WO2026014223A1 - 測距装置及び測距方法 - Google Patents

測距装置及び測距方法

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WO2026014223A1
WO2026014223A1 PCT/JP2025/022661 JP2025022661W WO2026014223A1 WO 2026014223 A1 WO2026014223 A1 WO 2026014223A1 JP 2025022661 W JP2025022661 W JP 2025022661W WO 2026014223 A1 WO2026014223 A1 WO 2026014223A1
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WO
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light
unit
histogram
pulse
receiving
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PCT/JP2025/022661
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幸直 見城
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Sony Semiconductor Solutions Corp
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Publication date
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    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4865—Time delay measurement, e.g. time-of-flight measurement, time of arrival measurement or determining the exact position of a peak

Definitions

  • This disclosure relates to a distance measuring device and a distance measuring method.
  • LiDAR Light Detection and Ranging
  • dToF Direct Time of Flight
  • a method has been proposed in which multiple time-of-flight histograms are shifted by one class and added together to form a single time-of-flight histogram, and the time of flight is detected using this single time-of-flight histogram, thereby achieving high resolution in a short ranging time (see Patent Document 1).
  • the light receiving section of a distance measuring device uses, for example, a SPAD (Single Photon Avalanche Diode) that detects photons.
  • SPAD Single Photon Avalanche Diode
  • a characteristic of a SPAD is that after detecting a photon, a dead time occurs during which no photons can be detected for a certain period of time.
  • the aforementioned dead time prevents the SPADs from reacting to photons in the second half of the pulse width, which can result in saturation, where the light reception frequency of the histogram bins located in the second half of the pulse width drops significantly.
  • the center of gravity of the histogram shifts significantly, posing a problem of significantly deteriorating distance measurement accuracy.
  • the light intensity of the reflected light pulse signal is likely to be high, making the above-mentioned saturation more likely to occur.
  • Patent Document 1 does not disclose anything about the pileup and saturation phenomena mentioned above, or how to deal with them.
  • This disclosure therefore provides a distance measuring device and distance measuring method that can improve distance measurement accuracy.
  • a light receiving unit that repeatedly receives a reflected light pulse signal that is a light pulse signal reflected by an object; a histogram generating unit that generates a histogram in which the light reception frequency of the reflected light pulse signal is classified for each unit light reception period; a light-emitting unit that repeatedly emits the optical pulse signal with a pulse width that is shorter than twice the unit light-receiving period;
  • a distance measuring device comprising:
  • the light-emitting unit may repeatedly emit the optical pulse signal with a pulse width shorter than the unit light-receiving period.
  • a light receiving unit that repeatedly receives a reflected light pulse signal that is a light pulse signal reflected by an object; a histogram generating unit that generates a histogram in which the light reception frequency of the reflected light pulse signal is classified for each unit light reception period; a control unit that controls the light emitting unit to select in turn one of a plurality of pulse widths having different phases and emit the light pulse signal, or that selects in turn one of a plurality of different correspondences between the light receiving times of the reflected light pulse signal received by the light receiving unit and a plurality of unit light receiving periods included in the histogram, or that selects the plurality of correspondences in parallel.
  • a ranging device is provided.
  • the light-emitting unit may be configured to emit the optical pulse signal by selecting in turn a number of pulse widths each having a different phase, or to intermittently emit the optical pulse signal with a pulse width of the same phase.
  • the light emitting section may emit the light pulse signal with the pulse width selected by the light emission timing control section.
  • the light emission timing control unit selects each of the plurality of pulse widths in turn two or more predetermined times
  • the light-emitting unit repeats the operation of emitting the optical pulse signal having the pulse width selected by the light-emission timing control unit the predetermined number of times
  • the light receiving unit repeats the operation of receiving the reflected light pulse signal corresponding to the light pulse signal emitted for each of the plurality of pulse widths the predetermined number of times
  • the histogram generating section may generate the histogram based on the reflected light pulse signals corresponding to the light pulse signals emitted by selecting each of the plurality of pulse widths the predetermined number of times.
  • the light emission timing control unit may switch between the selected pulse widths in sequence for each light emission operation of the light emitting unit.
  • the light emission timing control unit may shift the phases of the multiple pulse widths at equal intervals.
  • the light emission timing control unit may shift the phases of the multiple pulse widths by the same phase amount that is shorter than the unit light reception period.
  • the multiple pulse widths may have the same time width.
  • the plurality of pulse widths may include n (n is an integer greater than or equal to 1) pulse widths whose phases are earlier than a reference pulse width, and the n pulse widths whose phases are later than the reference pulse width.
  • the multiple pulse widths may include two or more pulse widths with different time widths.
  • the plurality of pulse widths include n (n is an integer of 1 or more) pulse widths that are shorter than a reference pulse width, and the n pulse widths that are longer than the reference pulse width,
  • the n pulse widths shorter than the reference pulse width and the n pulse widths longer than the reference pulse width may have the same center of gravity.
  • the light emitting device may further include a delay circuit that delays the synchronization signal output by the synchronization control unit by a period shorter than the unit light receiving period for each light emitting operation of the light emitting unit and transmits the delayed synchronization signal to the light emitting unit.
  • the histogram generating unit may generate the histogram based on the association selected by the light-receiving time allocating unit.
  • the histogram generating section may generate the histogram by allocating the light-receiving time to a plurality of unit light-receiving periods for each of the plurality of associations selected in turn the predetermined number of times.
  • the multiple associations may be such that the unit light-receiving periods corresponding to the light-receiving times are shifted at equal intervals.
  • the multiple correspondences may include n (n is an integer greater than or equal to 1) correspondences in which the unit light-reception period corresponding to the light-reception time is earlier than a reference correspondence between the light-reception time and the multiple unit light-reception periods in the histogram, and the n correspondences in which the unit light-reception period corresponding to the light-reception time is later than the reference correspondence.
  • the light-reception time allocation unit may generate the multiple associations between the light-reception times and the multiple unit light-reception periods by varying the associations by a time width shorter than the unit light-reception period.
  • a light pulse signal is reflected by an object, and a reflected light pulse signal is repeatedly received; generating a histogram in which the light reception frequency of the reflected light pulse signal is classified for each unit light reception period; Selecting one of a plurality of pulse widths having different phases in turn to emit the light pulse signal, selecting one of a plurality of different correspondences between the light receiving times of the reflected light pulse signal and the plurality of unit light receiving periods in the histogram in turn, or selecting the plurality of correspondences in parallel.
  • a ranging method is provided.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a distance measuring device according to a first embodiment of the present disclosure.
  • 3A and 3B are diagrams illustrating a distance measurement method of a distance measurement device.
  • Figure 3A shows the case where the centroid of the RX waveform is on the bin boundary
  • Figure 3B shows the case where the RX waveform extends only to the right of two bins
  • Figure 3C shows the case where the centroid of the RX waveform is in the bin center
  • Figure 3D shows the case where the RX waveform extends only to the left of two bins.
  • 4A is an image showing depth representing distance from a plane
  • FIG. 4B is a diagram showing the depth error of FIG. 4A.
  • Figure 5A shows the case where the center of gravity position of an RX waveform whose pulse width is a constant multiple of the bin width is the same as Figure 4A.
  • Figure 5B shows the case where the center of gravity position of an RX waveform whose pulse width is a constant multiple of the bin width is the same as Figure 4B.
  • Figure 5C shows the case where the center of gravity position of an RX waveform whose pulse width is a constant multiple of the bin width is the same as Figure 4C.
  • Figure 5D shows the case where the center of gravity position of an RX waveform whose pulse width is a constant multiple of the bin width is the same as Figure 4D.
  • 6A shows an ideal RX waveform and histogram when there is no dead time
  • FIG. 6B shows an RX waveform and histogram when the received light intensity is low
  • FIG. 6C shows an RX waveform and histogram when the received light intensity is medium
  • FIG. 6D shows an RX waveform and histogram when the received light intensity is high.
  • FIG. 2 is a diagram showing a first distance measurement method according to the first embodiment of the present disclosure.
  • 10A and 10B are diagrams showing switching of TX waveforms by a light emitting unit; 8 illustrates multiple RX waveforms based on the multiple TX waveforms of FIG. 7.
  • 4 is a flowchart illustrating the operation of the distance measuring device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a diagram showing a delay time list.
  • FIG. 10A and 10B are diagrams for explaining the influence of cyclic errors in the first ranging technique.
  • Fig. 13A is an image showing true depth in the first simulation.
  • Fig. 13B is a diagram showing distance measurement results when the number of divisions is 1.
  • Fig. 13C is a diagram showing distance measurement results when the number of divisions is 4.
  • Fig. 13D is a diagram showing distance measurement results when the number of divisions is 8.
  • Fig. 13E is a diagram showing distance measurement results when the number of divisions is 16.
  • Fig. 13F is a diagram showing depth values and depth error values of Figs. 13B to 13E.
  • Fig. 14A is an image showing true depth in the second simulation.
  • Fig. 14B is a diagram showing distance measurement results when the number of divisions is 1.
  • FIG. 14C is a diagram showing distance measurement results when the number of divisions is 4.
  • Fig. 14D is a diagram showing distance measurement results when the number of divisions is 8.
  • Fig. 14E is a diagram showing distance measurement results when the number of divisions is 16.
  • Fig. 14F is a diagram showing depth values and depth error values of Figs. 14B to 14E.
  • Fig. 15A is an image showing true depth in the third simulation.
  • Fig. 15B is a diagram showing distance measurement results when the number of divisions is 1.
  • Fig. 15C is a diagram showing distance measurement results when the number of divisions is 4.
  • Fig. 15D is a diagram showing distance measurement results when the number of divisions is 8.
  • Fig. 15E is a diagram showing distance measurement results when the number of divisions is 16.
  • Fig. 15A is an image showing true depth in the third simulation.
  • Fig. 15B is a diagram showing distance measurement results when the number of divisions is 1.
  • Fig. 15C is
  • FIG. 15F is a diagram showing depth values and depth error values of Figs. 15B to 15E.
  • Fig. 16A is an image showing true depth in the fourth simulation.
  • Fig. 16B is a diagram showing distance measurement results when the number of divisions is 1.
  • Fig. 16C is a diagram showing distance measurement results when the number of divisions is 4.
  • Fig. 16D is a diagram showing distance measurement results when the number of divisions is 8.
  • Fig. 16E is a diagram showing distance measurement results when the number of divisions is 16.
  • Fig. 16F is a diagram showing depth values and depth error values of Figs. 16B to 16E.
  • 10A and 10B are diagrams illustrating the influence of the pileup phenomenon in the first ranging method.
  • Figures 18A, 18B, and 18C show cases where the pulse width of the RX waveform is three times the bin width, less than two times the bin width, and less than the bin width, respectively.
  • 19A and 19B are diagrams showing first and second distance measurement results obtained by a distance measurement technique according to a comparative example;
  • FIG. 10 is a diagram showing a second ranging technique according to the first embodiment of the present disclosure.
  • 21A, 21B, and 21C are diagrams showing the relationship between the RX waveform and histogram for a long pulse width, a medium pulse width, and a short pulse width, respectively.
  • FIG. 10 is a diagram showing a distance measurement method according to a modified example of the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of a distance measuring device according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a detailed configuration of a distance measuring unit according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the installation positions of an outside-vehicle information detection unit and an imaging unit.
  • Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a distance measuring device 1 according to a first embodiment of the present disclosure.
  • the distance measuring device 1 in Fig. 1 is capable of measuring the distance to an object 10.
  • the distance measuring device 1 includes a light emitting unit 2, a light receiving unit 3, a time-of-flight detecting unit 4, a histogram generating unit 5, a distance detecting unit 6, a light emission timing control unit 11, a clock signal generating unit (synchronization control unit) 12, a delay circuit 13, and a control unit 14.
  • the light-emitting unit 2 intermittently emits a light pulse (TX: Transmitter exchange) signal toward the object 10.
  • the light-receiving unit 3 repeatedly receives a reflected light pulse (RX: Received exchange) signal that is the TX signal reflected by the object 10.
  • the light-emitting unit 2 has, for example, multiple light-emitting elements arranged in a two-dimensional direction. Furthermore, under the control of the light-emitting timing control unit 11, the light-emitting unit 2 can adjust the pulse width and phase of each TX signal emitted by the multiple light-emitting elements.
  • the light receiving unit 3 has, for example, multiple SPADs.
  • the multiple SPADs are arranged, for example, two-dimensionally.
  • the smallest unit on the light receiving surface of the light receiving unit 3 is sometimes referred to as a pixel.
  • One or more SPADs are arranged in one pixel.
  • a high bias voltage, for example, is applied to the SPADs.
  • the SPADs have sensitivity that allows them to respond to a single incident photon. When a SPAD responds to a photon, it generates an electric charge.
  • the reaction of a SPAD to a photon is sometimes referred to as firing. When a SPAD fires, it generates an electric charge.
  • the electric charge is amplified by avalanche multiplication, generating a large current. This causes a sudden drop in the voltage between the cathode and anode of the SPAD (hereinafter referred to as the output voltage).
  • the light receiving unit 3 detects the reception of an RX signal by detecting a drop in the output voltage of each SPAD.
  • the higher the intensity of the incident light the higher the proportion of SPADs that fire among the multiple SPADs in the light receiving unit 3.
  • the lower the light intensity of the incident light the lower the proportion of SPADs that ignite among the multiple SPADs in the light receiving unit 3.
  • the SPAD's output voltage drops.
  • a recharge operation is required to raise the SPAD's output voltage to the bias voltage.
  • the period from when the SPAD detects a photon until the SPAD's recharge operation is complete is a dead time during which the SPAD cannot detect photons.
  • the time-of-flight detection unit 4 detects the time of flight from when the light-emitting unit 2 emits a TX signal until the light-receiving unit 3 receives an RX signal.
  • the histogram generation unit 5 generates a histogram that classifies the frequency of receiving the RX signal for each predetermined unit light-receiving period based on the time of flight repeatedly detected by the time-of-flight detection unit 4.
  • the distance detection unit 6 detects the distance to the object 10 based on the generated histogram.
  • the time-of-flight detection unit 4, histogram generation unit 5, and distance detection unit 6 are collectively referred to as the distance measurement unit 7.
  • Each bin of the histogram records, for example, the total number of SPADs that detected photons per unit light-reception period (hereinafter also referred to as the light-reception frequency) for each of multiple light-emitting periods.
  • the light emission timing control unit 11 controls the light emission timing of the light emitting unit 2.
  • the light emission timing control unit 11 may also control the end timing of light emission of the light emitting unit 2. By adjusting the light emission timing and end timing of light emission of the light emitting unit 2, the length of the pulse width of the TX signal can be adjusted. By adjusting the light emission timing of the light emitting unit 2, the phase of the pulse width can be adjusted.
  • the clock signal generation unit 12 generates a clock signal (synchronization signal) that synchronizes the light emission operation of the light emission unit 2 and the light reception operation of the light reception unit 3.
  • the delay circuit 13 delays the timing of transmitting the clock signal to the light emission timing control unit 11.
  • the control unit 14 controls the amount of delay caused by the delay circuit 13. By controlling the amount of delay, the control unit 14 controls the delay in the light emission timing of the light emitting unit 2, and can generate multiple TX signals with different phases. Details of the control method used by the control unit 14 will be described later.
  • Figure 2 is a diagram explaining the ranging method of the ranging device 1.
  • Figure 2 illustrates the waveform of the TX signal (TX waveform), the waveform of the RX signal (RX waveform), and a histogram formed based on the RX waveform.
  • the distance measuring device 1 can detect the distance to the object 10 by detecting the time of flight from the timing of the light pulse signal emitted by the light emitting unit 2 and the timing and interval of the reflected light pulse signal received by the light receiving unit 3.
  • the phase and length of the emission period of the TX signal emitted by the light-emitting unit 2 may fluctuate.
  • the sensitivity of each SPAD in the light-receiving unit 3 to the light intensity of the RX signal may also fluctuate.
  • noise light such as sunlight may be incident on the light-receiving unit 3. Therefore, the distance measuring device 1 emits the TX signal multiple times and repeatedly receives the RX signal for each distance measurement.
  • the histogram generating unit 5 generates a histogram based on the frequency of reception of the RX signal.
  • the histogram generating unit 5 generates a histogram whose center of gravity coincides with the center of gravity of the pulse widths T of the multiple RX signals that are repeatedly received.
  • the distance detecting unit 6 detects the time of flight of the light pulse signal and the reflected light pulse signal from the distance between the center of gravity of the pulse widths T of the multiple TX signals that are repeatedly emitted and the center of gravity of the histogram. In this way, by measuring the time of flight based on the distance between the center of gravity of multiple TX signals and the center of gravity of a histogram generated based on multiple RX signals, the distance to an object can be measured with high accuracy.
  • multiple SPADs may detect photons at multiple different light receiving times.
  • Figure 3 is a diagram illustrating the first problem with the ranging method of Figure 2.
  • Figure 3 illustrates an RX waveform and a histogram generated by the histogram generation unit 5 based on the RX waveform.
  • the horizontal axis of the RX waveform and the histogram represents time.
  • the vertical axis of the RX waveform represents the received light intensity.
  • the vertical axis of the histogram represents the frequency of light reception.
  • Figure 3 also illustrates multiple bins that make up the histogram.
  • Each of the multiple bins has a bin width b corresponding to the unit light reception period.
  • the unit light reception period may be referred to as the bin width b.
  • the time-of-flight detection unit 4 classifies the timing of light reception by the light receiving unit 3 into one of the bins of the histogram. As a result, the histogram measures the frequency of light reception in the corresponding bin for each flight distance of the RX signal (i.e., for each distance of the measured object 10).
  • the time-of-flight detection unit 4 uses one bin to measure the frequency of light reception for the RX signal with a flight distance of, for example, 100 cm to 110 cm.
  • the time-of-flight detection unit 4 also uses the bin immediately following this one bin to measure the frequency of light reception for the RX signal with a flight distance of 110 cm to 120 cm.
  • the time-of-flight detection unit 4 classifies an RX signal with a flight distance of 101 cm and an RX signal with a flight distance of 109 cm into the same bin. These two RX signals are treated as an RX signal with a flight distance of 105 cm, for example. For this reason, if a large number of RX signals with a flight distance of 101 cm are received, an error (hereinafter also referred to as a positive error) occurs in which the calculated flight distance is longer than the actual flight distance. Furthermore, if a large number of RX signals with a flight distance of 109 cm are received, an error (hereinafter also referred to as a negative error) occurs in which the calculated flight distance is shorter than the actual flight distance.
  • Figure 3A shows a case where the center of gravity of the RX waveform is on the boundary between the bins of the histogram.
  • the RX waveform in Figure 3A extends evenly to the right and left of the two bins.
  • the positive error described above occurs based on the portion of the RX waveform that extends to the right.
  • a negative error occurs based on the portion of the RX waveform that extends to the left.
  • the light reception frequency of the two bins of the histogram corresponding to the extended portions becomes the same (i.e., the positive and negative errors cancel each other out), and the center of gravity of the histogram and the center of gravity of the RX waveform coincide.
  • FIG 3A As the time of flight increases, the center of gravity of the RX waveform moves to the right relative to the bin boundary.
  • Figure 3B shows the case where the RX waveform extends beyond two bins to the right only. From Figure 3A to Figure 3B, as the time of flight increases, the light reception frequency of the bin corresponding to the portion extending to the right increases, and it no longer extends to the left, so the light reception frequency of the corresponding bin becomes zero. As a result, the RX waveform extends beyond the two bins to the right only, and the center of gravity of the histogram shifts to the right of the center of gravity of the RX waveform.
  • Figure 3B shows the deviation (Error) between the center of gravity of the RX waveform and the histogram. This deviation in center of gravity deteriorates ranging accuracy.
  • Figure 3C shows the case where the center of gravity of the RX waveform is in the center of the bin.
  • Figure 3C shows the case where the flight time has increased further from Figure 3B.
  • the amount of light that protrudes to the right and the amount that protrudes to the left of one bin become equal.
  • the light reception frequency of the two bins in the histogram corresponding to the protruding portions becomes the same, and the center of gravity of the histogram and the center of gravity of the RX waveform coincide.
  • Figure 3D shows the case where the RX waveform extends beyond the two bins to the left only.
  • Figure 3D shows the case where the flight time has increased from Figure 3C.
  • the RX waveform extends beyond the two bins to the left only, and the center of gravity of the histogram shifts to the left of the center of gravity of the RX waveform.
  • the error between the center of gravity of the RX waveform and the center of gravity of the histogram shown in Figures 3A to 3D changes periodically as the flight time increases or decreases, and is therefore also called a periodic error (cyclic error).
  • Figure 4A is an image displaying depth, which represents the distance from the plane to the dToF sensor.
  • the dToF sensor emits a TX signal toward the center of the plane (i.e., the center of Figure 4A).
  • the center of Figure 4A is the shortest flight distance. Furthermore, the flight distance increases as you move away from the center of Figure 4A.
  • Figure 4B shows the depth error on the plane in Figure 4A when the plane is photographed using a dToF sensor or similar. As shown in Figure 4B, a cyclic error occurs as the flight distance increases. In this case, the cyclic error can be seen as a periodic concentric stripe pattern.
  • Figure 5 shows one solution to the first problem in Figure 3. Cyclic errors can be suppressed by making the pulse width T of the RX waveform a constant multiple (more precisely, a natural number multiple) of the bin width b.
  • the center of gravity positions of the RX waveforms in Figures 5A to 5D are the same as the center of gravity positions of the RX waveforms in Figures 3A to 3D, respectively.
  • the RX waveforms shown in Figures 5A to 5D can be made to roughly match the center of gravity of the histogram and the center of gravity of the RX waveform, even if the center of gravity of the RX waveform is not at the boundary of a bin or at the center of gravity of a bin, thereby preventing the occurrence of cyclic errors.
  • one possible method for solving the first problem is to suppress the occurrence of cyclic errors by making the light-emitting pulse width T of the light-emitting unit 2 a constant multiple of the bin width b.
  • the pulse width T of the RX waveform varies with temperature. For this reason, depending on the environment, the pulse width T of the RX waveform may not be a constant multiple of the bin width b, despite control of the light-emitting unit 2, and the cyclic error shown in Figure 3 may occur.
  • FIG 6 is a diagram illustrating the second problem with the ranging method in Figure 2.
  • SPAD has a dead time after detecting a photon, during which it is no longer possible to detect the photon.
  • the dead time is usually longer than the bin width b, and can be several times or more the bin width b.
  • Figure 6A shows an ideal RX waveform and histogram when there is no dead time.
  • the RX waveform in Figure 6A has a substantially uniform received light intensity over the entire range of pulse width T.
  • the SPAD receives light at a uniform frequency over pulse width T, resulting in a flat histogram like the histogram in Figure 6A.
  • the RX waveform in Figure 6A spans three unit light reception periods. Accordingly, three bins are generated in the histogram. In the example of Figure 6A, the period during which the RX signal is incident is the same for all three unit light reception periods, so the three bins have the same light reception frequency. Note that, depending on the phase of the RX waveform, there may be differences in the period during which the RX signal is incident among the three unit light reception periods, in which case there may also be differences in the light reception frequency for the three bins.
  • Figure 6B shows the RX waveform and histogram when dead time is present.
  • the RX waveform in Figure 6B has a roughly uniform light reception intensity, similar to Figure 6A.
  • the SPAD that receives photons is unable to receive photons during the dead time, so the light reception frequency decreases in the latter half of the RX waveform pulse width T compared to the first half. This can cause the histogram to slope downward to the right. In this case, an error occurs between the center of gravity of the histogram and the center of gravity of the RX waveform, deteriorating ranging accuracy.
  • the phenomenon in which dead time causes a difference in the light reception frequency between the first and second half of the pulse width T, as shown in Figure 6B is also known as a pile-up phenomenon.
  • Figure 6B shows an example in which a histogram with a downward sloping shape is generated due to the pileup phenomenon, but depending on the phase of the RX waveform, the pileup phenomenon may generate a mountain-shaped histogram.
  • Figure 6C shows an example where the received light intensity of the RX waveform is greater than that of Figure 6B.
  • the received light intensity of the RX waveform is greater, more SPADs receive photons in the first half of the pulse width T.
  • the number of SPADs that cannot receive light increases in the second half of the pulse width T.
  • the histogram in Figure 6C has a stronger downward trend compared to the histogram in Figure 6B, and the deviation between the center of gravity of the histogram and the center of gravity of the RX waveform becomes larger.
  • the higher the received light intensity of the RX waveform the worse the distance measurement accuracy.
  • the received light intensity of the RX waveform becomes higher when the object 10 is a highly reflective object, when the object 10 is close, etc.
  • Figure 6D shows an example where the received light intensity of the RX waveform is higher than in Figure 6C. While Figures 6A to 6C generate three bins in the histogram, Figure 6D differs in that only two bins are generated.
  • the situation shown in Figure 6D occurs, for example, when all of the multiple SPADs in the light receiving unit 3 receive light in the first half of the pulse width T (the first and second unit light receiving periods). In this case, there are no SPADs that can receive light in the third unit light receiving period, so the light receiving frequency becomes 0 and no bins are generated.
  • the phenomenon in which the number of bins in the histogram decreases due to almost all SPADs receiving light in the first half of the pulse width T is also known as saturation. When saturation occurs, ranging accuracy deteriorates significantly.
  • the ranging device 1 is characterized by its ability to solve the first problem of deterioration in ranging accuracy due to cyclic errors, and the second problem of deterioration in ranging accuracy due to pile-up and saturation phenomena.
  • the ranging device 1 has at least one of the following two features.
  • the first feature is that the light-emitting unit 2 emits a TX signal having a TX waveform whose pulse width T is shorter than twice the bin width b (i.e., the unit light-receiving period).
  • the second feature is that the light-emitting unit 2 emits multiple TX signals in sequence, each having a TX waveform with a different phase.
  • the distance measuring device 1 has both the first and second features described above.
  • the distance measuring device 1 may also be configured not to have either the first or second feature. That is, the light emitting unit 2 may set the pulse width T of the TX waveform to at least twice the bin width b. Furthermore, the light emitting unit 2 may repeatedly emit a TX signal having a TX waveform with the same phase.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a first ranging method according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the light emitting unit 2 for example, emits four TX signals in sequence, each having a first to fourth TX waveform shown in FIG. 7.
  • the first to fourth TX waveforms are TX waveforms with different phases from one another.
  • the first TX waveform has a phase shifted by A in the forward direction of the time axis from the bin boundary (i.e., a phase difference of "-A").
  • the second TX waveform has a phase shifted by A/3 in the forward direction of the time axis from the bin boundary (i.e., a phase difference of "-A/3").
  • the third TX waveform has a phase shifted by A/3 in the backward direction of the time axis from the bin boundary (i.e., a phase difference of "+A/3").
  • the fourth TX waveform has a phase shifted by A in the backward direction of the time axis from the bin boundary (i.e., a phase difference of "+A").
  • phase differences absolute values "A" and "A/3" in Figure 7 are smaller than the bin width b.
  • the phase difference relative to the bin boundary is also referred to as the offset.
  • FIG 7 also illustrates a reference TX waveform.
  • the reference TX waveform is a TX waveform that has no phase difference with the bin boundaries, and corresponds to the TX waveform in Figure 2.
  • the light-emitting unit 2 does not emit a TX signal that has a TX waveform that has no phase difference with the bin boundaries (same phase as the reference TX waveform).
  • the multiple TX waveforms in the TX signal emitted by the light-emitting unit 2 may include a TX waveform that has no phase difference with the bin boundaries.
  • the first to fourth TX waveforms and the reference TX waveform all have the same pulse width T.
  • the offset in Figure 7 can be generated, for example, by the delay circuit 13 in Figure 1.
  • the time-of-flight detection unit 4 classifies the RX signal received by the light receiving unit 3 into one of multiple bins based on the clock signal obtained from the clock signal generation unit 12.
  • the bin boundary is, for example, the timing at which the time-of-flight detection unit 4 obtains the clock signal.
  • the bin boundary may be a timing that is shifted by a predetermined delay amount from the timing at which the clock signal is obtained.
  • the delay circuit 13 obtains a clock signal from the clock signal generation unit 12.
  • the delay circuit 13 delays the clock signal and inputs the delayed clock signal to the light emission timing control unit 11. This causes the light emission unit 2 to emit a TX signal having a TX waveform that corresponds to the delayed clock signal.
  • the delay circuit 13 can generate an offset for the TX waveform (i.e., a phase difference relative to the bin boundary).
  • the light-emitting unit 2 can emit a TX signal having the reference TX waveform shown in Figure 7.
  • the light-emitting unit 2 switches the phase of the TX waveform for each light emission, for example.
  • Figure 8 is a diagram showing the switching of the TX waveform by the light-emitting unit 2.
  • the interval between each light emission by the light-emitting unit 2 is also referred to as the pulse repetition interval (PRI).
  • PRI pulse repetition interval
  • the light-emitting unit 2 emits the first to fourth TX waveforms in turn, for example, in that order.
  • the control unit 14 in Figure 1 controls the delay amount of the delay circuit 13 so that the light emitting unit 2 emits a TX signal that selects one of multiple TX waveforms (first to fourth TX waveforms in the example of Figure 8) with different phases in turn.
  • Figure 9 is a diagram showing multiple RX waveforms based on the multiple TX waveforms of Figure 7.
  • Figure 9 illustrates first to fourth RX waveforms based on the first to fourth TX waveforms, a reference RX waveform based on a reference TX waveform, and a histogram generated based on the first to fourth RX waveforms.
  • the reference RX waveform in Figure 9 corresponds to the RX waveform in Figure 2, etc.
  • the first to fourth RX waveforms have the same offset from the reference RX waveform as the first to fourth TX waveforms.
  • the histogram generator 5 generates the histogram shown in Figure 9 by accumulating the light reception frequency of the RX signal having each of the first to fourth RX waveforms.
  • the histogram in Figure 9 has a number of bins corresponding to the pulse width T of the first to fourth RX waveforms and the offsets "-A" to "+A" of the first to fourth RX waveforms.
  • the histogram may have four bins: two bins Ba corresponding to the pulse width T, one bin (the bin for the first unit light-reception period) Bb corresponding to the forward offset "-A" on the time axis, and one bin (the bin for the second unit light-reception period) Bc corresponding to the backward offset "+A" on the time axis.
  • the bin Bb for the first unit light-reception period is formed based on the first RX waveform, etc.
  • the bin Bc for the second unit light-reception period is formed based on the fourth RX waveform, etc.
  • the sum of the offsets of the first to fourth RX waveforms corresponding to the first to fourth TX waveforms, respectively, is also 0. This allows the center of gravity of the histogram in Figure 9 to be approximately aligned with the center of gravity of the reference RX waveform.
  • the time of flight can be detected from the center of gravity of the histogram and the center of gravity of the TX waveform (reference TX waveform).
  • the phases of the first to fourth TX waveforms in Figure 7 are shifted at equal intervals by the same phase amount. More specifically, the phase difference between the first and second TX waveforms, the phase difference between the second and third TX waveforms, and the phase difference between the third and fourth TX waveforms are all 2/3A. This allows the first to fourth RX waveforms to be evenly distributed on the time axis. Furthermore, when accumulating the light reception frequencies of the first to fourth RX waveforms, it is possible to prevent the light reception frequencies from concentrating in a specific bin on the histogram.
  • the n TX waveforms that are earlier in phase than the reference TX waveform and the n TX waveforms that are later in phase than the reference TX waveform include n pairs of TX waveforms that have the same absolute value of the phase difference from the reference TX waveform.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating the operation of the distance measuring device 1 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the control unit 14 sets the division number N and generates a delay time list based on this (step S1).
  • the division number N is the number of TX waveform types.
  • the light emitting unit 2 divides the number of emissions for one distance measurement according to the TX waveform type.
  • the division number N is 4 for the first to fourth TX waveforms. If the light-emitting unit 2 emits light 1000 times in one distance measurement, the light-emitting unit 2 will emit TX signals having the first to fourth TX waveforms 250 times each.
  • FIG. 11 shows a delay time list.
  • the delay time list in FIG. 11 stores the relationship between i%N, which calculates the remainder when the light emission period counter i described below is divided by N, and the offset (delay time) that represents the amount by which the phase of the TX waveform is shifted.
  • the delay time list is stored, for example, in a specified memory unit within the distance measuring device 1.
  • control unit 14 initializes the light emission period counter i (step S2). For example, the control unit 14 sets the light emission period counter i to 0.
  • the light emission period counter i is a count value that counts PRIs.
  • the distance measuring device 1 performs light emission and light reception operations (step S4).
  • the control unit 14 transmits the acquired offset to the delay circuit 13.
  • the delay circuit 13 delays the light emission of the light emitting unit 2 based on the offset transmitted from the control unit 14.
  • the light emitting unit 2 emits a TX signal, for example, with a first TX waveform.
  • the light receiving unit 3 receives an RX signal, for example, with a first RX waveform. Based on this, the time-of-flight detection unit 4 classifies the light reception timing into one of multiple bins.
  • the control unit 14 determines whether the light emitting unit 2 has emitted light the number of times required for one distance measurement (e.g., 1,000 times) (step S5). The control unit 14 determines, for example, whether the light emission period counter i is equal to or greater than the required number of times.
  • control unit 14 increments the light-emitting period counter i (i ⁇ i+1) (step S6).
  • control unit 14 can select multiple TX waveforms with different phases in rotation for each light emission based on the delay time list in FIG. 11. Furthermore, after the light emitter 2 emits a TX signal selecting the first through fourth TX waveforms once each in steps S3 through S6, it again emits a TX signal selecting the first through fourth TX waveforms once each. In other words, the control unit 14 selects the first through fourth TX waveforms in rotation two or more predetermined times (for example, 250 times).
  • the light-emitting unit 2 If the light-emitting unit 2 has emitted light the required number of times (for example, i ⁇ 1000), the light-emitting unit 2 stops emitting light.
  • the histogram generation unit 5 generates a histogram.
  • the distance detection unit 6 detects the distance to the object 10 based on a calculation of the center of gravity of the histogram (step S7). This allows the distance measuring device 1 to measure the distance to the object 10.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the effect of cyclic error in the ranging method according to the first embodiment of the present disclosure. Even in the ranging method according to the present disclosure, the pulse width T of the first to fourth RX waveforms may not be a constant multiple of the bin width b.
  • Figure 12 shows the case where the reference RX waveform extends beyond the bin boundary to the right. In this case, a positive error occurs in the histogram.
  • errors are accumulated in the bins corresponding to the portions of the RX waveform that extend off to the right. For example, the number of times an RX signal is received with a flight distance of approximately 101 cm is accumulated in the bin indicating a flight distance of 105 cm. In this example, a positive error of approximately +4 cm is repeatedly accumulated according to the number of times the RX signal is received.
  • the phase of the RX signal does not change, so if an RX signal with a flight distance of approximately 101 cm is received 1000 times, an error of approximately +4 cm for 1000 times will be accumulated in the bin indicating a flight distance of 105 cm, and the error between the center of gravity of the RX signal and the center of gravity of the histogram will become larger.
  • the multiple RX waveforms disclosed herein include RX waveforms with an earlier phase than the reference RX waveform and RX waveforms with a later phase. This makes it possible to change the error between the centroid position of the RX signal and the centroid position of the histogram for each RX waveform with a different phase. Therefore, by repeating reception multiple times while changing the phase of the RX waveform in turn, the histogram bin corresponding to the centroid of the RX waveform is distributed among multiple bins, and overall, the error between the centroid position of the RX signal and the centroid position of the histogram can be reduced, reducing cyclic errors.
  • Figures 13 to 16 illustrate a true depth (GT_depth: Ground Truth depth) image, a depth image of the distance measurement results (measured depth), an image showing the distance measurement error, and a waveform diagram of the distance measurement error.
  • GT_depth Ground Truth depth
  • the distance to the subject i.e., object 10
  • the field of view (FOV) of the distance measuring device 1 is 70 degrees.
  • a pin-hole camera with no lens distortion was used for the distance measuring device 1.
  • the maximum phase difference between the multiple TX waveforms is +3/4b, and the minimum phase difference is -3/4b.
  • the pulse width T of the TX waveforms is different in Figures 13 to 16.
  • the phase differences between the multiple TX waveforms are set to be equally spaced based on the number of divisions N and the above maximum and minimum phase differences.
  • the distance measuring device 1 repeatedly emits a TX signal having the reference TX waveform shown in Figure 7, etc.
  • Figure 13A shows a true depth (GT depth [m]) image.
  • Figure 13A illustrates the depth as a function of the true distance from the plane measured in the simulation to the dToF sensor.
  • Figs. 13B to 13E show the simulation results when the number of divisions N is 1, 4, 8, and 16, respectively. That is, Fig. 13B shows the simulation results of general-purpose ranging processing.
  • the first row of Figs. 13B to 13E shows images of the depth (measured depth [m]) of the ranging results.
  • the second row of Figs. 13B to 13E shows images of the ranging error (depth error [m]).
  • the third row of Figures 13B to 13E shows the waveform of the depth error (depth error [m]).
  • the waveforms on the third row of Figures 13B to 13E include the depth error in the dotted line portions on the first and second rows of Figures 13B to 13E.
  • the horizontal axis of the waveform diagrams on the third row of Figures 13B to 13E indicates the position (index) of the dotted line portions on the first and second rows of Figures 13B to 13E, and the vertical axis indicates the depth error.
  • the simulation in Figure 13 is a simulation in which the pulse width T of the TX waveform is a constant multiple of the bin width b.
  • the pulse width T of the TX waveform is a constant multiple of the bin width b.
  • cyclic errors are suppressed.
  • almost no errors occur in any of Figures 13B to 13E.
  • FIG 14B concentric cyclic errors are observed in the distance measurement results.
  • Figure 14C when the distance measurement method disclosed herein is applied, the cyclic errors are reduced.
  • Figures 14D and 14E the larger the division number N, the greater the effect of reducing cyclic errors.
  • Figures 15 and 16 also confirm a reduction in cyclic error.
  • the distance measuring device 1 can suppress cyclic errors, which are the first problem described above.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating the effect of the pile-up phenomenon in the ranging method according to the first embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 17, with the ranging method according to the present disclosure, the portions of the first to fourth RX waveforms where the SPAD light reception frequency is concentrated due to the pile-up phenomenon can be distributed across multiple bins in the histogram. This reduces errors due to the pile-up phenomenon.
  • Range measurement errors due to pile-up and saturation phenomena can also be reduced by reducing the pulse width T of the TX waveform.
  • Figure 18 is a diagram illustrating the reduction of range measurement errors due to pile-up and saturation phenomena in the range measurement method according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the RX signal is incident during three unit light reception periods.
  • the RX signal cannot be received due to saturation, and no bin is generated.
  • Figure 18B shows a case where the pulse width T of the RX waveform is less than twice the bin width b (T ⁇ 2b). Compared to Figure 18A, Figure 18B is characterized by a reduced number of unit light reception periods in which the RX waveform is incident. Figure 18B does not have a third unit light reception period that would be affected by saturation. This prevents the occurrence of the saturation phenomenon.
  • Figure 18C shows a case where the pulse width T of the RX waveform is less than the bin width b (T ⁇ b).
  • the pulse width T of the RX waveform is less than the bin width b (T ⁇ b).
  • Figure 19 is a diagram showing a ranging method according to a first comparative example.
  • the pulse width T of the TX waveform is set to be less than the bin width b, as in Figure 18.
  • the ranging method of Figure 19 does not emit a TX signal having multiple TX waveforms with different phases, as shown in Figure 7. In other words, the ranging method of Figure 19 repeatedly emits a TX signal having a TX waveform with a single phase.
  • the pulse width T of the RX waveform may become less than the bin width b. In this case, too, ranging accuracy will deteriorate, as in Figure 19.
  • the pulse width T of the TX waveform is made larger than the bin width b.
  • the pulse width T is made a constant multiple (for example, two or three times) the bin width b.
  • FIG. 20 is a diagram showing a second ranging method according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the light-emitting unit 2 emits TX signals having first to fourth TX waveforms whose pulse width T is less than the bin width b.
  • the light-receiving unit 3 receives RX signals having first to fourth RX waveforms whose pulse width T is less than the bin width b.
  • the first to fourth RX waveforms in FIG. 20 have the same phase difference with respect to the reference RX waveform as in FIG. 7.
  • the histogram in Figure 20 has a number of bins corresponding to the pulse width T of the first to fourth RX waveforms and the offset of the first to fourth RX waveforms. This results in two or more bins in the histogram, preventing the error shown in Figure 19 from occurring.
  • the ranging method of Figure 20, like Figure 18C can reduce ranging errors due to saturation and pile-up phenomena. While Figure 20 illustrates an example in which the pulse width T is less than the bin width b, ranging errors due to saturation and pile-up phenomena can also be reduced when the pulse width T is less than twice the bin width b, like Figure 18B.
  • the ranging method of Figure 20 can suppress cyclic errors, similar to the example of Figure 12. This eliminates the need to set the pulse width T to a constant multiple of the bin width b, allowing the pulse width T to be less than the bin width b.
  • the ranging device 1 may suppress the ranging error in FIG. 19 using a method other than the ranging method in FIG. 20.
  • the ranging device 1 may measure the temperature of the imaging environment and, based on the measured temperature, control the light emission of the light-emitting unit 2 so that the pulse width T of the RX waveform is approximately the same as the bin width b or greater than the bin width b (for example, twice the bin width b).
  • the light-emitting unit 2 may intermittently emit a TX signal with a TX waveform of the same phase (for example, the reference TX waveform in FIG. 7).
  • Figure 21 shows the relationship between the pulse width T of the RX waveform and the histogram.
  • the pulse width T1 of the RX waveform in Figure 21A is, for example, 2.3 times the bin width b.
  • the pulse width T2 of the RX waveform in Figure 21B is, for example, 1.15 times the bin width b.
  • the pulse width T3 of the RX waveform in Figure 21C is, for example, 0.46 times the bin width b.
  • the light emitting unit 2 is controlled to emit a TX signal having a TX waveform with a pulse width T twice the bin width b.
  • the light emitting unit 2 is controlled to emit a TX signal having a TX waveform with a pulse width T that is approximately the same as the bin width b.
  • RX signals having RX waveforms with the above-mentioned pulse widths T1 , T2 , and T3 are received in Fig. 21A to Fig. 21C, respectively.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a ranging method according to a modified example of the first embodiment of the present disclosure.
  • the ranging method of FIG. 22 differs from the ranging method of FIG. 7 in that the pulse widths of the first to fourth TX waveforms are different from each other.
  • the pulse width of the reference TX waveform is T 0.
  • the pulse width of the first TX waveform is T 0 -A.
  • the pulse width of the second TX waveform is T 0 -A/3.
  • the pulse width of the third TX waveform is T 0 +A/3.
  • the pulse width of the fourth TX waveform is T 0 +A.
  • the phase difference A is, for example, 1/2 of the bin width b.
  • the centers of gravity of the first to fourth TX waveforms are approximately the same as the center of gravity of the reference TX waveform.
  • the histogram generator 5 can generate a histogram having a center of gravity that is approximately the same as the center of gravity of the reference RX waveform.
  • the ranging method of Figure 22 can also reduce ranging errors due to cyclic errors, saturation phenomena, and pile-up phenomena.
  • the ranging device 1 has a first characteristic of emitting a TX signal having a TX waveform whose pulse width T is shorter than twice the unit light-reception period, and a second characteristic of emitting a TX signal by switching in sequence between multiple TX waveforms each having a different phase. This allows the ranging device 1 to solve both the first and second problems described above, thereby improving ranging accuracy.
  • the first feature can reduce the number of bins where saturation and pile-up can occur, preventing a deterioration in ranging accuracy. Furthermore, by making the pulse width T of the TX waveform shorter than the unit light-receiving period, it is possible, in principle, to prevent saturation and pile-up from occurring, greatly improving ranging accuracy.
  • the second feature allows the number of bins in the histogram to be two or more, even when the pulse width T of the RX waveform is shorter than the unit light-receiving period, thereby preventing a deterioration in ranging accuracy.
  • the second feature is that even if a pile-up phenomenon occurs, the period during which SPAD light reception is concentrated can be distributed among multiple bins, thereby preventing deterioration in ranging accuracy due to the pile-up phenomenon.
  • the second feature makes it possible to offset errors caused by cyclic errors, which is the first issue.
  • errors caused by cyclic errors can be more effectively offset, improving ranging accuracy.
  • Second Embodiment 7 errors due to cyclic error, pile-up phenomenon, and saturation phenomenon are dispersed to each bin of the histogram by controlling the light-emitting unit 2. This dispersion of the distance measurement errors can also be achieved by controlling the distance measurement unit 7.
  • the second embodiment of the present disclosure is characterized in that the distance measurement errors are dispersed by controlling the distance measurement unit 7.
  • FIG. 23 is a block diagram showing the configuration of a distance measuring device 1a according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 24 is a block diagram showing the detailed configuration of a distance measuring unit 7a according to a second embodiment of the present disclosure.
  • the distance measuring device 1a in FIG. 23 differs from the distance measuring device 1 in FIG. 1 in that it does not have the delay circuit 13 in FIG. 1.
  • the time-of-flight detection unit (light-reception time allocation unit) 4a in FIG. 24 is configured using, for example, a TDC (Time to Digital Converter), but its processing operation differs from that of the time-of-flight detection unit 4 in FIG. 1.
  • TDC Time to Digital Converter
  • the light-emitting unit 2a in Figure 23 intermittently emits a TX signal with the same phase and pulse width (for example, a TX signal having the reference TX waveform in Figure 7).
  • step S4 in FIG. 10 differs for the distance measuring device 1a in FIG. 23 from that of the distance measuring device 1 in FIG. 1.
  • the control unit 14a in FIG. 24 transmits the offset (delay time) acquired in step S3 in FIG. 10 to the time-of-flight detection unit 4a.
  • the time-of-flight detection unit 4a may acquire the offset from the delay time list in FIG. 11 based on the light emission period counter i.
  • the time-of-flight detection unit 4a obtains the time from when the light-emitting unit 2a emits the TX signal to when the light-receiving unit 3 receives the RX signal (hereinafter also referred to as the light-receiving time) based on the clock signal obtained from the clock signal generation unit 12 and the pixel signal obtained from the light-receiving unit 3.
  • the time-of-flight detection unit 4a adds an offset (for example, the offset in Figure 11) to the light-reception time to calculate a phase-shifted light-reception time.
  • the time-of-flight detection unit 4a assigns the phase-shifted light-reception time to one of multiple bins in the histogram and transmits the assignment number (bin_index) to the histogram generation unit 5.
  • the histogram generation unit 5 increments the number of times light is received for the bin specified by the assignment number. In this way, the time-of-flight detection unit 4a associates the light-reception time with one of multiple bins in the histogram.
  • the time-of-flight detection unit 4a acquires the same light-reception time from the light-receiving unit 3, it may assign it to a bin with a different assigned number depending on the offset value.
  • the offset is selected in rotation, as in Figure 8.
  • the time-of-flight detection unit 4a selects in rotation one of multiple different correspondences between the light-reception time of the RX waveform repeatedly received by the light-receiving unit 3 and multiple unit light-reception periods contained in the histogram.
  • the histogram generation unit 5 generates a histogram based on the above assigned numbers. This allows a histogram similar to that shown in Figure 9 to be generated.
  • the delay time list can be set with offsets similar to those shown in Figure 11.
  • the time-of-flight detection unit 4a can use a delay time list in which the sum of the offsets is adjusted to 0 and the number of positive and negative offsets is equal.
  • the time-of-flight detection unit 4a can also use offsets that are shorter than the unit light-receiving period and are shifted at equal intervals by the same phase amount.
  • the distance measuring device 1a In the distance measuring device 1a according to the second embodiment, at least part of the light emitting unit 2a, light receiving unit 3, light emission timing control unit 11, or clock signal generation unit 12 may be provided external to the distance measuring device 1a.
  • the distance measuring unit 7a may generate a histogram and calculate the center of gravity based on pixel signals transferred from the externally provided light receiving unit 3, etc.
  • the time-of-flight detection unit 4a may be controlled by, for example, an information processing device downstream of the distance measuring device 1a. This allows the configuration of the distance measuring device 1a to be simplified.
  • the light-emitting unit 2 according to the first embodiment may also be applied to the distance measuring device 1a. That is, the light-emitting unit 2a may be configured to emit TX signals having the first to fourth waveforms in FIG. 7 in sequence. The light-emitting unit 2a may also emit a TX signal having a TX waveform in which the pulse width T is less than twice the bin width b or less than the bin width b.
  • the ranging error is dispersed by controlling the ranging unit 7.
  • the ranging device 1a according to the second embodiment does not require complex light emission control.
  • the configuration of the ranging device 1a can be simplified by implementing control of the time-of-flight detection unit 4a in a downstream information processing device or the like.
  • At least a portion of the distance measuring device 1 or 1a described in the above-mentioned embodiments may be configured as hardware or software. If configured as software, a program that realizes at least a portion of the functions of the information processing device may be stored on a recording medium such as a flexible disk or CD-ROM, and loaded and executed by a computer.
  • the recording medium is not limited to removable recording media such as magnetic disks or optical disks, but may also be fixed recording media such as hard disk drives or memory.
  • a program that realizes at least some of the functions of the distance measuring device 1 or 1a may be distributed via a communication line (including wireless communication) such as the Internet.
  • the program may be encrypted, modulated, or compressed and distributed via a wired or wireless line such as the Internet, or stored on a recording medium.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be realized as a device mounted on any type of moving body, such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, personal mobility, an airplane, a drone, a ship, a robot, construction machinery, or agricultural machinery (tractor).
  • FIG. 25 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system 7000, which is an example of a mobile object control system to which the technology disclosed herein can be applied.
  • the vehicle control system 7000 includes multiple electronic control units connected via a communication network 7010.
  • the vehicle control system 7000 includes a drive system control unit 7100, a body system control unit 7200, a battery control unit 7300, an outside-vehicle information detection unit 7400, an inside-vehicle information detection unit 7500, and an integrated control unit 7600.
  • the communication network 7010 connecting these multiple control units may be an in-vehicle communication network conforming to any standard, such as CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network), LAN (Local Area Network), or FlexRay (registered trademark).
  • CAN Controller Area Network
  • LIN Local Interconnect Network
  • LAN Local Area Network
  • FlexRay registered trademark
  • Each control unit includes a microcomputer that performs arithmetic processing in accordance with various programs, a memory unit that stores the programs executed by the microcomputer or parameters used in various calculations, and a drive circuit that drives various controlled devices.
  • Each control unit includes a network I/F for communicating with other control units via the communication network 7010, as well as a communication I/F for communicating with devices or sensors inside and outside the vehicle via wired or wireless communication.
  • Figure 25 illustrates the functional configuration of the integrated control unit 7600, including a microcomputer 7610, a general-purpose communication I/F 7620, a dedicated communication I/F 7630, a positioning unit 7640, a beacon receiving unit 7650, an in-vehicle device I/F 7660, an audio/video output unit 7670, an in-vehicle network I/F 7680, and a memory unit 7690.
  • Other control units similarly include microcomputers, communication I/Fs, memory units, etc.
  • the drivetrain control unit 7100 controls the operation of devices related to the vehicle's drivetrain in accordance with various programs.
  • the drivetrain control unit 7100 functions as a control device for a driveforce generating device for generating vehicle driveforce, such as an internal combustion engine or drive motor, a driveforce transmission mechanism for transmitting driveforce to the wheels, a steering mechanism for adjusting the steering angle of the vehicle, and a braking device for generating vehicle braking force.
  • the drivetrain control unit 7100 may also function as a control device for an ABS (Antilock Brake System) or ESC (Electronic Stability Control), etc.
  • a vehicle state detection unit 7110 is connected to the drivetrain control unit 7100.
  • the vehicle state detection unit 7110 includes at least one of the following: a gyro sensor that detects the angular velocity of the axial rotational movement of the vehicle body; an acceleration sensor that detects the acceleration of the vehicle; or a sensor for detecting the amount of accelerator pedal operation, the amount of brake pedal operation, the steering angle of the steering wheel, engine rotation speed, or wheel rotation speed.
  • the drivetrain control unit 7100 performs arithmetic processing using signals input from the vehicle state detection unit 7110, and controls the internal combustion engine, drive motor, electric power steering device, brake device, etc.
  • the body system control unit 7200 controls the operation of various devices installed in the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 7200 functions as a control device for a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or various lamps such as headlamps, backup lamps, brake lamps, turn signals, and fog lamps.
  • radio waves transmitted from a portable device that serves as a key or signals from various switches can be input to the body system control unit 7200.
  • the body system control unit 7200 accepts these radio waves or signal inputs and controls the vehicle's door lock device, power window device, lamps, etc.
  • the battery control unit 7300 controls the secondary battery 7310, which is the power supply source for the drive motor, in accordance with various programs. For example, information such as battery temperature, battery output voltage, or remaining battery capacity is input to the battery control unit 7300 from a battery device equipped with the secondary battery 7310. The battery control unit 7300 performs calculations using these signals, and controls the temperature regulation of the secondary battery 7310 or the cooling device or other components equipped in the battery device.
  • the outside vehicle information detection unit 7400 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 7000.
  • an imaging unit 7410 and an outside vehicle information detection unit 7420 is connected to the outside vehicle information detection unit 7400.
  • the imaging unit 7410 includes at least one of a ToF (Time Of Flight) camera, a stereo camera, a monocular camera, an infrared camera, and other cameras.
  • the outside vehicle information detection unit 7420 includes at least one of, for example, an environmental sensor for detecting the current weather or climate, or a surrounding information detection sensor for detecting other vehicles, obstacles, pedestrians, etc. around the vehicle equipped with the vehicle control system 7000.
  • the environmental sensor may be, for example, at least one of a raindrop sensor that detects rain, a fog sensor that detects fog, a sunshine sensor that detects the level of sunlight, and a snow sensor that detects snowfall.
  • the surrounding information detection sensor may be at least one of an ultrasonic sensor, a radar device, and a LIDAR (Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging) device.
  • the imaging unit 7410 and the outside vehicle information detection unit 7420 may each be provided as an independent sensor or device, or may be provided as a device that integrates multiple sensors or devices.
  • Figure 26 shows an example of the installation locations of the imaging unit 7410 and the vehicle exterior information detection unit 7420.
  • the imaging units 7910, 7912, 7914, 7916, and 7918 are installed, for example, at least one of the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and the top of the windshield inside the vehicle cabin of the vehicle 7900.
  • the imaging unit 7910 installed on the front nose and the imaging unit 7918 installed on the top of the windshield inside the vehicle cabin mainly capture images of the front of the vehicle 7900.
  • the imaging units 7912 and 7914 installed on the side mirrors mainly capture images of the sides of the vehicle 7900.
  • the imaging unit 7916 installed on the rear bumper or back door mainly captures images of the rear of the vehicle 7900.
  • the imaging unit 7918 which is mounted above the windshield inside the vehicle, is primarily used to detect preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lane marks, etc.
  • Imaging range a indicates the imaging range of the imaging unit 7910 provided on the front nose
  • imaging ranges b and c indicate the imaging ranges of the imaging units 7912 and 7914 provided on the side mirrors, respectively
  • imaging range d indicates the imaging range of the imaging unit 7916 provided on the rear bumper or back door.
  • External vehicle information detection units 7920, 7922, 7924, 7926, 7928, and 7930 installed on the front, rear, sides, corners, and above the windshield inside the vehicle cabin of vehicle 7900 may be, for example, ultrasonic sensors or radar devices.
  • External vehicle information detection units 7920, 7926, and 7930 installed on the front nose, rear bumper, back door, and above the windshield inside the vehicle cabin of vehicle 7900 may be, for example, LIDAR devices.
  • These external vehicle information detection units 7920 to 7930 are primarily used to detect preceding vehicles, pedestrians, obstacles, etc.
  • the outside vehicle information detection unit 7400 causes the imaging unit 7410 to capture images outside the vehicle and receives the captured image data.
  • the outside vehicle information detection unit 7400 also receives detection information from the connected outside vehicle information detection unit 7420. If the outside vehicle information detection unit 7420 is an ultrasonic sensor, radar device, or LIDAR device, the outside vehicle information detection unit 7400 emits ultrasonic waves or electromagnetic waves, and receives information on the received reflected waves. Based on the received information, the outside vehicle information detection unit 7400 may perform object detection processing or distance detection processing for people, vehicles, obstacles, signs, text on the road, etc. Based on the received information, the outside vehicle information detection unit 7400 may also perform environmental recognition processing to recognize rainfall, fog, road conditions, etc. Based on the received information, the outside vehicle information detection unit 7400 may also calculate the distance to objects outside the vehicle.
  • the outside vehicle information detection unit 7400 may also perform image recognition processing or distance detection processing to recognize people, cars, obstacles, signs, or text on the road surface based on the received image data.
  • the outside vehicle information detection unit 7400 may also perform processing such as distortion correction or alignment on the received image data, and may also generate an overhead image or panoramic image by combining image data captured by different image capture units 7410.
  • the outside vehicle information detection unit 7400 may also perform viewpoint conversion processing using image data captured by different image capture units 7410.
  • the in-vehicle information detection unit 7500 detects information inside the vehicle.
  • a driver state detection unit 7510 that detects the driver's state.
  • the driver state detection unit 7510 may include a camera that captures an image of the driver, a biosensor that detects the driver's biometric information, or a microphone that collects audio from within the vehicle cabin.
  • the biosensor is provided, for example, on the seat or steering wheel, and detects the biometric information of a passenger sitting in the seat or the driver gripping the steering wheel.
  • the in-vehicle information detection unit 7500 may calculate the driver's level of fatigue or concentration based on the detection information input from the driver state detection unit 7510, or may determine whether the driver is dozing off.
  • the in-vehicle information detection unit 7500 may perform processing such as noise canceling on the collected audio signal.
  • the integrated control unit 7600 controls the overall operation of the vehicle control system 7000 in accordance with various programs.
  • An input unit 7800 is connected to the integrated control unit 7600.
  • the input unit 7800 is realized by a device that can be operated by the occupant for input, such as a touch panel, button, microphone, switch, or lever. Data obtained by voice recognition of voice input through a microphone may be input to the integrated control unit 7600.
  • the input unit 7800 may be, for example, a remote control device that uses infrared or other radio waves, or an externally connected device such as a mobile phone or PDA (Personal Digital Assistant) that is compatible with the operation of the vehicle control system 7000.
  • the input unit 7800 may be, for example, a camera, in which case the occupant can input information using gestures.
  • the input unit 7800 may include, for example, an input control circuit that generates an input signal based on information input by a passenger or the like using the input unit 7800 and outputs the signal to the integrated control unit 7600.
  • the passenger or the like inputs various data to the vehicle control system 7000 and instructs it to perform processing operations.
  • the memory unit 7690 may include a ROM (Read Only Memory) that stores various programs executed by the microcomputer, and a RAM (Random Access Memory) that stores various parameters, calculation results, sensor values, etc.
  • the memory unit 7690 may also be realized by a magnetic memory device such as an HDD (Hard Disc Drive), a semiconductor memory device, an optical memory device, or a magneto-optical memory device.
  • the general-purpose communication I/F 7620 is a general-purpose communication I/F that mediates communication between various devices present in the external environment 7750.
  • the general-purpose communication I/F 7620 may implement cellular communication protocols such as GSM (registered trademark) (Global System of Mobile communications), WiMAX (registered trademark), LTE (registered trademark) (Long Term Evolution) or LTE-Advanced (LTE-A), or other wireless communication protocols such as wireless LAN (also known as Wi-Fi (registered trademark)) and Bluetooth (registered trademark).
  • GSM Global System of Mobile communications
  • WiMAX registered trademark
  • LTE registered trademark
  • LTE-Advanced LTE-Advanced
  • wireless LAN also known as Wi-Fi (registered trademark)
  • Bluetooth registered trademark
  • the general-purpose communication I/F 7620 may connect to devices (e.g., application servers or control servers) present on an external network (e.g., the Internet, a cloud network, or an operator-specific network) via, for example, a base station or access point. Additionally, the general-purpose communication I/F 7620 may connect to a terminal located near the vehicle (for example, a terminal of a driver, pedestrian, or store, or an MTC (Machine Type Communication) terminal) using, for example, P2P (Peer To Peer) technology.
  • P2P Peer To Peer
  • the dedicated communication I/F 7630 is a communication I/F that supports communication protocols designed for use in vehicles.
  • the dedicated communication I/F 7630 may implement standard protocols such as WAVE (Wireless Access in Vehicle Environment), which is a combination of the lower layer IEEE 802.11p and the upper layer IEEE 1609, DSRC (Dedicated Short Range Communications), or a cellular communication protocol.
  • WAVE Wireless Access in Vehicle Environment
  • DSRC Dedicated Short Range Communications
  • the dedicated communication I/F 7630 typically performs V2X communication, a concept that includes one or more of vehicle-to-vehicle communication, vehicle-to-infrastructure communication, vehicle-to-home communication, and vehicle-to-pedestrian communication.
  • the positioning unit 7640 performs positioning by receiving, for example, GNSS signals from GNSS (Global Navigation Satellite System) satellites (e.g., GPS signals from GPS (Global Positioning System) satellites), and generates location information including the vehicle's latitude, longitude, and altitude.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • GPS Global Positioning System
  • the positioning unit 7640 may determine the current location by exchanging signals with a wireless access point, or may obtain location information from a terminal with positioning capabilities, such as a mobile phone, PHS, or smartphone.
  • the beacon receiver 7650 receives, for example, radio waves or electromagnetic waves transmitted from radio stations installed on the road, and acquires information such as the current location, congestion, road closures, and travel time.
  • the functions of the beacon receiver 7650 may be included in the dedicated communication I/F 7630 described above.
  • the in-vehicle device I/F 7660 is a communication interface that mediates connections between the microcomputer 7610 and various in-vehicle devices 7760 present in the vehicle.
  • the in-vehicle device I/F 7660 may establish wireless connections using wireless communication protocols such as wireless LAN, Bluetooth (registered trademark), NFC (Near Field Communication), or WUSB (Wireless USB).
  • the in-vehicle device I/F 7660 may also establish a wired connection such as USB (Universal Serial Bus), HDMI (High-Definition Multimedia Interface), or MHL (Mobile High-Definition Link) via a connection terminal (and a cable, if necessary) not shown.
  • USB Universal Serial Bus
  • HDMI High-Definition Multimedia Interface
  • MHL Mobile High-Definition Link
  • the in-vehicle device 7760 may include, for example, at least one of a mobile device or wearable device owned by the passenger, or an information device carried into or attached to the vehicle.
  • the in-vehicle device 7760 may also include a navigation device that searches for a route to an arbitrary destination.
  • the in-vehicle device I/F 7660 exchanges control signals or data signals with these in-vehicle devices 7760.
  • the in-vehicle network I/F 7680 is an interface that mediates communication between the microcomputer 7610 and the communication network 7010.
  • the in-vehicle network I/F 7680 sends and receives signals in accordance with a specific protocol supported by the communication network 7010.
  • the microcomputer 7610 of the integrated control unit 7600 controls the vehicle control system 7000 in accordance with various programs based on information acquired via at least one of the general-purpose communication I/F 7620, dedicated communication I/F 7630, positioning unit 7640, beacon receiving unit 7650, in-vehicle device I/F 7660, and in-vehicle network I/F 7680.
  • the microcomputer 7610 may calculate control target values for the driving force generating device, steering mechanism, or braking device based on acquired information from inside and outside the vehicle, and output control commands to the drivetrain control unit 7100.
  • the microcomputer 7610 may perform cooperative control aimed at realizing the functions of an Advanced Driver Assistance System (ADAS), including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, and vehicle lane departure warning.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 7610 may perform cooperative control for the purpose of autonomous driving, which allows the vehicle to travel autonomously without relying on driver operation, by controlling the driving force generation device, steering mechanism, braking device, etc. based on the acquired information about the vehicle's surroundings.
  • the microcomputer 7610 may generate three-dimensional distance information between the vehicle and surrounding objects such as structures and people based on information acquired via at least one of the general-purpose communication I/F 7620, dedicated communication I/F 7630, positioning unit 7640, beacon receiving unit 7650, in-vehicle equipment I/F 7660, and in-vehicle network I/F 7680, and may create local map information including information about the area around the vehicle's current location. Furthermore, the microcomputer 7610 may predict dangers such as a vehicle collision, approaching pedestrians, or entering a closed road based on the acquired information, and generate a warning signal.
  • the warning signal may be, for example, a signal to generate a warning sound or turn on a warning lamp.
  • the audio/video output unit 7670 transmits at least one audio and/or image output signal to an output device capable of visually or audibly notifying vehicle occupants or the outside of the vehicle of information.
  • an audio speaker 7710, a display unit 7720, and an instrument panel 7730 are exemplified as output devices.
  • the display unit 7720 may include, for example, at least one of an on-board display and a head-up display.
  • the display unit 7720 may have an AR (Augmented Reality) display function.
  • the output device may also be other devices such as headphones, wearable devices such as eyeglass-type displays worn by the occupants, projectors, or lamps.
  • the output device When the output device is a display device, the display device visually displays the results obtained by various processes performed by the microcomputer 7610 or information received from other control units in various formats such as text, images, tables, and graphs.
  • the output device is an audio output device, the audio output device converts audio signals consisting of reproduced audio data or acoustic data into analog signals and outputs them audibly.
  • At least two control units connected via the communication network 7010 may be integrated into a single control unit.
  • each control unit may be made up of multiple control units.
  • the vehicle control system 7000 may include another control unit not shown.
  • some or all of the functions performed by one of the control units may be carried out by another control unit. In other words, as long as information is sent and received via the communication network 7010, predetermined calculation processing may be performed by one of the control units.
  • a sensor or device connected to one of the control units may be connected to another control unit, and multiple control units may send and receive detection information to each other via the communication network 7010.
  • a computer program for realizing each function of the distance measuring device 1 according to this embodiment described with reference to FIG. 1 can be implemented in any control unit, etc.
  • a computer-readable recording medium on which such a computer program is stored can be provided. Examples of recording media include magnetic disks, optical disks, magneto-optical disks, and flash memory.
  • the above computer program may also be distributed, for example, via a network, without using a recording medium.
  • the distance measuring device 1 in the vehicle control system 7000 described above, the distance measuring device 1 according to this embodiment, which was explained using Figure 1, can be applied to the imaging unit 7410 of the application example shown in Figure 25. This enables highly accurate distance measurement even when the subject is at a close distance or when the subject is highly reflective.
  • the components of the distance measuring device 1 described using FIG. 1 may be implemented in a module (e.g., an integrated circuit module configured on a single die) for the integrated control unit 7600 shown in FIG. 25.
  • the distance measuring device 1 described using FIG. 1 may be implemented by multiple control units of the vehicle control system 7000 shown in FIG. 25.
  • the present technology can be configured as follows: (1) a light receiving unit that repeatedly receives a reflected light pulse signal that is a light pulse signal reflected by an object; and a histogram generating unit that generates a histogram in which the reception frequency of the reflected light pulse signal is classified for each unit light receiving period. a light-emitting unit that repeatedly emits the optical pulse signal with a pulse width that is shorter than twice the unit light-receiving period; A distance measuring device comprising: (2) The light emitting unit repeatedly emits the optical pulse signal with a pulse width shorter than the unit light receiving period. A distance measuring device according to (1).
  • a light receiving unit that repeatedly receives a reflected light pulse signal that is a light pulse signal reflected by an object; and a histogram generating unit that generates a histogram in which the reception frequency of the reflected light pulse signal is classified for each unit light receiving period.
  • a control unit that controls the light emitting unit to select in turn one of a plurality of pulse widths having different phases and emit the light pulse signal, or that selects in turn one of a plurality of different correspondences between the light receiving times of the reflected light pulse signal received by the light receiving unit and a plurality of unit light receiving periods included in the histogram, or that selects the plurality of correspondences in parallel.
  • Ranging device that controls the light emitting unit to select in turn one of a plurality of pulse widths having different phases and emit the light pulse signal, or that selects in turn one of a plurality of different correspondences between the light receiving times of the reflected light pulse signal received by the light receiving unit and a plurality of unit light receiving periods included in the histogram
  • the light emitting unit is configured to select a plurality of pulse widths having different phases in turn and emit the optical pulse signal, or to intermittently emit the optical pulse signal having pulse widths having the same phase.
  • a distance measuring device according to any one of (1) to (3).
  • a light emission timing control unit is provided which selects one of the plurality of pulse widths having different phases in turn, the light emitting unit emits the optical pulse signal with the pulse width selected by the light emission timing control unit; A distance measuring device according to (4).
  • the light emission timing control unit selects each of the plurality of pulse widths in turn two or more predetermined times, the light-emitting unit repeats the operation of emitting the optical pulse signal having the pulse width selected by the light-emission timing control unit the predetermined number of times, the light receiving unit repeats the operation of receiving the reflected light pulse signal corresponding to the light pulse signal emitted for each of the plurality of pulse widths the predetermined number of times, the histogram generation unit generates the histogram based on the reflected light pulse signals corresponding to the light pulse signals emitted by selecting each of the plurality of pulse widths the predetermined number of times.
  • the light emission timing control unit switches the selection of the plurality of pulse widths in turn for each light emission operation of the light emitting unit.
  • a distance measuring device according to (5) or (6).
  • the light emission timing control unit shifts the phases of the plurality of pulse widths at equal intervals.
  • a distance measuring device according to any one of (5) to (7).
  • the light emission timing control unit shifts the phases of the plurality of pulse widths by the same phase amount that is shorter than the unit light receiving period.
  • the plurality of pulse widths have the same time width.
  • a distance measuring device according to any one of (3) to (9).
  • the plurality of pulse widths include n (n is an integer of 1 or more) pulse widths whose phases are earlier than a reference pulse width, and the n pulse widths whose phases are later than the reference pulse width.
  • the plurality of pulse widths include two or more pulse widths having different time widths.
  • the plurality of pulse widths include n (n is an integer of 1 or more) pulse widths that are shorter than a reference pulse width, and the n pulse widths that are longer than the reference pulse width, The n pulse widths shorter than the reference pulse width and the n pulse widths longer than the reference pulse width have the same center of gravity.
  • a synchronization control unit that synchronizes the light receiving unit and the light emitting unit; a delay circuit that delays the synchronization signal output from the synchronization control unit by a period shorter than the unit light-receiving period for each light-emitting operation of the light-emitting unit and transmits the delayed synchronization signal to the light-emitting unit,
  • a distance measuring device according to any one of (1) to (13).
  • a light-receiving time allocation unit which selects one of a plurality of different correspondences between the light-receiving times of the reflected light pulse signals repeatedly received by the light-receiving unit and the plurality of unit light-receiving periods included in the histogram in turn, the histogram generation unit generates the histogram based on the association selected by the light-receiving time allocation unit.
  • a distance measuring device according to (3) or (4).
  • the light-receiving time allocation unit selects each of the plurality of associations in turn two or more predetermined times
  • the histogram generation unit generates the histogram by allocating the light-receiving time to a plurality of unit light-receiving periods for each of the plurality of associations selected in turn the predetermined number of times.
  • a distance measuring device according to (15).
  • the unit light-receiving periods corresponding to the light-receiving times are shifted at equal intervals.
  • a distance measuring device according to (15) or (16).
  • the plurality of correspondences include n (n is an integer of 1 or more) correspondences in which the unit light-receiving periods corresponding to the light-receiving times are earlier than a reference correspondence between the light-receiving times and the plurality of unit light-receiving periods included in the histogram, and the n correspondences in which the unit light-receiving periods corresponding to the light-receiving times are later than the reference correspondence.
  • a distance measuring device according to any one of (15) to (17).
  • the light-receiving time allocation unit generates the plurality of associations between the light-receiving times and the plurality of unit light-receiving periods by changing the associations by a time width shorter than the unit light-receiving period.
  • a distance measuring device according to any one of (15) to (18). (20) Repeatedly receiving a reflected light pulse signal that is reflected by an object; generating a histogram in which the light reception frequency of the reflected light pulse signal is classified for each unit light reception period; Selecting one of a plurality of pulse widths having different phases in turn to emit the light pulse signal, selecting one of a plurality of different correspondences between the light receiving times of the reflected light pulse signal and the plurality of unit light receiving periods in the histogram in turn, or selecting the plurality of correspondences in parallel. Distance measurement method.
  • 1, 1a Distance measuring device, 2, 2a: Light emitter, 3: Light receiver, 4, 4a: Time-of-flight detector, 5: Histogram generator, 6: Distance detector, 7, 7a: Distance measuring unit, 10: Object, 11: Light emission timing controller, 12: Clock signal generator, 13: Delay circuit, 14, 14a: Controller

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Abstract

［課題］測距精度を向上できる。 ［解決手段］測距装置は、光パルス信号が物体で反射された反射光パルス信号を繰り返し受光する受光部と、前記反射光パルス信号の受光頻度を、単位受光期間ごとに分類したヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、前記光パルス信号を、前記単位受光期間の２倍よりも短いパルス幅で繰り返し発光する発光部と、を備える。

Description

測距装置及び測距方法
　本開示は、測距装置及び測距方法に関する。
　自動運転技術などでは、物体に光を照射する発光タイミング、及び物体からの反射光を受光する受光タイミングに基づいて、物体の距離を測定するｄＴｏＦ（direct Time of Flight）方式のＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）が広く採用されている。例えば、複数の飛行時間ヒストグラムを１階級ずつずらして加算することにより、１つの飛行時間ヒストグラムを形成し、形成された１つの飛行時間ヒストグラムを用いて飛行時間を検出することによって、短い測距時間で高い分解能を得る手法が提案されている（特許文献１参照）。
国際公開第２０２２／２６４５０４号
　測距装置の受光部には、例えば、光子を検出するＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）が用いられる。ＳＰＡＤには、光子を検出した後、一定期間、光子を検出できないデッドタイムが発生するという特徴がある。
　このデッドタイムにより、所定のパルス幅を有する反射光パルス信号を受光したときに、パルス幅の前半に比べて、パルス幅の後半ではＳＰＡＤの反応確率が低下する。これにより、ヒストグラムが右肩下がりの形状になり、ヒストグラムの重心がずれて測距精度が悪化するパイルアップ（pileup）現象が発生することがある。
　特に、反射光パルス信号の光強度が高い場合は、パルス幅の前半で殆どのＳＰＡＤが反応し、上述したデッドタイムにより、パルス幅の後半でＳＰＡＤが光子に反応できなくなり、パルス幅の後半に位置するヒストグラムのビンの受光頻度が著しく低下する飽和（saturation）が発生する場合がある。この場合、ヒストグラムの重心位置が大きくずれて、測距精度が著しく悪化するという課題がある。このように、物体が近距離に位置する場合、物体の反射率が高い場合、又は発光素子の発光強度が高い場合には、反射光パルス信号の光強度が高くなりやすいため、上述した飽和が発生しやすくなる。
　特許文献１には、上記のパイルアップ現象及び飽和現象と、その対策について何ら開示されていない。
　そこで、本開示では、測距精度を向上できる測距装置及び測距方法を提供するものである。
　上記の課題を解決するために、本開示によれば、光パルス信号が物体で反射された反射光パルス信号を繰り返し受光する受光部と、
　前記反射光パルス信号の受光頻度を、単位受光期間ごとに分類したヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
　前記光パルス信号を、前記単位受光期間の２倍よりも短いパルス幅で繰り返し発光する発光部と、
　を備える、測距装置が提供される。
　前記発光部は、前記光パルス信号を、前記単位受光期間よりも短いパルス幅で繰り返し発光してもよい。
　また、本開示によれば、光パルス信号が物体で反射された反射光パルス信号を繰り返し受光する受光部と、
　前記反射光パルス信号の受光頻度を、単位受光期間ごとに分類したヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
　発光部に位相がそれぞれ異なる複数のパルス幅のうち一つを順繰りに選択して前記光パルス信号を発光させる制御を行うか、前記受光部で受光された前記反射光パルス信号の受光時刻と前記ヒストグラムが有する複数の前記単位受光期間とのそれぞれ異なる複数の対応づけのうち一つを順繰りに選択するか、又は、前記複数の対応づけを並行して選択する制御部と、を備える、
　測距装置が提供される。
　それぞれ異なる位相の複数のパルス幅を順繰りに選択して前記光パルス信号を発光するか、又は、同一の位相のパルス幅の前記光パルス信号を断続的に発光する、前記発光部を備えてもよい。
　位相がそれぞれ異なる複数の前記パルス幅のうち一つを順繰りに選択する発光タイミング制御部を備え、
　前記発光部は、前記発光タイミング制御部で選択された前記パルス幅で前記光パルス信号を発光してもよい。
　前記発光タイミング制御部は、前記複数のパルス幅のそれぞれを、２以上の所定回数ずつ順繰りに選択し、
　前記発光部は、前記発光タイミング制御部で選択された前記パルス幅の前記光パルス信号を発光する動作を前記所定回数ずつ繰り返し、
　前記受光部は、前記複数のパルス幅のそれぞれごとに発光された前記光パルス信号に対応する前記反射光パルス信号を受光する動作を前記所定回数ずつ繰り返し、
　前記ヒストグラム生成部は、前記複数のパルス幅のそれぞれを前記所定回数ずつ選択して発光された前記光パルス信号に対応する前記反射光パルス信号に基づいて、前記ヒストグラムを生成してもよい。
　前記発光タイミング制御部は、前記発光部の１回の発光動作ごとに、前記複数のパルス幅の選択を順繰りに切り替えてもよい。
　前記発光タイミング制御部は、前記複数のパルス幅の位相を等間隔でずらしてもよい。
　前記発光タイミング制御部は、前記複数のパルス幅の位相を、前記単位受光期間よりも短い同一の位相量ずつずらしてもよい。
　前記複数のパルス幅は、同じ時間幅を有してもよい。
　前記複数のパルス幅は、基準となるパルス幅よりも位相が早いｎ（ｎは１以上の整数）個のパルス幅と、前記基準となるパルス幅よりも位相が遅い前記ｎ個のパルス幅と、を含んでもよい。
　前記複数のパルス幅は、互いに異なる時間幅の２以上のパルス幅を含んでもよい。
　前記複数のパルス幅は、基準となるパルス幅よりも短いｎ（ｎは１以上の整数）個のパルス幅と、前記基準となるパルス幅よりも長い前記ｎ個のパルス幅と、を含み、
　前記基準となるパルス幅よりも短いｎ個のパルス幅と、前記基準となるパルス幅よりも長いｎ個のパルス幅と、は同一の重心位置を有してもよい。
　前記受光部と前記発光部とを同期させる同期制御部と、
　前記同期制御部の出力する同期信号を、前記発光部の１回の発光動作ごとに、前記単位受光期間よりも短い期間の遅延をさせて、前記発光部に伝達する遅延回路と、をさらに備えてもよい。
　前記受光部で繰り返し受光された前記反射光パルス信号の受光時刻と、前記ヒストグラムが有する複数の前記単位受光期間と、のそれぞれ異なる複数の対応づけのうち一つを順繰りに選択する受光時刻割当部を備え、
　前記ヒストグラム生成部は、前記受光時刻割当部で選択された前記対応づけに基づいて、前記ヒストグラムを生成してもよい。
　前記受光時刻割当部は、前記複数の対応づけのそれぞれを、２以上の所定回数ずつ順繰りに選択し、
　前記ヒストグラム生成部は、前記所定回数ずつ順繰りに選択される前記複数の対応づけのそれぞれごとに、前記受光時刻を複数の前記単位受光期間に割り当てて前記ヒストグラムを生成してもよい。
　前記複数の対応づけは、前記受光時刻に対応する前記単位受光期間が等間隔でずれていてもよい。
　前記複数の対応づけは、前記受光時刻と前記ヒストグラムが有する複数の前記単位受光期間との基準となる対応づけよりも前記受光時刻に対応する前記単位受光期間を早めたｎ（ｎは１以上の整数）個の対応づけと、前記基準となる対応づけよりも前記受光時刻に対応する前記単位受光期間を遅くした前記ｎ個の対応づけと、を含んでもよい。
　前記受光時刻割当部は、前記受光時刻と複数の前記単位受光期間との対応づけを前記単位受光期間よりも短い時間幅で変化させて、前記複数の対応づけを生成してもよい。
　また、本開示によれば、光パルス信号が物体で反射された反射光パルス信号を繰り返し受光し、
　前記反射光パルス信号の受光頻度を、単位受光期間ごとに分類したヒストグラムを生成し、
　位相がそれぞれ異なる複数のパルス幅のうち一つを順繰りに選択して前記光パルス信号を発光するか、前記反射光パルス信号の受光時刻と前記ヒストグラムが有する複数の前記単位受光期間とのそれぞれ異なる複数の対応づけのうち一つを順繰りに選択するか、又は、前記複数の対応づけを並行して選択するか、のいずれかを行う、
　測距方法が提供される。
本開示の第１の実施形態に係る測距装置の構成を示すブロック図。 測距装置の測距手法を説明する図。 図３Ａは、ＲＸ波形の重心がビンの境界にある場合を示す図。図３Ｂは、ＲＸ波形が２つのビンから右側のみにはみ出した場合を示す図。図３Ｃは、ＲＸ波形の重心がビンの中央にある場合を示す図。図３Ｄは、ＲＸ波形が２つのビンから左側のみにはみ出した場合を示す図。 図４Ａは、平面からの距離を表すデプスを表示した画像。図４Ｂは、図４Ａのデプス誤差を示す図。 図５Ａは、パルス幅がビン幅の定数倍のＲＸ波形の重心位置が図４Ａと同じ場合を示す図。図５Ｂは、パルス幅がビン幅の定数倍のＲＸ波形の重心位置が図４Ｂと同じ場合を示す図。図５Ｃは、パルス幅がビン幅の定数倍のＲＸ波形の重心位置が図４Ｃと同じ場合を示す図。図５Ｄは、パルス幅がビン幅の定数倍のＲＸ波形の重心位置が図４Ｄと同じ場合を示す図。 図６Ａは、デッドタイムがない場合の理想的なＲＸ波形とヒストグラムを示す図。図６Ｂは、受光強度が低い場合のＲＸ波形とヒストグラムを示す図。図６Ｃは、受光強度が中程度の場合のＲＸ波形とヒストグラムを示す図。図６Ｄは、受光強度が高い場合のＲＸ波形とヒストグラムを示す図。 本開示の第１の実施形態に係る第１測距手法を示す図。 発光部によるＴＸ波形の切り替えを示す図。 図７の複数のＴＸ波形に基づく複数のＲＸ波形を示す図。 本開示の第１の実施形態に係る測距装置の動作を説明するフローチャート。 遅延時間リストを示す図。 第１測距手法におけるサイクリックエラーの影響を説明する図。 図１３Ａは、第１シミュレーションにおける真のデプスを示す画像。図１３Ｂは、分割数１の場合の測距結果を示す図。図１３Ｃは、分割数４の場合の測距結果を示す図。図１３Ｄは、分割数８の場合の測距結果を示す図。図１３Ｅは、分割数１６の場合の測距結果を示す図。図１３Ｆは、図１３Ｂ～図１３Ｅのデプス値及びデプスエラー値を示す図。 図１４Ａは、第２シミュレーションにおける真のデプスを示す画像。図１４Ｂは、分割数１の場合の測距結果を示す図。図１４Ｃは、分割数４の場合の測距結果を示す図。図１４Ｄは、分割数８の場合の測距結果を示す図。図１４Ｅは、分割数１６の場合の測距結果を示す図。図１４Ｆは、図１４Ｂ～図１４Ｅのデプス値及びデプスエラー値を示す図。 図１５Ａは、第３シミュレーションにおける真のデプスを示す画像。図１５Ｂは、分割数１の場合の測距結果を示す図。図１５Ｃは、分割数４の場合の測距結果を示す図。図１５Ｄは、分割数８の場合の測距結果を示す図。図１５Ｅは、分割数１６の場合の測距結果を示す図。図１５Ｆは、図１５Ｂ～図１５Ｅのデプス値及びデプスエラー値を示す図。 図１６Ａは、第４シミュレーションにおける真のデプスを示す画像。図１６Ｂは、分割数１の場合の測距結果を示す図。図１６Ｃは、分割数４の場合の測距結果を示す図。図１６Ｄは、分割数８の場合の測距結果を示す図。図１６Ｅは、分割数１６の場合の測距結果を示す図。図１６Ｆは、図１６Ｂ～図１６Ｅのデプス値及びデプスエラー値を示す図。 第１測距手法におけるPileup現象の影響を説明する図。 図１８Ａは、ＲＸ波形のパルス幅がビン幅の３倍である場合を示す図。図１８Ｂは、ＲＸ波形のパルス幅がビン幅の２倍未満である場合を示す図。図１８Ｃは、ＲＸ波形のパルス幅がビン幅未満である場合を示す図。 図１９Ａは、一比較例に係る測距手法の第１の測距結果を示す図。図１９Ｂは、一比較例に係る測距手法の第２の測距結果を示す図。 本開示の第１の実施形態に係る第２測距手法を示す図。 図２１Ａは、長いパルス幅のＲＸ波形とヒストグラムとの関係を示す図。図２１Ｂは、中程度のパルス幅のＲＸ波形とヒストグラムとの関係を示す図。図２１Ｃは、短いパルス幅のＲＸ波形とヒストグラムとの関係を示す図。 本開示の第１の実施形態の一変形例に係る測距手法を示す図。 本開示の第２の実施形態に係る測距装置の構成を示すブロック図。 本開示の第２の実施形態に係る測距部の詳細な構成を示すブロック図。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図。
　以下、図面を参照して、測距装置及び測距方法の実施形態について説明する。以下では、測距装置及び測距方法の主要な構成部分を中心に説明するが、測距装置及び測距方法には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。
　（第１の実施形態）
　図１は、本開示の第１の実施形態に係る測距装置１の構成を示すブロック図である。図１の測距装置１は、物体１０の距離を測定することができる。測距装置１は、発光部２、受光部３、飛行時間検出部４、ヒストグラム生成部５、距離検出部６、発光タイミング制御部１１、クロック信号生成部（同期制御部）１２、遅延回路１３、及び制御部１４を備える。
　発光部２は、光パルス（ＴＸ：Transmitter exchange）信号を物体１０に向けて断続的に発光する。受光部３は、ＴＸ信号が物体１０で反射された反射光パルス（ＲＸ：Received exchange）信号を繰り返し受光する。
　発光部２は、例えば、２次元方向に配列される複数の発光素子を有する。また、発光部２は、発光タイミング制御部１１の制御により、複数の発光素子が発光する個々のＴＸ信号のパルス幅とその位相を調整できる。
　受光部３は、例えば、複数のＳＰＡＤを有する。複数のＳＰＡＤは、例えば、２次元方向に配列される。本明細書では、受光部３の受光面上の最小単位を画素と呼ぶことがある。１つの画素には、１以上のＳＰＡＤが配置される。ＳＰＡＤには、例えば、高電圧のバイアス電圧が印加される。ＳＰＡＤは、入射された１つの光子に反応する感度を有する。ＳＰＡＤが光子に反応すると、電荷を生成する。本明細書では、ＳＰＡＤが光子に反応することを発火と呼ぶことがある。ＳＰＡＤは、発火すると、電荷が生成される。電荷は、アバランシェ増倍によって増幅され、大電流が生成される。これにより、ＳＰＡＤのカソード－アノード間の電圧（以下、出力電圧）が急激に低下する。受光部３は、各ＳＰＡＤの出力電圧の低下を検出することで、ＲＸ信号の受光を検出する。入射光の光強度が高いほど、受光部３における複数のＳＰＡＤのうち、発火するＳＰＡＤの割合がより高くなる。一方、入射光の光強度が低いほど、受光部３における複数のＳＰＡＤのうち、発火するＳＰＡＤの割合がより低くなる。
　ＳＰＡＤは、光子を検出した直後は、出力電圧が低下した状態である。ＳＰＡＤが再度光子を検出できるようにするためには、ＳＰＡＤの出力電圧をバイアス電圧に引き上げるリチャージ動作が必要になる。ＳＰＡＤが光子を検出してから、ＳＰＡＤのリチャージ動作が完了するまでの期間は、ＳＰＡＤが光子を検出することができないデッドタイムになる。
　飛行時間検出部４は、発光部２がＴＸ信号を発光してから、受光部３がＲＸ信号を受光するまでの飛行時間（Time of Flight）を検出する。ヒストグラム生成部５は、飛行時間検出部４が繰り返し検出した飛行時間に基づいて、ＲＸ信号の受光頻度を所定の単位受光期間ごとに分類したヒストグラムを生成する。距離検出部６は、生成されたヒストグラムに基づいて、物体１０の距離を検出する。
　本明細書では、飛行時間検出部４、ヒストグラム生成部５、及び距離検出部６を合わせて、測距部７とも呼ぶ。
　ヒストグラムの各ビンには、例えば、複数の発光期間のそれぞれにて、単位受光期間ごとに光子を検出したＳＰＡＤの総数（以下、受光頻度とも呼ぶ）が記録される。
　発光タイミング制御部１１は、発光部２の発光タイミングを制御する。また、発光タイミング制御部１１は、発光部２の発光の終了タイミングを制御してもよい。発光部２の発光タイミング及び発光の終了タイミングを調整することにより、ＴＸ信号のパルス幅の長さを調整できる。発光部２の発光タイミングを調整することにより、パルス幅の位相を調整できる。
　クロック信号生成部１２は、発光部２の発光動作と、受光部３の受光動作と、を同期させるクロック信号（同期信号）を生成する。遅延回路１３は、発光タイミング制御部１１に、クロック信号を伝達するタイミングを遅延させる。
　制御部１４は、遅延回路１３による遅延量を制御する。制御部１４は、遅延量を制御することにより、発光部２の発光タイミングの遅延を制御し、位相の異なる複数のＴＸ信号を生成できる。制御部１４の制御手法の詳細については、後述する。
　図２は、測距装置１の測距手法を説明する図である。図２には、ＴＸ信号の波形（ＴＸ波形）と、ＲＸ信号の波形（ＲＸ波形）と、ＲＸ波形に基づいて形成されるヒストグラムと、を図示する。
　測距装置１は、原理的には、発光部２が発光する光パルス信号の発光タイミングと、受光部３が受光する反射光パルス信号の受光タイミングと間隔から、飛行時間を検出することで、物体１０の距離を検出できる。
　しかし、飛行時間には様々な誤差が発生することが想定される。例えば、発光部２が発光するＴＸ信号の発光期間の位相と長さは変動するおそれがある。また、受光部３が有する各ＳＰＡＤのＲＸ信号の光強度に対する感度も変動するおそれがある。さらに、受光部３には、ＲＸ信号だけでなく、太陽光などのノイズ光が入射されるおそれがある。そこで、測距装置１は、１回の測距につき、ＴＸ信号を複数回発光し、ＲＸ信号を繰り返し受光する。ヒストグラム生成部５は、ＲＸ信号の受光頻度に基づくヒストグラムを生成する。ヒストグラム生成部５は、繰り返し受光される複数のＲＸ信号のパルス幅Ｔの重心に一致する重心位置を持つヒストグラムを生成する。距離検出部６は、繰り返し発光される複数のＴＸ信号のパルス幅Ｔの重心と、ヒストグラムの重心との間隔から、光パルス信号と反射光パルス信号の飛行時間を検出する。このように、複数のＴＸ信号の重心と、複数のＲＸ信号に基づいて生成されるヒストグラムの重心との間隔に基づいて飛行時間を計測することで、物体の距離を精度よく計測できる。
　なお、１つのＲＸ信号に対して、複数のＳＰＡＤが、複数の異なる受光タイミングで、光子を検出することがある。
　図３は、図２の測距手法の第１の課題を説明する図である。図３には、ＲＸ波形と、ＲＸ波形に基づいてヒストグラム生成部５が生成するヒストグラムを図示する。ＲＸ波形及びヒストグラムの横軸は時間である。ＲＸ波形の縦軸は受光強度である。ヒストグラムの縦軸は受光頻度である。また、図３には、ヒストグラムを構成する複数のビンが図示される。複数のビンは、それぞれ単位受光期間に応じたビン幅ｂを有する。以下では、単位受光期間のことをビン幅ｂと呼ぶことがある。
　飛行時間検出部４は、受光部３の受光タイミングを、ヒストグラムの各ビンのいずれかに分類する。これにより、ヒストグラムには、ＲＸ信号の飛行距離ごと（すなわち、計測された物体１０の距離ごと）に、対応するビンに受光頻度が計測される。
　例えば、単位受光期間がＲＸ信号の飛行距離１０ｃｍに応じた期間だとすれば、飛行時間検出部４は、１つのビンを用いて、例えば、飛行距離が１００ｃｍ～１１０ｃｍのＲＸ信号の受光頻度を計測する。また、飛行時間検出部４は、この１つのビンの１つ後のビンを用いて、飛行距離が１１０ｃｍ～１２０ｃｍのＲＸ信号の受光頻度を計測する。
　ここで、飛行時間検出部４は、飛行距離が１０１ｃｍのＲＸ信号と、１０９ｃｍのＲＸ信号とを、同じ１つのビンに分類してしまう。これらの２つのＲＸ信号は、例えば、飛行距離が１０５ｃｍのＲＸ信号として扱われる。このため、飛行距離が１０１ｃｍのＲＸ信号が多数受光された場合は、計算上の飛行距離が実際の飛行距離よりも長くなる誤差（以下、正の誤差とも呼ぶ）が生じる。また、飛行距離が１０９ｃｍのＲＸ信号が多数受光された場合、計算上の飛行距離が実際の飛行距離よりも短くなる誤差（以下、負の誤差とも呼ぶ）が生じる。
　一方、飛行距離が１０１ｃｍのＲＸ信号と、飛行距離が１０９ｃｍのＲＸ信号が、同数ずつ受光された場合は、正の誤差と負の誤差が相殺され、誤差なくヒストグラムの重心を計算できる。
　正の誤差、負の誤差、または誤差の相殺のいずれが生じるかは、飛行時間に依存して変化する。
　図３Ａは、ＲＸ波形の重心が、ヒストグラムのビンの境界にある場合を示す図である。図３ＡのＲＸ波形は、２つのビンの右側と左側に均等にはみ出している。ＲＸ波形の右側にはみ出した部分に基づいて、上記の正の誤差が生じる。また、ＲＸ波形の左側にはみ出した部分に基づいて、負の誤差が生じる。この場合は、はみ出した部分に対応するヒストグラムの２つのビンの受光頻度は同じになり（すなわち、正負の誤差が相殺され）、ヒストグラムの重心とＲＸ波形の重心が一致する。
　図３Ａから、飛行時間が増加すると、ＲＸ波形の重心はビンの境界に対して右方向に移動する。図３Ｂは、ＲＸ波形が２つのビンから右側のみにはみ出した場合を示す図である。図３Ａから図３Ｂまでの間は、飛行時間の増加により、右側にはみ出した部分に対応するビンの受光頻度が増加し、左側にははみ出さなくなって、対応するビンの受光頻度はゼロになる。これにより、２つのビンの右側のみにＲＸ波形がはみ出すことで、ヒストグラムの重心は、ＲＸ波形の重心よりも右側にずれる。図３Ｂには、ＲＸ波形とヒストグラムの重心のずれ（Error）を表示している。この重心のずれにより、測距精度が悪化する。
　図３Ｃは、ＲＸ波形の重心がビンの中央にある場合を示す図である。図３Ｃは、図３Ｂからさらに飛行時間が増加したときの図である。図３Ｂから図３Ｃに移行することで、１つのビンの右側にはみ出す量と左側にはみ出す量が等しくなる。この場合は、はみ出した部分に対応するヒストグラムの２つのビンの受光頻度は同じになり、ヒストグラムの重心とＲＸ波形の重心が一致する。
　図３Ｄは、ＲＸ波形が２つのビンから左側のみにはみ出した場合を示す図である。図３Ｄは、図３Ｃからさらに飛行時間が増加したときの図である。図３Ｃから図４Ｄに移行することで、２つのビンの左側のみにＲＸ波形がはみ出すことで、ヒストグラムの重心は、ＲＸ波形の重心よりも左側にずれる。
　図３Ｄから、さらに飛行時間が増加すると、図３Ａに示す状態となる。
　図３Ａ～図３Ｄに示すＲＸ波形の重心とヒストグラムの重心との誤差は、飛行時間の増減によって、周期的に変化するため、周期的エラー（サイクリックエラー）とも呼ばれる。
　図４Ａは、平面からｄＴｏＦセンサまでの距離を表すデプス（depth）を表示した画像である。ｄＴｏＦセンサは、平面の中心（すなわち、図４Ａの中心）に向けてＴＸ信号を発光する。図４Ａの中心が、最短の飛行距離となる。また、図４Ａの中心から離れるに従って、飛行距離が増加する。
　図４Ｂは、図４Ａの平面をｄＴｏＦセンサ等で撮影した場合の、平面上のデプス誤差（depth error）を示す図である。図４Ｂに示すように、飛行距離の増高に応じたサイクリックエラーが生じる。この場合のサイクリックエラーは、同心円状の周期的な縞模様として視認できる。
　図５は、図３の第１の課題の１つの解決手法を示す図である。サイクリックエラーは、ＲＸ波形のパルス幅Ｔをビン幅ｂの定数倍（より正確には、自然数倍）にすることにより、抑制することができる。図５では、ＲＸ波形のパルス幅Ｔをビン幅ｂの２倍（すなわち、Ｔ＝２ｂ）にした例を示す。図５Ａ～図５ＤにおけるＲＸ波形の重心位置は、それぞれ図３Ａ～図３ＤのＲＸ波形の重心位置と同じである。
　図５Ａ～図５Ｄに示すＲＸ波形は、ＲＸ波形の重心がビンの境界、又はビンの重心位置にない場合でも、ヒストグラムの重心とＲＸ波形の重心を略一致させることができ、サイクリックエラーの発生を防止できる。
　このため、第１の課題を解決する手法として、発光部２の発光パルス幅Ｔを、ビン幅ｂの定数倍にすることにより、サイクリックエラーの発生を抑制することが考えられる。しかし、ＲＸ波形のパルス幅Ｔは温度によって変動する。このため、環境によっては、発光部２の制御にも関わらず、ＲＸ波形のパルス幅Ｔがビン幅ｂの定数倍にならないことがあり、図３に示すサイクリックエラーが発生することがある。
　図６は、図２の測距手法の第２の課題を説明する図である。上述したように、ＳＰＡＤには、光子の検出後に、光子を検出できなくなるデッドタイムが存在する。デッドタイムは、通常はビン幅ｂよりも長く、ビン幅ｂの数倍以上になる場合がある。
　図６Ａは、デッドタイムがない場合の、理想的なＲＸ波形とヒストグラムを示す図である。図６ＡにおけるＲＸ波形は、パルス幅Ｔの全域において、略均一な受光強度を有する。この場合、ＳＰＡＤはパルス幅Ｔにおいて、均一な頻度で受光するため、図６Ａのヒストグラムのように、平坦なヒストグラムが形成される。
　より具体的には、図６ＡのＲＸ波形は３つの単位受光期間にまたがっている。これに応じて、ヒストグラムには３つのビンが生成される。図６Ａの例では、３つの単位受光期間のいずれも、ＲＸ信号が入射する期間が同一であるため、３つのビンは同一の受光頻度を有する。なお、ＲＸ波形の位相によっては、３つの単位受光期間の間でＲＸ信号が入射される期間に差が生じる場合があり、この場合、３つのビンの受光頻度にも差が生じることがある。
　図６Ｂは、デッドタイムが存在する場合のＲＸ波形とヒストグラムを示す図である。図６ＢのＲＸ波形は、図６Ａと同様に略均一な受光強度を有する。しかし、光子を受光したＳＰＡＤは、デッドタイム中には光子を受光できなくなるため、ＲＸ波形のパルス幅Ｔの前半に比べて後半は受光頻度が低下する。これにより、ヒストグラムは右肩下がりの形状になりうる。この場合、ヒストグラムの重心と、ＲＸ波形の重心との間でズレ（Error）が生じ、測距精度が悪化する。図６Ｂに示すように、デッドタイムによってパルス幅Ｔの前半と後半とで受光頻度に差が生じる現象を、パイルアップ現象とも呼ぶ。
　図６Ｂでは、パイルアップ現象により、右肩下がり形状のヒストグラムが生成される例を示すが、ＲＸ波形の位相によっては、パイルアップ現象によって、山なりのヒストグラムが生成される場合がある。
　図６Ｃは、図６ＢよりもＲＸ波形の受光強度を大きくした場合の例である。ＲＸ波形の受光強度が大きくなった場合、パルス幅Ｔの前半で、より多くのＳＰＡＤが光子を受光する。これにより、パルス幅Ｔの後半では、受光できないＳＰＡＤが増加することになる。これにより、図６Ｃのヒストグラムは、図６Ｂのヒストグラムに比べて、右肩下がりの傾向がより強まるとともに、ヒストグラムの重心とＲＸ波形の重心とのズレがより大きくなる。
　すなわち、図６Ｃに示すように、ＲＸ波形の受光強度が高いほど、測距精度が悪化する。ＲＸ波形は、物体１０が高反射率物体である場合、物体１０の距離が近い場合等に、受光強度が高くなる。
　受光強度が高い場合は、さらに、飽和（saturation）現象が発生する場合がある。図６Ｄは、図６ＣよりもＲＸ波形の受光強度を大きくした場合の例である。図６Ａ～図６Ｃでは、ヒストグラムに３つのビンが生成されるが、図６Ｄでは、２つのビンしか生成されていない点で異なる。
　図６Ｄのような状況は、例えば、パルス幅Ｔの前半（１～２つ目の単位受光期間）で、受光部３内の複数のＳＰＡＤが全て受光してしまった場合等に発生する。この場合、３つ目の単位受光期間では、受光できるＳＰＡＤがなくなるため、受光頻度が０になり、ビンが生成されなくなる。パルス幅Ｔの前半等で、ＳＰＡＤの略全てが受光することにより、ヒストグラムのビン数が減少する現象を、飽和現象とも呼ぶ。飽和現象が発生すると、測距精度が著しく悪化する。
　本開示の第１の実施形態に係る測距装置１は、第１の課題であるサイクリックエラーによる測距精度の悪化、及び第２の課題であるパイルアップ現象及び飽和現象による測距精度の悪化を、解決できることを特徴とする。
　本開示の第１の実施形態に係る測距装置１は、以下の２つの特徴のうち、少なくとも１つの特徴を有する。第１の特徴は、発光部２は、パルス幅Ｔが、ビン幅ｂ（すなわち、単位受光期間）の２倍よりも短いＴＸ波形を持つＴＸ信号を発光するという点である。第２の特徴は、発光部２は、位相がそれぞれ異なるＴＸ波形をそれぞれ持つ複数のＴＸ信号を順繰りに発光するという点である。
　以下では、測距装置１が上記第１及び第２の特徴をともに備える例を説明する。なお、測距装置１は、第１又は第２の特徴のうち、いずれかを持たない構成であってもよい。すなわち、発光部２はＴＸ波形のパルス幅Ｔをビン幅ｂの２倍以上としてもよい。また、発光部２は、同一の位相のＴＸ波形を持つＴＸ信号を繰り返し発光してもよい。
　図７は、本開示の第１の実施形態に係る第１測距手法を示す図である。発光部２は、例えば、図７に示す第１～第４ＴＸ波形を持つ４つのＴＸ信号を順繰りに発光する。第１～第４ＴＸ波形は、互いに位相の異なるＴＸ波形である。
　第１ＴＸ波形は、ビンの境界から時間軸の前方方向にＡずれた位相（すなわち、位相差「－Ａ」）を有する。第２ＴＸ波形は、ビンの境界から時間軸の前方方向にＡ／３ずれた位相（すなわち、位相差「－Ａ／３」）を有する。第３ＴＸ波形は、ビンの境界から時間軸の後方方向にＡ／３ずれた位相（すなわち、位相差「＋Ａ／３」）を有する。第４ＴＸ波形は、ビンの境界から時間軸の後方方向にＡずれた位相（すなわち、位相差「＋Ａ」）を有する。
　図７の位相差（の絶対値）「Ａ」及び「Ａ／３」は、ビン幅ｂよりも小さい。本明細書では、ビンの境界に対する位相差を、オフセット（offset）とも呼ぶ。
　また、図７には、基準ＴＸ波形を図示する。基準ＴＸ波形は、ビンの境界との位相差がないＴＸ波形であり、図２のＴＸ波形に相当する。本明細書では、発光部２は、ビンの境界との位相差がないＴＸ波形（基準ＴＸ波形と同じ位相）を持つＴＸ信号を発光しない例を説明する。なお、発光部２が発光するＴＸ信号における複数のＴＸ波形には、ビンの境界との位相差がないＴＸ波形が含まれてもよい。
　第１～第４ＴＸ波形、及び基準ＴＸ波形は、いずれも同一のパルス幅Ｔを有する。
　図７のオフセットは、例えば、図１の遅延回路１３により生成できる。飛行時間検出部４は、クロック信号生成部１２から取得したクロック信号に基づいて、受光部３が受光したＲＸ信号を複数のビンのいずれかに分類する。ビンの境界は、例えば、飛行時間検出部４のクロック信号の取得タイミングである。又は、ビンの境界は、クロック信号の取得タイミングから所定の遅延量だけずれたタイミングであってもよい。
　遅延回路１３は、クロック信号生成部１２からクロック信号を取得する。遅延回路１３は、クロック信号を遅延させた遅延クロック信号を、発光タイミング制御部１１に入力する。これにより、発光部２は、遅延クロック信号に応じたＴＸ波形を持つＴＸ信号を発光する。遅延回路１３は、クロック信号を遅延させることで、ＴＸ波形のオフセット（すなわち、ビンの境界に対する位相差）を生成できる。
　なお、遅延回路１３がクロック信号を遅延させない場合、又はクロック信号の遅延量をビン幅ｂに応じた遅延量とした場合は、発光部２は、図７の基準ＴＸ波形を持つＴＸ信号を発光できる。
　発光部２は、例えば、１回の発光ごとにＴＸ波形の位相を切り替える。図８は、発光部２によるＴＸ波形の切り替えを示す図である。本明細書では、発光部２の１回の発光間隔を、パルス繰り返し間隔（PRI: Pulse Repetition Interval）とも呼ぶ。図８で示すように、発光部２は、第１～第４ＴＸ波形を、例えば、この順で順繰りに発光する。
　図１の制御部１４は、発光部２が位相のそれぞれ異なる複数のＴＸ波形（図８の例では、第１～第４ＴＸ波形）の１つを順繰りに選択したＴＸ信号を発光するように、遅延回路１３の遅延量を制御する。
　図８では、発光部２は、１つのＰＲＩごとにＴＸ波形の位相を切り替えている例を示す。これに限定されず、発光部２は複数のＰＲＩごとにＴＸ波形の位相を切り替えてもよい。
　図９は、図７の複数のＴＸ波形に基づく複数のＲＸ波形を示す図である。図９には、第１～第４ＴＸ波形に基づく第１～第４ＲＸ波形と、基準ＴＸ波形に基づく基準ＲＸ波形と、第１～第４ＲＸ波形に基づいて生成されるヒストグラムと、を図示する。図９の基準ＲＸ波形は、図２等のＲＸ波形に相当する。第１～第４ＲＸ波形は、基準ＲＸ波形に対して、第１～第４ＴＸ波形と同様のオフセットを有する。
　ヒストグラム生成部５は、第１～第４ＲＸ波形のそれぞれを持つＲＸ信号の受光頻度を積算して、図９のヒストグラムを生成する。図９のヒストグラムは、第１～第４ＲＸ波形のパルス幅Ｔと、第１～第４ＲＸ波形のオフセット「－Ａ」～「＋Ａ」に応じた数のビンを有する。
　例えば、パルス幅Ｔがビン幅ｂの２倍であった場合（すなわち、Ｔ＝２ｂ）、ヒストグラムはパルス幅Ｔに応じた２つのビンＢaと、時間軸の前方方向のオフセット「－Ａ」に応じた１つのビン（第１単位受光期間のビン）Ｂbと、時間軸の後方方向のオフセット「＋Ａ」に応じた１つのビン（第２単位受光期間のビン）Ｂcと、の４つのビンを有する場合がある。第１単位受光期間のビンＢbは、図７の例では、第１ＲＸ波形等に基づいて形成される。第２単位受光期間のビンＢcは、図７の例では、第４ＲＸ波形等に基づいて形成される。
　図７の第１～第４ＴＸ波形は、０になるよう調整される（すなわち、（－Ａ）＋（－１／３Ａ）＋１／３Ａ＋Ａ＝０）。第１～第４ＴＸ波形のそれぞれに対応する第１～第４ＲＸ波形のオフセットの総和も０になる。これにより、図９のヒストグラムの重心を、基準ＲＸ波形の重心と略一致させることができる。すなわち、図２と同様に、ヒストグラムの重心と、ＴＸ波形（基準ＴＸ波形）の重心と、から飛行時間を検出できる。
　図７の第１～第４ＴＸ波形の位相は、互いに同一の位相量ずつ、等間隔にずらされている。より具体的には、第１ＴＸ波形と第２ＴＸ波形の位相差、第２ＴＸ波形と第３ＴＸ波形の位相差、及び第３ＴＸ波形と第４ＴＸ波形の位相差は、いずれも２／３Ａである。これにより、第１～第４ＲＸ波形は、時間軸上に均等に散らされて配置される。また、第１～第４ＲＸ波形の受光頻度を積算した場合に、ヒストグラムの特定のビンに受光頻度が集中して積算されることを防ぐことができる。
　すなわち、ＴＸ信号が持つ複数のＴＸ波形には、基準ＴＸ波形よりも位相が早いｎ個のＴＸ波形（図７の例では、ｎ＝２）と、基準ＴＸ波形よりも位相が遅いｎ個のＴＸ波形が含まれる。また、基準ＴＸ波形よりも位相が早いｎ個のＴＸ波形と、基準ＴＸ波形よりも位相が遅いｎ個のＴＸ波形とには、基準ＴＸ波形に対する位相差の絶対値が同じｎ対のＴＸ波形が含まれる。
　図１０は、本開示の第１の実施形態に係る測距装置１の動作を説明するフローチャートである。まず、制御部１４は、分割数Ｎを設定し、これに基づいて遅延時間リストを生成する（ステップＳ１）。分割数Ｎとは、ＴＸ波形の種類の数である。発光部２は、１回の測距の発光回数を、ＴＸ波形の種類ごとに分割する。
　例えば、図７の例では、第１～第４ＴＸ波形で分割数Ｎ＝４となる。１回の測距で、発光部２が１０００回発光する場合は、発光部２は第１～第４ＴＸ波形を持つＴＸ信号をそれぞれ２５０回ずつ発光する。
　図１１は、遅延時間リストを示す図である。図１１の遅延時間リストは、後述の発光期間カウンタｉをＮで割った余りを計算するｉ％Ｎと、ＴＸ波形の位相をずらす量を表すオフセット（遅延時間）と、の関係を記憶する。遅延時間リストは、例えば、測距装置１内の所定のメモリ部等に記憶される。
　続いて、制御部１４は、発光期間カウンタｉを初期化する（ステップＳ２）。制御部１４は、例えば、発光期間カウンタｉに０をセットする。発光期間カウンタｉは、ＰＲＩをカウントするカウント値である。
　制御部１４は、遅延時間リストから、オフセットを取得する（ステップＳ３）。上記のように、制御部１４は、発光期間カウンタｉを分割数Ｎで割った余りを計算し、得られた値に基づいて、オフセットを取得する。例えば、ｉ＝０ならば、図１１の遅延時間リストにおけるオフセット「－Ａ」が取得される。
　続いて、測距装置１は発光及び受光動作を行う（ステップＳ４）。制御部１４は、取得したオフセットを、遅延回路１３に伝達する。遅延回路１３は、制御部１４から伝達されたオフセットに基づいて、発光部２の発光を遅延させる。発光部２からは、例えば第１ＴＸ波形のＴＸ信号が発光される。受光部３は、例えば、第１ＲＸ波形のＲＸ信号を受光する。これに基づいて、飛行時間検出部４が、受光タイミングを複数のビンのいずれかに分類する。
　制御部１４は、発光部２が、１回の測距に必要な回数（例えば、１０００回）を発光したか否かを判定する（ステップＳ５）。制御部１４は、例えば、発光期間カウンタｉが、上記必要な回数以上か否かを判定する。
　発光部２の発光回数が必要な回数に達していない場合（例えば、ｉ＜１０００）は、制御部１４は、発光期間カウンタｉをインクリメント（ｉ→ｉ＋１）する（ステップＳ６）。
　続いて、制御部１４は、ステップＳ３において、インクリメントされた発光期間カウンタｉに基づいてオフセットを取得する。例えば、ｉ＝１ならば、図１１の遅延時間リストにおけるオフセット「－Ａ／３」が取得される。これにより、発光部２は第２ＴＸ波形のＴＸ信号を発光し、受光部３は第２ＲＸ波形のＲＸ信号を受光する。
　すなわち、制御部１４は、図１１の遅延時間リストに基づいて、１回の発光ごとに、位相がそれぞれ異なる複数のＴＸ波形を順繰りに選択できる。また、発光部２は、ステップＳ３～Ｓ６で第１～４ＴＸ波形を１回ずつ選択したＴＸ信号を発光した後は、再び第１ＴＸ波形から第４ＴＸ波形までを、１回ずつ選択したＴＸ信号を発光する。すなわち、制御部１４は、第１～第４ＴＸ波形を、２以上の所定回数（例えば、２５０回）ずつ順繰りに選択する。
　発光部２の発光回数が必要な回数に達している場合（例えば、ｉ≧１０００）、発光部２は発光を停止する。また、ヒストグラム生成部５はヒストグラムを生成する。距離検出部６は、ヒストグラムの重心計算に基づいて、物体１０の距離を検出する（ステップＳ７）。これにより、測距装置１は物体１０の距離を測定できる。
　図１２は、本開示の第１の実施形態に係る測距手法におけるサイクリックエラーの影響を説明する図である。本開示の測距手法においても、第１～第４ＲＸ波形のパルス幅Ｔが、ビン幅ｂの定数倍にならないことがある。
　図１２は、図３Ｂと同様に、基準ＲＸ波形がビンの境界から右にはみ出した場合を示す。この場合、ヒストグラムには正の誤差が発生する。
　図３Ｂの例では、ＲＸ波形の右側にはみ出した部分に対応するビンに、誤差が蓄積される。例えば、飛行距離が略１０１ｃｍのＲＸ信号の受光回数が、１０５ｃｍの飛行距離を示すビンに蓄積される。この例では、略＋４ｃｍの正の誤差が、ＲＸ信号の受光回数に応じて繰り返し蓄積されることになる。図３Ｂの例では、ＲＸ信号の位相は変化しないため、飛行距離が略１０１ｃｍのＲＸ信号を１０００回受光した場合は、１０００回分の略＋４ｃｍの誤差が、１０５ｃｍの飛行距離を示すビンに蓄積され、ＲＸ信号の重心位置とヒストグラムの重心位置との誤差が大きくなる。
　これに対し、本開示の複数のＲＸ波形は、基準ＲＸ波形よりも、位相が早いＲＸ波形と、位相が遅いＲＸ波形とを含む。これにより、位相が異なるＲＸ波形ごとにＲＸ信号の重心位置とヒストグラムの重心位置との誤差を変えることができる。よって、ＲＸ波形の位相を順繰りに変えながら複数回の受信を繰り返すことで、ＲＸ波形の重心に対応するヒストグラムのビンが複数のビンに分散され、全体的には、ＲＸ信号の重心位置とヒストグラムの重心位置との誤差を小さくすることができ、サイクリックエラーが軽減される。
　分割数Ｎを大きくするほど、サイクリックエラーの軽減効果を高めることができる。
　発明者は、本開示の測距装置１を用いたシミュレーションにより、サイクリックエラーの低減効果を確認した。図１３～図１６には、真のデプス（GT_depth：Ground Truth depth）画像と、測距結果のデプス（measured depth）画像と、測距誤差を示す画像と、測距誤差の波形図と、を図示する。
　シミュレーションでは、被写体（すなわち、物体１０）の距離は１［m］である。また、測距装置１の視野角（ＦＯＶ：field of view）は７０［deg］である。測距装置１には、レンズ歪みのないpin-holeカメラが用いられた。ビン幅ｂに対し、複数のＴＸ波形の最大位相差は＋３／４ｂ、最小位相差は－３／４ｂである。ＴＸ波形のパルス幅Ｔは、図１３～図１６でそれぞれ異なる。また、図１３～図１６には、分割数Ｎ＝１，４，８，１６のときのシミュレーション結果を図示する。複数のＴＸ波形の位相差は、分割数Ｎと、上記の最大及び最小位相差に基づいて、等間隔になるように設定される。
　分割数Ｎ＝１のシミュレーションは、汎用的な（Conventional）シミュレーションである。測距装置１は、分割数Ｎ＝１の場合は、図７等に示す基準ＴＸ波形を持つＴＸ信号を繰り返し発光する。
　図１３は、パルス幅Ｔ＝２ｂとした場合のシミュレーション結果を示す図である。
　図１３Ａは、真のデプス（GT depth[m]）画像を示す図である。図１３Ａは、シミュレーションで測定する平面からｄＴｏＦセンサまでの真の距離に応じたデプスを図示する。　
　図１３Ｂ～図１３Ｅは、それぞれ分割数Ｎ＝１、４、８及び１６のときのシミュレーション結果を示す図である。すなわち、図１３Ｂは汎用的な測距処理のシミュレーション結果を示す。図１３Ｂ～図１３Ｅの１行目は、測距結果のデプス（measured depth[m]）画像を示す図である。図１３Ｂ～図１３Ｅの２行目は、測距誤差（depth error[m]）の画像を示す図である。
　図１３Ｂ～図１３Ｅの３行目は、測距誤差（depth error[m]）の波形を示す図である。図１３Ｂ～図１３Ｅの３行目の波形には、図１３Ｂ～図１３Ｅの１～２行目の点線部分の測距誤差が含まれる。図１３Ｂ～図１３Ｅの３行目の波形図の横軸は、図１３Ｂ～図１３Ｅの１行目及び２行目の点線部分の位置（index）を示し、縦軸は測距誤差を示す。
　上記のように、図１３のシミュレーションは、ＴＸ波形のパルス幅Ｔをビン幅ｂの定数倍としたシミュレーションである。この場合、図５に示すように、サイクリックエラーが抑制される。このため、図１３Ｂ～図１３Ｅのいずれでも、誤差が殆ど発生しない。
　図１４は、パルス幅Ｔ＝２．２５ｂとした場合のシミュレーション結果を示す図である。図１４Ｂに示すように、測距結果には、同心円状のサイクリックエラーが観測される。また、図１４Ｃに示すように、本開示の測距手法が適用された場合は、サイクリックエラーが低減される。また、図１４Ｄ及び図１４Ｅに示すように、分割数Ｎが大きいほど、サイクリックエラーの低減効果が大きい。
　図１５は、パルス幅Ｔ＝２．５ｂとした場合のシミュレーション結果を示す図である。図１６は、パルス幅Ｔ＝２．７５ｂとした場合のシミュレーション結果を示す図である。図１５及び図１６においても、図１４と同様に、サイクリックエラーの低減が確認できる。
　図１３～図１６に示すように、本開示の第１の実施形態に係る測距装置１は、上述した第１の課題であるサイクリックエラーを抑制できる。
　図１７は、本開示の第１の実施形態に係る測距手法におけるパイルアップ現象の影響を説明する図である。図１７に示すように、本開示の測距手法では、第１～第４ＲＸ波形のうち、パイルアップ現象によってＳＰＡＤの受光頻度が集中する部分を、ヒストグラム内の複数のビンに分散できる。これにより、パイルアップ現象による誤差を低減できる。
　パイルアップ現象及び飽和現象による測距誤差は、ＴＸ波形のパルス幅Ｔを小さくすることでも低減できる。図１８は、本開示の第１の実施形態に係る測距手法における、パイルアップ現象及び飽和現象による測距誤差の低減を説明する図である。
　図１８Ａは、ＲＸ波形のパルス幅Ｔが、ビン幅ｂの３倍（Ｔ＝３ｂ）である場合を示す図である。図１８Ａの例では、３つの単位受光期間に、ＲＸ信号が入射する。図１８Ａでは、時間軸の前方から３つ目の単位受光期間においては、飽和現象によりＲＸ信号を受光できず、ビンが生成されない。
　図１８Ｂは、ＲＸ波形のパルス幅Ｔが、ビン幅ｂの２倍未満（Ｔ＜２ｂ）である場合を示す図である。図１８Ｂでは、図１８Ａに比べて、ＲＸ波形が入射する単位受光期間の数が減少しているという特徴がある。図１８Ｂには、飽和の影響を受ける３つ目の単位受光期間が存在しない。このため、飽和現象の発生を防ぐことができる。
　図１８Ｂに示すように、ＲＸ波形のパルス幅Ｔがビン幅ｂの２倍未満である場合（すなわち、ＴＸ波形のパルス幅Ｔをビン幅ｂの２倍未満とした場合）は、飽和現象の発生確率を大きく低減できる。また、パイルアップ現象による測距誤差の影響を低減できる。
　図１８Ｃは、ＲＸ波形のパルス幅Ｔが、ビン幅ｂ未満（Ｔ＜ｂ）である場合を示す図である。図１８Ｃでは、ＲＸ信号が入射する単位受光期間が１つである。図１８Ｃのような場合では、原理上、飽和現象及びパイルアップ現象が発生しない。
　図１８Ｃに示すように、ＴＸ波形のパルス幅Ｔをビン幅ｂ未満とした場合、飽和現象及びパイルアップ現象による測距誤差の影響を大きく低減することができる。
　図１９は、第１比較例に係る測距手法を示す図である。第１比較例に係る測距手法では、図１８と同様に、ＴＸ波形のパルス幅Ｔをビン幅ｂ未満にする。一方、図１９の測距手法では、図７に示すような、互いに位相の異なる複数のＴＸ波形を持つＴＸ信号を発光しない。すなわち、図１９の測距手法では、単一位相のＴＸ波形を持つＴＸ信号を繰り返し発光する。
　図１９Ａ及び図１９Ｂに示すように、ＲＸ波形のパルス幅Ｔがビン幅ｂ未満である場合、ヒストグラムに生成されるビンが１つとなる場合がある。この場合、ＲＸ波形の重心位置にかかわらず、１つのビンの重心位置が、ヒストグラムの重心位置となってしまう。図１９Ａ及び図１９Ｂは、ＲＸ波形の重心位置が互いに異なるが、ヒストグラムの重心位置は同じである。これにより、図１９の測距手法では、測距精度が悪化する場合がある。
　また、発光部２がビン幅ｂ以上のＴＸ波形を持つＴＸ信号を発光するように制御したとしても、温度によってはＲＸ波形のパルス幅Ｔがビン幅ｂ未満になってしまう場合がある。この場合も、図１９と同様に測距精度が悪化する。
　第２比較例として、ＴＸ波形のパルス幅Ｔをビン幅ｂより大きくする例が考えられる。また、サイクリックエラーを防ぐ場合には、パルス幅Ｔをビン幅ｂの定数倍（例えば、２倍又は３倍等）にする例が考えられる。しかし、第２比較例では、図１８に示す、飽和現象及びパイルアップ現象による測距誤差の低減ができない。
　図２０は、本開示の第１の実施形態に係る第２測距手法を示す図である。図２０の測距手法では、発光部２は、パルス幅Ｔがビン幅ｂ未満である第１～第４ＴＸ波形を持つＴＸ信号を発光する。これにより、受光部３は、パルス幅Ｔがビン幅ｂ未満である第１～第４ＲＸ波形を持つＲＸ信号を受光する。図２０の第１～第４ＲＸ波形は、基準ＲＸ波形に対して、図７と同様の位相差を有する。
　図２０のヒストグラムは、第１～第４ＲＸ波形のパルス幅Ｔと、第１～第４ＲＸ波形のオフセットとに応じた数のビンを有する。これにより、ヒストグラムのビンが２以上となるため、図１９に示す誤差の発生を防ぐことができる。
　また、図２０の測距手法では、図１８Ｃと同様に、飽和現象及びパイルアップ現象による測距誤差の低減ができる。図２０では、パルス幅Ｔがビン幅ｂ未満である例を説明したが、パルス幅Ｔがビン幅ｂの２倍未満である場合にも、図１８Ｂと同様に、飽和現象及びパイルアップ現象による測距誤差の低減ができる。
　さらに、図２０の測距手法では、図１２の例と同様に、サイクリックエラーを抑制できる。これにより、パルス幅Ｔをビン幅ｂの定数倍にする必要がなくなるため、パルス幅Ｔをビン幅ｂ未満にすることができる。
　なお、本開示の第１の実施形態に係る測距装置１は、図２０の測距手法以外の手法で、図１９の測距誤差を抑制してもよい。例えば、測距装置１は、撮像環境の温度を測定するとともに、測定した温度に基づいて、ＲＸ波形のパルス幅Ｔがビン幅ｂと略同一、もしくはビン幅ｂ以上（例えば、ビン幅ｂの２倍）になるように、発光部２の発光を制御してもよい。この場合、発光部２は、同一の位相のＴＸ波形（例えば、図７の基準ＴＸ波形）のＴＸ信号を断続的に発光してもよい。
　図２１は、ＲＸ波形のパルス幅Ｔとヒストグラムとの関係を示す図である。図２１ＡのＲＸ波形のパルス幅Ｔ１は、例えば、ビン幅ｂの２．３倍である。図２１ＢのＲＸ波形のパルス幅Ｔ２は、例えば、ビン幅ｂの１．１５倍である。図２１ＣのＲＸ波形のパルス幅Ｔ３は、例えば、ビン幅ｂの０．４６倍である。
　図２１Ａでは、例えば、発光部２がビン幅ｂの２倍のパルス幅ＴのＴＸ波形を持つＴＸ信号を発光するよう制御される。図２１Ｂ及び図２１Ｃでは、例えば、発光部２がビン幅ｂと略同一のパルス幅ＴのＴＸ波形を持つＴＸ信号を発光するよう制御される。しかし、温度変化により、図２１Ａ～図２１Ｃでは、それぞれ上記のパルス幅Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３のＲＸ波形を持つＲＸ信号を受光することを想定する。
　図２１Ａ及び図２１Ｂでは、基準ＲＸ波形に対する第１～第４ＲＸ波形の最大及び最小位相差は、±０．５ｂである。図２１Ｃでは、基準ＲＸ波形に対する第１～第４ＲＸ波形の最大及び最小位相差は、±ｂである。
　図２１Ａ～図２１Ｃに示すように、ＲＸ波形のパルス幅Ｔが小さくなるほど、ヒストグラムの幅を狭めることができ、重心位置を特定しやすくなることから、飽和現象及びパイルアップ現象による測距誤差の低減ができる。また、図２１Ｃに示すように、ヒストグラムを平坦化できれば、さらに飽和現象及びパイルアップ減少による測距誤差を低減できる。
　図２２は、本開示の第１の実施形態の一変形例に係る測距手法を示す図である。図２２の測距手法では、第１～第４ＴＸ波形のパルス幅が、互いに異なるという点で、図７の測距手法とは異なる。
　例えば、基準ＴＸ波形のパルス幅はＴ０である。第１ＴＸ波形のパルス幅は、Ｔ０－Ａである。第２ＴＸ波形のパルス幅は、Ｔ０－Ａ／３である。第３ＴＸ波形のパルス幅は、Ｔ０＋Ａ／３である。第４ＴＸ波形のパルス幅は、Ｔ０＋Ａである。位相差Ａは、例えば、ビン幅ｂの１／２である。
　第１～第４ＴＸ波形の重心は、基準ＴＸ波形の重心と略同一である。また、発光部２が発光する複数のＴＸ波形には、基準ＴＸ波形よりもパルス幅の短いｎ個のＴＸ波形（図７の例では、ｎ＝２）と、基準ＴＸ波形よりもパルス幅の長いｎ個のＴＸ波形が含まれる。
　これにより、図９と同様に、ヒストグラム生成部５は、基準ＲＸ波形の重心位置と略同一の重心位置を有するヒストグラムを生成できる。図２２の測距手法でも、図７の測距手法と同様に、サイクリックエラー、飽和現象及びパイルアップ現象による測距誤差の低減ができる。
　このように、本開示の第１の実施形態に係る測距装置１は、パルス幅Ｔが単位受光期間の２倍よりも短いＴＸ波形を持つＴＸ信号を発光するという第１の特徴と、位相がそれぞれ異なる複数のＴＸ波形を順繰りに切り替えてＴＸ信号を発光するという第２の特徴と、を有する。これにより、測距装置１は、上述した第１の課題と第２の課題をともに解決でき、測距精度を向上できる。
　具体的には、受光した光の光強度が高い場合、飽和現象及びパイルアップ現象が発生するという第２の課題が生じる場合がある。これに対し、第１の特徴により、飽和現象及びパイルアップ現象が発生しうるビンを削減し、測距精度の悪化を抑制できる。また、ＴＸ波形のパルス幅Ｔを単位受光期間よりも短くすると、飽和現象及びパイルアップ現象の発生を原理的に防ぐことができ、測距精度を大きく向上できる。
　第２の特徴により、ＲＸ波形のパルス幅Ｔが単位受光期間より短くなった場合でも、ヒストグラムのビン数を２以上にすることができ、測距精度の悪化を抑制できる。
　また、第２の特徴は、パイルアップ現象が発生した場合でも、ＳＰＡＤの受光が集中する期間を複数のビンに振り分けることができ、パイルアップ現象による測距精度悪化を抑制できる。
　さらに、第２の特徴では、第１の課題であるサイクリックエラーによる誤差を相殺できる。ＴＸ波形の位相の種類を多くすることで、サイクリックエラーによる誤差をより相殺でき、測距精度を向上できる。
　（第２の実施形態）
　図７の測距方法では、発光部２の制御によって、サイクリックエラー、パイルアップ現象及び飽和現象による誤差を、ヒストグラムの各ビンに分散させる。この測距誤差の分散は、測距部７の制御によっても実現できる。本開示の第２の実施形態では、測距部７の制御により、測距誤差を分散させることを特徴とする。
　図２３は、本開示の第２の実施形態に係る測距装置１ａの構成を示すブロック図である。図２４は、本開示の第２の実施形態に係る測距部７ａの詳細な構成を示すブロック図である。図２３の測距装置１ａは、図１の遅延回路１３を持たない点で、図１の測距装置１とは異なる。図２４の飛行時間検出部（受光時刻割当部）４ａは、例えば、ＴＤＣ（Time to Digital Converter）を用いて構成されるが、図１の飛行時間検出部４とは処理動作が異なる。
　図２３の発光部２ａは、同一の位相のパルス幅のＴＸ信号（例えば、図７の基準ＴＸ波形を持つＴＸ信号）を断続的に発光する。
　図２３の測距装置１ａの動作は、図１０のフローチャートと同様である。一方、図２３の測距装置１ａは、図１０のステップＳ４の動作が、図１の測距装置１とは異なる。
　図２４の制御部１４ａは、図１０のステップＳ３で取得したオフセット（遅延時間）を、飛行時間検出部４ａに伝達する。なお、飛行時間検出部４ａが、発光期間カウンタｉに基づいて、図１１の遅延時間リストからオフセットを取得してもよい。
　飛行時間検出部４ａは、クロック信号生成部１２から取得されたクロック信号と、受光部３から取得された画素信号と、に基づいて、発光部２ａがＴＸ信号を発光した後に受光部３がＲＸ信号を受光するまでの時間（以下、受光時刻とも呼ぶ）を取得する。
　飛行時間検出部４ａは受光時刻に、オフセット（例えば、図１１のオフセット）を加算して、位相をずらした受光時刻を算出する。飛行時間検出部４ａは、位相をずらした受光時刻を、ヒストグラムの複数のビンのいずれかに割り当て、割当番号（bin_index）をヒストグラム生成部５に伝達する。ヒストグラム生成部５は、割当番号で指定されたビンの受光回数をインクリメントする。このように、飛行時間検出部４ａは、受光時刻をヒストグラムの複数のビンのいずれかに対応づける。
　飛行時間検出部４ａは、受光部３から同一の受光時刻を取得したとしても、オフセットの値によって、異なる割当番号のビンに割り当てる場合がある。オフセットは、図８と同様に、順繰りに選択される。すなわち、飛行時間検出部４ａは、受光部３で繰り返し受光されたＲＸ波形の受光時刻と、ヒストグラムが有する複数の単位受光期間とのそれぞれ異なる複数の対応づけのうち一つを順繰りに選択する。
　ヒストグラム生成部５は、上記の割当番号に基づいて、ヒストグラムを生成する。これにより、図９と同様のヒストグラムが生成できる。
　遅延時間リストには、図１１と同様のオフセットを設定することができる。すなわち、飛行時間検出部４ａは、オフセットの総和が０になるように調整され、正負のオフセットが同数の遅延時間リストを用いることができる。また、飛行時間検出部４ａは、互いに同一の位相量ずつ、等間隔にずらされた、単位受光期間よりも短いオフセットを用いることができる。
　第２の実施形態に係る測距装置１ａでは、発光部２ａ、受光部３、発光タイミング制御部１１、又はクロック信号生成部１２の少なくとも一部が、測距装置１ａの外部に設けられてもよい。この場合、測距部７ａは、外部に設けられた受光部３等から転送された画素信号等に基づいて、ヒストグラムの生成及び重心計算を行ってもよい。または、飛行時間検出部４ａの制御は、例えば、測距装置１ａの後段の情報処理装置等で行われてもよい。これにより、測距装置１ａの構成を単純化できる。
　なお、測距装置１ａに、第１の実施形態に係る発光部２等が適用されてもよい。すなわち、発光部２ａは、図７の第１～第４波形を持つＴＸ信号を順繰りに発光する構成であってもよい。また、発光部２ａは、パルス幅Ｔがビン幅ｂの２倍未満、又はビン幅ｂ未満であるＴＸ波形を持つＴＸ信号を発光してもよい。
　このように、本開示の第２の実施形態に係る測距装置１ａでは、測距部７の制御によって、測距誤差の分散を実現する。これにより、第１の実施形態に係る測距装置１と同様に、サイクリックエラー、パイルアップ現象及び飽和現象による測距誤差を抑制できる。また、第２の実施形態に係る測距装置１ａは、第１の実施形態に係る測距装置１と比較して、複雑な発光制御を必要としない。例えば、飛行時間検出部４ａの制御を、後段の情報処理装置等で実現すること等により、測距装置１ａの構成を単純化できる。
　上述した実施形態で説明した測距装置１又は１ａの少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、情報処理装置の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。
　また、測距装置１又は１ａの少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。
　（応用例）
　本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図２５は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システム７０００の概略的な構成例を示すブロック図である。車両制御システム７０００は、通信ネットワーク７０１０を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図２５に示した例では、車両制御システム７０００は、駆動系制御ユニット７１００、ボディ系制御ユニット７２００、バッテリ制御ユニット７３００、車外情報検出ユニット７４００、車内情報検出ユニット７５００、及び統合制御ユニット７６００を備える。これらの複数の制御ユニットを接続する通信ネットワーク７０１０は、例えば、ＣＡＮ（Controller　Area　Network）、ＬＩＮ（Local　Interconnect　Network）、ＬＡＮ（Local　Area　Network）又はＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。
　各制御ユニットは、各種プログラムにしたがって演算処理を行うマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより実行されるプログラム又は各種演算に用いられるパラメータ等を記憶する記憶部と、各種制御対象の装置を駆動する駆動回路とを備える。各制御ユニットは、通信ネットワーク７０１０を介して他の制御ユニットとの間で通信を行うためのネットワークＩ／Ｆを備えるとともに、車内外の装置又はセンサ等との間で、有線通信又は無線通信により通信を行うための通信Ｉ／Ｆを備える。図２５では、統合制御ユニット７６００の機能構成として、マイクロコンピュータ７６１０、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０、音声画像出力部７６７０、車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０及び記憶部７６９０が図示されている。他の制御ユニットも同様に、マイクロコンピュータ、通信Ｉ／Ｆ及び記憶部等を備える。
　駆動系制御ユニット７１００は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット７１００は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、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。駆動系制御ユニット７１００は、ＡＢＳ（Antilock　Brake　System）又はＥＳＣ（Electronic　Stability　Control）等の制御装置としての機能を有してもよい。
　駆動系制御ユニット７１００には、車両状態検出部７１１０が接続される。車両状態検出部７１１０には、例えば、車体の軸回転運動の角速度を検出するジャイロセンサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、あるいは、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数又は車輪の回転速度等を検出するためのセンサのうちの少なくとも一つが含まれる。駆動系制御ユニット７１００は、車両状態検出部７１１０から入力される信号を用いて演算処理を行い、内燃機関、駆動用モータ、電動パワーステアリング装置又はブレーキ装置等を制御する。
　ボディ系制御ユニット７２００は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット７２００は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、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７２００には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット７２００は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
　バッテリ制御ユニット７３００は、各種プログラムにしたがって駆動用モータの電力供給源である二次電池７３１０を制御する。例えば、バッテリ制御ユニット７３００には、二次電池７３１０を備えたバッテリ装置から、バッテリ温度、バッテリ出力電圧又はバッテリの残存容量等の情報が入力される。バッテリ制御ユニット７３００は、これらの信号を用いて演算処理を行い、二次電池７３１０の温度調節制御又はバッテリ装置に備えられた冷却装置等の制御を行う。
　車外情報検出ユニット７４００は、車両制御システム７０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット７４００には、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０のうちの少なくとも一方が接続される。撮像部７４１０には、ＴｏＦ（Time　Of　Flight）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ及びその他のカメラのうちの少なくとも一つが含まれる。車外情報検出部７４２０には、例えば、現在の天候又は気象を検出するための環境センサ、あるいは、車両制御システム７０００を搭載した車両の周囲の他の車両、障害物又は歩行者等を検出するための周囲情報検出センサのうちの少なくとも一つが含まれる。
　環境センサは、例えば、雨天を検出する雨滴センサ、霧を検出する霧センサ、日照度合いを検出する日照センサ、及び降雪を検出する雪センサのうちの少なくとも一つであってよい。周囲情報検出センサは、超音波センサ、レーダ装置及びＬＩＤＡＲ（Light　Detection　and　Ranging、Laser　Imaging　Detection　and　Ranging）装置のうちの少なくとも一つであってよい。これらの撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０は、それぞれ独立したセンサないし装置として備えられてもよいし、複数のセンサないし装置が統合された装置として備えられてもよい。
　ここで、図２６は、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０の設置位置の例を示す。撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６，７９１８は、例えば、車両７９００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部のうちの少なくとも一つの位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部７９１０及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として車両７９００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部７９１２，７９１４は、主として車両７９００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部７９１６は、主として車両７９００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
　なお、図２６には、それぞれの撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲ａは、フロントノーズに設けられた撮像部７９１０の撮像範囲を示し、撮像範囲ｂ，ｃは、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部７９１２，７９１４の撮像範囲を示し、撮像範囲ｄは、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部７９１６の撮像範囲を示す。例えば、撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両７９００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　車両７９００のフロント、リア、サイド、コーナ及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２２，７９２４，７９２６，７９２８，７９３０は、例えば超音波センサ又はレーダ装置であってよい。車両７９００のフロントノーズ、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２６，７９３０は、例えばＬＩＤＡＲ装置であってよい。これらの車外情報検出部７９２０～７９３０は、主として先行車両、歩行者又は障害物等の検出に用いられる。
　図２５に戻って説明を続ける。車外情報検出ユニット７４００は、撮像部７４１０に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像データを受信する。また、車外情報検出ユニット７４００は、接続されている車外情報検出部７４２０から検出情報を受信する。車外情報検出部７４２０が超音波センサ、レーダ装置又はＬＩＤＡＲ装置である場合には、車外情報検出ユニット７４００は、超音波又は電磁波等を発信させるとともに、受信された反射波の情報を受信する。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、降雨、霧又は路面状況等を認識する環境認識処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、車外の物体までの距離を算出してもよい。
　また、車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等を認識する画像認識処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに対して歪補正又は位置合わせ等の処理を行うとともに、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像を生成してもよい。車外情報検出ユニット７４００は、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを用いて、視点変換処理を行ってもよい。
　車内情報検出ユニット７５００は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部７５１０が接続される。運転者状態検出部７５１０は、運転者を撮像するカメラ、運転者の生体情報を検出する生体センサ又は車室内の音声を集音するマイク等を含んでもよい。生体センサは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座った搭乗者又はステアリングホイールを握る運転者の生体情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００は、運転者状態検出部７５１０から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。車内情報検出ユニット７５００は、集音された音声信号に対してノイズキャンセリング処理等の処理を行ってもよい。
　統合制御ユニット７６００は、各種プログラムにしたがって車両制御システム７０００内の動作全般を制御する。統合制御ユニット７６００には、入力部７８００が接続されている。入力部７８００は、例えば、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ又はレバー等、搭乗者によって入力操作され得る装置によって実現される。統合制御ユニット７６００には、マイクロフォンにより入力される音声を音声認識することにより得たデータが入力されてもよい。入力部７８００は、例えば、赤外線又はその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、車両制御システム７０００の操作に対応した携帯電話又はＰＤＡ（Personal　Digital　Assistant）等の外部接続機器であってもよい。入力部７８００は、例えばカメラであってもよく、その場合搭乗者はジェスチャにより情報を入力することができる。あるいは、搭乗者が装着したウェアラブル装置の動きを検出することで得られたデータが入力されてもよい。さらに、入力部７８００は、例えば、上記の入力部７８００を用いて搭乗者等により入力された情報に基づいて入力信号を生成し、統合制御ユニット７６００に出力する入力制御回路などを含んでもよい。搭乗者等は、この入力部７８００を操作することにより、車両制御システム７０００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。
　記憶部７６９０は、マイクロコンピュータにより実行される各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Read　Only　Memory）、及び各種パラメータ、演算結果又はセンサ値等を記憶するＲＡＭ（Random　Access　Memory）を含んでいてもよい。また、記憶部７６９０は、ＨＤＤ（Hard　Disc　Drive）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等によって実現してもよい。
　汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、外部環境７７５０に存在する様々な機器との間の通信を仲介する汎用的な通信Ｉ／Ｆである。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、ＧＳＭ（登録商標）（Global　System　of　Mobile　communications）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、ＬＴＥ（登録商標）（Long　Term　Evolution）若しくはＬＴＥ－Ａ（LTE－Advanced）などのセルラー通信プロトコル、又は無線ＬＡＮ（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ともいう）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのその他の無線通信プロトコルを実装してよい。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えば、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク（例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク）上に存在する機器（例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ）へ接続してもよい。また、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えばＰ２Ｐ（Peer　To　Peer）技術を用いて、車両の近傍に存在する端末（例えば、運転者、歩行者若しくは店舗の端末、又はＭＴＣ（Machine　Type　Communication）端末）と接続してもよい。
　専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、車両における使用を目的として策定された通信プロトコルをサポートする通信Ｉ／Ｆである。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、例えば、下位レイヤのＩＥＥＥ８０２．１１ｐと上位レイヤのＩＥＥＥ１６０９との組合せであるＷＡＶＥ（Wireless　Access　in　Vehicle　Environment）、ＤＳＲＣ（Dedicated　Short　Range　Communications）、又はセルラー通信プロトコルといった標準プロトコルを実装してよい。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、典型的には、車車間（Vehicle　to　Vehicle）通信、路車間（Vehicle　to　Infrastructure）通信、車両と家との間（Vehicle　to　Home）の通信及び歩車間（Vehicle　to　Pedestrian）通信のうちの１つ以上を含む概念であるＶ２Ｘ通信を遂行する。
　測位部７６４０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global　Navigation　Satellite　System）衛星からのＧＮＳＳ信号（例えば、ＧＰＳ（Global　Positioning　System）衛星からのＧＰＳ信号）を受信して測位を実行し、車両の緯度、経度及び高度を含む位置情報を生成する。なお、測位部７６４０は、無線アクセスポイントとの信号の交換により現在位置を特定してもよく、又は測位機能を有する携帯電話、ＰＨＳ若しくはスマートフォンといった端末から位置情報を取得してもよい。
　ビーコン受信部７６５０は、例えば、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行止め又は所要時間等の情報を取得する。なお、ビーコン受信部７６５０の機能は、上述した専用通信Ｉ／Ｆ７６３０に含まれてもよい。
　車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、マイクロコンピュータ７６１０と車内に存在する様々な車内機器７７６０との間の接続を仲介する通信インタフェースである。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Near　Field　Communication）又はＷＵＳＢ（Wireless　USB）といった無線通信プロトコルを用いて無線接続を確立してもよい。また、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、図示しない接続端子（及び、必要であればケーブル）を介して、ＵＳＢ（Universal　Serial　Bus）、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition　Multimedia　Interface、又はＭＨＬ（Mobile　High-definition　Link）等の有線接続を確立してもよい。車内機器７７６０は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、又は車両に搬入され若しくは取り付けられる情報機器のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。また、車内機器７７６０は、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション装置を含んでいてもよい。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、これらの車内機器７７６０との間で、制御信号又はデータ信号を交換する。
　車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、マイクロコンピュータ７６１０と通信ネットワーク７０１０との間の通信を仲介するインタフェースである。車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、通信ネットワーク７０１０によりサポートされる所定のプロトコルに則して、信号等を送受信する。
　統合制御ユニット７６００のマイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、各種プログラムにしたがって、車両制御システム７０００を制御する。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、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７１００に対して制御指令を出力してもよい。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced　Driver　Assistance　System）の機能実現を目的とした協調制御を行ってもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、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ってもよい。
　マイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、車両と周辺の構造物や人物等の物体との間の３次元距離情報を生成し、車両の現在位置の周辺情報を含むローカル地図情報を作成してもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される情報に基づき、車両の衝突、歩行者等の近接又は通行止めの道路への進入等の危険を予測し、警告用信号を生成してもよい。警告用信号は、例えば、警告音を発生させたり、警告ランプを点灯させたりするための信号であってよい。
　音声画像出力部７６７０は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力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２５の例では、出力装置として、オーディオスピーカ７７１０、表示部７７２０及びインストルメントパネル７７３０が例示されている。表示部７７２０は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。表示部７７２０は、ＡＲ（Augmented　Reality）表示機能を有していてもよい。出力装置は、これらの装置以外の、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ又はランプ等の他の装置であってもよい。出力装置が表示装置の場合、表示装置は、マイクロコンピュータ７６１０が行った各種処理により得られた結果又は他の制御ユニットから受信された情報を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。また、出力装置が音声出力装置の場合、音声出力装置は、再生された音声データ又は音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。
　なお、図２５に示した例において、通信ネットワーク７０１０を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム７０００が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク７０１０を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサ又は装置が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク７０１０を介して相互に検出情報を送受信してもよい。
　なお、図１を用いて説明した本実施形態に係る測距装置１の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを、いずれかの制御ユニット等に実装することができる。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することもできる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。
　以上説明した車両制御システム７０００において、図１を用いて説明した本実施形態に係る測距装置１は、図２５に示した応用例の撮像部７４１０に適用することができる。これにより、被写体が近距離にある場合、又は高反射の被写体に対しても高精度の測距ができる。
　また、図１を用いて説明した測距装置１の少なくとも一部の構成要素は、図２５に示した統合制御ユニット７６００のためのモジュール（例えば、一つのダイで構成される集積回路モジュール）において実現されてもよい。あるいは、図１を用いて説明した測距装置１が、図２５に示した車両制御システム７０００の複数の制御ユニットによって実現されてもよい。
　なお、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）光パルス信号が物体で反射された反射光パルス信号を繰り返し受光する受光部と、　前記反射光パルス信号の受光頻度を、単位受光期間ごとに分類したヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
　前記光パルス信号を、前記単位受光期間の２倍よりも短いパルス幅で繰り返し発光する発光部と、
　を備える、測距装置。
（２）前記発光部は、前記光パルス信号を、前記単位受光期間よりも短いパルス幅で繰り返し発光する、
　（１）に記載の測距装置。
（３）光パルス信号が物体で反射された反射光パルス信号を繰り返し受光する受光部と、　前記反射光パルス信号の受光頻度を、単位受光期間ごとに分類したヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
　発光部に位相がそれぞれ異なる複数のパルス幅のうち一つを順繰りに選択して前記光パルス信号を発光させる制御を行うか、前記受光部で受光された前記反射光パルス信号の受光時刻と前記ヒストグラムが有する複数の前記単位受光期間とのそれぞれ異なる複数の対応づけのうち一つを順繰りに選択するか、又は、前記複数の対応づけを並行して選択する制御部と、を備える、
　測距装置。
（４）それぞれ異なる位相の複数のパルス幅を順繰りに選択して前記光パルス信号を発光するか、又は、同一の位相のパルス幅の前記光パルス信号を断続的に発光する、前記発光部を備える、
　（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の測距装置。
（５）位相がそれぞれ異なる複数の前記パルス幅のうち一つを順繰りに選択する発光タイミング制御部を備え、
　前記発光部は、前記発光タイミング制御部で選択された前記パルス幅で前記光パルス信号を発光する、
　（４）に記載の測距装置。
（６）前記発光タイミング制御部は、前記複数のパルス幅のそれぞれを、２以上の所定回数ずつ順繰りに選択し、
　前記発光部は、前記発光タイミング制御部で選択された前記パルス幅の前記光パルス信号を発光する動作を前記所定回数ずつ繰り返し、
　前記受光部は、前記複数のパルス幅のそれぞれごとに発光された前記光パルス信号に対応する前記反射光パルス信号を受光する動作を前記所定回数ずつ繰り返し、
　前記ヒストグラム生成部は、前記複数のパルス幅のそれぞれを前記所定回数ずつ選択して発光された前記光パルス信号に対応する前記反射光パルス信号に基づいて、前記ヒストグラムを生成する、
　（５）に記載の測距装置。
（７）前記発光タイミング制御部は、前記発光部の１回の発光動作ごとに、前記複数のパルス幅の選択を順繰りに切り替える、
　（５）又は（６）に記載の測距装置。
（８）前記発光タイミング制御部は、前記複数のパルス幅の位相を等間隔でずらす、
　（５）乃至（７）のいずれか一項に記載の測距装置。
（９）前記発光タイミング制御部は、前記複数のパルス幅の位相を、前記単位受光期間よりも短い同一の位相量ずつずらす、
　（８）に記載の測距装置。
（１０）前記複数のパルス幅は、同じ時間幅を有する、
　（３）乃至（９）のいずれか一項に記載の測距装置。
（１１）前記複数のパルス幅は、基準となるパルス幅よりも位相が早いｎ（ｎは１以上の整数）個のパルス幅と、前記基準となるパルス幅よりも位相が遅い前記ｎ個のパルス幅と、を含む、
　（１０）に記載の測距装置。
（１２）前記複数のパルス幅は、互いに異なる時間幅の２以上のパルス幅を含む、
　（３）乃至（９）のいずれか一項に記載の測距装置。
（１３）前記複数のパルス幅は、基準となるパルス幅よりも短いｎ（ｎは１以上の整数）個のパルス幅と、前記基準となるパルス幅よりも長い前記ｎ個のパルス幅と、を含み、
　前記基準となるパルス幅よりも短いｎ個のパルス幅と、前記基準となるパルス幅よりも長いｎ個のパルス幅と、は同一の重心位置を有する、
　（１２）に記載の測距装置。
（１４）前記受光部と前記発光部とを同期させる同期制御部と、
　前記同期制御部の出力する同期信号を、前記発光部の１回の発光動作ごとに、前記単位受光期間よりも短い期間の遅延をさせて、前記発光部に伝達する遅延回路と、をさらに備える、
　（１）乃至（１３）のいずれか一項に記載の測距装置。
（１５）前記受光部で繰り返し受光された前記反射光パルス信号の受光時刻と、前記ヒストグラムが有する複数の前記単位受光期間と、のそれぞれ異なる複数の対応づけのうち一つを順繰りに選択する受光時刻割当部を備え、
　前記ヒストグラム生成部は、前記受光時刻割当部で選択された前記対応づけに基づいて、前記ヒストグラムを生成する、
　（３）又は（４）に記載の測距装置。
（１６）前記受光時刻割当部は、前記複数の対応づけのそれぞれを、２以上の所定回数ずつ順繰りに選択し、
　前記ヒストグラム生成部は、前記所定回数ずつ順繰りに選択される前記複数の対応づけのそれぞれごとに、前記受光時刻を複数の前記単位受光期間に割り当てて前記ヒストグラムを生成する、
　（１５）に記載の測距装置。
（１７）前記複数の対応づけは、前記受光時刻に対応する前記単位受光期間が等間隔でずれている、
　（１５）又は（１６）に記載の測距装置。
（１８）前記複数の対応づけは、前記受光時刻と前記ヒストグラムが有する複数の前記単位受光期間との基準となる対応づけよりも前記受光時刻に対応する前記単位受光期間を早めたｎ（ｎは１以上の整数）個の対応づけと、前記基準となる対応づけよりも前記受光時刻に対応する前記単位受光期間を遅くした前記ｎ個の対応づけと、を含む、
　（１５）乃至（１７）のいずれか一項に記載の測距装置。
（１９）前記受光時刻割当部は、前記受光時刻と複数の前記単位受光期間との対応づけを前記単位受光期間よりも短い時間幅で変化させて、前記複数の対応づけを生成する、
　（１５）乃至（１８）のいずれか一項に記載の測距装置。
（２０）光パルス信号が物体で反射された反射光パルス信号を繰り返し受光し、
　前記反射光パルス信号の受光頻度を、単位受光期間ごとに分類したヒストグラムを生成し、
　位相がそれぞれ異なる複数のパルス幅のうち一つを順繰りに選択して前記光パルス信号を発光するか、前記反射光パルス信号の受光時刻と前記ヒストグラムが有する複数の前記単位受光期間とのそれぞれ異なる複数の対応づけのうち一つを順繰りに選択するか、又は、前記複数の対応づけを並行して選択するか、のいずれかを行う、
　測距方法。
　本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
　１、１ａ　測距装置、２、２ａ　発光部、３　受光部、４、４ａ　飛行時間検出部、５　ヒストグラム生成部、６　距離検出部、７、７ａ　測距部、１０　物体、１１　発光タイミング制御部、１２　クロック信号生成部、１３　遅延回路、１４、１４ａ　制御部

Claims (20)

  1. 　光パルス信号が物体で反射された反射光パルス信号を繰り返し受光する受光部と、
    　前記反射光パルス信号の受光頻度を、単位受光期間ごとに分類したヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
    　前記光パルス信号を、前記単位受光期間の２倍よりも短いパルス幅で繰り返し発光する発光部と、を備える、
    　測距装置。
  2. 　前記発光部は、前記光パルス信号を、前記単位受光期間よりも短いパルス幅で繰り返し発光する、
    　請求項１に記載の測距装置。
  3. 　光パルス信号が物体で反射された反射光パルス信号を繰り返し受光する受光部と、
    　前記反射光パルス信号の受光頻度を、単位受光期間ごとに分類したヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
    　発光部に位相がそれぞれ異なる複数のパルス幅のうち一つを順繰りに選択して前記光パルス信号を発光させる制御を行うか、前記受光部で受光された前記反射光パルス信号の受光時刻と前記ヒストグラムが有する複数の前記単位受光期間とのそれぞれ異なる複数の対応づけのうち一つを順繰りに選択するか、又は、前記複数の対応づけを並行して選択する制御部と、を備える、
    　測距装置。
  4. 　それぞれ異なる位相の複数のパルス幅を順繰りに選択して前記光パルス信号を発光するか、又は、同一の位相のパルス幅の前記光パルス信号を断続的に発光する、前記発光部を備える、
    　請求項３に記載の測距装置。
  5. 　位相がそれぞれ異なる複数の前記パルス幅のうち一つを順繰りに選択する発光タイミング制御部を備え、
    　前記発光部は、前記発光タイミング制御部で選択された前記パルス幅で前記光パルス信号を発光する、
    　請求項４に記載の測距装置。
  6. 　前記発光タイミング制御部は、前記複数のパルス幅のそれぞれを、２以上の所定回数ずつ順繰りに選択し、
    　前記発光部は、前記発光タイミング制御部で選択された前記パルス幅の前記光パルス信号を発光する動作を前記所定回数ずつ繰り返し、
    　前記受光部は、前記複数のパルス幅のそれぞれごとに発光された前記光パルス信号に対応する前記反射光パルス信号を受光する動作を前記所定回数ずつ繰り返し、
    　前記ヒストグラム生成部は、前記複数のパルス幅のそれぞれを前記所定回数ずつ選択して発光された前記光パルス信号に対応する前記反射光パルス信号に基づいて、前記ヒストグラムを生成する、
    　請求項５に記載の測距装置。
  7. 　前記発光タイミング制御部は、前記発光部の１回の発光動作ごとに、前記複数のパルス幅の選択を順繰りに切り替える、
    　請求項５に記載の測距装置。
  8. 　前記発光タイミング制御部は、前記複数のパルス幅の位相を等間隔でずらす、
    　請求項５に記載の測距装置。
  9. 　前記発光タイミング制御部は、前記複数のパルス幅の位相を、前記単位受光期間よりも短い同一の位相量ずつずらす、
    　請求項８に記載の測距装置。
  10. 　前記複数のパルス幅は、同じ時間幅を有する、
    　請求項３に記載の測距装置。
  11. 　前記複数のパルス幅は、基準となるパルス幅よりも位相が早いｎ（ｎは１以上の整数）個のパルス幅と、前記基準となるパルス幅よりも位相が遅い前記ｎ個のパルス幅と、を含む、
    　請求項１０に記載の測距装置。
  12. 　前記複数のパルス幅は、互いに異なる時間幅の２以上のパルス幅を含む、
    　請求項３に記載の測距装置。
  13. 　前記複数のパルス幅は、基準となるパルス幅よりも短いｎ（ｎは１以上の整数）個のパルス幅と、前記基準となるパルス幅よりも長い前記ｎ個のパルス幅と、を含み、
    　前記基準となるパルス幅よりも短いｎ個のパルス幅と、前記基準となるパルス幅よりも長いｎ個のパルス幅と、は同一の重心位置を有する、
    　請求項１２に記載の測距装置。
  14. 　前記受光部と前記発光部とを同期させる同期制御部と、
    　前記同期制御部の出力する同期信号を、前記発光部の１回の発光動作ごとに、前記単位受光期間よりも短い期間の遅延をさせて、前記発光部に伝達する遅延回路と、をさらに備える、
    　請求項１に記載の測距装置。
  15. 　前記受光部で繰り返し受光された前記反射光パルス信号の受光時刻と、前記ヒストグラムが有する複数の前記単位受光期間と、のそれぞれ異なる複数の対応づけのうち一つを順繰りに選択する受光時刻割当部を備え、
    　前記ヒストグラム生成部は、前記受光時刻割当部で選択された前記対応づけに基づいて、前記ヒストグラムを生成する、
    　請求項３に記載の測距装置。
  16. 　前記受光時刻割当部は、前記複数の対応づけのそれぞれを、２以上の所定回数ずつ順繰りに選択し、
    　前記ヒストグラム生成部は、前記所定回数ずつ順繰りに選択される前記複数の対応づけのそれぞれごとに、前記受光時刻を複数の前記単位受光期間に割り当てて前記ヒストグラムを生成する、
    　請求項１５に記載の測距装置。
  17. 　前記複数の対応づけは、前記受光時刻に対応する前記単位受光期間が等間隔でずれている、
    　請求項１５に記載の測距装置。
  18. 　前記複数の対応づけは、前記受光時刻と前記ヒストグラムが有する複数の前記単位受光期間との基準となる対応づけよりも前記受光時刻に対応する前記単位受光期間を早めたｎ（ｎは１以上の整数）個の対応づけと、前記基準となる対応づけよりも前記受光時刻に対応する前記単位受光期間を遅くした前記ｎ個の対応づけと、を含む、
    　請求項１５に記載の測距装置。
  19. 　前記受光時刻割当部は、前記受光時刻と複数の前記単位受光期間との対応づけを前記単位受光期間よりも短い時間幅で変化させて、前記複数の対応づけを生成する、
    　請求項１５に記載の測距装置。
  20. 　光パルス信号が物体で反射された反射光パルス信号を繰り返し受光し、
    　前記反射光パルス信号の受光頻度を、単位受光期間ごとに分類したヒストグラムを生成し、
    　位相がそれぞれ異なる複数のパルス幅のうち一つを順繰りに選択して前記光パルス信号を発光するか、前記反射光パルス信号の受光時刻と前記ヒストグラムが有する複数の前記単位受光期間とのそれぞれ異なる複数の対応づけのうち一つを順繰りに選択するか、又は、前記複数の対応づけを並行して選択するか、のいずれかを行う、
    　測距方法。
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