JP2024075331A - 制御装置、光学検出システム、制御方法、制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】光学センサによる距離検出精度を高める制御装置の提供。【解決手段】制御装置のプロセッサは、ＳＰＡＤ画素の応答出力Ｏｓをサンプリング周期τｓで繰り返しサンプリング処理する検出周期の複数回に跨って当該応答出力Ｏｓを積算して出力積算値の時間分布を取得する検出フレーム毎に、照射タイミングを検出周期の始端タイミングに合わせた基準光と、照射タイミングをサンプリング周期τｓ未満の遅延周期τｄずつ始端タイミングから遅延させた複数種別の遅延光とを、照射光として制御することと、検出フレーム毎に、サンプリング周期τｓを遅延周期τｄずつに分解した分解期間τｐのうち、基準光に対するＳＰＡＤ画素の応答開始タイミングＴｂを含む分解期間として、出力積算値の時間分布から特定される特定分解期間τｐｂに応じた距離をデータ出力することとを、実行するように構成される。【選択図】図１５

Description

本開示は、光学センサを制御する技術に、関する。

発光により照射した照射光に対するターゲットからの反射光をＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）画素により受光してターゲットまでの距離を検出する光学センサは、近年、注目されてきている。この種の光学センサを制御する特許文献１の開示技術は、一回の検出フレームにおいて応答したＳＰＡＤ画素の出力を繰り返しサンプリングして積算することで、ヒストグラムを生成して距離を検出している。このとき特許文献１の開示技術は、サンプリングの周波数調整により時間分解能を高低変化させている。そこで特許文献１の開示技術は、低い時間分解能でのサンプリングにより特定した範囲を、高い時間分解能でサンプリングし直すことで、後者のサンプリングによるヒストグラムに応じて距離を検出している。

特開２０２１－１７６３号公報

しかし、特許文献１の開示技術では、高い側の時間分解能に応じて距離分解能は確保され得たとしても、検出フレームにおいて二段階のサンプリングが繰り返されることで、フレームレートは制限されるため、最終的な距離検出精度としては限界が生じてしまう。

本開示の課題は、光学センサによる距離検出精度を高める制御装置を、提供することにある。本開示の別の課題は、光学センサによる距離検出精度を高める光学検出システムを、提供することにある。本開示のまた別の課題は、光学センサによる距離検出精度を高める制御方法を、提供することにある。本開示のさらに別の課題は、光学センサによる距離検出精度を高める制御プログラムを、提供することにある。

以下、課題を解決するための本開示の技術的手段について、説明する。尚、特許請求の範囲及び本欄に記載された括弧内の符号は、後に詳述する実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示すものであり、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

本開示の第一態様は、
プロセッサ（１ｂ）を有し、発光により照射した照射光に対するターゲット（Ｘｔ）からの反射光をＳＰＡＤ画素（４６）により受光してターゲットまでの距離（Ｌｔ）を検出する光学センサ（１０）を、制御する制御装置であって、
プロセッサは、
ＳＰＡＤ画素の応答出力（Ｏｓ）をサンプリング周期（τｓ）で繰り返しサンプリング処理する検出周期（τ）の複数回に跨って当該応答出力を積算して出力積算値（ΣＯｓ）の時間分布（Ｈｏ）を取得する検出フレーム（Ｆτ）毎に、照射タイミングを検出周期の始端タイミング（Ｔ）に合わせた基準光（Ｌｂ）と、照射タイミングをサンプリング周期未満の遅延周期（τｄ）ずつ始端タイミングから遅延させた複数種別の遅延光（Ｌｄ）とを、照射光として制御することと、
検出フレーム毎に、サンプリング周期を遅延周期ずつに分解した分解期間（τｐ）のうち、基準光に対するＳＰＡＤ画素の応答開始タイミング（Ｔｂ）を含む分解期間として、出力積算値の時間分布から特定される特定分解期間（τｐｂ）に応じた距離をデータ出力することとを、実行するように構成される。

本開示の第二態様は、
発光により照射した照射光に対するターゲット（Ｘｔ）からの反射光をＳＰＡＤ画素（４６）により受光してターゲットまでの距離（Ｌｔ）を検出する光学センサ（１０）と、
第一態様の制御装置（１）とを、含んで構成される。

本開示の第三態様は、
発光により照射した照射光に対するターゲット（Ｘｔ）からの反射光をＳＰＡＤ画素（４６）により受光してターゲットまでの距離（Ｌｔ）を検出する光学センサ（１０）を、制御するためにプロセッサ（１ｂ）により実行される制御方法であって、
ＳＰＡＤ画素の応答出力（Ｏｓ）をサンプリング周期（τｓ）で繰り返しサンプリング処理する検出周期（τ）の複数回に跨って当該応答出力を積算して出力積算値（ΣＯｓ）の時間分布（Ｈｏ）を取得する検出フレーム（Ｆτ）毎に、照射タイミングを検出周期の始端タイミング（Ｔ）に合わせた基準光（Ｌｂ）と、照射タイミングをサンプリング周期未満の遅延周期（τｄ）ずつ始端タイミングから遅延させた複数種別の遅延光（Ｌｄ）とを、照射光として制御することと、
検出フレーム毎に、サンプリング周期を遅延周期ずつに分解した分解期間（τｐ）のうち、基準光に対するＳＰＡＤ画素の応答開始タイミング（Ｔｂ）を含む分解期間として、出力積算値の時間分布から特定される特定分解期間（τｐｂ）に応じた距離をデータ出力することとを、含む。

本開示の第四態様は、
記憶媒体（１ａ）に記憶され、発光により照射した照射光に対するターゲット（Ｘｔ）からの反射光をＳＰＡＤ画素（４６）により受光してターゲットまでの距離（Ｌｔ）を検出する光学センサ（１０）を、制御するためにプロセッサ（１ｂ）により実行される命令を含む制御プログラムであって、
命令は、
ＳＰＡＤ画素の応答出力（Ｏｓ）をサンプリング周期（τｓ）で繰り返しサンプリング処理する検出周期（τ）の複数回に跨って当該応答出力を積算して出力積算値（ΣＯｓ）の時間分布（Ｈｏ）を取得する検出フレーム（Ｆτ）毎に、照射タイミングを検出周期の始端タイミング（Ｔ）に合わせた基準光（Ｌｂ）と、照射タイミングをサンプリング周期未満の遅延周期（τｄ）ずつ始端タイミングから遅延させた複数種別の遅延光（Ｌｄ）とを、照射光として制御させることと、
検出フレーム毎に、サンプリング周期を遅延周期ずつに分解した分解期間（τｐ）のうち、基準光に対するＳＰＡＤ画素の応答開始タイミング（Ｔｂ）を含む分解期間として、出力積算値の時間分布から特定される特定分解期間（τｐｂ）に応じた距離をデータ出力させることとを、含む。

これら第一～第四態様では、ＳＰＡＤ画素の応答出力をサンプリング周期で繰り返しサンプリング処理する検出周期の複数回に跨って当該応答出力を積算して出力積算値の時間分布を取得する検出フレーム毎に、照射光が制御される。このとき、照射タイミングを検出周期の始端タイミングに合わせた基準光と、照射タイミングをサンプリング周期未満の遅延周期ずつ当該始端タイミングから遅延させた複数種別の遅延光とが、照射光として制御される。故に基準光及び各遅延光に対しては、検出フレーム毎にＳＰＡＤ画素での出力積算値が取得されることとなる。

このような第一～第四態様によると、サンプリング周期を遅延周期ずつに分解した分解期間のうち、基準光に対するＳＰＡＤ画素の応答開始タイミングが含まれる分解期間は、ターゲットまでの距離に依存する。それと共に、各遅延光に対するＳＰＡＤ画素の応答開始タイミングが含まれる分解期間は、基準光に対するＳＰＡＤ画素の応答開始タイミングが含まれる分解期間から遅延周期ずつ、ずれることになる。これらのことから、各遅延光に対する応答開始タイミングを含む分解期間のそれぞれが、基準光に対する応答開始タイミングを含む分解期間と同一のサンプリング周期内となるか否かは、ターゲットまでの距離に依存することで、出力積算値の時間分布に変動を与え得る。

そこで検出フレーム毎に、基準光に対する応答開始タイミングを含む分解期間として、出力積算値の時間分布から特定される特定分解期間に応じた距離をデータ出力する第一～第四態様によれば、サンプリング周期未満となる分解期間に対応して距離分解能を高めることができる。しかも検出フレーム毎には、上述の如き一段階のサンプリング処理が繰り返されて距離がデータ出力されることになるので、フレームレートを高めることもできる。以上より、高い距離分解能と高いフレームレートとの両立から、高い距離検出精度の実現が可能となる。

一実施形態による光学検出システムの全体構成を示すブロック図である。 一実施形態による光学センサの物理的構成を示す模式図である。 一実施形態による光学検出システムの機能的構成を示すブロック図である。 一実施形態による投光器を示す模式図である。 一実施形態による検出フレームを説明するためのグラフである。 一実施形態による受光器を示す模式図である。 一実施形態によるＳＰＡＤ画素の構成例を示すブロック図である。 一実施形態によるＳＰＡＤ画素の別な構成例を示すブロック図である。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを示すフローチャートである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。 一実施形態による制御フローを説明するためのグラフである。

図１に示すように本開示の一実施形態は、光学センサ１０及び制御装置１を含んで構成される光学検出システム２に関する。光学検出システム２は、移動体としての車両５に搭載される。車両５は、乗員の搭乗状態において走行路を走行可能な、例えば自動車等の移動体である。

車両５は、自動運転制御モードにおいて定常的、又は一時的に自動走行可能となっている。ここで自動運転制御モードは、条件付運転自動化、高度運転自動化、又は完全運転自動化といった、作動時のシステムが全ての運転タスクを実行する自律運転制御により、実現されてもよい。自動運転制御モードは、運転支援、又は部分運転自動化といった、乗員が一部又は全ての運転タスクを実行する高度運転支援制御において、実現されてもよい。自動運転制御モードは、それら自律運転制御と高度運転支援制御とのいずれか一方、組み合わせ、又は切り替えにより実現されてもよい。

尚、以下の説明では断り書きがない限り、前、後、上、下、左、及び右の各方向は、水平面上の車両５を基準として定義される。また水平方向とは、車両５の方向基準となる水平面に対して、平行方向を示す。さらに鉛直方向とは、車両５の方向基準となる水平面に対して、上下方向でもある垂直方向を示す。

光学センサ１０は、自動制御運転モードを含む車両５の運転制御に活用可能なデータを取得するための、所謂ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging / Laser Imaging Detection and Ranging）である。光学センサ１０は、例えば前方部、左右の側方部、後方部、及び上方のルーフ等のうち、車両５の少なくとも一箇所に配置される。

図２，３に示すように光学センサ１０は、車両５の外界空間のうち配置箇所及び視野角に応じた範囲の検出エリアＤＡへと向けて、光を照射する。光学センサ１０は、照射した照射光が検出エリアＤＡから反射されることで入射してくる反射光を、受光する。反射光の受光に応じて光学センサ１０は、検出エリアＤＡ内において光を反射したターゲットＸｔを、検出する。ここで本実施形態の検出とは、図３に模式的に示すように光学センサ１０からターゲットＸｔまでの距離Ｌｔをセンシングすることを、意味する。

車両５に適用される光学センサ１０において代表的な検出対象となるターゲットＸｔは、例えば歩行者、サイクリスト、人間以外の動物、及び他車両等の移動物体のうち、少なくとも一種類であってもよい。車両５に適用される光学センサ１０において代表的な検出対象となるターゲットＸｔは、例えばガードレール、道路標識、道路脇の構造物、及び道路上の落下物等の静止物体のうち、少なくとも一種類であってもよい。

図２に示すように光学センサ１０は、筐体１１、照射ユニット２１、走査ユニット３１、及び受光ユニット４１を含んで構成されている。筐体１１は、箱状に形成され、遮光性を有している。筐体１１は、照射ユニット２１、走査ユニット３１、及び受光ユニット４１を内部に収容している。筐体１１は、透光性のカバーパネル１２を有している。尚、図２において一点鎖線よりも左側部分（カバーパネル１２側）は、実際には当該一点鎖線よりも右側部分（ユニット２１，４１側）に対して垂直な断面を図示している。

図２，３に示すように照射ユニット２１は、投光器２２、及び照射光学系２６を備えている。投光器２２は、図４に示すように鉛直方向に沿って配列された複数のレーザダイオード２４により、構成されている。各レーザダイオード２４は、エッジエミッタレーザであってもよいし、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）であってもよい。各レーザダイオード２４は、車両５の検出エリアＤＡを含む外界空間に存在する人間から視認困難な近赤外域の光を、発する。各レーザダイオード２４の発光は、図５に示す検出フレームＦτ毎に設定回数（詳細には後述の総積算回数Ｎｓ）ずつ検出周期τが繰り返される度に、制御装置１からの制御信号に従うパルス発光として実行される。

投光器２２は、図４に示すように長辺側が鉛直方向に沿った長方形輪郭をもって擬似的に規定される投光窓２５を、基板の片面側に形成している。投光窓２５は、各レーザダイオード２４における投射開口の集合体として、構築されている。各レーザダイオード２４の投射開口から発せられた光は、検出エリアＤＡでは鉛直方向に沿った長手のライン状照射光として、投光窓２５から投射される。照射光には、鉛直方向において各レーザダイオード２４の配列間隔に応じた非発光部が、含まれていてもよい。この場合でも、鉛直方向においては回折作用によって巨視的に非発光部の解消されたライン状の照射光が、形成されるとよい。

図２に示すように照射光学系２６は、投光器２２での発光による照射光を、走査ユニット３１の走査ミラー３２へ向かって導光する。照射光学系２６は、例えば集光、コリメート、及び整形等のうち、少なくとも一種類の光学作用を発揮するために、一つ以上の光学レンズを有している。

図２，３に示すように走査ユニット３１は、走査ミラー３２、及び走査モータ３５を備えている。走査ミラー３２は、基材の片面である反射面３３に反射膜が蒸着された板状に、形成されている。走査ミラー３２は、鉛直方向に沿う回転中心線まわりに回転可能に、筐体１１によって支持されている。走査ミラー３２は、機械的又は電気的なストッパにより有限となる駆動範囲内において、揺動運動する。走査モータ３５は、走査ミラー３２を有限の駆動範囲内において回転駆動（即ち、揺動駆動）する。このとき走査ミラー３２の回転角度は、制御装置１からの制御信号に従って検出フレームＦτ（図５参照）毎に、順次変化する。

走査ミラー３２は、照射ユニット２１の照射光学系２６から入射する照射光を、反射面３３により反射してカバーパネル１２を通して検出エリアＤＡへと照射することで、当該エリアＤＡを走査モータ３５による回転角度に応じて走査する。ここで本実施形態では、照射光による検出エリアＤＡの機械的な走査が、水平方向に実質制限されている。

走査ミラー３２は、走査モータ３５による回転角度に応じて検出エリアＤＡからカバーパネル１２を通して入射してくる反射光を、反射面３３により受光ユニット４１側へと反射する。ここで走査ミラー３２の回転運動速度に対しては、照射光及び反射光の速度が十分に大きい。これにより照射光に対する反射光は、照射光と略同一回転角度の走査ミラー３２において照射光と逆行するように、受光ユニット４１側へさらに反射されることとなる。

受光ユニット４１は、受光光学系４２、及び受光器４５を備えている。受光光学系４２は、照射光学系２６から鉛直方向にずれて位置決めされている。受光光学系４２は、走査ミラー３２から入射する反射光を、受光器４５へと向かって導光する。受光光学系４２は、受光器４５に対して反射光を結像させるために、一つ以上の光学レンズを有している。

受光器４５は、受光光学系４２によって結像された、検出エリアＤＡからの反射光を受光することで、ターゲットＸｔまでの距離Ｌｔに応じた出力を生成する。そのために受光器４５は、図６に示すように長辺側が鉛直方向に沿った長方形輪郭の受光面４７を、基板の片面側に形成している。受光面４７には、照射光に対するターゲットＸｔからの反射光がライン状に拡がったビームとして、受光光学系４２を通して入射する。受光面４７は、複数のＳＰＡＤ画素４６において反射光が入射する入射面の集合体として、構築されている。各ＳＰＡＤ画素４６は、鉛直方向及び水平方向のうち、少なくとも鉛直方向に沿って配列されている。

図７，８に示すように各ＳＰＡＤ画素４６は、ＳＰＡＤ素子４６０及びＳＰＡＤ回路４６１の少なくとも一組ずつを含んで、それぞれ構成されている。ＳＰＡＤ回路４６１においてＳＰＡＤ素子４６０のカソードには、スイッチング素子４６２を介してバイアス電圧Ｖｂが印加されている。スイッチング素子４６２は、図５に示すように検出フレームＦτ毎に繰り返される検出周期τのうち、反射光に応じたＳＰＡＤ画素４６に応答させる受光期間τｒを制御装置１からの制御信号に従って制御する。これにより受光期間τｒ中、受光によって応答したＳＰＡＤ画素４６からは、図９～１２に示すようにバイアス電圧Ｖｂを基準に変動するＳＰＡＤ電圧Ｖｓが、出力される。

図７，８に示すようにＳＰＡＤ回路４６１においてＳＰＡＤ素子４６０及びスイッチング素子４６２間の中点には、インバータ４６３が接続されている。インバータ４６３は、図９～１２に示すように応答したＳＰＡＤ画素４６のＳＰＡＤ電圧Ｖｓが閾値Ｖｔｈを跨ぐように反転してから閾値Ｖｔｈを再度跨いで回復するまでの不感時間ωに、パルス信号を出力する。このとき振幅方向に量子化されてインバータ４６３から出力されるパルス信号が、ＳＰＡＤ画素４６の応答出力Ｏｓとなる。これにより、ＳＰＡＤ画素４６の応答出力Ｏｓが開始する応答開始タイミング（後述する図１５～１８に示すＴｂ，Ｔｄ）は、ＳＰＡＤ電圧Ｖｓが閾値Ｖｔｈを反転側へ跨ぐタイミングに、定義される。

図７，８に示すようにＳＰＡＤ回路４６１においてインバータ４６３の出力側には、サンプリング回路４６４が接続されている。サンプリング回路４６４は、検出フレームＦτ毎に繰り返される各検出周期τにおいてさらに、図９～１２の如き応答出力Ｏｓをサンプリング処理する。こうした繰り返しのサンプリング処理によりＳＰＡＤ画素４６の応答出力Ｏｓは、時間方向に離散化されたデジタル信号値へと変換される。

ここで、図７に示すように各ＳＰＡＤ画素４６がＳＰＡＤ素子４６０及びＳＰＡＤ回路４６１の一組ずつから構成される受光器４５では、サンプリング回路４６４からのデジタル信号値がそのまま、ＳＰＡＤ画素４６の応答出力Ｏｓとして後段に提供される。尚、特に図９～１２及び後述の図１３，２０～２５は、説明の簡素化のため、各ＳＰＡＤ画素４６を構成する要素４６０，４６１の組数が、図７に従う一組の場合を代表的に示している。

一方、図８に示すように各ＳＰＡＤ画素４６がＳＰＡＤ素子４６０及びＳＰＡＤ回路４６１の複数組ずつから構成される受光器４５では、各ＳＰＡＤ画素４６のサンプリング回路４６４からのデジタル信号値がさらに当該複数組分、それら各ＳＰＡＤ画素４６に対して個別な加算器４８により加算される。ここで図８は、一ＳＰＡＤ画素４６の複数格子により、要素４６０，４６１の複数組（図８は１６組の例）を模式的に示している。このような図８に示す複数組構成の受光器４５では、加算器４８による加算値がＳＰＡＤ画素４６の応答出力Ｏｓとして後段に提供される

図３，７，８に示すように受光器４５には、各ＳＰＡＤ画素４６に対して個別にヒストグラムメモリ４９が設けられている。ヒストグラムメモリ４９は、図９～１３の如く検出フレームＦτ毎の各検出周期τにおいてサンプリング周期τｓ（図９～１２では破線間の周期）が繰り返される度に、対応するＳＰＡＤ画素４６の応答出力Ｏｓであるデジタル信号値又はその加算値をカウントする。こうしてカウントされるカウント値は、受光器４５全体の視点では、一サンプリング周期τｓ内に応答したＳＰＡＤ画素４６の数、即ち応答数Ｎｒを意味することとなる。

各ＳＰＡＤ画素４６別にヒストグラムメモリ４９は、検出フレームＦτ毎に検出周期τの複数回数分となる総積算回数Ｎｓ（図５，１２参照）に跨って応答出力Ｏｓのカウント値を積算した、出力積算値ΣＯｓを取得して格納する。このときヒストグラムメモリ４９では、図９～１３の如く各積層回の検出周期τ間にて始端タイミングＴ同士を時間合わせして応答出力Ｏｓのカウント値が積算されることで、取得される出力積算値ΣＯｓの時間分布がヒストグラムＨｏとして格納される。

こうして各ＳＰＡＤ画素４６別のヒストグラムメモリ４９に格納される出力積算値ΣＯｓのヒストグラムＨｏは、検出フレームＦτ毎に図３の如く制御装置１によって読み出されることで、ターゲットＸｔまでの距離Ｌｔのデータ出力に利用される。尚、図９～１３及び後述の図２０～２５は、繰り返される各サンプリング周期τｓの期末タイミングに対応付けた矩形ブロックにより、応答出力Ｏｓ、カウント値としての応答数Ｎｒ、及び出力積算値ΣＯｓを模式的に示している。

図１，３，７，８に示す制御装置１は、例えばＬＡＮ（Local Area Network）、ワイヤハーネス、及び内部バス等のうち、少なくとも一種類を介して光学センサ１０に接続される。制御装置１は、少なくとも一つの専用コンピュータを含んで構成される。制御装置１を構成する専用コンピュータは、光学センサ１０を制御することに特化した、センサＥＣＵ（Electronic Control Unit）であってもよく、この場合にセンサＥＣＵは、筐体１１内に収容されていてもよい。制御装置１を構成する専用コンピュータは、車両５の運転を制御する、運転制御ＥＣＵであってもよい。

制御装置１を構成する専用コンピュータは、図１に示すようにメモリ１ａ及びプロセッサ１ｂを、少なくとも一つずつ有している。メモリ１ａは、コンピュータにより読み取り可能なプログラム及びデータ等を非一時的に記憶する、例えば半導体メモリ、磁気媒体、及び光学媒体等のうち、少なくとも一種類の非遷移的実体的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）である。プロセッサ１ｂは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＲＩＳＣ（Reduced Instruction Set Computer）－ＣＰＵ、ＤＦＰ（Data Flow Processor）、及びＧＳＰ（Graph Streaming Processor）等のうち、少なくとも一種類をコアとして含む。

プロセッサ１ｂは、メモリ１ａに記憶された制御プログラムに含まれる複数の命令を、実行する。これにより制御装置１は、光学センサ１０を制御するための機能ブロックを、複数構築する。このように制御装置１では、光学センサ１０を制御するためにメモリ１ａに記憶された制御プログラムが複数の命令をプロセッサ１ｂに実行させることで、複数の機能ブロックが構築される。制御装置１により構築される複数の機能ブロックには、図３に示すように照射制御ブロック１００、及び出力制御ブロック１１０が含まれる。

これらのブロック１００，１１０の共同により、制御装置１が光学センサ１０を制御する制御方法は、図１４に示す制御フローに従って実行される。本制御フローは、車両５の起動中において検出フレームＦτ毎に、繰り返し実行される。尚、制御フローにおける各「Ｓ」は、制御プログラムに含まれた複数命令によって実行される複数ステップを、それぞれ意味している。

制御フローのＳ１０において照射制御ブロック１００は、今回の検出フレームＦτにおける検出周期τの実行回数Ｎｄを０値にリセットする。制御フローのＳ２０において照射制御ブロック１００は、検出周期τの実行回数Ｎｄの値を、１だけインクリメントした今回値に設定する。

制御フローのＳ３０において照射制御ブロック１００は、投光器２２からのパルス状照射光の照射タイミングを、実行回数Ｎｄが今回値の検出周期τと対応するタイミングに制御する（図３，９～１２参照）。具体的にＳ３０において照射制御ブロック１００は、図９の如く照射タイミングを検出周期τの始端タイミングＴに合わせた単一種別の基準光Ｌｂと、図１０～１２の如く照射タイミングを当該タイミングＴから遅延周期τｄずつ遅延させた複数種別の遅延光Ｌｄとを、照射光として制御する。

Ｓ３０における照射制御ブロック１００は、遅延周期τｄを次の数１に従ってサンプリング周期τｓ未満に想定する。数１におけるＫは、サンプリング周期τｓに対応する通常の距離分解能に対して、本実施形態により高められる距離分解能の倍率値に、設定される。そこで本実施形態の倍率値Ｋには、後述の図１５～１８に示されるようにサンプリング周期τｓを分解した分解期間τｐの、当該分解数が一致させられる。それと共に本実施形態の倍率値Ｋには、基準光Ｌｂの種別数と遅延光Ｌｄの種別数との合計となる、照射光の総種別数が一致させられる。

Ｓ３０における照射制御ブロック１００は、図９～１２に示すように検出周期τの始端タイミングＴから各照射光の照射タイミングまでの遅延制御時間ｔ（ｋ）を、数１の遅延周期τｄを用いた次の数２に従って制御する。数２におけるｋは、照射光の種別を分類するアルファベットのインデックスとして、０～Ｋ－１の整数に設定される。ここで、Ｋ＝４の場合となる図９に例示のｋ＝０は、数２に従う遅延制御時間ｔ（ｋ）＝０により、照射タイミングが検出周期τの始端タイミングＴと合致した、基準光Ｌｂを表すことになる。

一方、数２でのｋ＝１～Ｋ－１（）は、照射タイミングが検出周期τの始端タイミングＴから遅延する遅延制御時間ｔ（ｋ）の相異なった、複数種別の遅延光Ｌｄをそれぞれ表すことになる。特に、Ｋ＝４の場合となる図１０に例示のｋ＝１は、複数種別の遅延光Ｌｄのうち、数２により遅延制御時間ｔ（ｋ）＝τｄに制御される、第一遅延光Ｌｄ１を表す。また、Ｋ＝４の場合となる図１１に別に例示のｋ＝２は、複数種別の遅延光Ｌｄのうち、数２により遅延制御時間ｔ（ｋ）＝２・τｄに制御される、第二遅延光Ｌｄ２を表す。さらに、Ｋ＝４の場合となる図１２にさらに別に例示のｋ＝３は、複数種別の遅延光Ｌｄのうち、数２により遅延制御時間ｔ（ｋ）＝３・τｄに制御される、第三遅延光Ｌｄ３を表す。

Ｓ３０における照射制御ブロック１００は、ｋ＝１～Ｋ－１に対応したいずれの種別の遅延光Ｌｄ１，Ｌｄ２，Ｌｄ３についても、遅延制御時間ｔ（ｋ）を次の数３に従ってＳＰＡＤ画素４６の不感時間ω未満に制御する。このとき、ｋ＝Ｋ－１における最大の遅延制御時間ｔ（Ｋ－１）が数３を満たしていれば、必然的に他の遅延制御時間ｔ（ｋ）も数３を満たすことになる。

Ｓ３０における照射制御ブロック１００は、ｋ＝０～Ｋ－１に対応した各種別の照射光を順次照射する個別照射回数Ｎｉを、図９～１２に示すように、それぞれ次の数４に従う共通の複数回ずつ（図９～１２の例は三回ずつ）に制御する。このとき基準光Ｌｂ、第一遅延光Ｌｄ１、第二遅延光Ｌｄ２、及び第三遅延光Ｌｄ３は、それぞれ個別照射回数Ｎｉずつ、この順で照射されるように、制御される。但し、各種別の照射光を照射する順序は、検出フレームＦτ中に各種別の照射光を個別照射回数Ｎｉずつ照射する限りにおいて、入れ替えられてもよい。

Ｓ３０における照射制御ブロック１００は、走査ミラー３２の回転角度を、実行回数Ｎｄが今回値の検出周期τに合わせた角度θに、制御する（図３参照）。このとき、現在の検出フレームＦτ中において例えば２０００ｎｓずつ等の各検出周期τ同士では、走査ミラー３２の回転角度が実質同一角度にあると擬制可能である。故にＳ３０は、現在の検出フレームＦτに合わせた角度に、走査ミラー３２の回転角度が制御されるともいえる。

図１４に示すように制御フローのＳ４０において出力制御ブロック１１０は、実行回数Ｎｄが今回値の検出周期τにおける各ＳＰＡＤ画素４６での受光期間τｒを、照射制御ブロック１００により照射光の照射が開始される当該周期τの始端タイミングＴに合わせて、制御する（図３，９～１２参照）。このとき受光期間τｒは、Ｓ３０による照射制御のトリガとなる制御信号を起点に、実行回数Ｎｄには実質依らない共通長さの時間に、設定される。これにより図９～１３の如くＳ４０では、今回値の実行回数Ｎｄまでの全検出周期τに跨って各ＳＰＡＤ画素４６別の応答出力Ｏｓを積算した出力積算値ΣＯｓのヒストグラムＨｏが、それら各ＳＰＡＤ画素４６別のヒストグラムメモリ４９に格納される。

このようなＳ４０では、現在の検出フレームＦτにおいて積算される応答出力Ｏｓの総積算回数Ｎｓのうち、照射光の各種別毎に応答出力Ｏｓを積算する個別積算回数Ｎａは、図９～１２及び上記数４に示すように個別照射回数Ｎｉと一致することで、互いに共通の複数回数ずつとなる。さらにＳ４０では、各種別の照射光に対してＳＰＡＤ画素４６の応答数Ｎｒを積算した出力積算値ΣＯｓの時間分布として、ヒストグラムＨｏがヒストグラムメモリ４９に格納されるといえる。

図１４に示すように制御フローのＳ５０において出力制御ブロック１１０は、受光期間τｒを制御した検出周期τの実行回数Ｎｄが応答出力Ｏｓの総積算回数Ｎｓに到達したか否かを、判定する。その結果、否定判定が下される場合（図９～１１，１３参照）には、制御フローがＳ２０へ戻る。一方、肯定判定が下される場合（図１２参照）には、制御フローがＳ６０へ移行する。

制御フローのＳ６０において出力制御ブロック１１０は、総積算回数Ｎｓ分の全検出周期τに跨る出力積算値ΣＯｓのヒストグラムＨｏを、各ＳＰＡＤ画素４６別にヒストグラムメモリ４９から取得する（図３，１２及び後述の図２１～２５参照）。そこで、Ｓ６０において出力制御ブロック１１０は、各ＳＰＡＤ画素４６別での出力積算値ΣＯｓのヒストグラムＨｏに基づき、ターゲットＸｔまでの距離Ｌｔの検出結果をデータ出力する（図３参照）。

具体的にＳ６０における出力制御ブロック１１０は、検出周期τ内にて繰り返されるサンプリング周期τｓを図１５～１８に示すように遅延周期τｄずつに分解した、分解期間τｐを想定する。このとき、例えば１ｎｓのサンプリング周期τｓが０．２５ｎｓの遅延周期τｄずつに分解想定されることで、同一周期τｓ内における分解期間τｐの分解数が、期待される距離分解能の倍率値Ｋ（図１５～１８では、これら例示の時間に対応した４）と等しくなる。

このような想定下、図１５の如く基準光Ｌｂに対するＳＰＡＤ画素４６の応答開始タイミングＴｂが図１５の生じるサンプリング周期τｓにおいて、当該タイミングＴｂが含まれる分解期間τｐ（即ち、後述のτｐｂ）は、ターゲットＸｔまでの距離Ｌｔに依存する。それと共に、図１６～１８の如く各遅延光Ｌｄ１，Ｌｄ２，Ｌｄ３に対するＳＰＡＤ画素４６の応答開始タイミングＴｄが含まれる分解期間τｐは、基準光Ｌｂに対するＳＰＡＤ画素４６の応答開始タイミングＴｂが含まれる分解期間τｐからは遅延周期τｄずつ、ずれることになる。

したがって、各遅延光Ｌｄ１，Ｌｄ２，Ｌｄ３に対する応答開始タイミングＴｄを含む分解期間τｐのそれぞれが、基準光Ｌｂに対する応答開始タイミングＴｂを含む分解期間τｐと同一のサンプリング周期τｓ内となるか否かは、ターゲットＸｔまでの距離Ｌｔに依存する。即ち、各遅延光Ｌｄ１，Ｌｄ２，Ｌｄ３に対しての応答開始タイミングＴｄが生じるサンプリング周期τｓは、基準光Ｌｂに対するＳＰＡＤ画素４６の応答開始タイミングＴｂが生じるサンプリング周期τｓとは、同一周期及び後周期のうち距離Ｌｔに応じたいずれかの時間関係となる。

そこで図１５に示すように、基準光Ｌｂに対するＳＰＡＤ画素４６の応答開始タイミングＴｂが生じるサンプリング周期τｓの期初タイミングＴｓから、当該タイミングＴｂまでの時間差を、応答タイミング差ΔＴと定義する。それと共に、応答開始タイミングＴｂが生じるサンプリング周期τｓにおいて期初タイミングＴｓから各分解期間τｐの始点タイミングまでの経過時間を、それら分解期間τｐの長さとなる数１の遅延周期τｄを用いた、次の数５に従う分解ずれ時間δ（κ）と定義する。数５におけるκは、応答開始タイミングＴｂが含まれる分解期間τｐを識別するギリシャ文字のインデックスとして、０～Ｋ－１の整数に設定される。尚、図１５は、応答開始タイミングＴｂが含まれる分解期間τｐ（詳細には後述のτｐｂ）までの分解ずれ時間δ（κ）と、その次の分解期間τｐまでの分解ずれ時間δ（κ＋１）を、代表的に例示している。

これらの定義下、基準光Ｌｂの応答開始タイミングＴｂが生じるサンプリング周期τｓにおいて、基準光Ｌｂの応答タイミング差ΔＴが分解ずれ時間δ（κ），δ（κ＋１）との関係にて次の数６を満たす分解期間τｐは、当該タイミングＴｂの含まれる特定分解期間τｐｂを表すことになる。その結果、図１５～１９の如く各遅延光Ｌｄ１，Ｌｄ２，Ｌｄ３に対しての応答開始タイミングＴｄはそれぞれ、特定分解期間τｐｂの分解ずれ時間δ（κ）を決める応答タイミング差ΔＴに応じて、応答開始タイミングＴｂとは同一周期τｓ又は後周期τｓに生じるといえる。尚、図１５～１８は、図１９において数６でのκ＝２の場合を例示している。

こうしたサンプリング周期τｓの時間関係は、遅延周期τｄと長さの一致する各分解期間τｐに対して、当該周期τｄに応じた長さとなる各遅延光Ｌｄ１，Ｌｄ２，Ｌｄ３の遅延制御時間ｔ（ｋ）が上記数３を満たしていることで、成立する。換言すれば、遅延光Ｌｄ１，Ｌｄ２，Ｌｄ３のうち少なくとも一種の遅延制御時間ｔ（ｋ）が不感時間ω以上となる場合、図２０に示すようにヒストグラムＨｏにおいて出力積算値ΣＯｓの時間分布に多峰性が現出することで、上述したサンプリング周期τｓの時間関係が不成立となる。

以上の知見から、総積算回数Ｎｓ分の全検出周期τに跨るヒストグラムＨｏでは、特定分解期間τｐｂの分解ずれ時間δ（κ）を決める関係の応答タイミング差ΔＴに応じて、出力積算値ΣＯｓの時間分布が図２１に示すように変動することとなる。そこでＳ６０における出力制御ブロック１１０は、ヒストグラムＨｏが表す出力積算値ΣＯｓの時間分布から、特定分解期間τｐｂを特定する。

詳細にＳ６０における特定は、図２２～２５に示すように検出フレームＦτ毎での最初に出力積算値ΣＯｓが飽和値ΣＯｓｓに到達したサンプリング周期τｓである飽和周期τｓｓに対して、前回のサンプリング周期τｓである前回周期τｓｐでの出力積算値ΣＯｓとなる、注目値ΣＯｓｐに基づく。ここで飽和値ΣＯｓｓは、各ＳＰＡＤ画素４６における要素４６０，４６１の組数をＮｅ（図７，８参照）として、次の数７に従う応答上限値に設定される。

Ｓ６０における出力制御ブロック１１０は、こうして特定の特定分解期間τｐｂに応じた検出結果として、ターゲットＸｔまでの距離Ｌｔをデータ出力する。このとき出力制御ブロック１１０は、検出フレームＦτ毎での初回に制御された検出周期τの始端タイミングＴに定義される基準タイミングＴ０（図５参照）から、図２６～２９に示す特定分解期間τｐｂまでの測距時間εに、相関する距離Ｌｔを検出する。

ここで測距時間εは、現在の検出フレームＦτにおける基準タイミングＴ０以降に、特定分解期間τｐｂが属するサンプリング周期τｓの期初タイミングＴｓよりも先行した全サンプリング周期τｓの数となる、先行周期数Ｎｐ（図１２参照）を用いた数８により表される。そこで特に、Ｋ＝４の場合において注目値ΣＯｓｐが次の数９を満たす図２２，２６の例示では、κ＝０の分解期間τｐが飽和周期τｓｓに属する特定分解期間τｐｂとして特定されることで、距離Ｌｔが次の数１０に従って検出される。数１０におけるＣは、光速である。

一方、Ｋ＝４の場合において注目値ΣＯｓｐが次の数１１を満たす図２３，２７の例示では、κ＝１の分解期間τｐが前回周期τｓｐに属する特定分解期間τｐｂとして特定されることで、距離Ｌｔが上記数１０に従って検出される。Ｋ＝４の場合において注目値ΣＯｓｐが数１１を満たす図２４，２８の別の例示では、κ＝２の分解期間τｐが前回周期τｓｐに属する特定分解期間τｐｂとして特定されることで、距離Ｌｔが数１０に従って検出される。Ｋ＝４の場合において注目値ΣＯｓｐが数１１を満たす図２５，２９の例示では、κ＝３の分解期間τｐが前回周期τｓｐに属する特定分解期間τｐｂとして特定されることで、距離Ｌｔが数１０に従って検出される。

Ｓ６０における出力制御ブロック１１０は、特定分解期間τｐｂに応じて検出した距離Ｌｔを、そのデータ出力により、制御装置１内のメモリ１ａ及び車両５内の記憶媒体５ａ（図１参照）のうち少なくとも一方に記憶する。Ｓ６０における出力制御ブロック１１０は、特定分解期間τｐｂに応じて検出した距離Ｌｔを、そのデータ出力により、車両５内の通信ユニット５ｂ（図１参照）を通じて車両５外へと送信してもよい。

（作用効果）
ここまで説明した本実施形態の作用効果を、以下に説明する。

本実施形態では、ＳＰＡＤ画素４６の応答出力Ｏｓをサンプリング周期τｓで繰り返しサンプリング処理する検出周期τの複数回に跨って当該応答出力Ｏｓを積算して出力積算値ΣＯｓの時間分布（具体的にはヒストグラムＨｏ）を取得する検出フレームＦτ毎に、照射光が制御される。このとき、照射タイミングを検出周期τの始端タイミングＴに合わせた基準光Ｌｂと、照射タイミングをサンプリング周期τｓ未満の遅延周期τｄずつ当該始端タイミングＴから遅延させた複数種別の遅延光Ｌｄ（詳細にはＬｄ１，Ｌｄ２，Ｌｄ３）とが、照射光として制御される。故に基準光Ｌｂ及び各遅延光Ｌｄに対しては、検出フレームＦτ毎にＳＰＡＤ画素４６での出力積算値ΣＯｓが取得されることとなる。

このような本実施形態によると、サンプリング周期τｓを遅延周期τｄずつに分解した分解期間τｐのうち、基準光Ｌｂに対するＳＰＡＤ画素４６の応答開始タイミングＴｂが含まれる分解期間τｐは、ターゲットＸｔまでの距離Ｌｔに依存する。それと共に、各遅延光Ｌｄに対するＳＰＡＤ画素４６の応答開始タイミングＴｄが含まれる分解期間τｐは、基準光Ｌｂに対するＳＰＡＤ画素４６の応答開始タイミングＴｂが含まれる分解期間τｐから遅延周期τｄずつ、ずれることになる。これらのことから、各遅延光Ｌｄに対する応答開始タイミングＴｂを含む分解期間τｐのそれぞれが、基準光Ｌｂに対する応答開始タイミングＴｂを含む分解期間τｐと同一のサンプリング周期τｓ内となるか否かは、ターゲットＸｔまでの距離Ｌｔに依存することで、出力積算値ΣＯｓの時間分布に変動を与え得る。

そこで検出フレームＦτ毎に、基準光Ｌｂに対する応答開始タイミングＴｂを含む分解期間τｐとして、出力積算値ΣＯｓの時間分布から特定される特定分解期間τｐｂに応じた距離Ｌｔをデータ出力する本実施形態によれば、サンプリング周期τｓ未満となる分解期間τｐに対応して距離分解能を高めることができる。しかも検出フレームＦτ毎には、上述の如き一段階のサンプリング処理が繰り返されて距離Ｌｔがデータ出力されることになるので、フレームレートを高めることもできる。以上より、高い距離分解能と高いフレームレートとの両立から、高い距離検出精度の実現が可能となる。

本実施形態による検出フレームＦτ毎には、出力積算値ΣＯｓが飽和値ΣＯｓｓに到達したサンプリング周期τｓ（詳細にはτｓｓ）に対して、前回となるサンプリング周期τｓ（詳細にはτｓｐ）での出力積算値ΣＯｓに基づき特定される特定分解期間τｐｂに応じた距離Ｌｔが、データ出力される。これによれば、ターゲットＸｔまでの距離Ｌｔに依存して飽和値ΣＯｓｓ未満の範囲で変動する前回のサンプリング周期τｓでの出力積算値ΣＯｓからは、基準光Ｌｂに対しての応答開始タイミングＴｂを含む特定分解期間τｐｂが正確に特定され得る。故に、距離分解能だけでなく、その分解精度も高めて、高い距離検出精度の実現に貢献することが可能となる。

本実施形態による検出フレームＦτ毎には、初回となる検出周期τの始端タイミングＴ（詳細にはＴ０）から特定分解期間τｐｂまでの、測距時間εに相関する距離Ｌｔがデータ出力される。これによれば、ターゲットＸｔまでの距離Ｌｔに依存する時間として、検出開始から基準光Ｌｂに対する応答開始タイミングＴｂまでの測距時間εを、サンプリング周期τｓ未満となる分解期間τｐの範囲にて正確に特定することができる。故に、高い距離分解精度への信頼性、ひいては距離検出精度を高めることが可能となる。

本実施形態による検出フレームＦτ毎には、検出周期τの始端タイミングＴから各遅延光Ｌｄの照射までの遅延制御時間ｔ（ｋ）が、ＳＰＡＤ画素４６の不感時間ω未満に設定される。これによれば、出力積算値ΣＯｓの時間分布に多峰性が現出するのに起因して特定分解期間τｐｂの正確な特定が困難となる事態を、抑止することができる。故に、距離分解能だけでなく、その分解精度も高めて、高い距離検出精度の実現に貢献することが可能となる。

本実施形態による検出フレームＦτ毎には、特定分解期間τｐｂに応じた距離Ｌｔがデータ出力により、メモリ１ａ及び記憶媒体５ａの少なくとも一方に記憶される。これによれば、精度の高められた距離Ｌｔのデータを記憶先から読み出して、例えば車両５の自動運転等に利用することが可能となる。

本実施形態による検出フレームＦτ毎には、基準光Ｌｂ及び各遅延光Ｌｄのそれぞれに対する応答出力Ｏｓの個別積算回数Ｎａを共通の複数回数ずつとした、出力積算値ΣＯｓの時間分布から、特定分解期間τｐｂが特定される。これによれば、外乱に起因する出力積算値ΣＯｓの変動誤差が特定分解期間τｐｂの特定に影響する事態を、抑止することができる。故に、距離分解能だけでなく、その分解精度も高めて、高い距離検出精度の実現に貢献することが可能となる。それと共に、照射光の種別間における個別積算回数Ｎａの違いにより出力積算値ΣＯｓの時間分布に与えられる変動パターンが複雑化するのに起因して、特定分解期間τｐｂの特定に処理負荷が増大する事態を、回避することができる。故に、データ出力までの処理時間を短縮して、フレームレートを高めることも可能となる。

本実施形態による検出フレームＦτ毎には、基準光Ｌｂ及び各遅延光Ｌｄのそれぞれに対する応答出力Ｏｓとして、ＳＰＡＤ画素４６の応答数Ｎｒが積算されるともいえる。これによれば、各遅延光Ｌｄに対する応答開始タイミングＴｂを含む分解期間τｐのそれぞれが、基準光Ｌｂに対する応答開始タイミングＴｂを含む分解期間τｐと同一のサンプリング周期τｓ内となるか否かは、ＳＰＡＤ画素４６の応答数Ｎｒに時間軸上での変動を与え得る。そこで本実施形態によると、ＳＰＡＤ画素４６の応答数Ｎｒを積算した出力積算値ΣＯｓの時間分布から特定される特定分解期間τｐｂに応じて、分解能を高めた距離Ｌｔのデータ出力を実現することができる。故に、高い距離検出精度の実現が可能となる。

（他の実施形態）
以上、一実施形態について説明したが、本開示は、当該説明の実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

変形例において制御装置１を構成する専用コンピュータは、デジタル回路及びアナログ回路のうち、少なくとも一方をプロセッサとして有していてもよい。ここでデジタル回路とは、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＳＯＣ（System on a Chip）、ＰＧＡ（Programmable Gate Array）、及びＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）等のうち、少なくとも一種類である。またこうしたデジタル回路は、プログラムを記憶したメモリを、有していてもよい。

変形例において個別積算回数Ｎａ（即ち、個別照射回数Ｎｉ）は、少なくとも二種の照射光同士で相異ならされてもよい。この変形例では、例えば総積算回数Ｎｓが距離分解能の倍率値（即ち、分解期間τｐの分解数且つ照射光の総種別数）Ｋにより割り切れない場合等に、回数Ｎａ同士の差（即ち、回数Ｎｉ同士の差）が最小限となるように設定されるとよい。

変形例では、上述した実施形態の如き水平方向に制限される機械的揺動式の他、鉛直方向に制限される機械的揺動式、又は水平方向及び鉛直方向双方での機械的揺動式といった、各種走査方式が走査ユニット３１に採用されてもよい。変形例では、制御装置１により照射光の照射を制御可能であれば、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等といったソリッドステート式のユニットが、ユニット２１，３１に代えて採用されてもよい。

変形例において制御装置１、光学検出システム２、制御方法、及び制御プログラムが適用される車両５は、例えば自律走行又はリモート走行により荷物搬送若しくは情報収集等の可能な自律走行ロボットであってもよい。ここまでの説明形態の他に上述の実施形態及び変形例は、車両５に搭載可能に構成されてメモリ１ａ及びプロセッサ１ｂを少なくとも一つずつ有する制御装置として、半導体装置（例えば半導体チップ等）の形態で実施されてもよい。

（付言）
本明細書には、以下に列挙する複数の技術的思想と、それらの複数の組み合わせが開示されている。

（技術的思想１）
プロセッサ（１ｂ）を有し、発光により照射した照射光に対するターゲット（Ｘｔ）からの反射光をＳＰＡＤ画素（４６）により受光して前記ターゲットまでの距離（Ｌｔ）を検出する光学センサ（１０）を、制御する制御装置であって、
前記プロセッサは、
前記ＳＰＡＤ画素の応答出力（Ｏｓ）をサンプリング周期（τｓ）で繰り返しサンプリング処理する検出周期（τ）の複数回に跨って当該応答出力を積算して出力積算値（ΣＯｓ）の時間分布（Ｈｏ）を取得する検出フレーム（Ｆτ）毎に、照射タイミングを前記検出周期の始端タイミング（Ｔ）に合わせた基準光（Ｌｂ）と、照射タイミングを前記サンプリング周期未満の遅延周期（τｄ）ずつ前記始端タイミングから遅延させた複数種別の遅延光（Ｌｄ）とを、前記照射光として制御することと、
前記検出フレーム毎に、前記サンプリング周期を前記遅延周期ずつに分解した分解期間（τｐ）のうち、前記基準光に対する前記ＳＰＡＤ画素の応答開始タイミング（Ｔｂ）を含む分解期間として、前記出力積算値の前記時間分布から特定される特定分解期間（τｐｂ）に応じた前記距離をデータ出力することとを、実行するように構成される制御装置。

（技術的思想２）
前記距離をデータ出力することは、
前記検出フレーム毎に、前記出力積算値が飽和値（ΣＯｓｓ）に到達した前記サンプリング周期に対して、前回となる前記サンプリング周期での前記出力積算値に基づき特定される、前記特定分解期間に応じた前記距離をデータ出力することを、含む技術的思想１に記載の制御装置。

（技術的思想３）
前記距離をデータ出力することは、
前記検出フレーム毎に、初回となる前記検出周期の前記始端タイミングから前記特定分解期間までの、測距時間（ε）に相関する前記距離をデータ出力することを、含む技術的思想２に記載の制御装置。

（技術的思想４）
前記照射光を制御することは、
前記検出フレーム毎に、前記検出周期の前記始端タイミングから各前記照射光の照射タイミングまでの遅延制御時間を、前記ＳＰＡＤ画素の不感時間（ω）未満に制御することを、含む技術的思想１～３のいずれか一項に記載の制御装置。

（技術的思想５）
前記距離をデータ出力することは、
前記特定分解期間に応じた前記距離を、データ出力により記憶媒体（１ａ，５ａ）に記憶することを、含む技術的思想１～４のいずれか一項に記載の制御装置。

（技術的思想６）
前記距離をデータ出力することは、
前記検出フレーム毎に、前記基準光及び各前記遅延光のそれぞれに対する前記応答出力の積算回数を共通の複数回数ずつとした、前記出力積算値の前記時間分布から特定される前記特定分解期間に応じて、前記距離をデータ出力することを、含む技術的思想１～５のいずれか一項に記載の制御装置。

（技術的思想７）
前記距離をデータ出力することは、
前記検出フレーム毎に、前記基準光及び各前記遅延光のそれぞれに対する前記応答出力として前記ＳＰＡＤ画素の応答数（Ｎｒ）を積算した、前記出力積算値の前記時間分布から特定される前記特定分解期間に応じて、前記距離をデータ出力することを、含む技術的思想１～６のいずれか一項に記載の制御装置。

（技術的思想８）
発光により照射した照射光に対するターゲット（Ｘｔ）からの反射光をＳＰＡＤ画素（４６）により受光して前記ターゲットまでの距離（Ｌｔ）を検出する光学センサ（１０）と、
技術的思想１～７のいずれか一項に記載の制御装置（１）とを、含んで構成される光学検出システム。

尚、上述において技術的思想１～７は、方法及びプログラムの各形態で実現されてもよい。

１：制御装置、１ａ：メモリ、５ａ：記憶媒体、１ｂ：プロセッサ、１０：光学センサ、４６：ＳＰＡＤ画素、Ｆτ：検出フレーム、Ｈｏ：時間分布、Ｌｂ：基準光、Ｌｄ：遅延光、Ｎｒ：応答数、Ｏｓ：応答出力、Ｔ：始端タイミング、Ｔｂ：応答開始タイミング、Ｘｔ：ターゲット、ΣＯｓ：出力積算値、ΣＯｓｓ：飽和値、ε：測距時間、τ：検出周期、τｄ：遅延周期、τｐ：分解期間、τｐｂ：特定分解期間、τｓ：サンプリング周期、ω：不感時間

Claims (10)

1. プロセッサ（１ｂ）を有し、発光により照射した照射光に対するターゲット（Ｘｔ）からの反射光をＳＰＡＤ画素（４６）により受光して前記ターゲットまでの距離（Ｌｔ）を検出する光学センサ（１０）を、制御する制御装置であって、
   前記プロセッサは、
   前記ＳＰＡＤ画素の応答出力（Ｏｓ）をサンプリング周期（τｓ）で繰り返しサンプリング処理する検出周期（τ）の複数回に跨って当該応答出力を積算して出力積算値（ΣＯｓ）の時間分布（Ｈｏ）を取得する検出フレーム（Ｆτ）毎に、照射タイミングを前記検出周期の始端タイミング（Ｔ）に合わせた基準光（Ｌｂ）と、照射タイミングを前記サンプリング周期未満の遅延周期（τｄ）ずつ前記始端タイミングから遅延させた複数種別の遅延光（Ｌｄ）とを、前記照射光として制御することと、
   前記検出フレーム毎に、前記サンプリング周期を前記遅延周期ずつに分解した分解期間（τｐ）のうち、前記基準光に対する前記ＳＰＡＤ画素の応答開始タイミング（Ｔｂ）を含む分解期間として、前記出力積算値の前記時間分布から特定される特定分解期間（τｐｂ）に応じた前記距離をデータ出力することとを、実行するように構成される制御装置。
2. 前記距離をデータ出力することは、
   前記検出フレーム毎に、前記出力積算値が飽和値（ΣＯｓｓ）に到達した前記サンプリング周期に対して、前回となる前記サンプリング周期での前記出力積算値に基づき特定される前記特定分解期間に応じた前記距離を、データ出力することを、含む請求項１に記載の制御装置。
3. 前記距離をデータ出力することは、
   前記検出フレーム毎に、初回となる前記検出周期の前記始端タイミングから前記特定分解期間までの、測距時間（ε）に相関する前記距離をデータ出力することを、含む請求項２に記載の制御装置。
4. 前記照射光を制御することは、
   前記検出フレーム毎に、前記検出周期の前記始端タイミングから各前記照射光の照射タイミングまでの遅延制御時間を、前記ＳＰＡＤ画素の不感時間（ω）未満に制御することを、含む請求項１～３のいずれか一項に記載の制御装置。
5. 前記距離をデータ出力することは、
   前記特定分解期間に応じた前記距離を、データ出力により記憶媒体（１ａ，５ａ）に記憶することを、含む請求項１～３のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 前記距離をデータ出力することは、
   前記検出フレーム毎に、前記基準光及び各前記遅延光のそれぞれに対する前記応答出力の積算回数を共通の複数回数ずつとした、前記出力積算値の前記時間分布から特定される前記特定分解期間に応じて、前記距離をデータ出力することを、含む請求項１～３のいずれか一項に記載の制御装置。
7. 前記距離をデータ出力することは、
   前記検出フレーム毎に、前記基準光及び各前記遅延光のそれぞれに対する前記応答出力として前記ＳＰＡＤ画素の応答数（Ｎｒ）を積算した、前記出力積算値の前記時間分布から特定される前記特定分解期間に応じて、前記距離をデータ出力することを、含む請求項１～３のいずれか一項に記載の制御装置。
8. 発光により照射した照射光に対するターゲット（Ｘｔ）からの反射光をＳＰＡＤ画素（４６）により受光して前記ターゲットまでの距離（Ｌｔ）を検出する光学センサ（１０）と、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の制御装置（１）とを、含んで構成される光学検出システム。
9. 発光により照射した照射光に対するターゲット（Ｘｔ）からの反射光をＳＰＡＤ画素（４６）により受光して前記ターゲットまでの距離（Ｌｔ）を検出する光学センサ（１０）を、制御するためにプロセッサ（１ｂ）により実行される制御方法であって、
   前記ＳＰＡＤ画素の応答出力（Ｏｓ）をサンプリング周期（τｓ）で繰り返しサンプリング処理する検出周期（τ）の複数回に跨って当該応答出力を積算して出力積算値（ΣＯｓ）の時間分布（Ｈｏ）を取得する検出フレーム（Ｆτ）毎に、照射タイミングを前記検出周期の始端タイミング（Ｔ）に合わせた基準光（Ｌｂ）と、照射タイミングを前記サンプリング周期未満の遅延周期（τｄ）ずつ前記始端タイミングから遅延させた複数種別の遅延光（Ｌｄ）とを、前記照射光として制御することと、
   前記検出フレーム毎に、前記サンプリング周期を前記遅延周期ずつに分解した分解期間（τｐ）のうち、前記基準光に対する前記ＳＰＡＤ画素の応答開始タイミング（Ｔｂ）を含む分解期間として、前記出力積算値の前記時間分布から特定される特定分解期間（τｐｂ）に応じた前記距離をデータ出力することとを、含む制御方法。
10. 記憶媒体（１ａ）に記憶され、発光により照射した照射光に対するターゲット（Ｘｔ）からの反射光をＳＰＡＤ画素（４６）により受光して前記ターゲットまでの距離（Ｌｔ）を検出する光学センサ（１０）を、制御するためにプロセッサ（１ｂ）により実行される命令を含む制御プログラムであって、
    前記命令は、
    前記ＳＰＡＤ画素の応答出力（Ｏｓ）をサンプリング周期（τｓ）で繰り返しサンプリング処理する検出周期（τ）の複数回に跨って当該応答出力を積算して出力積算値（ΣＯｓ）の時間分布（Ｈｏ）を取得する検出フレーム（Ｆτ）毎に、照射タイミングを前記検出周期の始端タイミング（Ｔ）に合わせた基準光（Ｌｂ）と、照射タイミングを前記サンプリング周期未満の遅延周期（τｄ）ずつ前記始端タイミングから遅延させた複数種別の遅延光（Ｌｄ）とを、前記照射光として制御させることと、
    前記検出フレーム毎に、前記サンプリング周期を前記遅延周期ずつに分解した分解期間（τｐ）のうち、前記基準光に対する前記ＳＰＡＤ画素の応答開始タイミング（Ｔｂ）を含む分解期間として、前記出力積算値の前記時間分布から特定される特定分解期間（τｐｂ）に応じた前記距離をデータ出力させることとを、含む制御プログラム。

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