光L1(n+ma)、L1(n+mb)、L1(n+mc)、L1(n+mf)、L1(n+mi)的行进前方存在相同的计测对象物10，在向第2照射方向照射的激光L1(n+md)、L1(n+mg)、L1(n+mh)的行进前方，在比计测对象物10靠近前侧存在与计测对象物10不同的物体。即，作为基准的激光L1(n)所照射的计测对象物10上的测量点为E，向与激光L1(n)邻接的第2照射方向照射的激光L1(n+ma)、L1(n+mb)、L1(n+mc)、L1(n+mf)、L1(n+mi)所照射的计测对象物10上的测量点为A、B、C、F、I。另一方面，激光L1(n+md)、L1(n+mg)、L1(n+mh)所照射的与计测对象物10不同的物体上的测量点为D、G、H。这些测量点不在同一平面上，但是在图7中将测量点示意地投影显示到同一平面上。

如此，ma～mi根据直线路径上的测量点的数量L来变更，因此为了使说明简单，在本实施方式中，通过L1(n+m(Z))(0≤Z≤(M-1))来表述向与激光L1(n)邻接的照射方向照射的激光L1(n+ma)～L1(n+mi)。即，通过n+m(Z)来表述以n为中心的第2照射方向的照射顺序。Z为自然数，M表示与第1照射方向邻接的第2照射方向的数量。例如，在图7中，邻接的照射方向的数量为M＝8，因此通过L1(n+m(Z))(0≤Z≤7))来表述邻接的第2照射方向。由此，能够通过ma＝m(0)、mb＝m(1)、mc＝m(2)、md＝m(3)、mf＝m(4)、mg＝m(5)、mh＝m(6)、mi＝m(7)来表示。另外，M为任意的数量。

在以下的说明中，通过D(n)来表述基于第1照射方向的激光L1(n)的反射光L2(n)的第1数字信号。此外，通过L2(n+m(Z))(0≤Z≤(M-1))来表述与激光L1(n)邻接的第2照射方向的激光L1(n+m(Z))(0≤Z≤(M-1))的反射光，通过O(n+m(Z))(0≤Z≤(M-1))来表述第2照射方向的激光L1(n+m(Z))(0≤Z≤(M-1))的照射方向，通过D(n+m(Z))(0≤Z≤(M-1))来表述基于反射光L2(n+m(Z))(0≤Z≤(M-1))的第2数字信号。此外，通过第1累计值At(n)(t)来表述第1数字信号D(n)的规定期间TA的累计值，通过第2累计值At(n+m(Z))(t)(0≤Z≤(M-1))来表述第2数字信号D(n+m(Z))(0≤Z≤(M-1))的规定期间TA的累计值。t表示采样定时。

接着，参照图7并且根据图8对第1数字信号以及第2数字信号的特性进行说明。图8是示意地表示基于图7所示的激光L1(n+ma)、L1(n+mb)、L1(n+mc)、L1(n+md)、L1(n)、L1(n+mf)、L1(n+mg)、L1(n+mh)、L1(n+mi)的反射光而得到的数字信号DA、DB、DC、DD、DE、DF、DG、DH、DI的图。即，通过第1数字信号DE来表示第1数字信号D(n)，通过第2数字信号DA、DB、DC、DD、DF、DG、DH、DI来分别表示第2数字信号D(n+m(Z))(0≤Z≤7)。

图8A示意地表示基于从同一计测对象物10上反射的反射光而得到的数字信号DA、DB、DC、DE、DF、DI，图8B示意地表示基于从与计测对象物10不同的物体反射的反射光而得到的数字信号DD、DG、DH。纵轴是信号值(亮度值)，横轴是采样定时。

如图8A所示，基于从计测对象物10上反射的反射光L2而得到的第2数字信号DA、DB、DC、DF、DI，能够观察到与第1数字信号DE类似的趋势。另一方面，如图8B所示，基于从与计测对象物10不同的物体反射的反射光而得到的第2数字信号DD、DG、DH，能够观察到与第1数字信号DE的类似性变低的趋势。

接着，参照图7以及图8并且根据图9对数字信号DA、DB、DC、DD、DE、DF、DG、DH、DI的规定时间TA内的累计值进行说明。图9是表示图8所示的数字信号DA、DB、DC、DD、DE、DF、DG、DH、DI的规定时间TA内的累计值的例子的图。图9例如是白天的测量结果，是受到太阳光等环境光的影响的例子。纵轴是信号值(亮度值)，横轴是采样定时。

图9A是表示基于第1数字信号DE的第1累计值At(n)(t)的图。箭头的时间范围TA表示进行累计的时间范围。图9A中的第1累计值At(n)(t)表示在使该时间范围TA依次从0移动到采样的结束时为止的同时进行了第1数字信号DE的累计的结果。

图9B表示基于第2数字信号DA、DB、DC、DF、DI的第2累计值At(n+m(Z))(t)(Z＝0、1、2、4、7)，图9C表示基于第2数字信号DD、DG、DH的第2累计值At(n+m(Z))(t)(Z＝3、5、6)。第1累计值At(n)(t)以及第2累计值At(n+m(Z))(t)的详细情况将后述。

图9D表示通过基于权重值将第2数字信号DA、DB、DC、DD、DF、DG、DH、DI累计于第1数字信号DE而得到的第3数字信号的例子。

如图9A、B所示，能够观察到，对该规定时间TA内的第1数字信号DE进行累计而得到的第1累计值At(n)(t)，示出与在时间范围TA内分别对第2数字信号DA、DB、DC、DF、DI进行累计而得到的第2累计值At(n+m(Z))(t)(Z＝0、1、2、4、7)大致相同值的趋势。另一方面，如图9C所示，能够观察到，第1累计值At(n)(t)与在规定时间TA内分别对第2数字信号DD、DG、DH进行累计而得到的第2累计值At(n+m(Z))(t)(Z＝3、5、6)示出不同值的趋势。可以认为其原因在于，由不同的反射对象物反射的环境光等的强度对于每个对象物不同的情况产生影响。例如，当测量点D、G、H与测量点A、B、C、E、F、I相比为更近距离、或者是反射系数更高的物体时，存在规定时间TA内的数字信号的累计值变高的趋势。

接着，参照图7以及图8并且根据图10对数字信号DA、DB、DC、DD、DE、DF、DG、DH、DI的峰值进行说明。图10是表示基于图8所示的数字信号DA、DB、DC、DD、DE、DF、DG、DH、DI而得到的数字信号的峰值的示意图。横轴表示采样定时，纵轴表示信号值。图10例如是夜间的测量结果，是太阳光等环境光的影响降低的例子。

图10A表示基于第1数字信号DE的第1峰值，图10B表示基于第2数字信号DA、DB、DC、DF、DI的第2峰值，图10C表示基于第2数字信号DD、DG、DH的峰值，图10D表示基于权重值进行累计而得到的第3数字信号。此处，将基于第1数字信号D(n)的峰值称作第1峰值，将基于第2数字信号D(n+m(Z))(0≤Z≤(M-1))的峰值称作第2峰值。

如图10A、图10B所示，能够观察到，第1数字信号DE的第1峰值与基于从同一计测对象物10反射的反射光的第2数字信号DA、DB、DC、DF、DI的第2峰值示出相同值的趋势。另一方面，如图10C所示，能够观察到，第1数字信号DE的第1峰值与基于从不同的计测对象物10反射的反射光的第2数字信号DD、DG、DH的第2峰值示出不同值的趋势。

如图10D所示，如果增大类似性较高的第2数字信号DA、DB、DC、DF、DI的权重值，减小类似性较低的第2数字信号DD、DG、DH的权重值，并累计于第1数字信号DE，则能够改善第3数字信号Ad的S/N比。尤其是，在夜间的测量中能够进一步提高测量精度。

接着，参照图7、图9以及图10并且根据图11对权重值生成部220A的详细构成进行说明。图11是表示权重值生成部220A的详细构成的框图。如图11所示，权重值生成部220A具有第1累计值运算部2200、第2累计值运算部2202、第1比率运算部2204、第1峰值检测部2206、第2峰值检测部2208以及第2比率运算部2210。

如图9A所示那样，第1累计值运算部2200求出在规定期间TA内对将向第1照射方向间歇地照射的激光L1(n)的反射光L2(n)分别数字化而得到的多个第1数字信号D(n)(t)进行累计而得到的第1累计值At(n)(t)。例如，第1累计值运算部2200按照(1)式来求出第1累计值At(n)。此处，通过采样定时t的函数D(n)(t)来表述D(n)。

K1为任意的常数，n为0≤n＜N之间的自然数。

如图9B、图9C所示那样，第2累计值运算部2202求出在规定期间TA内对将向第2照射方向间歇地照射的激光L1(n+m(Z))(0≤Z≤(M-1))的反射光分别数字化而得到的多个第2数字信号D(n+m(Z))(0≤Z≤(M-1))进行累计而得到的第2累计值At(n+m(Z))(t)(0≤Z≤(M-1))。第2累计值运算部2202按照(2)式来求出第2累计值At(n+m(Z))(t)。此处，通过采样定时t的函数D(n+m(Z))(t)来表述第2数字信号D(n+m(Z))。如上所述，Z为0≤Z≤(M-1)的范围的自然数，M表示与第1照射方向邻接的第2照射方向的数量。

第1比率运算部2204求出第1累计值运算部2200所累计的第1累计值At(n)(t)与第2累计值运算部2202所累计的第2累计值At(n+m(Z))(t)(0≤Z≤(M-1))之间的第1比率R1(n、n+m(Z))。第1比率运算部2204将任意的固定时间T代入(1)式、(2)式的t，按照(3)式对第1比率R1(n、n+m(Z))进行运算。即，在本实施方式所涉及的第1比率运算部2204中，在第1比率R1(n、n+m(Z))的运算中使用在任意的固定时间T的期间测量的数字信号的累计值。此处，不仅是比率，也能够加入偏移·最小值处理，在该情况下成为(3-2)式。

如图10A所示那样，第1峰值检测部2206例如对第1数字信号D(n)(0≤n＜N)的信号振幅成为最大或者最小的第1峰值Peak(n)(0≤n＜N)进行检测。此处，通过Peak(n)来表述第1数字信号D(n)的第1峰值。

同样，如图10B、图10C所示那样，第2峰值检测部2208例如对第2数字信号D(n+m(Z))的信号振幅成为最大或者最小的第2峰值Peak(n+m(Z))(0≤n＜N)进行检测。此处，Z表示邻接的第2照射方向的数量。此外，通过Peak(n+m(Z))来表述第2数字信号D(n+m(Z))的第2峰值。

第2比率运算部2210求出第1峰值检测部2206检测到的第1峰值Peak(n)与第2峰值检测部2208检测到的第2峰值Peak(n+m(Z))之间的第2比率R2(n、n+m(Z))。更具体而言，第2比率运算部2210按照(4)式来求出第2比率R2(n、n+m(Z))。此处，不仅是比率，也能够加入偏移·最小值处理，在该情况下成为(4-2)式。

如图6所示，权重值生成部220A基于这些第1比率R1(n、n+m(Z))、第2比率R2(n、n+m(Z))中的任一个，取得第1评价值Ev(n、n+m(Z))。

如(5)式所示那样，权重值生成部220A例如基于第1比率R1(n、n+m(Z))以及第1累计值At(n)(t)，取得表示第1数字信号D(n)与第2数字信号(n+m(Z))之间的类似性的第1评价值Ev(n、n+m(Z))。

Ev(n,n+m(z))＝Fl(R1(n,n+m(z)),At(n)(T)) (5)式

此处，函数F1(x)例如是在x为1时示出最大值、随着x的值从1背离而值变小的非线形函数。由此，第1评价值Ev(n、n+m(Z))为，在第1累计值与第2累计值的比率为1时示出最高的值，随着从1背离而值变小。此外，如(5)式所示，使用了累计值的第1评价值Ev(n、n+m(Z))使用累计值，因此难以受到随机的噪声的影响，因此适合于容易受到太阳光等环境光的影响的白天的计测处理。

此外，如(6)式所示那样，权重值生成部220A例如也可以基于第2比率R2(n、n+m(Z))以及第1峰值Peak(n)，取得第1评价值Ev(n、n+m(Z))。

Ev(n，n+m(z))＝Fl(R2(n，n+m(z))，Peak(n)) (6)式

即，第1评价值Ev(n、n+m(Z))为，在第1峰值Peak(n)与第2峰值Peak(n+m(Z))的比率为1时示出最高的值，随着从1背离而值变小。此外，如(6)式所示，使用了峰值的第1评价值Ev(n、n+m(Z))适合于峰值的测量精度更高的无环境光的夜间的计测处理。

另外，第1评价值Ev(n、n+m(Z))只要是表示第1峰值Peak(n)与第2峰值Peak(n+m(Z))之间的类似性的值即可，并不限定于第1峰值Peak(n)与第2峰值Peak(n+m(Z))之间的第2比率R2(n、(n+m(Z))。例如，也可以将第1峰值Peak(n)和第2峰值Peak(n+m(Z))的差分值的绝对值与第1峰值Peak(n)的比率作为第1评价值Ev(n、n+m(Z))。在该情况下，第1评价值Ev(n、n+m(Z))为，在第1峰值Peak(n)和第2峰值Peak(n+m(Z))的差分值的绝对值与第1峰值Peak(n)的比率为0时示出最高的值，随着变得大于0而值变小。

此外，权重值生成部220A也可以基于第1比率R1(n、n+m(Z))以及第2比率R2(n、n+m(Z))，取得第1评价值Ev(n、n+m(Z))。在该情况下，第1评价值Ev(n、n+m(Z))为，如果第1比率R1(n、n+m(Z))以及第2比率R2(n、n+m(Z))的双方都接近1、则示出最高的值，随着任一方的比率变得大于1或者变得小于1而值进一步降低。如此，使用了累计值以及峰值的第1评价值Ev(n、n+m(Z))适合于昼夜间的任意时间段的计测处理。

如(7)至(9)式所示那样，权重值生成部220A例如基于第1评价值Ev(n、n+m(Z))，生成第1数字信号D(n)与第2数字信号D(n+m(Z))之间的权重值W(n、n+m(Z))。即，(7)式表示使用第1比率R1(n、(n+m(Z))生成权重值W(n、n+m(Z))的情况，(8)式表示使用第2比率R2(n、n+m(Z))生成权重值W(n、n+m(Z))的情况，(9)式表示使用第1比率R1(n、n+m(Z))以及第2比率R2(n、n+m(Z))生成权重值W(n、n+m(Z))的情况。

W(n，n+m(z))＝F2(Ev(n，n+m(z)))＝F2(F1(R1(n，n+m(z)))) (7)式

W(n，n+m(z))＝F2(Ev(n，n+m(z)))＝F2(F1(R2(n，n+m(z)))) (8)式

W(n，n+m(z))＝F2(Ev(n，n+m(z)))＝F2(F3(R1(n，n+m(z))，R2(n，n+m(z)))) (9)式

另外，在通过(3)式或者(3-2)式对第1比率R1(n、n+m(Z))进行运算时，也可以代替累计值，而使用表示数字信号的S/N的信号即标准偏差、方差、振幅值、以及与平均值之差的绝对值的累计等。即，权重值生成部220A也可以对表示第1数字信号的规定期间内的S/N的信号即标准偏差、方差、振幅值、以及与平均值之差的绝对值的累计值中的任一个进行运算，作为第1运算值，对表示第2数字信号的规定期间内的S/N的信号即标准偏差、方差、振幅值、以及与平均值之差的绝对值的累计值中的任一个进行运算，作为第2运算值，并基于第1运算值与第2运算值的比率，生成第2数字信号的权重值。

此处，函数F2(x)例如是X的单调增加函数，最大值例如为1.0，最小值为0。F3(x1，x2)是第1比率R1(n、(n+m(Z))与第2比率R2(n、n+m(Z))的2值函数，且是如下函数：如果第1比率R1(n、(n+m(Z))以及第2比率R2(n、n+m(Z))的双方都接近1，则其值变得更大，随着任意一方的比率变得大于1或者变得小于1，其值变得更小。如此，权重值生成部220A将与第1数字信号D(n)的类似性较高的第2数字信号D(n+m(Z))的权重值W(n、n+m(Z))生成为更大的值。

此外，权重值生成部220A为，当在第1评价值Ev(n、n+m(Z))的取得中使用的第1比率R1(n、n+m(Z))或者第2比率R2(n、n+m(Z))超过规定范围的情况下，将权重值设为0。即，权重值成为0的第2数字信号不被累计。由此，能够抑制特性的差异较大的数字信号的影响。另外，本实施方式所涉及的第1评价值Ev(n、n+m(Z))是基于规定时间范围的累计值的比率、峰值的比率等而取得的，但并不限定于这些，只要是表示数字信号间的类似性的数值即可。另外，也可以通过其他的计算部、CPU对表示第1、第2数字信号的类似性的第1评价值Ev(n、n+m(Z))等进行处理。

如以下的(10)式所示，累计信号生成部220B在第1数字信号D(n)上累计以权重值W(n、n+m(Z))对第2数字信号D(n+m(Z))进行加权而得到的信号，而生成第3数字信号Ad(n)。如上所述，M表示与第1照射方向邻接的第2照射方向的数量。

首先，根据图12说明对与第1数字信号的类似性较高的第2数字信号进行累计而得到的第3数字信号。图12是示意地表示对第1数字信号DE与第2数字信号DA(图8)进行加权累计的情况的图。

图12A示意地表示基于计测对象物10的反射光L2而得到的第1数字信号DE，图12B示意地表示基于计测对象物10的反射光L2而得到的第2数字信号DA。图12C示意地表示对第1数字信号DE与第2数字信号DA进行加权累计而得到的第3数字信号。此处的第1数字信号DE与第2数字信号DA的类似性较高，因此权重值例如被赋予接近最大值1.0的值。

如图12C所示，来自计测对象物10的反射光L2在大致相同的采样定时被采样，因此通过进行累计而信号的强度增加。另一方面，太阳光、漫反射的光等随机的噪声不具有再现性，因此，通过累计而与来自计测对象物10的反射光L2相比较相对地降低。

接着，根据图13说明在第1数字信号上累计了类似性较低的第2数字信号而得到的第3数字信号。图13是示意地表示在第1数字信号DE上加权累计了第2数字信号DD(图8)的情况的图。图13A示意地表示基于计测对象物10的反射光而得到的第1数字信号DE，图13B示意地表示基于从与计测对象物10不同的物体反射的反射光而得到的第2数字信号DD。第1数字信号DE与第2数字信号DD的类似性较低，因此，权重值例如被赋予接近最小值0的值。

图13C示意地表示对第2数字信号DD乘以接近0的权重值，并在第1数字信号DE上进行了累计的结果。如图13C所示，权重值生成部220A使与第1数字信号DE的类似性较低的第2数字信号DD的权重值更小，因此能够避免第3数字信号的S/N比降低。

以上，对本实施方式所涉及的构成进行了说明，以下，对本实施方式所涉及的距离计测装置1的动作例进行详细说明。

图14是对第1实施方式的距离计测装置1的处理动作进行说明的流程图，根据图14对距离计测装置1的整体的处理动作进行说明。

首先，射出部100内的控制部16将n设定为0，对第2驱动电路16a进行控制而将镜15的位置朝向照射方向O(n)进行变更(步骤S100、S102)。

接着，控制部16对振荡器11a以及第1驱动电路11b进行控制而使激光L1(n)发光(步骤S104)。

接着，沿着受光光学系统的光轴O2行进的反射光L2(n)经由镜15、第2光学元件14以及透镜18a而被传感器18接受，并被转换成电信号(步骤S106)。

接着，AD转换部20进行与反射光L2(n)对应的电信号的采样，控制部16使与照射方向O(n)对应的数字信号D(n)按照时间序列存储于存储部21(步骤S108)。

接着，控制部16判定n是否为N以下(步骤S110)，在n为N以下的情况下(步骤S110的是)，使n增加1(步骤S108)，并重复进行从步骤S102起的处理。

另一方面，在n大于N的情况下(步骤S110的否)，计测处理部22将n设定为0，取得存储于存储部21的数字信号D(n)的第3数字信号Ad(n)(步骤S114、S116)。

接着，计测处理部22基于第3数字信号Ad(n)对在照射方向O(n)上到计测对象物10为止的距离Dis(n)进行计测，并向图像处理部400供给(步骤S118)。

接着，计测处理部22判定n是否为N以下(步骤S120)，在n为N以下的情况下(步骤S120的是)，使n增加1(步骤S122)，并重复进行从步骤S116起的处理。

另一方面，在n大于N的情况下(步骤S120的否)，图像处理部400基于距离Dis(n)(0≤n≤N)生成二维的距离图像(步骤S124)，并结束距离计测装置1的整体的处理动作。

如此，首先，距离计测装置1进行激光L1(n)(0≤n≤N)的数字信号D(n)(0≤n≤N)的采样。之后，取得数字信号D(n)(0≤n≤N)的加权累计值即第3数字信号Ad(n)(0≤n≤N)，并且基于第3数字信号Ad(n)(0≤n≤N)计测距离Dis(n)(0≤n≤N)。然后，图像处理装置400基于距离Dis(n)(0≤n≤N)生成二维的距离图像。

接着，根据图15对图14的步骤116的处理内容进行详细说明。图15是对图14的步骤116的处理内容进行说明的流程图。此处，对更适合于白天的计测的第3数字信号Ad(n)的取得例进行说明。此外，Z为自然数，M表示与第1照射方向邻接的第2照射方向的数量。首先，权重值生成部220A的第1累计值运算部2200对第1数字信号D(n)的规定期间TA的第1累计值At(n)进行运算，并将Z设定为0(步骤S200、S202)。

接着，第2累计值运算部2202对与第2照射方向O(n+m(Z))对应的第2数字信号D(n+m(Z))的规定期间的第2累计值At(n+m(Z))进行运算(步骤S204)。

接着，第1比率运算部2204对第1累计值At(n)与第2累计值At(n+m(Z))的比率R1(n、(n+m(Z))进行运算(步骤S206)。

接着，权重值生成部220A基于该比率，取得表示第1数字信号D(n)与第2数字信号D(n+m(Z))的类似性的第1评价值Ev(n、n+m(Z))(步骤S208)。

然后，权重值生成部220A基于该第1评价值Ev(n、n+m(Z))，取得第1数字信号D(n)以及第2数字信号D(n+m(Z))的权重值W(n、n+m(Z))，并存储于存储部21(步骤S210)。

接着，权重值生成部220A判定Z是否与M-1相等(步骤S212)，在Z不与M-1相等的情况下(步骤S212的否)，使Z增加1，并重复进行从步骤S204起的处理。

另一方面，在Z与M-1相等的情况下(步骤S212的是)，累计信号生成部220B基于从存储部21读入的权重值W(n、n+m(Z))(0≤Z≤(M-1))，对在第1数字信号D(n)上分别累计以权重值W(n、n+m(Z))(1≤m≤(M-1))进行了加权的第2数字信号D(n+m(Z))(1≤m≤M)而得到的第3数字信号Ad(n)进行运算(步骤S216)，并使S116的处理结束。

如此，对第1累计值At(n)与第2累计值At(n+m(Z))的比率进行运算，并且基于第1评价值Ev(n、n+m(Z))取得权重值W(n、n+m(Z))。然后，在取得了权重值W(n、n+m(Z))(1≤m≤M)之后，对第3数字信号Ad(n)进行运算。

接着，根据图16对图14的步骤116的内容进行详细说明。图16是对在步骤116的处理中使用峰值的情况下的处理进行说明的流程图。此处，对更适合于夜间的计测的第3数字信号Ad(n)的取得例进行说明。

首先，权重值生成部220A的第1峰值检测部2206对第1数字信号D(n)的第1峰值Peak(n)进行检测，并将Z设定为0(步骤S300、S302)。

接着，第2峰值检测部2208对第2数字信号D(n+m(Z))的第2峰值Peak(n+m(Z))进行检测(步骤S304)。

接着，第2比率运算部2210对第1峰值Peak(n)与第2峰值Peak(n+m(Z))的第2比率R2(n、n+m(Z)))进行运算(步骤S306)。

接着，权重值生成部220A基于该第2比率R2(n、n+m(Z)))，取得表示第1数字信号D(n)与第2数字信号D(n+m(Z))的类似性的第1评价值Ev(n、n+m(Z))(步骤S308)。

然后，权重值生成部220A基于该第1评价值Ev(n、n+m(Z))，取得第1数字信号D(n)以及第2数字信号D(n+m(Z))的权重值W(n、n+m(Z))，并存储于存储部21(步骤S310)。

接着，权重值生成部220A判定Z是否与M-1相等(步骤S312)，在Z不与M-1相等的情况下(步骤S312的否)，使Z增加1，并重复进行从步骤S302起的处理。

另一方面，在Z与M-1相等的情况下(步骤S312的是)，累计信号生成部220B基于从存储部21读入的权重值W(n、n+m(Z))(0≤Z≤(M-1)，对在第1数字信号D(n)上分别累计以权重值W(n、n+m(Z))(1≤m≤(M-1))进行了加权的第2数字信号D(n+m(Z))(1≤m≤M)而得到的第3数字信号Ad(n)进行运算(步骤S316)，并使步骤116的处理结束。

如此，对第1峰值Peak(n)与第2峰值Peak(n+m(Z))的比率进行运算，并且基于第1评价值Ev(n、n+m(Z))取得权重值W(n、n+m(Z))。然后，在取得了权重值W(n、n+m(Z))(1≤m≤M)之后，对第3数字信号Ad(n)进行运算。

接着，根据图17对图14的步骤116的内容进行详细说明。图17是对在图14的步骤116的处理中使用累计值以及峰值的情况进行说明的流程图。此处，对适合于白天以及夜间的计测的第3数字信号Ad(n)的取得例进行说明。此外，对于与图15或者图16所记载的处理等同的处理赋予相同的编号而省略说明。

权重值生成部220A基于第1累计值At(n)与第2累计值At(n+m(Z))的第1比率、以及第1峰值Peak(n)与第2峰值Peak(n+m(Z))的第2比率，取得表示第1数字信号D(n)与第2数字信号D(n+m(Z))的类似性的第1评价值Ev(n、n+m(Z))(步骤S402)。

然后，权重值生成部220A基于该评价值Ev(n、n+m(Z))，取得第1数字信号D(n)以及第2数字信号D(n+m(Z))的权重值W(n、n+m(Z))，并存储于存储部21(步骤S404)。

接着，权重值生成部220A判定是否为Z＝M-1(步骤S406)，在不为Z＝M-1的情况下(步骤S406的否)，重复进行从步骤S400起的处理。

另一方面，在取得了全部权重值的情况下(步骤S406的是)，累计信号生成部220B基于从存储部21读入的权重值W(n、n+m(Z))(0≤Z≤(M-1)，对在第1数字信号D(n)上分别累计以权重值W(n、n+m(Z))(1≤m≤(M-1))进行了加权的第2数字信号D(n+m(Z))(1≤m≤M)而得到的第3数字信号Ad(n)进行运算(步骤S410)。

如此，对第1累计值At(n)与第2累计值At(n+m(Z))的第1比率R1(n、(n+m(Z))、以及第1峰值Peak(n)与第2峰值Peak(n+m(Z))的第2比率R2(n、(n+m(Z))进行运算，并且基于第1评价值Ev(n、n+m(Z))取得权重值W(n、n+m(Z))。然后，在取得了权重值W(n、n+m(Z))(1≤m≤M)之后，对第3数字信号Ad(n)进行运算。

如以上那样，根据本实施方式所涉及的距离计测装置1，基于将向第1照射方向照射的激光的反射光数字化而得到的第1数字信号、与将向与第1照射方向不同的第2照射方向照射的激光的反射光数字化而得到的第2数字信号之间的类似性，生成第2数字信号的权重值。由此，在类似性较高的情况下，权重值生成部220A能够增加第2数字信号的权重。使加权后的第2数字信号累计到第1数字信号上而生成第3数字信号，由此能够基于第3数字信号中的峰值位置的定时与激光的照射定时之间的时间差，不被噪声影响、高精度且稳定地计测到对象物位置的距离。

(第2实施方式)

第2实施方式为，反复进行通过激光照射比第1实施方式更大的范围、并通过传感器18接受来自该范围的反射光的处理，对传感器18内的特定像素的受光量进行校正而使噪声的影响降低。

更具体而言，在第2实施方式中，使用同时向第1照射方向以及第2照射方向间歇地发出多次激光的光源，基于与紧前从光源向第1方向照射的激光对应的第1数字信号、与多次的量的多个第2数字信号之间的类似性，生成多个第2数字信号的权重值。然后，在与紧前从光源向第1方向照射的激光对应的第1数字信号上累计以权重值对多个第2数字信号进行加权而得到的信号，生成第3数字信号。

图18是表示第2实施方式所涉及的距离计测装置1的概要构成的图。如该图18所示，传感器18由二维的受光元件构成，因此与图2所示的距离计测装置1不同。此外，能够向同一照射方向间歇地照射多次与第1实施方式所涉及的激光L1相比照射角更大的激光L1，由此与第1实施方式所涉及的距离计测装置1不同。对于与第1实施方式所涉及的距离计测装置1等同的构成赋予相同的编号并省略说明。另外，在图18中，省略光学机构系统200的记载。

图19是表示多个受光元件呈矩阵状配置的传感器18的构成例的图，首先，参照图2并且根据图19对传感器18的构成进行说明。

如图19所示，传感器18具有用SPADC表示的配置于传感器18的中心部的受光元件、以及用SPADi表示的配置于SPADC周边的多个受光元件。在图19的例子中，在传感器18的受光面上的SPADC的周围配置有8个SPADi。另外，存在于SPADC的周围的SPADi的数量为任意。这些受光元件例如是SPAD单元，由SPAD(SPAD：Single-Photon Avalanche Diode：单光子雪崩二极管)以及与SPAD连接的电气元件(例如，电阻、电容、半导体等)构成。这样的SPAD单元是以盖革模式使用SPAD的单元，通过盖革放电而具有超过1万倍的增益。另外，每1行排列有3个SPAD单元，但SPAD单元的数量并不限定于此。

如图2所示，本实施方式所涉及的透镜12的位置与第1实施方式的透镜12的位置相比更加接近光源11地配置。由此，本实施方式所涉及的激光L1具有比第1实施方式所涉及的激光L1更大的照射角。即，本实施方式所涉及的激光L1的光束直径大于第1实施方式所涉及的激光L1的光束直径，能够向多个照射方向照射。另外，光源11也可以具有发出多个激光的光源单元。

在本实施方式的距离计测装置1中，将激光L1中的在光轴O1的中心方向上行进的光的照射方向称作第1照射方向，将在光轴O1的中心方向以外的方向上行进的光的照射方向称作第2照射方向。

在光轴O1的中心方向上行进的激光L1，在被对象物反射之后，在光轴O2的中心方向(第1照射方向)上行进，向传感器18的受光面上的SPADC入射。此外，在光轴O1的中心方向以外在沿着光轴O1的方向(第2照射方向)上行进的激光L1，在被对象物反射之后，在光轴O2的中心方向以外在与光轴O2平行的方向上行进，向传感器18的受光面上的SPADC以外的SPADi入射。

此外，散射光L3中的被向与光轴O2不同的方向反射的光的行进方向，从受光光学系统204的光轴O2偏移，因此，即便假设向受光光学系统204内入射，也被配置有受光光学系统204的框体内的黑体等吸收，或者不向传感器18的受光面入射。

如图18所示，本实施方式所涉及的AD转换部20例如由对电信号进行放大的放大器(AMP)20A以及AD转换器20B构成，放大器20A对SPADC以及SPADi各自输出的电信号进行放大，AD转换器20B分别对放大后的电信号进行采样，并转换成多个数字信号。此处，将对SPADC输出的电信号进行采样而得到的数字信号称作第1数字信号，将与SPADi分别对应的数字信号称作第2数字信号。

存储部21具有与SPADC以及SPADi分别对应的缓存器1以及缓存器2。缓存器1使通过激光L1的第1次照射而得到的数字信号与SPADC以及SPADi分别对应地保存。同样，缓存器2使通过激光L1的第2次照射而得到的数字信号与SPADC以及SPADi分别对应地保存。在本实施方式中，将与紧前从射出部100向第1方向照射的激光对应的第1数字信号称作基准数字信号。即，基准数字信号保存于缓存器2中的与SPADC对应的缓存器。另外，缓存器的数量并不限定于2，也可以与照射次数m对应地进行变更。例如，在向同一照射方向照射m次激光L1的情况下，将缓存器的数量设为m。

图19是示意地表示累计门(cumulative gate)222A的图。此处，为了使说明简单而省略记载AD转换部20以及存储部21。多个累计门222A分别与SPADC以及SPADi的各个对应。

此处，用E表示的SPAD单元与SPADC对应，用A、B、C、D、F、G、H、I表示的SPAD单元与SPADi对应。

多个累计门222A分别取得在基准数字信号上累计存储于缓存器1的第2数字信号时的权重值。基于表示基准数字信号与存储于缓存器1的第2数字信号之间的类似性的第1评价值，取得该权重值。

同样，多个累计门222A分别取得在基准数字信号上累计存储于缓存器2的第2数字信号时的权重值。基于表示基准数字信号与存储于缓存器2的第2数字信号之间的类似性的第1评价值，取得该权重值。

在该情况下，与第1实施方式同样，至少基于对规定时间TA内的第1数字信号进行累计而得到的第1累计值、以及对与该规定时间对应的时间TA内的第2数字信号进行累计而得到的第2累计值，取得第1评价值。

此外，与第1实施方式同样，第1评价值也可以使用基于第1数字信号的峰值的位置的第1峰值、以及基于第2数字信号的峰值的位置的第2峰值。

此外，与基准数字信号对应的累计门222A，基于表示基准数字信号与存储于缓存器1的第1数字信号之间的类似性的第2评价值，取得权重值。第2评价值是与第1评价值不同的评价值，例如使用相关值。即，该累计门222A基于第2评价值取得对基准数字信号以及存储于缓存器1的第1数字信号进行累计时的权重值。

累计处理部220相对于基准数字信号，对存储于缓存器1的第2数字信号分别乘以权重值而进行累计，并且对存储于缓存器2的第2数字信号分别乘以权重值而进行累计，并且对存储于缓存器1的第1数字信号乘以权重值而进行累计，而得到第3数字信号。

插补部226例如使用FIR(Finite Impulse Response)滤波器来进行数字累计信号的插补处理。更具体而言，SPAD单元接受到一个光子的情况下的响应波形，一般成为定型的理想响应波形，因此，该FIR滤波器以使数字累计信号的波形接近理想响应波形的方式进行插补处理。

图21是表示分时累计后的第3数字信号、以及分时累计前的第1数字信号的图。上侧的图是第3数字信号，横轴表示采样定时，纵轴表示第3数字信号的值。下侧的图是第1数字检测信号，横轴表示采样定时，纵轴表示第1数字检测信号的信号值。

在距离计测部224中，第1次处理与第1实施方式所涉及的距离计测部224同样，例如，对图21的上图所示的第3数字信号的峰值位置进行检测。

接着，在距离计测部224中，根据累计前的基准数字信号再次对峰值位置进行检测。在该情况下，使用根据在第1次处理中求出的峰值位置限定了时间范围的基准数字信号。即，计测处理部320基于与第3数字信号的峰值位置对应的第1时刻，取得限定了时间范围的累计前的基准数字信号。然后，计测处理部320使用与限定了时间范围的累计前的基准数字信号的峰值对应的第2时刻，对计测对象物10的距离进行计测。

如此，基于第3数字信号来求出峰值位置，因此能够降低噪声的影响，且基于累计前的基准数字信号再次对峰值位置进行检测，因此能够进一步提高计测精度。

图22是对第2实施方式的距离计测装置1的处理动作进行说明的流程图，基于图22对距离计测装置1的整体的处理动作进行说明。

首先，射出部100内的控制部16将n设定为0，对第2驱动电路16a进行控制而将镜15的位置朝向照射方向O(n)进行变更(步骤S500、S502)。

接着，控制部16对振荡器11a以及第1驱动电路11b进行控制而发出第1次的激光L1(n)(步骤S504)。

接着，AD转换部20进行与反射光L2(n)对应而传感器18的SPAD单元分别输出的电信号的采样，并将第1数字信号D1c(n)以及第2数字信号D1i(n)(0≤i≤M-2)存储于缓存器1(步骤S506、508)。此处，用D1c(n)来表述第1数字信号，用D1i(n)(0≤i≤M-2)来表述存储于缓存器1的第2数字信号。M表示传感器18所具有的受光元件的数量，M例如为8。

接着，控制部16对振荡器11a以及第1驱动电路11b进行控制而发出第2次的激光L1(n)(步骤S510)。

接着，AD转换部20进行与反射光L2(n)对应而传感器18的SPAD单元分别输出的电信号的采样，并将第1数字信号D2c(n)以及第2数字信号D2i(n)(0≤i≤M-2)存储于缓存器2(步骤S512、514)。此处，用D2c(n)来表述存储于缓存器2的第1数字信号即基准数字信号，用D2i(n)(0≤i≤M-2)来表述存储于缓存器2的第2数字信号。

接着，权重值生成部220A内的累计门222A分别取得与对应的缓存器1以及2内的数字信号对应的第2评价值Ev2(D2c(n)、D1c(n))、第1评价值Ev11(D2c(n)、D1i(n))(0≤i≤M-2)、Ev12(D2c(n)、D2i(n))(0≤i≤M-2)(步骤S515)。此处，用第2评价值Ev2(D2c(n)、D2c(n))来表述表示存储于缓存器1的第1数字信号D1c(n)与存储于缓存器2的基准数字信号D2c(n)之间的类似性的第2评价值，用Ev11(D2c(n)、D1i(n))(0≤i≤M-2)来表述表示基准数字信号D2c(n)与存储于缓存器1的第2数字信号D1i(n)(0≤i≤M-2)之间的类似性的第1评价值，用Ev12(D2c(n)、D2i(n))(0≤i≤M-2)来表述表示基准数字信号D2c(n)与存储于缓存器2的第2数字信号D2i(n)(0≤i≤M-2)之间的类似性的第1评价值。

接着，累计门222A分别取得权重值W(D2c(n)、D1c(n))、权重值W1(D2c(n)、D2i(n))(0≤i≤M-2)、以及权重值W2(D2c(n)、D2i(n))(0≤i≤M-2)(步骤S516)。此处，用W(D2c(n)、D1c(n))来表述基准数字信号D2c(n)与存储于缓存器1的第1数字信号D1c(n)之间的权重值，用权重值W1(D2c(n)、D1i(n))(0≤i≤M-2)来表述基准数字信号D2c(n)与存储于缓存器1的第2数字信号D1i(n)(0≤i≤M-2)之间的权重值，用权重值W2(D2c(n)、D2i(n))((0≤i≤M-2)来表述基准数字信号D2c(n)与存储于缓存器2的第2数字信号D2i(n)(0≤i≤M-2)之间的权重值。

接着，累计信号生成部220B基于累计门222A分别取得的权重值，取得对缓存器1以及2内的数字信号进行累计而得到的第3数字信号Ad(n)(步骤S518)。

接着，距离计测部224基于由插补部226进行了插补处理的第3数字信号Ad(n)的峰值位置，对时间范围进行限定(步骤S520)。

接着，距离计测部224基于限定了时间范围的基准数字信号D2c(n)对距离Dis(n)进行计测，并向图像处理部400供给(步骤S520)。距离计测部224判定n是否为N以下(步骤S524)，在n为N以下的情况下(步骤S524的是)，使n增加1(步骤S528)，并重复进行从步骤S502起的处理。

另一方面，在n大于N的情况下(步骤S524的否)，图像处理部400基于距离Dis(n)(0≤n＜N)生成二维的距离图像(步骤S526)，并结束距离计测装置1中生成一张量的二维距离图像的处理动作。

如此，累计门222A在对于同一测量点的两次照射结束之后，取得第2评价值Ev2(D2c(n)、D1c(n))、第1评价值Ev11(D2c(n)、D1i(n))((0≤i≤M-2)、第1评价值Ev12(D2c(n)、D2i(n))((0≤i≤M-2)、权重值W(D2c(n)、D1c(n))、权重值W1(D2c(n)、D1i(n))((0≤i≤M-2)、以及权重值W2(D2c(n)、D2i(n))((0≤i≤M-2)。之后，累计处理部220使用这些权重值W(D2c(n)、D1c(n))、权重值W1(D2c(n)、D1i(n))((0≤i≤M-2)以及权重值W2(D2c(n)、D2i(n))((0≤i≤M-2)，对第3数字信号Ad(n)进行累计处理。然后，距离计测部224基于由插补部226进行了插补处理的第3数字信号Ad(n)，对距离进行计测。

如以上那样，根据本实施方式所涉及的距离计测装置1，使用同时向第1照射方向以及第2照射方向间歇地多次发出激光的光源11，基于与紧前从光源11向第1照射方向照射的激光对应的第1数字信号与多次的量的多个第2数字信号之间的类似性，生成多个第2数字信号的权重值。由此，能够降低多个第2数字信号所包含的噪声。然后，将对多个第2数字信号进行加权而得到的信号累计于第1数字信号而生成第3数字信号，因此，能够使用第3数字信号高精度且稳定地对到对象物为止的距离进行计测。

以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，这些实施方式是作为例子而提示的，并不意图对发明的范围进行限定。这些新的实施方式能够以其他各种方式加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含于发明的范围及主旨中，并且包含于专利请求范围所记载的发明和与其等同的范围中。

Claims

1.一种距离计测装置，具备：

权重值生成部，基于将向第1照射方向照射的激光的反射光数字化而得到的第1数字信号、与将向与上述第1照射方向不同的第2照射方向照射的激光的反射光数字化而得到的第2数字信号之间的类似性，生成上述第2数字信号的权重值；

累计信号生成部，在上述第1数字信号上累计以上述权重值对上述第2数字信号进行加权而得到的信号，而生成第3数字信号；以及

距离计测部，基于上述激光的照射定时与上述第3数字信号中的峰值位置的定时之间的时间差，对到对象物为止的距离进行计测，

上述权重值生成部为，随着上述第1数字信号与上述第2数字信号之间的类似性变高，使上述权重值更大。

2.如权利要求1所述的距离计测装置，其中，

上述权重值生成部具有：

第1累计值运算部，求出在规定期间内对将向上述第1照射方向间歇地照射的激光的反射光分别数字化而得到的多个上述第1数字信号进行累计而得到的第1累计值；

第2累计值运算部，求出在上述规定期间内对将向上述第2照射方向间歇地照射的激光的反射光分别数字化而得到的多个上述第2数字信号进行累计而得到的第2累计值；以及

第1比率运算部，求出上述第1累计值与上述第2累计值的比率，

上述权重值生成部基于上述比率生成上述第2数字信号的权重值。

3.如权利要求1所述的距离计测装置，其中，

上述权重值生成部为，对表示上述第1数字信号在规定期间内的S/N的信号进行运算，作为第1运算值，对表示上述第2数字信号在规定期间内的S/N的信号进行运算，作为第2运算值，基于上述第1运算值与上述第2运算值的比率，生成上述第2数字信号的权重值。

4.如权利要求1所述的距离计测装置，其中，

上述权重值生成部具有：

第1峰值检测部，对上述第1数字信号的信号振幅成为最大或者最小的第1峰值进行检测；

第2峰值检测部，对上述第2数字信号的信号振幅成为最大或者最小的第2峰值进行检测；以及

第2比率运算部，求出上述第1峰值与上述第2峰值的比率，

5.如权利要求1所述的距离计测装置，其中，

上述权重值生成部具有：

第2累计值运算部，求出在上述规定期间内对将向上述第2照射方向间歇地照射的激光的反射光分别数字化而得到的多个上述第2数字信号进行累计而得到的第2累计值；

第1比率运算部，求出上述第1累计值与上述第2累计值的第1比率；

第2比率运算部，求出上述第1峰值与上述第2峰值的第2比率，

上述权重值生成部基于上述第1比率以及上述第2比率生成上述第2数字信号的权重值。

6.如权利要求1所述的距离计测装置，其中，

具备光源，该光源同时向上述第1照射方向以及上述第2照射方向间歇地发出多次激光，

上述权重值生成部基于与紧前从上述光源向上述第1照射方向照射的激光对应的第1数字信号与上述多次的量的多个上述第2数字信号之间的类似性，生成上述多个第2数字信号的上述权重值，

上述累计信号生成部在与紧前从上述光源向上述第1照射方向照射的激光对应的第1数字信号上，累计以上述权重值对上述多个第2数字信号进行加权而得到的信号，而生成上述第3数字信号。

7.如权利要求1至6中任一项所述的距离计测装置，还具备：

照射光学系统，在变更上述激光的照射方向的同时向计测对象物照射上述激光；

受光光学系统，接受上述照射光学系统所照射的上述激光的反射光；

传感器，将经由上述受光光学系统接受到的反射光转换成电信号；

AD转换部，将上述传感器输出的电信号以规定的采样间隔转换成数字信号；以及

存储部，使上述AD转换部转换后的上述数字信号与上述照射方向分别对应地存储，

上述权重值生成部基于表示存储于上述存储部的上述第1数字信号与存储于上述存储部的上述第2数字信号之间的类似性的第1评价值，生成上述权重值。

8.如权利要求2至4中任一项所述的距离计测装置，其中，

上述权重值生成部为，随着上述比率变得大于1或者变得小于1，使上述权重值更小。

9.如权利要求1至6中任一项所述的距离计测装置，其中，

上述第2照射方向是以上述第1照射方向为基准的多个照射方向，

上述权重值生成部取得与上述多个照射方向分别对应的上述多个第2数字信号的权重值，

上述累计信号生成部基于对应的上述权重值对上述多个第2数字信号分别进行累计。

10.如权利要求1至6中任一项所述的距离计测装置，其中，

上述距离计测部基于上述第3数字信号的信号值的峰值位置的定时来设定时间范围，在上述时间范围内对上述第1数字信号的峰值位置进行检测，并基于检测到的峰值位置对上述距离进行计测。

11.如权利要求7所述的距离计测装置，其中，

上述传感器具有多个雪崩光电二极管。

12.如权利要求6所述的距离计测装置，其中，

上述光源具有发出多个上述激光的光源单元。