WO2021059638A1 - 距離測定装置 - Google Patents

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Definitions

  • various devices are equipped with a distance measuring device that measures the distance to an object using light.
  • a method of measuring the distance using light for example, a method of measuring the distance to an object based on the time difference (time of flight) from emitting light to receiving reflected light, or a triangulation method was used. The method etc. are known.
  • FIG. 1A is a schematic diagram for explaining an outline of the operation of the distance measuring device 1.
  • FIG. 1A shows a distance measuring region A1 located on the positive side of the Z axis of the distance measuring device 1 and having a spread in the XY plane.
  • the distance measuring device 1 includes a light emitting unit 10, a light receiving unit 20, a control unit 31, a driver 32, a signal processing unit 33, a comparator 34, and a distance calculating unit 35.
  • the distance calculation unit 35 In determining whether or not the received pulse signal corresponds to the reflected light of the projected light based on the emitted pulse signal, the distance calculation unit 35 (see FIG. 2) is based on the received pulse signal input from the comparator 34. , Acquires the pulse width ⁇ Trn of the received pulse signal. When the received light pulse signal corresponds to the light emitting pulse signal, the pulse width ⁇ Trn of the light receiving pulse signal becomes smaller than the pulse width ⁇ Tpn of the light emitting pulse signal according to the magnitude of the threshold Th1.
  • the ratio of the pulse width ⁇ Trn of the received pulse signal to the pulse width ⁇ Tpn of the emitted pulse signal is determined by the magnitude of the threshold Th1. Therefore, when the ratio Rn of the pulse width ⁇ Trn of the received pulse signal to the pulse width ⁇ Tpn of the emitted pulse signal is substantially equal to the reference ratio R0 determined by the magnitude of the threshold Th1, the received pulse signal is the reflection of the projected light. It can be determined that it is based on light. Whether or not the ratio Rn is equal to the ratio R0 is determined by whether or not the difference between the two is included in the allowable range based on the error.
  • the distance calculation unit 35 corrects the ratio Rn calculated from the pulse width ⁇ Trn of the received light pulse signal by a predetermined correlation equation using the peak value Pk of the received light signal, and calculates the corrected ratio Rn'. To do. Then, the distance calculation unit 35 compares the corrected ratio Rn'and the reference ratio R0 in the same manner as in the procedure described with reference to FIG. 5A, and when they substantially match, that is, the difference between the two When the error is within the permissible range, it is determined that the pulse width ⁇ Trn and the pulse width ⁇ Tpn match, assuming that there is a correlation between the pulse width ⁇ Trn and the pulse width ⁇ Tpn based on the threshold value Th1.
  • the peak value Pk is not limited to being acquired by the signal processing unit 33, and the distance calculation unit 35 may acquire the peak value Pk using the detection signal after the amplification processing.
  • the reference width ⁇ d changes according to the peak fluctuation of the received signal. That is, the reference width ⁇ d is a parameter value indicating the peak fluctuation of the received signal. Therefore, as in the case of FIG. 5B, by applying a predetermined correlation equation with the reference width ⁇ d as a parameter to the ratio Rn, the ratio Rn is set to the reference ratio R0 (for example, the median value of the fluctuation width of the peak). It can be corrected to a value that can be directly compared with the standard ratio corresponding to.
  • 8 and 9 are timing charts showing the light emission pulse signal and the light reception pulse signal input to the distance calculation unit 35 in the unit measurement period according to the second embodiment.
  • the pulse widths of the emission pulse signals in the periods T1 to T3 are set to pulse widths ⁇ Tp1, ⁇ Tp2, and ⁇ Tp3, which are different from each other, respectively. Further, in the second embodiment, the pulse widths of the emission pulse signals in the cycles T1 to T3 are set to ⁇ Tp1, ⁇ Tp2, and ⁇ Tp3, respectively, even in the other unit measurement periods.
  • FIG. 11 is a timing chart showing the light emission pulse signal and the light reception pulse signal input to the distance calculation unit 35 during the unit measurement period according to the third embodiment.

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Abstract

測距領域（Ａ１）にある対象物までの距離を測定する距離測定装置（１）は、測距領域に投射光を投射する投光部（１０）と、測距領域からの光を受光して検出信号を出力する受光部（２０）と、単位測定期間において投光部（１０）を複数回パルス発光させる制御部（３１）と、単位測定期間において、パルス発光のための発光パルス信号と検出信号に基づく受光パルス信号とを対照し、互いにパルス幅が一致した発光パルス信号と受光パルス信号との組に基づいて、対象物までの距離を算出する距離算出部（３５）と、を備える。

Description

距離測定装置
　本発明は、光を用いて物体との距離を測定する距離測定装置に関する。
　従来、光を用いて物体との距離を測定する距離測定装置が、種々の機器に搭載されている。光を用いた距離の測定方式として、たとえば、光を出射してから反射光を受光するまでの時間差（タイムオブフライト）に基づいて物体までの距離を測定する方式や、三角測量法を利用した方式等が知られている。
　以下の特許文献１には、パルス光を出射させ、測定対象で反射したパルス光を受光する距離測定装置が記載されている。この距離測定装置では、受光したパルス光のパルス幅が、出射時のパルス光のパルス幅と一致する場合に限り、パルス光が測定対象までの距離を往復するのに要した往復時間に基づいて、測定対象までの距離が算出される。
特開平７－２２９９６７号公報
　上記の装置では、受光したパルス光に不要光が重畳すると、出射時のパルス幅と受光時のパルス幅が不一致となるため、測定対象までの距離を取得できなくなる。このような場合、そのタイミングにおいて距離の測定値が抜け落ちてしまうといった事態が生じる。
　かかる課題に鑑み、本発明は、測定対象までの距離を確実に取得できる距離測定装置を提供することを目的とする。
　本発明の主たる態様は、測距領域にある対象物までの距離を測定する距離測定装置に関する。本態様に係る距離測定装置は、前記測距領域に投射光を投射する投光部と、前記測距領域からの光を受光して検出信号を出力する受光部と、単位測定期間において前記投光部を複数回パルス発光させる制御部と、前記単位測定期間において、前記パルス発光のための発光パルス信号と前記検出信号に基づく受光パルス信号とを対照し、互いにパルス幅が一致した前記発光パルス信号と前記受光パルス信号との組に基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、を備える。
　本態様に係る距離測定装置によれば、単位測定期間において、制御部により投光部が複数回パルス発光されることにより投射光が測距領域に複数回投射され、受光部により測距領域からの光が受光され検出信号が出力される。このとき、単位測定期間において、発光パルス信号のパルス幅と、検出信号に基づく受光パルス信号のパルス幅とが一致する場合、当該発光パルス信号と当該受光パルス信号との組に基づいて、対象物までの距離が算出される。このように、互いにパルス幅が一致する発光パルス信号と受光パルス信号とに基づいて距離が算出されるため、投射光以外の不要光の検出信号に基づく距離の誤計測が抑制される。よって、算出される距離の精度が高められる。また、単位測定期間において複数回投射光が投射されて距離が算出されるため、何れかの回において不要光の影響により距離測定が行えなくても、他の回において物体までの距離が取得され得る。このため、単位測定期間において距離が算出される可能性が高められる。よって、単位測定期間において距離が取得できないといった事態を回避して、測定対象の対象物までの距離を確実に取得できる。
　本態様において、「単位測定期間」とは、１フレーム分の距離データを取得するために、フレーム中の単位領域（たとえば画素）について、投射光の投射と反射光の受光を行う期間を意味する。
　以上のとおり、本発明によれば、測定対象までの距離を確実に取得できる距離測定装置を提供することができる。
　本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
図１（ａ）は、実施形態１に係る、距離測定装置の動作の概要を説明するための模式図である。図１（ｂ）は、実施形態１に係る、距離測定装置の撮像素子を模式的に示す図である。 図２は、実施形態１に係る、距離測定装置の構成を示すブロック図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、実施形態１に係る、距離測定装置が車両に搭載された状態を示す図である。 図４は、実施形態１に係る、単位測定期間において距離算出部に入力される発光パルス信号および受光パルス信号を示すタイミングチャートである。 図５（ａ）は、実施形態１に係る、発光パルス信号と、発光パルス信号に対応する検出信号および受光パルス信号とを模式的に示す図である。図５（ｂ）は、比率決定の変更例に係る、検出信号のピーク値を用いて比率が決められることを説明する図である。図５（ｃ）は、比率決定の他の変更例に係る、検出信号が他の閾値を超える参照幅を用いて比率が決められることを説明する図である。 図６は、実施形態１に係る、単位測定期間において距離算出部に入力される発光パルス信号および受光パルス信号を示すタイミングチャートである。 図７は、実施形態１に係る、単位測定期間における１つの画素における距離算出の処理を示すフローチャートである。 図８は、実施形態２に係る、単位測定期間において距離算出部に入力される発光パルス信号および受光パルス信号を示すタイミングチャートである。 図９は、実施形態２に係る、単位測定期間において距離算出部に入力される発光パルス信号および受光パルス信号を示すタイミングチャートである。 図１０は、実施形態２の変更例に係る、単位測定期間において距離算出部に入力される発光パルス信号および受光パルス信号を示すタイミングチャートである。 図１１は、実施形態３に係る、単位測定期間において距離算出部に入力される発光パルス信号および受光パルス信号を示すタイミングチャートである。 図１２（ａ）は、距離算出の変更例に係る、単位測定期間における１つの画素における距離算出の処理を示すフローチャートである。図１２（ｂ）は、距離算出の変更例に係る、単位測定期間の各周期において算出された距離に基づいて生成された正規分布曲線を模式的に示すグラフである。図１２（ｃ）は、距離算出の他の変更例に係る、単位測定期間における１つの画素における距離算出の処理を示すフローチャートである。 図１３（ａ）は、投射領域の変更例に係る、距離測定装置の動作の概要を説明するための模式図である。図１３（ｂ）は、投射領域の変更例に係る、距離測定装置の撮像素子を模式的に示す図である。 図１４は、投射領域の変更例に係る、距離測定装置の構成を示すブロック図である。 図１５（ａ）は、投射領域の他の変更例に係る、距離測定装置の動作の概要を説明するための模式図である。図１５（ｂ）は、投射領域の他の変更例に係る、距離測定装置の撮像素子を模式的に示す図である。 図１６は、投射領域の他の変更例に係る、距離測定装置の構成を示すブロック図である。
　ただし、図面はもっぱら説明のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。
　以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
　図１（ａ）は、距離測定装置１の動作の概要を説明するための模式図である。図１（ａ）には、距離測定装置１のＺ軸正側に位置し、Ｘ－Ｙ平面内に広がりを有する測距領域Ａ１が図示されている。
　距離測定装置１は、測距領域Ａ１にある対象物までの距離を測定する装置である。距離測定装置１は、測距領域Ａ１に対して、Ｘ－Ｙ平面内においてＸ軸方向およびＹ軸方向に広がった投射光を投射する。これにより、投射光は、測距領域Ａ１全体を網羅する面状の投射領域Ａ１１に投射される。測距領域Ａ１内に物体が存在する場合、物体に照射された投射光は、物体によって反射された後、距離測定装置１の撮像素子２２により受光される。
　図１（ｂ）は、距離測定装置１の撮像素子２２を模式的に示す図である。
　撮像素子２２の受光面２２ａには、マトリクス状に画素２２ｂが並んでいる。各画素２２ｂは、それぞれ、物体からの反射光を検出するための検出領域を構成する。投射領域Ａ１１全体において物体で反射された反射光は、受光面２２ａ全体を含む面状の受光領域Ａ１２で受光される。たとえば、測距領域Ａ１に車両が存在すると、受光面２２ａには、図１（ｂ）に示すように車両の像Ｃが投影される。この場合、像Ｃの領域に重なる画素２２ｂに反射光が入射する。距離測定装置１の距離算出部３５（図２参照）は、画素２２ｂごとに、投射光の発光タイミングと反射光の受光タイミングとの時間差ΔＴｄに基づいて、物体までの距離を算出する。実施形態１における距離算出の詳細については、追って図４～６を参照して説明する。
　図２は、距離測定装置１の構成を示すブロック図である。
　距離測定装置１は、投光部１０と、受光部２０と、制御部３１と、ドライバ３２と、信号処理部３３と、コンパレータ３４と、距離算出部３５と、を備える。
　投光部１０は、測距領域Ａ１に投射光を投射する。投光部１０は、光源１１と投射レンズ１２を備える。
　光源１１は、半導体レーザ光源であり、所定波長のレーザ光（投射光）を出射する。距離測定装置１が車両に搭載される場合、光源１１の出射波長は、たとえば、赤外の波長帯域（たとえば９０５ｎｍ）に設定される。距離測定装置１の使用態様に応じて、光源１１の出射波長は適宜変更され得る。投射レンズ１２は、光源１１から出射された投射光を所定の広がり角で測距領域Ａ１に導くとともに、測距領域Ａ１において均一な強度分布とするように構成される。なお、光源１１は、ＬＥＤ光源やハロゲンランプ等、他の光源でもよい。投光部１０は、複数のレンズを含んでもよく、凹面ミラー等を含んでもよい。
　受光部２０は、測距領域Ａ１からの光を受光して検出信号を出力する。受光部２０は、集光レンズ２１と撮像素子２２を備える。
　集光レンズ２１は、測距領域Ａ１からの光を集光して、撮像素子２２の受光面２２ａに集光する。撮像素子２２は、受光面２２ａに配置された複数の画素２２ｂ（図１（ｂ）参照）により光を受光して、受光した光の強度に応じた検出信号を出力する。各画素２２ｂには、たとえば、アバランシェフォトダイオードが配置されている。各画素２２ｂに他の光検出素子が配置されてもよい。
　なお、受光部２０は、複数のレンズを含んでもよく、凹面ミラー等を含んでもよい。また、集光レンズ２１と撮像素子２２との間に、投射光の波長帯域を透過させ、その他の波長帯域の光を遮断するフィルタが配置されてもよい。これにより、投射光とは異なる波長の不要光が撮像素子２２の受光面２２ａに入射することを抑制できる。また、光源１１が赤外光を出射する場合、撮像素子２２は、赤外の波長帯のみに検出感度を有していてもよい。これにより、不要光である可視光が撮像素子２２により検出されることを抑止できる。
　制御部３１は、演算処理回路とメモリを備え、たとえばＦＰＧＡやＭＰＵにより構成される。制御部３１は、ドライバ３２に駆動信号を入力して、ドライバ３２を介して光源１１を制御する。ドライバ３２に入力される駆動信号は、光源１１をパルス発光させるための発光パルス信号である。ドライバ３２は、発光パルス信号が入力されたタイミングと発光パルス信号のパルス幅とに応じて、光源１１をパルス発光させる。また、制御部３１は、ドライバ３２に入力した駆動信号と同様の発光パルス信号を、ドライバ３２への入力と同じタイミングで、距離算出部３５にも入力する。
　信号処理部３３は、撮像素子２２から出力された各画素２２ｂの検出信号を増幅させる。コンパレータ３４は、信号処理部３３で処理された検出信号に基づいて、受光パルス信号を生成する。具体的には、コンパレータ３４は、検出信号を閾値と比較し、閾値を超えたか否かに基づいて検出信号を２値化することにより、パルス形状の受光パルス信号を生成する。閾値は、たとえば、想定されるノイズレベルよりやや高めに設定される。
　距離算出部３５は、演算処理回路とメモリとを備え、距離の演算を行う回路である。距離算出部３５は、たとえば、ＴＤＣ（Time to Digital Converter）と、ＴＤＣのデータを処理するためのＭＰＵまたはＦＰＧＡと、により構成される。距離算出部３５は、撮像素子２２の画素２２ｂごとに、制御部３１から発光パルス信号を受信したタイミングと、コンパレータ３４から受光パルス信号を受信したタイミングとに基づいて、測距領域Ａ１内の対象物までの距離を算出する。そして、距離算出部３５は、画素２２ｂごとに算出した距離を各画素２２ｂの位置にマッピングした一画面分（１フレーム分）の距離画像データを生成し、生成した距離画像データを距離測定装置１の表示部や、距離測定装置１の外部の装置などに出力する。
　ここで、距離測定装置１の撮像素子２２の受光面２２ａには、測距領域Ａ１内の対象物から反射された投射光の反射光だけでなく、他の装置から出射された光などが不要光として入り込まれることがある。
　図３（ａ）、（ｂ）は、距離測定装置１が車両に搭載された状態を示す図である。
　図３（ａ）に示すように、車両Ｃ１に搭載された距離測定装置１から前方に投射光が投射されると、車両Ｃ１の前方に対象物である車両Ｃ２が存在する場合、投射光は車両Ｃ２によって反射され、反射光は距離測定装置１の受光部２０により受光される。これにより、距離測定装置１は、投射光の発光タイミングと反射光の受光タイミングとに基づいて、車両Ｃ２までの距離を算出することができる。このように、距離測定装置１に反射光以外の光（不要光）が入らない場合、距離測定装置１は、対象物である車両Ｃ２までの距離を適正に算出することができる。
　しかしながら、図３（ｂ）に示すように、車両Ｃ１の近傍に、距離測定装置１とは異なる距離測定装置１００が搭載された車両Ｃ３が存在する場合、距離測定装置１００から投射された投射光が車両Ｃ２によって反射され、この反射光が距離測定装置１の受光部２０によって受光されることがある。この場合、距離測定装置１が、距離測定装置１００の投射光の反射光（不要光）に基づいて車両Ｃ２までの距離を算出すると、算出された車両Ｃ２までの距離は不正確なものとなってしまう。
　そこで、実施形態１の距離測定装置１では、以下に示すように、単位測定期間を設け、単位測定期間内の各周期において、適正な反射光と不適正な不要光とを判別するとともに、投射光を測距領域Ａ１に複数回投射して距離の算出を行う。
　なお、「単位測定期間」とは、１フレーム分の距離データを取得するために、フレーム中の単位領域（画素２２ｂ）について、投射光の投射と反射光の受光を行う期間のことである。
　図４を参照して、まず、他の装置等からの不要光が入り込まない場合の距離算出について説明する。図４は、単位測定期間において距離算出部３５に入力される発光パルス信号および受光パルス信号を示すタイミングチャートである。
　実施形態１では、図１（ａ）を参照して説明したように、測距領域Ａ１全体に対して投射光を投射する。このとき、図４に示すように、制御部３１は、単位測定期間において投光部１０の光源１１を所定の周期で複数回パルス発光させる。このとき、上述したように、距離算出部３５には発光パルス信号が入力される。
　図４に示す例では、単位測定期間において３つの周期Ｔ１～Ｔ３が設定されており、各周期の時間間隔はΔＴである。３つの周期Ｔ１～Ｔ３において、図４の上段に示すように、それぞれ、発光パルス信号Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１が生じている。発光パルス信号Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１のパルス幅は、それぞれ、ΔＴｐ１、ΔＴｐ２、ΔＴｐ３である。実施形態１では、単位測定期間に含まれる各周期の発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐ１、ΔＴｐ２、ΔＴｐ３は、同じ幅に設定されている。単位測定期間に含まれる各周期の発光パルス信号のパルス幅が互いに異なる場合については、追って実施形態２、３において説明する。
　なお、距離測定装置１の奥行き方向（図１（ａ）のＺ軸方向）の距離分解能を１０ｍとすると、この距離を往復するのに光が要する時間は、１０ｍ×２／光速ｃ＝６６．７ｎｓである。したがって、距離分解能１０ｍを実現するためには、発光パルス信号のパルス幅は６６ｎｓ未満に設定される。また、距離測定装置１の奥行き方向（図１（ａ）のＺ軸方向）の最大測定距離を２００ｍとすると、この距離を往復するのに光が要する時間は、２００ｍ×２／光速ｃ＝１３３４ｎｓである。したがって、最大測定距離２００ｍを実現するためには、周期の時間間隔ΔＴは１３３４ｎｓより大きく設定される。
　このように単位測定期間の各周期において投射光が測距領域Ａ１全体に対して投射されると、測距領域Ａ１に対象物がある場合、投射光は対象物で反射され、反射された投射光は、測距領域Ａ１の対象物の位置に応じて撮像素子２２の画素２２ｂにて受光される。これにより、画素２２ｂから出力される検出信号に基づいて、距離算出部３５に受光パルス信号が入力される。
　図４に示す例では、３つの周期Ｔ１～Ｔ３において、撮像素子２２の１つの画素２２ｂに対応して、図４の下段に示すように、それぞれ、受光パルス信号Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２が生じる。図４では、他の装置等からの不要光が当該画素２２ｂに入り込まない場合が想定されているため、各受光パルス信号は投射光の反射光に基づくものであり、各周期において、発光パルス信号に対応する受光パルス信号が生じている。
　ここで、距離算出部３５は、取得した受光パルス信号が発光パルス信号に対応するものであるか否かを、受光パルス信号のパルス幅と発光パルス信号のパルス幅との間に相関関係があるか否かに基づいて判定する。これらのパルス幅に相関関係がある場合、距離算出部３５は、これらのパルス幅が互いに一致（整合）すると判定する。
　図５（ａ）は、発光パルス信号と、発光パルス信号に対応する検出信号および受光パルス信号とを模式的に示す図である。
　図５（ａ）の上段に示すように、周期Ｔｎにおいてパルス幅ΔＴｐｎでパルス発光が行われると、その反射光が撮像素子２２の画素２２ｂに入射し、画素２２ｂ毎に検出信号が生じる。この検出信号は、信号処理部３３（図２参照）で増幅された後、コンパレータ３４（図２参照）に入射する。図５（ａ）の中段に示すように、コンパレータ３４は、増幅後の検出信号と、閾値Ｔｈ１とを比較する。閾値Ｔｈ１は、検出信号に重畳され得るノイズのレベルよりやや高めに設定される。図５（ａ）の下段に示すように、コンパレータ３４は、検出信号が閾値Ｔｈ１を超える期間においてハイレベルに立ち上がる受光パルス信号を生成する。
　受光パルス信号が発光パルス信号に基づく投射光の反射光に対応するものであるか否かの判定において、距離算出部３５（図２参照）は、コンパレータ３４から入力される受光パルス信号に基づいて、受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎを取得する。受光パルス信号が発光パルス信号に対応するものである場合、受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎは、閾値Ｔｈ１の大きさに応じて、発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐｎよりも小さくなる。
　ここで、受光パルス信号が、投射光の反射光に基づくものである場合、発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐｎに対する受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎの比率は、閾値Ｔｈ１の大きさで決まる。したがって、発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐｎに対する受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎの比率Ｒｎが、閾値Ｔｈ１の大きさで決まる基準の比率Ｒ０に実質的に等しい場合、当該受光パルス信号は、投射光の反射光に基づくものであると判定できる。比率Ｒｎが比率Ｒ０に等しいか否かは、両者の差が、誤差に基づく許容範囲内に含まれるか否かで判定される。
　距離算出部３５は、発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐｎに対する受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎの比率Ｒｎが基準の比率Ｒ０に実質的に等しい場合、パルス幅ΔＴｒｎとパルス幅ΔＴｐｎとの間に、閾値Ｔｈ１に基づく相関関係があるとして、パルス幅ΔＴｒｎとパルス幅ΔＴｐｎとが一致すると判定する。そして、距離算出部３５は、パルス幅ΔＴｒｎとパルス幅ΔＴｐｎとが一致する場合に、取得した受光パルス信号が発光パルス信号に対応すると判定する。
　なお、パルス幅ΔＴｒｎとパルス幅ΔＴｐｎとの間の相関性は、発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐｎに比率Ｒｎを乗じた値と受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎとが、誤差で許容される範囲において等しいか否かで判定されてもよく、あるいは、受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎを比率Ｒｎで除した値と発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐｎとが、誤差で許容される範囲において等しいか否かで判定されてもよい。
　また、図５（ａ）に示すように、受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎは、発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐｎよりも、２ΔＴｇだけ短くなるため、上述の距離算出に用いる発光パルス信号と受光パルス信号との間の時間差は、差分ΔＴｇだけ長くなる。このため、この差分ΔＴｇが距離分解能に影響する場合は、距離算出に用いる時間差を差分ΔＴｇに基づき補正して、距離を算出すればよい。たとえば、発光パルス信号と受光パルス信号との間の時間差から差分ΔＴｇを減算した値により、距離を算出すればよい。
　また、増幅後の受光信号のピークは、物体までの距離や、物体の反射率等により変化し得る。したがって、受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎは、増幅後の受光信号のピークの変化に応じて変化し、比率Ｒｎも、増幅後の受光信号のピークに応じて変化し得る。このため、上記の判定手法では、基準の比率Ｒ０が、たとえば、増幅後の受光信号のピークの変動範囲の中間値に、受光信号のピークがあるとして設定される。そして、比率Ｒｎと比率Ｒ０との比較においては、両者の差分が、増幅後の受光信号のピークの変動範囲に対応する範囲、または、この範囲に誤差を含めた範囲に含まれるか否かが判定され、両者の差分がこの範囲に含まれる場合に、受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎと発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐｎとが一致する（相関関係がある）と判定される。
　なお、増幅後の受光信号のピーク変動を考慮して、上記比率Ｒｎが算出されてもよい。
　図５（ｂ）は、検出信号のピーク変動を考慮して比率Ｒｎを補正する変更例を示す図である。図５（ｂ）には、便宜上、実線で示す受光パルス信号から得られたパルス幅ΔＴｒｎが、検出信号に合わせて図示されている。
　この変更例では、信号処理部３３（図２参照）は、ピークホールド回路を備え、増幅した検出信号のピーク値Ｐｋを測定する。信号処理部３３は、測定したピーク値Ｐｋを距離算出部３５（図２参照）に入力する。図５（ｂ）には、実線で示した検出信号のピーク値Ｐｋが図示されている。
　図５（ｂ）を参照して、一点鎖線で示すようにピーク値Ｐｋが高い検出信号の場合、パルス幅ΔＴｒｎが大きくなるため、比率Ｒｎは大きくなる。他方、点線で示すようにピーク値Ｐｋが低い検出信号の場合、パルス幅ΔＴｒｎが小さくなるため、比率Ｒｎは小さくなる。このように、比率Ｒｎは、検出信号のピーク値Ｐｋに応じて変化するため、ピーク値Ｐｋをパラメータとする所定の相関式を比率Ｒｎに適用することにより、比率Ｒｎを、基準の比率Ｒ０（たとえば、ピークの変動幅の中間値に対応する基準の比率）と直接比較可能な値に補正できる。
　この場合、距離算出部３５は、受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎから算出した比率Ｒｎを、受光信号のピーク値Ｐｋを用いて、所定の相関式で補正して、補正後の比率Ｒｎ’を算出する。そして、距離算出部３５は、図５（ａ）で説明した手順と同様、補正後の比率Ｒｎ’と基準の比率Ｒ０とを比較し、両者が実質的に一致する場合、すなわち両者の差が誤差として許容される範囲内である場合に、パルス幅ΔＴｒｎとパルス幅ΔＴｐｎとの間に、閾値Ｔｈ１に基づく相関関係があるとして、パルス幅ΔＴｒｎとパルス幅ΔＴｐｎとが一致すると判定する。
　なお、ピーク値Ｐｋは、信号処理部３３において取得されることに限らず、距離算出部３５が、増幅処理後の検出信号を用いてピーク値Ｐｋを取得してもよい。
　図５（ｃ）は、検出信号のピーク変動を考慮して比率Ｒｎを補正する他の変更例を示す図である。
　この変更例では、コンパレータ３４（図２参照）に、閾値Ｔｈ１とは異なる他の閾値Ｔｈ２が設定されている。ここでは、閾値Ｔｈ２が閾値Ｔｈ１よりも大きく設定されている。コンパレータ３４は、検出信号と閾値Ｔｈ１とを比較して受光パルス信号を生成することに加えて、検出信号と閾値Ｔｈ２とを比較して他の受光パルス信号を生成して距離算出部３５（図２参照）に出力する。距離算出部３５は、コンパレータ３４から取得した受光パルス信号および他の受光パルス信号に基づいて、受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎと、他の受光パルス信号のパルス幅（参照幅Δｄ）とを取得する。
　図５（ｃ）に示すように、受光信号のピーク変動に応じて、参照幅Δｄが変化する。すなわち、参照幅Δｄは、受光信号のピーク変動を示すパラメータ値である。したがって、図５（ｂ）の場合と同様、参照幅Δｄをパラメータとする所定の相関式を比率Ｒｎに適用することにより、比率Ｒｎを、基準の比率Ｒ０（たとえば、ピークの変動幅の中間値に対応する基準の比率）と直接比較可能な値に補正できる。
　この場合、距離算出部３５は、受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎから算出した比率Ｒｎを、他の受光パルス信号の参照幅Δｄを用いて、所定の相関式で補正して、補正後の比率Ｒｎ’を算出する。そして、距離算出部３５は、図５（ａ）で説明した手順と同様、補正後の比率Ｒｎ’と基準の比率Ｒ０とを比較し、両者が実質的に一致する場合、すなわち両者の差が誤差として許容される範囲内である場合に、パルス幅ΔＴｒｎとパルス幅ΔＴｐｎとの間に、閾値Ｔｈ１に基づく相関関係があるとして、パルス幅ΔＴｒｎとパルス幅ΔＴｐｎとが一致すると判定する。
　なお、参照幅Δｄは、距離算出部３５において他の受光パルス信号に基づいて取得されることに限らず、コンパレータ３４または距離算出部３５が、増幅後の検出信号に基づいて参照幅Δｄを取得してもよい。
　以下の実施形態では、「発光パルス信号のパルス幅と受光パルス信号のパルス幅とが一致する」との表記は、図５（ａ）～（ｃ）で説明したような、発光パルス信号のパルス幅と受光パルス信号との間に、閾値Ｔｈ１に基づく相関関係が満たされることを意味する。
　図４に戻り、距離算出部３５は、１つの周期内で、発光パルス信号と一致するパルス幅の受光パルス信号が生じた場合、発光パルス信号と受光パルス信号との時間差に基づいて、当該周期における対象物までの距離を算出する。時間差をΔＴｄ、光速をｃとすると、対象物までの距離は、ΔＴｄ×ｃ／２により算出される。したがって、図４の場合、３つの周期Ｔ１～Ｔ３で算出される距離は、それぞれ、ΔＴｄ１×ｃ／２、ΔＴｄ２×ｃ／２、ΔＴｄ３×ｃ／２となる。そして、距離算出部３５は、単位測定期間に含まれる各周期において算出した距離を平均し、単位測定期間における距離として算出する。
　次に、図６を参照して、他の装置等からの不要光が入り込む場合に、不要光の影響が抑制されることについて説明する。図６は、図４と同様のタイミングチャートである。ここでは、他の装置が距離測定装置１とは異なるパルス幅で投射光（不要光）を投射する場合が想定されている。
　図６に示す例では、周期Ｔ１においては不要光が入射していないため、図４の場合と同様に周期Ｔ１における距離は適正に算出される。しかしながら、周期Ｔ２においては、適正な受光パルス信号Ｐ２２の前に不要光に基づく受光パルス信号Ｐ２３が受光されており、周期Ｔ３においては、適正な受光パルス信号Ｐ３２に不要光に基づく受光パルス信号Ｐ３３が重なっている。
　周期Ｔ２に示すように、不要光に基づく受光パルス信号Ｐ２３と適正な受光パルス信号Ｐ２２とが順に入射する場合、距離算出部３５は、時系列に沿って順に、対象となる受光パルス信号のパルス幅が、発光パルス信号のパルス幅（適正な受光パルス信号のパルス幅）と一致するか否かを判定する。そして、距離算出部３５は、対象となる受光パルス信号のパルス幅と発光パルス信号のパルス幅とが一致する場合、対象となる発光パルス信号と受光パルス信号の組に基づいて距離を算出する。他方、対象となる受光パルス信号のパルス幅と発光パルス信号のパルス幅とが一致しない場合、対象となる受光パルス信号は不要光に基づく信号であるとみなして距離算出に用いない。距離算出部３５は、このような判定を、当該周期の間、継続する。
　したがって、周期Ｔ２の場合、先に生じた受光パルス信号Ｐ２３のパルス幅ΔＴｒ２１が、発光パルス信号Ｐ２１のパルス幅ΔＴｐ２と一致しないため、距離算出部３５は、受光パルス信号Ｐ２３は不要光に基づく信号であるとみなして距離算出には用いない。その後、適正な受光パルス信号Ｐ２２が生じたことにより、距離算出部３５は、発光パルス信号Ｐ２１と受光パルス信号Ｐ２２との組に基づいて、周期Ｔ２における距離を算出する。
　周期Ｔ３の場合、不要光に基づく受光パルス信号Ｐ３３が適正な受光パルス信号Ｐ３２に重なっており、重なった２つの受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒ３１が、発光パルス信号Ｐ３１のパルス幅ΔＴｐ３と一致しないため、距離算出部３５は、重なった２つの受光パルス信号を距離算出に用いない。その後、周期Ｔ３内で、適正なパルス幅の受光パルス信号が生じなかったため、距離算出部３５は、周期Ｔ３において距離を算出しない。
　以上のように各周期における距離算出が行われ単位測定期間が終了すると、距離算出部３５は、各周期において算出された距離を平均して当該単位測定期間における距離を算出する。図６の例では、周期Ｔ１、Ｔ２において距離が算出され、周期Ｔ３において距離が算出されなかったため、距離算出部３５は、２つの周期Ｔ１、Ｔ２において算出した距離を平均して当該単位測定期間における距離とする。
　図７は、単位測定期間における１つの画素における距離算出の処理を示すフローチャートである。図７の処理は、画素２２ｂごとに行われる。ただし、ステップＳ１２における投射光の投射処理は、全ての画素２２ｂに対して共通である。
　単位測定期間が開始されると、距離算出部３５は、変数ｎに１を代入して初期化する（Ｓ１１）。変数ｎは、処理対象の周期を表す数字であり、具体的には、変数ｎ＝１、２、３、…は、それぞれ、周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、…に対応する。変数ｎの値は、距離算出部３５が備えるメモリに記憶される。そして、ステップＳ１２～Ｓ２０において、変数ｎの値に基づいて処理が行われる。
　制御部３１は、ドライバ３２にパルス幅ΔＴｐｎの発光パルス信号を入力して、光源１１をパルス発光させ、投射光を測距領域Ａ１に投射する（Ｓ１２）。実施形態１では、パルス幅ΔＴｐｎは、周期にかかわらず一定である。ステップＳ１２において、制御部３１は、ドライバ３２に入力した発光パルス信号を、距離算出部３５にも入力する。距離算出部３５は、制御部３１から入力された発光パルス信号に基づいて、投射光の発光タイミング（発光パルス信号が入力されたタイミング）と、発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐｎを取得する（Ｓ１３）。
　続いて、距離算出部３５は、当該周期Ｔｎが開始してからの経過時間ｔが、あらかじめ決められた周期の時間間隔ΔＴ以下であるか否かを判定する（Ｓ１４）。周期の時間間隔ΔＴは、図４、６に示したように、各周期において同じである。経過時間ｔがΔＴを超えた場合（Ｓ１４：ＮＯ）、当該周期Ｔｎの処理が終了し、処理がステップＳ１９に進められる。他方、経過時間ｔがΔＴ以下である場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、距離算出部３５は、コンパレータ３４から受光パルス信号が入力されたか否か、すなわち、対象となる画素２２ｂが光を受光したか否かを判定する（Ｓ１５）。
　受光パルス信号が入力されていない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、処理がステップＳ１４に戻される。他方、受光パルス信号が入力された場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、距離算出部３５は、入力された受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎを取得する（Ｓ１６）。続いて、距離算出部３５は、ステップＳ１３で取得した発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐｎと、ステップＳ１６で取得した受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎとが一致するか否か、すなわちパルス幅ΔＴｐｎとパルス幅ΔＴｒｎとが上述の相関関係を満たすか否かを判定する（Ｓ１７）。ΔＴｐｎとΔＴｒｎとが一致しない場合（Ｓ１７：ＮＯ）、受光部２０が受光した光は不要光であったとして、処理がステップＳ１４に戻される。他方、ΔＴｐｎとΔＴｒｎとが一致する場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、距離算出部３５は、発光パルス信号が入力されたタイミングと、受光パルス信号が入力されたタイミングとに基づいて、距離Ｄｎを算出する（Ｓ１８）。
　続いて、距離算出部３５は、変数ｎの値に１を加算し（Ｓ１９）、変数ｎの値が単位測定期間に設定された周期の数Ｎを超えたか否かを判定する（Ｓ２０）。実施形態１の場合、図４、６に示したように、周期の数Ｎは３である。変数ｎの値が周期の数Ｎ以下である場合（Ｓ２０：ＮＯ）、処理がステップＳ１２に戻され、再度ステップＳ１２～Ｓ２０の処理が行われる。他方、変数ｎの値が周期の数Ｎを超えていると（Ｓ２０：ＹＥＳ）、距離算出部３５は、単位測定期間において取得した距離を平均して、当該単位測定期間における距離を算出する（Ｓ２１）。そして、距離算出部３５は、ステップＳ２１で算出した距離を、表示部や他の装置等に出力する（Ｓ２２）。
　こうして単位測定期間における処理が終了すると、続く単位測定期間において、再度図７の処理が開始される。これにより、連続する単位測定期間において、単位測定期間ごとの距離が連続して算出され続ける。
　＜実施形態１の効果＞
　実施形態１によれば、以下の効果が奏され得る。
　単位測定期間において、制御部３１により投光部１０が複数回パルス発光されることにより投射光が測距領域Ａ１に複数回投射され、受光部２０により測距領域Ａ１からの光が受光され検出信号が出力される。このとき、単位測定期間において、発光パルス信号のパルス幅と、検出信号に基づく受光パルス信号のパルス幅とが一致する場合、当該発光パルス信号と当該受光パルス信号との組に基づいて、対象物までの距離が算出される。このように、互いにパルス幅が一致する発光パルス信号と受光パルス信号とに基づいて距離が算出されるため、投射光以外の不要光の検出信号に基づく距離の誤計測が抑制される。よって、算出される距離の精度が高められる。また、単位測定期間において複数回投射光が投射されて距離が算出されるため、何れかの回（周期）において不要光の影響により距離測定が行えなくても、他の回（周期）において対象物までの距離が取得され得る。このため、単位測定期間において距離が算出される可能性が高められる。よって、単位測定期間において距離が取得できないといった事態を回避して、測定対象の対象物までの距離を確実に取得できる。
　コンパレータ３４は、増幅処理後の検出信号と閾値Ｔｈ１とを比較して受光パルス信号を生成する。距離算出部３５は、発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐｎと受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎとの間に、閾値Ｔｈ１に基づく相関関係がある場合に、パルス幅ΔＴｐｎとパルス幅ΔＴｒｎとが一致すると判定する。図５（ａ）～（ｃ）を参照して説明したように、受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎは、発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐｎと比較して、閾値Ｔｈ１に応じた比率で狭くなる。したがって、パルス幅ΔＴｒｎに対するパルス幅ΔＴｐｎの比率Ｒｎを基準の比率Ｒ０と比較し、両者が実質的に一致する場合に、パルス幅ΔＴｒｎとパルス幅ΔＴｐｎとが一致すると判定することにより、受光パルス信号が発光パルス信号に対応するか否かを確実に判定できる。これにより、対象物までの距離を確実に取得できる。
　距離算出部３５は、受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎと、増幅処理後の検出信号のピーク値Ｐｋとに基づいて、発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐｎと受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎとの間に、閾値Ｔｈ１に基づく相関関係があるか否かを判定する。図５（ｂ）を参照して説明したように、比率Ｒｎは、検出信号のピーク値Ｐｋに応じて変化する。したがって、比率Ｒｎをピーク値Ｐｋに応じて所定の相関式で補正することにより、基準の比率Ｒ０と直接比較できる補正後の比率Ｒｎ’を算出できる。よって、補正後の比率Ｒｎ’と基準の比率Ｒ０とを比較することにより、受光パルス信号が発光パルス信号に対応するか否かを確実に判定できる。
　距離算出部３５は、受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎと、増幅処理後の検出信号が他の閾値Ｔｈ２を超える参照幅Δｄとに基づいて、発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐｎと受光パルス信号のパルス幅ΔＴｒｎとの間に、閾値Ｔｈ１に基づく相関関係があるか否かを判定する。図５（ｃ）を参照して説明したように、比率Ｒｎは、参照幅Δｄに応じて変化する。したがって、比率Ｒｎを参照幅Δｄに応じて所定の相関式で補正することにより、基準の比率Ｒ０と直接比較できる補正後の比率Ｒｎ’を算出できる。よって、補正後の比率Ｒｎ’と基準の比率Ｒ０とを比較することにより、受光パルス信号が発光パルス信号に対応するか否かを確実に判定できる。
　距離算出部３５は、パルス幅が一致した発光パルス信号と受光パルス信号の複数の組ごとに算出した距離を平均することにより、対象物までの距離を算出する。これにより、組ごとに算出された距離にばらつきがあったとしても、ばらつきが抑制された距離を取得できる。
　制御部３１は、単位測定期間において投光部１０に投射光を所定の周期でパルス発光させる。そして、距離算出部３５は、１つの周期において、発光パルス信号のパルス幅と、受光パルス信号のパルス幅とが一致するか否かを判定する（図７のステップＳ１７）。発光パルス信号のパルス幅と受光パルス信号のパルス幅とが一致しない場合（図７のステップＳ１７：ＮＯ）、距離算出部３５は、当該周期の間（図７のステップＳ１４：ＹＥＳ）、発光パルス信号のパルス幅と受光パルス信号のパルス幅とが一致するか否かの判定（図７のステップＳ１７）を継続する。これにより、たとえば図６の周期Ｔ２に示したように、１周期の間に、まず不要光に基づく受光パルス信号が生じても、その後に適正な反射光に基づく受光パルス信号が生じた場合に、適正な受光パルス信号に基づいて、当該周期における距離を取得できる。
　＜実施形態２＞
　上記実施形態１では、各周期における発光パルス信号のパルス幅は常に一定に設定されたが、実施形態２では、各周期における発光パルス信号のパルス幅は、あらかじめ相違するように設定される。
　図８、９は、実施形態２に係る、単位測定期間において距離算出部３５に入力される発光パルス信号および受光パルス信号を示すタイミングチャートである。
　図８、９に示す例では、周期Ｔ１～Ｔ３における発光パルス信号のパルス幅は、それぞれ、互いに相違するパルス幅ΔＴｐ１、ΔＴｐ２、ΔＴｐ３に設定されている。また、実施形態２では、他の単位測定期間においても、周期Ｔ１～Ｔ３における発光パルス信号のパルス幅は、それぞれ、ΔＴｐ１、ΔＴｐ２、ΔＴｐ３に設定される。
　このように発光パルス信号のパルス幅が設定されると、図８に示すように、受光部２０が、実施形態１と同様の他の距離測定装置１から不要光を受光したとしても、以下に示すように、各周期において誤った距離算出が行われることが抑制される。
　図８の場合、周期Ｔ１～Ｔ３において、適正な受光パルス信号の前に、それぞれ、不要光に基づく受光パルス信号Ｐ１３、Ｐ２３、Ｐ３３が生じている。ここでは、不要光に基づく受光パルス信号Ｐ１３、Ｐ２３、Ｐ３３のパルス幅は、いずれも周期Ｔ１の発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐ１に一致する。この場合、図７に示したフローチャートによれば、周期Ｔ１において、不要光に基づく受光パルス信号Ｐ１３が生じるまでの時間差ΔＴｄ１に基づいて、周期Ｔ１における距離が算出される。一方、周期Ｔ２、Ｔ３では、発光パルス信号のパルス幅と不要光に基づく受光パルス信号のパルス幅とが一致しないため、不要光に基づく受光パルス信号Ｐ２３、Ｐ３３に基づいて距離が算出されることがなく、その後に受光される適正な受光パルス信号Ｐ２２、Ｐ３２に基づいて適正に距離が算出される。
　また、図９に示すように、受光部２０が、周期Ｔ１～Ｔ３において、実施形態２と同様の他の距離測定装置１から、ずれたタイミングで光を受光したとしても、以下に示すように、各周期において誤った距離算出が行われることが抑制される。
　図９の場合も、周期Ｔ１～Ｔ３において、適正な受光パルス信号の前に、それぞれ、不要光に基づく受光パルス信号Ｐ１３、Ｐ２３、Ｐ３３が生じている。受光パルス信号Ｐ１３のパルス幅は、周期Ｔ３の発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐ３に一致し、受光パルス信号Ｐ２３のパルス幅は、周期Ｔ１の発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐ１に一致し、受光パルス信号Ｐ３３のパルス幅は、周期Ｔ２の発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐ２に一致する。
　この場合、図７に示したフローチャートによれば、周期Ｔ１～Ｔ３では、それぞれ、発光パルス信号のパルス幅と不要光に基づく受光パルス信号のパルス幅とが一致しないため、不要光に基づく受光パルス信号Ｐ１３、Ｐ２３、Ｐ３３に基づいて距離が算出されることがなく、その後に受光される適正な受光パルス信号Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２に基づいて適正に距離が算出される。
　以上、実施形態２によれば、制御部３１は、単位測定期間における複数の発光パルス信号のパルス幅を、互いに相違させる。これにより、他の距離測定装置等から受光部に不要光が入射しても、この不要光に基づく受光パルス信号のパルス幅が発光パルス信号のパルス幅に一致する確率が低くなる。たとえば、他の装置が、実施形態２の距離測定装置１と同じパターンのパルス幅で投射光を投射する場合、図９に示すように、他の装置からの不要光の入射タイミングがずれていれば、不要光に基づく受光パルス信号のパルス幅と発光パルス信号のパルス幅とが一致することが回避される。よって、各周期において誤った距離が算出されてしまうことをより確実に抑制できる。
　また、図８、９のように不要光の入射により様々なパターンの不適正な受光パルス信号が生じたとしても、各周期において、不適正な受光パルス信号に基づいて距離が算出されることが抑制される。よって、各周期の距離を平均して算出される距離の精度を高く維持できる。
　なお、単位測定期間における複数の発光パルス信号のパルス幅は、必ずしも互いに相違していなくてもよく、単位測定期間において、少なくとも１つの発光パルス信号のパルス幅が、他の発光パルス信号に対し相違していればよい。
　図１０は、周期Ｔ１における発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐ１と、周期Ｔ２における発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐ２とが互いに等しく、周期Ｔ３における発光パルス信号のパルス幅ΔＴｐ３が、周期Ｔ１、Ｔ２のパルス幅ΔＴｐ１、ΔＴｐ２と異なっている変更例を示す図である。
　この場合、実施形態１と比較して、不要光に基づく受光パルス信号のパルス幅が発光パルス信号のパルス幅に一致する確率が低くなる。たとえば、各周期において、パルス幅ΔＴｐ３に一致する不要光に基づく受光パルス信号Ｐ１３、Ｐ２３、Ｐ３３が生じた場合でも、周期Ｔ１、Ｔ２においては、不要光に基づく受光パルス信号のパルス幅が、発光パルス信号のパルス幅に一致することが回避される。これにより、周期Ｔ１、Ｔ２の受光パルス信号Ｐ１２、Ｐ２２に基づいて適正に距離を算出できる。
　＜実施形態３＞
　上記実施形態２では、各周期における発光パルス信号のパルス幅は、互いに相違するようにあらかじめ設定されたが、実施形態３では、各周期における発光パルス信号のパルス幅は、ランダムに設定される。
　図１１は、実施形態３に係る、単位測定期間において距離算出部３５に入力される発光パルス信号および受光パルス信号を示すタイミングチャートである。
　図１１に示す例では、周期Ｔ１～Ｔ３における発光パルス信号のパルス幅は、それぞれ、ランダムなパルス幅ΔＴｐ１、ΔＴｐ２、ΔＴｐ３に設定されている。したがって、実施形態３では、単位測定期間ごとに、周期Ｔ１～Ｔ３における発光パルス信号のパルス幅がランダムに設定される。
　図１１の場合、周期Ｔ１～Ｔ３において、適正な受光パルス信号の前に、それぞれ、不要光に基づく受光パルス信号Ｐ１３、Ｐ２３、Ｐ３３が生じている。ここでは、他の装置が実施形態２の距離測定装置１と同様の構成であることが想定されており、不要光に基づく受光パルス信号Ｐ１３、Ｐ２３、Ｐ３３は、図８の受光パルス信号Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２と同様のパルス幅となっている。受光パルス信号Ｐ１３、Ｐ２３、Ｐ３３のパルス幅は、それぞれ、ΔＴｒ１１、ΔＴｒ２１、ΔＴｒ３１である。
　実施形態３では、各周期における発光パルス信号のパルス幅はランダムに設定されているため、図１１の場合、各周期において、発光パルス信号のパルス幅と不要光に基づく受光パルス信号のパルス幅とが略一致しない。したがって、不要光に基づく受光パルス信号Ｐ１３、Ｐ２３、Ｐ３３に基づいて距離が算出されることがなく、その後に受光される適正な受光パルス信号Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２に基づいて適正に距離が算出される。
　なお、他の装置が実施形態３の距離測定装置１と同様の構成である場合、図１１の不要光に基づく受光パルス信号Ｐ１３、Ｐ２３、Ｐ３３もランダムなパルス幅となる。この場合も、発光パルス信号Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１と受光パルス信号Ｐ１３、Ｐ２３、Ｐ３３とがそれぞれランダムなパルス幅であるため、各周期において、不要光に基づく受光パルス信号のパルス幅が発光パルス信号のパルス幅に略一致することはない。よって、この場合も、適正な受光パルス信号Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２に基づいて適正に距離が算出される。
　以上、実施形態３によれば、制御部３１は、単位測定期間における複数の発光パルス信号のパルス幅を、ランダムに設定する。これにより、不要光に基づいてどのようなパターンの受光パルス信号がどのようなタイミングで生じたとしても、不要光に基づく受光パルス信号のパルス幅と発光パルス信号のパルス幅とが、実施形態２と比較してさらに一致しにくくなる。よって、各周期において誤った距離が算出されてしまうことをさらに抑制できる。また、各周期において誤った距離が算出されることが抑制されるため、単位測定期間における距離の精度を高く維持できる。
　＜距離算出の変更例＞
　上記実施形態１～３では、単位測定期間の各周期において取得された全ての距離に基づいて、単位測定期間における距離が算出されたが、これに限らず、各周期で取得された距離のうち、極端に他の距離から離れた距離を除いて単位測定期間における距離が算出されてもよい。
　図１２（ａ）は、この変更例に係る距離算出の処理を示すフローチャートである。図１２（ａ）のフローチャートでは、図７と比較して、ステップＳ２１に代えて、ステップＳ３１～Ｓ３４が追加されている。図１２（ｂ）は、単位測定期間の各周期において算出された距離に基づいて生成された正規分布曲線を模式的に示すグラフである。横軸は距離を示し、縦軸は頻度を示している。以下、図１２（ａ）、（ｂ）を参照して、図７と異なる処理について説明する。
　単位測定期間における各周期の処理が終了すると（Ｓ２０：ＹＥＳ）、距離算出部３５は、各周期において図７のステップＳ１８で算出した距離を用いて、図１２（ｂ）に示すような正規分布曲線を生成し、生成した正規分布曲線のピーク値に対応する距離値Ｄｐを算出する（Ｓ３１）。なお、ここでは、説明を分かり易くするために、正規分布曲線の生成がされるとしたが、距離値Ｄｐを算出できれば、特に、正規分布曲線を生成しなくてもよい。
　距離算出部３５は、距離算出部３５が備えるメモリから所定の閾値Ｒｔｈを読み出す（Ｓ３２）。なお、閾値Ｒｔｈは、極端に離れた距離の算出結果をエラーとして除外可能な値に設定される。閾値Ｒｔｈは、あらかじめメモリに記憶されていてもよく、距離値Ｄｐに所定の比率が乗算され、ステップＳ３２の実行ごとに算出されてもよい。
　距離算出部３５は、各周期で取得した距離のうち、ステップＳ３１で算出した距離値Ｄｐを中心に±Ｒｔｈの範囲Ｒ内にある距離を抽出する（Ｓ３３）。図１２（ｂ）において、範囲Ｒ内にある距離の頻度は黒のバーで示されており、範囲Ｒ外にある距離値の頻度は斜線のバーで示されている。距離算出部３５は、ステップＳ３３で抽出した距離を平均して、単位測定期間における距離を算出する（Ｓ３４）。
　以上、図１２（ａ）、（ｂ）を参照して説明した変更例によれば、距離算出部３５は、図７のステップＳ１８で算出した距離から代表値として距離値Ｄｐを算出し、距離値Ｄｐに対して±Ｒｔｈの範囲Ｒ内に含まれる距離に基づいて、単位測定期間における対象物までの距離を算出する。これにより、代表値から大きく外れた距離が除外されるため、対象物までの距離の精度を高めることができる。また、距離算出部３５は、範囲Ｒ内に含まれる距離を平均することにより、単位測定期間における距離を算出する。これにより、範囲Ｒ内に含まれる距離にばらつきがあったとしても、ばらつきが抑制された距離を取得できる。
　なお、エラーと想定される距離を単位測定期間における距離の算出対象から除く手法は、上記のように正規分布曲線を用いる方法に限られない。
　図１２（ｃ）は、他の変更例に係る距離算出の処理を示すフローチャートである。図１２（ｃ）のフローチャートでは、図７と比較して、ステップＳ２１とステップＳ２２の間に、ステップＳ４１～Ｓ４３が追加されている。以下、図１２（ｃ）を参照して、図７と異なる処理について説明する。
　ステップＳ２１において、図７と同様、距離算出部３５は、各周期で算出した距離を平均して、単位測定期間における距離を算出する。続いて、距離算出部３５は、各周期で算出した距離の標準偏差σを算出する（Ｓ４１）。そして、距離算出部３５は、各周期で取得した距離のうち、ステップＳ２１で算出した平均値を中心に標準偏差σの範囲内にある距離を抽出する（Ｓ４２）。距離算出部３５は、ステップＳ４２で抽出した距離を平均して、単位測定期間における距離を算出する（Ｓ４３）。
　以上、図１２（ｃ）を参照して説明した変更例によれば、距離算出部３５は、図７のステップＳ１８で算出した距離から代表値として平均値を算出し、平均値に対して±σの範囲内に含まれる距離に基づいて、単位測定期間における対象物までの距離を算出する。これにより、代表値から大きく外れた距離が除外されるため、対象物までの距離の精度を高めることができる。また、この場合も、距離算出部３５は、±σの範囲内に含まれる距離を平均することにより、単位測定期間における距離を算出する。これにより、範囲Ｒ内に含まれる距離にばらつきがあったとしても、ばらつきが抑制された距離を取得できる。
　＜投射領域の変更例＞
　上記実施形態１～３では、投射光は測距領域Ａ１全体を網羅する面状の投射領域Ａ１１に投射されたが、投射光が点状の投射領域やライン状の投射領域に投射され、これら投射領域が測距領域Ａ１内で走査されてもよい。
　図１３（ａ）は、点状の投射領域Ａ２１に投射光を投射する場合の変更例に係る、距離測定装置２の動作の概要を説明するための模式図である。
　距離測定装置２は、測距領域Ａ１に対して、Ｘ－Ｙ平面内における広がりが小さい投射光を投射する。これにより、投射光は、測距領域Ａ１において点状の投射領域Ａ２１に投射される。距離測定装置２は、投射領域Ａ２１をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させて測距領域Ａ１内を走査する。これにより、測距領域Ａ１内に物体が存在する場合、物体に照射された投射光は、物体によって反射された後、距離測定装置２の撮像素子２２により受光される。
　図１３（ｂ）は、距離測定装置２の撮像素子２２を模式的に示す図である。
　投射領域Ａ２１において物体で反射された反射光は、たとえば、図１３（ｂ）に示すように、受光面２２ａにおいて点状の受光領域Ａ２２で受光される。この場合も、測距領域Ａ１に対して投射光が走査されることにより、受光面２２ａには、たとえば、図１３（ｂ）に示すような、対向車の像Ｃが投影される。
　図１４は、距離測定装置２の構成を示すブロック図である。
　距離測定装置２は、図２の距離測定装置１と比較して、コリメータレンズ１３と、光偏向器１４と、ドライバ３６と、が追加されている。コリメータレンズ１３と光偏向器１４は、投光部１０に含まれている。
　コリメータレンズ１３は、光源１１から出射されたレーザ光を平行光に変換する。光偏向器１４は、コリメータレンズ１３により平行光に変換された投射光を反射して、測距領域Ａ１へと導く。光偏向器１４は、たとえば、圧電アクチュエータや静電アクチュエータ等を用いたＭＥＭＳミラーである。光偏向器１４は、投射光を反射するためのミラー１４ａを備え、ミラー１４ａは、直交する２軸についてそれぞれ回動するように駆動される。ミラー１４ａが回動することにより、図１３（ａ）を参照して説明したように、投射領域Ａ２１がＸ軸方向およびＹ軸方向に移動し、測距領域Ａ１が投射光により走査される。ドライバ３６は、制御部３１から入力された制御信号に応じて光偏向器１４を駆動する。
　図１５（ａ）は、ライン状の投射領域Ａ３１に投射光を投射する場合の変更例に係る、距離測定装置３の動作の概要を説明するための模式図である。
　距離測定装置３は、測距領域Ａ１に対して、Ｘ－Ｙ平面内においてＸ軸方向に広がりＹ軸方向に狭いシート状の投射光を投射する。これにより、投射光は、測距領域Ａ１においてライン状の投射領域Ａ３１に投射される。距離測定装置３は、投射領域Ａ３１をＹ軸方向に移動させて測距領域Ａ１内を走査する。これにより、測距領域Ａ１内に物体が存在する場合、物体に照射された投射光は、物体によって反射された後、距離測定装置２の撮像素子２２により受光される。
　図１５（ｂ）は、距離測定装置３の撮像素子２２を模式的に示す図である。
　投射領域Ａ３１において物体で反射された反射光は、たとえば、図１５（ｂ）に示すように、受光面２２ａにおいてライン状の受光領域Ａ３２で受光される。この場合も、測距領域Ａ１に対して投射光が走査されることにより、受光面２２ａには、たとえば、図１５（ｂ）に示すような、対向車の像Ｃが投影される。
　図１６は、距離測定装置３の構成を示すブロック図である。
　距離測定装置３は、図１４の距離測定装置２と比較して、コリメータレンズ１３と光偏向器１４との間に、光学素子１５が追加されている。光学素子１５は、投光部１０に含まれている。
　光学素子１５は、コリメータレンズ１３により平行光に変換された投射光を、一方向にのみ拡散させる。この場合の光偏向器１４は、一方向に拡散された投射光を、一方向に垂直な方向にのみ回動するミラー１４ａにより反射させる。これにより、図１５（ａ）を参照して説明したように、Ｘ軸方向に延びた投射領域Ａ３１がＹ軸方向に移動し、測距領域Ａ１が投射光により走査される。
　実施形態１～３の距離測定装置１によれば、撮像素子２２の全ての画素２２ｂから同一タイミングで検出信号が距離算出部３５へと送られる。これに対し、距離測定装置２、３では、投射光による測距領域Ａ１内の走査位置に対応した画素２２ｂから、順次、検出信号が距離算出部３５へと送られる。距離測定装置２、３の距離算出部３５は、上記距離測定装置１と同様、画素２２ｂごとに受光パルス信号を受信し、画素２２ｂごとに、図４～７、図８～１０または図１１に示した処理を行う。
　なお、図１３（ａ）、（ｂ）および図１４に示した距離測定装置２では、１つの画素２２ｂに対応する測距領域Ａ１上の走査範囲において、発光パルス信号が複数回ドライバ３２に供給されて、投射光が複数回投射される。すなわち、距離測定装置２では、１つの画素２２ｂに対応する測距領域Ａ１上の走査範囲を投射光が走査する期間が、単位測定期間となる。この場合、各画素２２ｂが走査されるタイミングにおいて、当該画素２２ｂに対し、図７の処理が行われる。この場合も、図７の処理に代えて、図１２（ａ）、（ｂ）または図１２（ｃ）の処理が行われてもよい。
　また、図１５（ａ）、（ｂ）および図１６に示した距離測定装置３では、横方向に並ぶ１ライン分の画素２２ｂに対応する測距領域Ａ１上の走査範囲において、発光パルス信号が複数回ドライバ３２に供給されて、投射光が複数回投射される。すなわち、距離測定装置３では、１ライン分の画素２２ｂに対応する測距領域Ａ１上の走査範囲を投射光が下方に走査する期間が、単位測定期間となる。この場合、１ライン分の画素２２ｂが走査されるタイミングにおいて、当該ラインに含まれる画素２２ｂに対し、図７の処理が行われる。この場合も、図７の処理に代えて、図１２（ａ）、（ｂ）または図１２（ｃ）の処理が行われてもよい。
　以上、本変更例の距離測定装置２、３においても、単位測定期間において複数回パルス発光が行われ、パルス幅が一致した発光パルス信号と受光パルス信号との組に基に基づいて対象物までの距離が算出される。これにより、単位測定期間において距離が取得できないといった事態を回避して、測定対象の対象物までの距離を確実に取得できる。
　＜その他の変更例＞
　距離測定装置の構成は、上記実施形態１～３および変更例に示した構成以外に、種々の変更が可能である。
　たとえば、上記実施形態１～３および変更例では、単位測定期間が３つに分割され、単位測定期間に含まれる周期の数は３つに設定されたが、単位測定期間に含まれる周期の数は、３つに限らず、２つや４つ以上でもよい。
　また、上記実施形態１～３および変更例では、図７および図１２（ｃ）のステップＳ２１において、距離算出部３５は、図７のステップＳ１８で算出された距離の平均を単位測定期間における距離としたが、これに限らず、図７のステップＳ１８で算出された距離の最頻値（モード）や中央値を、単位測定期間における距離としてもよい。
　また、図２、１４、１６には、制御部３１と距離算出部３５とが個別に図示されたが、これらの機能が、１つのプロセッサに搭載されてもよい。回路部の構成および光学系の構成は、適宜、変更可能である。図１（ｂ）、図１３（ｂ）、および図１５（ｂ）に示した画素２２ｂは、模式的に示されたものであり、画素２２ｂのピッチおよび密度は、画素２２ｂがより細かく分布するように設定される。
　この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
　１、２、３　距離測定装置
　１０　投光部
　２０　受光部
　３１　制御部
　３４　コンパレータ
　３５　距離算出部
　Ａ１　測距領域

Claims (11)

  1. 　測距領域にある対象物までの距離を測定する距離測定装置であって、
    　前記測距領域に投射光を投射する投光部と、
    　前記測距領域からの光を受光して検出信号を出力する受光部と、
    　単位測定期間において前記投光部を複数回パルス発光させる制御部と、
    　前記単位測定期間において、前記パルス発光のための発光パルス信号と前記検出信号に基づく受光パルス信号とを対照し、互いにパルス幅が一致した前記発光パルス信号と前記受光パルス信号との組に基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、を備える、
    ことを特徴とする距離測定装置。
     
  2. 　請求項１に記載の距離測定装置において、
    　前記制御部は、前記単位測定期間において、少なくとも１つの前記発光パルス信号のパルス幅を、他の前記発光パルス信号に対し相違させる、
    ことを特徴とする距離測定装置。
     
  3. 　請求項１または２に記載の距離測定装置において、
    　前記制御部は、前記単位測定期間における複数の発光パルス信号のパルス幅を、互いに相違させる、
    ことを特徴とする距離測定装置。
     
  4. 　請求項１ないし３の何れか一項に記載の距離測定装置において、
    　前記制御部は、前記単位測定期間における複数の発光パルス信号のパルス幅を、ランダムに設定する、
    ことを特徴とする距離測定装置。
     
  5. 　請求項１ないし４の何れか一項に記載の距離測定装置において、
    　前記検出信号を増幅処理する信号処理部と、
    　増幅処理後の前記検出信号と閾値とを比較して前記受光パルス信号を生成するコンパレータと、を備え、
    　前記距離算出部は、前記発光パルス信号のパルス幅と前記受光パルス信号のパルス幅との間に、前記閾値に基づく相関関係がある場合に、前記発光パルス信号のパルス幅と前記受光パルス信号のパルス幅とが一致すると判定する、
    ことを特徴とする距離測定装置。
     
  6. 　請求項５に記載の距離測定装置において、
    　前記距離算出部は、前記受光パルス信号の前記パルス幅と、増幅処理後の前記検出信号のピーク値とに基づいて、前記相関関係があるか否かを判定する、
    ことを特徴とする距離測定装置。
     
  7. 　請求項５に記載の距離測定装置において、
    　前記距離算出部は、前記受光パルス信号の前記パルス幅と、増幅処理後の前記検出信号が他の閾値を超える参照幅とに基づいて、前記相関関係があるか否かを判定する、
    ことを特徴とする距離測定装置。
     
  8. 　請求項１ないし７の何れか一項に記載の距離測定装置において、
    　前記距離算出部は、複数の前記組ごとに算出した距離を平均することにより、前記対象物までの距離を算出する、
    ことを特徴とする距離測定装置。
     
  9. 　請求項１ないし７の何れか一項に記載の距離測定装置において、
    　前記距離算出部は、前記組ごとに算出した距離からこれら距離の代表値を算出し、前記代表値に対して所定範囲内に含まれる前記距離に基づいて、前記対象物までの距離を算出する、
    ことを特徴とする距離測定装置。
     
  10. 　請求項９に記載の距離測定装置において、
    　前記距離算出部は、前記所定範囲内に含まれる前記距離を平均することにより、前記対象物までの距離を算出する、
    ことを特徴とする距離測定装置。
     
  11. 　請求項１ないし１０の何れか一項に記載の距離測定装置において、
    　前記制御部は、前記単位測定期間において前記投光部を所定の周期でパルス発光させ、
    　前記距離算出部は、１つの前記周期において、前記発光パルス信号のパルス幅と前記受光パルス信号のパルス幅とが一致しない場合、当該周期の間、前記発光パルス信号のパルス幅と前記受光パルス信号のパルス幅とが一致するか否かの判定を継続する、
    ことを特徴とする距離測定装置。
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