JP2023048113A - 制御装置、制御方法、制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】光学センサの測定精度を確保する制御装置の提供。
【解決手段】ＳＰＡＤが受光画素毎に複数ずつ配列されてセンシングエリアからの光を受光する光学センサを、制御する制御装置のプロセッサは、光学センサからセンシングエリアへの照射光に対する反射光の受光により応答したＳＰＡＤからの反射光出力成分ＷＲｒと、センシングエリアからの外光の受光により応答したＳＰＡＤからの外光出力成分ＷＲｏとを、含む受光信号波形ＷＲを受光画素毎に取得することと、反射光出力成分ＷＲｒを出力したＳＰＡＤの数である反射光応答数ＮＲｒと、外光出力成分ＷＲｏを出力したＳＰＡＤの数である外光応答数ＮＲｏとの、相関に基づき反射光の反射強度ＩＲを受光画素毎に推定することと、を実行するように構成される。
【選択図】図１１

Description

本開示は、光学センサを制御する制御技術に、関する。

シングルフォトンアバランシェダイオードであるＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）が受光画素毎に複数ずつ配列されてセンシングエリアからの光を受光する光学センサは、広く知られている。例えば特許文献１に開示の光学センサでは、受光画素に対応する検出領域毎に、ＳＰＡＤの応答数が最大値を取るタイミングに基づき対象物までの距離が測定されている。

特開２０１９－７９５０号公報

特許文献１の開示技術におけるＳＰＡＤの応答数は、その最大値により対象物からの反射強度を表すことになる。そこで、ＳＰＡＤの応答数に応じて反射強度を測定することは可能となるが、ＳＰＡＤの応答数はセンシングエリアからの外光の影響を受けるため、測定精度の低下を招くおそれがあった。

本開示の課題は、光学センサの測定精度を確保する制御装置を、提供することにある。本開示の別の課題は、光学センサの測定精度を確保する制御方法を、提供することにある。本開示のさらに別の課題は、光学センサの測定精度を確保する制御プログラムを、提供することにある。

以下、課題を解決するための本開示の技術的手段について、説明する。尚、特許請求の範囲及び本欄に記載された括弧内の符号は、後に詳述する実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示すものであり、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

本開示の第一態様は、
プロセッサ（１ｂ）を有し、シングルフォトンアバランシェダイオードであるＳＰＡＤ（４６０）が受光画素（４６）毎に複数ずつ配列されてセンシングエリア（ＡＳ）からの光を受光する光学センサ（１０）を、制御する制御装置であって、
プロセッサは、
光学センサからセンシングエリアへの照射光に対する反射光の受光により応答したＳＰＡＤからの反射光出力成分（ＷＲｒ）と、センシングエリアからの外光の受光により応答したＳＰＡＤからの外光出力成分（ＷＲｏ）とを、含む受光信号波形（ＷＲ）を受光画素毎に取得することと、
反射光出力成分を出力したＳＰＡＤの数である反射光応答数（ＮＲｒ）と、外光出力成分を出力したＳＰＡＤの数である外光応答数（ＮＲｏ）との、相関に基づき反射光の反射強度（ＩＲ）を受光画素毎に推定することと、を実行するように構成される。

本開示の第二態様は、
シングルフォトンアバランシェダイオードであるＳＰＡＤ（４６０）が受光画素（４６）毎に複数ずつ配列されてセンシングエリア（ＡＳ）からの光を受光する光学センサ（１０）を、制御するためにプロセッサ（１ｂ）により実行される制御方法であって、
光学センサからセンシングエリアへの照射光に対する反射光の受光により応答したＳＰＡＤからの反射光出力成分（ＷＲｒ）と、センシングエリアからの外光の受光により応答したＳＰＡＤからの外光出力成分（ＷＲｏ）とを、含む受光信号波形（ＷＲ）を受光画素毎に取得することと、
反射光出力成分を出力したＳＰＡＤの数である反射光応答数（ＮＲｒ）と、外光出力成分を出力したＳＰＡＤの数である外光応答数（ＮＲｏ）との、相関に基づき反射光の反射強度（ＩＲ）を受光画素毎に推定することと、を含む。

本開示の第三態様は、
シングルフォトンアバランシェダイオードであるＳＰＡＤ（４６０）が受光画素（４６）毎に複数ずつ配列されてセンシングエリア（ＡＳ）からの光を受光する光学センサ（１０）を、制御するために記憶媒体（１ａ）に記憶され、プロセッサ（１ｂ）に実行させ命令を含む制御プログラムであって、
命令は、
光学センサからセンシングエリアへの照射光に対する反射光の受光により応答したＳＰＡＤからの反射光出力成分（ＷＲｒ）と、センシングエリアからの外光の受光により応答したＳＰＡＤからの外光出力成分（ＷＲｏ）とを、含む受光信号波形（ＷＲ）を受光画素毎に取得させることと、
反射光出力成分を出力したＳＰＡＤの数である反射光応答数（ＮＲｒ）と、外光出力成分を出力したＳＰＡＤの数である外光応答数（ＮＲｏ）との、相関に基づき反射光の反射強度（ＩＲ）を受光画素毎に推定させることと、を含む。

これら第一～第三態様では、光学センサからセンシングエリアへの照射光に対する反射光の受光により応答したＳＰＡＤからの反射光出力成分と、センシングエリアからの外光の受光により応答したＳＰＡＤからの外光出力成分とを、含むように受光信号波形が受光画素毎に取得される。そこで第一～第三態様によると、反射光出力成分を出力したＳＰＡＤの数である反射光応答数と、外光出力成分を出力したＳＰＡＤの数である外光応答数との、相関に基づくことで反射光の反射強度は、外光の受光による影響を受光画素毎に反映して正確に推定され得る。故に、こうした推定により反射強度の測定精度を確保することが、可能となる。

第一実施形態によるセンシングシステムの全体構成を示す模式図である。 第一実施形態による光学センサの詳細構成を示す模式図である。 第一実施形態による光学センサ及び制御装置の機能構成を示すブロック図である。 第一実施形態による投光器を示す模式図である。 第一実施形態による受光器を示す模式図である。 第一実施形態による受光画素を示す模式図である。 第一実施形態による受光回路を示す回路図である。 第一実施形態による受光回路の特性を示すグラフである。 第一実施形態による受光回路の特性を示すグラフである。 第一実施形態による受光信号波形を示すグラフである。 第一実施形態による制御フローを示すフローチャートである。 第一実施形態による相関テーブルを示す表である。 第一実施形態による相関マップを示す表である。 第二実施形態による光学センサ及び制御装置の機能構成を示すブロック図である。 第二実施形態による制御フローを示すフローチャートである。 第二実施形態による受光画素での応答範囲を示す模式図である。 第二実施形態による受光画素での応答範囲を示す模式図である。 第二実施形態による受光画素での応答範囲を示すグラフである。 第二実施形態による受光画素での応答範囲を示すグラフである。 第三実施形態による制御フローを示すフローチャートである。 第三実施形態による受光画素での応答範囲の設定を説明するための模式図である。 図２０の変形例による制御フローを示すフローチャートである。 第四実施形態による制御フローを示すフローチャートである。 第五実施形態による制御フローを示すフローチャートである。 第五実施形態による相関テーブルを示す表である。 第六実施形態による光学センサ及び制御装置の機能構成を示す模式図である。 第六実施形態による補正用フローを示すフローチャートである。 第六実施形態による制御フローを示すフローチャートである。 図５の変形例による受光器を示す模式図である。

以下、本開示の実施形態を図面に基づき複数説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことで、重複する説明を省略する場合がある。また、各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。さらに、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。

（第一実施形態）
図１に示すように本開示の第一実施形態は、光学センサ１０及び制御装置１を含んで構成されるセンシングシステム２に関する。センシングシステム２は、移動体としての車両５に搭載される。車両５は、乗員の搭乗状態において走行路を走行可能な、例えば自動車等である。

車両５は、自動運転制御モードにおいて定常的、又は一時的に自動走行可能となっている。ここで自動運転制御モードは、条件付運転自動化、高度運転自動化、又は完全運転自動化といった、作動時のシステムが全ての運転タスクを実行する自律運転制御により、実現されてもよい。自動運転制御モードは、運転支援、又は部分運転自動化といった、乗員が一部又は全ての運転タスクを実行する高度運転支援制御において、実現されてもよい。自動運転制御モードは、それら自律運転制御と高度運転支援制御とのいずれか一方、組み合わせ、又は切り替えにより実現されてもよい。

尚、以下の説明では断り書きがない限り、前、後、上、下、左、及び右の各方向は、水平面上の車両５を基準として定義される。また水平方向とは、車両５の方向基準となる水平面に対して、平行方向を示す。さらに鉛直方向とは、車両５の方向基準となる水平面に対して、上下方向でもある垂直方向を示す。

光学センサ１０は、自動制御運転モードを含む車両５の運転制御に活用可能な画像データを取得するための、所謂ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging / Laser Imaging Detection and Ranging）である。光学センサ１０は、例えば前方部、左右の側方部、後方部、及び上方のルーフ等のうち、車両５の少なくとも一箇所に配置される。

図２に示すように光学センサ１０においては、互いに直交する三軸としてのＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸により、三次元直交座標系が定義されている。特に第一実施形態では、Ｘ軸及びＺ軸がそれぞれ車両５の相異なる水平方向に沿って設定され、またＹ軸が車両５の鉛直方向に沿って設定される。尚、図２においてＹ軸に沿う一点鎖線よりも左側部分（後述の光学窓１２側）は、実際には当該一点鎖線よりも右側部分（後述のユニット２１，４１側）に対して垂直な断面を図示している。

図３に示すように光学センサ１０は、車両５の外界空間のうち配置箇所及び視野角に応じたセンシングエリアＡＳへと向けて、光を照射する。光学センサ１０は、照射した光がセンシングエリアＡＳから反射されることで入射してくる反射光を、受光する。光学センサ１０は、センシングエリアＡＳへの照射光の照射停止時にセンシングエリアＡＳから入射してくる外光も、受光可能となっている。以下、これら反射光及び外光を総称する場合には、エリア光と表記する。

光学センサ１０は、センシングエリアＡＳ内に存在して光を反射する物標Ｔｒを、こうした受光に応じてセンシングする。特に第一実施形態におけるセンシングとは、物標Ｔｒから反射されてくる反射光の強度である反射強度ＩＲを、測定することを意味する。車両５に適用される光学センサ１０において代表的な観測対象物標は、例えば歩行者、サイクリスト、人間以外の動物、及び他車両等の移動物体のうち、少なくとも一種類であってもよい。車両５に適用される光学センサ１０において代表的な観測対象物標は、例えばガードレール、道路標識、道路脇の構造物、及び道路上の落下物等の静止物体のうち、少なくとも一種類であってもよい。

図２に示すように光学センサ１０は、筐体１１、投光ユニット２１、走査ユニット３１、及び受光ユニット４１を含んで構成されている。筐体１１は、箱状に形成され、遮光性を有している。筐体１１は、投光ユニット２１、走査ユニット３１、及び受光ユニット４１を内部に収容している。筐体１１は、透光性の光学窓１２を有している。

投光ユニット２１は、投光器２２、及び投光レンズ２６を備えている。図４に示すように投光器２２は、複数のレーザダイオード２４が基板上においてアレイ状に配列されることで、形成されている。各レーザダイオード２４は、Ｙ軸に沿って単列に配列されている。各レーザダイオード２４は、ＰＮ接合層において発振された光を共振可能な共振器構造、及びＰＮ接合層を挟んで光を繰り返し反射可能なミラー層構造を、有している。各レーザダイオード２４は、光学センサ１０外部のセンシングエリアＡＳを含んだ、車両５の外界空間に存在する人間から視認困難な近赤外域の光を、それぞれ制御装置１からの制御信号に従ってパルス状に発する。

投光器２２は、長辺側がＹ軸に沿った長方形輪郭をもって擬似的に規定される投光窓２５を、基板の片面側に形成している。投光窓２５は、各レーザダイオード２４における投射開口の集合体として、構成されている。各レーザダイオード２４の投射開口から発せられた光は、センシングエリアＡＳではＹ軸に沿った長手のライン状照射光として、投光窓２５から投射される。照射光には、Ｙ軸方向において各レーザダイオード２４の配列間隔に応じた非発光部が、含まれていてもよい。この場合でも、センシングエリアＡＳにおいては回折作用によって巨視的に非発光部の解消されたライン状の照射光が、形成されるとよい。

図２に示すように投光レンズ２６は、投光器２２からの照射光を、走査ユニット３１の走査ミラー３２へ向かって導光する。投光レンズ２６は、例えば集光、コリメート、及び整形等のうち、少なくとも一種類の光学作用を発揮するために一つ以上、設けられている。

走査ユニット３１は、走査ミラー３２、及び走査モータ３５を備えている。走査ミラー３２は、基材の片面である反射面３３に反射膜が蒸着された板状に、形成されている。走査ミラー３２は、Ｙ軸に沿う回転中心線まわりに回転可能に、筐体１１によって支持されている。走査ミラー３２は、機械的又は電気的なストッパにより有限となる駆動範囲内において、揺動運動する。走査モータ３５は、制御装置１からの制御信号に従って走査ミラー３２を、有限の駆動範囲内において回転駆動（即ち、揺動駆動）する。このとき走査ミラー３２の回転角度は、各レーザダイオード２４のパルス発光期間と実質一致する、照射光の照射周期に合わせて順次変化する。

走査ミラー３２は、投光ユニット２１の投光レンズ２６から入射する照射光を、反射面３３により反射して光学窓１２を通してセンシングエリアＡＳへと投光することで、当該センシングエリアＡＳを走査モータ３５による回転角度に応じて走査する。特に第一実施形態では、照射光によるセンシングエリアＡＳの機械的な走査が、水平方向に実質制限されている。

走査ミラー３２は、走査モータ３５による回転角度に応じてセンシングエリアＡＳから光学窓１２を通して入射してくるエリア光（即ち、反射光及び外光）を、反射面３３により受光ユニット４１側へと反射する。ここで走査ミラー３２の回転運動速度に対しては、照射光及び反射光の速度が十分に大きい。これにより照射光に対する反射光は、照射光と略同一回転角度の走査ミラー３２において照射光と逆行するように、受光レンズ４２へさらに反射されることとなる。

受光ユニット４１は、受光レンズ４２、及び受光器４５を備えている。受光レンズ４２は、Ｙ軸方向において投光レンズ２６よりも下方に、位置決めされている。受光レンズ４２は、走査ミラー３２から入射するエリア光を、受光器４５へと向かって導光する。受光レンズ４２は、受光器４５に対してエリア光を結像させるために一つ以上、設けられている。

受光器４５は、Ｙ軸方向において投光器２２よりも下方に、位置決めされている。受光器４５は、受光レンズ４２によって結像された、センシングエリアＡＳからのエリア光を受光することで、当該受光に応じた受光信号を出力する。そこで受光器４５は、図５に示すように長方形輪郭の受光面４７を、基板の片面側に形成している。受光面４７は、後述の各受光画素４６における入射面の集合体として、構成されている。各受光画素４６は、受光レンズ４２から受光面４７へ入射したエリア光を、それぞれ受光する。ここで、長方形輪郭を呈する受光面４７の長辺側は、Ｙ軸に沿って規定されている。これによりエリア光のうち、センシングエリアＡＳにおいてライン状となる照射光に対しての反射光は、ライン状に拡がったビームとして受光されることとなる。

図５に示すように受光器４５は、Ｘ軸方向には単列なＹ軸方向の一次元アレイ状に配列された、複数の受光画素４６を有している。図６に示すように各受光画素４６は、それぞれ複数ずつのシングルフォトンアバランシェダイオードであるＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）４６０から、構成されている。各受光画素４６毎にＳＰＡＤ４６０は、それら各受光画素４６よりも微細なＸ軸方向及びＹ軸方向の二次元アレイ状に、配列されている。尚、図示の視認性を優先して、図５では一部の受光画素４６のみに符号を付しており、また図６では一部のＳＰＡＤ４６０のみに符号を付している。

各受光画素４６毎のＳＰＡＤ４６０は、受光したエリア光に応答すると、パルス信号を出力する。そこで図７に示すように各受光画素４６は、それぞれのＳＰＡＤ４６０別にパルス信号を出力するための受光回路４６１を、有している。具体的に受光回路４６１においてＳＰＡＤ４６０のカソードには、クエンチ抵抗４６２を介して逆バイアス電圧ＶＢが印加されている。また、受光回路４６１においてＳＰＡＤ４６０及びクエンチ抵抗４６２の接続中点には、電圧振幅ＶＩのパルス信号を出力するインバータ４６３が、接続されている。

こうした受光回路４６１においてＳＰＡＤ４６０にエリア光が入力されると、図８に示すようにＳＰＡＤ４６０の両端電圧ＶＳに依存する応答確率ＰＤＥにて、図９に示すタイミングｔｓにＳＰＡＤ４６０の応答が発生することで、電圧振幅ＶＩのパルス信号が出力される。このとき両端電圧ＶＳは、ＳＰＡＤ４６０の応答に応じて瞬間的に降下してから、逆バイアス電圧ＶＢへと向かって徐々に回復するように、リチャージされる。そのため、エリア光のうち外光により反射光とは無関係にＳＰＡＤ４６０が応答すると、両端電圧ＶＳの回復過程により単位時間内における両端電圧ＶＳの平均値が低下することで、応答確率ＰＤＥも低下する。ここで特に外光強度が強いと、単位時間当たりのリチャージ時間が増加して、ＳＰＡＤ４６０の応答確率ＰＤＥ、即ち応答感度が低下する。こうしたことから外光の受光環境下においては、反射光に対するＳＰＡＤ４６０の応答数と当該反射光の反射強度ＩＲとの相関が、外光の強度に応じて変動する。それ故に、ＳＰＡＤ４６０の反射光に対する応答数と同ＳＰＡＤ４６０の外光に対する応答数との単純比から反射強度ＩＲを補正するだけでは、精度が得られ難い。

図２，３に示すように受光器４５は、出力回路４８を有している。出力回路４８は、照射光の照射周期に応じて走査ミラー３２の回転角度に対応付けられる走査ライン別の、図１０に示す測定フレームＦＭにおいて、制御装置１からの制御信号に従うサンプリング周期毎にサンプリング処理を実行する。このとき出力回路４８は、サンプリング周期となる単位時間に応答したＳＰＡＤ４６０からのパルス信号を合成することで、当該単位時間当たりのＳＰＡＤ４６０の応答数を振幅によって表すように、受光信号を各受光画素４６毎に生成する。こうして生成された各受光画素４６毎の受光信号は、出力回路４８から走査ライン別に制御装置１へと出力される。

図１０に示すように、エリア光のうち外光のみが受光されるタイミングには、外光に対するＳＰＡＤ４６０の応答数を表した外光出力成分ＷＲｏのみが、受光信号の振幅波形ＷＲに現出する。一方、照射光に対する反射光が外光と共に受光されるタイミングには、反射光に対するＳＰＡＤ４６０の応答数を表した反射光出力成分ＷＲｒが、外光出力成分ＷＲｏに重畳されて、受光信号の振幅波形ＷＲに現出する。ここで受光信号の振幅波形ＷＲとは、受光信号に関する上記単位時間当たりの電圧振幅の、測定フレームＦＭにおける時間推移を意味し、特に第一実施形態では受光信号波形ＷＲとして定義される。

図１に示す制御装置１は、例えばＬＡＮ（Local Area Network）、ワイヤハーネス、及び内部バス等のうち、少なくとも一種類を介して光学センサ１０に接続される。制御装置１は、少なくとも一つの専用コンピュータを含んで構成される。制御装置１を構成する専用コンピュータは、光学センサ１０を制御することに特化した、センサＥＣＵ（Electronic Control Unit）であってもよく、この場合にセンサＥＣＵは、筐体１１内に収容されていてもよい。制御装置１を構成する専用コンピュータは、車両５の運転を制御する、運転制御ＥＣＵであってもよい。制御装置１を構成する専用コンピュータは、車両５の走行経路をナビゲートする、ナビゲーションＥＣＵであってもよい。制御装置１を構成する専用コンピュータは、車両５の自己状態量を推定する、ロケータＥＣＵであってもよい。

制御装置１を構成する専用コンピュータは、メモリ１ａ及びプロセッサ１ｂを、少なくとも一つずつ有している。メモリ１ａは、コンピュータにより読み取り可能なプログラム及びデータ等を非一時的に記憶する、例えば半導体メモリ、磁気媒体、及び光学媒体等のうち、少なくとも一種類の非遷移的実体的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）である。プロセッサ１ｂは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＲＩＳＣ（Reduced Instruction Set Computer）－ＣＰＵ、ＤＦＰ（Data Flow Processor）、及びＧＳＰ（Graph Streaming Processor）等のうち、少なくとも一種類をコアとして含む。

プロセッサ１ｂは、メモリ１ａに記憶された制御プログラムに含まれる複数の命令を、実行する。これにより制御装置１は、光学センサ１０を制御するための機能ブロックを、複数構築する。このように制御装置１では、光学センサ１０を制御するためにメモリ１ａに記憶された制御プログラムが複数の命令をプロセッサ１ｂに実行させることで、複数の機能ブロックが構築される。制御装置１により構築される複数の機能ブロックには、図３に示すように信号取得ブロック１００、及び強度測定ブロック１１０が含まれる。

これらのブロック１００，１１０の共同により、制御装置１が光学センサ１０を制御する制御方法は、図１１に示す制御フローに従って実行される。本制御フローは、車両５の起動中において走査ライン別の測定フレームＦＭ毎に、繰り返し実行される。尚、制御フローにおける各「Ｓ」は、制御プログラムに含まれた複数命令によって実行される複数ステップを、それぞれ意味している。

制御フローのＳ１０において信号取得ブロック１００は、今回の測定フレームＦＭにおいて受光器４５へと制御信号を与えることで、各受光画素４６毎の受光信号波形ＷＲを当該受光器４５の出力回路４８から取得する（図３参照）。このとき各受光画素４６毎に取得される受光信号波形ＷＲは、照射光に対する反射光の受光により応答したＳＰＡＤ４６０からの反射光出力成分ＷＲｒと、外光の受光により応答したＳＰＡＤ４６０からの外光出力成分ＷＲｏとを、図１０の如く含むことになる。

図１１に示すように制御フローは、Ｓ１０の実行完了後にＳ２０へ移行する。Ｓ２０において強度測定ブロック１１０は、反射光出力成分ＷＲｒを出力したＳＰＡＤ４６０の数である反射光応答数ＮＲｒと、外光出力成分ＷＲｏを出力したＳＰＡＤ４６０の数である外光応答数ＮＲｏとを、各受光画素４６毎の受光信号波形ＷＲから抽出する（図３参照）。このとき強度測定ブロック１１０は、外光出力成分ＷＲｏをベース成分として反射光出力成分ＷＲｒから分離する、例えば波形処理アルゴリズム等により、それら各出力成分ＷＲｒ，ＷＲｏを図１０の実線グラフと二点鎖線フラフの如く分波する。さらに強度測定ブロック１１０は、分波した反射光出力成分ＷＲｒのうち、図１０のピークタイミングｔｐにおける電圧振幅に対応した反射光応答数ＮＲｒを、抽出する。それと共に強度測定ブロック１１０は、分波した外光出力成分ＷＲｏの平均電圧振幅に対応する外光応答数ＮＲｏを、抽出する。

図１１に示すように制御フローは、Ｓ２０の実行完了後にＳ３０へ移行する。Ｓ３０において強度測定ブロック１１０は、抽出した反射光応答数ＮＲｒと外光応答数ＮＲｏとの相関に基づき、測定フレームＦＭにおける受光反射光の反射強度ＩＲを各受光画素４６毎に推定する（図３参照）。このとき強度測定ブロック１１０は、図１２に示すように想定されてメモリ１ａに予め記憶されたマトリクス相関テーブルに基づき、反射光応答数ＮＲｒと外光応答数ＮＲｏとの相関ペアに対応する反射強度ＩＲを推定してもよい。強度測定ブロック１１０は、図１３及び数１に示すように想定されてメモリ１ａに予め記憶された三次元相関マップ又は相関関数式に基づき、反射光応答数ＮＲｒと外光応答数ＮＲｏとに対応する反射強度ＩＲを推定してもよい。尚、数１においてａ１，ａ２，ａ３は、例えば回帰分析又は経験則等に基づき予め設定される係数パラメータである。

図１１に示すように制御フローは、今回測定フレームＦＭに対応した走査ラインを構成する各受光画素４６毎に、物標Ｔｒに関する反射強度ＩＲの測定をＳ３０の推定によって完了することで、今回実行を終了する。尚、各走査ラインの測定フレームＦＭ別に測定されることとなる各受光画素４６毎の反射強度ＩＲは、それら全走査ライン分の強度画像データとして合成されてから出力されることで、車両５の自動運転制御モードを含む運転制御に活用される。

（作用効果）
ここまで説明した第一実施形態の作用効果を、説明する。

第一実施形態では、光学センサ１０からセンシングエリアＡＳへの照射光に対する反射光の受光により応答したＳＰＡＤ４６０からの反射光出力成分ＷＲｒと、センシングエリアＡＳからの外光の受光により応答したＳＰＡＤからの外光出力成分ＷＲｏとを、含むように受光信号波形ＷＲが受光画素４６毎に取得される。そこで第一実施形態によると、反射光出力成分ＷＲｒを出力したＳＰＡＤ４６０の数である反射光応答数ＮＲｒと、外光出力成分ＷＲｏを出力したＳＰＡＤ４６０の数である外光応答数ＮＲｏとの、相関に基づくことで反射光の反射強度ＩＲは、外光の受光による影響を受光画素４６毎に反映して正確に推定され得る。故に、こうした推定によって反射強度ＩＲの測定精度を確保することが、可能となる。

第一実施形態では、受光信号波形ＷＲから分波した反射光出力成分ＷＲｒと外光出力成分ＷＲｏとから、それぞれ反射光応答数ＮＲｒと外光応答数ＮＲｏとが抽出される。これによれば、分波により個別に抽出され得る反射光応答数ＮＲｒと外光応答数ＮＲｏとの相関に基づくことで、外光受光の影響を反映した反射強度ＩＲを正確に推定することができる。故に、こうした推定によって反射強度ＩＲの測定精度を高めることが、可能となる。

（第二実施形態）
第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。

図１４に示す第二実施形態においてセンシングとは、物標Ｔｒから反射されてくる反射光の反射強度ＩＲに加えて、光学センサ１０から当該反射光の反射点となる物標Ｔｒまでの距離である反射点距離ＤＲを、測定することを意味する。そこで、第二実施形態において構築される複数の機能ブロックには、信号取得ブロック１００及び強度測定ブロック１１０に加えて、応答設定ブロック１２０及び距離測定ブロック１３０が追加されている。それに応じて、図１５に示すように第二実施形態の制御フローは、Ｓ１０～Ｓ３０及びＳ２４０の実行に先立ち、Ｓ２００を実行する。

Ｓ２００において応答設定ブロック１２０は、応答を許可するＳＰＡＤ４６０の配列範囲である応答範囲ＲＲを、外光の強度に応じて受光画素４６毎に設定する（図１４参照）。このとき応答設定ブロック１２０は、今回制御フローによる今回測定フレームＦＭとは同一の走査ラインに対して、過去回制御フローによる過去回測定フレームＦＭのＳ２０によって抽出された外光応答数ＮＲｏを、過去取得の受光信号波形ＷＲに含まれた外光出力成分ＷＲｏに対応する過去応答数ＮＲｏｐとして、メモリ１ａの特性記憶領域１ａｓから読み出す。応答設定ブロック１２０はさらに、読み出した過去応答数ＮＲｏｐを判定基準ＮＲｂと対比させる。

特に第二実施形態では、今回制御フローの走査ラインに対応する今回測定フレームＦＭと、過去回制御フローの走査ラインに対応する過去回測定フレームＦＭとでの、タイムラグが非常に短い。そこで、今回測定フレームＦＭ及び過去回測定フレームＦＭ間における外光強度の変化は微小であるとしてＳ２００では、今回測定フレームＦＭにおける外光強度が過去応答数ＮＲｏｐと判定基準ＮＲｂとの対比により判定される。ここで判定基準ＮＲｂは、反射強度ＩＲの測定を優先させることが必要な外光強度と、反射点距離ＤＲの測定を優先させることが必要な外光強度との、境界を決めるように予め設定されて特性記憶領域１ａｓに記憶されることで、Ｓ２００においては過去応答数ＮＲｏｐと共に読み出される。

対比の結果、過去応答数ＮＲｏｐが判定基準ＮＲｂ超過となる場合にＳ２００の応答設定ブロック１２０は、図１５～１９に示すようにＳＰＡＤ４６０の応答範囲ＲＲを、過去応答数ＮＲｏｐが判定基準ＮＲｂ以下となる場合よりも、狭く設定する。このとき、照射光による走査が第一実施形態と同様に水平方向での機械的走査に実質制限される第二実施形態では、当該水平方向に対応するＸ軸方向に応答範囲ＲＲが調整される。こうしたＸ軸方向における応答範囲ＲＲの調整は、鉛直方向に長いライン状照射光による水平方向での走査に起因して、受光する反射光の反射強度ＩＲが図１８の如く、Ｘ軸方向の中心位置Ｃｘから両端Ｅｘへ向かうほど減少するように、Ｙ軸方向に沿ったＳＰＡＤ４６０の列毎に分布する現象に、依拠する。それと共に、第二実施形態において鉛直方向に対応するＹ軸方向では、過去応答数ＮＲｏｐと判定基準ＮＲｂとの大小関係に拘らず、応答範囲ＲＲが図１６，１７の如く固定される。こうしたＹ軸方向における応答範囲ＲＲの固定は、鉛直方向に長いライン状照射光による水平方向での走査に起因して、受光する反射光の反射強度ＩＲが、Ｙ軸方向に沿ったＳＰＡＤ４６０の列毎では分布を抑制されている現象に、依拠する。

ここで特に第二実施形態では、Ｘ軸方向の応答範囲ＲＲとして広狭の異なる二種類の範囲ＲＲｗ，ＲＲｎが、図１６～１９に示すように想定される。具体的には、過去応答数ＮＲｏｐが判定基準ＮＲｂ以下となる場合の応答範囲ＲＲである広側応答範囲ＲＲｗは、各受光画素４６において図１６，１８の如くＸ軸方向の中心位置Ｃｘから両端Ｅｘまでには至らない、可及的に広い範囲に、過去応答数ＮＲｏｐの変化に拘らず図１９の如く固定される。

一方、過去応答数ＮＲｏｐが判定基準ＮＲｂ超過となる場合の応答範囲ＲＲである狭側応答範囲ＲＲｎは、各受光画素４６において図１７，１８の如くＸ軸方向の中心位置Ｃｘから両端Ｅｘまでの、広側応答範囲ＲＲｗよりも狭い範囲に、図１９の如く可変設定される。このとき狭側応答範囲ＲＲｎの可変設定は、過去応答数ＮＲｏｐが増大するほど、応答範囲ＲＲが狭くなるように実行される。ここでＸ軸方向において、各応答範囲ＲＲｗ，ＲＲｎの原点位置を決める各受光画素４６の中心位置Ｃｘは理想的には、それら各受光画素４６において受光する反射光の反射強度ＩＲが最大強度となるピーク受光位置に、図１８の如く対応する。

こうしたＳ２００に後続する図１５のＳ１０では、今回測定フレームＦＭにおいて取得される受光信号波形ＷＲには、応答範囲ＲＲ内のＳＰＡＤ４６０から出力された反射光出力成分ＷＲｒ及び外光出力成分ＷＲｏが、含まれることとなる。それに応じてＳ２００に後続するＳ２０では、応答範囲ＲＲ内における反射光応答数ＮＲｒ及び外光応答数ＮＲｏが抽出され、さらにＳ２００に後続するＳ３０では、応答範囲ＲＲ内でのそれら応答数ＮＲｒ，応答数ＮＲｏに基づく推定により反射強度ＩＲが測定される。ここで特に、Ｓ２００に後続するＳ２０では、抽出結果のうち少なくとも外光応答数ＮＲｏが特性記憶領域１ａｓに蓄積される。

さらに、Ｓ２００に後続するステップとして第二実施形態の制御フローは、Ｓ３０から移行するＳ２４０を実行する。Ｓ２４０において距離測定ブロック１３０は、Ｓ１０により取得された受光信号波形ＷＲに基づき、反射光の反射点距離ＤＲを測定する（図１４参照）。このとき第二実施形態では、Ｓ２０において受光信号波形ＷＲから認識される反射光出力成分ＷＲｒのピークタイミングｔｐ（第一実施形態の図１０参照）と、今回測定フレームＦＭにおいて照射光の照射周期が開始された照射開始タイミングとの、差となる時間差に基づいたｄＴＯＦ（direct Time Of Flight）により、反射点距離ＤＲが取得される。

図１５に示すように制御フローは、今回測定フレームＦＭに対応した走査ラインを構成する各受光画素４６毎に、反射点距離ＤＲの測定をＳ２４０によって完了することで、今回実行を終了する。尚、各走査ラインの測定フレームＦＭ別に測定されることとなる各受光画素４６毎の反射点距離ＤＲは、それら全走査ライン分の距離画像データとして合成されてから出力されることで、車両５の自動運転制御モードを含む運転制御に活用される。また、第一実施形態と同様に第二実施形態においても、各走査ラインの測定フレームＦＭ別に測定されることとなる各受光画素４６毎の反射強度ＩＲは、それら全走査ライン分の強度画像データとして合成されてから出力されることで、車両５の自動運転制御モードを含む運転制御に活用される。さらに、これらの距離画像データ及び強度画像データの出力に伴って、応答範囲ＲＲの設定結果も併せて出力されてもよい。

（作用効果）
ここまで説明した第二実施形態に特有の作用効果を、説明する。

第二実施形態によると、受光信号波形ＷＲの取得に先立ち、応答を許可するＳＰＡＤ４６０の配列範囲である応答範囲ＲＲが、外光の強度に応じて受光画素４６毎に設定される。これによれば、受光信号波形ＷＲに含まれる各出力成分ＷＲｒ，ＷＲｏの相関に基づく反射強度ＩＲの推定と、受光信号波形ＷＲに基づく反射点距離ＤＲの測定とのうち、外光強度に応じた一方に受光画素４６毎の応答範囲ＲＲを適合させることができる。故に、推定による反射強度ＩＲの測定と反射点距離ＤＲの測定とのうち、外光強度を反映させて精度を優先させる測定を、適正に選択することが可能となる。

第二実施形態によると、受光信号波形ＷＲの今回取得に先立ち、過去取得の受光信号波形ＷＲに含まれる外光出力成分ＷＲｏに対応した外光応答数ＮＲｏである過去応答数ＮＲｏｐが判定基準ＮＲｂ超過となる場合の応答範囲ＲＲ（ＲＲｎ）は、当該過去応答数ＮＲｏｐが判定基準ＮＲｂ以下となる場合の応答範囲ＲＲ（ＲＲｗ）よりも、狭く設定される。これによれば、外光強度が高いことで過去応答数ＮＲｏｐが増大している状況下では、狭い応答範囲ＲＲ（ＲＲｎ）により反射点距離ＤＲの測定精度を優先させる一方、外光強度が低いことで過去応答数ＮＲｏｐが減少している状況下では、広い応答範囲ＲＲ（ＲＲｗ）により反射強度ＩＲの測定精度を優先させることが、可能となる。そこで、上述した距離画像データ及び強度画像データの出力に伴って、応答範囲ＲＲの設定結果に代えて又は加えて、精度を優先させるデータの種別も併せて出力されてもよい。

第二実施形態によると、判定基準ＮＲｂを超過する場合の過去応答数ＮＲｏｐが増大するほど、応答範囲ＲＲ（ＲＲｎ）は狭く設定される。これによれば、過去応答数ＮＲｏｐが増大している状況下では、高い外光強度ほど狭い応答範囲ＲＲ（ＲＲｎ）により、外光の受光ノイズに起因した測定誤差の反射点距離ＤＲへの影響を、抑制することができる。故に、反射点距離ＤＲの測定精度を高めることが、可能となる。

（第三実施形態）
第三実施形態は、第二実施形態の変形例である。

図２０に示すように第三実施形態の制御フローは、Ｓ２００に代えてＳ３００を実行する。Ｓ３００において応答設定ブロック１２０は、応答を許可するＳＰＡＤ４６０の応答範囲ＲＲとして、広狭の異なる範囲ＲＲｗ，ＲＲｎのうち一方を、今回測定フレームＦＭに対応する走査ライン別に図２１の如く設定する。尚、図示の視認性を優先して、図２１では、各走査ラインを構成する一部の受光画素４６のみに符号を付している。

このとき図２０，２１に示すように第二実施形態では、走査原点ＯＳからの走査順が奇数番目となる走査ラインの測定フレームＦＭでは狭側応答範囲ＲＲｎが設定される一方、走査原点ＯＳからの走査順が偶数番目となる走査ラインの測定フレームＦＭでは広側応答範囲ＲＲｗが設定される。ここで図２２に示すように、走査原点ＯＳから偶数番目となる走査ラインの測定フレームＦＭでは狭側応答範囲ＲＲｎが設定される一方、走査原点ＯＳから奇数番目となる走査ラインの測定フレームＦＭでは広側応答範囲ＲＲｗが設定されてもよい。これらいずれの場合にも全走査ライン分の強度画像データ及び距離画像データは、それぞれ反射強度ＩＲ及び反射点距離ＤＲの測定が狭側応答範囲ＲＲｎで実行される走査ラインと、当該測定が広側応答範囲ＲＲｗで実行走査ラインとが、交互に並ぶデータ（図２１参照）となる。

（作用効果）
ここまで説明した第三実施形態に特有の作用効果を、説明する。

第三実施形態によると、受光信号波形ＷＲの取得に先立ち、応答を許可するＳＰＡＤ４６０の応答範囲ＲＲとして広狭の異なる範囲ＲＲｗ，ＲＲｎが、受光画素４６の走査ライン別に設定される。これによれば、受光信号波形ＷＲに含まれる各出力成分ＷＲｒ，ＷＲｏの相関に基づく反射強度ＩＲの推定には広側応答範囲ＲＲｗの走査ラインを適合させる一方、受光信号波形ＷＲに基づく反射点距離ＤＲの測定には狭側応答範囲ＲＲｎの走査ラインを適合させることができる。故に、推定による反射強度ＩＲの測定精度と反射点距離ＤＲの測定精度とを、走査ライン別にバランスよく確保することが可能となる。

（第四実施形態）
第四実施形態は、第二実施形態の変形例である。

図２３に示すように第四実施形態の制御フローは、Ｓ２００に代えてＳ４００を実行する。Ｓ４００において応答設定ブロック１２０は、応答を許可するＳＰＡＤ４６０の応答範囲ＲＲとして、広狭の異なる範囲ＲＲｗ，ＲＲｎのうち、センシングする物標Ｔｒまでの推定距離ＤＥと基準距離ＤＥｂとの対比に応じた一方を、今回測定フレームＦＭに対応する走査ラインの各受光画素４６毎に設定する。ここで基準距離ＤＥｂは、反射強度ＩＲの測定を優先させることが必要な物標Ｔｒまでの距離と、反射点距離ＤＲの測定を優先させることが必要な物標Ｔｒまでの距離との、境界を決めるように予め設定されて特性記憶領域１ａｓ（第二実施形態で説明の図１４参照）に記憶され、Ｓ４００において読み出される。

このとき、センシングする物標Ｔｒまでの推定距離ＤＥは、過去回測定フレームＦＭに対応する走査ラインのうち、今回測定フレームＦＭとは同一の走査ラインにおいて、今回測定フレームＦＭとは同一又は隣接の受光画素４６により測定された、反射点距離ＤＲに基づき推定されてもよい。この推定は、今回測定フレームＦＭと過去回測定フレームＦＭとの同一走査ライン同士では、物標Ｔｒまでの距離の変化が微小となることを、前提としている。推定距離ＤＥは、過去回測定フレームＦＭに対応する走査ラインのうち、今回測定フレームＦＭとは走査原点ＯＳ側に隣接する直前の走査ラインにおいて、今回測定フレームＦＭとは同一又は隣接の受光画素４６により測定された、反射点距離ＤＲに基づき推定されてもよい。この推定は、今回測定フレームＦＭと過去回測定フレームＦＭとで連続する走査ライン同士では、同一の物標Ｔｒをセンシングにより検知する確率が高くなることを、前提としている。

こうして推定される物標Ｔｒまでの推定距離ＤＥが基準距離ＤＥｂ以下の近距離となる受光画素４６での応答範囲ＲＲは、広側応答範囲ＲＲｗに設定されることで、反射点距離ＤＲの測定よりも反射強度ＩＲの測定において精度が優先される。一方、推定される物標Ｔｒまでの推定距離ＤＥが基準距離ＤＥｂ超過の遠距離となる受光画素４６での応答範囲ＲＲは、狭側応答範囲ＲＲｎに設定されることで、反射強度ＩＲの測定よりも反射点距離ＤＲの測定において精度が優先される。尚、図示は省略されているが、センシングによっても物標Ｔｒが非検知となる受光画素４６での応答範囲ＲＲは、後者の遠距離の場合に準じて狭側応答範囲ＲＲｎに設定されることで、反射強度ＩＲの測定よりも反射点距離ＤＲの測定において精度が優先される。

（作用効果）
ここまで説明した第四実施形態に特有の作用効果を、説明する。

第四実施形態によると、受光信号波形ＷＲの取得に先立ち、応答を許可するＳＰＡＤ４６０の配列範囲である応答範囲ＲＲが、センシングされる物標Ｔｒまでの推定距離ＤＥに応じて受光画素４６毎に設定される。これによれば、受光信号波形ＷＲに含まれる各出力成分ＷＲｒ，ＷＲｏの相関に基づく反射強度ＩＲの推定と、受光信号波形ＷＲに基づく反射点距離ＤＲの測定とのうち、物標Ｔｒまでの距離に応じた一方に受光画素４６毎の応答範囲ＲＲを適合させることができる。故に、推定による反射強度ＩＲの測定と反射点距離ＤＲの測定とのうち、物標Ｔｒまでの距離に合わせて精度優先する側の測定を、適正に選択することが可能となる。

第四実施形態によると、受光信号波形ＷＲの今回取得に先立ち、センシングされる物標Ｔｒまでの推定距離ＤＥが基準距離ＤＥｂ超過となる場合の応答範囲ＲＲ（ＲＲｎ）は、当該推定距離ＤＥが基準距離ＤＥｂ以下となる場合の応答範囲ＲＲ（ＲＲｗ）よりも、狭く設定される。これによれば、物標Ｔｒまで近距離の状況下では、広い応答範囲ＲＲ（ＲＲｗ）により反射強度ＩＲの測定精度を優先させる一方、物標Ｔｒまで遠距離の状況下では、狭い応答範囲ＲＲ（ＲＲｎ）により反射点距離ＤＲの測定精度を優先させることが、可能となる。そこで第四実施形態では、第二実施形態に準ずる距離画像データ及び強度画像データの出力に伴って、応答範囲ＲＲの設定結果と、精度を優先させるデータの種別とのうち、少なくとも一方についても併せて出力されてもよい。

（第五実施形態）
第五実施形態は、第一実施形態の変形例である。

図２４に示すように第五実施形態の制御フローは、Ｓ３０に代えてＳ５３０を実行する。Ｓ５３０において強度測定ブロック１１０は、反射光応答数ＮＲｒと外光応答数ＮＲｏとの環境温度τ別での相関に基づき、測定フレームＦＭにおける受光反射光の反射強度ＩＲを各受光画素４６毎に推定する。このとき現在の環境温度τは、例えば光学センサ１０又は車両５に設けられた、温度センサの検出結果等を用いて、認識される。

ここで図２５に示すように強度測定ブロック１１０は、環境温度τ別に想定されてメモリ１ａに予め記憶されたマトリクス相関テーブルに基づき、現在の環境温度τにおける反射光応答数ＮＲｒと外光応答数ＮＲｏとの相関ペアに対応した反射強度ＩＲを、推定してもよい。強度測定ブロック１１０は、環境温度τ別に想定されてメモリ１ａに予め記憶された三次元相関マップ又は数２の相関関数式に基づき、現在の環境温度τにおける反射光応答数ＮＲｒと外光応答数ＮＲｏとに対応した反射強度ＩＲを、推定してもよい。尚、数２においてａ１，ａ２，ａ３，ａ４は、例えば回帰分析又は経験則等に基づき予め設定される係数パラメータである。

（作用効果）
ここまで説明した第五実施形態に特有の作用効果を、説明する。

第五実施形態によると、反射光応答数ＮＲｒと外光応答数ＮＲｏとの、環境温度τ別での相関に基づき、受光画素４６毎の反射強度ＩＲが推定される。これによれば、照射光を与える投光器２２の例えば発光強度等に関しての温度特性による影響、及び／又は、照射光に対する反射光を受光するＳＰＡＤ４６０の例えば受光感度、デッドタイム等に関しての温度特性による影響を、受光画素４６毎に反映した正確な反射強度ＩＲが、推定され得る。故に、こうした推定により反射強度ＩＲの測定精度を高めることが、可能となる。尚、第五実施形態は、その変形例として第二～第四実施形態と組み合わされてもよい。

（第六実施形態）
第六実施形態は、第一実施形態の変形例である。

図２６に示すように第六実施形態では、光学センサ１０内部にも設定されるセンシングエリアＡＳに、補正用反射ターゲットＴｃが設けられている。補正用反射ターゲットＴｃは、走査ミラー３２から投光される照射光を反射して同ミラー３２へと再入射可能に、形成されている。また、こうした光学特性を果たすように補正用反射ターゲットＴｃは、筐体１１のうち光学窓１２の周囲箇所、又は筐体１１内部のうち当該周囲部分と走査ミラー３２との間となる箇所に、配置される。

このような第六実施形態では、光学センサ１０を制御する制御方法が、図２７に示す補正用フローと、図２８に示す制御フローとに従って、実行される。そこでまず、図２７の補正用フローについて説明する。第六実施形態の補正用フローは、車両５の起動中、照射光による走査対象が補正用反射ターゲットＴｃとなる走査ラインの測定フレームＦＭにおいて、照射光の照射周期毎、又は照射周期よりも長い設定時間毎に、繰り返し実行される。尚、補正用フローにおける各「Ｓ」は、制御プログラムに含まれた複数命令によって実行される複数ステップを、それぞれ意味している。

補正用フローのＳ６１０，Ｓ６２０，Ｓ６３０では、補正用反射ターゲットＴｃに対する走査ラインの測定フレームＦＭにおいて、それぞれ制御フローのＳ１０，Ｓ２０，Ｓ３０に準ずる処理が実行される。そこで補正用フローは、Ｓ６３０の実行完了後にＳ６５０へ移行する。Ｓ６５０において強度測定ブロック１１０は、Ｓ６３０により補正用反射ターゲットＴｃに関して推定された反射強度ＩＲと、基準強度ＩＲｂとの比ＩＲｂ／ＩＲを、補正係数γとして取得する。ここで基準強度ＩＲｂは、例えば製品共通の設計値（即ち、理想値）、又は製品毎の初期値等に基づき予め設定されて図２６の如く特性記憶領域１ａｓに記憶され、Ｓ６５０の実行により読み出される。Ｓ６５０ではさらに強度測定ブロック１１０は、取得した最新の補正係数γを、メモリ１ａの特性記憶領域１ａｓに蓄積する。

続いて、図２８の制御フローについて説明する。第一実施形態と同様に照射光による走査対象が物標Ｔｒとなる第六実施形態の制御フローは、Ｓ３０に代えてＳ６６０を実行する。Ｓ６６０において強度測定ブロック１１０は、Ｓ３０に準じて物標Ｔｒに関して推定した反射強度ＩＲを、図２６の如く特性記憶領域１ａｓから読み出した最新の補正係数γの乗算により、補正する。尚、Ｓ６５０では補正係数γとしての比ＩＲ／ＩＲｂが取得されることで、Ｓ６６０の補正では反射強度ＩＲが最新の補正係数γにより除算されてもよい。

（作用効果）
ここまで説明した第六実施形態に特有の作用効果を、説明する。

第六実施形態では、光学センサ１０内部のセンシングエリアＡＳに設けられた補正用反射ターゲットＴｃに関して推定された反射強度ＩＲと、基準強度ＩＲｂとの比が補正係数γとして取得される。そこで第六実施形態によると、物標Ｔｒに関して推定された反射強度ＩＲが、補正係数γにより補正される。これによれば、照射光を与える投光器２２、及び／又は、照射光に対する反射光を受光するＳＰＡＤ４６０に関して、例えば経年変化、温度変化等の特性変化が生じても、当該特性変化を反映した正確な反射強度ＩＲが、物標Ｔｒに関して推定され得る。故に、こうした推定により反射強度ＩＲの測定精度を高めることが、可能となる。尚、第六実施形態は、その変形例として第二～第五実施形態と組み合わされてもよい。

（他の実施形態）
以上、複数の実施形態について説明したが、本開示は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

変形例において制御装置１を構成する専用コンピュータは、デジタル回路及びアナログ回路のうち、少なくとも一方をプロセッサとして有していてもよい。ここでデジタル回路とは、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＳＯＣ（System on a Chip）、ＰＧＡ（Programmable Gate Array）、及びＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）等のうち、少なくとも一種類である。またこうしたデジタル回路は、プログラムを記憶したメモリを、有していてもよい。

変形例の信号取得ブロック１００によるＳ１０では、今回測定フレームＦＭと同じ走査ラインに対して照射光の照射を停止して、外光出力成分ＷＲｏのみを含む受光信号波形ＷＲを取得する追加回の測定フレームＦＭが実行されてもよい。この場合に強度測定ブロック１１０によるＳ２０では、追加回の測定フレームＦＭにおける外光出力成分ＷＲｏの平均電圧振幅から、又は当該追加回測定フレームＦＭと今回測定フレームＦＭとにおける外光出力成分ＷＲｏの平均電圧振幅から、外光応答数ＮＲｏが抽出されるとよい。

変形例の強度測定ブロック１１０によるＳ２０では、受光信号波形ＷＲから反射光出力成分ＷＲｒ及び外光出力成分ＷＲｏが分波されずに、それら出力成分ＷＲｒ，ＷＲｏから直接的に、それぞれ対応する応答数ＮＲｒ，ＮＲｏが抽出されてもよい。変形例の応答設定ブロック１２０によるＳ２００では、光学センサ１０とは異なる、例えば外光センサ等により今回測定フレームＦＭに検出された外光強度に応じて、応答範囲ＲＲ（ＲＲｗ，ＲＲｎ）が設定されてもよい。

変形例の応答設定ブロック１２０によるＳ２００では、狭側応答範囲ＲＲｎよりも広くなる限りにおいて、過去応答数ＮＲｏｐが増大するほど狭くなるように、広側応答範囲ＲＲｗが可変設定されてもよい。変形例の応答設定ブロック１２０によるＳ２００，Ｓ３００，Ｓ４００では、広側応答範囲ＲＲｗが各受光画素４６の全域に設定されてもよい。変形例の応答設定ブロック１２０によるＳ２００では、広側応答範囲ＲＲｗよりも狭くなる限りにおいて、過去応答数ＮＲｏｐの変化に拘らず狭側応答範囲ＲＲｎが固定されてもよい。変形例の応答設定ブロック１２０によるＳ２００，Ｓ３００，Ｓ４００では、広側応答範囲ＲＲｗよりも狭くなる限りにおいて、狭側応答範囲ＲＲｎが各受光画素４６の中心位置を避けて設定されることで、近距離物標Ｔｒと光学センサ１０との間での多重反射による測定誤差の発生が抑制されてもよい。変形例の応答設定ブロック１２０によるＳ２００では、ＳＰＡＤ４６０の列毎に強度の分布が抑制される場合等に、応答範囲ＲＲｗに合わせた広い応答範囲ＲＲｎを設定する等、応答範囲ＲＲｗ，ＲＲｎを同一範囲に設定する処理、換言すれば一種類の応答範囲ＲＲを設定する処理が、実行されてもよい。

変形例の光学センサ１０は、説明した水平方向に制限の機械的揺動式の他、鉛直方向に制限の機械的揺動式、又は水平方向及び鉛直方向双方での機械的揺動式の、各種走査方式を採用していてもよい。変形例の光学センサ１０は、例えば回転式、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）式、若しくはリサージュ式等のうち、二次元又は三次元の各種走査方式を採用していてもよい。こうした光学センサ１０の走査方式に応じて、変形例の応答設定ブロック１２０によるＳ２００，Ｓ３００，Ｓ４００では、水平方向に対応するＸ軸方向に代えて又は加えて、鉛直方向に対応するＹ軸方向に応答範囲ＲＲが調整されてもよい。ここで、例えば光学センサ１０の走査方式が鉛直方向に制限の機械的揺動式の場合、応答範囲ＲＲがＹ軸方向に調整されるとよい。変形例の光学センサ１０における受光器４５では、図２９に示すように、複数の受光画素４６がＸ軸方向及びＹ軸方向の二次元アレイ状に配列されていてもよい。

変形例の応答設定ブロック１２０によるＳ２００は、Ｓ２０とＳ３０との間に実行されることで、Ｓ２０において今回測定フレームＦＭに抽出された外光応答数ＮＲｏが過去応答数ＮＲｏｐに代えて判定基準ＮＲｂとの対比に用いられてもよい。この場合、信号取得ブロック１００によるＳ１０において取得される受光信号波形ＷＲには、各受光画素４６の全域内のＳＰＡＤ４６０から出力された反射光出力成分ＷＲｒ及び外光出力成分ＷＲｏが、含まれることになる。そこで、この場合の強度測定ブロック１１０によるＳ３０では、Ｓ２０において今回測定フレームＦＭに抽出された応答数ＮＲｒ，ＮＲｏから、Ｓ２００において設定された応答範囲ＲＲ（ＲＲｗ，ＲＲｎ）内の応答数ＮＲｒ，ＮＲｏがそれぞれ抽出されて、当該抽出数が反射強度ＩＲの推定に用いられてもよい。また、この場合の距離測定ブロック１３０によるＳ２４０では、Ｓ２０により分波された反射光出力成分ＷＲｒのうち、応答範囲ＲＲ（ＲＲｗ，ＲＲｎ）内の反射光応答数ＮＲｒに対応する分の反射光出力成分ＷＲｒが抽出されて、当該抽出成分のピークタイミングｔｐが反射点距離ＤＲの取得に用いられてもよい。

変形例の応答設定ブロック１２０によるＳ２００では、応答範囲ＲＲとして広狭の異なる三種類以上の範囲が、外光強度（過去応答数ＮＲｏｐ）に応じて設定されてもよい。変形例の応答設定ブロック１２０によるＳ２００では、外光強度（過去応答数ＮＲｏｐ）に応じて応答範囲ＲＲが連続的に変化するように、設定されてもよい。変形例の応答設定ブロック１２０によるＳ３００では、応答範囲ＲＲとして広狭の異なる三種類以上の範囲が、受光画素４６の走査ライン別に設定されてもよい。変形例の応答設定ブロック１２０によるＳ４００では、応答範囲ＲＲとして広狭の異なる三種類以上の範囲が、センシングされる物標Ｔｒまでの推定距離ＤＥに応じて設定されてもよい。変形例の応答設定ブロック１２０によるＳ４００では、センシングされる物標Ｔｒまでの推定距離ＤＥに応じて応答範囲ＲＲが連続的に変化するように、設定されてもよい。

変形例において制御装置１の適用される移動体は、例えば走行路での走行をリモート制御可能な自律走行車両等であってもよい。変形例における制御装置１は、移動体以外の環境に適用されてもよい。ここまでの説明形態の他、上述の実施形態及び変形例は、プロセッサ１ｂ及びメモリ１ａを少なくとも一つずつ有した半導体装置（例えば半導体チップ等）として、実施されてもよい。

（付言）
本明細書には、以下に列挙する複数の技術的思想と、それらの複数の組み合わせが開示されている。

（技術的思想１）
プロセッサ（１ｂ）を有し、シングルフォトンアバランシェダイオードであるＳＰＡＤ（４６０）が受光画素（４６）毎に複数ずつ配列されてセンシングエリア（ＡＳ）からの光を受光する光学センサ（１０）を、制御する制御装置であって、
前記プロセッサは、
前記光学センサから前記センシングエリアへの照射光に対する反射光の受光により応答した前記ＳＰＡＤからの反射光出力成分（ＷＲｒ）と、前記センシングエリアからの外光の受光により応答した前記ＳＰＡＤからの外光出力成分（ＷＲｏ）とを、含む受光信号波形（ＷＲ）を前記受光画素毎に取得することと、
前記反射光出力成分を出力した前記ＳＰＡＤの数である反射光応答数（ＮＲｒ）と、前記外光出力成分を出力した前記ＳＰＡＤの数である外光応答数（ＮＲｏ）との、相関に基づき前記反射光の反射強度（ＩＲ）を前記受光画素毎に推定することと、を実行するように構成される制御装置。

尚、この技術的思想１及び後述の技術的思想２～１０は、方法及びプログラムの形態で実現されてもよい。

（技術的思想２）
前記反射強度を推定することは、
前記受光信号波形から分波した前記反射光出力成分と前記外光出力成分とから、それぞれ前記反射光応答数と前記外光応答数とを抽出することを、含む技術的思想１に記載の制御装置。

（技術的思想３）
前記プロセッサは、
前記受光信号波形の取得に先立ち、応答を許可する前記ＳＰＡＤの配列範囲である応答範囲（ＲＲ）を、前記外光の強度に応じて前記受光画素毎に設定すること、
前記受光信号波形に基づき、前記反射光の反射点距離（ＤＲ）を測定することと、をさらに実行するように構成される技術的思想１又は２に記載の制御装置。

（技術的思想４）
前記応答範囲を設定することは、
前記受光信号波形の今回取得に先立ち、過去取得の前記受光信号波形に含まれる前記外光出力成分に対応した前記外光応答数である過去応答数（ＮＲｏｐ）が判定基準（ＮＲｂ）超過となる場合の前記応答範囲を、当該過去応答数が前記判定基準以下となる場合の前記応答範囲よりも、狭く設定する技術的思想３に記載の制御装置。

（技術的思想５）
前記応答範囲を設定することは、
前記判定基準を超過する場合の前記過去応答数が増大するほど、前記応答範囲を狭く設定する技術的思想４に記載の制御装置。

（技術的思想６）
前記プロセッサは、
前記受光信号波形の取得に先立ち、応答を許可する前記ＳＰＡＤの配列範囲である応答範囲（ＲＲ）として広狭の異なる範囲（ＲＲｗ，ＲＲｎ）を、前記受光画素の走査ライン別に設定することと、
前記受光信号波形に基づき、前記反射光の反射点距離（ＤＲ）を測定することと、をさらに実行するように構成される技術的思想１又は２に記載の制御装置。

（技術的思想７）
前記プロセッサは、
前記受光信号波形の取得に先立ち、応答を許可する前記ＳＰＡＤの配列範囲である応答範囲（ＲＲ）を、センシングされる物標（Ｔｒ）までの推定距離（ＤＥ）に応じて前記受光画素毎に設定すること、
前記受光信号波形に基づき、前記反射光の反射点距離（ＤＲ）を測定することと、をさらに実行するように構成される技術的思想１又は２に記載の制御装置。

（技術的思想８）
前記応答範囲を設定することは、
前記受光信号波形の取得に先立ち、前記推定距離が基準距離（ＤＥｂ）超過となる場合の前記応答範囲を、前記推定距離が前記基準距離以下となる場合の前記応答範囲よりも、狭く設定する技術的思想７に記載の制御装置。

（技術的思想９）
前記反射強度を推定することは、
前記反射光応答数と前記外光応答数との、環境温度（τ）別での相関に基づき前記受光画素毎の前記反射強度を推定することを、含む技術的思想１～８のいずれか一項に記載の制御装置。

（技術的思想１０）
前記プロセッサは、
前記光学センサ外部の前記センシングエリアに存在する物標（Ｔｒ）と、前記光学センサ内部の前記センシングエリアに設けられた補正用反射ターゲット（Ｔｃ）との、各々に関して、前記反射強度の推定を実行するように構成され、
前記補正用反射ターゲットに関する前記反射強度の推定は、
前記補正用反射ターゲットに関して推定された前記反射強度と、基準強度（ＩＲｂ）との比を補正係数（γ）として取得することを、を含み、
前記物標に関する前記反射強度の推定は、
前記物標に関して推定した前記反射強度を、前記補正係数により補正することを、含む技術的思想１～９のいずれか一項に記載の制御装置。

１：制御装置、１ａ：メモリ、１ｂ：プロセッサ、１０：光学センサ、４６：受光画素、４６０：ＳＰＡＤ、ＡＳ：センシングエリア、ＤＥ：推定距離、ＤＥｂ：基準距離、ＤＲ：反射点距離、ＩＲ：反射強度、ＩＲｂ：基準強度、ＮＲｂ：判定基準、ＮＲｏ：外光応答数、ＮＲｏｐ：過去応答数、ＮＲｒ：反射光応答数、ＲＲ：応答範囲、ＲＲｎ：狭側応答範囲、ＲＲｗ：広側応答範囲、Ｔｃ：補正用反射ターゲット、Ｔｒ：物標、ＷＲ：受光信号波形、ＷＲｏ：外光出力成分、ＷＲｒ：反射光出力成分、γ：補正係数、τ：環境温度

Claims (12)

1. プロセッサ（１ｂ）を有し、シングルフォトンアバランシェダイオードであるＳＰＡＤ（４６０）が受光画素（４６）毎に複数ずつ配列されてセンシングエリア（ＡＳ）からの光を受光する光学センサ（１０）を、制御する制御装置であって、
   前記プロセッサは、
   前記光学センサから前記センシングエリアへの照射光に対する反射光の受光により応答した前記ＳＰＡＤからの反射光出力成分（ＷＲｒ）と、前記センシングエリアからの外光の受光により応答した前記ＳＰＡＤからの外光出力成分（ＷＲｏ）とを、含む受光信号波形（ＷＲ）を前記受光画素毎に取得することと、
   前記反射光出力成分を出力した前記ＳＰＡＤの数である反射光応答数（ＮＲｒ）と、前記外光出力成分を出力した前記ＳＰＡＤの数である外光応答数（ＮＲｏ）との、相関に基づき前記反射光の反射強度（ＩＲ）を前記受光画素毎に推定することと、を実行するように構成される制御装置。
2. 前記反射強度を推定することは、
   前記受光信号波形から分波した前記反射光出力成分と前記外光出力成分とから、それぞれ前記反射光応答数と前記外光応答数とを抽出することを、含む請求項１に記載の制御装置。
3. 前記プロセッサは、
   前記受光信号波形の取得に先立ち、応答を許可する前記ＳＰＡＤの配列範囲である応答範囲（ＲＲ）を、前記外光の強度に応じて前記受光画素毎に設定すること、
   前記受光信号波形に基づき、前記反射光の反射点距離（ＤＲ）を測定することと、をさらに実行するように構成される請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記応答範囲を設定することは、
   前記受光信号波形の今回取得に先立ち、過去取得の前記受光信号波形に含まれる前記外光出力成分に対応した前記外光応答数である過去応答数（ＮＲｏｐ）が判定基準（ＮＲｂ）超過となる場合の前記応答範囲を、当該過去応答数が前記判定基準以下となる場合の前記応答範囲よりも、狭く設定する請求項３に記載の制御装置。
5. 前記応答範囲を設定することは、
   前記判定基準を超過する場合の前記過去応答数が増大するほど、前記応答範囲を狭く設定する請求項４に記載の制御装置。
6. 前記プロセッサは、
   前記受光信号波形の取得に先立ち、応答を許可する前記ＳＰＡＤの配列範囲である応答範囲（ＲＲ）として広狭の異なる範囲（ＲＲｗ，ＲＲｎ）を、前記受光画素の走査ライン別に設定することと、
   前記受光信号波形に基づき、前記反射光の反射点距離（ＤＲ）を測定することと、をさらに実行するように構成される請求項１又は２に記載の制御装置。
7. 前記プロセッサは、
   前記受光信号波形の取得に先立ち、応答を許可する前記ＳＰＡＤの配列範囲である応答範囲（ＲＲ）を、センシングされる物標（Ｔｒ）までの推定距離（ＤＥ）に応じて前記受光画素毎に設定すること、
   前記受光信号波形に基づき、前記反射光の反射点距離（ＤＲ）を測定することと、をさらに実行するように構成される請求項１又は２に記載の制御装置。
8. 前記応答範囲を設定することは、
   前記受光信号波形の取得に先立ち、前記推定距離が基準距離（ＤＥｂ）超過となる場合の前記応答範囲を、前記推定距離が前記基準距離以下となる場合の前記応答範囲よりも、狭く設定する請求項７に記載の制御装置。
9. 前記反射強度を推定することは、
   前記反射光応答数と前記外光応答数との、環境温度（τ）別での相関に基づき前記受光画素毎の前記反射強度を推定することを、含む請求項１又は２に記載の制御装置。
10. 前記プロセッサは、
    前記光学センサ外部の前記センシングエリアに存在する物標（Ｔｒ）と、前記光学センサ内部の前記センシングエリアに設けられた補正用反射ターゲット（Ｔｃ）との、各々に関して、前記反射強度の推定を実行するように構成され、
    前記補正用反射ターゲットに関する前記反射強度の推定は、
    前記補正用反射ターゲットに関して推定された前記反射強度と、基準強度（ＩＲｂ）との比を補正係数（γ）として取得することを、を含み、
    前記物標に関する前記反射強度の推定は、
    前記物標に関して推定した前記反射強度を、前記補正係数により補正することを、含む請求項１又は２に記載の制御装置。
11. シングルフォトンアバランシェダイオードであるＳＰＡＤ（４６０）が受光画素（４６）毎に複数ずつ配列されてセンシングエリア（ＡＳ）からの光を受光する光学センサ（１０）を、制御するためにプロセッサ（１ｂ）により実行される制御方法であって、
    前記光学センサから前記センシングエリアへの照射光に対する反射光の受光により応答した前記ＳＰＡＤからの反射光出力成分（ＷＲｒ）と、前記センシングエリアからの外光の受光により応答した前記ＳＰＡＤからの外光出力成分（ＷＲｏ）とを、含む受光信号波形（ＷＲ）を前記受光画素毎に取得することと、
    前記反射光出力成分を出力した前記ＳＰＡＤの数である反射光応答数（ＮＲｒ）と、前記外光出力成分を出力した前記ＳＰＡＤの数である外光応答数（ＮＲｏ）との、相関に基づき前記反射光の反射強度（ＩＲ）を前記受光画素毎に推定することと、を含む制御方法。
12. シングルフォトンアバランシェダイオードであるＳＰＡＤ（４６０）が受光画素（４６）毎に複数ずつ配列されてセンシングエリア（ＡＳ）からの光を受光する光学センサ（１０）を、制御するために記憶媒体（１ａ）に記憶され、プロセッサ（１ｂ）に実行させ命令を含む制御プログラムであって、
    前記命令は、
    前記光学センサから前記センシングエリアへの照射光に対する反射光の受光により応答した前記ＳＰＡＤからの反射光出力成分（ＷＲｒ）と、前記センシングエリアからの外光の受光により応答した前記ＳＰＡＤからの外光出力成分（ＷＲｏ）とを、含む受光信号波形（ＷＲ）を前記受光画素毎に取得させることと、
    前記反射光出力成分を出力した前記ＳＰＡＤの数である反射光応答数（ＮＲｒ）と、前記外光出力成分を出力した前記ＳＰＡＤの数である外光応答数（ＮＲｏ）との、相関に基づき前記反射光の反射強度（ＩＲ）を前記受光画素毎に推定させることと、を含む制御プログラム。

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