JP7285454B2 - 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、プログラムに関する。本開示は、特に、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。

特許文献１は、距離測定装置を開示する。特許文献１の距離測定装置は、固体撮像装置と、信号処理装置と、計算機と、光源とを備えている。固体撮像装置は、二次元的に配列された複数の画素を有している。各画素は、所定の露光時間内に受光素子に到達した入射光を検知する受光回路と、受光回路からの受光信号に基づいて入射光の到達回数を計数するカウンタ回路と、カウンタ回路のカウント値に応じた比較信号を出力する比較回路と、比較回路からの比較信号がオン状態のとき、時間信号を距離信号として記憶する記憶回路とを備える。

特許文献１には、上記構成の固体撮像装置によれば測定可能距離レンジが広くできると記載されている。しかしながら、特許文献１には、対象物までの距離の測定可能範囲全体において測定精度を改善することについては記載されていない。

特開２０１８－１６９１６２号公報

課題は、対象物までの距離の測定可能範囲全体において測定精度の改善が図れる、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である。

本開示の一態様に係る距離測定装置は、制御部と、測定部とを備える。前記制御部は、受光部を制御する。前記受光部は、発光部から発光する測定光が対象物で反射した光を受け取ると電荷を生成する光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷の量に対応する電気信号を出力する出力部からなる。前記測定部は、前記電気信号に基づいて測定可能範囲内において前記対象物までの距離を算出する。前記制御部は、前記測定可能範囲を構成する複数の区間のそれぞれにおいて、前記光電変換部が受け取った光の量に対する前記光電変換部が生成した電荷の量の変換比率を設定する。前記複数の区間は、複数の連続する区間を含む第１群と、前記第１群とは別の１以上の区間を含む第２群とを含む。前記第１群は、前記変換比率が前記第２群より小さい。前記測定部は、前記第１群に関しては、前記第１群に含まれる複数の連続する区間のうち隣接する区間それぞれに対応する電気信号の比率に基づいて、距離を求める。

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、前記発光部と、前記受光部とを備える。

本開示の一態様に係る距離測定方法は、制御ステップと、測定ステップとを含む。前記制御ステップは、受光部を制御するステップである。前記受光部は、発光部から発光する測定光が対象物で反射した光を受け取ると電荷を生成する光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷の量に対応する電気信号を出力する出力部からなる。前記測定ステップは、前記電気信号に基づいて測定可能範囲内において前記対象物までの距離を算出するステップである。前記制御ステップは、前記測定可能範囲を構成する複数の区間のそれぞれにおいて、前記光電変換部が受け取った光の量に対する前記光電変換部が生成した電荷の量の変換比率を設定するステップを含む。前記複数の区間は、複数の連続する区間を含む第１群と、前記第１群とは別の１以上の区間を含む第２群とを含む。前記第１群は、前記変換比率が前記第２群より小さい。前記測定ステップでは、前記第１群に関しては、前記第１群に含まれる複数の連続する区間のうち隣接する区間それぞれに対応する電気信号の比率に基づいて、距離を求める。

本開示の一態様に係るプログラムは、１以上のプロセッサに、前記距離測定方法を実行させるための、プログラムである。

図１は、一実施形態の距離測定システムのブロック図である。 図２は、上記距離測定システムの説明図である。 図３は、上記距離測定システムの光電変換部の回路図である。 図４は、上記距離測定システムの動作の概略説明図である。 図５は、上記距離測定システムの動作の概略説明図である。 図６は、上記距離測定システムの動作の概略説明図である。 図７は、上記距離測定システムの第１制御方法の説明図である。 図８は、上記距離測定システムの第２制御方法の説明図である。 図９は、変形例での測定可能範囲を構成する複数の区間の構成を示す説明図である。

１．実施形態
１．１ 概要
図１は、本実施形態の距離測定システム１を示す。距離測定システム１は、距離測定装置１０を備える。距離測定装置１０は、制御部１１と、測定部１２とを備える。制御部１１は、受光部３を制御する。受光部３は、図１及び図２に示すように、発光部２から発光する測定光Ｌ１が対象物１００で反射した光Ｌ２を受け取ると電荷を生成する光電変換部Ｄ１０と、光電変換部Ｄ１０で生成された電荷の量に対応する電気信号を出力する出力部３２からなる。測定部１２は、電気信号に基づいて測定可能範囲ＦＲ内において対象物までの距離を算出する。制御部１１は、測定可能範囲ＦＲを構成する複数の区間Ｒ１～Ｒ７のそれぞれにおいて、光電変換部Ｄ１０が受け取った光の量に対する光電変換部Ｄ１０が生成した電荷の量の比率を設定する。

このような距離測定装置１０では、測定可能範囲ＦＲを構成する複数の区間Ｒ１～Ｒ７のそれぞれにおいて変換比率を適切に設定することができる。つまり、変換比率を対象物１００の位置に対して適切な値に設定することができる。そのため、距離測定装置１０によれば、対象物１００までの距離の測定可能範囲全体において測定精度の改善が図れる。

１．２ 詳細
以下、距離測定システム１について図１～図８を参照して更に詳細に説明する。距離測定システム１は、ＴＯＦ法（Time Of Flight）を利用して対象物１００までの距離を測定する。距離測定装置１０と、発光部２と、受光部３と、電圧源４と、電流測定部５とを備える。距離測定システム１は、図２に示すように、発光部２から発光する測定光Ｌ１が対象物１００で反射した光（反射光）Ｌ２を利用して、対象物１００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。

発光部２は、対象物１００に測定光Ｌ１を照射するための光源２１を備える。測定光Ｌ１は、パルス状の光である。図２では、測定光Ｌ１を仮想線で概念的に記載している。ＴＯＦ法を利用した距離測定において、測定光Ｌ１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、測定光Ｌ１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、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。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、測定光Ｌ１は、近赤外帯とは異なる波長域であってもよい。

受光部３は、発光部２から発光する測定光Ｌ１が対象物１００で反射した光Ｌ２を受け取ると電荷を生成する光電変換部Ｄ１０と、光電変換部Ｄ１０で生成された電荷の量に対応する電気信号（画素信号）を出力する出力部３２からなる。本実施形態では、受光部３は、イメージセンサ３１と、出力部３２とを備える。イメージセンサ３１は、図１に示すように、二次元的に配列された複数の画素３１１を有する。複数の画素３１１の各々は、露光時間の間だけ、光を受け取ることができる。出力部３２は、イメージセンサ３１（画素３１１）からの電気信号を距離測定装置１０に出力する。

図３は、画素３１１の回路図を示す。図３に示すように、画素３１１は、光電変換部Ｄ１０と、電荷蓄積部Ｃ１０と、フローティングディフュージョン部ＦＤと、増幅器Ａ１０と、転送用のトランジスタＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３と、リセット用のトランジスタＳＲ１，ＳＲ２，ＳＲ３とを備える。

光電変換部Ｄ１０は、発光部２から発光する測定光Ｌ１が対象物１００で反射した光Ｌ２を受け取ると電荷を生成する。光電変換部Ｄ１０は、（光電変換部Ｄ１０に）印加する電圧に応じて変換比率が変化するように構成されている。変換比率は、光電変換部Ｄ１０が受け取った光の量（フォトンの数）に対する光電変換部Ｄ１０が生成した電荷の量の比率を意味する。一例として、光電変換部Ｄ１０の変換比率は、１以上の範囲で可変である。本実施形態では、光電変換部Ｄ１０は、アバランシェフォトダイオードである。アバランシェフォトダイオードは、リニア増倍モードとガイガー増倍モードとを有する。アバランシェフォトダイオードは、第１のバイアス（例えば－２５Ｖ）が印加された状態では、リニア増倍モードとなる。リニア増倍モードでは、アバランシェフォトダイオードは、フォトンが入射する場合に、光電変換を引き起こすフォトンの数に略比例する量の電荷がカソードに集まる。アバランシェフォトダイオードは、第１のバイアスよりも絶対値が大きい第２のバイアス（例えば－２７Ｖ）が印加された状態では、ガイガー増倍モードとなる。ガイガー増倍モードでは、アバランシェフォトダイオードは、フォトンが入射する場合に、１つのフォトンが光電変換を引き起こすと、飽和量（飽和電荷量）の電荷がカソードに集まる。つまり、１つのフォトンの入射に対して生成される電荷の量が一定になる。このようにアバランシェフォトダイオードは、バイアスの大きさ、つまり、アバランシェフォトダイオードに印加する電圧（逆電圧）に応じて、増倍率が変わる。本実施形態では、光電変換部Ｄ１０の変換比率は、アバランシェフォトダイオードの増倍率である。

電荷蓄積部Ｃ１０は、光電変換部Ｄ１０で生成された電荷の少なくとも一部を蓄積する。電荷蓄積部Ｃ１０は、コンデンサである。電荷蓄積部Ｃ１０の容量は、光電変換部Ｄ１０で生成された電荷を複数回蓄積可能に設定される。つまり、電荷蓄積部Ｃ１０は、光電変換部Ｄ１０で生成された電荷の積算を可能とし、これによって、イメージセンサ３１の電気信号のＳ／Ｎ比の改善、ひいては、測定精度の向上に寄与する。本実施形態では、電荷蓄積部Ｃ１０の第１端は接地されている。

フローティングディフュージョン部ＦＤは、光電変換部Ｄ１０と電荷蓄積部Ｃ１０との間にあり、電荷の蓄積に利用される。増幅器Ａ１０は、光電変換部Ｄ１０で生成された電荷の量に対応する大きさ（電荷蓄積部Ｃ１０に蓄積された電荷の量に対応する大きさ）を有する電気信号（画素信号）を、出力部３２へ出力する。トランジスタＳＴ１は、光電変換部Ｄ１０のカソードとフローティングディフュージョン部ＦＤとを接続する。トランジスタＳＴ２は、フローティングディフュージョン部ＦＤと電荷蓄積部Ｃ１０の第２端とを接続する。トランジスタＳＴ３は、フローティングディフュージョン部ＦＤと増幅器Ａ１０の入力端子とを接続する。トランジスタＳＲ１は、光電変換部Ｄ１０のカソードと内部電源ＶＤＤとを接続する。トランジスタＳＲ２は、電荷蓄積部Ｃ１０の第２端と内部電源ＶＤＤとを接続する。トランジスタＳＲ３は、フローティングディフュージョン部ＦＤと内部電源ＶＤＤとを接続する。

画素３１１では、光電変換部Ｄ１０で生成された電荷を、トランジスタＳＴ１，ＳＴ２により電荷蓄積部Ｃ１０に転送して蓄積する。そして、光電変換部Ｄ１０で生成された電荷を電荷蓄積部Ｃ１０に複数回蓄積した後に、トランジスタＳＴ３により、電荷蓄積部Ｃ１０から増幅器Ａ１０に電荷を転送する。これによって、増幅器Ａ１０は、光電変換部Ｄ１０で生成された電荷の量に対応する大きさ（電荷蓄積部Ｃ１０に蓄積された電荷の量に対応する大きさ）を有する電気信号（画素信号）を出力する。光電変換部Ｄ１０、フローティングディフュージョン部ＦＤ、及び、電荷蓄積部Ｃ１０に残る不要な電荷は、トランジスタＳＲ１，ＳＲ２，ＳＲ３により、適宜除去される。このような画素３１１についての制御は、制御部１１により実行される。

電圧源４は、受光部３に直流の制御電圧を印加する。電圧源４の制御電圧の大きさは変更可能である。本実施形態では、電圧源４は、受光部３のイメージセンサ３１の複数の画素３１１それぞれの光電変換部Ｄ１０のアノードに電気的に接続される。これによって、電圧源４は、受光部３のイメージセンサ３１の複数の画素３１１それぞれの光電変換部Ｄ１０に制御電圧を印加する。特に、電圧源４は、制御電圧として、光電変換部Ｄ１０に逆電圧（逆バイアス）を印加するために用いられる。つまり、電圧源４によって、光電変換部Ｄ１０のモードをリニア増倍モードとガイガー増倍モードとの間で切り替えることができる。電圧源４は、制御部１１により制御される。したがって、制御部１１は、電圧源４により、光電変換部Ｄ１０のモードを切り替えることができる。なお、電圧源４には、スイッチング電源等の従来周知の電源で実現可能であるから、詳細な説明は省略する。

電流測定部５は、電圧源４から受光部３に流れる電流の大きさを測定する。電流測定部５は、測定値を制御部１１に与える。電流測定部５は、カレントトランス等の従来周知の電流測定器で実現可能であるから、詳細な説明は省略する。

距離測定装置１０は、測定可能範囲ＦＲ内において対象物１００までの距離を算出する。距離測定装置１０では、測定可能範囲ＦＲは、図２に示すように、複数の（７つの）区間Ｒ１～Ｒ７に分けられている。つまり、測定可能範囲ＦＲは、複数の区間Ｒ１～Ｒ７で構成されている。測定可能範囲ＦＲは特に限定されないが、一例として、数十ｃｍ～数十ｍである。複数の区間Ｒ１～Ｒ７は、同じ長さである。一例として、複数の区間Ｒ１～Ｒ７の各々は、数ｃｍ～数ｍである。なお、複数の区間Ｒ１～Ｒ７は、必ずしも同じ長さである必要はないし、区間の数も特に限定されない。

距離測定装置１０は、制御部１１と、測定部１２と、出力部１３とを備える。なお、制御部１１及び測定部１２は、例えば、１以上のプロセッサ（マイクロプロセッサ）と１以上のメモリとを含むコンピュータシステムにより実現され得る。つまり、１以上のプロセッサが１以上のメモリに記憶された１以上のプログラム（アプリケーション）を実行することで、制御部１１及び測定部１２として機能する。プログラムは、ここではメモリに予め記録されているが、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。

制御部１１は、発光部２及び受光部３の制御を行うように構成される。発光部２については、制御部１１は、光源２１から測定光Ｌ１を出力させるタイミング（発光タイミング）、光源２１から出力される測定光Ｌ１のパルス幅等を制御する。また、受光部３については、制御部１１は、各画素３１１について、画素３１１（光電変換部Ｄ１０）を露光状態にするタイミング（露光タイミング）、露光時間（露光期間）、各トランジスタＳＴ１～ＳＴ３，ＳＲ１～ＳＲ３の動作タイミング等を制御する。

更に、制御部１１は、光電変換部Ｄ１０の変換比率を制御するように構成される。特に、制御部１１は、測定可能範囲ＦＲを構成する複数の区間Ｒ１～Ｒ７のそれぞれにおいて、光電変換部Ｄ１０の変換比率を制御する。距離測定装置１０はＴＯＦ法を利用することから、距離である複数の区間Ｒ１～Ｒ７は、図４に示すように、複数の期間Ｔ１～Ｔ７にそれぞれ対応する。よって、制御部１１は、複数の区間Ｒ１～Ｒ７のそれぞれに対応する複数の期間Ｔ１～Ｔ７において、光電変換部Ｄ１０に印加する電圧により、変換比率を設定する。つまり、制御部１１は、複数の区間Ｒ１～Ｒ７（複数の期間Ｔ１～Ｔ７）のそれぞれにおいて、電圧源４により光電変換部Ｄ１０に印加する制御電圧を設定することで、光電変換部Ｄ１０の変換比率を設定する。本実施形態では、光電変換部Ｄ１０の変換比率は、アバランシェフォトダイオードの増倍率である。制御部１１は、アバランシェフォトダイオードの増倍率を、リニア増倍モードの対応する増倍率とガイガー増倍モードに対応する増倍率との一方に設定する。図４では、ＶＳＵＢは、電圧源４により光電変換部Ｄ１０に与えられる制御電圧を示す。Ｖ１は第１のバイアス（つまり、光電変換部Ｄ１０がリニア増倍モードとなる電圧）を示す。Ｖ２は第２のバイアス（つまり、光電変換部Ｄ１０がガイガー増倍モードとなる電圧）を示す。

上述したように、リニア増倍モードでは光電変換部Ｄ１０で生成される電荷の量は光電変換部Ｄ１０に入射するフォトンの数に略比例する。一方、ガイガー増倍モードでは光電変換部Ｄ１０で生成される電荷の量は光電変換部Ｄ１０に入射するフォトンの数に関係なく一定である。そのため、光電変換部Ｄ１０をリニア増倍モードとしたほうが、光電変換部Ｄ１０をガイガー増倍モードとするよりも、対象物１００までの距離の分解能を高くできる。一方で、フォトンの入射に対して光電変換部Ｄ１０で生成される電荷の量自体は、リニア増倍モードよりもガイガー増倍モードのほうが多い。したがって、光電変換部Ｄ１０に入射するフォトンの数（つまり、光電変換部Ｄ１０が受け取る光の量）が相対的に多い場合には、光電変換部Ｄ１０がリニア増倍モードであるとよい。一方、光電変換部Ｄ１０に入射するフォトンの数（つまり、光電変換部Ｄ１０が受け取る光の量）が相対的に少ない場合には、光電変換部Ｄ１０はガイガー増倍モードであるとよい。光電変換部Ｄ１０が受け取る光は、対象物１００からの光Ｌ２と、環境光（主に受光部３の周囲環境の光）とを含む。光電変換部Ｄ１０が受け取る光の量は、光電変換部Ｄ１０が対象物１００から光を受け取ることが可能な時間（露光時間）に応じて変化する。また、対象物１００からの光Ｌ２の量は、対象物１００までの距離、対象物１００の表面状態の影響を受ける。対象物１００の表面状態の例としては、対象物１００の（表面の）反射率が挙げられる。

本実施形態では、制御部１１は、想定する対象物１００までの距離、環境光の量、露光時間、及び、光電変換部Ｄ１０が対象物１００から受け取った光の量の各要因に基づいて、変換比率を設定する。ここで、制御部１１は、対象物１００までの距離の分解能を高くするときは変換比率を小さくし（リニア増倍モード）、分解能を低くするときは変換比率を大きくする（ガイガー増倍モード）。

制御部１１は、複数の区間Ｒ１～Ｒ７を、第１区間と、第１区間よりも光電変換部Ｄ１０（つまり距離測定システム１）から遠い距離に対応する第２区間とに分類する。制御部１１は、第１区間では、変換比率を小さくし、第２区間では、変換比率を大きくする。本実施形態では、制御部１１は、第１区間では、光電変換部Ｄ１０をリニア増倍モードとし、第２区間では、光電変換部Ｄ１０をガイガー増倍モードとする。一例としては、図４の例では、制御部１１は、区間Ｒ１～Ｒ５を第１区間とし、区間Ｒ６，Ｒ７を第２区間としている。この場合、制御部１１は、区間Ｒ１～Ｒ５に対応する期間Ｔ１～Ｔ５の間、電圧源４の制御電圧ＶＳＵＢをＶ１に設定して光電変換部Ｄ１０をリニア増倍モードとする。また、制御部１１は、区間Ｒ６，Ｒ７に対応する期間Ｔ６，Ｔ７の間、電圧源４の制御電圧ＶＳＵＢをＶ２に設定して光電変換部Ｄ１０をガイガー増倍モードとする。

また、制御部１１は、環境光の量に応じて変換比率を変更する。より詳細には、制御部１１は、環境光の量が多い場合には、変換比率を小さくし、環境光の量が少ない場合には、変換比率を大きくする。本実施形態では、制御部１１は、複数の区間Ｒ１～Ｒ７のそれぞれについて、環境光の量を閾値と比較する。制御部１１は、環境光の量が閾値以下であれば、光電変換部Ｄ１０をガイガー増倍モードとし、環境光の量が閾値を超えていれば、光電変換部Ｄ１０をリニア増倍モードとする。例えば、区間Ｒ１～Ｒ５では環境光の量が閾値を超えており、区間Ｒ６，Ｒ７では環境光の量が閾値以下であるとする。この場合、図４に示すように、制御部１１は、区間Ｒ１～Ｒ５に対応する期間Ｔ１～Ｔ５の間、電圧源４の制御電圧ＶＳＵＢをＶ１に設定して光電変換部Ｄ１０をリニア増倍モードとする。一方、制御部１１は、区間Ｒ６，Ｒ７に対応する期間Ｔ６，Ｔ７の間、電圧源４の制御電圧ＶＳＵＢをＶ２に設定して光電変換部Ｄ１０をガイガー増倍モードとする。ここで、環境光が減少し、区間Ｒ４において環境光の量が閾値以下になったとする。この場合、図５に示すように、制御部１１は、区間Ｒ１～Ｒ３に対応する期間Ｔ１～Ｔ３の間、電圧源４の制御電圧ＶＳＵＢをＶ１に設定して光電変換部Ｄ１０をリニア増倍モードとする。一方、制御部１１は、区間Ｒ４～Ｒ７に対応する期間Ｔ４～Ｔ７の間、電圧源４の制御電圧ＶＳＵＢをＶ２に設定して光電変換部Ｄ１０をガイガー増倍モードとする。

また、制御部１１は、露光時間の長さに応じて変換比率を変更する。より詳細には、制御部１１は、露光時間が長い場合には、変換比率を小さくし、露光時間が短い場合には、変換比率を大きくする。本実施形態では、制御部１１は、複数の区間Ｒ１～Ｒ７のそれぞれについて、露光時間の長さを閾値と比較する。制御部１１は、露光時間の長さが閾値以下であれば、光電変換部Ｄ１０をガイガー増倍モードとし、露光時間の長さが閾値を超えていれば、光電変換部Ｄ１０をリニア増倍モードとする。

また、制御部１１は、光電変換部Ｄ１０が対象物１００から受け取った光の量（つまり、対象物１００からの光Ｌ２の量）に応じて変換比率を変更する。より詳細には、制御部１１は、光Ｌ２の量が多い場合には、変換比率を小さくし、光Ｌ２の量が少ない場合には、変換比率を大きくする。本実施形態では、制御部１１は、複数の区間Ｒ１～Ｒ７のそれぞれについて、光Ｌ２の量を閾値と比較する。制御部１１は、光Ｌ２の量が閾値以下であれば、光電変換部Ｄ１０の変換比率を第１の値とし、光Ｌ２の量が閾値を超えていれば、光電変換部Ｄ１０の変換比率を第１の値より大きい第２の値としてよい。ここで、第１の値は、光電変換部Ｄ１０のリニア増倍モードに対応する変換比率であり、第２の値は、光電変換部Ｄ１０のガイガー増倍モードに対応する変換比率である。例えば、区間Ｒ１～Ｒ５では光Ｌ２の量が閾値を超えているとする。この場合、図４に示すように、制御部１１は、区間Ｒ１～Ｒ５に対応する期間Ｔ１～Ｔ５の間、電圧源４の制御電圧ＶＳＵＢをＶ１に設定して光電変換部Ｄ１０をリニア増倍モードとする。ここで、区間Ｒ３では、光Ｌ２の量が閾値以下になったとする。この場合、図６に示すように、制御部１１は、区間Ｒ３に対応する期間Ｔ３の間、電圧源４の制御電圧ＶＳＵＢをＶ２に設定して光電変換部Ｄ１０をガイガー増倍モードとする。

更に、制御部１１は、光電変換部Ｄ１０に流れる電流の量に応じて変換比率を変更する。より詳細には、制御部１１は、電流測定部５の測定値に基づいて、光電変換部Ｄ１０の変換比率を変更する。つまり、制御部１１は、電流測定部５の測定値に基づいて、光電変換部Ｄ１０のモードをリニア増倍モードとガイガー増倍モードとで切り替える。具体的には、制御部１１は、光電変換部Ｄ１０がリニア増倍モードである場合に、電流測定部５の測定値が第１閾値以下であれば、光電変換部Ｄ１０をガイガー増倍モードに対応する値に設定する。一方で、制御部１１は、光電変換部Ｄ１０がガイガー増倍モードである場合に、電流測定部５の測定値が第２閾値を超えれば、光電変換部Ｄ１０をリニア増倍モードに設定する。つまり、光電変換部Ｄ１０に流れる電流が小さい場合には、光電変換部Ｄ１０で生成される電荷の量が少ないと考えられるから、光電変換部Ｄ１０に入射する光の量が少ないと推定できる。よって、制御部１１は、光電変換部Ｄ１０をリニア増倍モードよりはガイガー増倍モードとする。逆に、光電変換部Ｄ１０に流れる電流が大きい場合には、光電変換部Ｄ１０で生成される電荷の量が多いと考えられるから、光電変換部Ｄ１０に入射する光の量が多いと推定できる。よって、制御部１１は、光電変換部Ｄ１０をガイガー増倍モードよりはリニア増倍モードとする。なお、第１閾値と第２閾値とは同じ値であってもよいし異なる値であってもよい。

また、制御部１１は、光電変換部Ｄ１０がリニア増倍モードかガイガー増倍モードかで、発光部２及び受光部３の制御方法が異なる。より詳細には、制御部１１は、光電変換部Ｄ１０がリニア増倍モードである場合には、第１の制御方法を実行し、光電変換部Ｄ１０がガイガー増倍モードである場合には、第２の制御方法を実行する。つまり、第１の制御方法は、分解能が高い場合（光電変換部Ｄ１０が受け取る光の量が相対的に多い場合）に対応する制御方法である。第２の制御方法は、分解能が低い場合（光電変換部Ｄ１０が受け取る光の量が相対的に少ない場合）に対応する制御方法である。

図７は、第１の制御方法の説明図であり、図８は、第２の制御方法の説明図である。図７及び図８において、ＶＥは、露光のタイミングを示す。Ｑ１は、光電変換部Ｄ１０で生成される電荷の量を示す。ＶＡは、トランジスタＳＴ１，ＳＴ２の動作のタイミングを示す。Ｑ２は、電荷蓄積部Ｃ１０に蓄積される電荷の量を示す。ＶＴは、トランジスタＳＴ３の動作のタイミングを示す。ＶＲは、トランジスタＳＲ１～ＳＲ３の動作のタイミングを示す。

まず、第１の制御方法について図７を参照して説明する。ここで、時刻ｔ０以前では、トランジスタＳＴ１～ＳＴ３，ＳＲ１～ＳＲ３はいずれもオフであるとする。

制御部１１は、時刻ｔ０において、トランジスタＳＲ１～ＳＲ３をオンにし、電荷蓄積部Ｃ１０の電荷を除去する。制御部１１は、時刻ｔ１～ｔ３において、発光部２の光源２１から測定光Ｌ１を出力させる。これによって、受光部３の光電変換部Ｄ１０は、時刻ｔ２～ｔ４において、対象物１００からの光Ｌ２を受ける。ただし、制御部１１は、露光時間をｔ３以降に設定しているため、光電変換部Ｄ１０は、時刻ｔ３～ｔ４において光Ｌ２を受け取り、光Ｌ２の量に応じた電荷を生成する。制御部１１は、時刻ｔ４の後の時刻ｔ５において、トランジスタＳＴ１，ＳＴ２をオンにし、光電変換部Ｄ１０で生成された電荷をフローティングディフュージョン部ＦＤを通じて電荷蓄積部Ｃ１０へ転送する。

この後、制御部１１は、時刻ｔ６～ｔ８において、発光部２の光源２１から測定光Ｌ１を出力させる。これによって、受光部３の光電変換部Ｄ１０は、時刻ｔ７～ｔ９において、対象物１００からの光Ｌ２を受ける。ただし、制御部１１は、露光時間をｔ８以降に設定しているため、光電変換部Ｄ１０は、時刻ｔ８～ｔ９において光Ｌ２を受け取り、光Ｌ２の量に応じた電荷を生成する。制御部１１は、時刻ｔ９の後の時刻ｔ１０において、トランジスタＳＴ１，ＳＴ２をオンにし、光電変換部Ｄ１０で生成された電荷をフローティングディフュージョン部ＦＤを通じて電荷蓄積部Ｃ１０へ転送する。

制御部１１は、光電変換部Ｄ１０で生成された電荷を電荷蓄積部Ｃ１０に転送する処理を所定回数繰り返す。最後の回において、制御部１１は、時刻ｔ１１～ｔ１３において、発光部２の光源２１から測定光Ｌ１を出力させる。これによって、受光部３の光電変換部Ｄ１０は、時刻ｔ１２～ｔ１４において、対象物１００からの光Ｌ２を受ける。ただし、制御部１１は、露光時間をｔ１３以降に設定しているため、光電変換部Ｄ１０は、時刻ｔ１３～ｔ１４において光Ｌ２を受け取り、光Ｌ２の量に応じた電荷を生成する。制御部１１は、時刻ｔ１４の後の時刻ｔ１５において、トランジスタＳＴ１，ＳＴ２をオンにし、光電変換部Ｄ１０で生成された電荷をフローティングディフュージョン部ＦＤを通じて電荷蓄積部Ｃ１０へ転送する。この後に、制御部１１は、時刻ｔ１６～ｔ１７の間、トランジスタＳＴ３をオンにし、電荷蓄積部Ｃ１０に蓄積された電荷を取り出す。これによって、制御部１１は、画素３１１から電気信号（画素信号）を出力させる。

次に、第２の制御方法について図８を参照して説明する。ここで、時刻ｔ２０以前では、トランジスタＳＴ１～ＳＴ３，ＳＲ１～ＳＲ３はいずれもオフであるとする。

制御部１１は、時刻ｔ２０において、トランジスタＳＲ１～ＳＲ３をオンにし、電荷蓄積部Ｃ１０の電荷を除去する。制御部１１は、時刻ｔ２１～ｔ２２において、発光部２の光源２１から測定光Ｌ１を出力させる。これによって、受光部３の光電変換部Ｄ１０は、対象物１００からの光Ｌ２として、光Ｌ２１，Ｌ２２を受ける。光Ｌ２１，Ｌ２２は、距離測定システム１から比較的遠い場所にある対象物１００からの光を示している。光Ｌ２１，Ｌ２２は、時刻ｔ２２～ｔ２３の間に、光電変換部Ｄ１０に到達する。ここで、制御部１１は、露光時間をｔ２３以降に設定しているため、光電変換部Ｄ１０は、光Ｌ２の量に応じた電荷を生成していない。制御部１１は、時刻ｔ２４の後の時刻ｔ２５～ｔ２６において、トランジスタＳＴ１，ＳＴ２をオンにし、光電変換部Ｄ１０で生成された電荷をフローティングディフュージョン部ＦＤを通じて電荷蓄積部Ｃ１０へ転送する。ここでは、光電変換部Ｄ１０は電荷を生成していないから、電荷蓄積部Ｃ１０に電荷は蓄積されていない。

この後、制御部１１は、時刻ｔ２７～ｔ２８において、発光部２の光源２１から測定光Ｌ１を出力させる。これによって、受光部３の光電変換部Ｄ１０は、対象物１００からの光Ｌ２として、光Ｌ２３，Ｌ２４を受ける。光Ｌ２３，Ｌ２４は、光Ｌ２１，Ｌ２２と同様に距離測定システム１から比較的遠い場所にある対象物１００からの光を示している。光Ｌ２３は、時刻ｔ２８～ｔ２９の間に光電変換部Ｄ１０に到達する。一方、光Ｌ２４は、時刻ｔ２９～ｔ３０の間に光電変換部Ｄ１０に到達する。制御部１１は、露光時間をｔ２９以降に設定しているため、光電変換部Ｄ１０は、光Ｌ２３の量に応じた電荷を生成せず、光Ｌ２４の量に応じた電荷を生成する。制御部１１は、時刻ｔ３０の後の時刻ｔ３１にトランジスタＳＴ１，ＳＴ２をオンにし、光電変換部Ｄ１０で生成された電荷をフローティングディフュージョン部ＦＤを通じて電荷蓄積部Ｃ１０へ転送する。

制御部１１は、光電変換部Ｄ１０で生成された電荷を電荷蓄積部Ｃ１０に転送する処理を所定回数繰り返す。最後の回において、制御部１１は、時刻ｔ３２～ｔ３３において、発光部２の光源２１から測定光Ｌ１を出力させる。これによって、受光部３の光電変換部Ｄ１０は、対象物１００からの光Ｌ２として、光Ｌ２５，Ｌ２６を受ける。光Ｌ２５，Ｌ２６は、光Ｌ２１，Ｌ２２と同様に距離測定システム１から比較的遠い場所にある対象物１００からの光を示している。光Ｌ２５は、時刻ｔ３３～ｔ３４の間に光電変換部Ｄ１０に到達する。一方、光Ｌ２６は、時刻ｔ３４～ｔ３５の間に、光電変換部Ｄ１０に到達する。制御部１１は、露光時間をｔ３４以降に設定しているため、光電変換部Ｄ１０は、光Ｌ２５の量に応じた電荷を生成せず、光Ｌ２６の量に応じた電荷を生成する。制御部１１は、時刻ｔ３５の後の時刻ｔ３６にトランジスタＳＴ１，ＳＴ２をオンにし、光電変換部Ｄ１０で生成された電荷をフローティングディフュージョン部ＦＤを通じて電荷蓄積部Ｃ１０へ転送する。この後に、制御部１１は、時刻ｔ３７～ｔ３８の間、トランジスタＳＴ３をオンにし、電荷蓄積部Ｃ１０に蓄積された電荷を取り出す。これによって、制御部１１は、画素３１１から電気信号（画素信号）を出力させる。

このように、制御部１１は、測定可能範囲ＦＲを構成する複数の区間Ｒ１～Ｒ７のそれぞれにおいて変換比率（本実施形態では、リニア増倍モードかがガイガー増倍モード）を適切に設定する。そして、制御部１１は、設定した変換比率に応じて発光部２及び受光部３を制御し、受光部３から測定部１２に電気信号（画素信号）を出力させる。

測定部１２は、受光部３から出力される電気信号（画素信号）に基づいて測定可能範囲内ＦＲにおいて対象物１００までの距離を算出する。測定部１２は、受光部３のイメージセンサ３１の複数の画素３１１（光電変換部Ｄ１０）の各々について、対象物１００までの距離を算出する。本実施形態では、測定部１２は、２つの方式で、対象物１００までの距離を算出する。２つの方式は、種類の異なるＴＯＦ法である。第１の方式は、位相差ＴＯＦであり、第２の方式は、レンジゲートＴＯＦである。位相差ＴＯＦによれば、センチメートルオーダでの距離の算出が可能となる。一方、レンジゲートＴＯＦによれば、メートルオーダでの距離の算出となるが、位相差ＴＯＦよりも遠い距離まで距離の算出が行える。測定部１２は、複数の区間Ｒ１～Ｒ７のうち第１群については、位相差ＴＯＦにより対象物１００までの距離を算出する。一方、測定部１２は、複数の区間Ｒ１～Ｒ７のうち第２群については、レンジゲートＴＯＦにより対象物１００までの距離を算出する。ここで、第１群は、複数の区間Ｒ１～Ｒ７のうちの複数の連続する区間を含み、第２群は、複数の区間Ｒ１～Ｒ７のうちの第１群とは別の１以上の区間を含む。そして、第１群に含まれる区間は、いずれも変換比率が第２群より小さい区間である。つまり、本実施形態では、図４～図６に示すように、第１群に含まれる区間（位相差ＴＯＦが適用される区間）は、光電変換部Ｄ１０がリニア増倍モードに設定される区間（分解能が高く設定される区間）である。また、第２群に含まれる区間（レンジゲートＴＯＦが適用される区間）は、光電変換部Ｄ１０がガイガー増倍モードに設定される区間（分解能が低く設定される区間）である。

測定部１２は、位相差ＴＯＦでは（つまり、第１群に関しては）、第１群に含まれる複数の連続する区間のうち隣接する区間それぞれに対応する電気信号の比率に基づいて、距離を求める。より詳細には、測定部１２は、第１群に含まれる複数の連続する区間から、隣接する区間の電気信号の大きさの和が閾値を超え、かつ、最大となる区間の組み合わせを抽出する。抽出した組み合わせの区間の電気信号の大きさをＳｋ，Ｓｋ＋１、対象物１００までの距離をＤとすれば、Ｄは、Ｄ＝ｋ×Ｓｋ＋１／（Ｓｋ＋Ｓｋ＋１）で与えられる。なお、ｋは比例係数であり、適宜設定される。一方、測定部１２は、レンジゲートＴＯＦでは（つまり、第２群に関しては）、第２群に含まれる１以上の区間のうち電気信号が最も大きい区間に基づいて、距離を求める。より詳細には、電気信号が最も大きい区間までの距離が、対象物１００までの距離として用いられる。測定部１２は、第１群に関して求めた距離と第２群に関して求めた距離とのうち大きいほうを、対象物１００までの距離に採用する。

図４を例に挙げれば、第１群は、区間Ｒ１～Ｒ５を含み、第２群は、区間Ｒ６，Ｒ７を含む。ここで、区間Ｒ１～Ｒ７にそれぞれ対応する電気信号の大きさを、Ｓ１～Ｓ７とする。位相差ＴＯＦでは、測定部１２は、隣接する区間Ｒ１，Ｒ２の和（Ｓ１＋Ｓ２）、隣接する区間Ｒ２，Ｒ３の和（Ｓ２＋Ｓ３）、隣接する区間Ｒ３，Ｒ４の和（Ｓ３＋Ｓ４）を求める。ここで、隣接する区間Ｒ２，Ｒ３の和（Ｓ２＋Ｓ３）が閾値以上であり、かつ、これらの和の中で最大となるとする。この場合、対象物１００までの距離Ｄは、Ｄ＝ｋ×Ｓ３／（Ｓ２＋Ｓ３）となる。一方、レンジゲートＴＯＦでは、区間Ｒ５～Ｒ７に対応する電気信号のうち最も大きい電気信号に基づいて、距離を求める。ここで、Ｓ６が、Ｓ５，Ｓ７より大きい場合、区間Ｒ６までの距離が、対象物１００までの距離として用いられる。第１群に関して求めた距離が第２群に関して求めた距離より大きければ、制御部１１は、第１群に関して求めた距離を、対象物１００までの距離に採用する。

出力部１３は、測定部１２が算出した、対象物１００までの距離の算出結果（測定結果）を、外部装置６に出力するように構成されている。例えば、外部装置６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６に、測定部１２の測定結果を出力することにより、外部装置６に測定部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６に出力することにより、外部装置６に画像データを表示させてもよい。なお、外部装置６は、表示装置に限らず、他の装置であってもよい。

１．３ まとめ
以上述べたように、距離測定装置１０は、制御部１１と、測定部１２とを備える。制御部１１は、受光部３を制御する。受光部３は、図１及び図２に示すように、発光部２から発光する測定光Ｌ１が対象物１００で反射した光Ｌ２を受け取ると電荷を生成する光電変換部Ｄ１０と、光電変換部Ｄ１０で生成された電荷の量に対応する電気信号を出力する出力部３２からなる。測定部１２は、電気信号に基づいて測定可能範囲ＦＲ内において対象物までの距離を算出する。制御部１１は、測定可能範囲ＦＲを構成する複数の区間Ｒ１～Ｒ７のそれぞれにおいて、光電変換部Ｄ１０が受け取った光の量に対する光電変換部Ｄ１０が生成した電荷の量の比率を設定する。そのため、距離測定装置１０によれば、対象物１００までの距離の測定精度の改善が図れる。

換言すれば、距離測定装置１０は、下記の方法（距離測定方法）を実行しているといえる。距離測定方法は、制御ステップと、測定ステップとを含む。制御ステップは、発光部２から発光する測定光Ｌ１が対象物１００で反射した光Ｌ２を受け取ると電荷を生成する光電変換部Ｄ１０と光電変換部Ｄ１０で生成された電荷の量に対応する電気信号を出力する出力部３２からなる受光部３を制御する。測定ステップは、電気信号に基づいて、測定可能範囲ＦＲ内において対象物１００までの距離を算出する。制御ステップは、測定可能範囲ＦＲを構成する複数の区間Ｒ１～Ｒ７のそれぞれにおいて、光電変換部Ｄ１０が受け取った光の量に対する光電変換部Ｄ１０が生成した電荷の量の変換比率を設定するステップを含む。この距離測定方法によれば、距離測定装置１０と同様に、対象物１００までの距離の測定精度の改善が図れる。

距離測定装置１０は、コンピュータシステム（１以上のプロセッサ）により実現されている。つまり、距離測定装置１０は、１以上のプロセッサがプログラム（コンピュータプログラム）を実行することにより実現される。このプログラムは、１以上のプロセッサに距離測定方法を実行させるためのプログラムである。このようなプログラムによれば、距離測定方法と同様に、対象物１００までの距離の測定精度の改善が図れる。

２．変形例
本開示の実施形態は、上記実施形態に限定されない。上記実施形態は、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。以下に、上記実施形態の変形例を列挙する。

上記実施形態では、測定可能範囲ＦＲは、互いに重複しない複数の区間Ｒ１～Ｒ７で構成されている。ここで、測定可能範囲ＦＲは、図９に示す複数の区間Ｒ１～Ｒ７で構成されていてよい。区間Ｒ１は、時間Ｔ１０～Ｔ１２に対応し、区間Ｒ２は、時間Ｔ１１～Ｔ１３に対応する。区間Ｒ３は、時間Ｔ１２～Ｔ１４に対応し、区間Ｒ４は、時間Ｔ１３～Ｔ１５に対応する。区間Ｒ５は、時間Ｔ１５～Ｔ１６に対応し、区間Ｒ６は、時間Ｔ１６～Ｔ１７に対応し、区間Ｒ７は、時間Ｔ１７～Ｔ１８に対応する。ここで、区間Ｒ１，Ｒ２は一部重複し、区間Ｒ２，Ｒ３は一部重複し、区間Ｒ３，Ｒ４は一部重複する。このような測定可能範囲ＦＲについても、上記実施形態と同様に、位相差ＴＯＦを利用して距離の算出が可能である。

上記実施形態では、制御部１１は、光電変換部Ｄ１０の変換比率をリニア増倍モードに対応する値とガイガー増倍モードに対応する値との間で切り替えている。しかしながら、制御部１１は、光電変換部Ｄ１０の変換比率をリニア増倍モードに対応する値の範囲内で変更してもよい。

上記実施形態では、制御部１１は、対象物１００までの距離、環境光の量、露光時間、光電変換部Ｄ１０が対象物１００から受け取った光の量、及び光電変換部Ｄ１０に流れる電流の量の各要因に基づいて、変換比率を設定する。一変形例では、制御部１１は、制御部１１は、対象物１００までの距離、環境光の量、露光時間、光電変換部Ｄ１０が対象物１００から受け取った光の量、及び光電変換部Ｄ１０に流れる電流の量の各要因の少なくとも一つに基づいて、変換比率を設定してよい。

上記実施形態では、イメージセンサ３１の複数の画素３１１の光電変換部Ｄ１０全ての変換比率を変更している。一変形例では、制御部１１は、複数の画素３１１のうちの少なくとも一つの画素３１１の光電変換部Ｄ１０の変換比率を変更してよい。つまり、制御部１１は、複数の光電変換部Ｄ１０のうち必要な光電変換部Ｄ１０だけ変換比率を変更してよい。

上記実施形態では、光電変換部Ｄ１０は、アバランシェフォトダイオードであるが、これに限定されない。光電変換部Ｄ１０は、変換比率を変更できる光電変換素子であればよい。光電変換部Ｄ１０は、アバランシェフォトダイオード以外のフォトダイオード、又は、固体撮像措置であってもよい。また、受光部３は、変換比率が異なる複数の光電変換部Ｄ１０を有していてよい。この場合、制御部１１は、区間それぞれについて、複数の光電変換部Ｄ１０から使用する光電変換部Ｄ１０を選択すればよい。

一変形例では、距離測定装置１０は、複数のコンピュータにより構成されていてもよい。例えば、距離測定装置１０の機能（特に、制御部１１及び測定部１２）は、複数の装置に分散されていてもよい。

以上述べた距離測定装置１０の実行主体は、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有する。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、本開示における距離測定装置１０の実行主体として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いてもよいが、電気通信回線を通じて提供されてもよい。また、プログラムは、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な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乃至複数の電子回路で構成される。ＬＳＩの製造後にプログラムされる、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＧＰＡ）、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成又はＬＳＩ内部の回路区画のセットアップができる再構成可能な論理デバイスも同じ目的で使うことができる。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。

３．態様
上記実施形態及び変形例から明らかなように、本開示は、下記の態様を含む。以下では、実施形態との対応関係を明示するためだけに、符号を括弧付きで付している。

第１の態様は、距離測定装置（１０）であって、制御部（１１）と、測定部（１２）とを備える。前記制御部（１１）は、受光部（３）を制御する。前記受光部（３）は、発光部（２）から発光する測定光（Ｌ１）が対象物（１００）で反射した光（Ｌ２）を受け取ると電荷を生成する光電変換部（Ｄ１０）と、前記光電変換部（Ｄ１０）で生成された電荷の量に対応する電気信号を出力する出力部（３２）からなる。前記測定部（１２）は、前記電気信号に基づいて測定可能範囲（ＦＲ）内において前記対象物（１００）までの距離を算出する。前記制御部（１１）は、前記測定可能範囲（ＦＲ）を構成する複数の区間（Ｒ１～Ｒ７）のそれぞれにおいて、前記光電変換部（Ｄ１０）が受け取った光の量に対する前記光電変換部（Ｄ１０）が生成した電荷の量の変換比率を設定する。この態様によれば、対象物（１００）までの距離の測定可能範囲（ＦＲ）全体において測定精度の改善が図れる。

第２の態様は、第１の態様の距離測定装置（１０）に基づく。第２の態様では、前記光電変換部（Ｄ１０）は、印加する電圧に応じて前記変換比率が変化する。前記制御部（１１）は、前記複数の区間（Ｒ１～Ｒ７）のそれぞれにおいて、前記光電変換部（Ｄ１０）に印加する電圧により、前記変換比率を設定する。この態様によれば、変換比率の設定が容易に行える。

第３の態様は、第２の態様の距離測定装置（１０）に基づく。第３の態様では、前記光電変換部（Ｄ１０）は、アバランシェフォトダイオードを含む。前記変換比率は、前記アバランシェフォトダイオードの増倍率である。この態様によれば、変換比率の設定が容易に行える。

第４の態様は、第２又は第３の態様の距離測定装置（１０）に基づく。第４の態様では、前記制御部（１１）は、環境光の量に応じて前記変換比率を変更する。この態様によれば、環境光による測定精度への影響を低減できる。

第５の態様は、第２～第４の態様のいずれか一つの距離測定装置（１０）に基づく。第５の態様では、前記制御部（１１）は、前記対象物（１００）までの距離の分解能を高くするときは前記変換比率を小さくし、前記分解能を低くするときは前記変換比率を大きくする。この態様によれば、対象物（１００）までの距離の測定可能範囲（ＦＲ）全体において測定精度の改善が図れる。

第６の態様は、第５の態様の距離測定装置（１０）に基づく。第６の態様では、前記複数の区間（Ｒ１～Ｒ７）は、第１区間（Ｒ１～Ｒ７）と、前記第１区間（Ｒ１～Ｒ７）よりも前記光電変換部（Ｄ１０）から遠い距離に対応する第２区間（Ｒ１～Ｒ７）とを含む。前記制御部（１１）は、前記第１区間（Ｒ１～Ｒ７）では、前記変換比率を小さくし、前記第２区間（Ｒ１～Ｒ７）では、前記変換比率を大きくする。この態様によれば、対象物（１００）までの距離の測定可能範囲（ＦＲ）全体において測定精度の改善が図れる。

第７の態様は、第２～第６の態様のいずれか一つの距離測定装置（１０）に基づく。第７の態様では、前記制御部（１１）は、前記複数の区間（Ｒ１～Ｒ７）の少なくとも一つにおいて、前記光電変換部（Ｄ１０）が前記対象物（１００）から受け取った光の量に応じて、前記変換比率を変更する。この態様によれば、対象物（１００）までの距離の測定可能範囲（ＦＲ）全体において測定精度の改善が図れる。

第８の態様は、第２～第７の態様のいずれか一つの距離測定装置（１０）に基づく。第８の態様では、前記制御部（１１）は、前記光電変換部（Ｄ１０）に流れる電流の量に応じて前記変換比率を変更する。この態様によれば、対象物（１００）までの距離の測定可能範囲（ＦＲ）全体において測定精度の改善が図れる。

第９の態様は、第２～第８の態様のいずれか一つの距離測定装置（１０）に基づく。第９の態様では、前記制御部（１１）は、前記光電変換部（Ｄ１０）が前記対象物（１００）から光を受け取ることが可能な露光時間の長さに応じて、前記変換比率を変更する。この態様によれば、対象物（１００）までの距離の測定可能範囲（ＦＲ）全体において測定精度の改善が図れる。

第１０の態様は、第１～第９の態様のいずれか一つの距離測定装置（１０）に基づく。第１０の態様では、前記複数の区間（Ｒ１～Ｒ７）は、複数の連続する区間（Ｒ１～Ｒ７）を含む第１群と、前記第１群とは別の１以上の区間（Ｒ１～Ｒ７）を含む第２群とを含む。前記第１群は、前記変換比率が前記第２群より小さい。前記測定部（１２）は、前記第１群に関しては、前記第１群に含まれる複数の連続する区間（Ｒ１～Ｒ７）のうち隣接する区間（Ｒ１～Ｒ７）それぞれに対応する電気信号の比率に基づいて、距離を求める。この態様によれば、対象物（１００）までの距離の測定可能範囲（ＦＲ）全体において測定精度の改善が図れる。

第１１の態様は、第１０の態様の距離測定装置（１０）に基づく。第１１の態様では、前記測定部（１２）は、前記第２群に関しては、前記第２群に含まれる１以上の区間（Ｒ１～Ｒ７）のうち電気信号が最も大きい区間（Ｒ１～Ｒ７）に基づいて、距離を求める。前記測定部（１２）は、前記第１群に関して求めた距離と前記第２群に関して求めた距離とのうち大きいほうを、前記対象物（１００）までの距離に採用する。この態様によれば、対象物（１００）までの距離の測定可能範囲（ＦＲ）全体において測定精度の改善が図れる。

第１２の態様は、第１～第１１の態様のいずれか一つの距離測定装置（１０）に基づく。第１２の態様では、前記受光部（３）は、前記光電変換部（Ｄ１０）で生成された電荷の少なくとも一部を蓄積する電荷蓄積部（Ｃ１０）を有する。前記制御部（１１）は、前記光電変換部（Ｄ１０）で生成された電荷を前記電荷蓄積部（Ｃ１０）に複数回蓄積する。前記電気信号は、前記電荷蓄積部（Ｃ１０）に蓄積された電荷の量に対応する大きさを有する。この態様によれば、対象物（１００）までの距離の測定可能範囲（ＦＲ）全体において測定精度の改善が図れる。

第１３の態様は、距離測定システム（１）であって、第１～第１２の態様のいずれか一つの距離測定装置（１０）と、前記発光部（２）と、前記受光部（３）と、を備える。この態様によれば、対象物（１００）までの距離の測定可能範囲（ＦＲ）全体において測定精度の改善が図れる。

第１４の態様は、距離測定方法であって、制御ステップと、測定ステップとを含む。前記制御ステップは、受光部（３）を制御するステップである。前記受光部（３）は、発光部（２）から発光する測定光（Ｌ１）が対象物（１００）で反射した光（Ｌ２）を受け取ると電荷を生成する光電変換部（Ｄ１０）と、前記光電変換部（Ｄ１０）で生成された電荷の量に対応する電気信号を出力する出力部（３２）からなる。前記測定ステップは、前記電気信号に基づいて測定可能範囲（ＦＲ）内において前記対象物（１００）までの距離を算出するステップである。前記制御ステップは、前記測定可能範囲（ＦＲ）を構成する複数の区間（Ｒ１～Ｒ７）のそれぞれにおいて、前記光電変換部（Ｄ１０）が受け取った光の量に対する前記光電変換部（Ｄ１０）が生成した電荷の量の変換比率を設定するステップを含む。この態様によれば、対象物（１００）までの距離の測定可能範囲（ＦＲ）全体において測定精度の改善が図れる。

第１５の態様は、プログラムであって、１以上のプロセッサに、第１４の態様の距離測定方法を実行させるための、プログラムである。この態様によれば、対象物（１００）までの距離の測定可能範囲（ＦＲ）全体において測定精度の改善が図れる。

１ 距離測定システム
２ 発光部
３ 受光部
Ｄ１０ 光電変換部
Ｃ１０ 電荷蓄積部
１０ 距離測定装置
１１ 制御部
１２ 測定部
ＦＲ 測定可能範囲
Ｒ１～Ｒ７ 区間（第１区間、第２区間）
Ｌ１ 測定光
Ｌ２ 光
１００ 対象物

Claims (12)

1. 発光部から発光する測定光が対象物で反射した光を受け取ると電荷を生成する光電変換部と前記光電変換部で生成された電荷の量に対応する電気信号を出力する出力部からなる受光部を制御する制御部と、
   前記電気信号に基づいて測定可能範囲内において前記対象物までの距離を算出する測定部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記測定可能範囲を構成する複数の区間のそれぞれにおいて、前記光電変換部が受け取った光の量に対する前記光電変換部が生成した電荷の量の変換比率を設定し、
   前記複数の区間は、複数の連続する区間を含む第１群と、前記第１群とは別の１以上の区間を含む第２群とを含み、
   前記第１群は、前記変換比率が前記第２群より小さく、
   前記測定部は、前記第１群に関しては、前記第１群に含まれる複数の連続する区間のうち隣接する区間それぞれに対応する電気信号の比率に基づいて、距離を求める、
   距離測定装置。
2. 前記光電変換部は、印加する電圧に応じて前記変換比率が変化し、
   前記制御部は、前記複数の区間のそれぞれにおいて、前記光電変換部に印加する電圧により、前記変換比率を設定する、
   請求項１の距離測定装置。
3. 前記光電変換部は、アバランシェフォトダイオードを含み、
   前記変換比率は、前記アバランシェフォトダイオードの増倍率である、
   請求項２の距離測定装置。
4. 前記制御部は、
   前記対象物までの距離の分解能を高くするときは前記変換比率を小さくし、
   前記分解能を低くするときは前記変換比率を大きくする、
   請求項２又は３の距離測定装置。
5. 前記複数の区間は、第１区間と、前記第１区間よりも前記光電変換部から遠い距離に対応する第２区間とを含み、
   前記制御部は、
   前記第１区間では、前記変換比率を小さくし、
   前記第２区間では、前記変換比率を大きくする、
   請求項４の距離測定装置。
6. 前記制御部は、前記複数の区間の少なくとも一つにおいて、前記光電変換部が前記対象物から受け取った光の量に応じて、前記変換比率を変更する、
   請求項２～５のいずれか一つの距離測定装置。
7. 前記制御部は、前記光電変換部に流れる電流の量に応じて前記変換比率を変更する、
   請求項２～６のいずれか一つの距離測定装置。
8. 前記測定部は、前記第２群に関しては、前記第２群に含まれる１以上の区間のうち電気信号が最も大きい区間に基づいて、距離を求め、
   前記測定部は、前記第１群に関して求めた距離と前記第２群に関して求めた距離とのうち大きいほうを、前記対象物までの距離に採用する、
   請求項１～７のいずれか一つの距離測定装置。
9. 前記受光部は、前記光電変換部で生成された電荷の少なくとも一部を蓄積する電荷蓄積部を有し、
   前記制御部は、前記光電変換部で生成された電荷を前記電荷蓄積部に複数回蓄積し、
   前記電気信号は、前記電荷蓄積部に蓄積された電荷の量に対応する大きさを有する、
   請求項１～８のいずれか一つの距離測定装置。
10. 請求項１～９のいずれか一つの距離測定装置と、
    前記発光部と、
    前記受光部と、
    を備える、
    距離測定システム。
11. 発光部から発光する測定光が対象物で反射した光を受け取ると電荷を生成する光電変換部と前記光電変換部で生成された電荷の量に対応する電気信号を出力する出力部からなる受光部を制御する制御ステップと、
    前記電気信号に基づいて測定可能範囲内において前記対象物までの距離を算出する測定ステップと、
    を含み、
    前記制御ステップは、記測定可能範囲を構成する複数の区間のそれぞれにおいて、前記光電変換部が受け取った光の量に対する前記光電変換部が生成した電荷の量の変換比率を設定するステップを含み、
    前記複数の区間は、複数の連続する区間を含む第１群と、前記第１群とは別の１以上の区間を含む第２群とを含み、
    前記第１群は、前記変換比率が前記第２群より小さく、
    前記測定ステップでは、前記第１群に関しては、前記第１群に含まれる複数の連続する区間のうち隣接する区間それぞれに対応する電気信号の比率に基づいて、距離を求める、
    距離測定方法。
12. １以上のプロセッサに、請求項１１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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