JP6911825B2 - 光測距装置 - Google Patents

Description

本開示は、光測距装置に関する。

光測距装置に関し、例えば、特許文献１に記載されたレーダ装置では、二次元行列状に複数の画素が配列された受光面において、光源から照射されたレーザ光の反射光が検出される。レーザ光によって照射されるレーザ光の照射面は矩形状に形成されており、反射光が受光面に照射される範囲も矩形状となる。この装置では、受光面において、受光範囲外の画素の動作を禁止することにより、光の誤検出による影響を抑制している。

特開２０１５−７８９５３号公報 特開２００４−１５７０４４号公報 特開平７−１９１１４８号公報

こうした光測距装置では、光測距装置に用いられるレンズやホルダ、接着剤等の温度特性により、周辺温度に応じて、受光面に対する反射光の受光位置が変動する可能性がある。そうすると、受光範囲において反射光を適正に受光することができず、測距性能が低下する可能性がある。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

本開示の一形態によれば、光測距装置（１０）が提供される。この光測距装置は、測定範囲に対して、照射光を照射する光源部（２０）と、前記照射光の照射に応じた前記測定範囲を含む範囲からの反射光を受光可能な複数の受光要素を有する受光面（３２）を有し、前記受光要素ごとに前記反射光の受光状態に応じた信号を出力する受光部（３０）と、前記受光部から出力された前記信号を用いて、前記測定範囲中の物体までの距離を測定する測定部（４０）と、を備える。そして、前記受光部は、前記信号を出力する受光要素を選択することで前記反射光を受光する受光位置を可変させる機能を有し、前記反射光の位置に対して、前記受光位置を、複数の位置に変更し、前記光源部は、前記反射光が前記受光面上で予め定められた第１方向に向けて移動するように、前記照射光を照射する方位を複数の方位の中で変更させつつ前記測定範囲に前記照射光を照射し、前記受光部は、前記照射光が照射される一の方位あたり、前記反射光を受光する受光要素の位置である受光位置を、前記第１方向において複数の位置に変更する。

この形態の光測距装置によれば、受光部における反射光の受光位置を、複数の位置に変更するため、反射光を適正に受光できる可能性が高まる。そのため、周辺温度に応じて受光面に対する反射光の受光位置が変動した場合に、測距性能が低下する可能性を低減することができる。

また、本開示の他の形態によれば、光測距装置が提供される。この光測距装置は、測定範囲からの反射光を受光可能な複数の受光要素を有する受光面を有し、前記受光要素ごとに前記反射光の受光状態に応じた信号を出力する受光部と、前記反射光が前記受光面上で移動するように、照射光を照射する方位を変更させつつ前記測定範囲に前記照射光を照射する光源部と、前記受光部から出力された前記信号を用いて、前記測定範囲中の物体までの距離を測定する測定部と、を備える。そして、前記受光部は、前記反射光を受光する受光要素の位置である受光位置を予め定められた方向に向けて移動させつつ前記反射光の受光を行い、前記光源部は、前記反射光の受光を行う一の前記受光位置あたり、前記照射光を照射する方位を、複数の方位に変更する。

この形態の光測距装置によれば、反射光の受光を行う一の受光位置あたり、照射光を照射する方位を複数の方位に変更するため、反射光を適正に受光できる可能性が高まる。そのため、周辺温度に応じて受光面に対する反射光の受光位置が変動した場合に、測距性能が低下する可能性を低減することができる。

本開示は、光測距装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、光測距方法、光測距装置を搭載する車両、光測距装置を制御する制御方法等の形態で実現できる。

光測距装置の概略構成を示す図。 光測距装置の構成を示す図。 受光面における反射光の位置と受光位置との関係を示す図。 反射光の位置と受光位置との関係を示す図。 反射光の位置と受光位置との関係の比較例を示す図。 ヒストグラムの一例を示す図。 第２実施形態における光測距装置の構成を示す図。 温度に応じて受光位置の移動量を変更することを示す図。 受光面における反射光の位置と受光位置との関係を示す図。 第３実施形態における反射光の位置と受光位置との関係を示す図。 第４実施形態における光測距装置の構成を示す図。 第４実施形態における光測距装置の他の構成を示す図。 第５実施形態における光測距装置の構成を示す図。 第６実施形態における光測距装置の構成を示す図。

Ａ．第１実施形態：
図１に示すように、本開示における第１実施形態としての光測距装置１０は、筐体１５と、光源部２０と、受光部３０と、測定部４０と、を備える。光源部２０と受光部３０とは、例えば、接着剤によって筐体１５に固定されている。光源部２０は、測定範囲ＭＲに対して照射光ＩＬを射出する。本実施形態では、光源部２０は、照射光ＩＬを走査方向ＳＤに走査する。照射光ＩＬは、走査方向ＳＤに直交する方向が長手方向となる矩形状に形成される。受光部３０は、照射光ＩＬの照射に応じた測定範囲ＭＲを含む範囲からの反射光を受光し、反射光の受光状態に応じた信号を出力する。測定部４０は、受光部３０から出力された信号を用いて、測定範囲ＭＲ内に存在する物体までの距離を測定する。光測距装置１０は、例えば、車両に搭載され、障害物の検出や障害物までの距離を測定するために使用される。

図２には、光測距装置１０のより具体的な構成を示している。図２に示すように、光測距装置１０は、図１に示した光源部２０と受光部３０と測定部４０とに加えて、制御部５０を備えている。制御部５０は、ＣＰＵおよびメモリを備えるコンピュータとして構成されており、光源部２０および受光部３０を制御する。

光源部２０は、レーザ光源２１と第１走査部２２とを備えている。レーザ光源２１は、半導体レーザダイオードにより構成されており、パルスレーザ光を照射光として照射する。レーザ光源２１から射出された照射光は、図示していない光学系によって図１に示したような縦長の照射光ＩＬに形成される。第１走査部２２は、回転軸２２１を中心にミラー２２２を回動させることよって、照射光ＩＬの一次元走査を測定範囲ＭＲに亘って行う。ミラー２２２は、例えば、ＭＥＭＳミラーによって構成される。ミラー２２２の回動は、制御部５０によって制御される。第１走査部２２によって照射光ＩＬの一次元走査が行われることにより、光源部２０は、測定範囲ＭＲに対して照射光ＩＬを照射する方位を変更しながら照射光ＩＬを照射することになる。なお、本実施形態では、光源部２０の光源としてレーザダイオード素子１８を用いているが、固体レーザ等他の光源を用いてもよい。

光源部２０によって照射された照射光は、測定範囲ＭＲ内の物体ＯＢによって反射される。物体ＯＢによって反射された反射光は、受光部３０によって受光される。本実施形態では、受光部３０は、受光面３２における反射光の大きさが、受光面３２の大きさよりも小さくなるように構成された受光レンズを通じて反射光を受光する。なお、反射光は、その一部（例えば、長手方向の端部）が、受光面３２からはみ出すように受光部３０によって受光されてもよい。

図２および図３に示すように、受光部３０は、反射光が照射される受光面３２に複数の画素３１を二次元配列状に備えている。画素３１のことを「受光要素」ともいう。各画素３１は、物体ＯＢからの反射光の入射に応じて信号を出力可能な受光素子を複数有する。本実施形態では、各画素３１は、受光素子としてＳＰＡＤ（シングルフォトンアバランシェダイオード）を備える。各画素３１は、例えば、横４個×縦４個の計１６個のＳＰＡＤを有する。受光部３０の受光面３２は、例えば、画素３１が、縦方向に６４個、横方向に２５６個、配置されることにより構成される。各ＳＰＡＤは、光（フォトン）を入力すると、一定の確率で、光の入射を示すパルス状の出力信号を出力する。そのため、各画素３１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。

受光部３０は、信号を出力する受光要素を選択することで反射光を受光する受光位置を可変させる機能を有している。具体的には、受光部３０は、制御部５０によって指定された列の画素３１をオン（アクティブ）にして、オンにした画素３１を用いて反射光を受光する。換言すれば、受光部３０は、制御部５０によって指定された列以外の画素３１をオフ（非アクティブ）として、オフとした画素３１では反射光を受光しない。制御部５０によって受光が指定された画素３１の列のことを、「受光位置」という。なお、画素３１のオン／オフによって受光位置を可変させる以外にも、例えば、後述する測定部４０が、受光部３０から出力された信号のうち、距離測定に使用する信号を選択することで、実質的に受光部３０の受光位置を可変させてもよい。

本実施形態では、図３に示すように、第１走査部２２による走査方向ＳＤへの照射光ＩＬの走査に伴い、縦長の反射光は、この受光面３２上を、予め定められた方向に移動していく。反射光が移動する方向のことを、以下、「第１方向」という。反射光が第１方向に移動するということは、反射光が受光面３２上で第１方向に向けて移動するように、光源部２０が、照射光ＩＬを照射する方位を複数の方位の中で変更させつつ測定範囲ＭＲに照射光ＩＬを照射していることになる。「複数の方位」とは、受光面３２上の各受光位置に対応する照射光ＩＬの方位のことである。

本実施形態では、受光部３０は、照射光ＩＬが照射される一の方位あたり、反射光を受光する受光位置を、第１方向において複数の位置に変更する。具体的には、反射光が画素１列分、第１方向に移動する間に、受光位置を、第１方向に向けて画素３列分、１列ずつ進めた後に、画素２列分戻すように、制御部５０が、受光部３０の各画素３１のオン／オフを制御することにより、受光位置を変更する。つまり、本実施形態では、受光部３０は、第１方向に向けて受光位置を移動させることにより、受光位置を複数の位置に変更している。また、本実施形態では、反射光が受光面３２上で移動する速さよりも速い速さで受光位置を移動させている。更に、本実施形態では、受光部３０は、一の方位に対する照射光ＩＬの照射に対する受光処理が完了する毎に、受光位置を、第１方向の逆方向に移動させている。受光処理とは、一の方位に対する照射光ＩＬを受光するために、受光位置を複数の位置に変更する処理である。また、本実施形態では、受光処理が完了すると、受光部３０は、受光位置を第１方向の逆方向に移動させて、受光位置を、前の方位に対する照射光の照射開始時における受光位置（図３における左端の位置）よりも第１方向側の位置（図３における左端の右隣の位置）まで戻している。このように受光位置を変更することを、以下では、受光位置の「往復移動」という。受光部３０は、制御部５０からの指示に応じて、照射光ＩＬが照射される複数の方位それぞれについて受光位置の往復移動を繰り返す。このように受光位置を往復移動させれば、反射光の移動に応じて受光位置を複数の位置に変化させることができるので、反射光を受光できる可能性を高めることができる。なお、受光位置を第１方向に移動させる移動量（画素３列分）や第１方向の逆方向に戻す移動量（画素２列分）は、上記に限定されず、適宜設定可能である。

図４には、受光面３２における反射光の位置と受光位置との関係をグラフ化して示している。図４に示したグラフの横軸は、測定部４０において距離を測定する時間を表しており、縦軸は、受光面３２における反射光の位置と、受光位置とを示している。測定部４０の詳細については後述するが、測定部４０は、測定範囲ＭＲ全体を表す１フレーム分の距離を測定するために、「測距期間」において受光位置および照射光ＩＬの方位を変更しつつ測距を行い、その後、「非測距期間」において、受光位置および照射光ＩＬの方位を初期位置に戻す。つまり、受光部３０は、測定部４０によって前述した「複数の方位」について距離の測定が完了した後、距離の測定を行わない期間である非測距期間において、受光位置を初期位置に戻す。

図４に示すように、本実施形態では、反射光の位置が、測距期間において、時間の経過と共に線形的に変化していくのに対して、受光位置は受光面３２上を第１方向に進んだり戻ったりして、往復移動しながら、徐々に第１方向に向けて移動する。図４において、反射光の位置を示す折れ線と、受光位置を示す折れ線とが交差する位置は、その受光位置において、反射光が受光されることを意味する。本実施形態では、受光位置を往復移動させるため、図４の上部に示すように、反射光が正規の位置で受光された場合はもとより、図４の下部に示すように、反射光が正規の位置からずれて受光面３２に照射された場合であっても、往復移動させている受光位置のいずれかの位置において、適正に受光させることができる。これに対して、図５に示すように、受光位置を往復移動させない場合には、図５の下部に示すように、反射光が正規の位置からずれて受光面３２に照射された場合に、反射光の照射位置と受光位置とが一致せず、反射光を適切に受光できない可能性がある。

続いて、図２に示した測定部４０について説明する。測定部４０は、加算部４１と、ヒストグラム生成部４２と、ピーク検出部４３と、距離演算部４４とを備えている。これらは、例えば、１または２以上の集積回路として構成される。なお、これらは、ＣＰＵがプログラムを実行することによってソフトウェア的に実現される機能部であってもよい。

加算部４１は、受光位置に含まれる画素３１から出力されたパルス信号の数を画素３１毎に加算して加算値を求める回路である。より具体的には、加算部４１は、各画素３１に含まれる複数のＳＰＡＤから略同時に出力されるパルス信号の数を計数することにより、画素３１毎に加算値を求める。本実施形態では、図３に示したとおり、反射光が受光面３２上を第１方向に１画素分移動する毎に、受光位置は、３画素分、第１方向に移動する。そのため、加算部４１は、受光位置が移動する３画素分の加算値を積算して出力する。

ヒストグラム生成部４２は、加算部４１から出力された加算値に基づき、画素３１毎にヒストグラムを生成する回路である。図６には、ヒストグラムの例を示している。ヒストグラムの階級（横軸）は、照射光ＩＬが照射されてから反射光が画素３１によって受光されるまでの光の飛行時間を示している。以下、この時間のことを、ＴＯＦ（ＴＯＦ：Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）という。一方、ヒストグラムの度数（縦軸）は、加算部４１によって算出された加算値であり、物体ＯＢから反射された光の強度を表している。ヒストグラム生成部４２は、所定の記録タイミング信号に従って、加算部４１から出力された加算値をＴＯＦ毎に記録することによってヒストグラムを生成する。測定範囲ＭＲに物体ＯＢが存在する場合、その物体ＯＢから光が反射され、その物体ＯＢまでの距離に応じたＴＯＦの階級に加算値が記録される。

ピーク検出部４３は、ヒストグラムからピークを検出する回路である。ピーク検出部４３は、ヒストグラムの中で最も大きな度数の部分をピークと判断する。ヒストグラム中のピークは、そのピークに対応するＴＯＦに応じた位置（距離）に物体ＯＢが存在することを表している。

距離演算部４４は、ピーク検出部４３によって検出されたピークに対応するＴＯＦから距離値Ｄを求める回路である。ピークに対応するＴＯＦを「Δｔ」、光速を「ｃ」、距離値を「Ｄ」とすると、距離演算部４４は、以下の式（１）により、距離値Ｄを算出する。距離演算部４４は、すべてのヒストグラム、すなわち、すべての画素３１について距離値Ｄを算出する。
Ｄ＝（ｃ×Δｔ）／２ ・・・式（１）

測定部４０によって測定された距離値Ｄは、光測距装置１０から車両のＥＣＵ等に出力される。車両のＥＣＵは、光測距装置１０から取得した画素３１毎の距離値を用いることで、測定範囲ＭＲ内における障害物の検出や障害物までの距離の測定を行うことができる。

以上で説明した本実施形態の光測距装置１０によれば、筐体１５に対する光源部２０や受光部３０の組み付け位置が、これらを筐体１５に固定する接着剤等の温度特性によって、周囲の温度に応じて変動し、受光面３２に対する反射光の位置が、正規の位置からずれた場合であっても、照射光ＩＬが照射される一の方位あたり、受光面３２における反射光の受光位置を、複数の位置に変更するため、反射光を適正に受光できる可能性が高まる。そのため、周辺温度に応じて受光面３２に対する反射光の受光位置が変動した場合に、測距性能が低下する可能性を低減することができる。

また、本実施形態によれば、受光位置の面積を広げることなく反射光の受光可能性を高めることができるので、一度にアクティブにする画素３１の数を低減できる。そのため、受光部３０の消費電力を低減することができ、また、受光位置に対して外乱光が入射する可能性を低減することもできる。また、本実施形態では、受光位置を単純に第１方向に移動させるだけであるため、例えば、反射光の強度に基づき、最も強度の高い受光位置を探索するような複雑な制御を行うことなく、測距性能を高めることができる。

Ｂ．第２実施形態：
図７に示すように、第２実施形態の光測距装置１０ｂは、センサ６０を備えている。センサ６０は、温度センサと湿度センサとを含んでいる。本実施形態において、制御部５０は、センサ６０によって測定された光測距装置１０の周囲の温度または湿度に応じて、照射光が移動する一の方位あたりに受光位置を変更する複数の位置の数を変更する。具体的には、制御部５０は、図８に示すように、温度が高いほど、または、湿度が高いほど、受光位置の移動量を大きくする。受光位置の移動量を大きくするとは、照射光が受光面３２上を１方位分進む間に、受光位置を第１方向に移動させる距離を大きくし、受光位置を増加させることをいう。このように、受光位置の移動量を大きくすれば、受光面３２に対する反射光の照射位置のバラツキが大きくなったとしても、適正に受光できる可能性を高めることができる。なお、センサ６０は、温度センサと湿度センサのいずれか一方のみを含んでいてもよい。また、本実施形態は、後述する他の実施形態にも適用可能である。

Ｃ．第３実施形態：
第１実施形態では、照射光ＩＬを走査方向ＳＤに沿って走査しながら、反射光の受光位置を図３に示したように往復移動させることによって、反射光の受光可能性を高めている。これに対して、第３実施形態では、受光部３０は、反射光を受光する受光位置を第１方向に向けて移動させつつ反射光の受光を行い、光源部２０が、一の受光位置あたり、照射光ＩＬを照射する方位を、複数の方位に変更する。

具体的には、本実施形態では、図９に示すように、制御部５０は、受光部３０を制御して、受光位置を第１方向に画素１列分ずつ移動させる。制御部５０は、受光位置が、画素１列分、移動する間に、反射光が受光面３２上で画素３列分、１列ずつ、第１方向に移動した後に、画素２列分、第１方向と逆方向に戻るように照射光を照射する方位を変更する。すると、図１０に示すように、反射光は、受光面３２上を往復移動しつつ、第１方向へ徐々に移動していく。

本実施形態では、受光位置が移動する速さよりも早い速さで、反射光が受光面３２上で移動するように、照射光ＩＬの方位を変更する。また、本実施形態では、光源部２０は、一の受光位置による受光が完了する毎に、照射光ＩＬを照射する方位を、走査方向ＳＤと逆方向に変化させる。そして、その方位を、変化前の方位よりも走査方向ＳＤ側の位置まで戻す。

本実施形態では、受光位置が第１方向に１画素分移動する毎に、反射光は、３画素分、第１方向に移動する。そのため、距離の測定にあたり、測定部４０の加算部４１は、受光位置が第１方向に１画素分移動する間に反射光が移動する回数分（３回分）の加算値を積算する。

以上で説明した第３実施形態によれば、反射光の受光を行う一の受光位置あたり、照射光ＩＬを照射する方位を複数の方位に変更するため、反射光を適正に受光できる可能性が高まる。そのため、第１実施形態と同様に、周辺温度に応じて受光面３２に対する反射光の受光位置が変動した場合に、測距性能が低下する可能性を低減することができる。また、本実施形態では、照射光ＩＬの照射幅を広げずに、その方位を変更することによって反射光の受光可能性を高める。そのため、受光部３０によって受光される反射光のＳＮ比が低下することを抑制できる。

なお、本実施形態においても、第２実施形態と同様に、制御部５０は、センサ６０によって測定された温度あるいは湿度に応じて、照射光の往復移動の移動量を変更してもよい。

Ｄ．第４実施形態：
第１実施形態の光測距装置１０では、レーザ光源２１から射出された照射光は、第１走査部２２によって走査され、その反射光が受光部３０によって受光される。これに対して、図１１に示す第４実施形態の光測距装置１０ｄでは、レーザ光源２１から射出された照射光が第１走査部２２によって走査され、更に、その反射光が、第２走査部３３によって走査されて受光部３０ｄによって受光される。第２走査部３３は、回転軸３３１と回転軸３３１上で回動するミラー３３２とを備えている。ミラー３３２の回動は、制御部５０によって制御される。

本実施形態において、第１走査部２２は、第１実施形態と同様に、走査方向ＳＤ（図１参照）に向けて照射光の照射方向を変化させる。第２走査部３３は、このようにして走査された照射光の反射光を、受光部３０ｄの受光面３２の予め定められた位置に受光されるように、反射光を走査して受光面３２に結像させる。つまり、第２走査部３３は、測定範囲ＭＲから反射された反射光が、受光面３２上の同じ位置を照射するように、反射光を走査する。このように、本実施形態では、反射光は、受光面３２上を移動しないので、受光部３０ｄに備えられる画素３１の列を少なくすることができる。本実施形態では、受光面３２は、画素３列分の幅を有している。

本実施形態において、制御部５０は、照射光ＩＬの照射方向が、１方位分移動する間に、受光部３０ｄを制御して、画素３列分の範囲で、受光位置を第１方向に移動させる。そして、照射光ＩＬによる照射が、１方位終了することに、受光位置を初期の位置に戻す。以上のようにして、第２走査部３３および受光部３０ｄを制御することにより、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、反射光を適正に受光する可能性を高めることができる。

なお、本実施形態において、第１走査部２２と第２走査部３３とは一体として形成してもよい。つまり、回転軸２２１と回転軸３３１とを同一の軸とし、ミラー２２２とミラー３３２とを一体としてもよい。このような光測距装置では、例えば、レーザ光源２１から射出された照射光ＩＬが、回転するミラーによって反射されることにより測定範囲ＭＲに対して走査され、測定範囲ＭＲから反射された反射光は、同ミラーと他の光学部品とによって構成される光路を通って受光面３２に導かれる。

また、図１２に示すように、本実施形態の光測距装置１０ｄは、第２実施形態と同様に、センサ６０を備えてもよい。そして、センサ６０によって測定された光測距装置１０ｄの周囲の温度または湿度に応じて、照射光ＩＬが移動する一の方位あたりに受光位置を変更する複数の位置の数を変更してもよい。

Ｅ．第５実施形態：
第１実施形態では、光源部２０は、第１走査部２２によって、照射光ＩＬを走査方向ＳＤに走査している。これに対して、図１３に示す第５実施形態の光測距装置１０ｅでは、光源部２０ｅが、縦長状の発光部を横方向に連結させた発光アレイとして構成されている。制御部５０は、これらの発光部を、走査方向ＳＤに沿って順番に点灯させることによって、照射光を照射する方位を変更する。このような構成によっても、第１実施形態と同様に、反射光を適正に受光する可能性を高めることができる。

Ｆ．第６実施形態：
図１４に示す第６実施形態の光測距装置１０ｆは、光源部２０ｆが、第５実施形態と同様に発光アレイとして構成されている。そして、第４実施形態と同様に、反射光が、第２走査部３３によって走査されて受光部３０ｆで受光される。このような構成によっても、第１実施形態と同様に、反射光を適正に受光する可能性を高めることが可能である。

なお、上述した第４実施形態および第６実施形態では、前述のとおり、反射光は、受光面３２上を移動しないので、受光部３０における受光位置の移動方向は第１方向に限られない。例えば、第１方向とは逆方向に受光位置を移動させてもよい。また、受光面３２の中央から左右方向に向けて順番に受光位置を変更してもよい。また、受光位置を、重複しないようにランダムに変更してもよい。

また、第４実施形態および第６実施形態では、反射光は、受光面３２上を移動しないので、受光面３２に対する反射光の大きさは、小さくてもよいし、略等しくてもよい。反射光の少なくとも一部が受光面３２を照射していれば、受光位置の移動によって反射光を適正に受光可能である。

Ｇ．他の実施形態：
（Ｇ−１）上記実施形態において、受光部３０は、反射光を受光する受光位置を画素１列分としている。しかし、受光位置は、画素２列分あるいはそれ以上の幅であってもよい。この場合、受光部３０は、受光位置が重ならないように受光位置を移動させてもよいし、受光位置に隙間が空くように受光位置を移動させてもよい。また、受光位置の一部が重なるように受光位置を移動させてもよいし、受光位置の幅を変更させつつ受光位置を移動させてもよい。また、受光面３２に対する反射光の照射範囲も、画素１列分ではなく、画素２列分あるいはそれ以上の幅であってもよい。

（Ｇ−２）上記実施形態において、受光部３０は、反射光が受光面３２上を移動する方向（第１方向）に向けて受光位置を移動させている。これに対して、受光部３０は、照射光ＩＬが照射される一の方位につき、第１方向と逆方向に向けて受光位置を移動させてもよい。この場合、受光部３０は、反射光が受光面３２上を移動する速さよりも遅い速さで受光位置を移動させてもよい。また、この場合、一の方位に対する照射光ＩＬの照射が完了する毎に、受光部３０は、受光位置を、第１方向に移動させてもよい。また、この場合、受光部３０は、受光位置を第１方向に移動させて、移動前の受光位置よりも第１方向側の位置まで戻してもよい。

（Ｇ−３）上記実施形態では、図１に示したように、光源部２０は、照射光ＩＬを一方向（走査方向ＳＤ）に走査している。これに対して、光源部２０は、照射光ＩＬを、走査方向ＳＤとその逆方向とに往復走査させてもよい。この場合、反射光の往路では、上記第１実施形態と同様に受光位置を移動させ、復路では、上記第１実施形態と逆方向に受光位置を移動させる。この場合、図４に示した非測距期間は存在しなくなり、また、反射光の受光位置を初期位置に戻す処理が不要になる。

（Ｇ−４）上記実施形態において、測定部４０の加算部４１は、受光位置が移動する画素数分（第４実施形態では、反射光が移動する画素数分）、加算値を積算している。これに対して、例えば、加算部４１は、加算値を積算するのではなく、平均化してもよい。また、加算部４１は、最も大きな加算値を選択してもよい。その他、加算部４１は、各加算値のＳＮ比を算出し、ＳＮ比が規定値以上の加算値のみを積算、平均、または選択してもよい。また、加算部４１は、ＳＮ比が上位の加算値のみを積算、平均、または、選択してもよい。

（Ｇ−５）上記実施形態では、照射光ＩＬや受光位置が一方向に走査される例を示している。しかし、走査の手法は一次元走査に限定されない。例えば、照射光が、横方向および縦方向の２方向に走査され、その照射光も、受光面３２上で、横方向および縦方向の２方向に移動してもよい。この場合、制御部５０は、受光位置を、反射光の移動方向に従って移動させる。このような場合においても、受光位置あるいは照射光の方位を往復移動させることにより、上記実施形態と同様に、反射光の受光可能性を高めることが可能である。

（Ｇ−６）上記実施形態では、受光部３０に備えられた各画素３１は、ＳＰＡＤにより構成されている。これに対して、各画素３１は、ピンフォトダイオードやアバランシェフォトダイオードなど、ＳＰＡＤ以外の他の受光素子によって構成されてもよい。この場合、その受光素子が、受光した反射光の強度に応じたレベルの信号を出力可能であれば、ヒストグラムを生成することなく、その信号のレベルを用いて距離を測定することも可能である。

（Ｇ−７）本発明の一実施形態としての光測距装置は、物体からの反射光に対して受光位置を複数の位置に変更可能な構成であればよく、照射光の方位を変更する構成は必ずしも必須ではない。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、各実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０ 光測距装置、１５ 筐体、１８ レーザダイオード素子、２０ 光源部、２１ レーザ光源、２２ 第１走査部、３０ 受光部、３１ 画素、３２ 受光面、３３ 第２走査部、４０ 測定部、４１ 加算部、４２ ヒストグラム生成部、４３ ピーク検出部、４４ 距離演算部、５０ 制御部、６０ センサ、２２１ 回転軸、２２２ ミラー、３３１ 回転軸、３３２ ミラー

Claims (12)

1. 光測距装置（１０）であって、
   測定範囲に対して、照射光を照射する光源部（２０）と、
   前記照射光の照射に応じた前記測定範囲を含む範囲からの反射光を受光可能な複数の受光要素を有する受光面（３２）を有し、前記受光要素ごとに前記反射光の受光状態に応じた信号を出力する受光部（３０）と、
   前記受光部から出力された前記信号を用いて、前記測定範囲中の物体までの距離を測定する測定部（４０）と、
   を備え、
   前記受光部は、前記信号を出力する受光要素を選択することで前記反射光を受光する受光位置を可変させる機能を有し、前記反射光の位置に対して、前記受光位置を、複数の位置に変更し、
   前記光源部は、前記反射光が前記受光面上で予め定められた第１方向に向けて移動するように、前記照射光を照射する方位を複数の方位の中で変更させつつ前記測定範囲に前記照射光を照射し、
   前記受光部は、前記照射光が照射される一の方位あたり、前記反射光を受光する受光要素の位置である受光位置を、前記第１方向において複数の位置に変更する、
   光測距装置。
2. 請求項１に記載の光測距装置であって、
   前記受光面上での前記反射光の大きさは、前記受光面の大きさよりも小さい、光測距装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の光測距装置であって、
   前記光源部は、前記照射光を照射する方位を予め定められた方向に向けて移動するように、複数の方位の中で方位を変更させつつ前記測定範囲に前記照射光を照射する、光測距装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光測距装置であって、
   前記受光部は、前記第１方向に向けて前記受光位置を移動させることにより、前記受光位置を複数の位置に変更する、光測距装置。
5. 請求項４に記載の光測距装置であって、
   前記受光部は、前記反射光が前記受光面上で移動する速さよりも速い速さで前記受光位置を移動させる、光測距装置。
6. 請求項５に記載の光測距装置であって、
   前記受光部は、前記一の方位に対する前記照射光の照射に対する受光処理が完了する毎に、前記受光位置を、前記第１方向の逆方向に移動させる、光測距装置。
7. 請求項６に記載の光測距装置であって、
   前記受光部は、前記受光位置を前記第１方向の逆方向に移動させて、前記受光位置を、前の方位に対する前記照射光の照射開始時における受光位置よりも前記第１方向側の位置まで戻す、光測距装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の光測距装置であって、
   前記受光部は、前記測定部によって前記複数の方位について距離の測定が完了した後、前記距離の測定を行わない期間に、前記受光位置を初期位置に戻す、光測距装置。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の光測距装置であって、
   温度または湿度を測定するセンサ（６０）を備え、
   前記受光部は、前記センサによって測定された温度または湿度に応じて、前記一の方位あたりに前記受光位置を変更する複数の位置の数を変更する、光測距装置。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の光測距装置であって、
    前記受光要素は、前記信号として、光の入射を示す出力信号を出力するＳＰＡＤ（シングルフォトンアバランシェダイオード）を備える、光測距装置。
11. 請求項１０に記載の光測距装置であって、
    前記測定部は、略同時に複数の前記ＳＰＡＤから出力される前記出力信号の数を前記受光要素ごとに計数し、前記照射光が照射されてからの飛行時間ごとに、計数された前記出力信号の数を記録することによって前記受光要素ごとにヒストグラムを求め、前記ヒストグラムに基づき、前記受光要素ごとに前記距離を測定する、光測距装置。
12. 光測距装置であって、
    測定範囲からの反射光を受光可能な複数の受光要素を有する受光面を有し、前記受光要素ごとに前記反射光の受光状態に応じた信号を出力する受光部と、
    前記反射光が前記受光面上で移動するように、照射光を照射する方位を変更させつつ前記測定範囲に前記照射光を照射する光源部と、
    前記受光部から出力された前記信号を用いて、前記測定範囲中の物体までの距離を測定する測定部と、
    を備え、
    前記受光部は、前記反射光を受光する受光要素の位置である受光位置を予め定められた方向に向けて移動させつつ前記反射光の受光を行い、
    前記光源部は、前記反射光の受光を行う一の前記受光位置あたり、前記照射光を照射する方位を、複数の方位に変更する、
    光測距装置。

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