JP2020176956A - 距離計測装置および距離計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】距離測定の測定時間を短縮すること。【解決手段】距離計測装置は、基準クロック信号の１周期をｎ次Ｍ系列信号で変調した照射光を照射する光射出部と、前記照射光が物体で反射した反射光を受光する光受光部と、前記１周期の照射光が照射された後のｎクロックに相当する期間の前記光受光部からの受光信号を用いて、前記物体までの距離を計算する距離測定部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、距離計測装置および距離計測方法に関する。

自動運転車等のセンシング技術の一つとしてライダー（LiDAR: Light Detection And Ranging）が注目されている。ライダーは、光を送出し、その光が物体で反射して戻ってくるまでの時間を測ることにより、物体までの距離を測る方式である。様々な環境の下で、長距離の測定も求められ、測定の際、外来光によるノイズを低減することが求められており、その目的で光源を変調する方式も使われている。送出された光が戻るまでの時間測定は、所定ビット長（ビット数）のＰＮ（Pseudo Noise）系列信号を用いて変調した変調光を用いることによって行われている（特許文献１）。しかしながら、従来の技術では測定時間が長いという問題があり、高速の測定時間が要求される用途には使用が難しかった。

特開２０００−１２１７２６号公報

本発明の第１の態様による距離計測装置は、基準クロック信号の１周期をｎ次Ｍ系列信号で変調した照射光を照射する光射出部と、前記照射光が物体で反射した反射光を受光する光受光部と、前記１周期の照射光が照射された後のｎクロックに相当する期間の前記光受光部からの受光信号を用いて、前記物体までの距離を計算する距離測定部と、を備える。
本発明の第２の態様による距離計測方法は、基準クロック信号の１周期をｎ次Ｍ系列信号で変調した照射光を照射し、前記照射光が物体で反射した反射光を受光し、前記１周期の照射光が照射された後のｎクロックに相当する期間の受光信号を用いて、前記物体までの距離を計算する。

第１の実施形態による距離計測装置の構成の一例を示すブロック図である。 スキャン方式の光学系を説明する模式図である。 変調光の生成と物体からの反射光の関係を説明する模式図である。 変調光の照射タイミングと物体からの反射光の受光タイミングを説明する模式図である。 物体までの距離算出方法を説明する模式図である。 変調光の照射タイミングと距離が異なる物体からの反射光の受光タイミングを説明する模式図である。 従来の技術による変調光の照射タイミングと物体からの反射光の受光タイミングを説明する模式図である。 スキャン方式の距離計測装置による距離測定の流れを説明するフローチャートである。 図９（ａ）は、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの間に送信部から照射される変調光の光強度を示す模式図である。図９（ｂ）は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間に受信部で受信される変調光（戻り光）の受信強度を示す模式図である。 第２の実施形態による距離計測装置を説明する模式図である。 受光素子の受光面（撮像面）における物体の像を示す模式図である。 フラッシュ方式の光学系を説明する模式図である。 フラッシュ方式の距離計測装置による距離測定の流れを説明するフローチャートである。 Ｍ系列の性質を説明する図である。

一般に、ライダーにより取得した時間情報は３次元マップの生成に用いられる。具体的には、複数の測定点で集めた複数の時間情報を点群データとして処理することにより、３次元マップが生成される。
時間情報を複数の測定点で得る方式は、以下の２方式に大別される。
１．スキャン方式
２．フラッシュ方式
スキャン方式は、発光／受光する方向を走査することによって、複数の測定点についての時間情報を順番に得る方式である。ある測定点に向けてポイント状に光を照射し、その測定点からの戻り光を受光して時間情報を得ると、次の測定点に対して同様の動作を繰り返す。
これに対してフラッシュ方式は、発光／受光を面状に行うことにより、複数の測定点についての時間情報をほぼ同時に得る方式である。複数の測定点をカバーするように面状に光を照射し、各測定点からの戻り光を面状の受光センサでほぼ同時に受光して時間情報を得る。

本実施の形態による距離計測装置は、スキャン方式とフラッシュ方式のどちらにも適用することができる。そのため、第１の実施形態としてスキャン方式を説明し、第２の実施形態としてフラッシュ方式を説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施形態による距離計測装置の構成の一例を示すブロック図である。距離計測装置１は、制御部１０と、送信符号生成部２０と、クロック信号発生部３０と、送信部４０と、発光側の光学系５０と、受光側の光学系５５と、受信部６０と、計時部７０と、距離算出部８０とを有する。距離計測装置１は、所定ビット長のＰＮ符号を用いて変調した変調光を物体１００の方向へ向けて送出（照射）してから、物体１００等で反射された光が受信部６０で受信されるまでの時間に基づき、距離計測装置１から物体１００までの距離を算出する。

制御部１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成され、制御プログラムに基づいて距離計測装置１の各部の動作を制御する。送信符号生成部２０は、送信部４０の光源を変調するためのＰＮ系列（疑似雑音系列）の１種であるＭ系列の符号を生成する。次数ｎのＭ系列の周期は、Ｐ＝２^ｎ−１の形で表される。そして、次数ｎのＭ系列は、そのＭ系列を構成するＰ個の符号のうち任意の位置から順にｎ個取り出した符号で表される値が全て異なるという性質を有する。送信符号生成部２０は、制御部１０から指示された次数ｎのＭ系列の符号を、クロック信号発生部３０が発生する基準クロック信号に同期して生成する。

本実施の形態では、測定する最長距離Ｌｍを距離レンジと称する。制御部１０は、例えば、測定レンジとして設定する最長距離Ｌｍ（距離計測装置１からの距離）を光が往復する時間Ｔ＝２×Ｌｍ／Ｃと、上記Ｍ系列の周期を示すＰの値（＝２^ｎ−１）とを対応させるように、次式（１）により次数ｎを決定する。
(２^ｎ−１−１)×tck ＜ ２×Ｌｍ／Ｃ ≦ (２^ｎ−１)×tck （１）
ただし、符号Ｃは光速、符号tckは変調周期（＝１／変調周波数Ｆ）を表す。
ここで、変調周波数Ｆを高くするほど距離測定の分解能が上がり、次数ｎを増やすほど最長距離Ｌｍが長くなる。制御部１０は、測定分解能と最長距離Ｌｍとに基づいて次数ｎを決定する。

送信符号生成部２０によって生成されたＭ系列の符号は、二値符号として送信部４０および計時部７０へ送出される。
なお、本実施の形態で扱う系列は、符号が「０」または「１」である二値系列をいう。

クロック信号発生部３０は、基準発振器の周波数を分周するなどして、変調周波数Ｆとして例えば５０ＭＨｚ（すなわち変調周期tck＝１／Ｆ＝２０nｓ）の基準クロック信号を生成する。基準クロック信号は、送信符号生成部２０、送信部４０、受信部６０、および計時部７０に供給される。

送信部４０は、発光素子４０ａおよび駆動部４０ｂを含む。本実施の形態では、距離計測装置１の光源として、例えば、上記変調周波数Ｆで変調発光させることが可能な波長約９４０nmの赤外光ＬＤ（LD: Laser Diode）を発光素子４０ａとして用いる。駆動部４０ｂは、上記送信符号生成部２０で生成された二値符号に従って発光素子４０ａをオンまたはオフさせることにより、上記基準クロック信号に同期する上記Ｍ系列の符号に基づくビット長Ｐの変調光を発光素子４０ａから出力させる。これにより、ビット長Ｐの変調光が時間(Ｐ×tck)の間照射される。出力された変調光は、発光側の光学系５０を介して物体１００の方向に進む。
なお、上記説明において発光素子４０ａをオンまたはオフさせると記載したが、実際には完全にオフにしなくても、発光する光の強度を低下させることで所定の消光比が得られればよい。

（スキャン方式の光学系）
光学系５０および光学系５５は、送信部４０による発光と、受信部６０による受光の方向を走査するスキャン光学系を構成する。図２は、スキャン方式の光学系を説明する模式図である。発光素子４０ａから出力された変調光は、発光側の光学系５０を構成する走査ミラー５０ａに入射する。走査ミラー５０ａで反射された変調光は、測定視野２００の中の測定点Ｏへ進む。測定点Ｏに対応する位置に物体１００（図１）が存在すると、物体１００で反射された変調光（戻り光）が再び走査ミラー５０ａに入射する。戻り光は走査ミラー５０ａで反射された後、受光側の光学系５５を構成するミラー５５ａ等により分離される。そして、受光レンズ５５ｂを介して受信部６０を構成する受光素子６０ａに入射される。

走査ミラー５０ａは、例えば水平方向および鉛直方向に二次元走査が可能に構成されている。これにより、発光素子４０ａから出力された変調光を、測定視野２００の中の任意の測定点Ｏへ導くことができる。

図１の受信部６０は、受光素子６０ａと、増幅部６０ｂと、二値化部６０ｃとを含む。本実施の形態では、受光素子６０ａとして、上記赤外域の変調光を受光可能なＰＤ（PhotoDiode）を用いる。物体１００等で反射した変調光（戻り光）は、上述した走査ミラー５０ａおよび受光側の光学系５５を介して受光素子６０ａに入射される。すなわち、ビット長Ｐの変調光（戻り光）が時間(Ｐ×tck)の間入射される。受光素子６０ａは、受光した光の強さに応じた受信信号（光電流）を出力する。

増幅部６０ｂは、受信信号を電圧値に変換して増幅し、増幅した受信信号を二値化部６０ｃへ送出する。二値化部６０ｃは、上記基準クロック信号に同期して、受信信号をHighレベルまたはLowレベルに二値化する。例えば、受信信号が基準電圧よりも高い場合はHighレベルとし、受信信号が基準電圧よりも低い場合にはLowレベルとする。二値化された受信信号は、計時部７０へ送出される。

計時部７０は、信号保持部７０ａと、検出部７０ｂとを含む。信号保持部７０ａは、ＲＡＭ等により構成され、受信部６０から送出された受信信号を一時的に記憶する。信号保持部７０ａは、少なくとも上記Ｍ系列の次数ｎと同じビット長ｎの受信信号を、一時的に記憶することができる。換言すると、本実施の形態では１つの測定点Ｏにつき、Ｐビットの反射光（戻り光）のうちのｎビット分の受信信号を信号保持部７０ａに一時的に記憶させる。
なお、信号保持部７０ａに記憶させるビット長ｎは、制御部１０からの指示によって変更（例えば、ｎビットからｍビット（ｎ＜ｍ＜Ｐ）に変更）することができる。

検出部７０ｂは、信号保持部７０ａに記憶されているｎビットの受信信号のビットパターンが、送信符号生成部２０によって生成された、Ｍ系列を構成するＰ個の符号のビットパターンのどの区間（Ｍ系列上の位置）と一致するかを検出する。環境ノイズ（例えば、本実施の形態と同様の距離計測装置を搭載した他車からの光）の影響を軽減したい場合に好適である。検出部７０ｂは、ビット長Ｐの二値符号の先頭から数えてＭｓ番目と、Ｍｓ＋１番目と、…、Ｍｓ＋(ｎ−１)番目と一致することを検出する。検出結果は、距離算出部８０へ送出される。検出部７０ｂによる検出の詳細は、後に図５を参照して詳しく説明する。

距離算出部８０は、次式（２）により遅延時間ｄｔを算出する。遅延時間ｄｔは、変調光が距離計測装置１と物体１００との間を往復する時間である。
ｄt＝２×Ｌｍ／Ｃ−Ｍｓ×tck （２）
ただし、符号tckは変調周期である。

距離算出部８０はさらに、次式（３）により距離計測装置１から物体１００までの距離Ｌｏｂを算出する。
Ｌｏｂ＝ｄｔ×Ｃ／２ （３）
ただし、符号ｄｔは遅延時間である。

以上の説明は、１つの測定点Ｏに対する動作である。制御部１０は、送信部４０が発光する方向および受信部６０が受光する方向を走査することによって、複数の測定点Ｏについて時間情報としての遅延時間ｄｔを算出させるとともに、各遅延時間ｄｔに基づいて複数の測定点Ｏまでの距離Ｌｏｂを算出させる。
なお、制御部１０は、ある測定点Ｏについて発光および受光動作を行うことによって距離Ｌｏｂの算出に必要なｎビットの受信信号が信号保持部７０ａに一時的に記憶されると、計時部７０による算出処理と並行して次の測定点Ｏに対する発光および受光動作を開始させることができる。
制御部１０は、このように複数の測定点Ｏで集めた複数の距離Ｌｏｂを点群データとして処理することにより、３次元マップ（奥行き（距離）情報を有する画像）を生成する。

＜測定の流れ＞
上述した距離計測装置１による測定動作について、図３を参照して説明する。図３は、変調光の生成と物体１００からの反射光の関係を説明する模式図である。横軸は時間を示しており、時刻ｔ０において測定が始まるものとする。図３には、Ｍ系列の次数ｎが４（すなわちＰ＝１５）の場合を例示する。図示する波形は、上から順に基準クロック信号、Ｍ系列信号、Ｍ系列に基づく変調光Ｓ、および変調光Ｓが物体１００で反射された反射光Ｒ１を示す。４次のＭ系列の場合、基準クロック信号のクロック数１５がＭ系列の１周期に対応する。また、基準クロック信号の１クロックΔｔは、上述した変調周期tckに相当する。
送信部４０は、時刻ｔ０から時間Ｔ（＝２×Ｌｍ／Ｃ）の間に、測定点Ｏに対して上記Ｍ系列の符号に基づいて変調されたビット長Ｐの変調光Ｓを照射する。

受信部６０は、送信部４０で変調光Ｓの照射が開始された時刻ｔ０から時間Ｔ（＝２×Ｌｍ／Ｃ）が経過後の時刻ｔ３より、受信部６０を稼働させる。受信部６０の稼働時間ｔｒは、次式（４）で表される。
ｔｒ＝ｎ×tck （４）
ただし、符号ｎは上記Ｍ系列の次数である。符号tckは変調周期である。

Ｍ系列の次数ｎは、上式（１）を満たすように決定されているので、Ｍ系列の符号に基づいて変調されたビット長Ｐの変調光Ｓは、時刻ｔ３に末尾ビット（＝Ｐビット目）の出力が終了する。本実施の形態では、送信部４０で変調光Ｓの照射が終了する時刻ｔ３に受信部６０が稼働を開始する。送信部４０は、受信部６０が稼働されている稼働時間ｔｒの間は変調光Ｓの照射を休止する。

距離計測装置１から至近距離Ｌ１に物体１００が位置する場合、この物体１００で反射されたビット長Ｐの反射光（戻り光）Ｒ１の先頭ビット（＝１ビット目）は、送信部４０で変調光Ｓの出力が開始された時刻ｔ０から間もない時刻ｔ１に距離計測装置１へ到達する。
反射光（戻り光）Ｒ１は、ビット長Ｐであるので時刻ｔ１から時間Ｔ（＝２×Ｌｍ／Ｃ）が経過するまで続く。送信部４０は、稼働時間ｔｒが終了すると、時刻ｔ４から時間Ｔ（＝２×Ｌｍ／Ｃ）の間に、上記Ｍ系列の符号に基づいて変調されたビット長Ｐの変調光Ｓを次の測定点Ｏに対して照射する。以降も同様の動作を繰り返す。

＜照射タイミングと受光タイミング＞
図４は、変調光の照射タイミングと物体１００からの反射光の受光タイミングを説明する模式図である。図３を参照して説明したように、送信部４０が時刻ｔ０から時間Ｔ（＝２×Ｌｍ／Ｃ）の間にビット長Ｐの変調光Ｓを照射する。また、受信部６０が時刻ｔ３より時刻ｔ４までの稼働時間ｔｒの間に反射光Ｒ１を受信する。図４に示すタイミングで受信部６０が受信する反射光Ｒ１は、反射光（戻り光）Ｒ１のうち末尾寄りｎビット分である。

受信部６０で受信された、反射光（戻り光）Ｒ１の末尾寄りｎビット分の受信信号に基づいて、距離計測装置１から物体１００までの距離Ｌ１を算出する方法について、図５を参照して説明する。図５において、図３と同様に横軸が時間を示しており、時刻ｔ０において測定が始まるものとする。また、Ｍ系列の次数ｎが４（すなわちＰ＝１５）の場合を例示する点も図３と同様である。

＜距離算出手順＞
距離計測装置１は、以下の手順（１）から手順（５）を行うことによって距離Ｌ１を算出する。
手順（１）
距離計測装置１は、反射光（戻り光）Ｒ１の受信信号ｍ１のビットパターン「０１１０」を検出する。
手順（２）
距離計測装置１は、照射光（変調光Ｓ）から上記ビットパターン「０１１０」の位置を検出する。
手順（３）
距離計測装置１は、上記ビットパターン「０１１０」がＭ系列の何番目かを判定する。図５の例ではＭｓ＝１２（１２番目）である。
手順（４）
距離計測装置１は、変調光Ｓの１２番目を照射（時刻ｔ１Ａ）してから受光する（時刻ｔ３）までの遅延時間ｄｔを、上式（３）を用いて計算する。図５の例では、ｄｔ＝４Δｔである。
手順（５）
距離計測装置１は、上式（４）を用いて距離Ｌ１（Ｌｏｂ）を計算する。図５の例では、Ｌ１＝２Δｔ×Ｃである。

上記手順（１）から手順（５）をさらに詳細に説明する。計時部７０は、遅延時間ｄｔを測定するために、上記検出部７０ｂによって、受信部６０で受信された反射光（戻り光）Ｒ１の受信信号のビットパターンが変調光Ｓの変調波形のビットパターンのどの区間と一致するかを検出する。換言すると、信号保持部７０ａに記憶されているｎビットの受信信号のビットパターンが、Ｍ系列を構成するＰ個の符号のビットパターンと一致する部分を特定する。

先ず、４次のＭ系列の１例として先頭ビット（図５に向かって左）から順番に、１，１，０，１，０，１，１，１，１，０，０，０，１，０，０となる系列を選ぶ。
図５の例では、変調光Ｓの先頭ビットから数えて１番目と、２番目と、３番目と、４番目の４ビットからなる信号を（Ｍｓ＝１）と称する。また、例えば先頭ビットから数えて７番目と、８番目と、９番目と、１０番目の４ビットからなる信号を（Ｍｓ＝７）と称する。同様に、先頭ビットから数えて１２番目と、１３番目と、１４番目と、１５番目の４ビットからなる信号を（Ｍｓ＝１２）と称する。変調光Ｓにおいて、（Ｍｓ＝１）は、１，１，０，１であり、（Ｍｓ＝７）は、１，１，１，０であり、（Ｍｓ＝１２）は、０，１，０，０である。

信号保持部７０ａは、上記手順（１）として、Ｐ（＝１５）ビットの反射光（戻り光）Ｒ１のうちのｎ（＝４）ビット分の受信信号を一時的に記憶する。これにより、４ビットの受信信号ｍ１（＝０，１，０，０）が記憶される。
検出部７０ｂは、上記手順（２）として、Ｍ系列を構成するＰ（＝１５）個の符号の中から、信号保持部７０ａに記憶されている４ビットの受信信号と一致する区間（Ｍ系列上の位置）を検出する。
また、検出部７０ｂは、上記手順（３）として、信号保持部７０ａに記憶されている４ビットの受信信号ｍ１（＝０，１，０，０）が、Ｍ系列における１２番目（Ｍｓ＝１２）と一致することから、Ｍｓ＝１２とする。
距離算出部８０は、上記手順（４）として、検出部７０ｂによって検出されたＭｓ＝１２を上式（２）に代入することによって、遅延時間ｄｔ＝４×Δtを得る。上述したように、符号Δｔは基準クロック信号の１クロックに相当する。
距離算出部８０はさらに、上記手順（５）として、上式（３）に遅延時間ｄｔを代入することによって距離Ｌ１（Ｌｏｂ）を算出する。

＜物体の距離と反射光の受光タイミング＞
本実施の形態では、信号保持部７０ａに記憶されるｎビットの受信信号のビットパターンが、物体１００までの距離によって異なる。図６は、距離計測装置１から異なる距離Ｌ１、Ｌ２およびＬｍに位置する物体１００からの反射光の受光タイミングを説明する模式図である。図６において、上述した至近距離Ｌ１と、最長距離Ｌｍの中ほどの中距離Ｌ２と、最長距離Ｌｍとに位置する物体１００で反射されたビット長Ｐの反射光（戻り光）が例示される。

至近距離Ｌ１に位置する物体１００で反射されたビット長Ｐの反射光（戻り光）Ｒ１の先頭ビット（＝１ビット目）は、図４を参照して説明した通り、送信部４０で変調光Ｓの出力が開始された時刻ｔ０から間もない時刻ｔ１に距離計測装置１へ到達する。図６において受信部６０で受信される反射光Ｒ１は、反射光（戻り光）Ｒ１のうち末尾寄りｎビット分である。

また、中距離Ｌ２に位置する物体１００で反射されたビット長Ｐの反射光（戻り光）Ｒ２の先頭ビット（＝１ビット目）は、送信部４０で変調光Ｓの出力が開始された時刻ｔ０と時刻ｔ３との間の時刻ｔ２に距離計測装置１へ到達する。図６において受信部６０で受信される反射光Ｒ２は、反射光（戻り光）Ｒ２のうち中寄りｎビット分である。

さらにまた、最長距離Ｌｍに位置する物体１００で反射されたビット長Ｐの反射光（戻り光）Ｒ３の先頭ビット（＝１ビット目）は、時刻ｔ３に距離計測装置１へ到達する。図６において受信部６０で受信される反射光Ｒ３は、反射光（戻り光）Ｒ３のうち先頭寄りｎビット分である。

このように、受信部６０で受信される反射光Ｒ１、反射光Ｒ２、反射光Ｒ３の受信信号のビットパターンは、距離計測装置１から物体１００までの距離の違いによって異なる。距離計測装置１では、物体１００までの距離の違いによって受信部６０で受信される受信信号のビットパターンが異なる点に着目して、上述した手順（１）から手順（５）を行うことにより、物体１００までの距離Ｌ１、距離Ｌ２、距離Ｌｍを算出する。

＜測定時間＞
次に、図７を参照して、本実施の形態と従来の技術とを測定時間の観点で比較する。図７は、従来の技術による距離計測装置による測定動作を説明する図であり、１つの測定点Ｏに対する測定の流れを時間軸上に例示した模式図である。図６と同様に、横軸は時間を示しており、時刻ｔ０において測定が始まるものとする。時刻ｔ０から時間Ｔ（＝２×Ｌｍ／Ｃ）の間に、送信部から測定点Ｏに対して上記Ｍ系列の符号に基づいて変調されたビット長Ｐの変調光Ｓが照射される点は、本実施の形態（図６）と同様である。

従来の距離計測装置では、距離計測装置から至近距離Ｌ１に物体１００が位置する場合、距離計測装置から中距離Ｌ２に物体１００が位置する場合、距離計測装置から最長距離Ｌｍに物体１００が位置する場合のいずれも、物体１００で反射されたビット長Ｐの反射光（戻り光）が全て受光される。そのため、受信部の稼働時間ｔｒは次式（５）で表される。
ｔｒ＝２×Ｐ×tck
＝４×Ｌ／Ｃ （５）
ただし、符号Ｐは上記Ｍ系列の周期である。符号tckは変調周期である。

従来の距離計測装置から至近距離Ｌ１に物体１００が位置する場合、この物体１００で反射されたビット長Ｐの反射光（戻り光）Ｒ１の先頭ビット（＝１ビット目）は、変調光Ｓの出力が開始された時刻ｔ０から間もない時刻ｔ１に距離計測装置へ到達する。そのため、変調光Ｓの出力が開始された時刻ｔ０から受信部の稼働が開始される。反射光（戻り光）Ｒ１はビット長Ｐであるので、少なくとも時刻ｔ１から時間Ｔ（＝２×Ｌｍ／Ｃ）が経過するまで受信部を稼働させる必要がある。

従来の距離計測装置から中距離Ｌ２に物体１００が位置する場合、この物体１００で反射されたビット長Ｐの反射光（戻り光）Ｒ２の先頭ビット（＝１ビット目）は、上記時刻ｔ０と上記時刻ｔ３との間の時刻ｔ２に距離計測装置へ到達する。
反射光（戻り光）Ｒ２はビット長Ｐであるので、少なくとも時刻ｔ２から時間Ｔ（＝２×Ｌｍ／Ｃ）が経過するまで受信部を稼働させる必要がある。

従来の距離計測装置から最長距離Ｌｍに物体１００が位置する場合、この物体１００で反射されたビット長Ｐの反射光（戻り光）Ｒ３の先頭ビット（＝１ビット目）は、時刻ｔ３に距離計測装置へ到達する。
反射光（戻り光）Ｒ３はビット長Ｐであるので、時刻ｔ３から時間Ｔ（＝２×Ｌｍ／Ｃ）が経過する時刻ｔ５まで受信部を稼働させる必要がある。
以上をまとめると、従来の距離計測装置の受信部の稼働時間ｔｒは、上式（５）のとおり（４×Ｌｍ／Ｃ）である。

これに対して、本実施の形態による距離計測装置１の受信部６０で受信する反射光（戻り光）Ｒ１〜Ｒ３のうちのｎビットは、従来の距離計測装置の受信部で受信される反射光（戻り光）Ｒ１〜Ｒ３のＰビットと比べるとはるかに短い。例えば、Ｍ系列の次数ｎが１０である場合にはＰ＝１０２３ビットに対してｎ＝１０ビットは１／１００程度である。よって、距離計測装置１の受信部６０の稼働時間ｔｒは、時間Ｔ（＝２×Ｌｍ／Ｃ）の１パーセント程度にまで短縮できる。この結果、受信部６０に入射した外来光ノイズが電気信号に変換される確率は１００分の１にでき外来光ノイズに強い装置になる。

さらに、送信部４０が変調光の出力を開始した時刻ｔ０から受信部６０が稼働を終了する時刻ｔ４までの時間を距離計測装置１の測定時間ｍｔ１と定義すると、測定時間ｍｔ１は、実質的に時刻ｔ０から時間Ｔ（＝２×Ｌｍ／Ｃ）が経過後の時刻ｔ３までの時間と等しいといえる。
一方で、従来の距離計測装置の受信部の稼働時間ｔｒは、上述のように（４×Ｌｍ／Ｃ）である。また、従来の距離計測装置の送信部が変調光の出力を開始した時刻ｔ０から受信部が稼働を終了する時刻ｔ５までの時間を従来の距離計測装置の測定時間ｍｔ２と定義すると、測定時間ｍｔ２は、時刻ｔ０から（４×Ｌｍ／Ｃ）が経過する時間である。
以上のことから、距離計測装置１の測定時間ｍｔ１は、従来の距離計測装置の測定時間ｍｔ２に比べて約１／２に短縮することができる。

＜フローチャートの説明＞
図８は、スキャン方式の距離計測装置１による距離測定の流れを説明するフローチャートである。図８のフローチャートに基づくプログラムは、制御部１０により実行される。ステップＳ１０において、制御部１０は、送信符号生成部２０に送信符号を生成させる。送信符号生成部２０は、上述したように、制御部１０から指示された次数ｎのＭ系列の符号を、クロック信号発生部３０が発生する基準クロック信号に同期して生成する。

ステップＳ２０において、制御部１０は、送信部４０に変調光Ｓの照射を開始させる。送信部４０は、上述したように、基準クロック信号に同期するＭ系列の符号に基づくビット長Ｐの変調光Ｓを発光素子４０ａから出力させる。

ステップＳ３０において、制御部１０は、タイムアップしたか否かを判定する。制御部１０は、送信部４０で変調光Ｓの出力を開始させた時刻ｔ０から時間Ｔ（＝２×Ｌｍ／Ｃ）が経過した場合にタイムアップと判断し、ステップＳ３０を肯定判定してステップＳ４０へ進む。制御部１０は、時刻ｔ０から時間Ｔ（＝２×Ｌｍ／Ｃ）が経過していない場合にはステップＳ３０を否定判定してタイムアップを待つ。

ステップＳ４０において、制御部１０は、受信部６０を稼働させて反射光Ｒの受信を開始させる。ステップＳ５０において、制御部１０は、受信部６０でｎビットの受信が終了したか否かを判定する。制御部１０は、受信部６０を稼働させた時刻ｔ３から稼働時間Ｔｒが経過した場合にステップＳ５０を肯定判定してステップＳ６０へ進む。制御部１０は、時刻ｔ３から稼働時間ｔｒが経過していない場合にはステップＳ５０を否定判定して稼働時間ｔｒの経過を待つ。
なお、制御部１０は、時刻ｔ３から稼働時間Ｔｒが経過するのを待つ代わりに、信号保持部７０ａにｎビットの受信信号が記憶されたか否かを判断することによって、ステップＳ５０の判定を行ってもよい。

ステップＳ６０において、制御部１０は、検出部７０ｂに検出処理を行わせる。検出部７０ｂは、受信部６０で受信された反射光（戻り光）Ｒ１〜Ｒ３の受信信号が、Ｍ系列を構成するＰ個の符号のどの区間と一致するかを検出する。

ステップＳ７０において、制御部１０は、距離算出部８０に距離算出処理を行わせる。距離算出部８０は、検出部７０ｂの検出結果に基づき、遅延時間ｄｔおよび距離Ｌｏｂを算出する。

ステップＳ８０において、制御部１０は、他に測定点があるか否かを判断する。制御部１０は、全ての測定点Ｏに対する測定処理を終了しておらず、他に測定点Ｏが存在する場合にはステップＳ８０を肯定判定してステップＳ２０へ戻る。制御部１０は、全ての測定点Ｏに対して測定処理を終了した場合にステップＳ８０を否定判定して図８による処理を終了する。ステップＳ２０へ戻った場合、制御部１０は、上記スキャン光学系を次の測定点Ｏへ走査し、新たな測定点Ｏに対して同様の動作を繰り返す。

上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）距離計測装置１は、基準クロック信号の１周期Ｐを、例えば１０次のＭ系列信号で変調した変調光Ｓを照射する光射出部としての送信部４０と、照射した変調光Ｓが物体１００で反射した反射光を受信する光受光部としての受信部６０と、１周期Ｐの変調光Ｓが照射された後の１０クロックに相当する期間の受信部６０からの受信信号を用いて、物体１００までの距離を計算する距離測定部としての距離算出部８０とを備える。
このように構成したので、距離の計算に用いる信号が、物体１００で反射された１周期Ｐ（１０２３ビット）の反射光（戻り光）の１パーセント程度の１０ビットになり、１０２３ビットの信号の全てを距離の計算に用いる従来の技術と比べて、測定時間を大幅に短縮することができる。

（２）距離測定部としての計時部７０は、受信信号のビットパターンを特定し、特定したビットパターンに相当する変調光Ｓの区間を検出する。計時部７０はさらに、１周期Ｐ（１０２３ビット）のＭ系列上の位置を特定し、Ｍ系列上の位置から、変調光Ｓが送信部４０から照射されて、反射光が受信部６０で受信されるまでの遅延時間ｄｔを上式（２）により計算し、この遅延時間ｄｔから物体１００までの距離を上式（３）により計算する。
このように構成したので、計時部７０の信号保持部７０ａに記憶されている１０ビットの受信信号のビットパターンが、１０２３ビットの変調光Ｓの符号のどの区間と一致するかを検出することによって、変調光Ｓが距離計測装置１と物体１００との間を往復する時間、すなわち遅延時間ｄｔを適切に求めることができる。また、受信部６０に入射した外来光ノイズが電気信号に変換される確率は低くなり、環境ノイズの影響を受けにくくすることができる。

（３）受信部６０は、測定レンジとして設定する最長距離Ｌｍ（距離計測装置１からの距離）からの反射光が返るとき（時刻ｔ３）より受信を開始するように構成したので、変調光Ｓの照射が開始された時刻ｔ０から受信を開始する従来技術に比べて受信時間が短縮されるから、受信部６０に入射した外来光ノイズが電気信号に変換される確率は低くなる。受信部６０で消費される電力を削減することにも効果がある。
なお、受信部６０は、測定レンジとして設定する最長距離Ｌｍよりも短い距離からの反射光が返る時刻（時刻ｔ３より前）から受信を開始してもよい。受信部６０は、時刻ｔ３より前から受信を開始した場合でも時刻ｔ４まで受信を続ける。

（４）送信部４０は、変調光Ｓの照射時間を、測定レンジとして設定する最長距離Ｌｍに位置する物体１００との間を光が往復する時間とほぼ一致させる。このように構成したので、受信部６０に、変調光Ｓの照射が終了する時刻ｔ３より受信を開始させることができる。

（５）受信部６０は、１周期Ｐ（１０２３ビット）の反射光の一部（１０ビット）の受信信号を受信する。このように構成したので、１０２３ビットの反射光を全て受信する従来技術に比べて受信時間が短縮されるから、受信部６０に入射した外来光ノイズが電気信号に変換される確率は低くなる。受信部６０で消費される電力を削減することにも効果がある。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（変形例１）
送信部４０から照射するビット長Ｐの変調光Ｓの光強度を、ビット長Ｐの先頭ビット（＝１ビット目）から末尾ビット（＝Ｐビット目）まで一定にする場合、距離計測装置１から至近距離Ｌ１に位置する物体１００で反射されたビット長Ｐの反射光（戻り光）は、最長距離Ｌｍに位置する物体１００で反射されたビット長Ｐの反射光（戻り光）に比べて光の強度が高くなる。このため、受信部６０における受信信号のレベルは、物体１００が距離計測装置１の近くにあるほど大きく、物体１００が距離計測装置１から遠方にあるほど小さくなる。一般に、受信信号のレベルが大きく変化するよりも、受信信号のレベルがほぼ一定である方が、受信部６０における回路の負担が小さい。具体的には、大きな受信信号から小さな受信信号まで広い入力範囲に対応させるよりも、同程度のレベルの受信信号のみに対応させる方が、回路の構成を簡単にすることができる。

変形例１では、受信部６０における受信信号のレベルがほぼ一定となるように、送信部４０から照射される変調光Ｓの光強度を時間経過とともに変化させる。図９（ａ）は、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの時間Ｔ（＝２×Ｌｍ／Ｃ）の間に、送信部４０から照射されるビット長Ｐの変調光Ｓの光強度を示す模式図である。送信部４０は、測定点Ｏに対してＭ系列の符号に基づいて変調されたビット長Ｐの変調光Ｓを照射する際に、図９（ａ）に示すように、変調光Ｓの変調パルスの光強度を、先頭ビット（図に向かって左）寄りほど大きくして、末尾ビット（図に向かって右）に向かって単調に減少させる。具体的には、物体１００までの距離の２乗に反比例させるように光強度を減少させる。

図６を参照して説明したように、距離計測装置１から至近距離Ｌ１に物体１００が位置する場合、反射光（戻り光）Ｒ１の末尾寄りｎビット分が受信部６０で受信される。また、距離計測装置１から中距離Ｌ２に物体１００が位置する場合、反射光（戻り光）Ｒ２の中寄りｎビット分が受信部６０で受信される。さらにまた、距離計測装置１から最長距離Ｌｍに物体１００が位置する場合、反射光（戻り光）Ｒ３の先頭寄りｎビット分が受信部６０で受信される。
このように、受信部６０で受信される反射光（戻り光）のビット位置が、距離計測装置１から物体１００までの距離によって異なるという本実施の形態の特徴に合わせて、送信部４０から照射する変調光Ｓの変調パルスの光強度を図９（ａ）に示すごとく減少させる。

図９（ｂ）は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの稼働時間Ｔｒの間に、受信部６０の受光素子６０ａで受信される変調光（戻り光）の受信強度を示す模式図である。送信部４０から照射される変調光Ｓの変調パルスの光強度を時間経過とともに減少させることにより、受信部６０における受信信号のレベルをほぼ一定にすることができる。このように構成することにより、受信部６０の回路の負担を軽減することができる。

（変形例２）
受信部６０が反射光（戻り光）を受信するとき、例えば、本実施の形態と同様の距離計測装置を搭載した他車からの変調光等に起因するノイズによってビット誤りが生じてしまう場合を想定する。受信信号にビット誤りが生じると、計時部７０による時間測定が困難になる。具体的には、受信部６０で受信された反射光（戻り光）の受信信号のビットパターンが、ビット誤りにより変調光Ｓの変調波形のビットパターンと一致しなくなってしまう。このような事態に対処するため、変形例２において、計時部７０に対して符号誤りの訂正、検出機能をもたせてもよい。

Ｍ系列は、周期性、均一性、連なり性、自己相関性等の種々の性質を有することが知られている（吉谷清澄；「PN系列−特にＭ系列について」,電波研究所季報 第１７巻第９０号（１９７１年５月）,ｐｐ２４９−２６３）。変形例２では、Ｍ系列が上記性質に基づいて誤り訂正能力を有することに着目し、ノイズによってビット誤りが生じた場合に誤ったビットパターンを訂正する。

上述した実施の形態では、Ｍ系列の次数ｎが１０である場合において、受信部６０が反射光（戻り光）の１０ビット分を受信するようにしたが、変形例２においては、受信部６０が、例えば反射光（戻り光）の２１ビット分（１０ビットに１１ビットを加える）を受信する。具体的には、上式（４）のｎに２１を代入し、稼働時間ｔｒを延ばす。稼働時間ｔｒを延ばすことによって、反射光（戻り光）のうちの２１ビット分を受信部６０で受信することになる。

１０ビットに１１ビットを加えて２１ビット分の受信を行う場合、２１ビットのうちの２ビットまでのビット誤りであれば訂正が可能となる。また、２１ビットのうちの３ビットのビット誤りであればその検出が可能になる。このように、受信部６０で受信する反射光（戻り光）のビット数を増やすことによって、符号誤りの訂正、符号誤りの検出機能を持たせることができる。
なお、１０ビットより長い２１ビット分を受信することにしても、反射光（戻り光）のビット長Ｐ＝１０２３ビットに対してｎ＝２１ビットは２／１００程度である。よって、距離計測装置１の受信部６０の稼働時間ｔｒは、時間Ｔ（＝２×Ｌｍ／Ｃ）の２パーセント程度に過ぎず、測定時間が大きく伸びることはない。このように、Ｍ系列の誤り訂正、誤り検出能力を用いて、本実施の形態と同様の距離計測装置からの変調光等に起因するノイズの影響を避けることができる。

＜第２の実施の形態＞
第２の実施形態では、フラッシュ方式の距離計測装置について説明する。
（概要）
はじめに、図１０、図１１を参照して第２の実施形態の概要を説明する。
図１０は、第２の実施形態による距離計測装置１Ａを説明する模式図である。送信部４０は、物体１００ａおよび物体１００ｂを照らす光を面状に照射する。受信部６０は、物体１００ａ、１００ｂからの反射光（戻り光）を、光学系５０を介して受光する。受信部６０は、面状の受光素子６０ａを有しており、各物体１００ａ、１００ｂからの戻り光を画像として撮像する。

図１１は、受光素子６０ａの受光面（撮像面）における物体１００ａ、１００ｂの像を示す模式図である。図１１では、光学系５０により物体１００ａ、１００ｂの像の上下左右が反転している。受信部６０は、Ｍ系列の次数ｎと同じｎ回の撮像を行うことにより、図１１に示すような画像をｎフレーム取得する。
計時部７０は、受信部６０で取得されたｎフレームの画像に基づいて、各測定点Ｏ（図１２）におけるｎビットの受信信号を得る。

（フラッシュ方式の光学系）
以下、フラッシュ方式の距離計測装置１Ａについて、図１、図１２を参照して詳細に説明する。制御部１０は、スキャン方式の場合（第１の実施形態）と同様に、測定分解能と最長距離Ｌｍとに基づいてＭ系列の次数ｎを決定する。送信部４０における駆動部４０ｂは、送信符号生成部２０で生成された二値符号に従って発光素子４０ａをオンまたはオフさせることにより、基準クロック信号に同期するＭ系列の符号に基づくビット長Ｐの変調光を発光素子４０ａから出力させる。これにより、ビット長Ｐの変調光が時間(Ｐ×tck)の間照射される。

図１２は、フラッシュ方式の光学系を説明する模式図である。送信部４０の発光素子４０ａから出力された変調光は、発光側の光学系５０（図１）を介して測定視野２００の全体に照射される。すなわち、測定視野２００における複数の測定点Ｏをカバーするように変調光が面状に照射される。

測定視野２００からの変調光（戻り光）は、受光側の光学系５５としての受光レンズ５５ｂによって受信部６０の受光素子６０ａの受光面に結像する。受光素子６０ａは、例えば、赤外域の変調光を受光可能な複数のＡＰＤ(Avalanche PhotoDiode)を、画素として二次元状に配置した撮像素子である。ＡＰＤは、光電流を増倍する作用を備えた高速かつ高感度のフォトダイオードである。ＡＰＤは一般のフォトダイオードに比べてＳ／Ｎ比が高く、微弱光検出に適している。

受信部６０は、送信部４０で変調光Ｓの照射が開始された、図３の時刻ｔ０から時間Ｔ（＝２×Ｌｍ／Ｃ）が経過後の時刻ｔ３より稼働し、受光素子６０ａによって赤外光画像を１フレーム当たりナノ秒オーダで撮像する。例えば、図３の時刻ｔ３から時刻ｔ４までの稼働時間Ｔｒの間に、Ｍ系列の次数ｎと同じｎ回の撮像を、基準クロック信号に同期してtck間隔で行う。

フラッシュ方式の距離計測装置１Ａは、測定視野２００からの変調光（戻り光）を赤外光画像として取得するので、１フレーム撮像するごとに複数の測定点Ｏについての時間情報をほぼ同時に得ることができる。測定点Ｏに対応する位置に物体１００ａが存在すると、物体１００ａで反射された変調光（戻り光）が、受光素子６０ａの受光面において測定点Ｏに対応する画素位置（Sa,Sb)に配置されたＡＰＤに入射される。

受信部６０は、図３の時刻ｔ３になると、送信部４０の変調光の照射と同期したタイミングで受光素子６０ａの全画素をほぼ同時に駆動して撮像を行う。受信部６０は、受光素子６０ａの各画素位置（Sa,Sb)に配置されたＡＰＤにより光を光電変換して電荷を生成し、生成した電荷に基づく信号を読出し、受光素子６０ａをクリア（生成した電荷を排出）する。このような撮像動作を、tck間隔でｎ回繰り返す。

受信部６０は、ｎ回の撮像によって得られたｎフレームの画像を、二値化部６０ｃ（図１）によってｎフレームの二値化画像に変換する。例えば、画像信号の値が基準値よりも高い場合は白、画像信号の値が基準値よりも低い場合には黒とする。二値化されたｎフレームの画像は、計時部７０へ送出される。

計時部７０は、ｎフレームの二値化画像のデータを、信号保持部７０ａに一時的に記憶させる。各フレームの二値化画像において、同じ画素位置（Sa,Sb)のデータは同じ測定点Ｏからの反射光（戻り光）の波形を示す。すなわち、各フレームの二値化画像において、図１１における物体１００ａの像に対応する画素位置では物体１００ａの像が写り、物体１００ｂの像に対応する画素位置では物体１００ｂの像が写る。そのため、ｎフレームの二値化画像からそれぞれ同じ画素位置（Sa,Sb)のデータを抽出すると、その画素位置（Sa,Sb)に対応する測定点Ｏ（図１２）についてのｎビットの受信信号が得られる。

例えば、Ｍ系列の次数ｎが４（すなわちＰ＝１５）である場合の４フレームの二値化画像において、それぞれ画素位置（Sa,Sb)のデータが白、白、黒、白である場合、その画素位置（Sa,Sb)に対応する測定点Ｏについての４ビットの受信信号は、１，１，０，１になる。

計時部７０の検出部７０ｂは、第１の実施の形態と同様に、Ｍ系列を構成するＰ個の符号の中から上記４ビットの受信信号と一致する区間を検出する検出処理を行う。

＜フローチャートの説明＞
図１３は、フラッシュ方式の距離計測装置１Ａによる距離測定の流れを説明するフローチャートである。図１３のフローチャートに基づくプログラムは、制御部１０により実行される。図８のフローチャートと比べると、Ｓ４０、Ｓ５０、Ｓ８０の処理が、それぞれＳ４０Ａ、Ｓ５０Ａ、Ｓ８０Ａに置き換えられる点において相違する。以下、相違点を中心に説明する。

（Ｓ４０に代えて実行するＳ４０Ａ）
制御部１０は、ステップＳ４０Ａにおいて、受信部６０を稼働させて送信部４０の変調光の照射と同期したタイミングで受光素子６０ａに撮像を開始させる。受信部６０は、受光素子６０ａの各画素位置（Sa,Sb)に配置されたＡＰＤにより光を光電変換して電荷を生成し、生成した電荷に基づく信号を読出し、受光素子６０ａをクリアする撮像動作を、tck間隔で繰り返し、複数フレームの画像を撮像する。

（Ｓ５０に代えて実行するＳ５０Ａ）
制御部１０は、ステップＳ５０Ａにおいて、受信部６０でｎフレームの撮像が終了したか否かを判定する。制御部１０は、受信部６０によってｎフレームの撮像が終了した場合にステップＳ５０Ａを肯定判定してステップＳ６０へ進む。制御部１０は、受信部６０によるｎフレームの撮像が終了していない場合には、ステップＳ５０Ａを否定判定してｎフレームの撮像の終了を待つ。
なお、制御部１０は、信号保持部７０ａにｎフレームの二値化画像のデータが記憶されたか否かを判断することによって、ステップＳ５０Ａの判定を行ってもよい。

（Ｓ８０に代えて実行するＳ８０Ａ）
制御部１０は、ステップＳ８０Ａにおいて、終了するか否かを判断する。制御部１０は、測定処理を終了する場合にステップＳ８０Ａを肯定判定して図１３による処理を終了する。一方、制御部１０は、新たに変調光を照射して測定処理を繰り返す場合には、ステップＳ８０Ａを否定判定してステップＳ２０へ戻る。ステップＳ２０へ戻った場合、制御部１０は、Ｓ２０、Ｓ３０、Ｓ４０Ａ、Ｓ５０Ａ、Ｓ６０、Ｓ７０、Ｓ８０Ａの処理を繰り返す。

上述した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、距離の計算に用いる信号が、物体１００で反射された１周期Ｐ（１０２３ビット）反射光の１パーセント程度の１０ビットになり、１０２３ビットの信号の全てを距離の計算に用いる従来の技術と比べて、測定時間を大幅に短縮することができる。また、受信部６０の受信時間が短縮されるから、受信部６０に入射した外来光ノイズが電気信号に変換される確率が低くなる。さらに受信部６０で消費される電力を削減することにも効果がある。

フラッシュ方式を採用したことにより、発光／受光を面状に行うことができる。そのため、複数の測定点Ｏについての時間情報を、ほぼ同時に得ることができる。この結果として、スキャン方式に比べて測定視野２００に対する測定を高速で行うことができる。

（変形例３）
上述した第２の実施の形態の変形として、受信部６０によるｎフレームの撮像を、基準クロック信号２つ毎（一つおき）、または、３つ毎（二つおき）、またはそれ以上の間隔で行ってもよい。

図１４は、Ｍ系列の性質を説明する図である。Ｍ系列は、Ｍ系列を構成する符号を一つおきに抽出した符号もＭ系列を構成する。Ｍ系列はさらに、Ｍ系列を構成する符号を二つおきに抽出した符号もＭ系列を構成する。Ｍ系列を構成する符号を三つおき以上で抽出する場合も同様である。

変形例３では、Ｍ系列の上記性質を利用して、受信部６０によるｎフレームの撮像動作をtck間隔で繰り返す代わりに、２×tck間隔、または、３×tck間隔で繰り返す。このように構成することにより、基準クロック信号２つ毎（一つおき）、または、基準クロック信号３つ毎（二つおき）に、測定視野２００からの変調光（戻り光）を赤外光画像として撮像する。

制御部１０は、例えば、受光素子６０ａによる撮像動作のサイクル（電荷生成、読出し、クリア）が変調周期tckよりも長い場合、ｎフレームの撮像を基準クロック信号２つ毎（一つおき）に行わせる。また、制御部１０は、受光素子６０ａによる撮像動作のサイクルが２×tckよりも長い場合、ｎフレームの撮像を基準クロック信号３つ毎（二つおき）に行わせる。

撮像動作を２×tck間隔または３×tck間隔でｎ回繰り返すと、受信部６０の稼働時間ｔｒは、上式（４）の２倍または３倍を必要とする。
Ｍ系列の次数ｎが４（すなわちＰ＝１５）である場合、図５に比べて稼働時間ｔｒを２倍に延ばすと、２倍に延ばした稼働時間ｔｒには基準クロック信号が８クロック含まれる。そのため、受信部６０は、基準クロック信号２つ毎（換言すると一つおき）に撮像動作のサイクルを繰り返すことにより、２倍に延ばした稼働時間ｔｒの間に４回の撮像動作を行う。

同様に、Ｍ系列の次数ｎが４（すなわちＰ＝１５）である場合、図５に比べて稼働時間ｔｒを３倍に延ばすと、３倍に延ばした稼働時間ｔｒには基準クロック信号が１２クロック含まれる。そのため、受信部６０は、基準クロック信号３つ毎（換言すると二つおき）に撮像動作のサイクルを繰り返すことにより、３倍に延ばした稼働時間ｔｒの間に４回の撮像動作を行う。

以上説明した変形例３によれば、受光素子６０ａによる撮像動作のサイクルが変調周期tckよりも長い場合でも、適切に、フラッシュ方式の距離計測装置１Ａによる距離測定を行うことができる。

なお、変形例３では、送信部４０より、Ｍ系列の符号に基づく変調光が基準クロック信号に同期して出力され、受信部６０による稼働時間ｔｒは、tck間隔で撮像動作を行う場合の２倍または３倍になる。
例えば、撮像動作を２×tck間隔で行う場合であって、Ｍ系列の次数ｎが１０である場合、受信部６０の稼働時間ｔｒは、ｎ（＝１０）×２×tckである。この場合、距離計測装置１Ａの受信部６０の稼働時間ｔｒは１０２３ビット分の２パーセント程度に過ぎず、測定時間が大きく伸びることはない。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１、１Ａ…距離計測装置、１０…制御部、２０…送信符号生成部、３０…クロック信号発生部、４０…送信部、５０、５５…光学系、６０…受信部、７０…計時部、８０…距離算出部、１００、１００ａ,１００ｂ…物体

Claims (9)

1. 基準クロック信号の１周期をｎ次Ｍ系列信号で変調した照射光を照射する光射出部と、
   前記照射光が物体で反射した反射光を受光する光受光部と、
   前記１周期の照射光が照射された後のｎクロックに相当する期間の前記光受光部からの受光信号を用いて、前記物体までの距離を計算する距離測定部と、
   を備える距離計測装置。
2. 請求項１に記載の距離計測装置において、
   前記距離測定部は、前記受光信号のビットパターンを特定し、前記ビットパターンに相当する前記照射光の区間を検出し、Ｍ系列上の位置を特定し、前記Ｍ系列上の位置から、前記照射光が照射されて、前記反射光が前記光受光部で受光されるまでの時間を計算し、前記時間から、前記距離を計算する距離計測装置。
3. 請求項１または２に記載の距離計測装置において、
   前記光受光部は、測定レンジ距離からの前記反射光が返るときより前記受光を開始する距離計測装置。
4. 請求項３に記載の距離計測装置において、
   前記光射出部は、前記照射光の照射時間を、前記測定レンジ距離に位置する前記物体との間を光が往復する時間とほぼ一致させる距離計測装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の距離計測装置において、
   前記光受光部は、１周期の前記反射光の一部を受光する距離計測装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の距離計測装置において、
   前記光射出部は、前記照射光の強度を単調に減少させる距離計測装置。
7. 請求項６に記載の距離計測装置において、
   前記光射出部は、前記照射光の強度を、照射開始から経過した時間の二乗に反比例させる距離計測装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の距離計測装置において、
   前記距離測定部は、前記受光信号のビットパターンの誤りを前記ｎ次Ｍ系列信号の性質に基づいて訂正する距離計測装置。
9. 基準クロック信号の１周期をｎ次Ｍ系列信号で変調した照射光を照射し、
   前記照射光が物体で反射した反射光を受光し、
   前記１周期の照射光が照射された後のｎクロックに相当する期間の受光信号を用いて、前記物体までの距離を計算する、
   距離計測方法。

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