WO2024257565A1

WO2024257565A1 - 光検出装置、及び測距システム

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Publication number: WO2024257565A1
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Inventors: 辰樹西野
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Publication date: 2024-12-19
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Abstract

本開示では、近距離側での測定精度の低下を抑制しつつ、外乱光の影響を低減可能である光検出装置を提供する。　本開示によれば、測定用のレーザ光の対象物（５０）からの反射光を検出する光検出装置（２０）は、レーザ光が照射された時間からの経過時間にしたがいパルス幅が増加する複数種類のパルス信号（ＰＬＳ１、ＰＬＳ２）を、受光した光子に応じて生成する画素（１０００）と、前記パルス幅に対応する範囲であり、経過時間を示す第１時間範囲（ｔＰＬＳ１、ｔＰＬＳ２）の情報を生成する時間情報生成部（１１１）と、第１時間範囲の情報に基づき、第１時間範囲に対応する範囲の所定数の頻度を加算して、頻度値を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成部（１１２）と、ヒストグラムの頻度値に基づき、対象物（５０）までの距離値（Ｄ）を生成する信号処理部（１１３）と、を備える。

Description

光検出装置、及び測距システム

　本開示は、光検出装置、及び測距システムに関する。

　物体（対象物）までの距離をＴｏＦ（Ｔｉｍｅ　ｏｆ　Ｆｌｉｇｈｔ）に基づいて計測する測距システムが一般に知られている。ＴＯＦは、レーザ光源のレーザ光をレンズを介してパルス光として複数回発射し、パルス光それぞれが照射された物体からの反射光をＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｐｈｏｔｏｎ　Ａｖａｌａｎｃｈｅ　Ｄｉｏｄｅ）と呼ばれる受光素子で光子を検出する。

　これにより発生したキャリアを、アバランシェ増倍を用いてパルス信号に変換して、これをＴＤＣ（Ｔｉｍｅ　ｔｏ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に入力することで反射光の到来時刻を計測し、物体までの距離を算出する技術である。

　また、複数回発射したレーザ光それぞれに対して反射光の到来時刻の計測が、ヒストグラムを用いて行われる。

特開２０２１－１７６４号公報

　ところが、反射光の計測には、外乱光の影響を受けてしまう。特に中、長距離側での計測では、反射光が減るために、外乱光の影響をより多く受けてしまう。一方で、外乱光の影響を抑制しようとすると、より高精度な測定精度が求められる近距離側での測定精度が低下してしまう恐れがある。

　そこで、本開示では、近距離側での測定精度の低下を抑制しつつ、外乱光の影響を低減可能である光検出装置、及び測距システムが提供される。

　上記の課題を解決するために、本開示によれば、
　測定用のレーザ光の対象物からの反射光を検出する光検出装置であって、
　前記レーザ光が照射された時間からの経過時間にしたがいパルス幅が増加する複数種類のパルス信号を、受光した光子に応じて生成する画素と、
　前記パルス幅に対応する範囲であり、前記経過時間を示す第１時間範囲の情報を生成する時間情報生成部と、
　前記第１時間範囲の情報に基づき、前記第１時間範囲に対応する範囲の所定数の頻度を加算して、頻度値を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
　前記ヒストグラムの頻度値に基づき、前記対象物までの距離値を生成する信号処理部と、
　を備える、光検出装置が提供される。

　前記画素は、前記複数種類のパルス信号として、前記経過時間に従い、第２パルス信号を生成した後に、前記第２パルス信号よりもパルス幅が広い第１パルス信号を生成してもよい。

　前記画素は、受光した光子に応じて値が変動する電気信号を生成する光電変換部と、
　前記電気信号が所定値の範囲で変動している時間に応じて、前記パルス幅である第１信号の範囲が変動する前記第１パルス信号と、
　前記電気信号の変動の開始に基づき生成され、前記第１信号の範囲が固定された前記第２パルス信号と、を生成可能であるパルス生成部と、
　を有してもよい。

　前記第１パルス信号の前記第１信号の範囲は、前記電気信号が所定の閾値を超えている時間に対応する第２時間範囲であり、前記第２パルス信号の前記第１信号の範囲は、前記第１パルス信号が生成されるタイミングに基づく、固定の第３時間範囲であってもよい。

　前記パルス生成部は、前記第１パルス信号、及び前記第２パルス信号の一方を出力してもよい。

　前記パルス生成部は、前記レーザ光が照射された時間からの所定の経過時間時である閾値まで前記第２パルス信号を出力した後に、前記第１パルス信号を出力してもよい。

　前記パルス生成部は、前記画素が受光する外乱光の光量に応じて、前記閾値を変更してもよい。

　前記外乱光の光量は、前記レーザ光を用いた測定が開始される前に測定されてもよい。

　前記レーザ光を用いた測定が開始される前の外乱光を測定する外乱光測定時間に、前記画素、前記時間情報生成部、及び前記ヒストグラム生成部を駆動させてヒストグラムを生成させ、前記外乱光の光量を示す評価値を生成する外乱光測定部を、更に備えてもよい。

　前記評価値に基づき、前記外乱光の光量が大きくなるに従い、前記経過時間を短くする閾値を生成する閾値生成部を、更に備えてもよい。

　前記外乱光測定部は、前記外乱光測定時間においては、前記画素に前記第１パルス信号を出力させてもよい。

　前記測定用のレーザ光は、パルス光であり、
　前記パルス光を所定の時間間隔で繰り返し発光させ、
　前記時間間隔内の反射光測定期間において前記閾値に基づき、前記画素に前記第１パルス信号、及び前記第２パルス信号の一方を出力させ、
　前記第１パルス信号、及び前記第２パルス信号の一方の前記第１時間範囲の情報を、前記時間情報生成部に生成させ、
　前記ヒストグラム生成部に、前記第１時間範囲に対応する範囲の頻度を加算して頻度値を示すヒストグラムを、前記パルス光が繰り返し発光している測定期間の間において生成させる生成指示部を、更に備えてもよい。

　前記光電変換部は、ＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｐｈｏｔｏｎ　Ａｖａｌａｎｃｈｅ　Ｄｉｏｄｅ）であり、
　前記ＳＰＡＤのリチャージ動作が終了するまでのデッド期間が長くなるに従い、前記第２時間範囲は長くなってもよい。

　前記第１信号はハイレベル信号であり、
　前記パルス生成部は、
　前記電気信号に応じて前記第１パルス信号を出力するインバータ回路と、
　前記第１パルス信号のエッジから前記第３時間範囲のハイレベル信号を有する前記第２パルス信号を出力するパルス生成回路と、
　前記閾値に基づく選択信号に応じて、前記第１パルス信号、又は前記第２パルス信号を選択して出力するマルチプレクサと、
　を有してもよい。

　上記の課題を解決するために、本開示によれば、　測定用のレーザ光を対象物に照射する発光装置と、
　前記対象物からの反射光を受光する光検出装置と、を備える測距システムであって、
　前記光検出装置は、
　前記レーザ光が照射された時間からの経過時間にしたがいパルス幅が増加する複数種類のパルス信号を、受光した光子に応じて生成する画素と、
　前記パルス幅に対応する範囲であり、前記経過時間を示す第１時間範囲の情報を生成する時間情報生成部と、
　前記第１時間範囲の情報に基づき、前記第１時間範囲に対応する範囲の所定数の頻度を加算して、頻度値を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
　前記ヒストグラムの頻度値に基づき、前記対象物までの距離値を生成する信号処理部と、
　を有する、測距システムが提供されてもよい。

　前記光検出装置は、
　前記ヒストグラムに関する情報を出力する出力部を更に有し、
　前記ヒストグラムに関する情報に基づきヒストグラムを画像化する主制御装置と、
　前記画像化されたヒストグラムを表示する表示操作装置と、
　を更に備えてもよい。

　前記画素は、
　受光した光子に応じて値が変動する電気信号を生成する光電変換部と、
　前記電気信号が所定値の範囲で変動している時間に応じて、前記パルス幅である第１信号の範囲が変動する第１パルス信号と、
　前記電気信号の変動の開始に基づき生成され、前記第１信号の範囲が固定された第２パルス信号と、を生成可能であるパルス生成部と、
　を有してもよい。

　前記パルス生成部は、前記レーザ光が照射された時間からの所定の経過時間時である閾値まで前記第２パルス信号を出力した後に、前記第１パルス信号を出力し、
　主制御装置は、前記閾値とヒストグラムとを関連づけて画像化し、
　前記表示操作装置は、前記画像化された前記閾値の位置を示す第２閾値の画像の位置を変更する操作部を、有し、
　前記光検出装置は、前記表示操作装置から入力された前記第２閾値の位置に対応する前記閾値の情報を用いて、前記パルス生成部の前記閾値を変更可能であってもよい。

　前記閾値とヒストグラムとを関連づけて画像化する予備測定の場合に、前記パルス生成部は、前記第１パルス信号のみ、或いは、前記前記第２パルス信号のみを出力してもよい。

　前記光検出装置は、
　複数の前記画素を行列状に配置した画素アレイを有し、前記時間情報生成部、前記ヒストグラム生成部、及び前記信号処理部は、複数の前記画素ごとに出力する記第１パルス信号、及び記第２パルス信号を処理してもよい。

本開示の実施形態に係る測距システムの概略構成の一例を示すブロック図。発光装置の発光周期と測定期間例を示す図。本実施形態に係る測距システムの光学システムの概略構成を示す図。フラッシュ型の光学システムの例を示す図。図１に示した画素の概略例を示す図。光電変換部のカソード電位と、パルス信号の例を示す図。読み出し回路の構成例を示す図。パルス信号に対するＴＤＣの動作を説明する図。複数の光子が入力した場合のパルス信号に対するＴＤＣの動作を説明する図。第２パルス信号に対するＴＤＣの動作を説明する図。画複数の光子が入力した場合のパルス信号に対するＴＤＣの動作を説明する図。第１モード（レベル検出モード）でのヒストグラム例を示す図。第２モード（エッジ検出モード）でのヒストグラム例を示す図。同一対象物に対するヒストグラム生成部におけるカウント値を示す図。ヒストグラム生成部におけるカウント値を模式的に示す図。ヒストグラム生成部におけるカウント値を模式的に示す図。制御部のより詳細な構成例を示す図。外乱光がより少ない場合の制御部の制御例を示す図。外乱光がより多いい場合の制御部の制御例を示す図。表示操作部に表示される画像例を示す図。表示操作部に表示される別の画像例を示す図。表示操作部に表示される更に別の画像例を示す図。制御部の動作例を示すフローチャート。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。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。

　以下、図面を参照して、光検出装置、及び測距システムの実施形態について説明する。以下では、光検出装置、及び測距システムの主要な構成部分を中心に説明するが、光検出装置、及び測距システムには、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。

（第１実施形態）
　図１は、本開示の実施形態に係る測距システム１の概略構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、測距システム１は、発光装置１０と、光検出装置２０と、全体制御部３０と、受光部光学系４０と、主制御装置６０と、表示操作装置７０とを備える。測距システム１は、光源とＴｏＦセンサとを備えるセンサシステムであり、光を射出するとともに、対象物５０により反射された反射光を検出するように構成される。ここで、対象物５０は測距システム１の画角内に存在する１以上の物体であってよい。

　図２は、発光装置１０の発光周期と測定期間例を示す図である。（ａ）図は、レーザ光Ｌ０の照射タイミングと周期Ｓ０を示す図であり、（ｂ）図は、外乱光測定期間Ｔ１と、反射光測定期間Ｔ２を示す図である。横軸は時間を示す。

　図２に示すように、発光装置１０は、全体制御部３０からの指示に基づいて、対象物５０に向かってパルス光であるレーザ光（照射光）Ｌ０を射出するように構成される。発光装置１０は、全体制御部３０からの指示に基づいて、発光および非発光を交互に繰り返す発光動作を行うことにより所定の発光周期Ｓ０に合わせた発光タイミングＴＬ０でレーザ光Ｌ０を射出する。この場合、レーザ光Ｌ０を射出せずに、外乱光を測定する外乱光測定期間Ｔ１と、発光周期Ｓ０に合わせてレーザ光Ｌ０の反射光を測定する反射光測定期間Ｔ２を有する。このように、対象物５０の計測時間では、発光周期Ｓ０のレーザ光Ｌ０が繰り返し照射される。

　再び図１に示すように、受光部光学系４０は、光検出装置２０の受光面において像を結像させるレンズを含んで構成される。この受光部光学系４０には、発光装置１０から射出され、対象物５０により反射された光Ｌ１が入射するようになっている。反射光Ｌ１は、光子（フォトン）として、受光部光学系４０を介して、後述する各画素１０００に受光される。以後の説明では、反射光Ｌ１を光子Ｌ１と称する場合がある。

　光検出装置２０は、画素アレイ１００と、測距処理部１１０と、測距制御部１２０と、駆動回路１３０と、発光タイミング制御部１４０と、制御部１５０と、クロック生成部１６０と、出力部１７０とを備える。全体制御部３０は、発光装置１０および光検出装置２０に制御信号を供給し、これらの動作を制御することにより、測距システム１の動作を制御するように構成される。

　光検出装置２０は、全体制御部３０からの指示に基づいて、光子Ｌ１を検出するように構成される。そして、光検出装置２０は、検出結果に基づいて距離画像を生成し、生成した距離画像の画像データを出力部１７０より距離情報Ｄ１として出力する。

　これら、画素アレイ１００と、測距処理部１１０と、測距制御部１２０と、駆動回路１３０と、発光タイミング制御部１４０と、制御部１５０と、クロック生成部１６０と、出力部１７０とは、１つの半導体チップ上に配置することができる。また一方で、光検出装置２０は第１の半導体チップと第２の半導体チップとを積層した構成としてもよい。この場合、例えば画素アレイ１００の一部の（光電変換部１００１）を第１の半導体チップ上に配置し、測距装置に含まれる他の部分を第２の半導体チップ上に配置する構成が考えられる。

　図１において、全体制御部３０は、例えば予め組み込まれるプログラムに従い、測距システム１全体の動作を制御する。また、全体制御部３０は、外部から供給される外部制御信号に応じた制御を実行することもできる。一方、制御部１５０は、全体制御部３０からの指示に従い、光検出装置２０全体の動作を制御する。また、制御部１５０は、画素アレイ１００の駆動モードを第１モードであるレベル検出モードと、第２モードであるエッジ検出モードとに駆動を変更する制御を実行可能である。なお、制御部１５０の詳細は後述する。

　クロック生成部１６０は、外部から供給される基準クロック信号に基づき、光検出装置２０内で用いられる１以上のクロック信号を生成する。例えば、クロック生成部１６０は、後述するＴＤＣクロックを生成する。発光タイミング制御部１４０は、全体制御部３０から供給される発光トリガ信号に従い、発光タイミングＴＬ０（図２参照）を示す発光制御信号を生成する。発光制御信号は、発光装置１０に供給されるとともに、測距処理部１１０に供給される。すなわち、発光装置１０は、発光制御信号に従い、発光タイミングＴＬ０（図２参照）でレーザ光Ｌ０を射出する

　測距制御部１２０は、制御部１５０からの指示に基づいて、測距処理部１１０の動作を制御することにより、画素アレイ１００の各画素１０００から出力されるパルス信号ＰＬＳ１、ＰＬＳ２（図５、６を参照）に基づく距離情報の生成を測距処理部１１０に実行させる。

　画素アレイ１００は、マトリックス状に配置された複数の画素１０００を備える。画素１０００は、光子Ｌ１を検出することにより、検出した光子Ｌ１に応じたパルス信号を生成するように構成される。この画素１０００は、受光した光子に応じて、ハイレベル信号の範囲が異なる複数のパルス信号ＰＬＳ１、ＰＬＳ２（図５、６を参照）を生成可能である。すなわち、この画素１０００は、レーザ光Ｌ０が照射された時間ＴＬ０からの時間経過にしたがい、パルス幅が増加する複数種類のパルス信号ＰＬＳ１、ＰＬＳ２を、受光した光子に応じて生成する。詳しくは、図５を用いて後述する。なお、本実施系形態では画素１０００の動作例を、一画素を例に説明する場合があるが、画素アレイ１００内における他の画素１０００も同等の構成を有し、同様の動作が可能である。すなわち、光検出装置２０は、画素１０００ごとに対応する距離情報を生成可能である。

　複数の画素１０００に対しては、列ごとに画素駆動線ＬＤ（図面中の上下方向）が接続され、その一端は駆動回路１３０の各列に対応した出力端に接続される。

　本実施形態では、画素アレイ１００の全部又は一部を使用して、光子Ｌ１を検出する。画素アレイ１００における使用する領域は、レーザ光Ｌ０全体が光子Ｌ１として反射された場合に画素アレイ１００に結像される光子Ｌ１の像と同じ、スキャン方向と垂直な方向（図面中、上下方向。以下、垂直方向ともいう）に長い矩形であってよい。ただし、これに限定されず、画素アレイ１００に結像される光子Ｌ１の像よりも大きな領域や小さな領域など、種々変形されてよい。

　駆動回路１３０は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどを含み、画素アレイ１００の各画素１０００を、全画素同時や列単位等で駆動する。そこで、駆動回路１３０は、少なくとも、画素アレイ１００内の選択列における各画素１０００に、後述するクエンチ電圧Ｖ＿ＱＣＨを印加する回路と、選択列における各画素１０００に、後述する選択制御電圧Ｖ＿ＳＥＬを印加する回路とを含む。そして、駆動回路１３０は、読出し対象の列に対応する画素駆動線ＬＤに選択制御電圧Ｖ＿ＳＥＬを印加することで、フォトンの入射を検出するために用いる画素１０００を列単位で選択する。

　画素アレイ１００から出力されたパルス信号は、測距処理部１１０に供給される。測距処理部１１０は、ＴＤＣ部１１１と、ヒストグラム生成部１１２と、信号処理部１１３とを備える。

　各画素１０００から読み出されたパルス信号ＰＬＳ１、ＰＬＳ２は、ＴＤＣ部１１１に供給される。ここで、第１パルス信号ＰＬＳ１は、第１モードでのパルス信号であり、第２パルス信号ＰＬＳ２は、第２モードでのパルス信号である。パルス信号ＰＬＳ１、ＰＬＳ２は、画素アレイ１００における例えば画素列ごとに、所定のサンプリング周期で読み出され、ＴＤＣ部１１１に供給される。なお、パルス信号ＰＬＳ１、ＰＬＳ２の詳細は後述する。

　ＴＤＣ部１１１は、基準とするタイミング（例えば、発光タイミング制御部１４０から発光制御信号が入力されたタイミング）から画素アレイ１００から供給されたパルス信号ＰＬＳ１、ＰＬＳ２が入力されるまでの時間差を計測し、計測された時間差を示すデジタル情報を生成する。すなわち、ＴＤＣ部１１１は、発光制御信号とパルス信号ＰＬＳ１、ＰＬＳ２とに基づき、発光装置１０から光が出射してその光が対象物５０で反射して各画素１０００に入射するまでの飛行時間を示す時間情報を生成する。すなわち、このＴＤＣ部１１１は、パルス信号ＰＬＳ１、ＰＬＳ２のハイレベル信号（第１信号）の範囲に基づき、レーザ光が照射された時間ＴＬ０からの経過時間を示す第１時間範囲（ｔＰＬＳ１、ｔＰＬＳ２）の情報を生成する。なお、本実施形態に係るＴＤＣ部１１１が、時間情報生成部に対応する。また、ＴＤＣ部１１１の動作の詳細も図８乃至図１０を用いて後述する。

　ヒストグラム生成部１１２は、ＴＤＣ部１１１により生成された時間情報に基づいてヒストグラムを生成する。ここで、ヒストグラム生成部１１２は、時間情報を、測距制御部１２０により設定された単位時間ｄに基づき計数し、ヒストグラムを生成する。単位時間ｄとは、例えば、ＴＤＣ部１１１が用いる周期信号であるＴＤＣクロックである。このＴＤＣクロックは、クロック生成部１６０により生成される。このＴＤＣクロックの周期はヒストグラムにおける１つのビンに割り当てられた時間幅であってよい。また、単位時間ｄは、例えば、画素アレイ１００の各画素１０００からパルス信号を読み出すサンプリング周期と同じ時間幅であってもよい。

　信号処理部１１３は、ヒストグラム生成部１１２により生成されたヒストグラムのデータに基づき、所定の演算処理を行い、例えば、距離情報を算出する。信号処理部１１３は、例えば、ヒストグラムのデータに基づき、当該ヒストグラムの曲線近似を作成する。信号処理部１１３は、このヒストグラムが近似された曲線のピークを検出し、検出されたピークに基づき、対象物５０までの距離Ｄを求めることができる。

　測距処理部１１０から出力される距離情報、及びヒストグラムのデータは出力部１７０に供給される。出力部１７０はインターフェース部とも呼ばれ、測距処理部から供給された距離情報、及びヒストグラムのデータを、出力データとして外部に出力する。出力部１７０としては、例えば、ＭＩＰＩ（Ｍｏｂｉｌｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を適用することができる。

　主制御装置６０は、出力部１７０か出力された出力データを用いて２次元の距離画像を生成する。また、主制御装置６０は、ヒストグラムのデータを画像データとして生成する。

　表示操作装置７０は、例えば液晶のタッチパネルであり、２次元の距離画像、ヒストグラムの画像を表示可能である。また、表示操作装置７０は、モード１とモード２を切り替える閾値の調整値を入力可能である。

　［光学システム］
　図３は、本実施形態に係る測距システム１の光学システムの概略構成を示す図である。図２では、光検出装置２０の画角を水平方向に走査する、いわゆるスキャン型の光学システムを例示する。

　図３に示すように、測距システム１は、光学システムとして、光源１１と、レンズ１２と、ハーフミラー１３と、ポリゴンミラー１４と、受光レンズ１５と、画素アレイ１００とを備える。光源１１、レンズ１２、ハーフミラー１３及びポリゴンミラー１４は、例えば、図１における発光装置１０に含まれる。また、受光レンズ１５は図１における受光部光学系４０に含まれる。なお、ハーフミラー１３及びポリゴンミラー１４は、発光装置１０と受光部光学系４０とで共有されてよい。

　図３に示す構成において、光源１１から出射したレーザ光Ｌ０は、レンズ１２により、断面の強度スペクトルが垂直方向に長い矩形の平行の光束Ｂ１０に変換され、その後、ハーフミラー１３に入射する。ハーフミラー１３は、入射したレーザ光Ｌ０の一部を反射する。ハーフミラー１３で反射したレーザ光Ｌ０は、ポリゴンミラー１４に入射する。ポリゴンミラー１４は、例えば、全体制御部３０からの制御に基づいて動作する駆動部１６により、所定の回転軸を振動中心として水平方向に振動する。これにより、ポリゴンミラー１４で反射したレーザ光Ｌ０の画角ＳＲが測距範囲ＡＲを水平方向に往復走査するように、レーザ光Ｌ０が水平走査される。なお、駆動部１６には、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ）やマイクロモーター等を用いることができる。

　ポリゴンミラー１４で反射したレーザ光Ｌ０は、測距範囲ＡＲ内に存在する対象物５０で反射し、光子Ｌ１としてポリゴンミラー１４に入射する。ポリゴンミラー１４に入射した光子Ｌ１の一部は、ハーフミラー１３を透過して受光レンズ１５に入射し、それにより、画素アレイ１００における特定の領域に結像される。なお、特定の領域は、画素アレイ１００の全体であってもよいし、一部であってもよい。また、特定の領域は、例えば、特許請求の範囲における第１の領域に相当する領域であってもよい。

　図４は、フラッシュ型の光学システムの例を示す図である。図３ではスキャン型の光学系を例示したが、これに限定されず、例えば、図４に示すように、測距システム１の画角が固定された、いわゆるフラッシュ型の光学システムとすることも可能である。この場合、図４に示すように、光源１１と、レンズ１７と、集光レンズ１８と、画素アレイ１００とを備える。光源１１から出射されたレーザ光は、レンズ１７を介することで必要十分な広がり角の光束Ｂ１０に変換されて、測距範囲ＡＲ全体に照射される。測距範囲ＡＲ内に存在する対象物５０で反射したレーザ光Ｌ０は、光子Ｌ１として、集光レンズ１８を介して画素アレイ１００に入射する。このように、一度の発光で測距範囲ＡＲ全体を測定することが可能なフラッシュ型の測距システム１では、測距範囲ＡＲ内を走査するための駆動部１６やハーフミラー１３と、ポリゴンミラー１４とを必要としておらず、そのため、スキャン型の測距システム１と比較して、光学システムが小規模で済むという利点がある。

［画素の構成］

　図５は、図１に示した画素１０００の概略例を示す図である。図５に示すように、画素アレイ１００は複数の画素１０００が行列方向に配列されており、各画素１０００は、光電変換部１００１と、クエンチ抵抗１００２と、選択トランジスタ１００３と、パルス生成部１００４と、を備える。例えば、クエンチ抵抗１００２はＰＭＯＳトランジスタで構成される。また、パルス生成部１００４は、インバータ１００４ａと、読み出し回路１００４ｂとを有する。

　光電変換部１００１は、入射された光を光電変換により電気信号に変換して出力する。光電変換部１００１は、入射された光子（フォトン）を光電変換により電気信号に変換し、光子の入射に応じたパルスを出力する。光電変換部１００１として、例えば、単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ：Ｓｉｎｇｌｅ　　Ｐｈｏｔｏｎ　　Ａｖａｌａｎｃｈｅ　　Ｄｉｏｄｅ）が用いられる。ＳＰＡＤは、カソードにアバランシェ増倍が発生する大きな負電圧を加えておくと、１光子の入射に応じて発生した電子がアバランシェ増倍を生じ、大電流が流れる特性を有する。ＳＰＡＤのこの特性を利用することで、１光子の入射を高感度で検知することができる。

　図５において、光電変換部１００１は、カソードがクエンチ抵抗１００２のドレインに接続され、アノードが光電変換部１００１の降伏電圧である電圧Ｖｂｄに対応する負電圧（－Ｖｏｐ）の電圧源に接続される。クエンチ抵抗１００２のソースが電源電圧Ｖｅに接続される。クエンチ抵抗１００２のゲートには、クエンチ電圧Ｖ＿ＱＣＨが入力される。クエンチ抵抗１００２は、電源電圧Ｖｅおよびクエンチ電圧Ｖ＿ＱＣＨに応じた電流をドレインから出力する電流源である。このような構成により、光電変換部１００１には、逆バイアスが印加される。また、光電流は、光電変換部１００１のカソードからアノードに向けた方向に流れる。

　画素１０００の出力状態は、例えば以下のように動作する。選択トランジスタ１００３がオフ状態である期間（非接続期間）、光電変換部１００１のカソードには電源電圧Ｖｅが供給されることから、光電変換部１００１に光子が入射すると前述したように、電圧降下が生じ、画素１０００からは出力パルスが出力される。この状態である画素１０００のことを以下アクティブ画素と称する場合がある。一方、選択トランジスタ１００３がオンである期間（接続期間）、光電変換部１００１のカソードは電圧Ｖｇが印加される。すなわち、光電変換部１００１には降伏電圧を超える電圧が印加されない状態となり、光子が光電変換部１００１に入射しても、画素１０００からは出力パルスは出力されない。この状態である画素１０００のことを以下非アクティブ画素と称する場合がある。

　図６は、光電変換部１００１のカソード電位Ｖｃａと、パルス信号ＰＬＳ１、ＰＬＳ２の例を示す図である。図６（ａ）は、光電変換部１００１のカソード電位Ｖｃａを示す図である。横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。図６（ｂ）は、第１パルス信号ＰＬＳ１を示す図であり、図６（ｃ）は、第２パルス信号ＰＬＳ２を示す図である。横軸は時間を示し、縦軸はパルス信号の電圧Ｖ２を示す。

　画素１０００がアクティブ画素である場合、上述したように、スイッチ１００３はオフに設定される。より詳細には、図５を参照しつつ、図６（ａ）に示すように、光電変換部１００１は、カソードに電源電圧Ｖｅが印加され、カソードーアノード間の電圧が電圧Ｖｅ＋Ｖｏｐとなっている状態で光子が時間ｔ０で入射されると、アバランシェ増倍が開始されカソードからアノードの方向に向けて電流が流れ、それに伴い光電変換部１００１において電圧Ｖｃａの電圧降下が発生する。この電圧降下により、光電変換部１００１のカソードーアノード間の電圧が電圧Ｖｂｄまで時間ｔ１で下がるとアバランシェ増倍が停止される（クエンチング動作）。その後、電流源であるクエンチ抵抗１００２からの電流（リチャージ電流）により光電変換部１００１が充電され、光電変換部１００１の状態が光子入射前の状態に時間ｔ２で戻る（リチャージ動作）。時間ｔ０から時間ｔ２までの期間はデッド期間（ＤＥＡＤ　ＴＩＭＥ）ＤＴとなる。すなわち、デッド期間ＤＴは、ＳＰＡＤに光子が入射して、リチャージ動作が終了するまでの期間である。再度光子が入射されると、光子入射前の状態に戻るリチャージ時間がより長くなり、時間ｔ０から時間ｔ２までのデッド期間ＤＴがより長くなる。

　クエンチ抵抗１００２のドレインと光電変換部１００１のカソードとの接続点から取り出された電圧Ｖｃａが、インバータ１００４ａに入力される。インバータ１００４ａは、入力された電圧Ｖｃａに対して閾値電圧Ｖｔｈに基づき閾値判定を行い、第１パルス信号ＰＬＳ１のレベルを、当該電圧Ｖｃａが閾値電圧Ｖｔｈを正方向または負方向に超える毎に反転させる。この第１パルス信号ＰＬＳ１のハイレベルの期間ｔＰＬＳ１は、例えば光子が再入力されると、より長くなる。

　より具体的には、図６（ｂ）に示すように、インバータ１００４ａは、光電変換部１００１に対する光子の入射に応じたアバランシェ増倍による電圧降下において、電圧Ｖｃａが閾値電圧Ｖｔｈを跨いだ第１のタイミングで、第１パルス信号ＰＬＳ１をローレベルからハイレベルに反転させる。次に、リチャージ動作により光電変換部１００１の充電が行われ電圧Ｖｃａが上昇する。インバータ１００４ａは、この上昇する電圧Ｖｃａが閾値電圧Ｖｔｈを跨いだ第２のタイミングで、第１パルス信号ＰＬＳ１をハイレベルからローレベル反転させる。この第１パルス信号ＰＬＳ１は、第１のタイミングと第２のタイミングとの時間幅ｔＰＬＡＳ１のハイレベル信号を有する。本実施形態に係るハイレベル信号が第１信号に対応する。なお、第１信号をハイレベル信号として説明するがこれに限定されない。例えば第１パルス信号ＰＬＳ１をネガポジ反転し、ローレベル信号を第１信号としてもよい。

　次に、第１パルス信号ＰＬＳ１は、読み出し回路１００４ｂに入力する。図７は、読み出し回路１００４ｂの構成例を示す図である。図７に示すように、読み出し回路１００４ｂは、パルス生成回路１００６と、選択回路１００７とを有する。

　より具体的には、図６（ｃ）に示すように、エッジ検出回路は、第１パルス信号ＰＬＳ１のエッジに対応する点、すなわち、電圧Ｖｃａが閾値電圧Ｖｔｈを跨いだ第１のタイミングでハイレベル信号を出力する。パルス生成回路は、ハイレベル信号が入力されると、予め定められた時間幅ｔＰＬＡＳ２のハイレベル信号を第２パルス信号ＰＬＳ２として出力する。

　選択回路１００７は、例えばマルチプレクサであり、制御部１５０から供給されるモード信号Ｓｍｏｄｅに応じて、第１パルス信号ＰＬＳ１又は第２パルス信号ＰＬＳ２を出力する。すなわち、選択回路１００７は、モード信号Ｓｍｏｄｅが第１モード（レベル検出モード）を示す情報を有すれば第１パルス信号ＰＬＳ１を出力し、第２モード（エッジ検出モード）を示す情報を有すれば第２パルス信号ＰＬＳ２を出力する。制御部１５０は、例えばモード信号Ｓｍｏｄｅを後述する閾値に基づき、生成する。

　なお、画素１０００が、非アクティブ画素とされる場合には、ハイレベルのゲーティング信号Ｖ＿ＳＥｌがスイッチ１００３に供給され、スイッチスイッチ１００３がオンされる。スイッチスイッチ１００３がオンされると、ＳＰＡＤ１００１のカソード電圧Ｖｃａが０Ｖとなる。その結果、ＳＰＡＤ１００１のアノード・カソード間電圧が降伏電圧以下となるので、ＳＰＡＤ１００１に光子が入ってきても反応しない状態となる。

　図８は、第１パルス信号ＰＬＳ１に対するＴＤＣ１１１の動作を説明する図である。図９は、画素１０００がアクティブの期間に複数の光子が入力した場合の第１パルス信号ＰＬＳ１に対するＴＤＣ１１１の動作を説明する図である。上から順に、第１パルス信号ＰＬＳ１、ＴＤＣ１１１のＴＤＣクロックを示し、横軸は時間を示す。

　図８に示すように、パルス光Ｌ０の発光タイミングＴ０を０として、光子の入力に応じて第１パルス信号ＰＬＳ１が生成される。この第１パルス信号ＰＬＳ１は、読み出し回路１００４ｂ（図５参照）に入力され、第１モード（レベル検出モード）である場合に、選択出力される。

　読み出し回路１００４ｂから出力された第１パルス信号ＰＬＳ１は、ＴＤＣ１１１（図１参照）に入力される。ＴＤＣ１１１は、ＴＤＣクロック信号に基づいてＴＤＣコードをカウントアップする。この場合、ＴＤＣ１１１は、第１パルス信号ＰＬＳ１がハイレベルの期間のＴＤＣクロック信号を出力する。例えばＴＤＣコードは、［ｂｓ１―ｂｅ１］のように、第１パルス信号ＰＬＳ１がハイレベルの期間の情報を含む信号である。ｂｓ１は、信号ＰＬＳ１のハイレベルの期間が開始した時間を示すＴＤＣクロックに対応する。同様に、ｂｅ１は、信号ＰＬＳ１がハイレベルの期間が終了した時間を示すＴＤＣクロックに対応する。ＴＤＣコードは、ヒストグラム生成部１１２（図１参照）に出力される。

　同様に、図９に示すように、パルス光Ｌ０の発光タイミングＴ０を０として、光子の入力に応じて第１パルス信号ＰＬＳ１が生成される。図９では、光子が複数入力され、ＴＤＣコードの［ｂｓ２―ｂｅ２］の範囲は、［ｂｓ１―ｂｅ１］よりも長くなる。このように、第１モード（レベル検出モード）では、ＴＤＣコードの［ｂｓ２―ｂｅ２］の範囲は、デッド期間ＤＴに相関する。

　図１０は、第２パルス信号ＰＬＳ２に対するＴＤＣ１１１の動作を説明する図である。図１１は、画素１０００がアクティブの期間に複数の光子が入力した場合の第２パルス信号ＰＬＳ２に対するＴＤＣ１１１の動作を説明する図である。上から順に、第１パルス信号ＰＬＳ１、第２パルス信号ＰＬＳ２、ＴＤＣ１１１のＴＤＣクロックを示し、横軸は時間を示す。

　図１０に示すように、パルス光Ｌ０の発光タイミングＴ０を０として、光子の入力に応じて第１パルス信号ＰＬＳ１が生成される。この第１パルス信号ＰＬＳ１は、読み出し回路１００４ｂ（図５参照）に入力される。第２モード（エッジ検出モード）である場合には、第２パルス信号ＰＬＳ２が選択出力される。

　読み出し回路１００４ｂから出力された第２パルス信号ＰＬＳ２は、ＴＤＣ１１１（図１参照）に入力される。ＴＤＣ１１１は、ＴＤＣクロック信号に基づいてＴＤＣコードをカウントアップする。この場合、ＴＤＣ１１１は、第２パルス信号ＰＬＳ２がハイレベルの期間のＴＤＣクロック信号を出力する。例えばＴＤＣコードは、［ｂｓ３―ｂｅ４］のように、第１パルス信号ＰＬＳ１がハイレベルの期間の情報を含む信号である。ＴＤＣコードは、ヒストグラム生成部１１２（図１参照）に出力される。

　同様に、図１１に示すように、パルス光Ｌ０の発光タイミングＴ０を０として、光子の入力に応じて第１パルス信号ＰＬＳ１が生成される。図１１では、光子が複数入力され、デッド期間ＤＴは、図１０の例よりも長くなる。

　一方で、第２パルス信号ＰＬＳ２の長さは、ｔＰＬＳ２の期間で固定されるので、デッド期間ＤＴとは相関しないものである。このため、ＴＤＣコードの［ｂｓ４―ｂｅ４］の範囲は、［ｂｓ３―ｂｅ３］と同等の長さとなる。このように、第２モード（エッジ検出モード）では、ＴＤＣコードの［ｂｓ４―ｂｅ４］の範囲は、デッド期間ＤＴに相関せず、固定値となる。

　ヒストグラム生成部１１２は、ＴＤＣ１１１の最終状態のＴＤＣコードに対応するヒストグラムのビン（Ｂｉｎ）の頻度値を１だけ追加する。光源３２の発光と、その反射光の受光とが所定回数（例えば、数千乃至数万回）繰り返された結果、ヒストグラム生成部１１２において、図１２、１３に示されるような、ＴＤＣコードに応じた頻度分布を示すヒストグラムが完成する。

　図１２は、第１モード（レベル検出モード）でのヒストグラム例を示す図である。図１３は、第２モード（エッジ検出モード）でのヒストグラム例を示す図である。横軸は、時間を示し、縦軸はカウント値（頻度値）を示す。図１１、及び図１２は、同じ対象物５０を、同じ外乱光の中で生成した例である。第１モード（レベル検出モード）でのヒストグラムの半値幅ｈｗ１は、第２モード（エッジ検出モード）でのヒストグラムの半値幅ｈｗ２よりも広くなる。なお、横軸の時間は、ＴＤＣクロック信号の周期の周期数に対応し、ビン（ｂｉｎ）と称する場合もある。

　図１４は、同一対象物に対するヒストグラム生成部１１２におけるカウント値を示す図である。横軸は外乱光の光量を示し、縦軸はヒストグラム生成部１１２におけるカウント値を示す。第１モード（レベル検出モード）では、光量が増加すると、カウント値が光量に比例して増加する傾向をしめす。つまり、第１モード（レベル検出モード）では、光量が増加すると、第１パルス信号ＰＬＳ１の時間幅ｔＰＬＳ１が相関して長くなることを示している。一方で、第２モード（エッジ検出モード）では、第２パルス信号ＰＬＳ２の時間幅ｔＰＬＳ２は、固定値であるので、光量が所定値を超えると、デッド期間ＤＴが増加して、カウント値が減少する。

　再び図１を参照すると、信号処理部１１３は、ヒストグラム生成部１１２により生成されたヒストグラムのデータに基づき、所定の演算処理を行い、例えば、距離情報を算出する。信号処理部１１３は、例えば、ヒストグラムのデータに基づき、当該ヒストグラムの曲線近似を作成する。信号処理部１１３は、このヒストグラムが近似された曲線のピークを検出し、検出されたピークに基づき、対象物５０までの距離Ｄ値を画素１０００毎に生成する。

　信号処理部１１３は、ヒストグラムの曲線近似を行う際に、ヒストグラムが近似された曲線に対してフィルタ処理を施すことができる。例えば、信号処理部１１３は、ヒストグラムが近似された曲線に対してローパスフィルタ処理を施すことで、ノイズ成分を抑制することが可能である。

　図１５は、ヒストグラム生成部１１２におけるカウント値を模式的に示す図である。横軸は、時間を示し、縦軸はカウント値（頻度値）を示す。図１５では、ヒストグラムのピークＰ１、Ｐ２の一部を模式的に示している。信号処理部１１３の距離Ｄ値の生成では、ヒストグラムが近似された曲線のピークを検出することが前提となる。このため、信号処理部１１３は、外乱光のレベルｎＬのヒストグラムのピークＰ１が埋もれない場合には、距離Ｄ値を生成可能となる。一方で、信号処理部１１３は、外乱光のレベルｎＬにピークＰ２が埋もれる場合には、測定が困難となってしまう。本実施形態では、反射光測定期間Ｔ２（図２参照）におけるカウントの標準偏差とヒストグラムのピークＰ１の値の比をＳＮと称する場合がある。つまり、ＳＮが大きくなるに従い、距離Ｄの測定可能性が増加する。

　図１６は、ヒストグラム生成部１１２におけるカウント値を模式的に示す図である。横軸は、時間を示し、縦軸はカウント値（頻度値）を示す。図１６では、ヒストグラムのピークＰ３、Ｐ４、Ｐ５の一部を模式的に示している。

　一方で、ヒストグラムのピークＰ１でのＳＮが確保できた場合には、測定精度が重要となる。例えばピークＰ３‘のように半値幅が広がると、真の距離値Ｄとのずれが増加する。また、ピークＰ４、Ｐ５に示すように、真の距離値ＤとヒストグラムのＰ４、Ｐ５がずれないことが求められる。例えば、第２パルス信号ＰＬＳ２の生成タイミングを光子の受光タイミングに近づけると、真の位置に近づけることが可能となる。逆に第２パルス信号ＰＬＳ２の生成タイミングを光子の受光タイミングから離すと、真の位置から離れてしまう。

　図１１乃至図１６の説明から分かるように、第１モード（レベル検出モード）で生成するヒストグラムは、外乱光の光量が増加しても、測定可能なＳＮの値を維持可能となる。一方で、第１モード（レベル検出モード）で生成するヒストグラムのピークは、半値幅が第２モード（エッジ検出モード）よりも広くなる傾向を示す。

　第２モード（エッジ検出モード）で生成するヒストグラムのピークは、半値幅がより狭くなり、測定精度がより向上する。なお、第２パルス信号ＰＬＳ２の生成タイミングは、光子の受光タイミングにほぼ一致するため、半値幅がより狭くなるほど、２パルス信号ＰＬＳ２のハイレベル信号の期間は、上述の真の位置に近づくものである。

　一方で、外乱光の光量が増加すると、ＳＮが低下し、第１モード（レベル検出モード）よりも測定精度が低下する傾向を示す。このように、第１モード（レベル検出モード）で生成するヒストグラムのピークと、第２モード（エッジ検出モード）で生成するヒストグラムのピークとは、相補的な関係を有する。

　図１７は、制御部１５０（図１参照）のより詳細な構成例を示す図である。図１７に示すように、制御部１５０は、実行制御部１５０ａと、外乱光測定部１５０ｂと、閾値設定部１５０ｃと、生成指示部１５０ｄと、を有する。上述のように、実行制御部１５０ａは、全体制御部３０からの指示に従い、光検出装置２０全体の動作を制御する。

　外乱光測定部１５０ｂは、外乱光測定期間Ｔ１（図２参照）で、外乱光の測定を実行する。より、具体的には、外乱光測定期間Ｔ１において、レーザ光Ｌ０を照射せずに、第１モード（レベル検出モード）での測定を画素アレイ１００、ＴＤＣ１１１、及びヒストグラム生成部１１２に実行させる。これにより、レーザ光Ｌ０を照射しない状態でのヒストグラムが生成される。

　外乱光測定部１５０ｂは、レーザ光Ｌ０を照射しない状態でのヒストグラムからカウント値の標準偏差などの統計値を外乱光の大きさを示す評価値として演算する。例えば、本実施形態では、標準偏差を評価値として用いることとするが、これに限定されない。評価値は、外乱光の大きさに相加する数値であればよく、例えば、カウント値の平均値などを評価値にすることも可能である。

　閾値設定部１５０ｃは、外乱光測定部１５０ｂが測定した評価値に基づき、閾値を設定する。この閾値は、発光タイミングＴＬ０（図２参照）からの経過時間である。閾値設定部１５０ｃは、評価値が大きくなるに従い、閾値をより小さくする。

　生成指示部１５０ｄは、閾値設定部１５０ｃが設定した閾値を用いた測定を画素アレイ１００、ＴＤＣ１１１、及びヒストグラム生成部１１２に実行させる。すなわち、生成指示部１５０ｄは、画素アレイ１００に対するモード信号Ｓｍｏｄｅを光タイミングＴＬ０（図２参照）から閾値未満までは、第２モード（エッジ検出モード）とし、閾値以上では第１モード（レベル検出モード）とする。

　図１８は、外乱光がより少ない場合の制御部１５０の制御例を示す図である。図１９は、外乱光がより多いい場合の制御部１５０の制御例を示す図である。図１８、１９において（ａ）図は、外乱光測定部１５０ｂが、外乱光測定期間Ｔ１において、レーザ光Ｌ０を照射せずに、第１モード（レベル検出モード）での測定を画素アレイ１００、ＴＤＣ１１１、及びヒストグラム生成部１１２に実行させて生成したヒストグラムを示す。外乱光測定部１５０ｂは、このヒストグラムを用いて、評価値を生成する。なお、外乱光測定期間Ｔ１も測定期間と同様に繰り返すことも可能である。

　（ｂ）図は、閾値設定部１５０ｃが設定した閾値ｔｈ１と、生成指示部１５０ｄが生成させたヒストグラムを示す。（ｂ）図に示すように、生成指示部１５０ｄは、閾値ｔｈ１よりも光タイミングＴＬ０からの経過期間が閾値ｔｈ１よりも短い時間範囲では、第２モード（エッジ検出モード）でヒストグラムを生成させ、閾値ｔｈ１以上の経過期間の範囲では、第１モード（レベル検出モード）でヒストグラムを生成させる。より具体的は、発光タイミングＴＬ０からの経過期間が閾値ｔｈ１よりも短い時間範囲では、各画素１０００から第２パルス信号ＰＬＳ２を出力させ、閾値ｔｈ１以上の経過期間の範囲では第１パルス信号ＰＬＳ１を出力させる。

　これにより、近距離側の測定では、測定精度がより向上する。一方で、遠距離側の測定では、ＳＮがより向上する。発光タイミングＴＬ０からの経過時間に応じて光子Ｌ１は，より遠距離から戻ってくるので、戻ってくる光子Ｌ１は減少する。このため、遠距離になるにしたがい、レーザ光Ｌ０による光子の戻り数が減る傾向を示すので、ＳＮをあげることによりピークの検出が可能となる。

　一方で、対象物５０が、近距離になるに従い、同じ測定値のずれであっても、測定距離に対する相対誤差が増加してしまう。このため、近距離側では、より高い測定精度を求められるので、第２モード（エッジ検出モード）でヒストグラムを生成させることにより、より測定精度を向上させることが可能となる。

　また、図１９に示すように、評価値が大きくなる場合には、閾値ｔｈ２をより短い時間に設定することにより、第１モード（レベル検出モード）での測定範囲を広げ、ＳＮを確保可能となる。このように、外乱光の大きさを示す評価値で、閾値ｔｈ１、ｔｈ２を決めることにより、全測定期間でピーク検出が可能なＳＮを維持可能となる。更に、ピーク検出が可能なＳＮが維持可能であることを条件に、第２モード（エッジ検出モード）でヒストグラムを生成させるので、近距離側では、より高い測定精度を得ることも可能となる。これらから分かるように、外乱光の大きさを示す評価値で、閾値ｔｈ１、ｔｈ２を決めることにより、近距離側での測定精度の低下を抑制しつつ、外乱光の影響を低減可能である。

　図２０は、表示操作装置７０に表示される画像例を示す図である。画像７２は、主制御装置６０が生成したヒストグラムの画像データに、閾値と、エッジ検出、レベル検出の範囲を重畳した例を示す。表示操作装置７０の入力部７４の入力操作部７４ａは、閾値と連動しており、入力操作部７４ａを操作者が操作することにより、閾値の設定が可能となる。例えば、操作者が入力操作部７４ａを操作した場合には、閾値が閾値設定部１５０ｃに送信され、画素１０００の閾値として設定される。

　図２１は、表示操作装置７０に表示される別の画像例を示す図である。図２１では、反射光測定期間Ｔ２の全範囲を第２モードで測定させた予備測定の例を示す。このように、全範囲を第２モードで測定させた場合には、測定精度を重視する場合に、測定可能な範囲の閾値を設定する場合に、より効率的に設定可能となる。

　図２２は、表示操作装置７０に表示される更に別の画像例を示す図である。図２２では、反射光測定期間Ｔ２の全範囲を第１モードで測定させた予備測定の例を示す。このように、全範囲を第１モードで測定させた場合には、ＳＮを重視する場合に、測定可能な範囲の閾値を設定する場合に、より効率的に設定可能となる。

　図２３は、制御部１５０の動作例を示すフローチャートである。図２２に示すように、外乱光測定部１５０ｂは、外乱光測定期間Ｔ１（図２参照）で、外乱光の測定を実行し（ステップＳ１００）、評価値を生成する。

　次に、閾値設定部１５０ｃは、外乱光測定部１５０ｂが測定した評価値は、閾値を設定する（ステップＳ１０１）。続けて、生成指示部１５０ｄは、反射光測定期間Ｔ２において、閾値設定部１５０ｃが設定した閾値を用いた測定を画素アレイ１００、ＴＤＣ１１１、及びヒストグラム生成部１１２に所定の回数実行させる（ステップＳ１０２）。

　次にヒストグラム生成部１１２は、最終的に生成したヒストグラムの情報を信号処理部１１３に出力する（ステップＳ１０３）。そして、信号処理部１１３は、画素１０００毎に最終的に生成されたヒストグラムから距離値を生成し、出力部１７０を介して主制御装置６０に出力し（ステップＳ１０４）、処理を終了する。

　以上説明したように、本実施形態に測距システム１では、画素１０００がレーザ光Ｌ０が照射された時間ＴＬ０からのからの時間経過にしたがい、パルス幅が増加する複数種類のパルス信号ＰＬＡＳ１，ＰＬＡＳ２を、受光した光子に応じて生成することとした。これにより、対象物５０からの近距離側の測定精度の低下を抑制しつつ、遠距離側のパルス信号ＰＬＡＳ１のＳＮを上げることにより乱交の影響を低減可能である。

　＜＜応用例＞＞
　本開示に係る技術は、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、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される部として実現されてもよい。

　図２４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７０００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７０００は、通信ネットワーク７０１０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２４に示した例では、車両制御システム７０００は、駆動系制御ユニット７１００、ボディ系制御ユニット７２００、バッテリ制御ユニット７３００、車外情報検出ユニット７４００、車内情報検出ユニット７５００、及び統合制御ユニット７６００を備える。これらの複数の制御ユニットを接続する通信ネットワーク７０１０は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）又はＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。

　各制御ユニットは、各種プログラムにしたがって演算処理を行うマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより実行されるプログラム又は各種演算に用いられるパラメータ等を記憶する記憶部と、各種制御対象の部を駆動する駆動回路とを備える。各制御ユニットは、通信ネットワーク７０１０を介して他の制御ユニットとの間で通信を行うためのネットワークＩ／Ｆを備えるとともに、車内外の部又はセンサ等との間で、有線通信又は無線通信により通信を行うための通信Ｉ／Ｆを備える。図２４では、統合制御ユニット７６００の機能構成として、マイクロコンピュータ７６１０、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０、音声画像出力部７６７０、車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０及び記憶部７６９０が図示されている。他の制御ユニットも同様に、マイクロコンピュータ、通信Ｉ／Ｆ及び記憶部等を備える。

　駆動系制御ユニット７１００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部の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット７１００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部、駆動力を車輪に伝送するための駆動力伝送機構、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部等の制御部として機能する。駆動系制御ユニット７１００は、ＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ　Ｂｒａｋｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）又はＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）等の制御部としての機能を有してもよい。

　駆動系制御ユニット７１００には、車両状態検出部７１１０が接続される。車両状態検出部７１１０には、例えば、車体の軸回転運動の角速度を検出するジャイロセンサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、あるいは、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数又は車輪の回転速度等を検出するためのセンサのうちの少なくとも一つが含まれる。駆動系制御ユニット７１００は、車両状態検出部７１１０から入力される信号を用いて演算処理を行い、内燃機関、駆動用モータ、電動パワーステアリング部又はブレーキ部等を制御する。

　ボディ系制御ユニット７２００は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種部の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット７２００は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ部、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部として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット７２００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７２００は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック部、パワーウィンドウ部、ランプ等を制御する。

　バッテリ制御ユニット７３００は、各種プログラムにしたがって駆動用モータの電力供給源である二次電池７３１０を制御する。例えば、バッテリ制御ユニット７３００には、二次電池７３１０を備えたバッテリ部から、バッテリ温度、バッテリ出力電圧又はバッテリの残存容量等の情報が入力される。バッテリ制御ユニット７３００は、これらの信号を用いて演算処理を行い、二次電池７３１０の温度調節制御又はバッテリ部に備えられた冷却部等の制御を行う。

　車外情報検出ユニット７４００は、車両制御システム７０００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７４００には、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０のうちの少なくとも一方が接続される。撮像部７４１０には、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ　Ｏｆ　Ｆｌｉｇｈｔ）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ及びその他のカメラのうちの少なくとも一つが含まれる。車外情報検出部７４２０には、例えば、現在の天候又は気象を検出するための環境センサ、あるいは、車両制御システム７０００を搭載した車両の周囲の他の車両、障害物又は歩行者等を検出するための周囲情報検出センサのうちの少なくとも一つが含まれる。

　環境センサは、例えば、雨天を検出する雨滴センサ、霧を検出する霧センサ、日照度合いを検出する日照センサ、及び降雪を検出する雪センサのうちの少なくとも一つであってよい。周囲情報検出センサは、超音波センサ、レーダ部及びＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｇ、Ｌａｓｅｒ　Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｇ）部のうちの少なくとも一つであってよい。これらの撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０は、それぞれ独立したセンサないし部として備えられてもよいし、複数のセンサないし部が統合された部として備えられてもよい。

　ここで、図２５は、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０の設置位置の例を示す。撮像部７９１０、７９１２、７９１４、７９１６、７９１８は、例えば、車両７９００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のうちの少なくとも一つ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７９１０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７９１８は、主として車両７９００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７９１２、７９１４は、主として車両７９００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７９１６は、主として車両７９００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７９１８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２５には、それぞれの撮像部７９１０、７９１２、７９１４、７９１６の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲ａは、フロントノーズに設けられた撮像部７９１０の撮像範囲を示し、撮像範囲ｂ、ｃは、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部７９１２、７９１４の撮像範囲を示し、撮像範囲ｄは、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部７９１６の撮像範囲を示す。例えば、撮像部７９１０、７９１２、７９１４、７９１６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７９００を上方から見た俯瞰画像が得られる。

　車両７９００のフロント、リア、サイド、コーナ及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０、７９２２、７９２４、７９２６、７９２８、７９３０は、例えば超音波センサ又はレーダ部であってよい。車両７９００のフロントノーズ、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に設けられる車外情報検出部７９２０、７９２６、７９３０は、例えばＬＩＤＡＲ部であってよい。これらの車外情報検出部７９２０～７９３０は、主として先行車両、歩行者又は障害物等の検出に用いられる。

　図２４に戻って説明を続ける。車外情報検出ユニット７４００は、撮像部７４１０に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像データを受信する。また、車外情報検出ユニット７４００は、接続されている車外情報検出部７４２０から検出情報を受信する。車外情報検出部７４２０が超音波センサ、レーダ部又はＬＩＤＡＲ部である場合には、車外情報検出ユニット７４００は、超音波又は電磁波等を発信させるとともに、受信された反射波の情報を受信する。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、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。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、降雨、霧又は路面状況等を認識する環境認識処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、車外の物体までの距離を算出してもよい。

　また、車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等を認識する画像認識処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに対して歪補正又は位置合わせ等の処理を行うとともに、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像を生成してもよい。車外情報検出ユニット７４００は、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを用いて、視点変換処理を行ってもよい。

　車内情報検出ユニット７５００は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部７５１０が接続される。運転者状態検出部７５１０は、運転者を撮像するカメラ、運転者の生体情報を検出する生体センサ又は車室内の音声を集音するマイク等を含んでもよい。生体センサは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座った搭乗者又はステアリングホイールを握る運転者の生体情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００は、運転者状態検出部７５１０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。車内情報検出ユニット７５００は、集音された音声信号に対してノイズキャンセリング処理等の処理を行ってもよい。

　統合制御ユニット７６００は、各種プログラムにしたがって車両制御システム７０００内の動作全般を制御する。統合制御ユニット７６００には、入力部７８００が接続されている。入力部７８００は、例えば、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ又はレバー等、搭乗者によって入力操作され得る部によって実現される。統合制御ユニット７６００には、マイクロフォンにより入力される音声を音声認識することにより得たデータが入力されてもよい。入力部７８００は、例えば、赤外線又はその他の電波を利用したリモートコントロール部であってもよいし、車両制御システム７０００の操作に対応した携帯電話又はＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の外部接続機器であってもよい。入力部７８００は、例えばカメラであってもよく、その場合搭乗者はジェスチャにより情報を入力することができる。あるいは、搭乗者が装着したウェアラブル部の動きを検出することで得られたデータが入力されてもよい。さらに、入力部７８００は、例えば、上記の入力部７８００を用いて搭乗者等により入力された情報に基づいて入力信号を生成し、統合制御ユニット７６００に出力する入力制御回路などを含んでもよい。搭乗者等は、この入力部７８００を操作することにより、車両制御システム７０００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。

　記憶部７６９０は、マイクロコンピュータにより実行される各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、及び各種パラメータ、演算結果又はセンサ値等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）を含んでいてもよい。また、記憶部７６９０は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｃ　Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等によって実現してもよい。

　汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、外部環境７７５０に存在する様々な機器との間の通信を仲介する汎用的な通信Ｉ／Ｆである。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、ＧＳＭ（登録商標）（Ｇｌｏｂａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｍｏｂｉｌｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、ＬＴＥ（登録商標）（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）若しくはＬＴＥ－Ａ（ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ）などのセルラー通信プロトコル、又は無線ＬＡＮ（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ともいう）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのその他の無線通信プロトコルを実装してよい。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えば、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク（例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク）上に存在する機器（例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ）へ接続してもよい。また、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えばＰ２Ｐ（Ｐｅｅｒ　Ｔｏ　Ｐｅｅｒ）技術を用いて、車両の近傍に存在する端末（例えば、運転者、歩行者若しくは店舗の端末、又はＭＴＣ（Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｔｙｐｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）端末）と接続してもよい。

　専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、車両における使用を目的として策定された通信プロトコルをサポートする通信Ｉ／Ｆである。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、例えば、下位レイヤのＩＥＥＥ８０２．１１ｐと上位レイヤのＩＥＥＥ１６０９との組合せであるＷＡＶＥ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ａｃｃｅｓｓ　ｉｎ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ　Ｓｈｏｒｔ　Ｒａｎｇｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、又はセルラー通信プロトコルといった標準プロトコルを実装してよい。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、例えば、車車間（Ｖｅｈｉｃｌｅ　ｔｏ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）通信、路車間（Ｖｅｈｉｃｌｅ　ｔｏ　Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）通信、車両と家との間（Ｖｅｈｉｃｌｅ　ｔｏ　Ｈｏｍｅ）の通信及び歩車間（Ｖｅｈｉｃｌｅ　ｔｏ　Ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ）通信のうちの１つ以上を含む概念であるＶ２Ｘ通信を遂行する。

　測位部７６４０は、例えば、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＮＳＳ信号（例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＰＳ信号）を受信して測位を実行し、車両の緯度、経度及び高度を含む位置情報を生成する。なお、測位部７６４０は、無線アクセスポイントとの信号の交換により現在位置を特定してもよく、又は測位機能を有する携帯電話、ＰＨＳ若しくはスマートフォンといった端末から位置情報を取得してもよい。

　ビーコン受信部７６５０は、例えば、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行止め又は所要時間等の情報を取得する。なお、ビーコン受信部７６５０の機能は、上述した専用通信Ｉ／Ｆ７６３０に含まれてもよい。

　車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、マイクロコンピュータ７６１０と車内に存在する様々な車内機器７７６０との間の接続を仲介する通信インタフェースである。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）又はＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ＵＳＢ）といった無線通信プロトコルを用いて無線接続を確立してもよい。また、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、図示しない接続端子（及び、必要であればケーブル）を介して、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）、ＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ－Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、又はＭＨＬ（Ｍｏｂｉｌｅ　Ｈｉｇｈ－ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　Ｌｉｎｋ）等の有線接続を確立してもよい。車内機器７７６０は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、又は車両に搬入され若しくは取り付けられる情報機器のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。また、車内機器７７６０は、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション部を含んでいてもよい。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、これらの車内機器７７６０との間で、制御信号又はデータ信号を交換する。

　車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、マイクロコンピュータ７６１０と通信ネットワーク７０１０との間の通信を仲介するインタフェースである。車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、通信ネットワーク７０１０によりサポートされる所定のプロトコルに則して、信号等を送受信する。

　統合制御ユニット７６００のマイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、各種プログラムにしたがって、車両制御システム７０００を制御する。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生部、ステアリング機構又は制動部の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット７１００に対して制御指令を出力してもよい。例えば、マイクロコンピュータ７６１０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ってもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生部、ステアリング機構又は制動部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ってもよい。

　マイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、車両と周辺の構造物や人物等の物体との間の３次元距離情報を生成し、車両の現在位置の周辺情報を含むローカル地図情報を生成してもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される情報に基づき、車両の衝突、歩行者等の近接又は通行止めの道路への進入等の危険を予測し、警告用信号を生成してもよい。警告用信号は、例えば、警告音を発生させたり、警告ランプを点灯させたりするための信号であってよい。

　音声画像出力部７６７０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部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２４の例では、出力部として、オーディオスピーカ７７１０、表示部７７２０及びインストルメントパネル７７３０が例示されている。表示部７７２０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。表示部７７２０は、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ　Ｒｅａｌｉｔｙ）表示機能を有していてもよい。出力部は、これらの部以外の、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ又はランプ等の他の部であってもよい。出力部が表示部の場合、表示部は、マイクロコンピュータ７６１０が行った各種処理により得られた結果又は他の制御ユニットから受信された情報を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。また、出力部が音声出力部の場合、音声出力部は、再生された音声データ又は音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。

　なお、図２４に示した例において、通信ネットワーク７０１０を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム７０００が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク７０１０を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサ又は部が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク７０１０を介して相互に検出情報を送受信してもよい。

　なお、図１を用いて説明した本実施形態に係る測距システム１の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを、いずれかの制御ユニット等に実装することができる。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することもできる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。

　以上説明した車両制御システム７０００において、図１を用いて説明した本実施形態に係る測距システム１は、図２４に示した応用例の統合制御ユニット７６００に適用することができる。例えば、測距システム１は、撮像部７４１０に相当する。

　なお、本技術は以下のような構成を取ることができる。

（１）
　測定用のレーザ光の対象物からの反射光を検出する光検出装置であって、
　前記レーザ光が照射された時間からの経過時間にしたがいパルス幅が増加する複数種類のパルス信号を、受光した光子に応じて生成する画素と、
　前記パルス幅に対応する範囲であり、前記経過時間を示す第１時間範囲の情報を生成する時間情報生成部と、
　前記第１時間範囲の情報に基づき、前記第１時間範囲に対応する範囲の所定数の頻度を加算して、頻度値を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
　前記ヒストグラムの頻度値に基づき、前記対象物までの距離値を生成する信号処理部と、
　を備える、光検出装置。

（２）
　前記画素は、前記複数種類のパルス信号として、前記経過時間に従い、第２パルス信号を生成した後に、前記第２パルス信号よりもパルス幅が広い第１パルス信号を生成する、（１）に記載の光検出装置。

（３）
　前記画素は、受光した光子に応じて値が変動する電気信号を生成する光電変換部と、
　前記電気信号が所定値の範囲で変動している時間に応じて、前記パルス幅である第１信号の範囲が変動する前記第１パルス信号と、
　前記電気信号の変動の開始に基づき生成され、前記第１信号の範囲が固定された前記第２パルス信号と、を生成可能であるパルス生成部と、
　を有する、（２）に記載の光検出装置。

（４）
　前記第１パルス信号の前記第１信号の範囲は、前記電気信号が所定の閾値を超えている時間に対応する第２時間範囲であり、前記第２パルス信号の前記第１信号の範囲は、前記第１パルス信号が生成されるタイミングに基づく、固定の第３時間範囲である、（３）に記載の光検出装置。

（５）
　前記パルス生成部は、前記第１パルス信号、及び前記第２パルス信号の一方を出力する、（４）に記載の光検出装置。

（６）
　前記パルス生成部は、前記レーザ光が照射された時間からの所定の経過時間時である閾値まで前記第２パルス信号を出力した後に、前記第１パルス信号を出力する、（５）に記載の光検出装置。

（７）
　前記パルス生成部は、前記画素が受光する外乱光の光量に応じて、前記閾値を変更する、（６）に記載の光検出装置。

（８）
　前記外乱光の光量は、前記レーザ光を用いた測定が開始される前に測定される、（７）に記載の光検出装置。

（９）
　前記レーザ光を用いた測定が開始される前の外乱光を測定する外乱光測定時間に、前記画素、前記時間情報生成部、及び前記ヒストグラム生成部を駆動させてヒストグラムを生成させ、前記外乱光の光量を示す評価値を生成する外乱光測定部を、更に備える、（８）に記載の光検出装置。

（１０）
　前記評価値に基づき、前記外乱光の光量が大きくなるに従い、前記経過時間を短くする閾値を生成する閾値生成部を、更に備える、（９）に記載の光検出装置。

（１１）
　前記外乱光測定部は、前記外乱光測定時間においては、前記画素に前記第１パルス信号を出力させる、（１０）に記載の光検出装置。

（１２）
　前記測定用のレーザ光は、パルス光であり、
　前記パルス光を所定の時間間隔で繰り返し発光させ、
　前記時間間隔内の反射光測定期間において前記閾値に基づき、前記画素に前記第１パルス信号、及び前記第２パルス信号の一方を出力させ、
　前記第１パルス信号、及び前記第２パルス信号の一方の前記第１時間範囲の情報を、前記時間情報生成部に生成させ、
　前記ヒストグラム生成部に、前記第１時間範囲に対応する範囲の頻度を加算して頻度値を示すヒストグラムを、前記パルス光が繰り返し発光している測定期間の間において生成させる生成指示部を、更に備える、（１１）に記載の光検出装置。

（１３）
　前記光電変換部は、ＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｐｈｏｔｏｎ　Ａｖａｌａｎｃｈｅ　Ｄｉｏｄｅ）であり、
　前記ＳＰＡＤのリチャージ動作が終了するまでのデッド期間が長くなるに従い、前記第２時間範囲は長くなる、（１２）に記載の光検出装置。

（１４）
　前記第１信号はハイレベル信号であり、
　前記パルス生成部は、
　前記電気信号に応じて前記第１パルス信号を出力するインバータ回路と、
　前記第１パルス信号のエッジから前記第３時間範囲のハイレベル信号を有する前記第２パルス信号を出力するパルス生成回路と、
　前記閾値に基づく選択信号に応じて、前記第１パルス信号、又は前記第２パルス信号を選択して出力するマルチプレクサと、
　を有する、（１３）に記載の光検出装置。

（１５）
　測定用のレーザ光を対象物に照射する発光装置と、
　前記対象物からの反射光を受光する光検出装置と、を備える測距システムであって、
　前記光検出装置は、
　前記レーザ光が照射された時間からの経過時間にしたがいパルス幅が増加する複数種類のパルス信号を、受光した光子に応じて生成する画素と、
　前記パルス幅に対応する範囲であり、前記経過時間を示す第１時間範囲の情報を生成する時間情報生成部と、
　前記第１時間範囲の情報に基づき、前記第１時間範囲に対応する範囲の所定数の頻度を加算して、頻度値を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
　前記ヒストグラムの頻度値に基づき、前記対象物までの距離値を生成する信号処理部と、
　を有する、測距システム。

（１６）
　前記光検出装置は、
　前記ヒストグラムに関する情報を出力する出力部を更に有し、
　前記ヒストグラムに関する情報に基づきヒストグラムを画像化する主制御装置と、
　前記画像化されたヒストグラムを表示する表示操作装置と、
　を更に備える、（１５）に記載の測距システム。

（１７）
　前記画素は、
　受光した光子に応じて値が変動する電気信号を生成する光電変換部と、
　前記電気信号が所定値の範囲で変動している時間に応じて、前記パルス幅である第１信号の範囲が変動する第１パルス信号と、
　前記電気信号の変動の開始に基づき生成され、前記第１信号の範囲が固定された第２パルス信号と、を生成可能であるパルス生成部と、
　を有する、（１６）に記載の測距システム。

（１８）
　前記パルス生成部は、前記レーザ光が照射された時間からの所定の経過時間時である閾値まで前記第２パルス信号を出力した後に、前記第１パルス信号を出力し、
　主制御装置は、前記閾値とヒストグラムとを関連づけて画像化し、
　前記表示操作装置は、前記画像化された前記閾値の位置を示す第２閾値の画像の位置を変更する操作部を、有し、
　前記光検出装置は、前記表示操作装置から入力された前記第２閾値の位置に対応する前記閾値の情報を用いて、前記パルス生成部の前記閾値を変更可能である、（１７）に記載の測距システム。

（１９）
　前記閾値とヒストグラムとを関連づけて画像化する予備測定の場合に、前記パルス生成部は、前記第１パルス信号のみ、或いは、前記前記第２パルス信号のみを出力する、（１８）に記載の測距システム。

（２０）
　前記光検出装置は、
　複数の前記画素を行列状に配置した画素アレイを有し、前記時間情報生成部、前記ヒストグラム生成部、及び前記信号処理部は、複数の前記画素ごとに出力する記第１パルス信号、及び記第２パルス信号を処理する、（１９）に記載の測距システム。

　本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１：測距システム、１０：発光装置、２０：光検出装置、５０：対象物、６０：主制御装置、７０：表示操作装置、１００：画素アレイ、１１１：ＴＤＣ部、１１２：ヒストグラム生成部、１１３：信号処理部、１７０：出力部、１０００：画素、１００１：電変換部、１００４：パルス生成部、１００４ａ：インバータ、１００４ｂ：読み出し回路、１００６：パルス生成回路、１００７：選択回路、Ｌ０：レーザ光、Ｌ１：光子、ＰＬＳ１：第１パルス信号、ＰＬＳ２：第２パルス信号、ｔＰＬＳ１、ｔＰＬＳ２：第１時間範囲（期間）、ＴＬ０：発光タイミング、ｔｈ１、ｔｈ２：閾値、Ｖｃａ：電圧（電気信号）、Ｖｔｈ：閾値電圧。

Claims

　測定用のレーザ光の対象物からの反射光を検出する光検出装置であって、
　前記レーザ光が照射された時間からの経過時間にしたがいパルス幅が増加する複数種類のパルス信号を、受光した光子に応じて生成する画素と、
　前記パルス幅に対応する範囲であり、前記経過時間を示す第１時間範囲の情報を生成する時間情報生成部と、
　前記第１時間範囲の情報に基づき、前記第１時間範囲に対応する範囲の所定数の頻度を加算して、頻度値を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
　前記ヒストグラムの頻度値に基づき、前記対象物までの距離値を生成する信号処理部と、
　を備える、光検出装置。
　前記画素は、前記複数種類のパルス信号として、前記経過時間に従い、第２パルス信号を生成した後に、前記第２パルス信号よりもパルス幅が広い第１パルス信号を生成する、請求項１に記載の光検出装置。
　前記画素は、受光した光子に応じて値が変動する電気信号を生成する光電変換部と、
　前記電気信号が所定値の範囲で変動している時間に応じて、前記パルス幅に対応する第１信号の範囲が変動する前記第１パルス信号と、
　前記電気信号の変動の開始に基づき生成され、前記第１信号の範囲が固定された前記第２パルス信号と、を生成可能であるパルス生成部と、
　を有する、請求項２に記載の光検出装置。
　前記第１パルス信号の前記第１信号の範囲は、前記電気信号が所定の閾値を超えている時間に対応する第２時間範囲であり、前記第２パルス信号の前記第１信号の範囲は、前記第１パルス信号が生成されるタイミングに基づく、固定の第３時間範囲である、請求項３に記載の光検出装置。
　前記パルス生成部は、前記第１パルス信号、及び前記第２パルス信号の一方を出力する、請求項４に記載の光検出装置。
　前記パルス生成部は、前記レーザ光が照射された時間からの所定の経過時間時である閾値まで前記第２パルス信号を出力した後に、前記第１パルス信号を出力する、請求項５に記載の光検出装置。
　前記パルス生成部は、前記画素が受光する外乱光の光量に応じて、前記閾値を変更する、請求項６に記載の光検出装置。
　前記外乱光の光量は、前記レーザ光を用いた測定が開始される前に測定される、請求項７に記載の光検出装置。
　前記レーザ光を用いた測定が開始される前の外乱光を測定する外乱光測定時間に、前記画素、前記時間情報生成部、及び前記ヒストグラム生成部を駆動させてヒストグラムを生成させ、前記外乱光の光量を示す評価値を生成する外乱光測定部を、更に備える、請求項８に記載の光検出装置。
　前記評価値に基づき、前記外乱光の光量が大きくなるに従い、前記経過時間を短くする閾値を生成する閾値生成部を、更に備える、請求項９に記載の光検出装置。
　前記外乱光測定部は、前記外乱光測定時間においては、前記画素に前記第１パルス信号を出力させる、請求項１０に記載の光検出装置。
　前記測定用のレーザ光は、パルス光であり、
　前記パルス光を所定の時間間隔で繰り返し発光させ、
　前記時間間隔内の反射光測定期間において前記閾値に基づき、前記画素に前記第１パルス信号、及び前記第２パルス信号の一方を出力させ、
　前記第１パルス信号、及び前記第２パルス信号の一方の前記第１時間範囲の情報を、前記時間情報生成部に生成させ、
　前記ヒストグラム生成部に、前記第１時間範囲に対応する範囲の頻度を加算して頻度値を示すヒストグラムを、前記パルス光が繰り返し発光している測定期間の間において生成させる生成指示部を、更に備える、請求項１１に記載の光検出装置。
　前記光電変換部は、ＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｐｈｏｔｏｎ　Ａｖａｌａｎｃｈｅ　Ｄｉｏｄｅ）であり、
　前記ＳＰＡＤのリチャージ動作が終了するまでのデッド期間が長くなるに従い、前記第２時間範囲は長くなる、請求項１２に記載の光検出装置。
　前記第１信号はハイレベル信号であり、
　前記パルス生成部は、
　前記電気信号に応じて前記第１パルス信号を出力するインバータ回路と、
　前記第１パルス信号のエッジから前記第３時間範囲のハイレベル信号を有する前記第２パルス信号を出力するパルス生成回路と、
　前記閾値に基づく選択信号に応じて、前記第１パルス信号、又は前記第２パルス信号を選択して出力するマルチプレクサと、
　を有する、請求項１３に記載の光検出装置。
　測定用のレーザ光を対象物に照射する発光装置と、
　前記対象物からの反射光を受光する光検出装置と、を備える測距システムであって、
　前記光検出装置は、
　前記レーザ光が照射された時間からの経過時間にしたがいパルス幅が増加する複数種類のパルス信号を、受光した光子に応じて生成する画素と、
　前記パルス幅に対応する範囲であり、前記経過時間を示す第１時間範囲の情報を生成する時間情報生成部と、
　前記第１時間範囲の情報に基づき、前記第１時間範囲に対応する範囲の所定数の頻度を加算して、頻度値を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
　前記ヒストグラムの頻度値に基づき、前記対象物までの距離値を生成する信号処理部と、
　を有する、測距システム。
　前記光検出装置は、
　前記ヒストグラムに関する情報を出力する出力部を更に有し、
　前記ヒストグラムに関する情報に基づきヒストグラムを画像化する主制御装置と、
　前記画像化されたヒストグラムを表示する表示操作装置と、
　を更に備える、請求項１５に記載の測距システム。
　前記画素は、
　受光した光子に応じて値が変動する電気信号を生成する光電変換部と、
　前記電気信号が所定値の範囲で変動している時間に応じて、前記パルス幅である第１信号の範囲が変動する第１パルス信号と、
　前記電気信号の変動の開始に基づき生成され、前記第１信号の範囲が固定された第２パルス信号と、を生成可能であるパルス生成部と、
　を有する、請求項１６に記載の測距システム。
　前記パルス生成部は、前記レーザ光が照射された時間からの所定の経過時間時である閾値まで前記第２パルス信号を出力した後に、前記第１パルス信号を出力し、
　主制御装置は、前記閾値とヒストグラムとを関連づけて画像化し、
　前記表示操作装置は、前記画像化された前記閾値の位置を示す第２閾値の画像の位置を変更する操作部を、有し、
　前記光検出装置は、前記表示操作装置から入力された前記第２閾値の位置に対応する前記閾値の情報を用いて、前記パルス生成部の前記閾値を変更可能である、請求項１７に記載の測距システム。
　前記閾値とヒストグラムとを関連づけて画像化する予備測定の場合に、前記パルス生成部は、前記第１パルス信号のみ、或いは、前記前記第２パルス信号のみを出力する、請求項１８に記載の測距システム。
　前記光検出装置は、
　複数の前記画素を行列状に配置した画素アレイを有し、前記時間情報生成部、前記ヒストグラム生成部、及び前記信号処理部は、複数の前記画素ごとに出力する記第１パルス信号、及び記第２パルス信号を処理する、請求項１９に記載の測距システム。