JP7042453B2 - 距離測定装置、距離測定システム、距離測定方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本開示は、一般に距離測定装置、距離測定システム、距離測定方法、及びプログラムに関し、より詳細には対象物までの距離を測定する距離測定装置、距離測定システム、距離測定方法、及びプログラムに関する。

従来、ＴＯＦ法（Time Of Flight）を利用して測定対象物までの距離を測定する距離測定装置がある（例えば、特許文献１参照）。ＴＯＦ法では、測定対象物に光パルスを発光し、測定対象物からの反射光を、発光タイミングに同期した複数遅延量の露光タイミングで露光し、各露光での出力に基づいて対象物までの距離を算出する。

距離測定装置において、測定距離の分解能の向上が望まれている。

国際公開第２０１７／１４１９５７号

本開示は、上記事由に鑑みてなされており、その目的は、測定距離の分解能の向上を図ることができる距離測定装置、距離測定システム、距離測定方法、及びプログラムを提供することにある。

本開示の一態様に係る距離測定装置は、測定波を送波する送波部と、対象物で反射した前記測定波を受波する受波部と、に接続される。距離測定装置は、距離測定部を備える。前記距離測定部は、前記送波部が前記測定波を送波してから前記受波部が前記測定波を受波するまでの時間に基づいて、前記対象物までの距離を算出する。測定可能距離を分割した複数の距離区間のうち、連続する前段距離区間と後段距離区間とにわたって前記対象物が存在する場合がある。この場合、前記距離測定部は、前記送波部が前記測定波を送波してから前記受波部が前記測定波を受波するまでの前記時間と、前記前段距離区間に対応した期間における前記受波部での前段受波量と、前記後段距離区間に対応した期間における前記受波部での後段受波量と、に基づいて、前記前段距離区間に対応した距離と前記後段距離区間に対応した距離との間の距離を、前記対象物までの距離として算出する。

本開示の一態様に係る距離測定システムは、前記距離測定装置と、前記送波部と、前記受波部と、を備える。

本開示の一態様に係る距離測定方法は、送波部が測定波を送波してから受波部が前記測定波を受波するまでの時間に基づいて、対象物までの距離を算出する方法である。測定可能距離を分割した複数の距離区間のうち、連続する前段距離区間と後段距離区間とにわたって前記対象物が存在する場合がある。この場合、前記距離測定方法では、前記送波部が前記測定波を送波してから前記受波部が前記測定波を受波するまでの前記時間と、前記前段距離区間に対応した期間における前記受波部での前段受波量と、前記後段距離区間に対応した期間における前記受波部での後段受波量と、に基づいて、前記前段距離区間に対応した距離と前記後段距離区間に対応した距離との間の距離を、前記対象物までの距離として算出する。

本開示の一態様に係るプログラムは、コンピュータシステムに、前記距離測定方法を実行させる。

図１は、本開示の一実施形態に係る距離測定装置を有する距離測定システムのブロック図である。 図２は、同上の距離測定装置における動作説明図である。 図３は、複数の分割期間に対する画素信号の信号レベルのグラフである。 図４Ａ～図４Ｃは、人が存在する距離区間に対する画素信号の信号レベルを示す図である。 図５は、補正係数αに対する区間信号比のグラフである。 図６は、補正係数βに対する区間信号比のグラフである。 図７は、実距離に対する測定値のグラフである。 図８は、同上の距離測定装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図９は、本開示の一実施形態の第１変形例に係る距離測定装置の動作説明図である。

以下に説明する実施形態及び変形例は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、実施形態及び変形例に限定されない。この実施形態及び変形例以外であっても、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

（１）概要
本実施形態に係る距離測定装置１０及び距離測定システム１のブロック図を図１に示す。

距離測定システム１は、距離測定装置１０と、送波部２と、受波部３と、を備えており、TOF法（TOF: Time Of Flight）を利用して対象物４までの距離を測定する。距離測定システム１は、例えば、自動車に搭載され障害物を検知する物体認識システム、物体（人）等を検知する監視カメラ、セキュリティカメラ等に利用することができる。

送波部２は、測定波Ｗ１を送波するように構成されている。受波部３は、対象物４で反射した測定波Ｗ１を受波するように構成されている。距離測定装置１０は、送波部２及び受波部３に接続され、距離測定部１２を備えている。距離測定部１２は、送波部２が測定波Ｗ１を送波してから受波部３が測定波Ｗ１を受波するまでの時間に基づいて、対象物４までの距離を算出する。測定可能距離を分割した複数の距離区間のうち、連続する前段距離区間と後段距離区間とにわたって対象物４が存在する場合がある。この場合、距離測定部１２は、前段距離区間に対応した分割期間における受波部３での前段受波量、及び後段距離区間に対応した分割期間における受波部３での後段受波量に基づいて、対象物４までの距離を算出する。

本実施形態の距離測定装置１０及び距離測定システム１では、対象物４が２つの距離区間（前段距離区間、後段距離区間）にわたって存在する場合に、２つの距離区間それぞれに対応した期間での受波量（前段受波量、後段受波量）に基づいて、対象物４までの距離を算出する。したがって、本実施形態の距離測定装置１０及び距離測定システム１では、距離測定の分解能が向上し、距離区間よりも短い単位での距離測定が可能となるので、測定精度の向上を図ることができる。

（２）距離測定システムの全体構成
（２．１）送波部
送波部２は、光源２１を備えており、測定波Ｗ１としてパルス状の光を出力するように構成されている。つまり、本実施形態では、測定波Ｗ１は、光である。図１では、測定波Ｗ１（光）を仮想線で概念的に記載している。ここで、TOF法を利用した距離測定において、光（測定波Ｗ１）は、単一波長であり、パルス幅が比較的短く、ピーク強度が比較的高いことが好ましい。また、距離測定システム１（距離測定装置１０）を市街地等での利用を考慮して、光（測定波Ｗ１）の波長は、人間の視感度が低く、太陽光からの外乱光の影響を受けにくい近赤外帯の波長域であることが好ましい。本実施形態では、光源２１は、例えばレーザーダイオードで構成されており、パルスレーザーを出力する。光源２１が出力するパルスレーザーの強度は、日本国におけるレーザ製品の安全基準（JIS C 6802）のクラス１又はクラス２の基準を満たしている。

送波部２は、距離測定装置１０が有する測定制御部１１によって発光制御される。発光制御の説明は、後述する「（２．３．１）測定制御部」の欄で行う。

なお、光源２１は、上記の構成に限らず、発光ダイオード（LED: Light Emitting Diode）、面発光レーザ（VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting LASER）、ハロゲンランプ等であってもよい。また、光（測定波Ｗ１）は、近赤外帯とは異なる波長域であってもよい。

また、測定波Ｗ１は光に限らず、例えば、超音波、電波等であってもよい。

（２．２）受波部
受波部３は、イメージセンサ３１を備えており、送波部２から出力されて対象物４で反射した反射波（反射光）である測定波Ｗ１（光）を受波（受光）するように構成されている。イメージセンサ３１は、受光素子として複数の画素３１１を有している。複数の画素３１１は、二次元に配列されており、露光している間のみ、光を受光することができる。イメージセンサ３１の個々の受光素子が、１つの画素３１１である。画素３１１は、例えばフォトダイオードである。画素３１１は、受光した光（測定波Ｗ１）を電気信号（以降、画素信号ともいう）に変換する。また、受波部３は、画素信号を距離測定装置１０に出力する画素出力部３２を更に備えている。本実施形態では、受波部３は複数の画素３１１を有しているので、画素出力部３２は、複数の画素３１１に対応した複数の画素信号を出力することとなる。画素信号の信号レベルは、画素３１１が受光した光（測定波Ｗ１）の受光量（受波量）に応じた値である。なお、画素３１１は、アバランシェフォトダイオード（APD: Avalanche Photo Diode）であってもよい。画素３１１がアバランシェフォトダイオードである場合、画素信号の信号レベルは、画素３１１が受光した光のパルス数（光子数）に相当する。

このように本実施形態の受波部３は、複数の画素３１１と、画素出力部３２と、を有する。複数の画素３１１は、二次元に配列され、測定波Ｗ１を受波する。画素出力部３２は、複数の画素３１１の各々が受波した測定波Ｗ１の受波量に基づいた画素信号を出力する。

受波部３は、距離測定装置１０が有する測定制御部１１によって受光制御される。受光制御の説明は、後述する「（２．３．１）測定制御部」の欄で行う。

また、受波部３は、複数の画素３１１を有するイメージセンサ３１を備えている。したがって、距離測定装置１０（距離測定システム１）では、画素信号を用いて、画像処理、認識処理等のデータ解析を行うことができる。

なお、受波部３は、複数の画素３１１を有するイメージセンサ３１を備える構成に限らず、１つの画素３１１（受光素子）を有する構成であってもよい。また、受波部３は、レンズ等の光学系を更に備えていてもよい。また、受波部３は、特定の周波数の光を遮断又は透過させるフィルターを更に備えていてもよい。この場合、光の周波数に関する情報の取得が可能となる。

（２．３）距離測定装置
距離測定装置１０は、測定制御部１１と、距離測定部１２と、出力部１３と、を備えている。

（２．３．１）測定制御部
測定制御部１１は、送波部２の発光制御、及び受波部３の受光制御を行うように構成されている。測定制御部１１は、例えば、プロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータで構成されている。つまり、測定制御部１１は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムで実現されている。そして、プロセッサが適宜のプログラムを実行することにより、測定制御部１１として機能する。プログラムは、メモリに予め記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。

測定制御部１１は、送波部２の発光制御において、光源２１から光を出力させるタイミング（発光タイミング）、光源２１から出力される光のパルス幅（発光時間）等を制御する。また、測定制御部１１は、受波部３の受光制御において、複数の画素３１１を露光するタイミング（露光タイミング）、露光幅（露光時間）等を制御する。

具体的には、測定制御部１１は、１回の距離測定に対応する期間（以降、フレームＦ１という）で、光源２１から光を複数回出力させる（図２参照）。１つのフレームＦ１における光の出力回数は、距離測定システム１（距離測定装置１０）の測定可能距離を分割した複数の距離区間の数と同じである。１つのフレームＦ１には、複数の測定期間Ｔｍ（第１測定期間Ｔｍ１～第ｎ測定期間Ｔｍｎ）が含まれている。１つのフレームＦ１における測定期間Ｔｍの数は、複数の距離区間の数と同じである。また、１つの測定期間Ｔｍは、複数の分割期間Ｔｓ（第１分割期間～第ｎ分割期間）に分割される。複数の分割期間Ｔｓは、複数の距離区間と一対一に対応している。各分割期間Ｔｓの時間長は、例えば１０ｎｓである。

測定制御部１１は、各測定期間Ｔｍにおける最初の分割期間Ｔｓ（第１分割期間Ｔｓ１）に、光源２１を発光させる。本実施形態では、１回の発光での発光期間Ｔｔ１は、分割期間Ｔｓと同じ時間長である。なお、発光期間Ｔｔ１と分割期間Ｔｓとは、互いに異なる時間長であってもよい。

また、測定制御部１１は、各測定期間Ｔｍにおいて複数の分割期間Ｔｓのいずれかに、受波部３を露光させる。具体的には、測定制御部１１は、複数の測定期間Ｔｍごとに、受波部３を露光させるタイミングを、第１分割期間Ｔｓ１から第ｎ分割期間Ｔｓｎまで１つずつ順次ずらす。つまり、１つのフレームＦ１において、複数の分割期間Ｔｓの全てで受波部３が露光することとなる。本実施形態では、１回の露光での露光期間Ｔｒ１は、分割期間Ｔｓと同じ時間長である。なお、露光期間Ｔｒ１と分割期間Ｔｓとは、互いに異なる時間長であってもよい。

つまり、各測定期間Ｔｍにおいて、発光と露光とが１回ずつ行われ、測定期間Ｔｍ毎に発光タイミングと露光タイミングとの時間差が異なる。したがって、複数の距離区間の数をｎとした場合、１つのフレームＦ１内での発光回数及び露光回数がｎとなる。１秒当たりのフレームＦ１の数をｆとすると、１秒間における発光回数及び露光回数はｆ×ｎとなる。

受波部３は、露光している期間のみ、対象物４で反射された反射波（反射光）を受光することができる。送波部２が発光してから受波部３が反射光を受光するまでの時間は、距離測定システム１（送波部２、受波部３）から対象物４までの距離に応じて変化する。距離測定システム１から対象物４までの距離をｄ、光の速度をｃとすると、送波部２が発光してから（測定期間Ｔｍの開始から）、時間ｔ＝２ｄ／ｃ後に反射光が受波部３に到達する。したがって、送波部２が発光してから受波部３が反射光を受光するまでの時間に基づいて、対象物４までの距離を算出することができる。また、測定可能距離は、分割期間Ｔｓの時間長に基づいて、ｎ×Ｔｓ×ｃ／２となる。

（２．３．２）距離測定部
距離測定部１２は、複数の分割期間Ｔｓのうち、受波部３が反射波（反射光）を受光した分割期間Ｔｓに基づいて、対象物４までの距離を算出するように構成されている。距離測定部１２は、例えば、プロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータで構成されている。つまり、距離測定部１２は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムで実現されている。そして、距離測定部１２は、プロセッサが適宜のプログラムを実行することにより、区間判定部１２１、及び区間距離算出部１２２として機能する。プログラムは、メモリに予め記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。

区間判定部１２１は、複数の距離区間と一対一に対応した複数の分割期間Ｔｓにおける画素信号の信号レベルに基づいて、複数の距離区間のうち、対象物４が存在する距離区間を判定する。ここで、距離測定システム１から対象物４までの距離によって、対象物４が２つの距離区間にわたって存在する場合がある。ここでは、２つの距離区間のうち、一方を前段距離区間、前段距離区間の後の距離区間を後段距離区間という。また、区間距離算出部は、前段距離区間に対応した期間における受波部３での前段受波量、及び後段距離区間に対応した期間における受波部３での後段受波量に基づいて、対象物４までの距離を算出する。

図３に、複数の分割期間Ｔｓ（第１分割期間Ｔｓ１～第ｎ分割期間Ｔｓｎ）における画素信号の信号レベルの一例を示す。区間判定部１２１は、各分割期間Ｔｓにおける画素信号の信号レベルと閾値Ｔｈとを比較することにより、距離区間における対象物４の存在の有無を判定する。区間判定部１２１は、複数の距離区間のうち、対応する期間における受波部３での受波量（画素信号の信号レベル）が閾値Ｔｈ以上である距離区間を、対象物４が存在する距離区間であると判定する。

ここで、画素信号の信号レベルには、バックグラウンドレベルが含まれている。バックグラウンドレベルとは、反射光（測定波Ｗ１）以外の光による信号成分であり、例えば、太陽光の反射光、街路灯、車のヘッドライト（前照灯）などの光による信号成分である。したがって、バックグラウンドレベルは、測定環境によって異なるレベルとなる。

区間判定部１２１は、バックグラウンドレベルに基づいて閾値Ｔｈを設定する。ここでは、第１分割期間Ｔｓ１～第ｎ分割期間Ｔｓｎに対応するバックグラウンドレベルをＢＧ１～ＢＧｎという。また、第１分割期間Ｔｓ１～第ｎ分割期間Ｔｓｎに対応する画素信号の信号レベルをＳ１～Ｓｎとする。

区間判定部１２１は、複数の分割期間Ｔｓの画素信号の信号レベルＳ１～Ｓｎのうち、最も高い信号レベル（図３では信号レベルＳ３）、及び２番目に高い信号レベル（図３では信号レベルＳ２）を除く残りの信号レベルの平均値Ａｖ及び標準偏差σを算出する。そして、区間判定部１２１は、算出した平均値Ａｖと標準偏差σとを足した値を閾値Ｔｈに設定する（下記式（１）参照）。

Ｔｈ＝Ａｖ＋σ＝（ΣＳｎ－（Ｓ２＋Ｓ３））／（ｎ－２）＋σ ・・・（１）
これにより、測定可能距離（複数の距離区間）内に、対象物４が存在しない場合、各分割期間Ｔｓに対応する画素信号の信号レベルつまりバックグラウンドレベルが、閾値Ｔｈを上回る可能性が低くなり、誤検出を抑制することができる。なお、閾値Ｔｈの値は、上記の値に限らず、例えば、平均値Ａｖに標準偏差σを３倍した値（３σ）を足した値を閾値Ｔｈ（＝Ａｖ＋３σ）としてもよい。

区間判定部１２１は、複数の分割期間Ｔｓのうち、信号レベルが閾値Ｔｈ以上であり、かつ信号レベルが最も高い分割期間Ｔｓと、信号レベルが閾値Ｔｈ以上であり、かつ信号レベルが最も高い分割期間Ｔｓに隣り合う分割期間Ｔｓと、を抽出する。なお、区間判定部１２１は、信号レベルが最も高い分割期間Ｔｓに隣り合う２つの分割期間Ｔｓの両方の信号レベルが閾値以上である場合、隣り合う２つの分割期間Ｔｓのうち信号レベルが高い方の分割期間Ｔｓを抽出する。図３の例では、第３分割期間Ｔｓ３の信号レベルが最も高く閾値Ｔｈ以上である。また、第３分割期間Ｔｓ３に隣り合う第２分割期間Ｔｓ２、第４分割期間Ｔｓ４のうち、第２分割期間Ｔｓ２の方が信号レベルが高く閾値Ｔｈ以上である。したがって、区間判定部１２１は、第３分割期間Ｔｓ３と、第２分割期間Ｔｓ２と、を抽出する。区間判定部１２１は、複数の距離区間のうち、抽出した第２分割期間Ｔｓ２に対応する第２距離区間（前段距離区間）と、第３分割期間Ｔｓ３に対応する第３距離区間（後段距離区間）とが、対象物４が存在する距離区間であると判定する。また、区間判定部１２１は、信号レベルが最も高い分割期間Ｔｓに隣り合う２つの分割期間Ｔｓの両方の信号レベルが閾値未満である場合、信号レベルが最も高い分割期間Ｔｓに対応する距離区間に、対象物４が存在すると判定する。

区間距離算出部１２２は、区間判定部１２１が、対象物４が存在すると判定した距離区間に基づいて、対象物４までの距離を算出する。区間距離算出部１２２における対象物４までの距離の具体的な算出について、図４Ａ～図７を参照して説明する。図４Ａ～４Ｃに示す例では、対象物４が人であり、人が存在する距離区間に対する画素信号の信号レベルを示している。

図４Ａでは、人は第１距離区間（前段距離区間）と第２距離区間（後段距離区間）とにわたって存在しており、身体の大半が第２距離区間に存在し、身体の一部が第１距離区間に存在している。したがって、第１距離区間に対応する第１分割期間Ｔｓ１と、第２距離区間に対応する第２分割期間Ｔｓ２との両方で反射光が受波部３に到達する。第１分割期間Ｔｓ１及び第２分割期間Ｔｓ２それぞれの一部の期間において、受波部３が反射光を受光し、第１分割期間Ｔｓ１の第１信号レベルＳ１及び第２分割期間Ｔｓ２の第２信号レベルＳ２が閾値Ｔｈ以上となる。また、人の身体の大半が第２距離区間に存在しているので、第２分割期間Ｔｓ２における反射光を受光している期間の割合は、第１分割期間Ｔｓ１における反射光を受光している期間の割合よりも大きくなる。したがって、図４Ａの例では、第２距離区間（後段距離区間）に対応する第２分割期間Ｔｓ２の第２信号レベルＳ２は、第１距離区間（前段距離区間）に対応する第１分割期間Ｔｓ１の第１信号レベルＳ１よりも大きくなる（Ｓ２＞Ｓ１）。

図４Ｂでは、人は第２距離区間にのみ存在している。したがって、第２距離区間に対応する第２分割期間Ｔｓ２に反射光が受波部３に到達する。第２分割期間Ｔｓ２において、受波部３が反射光を受光している。したがって、第２距離区間に対応する第２分割期間Ｔｓ２の第２信号レベルＳ２のみが閾値Ｔｈ以上となる。

図４Ｃでは、人は第２距離区間（前段距離区間）と第３距離区間（後段距離区間）とにわたって存在しており、身体の大半が第２距離区間に存在し、身体の一部が第３距離区間に存在している。したがって、第２距離区間に対応する第２分割期間Ｔｓ２と、第３距離区間に対応する第３分割期間Ｔｓ３との両方で反射光が受波部３に到達する。第２分割期間Ｔｓ２及び第３分割期間Ｔｓ３それぞれの一部の期間において、受波部３が反射光を受光し、第２分割期間Ｔｓ２の第２信号レベルＳ２及び第３分割期間Ｔｓ３の第３信号レベルＳ３が閾値以上となる。また、人の身体の大半が第２距離区間に存在しているので、第２分割期間Ｔｓ２における反射光を受光している期間の割合は、第３分割期間Ｔｓ３における反射光を受光している期間の割合よりも大きくなる。したがって、図４Ｃの例では、第２距離区間（前段距離区間）に対応する第２分割期間Ｔｓ２の第２信号レベルＳ２は、第３距離区間（後段距離区間）に対応する第３分割期間Ｔｓ３の第３信号レベルＳ３よりも大きくなる（Ｓ２＞Ｓ３）。

区間距離算出部１２２は、区間判定部１２１が判定した距離区間の区間数に基づいて、対象物４までの距離を算出する。区間数とは、距離測定システム１（距離測定装置１０）から最も近い距離区間を１番目とした、区間判定部１２１が判定した距離区間の番号（順番）である。図４Ｂの例では、人（対象物４）が２番目の第２距離区間のみに存在しているので、区間数が「２」である。また、対象物４が２つの距離区間にわたって存在している場合、前段距離区間の番号を区間数とする。図４Ａの例では、人（対象物４）が第１距離区間と第２距離区間とにわたって存在しており、前段距離区間が１番目の第１距離区間であるので、区間数は「１」である。図４Ｃの例では、人（対象物４）が第２距離区間と第３距離区間とにわたって存在しており、前段距離区間が２番目の第２距離区間であるので、区間数は「２」である。

区間距離算出部１２２は、区間判定部１２１が判定した距離区間が１つである場合（図４Ｂ参照）、区間数と、距離区間の距離Ｌ１（=ｃ×Ｔｓ／２）と、に基づいて、対象物４までの距離ｄを算出する（下記式（２）参照）。ｃは、光の速さであり、Ｎは、区間数である。

ｄ＝（Ｎ－０．５）×Ｌ１＝（Ｎ－０．５）×ｃ×Ｔｓ／２ ・・・（２）
例えば、分割期間Ｔｓの時間長が１０ｎｓである場合、距離区間の距離Ｌ１は約１．５ｍとなる。したがって、区間数が「２」である場合、対象物４までの距離ｄが約２．２５ｍとなる。また、距離区間の数ｎが例えば１００である場合、測定可能距離は、ｎ×Ｌ１＝１５０ｍとなる。

また、区間距離算出部１２２は、区間判定部１２１が判定した距離区間が２つである場合（図４Ａ、図４Ｃ参照）、区間数に距離区間の距離を乗算した値を、さらに補正することにより、対象物４までの距離を算出する。

具体的には、区間距離算出部１２２は、前段距離区間に対応する前段受波量である信号レベル（前段信号レベルＳｆともいう）と、後段受波量である後段距離区間に対応する信号レベル（後段信号レベルＳｂともいう）とを比較し、補正係数αと補正係数βとの一方を算出する。区間距離算出部１２２は、図４Ａに示すように、後段信号レベルＳｂ（図４Ａでは信号レベルＳ２）が、前段信号レベルＳｆ（図４Ａでは信号レベルＳ１）よりも高い場合（Ｓｂ＞Ｓｆ）、補正係数αを算出する。また、区間距離算出部１２２は、図４Ｃに示すように、前段信号レベルＳｆ（図４Ｃでは信号レベルＳ２）が、後段信号レベルＳｂ（図４Ｃでは信号レベルＳ３）よりも高い場合（Ｓｆ＞Ｓｂ）、補正係数βを算出する。

区間距離算出部１２２は、前段信号レベルＳｆと後段信号レベルＳｂとの比率（区間信号比Ｒともいう）に基づいて、補正係数α又は補正係数βを算出する。ここで、前段信号レベルＳｆと後段信号レベルＳｂとのうち、高い方の信号レベルをＳｈ、低い方の信号レベルをＳｌとすると、区間信号比Ｒは、（Ｓｈ－Ｓｌ）／（Ｓｈ＋Ｓｌ）となる。ここで、信号レベルＳｈ，Ｓｌは、前段信号レベルＳｆ、後段信号レベルＳｂから平均値Ａｖを減算した値であってもよい。

まず、後段信号レベルＳｂが前段信号レベルＳｆよりも高い場合（図４Ａ参照）について説明する。

図５は、補正係数αと区間信号比Ｒとの関係の一例を示すグラフである。図５に示す例では、補正係数αと区間信号比Ｒとの関係が正の一次関数で表され、補正係数αは、Ｒ／２となる。補正係数αは、後段信号レベルＳｂが前段信号レベルＳｆよりも高い場合に算出される。したがって、ここでは、区間信号比Ｒは、（Ｓｂ－Ｓｆ）／（Ｓｂ＋Ｓｆ）となり、０より大きく、１より小さい値となる（０＜Ｒ＜１）。したがって、補正係数αは、０より大きく、０．５より小さい値となる（０＜α＜０．５）。

区間距離算出部１２２は、後段信号レベルＳｂが前段信号レベルＳｆよりも高い場合、区間数Ｎと、距離区間の距離Ｌ１と、補正係数αと、用いて下記式（３）により、対象物４までの距離ｄを算出する。

ｄ＝Ｎ×Ｌ１＋α×Ｌ１ ・・・（３）
図４Ａに示す例では、分割期間Ｔｓの時間長Ｔ１が１０ｎｓである場合、距離区間の距離Ｌ１が約１．５ｍとなり、区間数が「１」であるので、対象物４までの距離ｄは、区間信号比Ｒに応じて、約１．５ｍ～２．２５ｍの間の値となる（１．５＜ｄ＜２．２５）。

次に、前段信号レベルＳｆが後段信号レベルＳｂよりも高い場合（図４Ｃ参照）について説明する。

図６は、補正係数βと区間信号比Ｒとの関係の一例を示すグラフである。図６に示す例では、補正係数βと区間信号比Ｒとの関係が負の一次関数で表され、補正係数βは、－Ｒ／２となる。補正係数βは、前段信号レベルＳｆが後段信号レベルＳｂよりも高い場合に算出される。したがって、ここでは、区間信号比Ｒは、（Ｓｆ－Ｓｂ）／（Ｓｆ＋Ｓｂ）となり、０より大きく、１より小さい値となる（０＜Ｒ＜１）。したがって、補正係数βは、－０．５より大きく、０より小さい値となる（－０．５＜β＜０）。

区間距離算出部１２２は、前段信号レベルＳｆが後段信号レベルＳｂよりも高い場合、区間数Ｎと、距離区間の距離Ｌ１と、補正係数βと、を用いて下記式（４）により、対象物４までの距離ｄを算出する。

ｄ＝Ｎ×Ｌ１＋β×Ｌ１ ・・・（４）
このように、本実施形態では、距離測定部１２は、前段受波量（前段信号レベルＳｆ）と後段受波量（後段信号レベルＳｂ）との比率（区間信号比Ｒ）に基づいて、対象物４までの距離を算出する。

図４Ｃに示す例では、分割期間Ｔｓの時間長Ｔ１が１０ｎｓである場合、距離区間の距離Ｌ１が約１．５ｍとなり、区間数が「２」であるので、対象物４までの距離ｄは、区間信号比Ｒに応じて、約２．２５ｍ～３．０ｍの間の値となる（２．２５＜ｄ＜３．０）。

区間判定部１２１及び区間距離算出部１２２は、上記演算処理をフレームＦ１ごとに繰り返し行う。したがって、本実施形態の距離測定装置１０（距離測定システム１）では、フレームＦ１ごとに、対象物４までの距離が算出される。つまり、本実施形態では、画素出力部３２が複数の距離区間の各々に対応した画素信号を出力する周期を１つのフレームＦ１とする。距離測定部１２は、フレームＦ１ごとに対象物４までの距離を算出する。

図７は、対象物４までの実距離〔ｍ〕に対する、本実施形態の距離測定装置１０の区間距離算出部１２２の測定値（算出値）〔ｍ〕との関係を示すグラフである。図７において、Ｙ１は、対象物４までの実距離に対する、本実施形態の距離測定装置１０（区間距離算出部１２２）の測定値のグラフである。Ｙ２は、対象物４までの実距離に対する、比較例の距離測定装置の測定値のグラフである。比較例の距離測定装置は、複数の距離区間のうち、信号レベルが最も高い距離区間の区間数と、距離区間の距離と、に基づいて、対象物４までの距離を算出（測定）している。したがって、比較例の距離測定装置では、区間数に基づいて対象物４までの距離を算出しているので、測定値が段階的な値になっており、実距離との間に誤差（最大０．７５ｍ）が生じている（Ｙ２参照）。本実施形態の距離測定装置１０では、対象物４が２つの距離区間にわたって存在すると判定した場合、２つの距離区間の信号レベルの比（区間信号比Ｒ）を用いて、区間数に基づいた距離を補正している。したがって、本実施形態の距離測定装置１０では、区間距離算出部１２２の算出値と実距離との差が小さくなる。つまり、本実施形態の距離測定装置１０では、測定距離の分解能が向上し、測定精度が向上する。

（２．３．３）出力部
出力部１３は、距離測定部１２（区間距離算出部１２２）が算出した、対象物４までの距離の測定結果を、外部装置５に出力するように構成されている。

例えば、外部装置５は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（EL: Electro Luminescence）等の表示装置である。出力部１３は、外部装置５に、距離測定部１２の測定結果を出力することにより、外部装置５に距離測定部１２の測定結果を表示させる。また、出力部１３は、画素信号により生成される画像データを、外部装置５に出力することにより、外部装置５に画像データを表示させてもよい。なお、外部装置５は、表示装置に限らず、他の装置であってもよい。

（３）距離測定方法
距離測定装置１０と同様の機能は、距離測定方法で具現化されてもよい。距離測定方法は、送波部２が光（測定波Ｗ１）を発光（送波）してから受波部３が光（測定波Ｗ１）を受光（受波）するまでの時間に基づいて、対象物４までの距離を算出する方法である。測定可能距離を分割した複数の距離区間のうち、連続する前段距離区間と後段距離区間とにわたって対象物４が存在する場合がある。この場合、距離測定方法では、前段距離区間に対応した期間における受波部３での前段信号レベル（前段受波量）、及び後段距離区間に対応した期間における受波部３での後段信号レベル（後段受波量）に基づいて、対象物４までの距離を算出する。

以下に、距離測定方法の詳細について、図８を参照して説明する。

距離測定部１２は、受波部３から複数の分割期間Ｔｓに対応する複数の画素信号を取得する（Ｐ１）。

距離測定部１２の区間判定部１２１は、１つのフレームＦ１内の複数の分割期間Ｔｓそれぞれにおける画素信号の信号レベルを抽出する（Ｐ２）。

区間判定部１２１は、複数の分割期間Ｔｓの画素信号の信号レベルのうち、最も高い信号レベル、及び２番目に高い信号レベルを除く残りの信号レベルの平均値Ａｖ及び標準偏差σを算出する（Ｐ３）。

区間判定部１２１は、平均値Ａｖ及び標準偏差σを用いて、閾値Ｔｈを算出する（Ｐ４）。

区間判定部１２１は、各分割期間Ｔｓにおける画素信号の信号レベルと閾値Ｔｈとを比較する（Ｐ５）。各分割期間Ｔｓにおける画素信号の信号レベルが閾値Ｔｈ未満である場合（Ｐ５：Ｎｏ）、区間判定部１２１は、測定可能距離内に対象物４が存在しないと判定する（Ｐ６）。複数の分割期間Ｔｓにおける画素信号に、信号レベルが閾値Ｔｈ以上の画素信号が含まれている場合（Ｐ５：Ｙｅｓ）、区間判定部１２１は、測定可能距離内に対象物４が存在すると判定する（Ｐ７）。区間判定部１２１は、複数の距離区間のうち、対象物４が存在する距離区間を判定する（Ｐ８）。ここでは、対処物が２つの距離区間（前段距離区間、後段距離区間）にわたって存在しているとする。

区間距離算出部１２２は、前段距離区間に対応する前段信号レベルＳｆと、後段距離区間に対応する後段信号レベルＳｂとを比較する（Ｐ９）。

区間距離算出部１２２は、後段信号レベルＳｂが前段信号レベルＳｆよりも高い場合（Ｐ９：Ｙｅｓ）、区間信号比Ｒ及び補正係数αを算出する（Ｐ１０）。区間距離算出部１２２は、区間数Ｎと補正係数αとを用いて、対象物４までの距離を算出する（Ｐ１１）。

また、区間距離算出部１２２は、前段信号レベルＳｆが後段信号レベルＳｂよりも高い場合（Ｐ９：Ｎｏ）、区間信号比Ｒ及び補正係数βを算出する（Ｐ１２）。区間距離算出部１２２は、区間数Ｎと補正係数βとを用いて、対象物４までの距離を算出する（Ｐ１３）。

出力部１３は、区間距離算出部１２２の算出結果（対象物４までの距離）を、外部装置５に出力する（Ｐ１４）。

また、距離測定方法は、（コンピュータ）プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。プログラムは、コンピュータシステムに距離測定方法を実行させる。

距離測定装置１０は、距離測定部１２等に、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、距離測定部１２（区間判定部１２１、区間距離算出部１２２）等の機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１ないし複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。また、距離測定装置１０としての機能は、クラウド（クラウドコンピューティング）によって実現されてもよい。

（４）変形例
上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎず、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下、実施形態に係る距離測定装置１０及び距離測定システム１の変形例について列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

（４．１）第１変形例
上述した例では、送波部２は、測定期間Ｔｍごとに測定波Ｗ１（光）を１回ずつ送波（発光）するように構成されていたが、この構成に限らず、測定期間Ｔｍごとに測定波Ｗ１の送波を複数回行ってもよい。

本変形例では、送波部２は、測定期間Ｔｍごとに測定波Ｗ１の送波を２回ずつ行うように構成されている（図９参照）。測定期間Ｔｍにおける２つの測定波Ｗ１のうち、先に送波される測定波Ｗ１を第１測定波Ｗ１１、後に送波される測定波Ｗ１を第２測定波Ｗ１２とする。

本変形例では、送波部２は、測定波Ｗ１として送波強度が互いに異なる第１測定波Ｗ１１と第２測定波Ｗ１２とを送波する。区間判定部１２１は、受波部３での第１測定波Ｗ１１の受波量に基づいて、前段距離区間及び後段距離区間を判定する。区間距離算出部１２２は、前段距離区間に対応した期間における受波部３での第２測定波Ｗ１２の前段受波量、及び後段距離区間に対応した期間における受波部３での第２測定波Ｗ１２の後段受波量に基づいて、対象物４までの距離を算出する。

第１測定波Ｗ１１と第２測定波Ｗ１２とは互いに送波強度（発光強度）が異なる。第１測定波Ｗ１１は、第２測定波Ｗ１２よりも送波強度が高い。言い換えれば、第１測定波Ｗ１１は、第２測定波Ｗ１２よりも発光量が大きい。一例として、第１測定波Ｗ１１と第２測定波Ｗ１２との送波強度の比は、９：１であるが、この比に限定されない。

各測定期間Ｔｍにおいて、第１測定波Ｗ１１は、第１分割期間Ｔｓ１に送波され、第２測定波Ｗ１２は、第３分割期間Ｔｓ３に送波される。つまり、第２測定波Ｗ１２は、第１測定波Ｗ１１の送波が開始してから、２つの分割期間Ｔｓが経過すると送波される。言い換えれば、第１測定波Ｗ１１の送波開始タイミングと第２測定波Ｗ１２の送波開始タイミングとは、２つの分割期間Ｔｓ分ずれている。なお、第１測定波Ｗ１１の送波開始タイミングと第２測定波Ｗ１２の送波開始タイミングのずれは、上記に限らず、３つ以上の分割期間Ｔｓ分ずれていてもよい。

また、本変形例では、受波部３は、測定期間Ｔｍごとに測定波Ｗ１の受波（露光）を２回ずつ行うように構成されている。測定期間Ｔｍにおける２回の受波のうち、先に行う受波を第１受波、後に行う受波を第２受波とする。第１受波と第２受波との間隔は、第１測定波Ｗ１１と第２測定波Ｗ１２との間隔と同じである。

測定制御部１１は、複数の測定期間Ｔｍごとに、第１受波を行うタイミングを第１分割期間Ｔｓ１から第ｎ分割期間Ｔｓｎまで１つずつ順次ずらし、第２受波を行うタイミングを第３分割期間Ｔｓ３から第（ｎ＋２）分割期間Ｔｓ（ｎ＋２）まで１つずつ順次ずらす。これにより、受波部３が、第１受波と第２受波との両方で測定波Ｗ１を受波した場合、第１受波では第１測定波Ｗ１１が対象物４で反射した反射波を受波し、第２受波では第２測定波Ｗ１２が対象物４で反射した反射波を受波したこととなる。なお、第２受波において、第３分割期間Ｔｓ３～第（ｎ＋２）分割期間Ｔｓ（ｎ＋２）は、第１距離区間～第ｎ距離区間に対応する。例えば、対象物４が第２距離区間に存在する場合、受波部３は、第４分割期間Ｔｓ４で第２測定波Ｗ１２を受波することとなる。

ここで、受波部３が出力する画素信号の信号レベルは、受波量に応じた値である。受波量が所定値を上回った場合、画素信号の信号レベルが飽和する、つまり上限値に達する。例えば、対象物４までの距離が比較的短い場合、対象物４の反射率が高い場合などに、画素信号の信号レベルが高くなりやすく、信号レベルが飽和しやすくなる。画素信号の信号レベルが飽和した場合であっても、区間判定部１２１は、対象物４が存在する距離区間を判定することができる。しかしながら、画素信号の信号レベルが飽和した場合、区間距離算出部１２２は、区間信号比Ｒを正確に算出することができなくなる。

本変形例では、各測定期間Ｔｍに２回の測定波Ｗ１（第１測定波Ｗ１１、第２測定波Ｗ１２）を送波しており、第２測定波Ｗ１２の送波強度は、第１測定波Ｗ１１の送波強度よりも低い。したがって、受波部３が第２測定波Ｗ１２を受波した際の画素信号（第２画素信号ともいう）の信号レベルは、受波部３が第１測定波Ｗ１１を受波した際の画素信号（第１画素信号ともいう）の信号レベルに比べて低く、飽和しにくい。

本変形例では、区間判定部１２１は、第１画素信号の信号レベルに基づいて、複数の距離区間のうち、対象物４が存在する距離区間を判定する。区間距離算出部１２２は、第２画素信号の信号レベルに基づいて、区間信号比Ｒ、及び補正係数α又はβを算出し、対象物４までの距離を算出する。これにより、本変形例では、区間距離算出部１２２は、区間信号比Ｒを精度よく算出することができ、対象物４までの距離の算出精度が向上する。

なお、区間距離算出部１２２は、第１画素信号の信号レベルが飽和している場合にのみ、第２画素信号の信号レベルに基づいて、対象物４までの距離を算出してもよい。言い換えれば、区間距離算出部１２２は、第１画素信号の信号レベルが飽和していない場合、第１画素信号の信号レベルに基づいて、区間信号比Ｒ、及び補正係数α又はβを算出し、対象物４までの距離を算出する。

また、各測定期間Ｔｍに第１測定波Ｗ１１のみを送波し、第１画素信号の信号レベルが飽和している場合にのみ、次のフレームＦ１で各測定期間Ｔｍに第２測定波Ｗ１２を送波してもよい。この場合、第１画素信号を送波するフレームＦ１において、区間判定部１２１が、第１画素信号の信号レベルに基づいて、対象物４が存在する距離区間を判定する。第２画素信号を送波するフレームＦ１において、区間距離算出部１２２が、第２画素信号の信号レベルに基づいて、区間信号比Ｒ、及び補正係数α又はβを算出し、対象物４までの距離を算出する。

（４．２）第２変形例
上述した例では、補正係数αと区間信号比Ｒとの関係が正の一次関数（図５参照）で表され、補正係数βと区間信号比Ｒとの関係が負の一次関数（図６参照）で表されていた。これは、測定波Ｗ１が方形波であると想定したためである。実際の測定波Ｗ１は、立ち上がり及び立下りになまり、歪み等が発生するおそれがある。この場合、区間信号比Ｒと補正係数α，βとの関係がｎ次関数（ｎ＞２）で表される。具体的には、区間信号比Ｒと補正係数α，βとの関係を表すｎ次関数は、送波部２が発光する光（測定波Ｗ１）の強度と時間応答スペクトルとの関係に基づいて設定される。これにより、測定波Ｗ１の波形に応じた補正係数α，βを算出することができ、対象物４までの距離の算出精度の向上を図ることができる。

（４．３）第３変形例
上述した例では、複数の距離区間に対応する複数の分割期間Ｔｓそれぞれにおける画素信号の信号レベルと比較する閾値Ｔｈが一定であったが、これに限らない。閾値Ｔｈは、複数の距離区間に応じて可変であってもよい。

受波部３が対象物４で反射した測定波Ｗ１を受波した際の画素信号の信号レベルは、対象物４が比較的近くの距離区間に存在する場合、比較的高くなり、対象物４が比較的遠くの距離区間に存在する場合、比較的低くなる。

そこで、本変形例では、閾値Ｔｈは、受波部３からの距離が遠い距離区間ほど小さくなるように設定される。例えば、閾値Ｔｈは、平均値Ａｖと標準偏差σとを足した値に、区間数に基づいた区間係数で補正することにより設定される。区間数とは、距離測定システム１（距離測定装置１０）から最も近い距離区間を１番目とした、区間判定部１２１が判定した距離区間の番号（順番）である。区間係数は、区間数が小さいほど大きな値となり、区間数が大きいほど小さな値となる。したがって、閾値Ｔｈは、受波部３からの距離が近い（区間数が小さい）距離区間ほど大きな値となり、受波部３からの距離が遠い（区間数が大きい）距離区間ほど小さな値となる。

これにより、区間判定部１２１における、対象物４が存在する距離区間の誤判定が抑制される。

（５）まとめ
第１態様に係る距離測定装置（１０）は、測定波（Ｗ１）を送波する送波部（２）と、対象物（４）で反射した測定波（Ｗ１）を受波する受波部（３）と、に接続される。距離測定装置（１０）は、距離測定部（１２）を備える。距離測定部（１２）は、送波部（２）が測定波（Ｗ１）を送波してから受波部（３）が測定波（Ｗ１）を受波するまでの時間に基づいて、対象物（４）までの距離を算出する。測定可能距離を分割した複数の距離区間のうち、連続する前段距離区間と後段距離区間とにわたって対象物（４）が存在する場合がある。この場合、距離測定部（１２）は、前段距離区間に対応した期間における受波部（３）での前段受波量、及び後段距離区間に対応した期間における受波部（３）での後段受波量に基づいて、対象物（４）までの距離を算出する。

この態様によれば、対象物（４）が２つの距離区間（前段距離区間、後段距離区間）にわたって存在する場合に、２つの距離区間それぞれに対応した期間での受波量（前段受波量、後段受波量）に基づいて、対象物（４）までの距離を算出する。したがって、距離測定装置（１０）では、距離測定の分解能が向上し、距離区間よりも短い単位での距離測定が可能となるので、測定精度の向上を図ることができる。

第２態様に係る距離測定装置（１０）では、第１態様において、測定波（Ｗ１）は、光である。

この態様によれば、周囲環境による測定誤差を低減することができる。

第３態様に係る距離測定装置（１０）では、第１又は第２態様において、受波部（３）は、複数の画素（３１１）と、画素出力部（３２）と、を有する。複数の画素（３１１）は、二次元に配列され、測定波（Ｗ１）を受波する。画素出力部（３２）は、複数の画素（３１１）の各々が受波した測定波（Ｗ１）の受波量に基づいた画素信号を出力する。

この態様によれば、様々な形状の対象物（４）を検出することができる。

第４態様に係る距離測定装置（１０）では、第３態様において、画素出力部（３２）が、複数の距離区間の各々に対応した画素信号を出力する周期を１つのフレーム（Ｆ１）とする。距離測定部（１２）は、フレーム（Ｆ１）ごとに対象物（４）までの距離を算出する。

この態様によれば、フレームレートを低減させることなく、距離測定の分解能の向上を図ることができる。

第５態様に係る距離測定装置（１０）では、第１～第４態様のいずれかにおいて、距離測定部（１２）は、前段受波量と後段受波量との比率に基づいて、対象物（４）までの距離を算出する。

この態様によれば、距離測定の分解能が向上し、距離区間よりも短い単位での距離測定が可能となるので、測定精度の向上を図ることができる。

第６態様に係る距離測定装置（１０）では、第１～第５態様のいずれかにおいて、距離測定部（１２）は、区間判定部（１２１）と、区間距離算出部（１２２）と、を有する。区間判定部（１２１）は、複数の距離区間のうち、対象物（４）が存在する前段距離区間及び後段距離区間を判定する。区間距離算出部（１２２）は、前段受波量及び後段受波量に基づいて、対象物（４）までの距離を算出する。

この態様によれば、距離測定の分解能が向上し、距離区間よりも短い単位での距離測定が可能となるので、測定精度の向上を図ることができる。

第７態様に係る距離測定装置（１０）では、第６態様において、区間判定部（１２１）は、複数の距離区間のうち、対応する期間における受波部（３）での受波量が閾値（Ｔｈ）以上である距離区間を、対象物（４）が存在する距離区間であると判定する。

この態様によれば、対象物（４）の誤検出を抑制することができる。

第８態様に係る距離測定装置（１０）では、第７態様において、閾値（Ｔｈ）は、複数の距離区間に応じて可変であって、受波部（３）からの距離が遠い距離区間ほど小さくなる。

この態様によれば、対象物（４）が存在する距離区間の誤判定が抑制される。

第９態様に係る距離測定装置（１０）では、第６～第８態様のいずれかにおいて、送波部（２）は、測定波（Ｗ１）として送波強度が互いに異なる第１測定波（Ｗ１１）と第２測定波（Ｗ１２）とを送波する。区間判定部（１２１）は、受波部（３）での第１測定波（Ｗ１１）の受波量に基づいて、前段距離区間及び後段距離区間を判定する。区間距離算出部（１２２）は、前段距離区間に対応した期間における受波部（３）での第２測定波（Ｗ１２）の前段受波量、及び後段距離区間に対応した期間における受波部（３）での第２測定波（Ｗ１２）の後段受波量に基づいて、対象物（４）までの距離を算出する。

この態様によれば、第２測定波（Ｗ１２）の受波量の飽和が抑制され、対象物（４）までの距離の算出精度が向上する。

第１０態様に係る距離測定システム（１）は、第１～第９態様のいずれかの距離測定装置（１０）と、送波部（２）と、受波部（３）と、を備える。

この態様によれば、距離測定の分解能が向上し、距離区間よりも短い単位での距離測定が可能となるので、測定精度の向上を図ることができる。

第１１態様に係る距離測定方法は、送波部（２）が測定波（Ｗ１）を送波してから受波部（３）が測定波（Ｗ１）を受波するまでの時間に基づいて、対象物（４）までの距離を算出する方法である。測定可能距離を分割した複数の距離区間のうち、連続する前段距離区間と後段距離区間とにわたって対象物（４）が存在する場合がある。この場合、距離測定方法では、前段距離区間に対応した期間における受波部（３）での前段受波量、及び後段距離区間に対応した期間における受波部（３）での後段受波量に基づいて、対象物（４）までの距離を算出する。

この態様によれば、距離測定の分解能が向上し、距離区間よりも短い単位での距離測定が可能となるので、測定精度の向上を図ることができる。

第１２態様に係るプログラムは、コンピュータシステムに第１１態様の距離測定方法を実行させる。

この態様によれば、距離測定の分解能が向上し、距離区間よりも短い単位での距離測定が可能となるので、測定精度の向上を図ることができる。

１ 距離測定システム
１０ 距離測定装置
１２ 距離測定部
１２１ 区間判定部
１２２ 区間距離算出部
２ 送波部
３ 受波部
３１１ 画素
３２ 画素出力部
４ 対象物
Ｗ１ 測定波
Ｗ１１ 第１測定波
Ｗ１２ 第２測定波
Ｆ１ フレーム
Ｔｈ 閾値

Claims (12)

1. 測定波を送波する送波部と、対象物で反射した前記測定波を受波する受波部と、に接続される距離測定装置であって、
   前記送波部が前記測定波を送波してから前記受波部が前記測定波を受波するまでの時間に基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離測定部を備え、
   前記距離測定部は、測定可能距離を分割した複数の距離区間のうち、連続する前段距離区間と後段距離区間とにわたって前記対象物が存在する場合、
   前記送波部が前記測定波を送波してから前記受波部が前記測定波を受波するまでの前記時間と、
   前記前段距離区間に対応した期間における前記受波部での前段受波量と、
   前記後段距離区間に対応した期間における前記受波部での後段受波量と、
   に基づいて、前記前段距離区間に対応した距離と前記後段距離区間に対応した距離との間の距離を、前記対象物までの距離として算出する、
   距離測定装置。
2. 前記測定波は、光である、
   請求項１に記載の距離測定装置。
3. 前記受波部は、
   二次元に配列され、前記測定波を受波する複数の画素と、
   前記複数の画素の各々が受波した前記測定波の受波量に基づいた画素信号を出力する画素出力部と、を有する、
   請求項１又は２に記載の距離測定装置。
4. 前記画素出力部が前記複数の距離区間の各々に対応した前記画素信号を出力する周期を１つのフレームとし、
   前記距離測定部は、前記フレームごとに前記対象物までの距離を算出する、
   請求項３に記載の距離測定装置。
5. 前記距離測定部は、前記前段受波量と前記後段受波量との比率に基づいて、前記対象物までの距離を算出する、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の距離測定装置。
6. 前記距離測定部は、
   前記複数の距離区間のうち、前記対象物が存在する前記前段距離区間及び前記後段距離区間を判定する区間判定部と、
   前記前段受波量及び前記後段受波量に基づいて、前記対象物までの距離を算出する区間距離算出部と、を有する、
   請求項１～５のいずれか１項に記載の距離測定装置。
7. 前記区間判定部は、前記複数の距離区間のうち、対応する期間における前記受波部での受波量が閾値以上である距離区間を、前記対象物が存在する距離区間であると判定する、
   請求項６に記載の距離測定装置。
8. 前記閾値は、前記複数の距離区間に応じて可変であって、前記受波部からの距離が遠い距離区間ほど小さくなる、
   請求項７に記載の距離測定装置。
9. 前記送波部は、前記測定波として送波強度が互いに異なる第１測定波と第２測定波とを送波し、
   前記区間判定部は、前記受波部での前記第１測定波の受波量に基づいて、前記前段距離区間及び前記後段距離区間を判定し、
   前記区間距離算出部は、前記前段距離区間に対応した期間における前記受波部での前記
   第２測定波の前記前段受波量、及び前記後段距離区間に対応した期間における前記受波部での前記第２測定波の前記後段受波量に基づいて、前記対象物までの距離を算出する、
   請求項６～８のいずれか１項に記載の距離測定装置。
10. 請求項１～９のいずれか１項に記載の距離測定装置と、
    前記送波部と、
    前記受波部と、を備える、
    距離測定システム。
11. 送波部が測定波を送波してから受波部が前記測定波を受波するまでの時間に基づいて、対象物までの距離を算出する距離測定方法であって、
    測定可能距離を分割した複数の距離区間のうち、連続する前段距離区間と後段距離区間とにわたって前記対象物が存在する場合、
    前記送波部が前記測定波を送波してから前記受波部が前記測定波を受波するまでの前記時間と、
    前記前段距離区間に対応した期間における前記受波部での前段受波量と、
    前記後段距離区間に対応した期間における前記受波部での後段受波量と、
    に基づいて、前記前段距離区間に対応した距離と前記後段距離区間に対応した距離との間の距離を、前記対象物までの距離として算出する、
    距離測定方法。
12. コンピュータシステムに、請求項１１に記載の距離測定方法を実行させるためのプログラム。

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