JP7302442B2 - 距離測定装置 - Google Patents

Description

本開示は、光を照射して、光を反射した物体までの距離を測定する距離測定装置に関する。

特許文献１には、車両の周囲に関する情報を複数のセンサから取得して車両を制御するシステムが記載されている。
車両の周囲に関する情報を取得するセンサとして、光を照射し、物体からの反射光を受光することで、照射から受光までの時間を計測し、この時間に基づいて、光を反射した物体までの距離を測定する距離測定装置が知られている。

米国特許第９５３７９５６号明細書

しかし、光を照射する方向に、反射強度が互いに異なる複数の物体が近接して存在する場合に、距離測定装置の距離測定精度が低下してしまう恐れがあった。
本開示は、距離測定精度を向上させることを目的とする。

本開示の一態様は、照射部（２）と、受光アレイ部（３）と、一画素ヒストグラム作成部（Ｓ２０）と、一画素距離算出部（Ｓ１１０）と、分割画素ヒストグラム作成部（Ｓ５０，Ｓ８０）と、分割画素距離算出部（Ｓ１２０，Ｓ１３０）とを備える距離測定装置（１）である。

照射部は、物体に光を照射するように構成される。
受光アレイ部は、物体で反射した光を検出する複数の光検知器（３１）が一つの画素を形成するように構成され、画素を１つ以上備える。

一画素ヒストグラム作成部は、画素を形成する複数の光検知器の検出結果に基づいて、照射部による光の照射タイミングからの経過時間を表す複数のタイミング情報と、複数のタイミング情報から特定される複数のタイミングのそれぞれにおいて画素で受光された光量を表す光量情報との関係を示すヒストグラムである一画素ヒストグラムを作成するように構成される。

一画素距離算出部は、一画素ヒストグラムにおけるピーク波形である一画素ピーク波形に基づいて、光を反射した物体までの距離である物体距離を算出するように構成される。
分割画素ヒストグラム作成部は、画素の受光面を分割した複数の分割領域毎に、分割領域を形成する複数の光検知器の検出結果に基づいて、タイミング情報と光量情報との関係を示すヒストグラムである分割画素ヒストグラムを作成するように構成される。

分割画素距離算出部は、複数の分割領域毎に、分割画素ヒストグラムにおけるピーク波形である分割画素ピーク波形に基づいて、物体距離を算出するように構成される。
このように構成された本開示の距離測定装置は、一つの画素における複数の分割領域毎に、分割画素ヒストグラムを作成する。これにより、本開示の距離測定装置は、反射強度が互いに異なる複数の物体が近接して存在する領域に照射された光を受光アレイ部が受光することにより一画素ピーク波形の幅が広くなった場合に、反射強度が互いに異なる複数の物体のそれぞれに対応した分割画素ヒストグラムを作成することが可能となる。

このため、本開示の距離測定装置は、反射強度が互いに異なる複数の物体が近接して存在する領域に光を照射する場合において、反射強度が互いに異なる複数の物体で反射した光が重畳された単一のピーク波形に基づいて物体距離を算出してしまう事態の発生を抑制することができる。すなわち、本開示の距離測定装置は、反射強度が互いに異なる複数の物体のそれぞれに対応したピーク波形に基づいて物体距離を算出することができる頻度を増加させることができ、距離測定精度を向上させることができる。

距離測定装置の構成を示すブロック図である。 画素の構成を示す平面図である。 画素の右側分割領域および左側分割領域を示す図である。 画素の上側分割領域および下側分割領域を示す図である。 第１実施形態の距離測定処理を示すフローチャートである。 ヒストグラムの第１の具体例を示す図である。 ヒストグラムの第２の具体例を示す図である。 ヒストグラムの第３の具体例を示す図である。 第２実施形態の距離測定処理を示すフローチャートである。

［第１実施形態］
以下に本開示の第１実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態の距離測定装置１は、車両に搭載され、車両の周辺に存在する各種物体までの距離を測定する。

距離測定装置１は、図１に示すように、照射部２と、受光アレイ部３と、信号処理部４とを備える。
照射部２は、パルス状のレーザ光を、予め設定された間隔で繰り返し照射するとともに、その照射タイミングを信号処理部４に通知する。以下、レーザ光を照射する周期を、計測周期という。

受光アレイ部３は、複数の受光グループＧ１～Ｇｋを有する。ｋは２以上の整数である。各受光グループＧｉは、それぞれＭｉ個の光検知器３１を備える。ｉは１からｋまでの整数である。個々の光検知器３１は、ＳＰＡＤと受光回路とを備える。

ＳＰＡＤは、Single Photon Avalanche Diodeの略である。ＳＰＡＤは、ガイガーモードで動作し、単一フォトンの入射を検出することができるアバランシェフォトダイオードである。受光アレイ部３には合計Ｍ１＋Ｍ２＋…＋Ｍｋ個のＳＰＡＤが含まれる。これらのＳＰＡＤは、２次元の行列を形成するように配列され、受光面を形成する。

受光回路は、フォトンがＳＰＡＤに入射すると、予め設定されたパルス幅を有するパルス信号Ｐを出力する。以下では、受光グループＧｉに含まれるＭｉ個の光検知器３１が出力する各パルス信号をＰｉ_１～Ｐｉ_Ｍｉで表す。

そして、受光グループＧｉに含まれるＭｉ個の光検知器３１は、パルス信号Ｐｉ_１～Ｐｉ_Ｍｉを信号処理部４へ出力する。
信号処理部４は、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２およびＲＡＭ４３等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成された電子制御装置である。マイクロコンピュータの各種機能は、ＣＰＵ４１が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ＲＯＭ４２が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、ＣＰＵ４１が実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。また、信号処理部４を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。

本実施形態の受光グループＧｉは、図２に示すように、例えば、長方形状の受光面を有する。本実施形態の受光グループＧｉは、Ｍｉ個のＳＰＡＤを備える。そして、１つの受光グループＧｉを構成するＭｉ個のＳＰＡＤが１つの画素ＰＸｉを形成する。

上述のように、受光アレイ部３は、複数の受光グループＧ１～Ｇｋを有する。従って、受光アレイ部３は、複数の画素ＰＸ１～ＰＸｋを備える。
そして、画素ＰＸｉに含まれるＭｉ個の光検知器３１は、パルス信号Ｐｉ_１～Ｐｉ_Ｍｉをそれぞれ個別に信号処理部４へ出力する。例えば、画素ＰＸ１はパルス信号Ｐ１_１～Ｐ１_Ｍ１を出力し、画素ＰＸ２はパルス信号Ｐ２_１～Ｐ２_Ｍ２を出力し、画素ＰＸｋはパルス信号Ｐ１_１～Ｐ１_Ｍｋを出力する。

以下では、画素ＰＸｉに含まれるＭｉ個の光検知器３１のうちｊ番目の光検知器３１から出力されるパルス信号を、Ｐｉ_ｊで表す。ｊは、１からＭｉまでの整数である。
信号処理部４は、照射部２から通知された直近の照射タイミングを起点としてパルス信号Ｐｉ_ｊが入力したタイミングを示すタイミング情報と、入力したパルス信号Ｐｉ_ｊの出力元を示すパルス識別情報とにより構成されたパルス入力情報を、ＲＡＭ４３に一時的に記憶する。これにより、信号処理部４は、入力したパルス信号の出力元を特定した状態でパルス入力タイミングを記憶することができる。例えば、信号処理部４は、パルス信号Ｐｉ_ｊが入力した場合には、画素ＰＸｉにおけるｊ番目の光検知器３１から出力されるパルス信号であることを特定することができる。

したがって、信号処理部４は、パルス入力情報に含まれるパルス識別情報に基づいて、パルス入力情報の出力元が、図３に示すように、画素ＰＸｉの右側分割領域Ｒｒに含まれているか、画素ＰＸｉの左側分割領域Ｒｌに含まれているかを判断することができる。右側分割領域Ｒｒは、画素ＰＸｉの右半分の領域である。左側分割領域Ｒｌは、画素ＰＸｉの左半分の領域である。

同様に、信号処理部４は、パルス入力情報に含まれるパルス識別情報に基づいて、パルス入力情報の出力元が、図４に示すように、画素ＰＸｉの上側分割領域Ｒｕに含まれているか、画素ＰＸｉの下側分割領域Ｒｄに含まれているかを判断することができる。上側分割領域Ｒｕは、画素ＰＸｉの上半分の領域である。下側分割領域Ｒｄは、画素ＰＸｉの下半分の領域である。

次に、信号処理部４のＣＰＵ４１が実行する距離測定処理の手順を説明する。距離測定処理は、照射部２がレーザ光を照射しているときにおいて計測周期が経過する毎に繰り返し実行される処理である。

距離測定処理が実行されると、ＣＰＵ４１は、図５に示すように、まずＳ１０にて、ＲＡＭ４３に設けられた画素指示値ｉに１を格納する。
そしてＣＰＵ４１は、Ｓ２０にて、画素ＰＸｉにおける全体のヒストグラムを作成する。具体的には、ＣＰＵ４１は、まず、直近の照射タイミング以降にＲＡＭ４３に記憶された複数のパルス入力情報の中から、出力元が画素ＰＸｉであるパルス入力情報を抽出する。そしてＣＰＵ４１は、抽出した複数のパルス入力情報を集計して、直近の照射タイミングを起点とした時間を横軸とし、パルス信号の入力個数（以下、パルス入力個数）を縦軸として、パルス入力個数の時間変化を示すヒストグラムを一画素ヒストグラムとして作成する。

さらにＣＰＵ４１は、Ｓ３０にて、Ｓ２０で作成されたヒストグラムにおけるピークの幅が狭いか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ４１は、まず、Ｓ２０で作成されたヒストグラムにおけるピーク波形が立ち上がっているときの高さが予め設定された幅判定値となる立上タイミングを検出する。またＣＰＵ４１は、Ｓ２０で作成されたヒストグラムにおけるピーク波形が立ち下がっているときの高さが上記の幅判定値となる立下タイミングを検出する。さらにＣＰＵ４１は、立下タイミングから立上タイミングを減算した減算値をピーク幅とする。そしてＣＰＵ４１は、算出したピーク幅が予め設定されたピーク幅判定値未満であるか否かを判断する。ここで、ピーク幅がピーク幅判定値未満である場合には、ＣＰＵ４１は、ピーク波形の幅が狭いと判断する。一方、ピーク幅がピーク幅判定値以上である場合には、ＣＰＵ４１は、ピーク波形の幅が狭くないと判断する。

ピーク波形の幅が狭いとＳ３０にて判断した場合には、ＣＰＵ４１は、Ｓ１１０に移行する。一方、ピーク波形の幅が狭くないとＳ３０にて判断した場合には、ＣＰＵ４１は、Ｓ４０にて、Ｓ２０で作成されたヒストグラムにおけるピーク波形の高さが低いか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ４１は、まず、Ｓ２０で作成されたヒストグラムにおけるピーク波形の高さ（以下、ピーク高）を検出する。そしてＣＰＵ４１は、検出したピーク高が予め設定されたピーク高判定値未満であるか否かを判断する。ここで、ピーク高がピーク高判定値未満である場合には、ＣＰＵ４１は、ピーク高が低いと判断する。一方、ピーク高がピーク高判定値以上である場合には、ＣＰＵ４１は、ピーク高が低くないと判断する。

ピーク高が低いとＳ４０にて判断した場合には、ＣＰＵ４１は、Ｓ１１０に移行する。一方、ピーク高が低くないとＳ４０にて判断した場合には、ＣＰＵ４１は、Ｓ５０にて、画素ＰＸｉにおける右半分のヒストグラムと左半分のヒストグラムとを作成する。具体的には、ＣＰＵ４１は、まず、Ｓ２０で抽出した画素ＰＸｉの複数のパルス入力情報の中から、パルス入力情報に含まれるパルス識別情報に基づいて、出力元が画素ＰＸｉの右側分割領域Ｒｒに含まれているパルス入力情報を抽出する。そしてＣＰＵ４１は、抽出した複数のパルス入力情報を集計して、直近の照射タイミングを起点とした時間を横軸とし、パルス入力個数を縦軸として、パルス入力個数の時間変化を示す右側分割画素ヒストグラムを作成する。

さらにＣＰＵ４１は、Ｓ２０で抽出した画素ＰＸｉの複数のパルス入力情報の中から、パルス入力情報に含まれるパルス識別情報に基づいて、出力元が画素ＰＸｉの左側分割領域Ｒｌに含まれているパルス入力情報を抽出する。そしてＣＰＵ４１は、抽出した複数のパルス入力情報を集計して、直近の照射タイミングを起点とした時間を横軸とし、パルス入力個数を縦軸として、パルス入力個数の時間変化を示す左側分割画素ヒストグラムを作成する。

次にＣＰＵ４１は、Ｓ６０にて、一画素ヒストグラムと、右側分割画素ヒストグラムおよび左側分割画素ヒストグラムとを比較する。具体的には、ＣＰＵ４１は、まず、一画素ヒストグラム、右側分割画素ヒストグラムおよび左側分割画素ヒストグラムのそれぞれについて、ピーク波形の最大値（以下、ピーク最大値）と、ピーク波形が最大値となるピークタイミングとを検出する。

そしてＣＰＵ４１は、以下の第１相似条件および第２相似条件の両方が成立しているか否かを判断する。
第１相似条件は、一画素ヒストグラムのピークタイミングと、右側分割画素ヒストグラムのピークタイミングと、左側分割画素ヒストグラムのピークタイミングとが、ほぼ一致していることである。具体的には、第１相似条件は、一画素ヒストグラムのピークタイミングを含むように設定された第１相似判定範囲内に、右側分割画素ヒストグラムのピークタイミングおよび左側分割画素ヒストグラムのピークタイミングが含まれていることである。

第２相似条件は、一画素ヒストグラムのピーク最大値の２分の１と、右側分割画素ヒストグラムのピーク最大値と、左側分割画素ヒストグラムのピーク最大値とが、ほぼ一致していることである。具体的には、第２相似条件は、一画素ヒストグラムのピーク最大値の２分の１を含むように設定された第２相似判定範囲内に、右側分割画素ヒストグラムのピーク最大値および左側分割画素ヒストグラムのピーク最大値が含まれていることである。

次にＣＰＵ４１は、Ｓ７０にて、一画素ヒストグラムと、右側分割画素ヒストグラムおよび左側分割画素ヒストグラムとが相似しているか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ４１は、第１相似条件および第２相似条件の両方が成立しているとＳ６０にて判断された場合に、相似していると判断する。一方、ＣＰＵ４１は、第１相似条件および第２相似条件の少なくとも一方が成立していないとＳ６０にて判断された場合に、相似していないと判断する。

相似していないとＳ７０にて判断した場合には、ＣＰＵ４１は、Ｓ１２０に移行する。一方、相似しているとＳ７０にて判断した場合には、ＣＰＵ４１は、Ｓ８０にて、画素ＰＸｉにおける上半分のヒストグラムと下半分のヒストグラムとを作成する。具体的には、ＣＰＵ４１は、まず、Ｓ２０で抽出した画素ＰＸｉの複数のパルス入力情報の中から、パルス入力情報に含まれるパルス識別情報に基づいて、出力元が画素ＰＸｉの上側分割領域Ｒｕに含まれているパルス入力情報を抽出する。そしてＣＰＵ４１は、抽出した複数のパルス入力情報を集計して、直近の照射タイミングを起点とした時間を横軸とし、パルス入力個数を縦軸として、パルス入力個数の時間変化を示す上側分割画素ヒストグラムを作成する。

さらにＣＰＵ４１は、Ｓ２０で抽出した画素ＰＸｉの複数のパルス入力情報の中から、パルス入力情報に含まれるパルス識別情報に基づいて、出力元が画素ＰＸｉの下側分割領域Ｒｄに含まれているパルス入力情報を抽出する。そしてＣＰＵ４１は、抽出した複数のパルス入力情報を集計して、直近の照射タイミングを起点とした時間を横軸とし、パルス入力個数を縦軸として、パルス入力個数の時間変化を示す下側分割画素ヒストグラムを作成する。

次にＣＰＵ４１は、Ｓ９０にて、一画素ヒストグラムと、上側分割画素ヒストグラムおよび下側分割画素ヒストグラムとを比較する。具体的には、ＣＰＵ４１は、まず、一画素ヒストグラム、上側分割画素ヒストグラムおよび下側分割画素ヒストグラムのそれぞれについて、ピーク最大値と、ピークタイミングとを検出する。

そしてＣＰＵ４１は、以下の第３相似条件および第４相似条件の両方が成立しているか否かを判断する。
第３相似条件は、一画素ヒストグラムのピークタイミングと、上側分割画素ヒストグラムのピークタイミングと、下側分割画素ヒストグラムのピークタイミングとが、ほぼ一致していることである。具体的には、第３相似条件は、一画素ヒストグラムのピークタイミングを含むように設定された第３相似判定範囲内に、上側分割画素ヒストグラムのピークタイミングおよび下側分割画素ヒストグラムのピークタイミングが含まれていることである。

第４相似条件は、一画素ヒストグラムのピーク最大値の２分の１と、上側分割画素ヒストグラムのピーク最大値と、下側分割画素ヒストグラムのピーク最大値とが、ほぼ一致していることである。具体的には、第４相似条件は、一画素ヒストグラムのピーク最大値の２分の１を含むように設定された第４相似判定範囲内に、上側分割画素ヒストグラムのピーク最大値および下側分割画素ヒストグラムのピーク最大値が含まれていることである。

次にＣＰＵ４１は、Ｓ１００にて、一画素ヒストグラムと、上側分割画素ヒストグラムおよび下側分割画素ヒストグラムとが相似しているか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ４１は、第３相似条件および第４相似条件の両方が成立しているとＳ９０にて判断された場合に、相似していると判断する。一方、ＣＰＵ４１は、第３相似条件および第４相似条件の少なくとも一方が成立していないとＳ９０にて判断された場合に、相似していないと判断する。

相似していないとＳ１００にて判断した場合には、ＣＰＵ４１は、Ｓ１３０に移行する。一方、相似しているとＳ１００にて判断した場合には、Ｓ１１０に移行する。
Ｓ１１０に移行すると、ＣＰＵ４１は、Ｓ２０で作成された一画素ヒストグラムに基づき、光を反射した物体までの距離を算出して、算出した距離を示す全体距離情報を生成し、Ｓ１４０に移行する。

Ｓ１２０に移行すると、ＣＰＵ４１は、Ｓ５０で作成された右側分割画素ヒストグラムに基づき、光を反射した物体までの距離を算出して、算出した距離を示す右側距離情報を生成し、さらに、Ｓ５０で作成された左側分割画素ヒストグラムに基づき、光を反射した物体までの距離を算出して、算出した距離を示す左側距離情報を生成し、Ｓ１４０に移行する。

Ｓ１３０に移行すると、ＣＰＵ４１は、Ｓ８０で作成された上側分割画素ヒストグラムに基づき、光を反射した物体までの距離を算出して、算出した距離を示す上側距離情報を生成し、さらに、Ｓ８０で作成された下側分割画素ヒストグラムに基づき、光を反射した物体までの距離を算出して、算出した距離を示す下側距離情報を生成し、Ｓ１４０に移行する。

Ｓ１４０に移行すると、ＣＰＵ４１は、画素指示値ｉに格納されている値が全画素数ｋ以上であるか否かを判断する。ここで、画素指示値ｉに格納されている値が全画素数ｋ未満である場合には、ＣＰＵ４１は、Ｓ１５０にて、画素指示値ｉに格納されている値に１を加算した加算値を画素指示値ｉに格納して、Ｓ２０に移行する。

一方、画素指示値ｉに格納されている値が全画素数ｋ以上である場合には、ＣＰＵ４１は、距離測定処理を終了する。
次に、一画素ヒストグラム、右側分割画素ヒストグラム、左側分割画素ヒストグラム、上側分割画素ヒストグラムおよび下側分割画素ヒストグラムの具体例を説明する。

図６は、反射率が低い道路面ＲＤ１上を走行中の車両ＶＨの前方に、反射率が高い道路面ＲＤ２が存在し、車両ＶＨからのレーザ光Ｌ１が、道路面ＲＤ１と道路面ＲＤ２とを跨ぐように照射されているときのヒストグラムを示す。

図６のヒストグラムＨＧ１は、矩形ＲＣ１で示すように画素全体で集計することにより作成される一画素ヒストグラムである。
図６のヒストグラムＨＧ２は、矩形ＲＣ２で示すように画素の左半分で集計することにより作成される左側分割画素ヒストグラムである。

図６のヒストグラムＨＧ３は、矩形ＲＣ３で示すように画素の右半分で集計することにより作成される左側分割画素ヒストグラムである。
図６のヒストグラムＨＧ４は、矩形ＲＣ４で示すように画素の上半分で集計することにより作成される上側分割画素ヒストグラムである。

図６のヒストグラムＨＧ５は、矩形ＲＣ５で示すように画素の下半分で集計することにより作成される下側分割画素ヒストグラムである。
ヒストグラムＨＧ１におけるピーク波形ＰＫ１のピークタイミングと、ヒストグラムＨＧ２におけるピーク波形ＰＫ２のピークタイミングと、ヒストグラムＨＧ３におけるピーク波形ＰＫ３のピークタイミングとが、ほぼ一致している。すなわち、第１相似条件が成立している。

ヒストグラムＨＧ１におけるピーク波形ＰＫ１のピーク最大値の２分の１と、ヒストグラムＨＧ２におけるピーク波形ＰＫ２のピーク最大値と、ヒストグラムＨＧ３におけるピーク波形ＰＫ３のピーク最大値とが、ほぼ一致している。すなわち、第２相似条件が成立している。

したがって、ヒストグラムＨＧ１におけるピーク波形ＰＫ１と、ヒストグラムＨＧ２，ＨＧ３におけるピーク波形ＰＫ２，ＰＫ３とは互いに相似している。
ヒストグラムＨＧ１におけるピーク波形ＰＫ１ピークタイミングと、ヒストグラムＨＧ４におけるピーク波形ＰＫ４のピークタイミングとが、ほぼ一致している。しかし、ヒストグラムＨＧ１におけるピーク波形ＰＫ１のピークタイミングと、ヒストグラムＨＧ５におけるピーク波形ＰＫ５のピークタイミングとが一致していない。すなわち、第３相似条件が成立していない。

ヒストグラムＨＧ１におけるピーク波形ＰＫ１のピーク最大値の２分の１と、ヒストグラムＨＧ４におけるピーク波形ＰＫ４のピーク最大値と、ヒストグラムＨＧ５におけるピーク波形ＰＫ５のピーク最大値とが、一致してない。すなわち、第４相似条件が成立していない。

したがって、ヒストグラムＨＧ１におけるピーク波形ＰＫ１と、ヒストグラムＨＧ４，ＨＧ５におけるピーク波形ＰＫ４，ＰＫ５とは互いに相似してない。
このため、信号処理部４は、上側距離情報および下側距離情報を生成する。

図７は、反射率が低い道路面ＲＤ１上を走行中の車両ＶＨからのレーザ光Ｌ２が、道路面ＲＤ１に照射されているときのヒストグラムを示す。
図７のヒストグラムＨＧ１１は、矩形ＲＣ１で示すように画素全体で集計することにより作成される一画素ヒストグラムである。

図７のヒストグラムＨＧ１２は、矩形ＲＣ２で示すように画素の左半分で集計することにより作成される左側分割画素ヒストグラムである。
図７のヒストグラムＨＧ１３は、矩形ＲＣ３で示すように画素の右半分で集計することにより作成される左側分割画素ヒストグラムである。

図７のヒストグラムＨＧ１４は、矩形ＲＣ４で示すように画素の上半分で集計することにより作成される上側分割画素ヒストグラムである。
図７のヒストグラムＨＧ１５は、矩形ＲＣ５で示すように画素の下半分で集計することにより作成される下側分割画素ヒストグラムである。

ヒストグラムＨＧ１１におけるピーク波形ＰＫ１１のピークタイミングと、ヒストグラムＨＧ１２におけるピーク波形ＰＫ１２のピークタイミングと、ヒストグラムＨＧ１３におけるピーク波形ＰＫ１３のピークタイミングとが、ほぼ一致している。すなわち、第１相似条件が成立している。

ヒストグラムＨＧ１１におけるピーク波形ＰＫ１１のピーク最大値の２分の１と、ヒストグラムＨＧ１２におけるピーク波形ＰＫ１２のピーク最大値と、ヒストグラムＨＧ１３におけるピーク波形ＰＫ１３のピーク最大値とが、ほぼ一致している。すなわち、第２相似条件が成立している。

したがって、ヒストグラムＨＧ１１におけるピーク波形ＰＫ１１と、ヒストグラムＨＧ１２，ＨＧ１３におけるピーク波形ＰＫ１２，ＰＫ１３とは互いに相似している。
ヒストグラムＨＧ１１におけるピーク波形ＰＫ１１のピークタイミングと、ヒストグラムＨＧ１４におけるピーク波形ＰＫ１４のピークタイミングとが一致していない。また、ヒストグラムＨＧ１１におけるピーク波形ＰＫ１１のピークタイミングと、ヒストグラムＨＧ１５におけるピーク波形ＰＫ１５のピークタイミングとが一致していない。すなわち、第３相似条件が成立していない。

ヒストグラムＨＧ１１におけるピーク波形ＰＫ１１のピーク最大値の２分の１と、ヒストグラムＨＧ１４におけるピーク波形ＰＫ１４のピーク最大値と、ヒストグラムＨＧ１５におけるピーク波形ＰＫ１５のピーク最大値とが、一致してない。すなわち、第４相似条件が成立していない。

したがって、ヒストグラムＨＧ１１におけるピーク波形ＰＫ１１と、ヒストグラムＨＧ１４，ＨＧ１５におけるピーク波形ＰＫ１４，ＰＫ１５とは互いに相似してない。
このため、信号処理部４は、上側距離情報および下側距離情報を生成する。

図８は、走行中の車両ＶＨからのレーザ光Ｌ３が、車両ＶＨの前方に存在する物体ＢＤに照射されているときのヒストグラムを示す。
図８のヒストグラムＨＧ２１は、矩形ＲＣ１で示すように画素全体で集計することにより作成される一画素ヒストグラムである。

図８のヒストグラムＨＧ２２は、矩形ＲＣ２で示すように画素の左半分で集計することにより作成される左側分割画素ヒストグラムである。
図８のヒストグラムＨＧ２３は、矩形ＲＣ３で示すように画素の右半分で集計することにより作成される左側分割画素ヒストグラムである。

図８のヒストグラムＨＧ２４は、矩形ＲＣ４で示すように画素の上半分で集計することにより作成される上側分割画素ヒストグラムである。
図８のヒストグラムＨＧ２５は、矩形ＲＣ５で示すように画素の下半分で集計することにより作成される下側分割画素ヒストグラムである。

ヒストグラムＨＧ２１におけるピーク波形ＰＫ２１のピークタイミングと、ヒストグラムＨＧ２２におけるピーク波形ＰＫ２２のピークタイミングと、ヒストグラムＨＧ２３におけるピーク波形ＰＫ２３のピークタイミングとが、ほぼ一致している。すなわち、第１相似条件が成立している。

ヒストグラムＨＧ２１におけるピーク波形ＰＫ２１のピーク最大値の２分の１と、ヒストグラムＨＧ２２におけるピーク波形ＰＫ２２のピーク最大値と、ヒストグラムＨＧ２３におけるピーク波形ＰＫ２３のピーク最大値とが、ほぼ一致している。すなわち、第２相似条件が成立している。

したがって、ヒストグラムＨＧ２１におけるピーク波形ＰＫ２１と、ヒストグラムＨＧ２２，ＨＧ２３におけるピーク波形ＰＫ２２，ＰＫ２３とは互いに相似している。
ヒストグラムＨＧ２１におけるピーク波形ＰＫ２１のピークタイミングと、ヒストグラムＨＧ２４におけるピーク波形ＰＫ２４のピークタイミングと、ヒストグラムＨＧ２５におけるピーク波形ＰＫ２５のピークタイミングとが、ほぼ一致している。すなわち、第３相似条件が成立している。

ヒストグラムＨＧ２１におけるピーク波形ＰＫ２１のピーク最大値の２分の１と、ヒストグラムＨＧ２４におけるピーク波形ＰＫ２４のピーク最大値と、ヒストグラムＨＧ２５におけるピーク波形ＰＫ２５のピーク最大値とが、ほぼ一致している。すなわち、第４相似条件が成立している。

したがって、ヒストグラムＨＧ２１におけるピーク波形ＰＫ２１と、ヒストグラムＨＧ２４，ＨＧ２５におけるピーク波形ＰＫ２４，ＰＫ２５とは互いに相似している。
このため、信号処理部４は、全体距離情報を生成する。

このように構成された距離測定装置１は、照射部２と、受光アレイ部３と、信号処理部４とを備える。
照射部２は、物体に光を照射する。受光アレイ部３は、物体で反射した光を検出する複数の光検知器３１が一つの画素ＰＸｉを形成するように構成され、ｋ個の画素ＰＸｉを備える。

信号処理部４は、画素ＰＸｉを形成する複数の光検知器３１の検出結果に基づいて、照射部２による光の照射タイミングからの経過時間を表す複数のタイミング情報と、複数のタイミング情報から特定される複数のタイミングのそれぞれにおけるパルス入力個数との関係を示す一画素ヒストグラムを作成する。

信号処理部４は、一画素ヒストグラムにおけるピーク波形（以下、一画素ピーク波形）に基づいて、光を反射した物体までの距離（以下、物体距離）を算出する。
信号処理部４は、画素ＰＸｉの受光面を分割した２つの右側分割領域Ｒｒおよび左側分割領域Ｒｌのそれぞれについて、右側分割領域Ｒｒおよび左側分割領域Ｒｌを形成する複数の光検知器３１の検出結果に基づいて、タイミング情報とパルス入力個数との関係を示す右側分割画素ヒストグラムおよび左側分割画素ヒストグラムを作成する。

信号処理部４は、画素ＰＸｉの受光面を分割した２つの上側分割領域Ｒｕおよび下側分割領域Ｒｄのそれぞれについて、上側分割領域Ｒｕおよび下側分割領域Ｒｄを形成する複数の光検知器３１の検出結果に基づいて、タイミング情報とパルス入力個数との関係を示す上側分割画素ヒストグラムおよび下側分割画素ヒストグラムを作成する。

信号処理部４は、２つの右側分割領域Ｒｒおよび左側分割領域Ｒｌのそれぞれについて、右側分割画素ヒストグラムおよび左側分割画素ヒストグラムにおけるピーク波形である右側分割画素ピーク波形および左側分割画素ピーク波形に基づいて、物体距離を算出する。

信号処理部４は、２つの上側分割領域Ｒｕおよび下側分割領域Ｒｄのそれぞれについて、上側分割画素ヒストグラムおよび下側分割画素ヒストグラムにおけるピーク波形である上側分割画素ピーク波形および下側分割画素ピーク波形に基づいて、物体距離を算出する。

信号処理部４は、一画素ピーク波形の幅が広いことを示す予め設定された分割判断条件が成立したか否かを判断する。分割判断条件は、一画素ピーク波形と、右側分割画素ピーク波形および左側分割画素ピーク波形の少なくとも一つとが、互いに相似していないことを含む。また分割判断条件は、一画素ピーク波形と、上側分割画素ピーク波形および下側分割画素ピーク波形の少なくとも一つとが、互いに相似していないことを含む。

信号処理部４は、分割判断条件が成立していないと判断した場合には、一画素ピーク波形に基づく物体距離の算出を実行し、分割判断条件が成立していると判断した場合には、右側分割画素ピーク波形および左側分割画素ピーク波形、または、上側分割画素ピーク波形および下側分割画素ピーク波形に基づく物体距離の算出を実行する。

このように距離測定装置１は、一つの画素ＰＸｉにおける２つの右側分割領域Ｒｒおよび左側分割領域Ｒｌのそれぞれについて、右側分割画素ヒストグラムおよび左側分割画素ヒストグラムを作成する。また距離測定装置１は、一つの画素ＰＸｉにおける２つの上側分割領域Ｒｕおよび下側分割領域Ｒｄのそれぞれについて、上側分割画素ヒストグラムおよび下側分割画素ヒストグラムを作成する。これにより、距離測定装置１は、反射強度が互いに異なる２つの物体が近接して存在する領域に照射された光を受光アレイ部３が受光することにより一画素ピーク波形の幅が広くなった場合に、反射強度が互いに異なる２つの物体のそれぞれに対応した右側分割画素ヒストグラムおよび左側分割画素ヒストグラム、または、上側分割画素ピーク波形および下側分割画素ピーク波形を作成することが可能となる。

このため、距離測定装置１は、反射強度が互いに異なる２つの物体が近接して存在する領域に光を照射する場合において、反射強度が互いに異なる２つの物体で反射した光が重畳された単一のピーク波形に基づいて物体距離を算出してしまう事態の発生を抑制することができる。すなわち、距離測定装置１は、反射強度が互いに異なる２つの物体のそれぞれに対応したピーク波形に基づいて物体距離を算出することができる頻度を増加させることができ、距離測定精度を向上させることができる。

また信号処理部４は、一画素ピーク波形の高さが予め設定されたピーク高判定値未満である場合に、一画素ピーク波形に基づく物体距離の算出を実行する。また信号処理部４は、一画素ピーク波形の幅が予め設定されたピーク幅判定値未満である場合に、一画素ピーク波形に基づく物体距離の算出を実行する。これにより、距離測定装置１は、一画素ピーク波形の幅が広いことを示す予め設定された分割判断条件が成立したか否かを判断する判断精度が低くなる状況において、分割判断条件が成立しているか否かを判断してしまう事態の発生を抑制し、分割判断条件の判断精度を向上させることができる。

以上説明した実施形態において、Ｓ２０は一画素ヒストグラム作成部としての処理に相当し、パルス入力個数は光量情報に相当し、Ｓ１１０は一画素距離算出部としての処理に相当し、ピーク波形ＰＫ１，ＰＫ１１，ＰＫ２１は一画素ピーク波形に相当する。

また、Ｓ５０，Ｓ８０は分割画素ヒストグラム作成部としての処理に相当し、右側分割領域Ｒｒ、左側分割領域Ｒｌ、上側分割領域Ｒｕおよび下側分割領域Ｒｄは分割領域に相当する。

また、Ｓ１２０，Ｓ１３０は分割画素距離算出部としての処理に相当し、ピーク波形ＰＫ２，ＰＫ３，ＰＫ４，ＰＫ５，ＰＫ１２，ＰＫ１３，ＰＫ１４，ＰＫ１５，ＰＫ２２，ＰＫ２３，ＰＫ２４，ＰＫ２５は分割画素ピーク波形に相当する。

また、Ｓ６０，Ｓ９０は分割判断部としての処理に相当し、第１相似条件および第２相似条件の少なくとも一方の非成立 または、第３相似条件および第４相似条件の少なくとも一方の非成立は分割判断条件に相当し、Ｓ７０，Ｓ１００は算出切替部としての処理に相当する。

また、Ｓ４０はピーク高算出判断部としての処理に相当し、ピーク高判定値は高さ閾値に相当し、Ｓ３０はピーク幅算出判断部としての処理に相当し、ピーク幅判定値は幅閾値に相当する。

［第２実施形態］
以下に本開示の第２実施形態を図面とともに説明する。なお第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。

第２実施形態の距離測定装置１は、距離測定処理が変更された点が第１実施形態と異なる。
第２実施形態の距離測定処理は、Ｓ６０，Ｓ７０，Ｓ９０，Ｓ１００の代わりにＳ６５，Ｓ７５，Ｓ９５，Ｓ１０５の処理が実行される点が第１実施形態と異なる。

すなわち、図９に示すように、Ｓ５０の処理が終了すると、ＣＰＵ４１は、Ｓ６５にて、右側分割画素ヒストグラムと左側分割画素ヒストグラムとを比較する。具体的には、ＣＰＵ４１は、まず、右側分割画素ヒストグラムおよび左側分割画素ヒストグラムのそれぞれについて、ピーク最大値とピークタイミングとを検出する。

そしてＣＰＵ４１は、以下の第５相似条件および第６相似条件の両方が成立しているか否かを判断する。
第５相似条件は、右側分割画素ヒストグラムのピークタイミングと、左側分割画素ヒストグラムのピークタイミングとが、ほぼ一致していることである。具体的には、第５相似条件は、右側分割画素ヒストグラムのピークタイミングを含むように設定された第５相似判定範囲内に、左側分割画素ヒストグラムのピークタイミングが含まれていることである。

第６相似条件は、右側分割画素ヒストグラムのピーク最大値と、左側分割画素ヒストグラムのピーク最大値とが、ほぼ一致していることである。具体的には、第６相似条件は、右側分割画素ヒストグラムのピーク最大値を含むように設定された第６相似判定範囲内に、左側分割画素ヒストグラムのピーク最大値が含まれていることである。

次にＣＰＵ４１は、Ｓ７５にて、右側分割画素ヒストグラムと左側分割画素ヒストグラムとが相似しているか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ４１は、第５相似条件および第６相似条件の両方が成立しているとＳ６５にて判断された場合に、相似していると判断する。一方、ＣＰＵ４１は、第５相似条件および第６相似条件の少なくとも一方が成立していないとＳ６５にて判断された場合に、相似していないと判断する。

相似していないとＳ７５にて判断した場合には、ＣＰＵ４１は、Ｓ１２０に移行する。一方、相似しているとＳ７５にて判断した場合には、ＣＰＵ４１は、Ｓ８０に移行する。
また、Ｓ８０の処理が終了すると、ＣＰＵ４１は、Ｓ９５にて、上側分割画素ヒストグラムと下側分割画素ヒストグラムとを比較する。具体的には、ＣＰＵ４１は、まず、上側分割画素ヒストグラムおよび下側分割画素ヒストグラムのそれぞれについて、ピーク最大値とピークタイミングとを検出する。

そしてＣＰＵ４１は、以下の第７相似条件および第８相似条件の両方が成立しているか否かを判断する。
第７相似条件は、上側分割画素ヒストグラムのピークタイミングと、下側分割画素ヒストグラムのピークタイミングとが、ほぼ一致していることである。具体的には、第７相似条件は、上側分割画素ヒストグラムのピークタイミングを含むように設定された第７相似判定範囲内に、下側分割画素ヒストグラムのピークタイミングが含まれていることである。

第８相似条件は、上側分割画素ヒストグラムのピーク最大値と、下側分割画素ヒストグラムのピーク最大値とが、ほぼ一致していることである。具体的には、第８相似条件は、上側分割画素ヒストグラムのピーク最大値を含むように設定された第８相似判定範囲内に、下側分割画素ヒストグラムのピーク最大値が含まれていることである。

次にＣＰＵ４１は、Ｓ１０５にて、上側分割画素ヒストグラムと下側分割画素ヒストグラムとが相似しているか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ４１は、第７相似条件および第８相似条件の両方が成立しているとＳ９５にて判断された場合に、相似していると判断する。一方、ＣＰＵ４１は、第７相似条件および第８相似条件の少なくとも一方が成立していないとＳ９５にて判断された場合に、相似していないと判断する。

相似していないとＳ１０５にて判断した場合には、ＣＰＵ４１は、Ｓ１３０に移行する。一方、相似しているとＳ１０５にて判断した場合には、ＣＰＵ４１は、Ｓ１１０に移行する。

このように構成された第２実施形態の距離測定装置１は、照射部２と、受光アレイ部３と、信号処理部４とを備える。
信号処理部４は、分割判断条件が成立したか否かを判断する。分割判断条件は、右側分割画素ピーク波形と左側分割画素ピーク波形とが互いに相似していないことを含む。また分割判断条件は、上側分割画素ピーク波形と下側分割画素ピーク波形とが互いに相似していないことを含む。

信号処理部４は、分割判断条件が成立していないと判断した場合には、一画素ピーク波形に基づく物体距離の算出を実行し、分割判断条件が成立していると判断した場合には、右側分割画素ピーク波形および左側分割画素ピーク波形、または、上側分割画素ピーク波形および下側分割画素ピーク波形に基づく物体距離の算出を実行する。

これにより、第２実施形態の距離測定装置１は、第１実施形態と同様に、反射強度が互いに異なる２つの物体のそれぞれに対応したピーク波形に基づいて物体距離を算出することができる頻度を増加させることができ、距離測定精度を向上させることができる。

以上説明した実施形態において、Ｓ６５，Ｓ９５は分割判断部としての処理に相当し、第５相似条件および第６相似条件の少なくとも一方の非成立 または、第７相似条件および第８相似条件の少なくとも一方の非成立は分割判断条件に相当し、Ｓ７５，Ｓ１０５は算出切替部としての処理に相当する。

以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
本開示に記載の信号処理部４およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の信号処理部４およびその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の信号処理部４およびその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されてもよい。信号処理部４に含まれる各部の機能を実現する手法には、必ずしもソフトウェアが含まれている必要はなく、その全部の機能が、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。

上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。

上述した距離測定装置１の他、当該距離測定装置１を構成要素とするシステム、当該距離測定装置１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実体的記録媒体、距離測定方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…距離測定装置、２…照射部、３…受光アレイ部、４…信号処理部、３１…光検知器

Claims (5)

1. 物体に光を照射するように構成された照射部（２）と、
   前記物体で反射した前記光を検出する複数の光検知器（３１）が一つの画素を形成するように構成され、前記画素を１つ以上備える受光アレイ部（３）と、
   前記画素を形成する複数の前記光検知器の検出結果に基づいて、前記照射部による前記光の照射タイミングからの経過時間を表す複数のタイミング情報と、複数の前記タイミング情報から特定される複数のタイミングのそれぞれにおいて前記画素で受光された光量を表す光量情報との関係を示すヒストグラムである一画素ヒストグラムを作成するように構成された一画素ヒストグラム作成部（Ｓ２０）と、
   前記一画素ヒストグラムにおけるピーク波形である一画素ピーク波形に基づいて、前記光を反射した前記物体までの距離である物体距離を算出するように構成された一画素距離算出部（Ｓ１１０）と、
   前記画素の受光面を分割した複数の分割領域毎に、前記分割領域を形成する複数の前記光検知器の検出結果に基づいて、前記タイミング情報と前記光量情報との関係を示すヒストグラムである分割画素ヒストグラムを作成するように構成された分割画素ヒストグラム作成部（Ｓ５０，Ｓ８０）と、
   複数の前記分割領域毎に、前記分割画素ヒストグラムにおける前記ピーク波形である分割画素ピーク波形に基づいて、前記物体距離を算出するように構成された分割画素距離算出部（Ｓ１２０，Ｓ１３０）と、
   前記一画素ピーク波形の幅が広いことを示す予め設定された分割判断条件が成立したか否かを判断するように構成された分割判断部（Ｓ６０，Ｓ９０，Ｓ６５，Ｓ９５）と、
   前記分割判断条件が成立していないと前記分割判断部が判断した場合には、前記物体距離の算出を前記一画素距離算出部に実行させ、前記分割判断条件が成立していると前記分割判断部が判断した場合には、前記物体距離の算出を前記分割画素距離算出部に実行させるように構成された算出切替部（Ｓ７０，Ｓ１００，Ｓ７５，Ｓ１０５）と
   を備える距離測定装置（１）。
2. 請求項１に記載の距離測定装置であって、
   前記分割判断条件は、複数の前記分割画素ピーク波形が互いに相似していないことを含む距離測定装置。
3. 請求項１に記載の距離測定装置であって、
   前記分割判断条件は、前記一画素ピーク波形と、複数の前記分割画素ピーク波形の少なくとも一つとが、互いに相似していないことを含む距離測定装置。
4. 請求項１～請求項３の何れか１項に記載の距離測定装置であって、
   前記一画素ピーク波形の高さが予め設定された高さ閾値未満である場合に、前記算出切替部による切り替えを実行させず、前記物体距離の算出を前記一画素距離算出部に実行させるように構成されたピーク高算出判断部（Ｓ４０）を備える距離測定装置。
5. 請求項１～請求項４の何れか１項に記載の距離測定装置であって、
   前記一画素ピーク波形の幅が予め設定された幅閾値未満である場合に、前記算出切替部による切り替えを実行させず、前記物体距離の算出を前記一画素距離算出部に実行させるように構成されたピーク幅算出判断部（Ｓ３０）を備える距離測定装置。

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