JP6511733B2 - 光飛行型測距装置 - Google Patents

Description

本発明は、変調光を空間に発光し、変調光が対象物で反射した反射光を含む入射光を受光して電荷を蓄積し、その電荷の蓄積状態に基づいて自装置から対象物までの距離を計測する光飛行型測距装置に関する。

従来より、変調光（測距光）を空間に発光し、変調光が対象物で反射した反射光を含む入射光を受光して電荷を蓄積し、その電荷の蓄積状態に基づいて自装置から対象物までの距離を計測する光飛行（ＴＯＦ：Time of Flight）型測距装置が供されている。光飛行型測距装置は、変調光と反射光との位相差を用いて、画素毎に自装置から対象物までの距離を計測する。この種の光飛行型測距装置が同一の検知空間内に複数存在すると、自装置から変調光が発光されている空間（発光エリア）と、他装置から変調光が発光されている空間とが重なり、変調光同士の干渉（発光干渉）が発生する可能性がある。そして、発光干渉が発生すると、他装置から発光された変調光の影響を受け、自装置から発光された変調光と当該変調光が対象物で反射した反射光との位相差に誤差が発生し、測距精度が低下するという問題がある。この問題に対し、例えば特許文献１には、発光期間の後段にランダムな付加期間を付加し、発光パターンをランダムに形成することが開示されている。特許文献１の方法では、他装置から発光された変調光を数千〜数十万周期の露光期間を経て相殺することで、発光干渉の発生を防止し、測距精度の低下を防止する。

特開２０１３−７６６４５号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、測距精度の低下を防止することはできるが、時間方向に期間を延長することになるので、フレームレート（１フレームあたりの処理速度）が低下するという新たな問題が生じる。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、フレームレートの低下を防止しつつ、測距精度の低下を防止することができる光飛行型測距装置を提供することにある。

請求項１に記載した発明によれば、複数の発光素子は、所定の発光周波数の変調光を互いに異なる空間に発光する。発光制御回路は、複数の発光素子から変調光を個別に発光させる。複数の発光素子に対応して設けられている複数の受光素子は、対応する発光素子から発光された変調光が対象物で反射した反射光を含む入射光を受光して電荷を蓄積する。受光制御回路は、複数の受光素子を個別に動作させると共に、複数の受光素子における電荷の蓄積状態に基づいて自装置から対象物までの距離を計測し、複数の発光素子から変調光が発光されていない期間の複数の受光素子における電荷の蓄積状態に基づいて、発光干渉が発生する可能性の有無を判定する。この場合、発光制御回路は、発光干渉が発生する可能性の有が受光制御回路により判定された場合に、発光期間において複数の発光素子から変調光を時分割で発光させ、前記複数の発光素子から変調光が発光される空間を分割する分割発光処理を行い、発光干渉が発生する可能性の無が受光制御回路により判定された場合に、発光期間において前記複数の発光素子から変調光を同時に発光させ、複数の発光素子から変調光が発光される空間を分割しない全体発光処理を行う。受光制御回路は、発光制御回路が分割発光処理を行う際に、複数の受光素子のうち変調光を発光する発光素子に対応する受光素子を動作させ、変調光を発光する発光素子に対応しない受光素子を動作させない。

自装置の発光素子から変調光が発光されている空間（発光エリア）と、他装置の発光素子から変調光が発光されている空間とが重なると、変調光同士の発光干渉が発生する。この場合、発光期間において変調光が発光される空間を常に同じとする構成では、自装置の発光期間と他装置の発光期間とが重なる期間の全てで他装置から発光された変調光の影響を受ける。その結果、発光期間が重なる期間の全てで発光干渉が発生する可能性がある。これに対し、本発明では、分割発光処理を行うことで、発光期間において変調光が発光される空間を分割して切替える。発光期間において変調光が発光される空間を分割して切替えると、自装置の発光期間と他装置の発光期間とが重なる期間の少なくとも一部で他装置から発光された変調光の影響を受けない期間が発生する可能性がある。その結果、発光期間が重なる期間の少なくとも一部で他装置から発光された変調光の影響を受けない期間が発生すると、その期間では発光干渉が発生することはない。

即ち、分割発光処理を行うことで、分割発光処理を行わない場合よりも、発光干渉が発生する期間を短縮する（抑制する）ことができる。これにより、変調光と反射光との位相差に誤差が発生する可能性を低減することができ、測距精度の低下を防止することができる。このとき、従来の付加期間に相当する期間を付加する必要もないので、フレームレートの低下を防止することができる。

本発明の一実施形態を示す機能ブロック図 撮像素子の構成を示す機能ブロック図 タイミングチャート（その１） 光飛行型測距装置が車両に搭載されている態様を示す図 発光エリアを示す図 発光干渉が発生する態様を示す図（その１） 全体発光処理及び分割発光処理を示す図 発光干渉が想定される変調光の種類を示す図 フローチャート（その１） フローチャート（その２） タイミングチャート（その２） 発光干渉が発生する態様を示す図（その２） 発光期間が重なる態様を示す図（その１） 発光期間が重なる態様を示す図（その２） 発光期間が重なる態様を示す図（その３）

以下、本発明を、車両に搭載可能な光飛行型測距装置に適用した一実施形態について図面を参照して説明する。光飛行型測距装置１は、１個の撮像素子が１画素として構成されているセンサであり、所定の発光周波数の変調光（測距光）を空間に発光する（照射する）。そして、光飛行型測距装置１は、その発光した変調光が対象物で反射した反射光を含む入射光を受光して電荷を蓄積し、その電荷の蓄積状態に基づいて自装置から対象物までの距離を計測する。対象物は、例えば人、車両、壁等である。

光飛行型測距装置１は、制御部２と、発光部３と、受光部４とを有する。制御部２は、ハードウェアの構成として、発光部３の発光動作を制御する発光制御回路５と、受光部４の受光動作を制御する受光制御回路６と、記憶部７とを有する。

発光部３は、複数の光源としての発光素子８ａ〜８ｎと、複数の発光素子８ａ〜８ｎと１対１に対応する複数の駆動回路９ａ〜９ｎとを有する。各駆動回路９ａ〜９ｎは、発光制御回路５から発光指令信号を同時又は個別に入力し、発光指令信号を入力すると、発光指令を対応する各発光素子８ａ〜８ｎに出力する。又、各駆動回路９ａ〜９ｎは、車両に搭載されている車両バッテリ（図示せず）から電力供給回路（図示せず）を介して電力が供給される。各駆動回路９ａ〜９ｎは、車両バッテリから電力供給回路を介して供給された電力を、発光制御回路５から入力する発光指令信号により指示されている電力量（電流量）の電力に変換し、対応する各発光素子８ａ〜８ｎに供給する。

各発光素子８ａ〜８ｎは、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）やレーザ等の高速変調（高速点滅）が可能なデバイスから構成されている。各発光素子８ａ〜８ｎは、対応する各駆動回路９ａ〜９ｎから発光指令を入力すると、各駆動回路９ａ〜９ｎから供給される電力を動作電力として駆動し、変調光を予め設定されている空間に発光する。各発光素子８ａ〜８ｎが変調光を発光する空間は、他の発光素子８ａ〜８ｎが変調光を発光する空間と重ならないように設定されている。即ち、複数の発光素子８ａ〜８ｎは、変調光を互いに異なる空間に発光する。

受光部４は、選択回路１０と、発光部３の複数の発光素子８ａ〜８ｎと１対１に対応する複数の受光素子１１ａ〜１１ｎとを有する。選択回路１０は、受光制御回路６から受光指令信号を入力すると、受光指令を各受光素子１１ａ〜１１ｎに同時又は個別に出力する。又、選択回路１０は、受光制御回路６から読出指令信号を入力すると、読出指令を各受光素子１１ａ〜１１ｎに同時又は個別に出力する。

各受光素子１１ａ〜１１ｎは、選択回路１０から受光指令を入力すると、各発光素子８ａ〜８ｎから発光された変調光が対象物で反射した反射光を含む入射光の受光を待機する（受光不可能な状態から受光可能な状態へと移行する）。各受光素子１１ａ〜１１ｎは、規則的に配列されている複数の撮像素子１２ａ〜１２ｎを有する。各撮像素子１２ａ〜１２ｎは、図２に示すように、光電変換素子１３と、電荷蓄積部１４とを有する。光電変換素子１３は、変調光が対象物で反射した反射光を含む入射光を受光すると、その受光した入射光を受光量に応じた電荷に変換する。電荷蓄積部１４は、第１〜第４の４個の単位蓄積部１５ａ〜１５ｄを有し、光電変換素子１３により変換された電荷を変調光の変調周期（１フレームの周期）に同期して振り分ける。そして、電荷蓄積部１４は、その振り分けた電荷をそれぞれ第１〜第４の単位蓄積部１５ａ〜１５ｄに蓄積する。

又、各受光素子１１ａ〜１１ｎは、選択回路１０から読出指令を入力すると、各撮像素子１２ａ〜１２ｎの第１〜第４の単位蓄積部１５ａ〜１５ｄに蓄積されている電荷の電荷量を受光制御回路４に出力する。受光制御回路４は、読出指令を所定の時間間隔で選択回路１０に出力し、第１〜第４の単位蓄積部１５ａ〜１５ｄに蓄積されている電荷の電荷量を所定の時間間隔で読出す。そして、受光制御回路４は、その読出した電荷の電荷量を用いて変調光と反射光との遅延時間（位相差）を計算し、画素毎に自装置から対象物までの距離を計測する。尚、受光制御回路４により計測された自装置から対象物までの距離が外部出力端子（図示せず）から外部に出力されることで、例えば自装置から対象物までの距離が所定距離（基準値）未満になると、警告が報知される等の動作が行われる。

次に、発光部３の発光動作及び受光部４の受光動作の制御について、図３を参照して説明する。制御部２は、予め格納されている制御プログラムをマイクロコンピュータが実行することで、発光制御回路５により発光部３の発光動作を制御し、受光制御回路６により受光部４の受光動作を制御する。

制御部２は、１フレームの周期内の発光期間において、発光指令信号を周期がＴｓ、オン時間がＴｓ／２、オフ時間がＴｓ／２の矩形波として発光制御回路５から各駆動回路９ａ〜９ｎに出力させ、各発光素子８ａ〜８ｎからのＴｓ／２時間の発光とＴｓ／２時間の発光停止とを繰り返させる。尚、制御部２は、発光指令信号を矩形波で出力させることに限らず、発光指令信号を正弦波や鋸波等で出力させても良い。

制御部２は、発光期間において、受光指令信号を受光制御回路６から選択回路１０に出力させ、各受光素子１１ａ〜１１ｎの第１〜第４の単位蓄積部１５ａ〜１５ｄにおける電荷を蓄積するタイミングを制御する。即ち、制御部２は、発光指令信号の周期Ｔｓを４等分した時間を、それぞれ順にＴ_１、Ｔ_２、Ｔ_３、Ｔ_４とすると、各発光素子８ａ〜８ｎの発光と同期するタイミングで第１の単位蓄積部１５ａをＴｓ／２時間オンする（蓄積Ｑ１）。又、制御部２は、第１の単位蓄積部１５ａのオンからＴ_１遅れたタイミングで第２の単位蓄積部１５ｂをＴｓ／２時間オンする（蓄積Ｑ２）。又、制御部２は、第１の単位蓄積部１５ａのオンから（Ｔ_１＋Ｔ_２）遅れたタイミングで第３の単位蓄積部１５ｃをＴｓ／２時間オンする（蓄積Ｑ３）。更に、制御部２は、第１の単位蓄積部１５ａのオンから（Ｔ_１＋Ｔ_２＋Ｔ_３）遅れたタイミングで第４の単位蓄積部１５ｄをＴｓ／２時間オンする（蓄積Ｑ４）。制御部２は、このように周期Ｔｓを４等分した時間ずつずらして電荷を振り分け、変調光の発光からそれぞれ０度、９０度、１８０度、２７０度位相がずれた電荷の蓄積を繰り返させる。

一般的に、自装置から対象物までの距離を計測するには、数ｍｓ程度の時間の電荷の蓄積が必要である。一方、各発光素子８ａ〜８ｎから発光される変調光の発光周波数（変調周波数）は数十ＭＨｚである。よって、変調の１周期Ｔｓは数十ｎｓ程度である。このため、自装置から対象物までの距離を計測するには、数千〜数十万周期の露光期間（電荷蓄積期間）を必要とする。制御部２は、露光期間の時間間隔毎に第１〜第４の単位蓄積部１５ａ〜１５ｄに蓄積されている電荷の電荷量を読出す。

制御部２は、第１〜第４の単位蓄積部１５ａ〜１５ｄに蓄積されている電荷の電荷量を読出すと、以下のようにして自装置から対象物までの距離を計測する。各発光素子８ａ〜８ｎから発光された変調光と、変調光が対象物で反射して各受光素子１１ａ〜１１ｎに受光される反射光との間には、光が対象物まで往復する飛行時間による遅延時間（位相差）が生じる。制御部２は、第１〜第４の単位蓄積部１５ａ〜１５ｄに蓄積されている電荷の電荷量をそれぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４とすると、次式（１）により遅延時間Ｔｄを計算する。

Ｔｄ＝ｔａｎ^−１［（Ｃ１−Ｃ３）／（Ｃ２−Ｃ４）］…（１）
尚、各受光素子１１ａ〜１１ｎには反射光の他に背景光も入射光として受光されるが、入射光のうち反射光による（反射光成分の）電荷は遅延時間に応じて第１〜第４の単位蓄積部１５ａ〜１５ｄに割り振られる。そのため、第１〜第４の単位蓄積部１５ａ〜１５ｄに蓄積される反射光による電荷の電荷量は異なる。一方、入射光のうち背景光による（背景光成分の）電荷は均等に第１〜第４の単位蓄積部１５ａ〜１５ｄに割り振られる。そのため、第１〜第４の単位蓄積部１５ａ〜１５ｄに蓄積される背景光による電荷の電荷量は略等しくなる。上記した式（１）では、背景光による電荷の電荷量が相殺されるので、背景光の影響を受けずに遅延時間Ｔｄを計算することができる。

制御部２は、遅延時間Ｔｄを計算すると、その計算した遅延時間Ｔｄ、周期Ｔｓ、光速ｃを用い、次式（２）により自装置から対象物までの距離Ｄを計算する。
Ｄ＝（Ｔｄ／２π）・（ｃ／２Ｔｓ）
尚、制御部２は、第１〜第４の単位蓄積部１５ａ〜１５ｄに蓄積されている電荷の電荷量を読出す場合に、それらの電荷量を同時に読出しても良いし個別に読出しても良いし、複数のフレームに亘って読出しても良い。又、本実施形態では、電荷蓄積部１４を４個の単位蓄積部１５ａ〜１５ｄで構成する場合を例示したが、互いに異なる位相の電荷量に基づいて自装置から対象物までの距離Ｄを計算可能であれば、単位蓄積部の個数は２以上の幾つであっても良い。

光飛行型測距装置１が車両に搭載される態様としては、図４に示す態様がある。図４（ａ）に示すように、例えば光飛行型測距装置１が車両Ａの前方部及び後方部に搭載される態様では、車両Ａの前方及び後方が発光部３の発光エリアＸとなり、対象物の監視対象となる。又、図４（ｂ）に示すように、例えば光飛行型測距装置１が車両Ａの側方部に搭載される態様では、車両Ａの側方が発光部３の発光エリアとなり、対象物の監視対象となる。更に、図４（ｃ）に示すように、例えば光飛行型測距装置１が車両Ａの前側方隅部及び後側方隅部に搭載される態様では、車両の前側方及び後側方（車両の周囲）が発光部３の発光エリアＸとなり、対象物の監視対象となる。尚、例えば光飛行型測距装置１が車両Ａの前方部のみに搭載されても良い等、光飛行型測距装置１が車両Ａに搭載される個数や位置はどのような態様であっても良い。

発光部３の発光エリアＸは、各発光素子８ａ〜８ｎの発光エリアの総和である。即ち、図５に示すように、例えば発光素子８ａ〜８ｎの個数が６個（ｎ＝ｆ）であれば、発光部３の発光エリアＸは、各発光素子８ａ〜８ｆのそれぞれの発光エリアＸａ〜Ｘｆの総和である。発光エリアＸａ〜Ｘｆは、水平方向（路面と平行方向）に区切られており、均等（同じ面積）であっても良いし不均等（異なる面積）であっても良い。発光部３の発光エリアＸは、所望の監視対象の面積により決定される。即ち、監視対象の面積を相対的に広くする要求があれば、発光部３の発光エリアＸが相対的に広くなるように各発光素子８ａ〜８ｎの発光エリアＸａ〜Ｘｎが決定される。一方、監視対象の面積を相対的に狭くする要求があれば、発光部３の発光エリアＸが相対的に狭くなるように各発光素子８ａ〜８ｎの発光エリアＸａ〜Ｘｎが決定される。

光飛行型測距装置１が同一の検知空間内に複数存在すると、自装置から発光された変調光と他装置から発光された変調光との干渉（発光干渉）が発生する可能性がある。即ち、図６（ａ）に示すように、例えば直進路では対向する車両Ａと車両Ｂとの距離が接近すると、車両Ａの光飛行型測距装置１の車両前方の発光エリアＸと、車両Ｂの光飛行型測距装置１の車両前方の発光エリアＹとが重なり、発光干渉が発生する可能性がある。又、図６（ｂ）に示すように、例えば交差点でも車両Ａと車両Ｂとの距離が接近すると、車両Ａの光飛行型測距装置１の車両前方の発光エリアＸと、車両Ｂの光飛行型測距装置１の車両前方の発光エリアＹとが重なることで、発光干渉が発生する可能性がある。更に、図６（ｃ）に示すように、例えば駐車場内でも車両Ａと車両Ｂとの距離が接近すると、車両Ａの光飛行型測距装置１の車両右後方の発光エリアＸと、車両Ｂの光飛行型測距装置１の車両左前方の発光エリアＹとが重なることで、発光干渉が発生する可能性がある。そして、発光干渉が発生すると、他装置（例えば車両Ｂの光飛行型測距装置１）から発光された変調光の影響を受け、自装置（例えば車両Ａの光飛行型測距装置１）から発光された変調光と当該変調光が対象物で反射した反射光との位相差に誤差が発生し、測距精度が低下するという問題がある。

このような発光干渉が発生する可能性があることを考慮し、光飛行型測距装置１において、制御部２は、発光部３の発光エリアＸを空間的に分割しない全体発光処理と、発光部３の発光エリアＸを水平方向（路面と平行方向）に空間的に分割する分割発光処理とを切替えて行う。

制御部２は、図７（ａ）に示すように、全体発光処理を行う場合には、発光指令信号を同時に出力させ、各発光素子８ａ〜８ｎから変調光を同時に発光させると共に、発光指令信号の出力に同期して受光指令信号を同時に出力させ、各受光素子１１ａ〜１１ｎに入射光を同時に受光させる。一方、制御部２は、図７（ｂ）及び（ｃ）に示すように、分割発光処理を行う場合には、発光指令信号を時間差で個別に出力させ、各発光素子８ａ〜８ｎから変調光を時間差で個別に発光させる共に、発光指令信号の出力に同期して受光指令信号を個別に出力させ、各受光素子１１ａ〜１１ｎに入射光を時間差で個別に受光させる。

この場合、制御部２は、図７（ｂ）に示すように、分割発光処理（非ランダム）を行う場合には、発光指令信号を出力させる順序を例えば上位側から下位側（図５では時計回り方向が上位側から下位側への方向）に向かって一方向とする。即ち、制御部２は、各発光素子８ａ〜８ｎの発光順序を例えば上位側から下位側に向かって一方向とする（規則性がある順序とする）。そのため、分割発光処理（非ランダム）では、全てのフレームで各発光素子８ａ〜８ｎの発光順序が同じである。一方、制御部２は、図７（ｃ）に示すように、分割発光処理（ランダム）を行う場合には、発光指令信号を出力させる順序をランダムとする。即ち、制御部２は、各発光素子８ａ〜８ｎの発光順序をランダムとする（規則性がない順序とする）。そのため、分割発光処理（ランダム）では、フレーム毎で各発光素子８ａ〜８ｎの発光順序が異なる。又、制御部２は、分割発光処理を行う場合には、変調光を発光させる発光素子８ａ〜８ｎに供給する電力を、全体発光処理を行う場合に変調光を同時に発光させる複数の発光素子８ａ〜８ｎに個別に供給する電力よりも高める。

又、記憶部７は、図８に示すように、発光部３から発光される変調光との発光干渉が想定される変調光の種別と、それぞれの周波数（図８ではｆ１〜ｆ６）を、優先度の高低を付与して記憶している。優先度は、発光部３から発光される変調光との発光干渉が発生する可能性である。発光部３から発光させる変調光との発光干渉が想定される変調光には、車両に搭載されている光飛行型測距装置１から発光される変調光、光飛行型測距装置１以外の他装置から発光される変調光を含む。尚、ｆ１〜ｆ６は、互いに異なる値である。尚、図８では、発光部３から発光される変調光との発光干渉が想定される変調光の種別を６個例示しているが、どのような個数であっても良い。

次に、上記した構成の作用について、図９から図１５も参照して説明する。
光飛行型測距装置１において、制御部２は、１フレーム処理を開始すると、発光干渉有無判定処理に移行する（Ｓ１）。制御部２は、発光干渉有無判定処理に移行すると、ｎ（周波数の種別を示すパラメータ）に「１」を設定し（Ｓ１１）、受光部４の駆動周波数をｎにしたがって設定する（Ｓ１２）。即ち、制御部２は、記憶部７を参照し、受光部４の駆動周波数をｆ１に設定し、発光周波数がｆ１の変調光の受光を受光部４に待機させる。

次いで、制御部２は、図１１に示すように、発光期間において、発光指令信号を出力させずに受光指令信号を出力させ、各受光素子１１ａ〜１１ｎの各撮像素子１２ａ〜１２ｎの第１〜第４の単位蓄積部１５ａ〜１５ｄに電荷を蓄積させる（Ｓ１３）。このとき、発光周波数がｆ１の変調光を発光している他装置が自装置の周囲に存在していなければ、発光周波数がｆ１の変調光が入射光として受光部４に受光されることはない。即ち、背景光のみの受光量に応じた電荷が各受光素子１１ａ〜１１ｎに蓄積される。一方、発光周波数がｆ１の変調光を発光している他装置が自装置の周囲に存在していれば、発光周波数がｆ１の変調光が入射光として受光部４に受光される。即ち、背景光と他装置から発光された変調光の受光量に応じた電荷が各受光素子１１ａ〜１１ｎに蓄積される。

制御部２は、各受光素子１１ａ〜１１ｎの電荷の蓄積状態を判定することで、他装置から発光された変調光が受光された（変調光を検出した）か否かを判定する（Ｓ１４）。制御部２は、各受光素子１１ａ〜１１に蓄積されている電荷が背景光のみの受光量に相当すると判定し、変調光を検出していないと判定すると（Ｓ１４：ＮＯ）、周波数ｆｎで発光干渉が発生する可能性がないと特定する（Ｓ１５）。即ち、この場合は、制御部２は、周波数ｆ１で発光干渉が発生する可能性がないと特定する。

制御部２は、記憶部７に記憶させている全ての周波数（図８ではｆ１〜ｆ６）について調査したか否かを判定し（Ｓ１６）、調査していない周波数があると判定すると（Ｓ１６：ＮＯ）、ｎをインクリメントし（Ｓ１７）、上記したステップＳ１２に戻り、Ｓ１２以降の処理を繰返して行う。即ち、この場合は、制御部２は、記憶部７を参照し、受光部４の駆動周波数をｆ１からｆ２に切替え、発光周波数がｆ２の変調光の受光を受光部４に待機させる。これ以降、制御部２は、周波数ｆ２で発光干渉が発生する可能性がないと特定すると、受光部４の駆動周波数をｆ２からｆ３に切替え、これ以降も同様にして上記した処理を繰返して行う。

制御部２は、調査していない周波数がない、即ち、記憶部７に記憶させている全ての周波数について調査したと判定すると（Ｓ１６：ＹＥＳ）、調査対象の全ての周波数で発光干渉が発生する可能性がないと特定する（Ｓ１８）。そして、制御部２は、全体発光処理を行う旨を決定し（Ｓ１９）、発光干渉有無判定処理を終了してリターンする。

一方、制御部２は、図１１に示すように他装置から変調光が発光されたことで、変調光を検出したと判定すると（Ｓ１４：ＹＥＳ）、過去数フレームでも他装置から発光された変調光が受光されていた（変調光を検出していた）か否かを判定する（Ｓ２０）。制御部２は、過去数フレームでは変調光を検出していなかったと判定すると（Ｓ２０：ＮＯ）、周波数ｆｎで発光干渉が発生する可能性があると特定し、その発光干渉が単発的であり、発光干渉が発生する周期が同期していない（非同期である）と特定する（Ｓ２１）。そして、制御部２は、分割発光処理（非ランダム）を行う旨を決定し（Ｓ２２）、発光干渉有無判定処理を終了してリターンする。又、制御部２は、過去数フレームでも変調光を検出していたと判定すると（Ｓ２０：ＹＥＳ）、周波数ｆｎで発光干渉が発生する可能性があると特定し、その発光干渉が連続的（周期的）であり、発光干渉が発生する周期が同期していると特定する（Ｓ２３）。そして、制御部２は、分割発光処理（ランダム）を行う旨を決定し（Ｓ２４）、発光干渉有無判定処理を終了してリターンする。

制御部２は、このようにして全体発光処理、分割発光処理（非ランダム）、分割発光処理（ランダム）の何れを行う旨を決定し、発光干渉有無判定処理を終了してリターンすると、その決定した発光処理にしたがって発光部３の発光動作及び受光部４の受光動作を行う。制御部２は、全体発光処理にしたがって発光部３の発光動作及び受光部４の受光動作を行う場合には、各発光素子８ａ〜８ｎから変調光を同時に発光させると共に、各受光素子１１ａ〜１１ｎに入射光を同時に受光させる。制御部２は、分割発光処理（非ランダム）にしたがって発光部３の発光動作及び受光部４の受光動作を行う場合には、各発光素子８ａ〜８ｎから変調光を規則性のある順序で個別に発光させると共に、各受光素子１１ａ〜１１ｎに入射光を規則性のある順序で個別に受光させる。制御部２は、分割発光処理（ランダム）にしたがって発光部３の発光動作及び受光部４の受光動作を行う場合には、各発光素子８ａ〜８ｎから変調光を規則性のない順序で個別に発光させると共に、各受光素子１１ａ〜１１ｎに入射光を規則性のない順序で個別に受光させる。

図１２に示すように車両Ａと車両Ｂとが直進路で対向し、車両Ａの前方の発光エリアＸの一部（発光エリアＸｅ、Ｘｆ）と車両Ｂの前方の発光エリアＹの一部とが重なり、図１３〜１５に示すように車両Ａの発光期間の一部と車両Ｂの発光期間の一部とが重なる場合を想定する。又、車両Ｂの光飛行型測距装置１が全体発光処理を行う（分割発光処理を行う機能を有していない）場合を想定する。図１３は、車両Ａの光飛行型測距装置１が全体発光処理を行う場合を示している。この場合は、車両Ａの発光期間の一部と車両Ｂの発光期間の一部とが重なる期間（ｔ２〜ｔ３、ｔ６〜ｔ７）の全てで発光干渉が発生する可能性がある。

これに対し、図１４は、車両Ａの光飛行型測距装置１が分割発光処理（非ランダム）を行う場合を示している。この場合は、車両Ａの発光期間の一部と車両Ｂの発光期間の一部とが重なる期間（ｔ２〜ｔ３、ｔ６〜ｔ７）で発光干渉が発生しない期間が発生する。即ち、発光素子８ｅ、８ｆから変調光を発光させる期間（ｔ２１〜ｔ３、ｔ６１〜ｔ７）では、発光エリアＸｅ、Ｘｆと発光エリアＹとが重なり発光干渉が発生する可能性があるが、発光素子８ｄから変調光を発光させる期間（ｔ２〜ｔ２１、ｔ６〜ｔ６１）では、発光エリアＸｄと発光エリアＹとが重ならず発光干渉が発生する可能性はない。

又、図１５は、車両Ａの光飛行型測距装置１が分割発光処理（ランダム）を行う場合を示している。この場合も、車両Ａの発光期間の一部と車両Ｂの発光期間の一部とが重なる期間（ｔ２〜ｔ３、ｔ６〜ｔ７）で発光干渉が発生しない期間が発生する。即ち、発光期間が重なる期間（ｔ２〜ｔ３）においては、発光素子８ｆから変調光を発光させる期間（ｔ２１〜ｔ２２）では、発光エリアＸｆと発光エリアＹとが重なり発光干渉が発生する可能性があるが、発光素子８ｂ、８ｃから変調光を発光させる期間（ｔ２〜ｔ２１、ｔ２２〜ｔ３）では、発光エリアＸｂ、Ｘｃと発光エリアＹとが重ならず発光干渉が発生する可能性はない。又、発光期間が重なる期間（ｔ６〜ｔ７）においては、発光素子８ｅから変調光を発光させる期間（ｔ６２〜ｔ７）では、発光エリアＸｅと発光エリアＹとが重なり発光干渉が発生する可能性があるが、発光素子８ａ、８ｃから変調光を発光させる期間（ｔ６〜ｔ６２）では、発光エリアＸａ、Ｘｃと発光エリアＹとが重ならず発光干渉が発生する可能性はない。

このように分割発光処理を行うことで、全体発光処理を行う場合よりも発光干渉が発生する可能性がある期間を短縮し（抑制し）、発光干渉が発生する可能性を低減している。図１２では車両Ａと車両Ｂとが直進路で対向する場合を説明したが、上記した図６に示したように交差点や駐車場内で車両Ａと車両Ｂとが接近する場合も同様である。

以上に説明したように本実施形態によれば、次に示す効果を得ることができる。
光飛行型測距装置１において、発光干渉が発生する可能性があると判定すると、発光期間において複数の発光素子８ａ〜８ｎから変調光を時分割で発光させ、複数の発光素子８ａ〜８ｎから変調光が発光される空間を分割する分割発光処理を行うようにした。これにより、自装置の発光期間と他装置の発光期間とが重なる期間で、発光干渉が発生する可能性を低減することができ、測距精度の低下を防止することができる。

又、発光干渉が発生する可能性があるときには分割発光処理を行い、発光干渉が発生する可能性がないときには全体発光処理を行い、分割発光処理と全体発光処理とを切替えて行うようにした。これにより、分割発光処理により発光干渉の発生を防止することと、全体発光処理により検知空間を広く確保することとの両立を図ることができる。

又、分割発光処理を行うときの変調光を発光させる発光素子８ａ〜８ｎに供給する電力を、全体発光処理を行うときの変調光を同時に発光させる複数の発光素子８ａ〜８ｎに個別に供給する電力よりも高めるようにした。これにより、分割発光処理を行うときには各発光素子８ａ〜８ｎの各々の発光パワーを高めることができ、その分、必要とする露光期間を短縮することができる。

又、発光干渉が発生する可能性の有無を１フレームの単位で判定するようにした。これにより、分割発光処理と全体発光処理とを１フレームの単位で切替えることができる。又、発光干渉が発生する可能性がある旨を一のフレームのみで判定すると、分割発光処理（非ランダム）を行うようにした。これにより、発光順序をランダムに決定する処理を省きつつ、発光干渉が発生する可能性を低減することができる。又、発光干渉が発生する可能性がある旨を複数のフレームに亘って判定すると、分割発光処理（ランダム）を行うようにした。これにより、発光エリアの重なりの程度によっては、発光順序が常に同じであると、発光干渉が発生する可能性を低減し得ないことも想定されるが、発光順序をランダムに決定することで、発光干渉が発生する可能性を低減することができる。

又、発光部３から発光される変調光との発光干渉が発生する可能性が想定される複数の変調光に付与されている優先度にしたがって複数の変調光の各々について発光干渉が発生する可能性の有無を判定するようにした。これにより、発光干渉が発生する可能性の有無を判定する処理を、発光干渉が発生する可能性が高い周波数から順に効率良く判定することができ、分割発光処理を行う旨を効率良く決定することができる。

本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形又は拡張することができる。
車両以外の用途に適用しても良い。
分割発光処理（ランダム）では、一の発光期間において、特定の発光素子から変調光を複数回発光させたり、特定の発光素子から変調光を発光させなくしたり、一部の幾つかの発光素子から変調光を同時に発光させたりする等、規則性がない発光順序であればどのような発光順序としても良い。

図面中、１は光飛行型測距装置、５は発光制御回路、６は受光制御回路、７は記憶部、８ａ〜８ｎは発光素子、１１ａ〜１１ｎは受光素子である。

Claims (8)

1. 所定の発光周波数の変調光を互いに異なる空間に発光する複数の発光素子（８ａ〜８ｎ）と、
   前記複数の発光素子から変調光を個別に発光させる発光制御回路（５）と、
   前記複数の発光素子に対応して設けられ、対応する発光素子から発光された変調光が対象物で反射した反射光を含む入射光を受光して電荷を蓄積する複数の受光素子（１１ａ〜１１ｎ）と、
   前記複数の受光素子を個別に動作させると共に、前記複数の受光素子における電荷の蓄積状態に基づいて自装置から対象物までの距離を計測し、前記複数の発光素子から変調光が発光されていない期間の前記複数の受光素子における電荷の蓄積状態に基づいて、発光干渉が発生する可能性の有無を判定する受光制御回路（６）と、を備え、
   前記発光制御回路は、発光干渉が発生する可能性の有が前記受光制御回路により判定された場合に、発光期間において複数の発光素子から変調光を時分割で発光させ、前記複数の発光素子から変調光が発光される空間を分割する分割発光処理を行い、発光干渉が発生する可能性の無が前記受光制御回路により判定された場合に、発光期間において前記複数の発光素子から変調光を同時に発光させ、前記複数の発光素子から変調光が発光される空間を分割しない全体発光処理を行い、
   前記受光制御回路は、前記発光制御回路が分割発光処理を行う際に、前記複数の受光素子のうち変調光を発光する発光素子に対応する受光素子を動作させ、変調光を発光する発光素子に対応しない受光素子を動作させないことを特徴とする光飛行型測距装置（１）。
2. 請求項１に記載した光飛行型測距装置において、
   前記発光制御回路は、前記分割発光処理と、発光期間において前記複数の発光素子から変調光を同時に発光させ、前記複数の発光素子から変調光が発光される空間を分割しない全体発光処理とを切替えて行うことを特徴とする光飛行型測距装置。
3. 請求項２に記載した光飛行型測距装置において、
   前記発光制御回路は、前記分割発光処理を行うときの変調光を発光させる発光素子に供給する電力を、前記全体発光処理を行うときの変調光を同時に発光させる複数の発光素子に個別に供給する電力よりも高めることを特徴とする光飛行型測距装置。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載した光飛行型測距装置において、
   前記受光制御回路は、発光干渉が発生する可能性の有無を１フレームの単位で判定することを特徴とする光飛行型測距装置。
5. 請求項４に記載した光飛行型測距装置において、
   前記発光制御回路は、発光干渉が発生する可能性の有が一のフレームのみで前記受光制御回路により判定された場合には、前記複数の発光素子から変調光を発光させる発光順序を規則性がある順序に設定して前記分割発光処理を行い、発光干渉が発生する可能性の無が前記受光制御回路により判定された場合に、発光期間において前記複数の発光素子から変調光を同時に発光させ、前記複数の発光素子から変調光が発光される空間を分割しない全体発光処理を行うことを特徴とする光飛行型測距装置。
6. 請求項４又は５に記載した光飛行型測距装置において、
   前記発光制御回路は、発光干渉が発生する可能性の有が複数のフレームに亘って前記受光制御回路により判定された場合には、前記複数の発光素子から変調光を発光させる発光順序を規則性がない順序に設定して前記分割発光処理を行い、発光干渉が発生する可能性の無が前記受光制御回路により判定された場合に、発光期間において前記複数の発光素子から変調光を同時に発光させ、前記複数の発光素子から変調光が発光される空間を分割しない全体発光処理を行うことを特徴とする光飛行型測距装置。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載した光飛行型測距装置において、
   前記受光制御回路は、前記変調光との発光干渉が発生する可能性が想定される変調光が複数の場合には、前記複数の変調光に付与されている優先度にしたがって前記複数の変調光の各々について発光干渉が発生する可能性の有無を判定することを特徴とする光飛行型測距装置。
8. 請求項７に記載した光飛行型測距装置において、
   前記変調光との発光干渉の発生の可能性が想定される複数の変調光の種別と、その変調光の周波数との対応を記憶する記憶部（７）を備えたことを特徴とする光飛行型測距装置。

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