JP6930415B2 - 距離測定装置、移動体装置及び距離測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、距離測定装置、移動体装置及び距離測定方法に関する。

従来、発光信号に基づいて発光する光源を含む投光系と、該投光系から投光され物体で反射された光を受光し、その受光量に応じた電気信号を出力する光検出系と、該光検出系の出力信号を処理する信号処理系とを有し、発光信号及び信号処理系の出力信号に基づいて、物体までの距離を測定する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に開示されている装置では、高コスト化を抑制しつつ、光検出系から出力された電気信号によらず適正な測定結果を出力することを可能とすることに関して改善の余地があった。

本発明は、発光信号に基づいて発光する光源を含む投光系と、前記投光系から投光され物体で反射された光を受光し、その受光量に応じた電気信号を出力する光検出系と、前記発光信号及び前記光検出系から出力された前記電気信号に基づいて前記物体までの距離を求める演算系と、を備え、前記電気信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を横切る場合に、前記電圧が前記閾値電圧Ｖｔｈ１を最初に横切る点と前記電圧が前記閾値電圧Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きと、前記電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間に基づいて、前記電気信号が正常であるか否かを判定することを特徴とする距離測定装置である。

本発明によれば、高コスト化を抑制しつつ、光検出系から出力された電気信号によらず適正な測定結果を出力することが可能である。

一実施形態に係る物体検出装置の概略構成を示す図である。 図２（Ａ）は、投光光学系、同期系を説明するための図であり、図２（Ｂ）は、受光光学系を説明するための図であり、図２（Ｃ）は、ＬＤ１１から反射ミラーまでの光の光路、及び反射ミラーから時間計測用ＰＤまでの光の光路を概略的に示す図である。 同期信号とＬＤ駆動信号を示すタイミング図である。 図４（Ａ）は、射出光パルスと反射光パルスを示すタイミング図であり、図４（Ｂ）は、２値化後の射出光パルスと反射光パルスを示すタイミング図である。 Ｔｒ測距、Ｔｍ測距について説明するための図である。 黒幕を用いた実験における受光信号の飽和／非飽和について説明するための図である。 ３ｍと６ｍの距離にある黒幕を用いた実験におけるＴｒ測距値を示す図である。 ２つの黒幕を用いた実験の態様と、２つの黒幕に対する理想的な測距結果を示す図である。 受光信号が飽和しているときのコメット現象について説明するための図である。 同一距離にある反射率が異なる複数の物体それぞれに光を照射したときの受光信号の立ち上がりの延長線が交差する点の時刻Ｐ０と電圧（Ｐ０交差電圧）について説明するための図である。 受光信号の立ち上がりの傾きの求め方及び二値化回路の出力を説明するための図である。 ３０ｍ〜７０ｍでの測距誤差の補正式について説明するための図である。 受光信号が閾値Ｖｔｈ１のみを横切る場合のＴｒ測距について説明するための図である。 受光信号が飽和しないときのＴｍ測距について説明するための図である。 正常な受光信号の立ち上がりの傾きとパルス幅の関係を示す図である。 ２ピークコメットの波形の具体例１を示す図である。 ２ピークコメットの測距データの補正方法（その１）について説明するための図である。 ２ピークコメットを検出するための第１の範囲を示す図である。 ２ピークコメットを検出するための第２の範囲を示す図である。 ２ピークコメットを検出するための第３の範囲を示す図である。 ２ピークコメットを検出するための第４の範囲を示す図である。 ２ピークコメットを検出するための第５の範囲を示す図である。 検出範囲としての第１の範囲と２ピークコメットが実際に観測された座標の関係を示す図である。 検出範囲としての第１及び第４の範囲から成る範囲と２ピークコメットが実際に観測された座標の関係を示す図である。 検出範囲としての第１〜第５の範囲から成る範囲と２ピークコメットが実際に観測された座標の関係を示す図である。 センシング装置について説明するための図である。 測距処理１について説明するための図である。 測距処理２について説明するための図である。 測距処理３について説明するための図である。 測距処理４について説明するための図である。 測距データ取得処理１について説明するためのフローチャートである。 測距データ取得処理２について説明するためのフローチャートである。 測距データ取得処理３について説明するためのフローチャートである。 測距データ取得処理４について説明するためのフローチャートである。 測距データ取得処理５について説明するためのフローチャートである。 測距データ取得処理６について説明するためのフローチャートである。 測距処理５（前半）について説明するためのフローチャートである。 測距処理５（後半）について説明するためのフローチャートである。 測距処理６について説明するためのフローチャートである。 測距処理７（前半）について説明するためのフローチャートである。 測距処理７（後半）について説明するためのフローチャートである。 測距処理８について説明するための図である。 第２の飽和の場合のＰ０測距値と実距離の対応関係を表す検量線を示す図である。 ２ピークコメットの波形の具体例２を示す図である。 ２ピークコメットの波形の具体例３を示す図である。 ３ピークコメットの波形の具体例１を示す図である。 ３ピークコメットの波形の具体例２を示す図である。 ３ピークコメットの波形の具体例３を示す図である。 ２ピークコメットの測距データの補正方法（その２）について説明するための図である。

以下に、本発明の一実施形態の物体検出装置１００について、図面を参照して説明する。

図１には、物体検出装置１００の概略的構成がブロック図にて示されている。

物体検出装置１００は、一例として、移動体としての車両に搭載され、投光し、物体（例えば先行車両、停車車両、障害物、歩行者等）で反射（散乱）された光を受光して該物体の有無や、該物体までの距離等の物体に関する情報（以下では「物体情報」とも呼ぶ）を検出する走査型レーザレーダである。物体検出装置１００は、例えば車両のバッテリ（蓄電池）から電力の供給を受ける。
すなわち、物体検出装置１００は、物体有無判定装置や距離測定装置（測距装置）や物体認識装置として機能する。

物体検出装置１００は、図１に示されるように、投光系１０、光検出系４０、信号処理系４１、信号判定回路４９（判定系）、時間計測部４５（演算系の一部）、測定制御部４６（演算系の一部）、同期系５０、物体認識部４７などを備えている。

投光系１０は、光源としてのＬＤ１１（レーザダイオード）、ＬＤ駆動部１２、投光光学系２０を含む。

ＬＤ１１は、端面発光レーザとも呼ばれ、ＬＤ駆動部１２により駆動され、レーザ光を射出する。ＬＤ駆動部１２は、測定制御部４６から出力されるＬＤ駆動信号（矩形パルス信号）を用いてＬＤ１１を点灯（発光）させる。ＬＤ駆動部１２は、一例として、ＬＤ１１に電流を供給可能に接続されたコンデンサ、該コンデンサとＬＤ１１との間の導通／非導通を切り替えるためのトランジスタ、該コンデンサを充電可能な充電手段等を含む。測定制御部４６は、自動車のＥＣＵ（エレクトロニックコントロールユニット）からの測定制御信号（測定開始信号や測定停止信号）を受けて測定開始や測定停止を行う。

なお、上記光源としてＬＤ１１を用いているが、これに限られない。例えば、ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）、有機ＥＬ素子、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤやＶＣＳＥＬ以外のレーザ等の他の発光素子を用いても良い。

図２（Ａ）には、投光光学系２０、同期系５０が模式的に示されている。図２（Ｂ）には、受光光学系３０が模式的に示されている。以下では、図２（Ａ）等に示されるＺ軸方向を鉛直方向とするＸＹＺ３次元直交座標系を適宜用いて説明する。

投光光学系２０は、図２（Ａ）に示されるように、ＬＤ１１からの光の光路上に配置されたカップリングレンズ２２と、該カップリングレンズ２２を介した光の光路上に配置された反射ミラー２４と、該反射ミラー２４で反射された光の光路上に配置された偏向器としての回転ミラー２６と、を含む。ここでは、装置を小型化するために、カップリングレンズ２２と、偏向器としての回転ミラー２６との間の光路上に反射ミラー２４を設けて光路を折り返している。

そこで、ＬＤ１１から射出された光は、カップリングレンズ２２により所定のビームプロファイルの光に整形された後、反射ミラー２４で反射され、回転ミラー２６でＺ軸周りに偏向される。

回転ミラー２６でＺ軸周りの所定の偏向範囲に偏向された光が投光光学系２０から投射された光、すなわち物体検出装置１００から射出された光である。

回転ミラー２６は、回転軸（Ｚ軸）周りに複数の反射面を有し、反射ミラー２４からの光を回転軸周りに回転しながら反射（偏向）することで該光により上記偏向範囲に対応する有効走査領域を水平な１軸方向（ここではＹ軸方向）に１次元走査する。ここでは、偏向範囲、有効走査領域は、物体検出装置１００の＋Ｘ側である。以下では、回転ミラー２６の回転方向を「ミラー回転方向」とも呼ぶ。

回転ミラー２６は、図２（Ａ）から分かるように、反射面を２面（対向する２つの面）有しているが、これに限らず、１面でも３面以上でも良い。また、少なくとも２つの反射面を設け、回転ミラーの回転軸に対して異なった角度で傾けて配置して、走査・検出する領域をＺ軸方向に切り替えることも可能である。

なお、偏向器として、回転ミラーに代えて、例えば、ポリゴンミラー（回転多面鏡）、ガルバノミラー、ＭＥＭＳミラー等の他のミラーを用いても良い。

光検出系４０は、図２（Ｂ）及び図１に示されるように、投光光学系２０から投射され有効走査領域内にある物体で反射された光が入射される受光光学系３０と、該受光光学系３０を介した光を受光する時間計測用ＰＤ４２と、該時間計測用ＰＤ４２の出力電流（光電流）を電圧信号（受光信号）に変換するＩＶ変換器４３（電流電圧変換器）と、を含む。なお、「ＰＤ」はフォトダイオードの略称である。

受光光学系３０は、図２（Ｂ）に示されるように、投光光学系２０から投射され有効走査領域内にある物体で反射された光を反射する回転ミラー２６と、該回転ミラー２６からの光を反射する反射ミラー２４と、該反射ミラー２４からの光の光路上に配置され、該光を後述する時間計測用ＰＤ４２に結像させる結像光学系と、を含む。

ここで、投光光学系２０と受光光学系３０は同一筐体内に設置されている。この筐体は、投光光学系２０からの射出光の光路上及び受光光学系３０への入射光の光路上に開口部を有し、該開口部がウィンドウ（光透過窓部材）で塞がれている。ウィンドウは例えばガラス製、樹脂製とすることができる。

図２（Ｃ）には、ＬＤ１１から反射ミラー２４までの光路と、反射ミラー２４から時間計測用ＰＤ４２までの光路が示されている。

図２（Ｃ）から分かるように、投光光学系２０と受光光学系３０は、Ｚ軸方向に重なるように配置されており、回転ミラー２６と反射ミラー２４は、投光光学系２０と受光光学系３０で共通となっている。これにより、物体上におけるＬＤ１１の照射範囲と時間計測用ＰＤ４２の受光可能範囲の相対的な位置ずれを小さくでき、安定した物体検出を実現できる。

そこで、投光光学系２０から投射され物体で反射された光は、回転ミラー２６、反射ミラー２４を介して結像光学系に導かれ、該結像光学系により時間計測ＰＤ４２に集光する（図２（Ｂ）参照）。図２（Ｂ）では、装置を小型化するために、回転ミラー２６と結像光学系との間に反射ミラー２４を設けて光路を折り返している。ここでは、結像光学系は２枚のレンズ（結像レンズ）で構成されているが、１枚のレンズとしても良いし、３枚以上のレンズとしても良いし、ミラー光学系を用いても良い。

信号処理系４１は、ＩＶ変換器４３からの電圧信号（受光信号）を増幅する信号増幅器としてのオペアンプ４８と、該オペアンプ４８で増幅された電圧信号を閾値（閾値電圧）を基準に二値化し、該電圧信号が閾値を超えている間、ハイレベル信号を検出信号として時間計測部４５に出力する、コンパレータを含む二値化回路４４と、を含む。
なお、信号処理系４１においてオペアンプ４８は必須ではない。

同期系５０は、図２（Ａ）及び図１に示されるように、ＬＤ１１から射出されカップリングレンズ２２を介して反射ミラー２４で反射された光であって回転ミラー２６で偏向され反射ミラー２４で再び反射された光の光路上に配置された同期レンズ５２と、該同期レンズ５２を介した光の光路上に配置された同期検知用ＰＤ５４と、該同期検知用ＰＤ５４の出力電流（光電流）を電圧信号に変換するＩＶ変換器５３（電流電圧変換器）と、該ＩＶ変換器５３からの電圧信号を増幅する信号増幅器としてのオペアンプ５５と、該オペアンプ５５からの電圧信号を閾値を基準に二値化し、該電圧信号が閾値を超えている間、ハイレベル信号を同期信号として測定制御部４６に出力する、コンパレータを含む二値化回路５６と、を含む。

詳述すると、反射ミラー２４は、上記偏向範囲に対して回転ミラー２６の回転方向上流側に配置され、回転ミラー２６で上記偏向範囲の上流側に偏向された光が入射される。そして、回転ミラー２６で偏向され反射ミラー２４で反射された光が同期レンズ５２を介して同期検知用ＰＤ５４に入射される。

なお、反射ミラー２４は、上記偏向範囲に対して回転ミラー２６の回転方向下流側に配置されても良い。そして、回転ミラー２６で偏向され反射ミラー２４で反射された光の光路上に同期系５０が配置されても良い。

回転する回転ミラー２６の反射面で反射された光が同期検知用ＰＤ５４で受光される度に同期検知用ＰＤ５４から光電流が出力される。この結果、二値化回路５６からは定期的に同期信号が出力される（図３参照）。

このように回転ミラー２６からの光を同期検知用ＰＤ５４に照射するための同期点灯を行うことで、同期検知用ＰＤ５４での受光タイミングから、回転ミラー２６の回転タイミングを得ることが可能となる。

そこで、ＬＤ１１を同期点灯してから所定時間経過後にＬＤ１１をパルス点灯することで有効走査領域を光走査することができる。すなわち、同期検知用ＰＤ５４に光が照射されるタイミングの前後期間にＬＤ１１をパルス点灯することで有効走査領域を光走査することができる。

なお、同期系は、同期レンズを有していなくも良いし、他の光学素子（例えば集光ミラー）を有していても良い。

ここで、時間計測や同期検知に用いる受光素子としては、上述したＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）の他、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）、ガイガーモードＡＰＤであるＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｄｉｏｄｅ）等を用いることが可能である。ＡＰＤやＳＰＡＤは、ＰＤに対して感度が高いため、検出精度や検出距離の点で有利である。

測定制御部４６は、二値化回路５６からの同期信号に基づいてＬＤ駆動信号を生成し、該ＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２及び時間計測部４５に出力する。

すなわち、ＬＤ駆動信号は、同期信号に対して遅延した発光信号（ＬＤを発光させるためのパルス信号）である（図３参照）。
ＬＤ駆動信号がＬＤ駆動部１２に入力されると、ＬＤ駆動部１２からＬＤ１１に駆動電流が印加され、ＬＤ１１からパルス光が出力される。なお、ＬＤ１１の安全性やＬＤ１１の耐久性の観点からＬＤ１１の発光のデューティが制限されるため、ＬＤ１１から出力されるパルス光はパルス幅が狭い方が望ましく、該パルス幅は、一般に１０ｎｓ〜数十ｎｓ程度に設定される。また、パルス間隔は一般に数十μ秒程度である。

信号判定回路４９は、二値化回路４４の出力信号に基づいて受光信号が正常であるか否かを判定し、その判定結果を時間計測部４５に出力する。信号判定回路４９で行われる判定方法の詳細については後述する。

時間計測部４５は、信号判定回路４９での判定結果によらず又は該判定結果が肯定的である場合に、ＬＤ駆動信号の立ち上がりタイミング（ＬＤ１１の発光タイミング）及び二値化回路４４の出力信号（ハイレベル信号）に基づいて、物体検出装置１００と対象物（測定対象の物体）との間を光が往復する時間を計測し、該時間を時間計測結果として測定制御部４６に出力する。

測定制御部４６は、時間計測部４５からの時間計測結果が入力されたときに該時間計測結果に光速を乗じて距離に換算し、その換算値の１／２を物体検出装置１００と対象物との間の距離を表す距離データとして物体認識部４７に出力する。
測定制御部４６は、記憶部を有している。ここでは、この記憶部は、例えばメモリよって実現されているが、ハードディスクで実現することも可能である。

物体認識部４７は、測定制御部４６からの１走査もしくは複数の走査で取得した複数の距離データに基づいて、どこに物体があるかを認識し、その物体認識結果を測定制御部４６に出力する。測定制御部４６は、該物体認識結果をＥＣＵに転送する。

時間計測部４５、測定制御部４６及び物体認識部４７は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）によって実現できる。

ＥＣＵは、転送された物体認識結果に基づいて、例えば自動車の操舵制御（例えばオートステアリング）、速度制御（例えばオートブレーキ、オートアクセル等）運転者へ視覚や聴覚に訴える警告等を行う。

ここで、ＬＤ駆動部１２は、回転ミラー２６によって有効走査領域が走査されるとき、ＬＤ１１を駆動して（発光させて）、図４（Ａ）に示されるようなパルス光（以下では「射出光パルス」とも称する）を射出させる。そして、ＬＤ１１から射出され物体で反射（散乱）されたパルス光（以下では「反射光パルス」とも称する）が時間計測用ＰＤ４２（図４（Ａ）では受光素子としてＰＤの代わりにＡＰＤを用いている）で受光される。

ＬＤ１１が射出光パルスを射出してから、ＡＰＤで反射光パルスを受光するまでの時間ｔを計測することで、物体までの距離を算出することが可能である。時間計測に関しては、例えば、図４（Ｂ）に示されるように、射出光パルスをＰＤ等の受光素子で受光して光電変換後、電流電圧変換して（さらには必要に応じて信号増幅して）得られた電圧信号を二値化して矩形パルスとし、反射光パルスをＡＰＤで受光して光電変換後、電流電圧変換して（さらには必要に応じて信号増幅して）得られた電圧信号（受光信号）を二値化して矩形パルスとし、両矩形パルスの立ち上がりタイミング間の時間ｔを時間計測部で計測しても良いし、射出光パルス、反射光パルスの波形をＡ／Ｄ変換してデジタルデータに変換し、両波形のデジタルデータを相関演算することで、時間ｔを計測することも可能である。

ところで、受光信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）する回路としてＡ／Ｄコンバータがある。受光信号（アナログ信号）を微分する微分回路に、このＡ／Ｄコンバータを用いることで受光信号のピーク位置（ピークの時刻）を求めることが可能であり該ピーク位置を用いることで正確な測距ができる。
しかしながら、受光信号のピークの大きさが微分回路の出力できる範囲を超えると、微分回路から出力される信号が飽和するため、ピーク位置を求めることができず、正確な測距ができなくなってしまう。

近距離にある反射率が高い物体（以下では「近距離高反射物体」とも呼ぶ）からの反射光の強度は強く（信号レベルが高く）、遠距離にある反射率が低い物体（以下では「遠距離低反射物体」とも呼ぶ）からの反射光の強度は弱い（信号レベルが低い）。信号処理系内の回路（例えば信号増幅器としてのオペアンプ４８が該当）から出力される信号の飽和を回避するためには信号処理系内の回路の出力可能レベルを信号レベルが高い近距離高反射物体からの反射光の信号レベルに合わせることが一般的である。この場合、測距装置としては、近距離高反射物体に測距レンジを合わせた装置となる。
しかしながら、このような測距装置は、少なくとも遠距離低反射物体に対しての測距には適さない装置になってしまう。
さらに、Ａ／Ｄコンバータは非常に高価であり、装置のコストアップを招いてしまう。

そこで、発明者らは、近距離高反射物体から遠距離低反射物体まで高精度な測距が可能であり、Ａ／Ｄコンバータ等の高価な素子を用いない安価な距離測定装置（測距装置）を実現するために装置開発を行った。そして、装置開発において、以下に詳述するような物体の反射率の違いによる測距誤差や、ゴーストの発生を含めた不正確な測距結果をもたらす現象を解決しなければならなかった。

ここで、その解決策について説明する前に、物体検出装置１００で実施される測距方法、光検出系４０や信号処理系４１を構成する回路素子における信号の電圧の飽和／非飽和などについての説明を行う。
物体検出装置１００では、ＬＤ１１から射出され物体で反射され戻ってきた反射光パルスの受光タイミングを、該反射光パルスに基づく受光信号が所定の閾値Ｖｔｈを横切るタイミングに基づいて設定し、ＬＤ１１の発光タイミングから受光タイミングまでの時間から、当該物体までの距離を求める。

そこで、先ず、受光タイミングの設定が異なるＴｒ測距とＴｍ測距について、図５を参照して説明する。
Ｔｒ測距では、発光タイミングから、受光信号の立ち上がりが閾値Ｖｔｈを上回る（横切る）タイミング（受光タイミング）までの時間Ｔｒを距離に換算する。
Ｔｍ測距では、発光タイミングから、受光信号の立ち上がりが閾値Ｖｔｈを上回る（横切る）タイミングと該受光信号の立ち下がりが閾値Ｖｔｈを下回る（横切る）タイミングの中間のタイミング（受光タイミング）までの時間Ｔｍを距離に換算する。

次に、光検出系４０や信号処理系４１を構成する回路素子における信号の電圧の飽和／非飽和について説明する。
先ず、図６に示される、実験で得られた測距データにおいて、同軸ケーブルを通じて観測されるオシロスコープの信号は、近距離（例えば１０〜４０ｍ）にターゲット（測定対象物）としての黒幕を設置したときには１．２Ｖ付近で電圧が飽和し、ピークが確認できない飽和波形となっている。これは、回路素子としてのオペアンプがそれ以上の電圧を出力できなくなるために生じる現象である。
一方、遠距離（例えば４０〜７０ｍ）にターゲットとしての黒幕を設置したときには、該黒幕からの反射光の光量が少なくなるため、信号のピークが確認できる非飽和波形となっている。
この実験で用いられている黒幕は、０．７ｍ×１．５ｍの大きさの、８７０ｎｍの波長に対して１０％程度の反射率を持つもの（詳しくは、品名：植毛布コスモ黒、メーカー：株式会社ナカヒロ）である。信号の電圧の飽和が強くなるほどその信号のパルス幅は広がっていくので、安価な装置を提供するためにＡ／Ｄコンバータを搭載しない場合、基本的にはＴｒ測距を行う必要がある。その理由については後述する。
なお、上記実験では、一例として黒幕をターゲットとして用いて測距が行われているが、より反射率の高い他の色のターゲット（例えば白幕）を用いて測距を行っても良い。

図６のように受光信号が飽和する原因としては、光検出系４０の回路素子であるＩＶ変換器４３や信号処理系４１の回路素子であるオペアンプ４８を遠距離にある物体や反射率が低い物体でも測定できるようなレンジに設定することで、近距離にある物体や反射率が高い物体からの強い反射光の受光により当該回路素子において電圧が飽和することが挙げられる。

装置にＡ／Ｄコンバータを搭載しない場合であって、電圧の飽和が生じるような設定の回路素子を用いて物体までの距離を測定した場合、該物体のエッジ部から後方へと多数のゴーストが生じることがあり、それはあたかも彗星の尾のように見える。そこで、このような現象を、本明細書では、便宜上「コメット現象」と称する。コメット現象が生じると距離画像（画素毎の距離情報を統合した画像）上で非常に目障りであり、実体とゴーストとの区別がつかなくなるため移動体からの物体認識を行う場合に誤認が発生するおそれがある。

コメット現象を大きく分類すると次の２種類となる。
（１）光検出系４０や信号処理系４１において受光信号の電圧が飽和しているときのコメット現象（以下では「飽和コメット」とも呼ぶ）
（２）光検出系４０や信号処理系４１において受光信号の電圧が非飽和のときのコメット現象（以下では「非飽和コメット」とも呼ぶ）

以下では、各コメット現象の原因を明らかにし、その解決策を提示する。
なお、これらのコメット現象は、同一距離にある反射率が異なる複数の物体について測距するときに生じる測距誤差ついても同様の原理に起因する問題となるため、その解決策も同様である。

先ず、飽和コメットについて図７、図８の実験データ等を用いて説明する。図７の実験データは、３ｍと６ｍの距離にターゲット（測定対象物）としての黒幕を１つずつ水平方向にずらして置き（図８上図参照）、両黒幕を水平方向に走査してＴｒ測距した結果である。図７の横軸は０．１°ずつ水平方向に画角を振った角度であり、縦軸はＴｒ測距で得られた測距値である。
図７から分かるように、３ｍと６ｍの距離にある黒幕の間（角度０°付近）では測距値は３ｍから６ｍへ直ちに遷移せず、３ｍと６ｍの間の測距値が徐々に表れて、ゴーストとなるコメット現象（飽和コメット）が発生している。なお、黒幕の反射率は１０％程度と低いものの、本実験のようにあまりにも近距離での測定では、図６のように信号が飽和する。

このように走査方向に近接する２つのターゲットの間で発生するコメット現象によって、該２つのターゲットからの反射光による信号が合成された２つのピークを持つ信号となる（図１６参照）。そこで、以下では、このような２つのピークを持つ信号が発生する原因となるコメット現象を「２ピークコメット」とも呼ぶ。この２ピークコメットは、特に受光信号の電圧が飽和した場合に顕著に観測される。
２ピークコメットが観測される受光信号の波形である受光波形（以下では「コメット波形」や「２ピークコメットの波形」とも呼ぶ）で注目すべきであるのは、Ｖｔｈ１を最初に横切る点とＶｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きが、パルス幅が同等の正常な受光波形（１つのピークを持つ受光波形）に比べて小さいことである（図９、図１６参照）。
以下では、受光信号がＶｔｈ１を最初に横切る点とＶｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きを「直線の傾き」や「傾き」とも呼ぶ。
また、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１を最初に横切ってから次に横切るまでの時間を「パルス幅」と呼んでも良い。この受光信号の電圧が閾値電圧を横切るタイミングは光源の発光タイミングからの時間で表現でき、また、時間に光速を乗じた距離（ｍ）で表現することもできる。パルス幅と呼ぶ場合でも、パルス幅の単位は、時間や距離（ｍ）で表現される。本明細書内では、適宜、時間や距離（ｍ）を用いて説明する。

一方、飽和コメットが発生しない理想的な測距を想定した場合、３ｍと６ｍの距離にある黒幕の間（角度０°付近）では測距値は３ｍから６ｍへ直ちに遷移する（図８下図参照）。

次に、飽和コメットの問題をより複雑にしている現象を図９に示されるオシロスコープで観測した波形を用いて説明する。
図９には、左側の３ｍの距離にある黒幕（走査範囲中央の画角を０°として−０．４°の画角）から右側の６ｍの距離にある黒幕（走査範囲中央の画角を０°として＋０．４°の画角）へと移動して測距したとき（図８上図参照）の画角毎（ここでは−０．４°、０°、＋０．４°）の飽和した受光波形の立ち上がり部を含む部分が示されている。
この際、飽和した受光波形の立ち上がり部の傾きは３ｍの距離にある黒幕を測距したときの大きさから徐々に小さくなり最小になった後、徐々に大きくなり６ｍの距離にある黒幕を測距したときの大きさになる。

すなわち、３ｍと６ｍの距離にある黒幕をそれぞれ測距したときの飽和した受光波形の立ち上がり部の中間にゴーストとなる立ち上がり部が確認できる。
なお、受光波形の立ち上がり部は、ＬＤ１１の微分抵抗や、ＬＤ１１及びＬＤ駆動部１２の寄生容量の影響により投光波形（発光パルス）の立ち上がりが鈍るため、厳密には直線ではなく曲線となるが、ほぼ直線で近似することが可能である。そこで、本明細書においては、受光波形が正常な波形（１つのピークを持つ波形）である場合に、受光波形の立ち上がり部（受光信号の立ち上がり）上の２点の直線の傾きを「受光波形の立ち上がり部の傾き」もしくは「受光信号の立ち上がりの傾き」とも呼ぶ。また、幾つかの図においても、受光波形の立ち上がりや立ち下りを直線で表している。

このとき、閾値ＶｔｈでＴｒ測距にて距離を算出する場合、３ｍの距離にある黒幕を測距したときの飽和した受光波形も６ｍの距離にある黒幕を測距したときの飽和した受光波形も徐々に測距値が変化し、それらの受光波形の中間部においても明らかにゴースト（コメット）が生じていると分かる。

このようなコメット現象（２ピークコメット）は、図９に示されるように３ｍの距離にある黒幕から６ｍの距離にある黒幕へと照射ビームのスポット位置が移動するに従って、両黒幕の間において、３ｍの距離にある黒幕からの反射波が該黒幕の端部で徐々に弱くなることで飽和した受光波形の立ち上がり部の傾きが徐々に小さくなり最小になった後、６ｍの距離にある黒幕からの反射波が該黒幕の端部で徐々に強くなることで飽和した受光波形の立ち上がりが徐々に大きくなることに起因する。
なお、上記のように黒幕からの反射波が黒幕の端部で徐々に弱くなったり、強くなったりするのは、照射ビームのスポット位置が黒幕の端部付近を移動するときに該端部への照射ビームのスポットの大きさが変化することによる。

また、このようなコメット現象（２ピークコメット）は、同一距離にある反射率が異なる複数のターゲット間の測距値の差異（測距誤差）の原因にもなっている。この測距誤差もコメット現象もその原因は同じであるため、以下では受光波形の立ち上がり部の傾きの違いと測距値の補正方法について統一して論じる。

図１０に示されるように１つの閾値Ｖｔｈのみを用いてＴｒ測距を行うと、同一距離にある反射率が異なる複数のターゲット間でＴｒの値が異なり測距値に誤差が生じる。
そこで、発明者らは、同一距離にある反射率が異なる複数のターゲットの測距を行うと、ターゲット間で受光波形の立ち上がり部の傾きが異なり、高い反射率のターゲットでは大きな傾きとなり、低い反射率のターゲットでは小さな傾きとなることに着目した。

さらに、発明者らは、図１０のように同一距離にある反射率が異なる複数のターゲットの受光波形の立ち上がり部を負の電圧側に延長すると、その延長線が発光信号の立ち上がりタイミングを基準（時刻０）としたある時刻Ｐ０で負の所定電圧と交差することを見出した。そこで、以下では、この所定電圧を「Ｐ０交差電圧」とも呼ぶ。また、以下では、発光信号の立ち上がりタイミングから時刻Ｐ０までの時間を「Ｐ０」とも呼ぶ。
すなわち、同一距離にある複数のターゲットの反射率が異なっていても、図１０に示されるＰ０という、謂わば、複数のターゲットの受光波形の立ち上がり部の原点の時刻を求めることによりターゲット間で同一の測距値を得ることが可能となる。
具体的には、任意の時刻Ｐ０から得られる距離（任意の時間Ｐ０を距離に換算した値の１／２）と実際のターゲットまでの距離（実距離）との関係を表す検量線を予め取得しておけば、測定時にＰ０を求めることにより同一距離にある反射率が異なる複数のターゲット間で誤差のない正確な測距が可能となる。

次に、上述のようなＰ０を用いる測距（以下では「Ｐ０測距」とも呼ぶ）について詳述する。
図１１上図に、受光波形の立ち上がり部の傾きを求めるための要素が示されている。
ここでは、受光波形の立ち上がり部の傾きを求めるために２つの閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２と、該立ち上がり部が閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２をそれぞれ横切るタイミングＰ１、Ｐ２を用いて、次の（１）式のように立ち上がり部の傾きを求めることができる。
立ち上がり部の傾き＝（Ｖｔｈ２−Ｖｔｈ１）/（Ｐ２−Ｐ１）・・・（１）
なお、Ｖｔｈ１は、光検出系４０において受光時に発生するショットノイズのピークを若干超える値（例えば０．３Ｖ程度）に設定されている。Ｖｔｈ２は、オペアンプ４８における飽和電圧（例えば１．２Ｖ）よりもやや小さな値（例えば０．９Ｖ程度）に設定されている。

ここで、図１１上図に示されるようにある受光波形の立ち上がり部を負の電圧側に延長して、ある設定されたＰ０交差電圧と交差する点の、発光信号（例えばＬＤ駆動信号）の立ち上がりタイミングを基準とした時刻Ｐ０は、次の（２）式で求めることができる。
Ｐ０＝Ｐ２+（Ｐ０交差電圧−Ｖｔｈ２）／傾き・・・（２）

このＰ０を求めるために様々な反射率となるターゲットを様々な距離（実距離）に設置し、Ｐ０交差電圧をある値に設定して測距する。
そして、Ｐ０の信頼性を担保するために、同一距離にある反射率が異なる複数のターゲット間で実距離とＰ０から得られる測距値（以下では「Ｐ０測距値」とも呼ぶ）との誤差の標準偏差が最も小さくなるようにＰ０交差電圧を細かく調整し、Ｐ０交差電圧を決定する。

Ｐ０交差電圧を決定した後に反射率、距離毎にＰ０を改めて求め、任意のＰ０から得られる測距値と実距離との対応関係を表す検量線（図４３参照）を取得することで、ターゲットの反射率に測距値が影響を受けない距離測定装置を実現するこができる。
さらに、Ｐ０測距により、ターゲット端部にて反射波の強度が徐々に弱くなったり、強くなったりすることに起因するコメット現象（飽和コメット）も同時に解決できる。
このように、Ｐ０測距は、同一距離にある複数のターゲットの反射率が異なっていてもターゲット間で測距値が変わらず、ターゲットの反射率によらず該ターゲットまでの距離毎に正確な測距値を得ることができるが、やや煩雑である。

そこで、ターゲットの反射率に測距結果が影響を受けない、より簡便な測距方法として、受光波形の立ち上がり部の傾きを用いてＴｒ測距で得られる測距値（以下では「Ｔｒ測距値」とも呼ぶ）を補正する測距方法も考えられる。
この測距方法は、Ｐ０を用いる測距方法に比べて若干測距精度が下がるものの、十分な実用性を有しており、同様にコメット現象の解決及び反射率の違いによる測距誤差の解消が可能である。

以下に、受光波形の立ち上がり部の傾きを用いてＴｒ測距値を補正する測距方法について具体的に説明する。
図１２には、様々な反射率のターゲットを３０〜７０ｍの範囲内の様々な距離に設置して測距したときの測距毎の受光信号の立ち上がりの傾きと、反射率、距離毎のＴｒ測距値と実際の距離（実距離）の差（測距誤差）との関係が示されている。

図１２に示されるように、様々な反射率のターゲットを様々な距離に設置して測距しても受光信号の立ち上がりの傾きと測距誤差で決まる点は、ほぼ同じ曲線に乗ることが分かっている。

これは、どのような反射率を持つターゲットがどのような距離にあってもＴｒ測距値を１つの補正式で補正できることを意味している。図１２中の曲線の近似式は、図１２中のような対数の補正式となる。この補正式では、ｘに受光信号の立ち上がりの傾きの値を入力するとその受光信号の測距誤差の値（ｙ）が出力され、その値（ｙ）をＴｒ測距値から差し引くことで補正された正確な距離が得られる。

以上説明した２つの測距方法は、Ａ／Ｄコンバータを用いない安価な装置構成によって光検出系４０や信号処理系４１において信号の電圧飽和が生じても正確な測距を行うことができる。

なお、以上では、受光信号が飽和している場合を例にとって説明したが、受光信号が飽和していない場合も、受光波形の立ち上がり部の傾きには同様な特性がある。
つまり、受光信号の飽和／非飽和によらず、受光信号が２つの閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を横切る場合には、該受光信号の立ち上がりの傾きを求めることができ、該傾きを用いてターゲットの反射率に測距結果が影響を受けない正確な測距（Ｐ０測距や、Ｔｒ測距値を該傾きで補正する測距方法）を行うことができる。

次に、上記非飽和コメットについて説明する。
非飽和コメットには、受光信号のピークが上側の閾値Ｖｔｈ２を超える場合（非飽和コメットＡ）と、受光信号のピークが下側の閾値Ｖｔｈ１のみを超える場合（非飽和コメットＢ）の２通りがある。

非飽和コメットＡでは、受光信号の立ち上がりの傾きを求めることができるため、飽和コメットの場合と同様にＰ０測距やＴｒ測距によって正確な測距を行うことができる。

非飽和コメットＢでは、受光信号の立ち上がりの傾きを求めることができない（図１３参照）ため、Ｖｔｈ１のみを用いてＴｒ測距を行うと、反射率が異なる同一距離にある複数のターゲット間で異なる測距値が得られてしまう（図１３参照）。
非飽和コメットＢについても飽和コメットと同様であり、例えばターゲット端部にて反射波が徐々に弱くなったり、強くなったりすることで、図１３においてＴｒ１とＴｒ２の間でＴｒ測距値が徐々に小さくなったり、大きくなったりすることに起因して発生する。
また、非飽和コメットＡ、Ｂは、同一距離にある反射率が異なる複数のターゲット間の測距値の差異（測距誤差）の原因にもなっている。
以上のように、受光信号が閾値Ｖｔｈ１のみを横切る場合にＴｒ測距を行っても正確な測距値を得ることはできない。

そこで、受光信号のピークの大きさが変わってもＴｍ測距で得られる測距値（以下では「Ｔｍ測距値」とも呼ぶ）が同じであることを利用し（図１４参照）、非飽和コメットＢではターゲットの実距離とＴｍ測距値との対応関係を表す検量線を作成し、該検量線から得られる補正式を用いることで正確な測距が可能である。

なお、Ｔｍ測距では受光信号が飽和しておらず受光信号のピークが確認できる場合には正確な測距値を得ることができるので、非飽和コメットＡでもＴｍ測距を行っても良い。すなわち、非飽和コメットＡでは、Ｐ０測距、Ｔｒ測距、Ｔｍ測距のいずれを行っても、正確な測距値を得ることができる。

また、非飽和コメットＡ、Ｂでは、上記検量線を用いずに、Ｔｍ測距値そのものを用いて、すなわち時間Ｔｍを距離に換算した値の１／２をターゲットまでの距離として出力しても良い。

以上の説明から分かるように、正確な測距値を得るために、受光信号の飽和／非飽和や、受光信号のピークが閾値Ｖｔｈ２を超えるか否か（二値化回路の出力により判定可能）によって、測距方式として、Ｐ０測距もしくはＴｒ測距と、Ｔｍ測距のどちらかを選択することが好ましい。
詳述すると、受光信号が飽和する場合はＰ０測距もしくはＴｒ測距を選択することが好ましく、受光信号が飽和せずかつ受光信号のピークがＶｔｈ２を超える場合はＰ０測距、Ｔｒ測距、Ｔｍ測距のいずれを選択しても良く、受光信号のピークがＶｔｈ１を超え、かつＶｔｈ２を超えない場合はＴｍ測距を選択することが好ましい。

ここで、受光信号は立ち上がりの傾きが所定値を超える場合に飽和すると考えられるため、この所定値と該傾きの算出値を比較することで、受光信号の飽和／非飽和を判定することができる。
以下、この所定値を求めるための実験について説明する。
この実験では、ＬＤから射出されたレーザ光を可変ＮＤフィルタを介してターゲットとしての再帰反射板に照射し、その反射光の受光波形をオシロスコープで測定する。
ここでは、可変ＮＤフィルタとして３６段階の光透過率を持つものを用いる。これにより、再帰反射板からの反射光を３６段階の強度で観測できる。これは、ターゲットの反射率が３６段階に変化した場合を観測することと同義である。例えば３０〜７０ｍの距離範囲の各距離（ここでは３０ｍ、４０ｍ、５０ｍ、６０ｍ、７０ｍ）において反射率が異なるターゲットからの反射光の受光波形を例えばオシロスコープで観測できる。

図１５には、オシロスコープで観測された正常な受光波形の立ち上がり部の傾きとパルス幅との関係が距離毎に示されている。図１５の波形形状から、パルス幅６ｍ近傍（傾き１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］近傍）の所定値で受光信号がオペアンプにおいて非飽和状態と飽和状態の間で急激に遷移することが分かる。
そこで、この所定値を閾値として飽和／非飽和を判定することが可能である。なお、図１５等において、受光信号が閾値を最初に横切ってから次に横切るまでの時間を距離に換算した値をパルス幅として表記しているが、前述のとおり該時間そのものをパルス幅として表記しても良い。

さらに、図１５の波形形状から、パルス幅８ｍ近傍（傾き２．５Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］近傍）から急激にパルス幅が大きくなっている別の所定値（傾き）がある。これは、ＰＤの出力電流を電流電圧変換するＩＶ変換器において該出力電流を変換後の電圧が飽和することに起因する。この飽和は、オペアンプにおいて飽和する傾きを大きく超える傾きでの飽和であり「過飽和」とも呼ばれる。
そこで、この別の所定値を閾値として過飽和／飽和を判定することが可能である。

このように、装置を構成する回路素子によって多段階の飽和状態が生じることがある。そのため、装置における各段階の飽和／非飽和（もしくは過飽和／飽和）を判定するための傾きの閾値を求め、該閾値と傾きの算出値を比較することにより、該算出値に応じた適切な測距方式、補正式を選択して、正確な測距を行うことができる。

また、傾きの複数の閾値（例えば１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］、２．５Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］）によって区分される複数の傾き領域（例えば１．０Ｅ＋０８〜２．５Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］の領域と、２．５Ｅ＋０８〜４．５Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］の領域）に適用する補正式に対しては、傾き領域毎にＰ０交差電圧を設定することによって、より高精度の測距を行うことができる。同一距離にある反射率が異なる複数の物体に対して投光したときの複数の受光信号の立ち上がりの傾きが異なっていても、該複数の受光信号の立ち上がりについてＰ０は同じ位置に存在する必要があるのだが、飽和状態の違いによってＰ０交差電圧は異なる値に存在するからである。

更に、図１５から分かるように、３０〜７０ｍの距離範囲内の各距離において正常な受光信号のパルス幅と立ち上がりの傾きとの関係が一致する。すなわち、ここでは受光信号の立ち上がりの傾きの閾値を用いて測距方式や補正式の選択を行っているが、傾きに代えてパルス幅の閾値を用いることによっても、同様の制御が可能である。

ところで、受光波形に２ピークコメットが観測されるとき、すなわち受光信号が２つのピークを持つ信号であるときでも、前述したように受光信号を微分する微分回路にＡ／Ｄコンバータを用いて受光信号の各ピーク位置を求めることで、各ターゲットまでの距離を算出することが可能である。
しかしながら、前述したようにＡ／Ｄコンバータは、高価であることと、受光信号のピークの大きさによってはピーク位置を求めることができないことが懸念される。

そこで、発明者らは、Ａ／Ｄコンバータを搭載しない安価な装置構成によって、受光波形に２ピークコメットが観測されるときでも、各ターゲットまでの距離を画素毎（走査位置毎、スキャン角度毎）に高精度に出力することを実現すべく、以下のような考察を行った。

図９に示される０°付近に発生しているコメット波形に基づいてＰ０測距やＴｒ測距やＴｍ測距を行っても、画素毎に正確な測距値を得ることはできない。
例えば図１６に示されるコメット波形（２ピークコメットの波形）については、閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線は、該コメット波形を構成する第１のピークのみを持つ小さな第１の波形と第２のピークのみを持つ大きな第２の波形のいずれの立ち上がり部ともならず、また第１及び第２のピークはいずれも該コメット波形の中央に位置しないからである。

そこで、発明者らは、画素毎の受光信号が、１つのピークを持つ正常な受光信号と２つのピークを持つ異常な受光信号（２ピークコメットが発生している受光信号）のいずれであるかを判定し、受光信号が異常であると判定された画素の測距データを受光信号が正常であると判定された画素の測距データに置き換えることで、各ターゲットまでのほぼ正確な距離を画素毎に出力できることを発案した。以下に、その詳細について説明する。

先ず、発明者らは、受光信号を正確に判定するために、直線の傾きとパルス幅との関係性に着目した（図１５参照）。
ここで、受光信号のパルス幅を求めるためには１つの閾値のみで足りるが、直線の傾きを求めるためには２つの閾値が必要である。
つまり、図１５の関係を取得するためには、２つの閾値が必要である。
なお、１つの閾値のみを用いて正確に測距を行うことは不可能である。その理由は、受光信号のパルス幅のみでは該受光信号の形状が正常であるか否かを判別できないからである。

図１５で先ず分かることが、ターゲットの反射率や距離によらず、正常な受光信号の立ち上がりの傾き（直線の傾き）とパルス幅との関係性は変わらず、ほぼ同じ曲線（以下では「傾き−パルス幅曲線」とも呼ぶ）に乗るということである。すなわち、どのような距離にあるどのような反射率を持つ物体も、正常な受光信号の立ち上がりの傾きとパルス幅には図１５の傾き−パルス幅曲線のような相関関係があることが分かる。

更に図１５を観察すると、パルス幅が５ｍ以下の受光信号は傾きが算出できないほどピークが小さくなることが分かる。すなわち、パルス幅が５ｍ以下の受光信号のピークはＶｔｈ２以下であることが分かる。
逆の言い方をすれば、ピークがＶｔｈ２以下の受光信号において、例えば１０ｍのパルス幅が観測されたとすれば、異常な信号であると判定することができる。

また、同様に、ピークがＶｔｈ２を超える受光信号でも、例えば直線の傾きが２．０Ｅ＋０８であり、パルス幅が１５ｍであれば、その傾きとパルス幅で決まるプロット（点）は傾き−パルス幅曲線から大きく外れることになり、このような場合も異常な信号であると判定できる。このような異常と判定できる信号は、基本的に２ピークコメットとなっていることが、その後の信号の解析によって明らかとなった。

２ピークコメットに対して２つの閾値を用いてＰ０測距やＴｒ測距やＴｍ測距を行っても、正確な測距は不可能であることは前述の通りである。２ピークコメットに対して正確に測距するためには、より多くの閾値を必要とするが、その場合コンパレータを増設する必要があり、コストアップを招いてしまう。

そこで、発明者らは、直線の傾きとパルス幅で決まるプロットが図１５の傾き−パルス幅曲線上から明確に外れた信号は、２ピークコメットの異常な信号であると判定でき、その信号に基づく測距データも異常なデータであると判定できることに着目した。

具体的には、図１５の傾き−パルス幅曲線に対する、直線の傾きとパルス幅で決まるプロットの位置によって、該受光信号が正常であるか否かを判断し、正常であると判断された受光信号に基づく測距データもしくは正常でないと判断された受光信号に基づく測距データにフラグを付加することにより、メモリ上において正常な測距データと異常な測距データを判別することができる。
あるいは、正常であると判断された受光信号もしくは正常でないと判断された受光信号にフラグを付加することにより、メモリ上の配列において正常な受光信号と正常な受光信号を判別することができる。

そして、発明者らは、正確な測距が不可能な２ピークコメットが観測された画素の測定結果として、正常な受光信号が得られた近接する他の画素の受光信号に基づく正確な測距データを出力することとすれば、コストアップを招かずに画素毎にほぼ正確な測距データを出力できることを見出した。

ここで、「フラグ」とは、画素毎の測距データや受光信号と１対１となるようメモリ上に少なくとも１ｂｉｔで設定されるものであり、測距データや受光信号が記録されている各画素の状態を一時的に保存するものである。
例えば初期状態で “0”になっている測距データや受光信号に対してフラグを設定するとは、具体的には“1”を書き込むことである。
そこで、正常な測距データや受光信号であると判定された場合にフラグを設定せず“0”のままとし、異常な測距データや受光信号と判定された場合に“1”を設定しても良いし、異常な測距データや受光信号であると判定された場合にフラグを設定せず“0”のままとし、正常な測距データや受光信号と判定された場合に“1”を設定しても良い。また、更に複雑なｂｉｔ信号を用いて付加的なフラグの機能を持たせても良い。

以下に、測距データの補正方法として、異常な測距データを正常な測距データで置き換える方法について図１７及び図４９の表を用いて説明する。前述したように３ｍと６ｍの距離にあるターゲットについて測距する場合、ターゲット間の領域（図１７及び図４９の太枠内）にて２ピークコメットが発生する。
上述のように、ある画角内で２ピークコメットが発生していることが分かれば、図１７及び図４９の上から５行目の太枠内の測距データの数値は２ピークコメットの測距データであると判断でき、それらの測距データに対して例えば図１７及び図４９の上から４行目の太枠内のように、２ピークコメットであるというフラグとして“1”を設定することができる。

この際、２ピークコメットと判断された画角内のフラグが設定された一連の画素（スキャン角度）から成る画素列を右側と左側に均等に区分し（但し、当該画素列の画素数が奇数である場合には中央の画素は右側及び左側のいずれにも区分しないものとする）、フラグが設定された右側の画素の測距データ（異常な測距データ）を上記画素列の右側に隣接するフラグが設定されていない画素の測距データ（正常な測距データ）に置き換え、フラグが設定された左側の画素の測距データ（異常な測距データ）を上記画素列の左側に隣接するフラグが設定されていない画素の測距データ（正常な測距データ）に置き換える。
なお、上記画素列の画素数が奇数である場合は、該画素列の中央の画素の異常な測距データ（以下では「中央画素データ」とも呼ぶ）を、上記画素列の右側及び左側に隣接する画素の正常な測距データのうち、例えば図１７の上から６行目の太枠内のように測距精度の観点から中央画素データとの差が小さい方（中央画素データにより近似する方）に置き換えても良い。または、上記画素列の一部の画素の測距データを上記画素列の右側及び左側に隣接する画素の正常な測距データのうち、値が小さい方に置き換えても良い。

以上について、整数ｍと整数ｎを用いて説明する。
画角内をスキャンして得た画素列のうち、画角内の一端部側から他端部側に向かってｍ番目の画素が正常な測距データや受光データであると判定され、画角内の一端部側から他端部側に向かってｍ＋１番目の画素からｍ＋２ｎ番目の画素に２ピークコメットと判断されたフラグが設定され、ｍ＋２ｎ＋１番目の画素が正常な測距データや受光データであると判定された場合（すなわち、２ピークコメットと判断されたフラグが設定された画素数は偶数）、ｍ＋１番目の画素からｍ＋ｎ番目の画素までの測距データ（異常な測距データ）をｍ番目の画素の測距データ（正常な測距データ）に置き換え、ｍ＋ｎ＋１番目の画素からｍ＋２ｎ番目の画素までの測距データ（異常な測距データ）を、ｍ＋２ｎ＋１番目の画素の測距データ（正常な測距データ）に置き換える。
また、画角内の一端部側から他端部側に向かってｍ番目の画素が正常な測距データや受光データであると判定され、画角内の一端部側から他端部側に向かってｍ＋１番目の画素からｍ＋２ｎ＋１番目の画素に２ピークコメットと判断されたフラグが設定され、ｍ＋２ｎ＋２番目の画素が正常な測距データや受光データであると判定された場合（すなわち、２ピークコメットと判断されたフラグが設定された画素数は奇数）、ｍ＋１番目の画素からｍ＋ｎ番目の画素までの測距データ（異常な測距データ）をｍ番目の画素の測距データ（正常な測距データ）に置き換え、ｍ＋ｎ＋２番目の画素の測距データからｍ＋２ｎ＋１番目までの画素の測距データ（異常な測距データ）をｍ＋２ｎ＋２番目の画素までの測距データ（正常な測距データ）に置き換える。そして、ｍ＋２ｎ＋１番目までの画素の測距データ（中央画素データ、異常な測距データ）は、ｍ番目の画素の測距データ（正常な測距データ）またはｍ＋２ｎ＋２番目の画素までの測距データ（正常な測距データ）のうち、ｍ＋２ｎ＋１番目までの画素の測距データ（中央画素データ、異常な測距データ）との差が小さい方に置き換えても良い。若しくは、ｍ番目の画素の測距データ（正常な測距データ）またはｍ＋２ｎ＋２番目の画素までの測距データ（正常な測距データ）のうち近い方に置き換えても良い。

また、例えば図４９の上から６行目の太枠内のように上記画素列の全ての画素の測距データを上記画素列の右側及び左側に隣接する画素の正常な測距データのうち、値が小さい方に置き換えても良い。

結果として、図１７の補正方法では、実距離（実際の距離）と２ピークコメットの補正後の測距データの数値が理論的にはほぼ一致することになる（図１７の上から３行目と６行目の太枠内参照）。

なお、図１７や図４９では、一例として２ピークコメットが発生している一連の画素（スキャン角度）の数が５個となっているが、少なくとも１つの画素で２ピークコメットが発生している場合に同様な方法で測距データを置換することができる。その際、少なくとも有効走査領域の一端の画素において２ピークコメットが発生している場合には、その一端の画素の測距データを有効走査領域の他端側の２ピークコメットが発生していない画素のうち最も近い画素の測距データに置き換えることが好ましい。該一端の画素に連続する少なくとも１つの画素に２ピークコメットが発生している場合も同様である。

次に、２ピークコメットを検出する方法について説明する。ここでは、図１５の座標系において、２ピークコメットを検出するための検出範囲として、傾き−パルス幅曲線上から外れた所定範囲を少なくとも１つ設定し、受光信号の直線の傾きとパルス幅で決まるプロットが該所定範囲内にある場合に該受光信号に２ピークコメットが発生していると判定する。
なお、直線の傾きとパルス幅で決まるプロットが傾き−パルス幅曲線上にあるか否か（傾きとパルス幅の１対１の対応関係）を厳密に判定しても良いが、正常な受光信号であっても直線の傾きやパルス幅の算出誤差等によって当該プロットが傾き−パルス幅曲線上から僅かにずれることもあるので、上記のように傾き−パルス幅曲線上からある程度離れた範囲内に当該プロットがあるか否かを判定する方が好ましい。
また、傾き−パルス幅曲線の線幅を同一性を損なわない範囲で太くすることにより、正常な受光信号の直線の傾きとパルス幅で決まる点が傾き−パルス幅曲線上からずれるのを抑制できる。

ここで、以下のように、上記所定範囲の具体例１〜５として第１〜第５の範囲を設定し、実験を行った。これら第１〜第５の範囲は、２ピークコメットが発生すると想定される、傾きの大きさに対してパルス幅が大きすぎる範囲に設定されている。

第１の範囲は、傾きが１．０Ｅ＋０８以下、かつパルス幅が６ｍ以上の範囲である（図１８参照）。
第２の範囲は、傾きが２．０Ｅ＋０８以下、かつパルス幅が８ｍ以上の範囲である（図１９参照）。
第３の範囲は、傾きが３．０Ｅ＋０８以下、かつパルス幅が１０ｍ以上の範囲である（図２０参照）。
第４の範囲は、傾きが３．５Ｅ＋０８以下、かつパルス幅が１５ｍ以上の範囲である（図２１参照）。
第５の範囲は、傾きが４．０Ｅ＋０８以下、かつパルス幅が２０ｍ以上の範囲である（図２２参照）。
以上のように、第１〜第５の範囲は互いに一部重複していることが分かる。

図２３には、例えば図１５の座標系に検出範囲として第１の範囲が設定されている場合に、実際に観測されている２ピークコメットのデータを×印で示している。
図２３から、検出範囲が第１の範囲のみでは、多くの２ピークコメットを見逃しており、検出漏れが発生していることが分かる（図２３中の検出範囲外にある楕円内の×印参照）。

そこで、図２４に示されるように、例えば図１５の座標系に第１及び第４の範囲から成る範囲を検出範囲として設定して検出範囲を広げることにより、より多くの２ピークコメット（図２４中の検出範囲内の×）を検出できることが分かる。なお、図２４では、検出範囲において、範囲が重複している部分と重複していない部分にトーン差（濃淡の差）がつけられている。

しかし、それでも一部検出漏れがでるため（図２４中の検出範囲外にある楕円内の×印参照）、図２５に示されるように、例えば図１５の座標系に第１〜第５の範囲から成る範囲を検出範囲として設定して検出範囲を最大化することで、検出漏れを抑制できることが分かる。なお、図２５では、検出範囲において、範囲が重複していない部分から、範囲が重複している部分のうち重複回数が最多の部分まで段階的にトーン差がつけられている。
このように、第１〜第５の範囲から成る範囲を検出範囲とすることによって、確実に２ピークコメットの検出を行うことができるようになる。
しかし、それでも傾き-パルス幅曲線と第１〜第５の範囲から成る検出範囲との間には階段状の隙間が認められるため、この隙間の少なくとも一部を埋めるべく更に検出範囲を広げることでより確実な２ピークコメットの検出が可能となる。

上記階段状の隙間に２ピークコメットが検出される場合としては、例えば図４４に示されるようにＶｔｈ２を上回るピークが前にあり、かつＶｔｈ２を下回るピークが後にあるような２ピークコメットの場合であって、その前側（図４４では左側）の波形の立ち上がりの傾きと、該２ピークコメットとパルス幅が同等の正常な受光信号の立ち上がりの傾きとの差が比較的小さい場合が挙げられる。

なお、２ピークコメットの発生原理の関係上、傾き−パルス幅曲線の下側に２ピークコメットのデータが現れることはないため、下側への条件設定は不要である。

以上説明した第１〜第５の範囲は、一例であり、範囲の数、範囲の位置や形状や大きさの設定は、適宜変更可能である。

また、例えば図４５に示されるように２ピークコメットの大きい方のピーク（最大ピーク）が閾値Ｖｔｈ２を下回る場合には、傾きを算出することができず、上記のような判定を行うことができない。
そこで、ピークがＶｔｈ２に一致する（振幅がＶｔｈ２−Ｖｔｈ１に一致する）正常な受光信号のパルス幅（Ｐ４−Ｐ１を距離に換算した値）を予め取得しておけば、あるピークが閾値Ｖｔｈ２を下回る受光信号であって、そのパルス幅が上記予め取得したパルス幅に比べて明確に大きい受光信号は２ピークコメットを持つ異常な信号であると判定できる。

図１７に示される測距方法では１スキャン後（１走査後）に測距値（測距データ）の修正を行っていくため、測距値の表示がその時間だけ遅延してしまい、リアルタイム性が損なわれることが懸念されることもある。
そこで、より簡易的には２ピークコメットとしてフラグが設定された受光信号を用いた演算を行わない、もしくは２ピークコメットとしてフラグが設定された測距データを測定結果として出力しない（表示しないもしくは情報として削除する）方法も有効である。この方法であれば、１走査終了を待たずに測距しながらリアルタイムにゴーストを消すことが可能になるため、フラグが設定されていない正常な測距データについては遅延なく出力することが可能となる。
但し、このような方法では、物体の端部で現れるゴーストを消してしまうため、厳密に物体の形状や大きさを求めるような測距をしたい場合では不向きであり、ユーザが求める距離測定装置の目的に応じて使い分けることが重要である。

また、以上の説明では、受光信号が２つのピークを持つ２ピークコメットについて述べてきたが、受光信号が３つ以上のピークを持つ多ピークコメットが生じることも想定される。多ピークコメットの場合も、基本的には、上述した２ピークコメットの場合と同様の判定方法で精度良く判定可能である。

図４６〜図４８には、受光信号が３つのピークを持つ３ピークコメットの具体例が示されている。図４６〜図４８から分かるように、ピークの数が多くなるほど、傾き又は｜Ｖｔｈ２−Ｖｔｈ１｜に対してパルス幅が大きくなる傾向があるので、多ピークコメットは２ピークコメットよりも検出が容易であると考えられる。
図４６には、最後の１つのピークのみが閾値Ｖｔｈ２を上回る３ピークコメットの波形が示されている。
図４７には、中間の１つのピークのみが閾値Ｖｔｈ２を上回る３ピークコメットの波形が示されている。
図４８には、３つのピークが閾値Ｖｔｈ２を下回る３ピークコメットの波形が示されている。

また、以上では、飽和しない２ピークコメットや３ピークコメットを主に説明してきたが、飽和する２ピークコメットや多ピークコメットであっても、傾き及びパルス幅を求めることができるので、同様の方法により、受光信号の正常／異常の判定を行うことができる。

以上説明した受光信号が正常であるか否かの判定は、物体検出装置１００の信号判定回路４９により行われる。

図２６には、物体検出装置１００を備えるセンシング装置１０００が示されている。センシング装置１０００は、移動体に搭載され、物体検出装置１００に加えて、該物体検出装置１００に電気的に接続された監視制御装置３００を備えている。物体検出装置１００は、車両のバンパー付近やバックミラーの近傍に取り付けられる。監視制御装置３００は、物体検出装置１００での検出結果に基づいて、物体の形状や大きさの推定、物体の位置情報の算出、移動情報の算出、物体の種類の認識等の処理を行って、危険の有無を判断する。そして、危険有りと判断した場合には、アラーム等の警報を発して移動体の操縦者に注意を促したり、ハンドルを切って危険を回避する指令を移動体の操舵制御部に出したり、制動をかけるための指令を移動体のＥＣＵに出す。なお、センシング装置１０００は、例えば車両のバッテリから電力の供給を受ける。

なお、監視制御装置３００は、物体検出装置１００と一体的に設けられても良いし、物体検出装置１００とは別体に設けられても良い。また、監視制御装置３００は、ＥＣＵが行う制御の少なくとも一部を行っても良い。

以下に、物体検出装置１００で実施される測距処理の具体例（測距処理１〜８）、測距処理１〜４で実行される測距データ取得処理Ｑ、測距処理５〜８で実行される測距データ取得処理Ｕについて説明する。

ここで、各測距処理を実施するために物体検出装置１００の二値化回路４４は、閾値Ｖｔｈ１を基準に入力信号を二値化するコンパレータ１及び閾値Ｖｔｈ２を基準に入力信号を二値化するコンパレータ２を含んで構成されている。
コンパレータ１、２は、互いに並列に接続されており、オペアンプ４８からの受光信号が同時に入力される。
コンパレータ１は、入力された受光信号の立ち上がりが閾値Ｖｔｈ１を上回る（横切る）タイミングＰ１で立ち上がり、該受光信号の立ち下りが閾値Ｖｔｈ１を下回る（横切る）タイミングＰ４で立ち下がるハイレベル信号１を出力する（図１１下図参照）。
また、コンパレータ２は、入力された受光信号の立ち上がりが閾値Ｖｔｈ２を上回る（横切る）タイミングＰ２で立ち上がり、該受光信号の立ち下りが閾値Ｖｔｈ２を下回る（横切る）タイミングＰ３で立ち下がるハイレベル信号２を出力する（図１１下図参照）。

また、各測距処理を実施するために物体検出装置１００の信号判定回路４９は、上記第１〜第５の範囲を含む範囲を検出範囲として受光信号の傾きとパルス幅で決まるプロットが該検出範囲内にあるか否かを判定し、検出範囲内にない場合に該受光信号が正常であると判定し、検出範囲内にある場合に該受光信号が正常でないと（異常であると）判定する。
信号判定回路４９は、受光信号毎の判定結果を時間計測部４５に出力する。

＜測距処理１＞
測距処理１について図２７を用いて説明する。図２７のフローチャートは、時間計測部４５及び測定制御部４６を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理１は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。

最初のステップＳ１では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に出力してＬＤ１１に駆動電流を印加し、該ＬＤ１１をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー２６で偏向する。

次のステップＳ２では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号１が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ２での判断が肯定されるとステップＳ３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。

次のステップＳ３では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号２が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ３での判断が肯定されるとステップＳ４に移行し、否定されるとステップＳ５に移行する。

ステップＳ４では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１及びハイレベル信号２の立ち上がりタイミングＰ２と、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２と、上記（１）式を用いて傾きを算出する。ステップＳ４が実行されると、ステップＳ５に移行する。

ステップＳ５では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がＶｔｈ１を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）に光速を乗じて得られた距離をパルス幅として出力する。

次のステップＳ６では、測距データ取得処理Ｑを実施する。測距データ取得処理Ｑの詳細は後述する。

次のステップＳ７では、ステップＳ６で取得した測距データが正常であるか否かを判断する。具体的には、信号判定回路４９で正常であると判定された受光信号に基づいて取得した測距データは正常であると判断し、信号判定回路４９で正常でないと判定された受光信号に基づいて取得した測距データは正常でないと判断する。ステップＳ７での判断が肯定されるとステップＳ８に移行し、否定されるとステップＳ１０に移行する。

ステップＳ８では、ステップＳ６で取得した測距データを測定結果として出力する。

次のステップＳ９では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ９での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ２に戻り次の受光信号に基づいて測定を行う。

ステップＳ１０では、ステップＳ６で取得した測距データにフラグを付加する。すなわち、メモリ内において、ステップＳ７で正常でないと判断された測距データにフラグを付加する。

次のステップＳ１１では、同一フレーム内で（同一の走査において）先に取得されたフラグが付加されていない測距データ（正常な測距データ）があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ１２に移行し、否定されるとステップＳ２に戻る。

ステップＳ１２では、測距データにフラグが付加された走査位置（画素）における測定結果として、同一フレーム内で既に取得されているフラグが付加されていない測距データ（測距値）のうち最小の測距データ（測距値）を出力する。ステップＳ１２が実行されるとステップＳ９に移行する。

以上説明した測距処理１では、ある走査位置（画素）で異常な測距データが取得されたときに該走査位置の測定結果として、同一フレーム内で既に取得されている正常な測距データのうち最小の測距データを速やかに出力するので、画素毎の測定結果を高速に出力できる安全性を重視した測距装置として物体検出装置１００を機能させることができる。

＜測距処理２＞
測距処理２について図２８を用いて説明する。図２８のフローチャートは、時間計測部４５及び測定制御部４６を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理２は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。

最初のステップＳ２１では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に出力してＬＤ１１に駆動電流を印加し、該ＬＤ１１をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー２６で偏向する。

次のステップＳ２２では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号１が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ２２での判断が肯定されるとステップＳ２３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。

次のステップＳ２３では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号２が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ２３での判断が肯定されるとステップＳ２４に移行し、否定されるとステップＳ２５に移行する。

ステップＳ２４では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１及びハイレベル信号２の立ち上がりタイミングＰ２と、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２と、上記（１）式を用いて傾きを算出する。ステップＳ２４が実行されると、ステップＳ２５に移行する。

ステップＳ２５では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がＶｔｈ１を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）に光速を乗じて得られた距離をパルス幅として出力する。

次のステップＳ２６では、測距データ取得処理Ｑを実施する。測距データ取得処理Ｑの詳細は後述する。

次のステップＳ２７では、ステップＳ２６で取得した測距データが正常であるか否かを判断する。具体的には、信号判定回路４９で正常であると判定された受光信号に基づいて取得した測距データは正常であると判断し、信号判定回路４９で正常でないと判定された受光信号に基づいて取得した測距データは正常でないと判断する。ステップＳ２７での判断が肯定されるとステップＳ２８に移行し、否定されるとステップＳ３０に移行する。

ステップＳ２８では、ステップＳ２６で取得した測距データを測定結果として出力する。

次のステップＳ２９では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ２９での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ２２に戻り次の受光信号に基づいて測定を行う。

ステップＳ３０では、ステップＳ２６で取得した測距データにフラグを付加する。すなわち、メモリ内において、ステップＳ２７で正常でないと判断された測距データにフラグを付加する。

次のステップＳ３１では、同一フレーム内で先に取得されたフラグが付加されていない測距データ（正常な測距データ）があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ３２に移行し、否定されるとステップＳ２２に戻る。

ステップＳ３２では、測距データにフラグが付加された走査位置における測定結果として、フラグが付加されていない測距データのうち直近の測距データ（詳しくは同一フレーム内で既に取得されている正常な測距データのうち直近の走査位置の測距データ）を出力する。ステップＳ３２が実行されるとステップＳ２９に移行する。

以上説明した測距処理２では、ある走査位置（画素）で異常な測距データが取得されたときに該走査位置の測定結果として、同一フレーム内で既に取得されている正常な測距データのうち直近の走査位置の測距データを速やかに出力するので、画素毎の測定結果を高速かつ高精度に出力できる測距装置として物体検出装置１００を機能させることができる。

＜測距処理３＞
測距処理３について図２９を用いて説明する。図２９のフローチャートは、時間計測部４５及び測定制御部４６を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理３は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。

最初のステップＳ４１では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に出力してＬＤ１１に駆動電流を印加し、該ＬＤ１１をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー２６で偏向する。

次のステップＳ４２では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号１が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ４２での判断が肯定されるとステップＳ４３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。

ステップＳ４３では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がＶｔｈ１を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）、すなわちハイレベル信号１のパルス幅に光速を乗じて得られた距離を受光信号のパルス幅として出力する。

次のステップＳ４４では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号２が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ４４での判断が肯定されるとステップＳ４５に移行し、否定されるとステップＳ５１に移行する。

ステップＳ４５では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１及びハイレベル信号２の立ち上がりタイミングＰ２と、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２と、上記（１）式を用いて傾きを算出する。

次のステップＳ４６では、受光信号が正常であるか否かを判断する。具体的には、信号判定回路４９で正常であると判定された受光信号は正常であると判断し、信号判定回路４９で正常でないと判定された受光信号は正常でないと判断する。ステップＳ４６での判断が肯定されるとステップＳ４７に移行し、否定されるとステップＳ５５に移行する。

次のステップＳ４７では、当該受光信号を対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。

次のステップＳ４８では、測距データ取得処理Ｑを実施する。測距データ取得処理Ｑの詳細は後述する。

次のステップＳ４９では、ステップＳ４８で取得した測距データを測定結果として出力する。ステップＳ４９が実行されるとステップＳ５０に移行する。

ステップＳ５０では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ５０での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ４２に戻り次の受光信号に基づいて測定を行う。

ステップＳ５１では、受光信号が正常であるか否かを判断する。ここでの判断は、ステップＳ４３で算出された受光信号のパルス幅が、振幅が｜Ｖｔｈ２−Ｖｔｈ１｜となる正常な受光信号のパルス幅と同等な場合に肯定され、該パルス幅を上回る場合に否定される。ステップＳ５１での判断が肯定されるとステップＳ５２に移行し、否定されるとステップＳ５５に移行する。

ステップＳ５２では、当該受光信号を対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。

次のステップＳ５３では、測距データ取得処理Ｑを実施する。測距データ取得処理Ｑの詳細は後述する。

次のステップＳ５４では、ステップＳ５３で取得した測距データを測定結果として出力する。ステップＳ５４が実行されるとステップＳ５０に移行する。

ステップＳ５５では、当該受光信号にフラグを付加し、対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。すなわち、メモリ内において、ステップＳ４６で正常でないと判断された受光信号にフラグを付加する。

次のステップＳ５６では、同一フレーム内で先に取得されているフラグが付加されていない受光信号があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ５７に移行し、否定されるとステップＳ４２に戻る。

ステップＳ５７では、受光信号にフラグが付加された走査位置における測定結果として、フラグが付加されていない受光信号に基づいて取得した測距データのうち最小の測距データを出力する（詳しくは同一フレーム内で既に取得されている正常な受光信号に基づく測距データのうち最小の測距データを出力する）。ステップＳ５７が実行されるとステップＳ５０に移行する。

以上説明した測距処理３では、ある走査位置（画素）で異常な受光信号に基づく測距データが取得されたときに該走査位置の測定結果として、同一フレーム内で既に取得されている正常な受光信号に基づく測距データのうち最小の測距データを速やかに出力するので、画素毎の測定結果を高速に出力できる安全性を重視した測距装置として物体検出装置１００を機能させることができる。

＜測距処理４＞
測距処理４について図３０を用いて説明する。図３０のフローチャートは、時間計測部４５及び測定制御部４６を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理４は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。

最初のステップＳ６１では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に出力してＬＤ１１に駆動電流を印加し、該ＬＤ１１をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー２６で偏向する。

次のステップＳ６２では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号１が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ６２での判断が肯定されるとステップＳ６３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。

ステップＳ６３では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がＶｔｈ１を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）、すなわちハイレベル信号１のパルス幅に光速を乗じて得られた距離を受光信号のパルス幅として出力する。

次のステップＳ６４では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号２が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ６４での判断が肯定されるとステップＳ６５に移行し、否定されるとステップＳ７１に移行する。

ステップＳ６５では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１及びハイレベル信号２の立ち上がりタイミングＰ２と、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２と、上記（１）式を用いて傾きを算出する。

次のステップＳ６６では、受光信号が正常であるか否かを判断する。具体的には、信号判定回路４９で正常であると判定された受光信号は正常であると判断し、信号判定回路４９で正常でないと判定された受光信号は正常でないと判断する。ステップＳ６６での判断が肯定されるとステップＳ６７に移行し、否定されるとステップＳ７５に移行する。

次のステップＳ６７では、当該受光信号を対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。

次のステップＳ６８では、測距データ取得処理Ｑを実施する。測距データ取得処理Ｑの詳細は後述する。

次のステップＳ６９では、ステップＳ６８で取得した測距データを測定結果として出力する。ステップＳ６９が実行されるとステップＳ７０に移行する。

ステップＳ７０では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ７０での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ６２に戻り次の受光信号に基づいて測定を行う。

ステップＳ７１では、受光信号が正常であるか否かを判断する。ここでの判断は、ステップＳ４３で算出された受光信号のパルス幅が、振幅が｜Ｖｔｈ２−Ｖｔｈ１｜となる正常な受光信号のパルス幅と同等な場合に肯定され、該パルス幅を上回る場合に否定される。ステップＳ７１での判断が肯定されるとステップＳ７２に移行し、否定されるとステップＳ７５に移行する。

ステップＳ７２では、当該受光信号を対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に記憶する。

次のステップＳ７３では、測距データ取得処理Ｑを実施する。測距データ取得処理Ｑの詳細は後述する。

次のステップＳ７４では、ステップＳ７３で取得した測距データを測定結果として出力する。ステップＳ７４が実行されるとステップＳ７０に移行する。

ステップＳ７５では、当該受光信号にフラグを付加し、対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。すなわち、メモリ内において、ステップＳ６６で正常でないと判断された受光信号にフラグを付加する。

次のステップＳ７６では、同一フレーム内で先に取得されているフラグが付加されていない受光信号があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ７７に移行し、否定されるとステップＳ６２に戻る。

ステップＳ７７では、受光信号にフラグが付加された走査位置における測定結果として、フラグが付加されていない受光信号に基づいて取得した測距データのうち直近の測距データを出力する（詳しくは同一フレーム内で既に取得されている正常な受光信号のうち直近の走査位置の受光信号に基づく測距データを出力する）。ステップＳ７７が実行されるとステップＳ７０に移行する。

以上説明した測距処理４では、ある走査位置（画素）で異常な受光信号に基づく測距データが取得されたときに該走査位置の測定結果として、同一フレーム内で既に取得されている正常な受光信号に基づく測距データのうち直近の走査位置の測距データを速やかに出力するので、画素毎の測定結果を高精度かつ高速に出力できる測距装置として物体検出装置１００を機能させることができる。

以下に、測距データ取得処理Ｑの具体例である測距データ取得処理１〜６について説明する。

＜測距データ取得処理１＞
先ず、測距データ取得処理１について図３１のフローチャートを参照して説明する。

最初のステップＴ１では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きが算出されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＴ２に移行し、否定されるとステップＴ７に移行する。

次のステップＴ２では、算出された傾きが１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］以上か否かを判断する。ここで、１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］は、オペアンプ４８における受光信号の飽和（以下では「第１の飽和」とも呼ぶ）の有無を判定する基準となる値（傾き）である（図１５参照）。すなわち、算出された傾きが１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］以上の場合に第１の飽和が発生していると判定できる。ステップＴ２での判断が肯定されるとステップＴ３に移行し、否定されるとステップＴ７に移行する。

ステップＴ３では、算出された傾きが２．５Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］以上か否かを判断する。ここで、２．５Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］は、ＩＶ変換器４３における受光信号の飽和（以下では「第２の飽和」とも呼ぶ）の有無を判定する基準となる値（傾き）である（図１５参照）。すなわち、算出された傾きが２．５Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］以上の場合に第２の飽和が発生していると判定できる。ステップＴ３での判断が肯定されるとステップＴ４に移行し、否定されるとステップＴ９に移行する。

ステップＴ４では、算出された傾きとＰ０交差電圧Ａから、時刻Ｐ０を算出する。具体的には、上記（２）式を用いて時刻Ｐ０を算出する。ここで、Ｐ０交差電圧Ａは、２．５Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］（第２の飽和の場合）に対して設定された交差電圧である。

次のステップＴ５では、Ｐ０測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、ステップＴ４で算出された時刻Ｐ０までの時間を距離に換算し、その換算値の１／２をＰ０測距値として出力する。

次のステップＴ６では、ステップＴ５で算出されたＰ０測距値と検量線Ａから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ａは、Ｐ０交差電圧Ａを用いて予め取得された、第２の飽和の場合のＰ０測距値と実距離の対応関係を表す検量線であり（図４３参照）、その近似線（補正式）も自動的に計算される。ステップＴ６が実行されると、フローは終了する。
ここでは、検量線Ａ、その補正式の例を図４３に示したが、以下で説明する他の検量線、その補正式については、図４３と同様の比例関係を表す直線、式になるため、図示を省略している。

ステップＴ７では、Ｔｍ測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１と立ち下がりタイミングＰ４の中間のタイミングまでの時間Ｔｍを距離に換算し、その換算値の１／２をＴｍ測距値として出力する。

次のステップＴ８では、ステップＴ７で算出されたＴｍ測距値と検量線Ｃから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｃは、予め取得された、Ｔｍ測距値と実距離の対応関係を表す検量線である。そこで、検量線Ｃから、ステップＴ７で算出されたＴｍ測距値に対応する実距離を物体までの距離として取得する。ステップＴ８が実行されると、フローは終了する。

ステップＴ９では、算出された傾きとＰ０交差電圧Ｂから、時刻Ｐ０を算出する。具体的には、上記（２）式を用いて時刻Ｐ０を算出することができる。ここで、Ｐ０交差電圧Ｂは、１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］（第１の飽和の場合）に対して設定された交差電圧である。

次のステップＴ１０では、Ｐ０測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、ステップＴ９で算出された時刻Ｐ０までの時間を距離に換算し、その換算値の１／２をＰ０測距値として出力する。

次のステップＴ１１では、算出されたＰ０測距値と検量線Ｂから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｂは、Ｐ０交差電圧Ｂを用いて予め取得された、第１の飽和の場合のＰ０測距値と実距離の関係を表す検量線である。ステップＴ１１が実行されると、フローは終了する。

以上説明した測距データ取得処理１では、第１及び第２の飽和それぞれに対応する交差電圧を用いてＰ０測距を行うので、第１及び第２の飽和のいずれが生じても高精度な測距が可能である。

＜測距データ取得処理２＞
次に、測距データ取得処理２について図３２のフローチャートを参照して説明する。

最初のステップＴ２１では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きが算出されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＴ２２に移行し、否定されるとステップＴ２６に移行する。

次のステップＴ２２では、算出された傾きが１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］以上か否かを判断する。ここで、１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］は、オペアンプ４８における受光信号の飽和（第１の飽和）の有無を判定する基準となる値（傾き）である（図１５参照）。すなわち、算出された傾きが１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］以上の場合に第１の飽和が発生していると判定できる。ステップＴ２２での判断が肯定されるとステップＴ２３に移行し、否定されるとステップＴ２６に移行する。

ステップＴ２３では、算出された傾きとＰ０交差電圧Ｂから、時刻Ｐ０を算出する。具体的には、上記（２）式を用いて時刻Ｐ０を算出する。ここで、Ｐ０交差電圧Ｂは、１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］（第１の飽和の場合）に対して設定された交差電圧である。

次のステップＴ２４では、Ｐ０測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、ステップＴ２３で算出された時刻Ｐ０までの時間を距離に換算し、その換算値の１／２をＰ０測距値として出力する。

次のステップＴ２５では、ステップＴ２４で算出されたＰ０測距値と検量線Ｂから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｂは、Ｐ０交差電圧Ｂを用いて予め取得された、第１の飽和の場合のＰ０測距値と実距離の関係を表す検量線である。ステップＴ２５が実行されると、フローは終了する。

ステップＴ２６では、Ｔｍ測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１と立ち下がりタイミングＰ４の中間のタイミングまでの時間Ｔｍを距離に換算し、その換算値の１／２をＴｍ測距値として出力する。

次のステップＴ２７では、ステップＴ２６で算出されたＴｍ測距値と検量線Ｃから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｃは、予め取得された、Ｔｍ測距値と実距離の関係を表す検量線である。そこで、検量線Ｃから、ステップＴ２６で算出されたＴｍ測距値に対応する実距離を物体までの距離として取得する。ステップＴ２７が実行されると、フローは終了する。

以上の説明から分かるように測距データ取得処理２では、第１の飽和となった場合に一律に交差電圧Ｂを用いてＰ０を算出しているが、第１の飽和から第２の飽和（過飽和）へ移行しない限り、Ｐ０の値に誤差は発生しない。したがって、測距データ取得処理２は、光検出系４０のＩＶ変換器４３において第２の飽和（過飽和）が発生し難い場合（例えばＩＶ変換器４３における飽和電圧が高い場合）に、制御を簡易化できる点で有効である。

＜測距データ取得処理３＞
次に、測距データ取得処理３について図３３のフローチャートを参照して説明する。

最初のステップＴ３１では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きが算出されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＴ３２に移行し、否定されるとステップＴ３５に移行する。

ステップＴ３２では、算出された傾きとＰ０交差電圧Ｂから、時刻Ｐ０を算出する。具体的には、上記（２）式を用いて時刻Ｐ０を算出する。ここで、Ｐ０交差電圧Ｂは、１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］（第１の飽和の場合）に対して設定された交差電圧である。

次のステップＴ３３では、Ｐ０測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、ステップＴ３２で算出された時刻Ｐ０までの時間を距離に換算し、その換算値の１／２をＰ０測距値として出力する。

次のステップＴ３４では、ステップＴ３３で算出されたＰ０測距値と検量線Ｂから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｂは、交差電圧Ｂを用いて予め取得された、第１の飽和の場合のＰ０測距値と実距離の関係を表す検量線である。ステップＴ３４が実行されると、フローは終了する。

ステップＴ３５では、Ｔｍ測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１と立ち下がりタイミングＰ４の中間のタイミングまでの時間Ｔｍを距離に換算し、その換算値の１／２をＴｍ測距値として出力する。

次のステップＴ３６では、ステップＴ３５で算出されたＴｍ測距値と検量線Ｃから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｃは、予め取得された、Ｔｍ測距値と実距離の関係を表す検量線である。そこで、検量線Ｃから、ステップＴ３５で算出されたＴｍ測距値に対応する実距離を物体までの距離として取得する。ステップＴ３６が実行されると、フローは終了する。

以上の説明から分かるように測距データ取得処理３では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切る場合に一律に交差電圧Ｂを用いて時刻Ｐ０を算出しているが、該時刻Ｐ０を用いたＰ０測距により受光信号の飽和（第１の飽和）の有無によらず正確な測距が可能である。また、測距データ取得処理３でも、第１の飽和から第２の飽和（過飽和）へ移行しない限り、Ｐ０の値に誤差は発生しない。したがって、測距データ取得処理３は、光検出系４０のＩＶ変換器４３において第２の飽和が発生し難い場合（例えばＩＶ変換器４３における飽和電圧が高い場合）に、制御をより簡易化できる点で有効である。

＜測距データ取得処理４＞
次に、測距データ取得処理４について図３４のフローチャートを参照して説明する。

最初のステップＴ４１では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きが算出されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＴ４２に移行し、否定されるとステップＴ４５に移行する。

ステップＴ４２では、算出された傾きが１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］以上か否かを判断する。ここで、１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］は、オペアンプ４８における受光信号の飽和（第１の飽和）の有無を判定する基準となる値（傾き）である（図１５参照）。すなわち、算出された傾きが１．０Ｅ＋０８［Ｖ／ｓ］以上の場合に第１の飽和が発生していると判定できる。ステップＴ４２での判断が肯定されるとステップＴ４３に移行し、否定されるとステップＴ４５に移行する。

ステップＴ４３では、Ｔｒ測距値を算出する。具体的には、発光タイミングから、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１までの時間を距離に換算し、その換算値の１／２をＴｒ測距値として出力する。

次のステップＴ４４では、算出された傾きとステップＴ４３で算出されたＴｒ測距値と検量線Ｄから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置と関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｄは、Ｔｒ測距値から実距離を差し引いた値（測距誤差）と、受光信号の立ち上がりの傾きとの関係を表す検量線である（図１２参照）。そこで、検量線Ｄから、算出された傾きに対応する測距誤差を取得し、該測距誤差をステップＴ４３で算出されたＴｒ測距値から差し引くことで物体までの距離を取得することができる。ステップＴ４４が実行されると、フローは終了する。

ステップＴ４５では、Ｔｍ測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１と立ち下がりタイミングＰ４の中間のタイミングまでの時間Ｔｍを距離に換算し、その換算値の１／２をＴｍ測距値として出力する。

次のステップＴ４６では、ステップＴ４５で算出されたＴｍ測距値と検量線Ｃから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置と関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｃは、予め取得された、Ｔｍ測距値と実距離の関係を表す検量線である。そこで、検量線Ｃから、ステップＴ４５で算出されたＴｍ測距値に対応する実距離を物体までの距離として取得する。ステップＴ４６が実行されると、フローは終了する。

以上の説明から分かるように測距データ取得処理４では、第１の飽和となった場合に一律に受光信号の立ち上がりの傾きを用いてＴｒ測距値を補正しているが、第１の飽和から第２の飽和（過飽和）へ移行しない限り、ほぼ正確な測距値を得ることができる。したがって、測距データ取得処理４は、光検出系４０のＩＶ変換器４３において第２の飽和が発生し難い場合（例えばＩＶ変換器４３における飽和電圧が高い場合）に、制御を簡易化できる点で有効である。

＜測距データ取得処理５＞
次に、測距データ取得処理５について図３５のフローチャートを参照して説明する。

最初のステップＴ５１では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きが算出されているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＴ５２に移行し、否定されるとステップＴ５４に移行する。

ステップＴ５２では、Ｔｒ測距値を算出する。具体的には、発光タイミングから、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１までの時間を距離に換算し、その換算値の１／２をＴｒ測距値として出力する。

次のステップＴ５３では、算出された傾きとステップＴ５２で算出されたＴｒ測距値と検量線Ｄから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｄは、Ｔｒ測距値から実距離を差し引いた値（測距誤差）と、受光信号の立ち上がりの傾きとの関係を表す検量線である（図１２参照）。そこで、検量線Ｄから、算出された傾きに対応する測距誤差を取得し、該測距誤差をステップＴ５２で算出されたＴｒ測距値から差し引くことで物体までの距離を取得することができる。ステップＴ５３が実行されると、フローは終了する。

ステップＴ５４では、Ｔｍ測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１と立ち下がりタイミングＰ４の中間のタイミングまでの時間Ｔｍを距離に換算し、その換算値の１／２をＴｍ測距値として出力する。

次のステップＴ５５では、ステップＴ５４で算出されたＴｍ測距値と検量線Ｃから、物体までの距離を取得する。ここで、検量線Ｃは、予め取得された、Ｔｍ測距値と実距離の関係を表す検量線である。そこで、検量線Ｃから、ステップＴ５４で算出されたＴｍ測距値に対応する実距離を物体までの距離として取得する。ステップＴ５５が実行されると、フローは終了する。

以上の説明から分かるように測距データ取得処理５では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切る場合に一律に受光信号の立ち上がりの傾きを用いてＴｒ測距値を補正しているが、受光信号の飽和（第１の飽和）の有無によらず、正確な測距が可能である。また、測距データ取得処理５でも、第１の飽和から第２の飽和（過飽和）へ移行しない限り、ほぼ正確な測距値を得ることができる。したがって、測距データ取得処理５は、光検出系４０のＩＶ変換器４３において第２の飽和が発生し難い場合（例えばＩＶ変換器４３における飽和電圧が高い場合）に、制御をより簡易化できる点で有効である。

＜測距データ取得処理６＞
次に、測距データ取得処理６について図３６のフローチャートを参照して説明する。

最初のステップＴ６１では、算出されたパルス幅が６［ｍ］以上か否かを判断する。ここで、６［ｍ］は、オペアンプ４８における受光信号の飽和（第１の飽和）の有無を判定する基準となる値（パルス幅）である（図１５参照）。すなわち、算出されたパルス幅が６［ｍ］以上の場合に第１の飽和が発生していると判定できる。ステップＴ６１での判断が肯定されるとステップＴ６２に移行し、否定されるとステップＴ６４に移行する。

ステップＴ６２では、Ｔｒ測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１までの時間を距離に換算し、その換算値の１／２をＴｒ測距値として出力する。

次のステップＴ６３では、算出されたパルス幅とステップＴ６２で算出されたＴｒ測距値と検量線Ｅから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに一時的に保存する。ここで、検量線Ｅは、Ｔｒ測距値から実距離を差し引いた値（測距誤差）と、受光信号のパルス幅との関係を表す検量線である。この検量線は、図１２と図１５に基づいて作成することができる。そこで、検量線Ｅから、算出されたパルス幅に対応する測距誤差を取得し、該測距誤差をステップＴ６２で算出されたＴｒ測距値から差し引くことで物体までの距離を取得することができる。ステップＴ６３が実行されると、フローは終了する。

ステップＴ６４では、Ｔｍ測距値を算出する。具体的には、ＬＤ１１の発光タイミングから、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１と立ち下がりタイミングＰ４の中間のタイミングまでの時間Ｔｍを距離に換算し、その換算値の１／２をＴｍ測距値として出力する。

次のステップＴ６５では、ステップＴ６４で算出されたＴｍ測距値と検量線Ｃから、物体までの距離を取得し、対応する走査位置に関連付けて測距データとしてメモリに保存する。ここで、検量線Ｃは、予め取得された、Ｔｍ測距値と実距離の関係を表す検量線である。そこで、検量線Ｃから、ステップＴ６４で算出されたＴｍ測距値に対応する実距離を物体までの距離として取得する。ステップＴ６５が実行されると、フローは終了する。

以上の説明から分かるように測距データ取得処理６では、第１の飽和となった場合に一律に受光信号のパルス幅を用いてＴｒ測距値を補正しているが、第１の飽和から第２の飽和（過飽和）へ移行しない限り、ほぼ正確な測距値を得ることができる。したがって、測距データ取得処理６は、光検出系４０のＩＶ変換器４３において第２の飽和が発生し難い場合（例えばＩＶ変換器４３における飽和電圧が高い場合）に、制御を簡易化できる点で有効である。

＜測距処理５＞
測距処理５について図３７、図３８を用いて説明する。図３７、図３８のフローチャートは、時間計測部４５及び測定制御部４６を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理５は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。

最初のステップＳ８１では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に出力してＬＤ１１に駆動電流を印加し、該ＬＤ１１をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー２６で偏向する。

次のステップＳ８２では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号１が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ８２での判断が肯定されるとステップＳ８３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。

次のステップＳ８３では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号２が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ８３での判断が肯定されるとステップＳ８４に移行し、否定されるとステップＳ８５に移行する。

ステップＳ８４では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１及びハイレベル信号２の立ち上がりタイミングＰ２と、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２と、上記（１）式を用いて傾きを算出する。ステップＳ８４が実行されると、ステップＳ８５に移行する。

ステップＳ８５では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がＶｔｈ１を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）に光速を乗じて得られた距離をパルス幅として出力する。

次のステップＳ８６では、１走査が終了したか否かを判断する。具体的には、ＬＤ駆動信号を生成してから所定時間（回転ミラー２６が有効走査領域に対応する角度だけ回転する時間）が経過したときに１走査が終了したと判断する。ステップＳ８６での判断が肯定されるとステップＳ８７に移行し、否定されるとステップＳ８２に戻る。

ステップＳ８７では、測距データ取得処理Ｕを実施する。測距データ取得処理Ｕは、各走査の開始から終了までに走査位置毎に得られた受光信号すべてについて上記測距データ取得処理Ｑ（測距データ取得処理１〜６のいずれか）を一括して行う処理である。測距データ取得処理Ｕが実施されると、メモリ内に複数の測距データが対応する走査位置と関連付けられた状態で配列される。

次のステップＳ８８では、ステップＳ８７で取得した測距データの中に異常な測距データがあるか否かを判断する。ここでの判断は、信号判定回路４９で正常でないと判定された受光信号に基づいて取得した測距データがあれば肯定され、該測距データがなければ否定される。ステップＳ８８での判断が肯定されるとステップＳ９１に移行し、否定されるとステップＳ８９に移行する。

ステップＳ８９では、走査範囲の各走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップＳ８９が実行されると、ステップＳ９０に移行する。

ステップＳ９０では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ９０での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ８２に戻り次の走査による測定を行う。

ステップＳ９１では、Ｎ個（Ｎ≧１）の異常な測距データにフラグを付加する。すなわち、メモリ内において、ステップＳ８８で判定された全ての異常な測距データにフラグを付加する。

次のステップＳ９２では、ｎに１をセットする。

次のステップＳ９３では、フラグが付加された第ｎ測距データが得られた走査位置Ｒｎの両側に、測距データにフラグが付加されていない走査位置があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ９４に移行し、否定されるとステップＳ９７に移行する。

ステップＳ９４では、走査位置Ｒｎの測距データを、フラグが付加されていない、走査位置Ｒｎの一側（片側）の該走査位置Ｒｎに最も近い走査位置の測距データ及び走査位置Ｒｎの他側の該走査位置Ｒｎに最も近い走査位置の測距データのうち、走査位置Ｒｎの測距データとの差が小さい方（走査位置Ｒｎの測距データにより近似する方）の測距データに置き換える（図１７参照）。

次のステップＳ９５では、ｎ＜Ｎであるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ９６に移行し、否定されるとステップＳ９５．５に移行する。

ステップＳ９５．５では、走査位置Ｒｎの測定結果として置き換えた測距データを出力するとともに、走査位置Ｒｎ以外の走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップＳ９５．５が実行されると、ステップＳ９０に移行する。

ステップＳ９６では、ｎをインクリメントする。ステップＳ９６が実行されると、ステップＳ９３に戻る。

ステップＳ９７では、走査位置Ｒｎの測距データを、フラグが付加されていない、走査位置Ｒｎの一側の該走査位置Ｒｎに最も近い走査位置の測距データに置き換える。ステップＳ９７が実行されると、ステップＳ９５に移行する。

以上説明した測距処理５では、ある走査位置Ｒｎで異常な測距データが取得されたときに該走査位置の測定結果として、走査位置Ｒｎに近い走査位置の正常な測距データを出力するので、画素毎の測定結果をより高精度に出力できる測距装置として物体検出装置１００を機能させることができる。

＜測距処理６＞
測距処理６について図３９を用いて説明する。図３９のフローチャートは、時間計測部４５及び測定制御部４６を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理６は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。

最初のステップＳ１０１では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に出力してＬＤ１１に駆動電流を印加し、該ＬＤ１１をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー２６で偏向する。

次のステップＳ１０２では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号１が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ１０２での判断が肯定されるとステップＳ１０３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。

次のステップＳ１０３では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号２が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ１０３での判断が肯定されるとステップＳ１０４に移行し、否定されるとステップＳ１０５に移行する。

ステップＳ１０４では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１及びハイレベル信号２の立ち上がりタイミングＰ２と、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２と、上記（１）式を用いて傾きを算出する。ステップＳ１０４が実行されると、ステップＳ１０５に移行する。

ステップＳ１０５では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がＶｔｈ１を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）に光速を乗じて得られた距離をパルス幅として出力する。

次のステップＳ１０６では、１走査が終了したか否かを判断する。具体的には、ＬＤ駆動信号を生成してから所定時間（回転ミラー２６が有効走査領域に対応する角度だけ回転する時間）が経過したときに１走査が終了したと判断する。ステップＳ１０６での判断が肯定されるとステップＳ１０７に移行し、否定されるとステップＳ１０２に戻る。

ステップＳ１０７では、測距データ取得処理Ｕを実施する。測距データ取得処理Ｕは、各走査の開始から終了までに走査位置毎に得られた受光信号すべてについて上記測距データ取得処理Ｑ（測距データ取得処理１〜６のいずれか）を一括して行う処理である。測距データ取得処理Ｕが実施されると、メモリ内に複数の測距データが対応する走査位置と関連付けられた状態で配列される。

次のステップＳ１０８では、ステップＳ１０７で取得した測距データの中に異常な測距データがあるか否かを判断する。ここでの判断は、信号判定回路４９で正常でないと判定された受光信号に基づいて取得した測距データがあれば肯定され、該測距データがなければ否定される。ステップＳ１０８での判断が肯定されるとステップＳ１１１に移行し、否定されるとステップＳ１０９に移行する。

ステップＳ１０９では、走査範囲の各走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップＳ１０９が実行されると、ステップＳ１１０に移行する。

次のステップＳ１１０では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ１１０での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ１０２に戻り次の走査による測定を行う。

ステップＳ１１１では、異常な測距データにフラグを付加する。すなわち、メモリ内において、ステップＳ１０８で正常でないと判断された測距データにフラグを付加する。

次のステップＳ１１２では、測距データにフラグが付加された走査位置の測距データを、フラグが付加されていない最小の測距データに置き換える（図４９参照）。

次のステップＳ１１３では、測距データにフラグが付加されていない走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力するとともに、測距データにフラグが付加された走査位置の測定結果として置き換えた測距データを出力する。ステップＳ１１３が実行されるとステップＳ１１０に移行する。

以上説明した測距処理６では、ある走査位置（画素）で異常な測距データが取得されたときに該走査位置の測定結果として、同一フレームで取得された全ての正常な測距データのうち最小の測距データを出力するので、画素毎の測定結果を出力できる安全性をより重視した測距装置として物体検出装置１００を機能させることができる。

＜測距処理７＞
測距処理７について図４０、図４１を用いて説明する。図４０、図４１のフローチャートは、時間計測部４５及び測定制御部４６を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理７は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。

最初のステップＳ１２１では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に出力してＬＤ１１に駆動電流を印加し、該ＬＤ１１をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー２６で偏向する。

次のステップＳ１２２では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号１が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ１２２での判断が肯定されるとステップＳ１２３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。

次のステップＳ１２３では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号２が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ１２３での判断が肯定されるとステップＳ１２４に移行し、否定されるとステップＳ１２５に移行する。

ステップＳ１２４では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１及びハイレベル信号２の立ち上がりタイミングＰ２と、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２と、上記（１）式を用いて傾きを算出する。ステップＳ１２４が実行されると、ステップＳ１２５に移行する。

次のステップＳ１２５では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がＶｔｈ１を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）に光速を乗じて得られた距離をパルス幅として出力する。

次のステップＳ１２５．５では、受光信号を対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。

次のステップＳ１２６では、１走査が終了したか否かを判断する。具体的には、ＬＤ駆動信号を生成してから所定時間（回転ミラー２６が有効走査領域に対応する角度だけ回転する時間）が経過したときに１走査が終了したと判断する。ステップＳ１２６での判断が肯定されるとステップＳ１２７に移行し、否定されるとステップＳ１２２に戻る。

次のステップＳ１２７では、１走査で取得された受光信号の中に異常な受光信号があるか否かを判断する。ここでの判断は、信号判定回路４９で正常でないと判定された受光信号があれば肯定され、該受光信号がなければ否定される。ステップＳ１２７での判断が肯定されるとステップＳ１３１に移行し、否定されるとステップＳ１２８に移行する。

ステップＳ１２８では、測距データ取得処理Ｕを実施する。測距データ取得処理Ｕは、各走査の開始から終了までに走査位置毎に得られた受光信号すべてについて上記測距データ取得処理Ｑ（測距データ取得処理１〜６のいずれか）を一括して行う処理である。測距データ取得処理Ｕが実施されると、メモリ内に複数の測距データが対応する走査位置と関連付けられた状態で配列される。

次のステップＳ１２９では、走査範囲の各走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップＳ１２９が実行されると、ステップＳ１３０に移行する。

ステップＳ１３０では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ１３０での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ１２２に戻り次の走査による測定を行う。

ステップＳ１３１では、Ｎ個（Ｎ≧１）の異常な受光信号にフラグを付加する。すなわち、メモリ内において、ステップＳ１２７で判定された異常な受光信号にフラグを付加する。

次のステップＳ１３２では、受光信号にフラグが付加されていない走査位置の測距データを取得する。具体的には、メモリに保存されたフラグが付加されていない受光信号すべてについて測距データ取得処理Ｑ（測距データ取得処理１〜６のいずれか）を行う。

次のステップＳ１３３では、ｎに１をセットする。

次のステップＳ１３４では、フラグが付加された第ｎ受光信号が得られた走査位置Ｒｎの両側に、受光信号にフラグが付加されていない走査位置があるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ１３５に移行し、否定されるとステップＳ１３８に移行する。

ステップＳ１３５では、走査位置Ｒｎの測定結果を、フラグが付加されていない、走査位置Ｒｎの一側の該走査位置Ｒｎに最も近い走査位置の受光信号に基づく測距データ及び走査位置Ｒｎの他側の該走査位置Ｒｎに最も近い走査位置の受光信号に基づく測距データのうち、第ｎ受光信号により近似する受光信号に基づく測距データに決定する。ここで、受光信号の近似の度合いを判定する指標として、傾きとパルス幅で決まるプロットを用い、該プロットの距離が近い受光信号同士ほど近似することとする。

次のステップＳ１３６では、ｎ＜Ｎであるか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップＳ１３７に移行し、否定されるとステップＳ１３６．５に移行する。

ステップＳ１３６．５では、走査位置Ｒｎの測定結果として決定された測距データを出力するとともに、走査位置Ｒｎ以外の走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップＳ１３６．５が実行されると、ステップＳ１３０に移行する。

ステップＳ１３７では、ｎをインクリメントする。ステップＳ１３７が実行されると、ステップＳ１３４に戻る。

ステップＳ１３８では、走査位置Ｒｎの測定結果を、フラグが付加されていない、走査位置Ｒｎの一側（片側）の該走査位置Ｒｎに最も近い走査位置の受光信号に基づく測距データに決定する。ステップＳ１３８が実行されると、ステップＳ１３６に移行する。

以上説明した測距処理７では、ある走査位置Ｒｎで異常な受光信号が取得されたときに該走査位置Ｒｎの測定結果として、走査位置Ｒｎに近い走査位置の正常な受光信号に基づく測距データを出力するので、画素毎の測定結果を高精度に出力できる測距装置として物体検出装置１００を機能させることができる。

＜測距処理８＞
測距処理８について図４２を用いて説明する。図４２のフローチャートは、時間計測部４５及び測定制御部４６を含む演算系で実行される処理アルゴリズムに基づいている。測距処理８は、物体検出装置１００に電力が供給されたときに開始される。

最初のステップＳ１４１では、有効走査領域を光走査する。具体的には、同期信号に基づいて生成したＬＤ駆動信号をＬＤ駆動部１２に出力してＬＤ１１に駆動電流を印加し、該ＬＤ１１をパルス発光させ、そのパルス光を回転する回転ミラー２６で偏向する。

次のステップＳ１４２では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を横切るか否かを判断する。すなわち、受光信号が検出されたか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号１が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ１４２での判断が肯定されるとステップＳ１４３に移行し、否定されると同じ判断を再び行う。

次のステップＳ１４３では、受光信号が閾値Ｖｔｈ２を横切るか否かを判断する。ここでの判断は、二値化回路４４からハイレベル信号２が出力された場合に肯定され、出力されない場合に否定される。ステップＳ１４３での判断が肯定されるとステップＳ１４４に移行し、否定されるとステップＳ１４５に移行する。

ステップＳ１４４では、受光信号が閾値Ｖｔｈ１を最初に横切る点と該受光信号が閾値Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きを算出する。具体的には、二値化回路４４からのハイレベル信号１の立ち上がりタイミングＰ１及びハイレベル信号２の立ち上がりタイミングＰ２と、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２と、上記（１）式を用いて傾きを算出する。ステップＳ１４４が実行されると、ステップＳ１４５に移行する。

ステップＳ１４５では、受光信号のパルス幅を算出する。具体的には、受光信号がＶｔｈ１を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）に光速を乗じて得られた距離をパルス幅として出力する。

次のステップＳ１４５．５では、受光信号を対応する走査位置に関連付けてメモリに一時的に保存する。

次のステップＳ１４６では、１走査が終了したか否かを判断する。具体的には、ＬＤ駆動信号を生成してから所定時間（回転ミラー２６が有効走査領域に対応する角度だけ回転する時間）が経過したときに１走査が終了したと判断する。ステップＳ１４６での判断が肯定されるとステップＳ１４７に移行し、否定されるとステップＳ１４２に戻る。

次のステップＳ１４７では、１走査で取得された受光信号の中に異常な受光信号があるか否かを判断する。ここでの判断は、信号判定回路４９で正常でないと判定された受光信号があれば肯定され、該受光信号がなければ否定される。ステップＳ１４７での判断が肯定されるとステップＳ１５１に移行し、否定されるとステップＳ１４８に移行する。

ステップＳ１４８では、測距データ取得処理Ｕを実施する。測距データ取得処理Ｕは、各走査の開始から終了までに走査位置毎に得られた受光信号すべてについて上記測距データ取得処理Ｑ（測距データ取得処理１〜６のいずれか）を一括して行う処理である。測距データ取得処理Ｕが実施されると、メモリ内に複数の測距データが対応する走査位置と関連付けられた状態で配列される。

次のステップＳ１４９では、走査範囲の各走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップＳ１４９が実行されると、ステップＳ１５０に移行する。

次のステップＳ１５０では、測定終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、物体検出装置１００への電力の供給が停止されたときに肯定され、停止されていないときに否定される。ステップＳ１５０での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ１４２に戻り次の走査による測定を行う。

ステップＳ１５１では、異常な受光信号にフラグを付加する。すなわち、メモリ内において、ステップＳ１４７で正常でないと判断された全ての受光信号にフラグを付加する。

次のステップＳ１５２では、受光信号にフラグが付加されていない全ての走査位置の測距データを取得する。

次のステップＳ１５３では、受光信号にフラグが付加された走査位置の測定結果としてフラグが付加されていない受光信号に基づく測距データのうち最小の測距データを出力するとともに、受光信号にフラグが付加されていない走査位置の測定結果として該走査位置の測距データを出力する。ステップＳ１５３が実行されるとステップＳ１５０に移行する。

以上説明した測距処理８では、ある走査位置（画素）で異常な受光信号が取得されたときに該走査位置の測定結果として、同一フレームで取得された全ての正常な受光信号に基づく測距データのうち最小の測距データを出力するので、画素毎の測定結果を出力できる安全性をより重視した測距装置として物体検出装置１００を機能させることができる。

以上説明した本実施形態の物体検出装置１００は、発光信号に基づいて発光するＬＤ１１（光源）を含む投光系１０と、該投光系１０から投光され物体で反射された光を受光し、その受光量に応じた電気信号を出力する光検出系４０と、該光検出系４０から出力された電気信号である受光信号に対して、閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を基準に二値化する処理を含む少なくとも１つの処理を行う信号処理系４１と、該信号処理系４１の出力信号に基づいて、受光信号が正常であるか否かを判定する信号判定回路４９（判定系）と、発光信号及び信号処理系４１の出力信号に基づいて物体までの距離を算出可能な、時間計測部４５及び測定制御部４６を含む演算系と、を備え、信号判定回路４９は、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を横切る場合に、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１を最初に横切る点と受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きと、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）に基づいて、受光信号が正常であるか否かの判定を行うことを特徴とする距離測定装置である。

この場合、受光信号が正常であるか否かの判定を高精度に行うことができ、その高精度な判定結果に応じて測定結果を出力できる。

この結果、高コスト化を抑制しつつ（例えばＡ／Ｄコンバータのような高価な回路を用いることなく）、受光信号によらず（詳しくは受光信号が正常か否かによらず）適正な（詳しくは装置の使用目的に適う適正な）測定結果を出力することが可能である。

また、物体検出装置１００によれば、受光信号が飽和する場合（受光信号の振幅を求めることができない場合）でも傾き及び時間（Ｐ４−Ｐ１）を求めることができるため、受光信号が正常であるか否かの判定を高精度に行うことができる。

一方、例えば特開２００４−１８４３３３号公報には、２つの閾値を用いて、受光信号のパルス幅を測定し、反射波の受光信号が上閾値に満たないにもかかわらず下閾値におけるパルス幅が基準時間幅以上である場合は２つの信号が合成された信号と判断して、測距を行わないようする技術が開示されている。
しかし、この技術では、上閾値を満たす異常な信号を見分けることはできない。また、受光信号の正常／異常を判定し、異常と判定したときに測距しないだけなので、信号処理として発展性が無い。

また、信号判定回路４９は、パルス幅（時間（Ｐ４−Ｐ１）又は該時間（Ｐ４−Ｐ１）を距離に換算した値）と傾きが所定の関係にない場合に受光信号が正常でないと判定することが好ましい。

また、信号判定回路４９は、距離に関する軸と、電圧／時間に関する軸を互いに直交する２軸とする２次元直交座標系において、パルス幅と傾きで決まる点が傾き−パルス幅曲線（所定の関係を表す曲線）上から外れた所定範囲にある場合に、受光信号が正常でないと判定することが好ましい。

また、所定範囲は複数あり、信号判定回路４９はパルス幅と傾きで決まる点が複数の所定範囲のいずれかにある場合に受光信号が正常でないと判定することが好ましい。

また、複数の所定範囲のうち少なくとも２つの所定範囲は、一部重複していることが好ましい。
この場合、範囲同士が重複していない場合（範囲同士が隣接してる場合）に比べて、異常な受光信号の検出漏れを抑制することが可能である。
なお、複数の所定範囲は、各所定範囲が別の所定範囲と一切重複していなくても良い。

また、所定範囲は、互いに垂直な２辺がそれぞれ上記２軸に平行な正方形又は長方形であっても良い。つまり、所定範囲は、電圧／時間に関する軸方向の下限（例えば０．０Ｅ＋００（Ｖ／ｓ））や距離に関する軸方向の上限（例えば３０ｍ）を有していても良い。）
なお、所定範囲は、例えば円形、楕円形、三角形、正方形及び長方形以外の四角形、五角形以上の多角形等の他の形状であっても良い。

また、信号判定回路４９は、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方のみを横切る場合に、時間（Ｐ４−Ｐ１）に基づいて、受光信号が正常であるか否かを判定することが好ましい。

また、投光系１０は光路が異なる複数の光を投光し、光検出系４０は、投光された複数の光のうち物体で反射され受光した少なくとも２つの光に対応する少なくとも２つの電気信号を出力し、演算系は、該少なくとも２つの電気信号に判定系で正常であると判定された電気信号である第１の電気信号と判定系で正常でないと判定された電気信号である第２の電気信号が含まれる場合に、少なくとも第１の電気信号に基づく距離の算出を行い、第２の電気信号に対応する光の投光による測定結果として第１の電気信号に基づく距離の算出結果を出力することが好ましい。

また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも３つの光であり、該少なくとも３つの光のうち第１及び第２の電気信号に対応する２つの光の光路は隣り合っていることが好ましい。

また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも３つの光であり、演算系は、該少なくとも３つの光のうち両端の光を含まない少なくとも１つの光が第２の電気信号に対応する光であり、かつ該少なくとも１つの光の一側に隣接する光及び該少なくとも１つの光の他側に隣接する光が第１の電気信号に対応する光である場合に、該少なくとも１つの光の投光による測定結果として、一側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果及び他側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果のうち、該少なくとも１つの光に対応する第２の電気信号に基づく距離の算出結果との差が小さい方を出力することが好ましい。

また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも３つの光であり、演算系は、該少なくとも３つの光のうち両端の光を含まない少なくとも１つの光が第２の電気信号に対応する光であり、かつ該少なくとも１つの光の一側に隣接する光及び該少なくとも１つの光の他側に隣接する光が第１の電気信号に対応する光である場合に、該少なくとも１つの光の投光による測定結果として、一側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果及び他側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果のうち小さい方を出力することが好ましい。

また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも４つの光であり、演算系は、該少なくとも４つの光のうち両端の光を含まない連続する（一連の）少なくとも２つの光が第２の電気信号に対応する光であり、かつ該少なくとも２つの光の一側に隣接する光及び少なくとも２つの光の他側に隣接する光が第１の電気信号に対応する光である場合に、該少なくとも２つの光のうち一側に隣接する光よりも他側に隣接する光に近い方の投光による測定結果として他側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果を出力し、該少なくとも２つの光のうち他側に隣接する光よりも一側に隣接する光に近い方の投光による測定結果として一側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果を出力することが好ましい。

また、演算系は、上記少なくとも２つの光の数が奇数である場合に、一側に隣接する光と他側に隣接する光の中間の光の投光による測定結果として、一側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果及び他側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果のうち、中間の光に対応する第２の電気信号に基づく距離の算出結果との差が小さい方を出力することが好ましい。

また、演算系は、第１の電気信号に基づく距離の算出及び第２の電気信号に基づく距離の算出の双方を行っても良い。

また、演算系は、第１の電気信号に基づく距離の算出のみを行っても良い。すなわち、第２の電気信号に基づく距離の算出を行わなくても良い。

また、物体検出装置１００（距離測定装置）と、該物体検出装置１００が搭載される車両（移動体）と、を備える車両装置（移動体装置）によれば、物体検出装置１００が画素毎の測定結果を安定してほぼ正確に出力できるので、その測定結果を用いて車両を安全に制御できる。

また、本実施形態の距離測定方法は、第１の観点からすると、投光する投光工程と、該投光工程で投光され物体で反射された光を受光及び光電変換して電気信号を出力する光電変換工程と、該光電変換工程で出力された電気信号である受光信号に対して、閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を基準に二値化する処理を含む少なくとも１つの処理を行う信号処理工程と、該信号処理工程の出力信号に基づいて、受光信号が正常であるか否かを判定する判定工程と、投光工程での投光タイミング及び信号処理工程の出力信号に基づいて物体までの距離を算出する距離算出工程と、を含み、判定工程では、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を横切る場合に、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１を最初に横切る点と受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きと、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間とに基づいて、受光信号が正常であるか否かの判定を行うことを特徴とする距離測定方法である。

また、本実施形態の距離測定方法は、第２の観点からすると、投光する投光工程と、投光工程で投光され物体で反射された光を受光及び光電変換して電気信号を出力する光電変換工程と、光電変換工程で出力された電気信号である受光信号に対して、閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を基準に二値化する処理を含む少なくとも１つの処理を行う信号処理工程と、信号処理工程の出力信号に基づいて、受光信号が正常であるか否かを判定する判定工程と、該判定工程での判定結果が肯定的である場合に、投光工程での投光タイミング及び信号処理工程の出力信号に基づいて、物体までの距離を算出する距離算出工程と、を含み、判定工程では、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を横切る場合に、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１を最初に横切る点と受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きと、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間（Ｐ４−Ｐ１）とに基づいて、受光信号が正常であるか否かの判定を行うことが好ましい。

本実施形態の距離測定方法では、受光信号が正常であるか否かの判定を高精度に行うことができ、その高精度な判定結果に応じて測定結果を出力できる。

この結果、高コスト化を抑制しつつ（例えばＡ／Ｄコンバータのような高価な回路を用いることなく）、受光信号によらず適正な測定結果を出力することが可能である。

また、本実施形態の距離測定方法によれば、受光信号が飽和する場合（受光信号の振幅を求めることができない場合）でも傾き及び時間（Ｐ４−Ｐ１）を求めることができるため、受光信号が正常であるか否かの判定を高精度に行うことができる。

また、判定工程では、パルス幅（時間（Ｐ４−Ｐ１）又は該時間（Ｐ４−Ｐ１）を距離に換算した換算値）と傾きが所定の関係にない場合に、受光信号が正常でないと判定することが好ましい。

また、判定工程では、距離に関する軸と、電圧／時間に関する軸を互いに直交する２軸とする２次元直交座標系において、パルス幅と傾きで決まる点が傾き−パルス幅曲線（所定の関係を表す曲線）上から外れた所定範囲にある場合に、受光信号が正常でないと判定することが好ましい。

また、所定範囲は複数あり、判定工程では、パルス幅と傾きで決まる点が複数の所定範囲のいずれかにある場合に受光信号が正常でないと判定することが好ましい。

また、複数の所定範囲のうち少なくとも２つの所定範囲は一部重複していることが好ましい。

また、所定範囲は、互いに垂直な２辺がそれぞれ上記２軸に平行な正方形又は長方形であっても良い。

また、判定工程では、受光信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方のみを横切る場合に、時間（Ｐ４−Ｐ１）に基づいて、受光信号が正常であるか否かを判定すること好ましい。

また、投光工程では光路が異なる複数の光を投光し、光電変換工程では、投光された複数の光のうち物体で反射され受光した少なくとも２つの光に対応する少なくとも２つの電気信号を出力し、距離算出工程では、該少なくとも２つの電気信号に判定工程で正常であると判定された電気信号である第１の電気信号と判定工程で正常でないと判定された電気信号である第２の電気信号が含まれる場合に、少なくとも第１の電気信号に基づく距離の算出を行い、第２の電気信号に対応する光の投光による測定結果として第１の電気信号に基づく距離の算出結果を出力することが好ましい。

また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも３つの光であり、該少なくとも３つの光のうち第１及び第２の電気信号に対応する光の光路は隣り合っていることが好ましい。

また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも３つの光であり、距離算出工程では、該少なくとも３つの光のうち両端の光を含まない少なくとも１つの光が第２の電気信号に対応する光であり、かつ該少なくとも１つの光の一側に隣接する光及び該少なくとも１つの光の他側に隣接する光が第１の電気信号に対応する光である場合に、該少なくとも１つの光の投光による測定結果として、一側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果及び他側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果のうち、該少なくとも１つの光に対応する第２の電気信号に基づく距離の算出結果との差が小さい方を出力することが好ましい。

また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも３つの光であり、距離算出工程では、該少なくとも３つの光のうち両端の光を含まない少なくとも１つの光が第２の電気信号に対応する光であり、かつ該少なくとも１つの光の一側に隣接する光及び少なくとも１つの光の他側に隣接する光が第１の電気信号に対応する光である場合に、該少なくとも１つの光の投光による測定結果として、一側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果及び他側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果のうち小さい方を出力することが好ましい。

また、上記複数の光は光路が並ぶ少なくとも４つの光であり、距離算出工程では、該少なくとも４つの光のうち両端の光を含まない連続する（一連の）少なくとも２つの光が第２の電気信号に対応する光であり、かつ該少なくとも２つの光の一側に隣接する光及び前記少なくとも２つの光の他側に隣接する光が第１の電気信号に対応する光である場合に、該少なくとも２つの光のうち一側に隣接する光よりも他側に隣接する光に近い方の投光による測定結果として他側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果を出力し、該少なくとも２つの光のうち他側に隣接する光よりも一側に隣接する光に近い方の投光による測定結果として一側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果を出力することが好ましい。

また、距離算出工程では、上記少なくとも２つの光の数が奇数である場合に、一側に隣接する光と他側に隣接する光の中間の光の投光による測定結果として、一側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果及び他側に隣接する光に対応する第１の電気信号に基づく距離の算出結果のうち、中間の光に対応する第２の電気信号に基づく距離の算出結果との差が小さい方を出力することが好ましい。

また、２つの閾値のうち大きい方の閾値Ｖｔｈ２は、電圧信号がオペアンプ４８において飽和する飽和電圧（例えば１．２Ｖ）よりも該飽和電圧の１０〜３０％だけ小さい値（例えば０．９Ｖ）に設定されることが好ましい。閾値Ｖｔｈ２が飽和電圧から離れ過ぎると閾値Ｖｔｈ２とＶｔｈ１とで算出する傾きの精度が低くなり、閾値Ｖｔｈ２が飽和電圧に近すぎると電圧信号の比較的不安定な高電圧領域（ピークに近い領域）が閾値Ｖｔｈ２を横切ることになり測定精度が低下するおそれがあるからである。

また、閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の差は、飽和電圧（例えば１．２Ｖ）の４０〜９０％（例えば０．６Ｖ）であることが好ましい。閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の差があまりに小さいと傾きの精度が低くなり、その差を大きくするためにＶｔｈ１を下げるとノイズを検出しやすくなるからである。

また、物体検出装置１００と、該物体検出装置１００の出力に基づいて、物体情報（物体の有無、物体の位置、物体の移動方向及び物体の移動速度の少なくとも１つ）を求める監視制御装置３００と、を備えるセンシング装置１０００によれば、物体情報を安定して取得することができる。

また、センシング装置１０００は移動体に搭載され、監視制御装置３００は物体の位置情報及び移動情報の少なくとも一方に基づいて危険の有無を判断するため、例えば移動体の操縦制御系、速度制御系等に危険回避のための有効な情報を提供することができる。

また、センシング装置１０００と、該センシング装置１０００が搭載される移動体と、を備える移動体装置は、衝突安全性に優れる。
なお、上記実施形態の物体検出装置１００の構成は、適宜変更可能である。

上記実施形態で説明した受光信号の立ち上がりの傾きやパルス幅、閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２、オペアンプ４８の飽和電圧等の数値は、一例であり、装置の用途や仕様に応じて、適宜変更可能である。
例えば、二値化回路４４に設定される受光信号を二値化する基準となる閾値は、３つ以上であっても良い。例えば閾値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２に加えて、Ｖｔｈ１とＶｔｈ２の間に閾値Ｖｔｈ３を含む少なくとも１つの閾値を設定し、受光信号が少なくともＶｔｈ１とＶｔｈ３を横切る場合に、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ３をそれぞれ横切る２点の直線の傾きを用いて物体までの距離を算出したり、受光信号の正常／異常を判定しても良い。
但し、閾値の数を徒に増加するのは得策ではない。その増加した数だけコンパレータを増設する必要があり、コストの増大につながるからである。

また、上記実施形態では、Ｔｍ測距を行うとき、受光信号の立ち上がりが閾値Ｖｔｈ１を横切るタイミングと該受光信号の立ち下がりが閾値Ｖｔｈ１を横切るタイミングの中間のタイミングを用いているが、これに代えて、受光信号の立ち上がりが閾値Ｖｔｈ２を横切るタイミングと該受光信号の立ち下がりが閾値Ｖｔｈ２を横切るタイミングの中間のタイミングを用いても良い。

また、信号処理系に、処理回路として、オペアンプに代えて又は加えて、例えばローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等のフィルタを組み込んでも良い。このようなフィルタは、オペアンプが組み込まれる場合はオペアンプと二値化回路との間に接続することが好ましく、オペアンプが組み込まれない場合はＩＶ変換器と二値化回路との間に接続することが好ましい。

また、投光系１０は、偏向器を用いる走査型であるが、偏向器を用いない非走査型であっても良い。すなわち、投光系は、少なくとも光源を有していれば良く、投光範囲の調整のためのレンズを光源の後段に有していても良い。

また、上記実施形態では、光源として、単一のＬＤ１１（端面発光レーザ）を用いているが、これに限られない。
例えば、複数のＬＤ１１が１次元又は２次元に配列されたＬＤ１１アレイ、ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）、ＶＣＳＥＬが１次元又は２次元に配列されたＶＣＳＥＬアレイ、半導体レーザ以外のレーザ、レーザ以外の光源などを用いても良い。複数のＬＤ１１が１次元配列されたＬＤ１１アレイとしては、複数のＬＤ１１が積層されたスタック型のＬＤ１１アレイや複数のＬＤ１１が横に並べられたＬＤ１１アレイが挙げられる。例えば、半導体レーザとして、ＬＤ１１をＶＣＳＥＬに代えれば、アレイ内の発光点の数をより多く設定することができる。

また、投光光学系は、カップリングレンズを有していなくても良いし、他のレンズを有していても良い。

また、投光光学系、受光光学系は、反射ミラーを有していなくても良い。すなわち、ＬＤ１１からの光を、光路を折り返さずに回転ミラーに入射させても良い。

また、受光光学系は、受光レンズを有していなくも良いし、他の光学素子（例えば集光ミラー）を有していても良い。

また、偏向器として、回転ミラーに代えて、例えば、ポリゴンミラー（回転多面鏡）、ガルバノミラー、ＭＥＭＳミラー等の他のミラーを用いても良い。

また、同期系は、同期レンズを有していなくも良いし、他の光学素子（例えば集光ミラー）を有していても良い。

また、上記実施形態では、物体検出装置が搭載される移動体として車両を例にとって説明したが、該移動体は、例えば航空機、船舶、ロボット等であっても良い。

また、以上の説明で用いた具体的な数値、形状などは、一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なことは言うまでもない。

以上の説明から明らかなように、上記実施形態の物体検出装置１００、センシング装置１０００、移動体装置、距離測定方法、測距処理１〜８、測距データ取得処理１〜６は、物体までの距離を測定する所謂Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ（ＴＯＦ）法を用いた技術であり、移動体におけるセンシングの他、モーションキャプチャ技術、測距計、３次元形状計測技術などの産業分野などで幅広く用いることができる。すなわち、本発明の物体検出装置は、必ずしも移動体に搭載されなくても良い。

以下に、発明者らが上記実施形態を発案するに至った思考プロセスを説明する。
従来、投光部と光検出部と信号処理部を含み、投光部からの投光ビームを測定対象物へ照射して、該測定対象物からの反射光を光検出部で受光し、投光部の投光タイミングから光検出部の受光タイミングまでの時間、位相遅れを光検出部からの信号を信号処理部で信号処理して検出することで、測定対象物までの往復の距離を測定するＴｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ（ＴＯＦ）法を用いた測距装置が、車両などのセンシングやモーションキャプチャ技術、測距計などの産業分野などで広く用いられている。

その一例として航空機や鉄道、車載など広く使用されているレーザレーダがある。レーザレーダとしては様々なものが知られているが、例えば特開２００４−１８４３３３号公報に開示されているように、光源から射出されたレーザ光を回転ミラーで走査し、物体で反射された光を、再度回転ミラーを介して光検出部で検出し、光検出部からの信号（受光信号）を信号処理部で処理することで、所望の範囲の物体の有無やその物体までの距離を検出できる走査型レーザレーダがある。

レーザレーダでの測距において、例えばレーザ光が照射された物体からの反射光を受光した光検出部からの信号が閾値を横切るタイミングを検出してＴｒ測距やＴｍ測距を行う場合に、例えば２ピークコメットが発生した異常な受光信号に基づいて測距（距離演算）を行うと測距誤差が発生する。

そこで、特許文献１では、このような測距誤差の発生を回避するために、Ａ／Ｄコンバータを信号処理部に組み込んで微分計算処理によって光検出部からの信号（受光信号）のピーク位置を求め、該ピーク位置を用いて距離を算出している。しかし、Ａ／Ｄコンバータを用いた回路は、高価であり、例えば量産を前提する車両などの移動体の測距装置に組み込むには不向きである。

すなわち、特許文献１では、高コスト化を抑制しつつ、光検出部から出力された電気信号によらず適正な測定結果を出力することを可能とすることに関して改善の余地があった。

そこで、発明者らは、高コスト化を抑制しつつ、光検出系から出力された電気信号によらず適正な測定結果を出力することを可能とすべく、上記実施形態を発案した。

１０…投光系、１１…ＬＤ（光源）、２６…回転ミラー（投光系の一部）、４０…光検出系、４１…信号処理系、４２…時間計測用ＰＤ（光検出系の一部）、４３…ＩＶ変換器（光検出系の一部）、４４…二値化回路（信号処理系の一部）、４５…時間計測部（演算系の一部）、４６…測定制御部（演算系の一部）、４９…信号判定回路（判定系）、１００…物体検出装置。

特許第５８０４４６７号公報

Claims (16)

1. 発光信号に基づいて発光する光源を含む投光系と、
   前記投光系から投光され物体で反射された光を受光し、その受光量に応じた電気信号を出力する光検出系と、
   前記発光信号及び前記光検出系から出力された前記電気信号に基づいて前記物体までの距離を求める演算系と、を備え、
   前記電気信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を横切る場合に、前記電圧が前記閾値電圧Ｖｔｈ１を最初に横切る点と前記電圧が前記閾値電圧Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きと、前記電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間に基づいて、前記電気信号が正常であるか否かを判定することを特徴とする距離測定装置。
2. 前記時間又は該時間を別の単位に換算した換算値と前記傾きとで表される２次元直交座標系に前記電気信号の電圧の前記時間又は前記換算値と前記傾きとに基づいてプロットした点が、前記時間又は前記換算値と前記傾きとで決まる点を以って表される所定の関係を表す曲線上から外れた所定範囲にプロットされる場合に、前記関係を表す曲線上から外れた所定範囲にある場合に、前記電気信号が正常でないと判定することを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。
3. 前記所定範囲は、前記時間又は前記換算値の大きさと前記傾きの大きさとの関係に基づいて、複数設定されていることを特徴とする請求項２に記載の距離測定装置。
4. 前記複数の所定範囲のうち少なくとも２つの所定範囲は、一部重複していることを特徴とする請求項３に記載の距離測定装置。
5. 前記電気信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方のみを横切る場合に、前記時間又は前記換算値の大きさに基づいて、前記電気信号が正常であるか否かを判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の距離測定装置。
6. 正常でないと判定された前記電気信号について、該電気信号に基づいて求められた距離を前記物体までの距離とはしないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の距離測定装置。
7. 前記投光系は、少なくとも投光される位置が隣接する第１の光と第２の光とを投光し、 前記光検出系は、前記第１の光が前記物体で反射された第１の反射光と前記第２の光が前記物体で反射された第２の反射光とを受光し、該第１の反射光と該第２の反射光のそれぞれに対応する第１の電気信号と第２の電気信号とを出力し、
   前記演算系は、前記第１の電気信号が正常であると判定され、前記第２の電気信号が正常でないと判定される場合に、前記第１の電気信号に基づき第１の距離を求め、前記第２の光の投光による測定結果として前記第１の距離を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の距離測定装置。
8. 前記投光系は、投光される位置が一端部から他端部に向かって隣接する複数の光を投光し、
   前記光検出系は、前記投光された複数の光のそれぞれが前記物体で反射された複数の反射光を受光し、該複数の反射光のそれぞれに対応する複数の電気信号を出力し、
   前記演算系は、前記複数の電気信号のそれぞれに対応する複数の距離を求め、
   前記投光された複数の光のうち、一端部側から他端部に向かってｍ番目（ただし、ｍは整数）の光に対応するｍ番目の電気信号に基づく距離をｍ番目の距離と定義し、前記ｍ番目の光から他端部に向かってｎ番目（ただし、ｎは整数）の光をｍ＋ｎ番目の光と定義し、該ｍ＋ｎ番目の光に対応するｍ＋ｎ番目の電気信号に基づく距離をｍ＋ｎ番目の距離と定義すると、
   前記演算系は、前記ｍ番目の電気信号とｍ＋２ｎ＋１番目の電気信号とが正常であると判定され、ｍ＋１番目の電気信号からｍ＋２ｎ番目の電気信号までが正常でないと判定される場合に、
   前記ｍ番目の光の投光による測定結果として前記ｍ番目の距離を出力し、
   前記ｍ＋２ｎ＋１番目の光の投光による測定結果として前記ｍ＋２ｎ＋１番目の電気信号に基づくｍ＋２ｎ＋１番目の距離を出力し、
   ｍ＋１番目の光からｍ＋ｎ番目の光までの投光による測定結果として前記ｍ番目の距離を出力し、
   ｍ＋ｎ＋１番目の光から前記ｍ＋２ｎ番目の光までの投光による測定結果として前記ｍ＋２ｎ＋１番目の距離を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の距離測定装置。
9. 前記投光系は、投光される位置が一端部から他端部に向かって隣接する複数の光を投光し、
   前記光検出系は、前記投光された複数の光のそれぞれが前記物体で反射された複数の反射光を受光し、該複数の反射光のそれぞれに対応する複数の電気信号を出力し、
   前記演算系は、前記複数の電気信号のそれぞれに対応する複数の距離を求め、
   前記投光された複数の光のうち、一端部側から他端部に向かってｍ番目（ただし、ｍは整数）の光に対応するｍ番目の電気信号に基づく距離をｍ番目の距離と定義し、前記ｍ番目の光から他端部に向かってｎ番目（ただし、ｎは整数）の光をｍ＋ｎ番目の光と定義し、該ｍ＋ｎ番目の光に対応するｍ＋ｎ番目の電気信号に基づく距離をｍ＋ｎ番目の距離と定義すると、
   前記演算系は、前記ｍ番目の電気信号と前記ｍ＋２ｎ＋２番目の電気信号とが正常であると判定され、ｍ＋１番目の電気信号からｍ＋２ｎ＋１番目の電気信号までが正常でないと判定される場合に、
   前記ｍ番目の光の投光による測定結果として前記ｍ番目の距離を出力し、
   前記ｍ＋２ｎ＋２番目の光の投光による測定結果として前記ｍ＋２ｎ＋２番目の電気信号に基づくｍ＋２ｎ＋２番目の距離を出力し、
   ｍ＋１番目の光からｍ＋ｎ番目の光までの投光による測定結果として前記ｍ番目の距離を出力し、
   ｍ＋ｎ＋２番目の光から前記ｍ＋２ｎ＋１番目の光までの投光による測定結果として前記ｍ＋２ｎ＋２番目の距離を出力し、
   ｍ＋ｎ＋１番目の光までの投光による測定結果として、前記ｍ番目の距離と前記ｍ＋２ｎ＋２番目の距離のうち、ｍ＋ｎ＋１番目の電気信号に基づくｍ＋ｎ＋１番目の距離との差が小さい方を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の距離測定装置。
10. 前記投光系は、投光される位置が一端部から他端部に向かって隣接する複数の光を投光し、
    前記光検出系は、前記投光された複数の光のそれぞれが前記物体で反射された複数の反射光を受光し、該複数の反射光のそれぞれに対応する複数の電気信号を出力し、
    前記演算系は、前記複数の電気信号のそれぞれに対応する複数の距離を求め、
    前記投光された複数の光のうち、一端部側から他端部に向かってｍ番目（ただし、ｍは整数）の光に対応するｍ番目の電気信号に基づく距離をｍ番目の距離と定義し、前記ｍ番目の光から他端部に向かってｎ番目（ただし、ｎは整数）の光をｍ＋ｎ番目の光と定義し、該ｍ＋ｎ番目の光に対応するｍ＋ｎ番目の電気信号に基づく距離をｍ＋ｎ番目の距離と定義すると、
    前記演算系は、前記ｍ番目の電気信号と前記ｍ＋２ｎ＋２番目の電気信号とが正常であると判定され、ｍ＋１番目の電気信号からｍ＋２ｎ＋１番目の電気信号までが正常でないと判定される場合に、
    前記ｍ番目の光の投光による測定結果として前記ｍ番目の距離を出力し、
    前記ｍ＋２ｎ＋２番目の光の投光による測定結果として前記ｍ＋２ｎ＋２番目の電気信号に基づくｍ＋２ｎ＋２番目の距離を出力し、
    ｍ＋１番目の光からｍ＋ｎ番目の光までの投光による測定結果として前記ｍ番目の距離を出力し、
    ｍ＋ｎ＋２番目の光から前記ｍ＋２ｎ＋１番目の光までの投光による測定結果として前記ｍ＋２ｎ＋２番目の距離を出力し、
    ｍ＋ｎ＋１番目の光までの投光による測定結果として、前記ｍ番目の距離と前記ｍ＋２ｎ＋２番目の距離のうち、小さい方の距離を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の距離測定装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の距離測定装置と、
    前記距離測定装置が搭載される移動体と、を備える移動体装置。
12. 投光する投光工程と、
    前記投光工程で投光され物体で反射された光を受光及び光電変換して電気信号を出力する光電変換工程と、
    前記投光工程での投光タイミング及び前記光電変換工程で出力された前記電気信号に基づいて前記物体までの距離を算出する距離算出工程と、
    前記電気信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を横切る場合に、前記電圧が前記閾値電圧Ｖｔｈ１を最初に横切る点と前記電圧が前記閾値電圧Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きと、前記電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間とに基づいて、前記電気信号が正常であるか否かを判定する判定工程と、を含む距離測定方法。
13. 投光する投光工程と、
    前記投光工程で投光され物体で反射された光を受光及び光電変換して電気信号を出力する光電変換工程と、
    前記電気信号の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を横切る場合に、前記電圧が前記閾値電圧Ｖｔｈ１を最初に横切る点と前記電圧が前記閾値電圧Ｖｔｈ２を最初に横切る点を通る直線の傾きと、前記電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方を最初に横切ってから次に横切るまでの時間とに基づいて、前記電気信号が正常であるか否かを判定する判定工程と、
    前記判定工程での判定結果が肯定的である場合に、前記投光工程での投光タイミング及び前記光電変換工程で出力された前記電気信号に基づいて、前記物体までの距離を算出する距離算出工程と、を含むことを特徴とする距離測定方法。
14. 前記判定工程では、前記時間又は該時間を別の単位に換算した換算値と前記傾きとで表される２次元直交座標系に前記電気信号の電圧の前記時間又は前記換算値と前記傾きとに基づいてプロットした点が、前記時間又は前記換算値と前記傾きとで決まる点を以って表される所定の関係を表す曲線上から外れた所定範囲にプロットされる場合に、前記関係を表す曲線上から外れた所定範囲にある場合に、前記電気信号が正常でないと判定することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の距離測定方法。
15. 前記所定範囲は、前記時間又は前記換算値の大きさと前記傾きの大きさとの関係に基づいて、複数あり、
    前記判定工程では、前記電気信号の前記電圧の前記時間又は前記換算値と前記傾きとに基づいてプロットした点が前記複数の所定範囲のいずれかにある場合に前記電気信号が正常でないと判定することを特徴とする請求項１４に記載の距離測定方法。
16. 前記判定工程では、前記電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２の小さい方のみを横切る場合に、前記時間に基づいて、前記判定を行うことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の距離測定方法。

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