JP2023063915A - 光測距装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測距レンジを低減することなく、ターゲットとの距離を誤算出する恐れを低減可能な光測距装置を提供する。【解決手段】光測距装置は、照射強度を通常レベルで照射する通常受発光処理と、照射強度を抑制した抑制受発光処理とを交互に実施する。光測距装置は、通常受発光処理と抑制受発光処理とで互いに対応する位置に観測された受光パルスの立ち上がり位置を比較する。２つの立ち上がり位置に所定値以上の差がない場合には、光測距装置は、当該受光パルスはターゲットからの反射光に近接体散乱光が結合したものではないと見なし、立ち上がり位置を基準として距離を演算する。一方、２つの立ち上がり位置に所定値以上の差がある場合には、立ち下がり位置を基準として距離を算出する。【選択図】図１４

Description

本開示は、ＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）を用いて物体との距離を検出する光測距装置に関する。

光源から発せられた光がターゲットで反射されてセンサに届くまでの光の飛行時間を検出することにより、ターゲットまでの距離を測定する光測距装置が知られている。特許文献１には、その一種として、ＳＰＡＤを用いた光測距装置が開示されている。すなわち、特許文献１に開示の光測距装置は、画素ごとに複数のＳＰＡＤを設けられていることを前提として、コントローラは、ターゲットからの反射光に応答しているＳＰＡＤの数に応じて画素ごとの受光強度を特定する。そして、光源から光を照射してから受光強度のピークが得られるまでの時間に基づいて、画素ごとの距離値を算出する。

特開２０１９－７９５０号公報

ＳＰＡＤは、入射した１つの光子（フォトン）から、雪崩のように電子を増幅させる「アバランシェ増倍」を利用する光検出器であって、他の光検出器よりも弱い光でも検出することができる。つまり、ＳＰＡＤは微弱な光でも反応しうるため、長距離かつ高精度な距離測定が可能となりうるといった利点を有する。

しかしながら、ＳＰＡＤを光検出器として用いた構成では、ＳＰＡＤの応答性の高さが故に、実環境においては、画素ごとの強度値（つまり画素値）は不要反射光（いわゆるクラッタ）によっても飽和しやすい。また、物体を検知可能な距離である測距レンジを伸ばそうとするとセンシング光の強度を高める必要があり、測距レンジを伸ばそうとするほど、不要反射光でも画素値が飽和しやすくなる。なお、画素値が飽和している状態とは、観測可能な受光強度範囲の上限値に達している状態を指す。また、不要反射光としては、光測距装置の筐体内部に存在する要素で生じた内部散乱光や、照射窓の外側に付着している付着物による散乱光である付着物散乱光、多重反射光などが想定される。

そして、画素値が飽和するレベルでの不要反射光を受光している場合、観測された受光パルスが、ターゲットからの反射光によるものなのか、不要反射光によるものなのか、ターゲットからの反射光と不要反射光とが結合したものなのかが判別しづらい。仮に不要反射光とターゲットからの反射光とが結合している受光パルス全体をターゲットからの反射光によるものと見なしてしまうと、ターゲットからの反射光に対応するピーク位置や立ち上がり位置などといった特徴量に誤差が生じ、ターゲットの位置を誤判定しうる。

本開示は、上記の検討又は着眼点に基づいて成されたものであり、その目的の１つは、測距レンジを低減することなく、ターゲットとの距離を誤算出する恐れを低減可能な光測距装置を提供することにある。

ここに開示される光測距装置は、ターゲットまでの光の往復時間を用いてターゲットとの距離を検出する光測距装置であって、所定波長を有する光であるセンシング光を、所定の検出対象方向に向けて照射する照射部（４）と、センシング光に対して応答する、行列状に配置されている複数の光検出器（５ｓ）と、照射部から出力するセンシング光の照射強度、又は、複数の光検出器の検知感度を、所定の通常レベルから、通常レベルよりも所定量小さい抑制レベルへと切り替えるレベル調整部（Ｆ３）と、光検出器の応答数の時系列データに基づいて、センシング光が物体で反射されて返ってきた光である反射光に対応する受光パルス及びそのピークを検出するピーク検出部（８）と、ピーク検出部が検出した受光パルスにかかる所定の特徴量を示すデータセットをパルス情報として取得する構成であって、通常レベルが適用されている場合のパルス情報である通常パルス情報と、抑制レベルが適用されている場合のパルス情報である抑制パルス情報とを取得するパルス情報取得部（Ｆ２）と、通常パルス情報と抑制パルス情報とに基づいて、ターゲットとの距離値を算出する距離演算部（Ｆ４）と、を備える。

上記構成では、通常レベルが適用されている場合に観測されるパルス情報である通常パルス情報だけでなく、抑制レベルが適用されている場合に観測されるパルス情報である抑制パルス情報を併用して、ターゲットとの距離を算出する。抑制レベル適用時には、通常レベルに比べてセンシング光の照射強度又は検知感度が低減されているため、不要反射光によって画素値が飽和する事象は生じにくくなる。それに伴い、ターゲットからの反射光を受光している場合と、不要反射光のみを受光している場合と、ターゲットからの反射光と不要反射光とが結合している場合とで受光パルスの波形が異なるようになる。故に、通常パルス情報と抑制パルス情報を併用することで、観測された受光パルスがターゲットからの反射光によるものなのか、不要反射光によるものなのか、ターゲットからの反射光と不要反射光とが結合したものなのかが判別可能となる。また、抑制パルス情報だけでなく、通常パルス情報を使用することで、相対的に遠方のターゲットも検出可能となる。つまり測距レンジを低減することなく、ターゲットとの距離を誤算出する恐れを低減可能となる。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

光測距装置の構成を示すブロック図である。 受光アレイの構成を説明するための概念図である。 各画素に対応するセルグループの割当態様の変形例を示す図である。 受光パルスの特徴量について説明するための図である。 ピーク強度が飽和した場合のピーク到来時間の決定方法について説明するための図である。 近接体散乱光を説明するための図である。 多重反射光を説明するための図である。 不要反射光のタイプに応じた立ち上がり判定時間及びパルス幅への影響を説明するための図である。 制御部の機能ブロック図である。 光測距装置の作動を説明するための図である。 各観測パターンに対応する演算式の一例を示す図である。 各観測パターンに対応する演算式の他の例を示す図である。 各観測パターンに対応する演算式の一例を示す図である。 観測パターンの判別方法を示すフローチャートである。 ターゲット反射光が散乱光と結合している場合において、通常受発光処理と抑制受発光処理とで観測されるピーク到来時間の差を示す概念図である。 ターゲット反射光が多重反射光と結合している場合において、通常受発光処理と抑制受発光処理とで観測されるピーク到来時間の差を示す概念図である。 観測パターンの判別方法の他の例を示すフローチャートである。 観測パターンの判別方法の他の例を示すフローチャートである。 ターゲット反射光が多重反射光と結合している場合において、通常受発光処理と抑制受発光処理とで観測される立ち上がり判定時間の差を示す概念図である。 ターゲット反射光が散乱光と結合している場合において、通常受発光処理と抑制受発光処理とで観測される立ち上がり判定時間の差を示す概念図である。 光測距装置の構成の変形例を示す図である。

以下、本開示の実施形態について図を用いて説明する。図１に示す光測距装置１は、ターゲットまでの光の往復時間から、対象物までの距離を計測する装置である。当該光測距装置１は、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging / Laser Imaging Detection and Ranging）とも呼ばれる。本開示におけるターゲットとは、光を反射しうる多様な物体を指す。他車両や歩行者、中央分離帯、ガードレールなどといった自車両とは独立した存在であって、車両の走行制御上の障害物となりうる地物／移動体などがターゲットに該当しうる。本開示における自車両とは、光測距装置１が搭載される／搭載されている車両を指す。

光測距装置１は、後述するように、パルス状の光であるセンシング光を照射する照射部４と、複数の受光素子がアレイ状に配置された受光アレイ５と、を備える。光測距装置１は、照射部４からセンシング光を照射してから、当該センシング光に対応する反射光を各受光素子が受光するまでの時間（いわゆるＴｏＦ：Time of Flight）に基づいて、測距結果を示すデータとしての距離画像を生成する。

距離画像は、複数の画素を備え、個々の画素の値が物体との距離を示すデータである。光測距装置１は、図１に示すように、車両状態センサ１０１や車載ＥＣＵ１０２と接続されている。本開示におけるＥＣＵは、Electronic Control Unitの略であり、電子制御装置を意味する。光測距装置１は、車両状態センサ１０１及び車載ＥＣＵ１０２と車両内ネットワークを介して接続されている。もちろん、光測距装置１は一部のセンサ／ＥＣＵと、専用の通信線を用いて直接的に接続されていても良い。

なお、光測距装置１におけるセンシング光の照射パターンは、スキャン方式であってもよいし、フラッシュ方式であってもよい。スキャン方式とは、アクチュエータを用いて照射部４に対する反射鏡の角度を動的に変更することで、センシング光を掃引照射する方式を指す。スキャン方向は、水平方向であってもよく、垂直方向であってもよい。フラッシュ方式は、所望の検出範囲に対応する角度範囲に向けて、拡散されたセンシング光を一度に照射する方式である。本開示は、スキャン方式、フラッシュ方式のどちらにも適用可能である。

車両状態センサ１０１は、自車両の挙動に関する情報、および自車両の挙動に影響を与える運転操作に関する情報（以降、車両情報）を検出するためのセンサである。車両情報とは、例えば、自車両の走行速度や、自車両に作用する加速度、ヨーレート、ペダル操作量、操舵角などである。ペダル操作量とは、アクセルペダル及びブレーキペダルのそれぞれについての踏込量／踏込力を指す。車両電源の状態を示す信号も、車両情報に含めることができる。車両電源の状態には、走行用電源がオンであるか否かを含む。走行用電源は、車両が走行するための電源であって、自車両がエンジン車である場合にはイグニッション電源を指す。自車両が電動車である場合、走行用電源とはシステムメインリレーを指す。電動車には、電気自動車のみならず、プラグインハイブリッド車、ハイブリッド車なども含まれる。光測距装置１には、それぞれ検出対象が異なる、複数の車両状態センサ１０１が接続されうる。車両状態センサ１０１は、検出結果を示す信号を光測距装置１に出力する。

車載ＥＣＵ１０２は、自車両に搭載されている任意のＥＣＵである。例えば、光測距装置１は、運転支援ＥＣＵなどと接続されて使用される。運転支援ＥＣＵは、ドライバの運転操作を支援する処理を実行するＥＣＵである。運転支援ＥＣＵは、光測距装置１の検出結果に基づいて、他の移動体や静止物との衝突にかかる報知をドライバに対して実施する。運転支援ＥＣＵは情報提示にとどまらず、光測距装置１の検出結果に応じた自動的な制動制御や操舵を実施するＥＣＵであってもよい。他の移動体とは、歩行者や他車両、サイクリストなどを指す。運転支援ＥＣＵは、予め設定されている目的地まで車両を自律的に走行させる自動運行装置であってもよい。本開示におけるドライバとは、運転席に着座している人物、つまり運転席乗員を指す。ドライバとの記載は、自動運転中においては自動運転システムから運転操作の権限を受け取るべき人物を指す。ドライバの概念には、車両を遠隔操作するオペレータを含めることができる。

＜光測距装置１の構成＞
光測距装置１は、図１に示すように、制御部２、照射制御回路３、照射部４、受光アレイ５、応答判定器６、加算器７、及びピーク検出部８を備える。また、別途図示するように光測距装置１は、これらを収容する筐体９を備える。筐体９には、センシング光を照射するための照射窓９１が設けられている。照射窓９１は透光性を有する部材、例えば透明な樹脂パネルやガラスなどを用いて実現されている。照射窓９１は、受光アレイ５がターゲットからの反射光を受光するための窓としても機能しうる。なお、照射窓９１と受光用の窓部は、別々に設けられていても良い。照射窓９１は光学窓とも呼ばれうる。

制御部２は、光測距装置１の動作を制御する。制御部２は、照射制御回路３に対してセンシング光の照射設定に係る信号を入力する。また、制御部２はピーク検出部８から反射光に対応する受光パルスのパルス情報を取得する。当該制御部２は、プロセッサ２１、ＲＡＭ（Random Access Memory）２２、ストレージ２３を用いて実現されている。制御部２は、プロセッサ２１として、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備える。制御部２の各種機能は、プロセッサ２１がストレージ２３に格納されたプログラムを実行することにより実現される。制御部２の機能の詳細については別途後述する。

照射制御回路３は、制御部２からの指令に基づき、照射部４からセンシング光を所定の照射間隔で照射させる。照射制御回路３は、照射部４から照射するセンシング光のパルス幅や、照射強度、照射間隔などを制御する。照射強度は、センシング光として出力するパルス光のピークの高さ（いわゆるピークパワー）に相当する。本開示では、反射光として受信するセンシング光との区別のため、照射部４から照射するセンシング光のことを照射光とも記載する。照射光のパルス幅は例えば５ナノ秒に設定されている。もちろん照射光のパルス幅は、２０ナノ秒や１０ナノ秒、１ナノ秒であってもよい。また、照射光のパルス幅は、５０ピコ秒や１００ピコ秒、２００ピコ秒など、１ナノ秒未満の値に設定されていてもよい。

照射制御回路３は、センシング光の照射強度を通常レベルと抑制レベルに切り替え可能に構成されている。通常レベルは、所望の測距レンジを実現するための所定値に設定されている。測距レンジは、ターゲットに設定されている所定の物体を検出可能な距離である検出可能距離に相当する。例えば通常レベルは２５０ｍまたは３００ｍ程度の測距レンジを実現可能な強度に設定されている。抑制レベルは、通常レベルの５０分の１程度の値に設定されている。抑制レベルは、通常レベルの１０分の１や、１００分の１、２００分の１、１０００分の１であってもよい。抑制レベルは、例えば３ｍ以内など、後述する近傍領域内の物体を検出可能な値に設定されている。照射強度の調整は、増幅度合いを調整可能な可変利得アンプを用いて実現されても良いし、照射部４の駆動電圧を切り替えることで実現されても良い。また、通常レベル、抑制レベルの切り替えは、光源そのもの、又は、光源の数等を切り替えることで実現されても良い。つまり、通常レベル用の光源と、抑制レベル用の光源とが別に用意されてあって、照射制御回路３はそれらを選択的に使用することにより、通常レベルでの照射と、抑制レベルでの照射とを交互に／選択的に実施可能に構成されていても良い。

照射部４は、例えば、光源となるレーザダイオードを備え、この光源から所定の検出対象方向に向けて、センシング光として、所定波長の光を照射する。検出対象方向は、測距の対象となるターゲットを検知しようとする領域に対応する。スキャン方式の光測距装置１においては、検出対象方向は鏡等を用いて動的に変更されても良い。フラッシュ方式の光測距装置１においては、検出対象方向は、上下方向及び左右方向に所定の角度範囲を有しうる。

センシング光は、赤外線とするが、可視光であってもよい。例えばセンシング光は、レーザ光として一般的な９００±５０ｎｍの帯域に属する光である。照射部４は、１５５０ｎｍなど、１４００ｎｍ以上の波長のレーザ光を出力するように構成されていても良い。１４００ｎｍ以上の電磁波をセンシング光として採用する構成によれば、太陽光などのホワイトノイズに対する耐性（例えば信号対雑音比）を高めやすくなる。また、人体保護の観点からＩＥＣ（国際電気標準会議）が規定する出力制限を緩和可能となるといった利点を有する。

受光アレイ５は、物体からの反射光の入射に応じてパルス信号を出力可能な受光セル５ｓを複数有する。個々の受光セル５ｓは、受光素子として、ＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）を備える。ＳＰＡＤはアバランシェフォトダイオードの一種である。ＳＰＡＤは、逆バイアス電圧としてブレイクダウン電圧よりも高い電圧を印加することにより動作する。受光セル５ｓは、フォトンの入射によりＳＰＡＤがブレイクダウンしたときの電圧変化を検出して、所定パルス幅のデジタルパルス（以下、パルス信号）を出力するよう構成されている。

例えば受光セル５ｓは、受光素子としてのＳＰＡＤに対し、直列的に接続するクエンチ回路を含む。クエンチ回路は、例えば、所定の抵抗値を有する抵抗素子（いわゆるクエンチ抵抗）、又は、ＭＯＳＦＥＴ等を用いて構成されうる。受光セル５ｓは、ＳＰＡＤがブレイクダウンしてクエンチ回路に電流が流れると、上述したパルス信号として、値０となるデジタルパルスを出力する。このように個々の受光セル５ｓは、ＳＰＡＤが応答するとパルス信号を出力するように構成される。受光セル５ｓが光検出器に相当する。

複数の受光セル５ｓは、２次元の行列状（格子状）に配置されている。例えば受光アレイ５は、複数の受光セル５ｓをアレイ状に配置したシリコンフォトマルチプライヤ（ＳｉＰＭ：Silicon Photo Multipliers）として構成されている。受光アレイ５の行数及び列数は、要求される解像度／画素数を元に適宜設計される。距離画像を構成する或る画素の値は、当該画素に対して予め割り当てられている複数の受光セル５ｓのうちの応答数によって定まる。換言すれば、複数の受光セル５ｓが１セットとなって１つの画素を構成する。図２では４×４の１６個の受光セル５ｓが１つの画素を構成する場合を例示している。図中の破線は、画素の境界を示している。もちろん、１つの画素を構成する受光セル５ｓの数は、１６に限らず、６４や１２８、２５６などであってもよい。１つの画素の値は、横８×縦１６の１２８個の受光セル５ｓの出力に基づいて決定されてもよい。

なお、本開示では、１つの画素に対応する複数の受光セル５ｓのまとまりをセルグループＳｇｒとも称する。セルグループＳｇｒのサイズは、距離画像を構成する１つの要素（つまり画素）のサイズに対応する。各セルグループＳｇｒは、受光した光の強度に応じて、０～１６個のパルス信号を出力する。図２では、個々の画素が受光セル５ｓを共用しないように設定されている態様を示しているが、これに限らない。他の態様として図３に例示するように、各セルグループＳｇｒは、隣接する他のセルグループＳｇｒとオーバーラップするように設定されていても良い。つまり、１つの受光セル５ｓを複数のセルグループＳｇｒに所属させてもよい。また、セルグループＳｇｒの形状は正方形に限らず長方形状であってもよい。つまり、１つの画素に対応する受光セル５ｓの行数と列数は異なっていても良い。受光アレイ５は、例えば１００万画素の距離画像を生成可能な数の受光セル５ｓを有する。

受光アレイ５は、制御部２から制御信号により光を検知可能な受光状態に切り替えられる。例えば制御部２は、センシング光の照射を指示する信号を照射制御回路３に出力するとともに、受光アレイ５に所定の制御信号を入力することで各受光セル５ｓを一定時間駆動させる。もちろん、他の態様として各受光セル５ｓは常時、入射光の強度に応じて応答可能な駆動状態を維持するように構成されていても良い。

応答判定器６は、受光セル５ｓからパルス信号が入力されているか否か、すなわちＳＰＡＤが応答しているか否かを判定する構成である。応答判定器６は、受光セル５ｓごとに設けられている。受光セル５ｓの出力を所定のクロック周波数でサンプリングする。応答判定器６は、受光セル５ｓが応答している場合にはハイレベルを、応答していない場合にはローレベルを出力するように構成されている。応答判定器６は、受光セル５ｓひいては受光アレイ５と一体的に構成されていても良い。

加算器７は、複数の応答判定器６から出力されたパルスを加算して出力する。加算器７は、画素ごと、換言すればセルグループＳｇｒごとに設けられている。個々の加算器７は、ソフトウェアとして実現されていても良いし、ハードウェアとして実現されていても良い。例えば複数の加算器７は例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）や、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを用いて実現されうる。後述するピーク検出部８についても同様である。

加算器７の出力は、当該加算器７に対応するセルグループＳｇｒにおける受光セル５ｓの応答数を示す。本開示では加算器７からの出力を受光強度或いはレベル値とも表記する。レベル値は、入射される光の強さを示す値ともいえる。故に、加算器７ごとの出力レベルは、各画素での受光強度を示す。

上記の通り、受光アレイ５を構成する複数の受光セル５ｓのそれぞれからは、周囲の光量に応じた頻度でパルス信号が出力される。このため、受光セル５ｓにターゲットからの反射光が入射したときには、受光セル５ｓから単位時間当たりに出力されるパルス信号の数、つまり、パルスレートが著しく増加する。それに伴い、加算器７の出力レベルも、反射光の受光に呼応するタイミングでパルス状に推移しうる。便宜上、ピークが所定の水準を超える１つながりの信号系列を受光パルスと称する。

ピーク検出部８は、加算器７が出力する受光強度の時系列データに基づいて、受光強度のピークを検出する。ピークは、受光強度が上昇してから下降に転じる時刻に相当する。ピーク検出部８は、加算器７ごとに、換言すれば画素ごとに設けられている。ピーク検出部８は、例えば時間ごとの受光強度（レベル値）を示すヒストグラムを生成する。生成されたヒストグラムは、図示しないメモリ又はＲＡＭ２２にテーブル等の所定の形式で保持される。

ピーク検出部８は、図４に示すように、レベル値の時系列データ（ヒストグラム）に基づいて、受光パルス及びそのピークを検出するとともに、当該ピークに付随するパルス情報を取得する。受光パルスとピークは１対１で対応するため、以降の説明における受光パルスとの記載はピークと置き換えて理解することができる。パルス情報には、例えばピーク強度Ｐｑ、ピーク到来時間Ｔｐ、立ち上がり判定時間Ｔａ、立ち下がり判定時間Ｔｂ、及びパルス幅Ｔｗが含まれる。ピーク検出部８は、受光パルスの特徴量を抽出する構成と解することができる。本開示では、センシング光を照射させるとともに、当該照射から一定時間以内における受光結果としての画素ごとのパルス情報を取得する一連の処理を受発光処理とも称する。受発光処理は、実施するアクションの順番に基づき発受光処理と呼ぶことができる。また、受発光処理は、センシング処理又はスキャン処理と呼ぶこともできる。

ピーク強度Ｐｑは、波形内の強度が最大となった時点での強度（つまりピーク値）を示す。ピーク強度Ｐｑは、受光強度が減少し始める直前の値、換言すれば傾きが０となる時刻での強度に相当する。ここでの傾きとは受光強度の時間変化率に対応する。仮に、図５に示すように受光パルスの強度が、計測上限値Ｐｍｘに到達している場合には、計測上限値Ｐｍｘがピーク強度Ｐｑとなる。計測上限値Ｐｍｘは、加算器７の出力可能な値の範囲の最大値に相当する。計測上限値Ｐｍｘは、セルグループＳｇｒを構成する受光セル５ｓの数に対応する。仮に１つのセルグループＳｇｒを構成する受光セル５ｓの数を２５６とすると、センサ上限値は２５６となる。

図４及び図５に示すＴａは、立ち上がり区間において受光強度が判定閾値Ｐｔｈとなるタイミング、換言すれば、センシング光を照射してから受光強度が判定閾値Ｐｔｈに到達するまでの経過時間である立ち上がり判定時間を示している。立ち上がり判定時間Ｔａは、閾値到達時間と呼ぶこともできる。立ち上がり判定時間Ｔａは受光パルスの立ち上がり位置に相当する。また、図に示すＴｂは、立ち下がり区間において受光強度が判定閾値Ｐｔｈとなるタイミング、換言すれば、受光強度が判定閾値Ｐｔｈを下回るまでの経過時間である立下がり判定時間を示している。立下がり判定時間Ｔｂは閾値下回時間と呼ぶこともできる。立ち下がり判定時間Ｔｂは受光パルスの立ち下がり位置に相当する。本開示では立ち上がり区間において受光強度が判定閾値Ｐｔｈとなる時点を立ち上がり点、立ち下がり区間において受光強度が判定閾値Ｐｔｈとなる時点を立ち下がり点とも称する。

判定閾値Ｐｔｈは、実際に観測されているピーク強度Ｐｑに所定の係数ｋを乗じた値に設定される。係数ｋの値としては、例えば０．４５や、０．５０、０．５５、０．６０などが採用される。ここでは一例としてｋ＝０．５５（５５％相当）に設定されている。判定閾値Ｐｔｈは、受光強度がピークの半分となるタイミングである、いわゆる半値点を定義するパラメータである。ここでの半値点とは、ちょうど５０％となる点に限定されず、上述の通り、４５％や、６０％などとなる点であっても良い。

なお、加算器７が出力する受光強度には、太陽光などによる定常的なノイズである定常ノイズ成分が含まれうる。そのため、ピーク強度Ｐｑは、ターゲット反射光成分に定常ノイズ成分が重畳した値となりうる。仮にピーク強度Ｐｑの生値の５０％を立ち上がり位置と見なすと、定常ノイズ成分に由来して、立ち上がり位置を真の立ち上がり位置よりも低いポイントで判断することとなってしまう。純粋なターゲット反射光成分の半値点を立ち上がり位置／立ち下がり位置として検出できるように、ピーク検出部８は太陽光などによる定常的な外乱成分の大きさに応じて係数ｋを動的に調整しても良い。例えば定常ノイズ成分が大きいほど係数ｋは大きい値に設定されても良い。あるいは、定常ノイズ成分の大きさをＰｎとすると、ピーク検出部８は、（Ｐｑ－Ｐｎ）・ｋ＋Ｐｎとなる点を立ち上がり位置及び立ち下がり位置として検出するように構成されていても良い。定常ノイズ成分の大きさは、センシング光の照射前の受光強度をもとに決定可能である。その他、ピーク検出部８は、加算器７の出力値から定常ノイズ成分を除去してなる補正済み受光強度の時系列データから、ピーク強度Ｐｑや立ち上がり位置／立ち下がり位置等を決定してもよい。

図５に示すＴｐａは、波形内において強度が計測上限値Ｐｍｘに到達した時間である上限到達時間を示している。Ｔｐｂは、波形内において強度が計測上限値Ｐｍｘから下がり始める（離脱する）直前の時間である上限離脱時間を示している。上限離脱時間Ｔｐｂは、受光強度が飽和している期間で最も遅い時間に対応する点であって、具体的には強度から計測上限値Ｐｍｘから離脱した時点の１ビン（ｂｉｎ）／１フレーム前の点に相当する。Ｔｐｃは、上限到達時間Ｔｐａと上限離脱時間Ｔｐｂの中間に位置する中間時間を示している。本開示では上限到達時間Ｔｐａに対応する観測点を上限到達点、上限離脱時間Ｔｐｂに対応する観測点を立ち下がり開始点、あるいは、上限離脱点とも称する。

ピーク到来時間Ｔｐは、センシング光を照射してからピーク強度Ｐｑが観測されるまでの経過時間である。ピーク到来時間Ｔｐは、センシング光を照射してからピーク強度Ｐｑが観測されるまでのクロック数によって表現されうる。ピーク到来時間Ｔｐは時間軸上のピーク位置を示す。仮にピーク検出部８が検出したピークが、ターゲットからの反射光に対応するものとすれば、当該ピークに対応するピーク到来時間Ｔｐは、ターゲットまでの往復飛行時間（ＴｏＦ：Time of Flight）に相当する。故に制御部２は、ピーク到来時間Ｔｐに、Ｃ／２（Ｃは光速）を乗算することにより、画素ごとにターゲットまでの距離を算出することができる。

なお、図５に示すように受光強度が計測上限値Ｐｍｘに到達することによって真のピークが不明瞭である場合に関しては、ピーク検出部８は、中間時間Ｔｐｃをピーク到来時間Ｔｐとして採用する。他の態様として、ピーク検出部８は、ピーク到来時間Ｔｐとして、上限到達時間Ｔｐａをピーク到来時間Ｔｐとして採用してもよい。ピーク検出部８は、立ち上がり区間における判定閾値Ｐｔｈでの傾きと、立ち下がり区間における判定閾値Ｐｔｈでの傾きとに基づいてピーク到来時間Ｔｐを推定してもよい。

パルス幅Ｔｗは、受光パルスの幅を示すパラメータである。パルス幅Ｔｗは、受光強度が判定閾値Ｐｔｈ以上となっている時間の長さに相当する。つまり、パルス幅Ｔｗは、立下がり判定時間Ｔｂから立ち上がり判定時間Ｔａを減算することで特定されうる。前述の通り、判定閾値Ｐｔｈは、例えば波形内の最大強度の５０％など、ピーク強度に応じて動的に決定されうる。また、加算器７の出力は定常ノイズ成分が重畳していることを踏まえ、判定閾値Ｐｔｈや立ち上がり／立ち下がり位置の算出方法は、ピーク検出部８が純粋なターゲット反射光成分のパルス幅を算出（評価）可能なように設計されている。

上述したピーク強度Ｐｑ、ピーク到来時間Ｔｐ、立ち上がり判定時間Ｔａ、立下がり判定時間Ｔｂ、及びパルス幅Ｔｗといった種々のパラメータは、受光パルスの特徴量に相当する。上限到達時間Ｔｐａや、上限離脱時間Ｔｐｂなどもまた、受光パルスの特徴量に含めることができる。なお、ピーク検出部８は上述した全てのパラメータを必ずしも検出物情報として取得しなくとも良い。ピーク検出部８は上述した全てのパラメータのうち、距離演算処理において必要な所定パラメータのみを取得するように構成されていても良い。本開示の「取得」には、内部演算によって生成／検出することも含まれる。

なお、１つの画素に対して、受光パルス（ピーク）が複数出現する場合がある。例えば、異なる物体からの反射光が同じ画素に届いた場合の他、付着物散乱光を受光した場合や、内部散乱光を受光した場合、ある程度離れたターゲットとの間で多重反射が生じた場合などである。

本実施形態のピーク検出部８は、１回の受発光処理において複数の受光パルスが検出された場合、複数の受光パルスのうち、最もピーク強度Ｐｑが大きい受光パルスについてのパルス情報を出力する。なお、ピーク検出部８の作動はこれに限らず、受光パルスごとに、上記の特徴量を算出し、パルス情報として出力してもよい。例えば、観測された受光パルスごとのピーク情報の取捨選択は、ピーク検出部８の代わりに制御部２にて実行されても良い。ピーク検出部８は、例えば、ピーク強度Ｐｑが上位２つの受光パルスについてのパルス情報を出力するように構成されていても良い。

なお、本開示の付着物散乱光とは図６においてｘＳＬで指し示すように、照射窓９１に付着している物体である付着物１０で反射／散乱されたセンシング光を指す。照射窓９１は、光源からの光を筐体９の外部に出力するための窓部である。照射窓９１もまた筐体の一部に相当するため、付着物１０は、筐体へ付着している物体と解することができる。付着物１０は例えば泥や、砂塵、雨滴、鳥の糞などである。つまり、付着物散乱光は、照射窓９１の外側面に付着している雨滴や泥などによる反射光を指す。

内部散乱光とは、照射窓９１の内面や、筐体内の構成要素で反射された光を指す。なお、各図におけるＴｇＬは、ターゲットからの反射光であるターゲット反射光を示す。本開示では付着物散乱光や内部散乱光といった、センサ近接体による散乱光を近接体散乱光、或いは単に散乱光とも記載する。センサ近接体とは、照射部４から０．１ｍ以内に存在する物体であって、照射窓９１や筐体内部品、照射窓９１への付着物１０などを指す。仮に光測距装置１がウインドシールドの室内側の面に取り付けられて使用される場合、ウインドシールドもセンサ近接体となりうる。

また、本開示における多重反射光とは、図７においてＭＲＬで指し示すよう、ターゲットからの反射光の一部が光測距装置１の筐体９や車体、或いは周辺物体で反射された光が、再びターゲットで反射されて戻ってきた光を指す。図７に示す一点鎖線は、ターゲット反射光の一部が光測距装置１の筐体９等で反射された光である再出光を示している。二点鎖線が多重反射光、すなわち再出光がターゲットで反射されて戻ってきた光である２重反射光を示している。また本開示では、近接体散乱光及び多重反射光をまとめて不要反射光とも記載する。

ところで、センシング光のパルス幅は数ナノ秒程度と非常に短い。そのような事情を踏まえると、ターゲットが照射窓９１から十分に離れている場合には、ターゲット反射光に対応する受光パルスであるターゲットパルスと、不要反射光に対応する受光パルスであるノイズパルスは分離しうる。しかしながら、ターゲットが光測距装置１の近傍領域に存在する場合、ターゲットパルスと、ノイズパルスが結合しうる。より具体的には、付着物散乱光や内部散乱光に対応する受光パルスは、時間軸においてターゲットパルスの前側に位置する形でターゲットパルスと結合しうる。照射窓９１や付着物１０等は、ターゲットよりも受光アレイ５に近い位置に存在するためである。多重反射光に対応する受光パルスは、時間軸においてターゲットパルスの後ろ側に位置する形でターゲットパルスと結合しうる。多重反射されている分だけ光路長が長くためである。

また、ＳＰＡＤの応答性の高さが故に、実環境においては、画素ごとの強度値（つまり画素値）は、不要反射光（いわゆるクラッタ）によっても飽和しうる。画素値が飽和している状態とは、加算器７の出力レベルが計測上限値Ｐｍｘに達している状態を指す。

図８の（Ａ）は、近接体散乱光に対応する受光パルスがターゲットパルスと結合している場合の強度出力の推移を概念的に示している。また図８（Ｃ）は多重反射光に由来する受光パルスがターゲットパルスと結合している場合の強度出力の推移を概念的に示している。なお、図８の（Ｂ）は、不要反射光の影響を受けていない場合の強度出力の推移を示している。不要反射光の影響を受けていない場合とは、不要反射光がターゲット反射光（ターゲットパルス）に重畳（結合）していない場合を指す。

図８の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のそれぞれにおいて上側グラフは、受光アレイ５に入射する光の強さの推移を示し、下側グラフは、加算器７の出力レベルの推移を示している。なお、入射光の強度は図８の（Ｂ）の上側グラフに示すように１つの頂点を有する波形状となることが想定されるが、加算器７には計測上限値Ｐｍｘが存在するため、出力レベルは台形状となりうる。

図８の（Ａ）と（Ｂ）を比較すれば分かるように、ターゲット反射光が近接体散乱光と結合している場合には、立ち上がり点又は上限到達点が前側にシフトする。その結果、ターゲットとの距離を実際よりも短く算出しうる。一方、ターゲット反射光が多重反射光と結合している場合には、立ち下がり点や上限離脱点が後ろ側にシフトする。また、何れのケースもパルス幅Ｔｗ自体が長くなる。

このように不要反射光による受光パルスと、ターゲットパルスとが結合していると、ターゲット反射光に対応する受光パルスの真の特徴量が不明確となり、ターゲットの位置を誤判定しうる。つまり、ターゲットとの距離を実際よりも短く／長く算出しうる。本開示の光測距装置１は上記課題に着眼して創出されたものであり、通常／抑制レベルでの受発光処理の観測結果をもとに演算処理に使用するパラメータ及び演算式の少なくとも何れか一方を変更することにより、測距精度の向上を図る処理が組み込まれている。

なお、光測距装置１の近傍領域とは、ノイズパルスとターゲットパルスとが結合しうる範囲である。近傍領域は、光測距装置１から照射光のパルス幅に応じて定まる所定の近傍距離未満となる範囲を指す。近傍距離は、照射光のパルス幅に光速を乗じた距離の半分に、回路の応答特性に応じて定まる所定値を加えた値とすることができる。回路の応答特性には、ＳＰＡＤのリチャージ時間（デッドタイム）などが含まれる。近傍距離は、例えば、パルス幅が数ナノ秒であることを想定すると、２ｍから３ｍ程度に設定されうる。光測距装置１に対してターゲットが十分に離れている状態とは、ターゲットが近傍領域外に存在する状態に相当する。

＜制御部の機能及び作動について＞
制御部２は、ストレージ２３に保存されているプログラムを実行することにより、図９に示す種々の機能ブロックに対応する機能を提供する。すなわち、制御部２は機能ブロックとして、外部情報取得部Ｆ１、パルス情報取得部Ｆ２、レベル調整部Ｆ３、距離演算部Ｆ４、及び画像生成部Ｆ５を備える。また、制御部２は、演算パラメータ記憶部Ｍ１を備える。

演算パラメータ記憶部Ｍ１は、後述する距離演算処理で使用する種々のパラメータが保存されている記憶部である。距離演算処理に使用するパラメータとは立ち上がりオフセット値などである。演算パラメータ記憶部Ｍ１は、ストレージ２３が備える記憶領域の一部を用いて実現されている。なお、演算パラメータ記憶部Ｍ１は、ストレージ２３とは物理的に独立した不揮発性の記憶媒体を用いて実現されていても良い。演算パラメータ記憶部Ｍ１はプロセッサ２１によるデータの書き込み、読出、削除等が実施可能に構成されている。

外部情報取得部Ｆ１は、車両状態センサ１０１や車載ＥＣＵ１０２から、自車両の状態や外部環境に関する種々の情報を取得する。例えば外部情報取得部Ｆ１は、運転支援ＥＣＵに相当する車載ＥＣＵ１０２から、光測距装置１の周辺に存在する立体物の情報を取得してもよい。周辺立体物は、車外を撮像する車載カメラの画像解析結果や、ソナーの出力信号を元に特定されうる。例えば駐車直前、直後のシーンを想定すると、自車両から数ｍ以内に他の駐車車両や壁などが存在しうる。制御部２は、参考情報として、車載カメラやソナーといった、他センサによる外部環境の検出結果をもとに、光測距装置１の近傍領域に立体物が存在するか否かを判断しても良い。制御部２は、他のセンサで光測距装置１から所定距離以内に立体物が存在すると判定されていることを条件として、後述する抑制レベルでの受発光結果を優先的に用いた距離演算処理を実施しても良い。

パルス情報取得部Ｆ２は、各画素に対応するピーク検出部８からパルス情報を取得する。つまり、パルス情報取得部Ｆ２は画素ごとのパルス情報を取得する。各画素は画素ごとに固有の番号である画素番号にて区別されうる。なお、ピーク検出部８の一部の機能はパルス情報取得部Ｆ２が備えていても良い。例えばピーク検出部８はピークの検出のみを実行し、その検出されたピークを含む受光パルスの特徴量の抽出処理はパルス情報取得部Ｆ２が実行しても良い。機能配置は適宜変更可能である。

レベル調整部Ｆ３は、センシング光の照射強度を調整する構成である。レベル調整部Ｆ３は、予め登録されている切替パターンに基づき、照射強度を通常レベルから抑制レベルに切り替えたり、抑制レベルから通常レベルに切り替えたりする。例えばレベル調整部Ｆ３は、通常レベルに設定した状態と、抑制レベルに設定した状態とを受発光処理ごとに交互に切り替える。当該制御態様は、通常レベルでの受発光処理と、抑制レベルでの受発光処理を交互に実施する構成に相当する。

以降では記載の簡略化のため、通常レベルでの受発光処理を通常受発光処理と称するとともに、抑制レベルでの受発光処理を抑制受発光処理とも称する。また、通常受発光処理で取得したパルス情報を通常パルス情報、抑制受発光処理で取得したパルス情報を抑制パルス情報とも称する。さらに、通常受発光処理で観測されるピーク到来時間Ｔｐを通常ピーク時間Ｔｐ１、抑制受発光処理で観測されるピーク到来時間Ｔｐを抑制ピーク時間Ｔｐ２とも記載する。通常受発光処理で観測される立ち上がり判定時間Ｔａを通常立ち上がり時間Ｔａ１、抑制受発光処理で観測される立ち上がり判定時間Ｔａを抑制立下がり時間Ｔａ２とも記載する。さらに通常受発光処理で観測されるパルス幅Ｔｗを通常パルス幅Ｔｗ１、抑制受発光処理で観測されるパルス幅Ｔｗを抑制パルス幅Ｔｗ２とも記載する。

距離演算部Ｆ４は、通常／抑制受発光処理で観測された画素ごとの受光パルスの特徴量に基づいて、画素ごとの距離値を生成する。距離演算部Ｆ４の作動の詳細は別途後述する。画像生成部Ｆ５は、距離画像として、距離演算部Ｆ４が算出した画素ごとの距離値を、各画素の要素値として割り当てたデータセットを生成する。なお、画像生成部Ｆ５は、ピーク検出部８によって検出されたピーク強度Ｐｑを、各画素に対応付けたデータセットである強度画像データを生成してもよい。また、画像生成部Ｆ５は、個々の画素が距離情報と強度情報とを含む画像データを生成しても良い。

図１０は、光測距装置１が各画素における距離値を算出する処理である測距処理の流れの一例を示したフローチャートである。図１０に示す測距処理は、走行用電源がオンになっていることを条件として所定のセンシング周期で実施される。センシング周期は、例えば１００ミリ秒や２００ミリ秒などに設定されうる。本実施形態では一例として測距処理はステップＳ１０１～Ｓ１０６を備える。なお、本開示におけるフローチャートは何れも一例であって、ステップ数や処理順序、実行条件などは適宜変更可能である。

ステップＳ１０１は通常受発光処理を実行するステップである。具体的には、レベル調整部Ｆ３が照射制御回路３との協働によりセンシング光を照射部４から通常レベルで照射させる。また、それと連動させて受光アレイ５を待受状態に設定する。もちろん受光アレイ５は常時、光を検知可能な待受状態に設定されていても良い。また、制御部２はセンシング光の照射に先立って受光アレイ５を待ち受け状態に設定しても良い。受光アレイ５を構成する受光セル５ｓごとの応答状態は、各画素に対応する加算器７を介してピーク検出部８に入力される。各ピーク検出部８は、対応する加算器７の出力値の時系列データに基づいて画素ごとのパルス情報を生成し、制御部２に入力する。

ステップＳ１０２は、パルス情報取得部Ｆ２が通常受発光処理（つまりステップＳ１０１）の結果として、画素ごとのパルス情報を取得する。パルス情報は前述のピーク到来時間Ｔｐや、ピーク到来時間Ｔｐ、立ち上がり判定時間Ｔａ、立下がり判定時間Ｔｂなど、所定種類の特徴量を含みうる。

ステップＳ１０３は抑制受発光処理を実行するステップである。具体的には、レベル調整部Ｆ３が照射制御回路３との協働によりセンシング光を照射部４から抑制レベルで照射させる。ステップＳ１０４は、パルス情報取得部Ｆ２が抑制受発光処理（つまりステップＳ１０３）の結果として、画素ごとのパルス情報を取得する。

通常受発光処理では不要反射光成分でも出力レベルが飽和しやすく、また、ターゲットパルスの前後どちら側に不要反射光の成分が結合しているかの区別が難しい。一方、抑制受発光処理によれば不要反射光成分では出力レベルが飽和しにくくなる。抑制受発光処理によればターゲット反射光に結合している不要反射光が散乱光であるか、多重反射光であるかに応じて異なる波形出力が得られる。つまり、距離演算部Ｆ４としての制御部２は、抑制レベルでの受光強度の時系列データを参照することにより、ターゲット反射光に結合している不要反射光の種類あるいは不要反射光の結合位置を識別可能となりうる。不要反射光の結合位置は、ターゲット反射光の前側に不要反射光が結合しているのか、ターゲット反射光の後ろ側に不要反射光が結合しているのかに相当する。

なお、ステップＳ１０１とステップＳ１０２からなる通常シーケンスと、ステップＳ１０３とステップＳ１０４からなる抑制シーケンスは、センシング光の照射強度が相違するだけで、その他の信号処理は同様とすることができる。各シーケンスで取得する特徴量の組み合わせは同じであってもよいし、異なっていても良い。各シーケンスのそれぞれで同じ組み合わせの特徴量を取得する構成によれば、ピーク検出部８やパルス情報取得部Ｆ２の作動を各シーケンスで共通化させることができる。また、後述する観測パターンの選定にかかる判断材料を増やすことができる。ここでは一例として、抑制シーケンスにおいて抽出対象とする特徴量の組み合わせは、通常シーケンスにおける抽出対象と同じに設定されている。

他の態様として、抑制シーケンスで抽出する特徴量の数は、通常シーケンスで取得する特徴量の数よりも少なく設定されても良い。換言すれば、抑制シーケンスでは通常シーケンスで抽出される特徴量の一部のみを抽出するように構成されていても良い。例えば通常シーケンスではピーク強度Ｐｑ、ピーク到来時間Ｔｐ、立ち上がり判定時間Ｔａ、立下がり判定時間Ｔｂ、及びパルス幅Ｔｗの５項目を抽出する。一方、抑制シーケンスではピーク到来時間Ｔｐ、立ち上がり判定時間Ｔａ、及び立下がり判定時間Ｔｂの３項目を抽出してもよい。また、抑制シーケンスにおける抽出対象は、パルス幅Ｔｗ、立ち上がり判定時間Ｔａ、及び立ち下がり判定時間Ｔｂの３項目であってもよい。通常シーケンスに比べて抑制シーケンスの抽出対象（算出対象）とする特徴量の数を絞る構成によれば、演算リソース（時間、メモリなど）を低減可能となる。

また、図１０では通常シーケンスを実施してから抑制シーケンスを実施する手順を例示しているが、これらの実行順序は逆転していても良い。抑制シーケンスを実施してから通常シーケンスを実施するように構成されていても良い。通常受発光処理と抑制受発光処理の実行間隔は、周辺環境の変化による影響が小さくなるように、例えば１ミリ秒や１０ミリ秒など、十分に小さい値に設定されている。通常受発光処理と抑制受発光処理の実行間隔は、受光アレイ５での応答を待機する時間である応答待機時間よりも長く設定されていれば良い。

ステップＳ１０５は、画素ごとに、通常受発光処理で観測されたパルス情報と、抑制受発光処理で観測されたパルス情報とに基づいて、処理対象とする受光パルスの観測パターンを判定するステップである。観測パターンは、例えば（Ａ）通常、（Ｂ）多重反射光結合、及び、（Ｃ）散乱光結合、の３つに区分される。（Ａ）通常は、ターゲットパルスが不要反射光と結合していない場合に相当する。（Ｂ）多重反射光結合は、ターゲットパルスが多重反射光と結合している場合に相当する。（Ｃ）散乱光結合は、ターゲットパルスが近接体散乱光と結合している場合に相当する。ステップＳ１０５は、通常／抑制受発光処理で観測されたパルス情報から、通常受発光処理で観測された受光パルスが、不要反射光の影響を受けているか否か、及び、影響を受けている場合にはその種別を識別するステップに相当する。またステップＳ１０５は、１つの側面において、受光パルスが近接体散乱光の影響を受けているか否かを判定することに対応する。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で選択された観測パターンに対応する演算式を用いて距離を算出するステップである。観測パターンごとの演算式は予め登録されている。観測パターンごとの演算式は、不要反射光が重畳しているか否か、及び、重畳している不要反射光の種類に適合するように個別に設計されている。種々の演算式は、それぞれ使用する特徴量等が異なりうる。ただし、演算に使用する特徴量によっては、観測パターンが通常と判定された場合の演算式と、多重反射光が結合していると判定された場合の演算式は、統合（共通化）されていても良い。観測パターンごとの演算式の詳細については別途後述する。

以上で述べたステップＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０５、及びＳ１０６は画素ごとに実行される。また、ステップＳ１０５～Ｓ１０６の処理は、同一の画素において、通常受発光処理と抑制受発光処理とで互いに共通する位置に検出された受光パルス／ピークに対する処理である。距離演算部Ｆ４は、通常受発光処理で観測された受光パルスごとに上記の処理を実行しうる。処理対象とする受光パルスのことを本開示では対象パルスとも称する。

なお、ステップＳ１０５以降の処理は、センシング光の照射からの経過時間が近傍距離に対応する時間である近傍時間となるまでに観測された受光パルス／ピークに対する処理とすることができる。近傍時間は、例えば近傍距離の２倍を光速で除算した値に設定されうる。センシング光を照射してから近傍時間となるまでの時間帯を近傍時間帯とも称する。

また、通常受発光処理の結果として近傍時間帯に観測されたピークが、抑制受発光処理では観測されなかった場合、制御部２は、当該ピークは不要反射光由来のノイズとみなし、破棄しても良い。近傍領域にターゲットが存在する場合には、抑制レベルでも同様の位置に当該ターゲットに対応するピークが検出される可能性が高いためである。通常受発光処理の結果として近傍時間帯に観測され、かつ、抑制受発光処理で観測されなかったピークは不要反射光由来のピークとみなすことができる。なお、遠方に存在するターゲットからの反射光に関しては、照射強度の関係から、通常受発光処理では観測できる一方、抑制受発光処理では観測できないことが想定される。よって、通常受発光処理の結果として近傍時間帯の外側で観測された受光パルスに関しては、抑制受発光処理にて対応する位置に受光パルスを検出できなくとも、不要反射光由来のノイズとは判定しないように構成されていることが好ましい。通常受発光処理の結果として近傍時間帯の外側で観測された受光パルスに関しては、別のアルゴリズムを用いてノイズかどうかが判別されても良い。

＜観測パターンごとの演算式の例（１）＞
ここでは観測パターンごとの演算式について説明する。図１１は１つの実施例としての観測パターンごとに適用する演算式の一例をまとめた図である。本開示では通常パターン用の演算方式を通常方式、多重反射光結合パターン用の演算方式を多重反射光対応方式、散乱光結合パターン用の演算方式を散乱光対応方式とも称する。各演算方式は、不要反射光の影響を受けていない場合、多重反射光の影響を受けている場合、散乱光の影響を受けている場合のそれぞれに対応するように設定されている。

図１１に示す式１ａは通常パターン及び多重反射光結合パターンで採用される演算式である。式１ｃは、散乱光結合パターンで採用される演算式である。
式１ａ：Ｌ＝Ｃ／２×Ｔａ－δａ
式１ｃ：Ｌ＝Ｃ／２×Ｔｂ－δｂ
通常パターン及び多重反射光結合パターンに適用される式１ａによれば、通常受発光処理で観測された立ち上がり判定時間（Ｔａ）に光速の半分（Ｃ／２）を乗じた値から、所定の立ち上がりオフセット値（δａ）を減算した値を、距離値（Ｌ）として採用する。式１ａで使用される立ち上がりオフセット値（δａ）は、回路の応答遅延などを相殺（補正）するためのパラメータである。立ち上がりオフセット値（δａ）は適宜設計されうる。また、散乱光対応方式では、式１ｃの通り、通常受発光処理で観測された立下がり判定時間（Ｔｂ）に光速の半分（Ｃ／２）を乗じた値から、所定の立ち下がりオフセット値（δｂ）を減算した値を、距離値（Ｌ）として採用する。立ち下がりオフセット値（δｂ）もまた、回路の応答遅延などを相殺するためのパラメータである。立ち下がりオフセット値は、受光パルスの立ち上がりから立ち下がりまでの時間差に由来する誤差成分を補償するよう、立ち上がりオフセット値よりも大きい値に設計されている。

前述の通り、ターゲット反射光が多重反射光の影響を受けている場合、立ち下がり点等は多重反射光に由来するため、不正な情報となりうる。そのため、多重反射光の影響を受けている場合は、式１ａとして示すように、立ち上がり点を基準として距離を算出する。一方、散乱光結合時は、立ち上がり区間は散乱光成分によるものであるため、立ち下がり点／上限離脱点を基準として距離を算出する。このように不要反射光のタイプに応じた演算式を採用することにより、距離の精度を高めることが可能となる。

＜観測パターンごとの演算式の例（２）＞
制御部２は、他の態様として、観測パターンごとの演算式として式２ａ～２ｃを採用しても良い。図１２は観測パターンごとの演算式をまとめた図である。式２ａは通常パターン用の演算式である。式２ｂは多重反射光結合パターン用の演算式である。式２ｃは、散乱光結合パターン用の演算式である。
式２ａ：Ｌ＝Ｃ／２×Ｔａ－α１×Ｐｑ－β×Ｔｗ－δａ
式２ｂ：Ｌ＝Ｃ／２×Ｔａ－α２×Ｐｑ－δａ
式２ｃ：Ｌ＝Ｃ／２×Ｔｂ－α３×Ｐｑ－δｂ
各式２ａ～２ｃで使用される立ち上がり判定時間Ｔａ、立下がり判定時間Ｔｂ、パルス幅Ｔｗ、及び、ピーク強度Ｐｑは、通常受発光処理で観測された値を採用することができる。α１、α２、α３は、受光パルスの強度（つまりピーク強度Ｐｑ）に応じた補正を行うための係数である。α１、α２、α３はそれぞれ異なる値に設定されうる。βは、受光パルスの幅（つまりパルス幅Ｔｗ）に応じた補正を行うための係数である。式２ａ、２ｂで使用される立ち上がりオフセット値（δａ）は同じであってもよいし、異なる値が適用されても良い。

ピーク強度Ｐｑやパルス幅Ｔｗは、受光パルスの形状、換言すれば、立ち上がり速度や立ち下がり速度などを示す。ターゲット反射光の強度と距離演算値のずれ量の間には相関があることは実験的に分かっている。また、受光強度が飽和している場合には受光強度とターゲット反射光の真の強度との関係が不明瞭となるが、ターゲット反射光の強度とパルス幅との間には実験的に相関があることが分かっている。つまり、パルス幅は、ターゲット反射光の真の強度を間接的に示すパラメータとして機能しうる。そのため、観測された受光パルスがターゲット反射光に不要反射光が重畳したものではない場合には、パルス幅Ｔｗを用いた補正値を導入することにより、測距精度が高まりうる。しかしながら、対象パルスが多重反射光や近接体散乱光の影響を受けている場合、パルス幅Ｔｗはターゲットパルスの幅と乖離した値となる。多重反射光や散乱光の影響を受けている場合には、パルス幅Ｔｗを用いた補正項を導入すると、かえって測距精度が劣化することが懸念される。

上記の式２ａ～２ｃは上記懸念に基づいて創出されたものであって、当該方式では観測パターンに応じて、距離の補正方法を切り替える。当該構成によれば、測距精度のさらなる向上が期待できる。本開示における結合とは重畳と言い換える事もできる。

＜観測パターンごとの演算式の例（３）＞
制御部２は、さらなる他の態様として、図１３に示すように、観測パターンごとの演算式として式３ａ１、３ａ２、３ｃ１、及び３ｃ２を採用しても良い。式３ａ１は、通常パターン及び多重反射光結合パターンにおいて、通常受発光処理で観測されたピーク強度Ｐｑである通常ピーク強度Ｐｑ１が所定の演算材料切替閾値Ｔｈｘ未満である場合に適用される演算式である。式３ａ２は、通常パターン及び多重反射光結合パターンにおいて、通常ピーク強度Ｐｑ１が演算材料切替閾値Ｔｈｘ以上である場合に適用される演算式である。式３ｃ１は、散乱光結合パターンにおいて通常ピーク強度Ｐｑ１が演算材料切替閾値Ｔｈｘ未満である場合に適用される演算式である。式３ｃ２は、散乱光結合パターンにおいて、通常ピーク強度Ｐｑが演算材料切替閾値Ｔｈｘ以上である場合に適用される演算式である。

演算材料切替閾値Ｔｈｘは例えば計測上限値Ｐｍｘとすることができる。演算材料切替閾値Ｔｈｘは計測上限値Ｐｍｘの９０％などであってもよい。
式３ａ１：Ｌ＝Ｃ／２×Ｔａ１－δａ１
式３ａ２：Ｌ＝Ｃ／２×Ｔａ２－δａ２
式３ｃ１：Ｌ＝Ｃ／２×Ｔｂ１－δｂ１
式３ｃ２：Ｌ＝Ｃ／２×Ｔｂ２－δｂ２
前述の通り、式３ａ１に含まれるＴａ１は、通常立ち上がり時間である。式３ａ２に含まれるＴａ２は、抑制立ち上がり時間である。式３ａ１に含まれるδａ１、及び式３ａ２に含まれるδａ２は何れも立ち上がりオフセット値であって、立ち上がりに要する遅延時間等による誤差を相殺するためのパラメータである。δａ１、δａ２には、それぞれ異なる所定値が設定されうる。

また、式３ｃ１に含まれるＴｂ１は、通常立ち下がり時間であり、式３ｃ２に含まれるＴｂ２は、抑制立ち下がり時間である。式３ｃ１に含まれるδｂ１、及び、式３ｃ２に含まれるδｂ２は何れも立ち上がりオフセット値であって、立ち上がりに要する遅延時間等による誤差を相殺するためのパラメータである。δｂ１、δｂ２には、それぞれ異なる所定値が設定されうる。

本開示の開発者らは、試験及びシミュレーションを繰り返す中で受光強度が飽和した場合には距離精度が劣化しうるといった知見を得た。飽和が生じるとターゲット反射光の波形を正しくサンプリング出来なくなるためである。例えば受光強度が飽和している場合には真のピーク値が不明瞭となりうる。上記式３ａ１等を用いる構成は上記の知見に基づいて創出されたものであり、制御部２は、通常受発光処理で得られた受光強度が演算材料切替閾値Ｔｈｘ以上である場合には、抑制受発光処理のデータに基づいて距離を算出する。つまり、通常受発光処理で飽和が生じる場合においては、相対的に飽和が生じにくい抑制受発光処理の結果を使用する。当該構成によれば、測距精度がより一層向上する効果が期待できる。

その他、以上では立ち上がり判定時間Ｔａ／立ち下がり判定時間Ｔｂを主たる変数として距離演算を行う態様について述べたが、ピーク到来時間Ｔｐを用いて距離を演算しても良い。演算処理に使用する特徴量に応じてδａ等のオフセット値が変更されれば良い。また、ピーク強度Ｐｑやパルス幅Ｔｗを用いた距離値の補正処理は、前述の式３ａ～３ｃにも適用可能である。

＜観測パターンの判別方法（１）＞
ここでは図１４を用いて観測パターンの判別方法について説明する。図１４は、観測パターン判別処理の一例を示すフローチャートである。観測パターン判別処理は前述のステップＳ１０５として実行される。ここでは一例として観測パターン判別処理はステップＳ２０１～Ｓ２０５を含む。ステップＳ２０１～Ｓ２０５の処理は画素ごとに実行される。便宜上、処理の対象とする画素を対象画素とも称する。

ステップＳ２０１は、通常受発光処理で観測された受光パルスが、ターゲットパルスに不要反射光に由来する成分が結合している可能性があるか否かを判定するステップである。便宜上、ターゲットパルスに不要反射光に由来する成分が結合している受光パルスを不要反射光結合パルスとも称する。また、ステップＳ２０１や、後述するステップＳ３０１、Ｓ４０１のように、受光パルスが不要反射光結合パルスであるか否かを判定する処理を不要反射光結合判定処理とも称する。

ステップＳ２０１では例えば距離演算部Ｆ４が、通常パルス幅Ｔｗ１が所定のパルス幅閾値Ｔｈｗ未満であるか否かを判定する。仮にターゲット反射光が不要反射光と結合している場合、通常パルス幅Ｔｗ１は所定の既定値よりも長くなりうる。ステップＳ２０１は、パルス幅の観点から、不要反射光の影響を受けているか否かを判別するステップに相当する。パルス幅閾値Ｔｈｗは照射光のパルス幅に応じた値が設定されている。例えばパルス幅閾値Ｔｈｗは照射光のパルス幅の０．８倍や、１．０倍、１．２倍などに設定されている。

通常パルス幅Ｔｗ１がパルス幅閾値Ｔｈｗ未満である場合には、ステップＳ２０２に移り、観測パターンは通常パターンであると判定する。ステップＳ２０２は、観測された受光パルスは、不要反射光の影響を受けていないターゲットパルスであると判定するステップに相当する。一方、通常パルス幅Ｔｗ１がパルス幅閾値Ｔｈｗ以上である場合には、ステップＳ２０３を実行する。

ステップＳ２０３は、通常ピーク時間Ｔｐ１と抑制ピーク時間Ｔｐ２の前後関係に基づいて、ターゲットパルスに結合（重畳）している不要反射光の種別を識別するステップに相当する。なお、ステップＳ２０３の前提として、ピーク検出部８は、受光強度が計測上限値Ｐｍｘに到達している場合、上限到達時間Ｔｐａと上限離脱時間Ｔｐｂの中間に位置する中間時間Ｔｐｃをピーク到来時間Ｔｐとして採用するように構成されているものとする。

図１５及び図１６はステップＳ２０３の技術思想を説明するための図である。図１５、図１６の下側グラフにおける実線グラフは通常受発光処理による出力レベルの推移を示しており、破線グラフは抑制受発光処理による出力レベルの推移を示している。仮にターゲット反射光に近接体散乱光が結合している場合、図１５に示すように、抑制ピーク時間Ｔｐ２は、通常ピーク時間Ｔｐ１よりも後ろ側に位置する。通常受発光処理では近接体散乱光成分でも受光強度が飽和し、通常ピーク時間Ｔｐ１が飽和期間の中間点、すなわち真のピークよりも前側となる値が算出されるためである。よって、抑制ピーク時間Ｔｐ２から通常ピーク時間Ｔｐ１を減算した値が正であることは、ターゲット反射光に結合している不要反射光（以降、結合ノイズ）が近接体散乱光である可能性を示唆する。

また、仮にターゲット反射光に多重反射光が結合している場合、図１６に示すように、抑制ピーク時間Ｔｐ２は通常ピーク時間Ｔｐ１よりも前側に位置する。通常ピーク時間Ｔｐ１は飽和期間の中間に位置するため、真のピークよりも後ろ側に算出されるためである。よって、抑制ピーク時間Ｔｐ２から通常ピーク時間Ｔｐ１を減算した値が負であることは、結合ノイズが多重反射光である可能性を示唆する。

ステップＳ２０３は上記の傾向に着眼して創出されたものであって、ピーク時間差ΔＴｐ（＝Ｔｐ２－Ｔｐ１）が所定のピーク時差閾値Ｔｈｄｐ未満である場合には、結合ノイズが多重反射光と判定する。つまり、ピーク時間差ΔＴｐがピーク時差閾値Ｔｈｄｐ未満である場合にはステップＳ２０４に移り、観測パターンは多重反射光結合パターンと判定する。ピーク時間差ΔＴｐは、抑制ピーク時間Ｔｐ２から通常ピーク時間Ｔｐ１を減算した値である。

一方、ピーク時間差ΔＴｐがピーク時差閾値Ｔｈｄｐ以上である場合には、結合ノイズは近接体散乱光であると見なし、観測パターンは散乱光結合パターンと判定する（ステップＳ２０５）。なお、ステップＳ２０３で使用するピーク時差閾値Ｔｈｄｐは０であっても良いし、０．５ナノ秒などであってもよい。また、通常受発光処理で観測された上限離脱時間Ｔｐｂから上限到達時間Ｔｐａを差し引いてなる飽和期間の長さに応じて動的決定されても良い。例えばピーク時差閾値Ｔｈｄｐは飽和時間の１％や１０％に相当する値に設定されても良い。

＜観測パターンの判別方法（２）＞
ここでは図１７を用いて観測パターンの判別方法の他の例について説明する。図１７もまた、前述のステップＳ１０５として実行される、観測パターン判別処理の一例を示すフローチャートである。図１７に示す観測パターン判別処理はステップＳ３０１～Ｓ３０５を含む。

ステップＳ３０１は、通常パルス幅Ｔｗ１と抑制パルス幅Ｔｗ２との変化量（差）であるパルス幅変化量ΔＴｗに基づいて、ターゲット反射光が不要反射光と結合しているか否かを判別するステップに相当する。パルス幅変化量ΔＴｗは、通常パルス幅Ｔｗ１から抑制パルス幅Ｔｗ２を減算した値である。

仮に、ターゲット反射光が不要反射光と結合していない場合には、通常パルス幅Ｔｗ１と抑制パルス幅Ｔｗ２の差は所定値以下となることが期待できる。一方、ターゲット反射光が不要反射光と結合している場合、通常パルス幅Ｔｗ１は抑制パルス幅Ｔｗ２よりも結合ノイズの分だけ長くなりうる。あるいは、抑制パルス幅Ｔｗ２は、純粋にターゲット反射光に由来する成分の幅となっている可能性が高く、通常パルス幅Ｔｗ１に比べて小さい値となりうる。つまり、パルス幅変化量ΔＴｗが所定値以上であることは、不要反射光の影響を受けていることを示唆する。

本開示のステップＳ３０１は上記着想に基づいて創出されたものであって、パルス幅変化量ΔＴｗが所定の幅差閾値Ｔｈｄｗ未満である場合には、ステップＳ３０２に移り、観測パターンは通常パターンと判定する。ステップＳ３０２は、観測された受光パルスは不要反射光の影響を受けていないターゲットパルスであるとみなすステップに相当する。

一方、パルス幅変化量ΔＴｗが所定の幅差閾値Ｔｈｄｗ以上である場合には、ステップＳ３０３を実行する。ステップＳ３０３～Ｓ３０５の処理は、前述のステップＳ２０３～Ｓ２０５と同様であるため説明は省略する。ステップＳ３０１の判定処理で使用される幅差閾値Ｔｈｄｗの具体的な値は、適宜設計されうる。幅差閾値Ｔｈｄｗは、通常パルス幅Ｔｗ１又は抑制パルス幅Ｔｗ２に応じて動的に決定されても良い。幅差閾値Ｔｈｄｗは、通常パルス幅Ｔｗ１に所定の係数（例えば０．２）を乗じた値としてもよい。

＜観測パターンの判別方法（３）＞
ここでは図１８を用いて観測パターンの判別方法の他の例について説明する。図１８は、前述のステップＳ１０５として実行される観測パターン判別処理の一例を示すフローチャートである。図１８に示す観測パターン判別処理はステップＳ４０１～Ｓ４０５を含む。

ステップＳ４０１は前述のステップＳ２０１と同様の判定ステップである。通常パルス幅Ｔｗ１がパルス幅閾値Ｔｈｗ未満である場合には、ステップＳ４０２に移り、観測パターンは通常パターンと判定する。一方、通常パルス幅Ｔｗ１がパルス幅閾値Ｔｈｗ以上である場合には、ステップＳ４０３を実行する。

ステップＳ４０３は、通常立ち上がり時間Ｔａ１と、抑制立ち上がり時間Ｔａ２の変化量（差）である立ち上がり時間差ΔＴａに基づいて、結合ノイズの種別を識別するステップに相当する。立ち上がり時間差ΔＴａは抑制立ち上がり時間Ｔａ２から通常立ち上がり時間Ｔａ１を減算した値である。

図１９及び図２０はステップＳ４０３の技術思想を説明するための図である。図１９、図２０の下側グラフにおける実線グラフは通常受発光処理による加算器７の出力レベルの推移を示しており、破線グラフは抑制受発光処理による加算器７の出力レベルの推移を示している。仮にターゲット反射光に多重反射光が結合している場合、図１９に示すように、抑制立ち上がり時間Ｔａ２と通常立ち上がり時間Ｔａ１との差は相対的に小さい値となる。多重反射光は、光路長の関係からターゲット反射光の前方には結合しないためである。換言すれば、結合ノイズが多重反射光である場合、通常受発光処理でも抑制受発光処理でも立ち上がり区間はターゲット反射光に由来するため、通常立ち上がり時間Ｔａ１と抑制立ち上がり時間Ｔａ２の差は小さくなる。

一方、ターゲット反射光が近接体散乱光成分と結合している場合、図２０に示すように抑制立ち上がり時間Ｔａ２は通常立ち上がり時間Ｔａ１よりも近接体散乱光に対応する分だけ長くなりうる。結合ノイズが近接体散乱光である場合、通常受発光処理での立ち上がり区間は結合ノイズとしての近接体散乱光に由来するためである。結合ノイズが近接体散乱光である場合、結合ノイズが多重反射光である場合に比べて、通常立ち上がり時間Ｔａ１と抑制立ち上がり時間Ｔａ２の差は相対的に大きくなる。つまり、立ち上がり時間差ΔＴａが所定値以上であることは、近接対散乱光の影響を受けていることを示唆する。

本開示のステップＳ４０３は上記着想に基づいて創出されたものであって、立ち上がり時間差ΔＴａが所定の立ち上がり時差閾値Ｔｈｄａ未満である場合には、ステップＳ４０４に移り、観測パターンは多重反射光結合パターンと判定する。ステップＳ４０４は、観測された受光パルスは多重反射光の影響を受けているとみなすステップに相当する。

一方、立ち上がり時間差ΔＴａが立ち上がり時差閾値Ｔｈｄａ以上である場合には、ステップＳ４０５に移り、観測パターンは散乱光結合パターンと判定する。ステップＳ４０５は、結合ノイズは近接体散乱光であるとみなすステップに相当する。ステップＳ４０３で使用する立ち上がり時差閾値Ｔｈｄａは例えば０．５ナノ秒や１．０ナノ秒などの一定値とすることができる。また、立ち上がり時差閾値Ｔｈｄａは、抑制受発光処理で観測されたピーク強度Ｐｑである抑制ピーク強度Ｐｑ２、又は、通常受発光処理で観測された立ち上がり速度に応じて動的決定されても良い。例えば立ち上がり時差閾値Ｔｈｄａは、抑制ピーク強度Ｐｑ２が小さいほど大きい値が適用されても良い。

上記構成は、１つの側面において、通常立ち上がり時間Ｔａ１と、抑制立ち上がり時間Ｔａ２との時間差が所定値未満であるか否かに応じて、距離演算に使用する特徴量を切り替える構成に相当する。すなわち、通常立ち上がり時間Ｔａ１と、抑制立ち上がり時間Ｔａ２との時間差が所定値未満である場合には、多重反射光との結合が発生している又は不要反射光との結合が生じていないと推定し、立ち上がり判定時間Ｔａを基準として距離を算出する。一方、通常立ち上がり時間Ｔａ１と、抑制立ち上がり時間Ｔａ２との時間差が所定値以上である場合には、近接体散乱光との結合が発生していると推定し、立ち下がり判定時間Ｔｂを基準として距離を算出する。演算に使用する立ち上がり判定時間Ｔａ／立ち下がり判定時間Ｔｂは、通常受発光処理での観測値であってもよいし、抑制受発光処理での観測値であってもよい。制御部２は、図１３で述べたように通常受発光処理で観測されたピーク強度Ｐｑに基づいて、どちらの受発光処理での観測値を使用するかを切り替えても良い。

なお、立ち上がり時間差ΔＴａは、通常立ち上がり時間Ｔａ１から抑制立ち上がり時間Ｔａ２を減算した値であってもよいし、その絶対値であってもよい。立ち上がり時差閾値Ｔｈｄａは、立ち上がり時間差ΔＴａの定義に応じて調整されればよい。

また、以上では立ち上がり時間差ΔＴａをもとに、重畳ノイズの種別を判定する構成について述べたが、重畳ノイズの種別を切り分けるためのパラメータとしては立ち下がり時間差も採用可能である。立ち下がり時間差は、通常受発光処理で観測される立ち下がり時間Ｔｂである通常立ち下がり時間と、抑制受発光処理で観測される立ち下がり時間Ｔｂである抑制立ち下がり時間の差である。重畳ノイズが多重反射光である場合には、重畳ノイズが近接体散乱光である場合に比べて立ち下がり時間差は大きくなりうる。よって、制御部２は、立ち下がり時間差が所定値以上であることに基づいて重畳ノイズが多重反射光と判定することができる。

＜効果等について＞
以上の光測距装置１は、まず、制御部２が通常パルス幅Ｔｗ１を用いて通常受発光処理で観測された受光パルスが不要反射光と結合しているか否かを判定する。なお、パルス幅変化量ΔＴｗもまた通常パルス幅Ｔｗ１によって定まるパラメータであるため、制御部２がパルス幅変化量ΔＴｗに基づいて上記判定を行う態様も、通常パルス幅Ｔｗ１を用いて不要反射光との結合の有無を判定する構成に含まれる。

通常パルス幅Ｔｗ１は信号解析によって抽出可能なパラメータであり、当該パラメータ抽出のための特別な回路等を新規に必要としない。よって、上記構成によれば、特別な構成を導入することなく、受光パルスが不要反射光の影響を受けているか否かを判別可能となる。

また、ターゲットの反射特性又はターゲットとの距離に応じて通常パルス幅Ｔｗ１は変動しうる。そのような事情を踏まえると、全てのシーンに対して適合可能なパルス幅閾値Ｔｈｗを決定することは現実的には難しい。また、通常パルス幅Ｔｗ１とパルス幅閾値Ｔｈｗとの比較によって不要反射光結合判定を行う構成では、状況によっては不要反射光結合パルスであるにも関わらず、不要反射光結合パルスではないと見なすことも起こりうる。そのような課題に対し、パルス幅変化量ΔＴｗを用いて不要反射光結合判定処理を行う構成によれば、ターゲットの距離や反射特性に由来する誤判定を抑制することができる。

また、制御部２は、通常受発光処理によって得られたパルス情報と、抑制受発光処理によって得られたパルス情報とに基づいて、ターゲット反射光に結合している不要反射光のタイプを識別する。具体的には制御部２は、ピーク時間差ΔＴｐ又は立ち上がり時間差ΔＴａを用いてターゲット反射光に結合している不要反射光が近接体散乱光であるか否かを判定する。そして、ターゲット反射光に結合している不要反射光は近接体散乱光と判定している場合には、通常パターンとは異なる演算式／特徴量を用いて距離値を演算する。

例えば通常パターンでは立ち上がり判定時間Ｔａを用いて距離演算する一方、散乱光結合パターンでは立ち下がり判定時間Ｔｂを用いて距離演算する。また、例えば通常パターンではパルス幅Ｔｗを用いた補正を行う一方、散乱光結合パターンではパルス幅Ｔｗを用いた補正を実施しない。当該構成によれば、近接体散乱光成分に由来してターゲットとの距離を実際よりも短い値に算出する恐れを低減できる。

さらに制御部２は、通常受発光処理によって得られたパルス情報と、抑制受発光処理によって得られたパルス情報とを比較することにより、ターゲット反射光に結合している不要反射光が多重反射光であるか否かを判定する。そして、ターゲット反射光に結合している不要反射光は多重反射光と判定している場合には、距離演算に通常パルス幅Ｔｗ１を用いない。当該構成によれば、多重反射光成分に由来してターゲットとの距離を実際よりも長い値に算出する恐れを低減できる。

また、上記構成では一例として、通常ピーク強度Ｐｑ１が所定値未満である場合には通常受発光処理で得られた特徴量を用いて距離演算を行う一方、通常ピーク強度Ｐｑ１が所定値以上である場合には抑制受発光処理で得られた特徴量を用いて距離演算を行う。当該構成によれば、相対的に飽和しにくい条件で観測された特徴量を用いて距離演算が行われることとなる。飽和期間が長いほど測距精度が劣化しうる。上記構成によれば、測距精度をより一層高める効果が期待できる。

なお、不要反射光の影響による距離の誤算出を抑制するための他の構成である想定構成としては、通常レベルでのセンシング光の出力強度を十分に弱くする構成、換言すれば通常レベルでの受発光処理を行わず、抑制受発光処理のみを行う構成も考えられる。当該想定構成は、確かに画素値が飽和する恐れを低減でき、ひいては不要反射波の影響を抑制可能となることが期待できる。しかしながら、不要反射光の結合の有無を判別可能なほど通常レベルとしての設定値を小さくしてしまうと、測距レンジが短くなってしまう。そのような想定構成の課題に対し、上記実施形態によれば、測距レンジを維持しつつ、画素ごとの距離値の精度を高めることができる。

以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、以降で述べる種々の変形例も本開示の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。例えば下記の種々の補足や変形例などは、技術的な矛盾が生じない範囲において適宜組み合わせて実施することができる。なお、以上で述べた部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略することがある。また、構成の一部のみに言及している場合、他の部分については上記説明を適用することができる。

＜装置の構成について＞
以上では、照射光の強度を抑制することで抑制受発光処理を実現する態様について述べたが、抑制受発光処理は、受光系の検知感度を低下させることで実現されても良い。例えば、光測距装置１は、図２１に示すように、受光アレイ５の前方に配置されてあって、透過率を切り替え可能な構成である透過率調整パネル１１を備えていても良い。透過率調整パネル１１としては液晶パネルを採用可能である。その場合、レベル調整部Ｆ３は、透過率調整パネル１１の透過率を所定の通常レベルと抑制レベルとの間で動的に切り替えることによって、通常受発光処理と抑制受発光処理とを実現する。当該構成によれば照射強度を調整する必要はない。もちろん、光測距装置１は、照射強度の調整と、受光感度（検知感度）の調整を並列的に実行することで通常受発光処理と抑制受発光処理とを実現するように構成されていても良い。

＜制御部の挙動＞
光測距装置１は通常、可能な限り内部散乱光が受光アレイ５に到達しないように設計される。故に近接体散乱光の要因としては実質的に照射窓９１の外側に付着した汚れ（砂、土、水滴、雪など）が考えられる。これらの付着物１０は、偶発的に付着したものであって洗浄により除去可能である。そこで、制御部２は、重畳ノイズが近接体散乱光であると判定した場合には、照射窓９１の表面を洗浄する洗浄処理を実行するように構成されていても良い。洗浄処理は、例えば洗浄液の吹付け、ワイパーの駆動、及び圧縮空気の吹き付けの一部又は全部を含みうる。

また、近接体散乱光を受光しているということは、照射光の一部をロスしていることに対応する。照射光の強度が損なわれていると、検知距離が低下する懸念がある。そのような事情から、制御部２は、近接体散乱光の影響を受けていると判定した場合には、照射強度を所定量増やすように構成されていても良い。当該構成によれば、照射窓９１に付着物１０が付着している場合であっても、検知距離が低下する恐れを低減可能となる。

制御部２は、近接体散乱光の影響を受けていると判定した場合、検出性能が損なわれていること、或いは正常に動作していないことを示すアラート信号を、運転支援ＥＣＵなどに出力しても良い。当該構成によれば、運転支援ＥＣＵは、アラート信号が入力されたことに基づいて、走行速度に制限をかけたり、ドライバに運転権限を移譲したりするなどの応答を実施可能となる。アラート信号は、停車又はハンドオーバーを指示する信号であっても良い。

また、制御部２は、近接体散乱光の影響を受けていると判定した場合、検出性能が損なわれていること、或いは正常に動作していないことを示す画像を車載ディスプレイに表示したり、上記メッセージをスピーカから音声出力したりしても良い。当該構成によれば、乗員は照射窓９１の外面部の洗浄が必要な状態であることを認識しやすくなる。ひいては、洗浄のために停車するなどの処置が迅速に行われやすくなる。つまり、自動運行装置においては、システムを正常に機能させるためのメンテナンスを適正に実施しやすくなる。

近接体散乱光の影響を受けていることの通知先は、乗員に限らず、センタなどの車両外部にいるオペレータなどであってもよい。制御部２は、近接体散乱光の影響を受けていると判定した場合、車載通信機との協働により、アラート信号を外部サーバ／センタ／周辺車両に無線送信するように構成されていても良い。

制御部２は、多重反射光を検知した場合も同様に、アラート信号を他のＥＣＵや、外部サーバ／センタ、周辺車両に送信するように構成されていても良い。多重反射光を検知した場合に出力するアラート信号の内容は、近接体散乱光を検知した場合と同じであってもよいし、異なっていても良い。多重反射光を検知した場合に出力するアラート信号の内容は、距離精度／信用度が低下していることを示す信号であっても良い。

また、制御部２は、多重反射光を検知した場合、距離精度／信用度が低下していることを示す画像又は音声メッセージを出力するように構成されていても良い。当該構成によれば、乗員は光測距装置１の作動状態を認識しやすくなる。なお、多重反射光を受光する場合の一例としては、高反射物が比較的に近くに存在する場合が挙げられる。上記の多重反射光を検知した場合とは、高反射物が光測距装置１から所定距離以内に存在する場合と言い換えることができる。高反射物とは再帰性反射物である。

また、車載カメラ等の画像を解析することにより外部装置にて光測距装置１の近傍領域に高反射物として定義されている物体が検出されている場合には、当該外部装置から光測距装置１に対して、高反射物の存在を示す信号が入力されても良い。光測距装置１は、外部からの上記入力信号に基づいて、観測パターンの判別式を動的に変更しても良い。光測距装置１は、外部から高反射物の存在が通知されている場合には、多重反射光を受光していると判定しやすいように、観測パターンの判別に係る種々の閾値の設定値を変更しても良い。

＜付言＞
本開示に記載の装置、システム、並びにそれらの手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、本開示に記載の装置及びその手法は、専用ハードウェア論理回路を用いて実現されてもよい。さらに、本開示に記載の装置及びその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと一つ以上のハードウェア論理回路との組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。例えば光測距装置１が備える機能の一部又は全部はハードウェアとして実現されても良い。或る機能をハードウェアとして実現する態様には、１つ又は複数のＩＣなどを用いて実現する態様が含まれる。プロセッサ（演算コア）としては、ＣＰＵや、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＦＰ（Data Flow Processor）などを採用可能である。また、光測距装置１が備える機能の一部又は全部は、複数種類の演算処理装置を組み合わせて実現されていてもよい。光測距装置１が備える機能の一部又は全部は、システムオンチップ（ＳｏＣ：System-on-Chip）や、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどを用いて実現されていても良い。ＦＰＧＡはField-Programmable Gate Arrayの略である。ＡＳＩＣはApplication Specific Integrated Circuitの略である。

また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体（non- transitory tangible storage medium）に記憶されていてもよい。プログラムの保存媒体としては、ＨＤＤ（Hard-disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等を採用可能である。

１ 光測距装置、２ 制御部、４ 照射部、５ 受光アレイ、５ｓ 受光セル（光検出器）、６ 応答判定器、７ 加算器、８ ピーク検出部、９ 筐体、９１ 照射窓、１０ 付着物、Ｆ２ パルス情報取得部、Ｆ３ レベル調整部、Ｆ４ 距離演算部、Ｔｗ パルス幅、Ｔｗ１ 通常パルス幅、Ｔｗ２ 抑制パルス幅、Ｔａ 立ち上がり判定時間、Ｔａ１ 通常立ち上がり時間、Ｔａ２ 抑制立ち上がり時間、Ｔｂ 立ち下がり判定時間、Ｔｐ ピーク到来時間、Ｔｐ１ 通常ピーク時間、Ｔｐ２ 抑制ピーク時間

Claims (19)

1. ターゲットまでの光の往復時間を用いて前記ターゲットとの距離を検出する光測距装置であって、
   所定波長を有する光であるセンシング光を、所定の検出対象方向に向けて照射する照射部（４）と、
   前記センシング光に対して応答する、行列状に配置されている複数の光検出器（５ｓ）と、
   前記照射部から出力する前記センシング光の照射強度、又は、複数の前記光検出器の検知感度を、所定の通常レベルから、前記通常レベルよりも所定量小さい抑制レベルへと切り替えるレベル調整部（Ｆ３）と、
   前記光検出器の応答数の時系列データに基づいて、前記センシング光が物体で反射されて返ってきた光である反射光に対応する受光パルス及びそのピークを検出するピーク検出部（８）と、
   前記ピーク検出部が検出した前記受光パルスにかかる所定の特徴量を示すデータセットをパルス情報として取得する構成であって、前記通常レベルが適用されている場合の前記パルス情報である通常パルス情報と、前記抑制レベルが適用されている場合の前記パルス情報である抑制パルス情報とを取得するパルス情報取得部（Ｆ２）と、
   前記通常パルス情報と前記抑制パルス情報とに基づいて、前記ターゲットとの距離値を算出する距離演算部（Ｆ４）と、を備える光測距装置。
2. 請求項１に記載の光測距装置であって、
   前記通常パルス情報は、少なくともパルス幅を含み、
   前記距離演算部は、
   処理対象とする前記受光パルスである対象パルスについての前記通常パルス情報に含まれる前記パルス幅の値に基づいて、当該対象パルスが、前記ターゲットからの反射光に不要反射光が結合したものであるか否かを判定することと、
   前記対象パルスが前記ターゲットからの反射光に前記不要反射光が結合したものであるか否かに応じて、前記距離値の算出に使用する演算式及び特徴量の少なくとも何れか一方を変更するように構成されている光測距装置。
3. 請求項２に記載の光測距装置であって、
   前記距離演算部は、
   前記対象パルスについての前記通常パルス情報に含まれるパルス幅が所定値以上であることに基づいて、前記対象パルスは前記ターゲットからの反射光に前記不要反射光が結合したものであると判定するように構成されている光測距装置。
4. 請求項２又は３に記載の光測距装置であって、
   前記抑制パルス情報にはパルス幅が含まれており、
   前記距離演算部は、
   前記対象パルスについての前記通常パルス情報に含まれるパルス幅と前記抑制パルス情報に含まれるパルス幅との差が所定値以上であることに基づいて、前記対象パルスは前記ターゲットからの反射光に前記不要反射光が結合したものであると判定する光測距装置。
5. 請求項２から４の何れか１項に記載の光測距装置であって、
   前記距離演算部は、
   前記対象パルスが前記ターゲットからの反射光に前記不要反射光が結合したものであると判定した場合には、前記対象パルスについての前記通常パルス情報と前記抑制パルス情報とを比較することによって前記不要反射光の種別を判別することと、
   判定された前記不要反射光の種別に応じて、前記距離値の算出に使用する演算式及び特徴量の少なくとも何れか一方を変更するように構成されている光測距装置。
6. 請求項５に記載の光測距装置であって、
   前記通常パルス情報及び前記抑制パルス情報にはそれぞれ、前記センシング光が照射されてからピークが観測されるまでの時間であるピーク到来時間（Ｔｐ）が含まれており、
   前記距離演算部は、
   前記対象パルスが前記ターゲットからの反射光に前記不要反射光が結合したものであると判定した場合には、前記対象パルスについての前記通常パルス情報に含まれる前記ピーク到来時間と、前記抑制パルス情報に含まれる前記ピーク到来時間とを比較することで前記不要反射光である結合ノイズの種別を判別するように構成されている光測距装置。
7. 請求項６に記載の光測距装置であって、
   前記通常パルス情報及び前記抑制パルス情報にはそれぞれ、前記ピーク到来時間に加えて、前記受光パルスの強度が閾値以上となる立ち上がり判定時間（Ｔａ）と、前記受光パルスの強度が前記閾値以下となるタイミングを示す立ち下がり判定時間（Ｔｂ）が含まれており、
   前記距離演算部は、
   前記対象パルスについての前記通常パルス情報に含まれる前記ピーク到来時間と、前記抑制パルス情報に含まれる前記ピーク到来時間とを比較することで前記結合ノイズが、照射窓への付着物又は筐体内部での散乱光である近接体散乱光に該当するか否かを判別し、
   前記結合ノイズは近接体散乱光であると判定した場合には、前記立ち下がり判定時間を用いて前記距離値を算出する一方、
   前記結合ノイズは近接体散乱光ではないと判定した場合には前記立ち上がり判定時間を用いて前記距離値を算出するように構成されている光測距装置。
8. 請求項５に記載の光測距装置であって、
   前記通常パルス情報及び前記抑制パルス情報にはそれぞれ、前記受光パルスの強度が閾値以上となる立ち上がり判定時間（Ｔａ）が含まれており、
   前記距離演算部は、
   前記対象パルスが前記ターゲットからの反射光に前記不要反射光が結合したものであると判定した場合には、前記対象パルスについての前記通常パルス情報に含まれる前記立ち上がり判定時間と、前記抑制パルス情報に含まれる前記立ち上がり判定時間とを比較することで前記不要反射光である結合ノイズの種別を判別するように構成されている光測距装置。
9. 請求項８に記載の光測距装置であって、
   前記通常パルス情報及び前記抑制パルス情報にはそれぞれ、前記立ち上がり判定時間に加えて、前記受光パルスの強度が前記閾値以下となるタイミングを示す立ち下がり判定時間（Ｔｂ）が含まれており、
   前記距離演算部は、
   前記対象パルスについての前記通常パルス情報に含まれる前記立ち上がり判定時間と、前記抑制パルス情報に含まれる前記立ち上がり判定時間とを比較することで前記結合ノイズが、照射窓への付着物又は筐体内部での散乱光である近接体散乱光に該当するか否かを判別し、
   前記結合ノイズは近接体散乱光であると判定した場合には、前記立ち下がり判定時間を用いて前記距離値を算出する一方、
   前記結合ノイズは近接体散乱光ではないと判定した場合には前記立ち上がり判定時間を用いて前記距離値を算出するように構成されている光測距装置。
10. 請求項２から４の何れか１項に記載の光測距装置であって、
    前記距離演算部は、
    前記対象パルスが前記ターゲットからの反射光に前記不要反射光が結合したものであると判定した場合には、前記対象パルスについての前記通常パルス情報と前記抑制パルス情報とを比較することによって、前記ターゲットからの反射光に結合している前記不要反射光である結合ノイズが、照射窓への付着物又は筐体内部での散乱光である近接体散乱光に該当するか否かを判別し、
    前記結合ノイズが近接体散乱光であるか否かに応じて前記距離値の算出に使用する演算式及び特徴量の少なくとも何れか一方を変更するよう構成されている光測距装置。
11. 請求項２から１０の何れか１項に記載の光測距装置であって、
    前記通常パルス情報には、前記受光パルスの強度が閾値以上となるタイミングを示す立ち上がり判定時間が含まれており、
    前記距離演算部は、
    前記対象パルスは前記不要反射光が結合していない前記ターゲットからの反射光によるものであると判定した場合には、前記通常パルス情報に含まれる前記立ち上がり判定時間を用いて前記距離値を算出するように構成されている光測距装置。
12. 請求項１１に記載の光測距装置であって、
    前記距離演算部は、
    前記対象パルスは前記不要反射光が結合していない前記ターゲットからの反射光によるものであると判定した場合には、前記立ち上がり判定時間に光速の半分を乗じた値に対して前記パルス幅に応じた補正を行うことにより前記距離値を決定する一方、
    前記対象パルスは前記ターゲットからの反射光に前記不要反射光が結合したものであると判定した場合には、前記パルス幅を用いた補正を実施しないように構成されている光測距装置。
13. 請求項１から１２の何れか１項に記載の光測距装置であって、
    前記通常パルス情報には、ピークにおける強度を示すピーク強度が含まれており、
    前記距離演算部は、
    前記通常パルス情報に含まれる前記ピーク強度が所定値以上である場合には、前記抑制パルス情報を用いて前記距離値を演算する一方、
    前記通常パルス情報に含まれる前記ピーク強度が所定値未満である場合には、前記通常パルス情報を用いて前記距離値を演算するように構成されている光測距装置。
14. 請求項１に記載の光測距装置であって、
    前記通常パルス情報及び前記抑制パルス情報にはそれぞれ、前記受光パルスが所定の閾値以上となる立ち上がり判定時間（Ｔａ）が含まれており、
    前記距離演算部は、
    処理対象とする前記受光パルスである対象パルスについての前記通常パルス情報に含まれる前記立ち上がり判定時間と、前記抑制パルス情報に含まれる前記立ち上がり判定時間の差である立ち上がり時間差が所定値未満であるか否かに応じて前記距離値の算出に使用する演算式及び特徴量の少なくとも何れか一方を変更するように構成されている光測距装置。
15. 請求項１４に記載の光測距装置であって、
    前記通常パルス情報及び前記抑制パルス情報にはそれぞれ、前記立ち上がり判定時間（Ｔａ）以外のパラメータとして、前記受光パルスの強度が前記閾値以下となるタイミングを示す立ち下がり判定時間（Ｔｂ）と、前記センシング光が照射されてからピークが観測されるまでの時間であるピーク到来時間（Ｔｐ）の少なくとも何れか一方が含まれており、
    前記距離演算部は、
    前記立ち上がり時間差が所定値未満である場合には、前記立ち上がり判定時間を用いて前記距離値を算出する一方、
    前記立ち上がり時間差が前記所定値以上である場合には、前記立ち上がり判定時間以外のパラメータを用いて前記距離値を算出するように構成されている光測距装置。
16. 請求項１から１５の何れか１項に記載の光測距装置であって、
    前記距離演算部は、
    前記通常レベルで前記センシング光が照射されてから所定時間以内に観測された前記受光パルスが、前記抑制レベルを適用した場合には観測されなかった場合、当該受光パルスは不要反射光によるものと見なすように構成されている光測距装置。
17. 請求項１から１６の何れか１項に記載の光測距装置であって、
    前記距離演算部は、
    前記通常パルス情報と前記抑制パルス情報とを比較することで照射窓への付着物を検出することと、
    前記照射窓への付着物を検出した場合には、前記照射窓を洗浄するための処理を実行するように構成されている光測距装置。
18. 請求項１から１７の何れか１項に記載の光測距装置であって、
    前記距離演算部は、
    前記通常パルス情報と前記抑制パルス情報とを比較することで照射窓への付着物を検出することと、
    前記照射窓への付着物を検出した場合には、前記照射窓に付着物がついていることを乗員、車両外部に存在するオペレータ、又は、他の装置に通知する処理を実行するように構成されている光測距装置。
19. 請求項１から１８の何れか１項に記載の光測距装置であって、
    前記距離演算部は、
    前記通常パルス情報と前記抑制パルス情報とを比較することで、多重反射光を受光しやすい状況であるか否かを判定することと、
    前記多重反射光を受光しやすい状況であると判定した場合には、前記ターゲットとの測距精度が低下していることを、乗員、車両外部に存在するオペレータ、又は、他の装置に通知する処理を実行するように構成されている光測距装置。

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