WO2022195669A1

WO2022195669A1 - 測定装置

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Publication number: WO2022195669A1
Application number: PCT/JP2021/010360
Authority: WO
Inventors: 響一上野
Original assignee: パイオニア株式会社; パイオニアスマートセンシングイノベーションズ株式会社
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2022-09-22

Abstract

測定装置（１０）は、出射部（１４）、受光部（１８）、および制御部（１７）を備える。出射部（１４）は、パルス光を出射する。受光部（１８）は、対象（３０）で反射されたパルス光を受光する。制御部（１７）は、出射部（１４）を制御する。そして制御部（１７）は、出射部（１４）に第１のパルス光を出射させてから所定の時間内に、受光部（１８）で、対象（３０）で反射されたパルス光が受光されなかった場合、出射部（１４）に第１のパルス光よりも高強度の第２のパルス光を出射させる。

Description

測定装置

　本発明は、測定装置に関する。

　近年、自動車の自動運転等に用いることができる距離測定装置の開発が行われている。距離測定装置の一例としては、出射した光が物体に反射されて戻るまでの時間を測定して、周囲の物体との距離を測定するものが挙げられる。

　このように光を検出する測定装置では、近くにある物体からの強い反射光が受光素子に入射すると信号が飽和する。このような信号飽和が起きると、近くにある物体に対する測定精度が低下したり、次の測定に影響したりする。

　特許文献１には、レーザレーダ装置において、画像の一部の画素に対応する受信信号が飽和した場合、次回の測定において対象となる画素の測定が飽和しないようにレーザ光のピークパワーを低下させることが記載されている。また、飽和が生じた場合、その際の距離信号を無視することが記載されている。

　特許文献２には、送信器の送信強度または受信器の受信増幅率を動的に変化させて複数の測定を行い、受信波が飽和せず、かつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力することが記載されている。

特開２０１６－２０５８８４号公報特開２００８－２７５３３１号公報

　しかし、特許文献１および２の技術は、飽和を検出した上でそれに対する対処が行われるため、元々の飽和を避けられない。

　本発明が解決しようとする課題としては、光を検出する測定装置において受光部の飽和を避けることが一例として挙げられる。

　請求項１に記載の発明は、
　パルス光を出射する出射部と、
　対象で反射された前記パルス光を受光する受光部と、
　前記出射部を制御する制御部とを備え、
　前記制御部は、前記出射部に第１の前記パルス光を出射させてから所定の時間内に、前記受光部で、前記対象で反射された前記パルス光が受光されなかった場合、前記出射部に前記第１のパルス光よりも高強度の第２の前記パルス光を出射させる
測定装置である。

第１の実施形態に係る測定装置の構成を例示するブロック図である。第１の実施形態における出射パルスと受光信号を例示する図である。第１の実施形態に係る測定装置の構成を例示する図である。第１の実施形態に係る制御部のハードウエア構成を例示する図である。第１の実施形態に係る測定装置の動作の流れを示すフローチャートである。第１の実施形態に係る測定装置で生成される点群データについて説明するための図である。第１の実施形態における出射パルスと受光信号の他の例を示す図である。第２の実施形態に係る測定装置の動作の流れを示すフローチャートである。第２実施形態に係る測定装置で生成される点群データの第１例について説明するための図である。第２実施形態に係る測定装置で生成される点群データの第２例について説明するための図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態に係る測定装置１０の構成を例示するブロック図である。本図中、パルス光の経路を破線矢印で模式的に示している。図２は、本実施形態における出射パルスと受光信号を例示する図である。本実施形態に係る測定装置１０は、出射部１４、受光部１８、および制御部１７を備える。出射部１４は、パルス光を出射する。受光部１８は、対象３０で反射されたパルス光を受光する。制御部１７は、出射部１４を制御する。そして制御部１７は、出射部１４に第１のパルス光２１を出射させてから所定の時間Ｔ１内に、受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光されなかった場合、出射部１４に第１のパルス光２１よりも高強度の第２のパルス光２２を出射させる。以下に詳しく説明する。

　本実施形態に係る測定装置１０では、遠距離まで測定可能な第２のパルス光２２を出射する前に、第２のパルス光２２よりも出射強度が低い第１のパルス光２１を出射する。その際、第１のパルス光２１が所定の時間Ｔ１内に測定装置１０の外部の対象３０で反射して測定装置１０へ戻ってきた場合、測定装置１０の近くに対象３０があると判断して第２のパルス光２２を打たない。そうすることで、第２のパルス光２２を近くにある対象３０に対して出射することを避けられる。結果として、近くにある物体（対象３０）からの反射光を受光することによる受光部１８の飽和を避ける事ができる。

　図３は、本実施形態に係る測定装置１０の構成を例示する図である。本図を参照し、測定装置１０の構成について詳しく説明する。

　測定装置１０は、たとえばパルス光の出射タイミングと反射光（反射したパルス光）の受光タイミングとの差に基づいて、測定装置１０から走査範囲１６０内にある物体（対象３０）までの距離を測定する装置である。パルス光はたとえば赤外光等の光である。また、パルス光はたとえばレーザパルスである。測定装置１０に備えられた出射部１４から出力され、測定装置１０の外部へ出射されたパルス光は物体で反射されて少なくとも一部が測定装置１０に向かって戻る。そして、反射光が測定装置１０に入射する。測定装置１０に入射した反射光は受光部１８で受光され、強度が検出される。ここで、測定装置１０では出射部１４からパルス光が出射されてから反射光が受光部１８で検出されるまでの時間が測定される。そして、制御部１７は、測定された時間とパルス光の伝搬速さを用いて測定装置１０と物体との距離を算出する。測定装置１０はたとえばライダー（ＬＩＤＡＲ：Laser Imaging Detection and Ranging， Laser Illuminated Detection and Ranging またはＬｉＤＡＲ：Light Detection and Ranging）装置やレーダー装置等である。

　出射部１４はパルス光を出射する。後述する図４に示すように、出射部１４は発光素子１４２および駆動回路１４１を含む。発光素子１４２は、たとえばレーザーダイオードである。駆動回路１４１は、制御部１７からの制御信号に基づき発光素子１４２を発光させるための回路であり、たとえばスイッチング回路や容量素子を含んで構成される。

　受光部１８は測定装置１０に入射したパルス光を受光する。後述する図４に示すように、受光部１８は受光素子１８２および検出回路１８１を含む。受光素子１８２は、たとえばアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等のフォトダイオードである。検出回路１８１は、Ｉ－Ｖコンバータや増幅器を含み、受光素子１８２による光の検出強度を示す信号を出力する。

　図３の例において、測定装置１０は、可動ミラー１６をさらに備える。可動ミラー１６は、たとえば一軸可動または二軸可動のＭＥＭＳミラーである。可動ミラー１６の反射面の向きを変えることにより、測定装置１０から出射されるパルス光の出射方向を変化させることができる。可動ミラー１６が二軸可動のＭＥＭＳミラーである場合、可動ミラー１６を二軸駆動する事により、所定の範囲内をパルス光でラスタスキャンすることができる。

　測定装置１０は、複数のパルス光による測定結果を含む点群データを生成する生成部１２をさらに備える。たとえば、走査範囲１６０内をラスタスキャンする場合、第１の方向１６１に光の出射方向を変化させる事によりライン状の走査を行う。そして、第２の方向１６２に光の出射方向を変化させながら複数のライン状走査を行う事により、走査範囲１６０内の複数の測定結果を含む点群データを生成する事ができる。本図の例において、第１の方向１６１と第２の方向１６２とは直交している。

　一度のラスタスキャンで生成される点群データの単位をフレームと呼ぶ。ひとつのフレームについて測定が終わると、光の出射方向は初期位置に戻り、次のフレームの測定が行われる。こうして、繰り返しフレームが生成される。点群データにおいては、パルス光で測定された距離と、そのパルス光の出射方向を示す情報とが関連付けられている。または、点群データは、パルス光の反射点を示す三次元座標を含んでもよい。生成部１２は、算出された距離と、各パルス光を出射する時の可動ミラー１６の角度を示す情報とを用いて点群データを生成する。生成された点群データは１０の外部に出力されても良いし、生成部１２からアクセス可能な記憶装置に保持されても良い。

　本図の例において、測定装置１０は孔付きミラー１５、および集光レンズ１３をさらに備える。出射部１４から出力されたパルス光は孔付きミラー１５の孔を通過し、可動ミラー１６で反射された後に測定装置１０から出射される。また、測定装置１０に入射した反射光は可動ミラー１６および孔付きミラー１５で反射された後、集光レンズ１３を介して受光部１８に入射する。なお、測定装置１０は、コリメートレンズやミラー等をさらに含んでもよい。

　制御部１７は、出射部１４の他、受光部１８および可動ミラー１６を制御することができる。また、制御部１７は、受光部１８から受光信号を受信し、上述したように測定装置１０から走査範囲内の物体までの距離を算出する。

　図４は、本実施形態に係る制御部１７および生成部１２のハードウエア構成を例示する図である。制御部１７は、集積回路８０および電子回路を用いて実装されている。集積回路８０は、例えば SoC（System On Chip）である。電子回路はたとえば可動ミラー１６の駆動回路１６３を含む。生成部１２は、集積回路８０を用いて実装されている。

　集積回路８０は、バス８０２、プロセッサ８０４、メモリ８０６、ストレージデバイス８０８、入出力インタフェース８１０、及びネットワークインタフェース８１２を有する。バス８０２は、プロセッサ８０４、メモリ８０６、ストレージデバイス８０８、入出力インタフェース８１０、及びネットワークインタフェース８１２が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ８０４などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。プロセッサ８０４は、マイクロプロセッサなどを用いて実現される演算処理装置である。メモリ８０６は、RAM（Random Access Memory）などを用いて実現されるメモリである。ストレージデバイス８０８は、ROM（Read Only Memory）やフラッシュメモリなどを用いて実現されるストレージデバイスである。

　入出力インタフェース８１０は、集積回路８０を周辺デバイスと接続するためのインタフェースである。本図において、入出力インタフェース８１０には発光素子１４２の駆動回路１４１、受光素子１８２の検出回路１８１、および可動ミラー１６の駆動回路１６３が接続されている。

　ネットワークインタフェース８１２は、集積回路８０を通信網に接続するためのインタフェースである。この通信網は、例えば CAN（Controller Area Network）通信網である。なお、ネットワークインタフェース８１２が通信網に接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。

　ストレージデバイス８０８は、制御部１７および生成部１２の機能を実現するためのプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ８０４は、このプログラムモジュールをメモリ８０６に読み出して実行することで、制御部１７および生成部１２の機能を実現する。

　集積回路８０のハードウエア構成は本図に示した構成に限定されない。例えば、プログラムモジュールはメモリ８０６に格納されてもよい。この場合、集積回路８０は、ストレージデバイス８０８を備えていなくてもよい。

　図２に戻り、制御部１７が出射部１４を制御する方法について詳しく説明する。本図では、出射パルスのタイミングチャートと、それに対応する受光信号のタイミングチャートとの例を示している。

　上述した通り、制御部１７は、出射部１４に第１のパルス光２１を出射させてから所定の時間Ｔ１内に、受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光されなかった場合、出射部１４に第１のパルス光２１よりも高強度の第２のパルス光２２を出射させる。また、本実施形態に係る測定装置１０において、制御部１７は、出射部１４に第１のパルス光２１を出射させてから所定の時間Ｔ１内に、受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光された場合、出射部１４に第２のパルス光２２を出射させない。

　測定装置１０による測定において、制御部１７はまず出射部１４に第１のパルス光２１を出射させる。制御部１７は、駆動回路１４１に対し第１のパルス光２１を出射させるためのトリガ信号を入力することで、出射部１４に第１のパルス光２１を出射させることができる。本図の例では、時点ｔ１ａにおいて第１のパルス光２１が出射される。すると、少なからず測定装置１０内での内部反射が生じ、第１のパルス光２１の出射直後に受光部１８にて内部反射光が受光パルス３１として検出される。また、制御部１７は第１のパルス光２１を出射させると受光部１８の受光信号をモニタして、所定の時間Ｔ１内に受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光されるか否かを判定する。所定の時間Ｔ１内に受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光されるか否かを判定する方法については詳しく後述する。

　本図の例では、時点ｔ１ａにおいて第１のパルス光２１が出射された後、所定の時間Ｔ１の終点であるｔ３ａまでの間に、受光パルス３３が検出されている。受光パルス３３は、第１のパルス光２１が対象３０で反射された反射光である。したがって、制御部１７は、第１のパルス光２１の出射タイミングと受光パルス３３の受光タイミングに基づいて、対象３０までの距離を算出する。また制御部１７は、出射部１４に第２のパルス光２２を出射させずに、次の第１のパルス光２１を時点ｔ１ｂで出射させる。

　測定装置１０において、第１のパルス光２１の出射の角度間隔は第２のパルス光２２の出射の有無に関わらず一定とする事ができる。すなわち、可動ミラー１６の動きに応じ、第１のパルス光２１が所定の角度間隔で出射されるよう、時間Ｔ２が設定される。Ｔ２はたとえば３．０μ秒以上１０．０μ秒以下である。

　時点ｔ１ｂにおいて第１のパルス光２１が出射された後においても、少なからず測定装置１０内での内部反射が生じ、第１のパルス光２１の出射直後に受光部１８にて内部反射光が受光パルス３１として検出される。また、制御部１７は第１のパルス光２１を出射させると受光部１８の受光信号をモニタして、所定の時間Ｔ１内に受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光されるか否かを判定する。

　本図の例では、時点ｔ１ｂにおいて第１のパルス光２１が出射された後、所定の時間Ｔ１の終点であるｔ３ｂまでの間に、対象３０での反射による受光パルスが検出されていない。したがって、制御部１７は、次に時点ｔ４ｂにおいて、出射部１４に第２のパルス光２２を出射させる。制御部１７は、駆動回路１４１に対し第２のパルス光２２を出射させるためのトリガ信号を入力することで、出射部１４に第２のパルス光２２を出射させることができる。

　時点ｔ４ｂにおいて第２のパルス光２２が出射された後においても、少なからず測定装置１０内での内部反射が生じ、第２のパルス光２２の出射直後に受光部１８にて、第２のパルス光２２の内部反射光が受光パルス３２として検出される。また、制御部１７は第２のパルス光２２を出射させると受光部１８の受光信号をモニタして、第２のパルス光２２が対象３０によって反射されて生じた受光パルス３４を検出する。そして、制御部１７は、第２のパルス光２２の出射タイミングと、受光パルス３４の受光タイミングに基づいて、対象３０までの距離を算出する。

　制御部１７は、フレームが生成される間、パルス光の出射方向を変えながら上記の処理を繰り返す。

　所定の時間Ｔ１内に受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光されるか否かを判定する方法（すなわち後述するＳ１０２における判定方法）の第１例から第３例について以下に詳しく説明する。

＜第１例＞
　所定の時間Ｔ１内に受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光されるか否かを判定する方法の第１例では、所定の期間Ｐ１内でパルス光が受光されるか否かを判定する。期間Ｐ１はたとえば内部反射光が受光された後の期間とすることができる。本図の例において期間Ｐ１は、内部反射光（受光パルス３１）が受光された後の時点ｔ２（たとえばｔ２ａおよびｔ２ｂ）を始点とし、時点ｔ２から時間Ｔ３が経過した時点ｔ３を終点とする期間である。この場合、第１のパルス光２１が出射された時点ｔ１から、期間Ｐ１の始点である時点ｔ２までは、たとえば２ナノ秒以上１０ナノ秒以下である。パルス光を出射してから内部反射光が受光されるまでの時間は測定装置１０の構成によって定まっており、予めこの時間を把握して期間Ｐ１の始点を決める事ができる。また、期間Ｐ１の長さである時間Ｔ３はたとえば１０ナノ秒以上２００ナノ秒以下である。

　期間Ｐ１内でパルス光が受光された場合、制御部１７は、所定の時間Ｔ１内に受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光されたと判定する。また、制御部１７は、期間Ｐ１内で受光されたパルス光を、対象３０で反射されたパルス光であると特定する。一方、期間Ｐ１内でパルス光が受光されなかった場合、制御部１７は、所定の時間Ｔ１内に受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光されなかったと判定する。

＜第２例＞
　所定の時間Ｔ１内に受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光されるか否かを判定する方法の第２例では、第１のパルス光２１が出射されてから所定の時間Ｔ１内にパルス光が二つ以上受光されるか否かを判定する。時間Ｔ１はたとえば１００ナノ秒以上２００ナノ秒以下である。第１のパルス光２１が出射されてから時間Ｔ１が経過するまでには、少なくとも内部反射光（受光パルス３１）が受光される。そして、第１のパルス光２１が対象３０で反射されて生じた受光パルス３３が検出される場合、受光パルス３３は受光パルス３１の後に検出される。したがって、第１のパルス光２１が出射されてから時間Ｔ１内にパルス光が二つ以上受光された場合、制御部１７は、所定の時間Ｔ１内に受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光されたと判定する。また、制御部１７は、時間Ｔ１内に受光されたパルス光のうち二つ目に受光されたパルス光を、対象３０で反射されたパルス光であると特定する。一方、時間Ｔ１内でパルス光が二つ以上受光されなかった場合、制御部１７は、所定の時間Ｔ１内に受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光されなかったと判定する。

＜第３例＞
　所定の時間Ｔ１内に受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光されるか否かを判定する方法の第３例では、第１のパルス光２１が出射されてから所定の時間Ｔ１内にパルス光が受光されるか否かを判定する。ただし、この判定においては所定の期間Ｐ２内に受光したパルス光を内部反射光であるとみなして無視する。期間Ｐ２は内部反射光が受光される可能性が高いタイミングを含む期間である。パルス光を出射してから内部反射光が受光されるまでの時間は測定装置１０の構成によって定まっており、予めこの時間を把握して期間Ｐ２を定める事ができる。

　第１のパルス光２１が出射されてから時間Ｔ１内かつ期間Ｐ２外でパルス光が受光された場合、制御部１７は、所定の時間Ｔ１内に受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光されたと判定する。また、制御部１７は、時間Ｔ１内に受光されたパルス光のうち期間Ｐ２外で受光されたパルス光を、対象３０で反射されたパルス光であると特定する。一方、第１のパルス光２１が出射されてから時間Ｔ１内かつ期間Ｐ２外でパルス光が受光されなかった場合、制御部１７は、所定の時間Ｔ１内に受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光されなかったと判定する。

　図５は、本実施形態に係る測定装置１０の動作の流れを示すフローチャートである。測定装置１０の測定が開始されると、制御部１７は、出射部１４に第１のパルス光２１を出射させる（Ｓ１０１）。次いで、Ｓ１０２において、制御部１７は、第１のパルス光２１の出射から所定の時間Ｔ１内に対象３０からの反射パルスが受光部１８で受光されたか否かを判定する。第１のパルス光２１の出射から所定の時間Ｔ１内に対象３０からの反射パルスが受光部１８で受光されたと判定された場合（Ｓ１０２のＹ）、制御部１７は第１のパルス光２１の出射タイミングとその反射パルスの受光タイミングとを用いて対象３０までの距離を算出する（Ｓ１０３）。

　一方、第１のパルス光２１の出射から所定の時間Ｔ１内に対象３０からの反射パルスが受光部１８で受光されなかったと判定された場合（Ｓ１０２のＮ）、制御部１７は、出射部１４に第２のパルス光２２を出射させ、第２のパルス光２２によって対象３０までの距離を測定する（Ｓ１０４）。

　Ｓ１０３およびＳ１０４の処理に次いで制御部１７は、測定装置１０の測定を終了させるか否かを判定する（Ｓ１０５）。たとえば測定装置１０に対して測定を終了させるための操作が行われた場合、制御部１７は測定装置１０の測定を終了させると判定し（Ｓ１０５のＹ）、処理を終了する。測定装置１０の測定を終了させると判定しない場合（Ｓ１０５のＮ）、制御部１７は再度Ｓ１０１の処理を行う。

　図６は、本実施形態に係る測定装置１０で生成される点群データについて説明するための図である。本実施形態に係る生成部１２で生成される点群データは、第１のパルス光２１で測定された結果と第２のパルス光２２で測定された結果とを含む。すなわち、本実施形態にかかる点群データは上述したＳ１０３で測定された距離を示す情報と、Ｓ１０４で測定された距離を示す情報とを含む。

　本図は複数のパルス光の出射方向を例示している。本図は測定装置１０の位置から走査範囲１６０を見た状態を示している。本図の例では、複数のパルス光が、図中の上から下へ正弦波を描くように出射されている。点群データには、このような各パルスの出射方向が反映される。本図において、黒丸は点群データに含まれるデータ点を取得した、第２のパルス光２２の出射方向を示す。実線で描かれた白丸は点群データに含まれるデータ点を取得した、第１のパルス光２１の出射方向を示す。破線で描かれた白丸は、距離測定が行われなかった第１のパルス光２１（すなわち対象３０による近距離での反射が検出されなかった第１のパルス光２１）の出射方向を示す。すなわち、この第１のパルス光２１によるデータは点群データには含まれない。

　本図に例示するように、本実施形態に係る測定装置１０で得られる点群データに含まれる複数のデータ点の出射方向は、規則正しく配列されていない。たとえば、本実施形態に係る測定装置１０で得られる点群データに含まれる複数のデータ点の出射方向は、少なくとも一の走査線上において角度間隔が一定ではない。また、本実施形態に係る測定装置１０で得られる点群データに含まれる複数のデータ点の出射方向は、一つ以上が格子点から外れている。ただし、対象３０による近距離での反射が全く生じなかった場合には、測定装置１０で得られる点群データに含まれる複数のデータ点の出射方向は規則正しく配列されていてもよい。

　第１のパルス光２１の出射強度は、測定装置１０の近くに対象３０がある場合でも受光部１８を飽和させない程度に設定されている。たとえば第１のパルス光２１の出射強度は受光部１８の飽和レベルの１０^６倍以下である。受光部１８の飽和レベルとはたとえば受光素子１８２が飽和せずに検出できる最大の受光量を意味する。また、受光部１８の飽和レベルは、検出回路１８１が飽和せずに検出信号を出力できる最大の受光量を意味してもよい。一方、第２のパルス光２２の出射強度は、遠距離の測定を十分行えるように設定されている。たとえば第２のパルス光２２の出射強度は、第１のパルス光２１の出射強度の１００倍以上２０００倍以下である。

　第１のパルス光２１と第２のパルス光２２の出射間隔は十分短いため、ほぼ同じ方向へ出射しているとみなすことができる。したがって、第１のパルス光２１の受光パルス３３が所定の時間Ｔ１内に検出されない場合は、第２のパルス光２２を出射しても近距離での反射は生じない可能性が高いと判断できる。たとえば第２のパルス光２２と、その直前に出射された第１のパルス光２１との出射間隔Ｔ４は６０ナノ秒以上２００ナノ秒以下である。たとえば、第２のパルス光２２と、その直前に出射された第１のパルス光２１との出射方向の差は、０．０１ｄｅｇ以上０．０５ｄｅｇ以下である。

　本実施形態において、出射部１４の駆動回路１４１は複数の容量素子を含んでもよい。出射部１４が第１のパルス光２１を出射する際に放電する第１の容量素子と、第２のパルス光２２を出射する際に放電する第２の容量素子とを別々に設ける事により、容量素子の充電時間に関わらず、短い間隔で第１のパルス光２１と第２のパルス光２２とを打ち分ける事ができる。この際、第１の容量素子の容量と第２の容量素子の容量とを互いに異ならせておくことにより、第１のパルス光２１の出射強度と第２のパルス光２２の出射強度とを異ならせる事ができる。また、同様の目的で、第１のパルス光２１を出射させる際に放電させる第１の容量素子の数と、第２のパルス光２２を出射させる際に放電させる第２の容量素子の数とを互いに異ならせておいても良い。

　出射部１４は、二つの駆動回路１４１と二つの発光素子１４２を含んでいても良い。この場合、第１の駆動回路１４１が第１の発光素子１４２を駆動することにより第１のパルス光２１を出射する。そして、第２の駆動回路１４１が第２の発光素子１４２を駆動することにより第２のパルス光２２を出射する。第１のパルス光２１を出射するための駆動回路１４１および発光素子１４２と、第２のパルス光２２を出射するための駆動回路１４１および発光素子１４２とを別々に設ける事により、短い間隔で第１のパルス光２１と第２のパルス光２２とを打ち分ける事ができる。また、第１のパルス光２１および第２のパルス光２２の出射強度を自由に設定する事ができる。

　図７は、本実施形態における出射パルスと受光信号の他の例を示す図である。図２では、時点ｔ１ｂで出射された第１のパルス光２１の対象３０による反射光が受光部１８において検出されない例を示していた。これは、対象３０が十分遠方にあったため、強度の低い第１のパルス光２１では、反射光を受光部１８で受光パルスとして検出することができなかった場合を示している。一方、図７の例では、第２のパルス光２２の出射後に第１のパルス光２１の反射光である受光パルス３３が検出される例を示している。このような場合の処理の例について、以下に説明する。

　本図の例では、時点ｔ１ｃにおいて第１のパルス光２１が出射された後、時点ｔ２ｃより前に受光部１８にて内部反射光が受光パルス３１として検出される。一方、時点ｔ１ｃにおいて第１のパルス光２１が出射された後、所定の時間Ｔ１の終点である時点ｔ３ｃまでの間に、対象３０での反射による受光パルスが検出されていない。したがって、制御部１７は、次に時点ｔ４ｃにおいて、出射部１４に第２のパルス光２２を出射させる。時点ｔ４ｂにおいて第２のパルス光２２が出射された後においても、受光部１８にて第２のパルス光２２の内部反射光が受光パルス３２として検出される。さらにその後、第１のパルス光２１が対象３０で反射されて生じた受光パルス３３、と、第２のパルス光２２が対象３０で反射されて生じた受光パルス３４とが受光部１８で検出される。たとえば遠方の対象３０の反射率がある程度高い場合に、このような状態が生じうる。

　この場合、第１のパルス光２１と第２のパルス光２２とが同じ対象３０で反射されたとすると、第１のパルス光２１の出射タイミングと受光パルス３３の受光タイミングとの差Δ１と、第２のパルス光２２の出射タイミングと受光パルス３４の受光タイミングとの差Δ２とは略同一になるはずである。したがって、後に受光したパルス光が第２のパルス光２２の反射光であると判定できる。

　本実施形態に係る測定装置１０では、第２のパルス光２２が出射されてから、次の第１のパルス光２１が出射されるまでの間に、受光部１８が、対象３０で反射されたパルス光を二つ受光した場合、制御部１７はこの二つのパルス光の内、後に受光したパルス光の受光タイミングと、その第２のパルス光２２の出射タイミングとを用いて、対象３０までの距離を算出する。すなわち、制御部１７は、第２のパルス光２２の出射タイミングと、受光パルス３４の受光タイミングとを用いて距離を算出する。

　以上、本実施形態によれば、制御部１７は、出射部１４に第１のパルス光２１を出射させてから所定の時間Ｔ１内に、受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光されなかった場合、出射部１４に第１のパルス光２１よりも高強度の第２のパルス光２２を出射させる。したがって、第２のパルス光２２を近くにある対象３０に対して出射することを避けられる。結果として、受光部１８の飽和を避け、高精度な距離測定を継続する事ができる。

（第２の実施形態）
　図８は、第２の実施形態に係る測定装置１０の動作の流れを示すフローチャートである。本実施形態に係る測定装置１０は、以下に説明する点を除いて第１の実施形態に係る測定装置１０と同じである。

　本実施形態に係る測定装置１０において、制御部１７は受光部１８を制御する。具体的には、制御部１７は受光部１８の増倍率を制御する。制御部１７は、出射部１４に第１のパルス光２１を出射させてから所定の時間Ｔ１内に、受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光された場合、受光部１８の増倍率を下げ、かつ出射部１４に第２のパルス光２２を出射させる。以下に詳しく説明する。

　図８のフローチャートは、図５のフローチャートのＳ１０３がＳ１１３に入れ替わったものであり、Ｓ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０４、およびＳ１０５は第１の実施形態で説明した通りである。本実施形態に係る制御部１７は、第１のパルス光２１の出射から所定の時間Ｔ１内に対象３０からの反射パルスが受光部１８で受光されたと判定された場合（Ｓ１０２のＹ）、Ｓ１１３において、受光部１８の増倍率を下げ、かつ出射部１４に第２のパルス光２２を出射させて測定を行う。すなわちＳ１１３では、制御部１７は、第２のパルス光２２の出射タイミングと受光パルス３４の受光タイミングに基づいて、対象３０までの距離を算出する。ただし、制御部１７は、近くにある対象３０で第２のパルス光２２が反射されたとしても受光部１８が飽和しない程度に受光部１８の増倍率を下げる。たとえば制御部１７は、予め定められたレベルまで増倍率を下げるよう、受光部１８を制御する。また制御部１７は、受光パルス３４の受光後、次の第１のパルス光２１を出射する前に受光部１８の増倍率を元に戻す。受光部１８の増倍率はたとえば受光素子１８２の増倍率であり、受光素子１８２に印加する電圧を変化させることで制御する事ができる。

　こうすることで、本実施形態に係る受光部１８では、第１のパルス光２１が出射されてから所定の時間Ｔ１内に受光パルス３３を受光する時よりも低い増倍率で、第２のパルス光２２の反射光（受光パルス３４）を受光することができる。たとえば、Ｓ１１３における受光部１８の増倍率は、第１のパルス光２１が出射されてから所定の時間Ｔ１内の、受光部１８の増倍率の０．０１倍以上０．１倍以下とすることができる。

　本実施形態に係る測定装置１０では、近くに対象３０があったとしても第２のパルス光２２を出射して距離の測定を行う。ここで、受光部１８の増倍率を下げることで受光部１８の飽和を避けつつ、高いＳ／Ｎ比で距離測定を行える。

　なお、制御部１７は、第１のパルス光２１の出射から所定の時間Ｔ１内に対象３０からの反射パルスが受光部１８で受光されたと判定された場合（Ｓ１０２のＹ）、Ｓ１１３において、さらに第１のパルス光２１の出射タイミングと受光パルス３３の受光タイミングに基づいて、対象３０までの距離を算出してもよいし、しなくてもよい。なお生成部１２は、制御部１７で算出された距離を全て含む点群データを生成することができる。

　図９は、本実施形態に係る測定装置１０で生成される点群データの第１例について説明するための図である。本図は、Ｓ１１３において、制御部１７がさらに第１のパルス光２１の出射タイミングと受光パルス３３の受光タイミングに基づいて、対象３０までの距離を算出する場合の例を示している。図１０は、本実施形態に係る測定装置１０で生成される点群データの第２例について説明するための図である。本図は、Ｓ１１３において、制御部１７が第１のパルス光２１の出射タイミングと受光パルス３３の受光タイミングに基づいて、対象３０までの距離を算出しない場合の例を示している。

　図９および図１０は図６と同様、複数のパルス光の出射方向を例示している。図９および図１０は測定装置１０の位置から走査範囲１６０を見た状態を示しており、複数のパルス光が、図中の上から下へ正弦波を描くように出射されている。図９および図１０において、黒丸は点群データに含まれるデータ点を取得した、第２のパルス光２２の出射方向を示す。実線で描かれた白丸は点群データに含まれるデータ点を取得した、第１のパルス光２１の出射方向を示す。破線で描かれた白丸は、距離測定が行われなかった第１のパルス光２１（すなわち対象３０による近距離での反射が検出されなかった第１のパルス光２１）の出射方向を示す。すなわち、この第１のパルス光２１によるデータは点群データには含まれない。

　図９の例では、測定装置１０で得られる点群データに含まれる複数のデータ点の出射方向は、規則正しく配列されていない。たとえば、本例に係る測定装置１０で得られる点群データに含まれる複数のデータ点の出射方向は、少なくとも一の走査線上において角度間隔が一定ではない。また、本例に係る測定装置１０で得られる点群データに含まれる複数のデータ点の出射方向は、一つ以上が格子点から外れている。本例に係る測定装置１０で得られる点群データに含まれる複数のデータ点には、出射方向がほぼ等しい二つのデータ点による組が含まれる。ただし、対象３０による近距離での反射が全く生じなかった場合には、測定装置１０で得られる点群データに含まれる複数のデータ点の出射方向は規則正しく配列されていてもよい。

　一方、図１０の例では、測定装置１０で得られる点群データに含まれる複数のデータ点の出射方向は、規則正しく配列されている。たとえば、本例に係る測定装置１０で得られる点群データに含まれる複数のデータ点の出射方向は、少なくとも一の走査線上において角度間隔が略一定である。また、本例に係る測定装置１０で得られる点群データに含まれる複数のデータ点の出射方向は、全てが格子点上にある。

　本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。くわえて、本実施形態によれば、制御部１７は、出射部１４に第１のパルス光２１を出射させてから所定の時間Ｔ１内に、受光部１８で、対象３０で反射されたパルス光が受光された場合、受光部１８の増倍率を下げ、かつ出射部１４に第２のパルス光２２を出射させる。したがって、近くにある対象３０についても受光部１８の飽和を避けつつ、高いＳ／Ｎ比で測定が行える。

　以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０　測定装置
１２　生成部
１３　集光レンズ
１４　出射部
１５　孔付きミラー
１６　可動ミラー
１７　制御部
１８　受光部
２１　第１のパルス光
２２　第２のパルス光
３０　対象
１６０　走査範囲

Claims

　パルス光を出射する出射部と、
　対象で反射された前記パルス光を受光する受光部と、
　前記出射部を制御する制御部とを備え、
　前記制御部は、前記出射部に第１の前記パルス光を出射させてから所定の時間内に、前記受光部で、前記対象で反射された前記パルス光が受光されなかった場合、前記出射部に前記第１のパルス光よりも高強度の第２の前記パルス光を出射させる
測定装置。
　請求項１に記載の測定装置において、
　前記制御部は、前記出射部に前記第１のパルス光を出射させてから前記所定の時間内に、前記受光部で、前記対象で反射された前記パルス光が受光された場合、前記出射部に前記第２のパルス光を出射させない
測定装置。
　請求項１に記載の測定装置において、
　前記制御部は、
　　前記受光部をさらに制御し、
　　前記出射部に前記第１のパルス光を出射させてから前記所定の時間内に、前記受光部で、前記対象で反射された前記パルス光が受光された場合、前記受光部の増倍率を下げ、かつ前記出射部に前記第２のパルス光を出射させる
測定装置。
　請求項１～３のいずれか一項に記載の測定装置において、
　複数の前記パルス光による測定結果を含む点群データを生成する生成部をさらに備え、
　前記点群データは、前記第１のパルス光で測定された結果と前記第２のパルス光で測定された結果とを含む
測定装置。
　請求項１～４のいずれか一項に記載の測定装置において、
　前記第２のパルス光の出射強度は、前記第１のパルス光の出射強度の１００倍以上２０００倍以下である
測定装置。
　請求項１～５のいずれか一項に記載の測定装置において、
　前記第２のパルス光と、その直前に出射された前記第１のパルス光との出射間隔は６０ナノ秒以上２００ナノ秒以下である
測定装置。
　請求項１～６のいずれか一項に記載の測定装置において、
　前記第２のパルス光が出射されてから、次の前記第１のパルス光が出射されるまでの間に、前記受光部が、前記対象で反射された前記パルス光を二つ受光した場合、前記制御部は前記二つのパルス光の内、後に受光したパルス光の受光タイミングと、当該第２のパルス光の出射タイミングとを用いて、前記対象までの距離を算出する
測定装置。
　請求項１～７のいずれか一項に記載の測定装置において、
　前記第１のパルス光は所定の角度間隔で出射される
測定装置。