CN113424077A - 光学测距装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学测距装置。光学测距装置(100)具备：激光二极管(10)，朝向测定对象物反复投射脉冲状的输出光；受光元件(18)，包含通过接受光并以受光信号输出的光子计数型受光元件；测距部(16)，包含将受光信号中超过阈值的信号成分辨别为测定对象物中的反射输出光而产生的反射信号的信号辨别单元、和基于反射信号来推定到测定对象物的输出光的往复传播时间的传播推定单元；以及阈值设定部(32)，基于根据受光信号所包含的噪声的概率分布的平均值求出的基准电平与概率分布中的累积概率成为规定值的边界电平的关系，在信号辨别单元中辨别反射信号时将根据受光信号实际求出的基准电平所对应的边界电平设定为阈值。

Description

光学测距装置
相关申请的交叉引用
本申请基于2019年2月15日申请的日本申请号2019－25312，并在此引用其记载内容。
技术领域
本公开涉及光学测距装置。
背景技术
为了降低交通事故等而开发了安装碰撞防止系统等的移动体(车辆等)。在这种系统中，为了观测外部环境而使用具备相机、毫米波雷达等的环境用传感器。
基于飞行时间法(TOF：Time Of Flight)的光学测距装置具有高空间分辨率(角度分辨率)，并且能够进行广角以及远距离的测距。因此，提高跑道、障碍物的检测精度和鲁棒性，能够期待安全系统的功能的扩展。例如，若能够以较高的位置精度探测更远方的障碍物，则能够进行早期的警报。另外，若能够高精度地探测停车车辆的形状等周围环境，则能够以较高的置信度判定碰撞、擦过。
大多使用雪崩光电二极管(APD：Avalanche Photo Diode)、PIN光电二极管作为基于TOF的光学测距装置的受光元件。若光子入射到APD则生成电子·空穴对，电子和空穴分别在高电场中被加速，引起碰撞电离并生成新的电子·空穴对。通过该雪崩现象的内部放大作用提高受光元件的灵敏度。APD的动作模式有使施加的反向偏置电压以小于击穿电压进行动作的线性模式、和使其在击穿电压以上进行动作的盖革模式。在线性模式下，与生成的电子·空穴对的比例相比消失(脱离高电场的区域)的电子·空穴对的比例较大，雪崩现象自然停止。由于输出电流几乎与入射光量成比例，所以能够测定入射光量。盖革模式的APD即使是单一光子也引起雪崩现象，所以也被称为单光子雪崩二极管(SPAD：SinglePhoton Avalanche Diode)。在SPAD中，能够通过使施加电压下降至小于击穿电压来使雪崩现象停止。降低施加电压来使雪崩现象停止被称为猝熄。最简单的猝熄电路能够通过与SPAD串联连接猝熄电阻来实现。若产生雪崩电流，则由于猝熄电阻的端子间的电压上升而SPAD的偏置电压下降。若偏置电压下降至小于击穿电压，则雪崩电流停止。若雪崩电流停止，则猝熄电阻的端子间的电压下降，再次对SPAD施加击穿电压以上的电压。通过经由缓冲器取出该SPAD与猝熄电阻间的电压升降，从而将光子入射作为电压脉冲输出。将像这样检测光子入射的有无的受光元件称为光子计数型受光元件。
图2表示求出受光元件使用线性模式的APD和盖革模式的APD的情况下的TOF的方法。光学测距装置反复向对象物照射脉冲光。受光元件接收被对象物反射的脉冲光和太阳光等干扰光相加后的光。在如线性模式APD那样输出几乎与入射光量成比例的电流的受光元件中，在除去受光信号的直流成分之后提取峰值。另一方面，在盖革模式的APD那样的光子计数型的受光元件中，反复测定电压脉冲的到达时刻来创建直方图并提取其峰值。反射的脉冲光的光子同时到达受光元件，与此相对，干扰光的光子在时间上无相关地到达，所以通过提取受光信号的峰值，即使存在干扰光也能够正确地检测TOF。此处，在线性模式的APD的情况下，受光信号是指电流输出，在盖革模式的APD的情况下，受光信号是指直方图。
若一直输出与受光信号的峰值对应的TOF，则在来自对象物的反射光较小的情况下或者在不存在对象物的情况下成为误检测。为了防止这样的误检测，一般对受光信号的峰值提取设置阈值，在提取出的峰值为阈值以下时判断为不存在对象物，且不输出TOF。若较小地设定该阈值，则虽然检测距离延长但误检测率增大。若较大地设定阈值，则虽然能够降低误检测率但检测距离变短。因此，为了在不产生误检测的范围或者在能够允许的误检测率的范围尽量较小地设定閥值，优选根据干扰光等噪声电平自适应地设定閥值。
公开了一种根据噪声电平设定阈值的技术(专利文献1)。阈值设定单元将对噪声波形的平均值加上预先设定的余量得到的值设定为检测阈值。公开了几个方法作为余量的决定方法。例如，将对噪声波形的交流成分的标准偏差或者有效值乘以预先设定的系数得到的值作为余量。或者，将对噪声波形中的最大值与最小值的差值乘以预先设定的系数得到的值、对噪声波形中的最大值与平均值的差值乘以预先设定的系数得到的值作为余量。或者，将脉冲光发送次数设为N，将对计算表示噪声波形中的最大值与最小值的差分的噪声差值并进行N次方根得到的值乘以预先设定的系数后的值作为余量。或者，将脉冲光发送次数设为N，将对计算表示噪声波形中的最大值与平均值的差分的噪声差值并进行N次方根得到的值乘以预先设定的系数后的值作为余量。
专利文献1：日本特开2013－96905号公报
在以往技术的阈值设定中，基于根据噪声波形求出的噪声电平的大小决定阈值。噪声电平的大小作为标准偏差，或者最大值与最小值的差，或者最大值与平均值的差来求出。基于标准偏差意味着假设正态分布，在噪声的分布不是正态分布的情况下，标准偏差不能够正确地表示分布的偏差程度即噪声电平的大小。另外，由于最大值、最小值的变动较大且值不稳定，所以不能够正确地表示噪声电平的大小。存在若基于不正确的噪声电平的大小来决定阈值则不能够适当地设定阈值的问题。还存在若阈值过小则误检测率增大，反之若阈值过大则检测距离变短这样的问题。
在使用光子计数型受光元件的光学测距装置中，噪声成分的分布不为正态分布，而成为接近泊松分布的分布。当基于标准偏差来决定阈值时，特别是在噪声电平较小的情况下有较小地设定信号检测的阈值的趋势，存在误检测率增大的问题。
发明内容
本公开提供能够根据测定对象物、日照条件等测定条件的变化自适应地决定反射信号的检测阈值以使误检测率成为所希望的值的光学测距装置。
在本公开的第一方式中，是一种光学测距装置，是基于光的传播时间来测定距离的光学测距装置，具备：投光单元，朝向测定对象物反复投射脉冲状的输出光；受光单元，包括通过接受光并以受光信号输出的光子计数型受光元件；信号辨别单元，将上述受光信号中超过阈值的信号成分辨别为上述测定对象物中的反射上述输出光而产生的反射信号；传播推定单元，基于上述反射信号来推定到上述测定对象物的上述输出光的往复传播时间；以及阈值设定单元，基于根据上述受光信号所包含的噪声的概率分布的平均值求出的基准电平与该概率分布中的累积概率成为规定值的边界电平的关系，在上述信号辨别单元中辨别上述反射信号时将根据上述受光信号求出的上述基准电平所对应的上述边界电平设定为上述阈值。
此处，优选具备变换数据库，上述变换数据库是预先求出并存储针对上述受光信号所包含的噪声的概率分布的上述基准电平与上述边界电平的关系的数据库，在上述阈值设定单元中，参照上述变换数据库，将与根据上述受光信号求出的上述基准电平对应的上述边界电平设定为上述阈值。
另外，优选还具备概率分布推定单元，上述概率分布推定单元推定上述受光信号的噪声的概率分布。
另外，优选上述受光信号的噪声的概率分布是上述受光信号的波形的最大值的概率分布。
另外，优选上述边界电平是将上述受光信号所包含的噪声的概率分布中上述基准电平与对该基准电平的平方根乘以规定的系数后的值相加得到的值。
本公开的其它方式是一种光学测距装置，是基于光的传播时间来测定距离的光学测距装置，具备：投光单元，朝向测定对象物反复投射脉冲状的输出光；受光单元，包括通过接受光并以受光信号输出的光子计数型受光元件；传播推定单元，根据上述受光信号所包含的上述测定对象物中的反射上述输出光而产生的反射信号来推定到上述测定对象物的上述输出光的往复传播时间；以及置信度输出单元，输出上述受光信号所包含的噪声的概率分布的平均值中与上述反射信号对应的累积概率作为检测的置信度。
此处，优选具备变换数据库，上述变换数据库是将上述受光信号所包含的噪声的概率分布的平均值作为基准电平，按照针对上述噪声的概率分布的每个上述基准电平预先求出并存储与该基准电平对应的噪声的概率分布的数据库，在上述置信度输出单元中，在检测上述反射信号时参照根据上述受光信号求出的基准电平所对应的上述变换数据库，输出与上述反射信号对应的累积概率作为检测的置信度。
另外，优选还具备概率分布推定单元，上述概率分布推定单元推定上述受光信号的噪声的概率分布。
另外，优选上述受光信号的噪声的概率分布是上述受光信号的波形的最大值的概率分布。
另外，优选上述基准电平是上述受光信号的噪声的概率分布的众数。
另外，优选上述基准电平是上述受光信号的噪声的概率分布的中位数。
根据本公开，能够根据噪声的电平使反射光的信号的误检测率成为规定值。
附图说明
图1是表示本公开的实施方式中的光学测距装置的结构的图。
图2是用于说明本公开的实施方式中的光学测距装置求出TOF的方法的图。
图3是表示本公开的实施方式中的受光元件的配置例的图。
图4是说明本公开的实施方式中的噪声计测方法的图。
图5是表示本公开的实施方式中的光检测器的电路结构的图。
图6是说明本公开的实施方式中的噪声的直方图的生成的图。
图7是表示本公开的实施方式中的噪声的直方图值的概率分布的图。
图8是说明本公开的实施方式中的基准电平(平均值)和用于检测反射信号的阈值的设定方法的图。
具体实施方式
如图1所示，本公开的实施方式中的光学测距装置100构成为包含：激光二极管10、双极面反射镜12、多面镜14以及测距部16。
从激光二极管10反复射出的激光(发光脉冲)由未图示的准直透镜准直，并从设置于双极面反射镜12的中央的孔朝向多面镜14。被多面镜14反射的激光被向可能存在测定对象物的空间射出。在激光被测定对象物反射的情况下，其反射光返回到测距部16。以与射出的光相同的路径向测距部16返回来的反射光再次被多面镜14反射，并进一步被双极面反射镜12反射并向测距部16的受光元件18入射。
光学测距装置100的光学系统是使投光光束(激光)与受光光束(反射光)的光轴一致的同轴型的光学系统。双极面反射镜12进行与透镜相同的动作，使反射光聚光到受光元件18。另外，通过多面镜14旋转，从而同时在水平方向上扫描激光和反射光。多面镜14例如由六个面构成，能够通过使各面的俯角变化而在垂直方向上扫描激光以及反射光。如果使各面的俯角的差与投光的激光的垂直方向的光束发散角度相等，则能够在垂直方向上无缝隙地进行扫描。
测距部16除去干扰光的影响，求出直到被测定对象物反射的发光脉冲返回来为止的时间(TOF：time of flight)。
图3示出本实施方式中的测距部16所包含的受光元件18的构成例。受光元件18构成为并列配置TOF计测用光检测器18a和噪声计测用光检测器18b。TOF计测用光检测器18a将受光元件配置为受光区域与聚光的激光的电子束光点重合。噪声计测用光检测器18b将受光元件配置为受光区域与激光的电子束光点不重合。因此，噪声计测用光检测器18b不接收来自测定对象物的反射光，而仅接收干扰光。
在TOF计测用光检测器18a以及噪声计测用光检测器18b中，分别在垂直方向上以一维阵列状安装有16个光检测器。TOF计测用光检测器18a以及噪声计测用光检测器18b例如优选为硅光电倍增器(SiPM：Silicon Photo Multipliers)。SiPM是将多个SPAD配置为阵列状，整体构成较大的受光部的一个光检测器。在图3的例子中，各SiPM由4×6个SPAD构成。TOF计测用光检测器18a以及噪声计测用光检测器18b分别由16个SiPM构成。多面镜14由六个面构成，所以光学测距装置100的垂直方向的扫描线数由光检测器数与多边形的面数的积表示，为16×6＝96行。
当在图3所示的TOF计测用光检测器18a以及噪声计测用光检测器18b的配置中配置为使左右方向为水平，使上下方向为垂直时，则如图4所示，在扫描中的各时刻，TOF计测用光检测器18a和噪声计测用光检测器18b一直观测来自不同的水平方向的光。该观测方向的角度差由TOF计测用光检测器18a与噪声计测用光检测器18b的间隔以及双极面反射镜12的焦距决定。另外，TOF计测用光检测器18a的当前受光时的测定方向与下次受光时的测定方向的角度差、即水平分辨率由多面镜14的旋转速度、测定时间间隔、投光光束的向多面镜的入射角度等决定。当将水平分辨率和双极面反射镜12的焦距固定来考虑时，能够调节TOF计测用光检测器18a与噪声计测用光检测器18b的间隔来使噪声计测用光检测器18b的观测方向与TOF计测用光检测器18a的下次受光时的测定方向一致。由此，当前受光时的噪声计测用光检测器18b与下次受光时的TOF计测用光检测器18a在前一时刻观测同一方向。
此外，在本实施方式中，使噪声计测用光检测器18b为与TOF计测用光检测器18a相同的结构，但也可以是不同的结构。另外，虽然示出另外设置噪声计测用光检测器18b的构成例，但也可以构成为仅安装TOF计测用光检测器18a，并在不照射脉冲激光的时间计测噪声电平。
图5示出构成TOF计测用光检测器18a的SiPM的一个电路构成例。多个SPAD20的输出脉冲分别具有5～50ns左右的有限的脉冲宽度。多个脉冲整形电路22将各个SPAD20的输出脉冲宽度整形为与激光二极管10的发光脉冲宽度相等。整形后的电压脉冲由数字加法器24相加。数字加法器24输出输出电压为high状态的SPAD20的数量。数字加法器24的输出输入到比较器26，在规定值(在本例中为2)以上的情况下，TDC28(Time to DigitalConverter：时间数字变换器)计测从激光发光时刻开始的经过时间。即，仅在同时在规定值以上的SPAD20检测到光子的情况下测定经过时间。这样，进行基于如下那样的性质的处理，即、由于在来自测定对象物的反射光中许多的光子同时到达TOF计测用光检测器18a，而在干扰光中光子以随机的定时到达，所以同时到达的概率较小。另外，在时间上偏离激光二极管10的发光脉冲宽度以上的电压脉冲不是来自于反射光的脉冲的概率较高，所以在脉冲整形电路22中将电压脉冲宽度调整为与激光二极管10的发光脉冲宽度相等。若在TDC28中计测经过时间，则直方图电路30生成横轴设为从激光发光时刻开始的经过时间、纵轴设为输出电压为high状态的SPAD20的数量的直方图。在生成直方图时，在与经过时间对应的直方图的各分箱加上数字加法器24的输出值。由于在多个SPAD20中同时检测到脉冲时加上更多的值，所以能够更有效地活用信息来形成直方图。
通过反复Np次从激光的发光到直方图值相加为止的一系列的动作，生成最终的直方图。为了高精度地提取TOF的直方图的最大值，而需要利用更多的数据生成直方图，需要更多的TOF测定，测定时间变长。若测定时间变长，则在扫描投光/受光光束的情况下或者在对象物移动的情况下成为产生测定误差的原因。在SiPM中，由于在时间和空间双方统合SPAD20的输出，所以能够缩短测定时间。
在生成直方图之后，在直方图中的峰值为由阈值设定部32设定的阈值以上的情况下，直方图电路30输出与峰值位置对应的时间作为TOF。当存在多个超过阈值的峰值的情况下，也可以输出与多个峰值对应的多个TOF。这样，即使在一个发光脉冲被距离不同的多个测定对象物反射的情况下，也能够检测多个TOF。当不存在超过阈值的峰值的情况下，判定为不存在测定对象物，不输出TOF。这样，通过对直方图中的峰值设置阈值来检测TOF，从而能够抑制TOF的误检测。
构成噪声计测用光检测器18b的SiPM也具备与TOF计测用光检测器18a的SiPM相同的检测电路，并与TOF检测同样地生成直方图。噪声计测用光检测器18b不接受发光脉冲的反射光，所以所生成的直方图全部为噪声成分。在噪声成分中除了干扰光之外还有SPAD的暗计数、余脉冲，在生成的直方图中包含这些所有的噪声成分。噪声计测用光检测器18b在规定的计测时间生成直方图之后，输出归一化的概率分布的平均值作为噪声平均值。
阈值设定部32参照预先创建的噪声平均值－阈值变换表，将与噪声计测用光检测器18b的检测电路输出的噪声平均值(基准电平)对应的边界电平设定为直方图电路30的阈值。以下，对噪声平均值－阈值变换表的创建方法进行说明。
首先，测定由TOF计测用光检测器18a测定的噪声的概率分布。同时由噪声计测用光检测器18b测定噪声平均。通过向光学测距装置100的测距部16照射卤素灯等光源的光来生成在时间上没有变化的干扰光噪声。在这样的状态下，停止从激光二极管10输出发光脉冲，并与测距的情况同样地使用TOF计测用光检测器18a来生成相当于发光脉冲的Np次的直方图。
图6示出生成的直方图的例子。从一个直方图得到分箱数Nbin个量的直方图值。若在将干扰光一直保持为恒定的状态下反复Nmes次直方图的生成，则得到合计Nbin×Nmes个的直方图值。直方图值的可取值的范围为0到Nspad×Np。此处，Nspad是构成SiPM的SPAD的数量。创建测定出的全部直方图值的频数分布，若将全部频数的合计Nbin×Nmes除以各频数，则得到图7所示那样的概率分布。
此处，由算式(1)表示直方图值为i的概率。
[算式1]
P(i){i＝0，1，2，...，Nspad×Np}…(1)
由算式(2)表示累积概率。此处，累积概率是指对于某一个分箱来说噪声的直方图值为i以下的概率。
[算式2]
Figure BDA0003208326820000091
直方图的峰值为i以下的概率是直方图的Nbin个全部分箱的直方图值为i以下的概率。若假设各分箱的直方图值是独立的概率现象，则其概率由算式(3)表示。
[算式3]
{C(i)}Nbin…(3)
另外，峰值超过i的概率，即在将边界电平设为i时误检测的概率由算式(4)表示。
[算式4]
1-{C(i)}Nbin…(4)
虽然各分箱的直方图值并不是独立的概率现象，但如果使用算式(4)则能够以足够的精度对误检测率进行近似。因此，优选误检测率在Err以下的阈值T设为满足算式(5)的最小的值i亦即边界电平。
[算式5]
1-{C(i)}Nbin≤Err…(5)
噪声平均值μ作为对在由噪声计测用光检测器18b生成的直方图的全部分箱(Nbin)累积全部测定次数(Nmes)(激光发光次数)量的输出电压为high状态的SPAD20的数量得到的直方图进行归一化后的噪声的概率分布的平均值来求出。如以上那样，若得到噪声的直方图值的概率分布P(i){i＝0、1、2…、Nspad×Np}，则如图8所示，能够按照与噪声电平对应的每个概率分布求出其噪声平均值μ(μ1、μ2…)与成为误检测率Err的边界电平ε(ε1、ε2…)的关系。通过基于概率分布的测定预先对全部噪声电平调查噪声平均值μ与边界电平ε的关系，能够创建噪声平均值μ与阈值T的变换表(变换数据库)。具体而言，能够在通过使光源的光量变化或者使光源与测距装置的距离变化来使噪声电平变化的状态下对全部噪声电平调查噪声平均值μ与边界电平ε的关系。
此外，也可以代替在所有噪声电平下测定概率分布来求出噪声平均值μ与边界电平ε的关系，而在几个代表性的噪声电平下求出噪声平均值μ与边界电平ε的组合，并通过插值使噪声平均值μ与边界电平ε的变换表完成。
阈值设定部32通过参照该变换表，在噪声计测用光检测器18b的检测电路输出的噪声表示噪声平均值μ时对直方图电路30设定用于反射信号成分的直方图的峰值检测的阈值T。由此，能够对所有噪声电平在反射信号的检测中维持误检测率Err。另外，也可以代替变换表，而按照每个噪声电平求出表示噪声平均值μ与边界电平ε的关系的关系式，能够将噪声平均值μ作为自变量计算边界电平。由此，能够将根据实际求出的噪声的噪声平均值计算出的边界电平ε设定为阈值T。
以上，基于直方图的值的各分箱的概率分布求出噪声平均值μ与边界电平ε的关系，但也可以基于直方图的最大值的概率分布。由于在一次的直方图生成中得到一个直方图的最大值，所以通过反复Nmes次直方图生成能够得到Nmes个各直方图的最大值。通过生成测定出的Nmes个最大值的频数分布，并将各频数除以全部频数Nmes，从而得到满足算式(6)的最大值的概率分布。
[算式6]
Pmax(i){i＝0，1，2，...，Nspad×Np}…(6)
若将该累积概率设为Cmax(i)，则优选误检测率在Err以下的阈值T为满足算式(7)的最小的值i亦即边界电平。
[算式7]
1-Cmax(i)≤Err···(7)
由于在一次的直方图生成中只得到一个直方图的最大值，所以为了以较高的精度求出概率分布而需要更多的直方图生成，需要较长的计测时间。另一方面，有不使用各分箱的值为独立的概率现象这个假设而决定阈值这样的优点。
此外，只要进行一次噪声平均值μ与边界电平ε的变换表的创建即可。如果是相同的受光元件，则也能够在复制的测距装置中共享相同的变换表。因此，在本实施方式的光学测距装置100中，概率分布推定单元并不是必需的构成要素。通过具备概率分布推定单元，即使在受光单元的特性由于经年老化等而变化的情况下，也能够更新噪声电平与阈值的关系、即变换表。在本实施方式中，通过实测来测定概率分布，但也可以通过各种模拟求出概率分布并创建变换表。
另外，也可以为不使用变换表的简单的结构。光子计数式LiDAR的受光元件的响应是泊松过程，根据响应生成的受光定时的直方图等受光信号的值也能够近似为泊松过程。在泊松过程中，已知在给定的时间的平均产生次数为n次时，产生次数的偏差(标准偏差)为n的平方根。因此，如图8所示，阈值设定部32也可以将使噪声计测用光检测器18b输出的噪声平均值μ与对该噪声平均值μ的平方根乘以规定的系数(例如4.0)后的值相加得到的值作为边界电平ε。
由此，能够以简单的结构进行与光子计数式LiDAR的受光信号的噪声成分的偏差程度对应的阈值设定。
本实施方式中的TOF计测用光检测器18a以及噪声计测用光检测器18b设为将多个SPAD配置为阵列状并整体构成较大的受光部的光检测器的SiPM，但并不限定于此。也可以是将各SPAD的输出电流相加的SiPM。
另外，虽然示出了在规定个数以上的SPAD的输出电压同时为high状态时使TDC28工作的结构，但也可以通过对全部SPAD的输出加法信号进行时间取样，生成相当于直方图的受光信号。另外，如果是光子计数式的受光元件，则除此之外，也能够对SiPM的安装进行各种变形。也可以代替SiPM而一个SPAD是一个光检测器。
在本实施方式中，将用于生成一个直方图的激光发光次数、即直方图的累计次数设为Np。如上述那样，若增大累计次数，则能够更高精度地提取直方图的最大值，但测定时间会变长。另外，通过对邻接的光检测器生成的直方图进行相加统合、即使空间的累计次数增加，虽然牺牲空间分辨率，但能够与时间的累计次数的增加同样地提高最大值的提取精度。也能够在夜间那样干扰光较少的情况下增大累计次数，在白天那样干扰光较少的情况下减小累计次数。优选在像这样使直方图的累计次数可变的情况下，也使噪声的计测时间与累计次数成比例地增减。或者，也可以在将累计次数设为基准的x倍时参照噪声平均值μ与阈值T的变换表中计测出的噪声平均的x倍来求出阈值。
另外，在本实施方式中，将基准电平设为噪声的概率分布的噪声平均值μ(期待值)，但也可以将基准电平设为众数或者中位数(中值)。该情况下，例如通过预先求出众数或者中位数与边界电平ε的关系来创建变换表，能够设定与噪声的概率分布对应的阈值T。此外，众数是指概率分布中概率最大的概率变量、即直方图值。中位数是指概率分布中的累积概率为0.5的概率变量。众数和中位数都能够通过利用噪声计测用光检测器生成直方图而容易地计算。
另外，也可以将对噪声平均值μ、众数、中位数等统计值进行线性变换得到的值，例如将噪声平均值μ的1.2倍用作基准电平。
[变形例]
由算式(4)或者Cmax(i)表示的累积概率是在仅噪声成分的直方图中直方图值的最大值为i以下的概率。该概率是在包含反射信号成分的直方图中直方图值的峰值为i时不是噪声成分的概率，即表示峰值为反射信号成分的可靠性。因此，也可以构成为，在检测反射信号时的噪声的概率分布中，输出由直方图电路30检测出的反射信号成分的直方图的峰值所对应的累积概率作为检测的置信度。
具体而言，创建按照受光信号所包含的噪声的概率分布中的每个基准电平(平均值、众数、中位数等)预先求出与该基准电平对应的噪声的累积概率分布并使其存储的变换数据库，在检测反射信号成分的直方图的峰值时参照根据受光信号实际求出的噪声的基准电平所对应的变换数据库并输出与反射信号成分的直方图的峰值对应的累积概率作为检测的置信度即可。例如，在直方图电路30中的反射信号的检测时直方图的峰值为P的情况下，输出与峰值P对应的累积概率Cmax(P)作为检测的置信度即可。
本公开依据实施例进行了描述，但应该理解本公开并不限定于该实施例、结构。本公开也包含各种变形例、同等范围内的变形。除此之外，各种组合、方式、以及在它们中仅包含一要素，其以上，或者其以下的其它的组合、方式也在本公开的范畴、思想范围内。

Claims (11)

1.一种光学测距装置，是基于光的传播时间来测定距离的光学测距装置，具备：
投光单元，朝向测定对象物反复投射脉冲状的输出光；
受光单元，包括通过接受光并以受光信号输出的光子计数型受光元件；
信号辨别单元，将上述受光信号中超过阈值的信号成分辨别为上述测定对象物中的反射上述输出光而产生的反射信号；
传播推定单元，基于上述反射信号来推定到上述测定对象物的上述输出光的往复传播时间；以及
阈值设定单元，基于根据上述受光信号所包含的噪声的概率分布的平均值求出的基准电平与该概率分布中的累积概率成为规定值的边界电平的关系，在上述信号辨别单元中辨别上述反射信号时将根据上述受光信号求出的上述基准电平所对应的上述边界电平设定为上述阈值。
2.根据权利要求1所述的光学测距装置，其中，
具备变换数据库，上述变换数据库是预先求出并存储针对上述受光信号所包含的噪声的概率分布的上述基准电平与上述边界电平的关系的数据库，
在上述阈值设定单元中，参照上述变换数据库，将与根据上述受光信号求出的上述基准电平对应的上述边界电平设定为上述阈值。
3.根据权利要求1或者2所述的光学测距装置，其中，
还具备概率分布推定单元，上述概率分布推定单元推定上述受光信号的噪声的概率分布。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的光学测距装置，其中，
上述受光信号的噪声的概率分布是上述受光信号的波形的最大值的概率分布。
5.根据权利要求1所述的光学测距装置，其中，
上述边界电平是将上述受光信号所包含的噪声的概率分布中上述基准电平与对该基准电平的平方根乘以规定的系数后的值相加得到的值。
6.一种光学测距装置，是基于光的传播时间来测定距离的光学测距装置，具备：
投光单元，朝向测定对象物反复投射脉冲状的输出光；
受光单元，包括通过接受光并以受光信号输出的光子计数型受光元件；
传播推定单元，根据上述受光信号所包含的上述测定对象物中的反射上述输出光而产生的反射信号来推定到上述测定对象物的上述输出光的往复传播时间；以及
置信度输出单元，输出上述受光信号所包含的噪声的概率分布的平均值中与上述反射信号对应的累积概率作为检测的置信度。
7.根据权利要求6所述的光学测距装置，其中，
具备变换数据库，上述变换数据库是将上述受光信号所包含的噪声的概率分布的平均值作为基准电平，按照针对上述噪声的概率分布的每个上述基准电平预先求出并存储与该基准电平对应的噪声的概率分布的数据库，
在上述置信度输出单元中，在检测上述反射信号时参照根据上述受光信号求出的基准电平所对应的上述变换数据库，输出与上述反射信号对应的累积概率作为检测的置信度。
8.根据权利要求1～5、7中任意一项所述的光学测距装置，其中，
上述基准电平是上述受光信号的噪声的概率分布的众数。
9.根据权利要求1～5、7中任意一项所述的光学测距装置，其中，
上述基准电平是上述受光信号的噪声的概率分布的中位数。
10.根据权利要求6～9中任意一项所述的光学测距装置，其中，
还具备概率分布推定单元，上述概率分布推定单元推定上述受光信号的噪声的概率分布。
11.根据权利要求6～10中任意一项所述的光学测距装置，其中，
上述受光信号的噪声的概率分布是上述受光信号的波形的最大值的概率分布。
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