JP2020153706A - 電子装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の実施形態が解決しようとする課題は、距離を測定する対象の物体までの距離を測定する精度を向上させることができる電子装置を提供することである。【解決手段】 上記課題を解決するために、実施形態の電子装置は、パルス光を出射する光源と、光を受光し、受光した光の強度を示す信号を出力する受光部と、処理部を備える。この処理部は、この受光部が受光した光のうち、このパルス光が物体によって反射された反射光を含まない光の受光強度を推定する。この処理部は、この受光強度に基づいて、光の強度を取得する時間範囲を決定する。この処理部は、この受光強度およびこの時間範囲に基づいて、この光源よりパルス光が出射されてから、このパルス光の反射光を含む光がこの受光部に受光されるまでの時間を算出する。この処理部は、この時間に基づいてこの電子装置からこの物体までの距離を算出する。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、距離を測定する電子装置および方法に関する。

光を出射してから、物体に反射した反射光を受光するまでの時間を用いて、この物体までの距離を測定する電子装置が開発されている。環境光の影響を抑え、この物体までの距離を測定する精度を向上させることができる電子装置が望まれる。

特許第４５６７３２７号公報 特開２００２−３２８１６９号公報

本発明の実施形態が解決しようとする課題は、対象の物体までの距離における測定の精度を向上させることができる電子装置および方法を提供することである。

上記課題を解決するために、実施形態の電子装置は、パルス光を出射する光源と、光を受光し、受光した光の強度を示す信号を出力する受光部と、処理部を備える。この処理部は、この受光部が受光した光のうち、このパルス光が物体によって反射された反射光を含まない光の受光強度を推定する。この処理部は、この受光強度に基づいて、光の強度を取得する時間範囲を決定する。この処理部は、この受光強度およびこの時間範囲に基づいて、この光源よりパルス光が出射されてから、このパルス光の反射光を含む光がこの受光部に受光されるまでの時間を算出する。この処理部は、この時間に基づいてこの電子装置からこの物体までの距離を算出する。

第１の実施形態における電子装置１００を含んだ距離測定システム図。 光源１０１によるパルス光の出射および受光部１０２が出力する信号を説明するための図。 第１の実施形態における電子装置１００の動作のフローチャート。 異なる環境光の強度における光源１０１によるパルス光の出射および受光部１０２が出力する信号を説明するための図。 ＳＮＲと距離測定の誤り率を説明するための図。 複数のＴｏＦの算出を説明するための図。 しきい値Ｓｔｈにおける光源１０１によるパルス光の出射および受光部１０２が出力する信号を説明するための図。 しきい値Ｓｔｈを説明するための図。 受光部１０２が出力する信号にしきい値Ｓｔｈを適用した例を説明するための図。 第１の実施形態に適用可能な電子装置１５０を含んだ距離測定システム図。 第１の実施形態に適用可能な電子装置１６０を含んだ距離測定システム図。 二次元における物体の配置を説明するための図。 二次元における物体の配置図を説明するための図。 三次元における物体の配置を説明するための図。 三次元における物体の配置図を説明するための図。 電子装置１００を含んだ移動体５００の構成図。

以下、発明を実施するための実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における距離測定システムを表している。この距離測定システムにおいて電子装置１００は、物体２００との間の距離を測定する電子装置である。

電子装置１００は光源１０１と、受光部１０２と、処理部１１０とを備える。光源１０１は物体２００に対して時間幅を有する電磁波を出射する。この時間幅を以降パルス幅と称し、この電磁波を以降パルス光と称する。このパルス光は、物体２００において反射し、反射したパルス光の一部（以降、反射光とも称する）が受光部１０２で受光される。処理部１１０は、このパルス光を出射してから反射光を受光するまでの時間（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ：以降ＴｏＦとも称する）を算出する。

処理部１１０は、このＴｏＦをもとに、以下に示す式（１）によって電子装置１００と物体２００の間の距離ｄを算出する。
ここで、ｃは光速（約３×１０^８ｍ／ｓ）を表す。

この距離ｄの精度を向上させるには、ＴｏＦの精度を向上させる必要がある。しかし、図１が表すように、受光部１０２は反射光以外の光も受光する。例えば、電子装置１００以外の機器によって発された光（照明やランプの点灯）や太陽光に由来する光などである。以降、この反射光以外の光を、環境光と称する。

ＴｏＦの精度を向上させるために、この環境光の影響を軽減する必要がある。本実施形態の電子装置１００は、まず環境光の強度を計測する。電子装置１００は、この環境光の強度に基づいて、ＴｏＦを算出するためのデータを生成する時間範囲（以降、データ生成範囲と称する）を決定する。電子装置１００は、データ生成範囲内における光の強度で反射光を判定し、反射光を受光した時刻に基づいて、ＴｏＦを算出する。電子装置１００は、算出したＴｏＦおよび式（１）に基づいて、距離ｄを算出する。

このようにすることで、電子装置１００は環境光の影響を軽減して反射光を判定し、ＴｏＦの精度を向上させることができる。すなわち、電子装置１００は距離ｄを精度よく算出することができる。

電子装置１００は、光源１０１、受光部１０２および処理部１１０の他に、記憶部１０３、出力部１０４を備える。処理部１１０は、制御部１１１、計測部１１２、生成部１１３、算出部１１４を備える。

光源１０１は、制御部１１１から指令を受け、物体２００に対してパルス光を出射する装置である。例えば、光源１０１は、レーザーダイオードなどのレーザー光源と、パルスを生成する回路を組み合わせたものでよい。また、光源１０１は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や各種のランプと、パルスを生成する回路と組み合わせたものでもよい。

また、光源１０１が出射するパルス光について、周波数帯域の限定はない。パルス光は例えば可視光でもよいし、赤外線、近赤外線、紫外線でもよいし、これらの組み合わせでもよい。本実施形態におけるパルス光は一例として、可視光成分を含んでいるものとする。

また、光源１０１が出射するパルス光について、形状の限定はない。矩形状であってもよいし、三角形状であってもよいし、ｓｉｎｃ関数状であってもよいし、ガウス曲線状であってもよい。

光源１０１が制御部１１１から受ける指令としては、出射するパルス光のパルス幅（例えば１０ｎｓなど）や形状、パルス光を出射するタイミングおよび方角などが挙げられる。

光源１０１が出射したパルス光は、物体２００によって反射され、反射光となって受光部１０２に入射する。この反射光は物体２００におけるパルス光の拡散反射光および鏡面反射光のいずれかであってもよいし、組み合わせであってもよい。

受光部１０２は、光を受光し、受光した光の強度を示す信号を出力する。この信号は計測部１１２に送られ、環境光の強度の計測に使われる。また、この信号は生成部１１３にも送られ、時刻に対する光の強度を示すデータ（以降、光強度データと称する）の作成に使われる。光の強度を示す指標は輝度、照度、光子数など様々に考えられるが、一例として、本実施形態では光子数とする。

この受光部１０２は、光（電磁波をも含む）を検出することができれば装置の種類は任意である。例えば、フォトダイオード、光電子増倍管などである。フォトダイオードとして、光の検出感度が高いアバランシェフォトダイオード（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ：ＡＰＤ）を用いてもよい。このＡＰＤはガイガーモードで用いられてもよい。このＡＰＤのアレイとして、ＭＰＰＣ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｉｘｅｌ Ｐｈｏｔｏｎ Ｃｏｕｎｔｅｒ）を用いてもよい。また、光電子増倍管として、シリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）を用いてもよい。本実施形態では一例として、ＡＰＤをガイガーモードで用いているものとする。このＡＰＤは、受光した光の光子数に基づいて、光の強度を表す信号を出力する。

受光部１０２は光を受光し、受光した光子数に基づいて、光の強度を示す信号を出力するものであって、受光する光を区別しない。すなわち、受光部１０２は、反射光および環境光を区別しない。

なお、反射光とはパルス光が物体２００によって反射された光であり、環境光が物体２００によって反射された光は含まず、環境光に分類されるものとする。

また、受光部１０２から出力される信号は、図示しない変換機器を経由してディジタル化され、計測部１１２および生成部１１３に入力される。この変換機器は、Ａ／Ｄコンバータ、サンプラ回路、ディジタルフィルタ、等化処理を行う機器など、任意の変換機器を用いることができる。

記憶部１０３は情報を保持する電子装置である。本実施形態では、例えば生成部１１３が生成する光強度データを保持する。

記憶部１０３はメモリ等であり、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、レジスタなどである。

制御部１１１は、光源１０１、計測部１１２、生成部１１３、および算出部１１４に指令を送る。この指令の少なくとも一部は、制御部１１１が計測部１１２から受けた環境光の強度に基づいて決定された指令である。

光源１０１に対する指令は、例えば出射するパルス光のパルス幅（例えば１０ｎｓなど）や形状、パルス光の出射を開始する時刻および方角などである。計測部１１２に対する指令は、環境光における強度の計測を開始する時刻、環境光における強度の計測時間などである。生成部１１３に対する指令は、例えばデータ生成範囲などである。算出部１１４に対する指令は、反射光と判定する光の強度のしきい値などである。

制御部１１１が光源１０１および計測部１０３に送る指令において、本実施形態では一例として、パルス光の出射を開始する時刻およびデータ生成範囲の開始時刻は一致する。この一致とは、ＴｏＦの算出に影響を及ぼさない程度の時間のずれを含む。また、この一致とは、それぞれの指令を送る経路に遅延等が存在する場合、その遅延を考慮した時間のずれも含む。

計測部１１２は、制御部１１１から送られる指令および受光部１０２から送られる光の強度を表す信号から、環境光の強度を推定する。本実施形態では一例として、計測部１１２は制御部１１１から送られる一定期間内における光の強度の平均値を計測し、環境光の強度と推定する。この一定期間を含む環境光の強度における推定に関する指令は制御部１１１から送られる。この推定された環境光の強度は制御部１１１に送られ、少なくとも一部の指令の決定に使われる。

生成部１１３は、受光部１０２から送られる光の強度を表す信号および制御部１１１からの指令に基づいて、光強度データを生成する。光強度データとは、時刻に対する光の強度を表すデータである。この光強度データにおける時刻の幅は任意であり、生成部１１３に設定されている。本実施形態では一例として、生成部１１３は１ｎｓごとにおける光の強度を表す光強度データを生成する。この光強度データは算出部１１４においてＴｏＦの算出に使われる。生成部１１３は、この光強度データを時刻とともに記憶部１０３に保持させる。

算出部１１４は、記憶部１０３に保持された光強度データおよび制御部１１１から送られたしきい値に基づいて反射光を受光した時刻を判定する。具体的には、算出部１１４は光強度データのうち、光の強度が最も高いデータを反射光と判定し、その時刻を、反射光を受光した時刻と判定する。この光の強度が最も高いデータとは、準最高のデータを含んでいてもよい。算出部１１４は、判定した反射光を受光した時刻に基づいて、ＴｏＦを算出する。

算出部１１４は、算出したＴｏＦおよび式（１）に基づいて、電子装置１００と物体２００の間の距離ｄを算出する。この距離ｄは出力部１０４に送られる。距離ｄの出力部１０４への伝達は制御部１１１の指令に基づいて行われてもよい。

出力部１０４は、算出部１１４から送られた距離ｄを含む情報を出力する。出力先として、距離ｄに少なくとも基づいて動作する装置およびシステム、表示部を有する電子装置、距離ｄを保持する記憶装置（図示しない）など、限定されない。なお、これらの装置およびシステムは、電子装置１００内部にあっても、外部にあってもよい。また、距離ｄを示す情報の様式も、データとして使用可能なフォーマット、テキスト、２次元図および３次元図など限定されない。また、出力の様式も、有線でもよいし無線でもよい。

制御部１１１、計測部１１２、生成部１１３、算出部１１４が含まれる処理部１１０は、ハードウェアの制御装置と演算装置を含む電子回路（プロセッサ）である。プロセッサの例としては、汎用目的プロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、およびその組み合わせが可能である。

以上に電子装置１００の構成要素を説明した。この構成要素間における接続は有線であってもよいし、無線であってもよい。また、電子装置１００はＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの集積回路で実装される。１チップ上にまとめて実装されてもよいし、一部の構成要素が別のチップ上に実装されてもよい。

この電子装置１００は距離ｄの算出にあたり、環境光の強度に基づいて生成部１１３が光強度データを生成する時間範囲である、データ生成範囲を決定する。電子装置１００は、環境光の強度が高くなるにつれデータ生成範囲を狭く、環境光の強度が高くなるにつれデータ生成範囲を広く決定する。

環境光の強度が高い場合、電子装置１００が反射光であると誤って判断する強度の環境光を受光する可能性が高い。この場合、電子装置１００はデータ生成範囲を狭く決定し、この可能性を低減する。

一方、環境光の強度が低い場合、電子装置１００が反射光であると誤って判断する強度の環境光を受光する可能性が高い。この場合、電子装置１００はデータ生成範囲を広く決定し、電子装置１００と物体２００が離れている場合でも距離ｄを算出可能とする。

電子装置１００は、決定したデータ生成範囲から、ＴｏＦを算出して距離ｄを算出する。本実施形態における電子装置１００の距離ｄの算出における動作を、図２および図３を用いて説明する。

図２は、時刻ごとの光源１０１によるパルス光の出射および受光部１０２が出力する光の強度を表している。受光部１０２が出力する信号は、受光部１０２が受光した光の強度を表している。なお、図２に表される光の強度は、ディジタル化されて表されているものとする。

図３は電子装置１００の距離ｄの算出における動作のフローチャートである。以下、動作のフローチャートを参照しながら図２および電子装置１００の動作を説明する。

なお、本実施形態において、受光部１０２は以下に説明する動作のフローチャートに関わらず光を受光する。受光部１０２は受光した光の強度を表す信号を出力する。出力された信号はディジタル化され、計測部１１２および生成部１１３に出力するものとする。以降、光の強度を、単に強度とも表すこととする。また、本実施形態におけるＴｏＦをＴｏＦ１と称することとする。

まず、ＴｏＦを算出するための指令を送るまでの電子装置１００の動作を、ステップＳ１０１からステップＳ１０３を用いて説明する。電子装置１００は、環境光の強度を推定する。電子装置１００は、環境光の強度に基づいて、データ生成範囲およびしきい値を含むＴｏＦを算出するための指令を決定する。電子装置１００は、このＴｏＦを算出するための指令を電子装置１００の構成要素に送る。

制御部１１１は計測部１１２に対して環境光の強度の推定に関する指令を行う（ステップＳ１０１）。計測部１１２は図２には時刻ＴＤ０から時刻ＴＤ１までの環境光計測範囲ＴＮＡＭにおいて光の強度の計測を行うことが表されている。制御部１１１は環境光計測範囲ＴＮＡＭにおける光の強度の平均値を環境光の強度として、制御部１１１に送るように指令する。

計測部１１２は、ステップＳ１０１の指令に応じて受光部１０２から送られる光の強度を計測する（ステップＳ１０２）。計測部１１２は、環境光計測範囲ＴＮＡＭにおいて受光部１０２から送られる光の強度を平均した、強度の平均値ＮＡＭａｖｅ１を算出する。計測部１１２は、この強度の平均値ＮＡＭａｖｅ１を環境光の強度と推定し、制御部１１１に送る。

制御部１１１は、環境光の強度に基づいて、データ生成範囲Ｔ１、強度のしきい値Ｓｔ１を含むＴｏＦの算出に関する指令の少なくとも一部を決定する（ステップＳ１０３）。制御部１１１は、決定した指令を、光源１０１、生成部１１３、および算出部１１４に送る

具体的には、制御部１１１は環境光の強度に基づいて、データ生成範囲Ｔ１を決定する。図２では、データ生成範囲Ｔ１は時刻ＴＤ２からＴＤ３までの時間長ｔｅｎｄ１と表されている。制御部１１１は生成部１１３に対して、データ生成範囲Ｔ１における光強度データを生成するように指令する。

また、制御部１１１は光源１０１が出射するパルス光のパルス幅や形状、パルス光を出射する開始時刻および方角を指令する。本実施形態では一例として、制御部１１１は光源１０１に対してパルス幅ＰＷで矩形状のパルス光を、物体２００が存在する方角に向けて開始時刻ＴＤ２で出射するように指令する。

また、制御部１１１は環境光の強度に基づいて、強度のしきい値Ｓｔ１を決定し、算出部１１４に送る。このしきい値Ｓｔ１は、受光部１０２によって環境光が受光された場合は上回る可能性が高く、反射光が受光された場合には下回る可能性が高い値に設定される。このしきい値Ｓｔ１により、算出部１１４は環境光と反射光を区別することができる。

次に、光強度データを生成するまでの電子装置１００の動作を、ステップＳ１０４からステップＳ１０５を用いて説明する。電子装置１００は、ＴｏＦを算出するための指令に基づいて、パルス光を出射し、データ生成範囲における光の強度を示す光強度データを生成する。

光源１０１はパルス光を出射する（ステップＳ１０４）。図２では、光源１０１は時刻ＴＤ２にパルス幅ＰＷのパルス光を出射することが表されている。本実施形態では一例として、光源１０１の出射と同じ時刻ＴＤ２において、生成部１１３は光強度データの生成を開始する。生成部１１３は光強度データの生成を開始した時刻を時刻０として光強度データを生成する。

光源１０１から出射されたパルス光は、距離の測定対象である物体２００で少なくとも一部反射され、反射光となって受光部１０２に受光される。

生成部１１３は、時刻ＴＤ２で開始した光強度データの生成を、時刻ＴＤ３まで継続する（ステップＳ１０５）。生成部１１３は、生成した光強度データを記憶部１０３に保持させる。すなわち、記憶部１０３に保持される光強度データは、時刻ＴＤ２から時刻ＴＤ３までにおける、時刻に対する光の強度を表す時間長ｔｅｎｄ１のデータである。生成部１１３は、データ生成範囲Ｔ１の光強度データを記憶部１０３に保持させた後、算出部１１４に対して光強度データが利用可能であることを通知する。

次に、距離ｄを算出する電子装置１００の動作を、ステップＳ１０６以降を用いて説明する。電子装置１００は、光強度データに基づいて、反射光を受光した時刻を判定する。電子装置１００は、反射光を受光した時刻に基づいて、ＴｏＦ１を算出する。電子装置１００は、算出したＴｏＦに基づいて距離ｄを算出し、出力する。

算出部１１４は、記憶部１０３に保持された光強度データおよびしきい値Ｓｔ１を用いて、ＴｏＦ１を算出する（ステップＳ１０６）。ＴｏＦ１の算出は生成部１１３から光強度データが利用可能である通知を受けて行われる。このＴｏＦ１の算出は、時刻ＴＤ３以後に行われる。

具体的には、算出部１１４は光強度データのうち、しきい値Ｓｔ１を超えており、最も光の強度が高いデータを探す。本実施形態では算出部１１４は、この最も光の強度が高いデータを反射光のデータと判定する。図２では、反射光の強度として強度Ｓ１ｓｔが表されている。算出部１１４は、反射光のデータにおける時刻を、受光部１０２が反射光を受光した時刻であると判定する。図２では、反射光を受光した時刻として時刻ｔ１ｓｔが表されている。

算出部１１４は、パルス光を出射した時刻から反射光を受光した時刻までの時間をＴｏＦ１として算出する。図２では、パルス光を出射した時刻０から反射光を受光した時刻ｔ１ｓｔまでのｔ１ｓｔが、ＴｏＦ１として表されている。

算出部１１２は、算出したＴｏＦ１および式（１）に基づいて、距離ｄを算出する（ステップＳ１０７）。この算出した距離ｄは、出力部１０４に送られる。

次に、出力部１０４は、算出部１１２から送られた距離ｄを含む情報を出力する（ステップＳ１０８）。出力先および出力の様式は、上に説明したように限定されない。

次に、制御部１１１は、電子装置１００の動作を終了させる終了指令が届いているか否かを確認する（ステップＳ１０９）。この終了指令は、電子装置１００の動作を本フローで終了させる指令である。この終了指令は、ユーザによる電子装置１００への入力や、終了指令を含んだ信号を電子装置１００が取得するなどして制御部１１１に伝えられる。この終了指令は、直ちに電子装置１００の動作を終了させる指令であってもよい。

制御部１１１にこの終了指令が届いていない場合（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻る。一方、制御部１１１にこの終了指令が届いている場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、フローは終了し、電子装置１００は動作を終了する。

以上に、本実施形態における電子装置１００の動作を説明した。本実施形態における電子装置１００は、環境光の強度によってデータ生成範囲を決定する。図２とは異なる環境光の強度における場合について、図４を用いて説明する。

図４は、図２と同様に時刻ごとの光源１０１によるパルス光の出射および受光部１０２が出力する光の強度を表している。受光部１０２が出力する光の強度は、受光部１０２が受光した光の強度を表している。なお、図４に表される光の強度は、ディジタル化されて表されているものとする。また、図４における時刻の関係性も、図２と同様であるとする。

図４に表される場合における距離ｄの算出について、電子装置１００の動作は図３で説明した動作と同様であるので、説明を省略する。

図２と図４の相違点は、計測部１１２が推定した環境光の強度である。図４において、計測部１１２は環境光計測範囲ＴＮＡＭにおける強度の平均値ＮＡＭａｖｅ２を算出し、環境光の強度として制御部１１１に送る。ここで、図４における強度の平均値ＮＡＭａｖｅ２は、図２における強度の平均値ＮＡＭａｖｅ１よりも小さい。

制御部１１１は、強度の平均値ＮＡＭａｖｅ２に基づいて、データ生成範囲Ｔ２を決定し、生成部１１３に送る。このデータ生成範囲Ｔ２は時刻ＴＤ２から時刻ＴＤ４までの時間長ｔｅｎｄ２である。図２におけるデータ生成範囲Ｔ１は時刻ＴＤ２から時刻ＴＤ３までの時間長ｔｅｎｄ１である。すなわち、制御部１１１は環境光の強度が低くなれば、データ生成範囲を広く決定する。この理由を以下に説明する。

図２のように、環境光の強度が高い場合（ＮＡＭａｖｅ１）、強い環境光がデータとして生成される可能性が高い。すなわち、強い環境光を反射光としてＴｏＦを誤って算出する可能性が高い。したがって、ＴｏＦを算出する対象の範囲となるデータ生成範囲（Ｔ１）を狭く決定する。

一方、図４のように、環境光の強度が低い場合（ＮＡＭａｖｅ２）、強い環境光がデータとして生成される可能性が低い。すなわち、強い環境光を反射光としてＴｏＦを誤って算出する可能性が低い。したがって、ＴｏＦを算出する対象の範囲となるデータ生成範囲（Ｔ２）を広く決定することが可能となる。

以上説明したように、制御部１１１は環境光の強度に基づいて、データ生成範囲を決定する。

また、制御部１１１は強度の平均値ＮＡＭａｖｅ２に基づいて、しきい値Ｓｔ２を決定することができる。図４におけるしきい値Ｓｔ２は図２におけるしきい値Ｓｔ１より低い。この理由も上記に説明した理由と同様である。

なお、図２および図４は時刻の関係性を同様としているため、結果的に算出されるＴｏＦは同じくＴｏＦ１である。

次に、制御部１１１は環境光の強度に基づいて、データ生成範囲を決定するが、このデータ生成範囲の決定の一例を説明する。

電子装置１００と物体２００の間の距離がｄ０である場合を考える。このｄ０は電子装置１００が算出した距離ｄではなく、実際の距離である。以降、この距離ｄ０を真値ｄ０とも称する。この場合において、光源１０１が出射するパルス光の反射光の強度をＮＬＤ、環境光の強度をＮＡＭとする。ここで、反射光の強度ＮＬＤは真値ｄ０によって変化すると考えることができる。また、環境光の強度も真値ｄ０に応じて変化する場合、反射光の強度ＮＬＤおよび環境光の強度ＮＡＭの比をＳＮＲとすると、このＳＮＲは式（２）のように表される。

この式（２）において、物体２００が完全拡散反射（ランバート反射）する場合、ＮＬＤ（ｄ０）は真値ｄ０の２乗に比例して減衰する。また、ＮＡＭ（ｄ０）は真値ｄ０によらず一定となる。この場合、ＳＮＲは式（３）のように書き換えられる。

ここで、ＮＬＤ（０）とは、電子装置１００と物体２００との距離が０である場合の反射光の強度を表す。この強度ＮＬＤ（０）は、光源１０１が出射するパルス光の強度、および物体２００の反射率に基づいて決定される。すなわち、物体２００の反射率を定めることで、強度ＮＬＤ（０）は決定可能である。この物体２００の反射率は、必ずしも正確である必要はなく、本実施形態では一例として、距離ｄを求めることが可能である最低限の反射率をあらかじめ定め、物体２００の反射率として設定している。

また、このＳＮＲは、距離測定の誤り率と関係がある。距離測定の誤り率とは、電子装置１００が測定した距離ｄと、真値ｄ０との誤差を表す比率である。一般的に、ＳＮＲが低いほどこの誤り率は高くなり、ＳＮＲが高いほどこの誤り率は低くなる。

図５は、一例として本実施形態におけるＳＮＲと誤り率との関係を表している。本実施形態では、制御部１１１は誤り率Ｒｅｒｒｏｒ１を満たすＳＮＲ１をあらかじめ設定している。

これらの値と式（３）から、真値ｄ０を見積もった値である距離ｄｅは、式（４）のように表される。

この距離ｄｅは、環境光の強度ＮＡＭを推定すれば算出することができる。制御部１１１は、この距離ｄｅを算出すれば、式（１）を用いてＴｏＦｅを求めることができる。ＴｏＦｅとは、ＴｏＦを見積もった値である。制御部１１１は、このＴｏＦｅに基づいて、データ生成範囲を決定する。

例えば、図２の場合では環境光の強度はＮＡＭａｖｅ１と推定される。制御部１１１は強度ＮＡＭａｖｅ１および式（４）を用いて距離ｄｅ１を算出する。制御部１１１は距離ｄｅ１および式（１）からＴｏＦｅ１を算出する。本実施形態では、制御部１１１はこのＴｏＦｅをデータ生成範囲Ｔ１の終点としている。すなわち、ｔｅｎｄ１はＴｏＦｅ１と同じ値である。

同様に、図４の場合では環境光の強度はＮＡＭａｖｅ２と推定される。制御部１１１は強度ＮＡＭａｖｅ２および式（４）を用いて距離ｄｅ２を算出する。制御部１１１は距離ｄｅ２および式（１）からＴｏＦｅ２を算出する。本実施形態では、制御部１１１はこのＴｏＦｅをデータ生成範囲Ｔ２の終点としている。すなわち、ｔｅｎｄ２はＴｏＦｅ２と同じ値である。

以上のようにして、制御部１１１はデータ生成範囲Ｔ１およびＴ２を決定し、生成部１１３に指令している。

なお、以上に説明したデータ生成範囲の決定方法は一例であって、この方法に限定されない。本実施形態における電子装置１００は、異なる方法によって決定されたデータの生成範囲に対しても適用可能である。

以上に本実施形態を説明したが、変形例は様々に実装、実行可能である。以下に電子装置１００の動作における変形例を説明する。例えば本実施形態では、制御部１１１はステップＳ１０１において環境光強度の計測に関する指令を送る。制御部１１１は本実施形態以外にも、環境光計測範囲ＴＮＡＭを任意に決定し、指令することができる。変形例として、例えば制御部１１１は図２に表された時刻ＴＤ０から時刻ＴＤ２の時間帯を、環境光計測範囲ＴＮＡＭとして計測部１１２に送るようにしてもよい。

また、制御部１１１は、光源１０１によってパルス光が出射される時刻ＴＤ２以降の時刻に、環境光計測範囲ＴＮＡＭの終点を決定するようにしてもよい。

本実施形態では、計測部１１２はステップＳ１０２において環境光計測範囲ＴＮＡＭ内における光の強度を計測し、環境光の強度として、平均値ＮＡＭａｖｅ１を制御部１１１に送る。変形例として、環境光の強度は、環境光計測範囲ＴＮＡＭ内における強度の最大値、平均値、中央値など統計処理を行った値としてもよい。また、計測部１１２はこれらの組み合わせを制御部１１１に送るようにしてもよい。

例えば、計測部１１２は平均値ＮＡＭａｖｅ１および環境光計測範囲ＴＮＡＭ内における強度の最大値（ＴＮＡＭｍａｘ１とする）を環境光の強度と推定し、制御部１１１に送るようにしてもよい。制御部１１１は、ステップＳ１０３においてデータ生成範囲Ｔ１を平均値ＮＡＭａｖｅ１に基づいて決定し、しきい値Ｓｔ１を最大値ＴＮＡＭｍａｘ１に基づいて決定するようにしてもよい。

本実施形態では、制御部１１１は光源１０１、生成部１１３、および算出部１１４への指令をステップＳ１０３で行っていたが、一部異なるタイミングで指令するようにしてもよい。例えば、制御部１１１は光源１０１が出射するパルス光に関する指令を光源１０１に対して送る。制御部１１１は同じステップで生成部１１３に対してデータ生成範囲Ｔ１を指令する。制御部１１１は同じステップで算出部１１４に対してしきい値Ｓｔ１を指令する。変形例として、しきい値Ｓｔの指令は光源１０１による第１パルス光出射後であってもよい。

本実施形態ではステップＳ１０３において、制御部１１１が光源１０１、生成部１１３、および算出部１１４に対して指令している。変形例として、さらに電子装置１００の他の構成要素への指令および通知を加えてもよいし、説明した指令とは異なる内容で指令してもよいし、説明した指令のうち少なくとも一部の指令をしないようにしてもよい。

制御部１１１が加える指令および通知の例を以下に示す。制御部１１１は受光部１０２に対して光源１０１が出射するパルス光についての情報を通知するようにしてもよい。パルス光についての情報とは、例えばパルス光のパルス幅、出射時刻、形状、出射方角などである。

制御部１１１は、受光部１０２に対して、所定の時間帯に特定の相手に対して光の強度を示す信号を出力させる指令を送るようにしてもよい。例えば、図２に表される本実施形態では、制御部１１１は受光部１１１に対して、時刻ＴＤ０から時刻ＴＤ１までの時間帯に光の強度を示す信号を計測部１１２に対して送るように指令してもよい。また、制御部１１１は受光部１０２に対して、時刻ＴＤ２から時刻ＴＤ３までの時間帯に光の強度を示す信号を生成部１１３に対して送るように指令してもよい。

制御部１１１は生成部１１２に対してデータ生成範囲Ｔ１を指令せず、データ生成開始の指令およびデータ生成終了の指令をそれぞれ送るようにしてもよい。すなわち図２に表される本実施形態では、制御部１１１は生成部１１３に時刻ＴＤ２からデータ生成を開始するような指令を送るようにしてもよい。また、制御部１１１は時刻ＴＤ２に生成部１１３に対して即時データ生成を開始させる指令を送るようにしてもよい。データ生成終了の指令についても、データ生成開始の指令と同様に適用可能である。

さらに、変形例として、光源１０１、測定部１１２、および生成部１１３は、本実施形態で説明した指令の内容の一部をあらかじめ設定していてもよい。これに伴い、制御部１１１による指令が一部行われなくてもよい。例えば、光源１０１はパルス幅ＰＷで矩形状のパルス光を出射するように設定され、制御部１１１はパルス光を出射する時刻およびパルス光を出射する方角を指令するようにしてもよい。

また、測定部１１２はあらかじめ環境光計測範囲の時間長を設定しておき、制御部１１１から光の強度の計測を開始する指令を受けて、環境光計測範囲ＴＮＡＭを設定するようにしてもよい。

また、制御部１１１の指令の変形例として、本実施形態では、データ生成範囲Ｔ１は時刻ＴＤ２を時刻０とし、始点としているが、データ生成範囲の始点は時刻０からに限定されない。例えば、時刻ＴＤ２の前のデータを含めて光強度データを生成するようにしてもよいし、時刻ＴＤ２の後の時刻から光強度データを生成するようにしてもよい。

本実施形態では、制御部１１１はステップＳ１０３において、環境光の強度が高いほどデータ生成範囲Ｔ１を狭く決定している。変形例として、制御部１１１は環境光の強度に１つ以上のしきい値を設定し、環境光の強度に応じたデータ生成範囲Ｔ１を決定するようにしてもよい。この場合、環境光の強度が高くなっても、しきい値以上となるまでは同じ時間長のデータ生成範囲Ｔ１が設定される。

また、本実施形態では、制御部１１１はステップＳ１０３において、環境光の強度が高いほどデータ生成範囲Ｔ１を狭く決定している。この環境光の強度が高いほどデータ生成範囲Ｔ１を狭く決定することは全体として傾向があればよい。すなわち、一部の環境光の強度の範囲において、環境光の強度が高いほどデータ生成範囲Ｔ１を広く決定することがあっても、電子装置１００は動作可能である。

本実施形態では、生成部１１３はステップＳ１０５において光強度データを生成し、記憶部１０３に保持させている。生成部１１３が受け取る信号はディジタル化されているため、光強度データはディジタルデータである。変形例として、生成部１１３または任意のデータ書き込み装置によって、アナログデータを記憶部１０３に保持させるようにしてもよい。この任意のデータ書き込み装置は、電子装置１００の内部にあっても外部にあってもよい。

なおこの場合、記憶部１０３から算出部１１４に送られる途中において、光強度データは本実施形態で説明した手段によってディジタル化される。

また、本実施形態では、生成部１１３はステップＳ１０５においてパルス光が出射される時刻ＴＤ２を時刻０として光強度データを生成している。光強度データにおける時刻の設定は本実施形態の場合に限定されない。変形例として、パルス光が出射される時刻として０以外を割り当てるようにしてもよい。図２に表される本実施形態を一例とすると、生成部１１３は、時刻ＴＤ２から時刻ＴＤ３の間の時刻を用いた光強度データを生成するようにしてもよい。

また、本実施形態では、生成部１１３はステップＳ１０５において制御部１１１に指令されたデータ生成範囲Ｔ１において光強度データを生成している。データ生成範囲Ｔ１は本実施形態に限定されない。変形例として、生成部１１３はパルス光が出射される時刻ＴＤ２からではなく、環境光計測範囲ＴＮＡＭを含む時刻ＴＤ０から光強度データを生成するようにしてもよい。

また、生成部１１３は制御部１１１からデータ生成範囲Ｔ１の指令を受けず、電子装置１００の動作中は光強度データを生成するとしてもよい。なお、変形例を行う場合、制御部１１１は算出部１１４に対して、光強度データからＴｏＦ１を算出する範囲を指令するようにしてもよい。

本実施形態では、算出部１１４はステップＳ１０６において、生成部１１３の通知を受けてＴｏＦ１を算出している。変形例として、算出部１１４は制御部１１１から指令を受けてＴｏＦ１を算出するようにしてもよい。この場合、生成部１１３はデータ生成範囲Ｔ１における光強度データの生成を完了した通知を制御部１１１に送る。

本実施形態では、算出部１１４はステップＳ１０６においてＴｏＦ１を算出し、出力部１０４に送る。変形例として、算出部１１４は算出したＴｏＦ１を、記憶部１０３に保持させるようにしてもよい。また、算出部１１４は、制御部１１１からの指令を受けて記憶部１０３に保持されたＴｏＦ１を出力部１０４に送るようにしてもよい。

図２に説明した本実施形態では、算出部１１４はステップＳ１０６において、しきい値Ｓｔ１を用いてＴｏＦ１を算出している。変形例として、算出部１１４はしきい値Ｓｔ１を設定せず、単に光強度データのうち、最も光の強度が高い時刻を用いてＴｏＦ１を算出するようにしてもよい。

本実施形態では、算出部１１４はステップＳ１０６において、光強度データのうち、最も光の強度が高い時刻に基づいてＴｏＦ１を算出している。変形例として、算出部１１４は、ＴｏＦ１の算出において光強度データのうち、最も光の強度が高い時刻に基づかずにＴｏＦ１を算出しても、電子装置１００は動作可能である。例えば、算出部１１４は光強度データのうち、２番目、３番目…の光の強度を受光した時刻に基づいてＴｏＦ１を算出してもよい。

本実施形態では、算出部１１４はステップＳ１０６においてＴｏＦ１を算出している。変形例として、複数のＴｏＦを算出するようにしてもよい。この場合について図６を用いて説明する。図６は、図４と同様の図であるので、図４の相違点を中心に説明する。

算出部１１４は、光強度データのうち、しきい値Ｓｔ２より高い強度であって、１番目に高い強度の時刻に基づいてＴｏＦ１を算出する。また、算出部１１４は、光強度データのうち、しきい値Ｓｔ２より高い強度であって、２番目に高い強度の時刻に基づいてＴｏＦ２を算出する。

算出部１１４が複数のＴｏＦを算出する理由について以下に説明する。光源１１０が出射するパルス光は、出射されてから距離が進むにつれ、わずかに広がっていく。このパルス光のうちの一部が、物体２００ではなく物体２００とは異なる距離に存在する物体３００によって反射され、その反射光（以降、反射光２と称する）が受光部１０２によって受光されることがある。

したがって、算出部１１４が複数のＴｏＦを算出することで、物体２００と電子装置１００の間の距離だけでなく、物体３００と電子装置１００の間の距離を算出することができる。

算出されたＴｏＦ１およびＴｏＦ２は本実施形態で説明したように距離ｄの算出に使われる。以降、ＴｏＦ１から算出された距離を距離ｄ１、ＴｏＦ２から算出された距離を距離ｄ２と称する。この距離ｄ１および距離ｄ２は本実施形態と同様に出力部１０４に対して送られ、出力先に対して出力される。

また、この変形例では２つのＴｏＦを算出する場合を説明したが、３つ以上でもよい。なお、制御部１１１は、本実施形態と同様に算出部１１４が環境光に基づいてＴｏＦを算出しないようなしきい値を決定する必要がある。

本実施形態では、算出部１１４はステップＳ１０６において、制御部１１１から送られたしきい値Ｓｔ１に基づいてＴｏＦ１を算出している。しきい値Ｓｔ１は直線的であったが、変形例として、制御部１１１は例えば関数を用いてしきい値を決定するようにしてもよい。関数を用いたしきい値の一例を、図７から図９を用いて説明する。

図７は、光源１０１によるパルス光の出射および受光部１０２が出力する光の強度を表している。図２、図４と同様に、受光部１０２が出力する光の強度は、受光部１０２が受光した光の強度を表している。なお、図２、図４と同様に、図７に表される光の強度は、ディジタル化されて表されているものとする。

図７において、反射光を判定する光の強度のしきい値はＳｔｈと表されている。しきい値以外は本実施形態と同様に動作であるので、距離ｄの算出における電子装置１００の動作の説明は省略する。

図７では、計測部１１２は環境光の強度の平均値としてＮＡＭａｖｅ３を算出したことが表されている。また、制御部１１１は強度の平均値ＮＡＭａｖｅ３から、データ生成範囲Ｔ３を決定している。図７では、データ生成範囲Ｔ３は、時刻ＴＤ２から時刻ＴＤ５までの時間長ｔｅｎｄ３と表されている。

このしきい値Ｓｔｈについて、図８を用いて説明する。しきい値Ｓｔｈは、２つのしきい値ＰＬＤおよびＰＢＧのうち、低いしきい値を合わせたものである。

しきい値ＰＬＤは時刻が経過するにつれ減衰するしきい値である。式（３）において説明したように、光の強度は距離の２乗に比例して減衰する。時刻が経過するにつれ減衰するしきい値ＰＬＤを用いることで、真値ｄ０が大きく、反射光が減衰する場合でも反射光を検出することができる可能性が高くなり、ＴｏＦを算出することができる可能性が高くなる。

また、本実施形態にて用いるパルス光は一般的にコヒーレント状態である。このコヒーレント状態であるパルス光の出射光子数は、ポアソン分布に従う。反射光における光子数もポアソン分布に従うとすると、例えばしきい値ＰＬＤは式（５）で表される。

このＰＬＤ（Ｘ＝ｋ）は、受光部１０２が受光する環境光の強度（光子数）の平均がＭと推定される場合において、受光部１０２が受光する光の強度（光子数）がｋとなる確率を表す関数である。制御部１１１は、このＰＬＤ（Ｘ＝ｋ）の値をあらかじめ定めておくことで、図８に示すようなしきい値ＰＬＤを決定する。

一方、しきい値ＰＬＤだけでは、パルス光が出射されてから反射光が受光されるまでの時間が短い場合、しきい値ＰＬＤを上回る強度が必要であるため、反射光と判断できない可能性が高い。すなわち、電子装置１００および物体２００の真値ｄ０が近い場合に距離ｄを算出できる可能性が低い。また、環境光の強度に比べてしきい値ＰＬＤが高く、環境光を除くという効果も薄い。

このことから、もう１つのしきい値ＰＢＧも用いる。しきい値ＰＢＧは直線的なしきい値である。しきい値ＰＢＧを環境光の強度を上回るしきい値とすることで、真値ｄ０が小さい場合でも反射光を検出することができる可能性が高くなり、ＴｏＦを算出することができる可能性が高くなる。

しきい値ＰＢＧの決定にあたり、例えば環境光における光子数もポアソン分布に従うとすると、しきい値ＰＢＧは式（６）で表される。

このＰＢＧ（Ｘ＝ｒ）は、受光部１０２が受光する環境光の強度（光子数）の平均がＱと推定される場合において、受光部１０２が受光する光の強度（光子数）がｒとなる確率を表す関数である。制御部１１１はこのＰＢＧ（Ｘ＝ｒ）の値をあらかじめ定めておくことで、図８に示すようなしきい値ＰＢＧを決定する。

制御部１１１は、以上に説明したしきい値ＰＬＤおよびしきい値ＰＢＧに基づいてしきい値Ｓｔｈを決定する。

図９は、光強度データからしきい値Ｓｔｈ以上である差分データを表している。算出部１１４はこの差分のうち、最も光の強度が高い時刻に基づいて、ＴｏＦ３を算出する。変形例で説明したように、複数のＴｏＦを算出する場合にも適用可能である。ＴｏＦ３から距離ｄの算出、距離ｄの出力は本実施形態と同様であるので説明を省略する。

以上に、制御部１１１が関数を用いたしきい値Ｓｔｈを決定する変形例を説明した。制御部１１１が決定するしきい値は任意であり、本実施形態および変形例で説明したしきい値に限定されない。

また、さらなる変形例として、制御部１１１はこのしきい値Ｓｔｈを生成部１１３に送るようにしてもよい。生成部１１３は、しきい値Ｓｔｈ以上である光の強度を示す差分データを記憶部１０３に保持させるようにしてもよい。このようにすることで、光強度データの容量を低減させることができ、算出部１１４の負担を軽減させることができる。

なお、生成部１１３が差分データを生成し、記憶部１０３に保持させる方法は、本実施形態で説明したしきい値Ｓｔ１およびＳｔ２に対しても適用可能である。

本実施形態では、出力部１０４はステップＳ１０８において距離ｄを含む情報を出力している。変形例として、出力部１０４はＴｏＦを算出部１１４から受け取り、ＴｏＦを含む情報として出力するようにしてもよい。また出力部１０４は、距離ｄを含む情報およびＴｏＦを含む情報を組み合わせて出力するようにしてもよい。

本実施形態では、出力部１０４はステップＳ１０８において、算出部１１４から送られた距離ｄを含む情報を出力している。変形例として、出力部１０４は制御部１１１からの指令を受けて距離ｄを含む情報を出力するようにしてもよい。

以上に電子装置１００の動作における変形例を説明した。続けて、以下に電子装置１００の構成における変形例を説明する。

本実施形態における電子装置１００は内部に記憶部１０３を備える。この記憶部１０３は、必ずしも電子装置１００の内部に備える必要はない。記憶部１０３と同様の記憶装置を電子装置１００の外部に備えてもよいし、インターネットを経由したクラウドを用いるようにしてもよい。なお、クラウドを用いる場合、電子装置１００はインターネットに接続する通信部を有するようにしてもよい。

本実施形態における電子装置１００は受光部１０２を備える。変形例としてこの受光部１０２は、集光部を備えるようにしてもよい。この集光部は、受光部１０２による光の受光を支援する。例えば、集光部には凸レンズが用いられる。この凸レンズは、単独のレンズであっても複合のレンズであってもよい。

また、本実施形態では、制御部１１１が環境光の強度および物体２００の反射率に基づいてデータ生成範囲を決定する方法について説明した。さらなる変形例として、制御部１１１は、環境光の強度、物体２００の反射率に加え、集光部による光の減衰率にも基づいてデータ生成範囲を決定するようにしてもよい。

本実施形態における電子装置１００は受光部１０２を備える。変形例としてこの受光部１０２は、複数の独立した受光器によって構成されるようにしてもよい。一例として、このような電子装置１５０を、図１０を用いて説明する。電子装置１５０に備えられる受光部１２０には、２つの受光器１２１および１２２が含まれる。受光器１２１および１２２は、それぞれ本実施形態で説明した受光部１０２と同様の機能を有しているとする。なお、電子装置１５０の構成要素のうち、電子装置１００の構成要素と同様であるものについては同じ符号を付して、説明を省略する。

本実施形態では、環境光の計測における受光と、データ生成における受光は、同じ受光部１０２が行っている。変形例では、環境光の計測における受光は受光器１２１、データ生成における受光は受光器１２２が行う。

距離ｄの算出における電子装置１５０の動作は、電子装置１００の動作と類似するので、相違点を中心に説明する。変形例では、制御部１１１は受光部１２０にも指令を送る。

ステップＳ１０１において、制御部１１１は環境光計測範囲ＴＮＡＭを受光器１２１にも指令し、この環境光計測範囲ＴＮＡＭにおける光の強度を示す信号を計測部１１２に送るように指令する。

ステップＳ１０２において、受光器１２１は環境光計測範囲ＴＮＡＭにおける光の強度を示す信号を計測部１１２に送る。

ステップＳ１０３において、制御部１１１は決定したデータ生成範囲Ｔ１を受光器１２２にも指令し、このデータ生成範囲Ｔ１における光の強度を示す信号を生成部１１３に送るように指令する。

ステップＳ１０５において、受光器１２２はデータ生成範囲Ｔ１における光の強度を示す信号を生成部１１３に送る。

以上、本実施形態で説明した電子装置１００の動作との相違点について説明した。変形例では、環境光を計測するための受光部１２１と、データ生成を行うための受光器１２２とを分ける。このようにすることで、環境光計測範囲ＴＮＡＭを本実施形態よりも短く設定することが可能となる。電子装置１５０は距離ｄを算出する頻度を高めることができ、距離ｄの精度の向上につながる。

本実施形態では、制御部１１１はステップＳ１０３において光源１０１がパルス光を出射する時刻と、生成部１１３がデータ生成を開始する時刻を同じ時刻として指令する。変形例として、光源１０１が出射したパルス光の一部を反射させ、その光を受光することで生成部１１３にデータ生成開始の指令が送られるようにしてもよい。変形例では、データ生成開始の指令は光源１０１がパルス光を出射した直後となる。

一例として、このような電子装置１６０を、図１１を用いて説明する。電子装置１６０は、電子装置１００に加えて、反射部１０５および検出部１０６を備えている。電子装置１６０に含まれる構成要素のうち、電子装置１００に含まれる構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。

反射部１０５は、光源１０１から出射されたパルス光の一部を反射し、残りのパルス光を透過する。

検出部１０６は、反射部１０５によって反射されたパルス光を検出し、光源１０１からパルス光が出射されたことを示す信号を生成部１１３に送る。この信号を受けた生成部１１３は、データ生成を開始する。検出部１０６としては、受光部１０２において説明した装置が適用可能である。なお、この変形例では、制御部１１１は生成部１１３にデータ生成を開始する時刻に関する指令を送らない。

検出部１０６がデータ生成を開始する指令を生成部１１３に送る以外は、電子装置１６０の動作は本実施形態で説明した電子装置１００の動作と同様であるので、説明を省略する。

また、検出部１０６は、反射部１０５によって反射されたパルス光を検出し、データ生成を開始する指令を生成部１１３に送るようにしてもよい。また、検出部１０６は、光源１０１からパルス光が出射されたことを示す信号またはデータ生成を開始する指令を制御部１１１に送るようにしてもよい。

この信号または指令を受けた制御部１１１は生成部１１３に送り、データ生成を開始させるようにしてもよい。制御部１１１は、パルス光の出射時刻から一定の時間が経過しても検出部１０６から信号または指令を受けない場合、ステップＳ１０３からやり直すようにしてもよいし、出力部１０４に対してユーザにエラーを知らせる情報を出力させるようにしてもよい。

このようにすることで、故障などの理由で光源１０１からパルス光が出射されない場合に対応することができる。

本実施形態および変形例で説明した処理部１１０における動作は、プログラムを処理することにより実現するようにしてもよい。例えば、このプログラムを組み込んだ汎用コンピュータに、処理部１１０における動作を行わせるようにしてもよい。

このプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、メモリカード、ＣＤ−ＲおよびＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）などのコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由で提供されるようにしてもよいし、ＲＯＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤなどの記憶媒体に組み込んで提供されるようにしてもよい。

以上に、本実施形態およびその変形例を説明した。続けて、以下に本実施形態で説明した電子装置１００の適用例について説明する。

本実施形態では、電子装置１００は物体２００までの距離ｄを算出していた。適用例として、電子装置１００はパルス光を様々な方角に出射し、反射光を受光してＴｏＦを算出することにより、電子装置１００の周囲における物体の配置を表す配置図を作成することが可能である。

電子装置１００がこの配置図を作成する場合について、図１２を用いて説明する。図１２には、電子装置１００の周囲に物体２００ａから物体２００ｅまでが配置されている。

電子装置１００は様々な方角にパルス光を出射し、本実施形態と同様に電子装置１００および物体２００ａから２００ｅまでの距離を算出する。算出部１１４は、この距離に基づいて周囲の物体の配置を表す配置図を作成する。

作成した配置図の一例を、図１３に表す。算出部１１４は、物体２００ａから２００ｅまでの座標に点をプロットし、物体２００ａから２００ｅまでの配置図を作成することができる。

この点が含む座標の情報は、直交座標でも極座標でもよいし、絶対座標（世界座標）でも相対座標でもよい。相対座標としては、例えば電子装置１００の重心を基準としてもよいし、光源１０１の位置を基準としてもよい。また、座標の情報を表示する手段は点に限定されず、ベクトルであってもよい。

この配置図は、例えば電子装置１００が搭載された自動運転を行う移動体が、動力部を制御するために使われる。また、この配置図に位置情報を付加して障害物データとすることにより、自動運転を行う移動体が取得し、利用しやすくなる。この位置情報の取得は既存の方法が利用可能である。

図１３に説明した配置図は平面であったが、三次元点における三次元空間（実空間）を表すようにしてもよい。三次元空間における配置図の一例を、図１４および図１５を用いて説明する。

図１４には、電子装置１００の周囲に物体２００ｆおよび２００ｇが配置されていることが表されている。電子装置１００は様々な方角にパルス光を出射し、本実施形態と同様に電子装置１００および物体２００ｆおよび２００ｇの距離を算出する。算出部１１４は、この距離に基づいて周囲の物体の配置を表す配置図を作成する。

作成した配置図の一例を、図１５に表す。算出部１１４は、物体２００ｆおよび２００ｇの座標に点をプロットし、物体２００ｆおよび２００ｇの配置図を作成することができる。

二次元の配置図の場合と同様に、この三次元点が含む座標の情報は、直交座標でも極座標でもよいし、絶対位置（世界位置）でも相対位置でもよい。相対位置としては、例えば電子装置１００の重心を基準としてもよいし、光源１０１の位置を基準としてもよい。また、座標の情報を表示する手段は三次元点に限定されず、三次元ベクトルであってもよい。

この三次元の配置図においても、二次元の配置図場合と同様に、位置情報を付加して障害物データとしてもよい。

算出部１１４は、作成したこの配置図を、出力部１０４に送ってもよいし、記憶部１０３に保持させるようにしてもよい。出力部１０４は、本実施形態で説明した距離ｄと同様に、出力先に出力する。

また、この配置図の適用例は物体の位置に限定されない。例えば、内視鏡に適用すれば体内の状態を三次元図で表現することが可能であるし、建築物に適用すれば、建築物の状態を二次元図および三次元図で表現することが可能である。体内の状態とは例えば、臓器の配置、腫れ、くぼみ、穴、腫瘍の存在の有無などである。建築物の状態とは例えば、異常なし、ひび割れ、凹凸、穴、たわみなどである。なお、これらの例も配置図として含まれる。

さらなる適用例として、この配置図を利用して移動を行う移動体について説明する。この移動体の一例を、図１６に表す。移動体５００は、移動可能な物であって、例えば車両、台車、飛行可能な物体（有人飛行機、無人飛行機（例えば、ＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ ＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）、ドローン））、ロボット（先端可動式の内視鏡を含む）などである。また、移動体５００は、例えば、人による運転操作を介して進行する移動体や、人による運転操作を介さずに自動的に進行（自律進行）可能な移動体である。一例として、以下に移動体５００が自律進行可能な四輪自動車である場合を説明する。

この移動体５００は、電子装置１００に加えて、動力制御部５０１、取得部５０２、動力部５０３を備える。また、出力部１０４は算出部１１４が作成した配置図を動力制御部５０１に送るものとする。

動力制御部５０１は、動力部５０２の駆動を指令する。より具体的には、動力制御部５０１は、出力部１０４から送られた配置図および取得部５０１から送られた情報に基づいて、移動体５００が移動する方向、速度および加速度を決定し、この方向、速度および加速度を実現する動力部５０２の駆動を指令する。

この動力制御部５０１の指令によって、移動体５００のアクセル量、ブレーキ量、操舵角などが制御される。例えば、動力制御部５０１は、障害物などの物体を避けて現在進行中の車線を保ち、かつ前方車両との車間距離を所定距離以上保つように移動体５００の駆動の制御を行う。

動力部５０２は、移動体５００に搭載された駆動デバイスである。動力部５０２は、例えば、エンジン、モータ、車輪、などである。動力部５０２は、動力制御部５０１の指令によって駆動し、移動体５００を駆動させる。

取得部５０３は、自律進行に必要な各種情報を取得する。例えば、移動体５００の位置情報、移動体５００の周囲の画像、移動体５００の周囲の移動体から送られる相対位置情報などである。取得部５０３は、これらの各種情報を取得するために、ミリ波レーダセンサ、音波によって物体を探知するソナーセンサ、超音波センサ、ステレオカメラ、単眼カメラ、有線又または無線による通信機などのうちから、任意の装置を含む。

なお、動力制御部５０１は本実施形態で説明したプロセッサなどで実装される。動力制御部５０１および取得部５０２を１チップ上で実装するようにしてもよいし、別々に実装するようにしてもよい。また、動力制御部５０１および取得部５０２を電子装置１００の内部に組み込むようにしてもよい。この場合、動力制御部５０１は処理部１１０に組み込まれていてもよい。

以上説明したように、移動体５００は、パルス光を出射して反射光を受光することで作成した、物体の配置を表す配置図に少なくとも基づいて、障害物などの物体を回避しつつ自律進行を行うことが可能である。

この適用例では自律進行可能な四輪自動車である場合を説明したが、移動体５００の例に挙げた他の移動体であっても、動力部５０２が異なるが、同様に自律進行可能である。

例えば移動体５００がドローンであれば、動力部５０２は羽根を回転させるモータおよび羽根の角度を調整するモータである。動力制御部５０１は、配置図および取得部５０３に基づいて、羽根を回転させるモータの回転数、羽根の角度を調整するモータの角度、およびモータの各加速度などを決定し、動力部５０２に指令する。動力部５０２が動力部５０１の指令に基づいて駆動することで、移動体５００は自律進行が可能である。

例えば移動体５００がロボットであれば、動力部５０２は腕部および脚部の少なくとも一方を旋回、回転、角度調整を行うモータである。この腕部は例えばロボットアームなどである。また、このロボットが先端可動式の内視鏡であれば、可動部がこの腕部に含まれるものとする。この脚部は例えば車輪および関節を有する下肢などであってもよい。動力制御部５０１は、配置図および取得部５０３に基づいて、腕部および脚部におけるモータの回転数、モータの角度、およびモータの各加速度などを決定し、動力部５０２に指令する。動力部５０２が動力部５０１の指令に基づいて駆動することで、移動体５００は自律進行が可能である。

以上に、本実施形態、変形例、および適用例を説明したが、これらは組み合わせて行われるようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態における電子装置および変形例における電子装置は、環境光の強度を計測し、ＴｏＦを算出するためのデータを生成する範囲を決定する。このようにすることで、環境光の影響を抑え、距離測定の精度を向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００：電子装置
１０１：光源
１０２：受光部
１０３：記憶部
１０４：出力部
１０５：反射部
１０６：検出部
１１０：処理部
１１１：制御部
１１２：計測部
１１３：生成部
１１４：算出部
１２０：受光部
１２１：受光器
１２２：受光器
１５０：電子装置
１６０：電子装置
２００：物体
２００ａ〜ｇ：物体
５００：移動体
５０１：動力制御部
５０２：動力部
５０３：取得部

Claims (15)

1. 距離を算出する電子装置であって、
   パルス光を出射する光源と、
   光を受光し、受光した光の強度を示す信号を出力する受光部と、
   前記受光部が受光した光のうち、パルス光が物体によって反射された反射光を含まない光の受光強度を推定し、
   前記受光強度に基づいて、光の強度を取得する時間範囲を決定し、
   前記受光強度および前記時間範囲に基づいて、前記光源よりパルス光が出射されてから、前記パルス光の反射光を含む光が前記受光部に受光されるまでの時間を決定し、前記時間に基づいて前記電子装置から前記物体までの距離を算出する処理部と、
   を備える、
   電子装置。
2. 前記処理部は、前記受光強度に基づいて、受光した光が前記パルス光の反射光を含むか否かを判定するしきい値を決定し、
   前記計測部は、前記しきい値に基づいて、前記パルス光の反射光を含む光を判定し、前記時間を決定する、
   請求項１に記載の電子装置。
3. 前記処理部は、距離の計測対象である物体の反射率にさらに基づいて、前記しきい値を決定する、
   請求項２に記載の電子装置。
4. 前記しきい値は、指数減衰関数を含む、
   請求項２または３に記載の電子装置。
5. 前記パルス光の一部を反射する反射部と、
   前記反射部によって反射された前記パルス光を検出し、前記処理部に通知する検出部をさらに備え、
   前記処理部は、前記通知に基づいて前記時間を決定する、
   請求項１乃至４のいずれか１つに記載の電子装置。
6. 前記処理部は、前記受光強度が第１強度、前記第１強度に対応する時間範囲が第１範囲であり、前記受光強度を前記第１強度より大きい第２強度と推定する場合、前記第２強度に対応する時間範囲である第２範囲を前記第１範囲よりも小さく決定する、
   請求項１乃至５のいずれか１つに記載の電子装置。
7. 前記処理部は、距離の計測対象である物体における光の反射率にさらに基づいて、前記時間範囲を決定する、
   請求項１乃至６のいずれか１つに記載の電子装置。
8. 前記受光部は集光部を有し、
   前記処理部は、前記集光部を通過する光の減衰率にさらに基づいて、前記時間範囲を決定する、
   請求項１乃至７のいずれか１つに記載の電子装置。
9. 前記受光部は、前記反射光を含む光を受光する第１受光部と、前記反射光を含まない光を受光する第２受光部を有する、
   請求項１乃至８のいずれか１つに記載の電子装置。
10. 前記受光部はアバランシェフォトダイオードを備え、前記アバランシェフォトダイオードが受光した光子数に基づいて前記信号を出力する、
    請求項１乃至９のいずれか１つに記載の電子装置。
11. 前記信号を保持する記憶部をさらに備え、
    前記信号は時刻に対する光の強度を示す、
    請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の電子装置。
12. 前記処理部は、前記時間および前記距離の少なくとも一方に基づいて、前記物体の座標を示す情報を含む配置図を作成する、
    請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の電子装置。
13. 前記電子装置から前記物体までの距離を示す情報、前記パルス光が出射されてから前記反射光を含む光が受光されるまでの時間を示す情報、および前記配置図を含む情報のうち、少なくとも一方を出力する出力部をさらに備える、
    請求項１乃至１２のいずれか１つに記載の電子装置。
14. 前記配置図に基づいて、移動体の動力部に対する指令を決定する動力制御部をさらに備える、
    請求項１２または１３に記載の電子装置。
15. 距離を算出する方法であって、
    パルス光を出射し、
    光を受光して受光した光の強度を示す信号を出力し、
    受光した光のうち、前記パルス光が物体によって反射された反射光を含まない光の受光強度を推定し、
    前記受光強度に基づいて、光の強度を取得する時間範囲を決定し、
    前記受光強度および前記時間範囲に基づいて、パルス光が出射されてから、前記パルス光の反射光を含む光が受光されるまでの時間を決定し、前記時間に基づいて前記電子装置から前記物体までの距離を算出する、
    方法。