CN117616304A - 测距装置以及测距方法 - Google Patents

Abstract

根据测距装置(100)以及测距方法，由于光脉冲在每个单位测定时间具有多个不同的发光强度，所以若有来自对象物体(101)的反射，则能够通过受光部(12)得到多个响应脉冲。因此能够使用检测信息所包含的多个响应脉冲的检测定时，计算距离。例如即使在一个响应脉冲的检测定时由于饱和以及噪声等而不明确的情况下，若其它的响应脉冲的检测定时明确，则能够使用其它的响应脉冲来测定距离。

Description

测距装置以及测距方法

相关申请的交叉引用

本申请主张于2021年7月9日在日本申请的日本专利申请第2021－114259号的优先权，并在此引用其全部内容。

技术领域

本说明书中的公开涉及测定到对象物体为止的距离的测距装置以及测距方法。

背景技术

作为测距装置，有使用光脉冲，基于光脉冲的飞行时间(TOF)测定到对象物体为止的距离的技术。具体而言，从测距装置的光源射出的光的一部分在对象物体进行反射并返回到测距装置的检测器，所以能够基于从光脉冲的射出到检测器检测到反射光为止的时间，估计到对象物体为止的距离(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2017－173298号公报

在上述的专利文献1所记载的测距装置中，例如在对象物体为近距离的情况下、以及对象物体为高亮度反射物体的情况下，有反射光脉冲的光强度过大，而超过受光元件的检测范围的情况。若反射光脉冲的强度超过受光元件的检测范围，则不明确反射光脉冲的峰值的位置，所以有距离的测定精度降低这样的问题。

发明内容

因此，公开的目的是鉴于上述的问题点而完成的，目的在于提供测定精度优异的测距装置以及测距方法。

本公开为了实现上述的目的而采用以下的技术手段。

这里公开的测距装置是朝向对象区域照射光，测定到位于对象区域的对象物体为止的距离的测距装置，包含：发光控制部，控制朝向对象区域照射光的发光部；检测信息获取部，获取检测来自对象区域的光的受光部得到的检测信息；以及距离计算部，使用检测信息计算到对象物体为止的距离，发光控制部控制为发光部在每个单位测定时间以不同的发光时间照射多个具有不同的发光强度的光脉冲，距离计算部使用由于多个光脉冲在对象物体进行反射而产生的多个响应脉冲的检测定时来计算距离。

这里公开的测距方法是用于测定到位于对象区域的对象物体为止的距离的测距方法，在通过至少一个处理器执行的处理包含：控制为发光部在每个单位测定时间以不同的发光时间朝向对象区域照射多个具有不同的发光强度的光脉冲；获取检测来自对象区域的光的受光部得到的检测信息；以及使用检测信息所包含的由于光脉冲在对象物体进行反射而产生的多个响应脉冲的检测定时来计算到对象物体为止的距离。

根据这样的测距装置以及测距方法，由于光脉冲在每个单位测定时间具有多个不同的发光强度以及不同的发光时间，所以若有来自对象物体的反射，则能够通过受光部得到多个响应脉冲。因此能够使用检测信息所包含的多个响应脉冲的检测定时，计算距离。例如即使在一个响应脉冲的检测定时由于饱和以及噪声等而不明确的情况下，若其它的响应脉冲的检测定时明确，则能够使用其它的响应脉冲测定距离。由此能够实现测定精度优异的测距装置以及测距方法。

附图说明

图1是表示第一实施方式的测距装置100的框图

图2是表示信号处理装置20的功能模块的图。

图3是表示第一实施例的射出光的图。

图4是说明发光时序的图。

图5是表示响应脉冲的图。

图6是表示饱和的响应脉冲的图。

图7是表示响应脉冲的其它的例子的图。

图8是表示信号处理装置20的处理的流程图。

图9是表示多路径的检测处理的图。

图10是说明测距范围的图。

图11是说明多重反射的图。

图12是说明多重反射的检测处理的图。

图13是说明发光时序的其它的例子的图。

图14是说明每个像素14的发光时序的图。

图15是说明每一帧的发光时序的图。

图16是说明每个像素14的发光时序的其它的例子的图。

图17是说明每个像素14的发光时序的其它的例子的图。

具体实施方式

(第一实施方式)

使用图1～图17对本公开的第一实施方式进行说明。本实施方式的测距装置100朝向对象区域照射光，测定到位于对象区域的对象物体101为止的距离。如图1所示，测距装置100构成为包含光学传感器10以及信号处理装置20。本实施方式的测距装置100搭载于车辆，并测定到车辆的周围的对象物体101为止的距离。

测距装置100也被称为LiDAR(Light Detection and Ranging/Laser ImagingDetection and Ranging：光探测与测距/激光成像探测与测距)装置。测距装置100通过检测相对于光的照射的来自反射点的反射光，来测定到反射点为止的距离。测距装置100搭载于例如具备高度驾驶辅助功能以及自动驾驶功能的至少一方的车辆。测距装置100通过车内LAN，以能够通信的方式与车载ECU30连接。车载ECU30是将测距装置100的测定结果利用于高度驾驶辅助以及自动驾驶等处理的电子控制装置。

光学传感器10进行光的照射以及反射光的检测。光学传感器10通过测量从光源的光的射出时刻与反射光的到来时刻的时间差来测定光的飞行时间(Time of Flight)。光学传感器10具备发光部11、受光部12、以及控制电路13。

发光部11朝向对象区域照射光。发光部11是朝向车辆的外界照射激光的光源，例如通过激光元件实现。发光部11基于控制电路13的控制，以断续的脉冲波束状照射激光。发光部11与激光的照射定时配合地，通过可动光学部件使激光扫描。

受光部12检测来自对象区域的光。受光部12是检测来自车辆的周边的光的构成，具有多个受光元件。受光元件是检测包含相对于发光部11的激光照射的来自对象物体101的反射光的光的拍摄元件。作为一个例子，对象物体101是车辆的周边的车辆以及地物。此外，以下，将该相对于激光照射的来自对象物体101的反射光仅表述为“反射光”。

受光元件例如设定为对由发光部11照射的激光的波长附近的灵敏度较高。受光元件在一维方向或者二维方向排列为阵列状。受光元件的数目与像素数对应。作为一个例子，受光元件采用单光子雪崩光电二极管(Single Photon Avalanche Diode，以下称为SPAD)。SPAD若射入一个以上的光子，则通过基于雪崩倍增的电子倍增动作，生成一个电脉冲。SPAD能够不经由AD转换电路，而输出作为数字信号的电脉冲。

控制电路13执行使激光扫描的照射功能、检测反射光的反射光检测功能。在照射功能中，控制电路13控制发光部11中的激光的照射以及扫描。在反射光检测功能中，控制电路13进行受光部12的受光元件输出的电脉冲的读出。

具体而言，控制电路13随着激光的照射，对受光元件的多个扫描线中的每一个扫描线依次进行曝光以及扫描。由此，控制电路13获取从各个受光元件输出的曝光时间内的每个时刻的电脉冲数作为检测数据。然后控制电路13生成将从激光的照射时刻起的经过时间、和检测数据示出的曝光时间内的各检测信号的检测时刻建立相关关系的检测信息。控制电路13将生成的检测信息输出到信号处理装置20。

信号处理装置20基于来自光学传感器10的检测信息，生成对象物体101的点群图像。信号处理装置20是控制装置，如图1所示，是构成为至少各包含一个存储器21以及处理器22的计算机。存储器21非暂时地储存或者存储能够通过计算机读取的程序以及数据。例如通过半导体存储器、磁介质以及光学介质等中至少一种非迁移实体存储介质(non-transitory tangible storage medium)实现存储器21。存储器21储存后述的测距程序以及图像处理程序等通过处理器22执行的各种程序。

处理器22例如包含CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、GPU(GraphicsProcessing Unit：图形处理器)以及RISC(Reduced Instruction Set Computer：精简指令集计算机)－CPU等中至少一种作为核心。处理器22例如执行存储于存储器21的测距程序所包含的多个命令。信号处理装置20通过执行测距程序，实现测定到位于对象区域的对象物体101为止的距离的测距方法。另外信号处理装置20通过执行图像处理程序，执行根据光学传感器10的检测结果生成对象物体101的点群图像的图像处理。在信号处理装置20中，通过使处理器22执行多个程序以及多个命令，构建多个功能部。具体而言，如图2所示信号处理装置20具有发光控制部23、距离计算部26、检测信息获取部24、波形比较部27以及图像生成部25，作为功能部。

发光控制部23控制发光部11。发光控制部23给予光学传感器10动作指令。控制电路13基于动作指令，控制发光部11。发光控制部23控制发光部11发出的每个单位测定时间的光脉冲的数目、波形形状以及发光强度。后述发光部11发出的光脉冲。

检测信息获取部24获取受光部12得到的检测信息。检测信息获取部24对新获取的检测信息，判定检测出的反射波的波形信息是否有效。例如，检测信息获取部24基于波形的S/N比的大小、波形的振幅等，判断波形信息是否有效。在判定为波形信息无效的情况下，检测信息获取部24放弃获取的检测信息。检测信息获取部24在每个控制周期对全部的像素获取检测信息。检测信息获取部24将获取的各检测信息依次提供给距离计算部26。

距离计算部26使用检测信息计算到对象物体101为止的距离。距离计算部26使用由于光脉冲在对象物体101进行反射而产生的多个响应脉冲的检测定时来计算距离。具体而言，距离计算部26计算到反射点为止的距离。反射点是相对于激光照射在对象物体101进行反射的点。反射点也可以说是反射光的射出点。距离计算部26将计算出的到反射点为止的距离值依次提供给图像生成部25。

图像生成部25将距离计算部26计算出的到反射点为止的距离值转换为三维的坐标信息。图像生成部25基于光学系统的焦距、受光元件的数目、以及受光元件的大小等，将距离值转换为三维坐标值。三维坐标值是以测距装置100为中心的坐标系。图像生成部25对全部的距离值转换为三维坐标系，生成包含各受光元件对应的反射点的坐标信息的点群图像。

接下来，使用图3以及图4对发光部11射出的光脉冲进行说明。如图3的第一实施例所示，射出光的特征在于，具有在每个单位测定时间发光强度相互不同，并且发光时间相互不同的多个在本实施方式中为两个的光脉冲。单位测定时间是一个直方图的生成时间。单位测定时间是为了射出光之后接收反射光而设定的时间。例如基于测距上限设定单位测定时间。在第一实施例中，前段的光脉冲的发光强度比后段的光脉冲的发光强度大。另外前段的光脉冲与后段的光脉冲的发光时间不重复，在时间上偏移。以下，有时将前段的光脉冲称为第一射出脉冲41，并将后段的光脉冲称为第二射出脉冲42。另外在第一实施例中，第一射出脉冲41和第二射出脉冲42也具有发光波形不同的特征。第二射出脉冲42具有与第一射出脉冲相比扁平的形状，且左右非对称。与此相对，在比较例中，每个单位测定时间仅为一个光脉冲。

另外如图4所示，发光时间分配给各像素。而且以在所有像素中，成为相同的发光模式的方式进行发光控制。发光模式是每个单位测定时间的光脉冲的数目、光脉冲的发光强度以及光脉冲的波形形状的组合。因此，例如控制为在某个第一像素p用的期间、和其它的第二像素p+1用的期间中，分别成为相同的发光模式。如上述那样在一个直方图的生成时间内具有两个光脉冲，进行多次例如N次其发光。

接下来，使用图5～图7对反射光的响应脉冲进行说明。如上述那样射出光具有两个光脉冲，所以在理想的条件下，如图5所示，反射光也具有两个响应脉冲。以下，有时将前段的响应脉冲称为第一响应脉冲43，并将后段的响应脉冲称为第二响应脉冲44。

在图5～图7中，纵轴表示响应功率。响应功率与光强度对应。在本实施方式中，由于受光元件为SPAD，所以响应功率与响应数对应。受光部12具有按照每个像素排列若在像素射入一个以上光的粒子亦即光子，则通过如雪崩那样的倍增输出一个较大的电脉冲信号的SPAD的结构。由于能够从一个光子倍增为许多的电子，所以能够根据一个光子进行检测，输出的电脉冲信号的数目成为响应数。

在检测距离的情况下，优选使用各响应脉冲的峰值的检测时刻。这是因为根据射出光的各光脉冲的峰值与各响应脉冲的峰值的时间差，能够高精度地计算距离。如图4所示，通过取样求出峰值。控制电路13在各取样中，对从各受光元件输出的电脉冲数进行计数。然后控制电路13生成记录了每个取样的电脉冲数的直方图。直方图的各等级表示从发光部11的射出时刻起每个取样的经过时间亦即光的飞行时间(Time of Flight，TOF)。因此取样频率相当于TOF测定的时间分辨率。

在通过取样检测到峰值的情况下，如图5所示，使用峰值计算距离。另外如图6所示，在第一响应脉冲43中饱和，所以不能够高精度地检测峰值，所以使用第二响应脉冲44的峰值计算距离。

图6所示那样的饱和是指与各受光元件的受光强度相关的上限值。在各受光元件为SPAD的情况下，能够获取与各受光元件中的SPAD的响应数对应的受光强度。在假设根据饱和的第一响应脉冲43计算距离的情况下，例如将最大响应数时的取样时刻视为峰值，来计算距离。

另外图7是射出光在一个直方图的生成时间内具有两个光脉冲，且进行了次N＝1次的其发光的情况下的响应脉冲的一个例子。在N＝1的情况下，饱和的最大响应数与图6的情况相比变小。而且即使在N＝1的情况下在响应功率中也产生峰值或者饱和，所以即使N＝1也能够计算距离。

接下来，对饱和的判定方法进行说明。能够使用取样值判断是否饱和。例如(1)在有规定的K1个以上的最大响应数的情况下、(2)在有规定的K2个以上的最大响应数，并且半值宽度在规定的T1[ns]以上的情况下、以及(3)在有K3个以上的最大响应数，并且波尾宽度在规定的T2[ns]以上的情况下判断为饱和。(1)～(3)的判定条件既可以独立地使用，也可以将它们组合进行判断。另外K1、K2以及K3的值既可以彼此不同，也可以相同。另外T1以及T2的值也既可以不同，也可以相同。例如通过预先的实验以及模拟决定这些值。

另外为了判断反射光的响应脉冲是否为噪声较少的适当的波形，距离计算部26计算第一响应脉冲43以及第二响应脉冲44的信噪比(S/N比)。而且在计算出的信噪比(以下，有时仅称为SN)满足规定的条件的情况下，作为噪声较少的适当的波形。随着SN增大，能够判断为噪声减少。能够通过下式(1)～(4)计算SN。

[数1]

[数2]

SN＝I_peak-I_abm…(2)

[数3]

[数4]

这里如图5所示，lmax是受光元件能够取得的最大值，lpeak是响应脉冲的峰值，lamb是响应脉冲的最小值。例如在通过式(1)计算出的SN在适当的可靠值亦即规定的阈值以上的情况下，判断为噪声较少的适当的响应脉冲。另外公式(1)～(4)的SN的计算方法既可以独立地使用，也可以将它们组合进行判断。

接下来，对距离计算部26的具体的处理进行说明。图8的流程图是在测距装置100电源接通状态下，距离计算部26在短时间反复执行的测距程序的处理。在图8中，将第一响应脉冲43称为回波A，并将第二响应脉冲44称为回波B。

在步骤S1中，判断回波A是否饱和，在饱和的情况下，移至步骤S2，在未饱和的情况下，移至步骤S10。在步骤S2中，判断回波B是否饱和，在饱和的情况下，移至步骤S3，在未饱和的情况下，移至步骤S5。饱和的判定使用上述的饱和的判定方法。

在步骤S3中，由于回波A以及回波B都饱和，所以使用回波A以及回波B计算距离，并移至步骤S4。由于双方的响应脉冲饱和，所以以各响应脉冲计算距离，并通过平均等计算距离。在步骤S4中，赋予第一标志，并结束本流程。关于标志进行后述。

在步骤S5中，判断回波B的SN是否在阈值以上，在阈值以上的情况下，移至步骤S6，不在阈值以上的情况下，移至步骤S8。在步骤S8中，由于回波B不饱和，且SN的可靠度也较高，所以使用回波B计算距离，并移至步骤S7。在步骤S7中，赋予第二标志，并结束本流程。

在步骤S8中，虽然回波B不饱和，但SN的可靠度较低，所以使用饱和的回波A计算距离，并移至步骤S9。在步骤S9中，赋予第三标志，并结束本流程。

在步骤S10中，由于回波A未饱和，所以判断回波B的SN是否在阈值以上，在阈值以上的情况下，移至步骤S11，不在阈值以上的情况下，移至步骤S13。在步骤S11中，由于回波A以及回波B不饱和，且回波B的SN的可靠度也较高，所以使用回波A以及回波B计算距离，并移至步骤S12。由于第一射出脉冲41的发光强度较大，所以在基于第一射出脉冲41的回波A未饱和的情况下，估计为基于第二射出脉冲42的回波B未饱和。在步骤S12中，赋予第四标志，并结束本流程。

在步骤S13中，回波A未饱和，但回波B的SN不在阈值以上，所以判断回波A的SN是否在阈值以上，在阈值以上的情况下，移至步骤S14，不在阈值以上的情况下，移至步骤S16。在步骤S14中，回波A以及回波B未饱和，但回波B的SN的可靠度较低，且回波A的SN的可靠度较高，所以仅使用回波A计算距离，并移至步骤S15。在步骤S15中，赋予第五标志，并结束本流程。

在步骤S16中，回波A以及回波B未饱和，但回波A以及回波B的SN的可靠度较低，所以判断为没有对象物体101，并移至步骤S17。在步骤S17中，赋予第六标志，并结束本流程。

这样根据回波A以及回波B的饱和的有无、回波A以及回波B的SN的可靠度的有无，分为六个距离计算模式。另外在各个模式中，赋予不同的标志。

第一标志到第六标志是与回波A以及回波B相关的响应脉冲信息。响应脉冲信息包含各回波的检测定时、受光强度以及SN等信息。在本实施方式中，通过六个标志表示响应脉冲信息。为了在后段处理中作为来自对象物体101的反射强度的大概的分类信息进行使用而赋予第一标志到第六标志。按照第一标志到第六标志的顺序，反射强度变弱。例如，在第一标志中，回波A以及回波B饱和，所以反射强度最强，对象物体101为高亮度物体的可能性较高，所以使用饱和的回波A以及回波B计算距离。

如图8所示，距离计算部26使用检测信息所包含的多个响应脉冲中，具有小于受光部12的检测上限的峰值的响应脉冲的检测定时来计算距离。具有小于检测上限的峰值的响应脉冲与不饱和的响应脉冲同义。具体而言，若图8的步骤S6、步骤S11以及步骤S14所示，在回波A以及回波B未饱和的情况下，使用未饱和的响应脉冲计算距离。这是为了提高距离的测定精度。

另外如图8所示，距离计算部26使用检测信息所包含的多个响应脉冲中，具有小于受光部12的检测上限的峰值的响应脉冲，且为信号噪声比比规定的可靠值大的响应脉冲的检测定时来计算距离。具体而言，如图8的步骤S6、步骤S11以及步骤S14所示，在SN在阈值以上的情况下计算距离。这是为了使用噪声较少的响应脉冲，来提高距离的测定精度。

并且如图8所示，距离计算部26在检测信息所包含的多个响应脉冲中，没有具有小于受光部12的检测上限的峰值的响应脉冲的情况下，使用检测信息所包含的全部的响应脉冲的检测定时来计算距离。具体而言，如图8的步骤S3所示，由于回波A以及回波B饱和，所以使用回波A以及回波B来计算距离。在饱和的回波中，检测精度降低，但通过使用两个回波，能够抑制检测精度的降低。

接下来对响应脉冲的形状进行说明。如图9所示，对于第一实施例的射出光来说，第一射出脉冲41与第二射出脉冲42的形状不同，对于第二实施例的射出光来说，第一射出脉冲41与第二射出脉冲42的形状为相似形。换句话说，发光控制部23控制为在每个单位测定时间发光部11照射多个不同的发光强度，并且具有相同的波形形状的光脉冲。这里相同的波形形状也包含相似形。

在第一实施例以及第二实施例中，若为单路径，则反射光成为与射出光相同的形状。与此相对在多路径的情况下，如图9所示，在第一实施例中反射光与射出光不同。具体而言，信号处理装置20的波形比较部27按照时间序列依次对检测信息所包含的多个响应脉冲与发光部11照射的多个光脉冲的波形形状进行比较。然后波形比较部27判断多路径的有无。在第一实施例中，在多路径的情况下，第一射出脉冲41与第一响应脉冲43的波形形状相同，第二射出脉冲42与第二响应脉冲44的波形形状不同。在第二实施例中，在多路径的情况下，第一射出脉冲41与第一响应脉冲43的波形形状相同，并且第二射出脉冲42与第二响应脉冲44的波形形状也相同。

因此波形比较部27能够根据第一实施例的射出光判断是否为多路径。这是因为在多路径的情况下，在虚线所示的迂回路径的反射光中，路径长较长，所以到达受光部12延迟，而有与实线所示的直线路径的第二响应脉冲44相比，虚线所示的迂回路径的第一响应脉冲43较早地到达的情况。

接下来对发光强度进行说明。发光强度也称为发光功率。如上述的图3所示第一射出脉冲41的发光强度比第二射出脉冲42大。由此如图10所示，能够维持与仅有第一射出脉冲41的比较例相同的测距范围。

具体而言，如图10所示，由于从发光开始时间到测距上限为止的取样次数已经确定，且第二射出脉冲42与第一射出脉冲41相比延迟射出，所以与该延迟对应地也包含第二射出脉冲42的距离范围与仅有第一射出脉冲41的比较例相比较小。但是，若仅观察第一射出脉冲41，则测距范围与比较例相同。并且在较多的情况下第二射出脉冲42返回是近距离所以使用第二射出脉冲42能够更高精度地进行测距。

另外在图3所示的实施例中，第一射出脉冲41的发光强度比第二射出脉冲42大，但并不限定于这样的强度关系。也可以与第一实施例相反，第二射出脉冲42的发光强度比第一射出脉冲41大。例如如在图12中作为第三实施例示出的那样，第一射出脉冲41的发光强度比第二射出脉冲42小，且波形形状相互不同。

在这样的第三实施例中，能够抑制基于内部反射物的高亮度反射物102的多重反射的影响。高亮度反射物102是表面为高亮度的对象物体101。具体而言，如图11所示，基于内部反射物与高亮度反射物102的多重反射有射出光不往返一次，而通过内部反射物和高亮度反射物102往返两次，并射入受光部12的情况。因此基于高亮度反射物102的多重反射是在发光强度较强时能够看到伪回波的现象。

因此通过如第三实施例那样先射出较弱的第一射出脉冲41，能够避免该影响。具体而言，如图12所示，在多重反射的情况下，在比较例中第二响应脉冲44成为伪回波。在第一实施例中，有根据取样时间而伪回波和反射光的第二响应脉冲44混合的情况和不混合的情况，而不能够判断检测到的第二响应脉冲44是伪回波还是反射光的第二响应脉冲44。这是因为伪回波的发光强度较弱，并且第一实施例的第二射出脉冲42的发光强度较小。

与此相对，在第三实施例中，第二射出脉冲42的发光强度较大，所以能够区分伪回波的第一响应脉冲43、和反射光的第二响应脉冲44。换句话说，若伪回波的第一响应脉冲43与反射光的第二响应脉冲44混合，则由于反射光的第二响应脉冲44的强度较大，所以伪回波看起来消失。因此在第三实施例中，能够抑制伪回波的影响。

接下来对发光时间进行说明。如图3所示，射出光在第一射出脉冲41与第二射出脉冲42之间设置规定时间T3的间隔。规定时间T3设定为受光部12能够分离地处理第一射出脉冲41和第二射出脉冲42的时间。若规定时间T3过小，则不能够分离第一响应脉冲43与第二响应脉冲44，若规定时间T3过大则测距的测定周期降低。优选规定时间T3例如在通过SPAD的响应函数与发光波形的传递函数的卷积求出的波形的宽度以上。SPAD的响应函数取决于死区时间(Dead time)。

接下来对射出光的波长进行说明。射出光的第一射出脉冲41与第二射出脉冲42的波长既可以相同，也可以不同。在第一射出脉冲41与第二射出脉冲42为相同的波长的情况下，能够使用同一设备，电路简化。波长相同并不是完全相同，也包含波段的至少一部分重复的情况。

另外在第一射出脉冲41与第二射出脉冲42为不同的波长的情况下，在受光部12中，通过按照每个波长使用不同的带通滤波器，除了发光强度之外还能够通过透过率调整灵敏度。波长不同包含波段没有重复部分而波段不同的情况、波段重复一部分但峰值波长不同的情况、波段重复一部分但波段的一半以上不同的情况。由此动态范围的扩展变得容易。具体而言，在第一射出脉冲41与第二射出脉冲42的波长相同的情况下，由于通过同一带通滤波器，所以第一射出脉冲41的反射光与第二射出脉冲42的反射光的带通滤波器中的透过率也相同。与此相对，在第一射出脉冲41与第二射出脉冲42的波长不同的情况下，使它们通过不同的带通滤波器。因此通过使带通滤波器的透过率不同，能够独立地调整第一射出脉冲41的反射光的透过率和第二射出脉冲42的反射光的透过率。由此能够更容易检测第一响应脉冲43和第二响应脉冲44。

接下来对发光时序进行说明。既可以如图4中说明的那样，在每个像素14以相同的发光模式射出射出光，也可以如图13以及图14所示，在每个像素14以不同的发光模式射出射出光。换句话说，发光控制部23也可以将发光部11控制为在将对象区域分割为多个的每个分割区域，以不同的发光模式照射光。一个分割区域与一个像素14对应。若组合全部的分割区域则成为对象区域，所以能够通过全部的像素14形成对象区域的点群图像。在图14～图17中，为了使理解变得容易，对相同的发光模式施加相同的影线进行示出。

例如如图13所示，控制为在某个第一像素p用的期间、和其它的第二像素p+1用的期间，分别成为不同的发光模式。例如，在第一像素p用的期间，为使用第一实施例的射出光的发光模式，在第二像素p+1用的期间，为使用第三实施例的射出光的发光模式。

同样地，如图15所示，也可以控制为在帧中成为不同的发光模式。也可以交替地切换两种发光模式，以在邻接帧中发光模式不同。

另外如图16所示，也可以控制为在左右邻接的像素14中发光模式不同，在上下邻接的像素14中发光模式相同。另外如图17所示，也可以控制为在左右邻接的像素14中发光模式相同，在上下邻接的像素14中发光模式不同。

通过像这样使用不同的发光模式，以像素14或者帧单位进行发光控制，能够以FPS不降低的方式扩大动态范围。另外与相同的发光模式的情况相比，通过使用电力消耗较低的发光模式，作为整体能够低消耗电力化。

如以上说明的那样根据本实施方式的测距装置100以及测距方法，光脉冲在每个单位测定时间具有多个不同的发光强度，所以若有来自对象物体101的反射，则能够通过受光部12得到多个响应脉冲。因此能够使用检测信息所包含的多个响应脉冲的检测定时，来计算距离。例如即使在一个响应脉冲的检测定时由于饱和以及噪声等而不明确的情况下，若其它的响应脉冲的检测定时明确，则能够使用其它的响应脉冲测定距离。由此能够实现测定精度优异的测距装置100以及测距方法。

另外在本实施方式中，距离计算部26使用检测信息所包含的多个响应脉冲中，具有小于受光部12的检测上限的峰值的响应脉冲的检测定时来计算距离。由于根据具有峰值的响应脉冲，计算距离，所以能够高精度地计算距离。

并且在本实施方式中，距离计算部26使用检测信息所包含的多个响应脉冲中，具有小于受光部12的检测上限的峰值的响应脉冲，且为信号噪声比在规定的可靠值以上的响应脉冲的检测定时来计算距离。因此由于使用具有峰值，并且SN比可靠值高而可靠性较高的响应脉冲，所以能够高精度地计算距离。

另外在本实施方式中，距离计算部26在检测信息所包含的多个响应脉冲中，没有具有小于受光部12的检测上限的峰值的响应脉冲的情况下，使用检测信息所包含的全部的响应脉冲的检测定时来计算距离。在全部的响应脉冲饱和的情况下，使用一个响应脉冲精度降低，但通过使用多个响应脉冲，能够抑制精度的降低。

并且在本实施方式中，波形比较部27按照时间序列依次分别对检测信息所包含的多个响应脉冲、和发光部11照射的多个波形形状进行比较。波形比较部27通过对波形形状进行比较，能够判断多路径的有无。由此能够除去多路径的检测信息，来计算距离，能够抑制多路径所带来的影响。

另外在本实施方式中，测距方法包含：控制为发光部11朝向对象区域照射在每个单位测定时间具有多个不同的发光强度的光脉冲；获取检测来自对象区域的光的受光部12得到的检测信息；以及使用检测信息所包含的由于光脉冲在对象物体101进行反射而产生的多个响应脉冲的检测定时来计算到对象物体101为止的距离。由此如上述那样能够高精度地计算距离。

(其它的实施方式)

以上，对本公开的优选的实施方式进行了说明，但本公开并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离本公开的主旨的范围内进行各种变形来实施。

上述的实施方式的结构仅为例示，本公开的范围并不限定于这些记载的范围。本公开的范围由权利要求书示出，并且包含与权利要求书同等的意思以及范围内的全部的变更。

在上述的第一实施方式中，射出光的光脉冲为大小两个，但并不限定于两个，也可以在三个以上。另外虽然受光部12为使用SPAD的构成，但并不限定于SPAD，也可以是CMOS传感器等其它的图像传感器。

在上述的第一实施方式中，也可以通过与上述不同的硬件以及软件，或者它们的组合实现通过信号处理装置20实现的功能。信号处理装置20例如也可以与其它的控制装置进行通信，并由其它的控制装置执行处理的一部分或者全部。在通过电子电路实现信号处理装置20的情况下，能够通过包含许多的逻辑电路的数字电路，或者模拟电路实现该信号处理装置。具体而言，信号处理装置20也可以是估计车辆的自身位置的定位器的ECU。信号处理装置20也可以是控制车辆的高度驾驶辅助或者自动驾驶的ECU。信号处理装置20也可以是控制车辆与外界之间的通信的ECU。

另外信号处理装置20可以构成为进一步包含FPGA(Field-Programmable GateArray：现场可编程门阵列)、NPU(Neural network Processing Unit：神经网络处理单元)以及其它的具备专用功能的IP核心等。这样的信号处理装置20既可以是独立地安装于印刷电路基板的构成，或者也可以是安装于ASIC(Application Specific IntegratedCircuit：专用集成电路)以及FPGA等的构成。

在上述的第一实施方式中，在车辆中使用测距装置100，但并不限定于搭载于车辆的状态，也可以至少一部分不搭载于车辆。

Claims (13)

1.一种测距装置，是朝向对象区域照射光来测定到位于上述对象区域的对象物体(101)为止的距离的测距装置(100)，其中，包含：

发光控制部(23)，控制朝向上述对象区域照射光的发光部(11)；

检测信息获取部(24)，获取受光部(12)得到的检测信息，其中上述受光部检测来自上述对象区域的光；以及

距离计算部(26)，使用上述检测信息来计算到上述对象物体为止的距离，

上述发光控制部控制为在每个单位测定时间上述发光部以不同的发光时间照射多个具有不同的发光强度的光脉冲，

上述距离计算部使用由于多个上述光脉冲在上述对象物体进行反射而产生的多个响应脉冲的检测定时来计算距离。

2.根据权利要求1所述的测距装置，其中，

上述距离计算部使用上述检测信息所包含的多个上述响应脉冲中，具有小于上述受光部的检测上限的峰值的上述响应脉冲的检测定时来计算距离。

3.根据权利要求1所述的测距装置，其中，

上述距离计算部使用上述检测信息所包含的多个上述响应脉冲中，具有小于上述受光部的检测上限的峰值的上述响应脉冲且为信号噪声比在规定的可靠值以上的上述响应脉冲的检测定时来计算距离。

4.根据权利要求2或者3所述的测距装置，其中，

上述距离计算部在上述检测信息所包含的多个上述响应脉冲中，没有具有小于上述受光部的检测上限的峰值的上述响应脉冲的情况下，使用上述检测信息所包含的全部的上述响应脉冲的检测定时来计算距离。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的测距装置，其中，

上述发光控制部控制为在每个上述单位测定时间，上述发光部照射不同的发光强度并且具有相同的波形形状的多个上述光脉冲。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的测距装置，其中，

上述发光控制部控制为在每个上述单位测定时间，上述发光部照射前段的光脉冲的发光强度比后段的光脉冲的发光强度大的两个上述光脉冲。

7.根据权利要求1～5中任意一项所述的测距装置，其中，

上述发光控制部控制为在每个上述单位测定时间，上述发光部照射前段的光脉冲的发光强度比后段的光脉冲的发光强度小的两个上述光脉冲。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的测距装置，其中，

上述发光控制部控制为在每个上述单位测定时间，上述发光部照射具有不同的发光波长的两个上述光脉冲。

9.根据权利要求1～7中任意一项所述的测距装置，其中，

上述发光控制部控制为在每个上述单位测定时间，上述发光部照射具有相同的发光波长的两个上述光脉冲。

10.根据权利要求1～9中任意一项所述的测距装置，其中，

上述发光控制部将上述发光部控制为对将上述对象区域分割为多个的每个分割区域，以不同的发光模式照射光，

上述发光模式是每个上述单位测定时间的上述光脉冲的数目、上述光脉冲的发光强度以及上述光脉冲的波形形状的组合。

11.根据权利要求1～9中任意一项所述的测距装置，其中，

上述发光控制部将上述发光部控制为在每一帧以不同的发光模式照射光，

上述发光模式是每个上述单位测定时间的上述光脉冲的数目、上述光脉冲的发光强度以及上述光脉冲的波形形状的组合。

12.根据权利要求1～11中任意一项所述的测距装置，其中，

上述距离计算部输出与上述检测信息所包含的多个响应脉冲相关的响应脉冲信息。

13.一种测距方法，是用于测定到位于对象区域的对象物体(101)为止的距离的测距方法，其中，

通过至少一个处理器(22)执行的处理包含：

控制为在每个单位测定时间发光部(11)以不同的发光时间朝向上述对象区域照射多个具有不同的发光强度的光脉冲；

获取受光部(12)得到的检测信息，其中上述受光部检测来自上述对象区域的光；以及

使用上述检测信息所包含的由于上述光脉冲在上述对象物体进行反射而产生的多个响应脉冲的检测定时来计算到上述对象物体为止的距离。