WO2025178121A1 - 測距装置および光学システム - Google Patents

測距装置および光学システム

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WO2025178121A1
WO2025178121A1 PCT/JP2025/006021 JP2025006021W WO2025178121A1 WO 2025178121 A1 WO2025178121 A1 WO 2025178121A1 JP 2025006021 W JP2025006021 W JP 2025006021W WO 2025178121 A1 WO2025178121 A1 WO 2025178121A1
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WO
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light
distance
unit
reflected
measuring device
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PCT/JP2025/006021
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English (en)
French (fr)
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貴洋 加戸
俊平 鈴木
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Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
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Publication date
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    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02—Details
    • G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements

Definitions

  • the distance measuring device disclosed herein comprises a light receiving unit that outputs pixel signals in response to received light, an optical element that changes the optical path of the incident light and then emits it, and a distance measuring unit that measures distance based on the time light is emitted from the light source and the time light is received by the light receiving unit.
  • the optical element is located on the optical path from when light is emitted from the light source to when the light is reflected by an object and received by the light receiving unit, and changes the optical path in response to the distance between the light source or the light receiving unit and the object.
  • the reflected light of interest is light received according to a specific distance, and appears as an active light component 312 in the histogram.
  • the bin corresponding to the frequency of the peak in this active light component 312 is the bin corresponding to the distance D to the object under measurement 303.
  • the distance measuring device 300 can calculate the distance D to the object under measurement 303 according to the above-mentioned formula (1). In this way, by using multiple light reception results, it is possible to perform appropriate distance measurement despite random noise.
  • the light source unit 2 is shown as being separate from the distance measuring device 1, but this is not limited to this example.
  • the light source unit 2 may be included in the distance measuring device 1.
  • Figure 6 is a schematic diagram showing a second example configuration of an optical system for direct ToF distance measurement using existing technology.
  • emitted light 220 from the light source unit 2 passes through a half mirror 500 at a constant transmittance and is emitted as emitted light 221 toward the target to be measured.
  • the reflected light of emitted light 221 reflected by the target to be measured is reflected by the half mirror 500 at a constant reflectance and enters the light receiving unit 30 as secondary reflected light 421.
  • FIG. 7A is a schematic diagram showing an example where the object 900 to be measured is at a long distance (e.g., several tens of meters) from the light source unit 2.
  • FIG. 7B is a schematic diagram showing an example where the object 900 to be measured is at a short distance (e.g., 2 to 3 meters) from the light source unit 2.
  • the light source unit 2, light receiving unit 30, and folding mirror 50 are configured so that reflected light 420a reflected by the target 900 to be measured at a long distance is reflected by the folding mirror and the secondary reflected light 420b is received at approximately the center of the light receiving element 40.
  • the reflected light 420a is incident on the light receiving unit 30 at an angle corresponding to the distance of the object 900 to be measured, and the angle of incidence on the light receiving unit 30 deviates from the angle assumed if the object 900 to be measured was in the long distance.
  • the secondary reflected light 420b is irradiated at a position shifted from the center of the light receiving element 40, which is the desired irradiation position for the secondary reflected light 420b, making it difficult to obtain sufficient distance measurement performance.
  • the reflected light 420 or the emitted light 220 passes through another part of the optical path, i.e., a part of the optical path where the optical element is not located.
  • the influence of the optical element on the distance measurement is suppressed, and the original distance measurement performance can be obtained.
  • the optical element according to the embodiment of the present disclosure is provided on the optical path where reflected light 420, which is emitted from the light source unit 2 and reflected by the object 900 to be measured, is received by the light receiving unit 30, and changes the optical path depending on the distance between the light source unit 2 or the light receiving unit 30 and the object 900 to be measured.
  • the first embodiment is an example in which a portion with a different angle is provided to the folding mirror 50 in the configuration described with reference to Figures 7A and 7B.
  • FIGS. 8A and 8B are schematic diagrams showing an example configuration according to the first embodiment.
  • FIG. 8A shows an example in which the object 900 to be measured is in a short distance
  • FIG. 8B shows an example in which the object 900 to be measured is in a long distance.
  • the folding mirror 50 has a short-distance mirror 51 at the end opposite the incident side of the reflected light 420a (the upper end side of the folding mirror 50 in the figure).
  • the short-distance mirror 51 is angled relative to the folding mirror 50 so that it opens toward the side opposite the incident side of the reflected light 420a.
  • the area of the short-distance mirror 51 is configured to be smaller than the area of the part of the folding mirror 50 that does not overlap with the short-distance mirror 51.
  • the reflected light 421a which is the emitted light 220 reflected by the target 900 to be measured at an assumed short distance, is incident on the light receiving unit 30 at an angle assumed for that short distance.
  • the short-distance mirror 51 is provided on the folding mirror 50 at an angle such that the secondary reflected light 421b, which is the reflected light 421a, is irradiated onto approximately the center of the light receiving element 40.
  • the approximate center of the light-receiving element 40 refers to a portion within a specified range from the center of the light-receiving element 40, which is a portion that can receive light incident on the light-receiving unit 30 with a certain level of efficiency or higher. If light is irradiated at a position that is shifted from the center of the light-receiving element 40, there is a risk that some of the irradiated light will not be received by the light-receiving element 40, resulting in a decrease in light-receiving efficiency.
  • reflected light 420a that is not incident on the short-distance mirror 51 i.e., that is incident on the area of the folding mirror 50 that does not overlap with the short-distance mirror 51, is reflected by the folding mirror 50 and incident on the light-receiving unit 30 as secondary reflected light 420b.
  • this secondary reflected light 420b is irradiated at a position shifted from the center of the light-receiving element 40, which is the desired irradiation position for secondary reflected light 420b.
  • the secondary reflected light 422b is irradiated at a position shifted from the center of the light receiving element 40.
  • the area of the short-distance mirror 51 is small compared to the area of the portion of the folding mirror 50 where the short-distance mirror 51 does not overlap.
  • very strong reflected light 420a is obtained compared to when the target 900 is at a long distance, so the area of the short-distance mirror 51 can be made small.
  • the secondary reflected light 422b formed when the reflected light 422a from the long-distance target 900 is reflected by the short-distance mirror 51 is weak and does not have much effect on long-distance measurement.
  • the portion of the folding mirror 50 that does not overlap with the short-distance mirror 51 constitutes a first reflecting portion that reflects reflected light 420a reflected in the overlapping portion of the target 900 between the irradiation range on the target 900 of the light emitted by the light source unit 2 and the light receiving range on the target 900 that can be received by the light receiving unit 30, toward the approximate center of the light receiving element 40.
  • the short-distance mirror 51 constitutes a second reflecting portion that reflects reflected light 422a reflected outside the overlapping portion on the target 900, toward the approximate center of the light receiving element 40.
  • the second reflecting portion is angled to reflect light reflected from an object at an assumed first distance (short distance) toward approximately the center of the light receiving element 40, and the first reflecting portion is angled to reflect light reflected from an object at a second distance, which is farther away than the first distance, toward the center of the light receiving element 40.
  • the folding mirror 50 is deformed in the thickness direction to provide portions with different angles on the folding mirror 50.
  • Figure 9 is a schematic diagram showing the configuration of an example of a modified version of the first embodiment.
  • the end of the folding mirror 54 on the side where reflected light 420a is incident is deformed in the thickness direction, forming a short-distance reflecting section 54a (second reflecting section) with a different reflection angle from the main reflecting section (first reflecting section) of the folding mirror 54.
  • the short-distance reflecting section 54a is deformed so that the thickness decreases toward the end of the folding mirror 54.
  • This shape of the short-distance reflecting section 54a can be formed, for example, by cutting out the end of the folding mirror 54 at an angle when viewed in cross section.
  • the area of the short-distance reflecting section 54a is configured to be smaller than the area of the main reflecting section of the folding mirror 54.
  • reflected light 420 from the target 900 is incident on the main part of the folding mirror 54, it is reflected by the folding mirror 54, and the secondary reflected light is irradiated onto approximately the center of the light receiving element 40.
  • the secondary reflected light is irradiated onto a position shifted from the center of the light receiving element 40.
  • FIGS. 10A and 10B are schematic diagrams showing an example configuration according to the second embodiment.
  • FIG. 10A shows an example in which the object 900 to be measured is in a short distance
  • FIG. 10B shows an example in which the object 900 to be measured is in a long distance.
  • the folding mirror 52 is constructed by laminating a first layer 52a and a second layer 52b.
  • the first layer 52a is formed so that the thickness on the opposite side is greater than the thickness on the side where reflected light 420a from the target 900 is incident.
  • the cross section of the first layer 52a may be formed as a trapezoid, with the side where reflected light 420a is incident and the end opposite to it as the upper and lower bases, respectively, and the surface where reflected light 420a is reflected and the surface opposite to it as the legs of the trapezoid.
  • the folding mirror 52 according to the second embodiment has a different angle between the surface (incident surface) of the first layer 52a and the incident surface (surface in contact with the first layer 52a) of the second layer 52b.
  • the reflected light 423a is partially reflected by the surface of the first layer 52a and enters the light receiving unit 30 as secondary reflected light 423b, which is then irradiated onto approximately the center of the light receiving element 40.
  • the angle of the surface of the first layer 52a is set so that the secondary reflected light 423b is irradiated onto approximately the center of the light receiving element 40.
  • the target 900 When the target 900 is at a long distance, as shown in FIG. 10B, if a portion of the reflected light 420a from the target 900 passes through the first layer 52a of the folding mirror 52 and enters the second layer 52b, it is reflected by the second layer 52b, and the resulting secondary reflected light 420b is irradiated onto approximately the center of the light receiving element 40.
  • a portion of the reflected light 424a from the target 900 at a long distance is reflected by the first layer 52a of the folding mirror 52, and the resulting secondary reflected light 424b is irradiated onto a position shifted from the center of the light receiving element 40.
  • the first layer 52a of the folding mirror 52 is configured to have a reflectivity lower than the transmittance. For a close-range target 900, much stronger reflected light 420a is obtained compared to when the target 900 is at a long distance, so it is possible to configure the reflectivity of the first layer 52a to be low. Furthermore, because the reflectivity of the first layer 52a of the folding mirror 52 is configured to be low, the secondary reflected light 424b formed when the reflected light 424a from the long-range target 900 is reflected by the first layer 52a is weak and does not have much effect on long-distance distance measurement.
  • the first layer 52a which has a reflectance lower than the transmittance and whose thickness increases from the end on the side where the reflected light is incident to the opposite end, is stacked on the second layer 52b, which reflects the incident light, making it possible to suppress the effects of parallax in short-distance distance measurement.
  • the first layer 52a of the folding mirror 52 has a trapezoidal cross section and its angle with respect to the incident light is different from that of the second layer 52b, but this is not limited to this example.
  • the first layer 52a is a flat plate whose incident surface and its opposite surface are parallel to each other.
  • the first layer 52a is a flat plate, by appropriately setting the thickness of the first layer 52a, it is possible to irradiate the secondary reflected light 420b associated with the reflected light 420a from the close-range target 900 and the secondary reflected light 424b associated with the reflected light 424a from the long-range target 900 at different positions on the light receiving element 40.
  • the folding mirror 52 by stacking the first layer 52a, which has a reflectance lower than the transmittance and is flat, on the second layer 52b, which reflects incident light, in the folding mirror 52, it is possible to suppress the effects of parallax in short-distance distance measurement.
  • the third embodiment is an example in which an angle changing element whose exit angle differs from the incident angle is provided on an optical path along which reflected light 420 from a distance measurement target 900 is received by a light receiving unit 30.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing an example configuration according to the third embodiment.
  • FIG. 11 shows an example in which the object 900 to be measured is located at a short distance.
  • the configuration shown in FIG. 11 applies the configuration shown in FIG. 5 in which the light source unit 2 and the light receiving unit 30 are arranged in parallel. Note that in the configuration shown in FIG. 11, the light source unit 2 and the light receiving unit 30 are arranged assuming that the object 900 to be measured is located at a long distance from the light source unit 2.
  • the configuration shown in Figures 12A and 12B is a modified example of the configuration shown in Figure 5 in which the light source unit 2 and light receiving unit 30 are arranged in parallel. Furthermore, in the configuration shown in Figures 12A and 12B, the light source unit 2, light receiving unit 30, and folding mirror 55 are arranged assuming that the distance to a distance measurement target 900 is located at a long distance from the light source unit 2 and light receiving unit 30.
  • the fourth embodiment can also be applied to an example in which an angle-changing element is provided on the optical path, corresponding to the configuration described in the third embodiment.
  • the angle-changing element may be provided so that a portion of it overlaps, for example, an opening for emitting emitted light in the light source unit 2, as in the example described using Figure 11.
  • the angle-changing element may be configured to change the optical path of the emitted light when the target 900 to be measured is in the short distance, and to emit the emitted light toward the target 900 to be measured without passing through the angle-changing element when the target 900 is in the long distance.
  • Range measuring devices e.g., LiDAR
  • LiDAR LiDAR
  • Range measuring devices that measure distance by projecting laser light and detecting the light that reflects off the target and returns.
  • the target has a high reflectivity, such as a traffic sign
  • the amount of returning light (reflected light) that reflects off the target and enters the light receiving sensor becomes very large, causing the returning light to reflect multiple times within the light receiving sensor or light receiving lens, resulting in it entering an unexpected pixel.
  • This phenomenon is called flare.
  • flare the pixel is unable to detect the returning light from the target whose distance you are actually trying to measure.
  • objects that do not actually exist may be output as distance measurement data as if they were present, significantly reducing the performance of the range finding device.
  • Figure 13 is a schematic diagram illustrating the effect of flare on distance measurement.
  • Section (a) of Figure 13 shows an example of a distance measurement area 60.
  • the distance measurement area 60 includes a road sign 61.
  • the road sign 61 uses a mechanism called retroreflection, in which incident light is reflected back toward the light source. This retroreflection allows a vehicle driver, for example, to recognize the road sign 61 more brightly at night.
  • Section (b) of Figure 13 shows an example of a distance measurement result 62 obtained by scanning laser light horizontally with LiDAR over the distance measurement area 60 shown in section (a).
  • flare occurs due to the reflected light from the road sign 61 shown in section (a), and an area 63 that extends horizontally from the area 61' corresponding to the road sign 61 is obtained as the distance measurement area for the road sign 61.
  • flare may cause the distance to the road sign 61 to be measured incorrectly.
  • a light source emits a first light emission and, after a predetermined time has elapsed since the first light emission, emits a second light emission with a light emission intensity different from that of the first light emission.
  • the distance measurement based on the first light emission and the distance measurement based on the second light emission are integrated to output a distance measurement result.
  • the luminous intensity of the second luminescence is assumed to be stronger than the luminous intensity of the first luminescence, and the first luminescence will be referred to as “weak luminescence” and the second luminescence as “strong luminescence” as appropriate.
  • Weak light has the advantage that it is difficult to measure long distances due to its weak light intensity, but flare is less likely to occur, while strong light does produce flare but is capable of measuring long distances.
  • Fig. 14 is a block diagram showing an example of the configuration of a distance measuring system applicable to the fifth embodiment.
  • the distance measuring system 7 applicable to the fifth embodiment includes a distance measuring device 70 and a host device 77.
  • distance measuring device 70 includes a control unit 71, a light emitting unit 72, a scanning mechanism 73, a light receiving unit 74, a calculation unit 75, and an interface (I/F) unit 76.
  • control unit 71 and calculation unit 75 may be configured by executing a predetermined program on a microprocessor, or may be configured by hardware circuits that operate in cooperation with each other.
  • Control unit 71 controls the overall operation of distance measuring device 70.
  • the control unit 71 outputs a light emission control signal to the light emitting unit 72, instructing it to emit light.
  • the control unit 71 also outputs this light emission instruction to the calculation unit 75.
  • the light emitting unit 72 includes, for example, a light source that emits laser light, and emits and emits laser light 700 at a timing (time) according to the light emission control signal output from the control unit 71.
  • FIG. 15 is a block diagram showing an example of the configuration of a light-emitting unit 72 applicable to the fifth embodiment.
  • the light-emitting unit 72 includes a laser diode (LD) 720 as a light source that emits laser light 700, and an LD driver 721 that drives the LD 720 in accordance with a light-emitting control signal output from the control unit 71.
  • LD laser diode
  • the LD driver 721 generates a drive signal, for example a rectangular wave with a predetermined duty ratio, in accordance with the light emission control signal output from the control unit 71, and outputs it to the LD 720.
  • the LD 720 emits and emits laser light 700 in accordance with the drive signal output from the LD driver 721.
  • the LD driver 721 can change the emission intensity of the laser light 700 emitted by the LD 720 by changing the voltage and/or duty ratio of the rectangular wave of the drive signal.
  • the distance measuring device 70 may perform weak emission (first emission) by driving the LD 720 with a first voltage using the LD driver 721, and perform strong emission (second emission) by driving the LD 720 with a second voltage higher than the first voltage.
  • the distance measuring device 70 may perform weak emission (first emission) by driving the LD 720 with a first duty ratio (e.g., 25%), and perform strong emission (second emission) by driving the LD 720 with a second duty ratio (e.g., 50%) higher than the first duty ratio.
  • Laser light 700 emitted from the light-emitting unit 72 is incident on the scanning mechanism 73.
  • the scanning mechanism 73 causes the incident laser light 700 to scan a predetermined range, for example horizontally, and then emits it from the distance measuring device 70.
  • the laser light 700 emitted from the distance measuring device 70 is reflected, for example, by the object to be measured 701, returns to the distance measuring device 70 as reflected light 702, and is received by the light-receiving unit 74 via the scanning mechanism 73.
  • the configuration of the scanning mechanism 73 will be described later.
  • Disturbance light 703 may include ambient light and stray light inside the housing of the distance measuring device 70.
  • the light receiving unit 74 includes a light receiving element that outputs a pixel signal in response to the received light, and functions as an optical sensor for the received light.
  • Figure 16 is a block diagram showing the configuration of an example of the light receiving unit 74 applicable to the fifth embodiment.
  • the light receiving unit 74 includes a pixel array unit 740 in which pixels Pix formed by light receiving elements are arranged in a two-dimensional lattice pattern, and a pixel driving unit 741 for driving each pixel Pix included in the pixel array unit 740 under the control of the control unit 71.
  • the pixel array unit 740 outputs a signal for each pixel Pix in response to the irradiated reflected light 702.
  • the pixel drive unit 741 generates and outputs a pixel signal based on the signal for each pixel Pix output from the pixel array unit 740.
  • the pixel array section 740 may have a configuration equivalent to that of the pixel array section 100 described with reference to FIG. 4, for example. Furthermore, the light-receiving elements included in the pixel array section 740 may be SPADs.
  • FIG. 17 is a schematic diagram showing an example of the basic configuration of a pixel Pix that is included in the pixel array unit 740 and uses a SPAD as a light-receiving element, and that can be applied to the fifth embodiment.
  • the pixel circuit that constitutes the pixel 10 includes a light-receiving element 1000, a transistor 1100, a comparator 1105, a switch unit 1101, and an AND circuit 1110.
  • the photodetector 1000 converts incident light into an electrical signal through photoelectric conversion and outputs it.
  • the photodetector 1000 converts incident photons into an electrical signal through photoelectric conversion and outputs a pulse corresponding to the incident photons.
  • a single-photon avalanche diode is used as the photodetector 1000.
  • SPAD Single Photon Avalanche Diode
  • a SPAD has the property that when a large negative voltage that causes avalanche multiplication is applied to the cathode, electrons generated in response to the incidence of a single photon undergo avalanche multiplication, resulting in a large current flow. Utilizing this property of the SPAD, the incidence of a single photon can be detected with high sensitivity.
  • the cathode of the photodetector 1000 which is a SPAD, is connected to the junction 1120, and the anode is connected to a voltage source of voltage (-Vbd).
  • the voltage (-Vbd) is a large negative voltage that generates avalanche multiplication in the SPAD.
  • the junction 1120 is connected to one end of a switch 1101, which is controlled to be on (closed) or off (open) in response to a signal EN_PR.
  • the other end of the switch 1101 is connected to the drain of transistor 1100, which is a P-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
  • the source of transistor 1100 is connected to the power supply voltage Vdd.
  • the gate of transistor 1100 is connected to junction 1121, which supplies a reference voltage Vref.
  • Transistor 1100 is a current source that outputs a current from its drain that corresponds to the power supply voltage Vdd and reference voltage Vref. With this configuration, a reverse bias is applied to the light-receiving element 1000. When a photon is incident on the light-receiving element 1000 while switch section 1101 is on, avalanche multiplication begins, and a current flows from the cathode to the anode of the light-receiving element 1000.
  • Comparator 1105 performs a threshold determination based on the threshold voltage Vrefth input to the inverting input terminal, and inverts the signal input to the non-inverting input terminal each time it exceeds the threshold voltage Vrefth in either the positive or negative direction, and outputs the signal as a pulsed output signal, Vpls.
  • the pixel array unit 100 for example, by supplying a signal EN_PR that switches the switch unit 1101 to an OFF state to a pixel Pix that includes a light receiving element 1000 whose output is to be disabled, the supply of power supply voltage Vdd to the light receiving element 1000 can be stopped and the pixel Pix can be turned OFF. This makes it possible to reduce power consumption in the pixel array unit 100. Furthermore, by turning the switch unit 1101 to an OFF state, light reception operations by the light receiving unit 74 can be stopped, and by turning the switch unit 1101 to an ON state, light reception operations by the light receiving unit 74 can be started.
  • These signals EN_PR and EN_F are generated by the pixel drive unit 741 based on parameters stored in, for example, a register included in the control unit 71.
  • the parameters may be stored in the register in advance, or may be stored in the register in response to an external input.
  • the signals EN_PR and EN_F generated by the pixel drive unit 741 are supplied to the pixel array unit 100.
  • control by signal EN_PR using switch unit 1101 described above is control using an analog voltage.
  • control by signal EN_F using AND circuit 1110 is control using a logic voltage. Therefore, control by signal EN_F can be performed at a lower voltage than control by signal EN_PR, and is easier to handle.
  • the pixel Pix may have a two-layer structure consisting of a first substrate and a second substrate bonded together. More specifically, the pixel Pix may have a light-receiving surface formed by arranging light-receiving elements 1000 in a two-dimensional lattice pattern on the first substrate, and a transistor 1100, a switch section 1101, a comparator 1105, and an AND circuit 1110 on the second substrate.
  • the calculation unit 75 generates a histogram of the frequency of light reception per unit time based on the pixel signals output from the light receiving unit 74.
  • the calculation unit 75 passes histogram data from the generated histogram to the I/F unit 76.
  • the control unit 71 also passes information indicating the timing (time) at which the LD 710 in the light emitting unit 72 emitted light to the I/F unit 76.
  • the I/F unit 76 outputs the histogram data passed from the calculation unit 75 and the information indicating the light emission timing passed from the control unit 71 to, for example, the host device 77.
  • the host device 77 can be a general computer device having a CPU (Central Processing Unit), memory, etc.
  • the host device 77 may be equipped with an application program for executing the processing described below in relation to the fifth embodiment. A detailed description of the specific configuration of the host device 77 will be omitted.
  • the process of calculating distance D based on information indicating the light emission timing and histogram data has been described here as being executed by a host device 77 external to the distance measuring device 70, this is not limited to this example.
  • the process of calculating distance D may be executed in the distance measuring device 70.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a scanning mechanism 73 applicable to the fifth embodiment. As described above, the scanning mechanism 73 scans the laser light 700 emitted from the light-emitting unit 72 (LD 720) in the horizontal direction.
  • the scanning mechanism 73 scans the laser light 700 emitted from the light-emitting unit 72 (LD 720) in the horizontal direction.
  • the light source 430 which corresponds to the LD 720 in FIG. 15, emits light at an emission timing and with an emission intensity according to the control of the control unit 71, and emits laser light. Furthermore, as the control unit 71 controls the emission of the light source 430, the pixel array unit 740 begins receiving light according to the control of the control unit 71.
  • Micromirror 433 can be implemented using, for example, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), and can change the direction of the reflected light within a specified angle range under external control.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • a portion of the laser light emitted as reflected light from the micromirror 433 is reflected by the object under test 434, and this reflected light is irradiated onto the micromirror 433.
  • the reflected light from the object under test 434 that is irradiated onto the micromirror 433 is reflected by the micromirror 433 and irradiated onto the pixel array section 740 via the light receiving lens 435.
  • the laser light emitted from the light source 430 and reflected by the micromirror 433 is directed toward the object to be measured 434 as light that is narrow in the horizontal direction and long in the vertical direction, using, for example, an aperture with a vertical slit.
  • the micromirror 433 is then driven to scan the light in the horizontal direction.
  • the laser light emitted from the light source 430 is reflected by the object to be measured 434, and is received in the pixel array section 740 in a region 436 that has a predetermined width in the horizontal direction and is long in the vertical direction.
  • FIG. 19 is a schematic diagram for explaining distance measurement according to the fifth embodiment. Note that Fig. 19 and similar figures thereafter schematically show histograms generated by the calculation unit 75, with the horizontal axis representing bins (time) and the vertical axis representing the frequency of each bin. Furthermore, in each of these figures, counting due to ambient light 703 is omitted.
  • the distance measuring device 70 continues the light receiving operation by the light receiving section 74 until a predetermined time (for example, 1000 ns) has elapsed since the second light emission, that is, from 0 ns to 2000 ns (time t 14 ).
  • a predetermined time for example, 1000 ns
  • an active light component 80 in response to a first emission, is detected by reflected light from the object to be measured (object to be measured A) in response to the first emission, and an active light component 81a is detected by reflected light in response to a second emission from the same object to be measured A.
  • the distance measuring system 7 can calculate the distance D to the object to be measured A based on the time t11 of the peak of the active light component 80 and/or the time t13 of the peak of the active light component 81a.
  • the host device 77 can calculate the distance D to the object A based on the time (e.g., 100 ns ) from time t to the peak time t of the active light component 80. Similarly, the host device 77 can calculate the distance D to the object A based on the time (e.g., 100 ns) from time t to the peak time t of the active light component 81a.
  • the distance measuring device 70 performs a set of distance measurements using the first light emission and distance measurements using the second light emission a predetermined number of times.
  • the calculation unit 75 accumulates the results of the predetermined number of executions to generate a histogram, and transmits the generated histogram data to the host device 77.
  • the period from time t10 when the first light emission is performed to time t12 when the second light emission is performed is called the weak light emission region, as this is the period during which distance measurement is performed using the first light emission, i.e., weak light emission.
  • the period from time t12 when the second light emission is performed to time t14 when the light receiving operation by the light receiving unit 74 ends is called the strong light emission region, as this is the period during which distance measurement is performed using the second light emission, i.e., strong light emission.
  • the duration of the weak light emission region may be shorter than the duration of the strong light emission region.
  • Figure 20 is a schematic diagram for explaining another example of distance measurement according to the fifth embodiment.
  • the weak light emission region is set to 300 ns from time t10 to time t12 '
  • the strong light emission region is set to 1700 ns from time t12 ' to time t14 '.
  • an active light component 80 having a peak at time t11 , 100 ns after time t10 is detected by the object A.
  • an active light component 81b having a peak at time t13 ' similarly 100 ns after time t12 ', is detected by the object A.
  • the time spent in the weak light emission region can be made shorter than the time spent in the strong light emission region. This makes it possible to shorten the overall distance measurement time.
  • the distance measuring device 70 according to the fifth embodiment can measure the distance to the same object A using both strong and weak light emission. This makes it possible to obtain distance measurement results with higher accuracy.
  • FIG. 21 is a flowchart showing an example of distance measurement processing according to the fifth embodiment.
  • the control unit 71 of the distance measurement device 70 causes the light-emitting unit 72 to emit weak light (first light emission) and starts sensor operation (light-receiving operation) by the light-receiving unit 74.
  • the light-receiving unit 74 outputs a pixel signal to the calculation unit 75 corresponding to the timing at which light (photons) is received.
  • the calculation unit 75 converts the pixel signal output from the light-receiving unit 74 into time information indicating the timing at which light was received and stores it.
  • the control unit 71 causes the light emitting unit 72 to emit a strong light (second light emission).
  • the light receiving unit 74 outputs a pixel signal to the calculation unit 75 corresponding to the timing at which light (photons) is received.
  • the calculation unit 75 converts the pixel signal output from the light receiving unit 74 into time information indicating the timing at which light was received, and stores the converted signal.
  • control unit 71 causes the light receiving unit 74 to end the sensor operation (light receiving operation) a predetermined time after the strong light emission in step S101 (after the time of the strong light emission area has elapsed).
  • control unit 71 causes the calculation unit 75 to classify the time information accumulated in steps S101 and S102 into bins and add them up to a histogram.
  • step S104 the control unit 71 determines whether the processes of steps S100 to S103 have been executed a predetermined number of times (for example, 10 to several tens of times). If the control unit 71 determines that each process has not been executed the predetermined number of times (step S104, "No"), the control unit 71 returns the process to step S100. On the other hand, if the control unit 71 determines that each process has been executed the predetermined number of times (step S104, "Yes"), the control unit 71 transitions the process to step S105.
  • a predetermined number of times for example, 10 to several tens of times.
  • step S105 the calculation unit 75 removes the influence of ambient light 703 based on the histogram in which the time information was integrated for each bin in step S103, and extracts the active light component due to reflected light.
  • the distance measuring device 70 transmits the histogram data of the active light component extracted by the calculation unit 75 to the host device 77 via the I/F unit 76.
  • step S106 Processing from step S106 onwards is performed by the host device 77.
  • the host device 77 analyzes the reflected light data transmitted from the distance measuring device 70, i.e., the histogram data based on the active light component, and selects appropriate reflected light data from the histogram data.
  • appropriate reflected light data refers to data from which the flare component has been removed from the histogram data based on the active light component.
  • the host device 77 corrects the reflected light data selected in step S106.
  • the host device 77 generates 3D (three-dimensional) point cloud data based on the corrected reflected light data.
  • the host device 77 outputs the point cloud data generated in step S107.
  • the host device 77 may, for example, display an image based on the point cloud data on a display.
  • Figures 22 and 23 are schematic diagrams illustrating saturation detection applicable to the fifth embodiment.
  • the object to be measured SU includes a highly reflective object HOB
  • the brightness of the image area (object area) of the highly reflective object HOB increases.
  • the brightness signal saturates.
  • the brightness of the image area around the highly reflective object HOB also increases (flare).
  • a distorted depth map DM is generated in which the contour of the highly reflective object HOB spreads outward, as shown as area 63 in section (b) of Figure 13.
  • correlation signals (brightness data resulting from the highly reflective object HOB) that are highly correlated with each other are continuously generated in the time axis direction due to the effects of recharging.
  • the brightness signal acquired from the highly reflective object HOB without multiple reflections contains a correlation signal.
  • No correlation signal is generated in the high-brightness image area surrounding the highly reflective object HOB, which is caused by multiple reflections. Therefore, the object area can be estimated based on the presence or absence of a correlation signal.
  • the host device 77 may acquire pixel signals output from the light receiving unit 74 of the ranging device 70, and determine whether the received light data from the pixel signals includes saturated data where the brightness is saturated. If it is determined that the received light data includes saturated data, the host device 77 corrects the saturated data using unsaturated data (unsaturated correlation signal) from a different time that is correlated with the saturated data along the time axis.
  • unsaturated data unsaturated correlation signal
  • the host device 77 extracts a luminance signal for each pixel Pix from the received light data. Based on the luminance signal of each pixel Pix, the host device 77 determines whether or not luminance data indicating a correlation signal is present for each pixel Pix. For example, if the luminance signal contains discontinuous changes in luminance over time, the host device 77 determines that a correlation signal is not included. The host device 77 determines that the image region formed by pixels Pix from which a correlation signal is detected is an object region.
  • the host device 77 analyzes the received light data and estimates the object area excluding high-brightness image areas caused by multiple reflections (multiple reflection removal). For example, the host device 77 detects the time (depth) d1 at which a signal with maximum brightness (saturation data) occurs from the brightness signal of each pixel Pix. The host device 77 also detects the time d2 at which a signal with maximum brightness occurs after time d1.
  • the times d1 and d2 are expressed by the following equations (2) and (3), respectively.
  • the host device 77 calculates the probability R(u, v, d) that a correlation signal is included in the luminance signal using the time d1 , the time d2 , and the variance ⁇ R.
  • the host device 77 estimates the object region based on the probability R(u, v, d).
  • the probability R(u, v, d) is expressed by the following equation (4):
  • the host device 77 calculates the saturation probability P(u, v, d) of the luminance signal extracted from the received light data based on a saturation waveform model of the luminance signal using the variances ⁇ pu and ⁇ pd.
  • the host device 77 may determine the presence or absence of a flare based on this calculated saturation probability P(u, v, d).
  • Fig. 24 is a block diagram showing an example of the configuration of a light-emitting unit 72' according to a first modification of Embodiment 5.
  • the light-emitting unit 72' includes an LD 720 wk and an LD driver 721 wk for weak light emission, and an LD 720 stg and an LD driver 721 stg for strong light emission.
  • the LDs 720 wk and 720 stg may each emit weak and strong light depending on the structure of the element itself, and in this case, the LDs 720 wk and 720 stg may be driven by a common LD driver.
  • the distance measuring device 70 continues the light receiving operation by the light receiving unit 74 until a predetermined time (e.g., 1000 ns) has elapsed since the weak light emission, that is, from 0 ns to 2000 ns (time t ).
  • a predetermined time e.g. 1000 ns
  • time t the period from time t 20 to t 22 is the strong light emission region
  • time t 22 to t 24 is the weak light emission region.
  • an active light component 82 is detected by reflected light from the object A in response to the strong light emission, and an active light component 83 is detected by reflected light by the same object A in response to weak light emission.
  • the distance measuring system 7 can calculate the distance D to the object A based on the time t21 at which the active light component 82 peaks or the time t23 at which the active light component 83 peaks.
  • 26 is a schematic diagram illustrating an example in which reflected light due to strong light emission is acquired in a weak light emission region.
  • the period from time t20 to t21 ' is the strong light emission region
  • the period from time t21 ' to t24 is the weak light emission region.
  • the peak of active light component 83' of reflected light from the object A due to weak light emission is detected at time t25 , for example, 1000 ns after time t21', which is the start timing of the weak light emission region .
  • the peak of the active light component 82' due to reflected light from the object A in response to strong light emission is detected near time t21 ', which is the start timing of the weak light emission region.
  • reflected light may also be returned from a distance even farther away than the distance corresponding to time t21 '. In such cases, it becomes extremely difficult to distinguish whether the active light component due to the reflected light is due to strong light emission or weak light emission.
  • Fig. 27 is a schematic diagram for explaining distance measurement according to a third modified example of the fifth embodiment.
  • the period of 1000 ns from time t30 to t32 is a weak light emission region
  • the period of 1000 ns from time t32 to t33 is a strong light emission region.
  • section (a) shows an example of a histogram obtained by the first distance measurement using weak light emission.
  • weak light emission is repeated m times, and the number of photons received in response to the m weak light emissions is integrated for each bin to obtain an active light component 84 due to reflected light from the object A under test under weak light emission.
  • the peak of this active light component 84 is detected at time t31 , 100 ns after time t30 .
  • a histogram based on the first distance measurement shown in section (a) of Figure 27 and a histogram based on the second distance measurement shown in section (b) are integrated to obtain an overall histogram.
  • Section (c) of Figure 27 shows an example of an integrated histogram that combines the histogram based on the first distance measurement and the histogram based on the second distance measurement.
  • the integrated histogram includes active light components 84' based on m weak light emissions and active light components 85' based on n strong light emissions.
  • the distance measurement system 7 can calculate the distance D to the object A to be measured based on the time t31 of the peak of these active light components 84' and/or the time t33 of the peak of the active light component 85'.
  • FIG. 28 is a flowchart showing an example of distance measurement processing according to the third modified example of the fifth embodiment.
  • the control unit 71 of the distance measurement device 70 causes the light-emitting unit 72 to emit weak light (first light emission) and starts sensor operation (light-receiving operation) by the light-receiving unit 74.
  • the light-receiving unit 74 outputs a pixel signal to the calculation unit 75 corresponding to the timing at which light (photons) is received.
  • the calculation unit 75 converts the pixel signal output from the light-receiving unit 74 into time information indicating the timing at which light was received and stores the signal.
  • step S201 the control unit 71 determines whether m weak light emissions have been completed. If the control unit 71 determines that m weak light emissions have not been completed (step S201, "No"), the control unit 71 returns the process to step S200. At this time, if the sensor operation by the light receiving unit 74 is already being performed, the control unit 71 continues the sensor operation. On the other hand, if the control unit 71 determines that m weak light emissions have been completed (step S201, "Yes"), the control unit 71 transitions the process to step S202.
  • step S202 the control unit 71 terminates the sensor operation (light receiving operation) by the light receiving unit 74.
  • the control unit 71 causes the calculation unit 75 to classify the time information accumulated in step S200 into bins and add them to a histogram for weak light emission.
  • the control unit 71 causes the light emitting unit 72 to emit strong light and starts sensor operation (light receiving operation) by the light receiving unit 74.
  • the light receiving unit 74 outputs a pixel signal to the calculation unit 75 corresponding to the timing at which light is received.
  • the calculation unit 75 converts the pixel signal output from the light receiving unit 74 into time information indicating the timing at which light was received and stores it.
  • step S205 the control unit 71 determines whether n strong flashes have been emitted. If the control unit 71 determines that n strong flashes have not been emitted (step S205, "No"), the control unit 71 returns the process to step S204. At this time, if the sensor operation by the light receiving unit 74 is already being performed, the control unit 71 continues the sensor operation. On the other hand, if the control unit 71 determines that n strong flashes have been emitted (step S205, "Yes"), the control unit 71 transitions the process to step S206.
  • step S206 the control unit 71 terminates the sensor operation (light receiving operation) by the light receiving unit 74.
  • the control unit 71 causes the calculation unit 75 to classify the time information accumulated in step S204 into bins and add them to a histogram for strong light emission.
  • control unit 71 causes the calculation unit 75 to integrate the histogram for strong light emission with the histogram for strong light emission accumulated in step S203.
  • the calculation unit 75 removes the influence of ambient light 703 and extracts the active light component due to reflected light based on the integrated histogram obtained by integrating the histogram for weak light emission and the histogram for strong light emission in step S209.
  • the distance measuring device 70 transmits the histogram data for the active light component extracted by the calculation unit 75 to the host device 77 via the I/F unit 76.
  • the third modified example of the fifth embodiment it is possible to ensure a longer irradiation interval for the LD 720 for each of the weak and strong emissions compared to when weak and strong emissions are executed serially.
  • an irradiation interval of 2000 ns can be ensured for each of the weak emission in section (a) and the strong emission in section (b), which is twice as long as when weak and strong emissions are executed serially. This makes it possible to ensure sufficient charging time for the LD 720, enabling strong emission with greater emission intensity.
  • light emitted by the LD 720 may be reflected inside the housing, generating stray light that is detected directly by the light receiving unit 74.
  • Fig. 29 is a schematic diagram for explaining the influence of stray light inside the housing.
  • the period of 300 ns from the weak light emission timing t40 (0 ns) to the strong light emission timing t42 is the weak light emission region
  • the period from the strong light emission timing t42 to the strong light emission timing t44 (2000 ns) is the strong light emission region.
  • stray light inside the housing due to weak light emission at time t40 is received by the light receiving unit 74, and an active light component 90 due to the stray light is detected. Because this active light component 90 due to stray light is due to light reflected inside the housing, it is detected extremely quickly after light emission, compared to light reflected from an object under test (DUT) outside the housing. In the example shown in the figure, the peak of the active light component 90 due to stray light due to weak light emission is detected at time t41 , for example, about 10 ns.
  • the peak of the active light component 91 due to stray light due to strong light emission is detected at time t43 , for example, about 10 ns after time t42 .
  • the peak of the active light component due to stray light is detected extremely quickly.
  • weak light is emitted before the light receiving unit 74 starts receiving light, and strong light is emitted a predetermined time after the light receiving operation starts.
  • the control unit 71 causes the light emitting unit 72 to emit strong light, starting from the timing when the light receiving operation was started in step S301.
  • the light receiving unit 74 outputs a pixel signal to the calculation unit 75 corresponding to the timing at which light (photons) is received.
  • the calculation unit 75 converts the pixel signal output from the light receiving unit 74 into time information indicating the timing at which light was received and stores it.
  • control unit 71 causes the light receiving unit 74 to end the sensor operation (light receiving operation) a predetermined time after the strong light emission in step S301 (after the time of the strong light emission area has elapsed).
  • control unit 71 causes the calculation unit 75 to classify the time information accumulated in steps S301 and S302 into bins and add them up to a histogram.
  • step S305 the control unit 71 determines whether the processes of steps S300 to S304 have been executed a predetermined number of times (for example, 10 to several tens of times). If the control unit 71 determines that each process has not been executed the predetermined number of times (step S305, "No"), the control unit 71 returns the process to step S300. On the other hand, if the control unit 71 determines that each process has been executed the predetermined number of times (step S305, "Yes"), the control unit 71 transitions the process to step S306.
  • a predetermined number of times for example, 10 to several tens of times.
  • step S306 onwards is the same as the processing from step S105 onwards in the flowchart of Figure 21 described above. That is, in step S306, the calculation unit 75 removes the influence of ambient light 703 based on the histogram in which the time information has been integrated for each bin in step S304, and extracts the active light component due to reflected light. The distance measuring device 70 transmits the histogram data of the active light component extracted by the calculation unit 75 to the host device 77 via the I/F unit 76.
  • step S307 the host device 77 analyzes the reflected light data transmitted from the distance measuring device 70, i.e., the histogram data based on the active light component, and selects appropriate reflected light data from the histogram data.
  • step S308 the host device 77 corrects the reflected light data selected in step S307.
  • the host device 77 generates 3D point cloud data based on the corrected reflected light data.
  • step S309 the host device 77 outputs the point cloud data generated in step S308.
  • the vehicle control system 12000 includes multiple electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside vehicle information detection unit 12030, an inside vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • the functional configuration of the integrated control unit 12050 also includes a microcomputer 12051, an audio/video output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (Interface) 12053.
  • Microcomputer 12051 can calculate control target values for the driving force generating device, steering mechanism, or braking device based on information inside and outside the vehicle acquired by external vehicle information detection unit 12030 or internal vehicle information detection unit 12040, and output control commands to drivetrain control unit 12010.
  • microcomputer 12051 can perform cooperative control aimed at realizing the functions of an ADAS (Advanced Driver Assistance System), including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following driving based on inter-vehicle distance, maintaining vehicle speed, vehicle collision warning, or vehicle lane departure warning.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the imaging unit 12031 includes imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105.

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Abstract

本開示に係る測距装置は、受光した光に応じて画素信号を出力する受光部と、入射した光の光路を変更して射出する光学素子と、光源から光が射出される時刻と、前記受光部に光が受光された時刻とに基づき測距を行う測距部と、を備え、前記光学素子は、前記光源から光が射出され、当該光が対象により反射した反射光が前記受光部に受光されるまでの光路に設けられ、前記光源または前記受光部と前記対象との間の距離に応じて前記光路を変更する。

Description

測距装置および光学システム
　本開示は、測距装置および光学システムに関する。
　レーザを用いて光を投射し、ターゲットから反射し戻ってきた反射光を検知することで測距を行う測距装置が知られている。例えば、ＬｉＤＡＲ(Laser　Imaging　Detection　and　Ranging)では、直接ＴｏＦ(Time　of　Flight)方式と呼ばれる測距手法を用い、光源から射出されたレーザ光がターゲットにより反射された反射光をセンサにより受光し、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、ターゲットまでの距離を計測する。
国際公開第２０２１／１６１８５７号
　このような測距装置において、より高精度な測距を行うためには、光源から射出されたレーザ光に対する反射光を適切に検出する必要がある。
　したがって、本開示の目的は、光をターゲットに投射した場合の反射光に基づき測距を行う場合において、より高精度の測距が可能な測距装置および光学システムを提供することにある。
　本開示に係る測距装置は、受光した光に応じて画素信号を出力する受光部と、入射した光の光路を変更して射出する光学素子と、光源から光が射出される時刻と、前記受光部に光が受光された時刻とに基づき測距を行う測距部と、を備え、前記光学素子は、前記光源から光が射出され、当該光が対象により反射した反射光が前記受光部に受光されるまでの光路に設けられ、前記光源または前記受光部と前記対象との間の距離に応じて前記光路を変更する。
各実施形態に適用可能な直接ＴｏＦ方式による測距を模式的に示す図である。 各実施形態に適用可能な、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。 各実施形態に係る測距装置を用いた電子機器の一例の構成を示すブロック図である。 各実施形態に適用可能な測距装置の一例の構成をより詳細に示すブロック図である。 既存技術による、直接ＴｏＦ方式の測距に係る光学系の第１の構成例を概略的に示す模式図である。 既存技術による、直接ＴｏＦ方式の測距に係る光学系の第２の構成例を概略的に示す模式図である。 視差による近距離での測距性能の低下について説明するための模式図である。 視差による近距離での測距性能の低下について説明するための模式図である。 第１の実施形態に係る一例の構成を示す模式図である。 第１の実施形態に係る一例の構成を示す模式図である。 第１の実施形態の変形例に係る一例の構成を示す模式図である。 第２の実施形態に係る一例の構成を示す模式図である。 第２の実施形態に係る一例の構成を示す模式図である。 第３の実施形態に係る一例の構成を示す模式図である。 第４の実施形態に係る一例の構成を示す模式図である。 第４の実施形態に係る一例の構成を示す模式図である。 フレアによる測距への影響を説明するための模式図である。 第５の実施形態に適用可能な測距システムの一例の構成を示すブロック図である。 第５の実施形態に適用可能な発光部の一例の構成を示すブロック図である。 第５の実施形態に適用可能な受光部の一例の構成を示すブロック図である。 第５の実施形態に適用可能な、画素アレイ部に含まれる、ＳＰＡＤを受光素子として用いた画素Ｐｉｘの基本的な構成例を示す模式図である。 第５の実施形態に適用可能な、スキャン機構の一例の構成を示す模式図である。 第５の実施形態に係る測距を説明するための模式図である。 第５の実施形態に係る測距の別の例を説明するための模式図である。 第５の実施形態に係る測距処理を示す一例のフローチャートである。 第５の実施形態に適用可能な飽和検出を説明するための模式図である。 第５の実施形態に適用可能な飽和検出を説明するための模式図である。 第５の実施形態の第１の変形例に係る発光部の一例の構成を示すブロック図である。 第５の実施形態の第２の変形例に係る測距を説明するための模式図である。 強発光による反射光が弱発光領域で取得される例を説明するための模式図である。 第５の実施形態の第３の変形例に係る測距を説明するための模式図である。 第５の実施形態の第３の変形例に係る測距処理を示す一例のフローチャートである。 筐体内部における迷光の影響を説明するための模式図である。 第５の実施形態の第４の変形例に係る測距を説明するための模式図である。 第５の実施形態の第４の変形例に係る測距処理を示す一例の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、本開示の実施形態について、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。
　以下、本開示の実施形態について、下記の順序に従って説明する。
１．本開示に適用可能な技術
　１－１．直接ＴｏＦの概略
　１－２．本開示に適用可能な構成
２．既存技術について
３．本開示の実施形態の概要
４．第１の実施形態
　４－１．第１の実施形態の変形例
５．第２の実施形態
　５－１．第２の実施形態の変形例
６．第３の実施形態
７．第４の実施形態
８．第５の実施形態
　８－１．既存技術について
　８－２．第５の実施形態の概要
　８－３．第５の実施形態に適用可能な構成
　８－４．第５の実施形態に係る処理
　８－５．第５の実施形態の第１の変形例
　８－６．第５の実施形態の第２の変形例
　８－７．第５の実施形態の第３の変形例
　８－８．第５の実施形態の第４の変形例
９．第６の実施形態
（１．本開示に適用可能な技術）
　本開示に適用可能な技術について説明する。
（１－１．直接ＴｏＦの概略）
　図１および図２を用いて、直接ＴｏＦ(Time　of　Flight)方式による測距について、概略的に説明する。
　図１は、各実施形態に適用可能な直接ＴｏＦ方式による測距を模式的に示す図である。測距装置３００は、光源部３０１と受光部３０２とを含む。光源部３０１は、例えばレーザダイオードであって、レーザ光をパルス状に発光するように駆動される。光源部３０１から射出された光は、被測定物３０３により反射され、反射光として受光部３０２に受光される。受光部３０２は、光電変換により光を電気信号に変換する受光素子を含み、受光した光に応じた信号を出力する。
　ここで、光源部３０１が発光した時刻（発光タイミング、第１の時刻）を時間ｔ0、光源部３０１から射出された光が被測定物３０３により反射された反射光を受光部３０２が受光した時刻（受光タイミング、第２の時刻）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３００と被測定物３０３との間の距離Ｄは、次式（１）により計算される。
Ｄ＝(ｃ／２)×(ｔ1－ｔ0)　　…（１）
　測距装置３００は、上述の処理を、複数回繰り返して実行する。受光部３０２が複数の受光素子を含み、各受光素子に反射光が受光された各受光タイミングに基づき距離Ｄをそれぞれ算出してもよい。測距装置３００は、発光タイミングの時間ｔ0から受光部３０２に光が受光された受光タイミングまでの時間ｔm（受光時間ｔmと呼ぶ）を階級（ビン(bins)）に基づき分類し、ヒストグラムを生成する。
　なお、受光部３０２が受光時間ｔmに受光した光は、光源部３０１が発光した光が被測定物により反射された反射光に限られない。例えば、測距装置３００（受光部３０２）の周囲の環境光も、受光部３０２に受光される。
　図２は、各実施形態に適用可能な、受光部３０２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。受光部３０２の露光時間を時間ｔepとした場合、ｔep＝Ｎ×ｄである。
　測距装置３００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３１０を求め、ヒストグラムを生成する。ここで、受光部３０２は、光源部３０１から射出された光が反射された反射光以外の光も受光する。このような、対象となる反射光以外の光の例として、上述した環境光がある。ヒストグラムにおいて範囲３１１で示される部分は、環境光による環境光成分を含む。環境光は、受光部３０２にランダムに入射される光であって、対象となる反射光に対するノイズとなる。
　一方、対象となる反射光は、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３１２として現れる。このアクティブ光成分３１２内のピークの頻度に対応するビンが、被測定物３０３の距離Ｄに対応するビンとなる。測距装置３００は、そのビンの代表時間（例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３０３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を実行可能となる。
（１－２．本開示に適用可能な構成）
　次に、本開示に適用可能な構成について説明する。図３は、各実施形態に係る測距装置を用いた電子機器の一例の構成を示すブロック図である。図３において、電子機器６は、測距装置１と、光源部２と、記憶部３と、制御部４と、光学系５と、を含む。
　光源部２は、上述した光源部３０１に対応し、レーザダイオードであって、例えばレーザ光をパルス状に発光するように駆動される。光源部２は、面光源としてレーザ光を射出するＶＣＳＥＬ(Vertical　Cavity　Surface　Emitting　LASER)を適用することができる。これに限らず、光源部２として、レーザダイオードをライン上に配列したアレイを用い、レーザダイオードアレイから射出されるレーザ光をラインに垂直の方向にスキャンする構成を適用してもよい。さらにまた、単光源としてのレーザダイオードを用い、レーザダイオードから射出されるレーザ光を水平および垂直方向にスキャンする構成を適用することもできる。
　測距装置１は、上述した受光部３０２に対応して、複数の受光素子を含む。複数の受光素子は、例えば２次元格子状に配列されて受光面を形成する。光学系５は、外部から入射する光を、測距装置１が含む受光面に導く。
　制御部４は、電子機器６の全体の動作を制御する。例えば、制御部４は、測距装置１に対して、光源部２を発光させるためのトリガである発光トリガを供給する。測距装置１は、この発光トリガに基づくタイミングで光源部２を発光させると共に、発光タイミングを示す時間ｔemを記憶する。また、制御部４は、例えば外部からの指示に応じて、測距装置１に対して、測距の際のパターンの設定を行う。
　測距装置１は、受光面に光が受光されたタイミングを示す時間情報（受光時間ｔm）を取得した回数を所定の時間範囲内で計数し、ビン毎の頻度を求めて上述したヒストグラムを生成する。測距装置１は、さらに、生成したヒストグラムに基づき、被測定物までの距離Ｄを算出する。算出された距離Ｄを示す情報は、記憶部３に記憶される。
　図４は、各実施形態に適用可能な測距装置１の一例の構成をより詳細に示すブロック図である。図４において、測距装置１は、画素アレイ部１００と、測距処理部１０１と、画素制御部１０２と、全体制御部１０３と、クロック生成部１０４と、発光タイミング制御部１０５と、インタフェース（Ｉ／Ｆ）１０６と、を含む。これら画素アレイ部１００、測距処理部１０１、画素制御部１０２、全体制御部１０３、クロック生成部１０４、発光タイミング制御部１０５およびＩ／Ｆ１０６は、１つの半導体チップ上に配置することができる。
　これに限らず、測距装置１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、例えば画素アレイ部１００の一部（受光部など）を第１の半導体チップ上に配置し、測距装置１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４において、全体制御部１０３は、例えば予め組み込まれるプログラムに従い、この測距装置１の全体の動作を制御する。全体制御部１０３は、マイクロプロセッサであってよく、プログラムは、全体制御部１０３に接続される図示されない不揮発性メモリに予め記憶されてよい。
　また、全体制御部１０３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。クロック生成部１０４は、外部から供給される基準クロック信号に基づき、測距装置１内で用いられる１以上のクロック信号を生成する。発光タイミング制御部１０５は、外部から供給される発光トリガ信号に従い発光タイミングを示す発光制御信号を生成する。発光制御信号は、光源部２に供給されると共に、測距処理部１０１に供給される。
　なお、図４の例では、光源部２が測距装置１と別個の構成として記載されているが、これはこの例に限定されない。例えば、光源部２が測距装置１に含まれる構成としてもよい。
　画素アレイ部１００は、それぞれ受光素子を含む複数の画素１０、１０、…が２次元格子状に配列される。画素アレイ部１００において、図上の水平方向を行、垂直方向を列とする。すなわち、画素アレイ部１００において、各画素１０が行列状に配列される。各画素１０は、受光素子として例えばＳＰＡＤ(Single　Photon　Avalanche　Diode)を適用することができる。
　各画素１０の動作は、全体制御部１０３の指示に従った画素制御部１０２により制御される。例えば、画素制御部１０２は、各画素１０からの画素信号の読み出しを、行方向にｐ個、列方向にｑ個の、（ｐ×ｑ）個の画素１０を含むブロック毎に制御することができる。また、画素制御部１０２は、当該ブロックを単位として、各画素１０に対する行方向の走査を行い、さらに列方向の走査を行い、各画素１０から画素信号を読み出すことができる。これに限らず、画素制御部１０２は、各画素１０をそれぞれ単独で制御することもできる。さらに、画素制御部１０２は、画素アレイ部１００の所定領域を対象領域として、対象領域に含まれる画素１０を、画素信号を読み出す対象の画素１０とすることができる。さらにまた、画素制御部１０２は、複数行（複数ライン）に対して纏めて走査を行い、それを列方向にさらに走査して、各画素１０から画素信号を読み出すこともできる。
　なお、以下では、走査は、光源部２を発光させ、画素１０からの受光に応じた信号Ｖｐｌｓ（画素信号）の読み出しを、１つの走査領域内において走査対象として指定した各画素１０について連続的に行う処理をいうものとする。１回の走査において複数回の発光と読み出しとを実行することができる。
　各画素１０から読み出された画素信号は、測距処理部１０１に供給される。測距処理部１０１は、変換部１１０と、生成部１１１と、信号処理部１１２と、を含む。
　各画素１０から読み出され、画素アレイ部１００から出力された画素信号は、変換部１１０に供給される。ここで、画素信号は、各画素１０から非同期で読み出され、変換部１１０に供給される。すなわち、画素信号は、各画素１０において光が受光されたタイミングに応じて受光素子から読み出され、出力される。
　変換部１１０は、画素アレイ部１００から供給された画素信号を、デジタル情報に変換する。すなわち、画素アレイ部１００から供給される画素信号は、当該画素信号が対応する画素１０に含まれる受光素子に光が受光されたタイミングに対応して出力される。変換部１１０は、供給された画素信号を、当該タイミングを示す時間情報に変換する。
　生成部１１１は、変換部１１０により画素信号が変換された時間情報に基づきヒストグラムを生成する。ここで、生成部１１１は、時間情報を、設定部１１３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。
　信号処理部１１２は、生成部１１１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１１２は、例えば、生成部１１１により生成された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１１２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距離Ｄを求めることができる。
　信号処理部１１２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１１２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。
　信号処理部１１２で求められた距離情報は、インタフェース１０６に供給される。インタフェース１０６は、信号処理部１１２から供給された距離情報を、出力データとして外部に出力する。インタフェース１０６としては、例えばＭＩＰＩ(Mobile　Industry　Processor　Interface)を適用することができる。
　なお、上述では、信号処理部１１２で求められた距離情報を、インタフェース１０６を介して外部に出力しているが、これはこの例に限定されない。すなわち、生成部１１１により生成されたヒストグラムのデータであるヒストグラムデータを、インタフェース１０６から外部に出力する構成としてもよい。この場合、設定部１１３が設定する測距条件情報は、フィルタ係数を示す情報を省略することができる。インタフェース１０６から出力されたヒストグラムデータは、例えば外部の情報処理装置に供給され、適宜、処理される。
（２．既存技術について）
　次に、既存技術について説明する。
　図５は、既存技術による、直接ＴｏＦ方式の測距に係る光学系の第１の構成例を概略的に示す模式図である。図５に示す第１の構成例では、光源部２と受光部３０とが並列に設けられている例である。光源部２は、発光素子２０により発光された光が、光学系２１を介して射出光２２０として、例えば測距対象に向けて射出される。受光部３０は、例えば射出光２２０が測距対象で反射された反射光４２０が直接的に入射され、光学系４１を介して受光素子（例えば画素アレイ部１００）に受光される。
　このような構成において、光源部２と受光部３０との距離、換言すれば、射出光２２０と反射光４２０との距離が、視差となる。この視差を小さくするためには、光源部２と受光部３０とを物理的に接近させる方法がある。発光素子２０と受光素子４０との距離が縮まるほど視差を小さくできる一方で、光学系２１および４１や、発光素子２０および受光素子４０が設けられる基板などの物理的制約のため、光源部２と受光部３０とを物理的に接近させるとしても限界があった。
　図６は、既存技術による、直接ＴｏＦ方式の測距に係る光学系の第２の構成例を概略的に示す模式図である。図６の構成では、光源部２から射出された射出光２２０は、ハーフミラー５００を一定の透過率で透過して、射出光２２１として測距対象に向けて射出される。射出光２２１が測距対象で反射された反射光は、ハーフミラー５００で一定の反射率で反射されて、２次反射光４２１として受光部３０に入射される。
　この第２の方法では、ハーフミラー５００を用いて射出光２２０と反射光４２０とを合成しているため、視差を略０とすることが可能である。一方で、第２の方法では、図中に光５０１ａおよび５０１ｂとして示されるように、ハーフミラー５００により不要な方向に光が反射および透過してしまい、効率が大幅に低下すると共に、迷光により測距性能が低下してしまうおそれもある。
　視差が大きい場合、特に近距離での測距性能が低下する。図７Ａおよび図７Ｂは、視差による近距離での測距性能の低下について説明するための模式図である。なお、図７Ａおよび図７Ｂに示される構成は、上述した図５に示した、光源部２と受光部３０とを並列して設ける構成に対する変形例である。すなわち、図７Ａおよび図７Ｂに示される構成は、光源部２から射出された射出光２２０が測距対象９００により反射された反射光４２０ａを、折返しミラー５０を用いて反射させる。この反射光４２０ａが反射された２次反射光４２０ｂを、受光部３０に入射させるようにしている。この構成の場合、光源部２と折返しミラー５０（例えば折返しミラー５０の中央）との間の距離が、視差に相当する。
　図７Ａは、測距対象９００が光源部２から遠距離（例えば数１０ｍ）にある場合の例を示す模式図である。また、図７Ｂは、測距対象９００が光源部２から近距離（例えば２～３ｍ）にある場合の例を示す模式図である。
　図７Ａおよび図７Ｂに示される構成は、光源部２から遠距離（例えば数１０ｍ）にある測距対象９００の測距を想定して、光源部２、受光部３０および折返しミラー５０が配置されている。
　測距対象９００が遠距離にある場合であっても、視差は存在する。図７Ａに示されるように、測距対象９００が遠距離にある場合、測距対象９００における射出光２２０の照射範囲が広がると共に、測距対象９００における受光部３０が反射光４２０ａを受光可能な受光範囲が広がる。そのため、測距対象９００上のこれら照射範囲および受光範囲が重なり、この重なり部分の反射光４２０ａを受光可能となり、視差の影響は微小になる。光源部２、受光部３０および折返しミラー５０は、遠距離の測距対象９００で反射された反射光４２０ａを折返しミラーで反射した２次反射光４２０ｂが受光素子４０の略中央部において受光されるように、構成される。
　これに対して、測距対象９００が近距離にある場合、図７Ｂに示されるように、反射光４２０ａは、測距対象９００の距離に応じた角度で受光部３０に入射されることになり、受光部３０への入射角度が、測距対象９００が遠距離にあるとして想定した角度からズレてしまう。そのため、２次反射光４２０ｂは、２次反射光４２０ｂの望ましい照射位置である受光素子４０の中央部からずれた位置に照射されてしまい、十分な測距性能を得ることが困難となる。
　例えば、近距離の測距対象９００の位置が、図７Ａの位置Ｄｔとする。照射範囲および受光範囲の距離に応じた広がりは、測距対象９００の光源部２からの距離に関わらず一定である。したがって、測距対象９００が近距離（位置Ｄｔ）にある場合、照射範囲および受光範囲が重ならず、測距対象９００が遠距離にある場合と比較して視差の影響が大きくなる。
（３．本開示の実施形態の概要）
　次に、本開示の実施形態の概要について説明する。
　本開示に係る実施形態では、反射光４２０あるいは射出光２２０の光路の一部に、光の角度を変更するような光学素子を配置し、測距対象９００が近距離にある場合にはこの光学素子を介して受光部３０に反射光４２０が入射されるようにする。この光学素子により、近距離にある測距対象９００からの反射光４２０が受光部３０において望ましい位置に照射されるようにし、近距離での測距性能の低下の抑止を可能とする。
　一方、測距対象９００が遠距離にある場合には、反射光４２０あるいは射出光２２０が、光路の他の一部、すなわち光路の当該光学素子が配されない部分を通る。そのため、測距においては当該光学素子の影響が抑制され、本来の測距性能を得ることができる。
　すなわち、本開示の実施形態に係る当該光学素子は、光源部２から射出された射出光２２０が測距対象９００により反射した反射光４２０が受光部３０に受光される光路に設けられ、光源部２または受光部３０と測距対象９００との間の距離に応じて当該光路を変更するものである。このような光学素子を光源部２または受光部３０に設けることで、近距離の測距における視差の影響を抑制することが可能となる。
（４．第１の実施形態）
　次に、本開示の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は、図７Ａおよび図７Ｂを用いて説明した構成において、折返しミラー５０に対して角度の異なる部分を設けた例である。
　図８Ａおよび図８Ｂは、第１の実施形態に係る一例の構成を示す模式図である。図８Ａは、測距対象９００が近距離にある場合の例、図８Ｂは、測距対象９００が遠距離にある場合の例をそれぞれ示している。
　なお、図８Ａおよび図８Ｂに示される構成は、上述の図７Ａおよび図７Ｂと同様に、図５に示した、光源部２と受光部３０とを並列して設ける構成に対する変形例である。また、図８Ａおよび図８Ｂに示される構成は、上述の図７Ａおよび図７Ｂと同様に、光源部２から遠距離（例えば数１０ｍ）にある測距対象９００の測距を想定して、光源部２、受光部３０および折返しミラー５０が配置されている。
　図８Ａの例では、折返しミラー５０は、反射光４２０ａの入射側（図中における折返しミラー５０の上端側）と反対側の端部に、近距離用ミラー５１が設けられている。近距離用ミラー５１は、折返しミラー５０に対して、反射光４２０ａの入射側とは反対側に向けて開口する角度で設けられる。近距離用ミラー５１は、面積の割合が、折返しミラー５０における近距離用ミラー５１が重ならない部分の面積の割合に対して小さく構成される。
　想定される近距離の測距対象９００で射出光２２０が反射された反射光４２１ａは、当該近距離に想定される角度で受光部３０に入射される。近距離用ミラー５１は、反射光４２１ａを反射した２次反射光４２１ｂが、受光素子４０の略中央部に照射される角度で、折返しミラー５０に設けられる。
　なお、受光素子４０の略中央部とは、受光素子４０の中央から所定範囲の部分であり、受光部３０に入射された光を、一定以上の効率で受光可能な部分である。受光素子４０の中央部からズレた位置に光が照射された場合、照射された照射された光の一部が受光素子４０により受光されずに受光効率が低下するおそれがある。
　一方、近距離用ミラー５１に入射されない、すなわち、折返しミラー５０における近距離用ミラー５１が重ならない領域に入射した反射光４２０ａは、折返しミラー５０により反射されて２次反射光４２０ｂとして、受光部３０に入射される。この２次反射光４２０ｂは、図７Ｂの２次反射光４２０ｂと同様に、２次反射光４２０ｂの望ましい照射位置である受光素子４０の中央部分からずれた位置に照射される。
　測距対象９００が遠距離にある場合は、図８Ｂに示されるように、測距対象９００において、光源部２による射出光２２０の測距対象９００上の照射範囲と、受光部３０が受光可能な測距対象９００上の受光範囲との重複部分が生じる。そのため、当該重複部分で反射された反射光４２０ａは、折返しミラー５０における近距離用ミラー５１が重ならない部分に入射した場合、折返しミラー５０により反射され、その２次反射光４２０ｂが受光素子４０の略中央部に照射される。一方、例えば遠距離の測距対象９００における受光範囲外で反射された反射光４２２ａが近距離用ミラー５１に入射した場合、その２次反射光４２２ｂが受光素子４０の中央部分からずれた位置に照射される。
　近距離用ミラー５１は、上述したように、面積の割合が、折返しミラー５０における近距離用ミラー５１が重ならない部分の面積の割合に対して小さく構成される。近距離の測距対象９００ついては、測距対象９００が遠距離にある場合と比較して非常に強い反射光４２０ａが得られるため、近距離用ミラー５１の面積は、小さく構成することが可能である。また、近距離用ミラー５１の面積が小さく構成されているので、遠距離にある測距対象９００からの反射光４２２ａが近距離用ミラー５１により反射した２次反射光４２２ｂは、弱いものとなり、遠距離の測距に対して余り影響を及ぼさない。
　このように、折返しミラー５０における近距離用ミラー５１が重ならない部分は、測距対象９００における、光源部２による射出光２２０の測距対象９００上の照射範囲と、受光部３０が受光可能な測距対象９００上の受光範囲との重複部分で反射された反射光４２０ａを受光素子４０の略中央部に向けて反射させる第１の反射部を構成する。また、近距離用ミラー５１は、測距対象９００における当該重複部分外で反射された反射光４２２ａを受光素子４０の略中央部分に向けて反射させる第２の反射部を構成する。
　換言すれば、第２の反射部は、想定される第１の距離（近距離）の対象から反射された反射光を受光素子４０の略中央部に向けて反射させる角度とされ、第１の反射部は、第１の距離に対して遠距離の第２の距離の対象から反射された反射光を受光素子４０の中央部に向けて反射させる角度とされる、といえる。
　上述のように、第１の実施形態では、測距対象９００からの反射光を反射させて受光部３０に入射させる折返しミラー５０に対して、当該折返しミラー５０とは反射角度の異なる近距離用ミラー５１を設けている。そのため、近距離の測距における視差の影響を抑制することが可能となる。
　なお、上述では、第２の反射部を、折返しミラー５０に対して近距離用ミラー５１を設けることで構成しているが、これはこの例に限定されない。例えば、第２の反射部を、折返しミラー５０の端部を折り曲げることで形成してもよい。
（４－１．第１の実施形態の変形例）
　次に、第１の実施形態の変形例について説明する。第１の実施形態の変形例は、折返しミラー５０を厚み方向に変形させることで、折返しミラー５０に対して角度の異なる部分を設けた例である。
　図９は、第１の実施形態の変形例に係る一例の構成を示す模式図である。図９において、折返しミラー５４は、反射光４２０ａの入射される側の端部が厚み方向に変形され、折返しミラー５４の主体となる反射部（第１の反射部）とは反射角が異なる近距離用反射部５４ａ（第２の反射部）が形成されている。より具体的には、近距離用反射部５４ａは、折返しミラー５４の端部を端に向けて厚みが減少するように変形されている。近距離用反射部５４ａのこの形状は、例えば、折返しミラー５４の端部を断面から見て斜めに切り欠くことで形成することができる。近距離用反射部５４ａは、その面積の割合が、折返しミラー５４の主体となる反射部の面積の割合に対して小さく構成される。
　近距離用反射部５４ａは、想定される近距離の測距対象９００から、射出光２２０に応じた反射光４２５ａが入射される。折返しミラー５４および近距離用反射部５４ａ、ならびに、受光部３０は、反射光４２５ａを反射した２次反射光４２５ｂが、受光素子４０の略中央部に照射されるように、設けられる。
　なお、近距離用反射部５４ａに入射されない反射光４２０ａは、折返しミラー５４の主体部により反射されて２次反射光４２０ｂとして、受光部３０に入射される。この２次反射光４２０ｂは、図７Ｂの２次反射光４２０ｂと同様に、２次反射光４２０ｂの望ましい照射位置である受光素子４０の中央部分からずれた位置に照射されてしまう。
　図示は省略するが、測距対象９００が遠距離にある場合は、測距対象９００からの反射光４２０は、折返しミラー５４の主体部に入射した場合、折返しミラー５４により反射され、その２次反射光が受光素子４０の略中央部に照射される。一方、遠距離の測距対象９００からの反射光が近距離用反射部５４ａに入射した場合、その２次反射光が受光素子４０の中央部分からずれた位置に照射される。
　近距離用反射部５４ａは、上述したように、面積の割合が、折返しミラー５４の主体部の面積の割合に対して小さく構成される。近距離の測距対象９００ついては、測距対象９００が遠距離にある場合と比較して非常に強い反射光４２５ａが得られるため、近距離用反射部５４ａの面積は、小さく構成することが可能である。また、近距離用反射部５４ａの面積が小さく構成されているので、遠距離にある測距対象９００からの反射光が近距離用反射部５４ａにより反射した２次反射光は、弱いものとなり、遠距離の測距に対して余り影響を及ぼさない。
　このように、折返しミラー５４の一部を厚み方向に変形させて近距離用反射部５４ａを設けることによっても、近距離の測距における視差の影響を抑制することが可能となる。
（５．第２の実施形態）
　次に、本開示の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、折返しミラーを、反射率が透過率よりも小さい第１層と、第１層を透過した光を反射させる第２層とを積層させて構成した例である。また、第１層は、第２層と反射角度が異ならされる。
　図１０Ａおよび図１０Ｂは、第２の実施形態に係る一例の構成を示す模式図である。図１０Ａは、測距対象９００が近距離にある場合の例、図１０Ｂは、測距対象９００が遠距離にある場合の例をそれぞれ示している。
　なお、図１０Ａおよび図１０Ｂに示される構成は、上述の図７Ａおよび図７Ｂと同様に、図５に示した、光源部２と受光部３０とを並列して設ける構成に対する変形例である。
　図１０Ａに示されるように、第２の実施形態に係る折返しミラー５２は、第１層５２ａと第２層５２ｂとを積層させて構成される。第１層５２ａは、測距対象９００からの反射光４２０ａの入射側の厚みに対して、その反対側の厚みが大きく形成される。例えば、第１層５２ａは、断面が、反射光４２０ａの入射側およびその反対側の端を、それぞれ上底および下底とし、反射光４２０ａが反射される面とその反対側の面とを、それぞれ台形の脚とする台形として形成してよい。
　このような構成により、第２の実施形態に係る折返しミラー５２は、第１層５２ａの表面（入射面）の角度と、第２層５２ｂの入射面（第１層５２ａと接する面）の角度とが異ならされる。
　ここで、図１０Ａおよび図１０Ｂに示される構成は、光源部２から遠距離（例えば数１０ｍ）にある測距対象９００の測距を想定して、光源部２、受光部３０および折返しミラー５２が配置されている。さらに、折返しミラー５２の第２層５２ｂの角度は、当該遠距離の測距対象９００の測距を想定して設定される。
　第１層５２ａには、想定される近距離の測距対象９００から、射出光２２０に応じた反射光４２０ａおよび４２３ａが入射される。なお、反射光４２０ａおよび４２３ａは、同一の光であってよいが、図では、説明のため、別の光として示されている。これは、図１０Ｂの反射光４２０ａおよび４２３ａ’についても、同様である。
　反射光４２３ａは、第１層５２ａの表面で一部が反射され、２次反射光４２３ｂとして受光部３０に入射され受光素子４０の略中央部に照射される。すなわち、第１層５２ａの表面の角度は、２次反射光４２３ｂが受光素子４０の略中央部に照射される角度とされる。
　一方、反射光４２０ａは、一部が第１層５２ａを透過して第２層５２ｂに入射される。第２層５２ｂに入射された反射光４２０ａは、第２層５２ｂで反射されて２次反射光４２０ｂとされ、２次反射光４２０ｂが第１層５２ａを透過して受光部３０に入射される。この２次反射光４２０ｂは、受光素子４０の中央部分からずれた位置に照射される。
　測距対象９００が遠距離にある場合は、図１０Ｂに示されるように、測距対象９００からの反射光４２０ａは、その一部が折返しミラー５２における第１層５２ａを透過して第２層５２ｂに入射した場合、第２層５２ｂにより反射され、その２次反射光４２０ｂが受光素子４０の略中央部に照射される。一方、遠距離の測距対象９００からの反射光４２４ａの一部が折返しミラー５２の第１層５２ａで反射された２次反射光４２４ｂは、受光素子４０の中央部分からずれた位置に照射される。
　折返しミラー５２の第１層５２ａは、上述したように、反射率が透過率よりも小さく構成されている。近距離の測距対象９００ついては、測距対象９００が遠距離にある場合と比較して非常に強い反射光４２０ａが得られるため、第１層５２ａの反射率を小さく構成することが可能である。また、折返しミラー５２において第１層５２ａの反射率が小さく構成されているので、遠距離にある測距対象９００からの反射光４２４ａが第１層５２ａにより反射した２次反射光４２４ｂは、弱いものとなり、遠距離の測距に対して余り影響を及ぼさない。
　このように、折返しミラー５２において、反射率が透過率よりも小さく、且つ、反射光の入射側の端部からその反対側の端部に向けて厚みを大きくした第１層５２ａを、入射された光を反射する第２層５２ｂに対して積層して設けることで、近距離の測距における視差の影響を抑制することが可能となる。
（５－１．第２の実施形態の変形例）
　次に、第２の実施形態の変形例について説明する。上述した第２の実施形態では、折返しミラー５２において第１層５２ａは、断面が台形状とされ入射光に対する角度が第２層５２ｂと異ならされているが、これはこの例に限定されない。第２の実施形態の変形例は、第１層５２ａを平板とし、入射面と、その反対側の面とを平行とした例である。
　第１層５２ａを平板とした場合であっても、第１層５２ａの厚みを適切に設定することで、近距離の測距対象９００からの反射光４２０ａに係る２次反射光４２０ｂと、遠距離の測距対象９００からの反射光４２４ａに係る２次反射光４２４ｂとを、受光素子４０の異なる位置に照射させることが可能である。
　このように、折返しミラー５２において、反射率が透過率よりも小さく、且つ、平板とされた第１層５２ａを、入射された光を反射する第２層５２ｂに対して積層して設けることでも、近距離の測距における視差の影響を抑制することが可能となる。
（６．第３の実施形態）
　次に、本開示の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、測距対象９００からの反射光４２０が受光部３０に受光される光路上に、入射角に対して出射角が異なる角度変更素子を設けた例である。
　図１１は、第３の実施形態に係る一例の構成を示す模式図である。図１１は、測距対象９００が近距離にある場合の例を示している。また、図１１に示される構成は、図５に示した、光源部２と受光部３０とを並列して設ける構成を適用している。なお、図１１に示される構成は、光源部２から遠距離にある測距対象９００の測距を想定して、光源部２および受光部３０が配置されている。
　図１１において、近距離の測距対象９００からの反射光４２４ａの光路上に、角度変更素子５３が設けられている。角度変更素子５３は、受光部３０における光が入射されるための開口部の一部に掛かるように設けられる。例えば、角度変更素子５３は、当該開口部において、角度変更素子５３が掛かる部分の面積の割合が、角度変更素子５３が掛からない部分の面積の割合に対して小さくなるように設けられる。具体的な例として、角度変更素子５３が、当該開口部の面積の１／１０程度に掛かるように、設けられる。
　角度変更素子５３は、例えば、入射面と出射面とが非平行とされたプリズムを適用してよく、入射側の傾斜が、測距対象９００が近距離の場合の、想定される距離からの反射光４２４ａが垂直に入射される角度としてよい。角度変更素子５３の入射面に入射された反射光４２４ａは、角度変更素子５３により角度を変更されて、角度変更反射光４２４ｃとして出射される。角度変更素子５３は、当該角度変更反射光４２４ｃが受光素子４０の中央部に照射されるように構成される。
　一方、近距離の測距対象９００から、角度変更素子５３を介さずに受光部３０に入射される反射光４２０は、受光素子４０の中心部からズレた位置に照射される。
　図示は省略するが、測距対象９００が遠距離にある場合、測距対象９００からの反射光４２０は、角度変更素子５３を介さずに、直接的に受光部３０の開口部に入射される。したがって、反射光４２０は、受光素子４０の略中心部に照射される。
　このように、測距対象９００からの反射光が受光部３０に受光される光路上に、入射角に対して出射角を変更する角度変更素子５３を設けることで、近距離の測距における視差の影響を抑制することが可能となる。
（７．第４の実施形態）
　次に、本開示の第４の実施形態について説明する。上述した第１の実施形態～第３の実施形態では、光路を変更するための光学素子を、受光部３０に対して設けていた。これに対して、第４の実施形態は、当該光学素子を光源部２から射出される射出光２２０の光路上に設けた例である。
　図１２Ａおよび図１２Ｂは、第４の実施形態に係る一例の構成を示す模式図である。図１２Ａは、測距対象９００が近距離にある場合の例、図１２Ｂは、測距対象９００が遠距離にある場合の例をそれぞれ示している。
　なお、図１２Ａおよび図１２Ｂに示される構成は、上述の図７Ａおよび図７Ｂと同様に、図５に示した、光源部２と受光部３０とを並列して設ける構成に対する変形例である。また、図１２Ａおよび図１２Ｂに示される構成は、光源部２および受光部３０から遠距離にある測距対象９００の測距を想定して、光源部２、受光部３０および折返しミラー５５が配置されている。
　図１２Ａの例では、折返しミラー５５は、測距対象９００の側の反対側の端部、すなわち、測距対象９００に照射される射出光の射出方向と反対側の端部に、近距離用ミラー５６が設けられている。近距離用ミラー５６は、折返しミラー５５に対して、測距対象９００とは反対側に向けて開口する角度で設けられる。近距離用ミラー５６は、面積の割合が、折返しミラー５５における近距離用ミラー５６が重ならない部分の面積の割合に対して小さく構成される。
　図１２Ａの例において、光源部２から射出された射出光２３１ａが、近距離用ミラー５６により反射された場合、射出光２３１ａが反射された射出光２３１ｂは、想定される近距離の測距対象９００に対して照射される。射出光２３１ｂが測距対象９００により反射された反射光４２６は、受光部３０に入射され、光学系４１を介して受光素子４０に照射される。
　一方、光源部２から射出された射出光２３０ａが、折返しミラー５５の近距離用ミラー５６が重ならない部分に照射された場合、射出光２３０ａが折返しミラー５５により反射された射出光２３０ｂは、測距対象９００の、当該測距対象９００が遠距離にあるとして想定された位置に照射される。この射出光２３０ｂの測距対象９００による反射光（図示しない）は、受光部３０に入射されて、受光素子４０の中央部からズレた位置に照射される。
　測距対象９００が遠距離にある場合は、図１２Ｂに示されるように、光源部２から射出された射出光２３０ａが折返しミラー５５の近距離用ミラー５６が重ならない部分に照射された場合、射出光２３０ａが折返しミラー５５により反射された射出光２３０ｂは、測距対象９００の、受光部３０による受光範囲内に照射される。射出光２３０ｂが測距対象９００の受光範囲において反射された反射光４２６は、受光部３０に入射され受光素子４０の略中心部に照射される。
　一方、光源部２から射出された射出光２３１ａが、近距離用ミラー５６により反射された場合、射出光２３１ａが反射された射出光２３１ｂは、例えば測距対象９００における受光範囲外に照射される。この場合には、射出光２３１ｂが測距対象９００により反射された反射光（図示しない）は、例えば受光部３０により受光されない。また、射出光２３１ａが、近距離用ミラー５６により反射され測距対象９００における受光範囲内に照射された場合であっても、近距離用ミラー５６の面積が小さく構成されているので、遠距離にある測距対象９００からの反射光は、弱いものとなり、遠距離の測距に対して余り影響を及ぼさない。
　第３の実施形態に示すように、光路を変更するための光学素子を光源部２から射出される射出光２２０の光路上に設けた場合であっても、近距離の測距における視差の影響を抑制することが可能となる。
　なお、上述では、第４の実施形態が、第１の実施形態で説明した構成と対応して、折返しミラー５５に対して近距離用ミラー５６を設けた例として説明したが、これはこの例に限定されない。
　すなわち、第４の実施形態は、第２の実施形態で説明した構成と対応する、折返しミラーを、透過率よりも反射率が小さい第１層と、第１層を透過した光を反射する第２層とを積層して構成した例にも適用可能である。この場合において、第１層と第２層とが積層された折返しミラーは、図１２Ａおよび図１２Ｂにおける折返しミラー５５と同様に配置してよい。
　さらに、第４の実施形態は、第３の実施形態で説明した構成と対応する、光路上に角度変更素子を設ける例にも適用可能である。この場合において、角度変更素子は、図１１を用いて説明した例と同様にして、光源部２において射出光を射出させるための例えば開口部に一部が掛かるように設けてよい。また、角度変更素子は、射出光の光路を、測距対象９００が近距離にある場合に変更し、遠距離にある場合に、射出光が当該角度変更素子を介さずに測距対象９００に向けて射出されるように、構成してよい。
（８．第５の実施形態）
　次に、本開示の第５の実施形態について説明する。
（８－１．既存技術について）
　第５の実施形態の説明に先立って、第５の実施形態に関連する既存技術について説明する。
　レーザ光を投射し、ターゲットで反射して戻ってきた光を検知することで測距する測距装置（例えばＬｉＤＡＲ）が知られている。このような測距装置において、交通標識などターゲットの反射率が高いと、ターゲットで反射して受光センサに入射する戻り光（反射光）の光量が非常に多くなり、戻り光が受光センサや受光レンズ内で複数回反射し、想定外の画素に入射する現象が発生する。この現象をフレアと呼ぶ。フレアが発生すると、本来測距したいターゲットからの戻り光を画素が検知できなくなる。その結果、実際には存在しない物体を恰も存在しているかのように測距データとして出力してしまうため、測距装置として大きく性能が低下してしまう。
　図１３は、フレアによる測距への影響を説明するための模式図である。図１３のセクション（ａ）は、測距領域６０の例を示している。このセクション（ａ）の例では、測距領域６０には、道路標識６１が含まれている、道路標識６１は、入射した光が光源に向かって反射する、再帰性反射と呼ばれる仕組みが用いられている。この再帰性反射により、例えば車両の運転者は、夜間において道路標識６１をより明るく認識することが可能となる。
　図１３のセクション（ｂ）は、セクション（ａ）に示す測距領域６０に対してＬｉＤＡＲにてレーザ光を水平方向にスキャンさせて測距を行った測距結果６２の例を示している。セクション（ｂ）の例では、セクション（ａ）に示した道路標識６１からの反射光によりフレアが発生し、道路標識６１に対応する領域６１’に対して水平方向に広がった領域６３が、道路標識６１に対して測距を行った測距領域として得られいる。このように、フレアにより、道路標識６１に対する測距が正しく行われないおそれがある。
（８－２．第５の実施形態の概要）
　本開示の第５の実施形態では、光源による第１の発光と、第１の発光から所定時間の経過後の、当該第１の発光とは異なる発光強度による第２の発光とを行う。第５の実施形態では、これら第１の発光による測距と、第２の発光による測距とを統合して、測距結果を出力する。
　以下、特に記載の無い限り、第２の発光による発光強度が第１の発光の発光強度より強いものとし、適宜、第１の発光を「弱発光」と呼び、第２の発光を「強発光」と呼ぶ。
　弱発光は、発光強度が弱いため遠距離までの測距が難しいがフレアが発生しにくく、強発光は、フレアは発生してしまうが遠距離まで測距可能という特徴を有する。第５の実施形態を適用した測距装置を適用し、同一のターゲットを弱発光および強発光の両方の光で測距し、測距に使用する反射光を選択することで、測距性能を低下させずにフレアの発生が抑制された測距を実行可能となる。
（８－３．第５の実施形態に適用可能な構成）
　図１４は、第５の実施形態に適用可能な測距システムの一例の構成を示すブロック図である。図１４の例では、第５の実施形態に適用可能な測距システム７は、測距装置７０とホスト装置７７とを含む。
　図１４において、測距装置７０は、制御部７１と、発光部７２と、スキャン機構７３と、受光部７４と、演算部７５と、インタフェース（Ｉ／Ｆ）部７６と、を含む。これらのうち、制御部７１および演算部７５は、マイクロプロセッサ上で所定のプログラムが実行されることで構成されてもよいし、それぞれ互いに協働して動作するハードウェア回路により構成されてもよい。制御部７１は、この測距装置７０の全体の動作を制御する。
　制御部７１は、発光部７２に対して、発光を指示する発光制御信号を出力する。制御部７１は、当該発光指示を演算部７５にも出力する。発光部７２は、例えばレーザ光を発光する光源を含み、制御部７１から出力された発光制御信号に応じたタイミング（時刻）でレーザ光７００を発光し射出する。
　図１５は、第５の実施形態に適用可能な発光部７２の一例の構成を示すブロック図である。図１５に示されるように、発光部７２は、レーザ光７００を発光する光源としてのレーザダイオード（ＬＤ）７２０と、制御部７１から出力された発光制御信号に従いＬＤ７２０を駆動するＬＤドライバ７２１と、を含む。
　ＬＤドライバ７２１は、制御部７１から出力された発光制御信号に従い、例えば所定のデューティ比の矩形波による駆動信号を生成し、ＬＤ７２０に出力する。ＬＤ７２０は、ＬＤドライバ７２１から出力された駆動信号に応じてレーザ光７００を発光し射出する。
　ＬＤドライバ７２１は、駆動信号の矩形波の電圧および／またはデューティ比を変更することで、ＬＤ７２０により発光されるレーザ光７００の発光強度を変更することができる。例えば、測距装置７０は、ＬＤドライバ７２１により第１の電圧でＬＤ７２０を駆動することで、弱発光（第１の発光）を行い、第１の電圧より高い第２の電圧でＬＤ７２０を駆動することで、強発光（第２の発光）を行ってよい。また例えば、ＬＤ７２０を矩形波で駆動する場合、測距装置７０は、第１のデューティ比（例えば２５％）でＬＤ７２０を駆動することで、弱発光（第１の発光）を行い、第１のデューティ比より高い第２のデューティ比（例えば５０％）でＬＤ７２０を駆動することで、強発光（第２の発光）を行ってもよい。
　発光部７２から射出されたレーザ光７００は、スキャン機構７３に入射される。スキャン機構７３は、入射されたレーザ光７００を、例えば水平方向に、所定範囲でスキャンさせ測距装置７０から射出させる。測距装置７０から射出されたレーザ光７００は、例えば被測定物７０１により反射され、反射光７０２として測距装置７０に返り、スキャン機構７３を介して受光部７４に受光される。スキャン機構７３の構成については、後述する。
　受光部７４には、被測定物７０１からの反射光７０２以外にも、外乱光７０３が受光される。外乱光７０３は、環境光や、測距装置７０の筐体内部における迷光を含んでよい。
　受光部７４は、受光した光に応じた画素信号を出力する受光素子を含み、受光した光に対する光センサとして機能する。図１６は、第５の実施形態に適用可能な受光部７４の一例の構成を示すブロック図である。図１６に示されるように、受光部７４は、受光素子による画素Ｐｉｘが２次元格子状に配列された画素アレイ部７４０と、制御部７１の制御に従い画素アレイ部７４０に含まれる各画素Ｐｉｘを駆動するための画素駆動部７４１と、を含む。
　画素アレイ部７４０は、照射された反射光７０２に応じて画素Ｐｉｘごとに信号を出力する。画素駆動部７４１は、画素アレイ部７４０から出力された画素Ｐｉｘごとの信号に基づき画素信号を生成し、出力する。
　なお、画素アレイ部７４０は、例えば図４を用いて説明した画素アレイ部１００と同等の構成であってよい。また、画素アレイ部７４０に含まれる受光素子は、ＳＰＡＤであってよい。
　図１７は、第５の実施形態に適用可能な、画素アレイ部７４０に含まれる、ＳＰＡＤを受光素子として用いた画素Ｐｉｘの基本的な構成例を示す模式図である。図１７において、画素１０を構成する画素回路は、受光素子１０００と、トランジスタ１１００と、コンパレータ１１０５と、スイッチ部１１０１と、ＡＮＤ回路１１１０と、を含む。
　受光素子１０００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。各実施形態においては、受光素子１０００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。第５の実施形態では、受光素子１０００として、単一光子アバランシェダイオードを用いる。以下、単一光子アバランシェダイオードを、ＳＰＡＤ(Single　Photon　Avalanche　Diode)と呼ぶ。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１７において、ＳＰＡＤである受光素子１０００は、カソードが結合部１１２０に接続され、アノードが電圧（－Ｖｂｄ）の電圧源に接続される。電圧（－Ｖｂｄ）は、ＳＰＡＤに対してアバランシェ増倍を発生させるための大きな負電圧である。結合部１１２０は、信号ＥＮ＿ＰＲに応じてオン（閉）、オフ（開）が制御されるスイッチ部１１０１の一端に接続される。スイッチ部１１０１の他端は、ＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ(Metal　Oxide　Semiconductor　Field　Effect　Transistor)であるトランジスタ１１００のドレインに接続される。トランジスタ１１００のソースは、電源電圧Ｖｄｄに接続される。また、トランジスタ１１００のゲートに、基準電圧Ｖｒｅｆが供給される結合部１１２１が接続される。
　トランジスタ１１００は、電源電圧Ｖｄｄおよび基準電圧Ｖｒｅｆ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、受光素子１０００には、逆バイアスが印加される。スイッチ部１１０１がオンの状態で受光素子１０００に光子が入射されると、アバランシェ増倍が開始され、受光素子１０００のカソードからアノードに向けて電流が流れる。
　トランジスタ１１００のドレイン（スイッチ部１１０１の一端）と受光素子１０００のカソードとの接続点から取り出された信号が、コンパレータ１１０５の非反転入力端に入力される。コンパレータ１１０５は、反転入力端に入力された閾値電圧Ｖｒｅｆｔｈに基づき閾値判定を行い、非反転入力端に入力された信号が閾値電圧Ｖｒｅｆｔｈを正方向または負方向に超える毎に当該信号を反転し、パルス状の出力信号である信号Ｖｐｌｓとして出力する。
　コンパレータ１１０５から出力された信号Ｖｐｌｓは、ＡＮＤ回路１１１０の第１の入力端に入力される。ＡＮＤ回路１１１０の第２の入力端には、信号ＥＮ＿Ｆが入力される。ＡＮＤ回路１１１０は、信号Ｖｐｌｓと信号ＥＮ＿Ｆとが共にハイ（Ｈｉｇｈ）状態の場合に、信号Ｖｐｌｓを、端子１１２２を介して画素信号として画素Ｐｉｘから出力する。
　画素アレイ部１００において、例えば出力が無効とされる受光素子１０００が含まれる画素Ｐｉｘに対して、スイッチ部１１０１をオフ状態とする信号ＥＮ＿ＰＲを供給することで、当該受光素子１０００に対する電源電圧Ｖｄｄの供給を停止させ、当該画素Ｐｉｘをオフ状態とすることができる。これにより、画素アレイ部１００における消費電力を削減することが可能である。また、スイッチ部１１０１をオフ状態とすることで、受光部７４による受光に係る動作を停止させ、スイッチ部１１０１をオン状態とすることで、受光部７４による受光に係る動作を開始させてよい。
　これら信号ＥＮ＿ＰＲおよびＥＮ＿Ｆは、例えば制御部７１が有するレジスタなどに記憶されるパラメータに基づき画素駆動部７４１により生成される。パラメータは、当該レジスタに予め記憶させておいてもよいし、外部入力に従い当該レジスタに記憶させてもよい。画素駆動部７４１により生成された信号ＥＮ＿ＰＲおよびＥＮ＿Ｆは、画素アレイ部１００に供給される。
　なお、上述した、スイッチ部１１０１を用いた信号ＥＮ＿ＰＲによる制御は、アナログ電圧による制御となる。一方、ＡＮＤ回路１１１０を用いた信号ＥＮ＿Ｆによる制御は、ロジック電圧による制御となる。そのため、信号ＥＮ＿Ｆによる制御は、信号ＥＮ＿ＰＲによる制御と比較して低電圧にて可能であり、取り扱いが容易である。
　画素Ｐｉｘは、貼り合わされた第１の基板および第２の基板による２層構成としてよい。より具体的には、画素Ｐｉｘは、第１の基板に受光素子１０００を２次元格子状に配置して受光面を形成し、第２の基板にトランジスタ１１００、スイッチ部１１０１、コンパレータ１１０５およびＡＮＤ回路１１１０を配置してよい。
　説明は図１４に戻り、図１４において、演算部７５は、受光部７４から出力された画素信号に基づき、単位時間ごとの受光頻度によるヒストグラムを生成する。演算部７５は、生成したヒストグラムによるヒストグラムデータをＩ／Ｆ部７６に渡す。また、制御部７１は、発光部７２においてＬＤ７１０を発光させたタイミング（時刻）を示す情報をＩ／Ｆ部７６に渡す。Ｉ／Ｆ部７６は、演算部７５から渡されたヒストグラムデータと、制御部７１から渡された発光タイミングを示す情報とを、例えばホスト装置７７に対して出力する。
　ホスト装置７７は、ＣＰＵ(Central　Processing　Unit)やメモリなどを有した一般的なコンピュータ装置を適用することが可能である。ホスト装置７７は、第５の実施形態に係る後述する処理を実行するためのアプリケーションプログラムを搭載していてよい。ホスト装置７７の具体的な構成については、説明を省略する。
　ホスト装置７７は、測距装置７０においてＩ／Ｆ部７６から出力された、ＬＤ７１０の発光タイミングを示す情報と、ヒストグラムデータとに基づき、測距装置７０から被測定物７０１までの距離Ｄを算出する。距離Ｄの算出方法は、式（１）および図２を用いて説明した算出方法を適用できるので、ここでの説明を省略する。
　なお、ここでは、発光タイミングを示す情報およびヒストグラムデータに基づく距離Ｄの算出処理を、測距装置７０の外部のホスト装置７７で実行するように説明したが、これはこの例に限定されない。例えば、距離Ｄの算出処理を、測距装置７０において実行してもよい。
　図１８は、第５の実施形態に適用可能な、スキャン機構７３の一例の構成を示す模式図である。ここでは、上述したように、スキャン機構７３は、発光部７２（ＬＤ７２０）から射出されたレーザ光７００を、水平方向にスキャンさせるものとする。
　図１８において、図１５のＬＤ７２０に対応する光源４３０が、制御部７１の制御に応じた発光タイミングおよび発光強度で発光され、レーザ光が射出される。また、制御部７１による光源４３０の発光制御に伴い、画素アレイ部７４０による受光動作が、制御部７１の制御に応じて開始される。
　光源４３０から射出されたレーザ光は、集光レンズ４３１で集光され、偏光ビームスプリッタ４３２で反射されて、マイクロミラー４３３に照射される。マイクロミラー４３３は、例えばＭＥＭＳ(Micro　Electro　Mechanical　Systems)を適用することができ、照射された光が反射する反射光の方向を、外部からの制御に従い所定の角度範囲で変更することができる。
　マイクロミラー４３３から反射光として射出されたレーザ光の一部は、被測定物４３４により反射され、その反射光がマイクロミラー４３３に照射される。マイクロミラー４３３に照射された、被測定物４３４からの反射光は、マイクロミラー４３３により反射され、受光レンズ４３５を介して画素アレイ部７４０に照射される。
　ここで、光源４３０から照射され、マイクロミラー４３３で反射されたレーザ光を、例えば垂直方向にスリットが設けられたアパチャーなどを用いて、水平方向に狭く、垂直方向に長い形状とされた光として被測定物４３４に向けて照射する。さらに、マイクロミラー４３３を駆動して、当該光を水平方向にスキャンする。これにより、光源４３０から射出されたレーザ光が被測定物４３４により反射された反射光が、画素アレイ部７４０において、水平方向に所定幅を持ち、垂直方向に長い領域４３６に限定して受光される。
（８－４．第５の実施形態に係る処理）
　次に、第５の実施形態に係る処理について説明する。図１９は、第５の実施形態に係る測距を説明するための模式図である。なお、図１９、および以降の同様の図面は、演算部７５により生成されたヒストグラムを概略的に示したものであり、横軸はビン（時間）、縦軸は、ビン毎の頻度を示している。また、同各図において、外乱光７０３によるカウントは、省略されている。
　第５の実施形態では、図１９に示されるように、測距装置７０は、受光部７４による受光動作（センサ動作）の開始と同じ時刻ｔ10を発光タイミングとして、発光部７２により弱発光による第１の発光を行う。この受光動作の開始タイミングの時刻ｔ10を、起点の時刻０ｎｓ（ナノセカンド）とする。測距装置７０は、時刻ｔ10から所定時間（例えば１０００ｎｓ）の経過後の時刻ｔ12を発光タイミングとして、発光部７２により強発光による第２の発光を行なう。
　測距装置７０は、第２の発光が行われてから所定時間（例えば１０００ｎｓ）が経過するまで、すなわち０ｎｓから２０００ｎｓ（時刻ｔ14）まで、受光部７４による受光動作を継続させる。
　なお、弱発光（第１の発光）行ってから強発光（第２の発光）を行うまでの所定時間は、第２の発光に応じた測距時間より短く、且つ、第１の発光に応じた測距時間を含む時間であってよい。
　図１９の例では、第１の発光に対して、被測定物（被測定物Ａとする）からの当該第１の発光に応じた反射光によりアクティブ光成分８０が検出され、同一の被測定物Ａからの第２の発光に応じた反射光によりアクティブ光成分８１ａが検出されている。測距システム７は、これらアクティブ光成分８０のピークの時刻ｔ11、および／または、アクティブ光成分８１ａのピークの時刻ｔ13に基づき、被測定物Ａまでの距離Ｄを算出することができる。
　より具体的には、例えばホスト装置７７は、時刻ｔ10からアクティブ光成分８０のピークの時刻ｔ11までの時間（例えば１００ｎｓ）に基づき、被測定物Ａまでの距離Ｄを算出することができる。同様に、ホスト装置７７は、時刻ｔ12からアクティブ光成分８１ａのピークの時刻ｔ13までの時間（例えば１００ｎｓ）に基づき、被測定物Ａまでの距離Ｄを算出することができる。
　実際には、測距装置７０は、上述した第１の発光による測距と第２の発光による測距との組を、所定回数実行する。測距装置７０において演算部７５は、所定回数実行された結果を積算してヒストグラムを生成し、生成したヒストグラムのデータを、ホスト装置７７に送信する。
　なお、第１の発光が行われる時刻ｔ10から第２の発光が行われる時刻ｔ12までの期間を、第１の発光すなわち弱発光による測距が行われる期間として、弱発光領域と呼ぶ。また、第２の発光が行われる時刻ｔ12から受光部７４による受光動作が終了される時刻ｔ14までの期間を、第２の発光すなわち強発光による測距が行われる期間として、強発光領域と呼ぶ。
　図１９の例では、弱発光領域の時間と、強発光領域の時間とを、それぞれ１０００ｎｓとしているが、これは説明のためであって、この長さに限定されない。例えば、弱発光領域および強発光領域の時間は、強発光による測距で想定される測距距離に応じた時間としてよい。
　弱発光領域の時間を、強発光領域の時間より短くしてもよい。図２０は、第５の実施形態に係る測距の別の例を説明するための模式図である。図２０の例では、弱発光領域が時刻ｔ10から時刻ｔ12’の３００ｎｓとされ、強発光領域が時刻ｔ12’から時刻ｔ14’の１７００ｎｓとされている。弱発光領域では、被測定物Ａにより、時刻ｔ10から１００ｎｓ経過した時刻ｔ11にピークを持つアクティブ光成分８０が検出されている。一方、強発光領域では、被測定物Ａにより、時刻ｔ12’から同様に１００ｎｓ経過した時刻ｔ13’にピークを持つアクティブ光成分８１ｂが検出されている。
　弱発光による測距では、発光部７２から射出されるレーザ光の強度が弱いため、遠距離までの測距が困難である。そのため、弱発光領域の時間を、強発光領域の時間に対して短くすることができる。これにより、全体の測距時間を短縮することが可能である。
　また、第５の実施形態に係る測距装置７０は、同一の被測定物Ａに対する測距を、強発光および弱発光の両方で実行することができる。そのため、より高精度な測距結果を得ることが可能となる。
　図２１は、第５の実施形態に係る測距処理を示す一例のフローチャートである。ステップＳ１００で、測距装置７０において制御部７１は、発光部７２により弱発光（第１の発光）を行わせると共に、受光部７４によるセンサ動作（受光動作）を開始する。受光部７４は、光（光子）を受光したタイミングに対応して画素信号を演算部７５に出力する。演算部７５は、受光部７４から出力された画素信号を、受光されたタイミングを示す時間情報に変換して蓄積する。
　次のステップＳ１０１で、制御部７１は、発光部７２により強発光（第２の発光）を行わせる。また、受光部７４は、光（光子）を受光したタイミングに対応して画素信号を演算部７５に出力する。演算部７５は、受光部７４から出力された画素信号を、受光されたタイミングを示す時間情報に変換して蓄積する。
　次のステップＳ１０２で、制御部７１は、ステップＳ１０１で強発光を行った所定時間後（強発光領域の時間の経過後）に、受光部７４によるセンサ動作（受光動作）を終了させる。次のステップＳ１０３で、制御部７１は、演算部７５により、ステップＳ１０１およびステップＳ１０２で蓄積された時間情報をビンに分類してヒストグラムに積算する。
　次のステップＳ１０４で、制御部７１は、ステップＳ１００～ステップＳ１０３の処理を所定回数（例えば１０回～数１０回）実行したか否かを判定する。制御部７１は、各処理を所定回数実行していないと判定した場合（ステップＳ１０４、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ１００に戻す。一方、制御部７１は、各処理を所定回数実行したと判定した場合（ステップＳ１０４、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ１０５に移行させる。
　ステップＳ１０５で、演算部７５は、ステップＳ１０３で時間情報がビンごとに積算されたヒストグラムに基づき、外乱光７０３による影響を除去し、反射光によるアクティブ光成分を抽出する。測距装置７０は、演算部７５により抽出されたアクティブ光成分によるヒストグラムデータを、Ｉ／Ｆ部７６を介してホスト装置７７に送信する。
　ステップＳ１０６以降の処理は、ホスト装置７７による処理となる。ステップＳ１０６で、ホスト装置７７は、測距装置７０から送信された反射光データ、すなわちアクティブ光成分によるヒストグラムデータを解析し、当該ヒストグラムデータから適切な反射光データを選択する。ここで、適切な反射光データとは、アクティブ光成分によるヒストグラムデータからフレア成分が除去されたデータを指す。
　次のステップＳ１０７で、ホスト装置７７は、ステップＳ１０６で選択された反射光データを補正する。ホスト装置７７は、補正された反射光データに基づき３Ｄ(Three-Dimensional)点群データを生成する。次のステップＳ１０８で、ホスト装置７７は、ステップＳ１０７で生成した点群データを出力する。ホスト装置７７は、例えば当該点群データに基づく画像をディスプレイに表示させてよい。
　ここで、上述のステップＳ１０６における、第５の実施形態に適用可能なヒストグラムデータの解析の例について、図２２および図２３を用いて概略的に説明する。図２２および図２３は、それぞれ、第５の実施形態に適用可能な飽和検出を説明するための模式図である。
　図２２に示すように、被測定物ＳＵに高反射物体ＨＯＢが含まれると、高反射物体ＨＯＢの画像領域（物体領域）の輝度が高くなる。輝度が飽和レベルＬＶを超えると、輝度信号は飽和する。また、高反射物体ＨＯＢで散乱した参照光ＰＬが多重反射することにより、高反射物体ＨＯＢの周辺の画像領域の輝度も高くなる（フレア）。その結果、図１３のセクション（ｂ）に領域６３として示したように、高反射物体ＨＯＢの輪郭が外側に広がった歪なデプスマップＤＭが生成される。
　ＡＰＤ(Avalanche　Photodiode)やＳＰＡＤなどを用いた受光素子１０００では、リチャージの影響で、相互に高い相関を有する相関信号（高反射物体ＨＯＢに起因する輝度のデータ）が時間軸方向に連続的に発生する。図２３に示されるように、高反射物体ＨＯＢから多重反射を経ずに取得された輝度信号には、相関信号が含まれる。多重反射によって生じる高反射物体ＨＯＢの周囲の高輝度画像領域には相関信号は発生しない。そのため、相関信号の有無に基づいて物体領域を推定することができる。
　例えば、ホスト装置７７は、測距装置７０から受光部７４から出力された画素信号を取得してよく、当該画素信号による受光データが輝度の飽和した飽和データを含むか否かを判定する。受光データが飽和データを含むと判定された場合には、ホスト装置７７は、飽和データと時間軸方向において相関のある別の時刻の不飽和データ（飽和していない相関信号）を用いて飽和データを補正する。
　例えば、ホスト装置７７は、受光データから、画素Ｐｉｘごとに、輝度信号を抽出する。ホスト装置７７は、各画素Ｐｉｘの輝度信号に基づいて、画素Ｐｉｘごとに、相関信号を示す輝度のデータの有無を判定する。例えば、ホスト装置７７は、輝度信号に不連続な輝度の時間変化が存在する場合に、相関信号が含まれていないと判定する。ホスト装置７７は、相関信号が検出された画素Ｐｉｘによって構成される画像領域を物体領域と判定する。
　ホスト装置７７は、受光データを解析して、多重反射に起因した高輝度画像領域を除く物体領域を推定する（多重反射除去）。例えば、ホスト装置７７は、各画素Ｐｉｘの輝度信号から輝度が最大となる信号（飽和データ）が発生する時刻（デプス）ｄ1を検出する。また、ホスト装置７７は、時刻ｄ1以降で輝度が最大となる信号が発生する時刻ｄ2を検出する。時刻ｄ1および時刻ｄ2は、それぞれ次式（２）および（３）により表される。
　ホスト装置７７は、時刻ｄ1、時刻ｄ2および分散σＲを用いて、輝度信号に相関信号が含まれる確率Ｒ（ｕ，ｖ，ｄ）を算出する。ホスト装置７７は、確率Ｒ（ｕ，ｖ，ｄ）に基づいて物体領域を推定する。確率Ｒ（ｕ，ｖ，ｄ）は、次式（４）により表される。
　ホスト装置７７は、分散σｐｕおよび分散σｐｄを用いた輝度信号の飽和波形モデルに基づいて、受光データから抽出された輝度信号の飽和確率Ｐ（ｕ，ｖ，ｄ）を算出する。ホスト装置７７は、この算出された飽和確率Ｐ（ｕ，ｖ，ｄ）に基づき、フレアの有無を判定してよい。
（８－５．第５の実施形態の第１の変形例）
　次に、第５の実施形態の第１の変形例について説明する。上述した第５の実施形態では、弱発光および強発光を、ＬＤ７２０に対する駆動信号の矩形波の電圧および／またはデューティ比を変更することで実現していた。これに対して、第５の実施形態の第１の変形例では、弱発光および強発光を、別個の発光素子を用いて実現した例である。
　図２４は、第５の実施形態の第１の変形例に係る発光部７２’の一例の構成を示すブロック図である。図２４において、発光部７２’は、弱発光を行うためのＬＤ７２０wkおよびＬＤドライバ７２１wkと、強発光を行うためのＬＤ７２０stgおよびＬＤドライバ７２１stgとを含む。
　図２４において、ＬＤ７２０wkは、制御部７１から出力された発光制御信号に応じたタイミングで、弱発光によるレーザ光７００wkを発光し射出する。同様に、ＬＤ７２０stgは、制御部７１から出力された発光制御信号に応じたタイミングで、強発光によるレーザ光７００stgを発光し射出する。
　例えば、発光部７２’は、発光制御信号に応じて、ＬＤドライバ７２１wkにより弱発光のための電圧および／またはデューティ比を有する駆動信号を生成して、ＬＤ７２０wkを発光駆動してよい。同様に、発光部７２’は、発光制御信号に応じて、ＬＤドライバ７２１stgにより弱発光のための電圧および／またはデューティ比を有する駆動信号を生成して、ＬＤ７２０stgを発光駆動してよい。発光駆動信号は、ＬＤドライバ７２１wkおよび７２１stgに共通の信号であってもよいし、それぞれに対応する信号であってもよい。
　これに限らず、ＬＤ７２０wkおよび７２０stgは、それぞれ素子そのものの構造により、弱発光および強発光を行ってもよい。この場合、ＬＤ７２０wkおよび７２０stgは、共通のＬＤドライバにより駆動されてよい。
（８－６．第５の実施形態の第２の変形例）
　次に、第５の実施形態の第２の変形例について説明する。上述した第５の実施形態では、弱発光を行ってから強発光を行っていた。これに対して、第５の実施形態の第２の変形例では、強発光を行ってから弱発光を行うようにしている。図２５は、第５の実施形態の第２の変形例に係る測距を説明するための模式図である。
　第５の実施形態の第２の変形例では、図２５に示されるように、測距装置７０は、受光部７４による受光動作の開始と同じ時刻ｔ20（０ｎｓ）を発光タイミングとして、発光部７２により強発光を行う。測距装置７０は、時刻ｔ20から所定時間（例えば１０００ｎｓ）の経過後の時刻ｔ22を発光タイミングとして、発光部７２により弱発光を行なう。
　測距装置７０は、弱発光が行われてから所定時間（例えば１０００ｎｓ）が経過するまで、すなわち０ｎｓから２０００ｎｓ（時刻ｔ24）まで、受光部７４による受光動作を継続させる。この例の場合、時刻ｔ20～ｔ22の期間が強発光領域となり、時刻ｔ22～ｔ24の期間が弱発光領域とされる。
　図２５の例では、強発光に対して、被測定物Ａからの当該強発光に応じた反射光によりアクティブ光成分８２が検出され、同一の被測定物Ａからの弱発光に応じた反射光によりアクティブ光成分８３が検出されている。測距システム７は、これらアクティブ光成分８２のピークの時刻ｔ21、または、アクティブ光成分８３のピークの時刻ｔ23に基づき、被測定物Ａまでの距離Ｄを算出することができる。
　ところで、強発光を用いた場合、弱発光と比較して遠方までの測距が可能となる。そのため、遠方から返ってきた強発光による反射光が弱発光の測距領域（弱発光領域）で取得される可能性があり、強発光による反射光と、弱発光による反射光との区別が困難になるおそれがある。
　図２６は、強発光による反射光が弱発光領域で取得される例を説明するための模式図である。図２６の例では、時刻ｔ20～ｔ21’の期間が強発光領域とされ、時刻ｔ21’～ｔ24の期間が弱発光領域とされている。弱発光による被測定物Ａからの反射光のアクティブ光成分８３’のピークが、弱発光領域の開始タイミングの時刻21’から例えば１０００ｎｓ後の時刻ｔ25で検出されている。
　これに対して、強発光に応じた被測定物Ａからの反射光によるアクティブ光成分８２’のピークは、弱発光領域の開始タイミングの時刻ｔ21’の近傍で検出されている。強発光では、この時刻ｔ21’に対応する距離よりもさらに遠距離からの反射光も返ってくる可能性がある。その場合、当該反射光によるアクティブ光成分が、強発光および弱発光の何れによるものかを区別することが、極めて困難となる。
　したがって、弱発光の前に強発光を行うことでも測距は可能である一方、弱発光の後に強発光を行う方が、より高精度に測距結果を取得することが可能である。
（８－７．第５の実施形態の第３の変形例）
　次に、第５の実施形態の第３の変形例について説明する。上述した第５の実施形態では、弱発光と強発光とをシリアルに実行し、これを所定回数だけ繰り返すことで、測距を行っていた。これに対して、第５の実施形態の第３の変形例では、弱発光をｍ回（ｍは１以上の整数）繰り返して弱発光による測距を行い。次に、強発光をｎ回（ｎは１以上の整数）繰り返して強発光による測距を行う。ｍ回の弱発光による測距の測距結果と、ｎ回の強発光による測距の測距結果とを統合して、最終的な測距結果を得るようにしている。
　図２７は、第５の実施形態の第３の変形例に係る測距を説明するための模式図である。なお、図２７のセクション（ａ）～（ｃ）において、時刻ｔ30～ｔ32の１０００ｎｓの期間が弱発光領域、時刻ｔ32～ｔ33の１０００ｎｓの期間が強発光領域であるものとする。
　図２７において、セクション（ａ）は、弱発光による１回目の測距により得られるヒストグラムの例を示している。セクション（ａ）に例示されるように、１回目の測距では、弱発光をｍ回繰り返して実行し、ｍ回分の弱発光に応じて受光された光子数をビンごとに積算して、弱発光での被測定物Ａからの反射光によるアクティブ光成分８４を得る。セクション（ａ）の例では、このアクティブ光成分８４のピークが、時刻ｔ30から１００ｎｓ後の時刻ｔ31で検出されている。
　図２７において、セクション（ｂ）は、強発光による２回目の測距により得られるヒストグラムの例を示している。セクション（ｂ）の例でも同様に、２回目の測距では、強発光をｎ回繰り返して実行し、ｎ回分の強発光に応じて受光された光子数をビンごとに積算して、強発光での被測定物Ａからの反射光によるアクティブ光成分８５を得る。セクション（ｂ）の例では、このアクティブ光成分８５のピークが、時刻ｔ32から１００ｎｓ後の時刻ｔ34で検出されている。
　第５の実施形態の第３の変形例では、図２７のセクション（ａ）に示す１回目の測距によるヒストグラムと、セクション（ｂ）に示す２回目の測距によるヒストグラムとを統合して、総合的なヒストグラムを得る。図２７のセクション（ｃ）は、これら１回目の測距によるヒストグラムと、２回目の測距によるヒストグラムとを統合した統合ヒストグラムの例を示している。統合ヒストグラムは、ｍ回の弱発光によるアクティブ光成分８４’と、ｎ回の強発光によるアクティブ光成分８５’とを含む。
　測距システム７は、図１９を用いて説明した方法と同様にして、これらアクティブ光成分８４’のピークの時刻ｔ31、および／または、アクティブ光成分８５’のピークの時刻ｔ33に基づき、被測定物Ａまでの距離Ｄを算出することができる。
　図２８は、第５の実施形態の第３の変形例に係る測距処理を示す一例のフローチャートである。ステップＳ２００で、測距装置７０において制御部７１は、発光部７２により弱発光（第１の発光）を行わせると共に、受光部７４によるセンサ動作（受光動作）を開始する。受光部７４は、光（光子）を受光したタイミングに対応して画素信号を演算部７５に出力する。演算部７５は、受光部７４から出力された画素信号を、受光されたタイミングを示す時間情報に変換して蓄積する。
　次のステップＳ２０１で、制御部７１は、ｍ回の弱発光が終了したか否かを判定する。制御部７１は、ｍ回の弱発光が終了していないと判定した場合（ステップＳ２０１、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２００に戻す。このとき、制御部７１は、既に受光部７４によるセンサ動作が行われている場合、センサ動作を継続させる。一方、制御部７１は、ｍ回の弱発光が終了したと判定した場合（ステップＳ２０１、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２０２に移行させる。
　ステップＳ２０２で、制御部７１は、受光部７４によるセンサ動作（受光動作）を終了させる。次のステップＳ２０３で、制御部７１は、演算部７５により、ステップＳ２００で蓄積された時間情報をビンに分類して弱発光用のヒストグラムに積算する。
　次のステップＳ２０４で、制御部７１は、発光部７２により強発光を行わせると共に、受光部７４によるセンサ動作（受光動作）を開始する。受光部７４は、光を受光したタイミングに対応して画素信号を演算部７５に出力する。演算部７５は、受光部７４から出力された画素信号を、受光されたタイミングを示す時間情報に変換して蓄積する。
　次のステップＳ２０５で、制御部７１は、ｎ回の強発光が終了したか否かを判定する。制御部７１は、ｎ回の強発光が終了していないと判定した場合（ステップＳ２０５、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２０４に戻す。このとき、制御部７１は、既に受光部７４によるセンサ動作が行われている場合、センサ動作を継続させる。一方、制御部７１は、ｎ回の強発光が終了したと判定した場合（ステップＳ２０５、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２０６に移行させる。
　ステップＳ２０６で、制御部７１は、受光部７４によるセンサ動作（受光動作）を終了させる。次のステップＳ２０７で、制御部７１は、演算部７５により、ステップＳ２０４で蓄積された時間情報をビンに分類して強発光用のヒストグラムに積算する。
　次のステップＳ２０８で、制御部７１は、演算部７５により、強発光用のヒストグラムと、ステップＳ２０３で積算された強発光用のヒストグラムとを統合する。
　次のステップＳ２０９で、演算部７５は、ステップＳ２０９で弱発光用のヒストグラムと強発光用のヒストグラムとが統合された統合ヒストグラムに基づき、外乱光７０３による影響を除去し、反射光によるアクティブ光成分を抽出する。測距装置７０は、演算部７５により抽出されたアクティブ光成分によるヒストグラムデータを、Ｉ／Ｆ部７６を介してホスト装置７７に送信する。
　ステップＳ２１０以降の処理は、ホスト装置７７による処理となる。ステップＳ２１０で、ホスト装置７７は、測距装置７０から送信された反射光データ、すなわちアクティブ光成分による統合ヒストグラムのデータを解析し、当該統合ヒストグラムデータから、フレア成分が除去された適切な反射光データを選択する。
　次のステップＳ２１１で、ホスト装置７７は、ステップＳ２１０で選択された反射光データを補正する。ホスト装置７７は、補正された反射光データに基づき３Ｄ(Three-Dimensional)点群データを生成する。次のステップＳ２１２で、ホスト装置７７は、ステップＳ２１１で生成した点群データを出力する。ホスト装置７７は、例えば当該点群データに基づく画像をディスプレイに表示させてよい。
　第５の実施形態の第３の変形例によれば、弱発光と強発光とをシリアルに実行する場合と比較して、弱発光および強発光のそれぞれにおいて、ＬＤ７２０の照射間隔を長く取ることが可能となる。図２７の例では、セクション（ａ）の弱発光と、セクション（ｂ）の強発光それぞれにおいて、弱発光と強発光とをシリアルに実行する場合の２倍の、２０００ｎｓを照射間隔として確保できる。そのため、ＬＤ７２０のチャージ時間を十分に確保することが可能となり、より強い発光強度で強発光を行うことができる。
　また、第５の実施形態の第３の変形例によれば、弱発光の発光回数と強発光の発光回数とを、それぞれ個別に設定できる。また、弱発光と強発光とをシリアルに実行する場合に、短時間でＬＤ７２０の発光強度を変更して弱発光および強発光を行うことが困難な場合が起こり得る。このような場合に、第５の実施形態の第３の変形例を適用することで、弱発光と強発光との切り替えを容易に実行できる。
（８－８．第５の実施形態の第４の変形例）
　次に、第５の実施形態の第４の変形例について説明する。
　例えばＬｉＤＡＲにおいて、内部の構造によっては、ＬＤ７２０で発光された光が筐体内部で反射し、その光がそのまま受光部７４により検出される迷光が発生する場合がある。
　図２９は、筐体内部における迷光の影響を説明するための模式図である。図２９の例では、弱発光タイミングの時刻ｔ40（０ｎｓ）から強発光タイミングの時刻ｔ42までの３００ｎｓの期間を弱発光領域、強発光タイミングの時刻ｔ42から時刻ｔ44（２０００ｎｓ）までの期間を強発光領域としている。
　図２９の例では、時刻ｔ４０での弱発光による筐体内部での迷光が受光部７４により受光され、迷光によるアクティブ光成分９０が検出されている。この迷光によるアクティブ光成分９０は、筐体内部での反射光によるものであるため、筐体外部の被測定物からの反射光と比較して、発光から極めて短時間で検出される。図の例では、弱発光による迷光に基づくアクティブ光成分９０のピークは、例えば１０ｎｓ程度の時刻ｔ41で検出されている。強発光による迷光に基づくアクティブ光成分９１のピークも同様に、例えば時刻ｔ42から１０ｎｓ程度を経過した時刻ｔ43で検出されている。例えば図１９に示される、筐体外部にある被測定物Ａの反射光によるアクティブ光成分のピークが発光から１００ｎｓ程度の時間で検出される例と比較して、迷光によるアクティブ光成分のピークは、極めて短時間で検出されている。
　図２９に示されるように、弱発光と強発光とにより２回の発光を行うと、２階分の迷光を検出し、それぞれ測距結果として出力されてしまうことになる。この迷光に基づく測距は、本来不要なものであるので、迷光により無駄なデータおよび演算処理が発生してしまうことになる。
　第５の実施形態の第４の変形例では、弱発光を、受光部７４による受光動作の開始より前のタイミングで行い、受光動作が開始されてからら所定時間後に、強発光を行う。このように発光タイミングを制御することで、筐体内における迷光による無駄なデータや演算処理を削減することが可能である。
　図３０は、第５の実施形態の第４の変形例に係る測距を説明するための模式図である。図３０の例において、時刻ｔ40に受光部７４の動作が開始され（センサ動作開始）、この時刻ｔ40を０ｎｓとする。弱発光は、時刻ｔ40から所定時間だけ遡った時刻ｔ50を発光タイミングとして発光される。時刻ｔ50（弱発光タイミング）は、例えば弱発光による迷光の検出が推定されるアクティブ光成分９０’と、その推定されるピークの時刻ｔ51とに基づき決定してよい。図３０の例では、受光部７４による受光動作開始（センサ動作開始）のタイミング（時刻ｔ40）を、推定されるアクティブ光成分９０’が消滅するタイミングに対応させるように、弱発光タイミングを決定している。
　このように、弱発光タイミングを受光部７４の受光動作開始前とすることで、弱発光による筐体内における迷光に対する測距を回避でき、迷光によるデータ量や演算処理を削減することが可能となる。
　なお、この場合、弱発光では近距離の測距が一部、不可になる可能性があるが、強発光では測距できるため、問題とはならない。
　図３１は、第５の実施形態の第４の変形例に係る測距処理を示す一例のフローチャートである。ステップＳ３００で、測距装置７０において制御部７１は、発光部７２により弱発光を行わせると共に、受光部７４によるセンサ動作（受光動作）を開始する。受光部７４は、光（光子）を受光したタイミングに対応して画素信号を演算部７５に出力する。演算部７５は、受光部７４から出力された画素信号を、受光されたタイミングを示す時間情報に変換して蓄積する。
　次のステップＳ３０１で、制御部７１は、発光部７２により強発光を行わせる。また、受光部７４は、光（光子）を受光したタイミングに対応して画素信号を演算部７５に出力する。演算部７５は、受光部７４から出力された画素信号を、受光されたタイミングを示す時間情報に変換して蓄積する。
　次のステップＳ３０２で、制御部７１は、ステップＳ３０１で受光動作が開始されたタイミングを起点として、発光部７２により強発光を行わせる。受光部７４は、光（光子）を受光したタイミングに対応して画素信号を演算部７５に出力する。演算部７５は、受光部７４から出力された画素信号を、受光されたタイミングを示す時間情報に変換して蓄積する。
　次のステップＳ３０３で、制御部７１は、ステップＳ３０１で強発光を行った所定時間後（強発光領域の時間の経過後）に、受光部７４によるセンサ動作（受光動作）を終了させる。次のステップＳ３０４で、制御部７１は、演算部７５により、ステップＳ３０１およびステップＳ３０２で蓄積された時間情報をビンに分類してヒストグラムに積算する。
　次のステップＳ３０５で、制御部７１は、ステップＳ３００～ステップＳ３０４の処理を所定回数（例えば１０回～数１０回）実行したか否かを判定する。制御部７１は、各処理を所定回数実行していないと判定した場合（ステップＳ３０５、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ３００に戻す。一方、制御部７１は、各処理を所定回数実行したと判定した場合（ステップＳ３０５、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ３０６に移行させる。
　ステップＳ３０６以降の処理は、上述した図２１のフローチャートにおけるステップＳ１０５以降の処理と同様である。すなわち、ステップＳ３０６で、演算部７５は、ステップＳ３０４で時間情報がビンごとに積算されたヒストグラムに基づき、外乱光７０３による影響を除去し、反射光によるアクティブ光成分を抽出する。測距装置７０は、演算部７５により抽出されたアクティブ光成分によるヒストグラムデータを、Ｉ／Ｆ部７６を介してホスト装置７７に送信する。
　ステップＳ３０７で、ホスト装置７７は、測距装置７０から送信された反射光データ、すなわちアクティブ光成分によるヒストグラムデータを解析し、当該ヒストグラムデータから適切な反射光データを選択する。次のステップＳ３０８で、ホスト装置７７は、ステップＳ３０７で選択された反射光データを補正する。ホスト装置７７は、補正された反射光データに基づき３Ｄ点群データを生成する。次のステップＳ３０９で、ホスト装置７７は、ステップＳ３０８で生成した点群データを出力する。
（９．第６の実施形態）
　次に、本開示の第６の実施形態について説明する。第６の実施形態は、本開示の技術の移動体への応用例に係るものである。
　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３２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３２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１３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３３は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図３３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３３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。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、近距離および遠距離の測距において、より高精度の測距情報を得ることできるため、より安全な運転環境をドライバに提供することが可能となる。
　なお、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）
　受光した光に応じて画素信号を出力する受光部と、
　入射した光の光路を変更して射出する光学素子と、
　光源から光が射出される時刻と、前記受光部に光が受光された時刻とに基づき測距を行う測距部と、
を備え、
　前記光学素子は、
　前記光源から光が射出され、当該光が対象により反射した反射光が前記受光部に受光されるまでの光路に設けられ、前記光源または前記受光部と前記対象との間の距離に応じて前記光路を変更する、
測距装置。
（２）
　前記光学素子は、
　前記反射光を前記受光部に向けて反射させる折返しミラーであって、
　前記折返しミラーは、
　第１の反射部と、前記第１の反射部に対して角度が異ならされた第２の反射部と、を有する、
前記（１）に記載の測距装置。
（３）
　前記折返しミラーは、
　前記第２の反射部が、想定される第１の距離の対象から反射された前記反射光を前記受光部における受光面の中央部に向けて反射させる角度とされ、
　前記第１の反射部が、前記第１の距離に対して遠距離の第２の距離の対象から反射された前記反射光を前記受光面の中央部に向けて反射させる角度とされる、
前記（２）に記載の測距装置。
（４）
　前記折返しミラーは、
　前記第２の反射部の面積の割合が、前記第１の反射部の面積の割合より小さい、
前記（２）または（３）に記載の測距装置。
（５）
　前記折返しミラーは、
　前記第１の反射部を形成する第１のミラーと、前記第２の反射部を形成する第２のミラーとを組み合わせて構成される、
前記（２）乃至（４）の何れかに記載の測距装置。
（６）
　前記折返しミラーは、
　１つのミラーを折り曲げて前記第１の反射部と前記第２の反射部とが形成される、
前記（２）乃至（４）の何れかに記載の測距装置。
（７）
　前記折返しミラーは、
　１つのミラーの前記反射光が入射される側の端を当該ミラーの厚み方向に変形されることにより前記第２の反射部が構成される、
前記（２）乃至（４）の何れかに記載の測距装置。
（８）
　前記光学素子は、
　前記反射光を前記受光部に向けて反射させる折返しミラーであって、
　前記折返しミラーは、
　入射光の一部を反射させ、前記入射光の他の一部を透過させる第１層と、
　前記第１層から透過された光を反射させる第２層と、を有する、
前記（１）に記載の測距装置。
（９）
　前記折返しミラーは、
　前記第１層における反射角と、前記第２層における反射角とが異なる、
前記（８）に記載の測距装置。
（１０）
　前記折返しミラーは、
　前記第１層の前記反射光が入射される側の端の厚みに対して、当該端と反対側の端の厚みが大きい、
前記（８）または（９）に記載の測距装置。
（１１）
　前記折返しミラーは、
　前記第１層が一定の厚みを有する、
前記（８）に記載の測距装置。
（１２）
　前記第１層は、反射率が透過率より小さい、
前記（８）乃至（１１）の何れかに記載の測距装置。
（１３）
　前記光学素子は、
　入射角に対して出射角が異なる角度変更素子である、
前記（１）に記載の測距装置。
（１４）
　前記光学素子は、
　前記光源から射出される射出光の光路に設けられる、
前記（１）に記載の測距装置。
（１５）
　前記光学素子は、
　前記射出光を測距対象に向けて反射させる折返しミラーであって、
　前記折返しミラーは、
　第１の反射部と、前記第１の反射部に対して角度が異ならされた第２の反射部と、を有する、
前記（１４）に記載の測距装置。
（１６）
　前記光学素子は、
　前記射出光を測距対象に向けて反射させる折返しミラーであって、
　前記折返しミラーは、
　入射光の一部を反射させ、前記入射光の他の一部を透過させる第１層と、
　前記第１層から透過された光を反射させる第２層と、を有する、
前記（１４）に記載の測距装置。
（１７）
　前記光学素子は、
　入射角に対して出射角が異なる角度変更素子である、
前記（１４）に記載の測距装置。
（１８）
　入射した光の光路を変更して射出する光学素子、
を備え、
　前記光学素子は、
　光源から射出された光が対象により反射した反射光が受光部に受光されるまでの光路に設けられ、前記光源または前記受光部と前記対象との間の距離に応じて前記光路を変更する、
光学システム。
（１９）
　光の発光を行う発光部と、
　受光した光に応じて画素信号を出力する受光部と、
　前記発光部で発光された時刻から前記受光部に光が受光された時刻までの時間を計測して計測値を取得し、前記計測値に基づきヒストグラムを生成する演算部と、
を備え、
　前記発光部は、
　第１の発光を行い、前記第１の発光から所定時間の経過後に、前記第１の発光とは異なる発光強度で第２の発光を行う、
測距装置。
（２０）
　前記発光部は、
　前記第１の発光より強い発光強度で前記第２の発光を行う、
前記（１９）に記載の測距装置。
（２１）
　前記所定時間は、前記第２の発光に応じた測距時間より短く、且つ、前記第１の発光に応じた測距時間を含む時間である、
前記（１９）または（２０）に記載の測距装置。
（２２）
　前記発光部は、
　ｍ回（ｍは１以上の整数）の前記第１の発光と、ｎ回（ｎは１以上の整数）の前記第２の発光とを行い、
　前記演算部は、
　前記ｍ回の前記第１の発光に応じて生成されたヒストグラムと、前記ｎ回の発光に応じて生成されたヒストグラムとを統合する、
前記（１９）乃至（２１）の何れかに記載の測距装置。
（２３）
　前記発光部は、
　前記受光部による受光動作開始より前に、前記第１の発光を行う、
前記（１９）乃至（２１）の何れかに記載の測距装置。
（２４）
　前記発光部は、
　前記発光を行う１つの光源を含み、前記光源に対する駆動制御に応じて前記第１の発光および前記第２の発光を行う、
前記（１９）乃至（２３）の何れかに記載の測距装置。
（２５）
　前記発光部は、
　前記第１の発光を行うための第１の光源と、前記第２の発光を行うための第２の光源と、を含む、
前記（１９）乃至（２３）の何れかに記載の測距装置。
１，７０，３００　測距装置
２，３０１　光源部
７　測距システム
２０　発光素子
２１，４１，５　光学系
３０，７４，３０２　受光部
４０，１０００　受光素子
５０，５２，５４，５５　折返しミラー
５１，５６　近距離用ミラー
５２ａ　第１層
５２ｂ　第２層
５３　角度変更素子
５４ａ　近距離用反射部
７１　制御部
７２，７２’　発光部
７３　スキャン機構
７５　演算部
７６　Ｉ／Ｆ部
７７　ホスト装置
８０，８１ａ，８１ｂ，８２，８２’，８３，８３’，８４，８４’，８５，８５’，９０，９０’，９１，３１２　アクティブ光成分
１００，７４０　画素アレイ部
２２０，２２１，２３０ａ，２３０ｂ，２３１ａ，２３１ｂ　射出光
３０３，７０１　被測定物
４２０，４２０ａ，４２１ａ，４２３ａ，４２４ａ，４２５ａ，４２６，７０２　反射光
４２０ｂ，４２１，４２１ｂ，４２３ｂ，４２４ｂ，４２５ｂ　２次反射光
７０３　外乱光
７２０，７２０wk，７２０stg　ＬＤ
７２１，７２１wk，７２１stg　ＬＤドライバ
７４１　画素駆動部
９００　測距対象

Claims (25)

  1. 　受光した光に応じて画素信号を出力する受光部と、
    　入射した光の光路を変更して射出する光学素子と、
    　光源から光が射出される時刻と、前記受光部に光が受光された時刻とに基づき測距を行う測距部と、
    を備え、
    　前記光学素子は、
    　前記光源から光が射出され、当該光が対象により反射した反射光が前記受光部に受光されるまでの光路に設けられ、前記光源または前記受光部と前記対象との間の距離に応じて前記光路を変更する、
    測距装置。
  2. 　前記光学素子は、
    　前記反射光を前記受光部に向けて反射させる折返しミラーであって、
    　前記折返しミラーは、
    　第１の反射部と、前記第１の反射部に対して角度が異ならされた第２の反射部と、を有する、
    請求項１に記載の測距装置。
  3. 　前記折返しミラーは、
    　前記第２の反射部が、想定される第１の距離の対象から反射された前記反射光を前記受光部における受光面の中央部に向けて反射させる角度とされ、
    　前記第１の反射部が、前記第１の距離に対して遠距離の第２の距離の対象から反射された前記反射光を前記受光面の中央部に向けて反射させる角度とされる、
    請求項２に記載の測距装置。
  4. 　前記折返しミラーは、
    　前記第２の反射部の面積の割合が、前記第１の反射部の面積の割合より小さい、
    請求項２に記載の測距装置。
  5. 　前記折返しミラーは、
    　前記第１の反射部を形成する第１のミラーと、前記第２の反射部を形成する第２のミラーとを組み合わせて構成される、
    請求項２に記載の測距装置。
  6. 　前記折返しミラーは、
    　１つのミラーを折り曲げて前記第１の反射部と前記第２の反射部とが形成される、
    請求項２に記載の測距装置。
  7. 　前記折返しミラーは、
    　１つのミラーの前記反射光が入射される側の端を当該ミラーの厚み方向に変形されることにより前記第２の反射部が構成される、
    請求項２に記載の測距装置。
  8. 　前記光学素子は、
    　前記反射光を前記受光部に向けて反射させる折返しミラーであって、
    　前記折返しミラーは、
    　入射光の一部を反射させ、前記入射光の他の一部を透過させる第１層と、
    　前記第１層から透過された光を反射させる第２層と、を有する、
    請求項１に記載の測距装置。
  9. 　前記折返しミラーは、
    　前記第１層における反射角と、前記第２層における反射角とが異なる、
    請求項８に記載の測距装置。
  10. 　前記折返しミラーは、
    　前記第１層の前記反射光が入射される側の端の厚みに対して、当該端と反対側の端の厚みが大きい、
    請求項８に記載の測距装置。
  11. 　前記折返しミラーは、
    　前記第１層が一定の厚みを有する、
    請求項８に記載の測距装置。
  12. 　前記第１層は、反射率が透過率より小さい、
    請求項８に記載の測距装置。
  13. 　前記光学素子は、
    　入射角に対して出射角が異なる角度変更素子である、
    請求項１に記載の測距装置。
  14. 　前記光学素子は、
    　前記光源から射出される射出光の光路に設けられる、
    請求項１に記載の測距装置。
  15. 　前記光学素子は、
    　前記射出光を測距対象に向けて反射させる折返しミラーであって、
    　前記折返しミラーは、
    　第１の反射部と、前記第１の反射部に対して角度が異ならされた第２の反射部と、を有する、
    請求項１４に記載の測距装置。
  16. 　前記光学素子は、
    　前記射出光を測距対象に向けて反射させる折返しミラーであって、
    　前記折返しミラーは、
    　入射光の一部を反射させ、前記入射光の他の一部を透過させる第１層と、
    　前記第１層から透過された光を反射させる第２層と、を有する、
    請求項１４に記載の測距装置。
  17. 　前記光学素子は、
    　入射角に対して出射角が異なる角度変更素子である、
    請求項１４に記載の測距装置。
  18. 　入射した光の光路を変更して射出する光学素子、
    を備え、
    　前記光学素子は、
    　光源から射出された光が対象により反射した反射光が受光部に受光されるまでの光路に設けられ、前記光源または前記受光部と前記対象との間の距離に応じて前記光路を変更する、
    光学システム。
  19. 　光の発光を行う発光部と、
    　受光した光に応じて画素信号を出力する受光部と、
    　前記発光部で発光された時刻から前記受光部に光が受光された時刻までの時間を計測して計測値を取得し、前記計測値に基づきヒストグラムを生成する演算部と、
    を備え、
    　前記発光部は、
    　第１の発光を行い、前記第１の発光から所定時間の経過後に、前記第１の発光とは異なる発光強度で第２の発光を行う、
    測距装置。
  20. 　前記発光部は、
    　前記第１の発光より強い発光強度で前記第２の発光を行う、
    請求項１９に記載の測距装置。
  21. 　前記所定時間は、前記第２の発光に応じた測距時間より短く、且つ、前記第１の発光に応じた測距時間を含む時間である、
    請求項１９に記載の測距装置。
  22. 　前記発光部は、
    　ｍ回（ｍは１以上の整数）の前記第１の発光と、ｎ回（ｎは１以上の整数）の前記第２の発光とを行い、
    　前記演算部は、
    　前記ｍ回の前記第１の発光に応じて生成されたヒストグラムと、前記ｎ回の発光に応じて生成されたヒストグラムとを統合する、
    請求項１９に記載の測距装置。
  23. 　前記発光部は、
    　前記受光部による受光動作開始より前に、前記第１の発光を行う、
    請求項１９に記載の測距装置。
  24. 　前記発光部は、
    　前記発光を行う１つの光源を含み、前記光源に対する駆動制御に応じて前記第１の発光および前記第２の発光を行う、
    請求項１９に記載の測距装置。
  25. 　前記発光部は、
    　前記第１の発光を行うための第１の光源と、前記第２の発光を行うための第２の光源と、を含む、
    請求項１９に記載の測距装置。
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