WO2020255855A1 - 測距装置および測距方法 - Google Patents

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WO2020255855A1
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light
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unit
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広之 平野
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to a distance measuring device and a distance measuring method.
  • a distance measuring method for measuring the distance to the object to be measured using light
  • a distance measuring method called a direct ToF (Time of Flight) method is known.
  • the light emitted from the light source receives the reflected light reflected by the object to be measured by the light receiving element, and the distance to the target is based on the time from the emission of the light to the reception as the reflected light. To measure.
  • a ranging device includes a time measuring unit, a histogram generating unit, a light source control unit, a selection unit, and a distance calculating unit.
  • the time measuring unit measures time information indicating the time from the light emission timing when the light source emits light to the light reception timing when the light receiving element receives light.
  • the histogram generation unit generates a histogram based on the time information.
  • the light source control unit dynamically changes the driving state of the light source. When a plurality of peaks are detected in the histogram in one frame, the selection unit selects one peak based on the driving state of the light source.
  • the distance calculation unit calculates the distance to the object based on the selected peak.
  • interference caused by other ranging devices can be suppressed.
  • the effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present disclosure.
  • a distance measuring method for measuring the distance to the object to be measured using light
  • a distance measuring method called a direct ToF (Time of Flight) method is known.
  • the light emitted from the light source receives the reflected light reflected by the object to be measured by the light receiving element, and the distance to the target is based on the time from the emission of the light to the reception as the reflected light. To measure.
  • the present disclosure relates to a technique for performing distance measurement using light. Therefore, in order to facilitate understanding of the embodiments of the present disclosure, a distance measuring method applicable to the embodiments will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing distance measurement by the direct ToF method applicable to the embodiment of the present disclosure.
  • the ToF method is directly applied as the distance measuring method.
  • the light emitted from the light source 2 L1 receives the reflected light L2 reflected by the object 100 to be measured by the light receiving element 3, and the distance is measured based on the time difference between the light emission timing and the light receiving timing. It is a method.
  • the distance measuring device 1 includes a light source 2 and a light receiving element 3.
  • the light source 2 is, for example, a laser diode, and is driven so as to emit laser light in a pulsed manner.
  • the emitted light L1 from the light source 2 is reflected by the object to be measured 100 and is received by the light receiving element 3 as the reflected light L2.
  • the light receiving element 3 converts light into an electric signal by photoelectric conversion, and outputs a signal corresponding to the received light.
  • the time when the light source 2 emits light (light emission timing) is set to time t 0
  • the time when the light receiving element 3 receives the reflected light L2 reflected by the object 100 to be measured by the emitted light L1 from the light source 2 (light receiving timing). Let the time be t 1 .
  • the distance D between the distance measurement apparatus 1 and the object to be measured 100 can be calculated by the following equation (1).
  • D (c / 2) ⁇ (t 1 ⁇ t 0 )... (1)
  • the ranging device 1 sets the time t m (hereinafter, also referred to as “light receiving time t m ”) from the light emitting timing time t 0 to the light receiving timing when the light is received by the light receiving element 3. Classify based on class (bins) and generate a histogram.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example histogram based on the time when the light receiving element 3 receives light, which is applicable to the embodiment of the present disclosure.
  • the horizontal axis shows the bin and the vertical axis shows the frequency for each bin.
  • the bins are obtained by classifying the light receiving time t m for each predetermined unit time d.
  • bin # 0 is 0 ⁇ t m ⁇ d
  • bin # 1 is d ⁇ t m ⁇ 2 ⁇ d
  • bin # 2 2 ⁇ d ⁇ t m ⁇ 3 ⁇ d
  • bottles # (N -2) is (N-2) ⁇ d ⁇ t m ⁇ (N-1) ⁇ d.
  • the distance measuring device 1 counts the number of times the light receiving time t m is acquired based on the bin, obtains the frequency 200 for each bin, and generates a histogram.
  • the light receiving element 3 also receives light other than the reflected light L2 reflected from the light emitted from the light source 2.
  • ambient light is light that is randomly incident on the light receiving element 3, and the ambient light component 201 due to the ambient light in the histogram becomes noise with respect to the target reflected light L2.
  • the target reflected light L2 is light received according to a specific distance and appears as an active light component 202 in the histogram.
  • the bin corresponding to the frequency of the peak in the active light component 202 is the bin corresponding to the distance D of the object to be measured 100.
  • the distance measuring device 1 acquires the representative time of the bottle (for example, the time in the center of the bottle) as the time t 1 described above, and calculates the distance D to the object to be measured 100 according to the formula (1) described above. be able to. In this way, by using a plurality of light receiving results, it is possible to perform appropriate distance measurement for random noise.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the distance measuring device 1 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the distance measuring device 1 includes a light source 2, a light receiving element 3, a light source driving unit 4, a light source control unit 5, a TDC (Time to Digital Converter: time digital converter) 6, and a histogram.
  • a generation unit 7, a selection unit 8, and a distance calculation unit 9 are provided.
  • the TDC 6 is an example of a time measuring unit.
  • the light source 2 is composed of a laser diode such as a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting LASER), for example.
  • VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting LASER
  • the light source 2 is not limited to the VCSEL, and a laser diode array in which laser diodes are arranged on a line may be used.
  • the light receiving element 3 converts light into an electric signal by photoelectric conversion, and outputs a signal corresponding to the received light.
  • the light receiving element 3 has, for example, a plurality of SPAD (Single Photon Avalanche Diode) elements arranged in a two-dimensional lattice pattern.
  • SPAD Single Photon Avalanche Diode
  • the SPAD element has a characteristic that a large current flows according to the incident of one photon. Then, the SPAD element can detect the incident of one photon contained in the reflected light L2 with high sensitivity by utilizing such a characteristic.
  • the signal generated by the SPAD element of the light receiving element 3 is supplied to the TDC 6.
  • the light source driving unit 4 drives the light source 2.
  • the light source driving unit 4 drives the light source 2 so that the emission light L1 having a predetermined timing and pulse width is emitted from the light source 2 based on the light emission control signal from the light source control unit 5.
  • the light source driving unit 4 can drive the light source 2 so that the laser light is scanned in the direction perpendicular to the line from the light source 2 having the laser diodes arranged on the line, for example. The details of the light source driving unit 4 will be described later.
  • the light source control unit 5 controls the overall operation of the distance measuring device 1 according to, for example, a program incorporated in advance. For example, the light source control unit 5 controls the light emission timing and the pulse width of the light source 2 by controlling the pulse generation circuit 28 (see FIG. 4) of the light source drive unit 4.
  • the light source control unit 5 controls the operation of the plurality of SPAD elements in the light receiving element 3.
  • the light source control unit 5 can control the reading of signals from each SPAD element for each block including (n ⁇ m) SPAD elements having n pixels in the row direction and m pixels in the column direction. ..
  • the light source control unit 5 can scan each SPAD element in the row direction and further scan each row in the column direction in units of the block to read a signal from each SPAD element.
  • the light source control unit 5 may independently read a signal from each SPAD element.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of the light source driving unit 4 and the light source 2 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the light source driving unit 4 includes reference current sources 20, 21, n-type transistors 22, 23, 27, 29, 30, 31, 32, and p-type transistors 24, 25. It has 26 and a pulse generation circuit 28.
  • the reference current sources 20 and 21 generate a predetermined reference current.
  • the reference current source 20 is connected to the drain of the n-type transistor 22. Then, the reference current generated by the reference current source 20 is duplicated by the current mirror circuit CM1 whose replication source is the n-type transistor 22 and whose replication destination is the n-type transistor 23.
  • the drain of the n-type transistor 23 is connected to the drain of the p-type transistor 24.
  • the source of the p-type transistor 24 is connected to the power supply voltage Vdd, and the gate of the p-type transistor is connected to the gate of the p-type transistor 25 and the drain of the p-type transistor 24. That is, the current mirror circuit CM2 is configured by the p-type transistors 24 and 25.
  • the p-type transistor 24 includes a predetermined number of p-type transistors connected in parallel. Then, the light source control unit 5 can control the current mirror ratio of the current mirror circuit CM2 composed of the p-type transistors 24 and 25 by controlling the number of p-type transistors in the on state in the p-type transistor 24. it can.
  • the source of the p-type transistor 25 is connected to the power supply voltage Vdd, and the drain of the p-type transistor 25 is connected to the source of the p-type transistor 26.
  • a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) circuit is configured by the p-type transistor 26 and the n-type transistor 27.
  • the input terminal of the CMOS circuit is connected to the pulse generation circuit 28.
  • the pulse generation circuit 28 generates a pulse signal. Then, the light source control unit 5 can control the pulse width and the pulse period of the pulse signal generated by the pulse generation circuit 28.
  • the output terminal of the CMOS circuit composed of the p-type transistor 26 and the n-type transistor 27 is connected to the gate of the n-type transistor 29.
  • the pulse width and the pulse period are controlled by the pulse generation circuit 28, and the pulse signal whose pulse rise time is controlled by the current mirror ratio of the current mirror circuit CM2 is input to the gate of the n-type transistor 29.
  • the shape of the pulse signal input to the gate of the n-type transistor 29 is controlled by the light source control unit 5.
  • the reference current source 21 is connected to the drain of the n-type transistor 30.
  • the reference current generated by the reference current source 21 is duplicated by the current mirror circuit CM3 whose replication source is the n-type transistor 30 and whose replication destination is the n-type transistor 31.
  • the n-type transistor 32 connected in series with the n-type transistor 30 is normally maintained in the ON state.
  • the n-type transistor 30 includes a predetermined number of n-type transistors connected in parallel. Then, the light source control unit 5 can control the current mirror ratio of the current mirror circuit CM3 composed of the n-type transistors 30 and 31 by controlling the number of on-type n-type transistors in the n-type transistor 30. it can.
  • the anode of the light source 2 which is a laser diode is connected to the power supply voltage Vdd, and the cathode of the light source 2 is connected to the drain of the n-type transistor 31. Further, the source of the n-type transistor 31 is connected to the drain of the n-type transistor 29, and the source of the n-type transistor 29 is grounded. That is, the light source 2, the n-type transistor 31 and the n-type transistor 29 are connected in series between the power supply voltage Vdd and the ground potential.
  • pulse upper limit of the drive current I B for driving the light source 2 is controlled by the current mirror ratio of the current mirror circuit CM3, the waveform of the drive current I B is input to the gate of the n-type transistor 29 It is controlled by a signal.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the drive current I B of the light source 2 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the light source control unit 5 controls the two current mirror circuits CM2 and CM3, and also controls the pulse width and pulse period of the pulse signal output from the pulse generation circuit 28 to control the light source 2.
  • the drive state can be changed dynamically.
  • the light source control section 5 is shown an example of controlling the upper limit value and the rise time of the drive current I B, it may control the fall time of the drive current I B in addition to these. Further, the example of FIG. 4 is just an example of the light source driving unit 4, and circuits having different configurations may be used as the light source driving unit 4.
  • the TDC 6 converts the pixel signal supplied from the light receiving element 3 into time information indicating the timing. Specifically, the TDC 6 regards the light emission timing of the light source 2 sent from the light source control unit 5 as the time t 0 (see FIG. 2).
  • the TDC 6 measures the time from the light emission timing of the light source 2 to the light reception timing of the light reception element 3 based on the time t 0, and outputs the measured result as digital time information.
  • the histogram generation unit 7 generates a histogram as shown in FIG. 2 based on the time information output from the TDC 6. Specifically, the histogram generation unit 7 classifies the time information sent from the TDC 6 according to the histogram, and increments the value of the corresponding bin of the histogram.
  • a series of processes such as output of a light emission command to the light source drive unit 4, light emission of the light source 2 in response to the light source command, conversion to time information by the TDC 6, and increment of the histogram bin based on the time information by the histogram generation unit 7 are predetermined. It is repeated a number of times (for example, tens of thousands of times). As a result, the histogram generation unit 7 completes the generation of the histogram per frame.
  • the selection unit 8 selects one peak based on the driving state of the light source 2 controlled by the light source control unit 5. The specific operation of the selection unit 8 will be described later.
  • the distance calculation unit 9 calculates the distance D to the object by the above equation (1) based on one peak selected by the selection unit 8.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the pulse shape of the emitted light L1 from the light source 2 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the pulse shapes of the four types of emitted light L1 emitted from the light source 2 are set. These pulse shapes are the pulse shapes of the emission light L1 emitted from the light source 2 controlled by the light source control unit 5 in four types of drive states 1 to 4.
  • the driving state of the light source 2 changes from the driving state 1 to the driving states 2, 3 and 4, the rise time and the falling time of the pulse of the emitted light L1 are shortened.
  • the pulse shape is set.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a histogram generated by the histogram generation unit 7 according to the embodiment of the present disclosure. Specifically, FIG. 7 shows a simulation result of a histogram generated based on the reflected light L2 caused by the emitted light L1 controlled in the above-mentioned driving states 1 to 4.
  • the intensity and summary statistics of the peaks in the histogram generated by the histogram generation unit 7 for example, variance, skewness, kurtosis, asymmetry, tail). Skewness, average, mode, median, etc.
  • the intensity of the peak and the summary statistic are collectively referred to as "peak shape".
  • the light source control unit 5 dynamically changes the driving state of the light source 2, thereby dynamically changing the peak intensity and the summary statistic (that is, the peak shape) obtained for each frame.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a change in the peak shape in the histogram caused by the own device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the light source control unit 5 controls the driving state of the light source 2 so that the peak P1 having a low intensity can be obtained in the frame 1, and the variance is the same as that of the previous peak P1 in the frame 2.
  • the driving state of the light source 2 is controlled so that a peak P2 having a large value can be obtained.
  • the light source control unit 5 controls the driving state of the light source 2 so that the peak P3 having the same intensity as the previous peak P2 and a small dispersion can be obtained in the frame 3, and the intensity is smaller than the previous peak P3 in the frame 4.
  • the driving state of the light source 2 is controlled so that the peak P4 having a large dispersion can be obtained.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a change in peak shape in the histogram caused by another device according to the embodiment of the present disclosure. Even if another device can inject light at a timing synchronized with the emission light L1 caused by its own device, the other device emits light whose intensity and summary statistics are synchronized with the emission light L1. It is difficult to make it incident on the device.
  • the peaks P1a to P4a in the histograms of frames 1 to 4 caused by other devices all have substantially the same intensity and summary statistic peaks.
  • a plurality of peaks are detected in one frame as shown in FIG.
  • the above-mentioned peak P1 and peak P1a are detected in frame 1
  • peak P2 and peak P2a are detected in frame 2
  • peak P3 and peak P3a are detected in frame 3
  • peak P4 and peak P3a are detected in frame 4.
  • Peak P4a is detected.
  • the selection unit 8 has higher validity from a plurality of peaks detected in one frame based on the information regarding the driving state of the light source 2 sent from the light source control unit 5. Select one peak.
  • the light source control unit 5 sends information to the selection unit 8 indicating that "the peak detected in frame 2 has the same dispersion and higher intensity than the peak detected in frame 1."
  • the selection unit 8 compares the peak shapes of the peak P1 in the frame 1 and the peak P2 in the frame 2 and the peak shapes of the peak P1a in the frame 1 and the peak P2a in the frame 2.
  • the selection unit 8 can select a highly valid peak P1 from the histogram in the frame 1 by using the information regarding the drive state sent from the light source control unit 5, and the selection unit 8 can select the highly valid peak P1 from the histogram in the frame 2. High peak P2 can be selected.
  • the selection unit 8 can see the peaks with high validity from the histogram in the frame 3. P3 can be selected.
  • the selection unit 8 can obtain a highly valid peak from the histogram in the frame 4. P4 can be selected.
  • the selection unit 8 plots the summary statistics (for example, variance) of the peaks detected in each frame. Then, when the movement of the polygonal line plotted and formed matches the movement predicted from the driving state of the light source 2, the selection unit 8 can determine that the peak forming the polygonal line is a highly valid peak. ..
  • the summary statistic used is not limited to one type, and by using a plurality of types of summary statistic in multiple dimensions and comparing it with the movement predicted from the driving state of the light source 2, further. Highly relevant peaks can be selected.
  • the light source control unit 5 dynamically changes the drive state of the light source 2
  • the movement of the polygonal line becomes large by changing the drive state of the light source 2 so that the difference in the summary statistics becomes large.
  • the selection unit 8 can accurately determine a highly valid peak.
  • the distance calculation unit 9 is based on the peaks P1 to P4 caused by the own device selected by the selection unit 8 instead of the peaks P1a to P4a caused by the other device selected by the selection unit 8.
  • the distance D to is calculated.
  • the embodiment by determining whether or not the peak shape matches the driving state of the light source 2 every frame, when a plurality of peaks are detected in one frame, the injection from the own device is performed.
  • the peak caused by the light L1 can be selected. Therefore, according to the embodiment, it is possible to suppress interference caused by other ranging devices and the like.
  • one peak is selected from a plurality of separated peaks, but one peak is selected from a plurality of peaks detected in an overlapping manner. You may choose.
  • the overlapping peaks may be separated into peaks using an existing method, and one peak may be selected from the plurality of separated peaks.
  • the dispersion value of the peak caused by the light directly incident from another device is much smaller than the peak caused by the reflected light L2 from the object. Therefore, the variance values of a plurality of peaks detected in one frame are compared, and if the variance value of a certain peak is very small compared to the variance value of another peak, such a peak is transmitted from another device. It can be regarded as a peak caused by directly incident light and excluded from the selection candidates.
  • the light source control unit 5 may randomly change the driving state of the light source 2.
  • the light source control unit 5 according to the embodiment randomly changes the drive state of the light source 2 by including the output result of the random number generator (not shown) in the process of determining the drive state of the light source 2. Can be done.
  • the light source control section 5 the pulse width of the drive current I B for driving the light source 2, by changing at least one of the rise and fall times, changing the driving state of the light source 2 Good.
  • the driving state of the light source 2 can be changed by using a simple circuit as shown in FIG. 4, so that the area of the circuit required for the distance measuring device 1 can be reduced. Therefore, according to the embodiment, the manufacturing cost of the distance measuring device 1 can be reduced.
  • the pulse width of the drive current I B by changing the non-rise and fall times, it may be changed driving state of the light source 2.
  • the selection unit 8 selects one peak from a plurality of peaks based on at least one summary statistic of the variance, skewness, kurtosis, asymmetry, and tailing of the peaks. It is good to do it. This is because, as shown in FIG. 7, these five types of summary statistics can be accurately controlled by controlling the driving state of the light source 2.
  • one peak may be selected from a plurality of peaks based on summary statistics other than peak variance, skewness, kurtosis, asymmetry, and tailing.
  • one peak may be selected using at least one of these five types of summary statistics, as well as at least one of mean, mode, and median summary statistics.
  • the selection unit 8 may execute machine learning to select one peak from a plurality of peaks. Specifically, the selection unit 8 executes machine learning based on the information on the driving state of the light source 2 and the information on the summary statistic of the peak in the driving state, and the summary statistic of the peak corresponding to the driving state of the light source 2. Generate a learning model for. The selection unit 8 stores the generated learning model information in a storage unit (not shown).
  • the selection unit 8 can select one peak based on the summary statistics of the plurality of peaks and the generated learning model.
  • the selection unit 8 may not be operated. In this way, when the plurality of peaks are not detected and there is no risk of interference, the power consumed by the selection unit 8 can be reduced by stopping the operation of the selection unit 8.
  • the power consumption of the distance measuring device 1 can be reduced.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure of the distance measuring process according to the embodiment.
  • the TDC 6 performs a time measurement process for measuring time information indicating the time from the light emission timing when the light source 2 emits light to the light reception timing when the light receiving element 3 receives light (step S101).
  • the TDC 6 regards the light emission timing of the light source 2 sent from the light source control unit 5 as the time t 0, and based on the time t 0 , the light receiving light received by the light receiving element 3 from the light emission timing of the light source 2 is emitted. Measure the time to the timing. Then, the TDC 6 outputs the measured result to the histogram generation unit 7 as time information of the digital value.
  • the histogram generation unit 7 executes a histogram generation process for generating a histogram based on the time information (step S102). Specifically, the histogram generation unit 7 classifies the time information sent from the TDC 6 according to the histogram, and increments the value of the corresponding bin of the histogram.
  • the light emission of the light source 2 in response to the light emission command, the conversion to the time information by the TDC 6, and the increment by the histogram generation unit 7 are repeated a predetermined number of times, so that the histogram generation unit 7 completes the generation of the histogram per frame. ..
  • the light source control unit 5 executes a light source control process that dynamically changes the drive state of the light source 2 (step S103). Specifically, the light source control unit 5 drives the light source 2 by controlling the two current mirror circuits CM2 and CM3 and controlling the pulse width and pulse period of the pulse signal output from the pulse generation circuit 28. Change the state dynamically.
  • the light source control unit 5 dynamically changes the peak shape obtained for each frame by dynamically changing the driving state of the light source 2.
  • the selection unit 8 determines whether or not a plurality of peaks are detected in the histogram in one frame (step S104). Then, when a plurality of peaks are detected in the histogram in one frame (step S104, Yes), the selection unit 8 performs a selection process of selecting one peak based on the driving state of the light source 2 (step). S105).
  • the distance calculation unit 9 executes a distance calculation process for calculating the distance D to the object based on the selected peak (step S106), and ends a series of distance measurement processes.
  • the distance calculation unit 9 calculates the distance D to the object based on the detected one peak (step S104, No). Step S106). That is, if a plurality of peaks are not detected in the histogram in one frame, the selection unit 8 does not perform the selection process.
  • the distance measuring device 1 includes a time measuring unit (TDC 6), a histogram generating unit 7, a light source control unit 5, a selection unit 8, and a distance calculating unit 9.
  • the time measuring unit (TDC6) measures time information indicating the time from the light emitting timing when the light source 2 emits light to the light receiving timing when the light receiving element 3 receives light.
  • the histogram generation unit 7 generates a histogram based on time information.
  • the light source control unit 5 dynamically changes the driving state of the light source 2. When a plurality of peaks are detected in the histogram in one frame, the selection unit 8 selects one peak based on the driving state of the light source 2.
  • the distance calculation unit 9 calculates the distance D to the object based on the selected peak.
  • the light source control unit 5 randomly changes the driving state of the light source 2.
  • the light source control unit 5 changes the driving state of the light source 2 by changing at least one of the pulse width, the rising time, and the falling time of the current that drives the light source 2. change.
  • the area of the circuit required for the distance measuring device 1 can be reduced, so that the manufacturing cost of the distance measuring device 1 can be reduced.
  • the selection unit 8 determines one peak based on at least one summary statistic of the variance, skewness, kurtosis, asymmetry, and tailing degree of the plurality of peaks. select.
  • the selection unit 8 is a learning model generated by using the information on the driving state of the dynamically changed light source 2 and the information on the summary statistic of the peak in the histogram. Select one peak from.
  • the ranging device 1 does not operate the selection unit 8 when a plurality of peaks are not detected in the histogram in one frame.
  • the power consumption of the ranging device 1 can be reduced.
  • the distance measuring method includes a time measurement step (step S101), a histogram generation step (step S102), a light source control step (step S103), a selection step (step S104), and a distance calculation step (step S105). ) And.
  • time measurement step step S101
  • time information indicating the time from the light emission timing when the light source 2 emits light to the light reception timing when the light receiving element 3 receives light is measured.
  • the histogram generation step (step S102) generates a histogram based on time information.
  • the light source control step (step S103) dynamically changes the driving state of the light source 2.
  • step S104 when a plurality of peaks are detected in the histogram in one frame, one peak is selected based on the driving state of the light source 2.
  • the distance calculation step (step S105) calculates the distance D to the object based on the selected peak.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure is realized as a device mounted on a moving body of any kind such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. You may.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technique according to the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via the communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside information detection unit 12030, an in-vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio image output unit 12052, and an in-vehicle network I / F (Interface) 12053 are shown as a functional configuration of the integrated control unit 12050.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of the device related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 provides a driving force generator for generating the driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism for adjusting and a braking device for generating a braking force of a vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as headlamps, back lamps, brake lamps, blinkers or fog lamps.
  • the body system control unit 12020 may be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for the key or signals of various switches.
  • the body system control unit 12020 receives inputs of these radio waves or signals and controls a vehicle door lock device, a power window device, a lamp, and the like.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000.
  • the image pickup unit 12031 is connected to the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 causes the image pickup unit 12031 to capture an image of the outside of the vehicle and receives the captured image.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as a person, a vehicle, an obstacle, a sign, or characters on the road surface based on the received image.
  • the image pickup unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electric signal according to the amount of the light received.
  • the imaging unit 12031 can output an electric signal as an image or can output it as distance measurement information. Further, the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared light.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects the in-vehicle information.
  • a driver state detection unit 12041 that detects the driver's state is connected to the in-vehicle information detection unit 12040.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 determines the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether the driver is dozing.
  • the microcomputer 12051 calculates the control target value of the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 realizes ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions including vehicle collision avoidance or impact mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, and the like. It is possible to perform cooperative control for the purpose of.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generating device, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information around the vehicle acquired by the outside information detection unit 12030 or the inside information detection unit 12040, so that the driver can control the driver. It is possible to perform coordinated control for the purpose of automatic driving that runs autonomously without depending on the operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the external information detection unit 12030, and performs coordinated control for the purpose of antiglare such as switching the high beam to the low beam. It can be carried out.
  • the audio image output unit 12052 transmits the output signal of at least one of the audio and the image to the output device capable of visually or audibly notifying the passenger or the outside of the vehicle of the information.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an onboard display and a heads-up display.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the imaging unit 12031 includes imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 are provided at positions such as, for example, the front nose, side mirrors, rear bumpers, back doors, and the upper part of the windshield in the vehicle interior of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12101 provided on the front nose and the imaging unit 12105 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire images of the side of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door mainly acquires an image of the rear of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12105 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior is mainly used for detecting a preceding vehicle, a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.
  • FIG. 13 shows an example of the photographing range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided on the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively
  • the imaging range 12114 indicates the imaging range of the imaging units 12102 and 12103.
  • the imaging range of the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, a bird's-eye view image of the vehicle 12100 as viewed from above can be obtained.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the image pickup units 12101 to 12104 may be a stereo camera composed of a plurality of image pickup elements, or may be an image pickup element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 has a distance to each three-dimensional object within the imaging range 12111 to 12114 based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, and a temporal change of this distance (relative velocity with respect to the vehicle 12100).
  • a predetermined speed for example, 0 km / h or more.
  • the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in front of the preceding vehicle in advance, and can perform automatic braking control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like. In this way, it is possible to perform coordinated control for the purpose of automatic driving or the like in which the vehicle travels autonomously without depending on the operation of the driver.
  • the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to a three-dimensional object into two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, utility poles, and other three-dimensional objects based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into obstacles that can be seen by the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, the microcomputer 12051 via the audio speaker 12061 or the display unit 12062. By outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be provided.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not a pedestrian is present in the captured image of the imaging units 12101 to 12104.
  • pedestrian recognition includes, for example, a procedure for extracting feature points in an image captured by an imaging unit 12101 to 12104 as an infrared camera, and pattern matching processing for a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian. It is done by the procedure to determine.
  • the audio image output unit 12052 When the microcomputer 12051 determines that a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 outputs a square contour line for emphasizing the recognized pedestrian.
  • the display unit 12062 is controlled so as to superimpose and display. Further, the audio image output unit 12052 may control the display unit 12062 so as to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.
  • the above is an example of a vehicle control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the technique according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 12031 among the configurations described above.
  • the distance measuring device 1 of FIG. 1 can be applied to the imaging unit 12031.
  • the technique according to the present disclosure it is possible to suppress interference caused by a distance measuring device of another vehicle or the like.
  • the selection unit 8 and the distance calculation unit 9 are provided inside the distance measuring device 1, but the selection unit 8 and the distance calculation unit 9 are provided in the application processor provided outside the distance measuring device 1. It may be provided.
  • the present technology can also have the following configurations.
  • a time measuring unit that measures time information indicating the time from the light emission timing of the light source to the light reception timing of the light receiving element.
  • a histogram generator that generates a histogram based on the time information
  • a light source control unit that dynamically changes the drive state of the light source
  • a selection unit that selects one peak based on the driving state of the light source when a plurality of peaks are detected in the histogram in one frame.
  • a distance calculation unit that calculates the distance to the object based on the selected peak, A distance measuring device equipped with.
  • the light source control unit changes the driving state of the light source by changing at least one of a pulse width, a rising time, and a falling time of a current that drives the light source according to the above (1) or (2).
  • Distance measuring device (4)
  • the selection unit selects one peak based on at least one summary statistic of the variance, skewness, kurtosis, asymmetry and tailing of the plurality of peaks (1) to (3).
  • the ranging device according to any one.
  • the selection unit selects one peak from a learning model generated using the dynamically changed information about the driving state of the light source and the information about the summary statistics of the peaks in the histogram (4). ).
  • the light source control step is described in (7) or (8) above, wherein the driving state of the light source is changed by changing at least one of a pulse width, a rising time, and a falling time of a current that drives the light source.
  • Distance measurement method In the selection step, one peak is selected based on at least one summary statistic of the variance, skewness, kurtosis, asymmetry and tailing of the plurality of peaks (7) to (9). The distance measuring method described in any one of them.
  • the selection step selects one peak from a learning model generated using the dynamically modified information about the driving state of the light source and the information about the summary statistics of the peaks in the histogram. ).

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Abstract

本開示に係る測距装置（１）は、時間計測部と、ヒストグラム生成部（７）と、光源制御部（５）と、選択部（８）と、距離算出部（９）とを備える。時間計測部は、光源（２）が発光した発光タイミングから、受光素子（３）が受光した受光タイミングまでの時間を示す時間情報を計測する。ヒストグラム生成部（７）は、時間情報に基づくヒストグラムを生成する。光源制御部（５）は、光源（２）の駆動状態を動的に変更する。選択部（８）は、１つのフレーム内のヒストグラムに複数のピークが検出された場合に、光源（２）の駆動状態に基づいて１つのピークを選択する。距離算出部（９）は、選択されたピークに基づいて、対象物までの距離（Ｄ）を算出する。

Description

測距装置および測距方法
　本開示は、測距装置および測距方法に関する。
　光を用いて被測定物までの距離を測定する測距方式の一つとして、直接ＴｏＦ(Time　of　Flight)方式と呼ばれる測距手法が知られている。かかる直接ＴｏＦ方式では、光源から射出された光が被測定物により反射された反射光を受光素子により受光し、光が射出されてから反射光として受光されるまでの時間に基づき対象までの距離を計測する。
　また、光源から射出される光の発光タイミングをランダムに変更することにより、他車両の測距装置から射出される光に起因する混信を抑制することができる（たとえば、特許文献１参照）。
特開２０１７－１２５６８２号公報
　しかしながら、発光タイミングをランダムに変更するだけでは、多数の車両が近接する場合に混信を十分に防止することが困難であった。さらに、上記の従来技術では、悪意を持った第三者が発光タイミングに追従する形で異なる発光を行った場合、測距データが改ざんされる恐れがあった。
　そこで、本開示では、他の測距装置などに起因する混信を抑制することができる測距装置および測距方法を提案する。
　本開示によれば、測距装置が提供される。測距装置は、時間計測部と、ヒストグラム生成部と、光源制御部と、選択部と、距離算出部とを備える。時間計測部は、光源が発光した発光タイミングから、受光素子が受光した受光タイミングまでの時間を示す時間情報を計測する。ヒストグラム生成部は、前記時間情報に基づくヒストグラムを生成する。光源制御部は、前記光源の駆動状態を動的に変更する。選択部は、１つのフレーム内の前記ヒストグラムに複数のピークが検出された場合に、前記光源の駆動状態に基づいて１つのピークを選択する。距離算出部は、前記選択されたピークに基づいて、対象物までの距離を算出する。
　本開示によれば、他の測距装置などに起因する混信を抑制することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本開示の実施形態に適用可能である直接ＴｏＦ方式による測距を模式的に示す図である。 本開示の実施形態に適用可能である受光部が受光した時刻に基づく一例のヒストグラムを示す図である。 本開示の実施形態に係る測距装置の構成例を示すブロック図である。 本開示の実施形態に係る光源駆動部および光源の構成例を示す回路図である。 本開示の実施形態に係る光源の駆動電流の一例を示す図である。 本開示の実施形態に係る光源からの射出光のパルス形状の一例を示す図である。 本開示の実施形態に係るヒストグラム生成部で生成されるヒストグラムの一例を示す図である。 本開示の実施形態に係る自装置に起因するヒストグラムのピーク形状の変化について説明するための図である。 本開示の実施形態に係る他装置に起因するヒストグラムのピーク形状の変化について説明するための図である。 本開示の実施形態に係るヒストグラム生成部で生成されるヒストグラムの変化について説明するための図である。 実施形態に係る測距処理の処理手順を示すフローチャートである。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
　以下に、本開示の各実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
　光を用いて被測定物までの距離を測定する測距方式の一つとして、直接ＴｏＦ(Time　of　Flight)方式と呼ばれる測距手法が知られている。かかる直接ＴｏＦ方式では、光源から射出された光が被測定物により反射された反射光を受光素子により受光し、光が射出されてから反射光として受光されるまでの時間に基づき対象までの距離を計測する。
　また、光源から射出される光の発光タイミングをランダムに変更することにより、他車両の測距装置から射出される光に起因する混信を抑制することができる。
　しかしながら、発光タイミングをランダムに変更するだけでは、多数の車両が近接する場合に混信を十分に防止することが困難であった。さらに、上記の従来技術では、悪意を持った第三者が発光タイミングに追従する形で異なる発光を行った場合、測距データが改ざんされる恐れがあった。
　そこで、上述の問題点を克服し、他の測距装置などに起因する混信を抑制することができる測距装置および測距方法の実現が期待されている。
［測距方法］
　本開示は、光を用いて測距を行う技術に関するものである。そこで、本開示の実施形態の理解を容易とするために、図１および図２を参照しながら、実施形態に適用可能な測距方法について説明する。
　図１は、本開示の実施形態に適用可能である直接ＴｏＦ方式による測距を模式的に示す図である。実施形態では、測距方式として直接ＴｏＦ方式を適用する。
　かかる直接ＴｏＦ方式は、光源２からの射出光Ｌ１が被測定物１００により反射した反射光Ｌ２を受光素子３により受光し、光の射出タイミングと受光タイミングとの差分の時間に基づき測距を行う方式である。
　測距装置１は、光源２と、受光素子３とを備える。光源２は、たとえばレーザダイオードであり、レーザ光をパルス状に発光するように駆動される。
　光源２からの射出光Ｌ１は、被測定物１００により反射され、反射光Ｌ２として受光素子３に受光される。受光素子３は、光電変換によって光を電気信号に変換し、受光した光に応じた信号を出力する。
　ここで、光源２が発光した時刻（発光タイミング）を時間ｔ0、光源２からの射出光Ｌ１が被測定物１００により反射された反射光Ｌ２を受光素子３が受光した時刻（受光タイミング）を時間ｔ1とする。
　定数ｃを光速度（２．９９７９×１０8［ｍ／ｓｅｃ］）とすると、測距装置１と被測定物１００との間の距離Ｄは、次式（１）により算出することができる。
Ｄ＝(ｃ／２)×(ｔ1－ｔ0)　　…（１）
　より具体的には、測距装置１は、発光タイミングの時間ｔ0から受光素子３に光が受光された受光タイミングまでの時間ｔm（以下、「受光時間ｔm」とも呼称する。）を階級（ビン(bins)）に基づき分類し、ヒストグラムを生成する。
　図２は、本開示の実施形態に適用可能である受光素子３が受光した時刻に基づく一例のヒストグラムを示す図である。図２において、横軸はビン、縦軸はビン毎の頻度を示す。ビンは、受光時間ｔmを所定の単位時間ｄ毎に分類したものである。
　具体的には、ビン＃０が０≦ｔm＜ｄ、ビン＃１がｄ≦ｔm＜２×ｄ、ビン＃２が２×ｄ≦ｔm＜３×ｄ、…、ビン＃（Ｎ－２）が(Ｎ－２)×ｄ≦ｔm＜(Ｎ－１)×ｄとなる。受光素子３の露光時間を時間ｔepとした場合、ｔep＝Ｎ×ｄとなる。
　測距装置１は、受光時間ｔmを取得した回数をビンに基づき計数してビン毎の頻度２００を求め、ヒストグラムを生成する。ここで、受光素子３は、光源２からの射出光Ｌ１が反射された反射光Ｌ２以外の光も受光する。
　たとえば、対象となる反射光Ｌ２以外の光の例として、測距装置１の周囲の環境光がある。かかる環境光は、受光素子３にランダムに入射する光であって、ヒストグラムにおける環境光による環境光成分２０１は、対象となる反射光Ｌ２に対するノイズとなる。
　一方、対象となる反射光Ｌ２は、特定の距離に応じて受光される光であって、ヒストグラムにおいてアクティブ光成分２０２として現れる。このアクティブ光成分２０２内のピークの頻度に対応するビンが、被測定物１００の距離Ｄに対応するビンとなる。
　測距装置１は、そのビンの代表時間（たとえばビンの中央の時間）を上述した時間ｔ1として取得することで、上述した式（１）に従い、被測定物１００までの距離Ｄを算出することができる。このように、複数の受光結果を用いることで、ランダムなノイズに対して適切な測距が実行可能となる。
［測距装置の詳細］
　つづいて、実施形態に係る測距装置１の詳細について、図３～図１０を参照しながら説明する。図３は、本開示の実施形態に係る測距装置１の構成例を示すブロック図である。
　図３に示すように、測距装置１は、光源２と、受光素子３と、光源駆動部４と、光源制御部５と、ＴＤＣ（Time　to　Digital　Converter：時間デジタル変換回路）６と、ヒストグラム生成部７と、選択部８と、距離算出部９とを備える。ＴＤＣ６は、時間計測部の一例である。
　光源２は、たとえば、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical　Cavity　Surface　Emitting　LASER）などのレーザダイオードで構成される。なお、光源２は、ＶＣＳＥＬに限られず、レーザダイオードがライン上に配列されたレーザダイオードアレイなどを用いてもよい。
　受光素子３は、光電変換によって光を電気信号に変換し、受光した光に応じた信号を出力する。受光素子３は、たとえば、２次元格子状に配列される複数のＳＰＡＤ（Single　Photon　Avalanche　Diode）素子を有する。
　かかるＳＰＡＤ素子は、アバランシ増倍が発生する大きな逆バイアス電圧をカソードに印加することにより、１光子の入射に応じて発生した電子に起因して、内部でアバランシ増倍が生じる。
　すなわち、ＳＰＡＤ素子は、１光子の入射に応じて大電流が流れる特性を有する。そして、ＳＰＡＤ素子では、かかる特性を利用することで、反射光Ｌ２に含まれる１光子の入射を高感度で検知することができる。受光素子３のＳＰＡＤ素子で発生する信号は、ＴＤＣ６に供給される。
　光源駆動部４は、光源２を駆動する。光源駆動部４は、たとえば、光源制御部５からの発光制御信号に基づいて、光源２から所定のタイミングおよびパルス幅を有する射出光Ｌ１が出射されるように光源２を駆動する。
　光源駆動部４は、たとえば、ライン上に配列されるレーザダイオードを有する光源２から、レーザ光がラインに垂直の方向にスキャンされるように光源２を駆動することができる。かかる光源駆動部４の詳細については後述する。
　光源制御部５は、たとえば予め組み込まれるプログラムに従い、測距装置１の全体の動作を制御する。たとえば、光源制御部５は、光源駆動部４のパルス生成回路２８（図４参照）を制御することにより、光源２の発光タイミングおよびパルス幅を制御する。
　また、光源制御部５は、受光素子３における複数のＳＰＡＤ素子の動作を制御する。たとえば、光源制御部５は、各ＳＰＡＤ素子からの信号の読み出しを、行方向にｎ画素、列方向にｍ画素の、（ｎ×ｍ）個のＳＰＡＤ素子を含むブロック毎に制御することができる。
　また、光源制御部５は、当該ブロックを単位として、各ＳＰＡＤ素子を行方向にスキャンし、さらに行毎に列方向にスキャンして、各ＳＰＡＤ素子から信号を読み出すことができる。なお、実施形態において、光源制御部５は、各ＳＰＡＤ素子からそれぞれ単独に信号を読み出してもよい。
　ここで、実施形態に係る光源制御部５は、光源駆動部４の動作を制御することにより、光源２の駆動状態を動的に変更する。そこで以降では、図４を参照しながら、光源制御部５によって制御される光源駆動部４および光源２の回路構成について説明する。図４は、本開示の実施形態に係る光源駆動部４および光源２の構成例を示す回路図である。
　図４に示すように、実施形態に係る光源駆動部４は、基準電流源２０、２１と、ｎ型トランジスタ２２、２３、２７、２９、３０、３１、３２と、ｐ型トランジスタ２４、２５、２６と、パルス生成回路２８とを有する。
　基準電流源２０、２１は、所定の基準電流を生成する。基準電流源２０は、ｎ型トランジスタ２２のドレインに接続される。そして、基準電流源２０で生成される基準電流は、ｎ型トランジスタ２２を複製元とし、ｎ型トランジスタ２３を複製先とするカレントミラー回路ＣＭ１により複製される。
　ｎ型トランジスタ２３のドレインは、ｐ型トランジスタ２４のドレインに接続される。かかるｐ型トランジスタ２４のソースは電源電圧Ｖｄｄに接続され、ｐ型トランジスタのゲートはｐ型トランジスタ２５のゲートおよびｐ型トランジスタ２４のドレインに接続される。すなわち、ｐ型トランジスタ２４、２５によって、カレントミラー回路ＣＭ２が構成される。
　なお、ｐ型トランジスタ２４は、並列接続される所定数のｐ型トランジスタを含む。そして、光源制御部５は、ｐ型トランジスタ２４におけるオン状態のｐ型トランジスタの数を制御することにより、ｐ型トランジスタ２４、２５で構成されるカレントミラー回路ＣＭ２のカレントミラー比を制御することができる。
　ｐ型トランジスタ２５のソースは電源電圧Ｖｄｄに接続され、ｐ型トランジスタ２５のドレインはｐ型トランジスタ２６のソースに接続される。また、ｐ型トランジスタ２６およびｎ型トランジスタ２７によって、ＣＭＯＳ（Complementary　Metal-Oxide-Semiconductor）回路が構成される。
　かかるＣＭＯＳ回路の入力端子は、パルス生成回路２８に接続される。パルス生成回路２８は、パルス信号を生成する。そして、光源制御部５は、パルス生成回路２８で生成されるパルス信号のパルス幅およびパルス周期を制御することができる。
　また、ｐ型トランジスタ２６およびｎ型トランジスタ２７で構成されるＣＭＯＳ回路の出力端子は、ｎ型トランジスタ２９のゲートに接続される。
　そして、パルス生成回路２８でパルス幅およびパルス周期が制御され、カレントミラー回路ＣＭ２のカレントミラー比でパルスの立ち上がり時間が制御されたパルス信号がｎ型トランジスタ２９のゲートに入力される。このｎ型トランジスタ２９のゲートに入力されるパルス信号の形状は、光源制御部５によって制御される。
　基準電流源２１は、ｎ型トランジスタ３０のドレインに接続される。かかる基準電流源２１で生成される基準電流は、ｎ型トランジスタ３０を複製元とし、ｎ型トランジスタ３１を複製先とするカレントミラー回路ＣＭ３により複製される。なお、ｎ型トランジスタ３０と直列に接続されるｎ型トランジスタ３２は、通常オン状態で維持される。
　なお、ｎ型トランジスタ３０は、並列接続される所定数のｎ型トランジスタを含む。そして、光源制御部５は、ｎ型トランジスタ３０におけるオン状態のｎ型トランジスタの数を制御することにより、ｎ型トランジスタ３０、３１で構成されるカレントミラー回路ＣＭ３のカレントミラー比を制御することができる。
　レーザダイオードである光源２のアノードは電源電圧Ｖｄｄに接続され、光源２のカソードはｎ型トランジスタ３１のドレインに接続される。さらに、ｎ型トランジスタ３１のソースはｎ型トランジスタ２９のドレインに接続され、ｎ型トランジスタ２９のソースは接地される。すなわち、光源２、ｎ型トランジスタ３１およびｎ型トランジスタ２９は、電源電圧Ｖｄｄと接地電位との間で直列に接続される。
　ここまで説明した回路によって、光源２を駆動する駆動電流ＩＢの上限値がカレントミラー回路ＣＭ３のカレントミラー比で制御され、駆動電流ＩＢの波形がｎ型トランジスタ２９のゲートに入力されるパルス信号で制御される。
　たとえば、図５に示すように、光源制御部５は、光源２を駆動する駆動電流ＩＢの上限値や立ち上がり時間を様々に制御することができる。図５は、本開示の実施形態に係る光源２の駆動電流ＩＢの一例を示す図である。
　すなわち、実施形態に係る光源制御部５は、２つのカレントミラー回路ＣＭ２、ＣＭ３を制御するとともに、パルス生成回路２８から出力されるパルス信号のパルス幅およびパルス周期を制御することにより、光源２の駆動状態を動的に変更することができる。
　なお、実施形態では、光源制御部５が駆動電流ＩＢの上限値および立ち上がり時間を制御する例について示したが、これらに加えて駆動電流ＩＢの立ち下がり時間を制御してもよい。また、図４の例は光源駆動部４のあくまで一例では、異なる構成を有する回路を光源駆動部４として用いてもよい。
　図３の説明に戻る。ＴＤＣ６は、受光素子３から供給された画素信号を、タイミングを示す時間情報に変換する。具体的には、ＴＤＣ６は、光源制御部５から送られる光源２の発光タイミングを時間ｔ０（図２参照）とみなす。
　そして、ＴＤＣ６は、かかる時間ｔ０に基づいて、光源２が発光した発光タイミングから受光素子３が受光した受光タイミングまでの時間を計測し、計測された結果をデジタル値の時間情報として出力する。
　ヒストグラム生成部７は、ＴＤＣ６から出力された時間情報に基づいて、図２に示したようなヒストグラムを生成する。具体的には、ヒストグラム生成部７は、ＴＤＣ６から送られた時間情報をヒストグラムに従い分類し、ヒストグラムの対応するビンの値をインクリメントする。
　そして、光源駆動部４に対する発光命令の出力、発光命令に応じた光源２の発光、ＴＤＣ６による時間情報への変換、ヒストグラム生成部７による時間情報に基づくヒストグラムのビンのインクリメントといった一連の処理が所定回数（例えば数万回）繰り返される。これにより、ヒストグラム生成部７による１フレーム当たりのヒストグラムの生成が完了する。
　選択部８は、１つのフレーム内のヒストグラムに複数のピークが検出された場合に、光源制御部５で制御された光源２の駆動状態に基づいて１つのピークを選択する。かかる選択部８の具体的な動作については後述する。
　距離算出部９は、選択部８で選択された１つのピークに基づいて、対象物までの距離Ｄを上述の式（１）によって算出する。
　つづいて、選択部８の具体的な動作について、図６～図１０を参照しながら説明する。図６は、本開示の実施形態に係る光源２からの射出光Ｌ１のパルス形状の一例を示す図である。
　本開示では、シミュレーションの入力条件の一例として、光源２から射出される４種類の射出光Ｌ１のパルス形状を設定した。これらのパルス形状は、光源制御部５によって４種類の駆動状態１～４に制御される光源２から射出される射出光Ｌ１のパルス形状である。
　図６に示すように、本開示では、光源２の駆動状態が駆動状態１から駆動状態２、３、４になるにしたがい、射出光Ｌ１のパルスの立ち上がり時間および立ち下がり時間が短くなるようにパルス形状を設定している。
　図７は、本開示の実施形態に係るヒストグラム生成部７で生成されるヒストグラムの一例を示す図である。具体的には、図７は、上述の駆動状態１～４に制御された射出光Ｌ１に起因する反射光Ｌ２に基づいて生成されるヒストグラムのシミュレーション結果を示している。
　図７に示すように、光源２の駆動状態が駆動状態１から駆動状態２、３、４になるにしたがい、生成されるヒストグラム内のピークの強度が大きくなるとともに、分散が小さくなることがわかる。
　また、光源２の駆動状態が駆動状態１から駆動状態２、３、４になるにしたがい、生成されるヒストグラム内のピークの尖度が大きくなり、歪度が小さくなることがわかる。
　さらに、光源２の駆動状態が駆動状態１から駆動状態２、３、４になるにしたがい、生成されるヒストグラム内のピークの対称性が良好になり、尾引き具合が小さくなることがわかる。
　すなわち、実施形態では、光源２の駆動状態を制御することにより、ヒストグラム生成部７で生成されるヒストグラム内のピークの強度や要約統計量（例えば、分散や歪度、尖度、非対称性、尾引き具合、平均、最頻値、メディアン等）を制御することができる。なお、以降の説明では、ピークの強度や要約統計量のことを総称して、「ピーク形状」とも呼称する。
　そして、実施形態では、光源制御部５が光源２の駆動状態を動的に変更することにより、フレームごとに得られるピークの強度や要約統計量（すなわち、ピーク形状）を動的に変更する。図８は、本開示の実施形態に係る自装置に起因するヒストグラム内のピーク形状の変化について説明するための図である。
　たとえば、図８に示すように、光源制御部５は、フレーム１では強度が小さいピークＰ１が得られるように光源２の駆動状態を制御し、フレーム２では前のピークＰ１と分散が変わらず強度が大きいピークＰ２が得られるように光源２の駆動状態を制御する。
　また、光源制御部５は、フレーム３では前のピークＰ２と強度が変わらず分散が小さいピークＰ３が得られるように光源２の駆動状態を制御し、フレーム４では前のピークＰ３より強度が小さく分散が大きいピークＰ４が得られるように光源２の駆動状態を制御する。
　図９は、本開示の実施形態に係る他装置に起因するヒストグラム内のピーク形状の変化について説明するための図である。仮に、自装置に起因する射出光Ｌ１と同期したタイミングで他装置が光を入射させることができたとしても、かかる他装置は、射出光Ｌ１と強度や要約統計量を同期させた光を自装置に入射させることは困難である。
　なぜなら、射出光Ｌ１や反射光Ｌ２を測定した他装置が、かかる射出光Ｌ１や反射光Ｌ２の強度や要約統計量を測定し、同期させて別の光を出射するまでには相応の時間が必要となることから、動的に変更されたピーク形状に同期させることは困難だからである。
　したがって、図９に示すように、他装置に起因するフレーム１～４のヒストグラム内のピークＰ１ａ～Ｐ４ａは、全てほぼ同じ強度および要約統計量のピークとなる。
　そして、自装置に起因する反射光Ｌ２と他装置に起因する光とがいずれも受光素子３に入射する場合、図１０に示すように、１つのフレーム内に複数のピークが検出される。たとえば、フレーム１には上述のピークＰ１およびピークＰ１ａが検出され、フレーム２にはピークＰ２およびピークＰ２ａが検出され、フレーム３にはピークＰ３およびピークＰ３ａが検出され、フレーム４にはピークＰ４およびピークＰ４ａが検出される。
　ここで、実施形態に係る選択部８は、光源制御部５から送られた光源２の駆動状態に関する情報に基づいて、１つのフレーム内で検出される複数のピークの中からより妥当性の高いピークを１つ選択する。
　たとえば、光源制御部５は、「フレーム２で検出されるピークは、フレーム１で検出されるピークに比べて分散が変わらず強度が大きくなる」旨が示された情報を選択部８に送る。
　また、選択部８は、フレーム１内のピークＰ１とフレーム２内のピークＰ２とのピーク形状を対比するとともに、フレーム１内のピークＰ１ａとフレーム２内のピークＰ２ａとのピーク形状を対比する。
　そして、選択部８は、光源制御部５から送られる駆動状態に関する情報を用いることにより、フレーム１内のヒストグラムから妥当性の高いピークＰ１を選択することができ、フレーム２内のヒストグラムから妥当性の高いピークＰ２を選択することができる。
　また、同様の手法を用いて、フレーム２内のピークＰ２、Ｐ２ａとフレーム３内のピークＰ３、Ｐ３ａとをそれぞれ対比することにより、選択部８は、フレーム３内のヒストグラムから妥当性の高いピークＰ３を選択することができる。
　さらに、同様の手法を用いて、フレーム３内のピークＰ３、Ｐ３ａとフレーム４内のピークＰ４、Ｐ４ａとをそれぞれ対比することにより、選択部８は、フレーム４内のヒストグラムから妥当性の高いピークＰ４を選択することができる。
　たとえば、選択部８は、各フレームで検出されるピークの要約統計量（たとえば、分散）をプロットする。そして、プロットされて形成される折れ線の動きが光源２の駆動状態から予測される動きと一致する場合、選択部８は、かかる折れ線を形成するピークを妥当性の高いピークと判定することができる。
　なお、上述の手法において、用いられる要約統計量は１種類に限られず、複数種類の要約統計量を多次元的に用いて、光源２の駆動状態から予測される動きと対比することにより、さらに妥当性の高いピークを選択することができる。
　また、光源制御部５が光源２の駆動状態を動的に変更する際に、要約統計量の差異が大きくなるように光源２の駆動状態を変更することにより、折れ線の動きが大きくなることから、選択部８は、妥当性の高いピークを精度よく判定することができる。
　そして、距離算出部９は、選択部８で選択されなかった他装置に起因するピークＰ１ａ～Ｐ４ａではなく、選択部８で選択された自装置に起因するピークＰ１～Ｐ４に基づいて、対象物までの距離Ｄを算出する。
　このように、実施形態では、ピーク形状が光源２の駆動状態にマッチするか否かを毎フレーム判定することにより、１つのフレーム内で複数のピークが検出される場合に、自装置からの射出光Ｌ１に起因するピークを選択することができる。したがって、実施形態によれば、他の測距装置などに起因する混信を抑制することができる。
　なお、実施形態では、図１０に示したように、分離された複数のピークの中から１つのピークを選択する例について示したが、重なって検出される複数のピークの中から１つのピークを選択してもよい。この場合、たとえば、重なったピークを既存の手法を用いてピーク分離し、分離された複数のピークの中から１つのピークを選択すればよい。
　また、実施形態では、異なるフレームの間で検出されるピーク同士の要約統計量を相対的に比較してピークの妥当性を判定する例について示したが、１つのフレーム内で検出される複数のピーク同士の要約統計量の絶対値に基づいて１つのピークを選択してもよい。
　たとえば、対象物からの反射光Ｌ２に起因するピークに比べて、他装置から直接入射する光に起因するピークの分散値は非常に小さいことがわかっている。そこで、１つのフレーム内に検出される複数のピーク同士の分散値を比較して、あるピークの分散値が他のピークの分散値と比べて非常に小さい場合には、かかるピークを他装置から直接入射する光に起因するピークとみなして、選択候補から除外することができる。
　また、実施形態では、光源制御部５が、光源２の駆動状態をランダムに変更するとよい。たとえば、実施形態に係る光源制御部５は、光源２の駆動状態を決定するプロセスに乱数生成器（図示せず）の出力結果を含ませることにより、光源２の駆動状態をランダムに変更することができる。
　これにより、実施形態では、光源２の過去の駆動状態に基づいて、他装置が光源２の駆動状態を予測し、自装置のピーク形状に同期させようとした場合でも、かかる他装置に起因する混信を抑制することができる。したがって、実施形態によれば、他の測距装置などに起因する混信を効果的に抑制することができる。
　また、実施形態では、光源制御部５が、光源２を駆動する駆動電流ＩＢのパルス幅、立ち上がり時間および立ち下がり時間のうち少なくとも１つを変更することによって、光源２の駆動状態を変更するとよい。
　これにより、図４に示したような簡便な回路を用いて、光源２の駆動状態を変更することができることから、測距装置１に必要となる回路の面積を小さくすることができる。したがって、実施形態によれば、測距装置１の製造コストを低減することができる。
　なお、実施形態では、駆動電流ＩＢのパルス幅、立ち上がり時間および立ち下がり時間以外を変更することによって、光源２の駆動状態を変更してもよい。
　また、実施形態では、選択部８が、ピークの分散、歪度、尖度、非対称性および尾引き具合のうち少なくとも１つの要約統計量に基づいて、複数のピークの中から１つのピークを選択するとよい。なぜなら、図７に示したように、これら５種類の要約統計量は、光源２の駆動状態を制御することにより、精度よく制御することが可能な要約統計量だからである。
　すなわち、実施形態では、これら５種類の要約統計量のうち少なくとも１つの要約統計量に基づくことにより、妥当性の高いピークを精度よく選択することができる。したがって、実施形態によれば、他の測距装置などに起因する混信を効果的に抑制することができる。
　なお、実施形態では、ピークの分散、歪度、尖度、非対称性および尾引き具合以外の要約統計量に基づいて、複数のピークの中から１つのピークを選択してもよい。たとえば、これら５種類の要約統計量のうち少なくとも１つの要約統計量に加え、平均、最頻値およびメディアンのうち少なくとも１つの要約統計量を用いて１つのピークを選択してもよい。これにより、他の測距装置などに起因する混信をさらに効果的に抑制することができる。
　また、実施形態では、選択部８が機械学習を実行して複数のピークの中から１つのピークを選択してもよい。具体的には、選択部８は、光源２の駆動状態に関する情報と、かかる駆動状態におけるピークの要約統計量に関する情報により機械学習を実行し、光源２の駆動状態に対応するピークの要約統計量についての学習モデルを生成する。選択部８は、生成した学習モデルの情報を記憶部（図示せず）に記憶する。
　そして、選択部８は、１つのフレーム内に複数のピークが検出された場合に、かかる複数のピークの要約統計量および生成された学習モデルに基づいて、１つのピークを選択することができる。
　このように、機械学習を実行して１つのピークを選択することにより、妥当性の高いピークを精度よく選択することができる。したがって、実施形態によれば、他の測距装置などに起因する混信を効果的に抑制することができる。
　また、実施形態では、１つのフレーム内のヒストグラムに複数のピークが検出されない場合、選択部８を動作させないとよい。このように、複数のピークが検出されず混信の恐れがない場合に、選択部８の動作を停止させることにより、かかる選択部８で消費される電力を低減することができる。
　したがって、実施形態によれば、測距装置１の消費電力を低減することができる。
［測距処理の詳細］
　つづいて、図１１を参照しながら、実施形態に係る測距装置１が実行する測距処理の詳細について説明する。図１１は、実施形態に係る測距処理の処理手順を示すフローチャートである。
　最初に、ＴＤＣ６は、光源２が発光した発光タイミングから、受光素子３が受光した受光タイミングまでの時間を示す時間情報を計測する時間計測処理を実施する（ステップＳ１０１）。
　具体的には、ＴＤＣ６は、光源制御部５から送られる光源２の発光タイミングを時間ｔ０とみなし、かかる時間ｔ０に基づいて、光源２が発光した発光タイミングから受光素子３が受光した受光タイミングまでの時間を計測する。そして、ＴＤＣ６は、計測された結果をデジタル値の時間情報としてヒストグラム生成部７に出力する。
　次に、ヒストグラム生成部７は、かかる時間情報に基づくヒストグラムを生成するヒストグラム生成処理を実施する（ステップＳ１０２）。具体的には、ヒストグラム生成部７は、ＴＤＣ６から送られた時間情報をヒストグラムに従い分類し、ヒストグラムの対応するビンの値をインクリメントする。
　そして、発光命令に応じた光源２の発光、ＴＤＣ６による時間情報への変換、およびヒストグラム生成部７によるインクリメントが所定回数繰り返されることにより、ヒストグラム生成部７による１フレーム当たりのヒストグラムの生成が完了する。
　次に、光源制御部５は、光源２の駆動状態を動的に変更する光源制御処理を実施する（ステップＳ１０３）。具体的には、光源制御部５は、２つのカレントミラー回路ＣＭ２、ＣＭ３を制御するとともに、パルス生成回路２８から出力されるパルス信号のパルス幅およびパルス周期を制御することにより、光源２の駆動状態を動的に変更する。
　そして、光源制御部５は、光源２の駆動状態を動的に変更することにより、フレームごとに得られるピーク形状を動的に変更する。
　次に、選択部８は、１つのフレーム内のヒストグラムに複数のピークが検出されるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。そして、１つのフレーム内のヒストグラムに複数のピークが検出される場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、選択部８は、光源２の駆動状態に基づいて１つのピークを選択する選択処理を実施する（ステップＳ１０５）。
　次に、距離算出部９は、選択されたピークに基づいて、対象物までの距離Ｄを算出する距離算出処理を実施し（ステップＳ１０６）、一連の測距処理を終了する。
　一方で、１つのフレーム内のヒストグラムに複数のピークが検出されない場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、距離算出部９は、検出される１つのピークに基づいて、対象物までの距離Ｄを算出する（ステップＳ１０６）。すなわち、１つのフレーム内のヒストグラムに複数のピークが検出されない場合、選択部８は選択処理を実施しない。
［効果］
　実施形態に係る測距装置１は、時間計測部（ＴＤＣ６）と、ヒストグラム生成部７と、光源制御部５と、選択部８と、距離算出部９とを備える。時間計測部（ＴＤＣ６）は、光源２が発光した発光タイミングから、受光素子３が受光した受光タイミングまでの時間を示す時間情報を計測する。ヒストグラム生成部７は、時間情報に基づくヒストグラムを生成する。光源制御部５は、光源２の駆動状態を動的に変更する。選択部８は、１つのフレーム内のヒストグラムに複数のピークが検出された場合に、光源２の駆動状態に基づいて１つのピークを選択する。距離算出部９は、選択されたピークに基づいて、対象物までの距離Ｄを算出する。
　これにより、他の測距装置などに起因する混信を抑制することができる。
　また、実施形態に係る測距装置１において、光源制御部５は、光源２の駆動状態をランダムに変更する。
　これにより、他の測距装置などに起因する混信を効果的に抑制することができる。
　また、実施形態に係る測距装置１において、光源制御部５は、光源２を駆動する電流のパルス幅、立ち上がり時間および立ち下がり時間のうち少なくとも１つを変更することにより光源２の駆動状態を変更する。
　これにより、測距装置１に必要となる回路の面積を小さくすることができることから、測距装置１の製造コストを低減することができる。
　また、実施形態に係る測距装置１において、選択部８は、複数のピークの分散、歪度、尖度、非対称性および尾引き具合のうち少なくとも１つの要約統計量に基づいて１つのピークを選択する。
　これにより、他の測距装置などに起因する混信を効果的に抑制することができる。
　また、実施形態に係る測距装置１において、選択部８は、動的に変更された光源２の駆動状態に関する情報とヒストグラム内のピークの要約統計量に関する情報とを用いて生成された学習モデルから１つのピークを選択する。
　これにより、他の測距装置などに起因する混信を効果的に抑制することができる。
　また、実施形態に係る測距装置１は、１つのフレーム内のヒストグラムに複数のピークが検出されない場合、選択部８を動作させない。
　これにより、測距装置１の消費電力を低減することができる。
　実施形態に係る測距方法は、時間計測工程（ステップＳ１０１）と、ヒストグラム生成工程（ステップＳ１０２）と、光源制御工程（ステップＳ１０３）と、選択工程（ステップＳ１０４）と、距離算出工程（ステップＳ１０５）とを含む。時間計測工程（ステップＳ１０１）は、光源２が発光した発光タイミングから、受光素子３が受光した受光タイミングまでの時間を示す時間情報を計測する。ヒストグラム生成工程（ステップＳ１０２）は、時間情報に基づくヒストグラムを生成する。光源制御工程（ステップＳ１０３）は、光源２の駆動状態を動的に変更する。選択工程（ステップＳ１０４）は、１つのフレーム内のヒストグラムに複数のピークが検出された場合に、光源２の駆動状態に基づいて１つのピークを選択する。距離算出工程（ステップＳ１０５）は、選択されたピークに基づいて、対象物までの距離Ｄを算出する。
　これにより、他の測距装置などに起因する混信を抑制することができる。
［移動体への応用例］
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図１２は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
　車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１２に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（Interface）１２０５３が図示されている。
　駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
　ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
　車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
　撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
　車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
　マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced　Driver　Assistance　System）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
　音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１２の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
　図１３は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図１３では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
　撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２、１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
　なお、図１３には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０km/h以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、図１の測距装置１は、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、他車両の測距装置などに起因する混信を抑制することができる。
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の技術的範囲は、上述の実施形態そのままに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、異なる実施形態及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
　たとえば、実施形態では、選択部８および距離算出部９が測距装置１の内部に設けられる例について示したが、測距装置の外部に設けられるアプリケーションプロセッサに選択部８および距離算出部９を設けてもよい。
　これにより、選択部８や距離算出部９のアルゴリズムに不具合などが有った場合でも、アプリケーションプロセッサ内をソフトウェアアップデートで改良することができることから、かかる不具合を容易に改良することができる。
　また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
　なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
　光源が発光した発光タイミングから、受光素子が受光した受光タイミングまでの時間を示す時間情報を計測する時間計測部と、
　前記時間情報に基づくヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
　前記光源の駆動状態を動的に変更する光源制御部と、
　１つのフレーム内の前記ヒストグラムに複数のピークが検出された場合に、前記光源の駆動状態に基づいて１つのピークを選択する選択部と、
　前記選択されたピークに基づいて、対象物までの距離を算出する距離算出部と、
　を備える測距装置。
（２）
　前記光源制御部は、前記光源の駆動状態をランダムに変更する
　前記（１）に記載の測距装置。
（３）
　前記光源制御部は、前記光源を駆動する電流のパルス幅、立ち上がり時間および立ち下がり時間のうち少なくとも１つを変更することにより前記光源の駆動状態を変更する
　前記（１）または（２）に記載の測距装置。
（４）
　前記選択部は、前記複数のピークの分散、歪度、尖度、非対称性および尾引き具合のうち少なくとも１つの要約統計量に基づいて１つのピークを選択する
　前記（１）～（３）のいずれか一つに記載の測距装置。
（５）
　前記選択部は、動的に変更された前記光源の駆動状態に関する情報と前記ヒストグラム内のピークの前記要約統計量に関する情報とを用いて生成された学習モデルから１つのピークを選択する
　前記（４）に記載の測距装置。
（６）
　１つのフレーム内の前記ヒストグラムに複数のピークが検出されない場合、前記選択部を動作させない
　前記（１）～（５）のいずれか一つに記載の測距装置。
（７）
　光源が発光した発光タイミングから、受光素子が受光した受光タイミングまでの時間を示す時間情報を計測する時間計測工程と、
　前記時間情報に基づくヒストグラムを生成するヒストグラム生成工程と、
　前記光源の駆動状態を動的に変更する光源制御工程と、
　１つのフレーム内の前記ヒストグラムに複数のピークが検出された場合に、前記光源の駆動状態に基づいて１つのピークを選択する選択工程と、
　前記選択されたピークに基づいて、対象物までの距離を算出する距離算出工程と、
　を含む測距方法。
（８）
　前記光源制御工程は、前記光源の駆動状態をランダムに変更する
　前記（７）に記載の測距方法。
（９）
　前記光源制御工程は、前記光源を駆動する電流のパルス幅、立ち上がり時間および立ち下がり時間のうち少なくとも１つを変更することにより前記光源の駆動状態を変更する
　前記（７）または（８）に記載の測距方法。
（１０）
　前記選択工程は、前記複数のピークの分散、歪度、尖度、非対称性および尾引き具合のうち少なくとも１つの要約統計量に基づいて１つのピークを選択する
　前記（７）～（９）のいずれか一つに記載の測距方法。
（１１）
　前記選択工程は、動的に変更された前記光源の駆動状態に関する情報と前記ヒストグラム内のピークの前記要約統計量に関する情報とを用いて生成された学習モデルから１つのピークを選択する
　前記（１０）に記載の測距方法。
（１２）
　１つのフレーム内の前記ヒストグラムに複数のピークが検出されない場合、前記選択工程を実施しない
　前記（７）～（１１）のいずれか一つに記載の測距方法。
１　　測距装置
２　　光源
３　　受光素子
４　　光源駆動部
５　　光源制御部
６　　ＴＤＣ（時間計測部の一例）
７　　ヒストグラム生成部
８　　選択部
９　　距離算出部

Claims (7)

  1. 　光源が発光した発光タイミングから、受光素子が受光した受光タイミングまでの時間を示す時間情報を計測する時間計測部と、
    　前記時間情報に基づくヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
    　前記光源の駆動状態を動的に変更する光源制御部と、
    　１つのフレーム内の前記ヒストグラムに複数のピークが検出された場合に、前記光源の駆動状態に基づいて１つのピークを選択する選択部と、
    　前記選択されたピークに基づいて、対象物までの距離を算出する距離算出部と、
    　を備える測距装置。
  2. 　前記光源制御部は、前記光源の駆動状態をランダムに変更する
    　請求項１に記載の測距装置。
  3. 　前記光源制御部は、前記光源を駆動する電流のパルス幅、立ち上がり時間および立ち下がり時間のうち少なくとも１つを変更することにより前記光源の駆動状態を変更する
    　請求項１に記載の測距装置。
  4. 　前記選択部は、前記複数のピークの分散、歪度、尖度、非対称性および尾引き具合のうち少なくとも１つの要約統計量に基づいて１つのピークを選択する
    　請求項１に記載の測距装置。
  5. 　前記選択部は、動的に変更された前記光源の駆動状態に関する情報と前記ヒストグラム内のピークの前記要約統計量に関する情報とを用いて生成された学習モデルから１つのピークを選択する
    　請求項４に記載の測距装置。
  6. 　１つのフレーム内の前記ヒストグラムに複数のピークが検出されない場合、前記選択部を動作させない
    　請求項１に記載の測距装置。
  7. 　光源が発光した発光タイミングから、受光素子が受光した受光タイミングまでの時間を示す時間情報を計測する時間計測工程と、
    　前記時間情報に基づくヒストグラムを生成するヒストグラム生成工程と、
    　前記光源の駆動状態を動的に変更する光源制御工程と、
    　１つのフレーム内の前記ヒストグラムに複数のピークが検出された場合に、前記光源の駆動状態に基づいて１つのピークを選択する選択工程と、
    　前記選択されたピークに基づいて、対象物までの距離を算出する距離算出工程と、
    　を含む測距方法。
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