TWI908925B - 光測距裝置及光測距方法 - Google Patents

Abstract

提供一種光測距裝置，即便使用光子計數型的光接收元件仍不會導致電路規模的擴大，即使不求出背景光量，仍然可以適當地補正算出距離。 [解決手段]一種TOF方式的光測距裝置，是依據：檢測對於脈衝狀的測定光之來自物體的反射光之光子計數型的複數個光接收元件、以及從各光接收元件輸出的電壓脈衝的加法值，來測定飛行時間，並且從飛行時間來算出到物體的距離，前述光測距裝置是構成為：生成顯示度數的直方圖，前述度數是以預定週期重複輸出測定光時飛行時間測定電路所算出的飛行時間分布於以預定時間間隔被區分為複數個區域的時間軸上的各區域之度數，前述光測距裝置從分布於直方圖的度數到達預定的直方圖閾值的區域之飛行時間，來算出對於物體的飛行時間的代表值，並依據度數-誤差特性來補正飛行時間的代表值，前述度數-誤差特性是在事先使反射光的強度不同的情況下以直方圖生成電路所得到的度數-誤差特性。

Description

光測距裝置及光測距方法

本發明是有關於具備光子計數型的光接收元件的光測距裝置及光測距方法。

在專利文獻1中，揭示了一種光學的測距裝置，是依據照射光的投射時刻與反射光的光接收時刻的差來測定距離的光學的測距裝置，具備：光源，投射脈衝光；靈敏度可變的測定光接收機構，具備接收來自物體的光的光子計數型的測定光接收元件；掃描機構，掃描投射方向與光接收方向；參照光接收機構，具備接收來自下述區域之投射的光以外的光的參照光接收元件，前述區域是藉由前述掃描機構而使前述測定光接收機構下次測定的區域；及控制機構，因應於前述參照光接收機構的光接收量，來控制前述測定光接收機構的靈敏度。

在專利文獻2中，揭示了一種光學測定裝置，具備：光源，照射雷射光；光接收部，具備複數個光子計數型的光接收元件；直方圖生成部，生成顯示累積運算值與經過時間的關係的直方圖，前述累積運算值是在包含未藉由前述光源照射前述雷射光的狀態及有照射前述雷射光的狀態之期間中，按連續的每個預定時間而將複數個光接收元件各自的回應頻率累積運算的值；光量推定部，將未照射前述雷射光的狀態下前述光接收部已接收的光接收量，依據與前述直方圖之未照射雷射光的狀態對應的回應頻率來推定為為背景光量，並且從依據與前述直方圖之有照射前述雷射光的狀態對應的回應頻率來推定出的光接收量，減去前述背景光量，來推定前述光接收部已接收之來自對象物的雷射光的反射光量；及距離推定部，在前述光接收元件及前述直方圖生成部的至少一部分中起因於特性而使輸出訊號變得不穩定的情況下，依據與前述直方圖中之前述光量推定部所推定的反射光量的峰值對應的時間，導出到對象物的暫定的距離，並且導出起因於與前述光量推定部所推定的背景光量及前述反射光量對應之前述變得不穩定的輸出訊號的偏移量，依據前述暫定的距離及前述偏移量，來推定到對象物的距離。 先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2014-81254號公報 專利文獻2：日本專利特開2018-91760號公報

發明欲解決之課題

專利文獻1所揭示的光學的測距裝置，雖然目的是適當地擴大光檢測器的亮度的動態範圍，但是除了光子計數型的測定光接收元件之外，還必須更具備光子計數型的參照光接收元件來作為參照光接收機構，使零件數量增加而使電路規模變大，使成本增加並且限制電路的小型化。

專利文獻2所揭示的光學測定裝置必須求出背景光量，且由於反射光量的峰值本身是因應於光接收訊號的大小而有差異，因此為了正確地求出距離會變得更需要補正。

本發明的目的點在於提供一種光測距裝置及光測距方法，即便使用光子計數型的光接收元件仍不會導致電路規模的擴大，即使不求出背景光量，仍然可以適當地補正算出距離。 用以解決課題之手段

為了達成上述目的，本發明之光測距裝置的第一特徵構成在於：具備：發光元件，輸出脈衝狀的測定光；光子計數型的複數個光接收元件，檢測對於前述測定光之來自物體的反射光；加法電路，對從各光接收元件輸出的電壓脈衝進行加法運算；飛行時間測定電路，將從前述測定光的輸出時間點到前述加法電路的加法值到達預定的加法閾值的時間點之時間，算出作為飛行時間；直方圖生成電路，生成顯示度數的直方圖，前述度數是以預定週期重複輸出前述測定光時前述飛行時間測定電路所算出的前述飛行時間分布於以預定時間間隔被區分為複數個區域的時間軸上的各區域之度數；代表值算出電路，依據前述直方圖，從分布於前述度數到達預定的直方圖閾值的前述區域之前述飛行時間，來算出對於前述物體的前述飛行時間的代表值；及距離運算電路，依據前述代表值算出電路所算出的前述飛行時間的前述代表值，算出到前述物體的距離，前述距離運算電路包含誤差補正電路，前述誤差補正電路是依據度數-誤差特性來算出誤差補正值，並且藉由前述誤差補正值來補正前述距離或前述飛行時間的前述代表值，前述度數-誤差特性是藉由以下兩者來決定：在事先使前述反射光的強度不同的情況下以前述直方圖生成電路所得到的前述度數、及根據實際距離與前述距離的差異或實際飛行時間與前述飛行時間的前述代表值的差異而得到的誤差。

對於從發光元件朝向物體輸出的脈衝狀的測定光之反射光，是藉由光子計數型的複數個光接收元件來檢測，從各光接收元件輸出的電壓脈衝是藉由加法電路來進行加法運算。從測定光的輸出時間點到加法電路的加法值到達預定的加法閾值的時間點之飛行時間是藉由飛行時間測定電路來算出。依據飛行時間測定電路對以預定週期重複輸出的測定光所算出的各飛行時間，藉由直方圖生成電路來生成顯示度數的直方圖，前述度數是飛行時間在以預定時間間隔被區分為複數個區域的時間軸上的各區域所分布的度數。從分布於度數到達預定的直方圖閾值的區域之飛行時間，藉由代表值算出電路來算出對於物體的飛行時間的代表值，並且藉由距離運算電路，依據飛行時間的代表值來算出到物體的距離。距離運算電路包含的誤差補正電路是藉由誤差補正值來補正距離或前述飛行時間的代表值。誤差補正電路是依據度數-誤差特性來算出誤差補正值，並且藉由誤差補正值來補正距離或飛行時間的代表值，前述度數-誤差特性是藉由以下兩者來決定：在事先使反射光的強度不同的情況下以直方圖生成電路所得到的度數、及根據實際距離與前述距離的差異或實際飛行時間與前述飛行時間的代表值的差異而得到的誤差。即便使用光子計數型的光接收元件仍不會導致電路規模的擴大，即使不求出背景光量，仍然可以適當地補正算出距離。

光測距裝置的第二特徵構成點在於：除了上述第一特徵構成之外，前述度數-誤差特性在事先以預定週期重複輸出前述測定光時，是依據強度-度數特性與強度-誤差特性來規定，前述強度-度數特性是顯示在有關於前述反射光的前述強度之指標與利用前述直方圖生成電路所得的前述度數之關聯，前述強度-誤差特性是顯示有關於前述反射光的前述強度之指標與前述誤差的關聯。

在以預定週期重複輸出測定光並且使反射光的強度不同時，事先求出強度-度數特性與強度-誤差特性，並且以反射光的強度為基準來合成兩個特性，藉此可得到度數-誤差特性，前述強度-度數特性是顯示有關於反射光的強度之指標與利用直方圖生成電路所得的度數之關聯，前述強度-誤差特性是顯示有關於光接收元件所檢測的反射光的強度之指標與誤差的關聯。

光測距裝置的第三特徵構成點在於：除了上述第二特徵構成之外，前述度數-誤差特性顯示伴隨於前述度數的增加而前述誤差減少的單調減少特性。

強度-度數特性顯示隨著反射光的強度上升到某個值而度數增加的單調增加特性。強度-誤差特性顯示隨著反射光的強度上升而延遲時間變短的單調減少特性。以反射光的強度為基準來合成兩個特性後，即可得到伴隨於度數的增加而誤差減少的單調減少特性。

光測距裝置的第四特徵構成點在於：除了上述第一至第三之任一個特徵構成之外，前述誤差補正電路是在前述度數-誤差特性的前述度數飽和之後，依據時間寬度-誤差特性來算出前述誤差補正值，並且藉由前述誤差補正值來補正前述距離或前述飛行時間的前述代表值，前述時間寬度是在事先使前述反射光的前述強度不同的情況下，前述加法電路的前述加法值成為前述加法閾值以上的期間。

由於度數-誤差特性是度數超過某個值會飽和，因此在飽和後誤差特性會變得不明，而難以進行適當的補正。在那樣的情況下，可以依據時間寬度，藉由利用時間寬度-誤差特性來進行適當的補正，前述時間寬度是加法電路的加法值連續地成為預定的加法閾值以上的期間。

光測距裝置的第五特徵構成點在於：除了上述第四特徵構成之外，前述時間寬度-誤差特性是在事先以預定週期重複輸出前述測定光時，依據前述強度-誤差特性與強度-時間寬度特性來規定的特性，前述強度-誤差特性是顯示有關於前述反射光的前述強度之指標與前述誤差的關聯，前述強度-時間寬度特性是顯示有關於前述反射光的前述強度之指標與前述加法電路的前述加法值成為前述加法閾值以上的時間寬度之關聯。

時間寬度-誤差特性是藉由在以預定週期重複輸出測定光並且使反射光的強度不同時，求出強度-誤差特性與強度-時間寬度特性，並且以反射光的強度為基準來合成兩個特性而得到，前述強度-誤差特性是顯示反射光的強度與誤差的關聯，前述強度-時間寬度特性是顯示反射光的強度與前述加法電路的加法值成為前述預定的加法閾值以上的時間寬度之關聯。

光測距裝置的第六特徵構成點在於：除了上述第五特徵構成之外，前述時間寬度是將利用前述直方圖生成電路在到達預定的直方圖閾值的前述區域所得到的前述時間寬度的加法值，除以該區域的各度數的加法值而得的值。

將強度-時間寬度特性的時間寬度設為：將利用直方圖生成電路而在到達預定的直方圖閾值的區域所得到的時間寬度的加法值除以該區域的各度數的加法值而得的值，藉此即可以平準化。這裡的時間寬度可以使用直方圖分布的平均值。

光測距裝置的第七特徵構成點在於：除了上述第四至第六之任一個特徵構成之外，前述時間寬度-誤差特性顯示伴隨於前述時間寬度的增加而前述誤差增加的單調增加特性。

強度-誤差特性顯示隨著反射光的強度上升而誤差變小的單調減少特性。強度-時間寬度特性顯示下述特性：隨著反射光的強度從低的區域到中間區域而時間寬度逐漸變長，隨著從中間區域到高的區域而逐漸變短，在中間區域顯示最大的時間寬度。以反射光的強度為基準來合成兩個特性後，反射光的強度從低的區域到中間區域為止顯示隨著時間寬度的增加而誤差減少的單調減少特性，反射光的強度從中間區域到高的區域為止顯示隨著時間寬度的減少而延遲時間減少的單調減少特性，換言之，顯示隨著時間寬度的增加而誤差增加的單調增加特性。由於此時間寬度成為最大的光接收強度與直方圖的度數飽和的光接收強度是對應的，因此在度數-誤差特性中當度數飽和後，之後可以依據時間寬度-誤差特性來補正。

光測距裝置的第八特徵構成點在於：除了上述第一至第七之任一個特徵構成之外，前述代表值算出電路是依據前述直方圖，而將分布於前述度數到達前述直方圖閾值的前述區域之前述飛行時間的總加法值除以該區域的各度數的加法值所得的值，算出作為對於前述物體的前述飛行時間的前述代表值。

作為誤差的吸收演算法，較理想的是將下述值設為對於物體的飛行時間的代表值：將分布於度數到達預定的直方圖閾值的區域的飛行時間的總加法值，除以對應的區域的各度數的加法值而得的值。

光測距裝置的第九特徵構成點在於：除了上述第一至第七之任一個特徵構成之外，前述代表值算出電路是依據前述直方圖，而將分布於前述度數到達前述直方圖閾值的區域及相鄰於該區域的區域之飛行時間的總加法值除以對應的區域的各度數的加法值所得的值，算出作為對於前述物體的前述飛行時間的前述代表值。

雖然也有設想到跨越被區分為複數個區域的時間軸上的各區域而存在有直方圖的度數之情況，但是在那樣的情況下，也可依據直方圖，將分布於度數到達直方圖閾值的區域及相鄰於該區域的區域之飛行時間的總加法值除以對應的區域的各度數的加法值所得的值，算出作為對於物體的飛行時間的代表值，藉此得到更正確的值來作為代表值。可以降低度數分散在直方圖的相鄰的組格(bin)之顫振(chattering)的影響。

光測距裝置的第十特徵構成點在於：除了上述第一至第七之任一個特徵構成之外，前述代表值算出電路是依據前述直方圖，就分布於相鄰的複數個區域的前述度數的總加法值到達前述直方圖閾值的區域，將分布於前述複數個區域的前述飛行時間的總加法值除以對應的區域的各度數的加法值所得的值，算出作為對於前述物體的前述飛行時間的前述代表值。

即使在單一區域中度數未到達預定的直方圖閾值的情況下，在如分布於複數個區域的度數的總加法值到達前述直方圖閾值的情況下，仍然可將分布於複數個區域的飛行時間的總加法值除以對應的區域的各度數的加法值所得的值，算出作為對於物體的飛行時間的代表值，藉此得到更正確的值來作為代表值。可以降低度數分散在直方圖的相鄰的組格(bin)之顫振(chattering)的影響。

光測距裝置的第十一特徵構成點在於：除了上述第一至第七之任一個特徵構成之外，前述飛行時間測定電路是構成為：算出從前述測定光的輸出時間點到前述加法電路的輸出值到達第1加法閾值與比前述第1加法閾值更高的第2加法閾值的各時間點為止的飛行時間，來作為前述飛行時間，前述直方圖生成電路構成為生成顯示度數的直方圖，前述度數是以預定週期重複輸出前述測定光時前述飛行時間測定電路所算出的前述飛行時間分布於以預定時間間隔被區分為複數個區域的時間軸上的各區域之度數，前述代表值算出電路是依據以前述第1加法閾值為基準的前述直方圖，將在分布於前述度數到達前述直方圖閾值的前述區域的前述飛行時間當中與前述第1加法閾值對應的前述飛行時間的總加法值，除以與前述第1加法閾值對應的度數所得的值，算出作為對於前述物體的前述飛行時間的前述代表值，前述誤差補正電路是依據度數-誤差特性來算出前述誤差補正值，並且藉由前述誤差補正值來補正前述距離或前述飛行時間的前述代表值，前述度數-誤差特性是藉由以下兩者來決定：利用以前述第1加法閾值及前述第2加法閾值為基準之前述直方圖所得的前述度數、及根據實際距離與前述距離的差異而得到的誤差。

由於是構成為將到達比預定的第1加法閾值更高的第2加法閾值的各時間點為止算出作為飛行時間，因此在補正中使用之較高的加法閾值的情況下，直方圖度數會增加。變得與增加直方圖的動態範圍等效，而得到更適當的飛行時間的代表值。

光測距裝置的第十二特徵構成點在於：除了上述第一至第十一之任一個特徵構成外，還具備光偏向裝置及/或光掃描裝置，前述光偏向裝置是使從前述發光元件輸出的前述測定光往預定的方向偏向，前述光掃描裝置是將前述測定光往預定的方向掃描。

可以使測定光朝向有必要檢測物體的空間偏向或掃描。

本發明之光測距方法的第一特徵構成在於：包含：反射光檢測步驟，藉由光子計數型的複數個光接收元件來檢測反射光，前述反射光是對於從發光元件輸出的脈衝狀的測定光之來自物體的反射光；飛行時間測定步驟，將從前述測定光的輸出時間點到各光接收元件所輸出的電壓脈衝的加法值到達預定的加法閾值的時間點為止之時間，算出作為飛行時間；直方圖生成步驟，生成顯示度數的直方圖，前述度數是以預定週期重複輸出前述測定光時前述飛行時間測定步驟所算出的前述飛行時間分布於以預定時間間隔被區分為複數個區域的時間軸上的各區域之度數；代表值算出步驟，依據前述直方圖，從分布於前述度數到達預定的直方圖閾值的前述區域之前述飛行時間，來算出對於前述物體的前述飛行時間的代表值；及距離運算步驟，依據前述代表值算出步驟所算出的前述飛行時間的前述代表值，算出到前述物體的距離，前述距離運算步驟包含誤差補正步驟，前述誤差補正步驟是依據度數-誤差特性來算出誤差補正值，並且藉由前述誤差補正值來補正前述距離或前述飛行時間的前述代表值，前述度數-誤差特性是藉由以下兩者來決定：在事先使前述反射光的強度不同的情況下在前述直方圖生成步驟所得到的前述度數、及根據實際距離與前述距離的差異或實際飛行時間與前述飛行時間的前述代表值的差異而得到的誤差。

光測距方法的第二特徵構成點在於：除了上述第一特徵構成之外，前述誤差補正步驟是在前述度數-誤差特性的度數飽和之後，依據時間寬度-誤差特性來算出前述誤差補正值，並且藉由前述誤差補正值來補正前述距離或前述飛行時間的前述代表值，前述時間寬度是在事先使前述反射光的強度不同的情況下前述加法值成為前述預定的加法閾值以上的期間。 發明效果

如以上說明，根據本發明，變得可以提供一種即便使用光子計數型的光接收元件仍不會導致電路規模的擴大，即使不求出背景光量仍然可以適當地補正算出距離之光測距裝置及光測距方法，。

用以實施發明之形態

以下，說明本發明之光測距裝置及光測距方法。 如圖1所示，光測距裝置200是一種TOF方式的光測距裝置，具備：發光元件2，容置在具備透光窗的罩殼C中，並且輸出脈衝狀的測定光；複數個光子計數型的光接收元件3，檢測對於測定光之來自物體的反射光；光掃描裝置10，將從發光元件2輸出的測定光朝向測定空間來掃描，將從存在於測定空間的物體的表面擴散反射的反射光導向光接收元件3；及控制電路100，一邊使光掃描裝置10作動一邊驅動發光元件2，處理對於光接收元件3所檢測的反射光之訊號，來算出到物體的距離。

光掃描裝置10具備：偏向鏡11，將從發光元件2輸出的測定光朝向測定空間偏向，並且將來自物體的反射光導向光接收元件3；馬達13，驅動偏向鏡11繞著旋轉軸P旋轉；及編碼器14，偵測馬達13的旋轉速度及旋轉位置。

編碼器14是由圓盤14A與穿透型的光斷續器(photo interrupter)14B所構成，前述圓盤14A是在外周以預定間隔形成有狹縫，並且繞著旋轉軸P旋轉，前述光斷續器14B是檢測穿透形成於圓盤14A的狹縫的光。

偏向鏡11是以相對於旋轉軸P而傾斜45度的姿勢來固定，在旋轉軸P的軸心上分別配置有光接收元件3、聚光透鏡12、發光元件2、投射透鏡15。從發光元件2輸出的脈衝狀的測定光是在通過投射透鏡15而整形成平行光後，沿著光導引件16傳播，並且藉由偏向鏡11而直角地偏向，隨著偏向鏡11的旋轉而被偏向掃描並且輸出至監視區域。

來自物體的反射光是在光導引件16的周圍空間傳播而入射至偏向鏡11，並且往旋轉軸P的軸心方向偏向後，通過聚光透鏡12而入射至光接收元件3。另外，上述光掃描裝置10為例示，只要是可以將從發光元件2輸出的測定光往預定的方向掃描或偏向，而將其反射光導向光接收元件3的光掃描裝置即可，並不限定於像這樣的構成。可以採用例如以下構成等：具備以定速旋轉的多面鏡或以壓電元件等的驅動力而擺動的偏向鏡之構成、驅動光學系統整體旋轉的構成、或驅動包含發光元件2及光接收元件3的光學系統整體旋轉的構成等。

作為發光元件2是使用輸出近紅外線域的雷射之雷射二極體，作為光接收元件3是使用將複數個單光子崩潰二極體(SPAD：Single Photon Avalanche Diode)配置成矩陣狀的矽光電倍增器(SiPM：Silicon Photo Multipliers)。

當光子入射至崩潰光二極體(APD：Avalanche Photo Diode)後，會生成電子-電洞對，電子與電洞分別藉由高電場而加速，接連地如雪崩似地引發碰撞電離，而生成新的電子-電洞對。

在崩潰光二極體(APD)的動作模式中，有使逆偏壓以小於降伏電壓(擊穿(breakdown)電壓)的方式來動作的線性模式、及以降伏電壓以上的方式來動作的蓋格模式(Geiger mode)。在線性模式中，藉由施加、控制小於降伏電壓的逆偏壓，即可以可變地控制增加倍率。輸出電流與入射光量幾乎成比例，可以藉由逆偏壓值來改變增加倍率即靈敏度，而使用於入射光量的測定。在蓋格模式中，由於藉由施加降伏電壓以上的逆偏壓，即使是單一光子的入射也可以引起崩潰現象，因此稱為單光子崩潰二極體(SPAD：Single Photon Avalanche Diode)。

在使用像單光子崩潰二極體(SPAD)一樣相對於光子入射而輸出電壓脈衝的光子計數型的光接收元件之情況下，重複測定電壓脈衝的到來時刻並製作直方圖，並且提取其極大值，藉此即可以排除干擾光的影響。

單光子崩潰二極體(SPAD)可以藉由將施加電壓降低至降伏電壓來停止崩潰。降低施加電壓來停止崩潰現象是稱為抑制(quenching)。最單純的抑制電路是藉由與崩潰光二極體(APD)串聯地連接抑制電阻來實現。當產生崩潰電流後，藉由抑制電阻端子間的電壓上升而使崩潰光二極體(APD)的偏壓下降，當成為小於降伏電壓時，崩潰電流即停止。之後，當單光子崩潰二極體(SPAD)的施加電壓再次超過降伏電壓時，雖然會成為可檢測光的狀態，但是在之前的期間中會產生單光子崩潰二極體(SPAD)不反應的空檔期間。

在控制電路100中包含馬達驅動電路20、發光控制電路30、光接收電路40、飛行時間測定電路50、直方圖生成電路60、代表值算出電路70、距離運算電路80、誤差補正電路90。誤差補正電路90雖然較理想的是與距離運算電路80一體地構成，但是在本實施形態中，亦可如圖1及圖3所示，構成為功能與距離運算電路80分離。

馬達驅動電路20依據從編碼器14輸出的脈衝訊號，將馬達13驅動成使偏向鏡11以預定速度旋轉。作為馬達13較佳可使用無刷DC馬達或步進馬達等。

發光控制電路30依據從編碼器14輸出的脈衝訊號，將發光元件2控制成以預定週期來輸出脈衝狀的測定光。例如，在將偏向鏡11(馬達13)的旋轉速度設為1200rpm(1次旋轉50毫秒(msec.))，且將測定光的掃描角度的解析度亦即單位掃描角度設為0.25°的情況下，是以28.8kHz來輸出脈衝狀的測定光，藉此以0.25°單位來輸出測定光。另外，上述數值只不過是例示，本發明並不限定於這些數值。以下所例示的數值也是同樣。

實際上是如後述，在單位掃描角度0.25°之間，以約2微秒(μsec.)的間隔來輸出16次1奈秒(nsec.)的脈衝寬度的脈衝光，依據來自檢測了對各個脈衝光的反射光之各光接收元件3的輸出，藉由飛行時間測定電路50來算出飛行時間，亦即從測定光的輸出時期到因物體而反射回來為止的時間，並且藉由直方圖生成電路60來生成直方圖。

如圖1及圖2所示，光接收電路40具備：抑制電阻41，對從各光接收元件(單光子崩潰二極體(SPAD))3輸出的電流脈衝進行電壓轉換；脈衝整形電路42，為包含電容器的微分電路，前述電容器將各光接收元件3及抑制電阻41的輸出整形成短脈衝波；加法電路43，對從各脈衝整形電路42輸出的短脈衝波進行加法運算；及比較電路44，當加法電路43的輸出到達預定的加法閾值時，則輸出脈衝。另外，構成矽光電倍增器(SiPM)的單光子崩潰二極體(SPAD)的數量，一般而言是以每1像素大約130~6000個元件來構成，與各個元件數對應的數量的抑制電阻41及脈衝整形電路42、以及加法電路43是一體地構成於構成矽光電倍增器(SiPM)的積體電路。

飛行時間測定電路50是由TDC電路(TDC：Time-to-Digital Converter，時間數位轉換器)所構成，前述TDC電路是將下述時間運算作為飛行時間：從發光控制電路30輸出的發光控制訊號的上升時間點直到比較電路44的輸出電路的上升時間點(具體而言，從測定光的輸出時間點到加法電路的加法值(SiPM輸出)到達預定的加法閾值的時間點)為止的時間，亦即從測定光的輸出時間點到反射光的檢測時間點為止的時間。

如圖1及圖3所示，直方圖生成電路60生成顯示度數的直方圖，前述度數是以預定週期重複輸出測定光時，飛行時間測定電路50所算出的飛行時間分布於以預定時間間隔被區分為複數個區域的時間軸上的各區域之度數。

代表值算出電路70是依據直方圖，從分布於度數到達預定的直方圖閾值的區域之時間，來算出對於物體的飛行時間的代表值。距離運算電路80是依據代表值算出電路70所算出的飛行時間的代表值，來算出到物體的距離。誤差補正電路90是依據度數-誤差特性來算出誤差補正值，並且藉由誤差補正值來補正距離，前述度數-誤差特性是藉由以下兩者來決定：在事先使反射光的強度不同的情況下以直方圖生成電路60所得到的度數、及根據實際距離與前述距離的差異或實際飛行時間與前述飛行時間的代表值的差異而得到的誤差。

另外，實際距離是從光測距裝置200到反射反射光的物體的實際的物理上的距離之值，藉由和距離運算電路80算出的距離之值的差異來定義誤差。又，實際飛行時間同樣地是實際的物理上的光的飛行時間之值，亦可設為藉由實際飛行時間與代表值算出電路70所算出的飛行時間的代表值之值的差異來定義誤差。依據該誤差之值的誤差特性，可以算出相當於距離或時間的單位的誤差補正值。

與從發光元件2朝向物體輸出的脈衝狀的測定光相對的反射光，是藉由光子計數型的複數個光接收元件3來檢測，從各光接收元件3輸出的電壓脈衝是藉由加法電路43來進行加法運算。從測定光的輸出時間點到加法電路43的加法值到達預定的加法閾值的時間點之飛行時間是藉由飛行時間測定電路50來算出。

如圖4所示，依據各飛行時間(在圖4中是表記為「TDC計數值Tm,n，在此，m為發光編號，n為邊緣檢測編號」)，藉由直方圖生成電路60來生成顯示度數(最大值為16)的直方圖，前述各飛行時間是在單位掃描角度(在本實施形態中為0.25°)之間，對於以預定週期(在本實施形態中為約500kHz)重複輸出(在本實施形態中是重複輸出16次)的測定光藉由飛行時間測定電路50算出的各飛行時間，前述度數是對應於以預定時間間隔(在圖4中為0.5奈秒)被區分為複數個區域(在圖4中，將各區域表記為「組格(bin)」)的時間軸上的各區域之飛行時間所分布的度數。

具體而言，從測定光的輸出時間點到加法電路43的輸出(SiPM輸出)到達預定的加法閾值的時間點為止為飛行時間，對存在於每個區域(組格)的飛行時間的存在數進行加法運算，藉此求出TDC邊緣直方圖亦即度數Hn，並且對存在於每個區域(組格)的飛行時間進行加法運算，藉此求出TDCSUM直方圖亦即合計飛行時間Sn。

並且，從分布於度數Hn到達預定的直方圖閾值的區域(組格)之飛行時間，藉由代表值算出電路70來算出對於物體的飛行時間的代表值(Sn/Hn)，進而，距離運算電路80依據代表值算出電路70所算出的飛行時間的代表值來算出到物體的距離。並且，藉由誤差補正電路90來補正距離。如後文詳述，誤差補正電路90是按照在事先使反射光的強度不同的情況下利用直方圖生成電路60而得到的每個度數，求出到測定對象物的實際距離以及依據於計測所求出的飛行時間的代表值的距離之差異，來作為事先已知的誤差。從而，依據藉此得到的度數-誤差特性來算出距離的誤差補正值，來補正距離運算電路80算出的距離。

代表值算出電路70依據直方圖，將分布於度數Hn成為預定的直方圖閾值的區域之飛行時間的總加法值即合計飛行時間Sn除以度數Hn的值而得到的值，算出作為對於物體的飛行時間的代表值。在圖4的例子中，將Sn＝T _1,1＋T _2,1＋T _3,1＋・・・＋T _{＊ , ＊}除以度數Hn的值而得到的值會成為代表值。

在圖4的例子中，雖然是僅以度數成為預定的直方圖閾值的區域(組格)為對象來算出代表值，但是作為代表值算出電路70，亦可依據直方圖，將分布於度數到達預定的直方圖閾值的區域(組格)及相鄰於該區域的區域(組格)之飛行時間的總加法值除以對應的區域(組格)的各度數的加法值所得的值，算出作為對於物體的飛行時間的代表值。

雖然也有設想到跨越被區分為複數個區域(組格)的時間軸上的各區域而存在有直方圖的度數之情況，但是在那樣的情況下，也可依據直方圖，將分布於度數到達直方圖閾值的區域(組格)及相鄰於該區域(組格)的區域(組格)之飛行時間的總加法值除以對應的區域(組格)的各度數的加法值所得的值，算出作為對於物體的飛行時間的代表值，藉此得到更正確的值來作為代表值。在此情況下，與度數到達預定的直方圖閾值的區域相鄰的區域，是指可以將與度數成為最大的區域之左右任一者相鄰的區域當中度數較大的區域設為對象，亦可將兩個相鄰的區域設為對象。

又，即使在單一區域中度數未到達預定的直方圖閾值的情況下，在如分布於複數個區域的度數的總加法值到達直方圖閾值的情況下，仍然可將分布於複數個區域的飛行時間的總加法值除以對應的區域的各度數的加法值所得的值，算出作為對於物體的飛行時間的代表值。其結果，變得得到更正確的值來作為代表值。可以減少度數分散在直方圖的相鄰的組格之顫振(chattering)的影響，藉此得到正確的代表值。

此外，如圖5所示，亦可將飛行時間測定電路50構成為：將從測定光的輸出時間點到加法電路43的加法值(SiPM輸出)到達預定的加法閾值(第1加法閾值)的各時間點為止的時間、以及到達比預定的加法閾值更高的加法閾值(第2加法閾值)的時間點為止的時間，分別算出作為飛行時間。

在此情況下，直方圖生成電路60構成為生成顯示度數的直方圖，前述度數是以預定週期重複輸出測定光時，飛行時間測定電路50所算出的各個飛行時間分布於以預定時間間隔被區分為複數個區域(組格)的時間軸上的各區域之度數。

並且，代表值算出電路70亦可構成為：依據直方圖，將分布於度數到達預定的直方圖閾值的區域(組格)的飛行時間當中與預定的加法閾值對應的各飛行時間的總加法值，除以與預定的加法閾值對應的度數所得的值，算出作為對於物體的飛行時間的代表值。

此外，誤差補正電路90亦可構成為依據度數-誤差特性來算出誤差補正值，並且藉由前述誤差補正值來補正距離或飛行時間的代表值，前述度數-誤差特性是藉由以下兩者來決定：利用以第1加法閾值及第2加法閾值為基準之直方圖所得的度數、及根據實際距離與前述距離的差異而得到的誤差。在此情況下，如圖5所示，「TDC計數值Tm,n」所示的邊緣檢測編號n的最大值(Max)會成為32，可得到與直方圖的動態範圍(dynamic range)的擴大等效的效果，而變得可以得到更適當的度數-延遲特性。另外，此情況的度數-延遲特性，必須依據對應於2個加法閾值的度數來另外求出。

針對上述誤差補正電路90來進行說明。 如圖2中所說明，一個個的單光子崩潰二極體(SPAD)的輸出是藉由脈衝整形電路42而整形成短脈衝波，並且藉由加法電路43來進行加法運算，當到達加法閾值時，則從比較電路44輸出脈衝訊號，並且藉由飛行時間測定電路50來算出包含延遲時間的飛行時間。

在圖6(a)中，顯示了光接收元件3即矽光電倍增器(SiPM)與構成矽光電倍增器(SiPM)的一個個的單光子崩潰二極體(SPAD)之對於光接收訊號的回應特性。

圖6(a)的上段的圖表是顯示一個個的單光子崩潰二極體(SPAD)的光接收訊號與脈衝整形電路42的光接收閾值(二值化閾值)的相對關係。作為積體電路而構成的一個個的脈衝整形電路42的光接收閾值雖然全部都是設定成相同值，但是實際上由於單光子崩潰二極體(SPAD)的光檢測會以某個機率來反應，因此在圖中是如灰色的帶狀所示，示意地表現為一定的寬度。

因此，對於光接收訊號弱且光接收強度和光接收閾值相同程度的「小」、光接收強度比光接收閾值更高某個程度的「中」、及光接收強度比光接收閾值更充分地高的「大」的每一個，一個個的單光子崩潰二極體(SPAD)的輸出時間點會產生某種程度之機率上的偏差。

圖6(a)的中段的圖表是顯示一個個的單光子崩潰二極體(SPAD)的一些輸出特性。在光接收強度「小」中，脈衝整形電路42的輸出時期有偏差，也可發現到不輸出的元件。在光接收強度「中」中，雖然是從全部的脈衝整形電路42輸出，但是在輸出時期中可看到偏差。在光接收強度「大」中，從全部的脈衝整形電路42幾乎在同時期輸出。

圖6(a)的下段的圖表是顯示矽光電倍增器(SiPM)的輸出，亦即加法電路43的輸出與加法閾值的關係。雖然當加法電路43的輸出到達加法閾值時，會從比較電路44輸出脈衝，但是由於光接收訊號的上升特性或單光子崩潰二極體(SPAD)的回應時間的偏差等，在原本的光接收訊號到達時與利用加法閾值所特定出的脈衝上升時間會產生誤差(延遲時間)。因此，為了以高精確度來特定飛行時間，對於利用從測定光的出發時間點到脈衝上升時間為止的時間所求出的飛行時間/飛行時間的代表值，必須進行減去前述延遲時間之補正延遲時間的處理，或者對於與飛行時間的代表值對應的距離，必須進行補正對應於前述延遲時間的誤差之處理。

誤差(延遲時間)有依光接收強度「小」→「中」→「大」的順序而變短的傾向，加法電路43的輸出成為加法閾值以上的頻率會在光接收強度較小時與光接收強度一起增加，當超過某種程度的光接收強度後，則成為幾乎100%的頻率。又，在矽光電倍增器(SiPM)的輸出的峰值為加法閾值附近的光接收強度「小」的時候，加法電路43的輸出成為加法閾值以上的時間寬度短，隨著光接收強度的增加，矽光電倍增器(SiPM)的輸出訊號變大且時間寬度增大，當光接收強度進一步成為「大」，矽光電倍增器(SiPM)的輸出在短期間中上升後時間寬度減少。

亦即，藉由直方圖生成電路60所生成的飛行時間的直方圖度數，在光接收強度「小」→「中」→「大」的順序中，會有成為「小」→「飽和」→「飽和」的傾向，超過此時的加法閾值的時間寬度，在光接收強度「小」→「中」→「大」的順序中，會有呈現「小」→「大」→「小」的山形的傾向。在此，時間寬度是將利用直方圖生成電路60所得到的在到達預定的直方圖閾值之區域所得到的時間寬度的加法值(藉由圖3所示的脈衝寬度加法電路來算出)除以度數而得到的值。飽和是指滿足、被滿足到最大限度之預定的度數。直方圖的飽和亦可藉由直方圖的度數是否為預定的值以上來判斷。

將強度-時間寬度特性的時間寬度設為：將利用直方圖生成電路60而在到達預定的直方圖閾值的區域所得到的時間寬度的加法值除以該區域的各度數的加法值而得的值，藉此即可以平準化。

依據此傾向，可分別得到圖6(b)所示的強度-誤差特性、強度-度數特性、強度-時間寬度特性。亦即，即使是來自相同物體的反射光，若光接收強度不同則飛行時間會不同，其結果，在距離運算電路80所算出的距離與到實際的測定對象物的實際距離之間會產生誤差。

於是，只要依據在預先使反射光的強度不同的情況下使用直方圖生成電路60等而得到的強度-誤差特性、強度-度數特性、強度-時間寬度特性，來導出度數-誤差特性及時間寬度-誤差特性，並且將這些特性作為補正表而先儲存至控制電路100所具備的記憶體中，誤差補正電路90即可以參照補正表，藉由誤差來補正依據於飛行時間的代表值之距離。

誤差是作為到實際的測定對象物的實際距離、與依據於補正前的飛行時間的代表值之距離的差分來求出。延遲時間是作為從到實際的測定對象物的距離求出的理論上的飛行時間、與藉由實際的計測而計測的補正前的飛行時間的代表值之差分來求出。

為了使反射光的強度不同，可以對測定光的發光強度進行可變設定、或者將各種衰減濾波器配置在光接收元件3的光接收部、或者使測定光照射的物體的反射特性不同。作為使物體的反射特性不同的例子，可以使用白色紙、黑色紙、灰色紙、金屬箔的塗佈紙、回歸性反射片材等。

度數-誤差特性可藉由在事先以預定週期重複輸出測定光時，以強度為基準來合成強度-度數特性與強度-誤差特性來得到，前述強度-度數特性顯示反射光的強度與利用直方圖生成電路60所得到的度數之關聯，前述強度-誤差特性顯示反射光的強度與誤差(延遲時間)的關聯。

在圖7中顯示有生成度數-誤差特性時的示意圖。可藉由以強度為基準而將強度-度數特性的度數與強度-誤差特性的誤差(延遲時間)建立關連來得到。如此進行而得到的度數-誤差特性成為圖3所示的直方圖補正表。

度數-誤差特性顯示伴隨於度數的增加而誤差(延遲時間)減少的單調減少特性。強度-度數特性顯示隨著反射光的強度上升到某個值而度數增加的單調增加特性。強度-誤差特性顯示隨著反射光的強度上升而誤差(延遲時間)變小的單調減少特性。以反射光的強度為基準來合成兩個特性後，即可得到伴隨於度數的增加而誤差減少的單調減少特性。

如圖6(b)、圖7所示，度數-誤差特性顯示單調減少特性，當光接收量超過某個值時，直方圖度數會飽和，且會變得無法進行直方圖度數與延遲時間的對應，因此會變成無法進行其以上的補正。

為了應對那樣的情況，誤差補正電路90是在度數-誤差特性的度數已飽和後，利用上述時間寬度-誤差特性，藉由誤差補正值來補正飛行時間的代表值。

時間寬度-誤差特性是藉由在事先以預定週期重複輸出測定光時，以反射光的強度為基準來合成強度-誤差特性與強度-時間寬度特性來得到，前述強度-誤差特性顯示反射光的強度與誤差(延遲時間)的關聯，前述強度-時間寬度特性顯示反射光的強度與加法電路的加法值(SiPM輸出)成為預定的加法閾值以上的時間寬度之關聯。

時間寬度-誤差特性是藉由在以預定週期重複輸出測定光並使反射光的強度不同時，求出強度-誤差特性與強度-時間寬度特性，並且以強度為基準來合成兩個特性而得到，前述強度-誤差特性顯示反射光的強度與誤差(延遲時間)的關聯，前述強度-時間寬度特性顯示反射光的強度與前述加法電路的加法值成為前述預定的加法閾值以上的時間寬度之關聯。時間寬度-誤差特性使用伴隨於時間寬度的增加而誤差(延遲時間)增加的單調增加特性之區域。

在圖8中顯示有生成時間寬度-誤差特性時的示意圖。可藉由以強度為基準而將強度-誤差特性的誤差補正值(延遲時間)、及強度-時間寬度特性的時間寬度建立關連來得到。如此進行而得到的時間寬度-誤差特性成為圖3所示的脈衝寬度表。

強度-誤差特性顯示隨著反射光的強度上升而誤差變小的單調減少特性。強度-時間寬度特性顯示山形特性，前述山形特性是：隨著反射光的強度從低的區域到中間區域而時間寬度逐漸變長，隨著從中間區域到高的區域而逐漸變短，在中間區域顯示最大的時間寬度。

以反射光的強度為基準來合成兩個特性後，反射光的強度從低的區域到中間區域為止顯示隨著時間寬度的增加而誤差(延遲時間)減少的單調減少特性，反射光的強度從中間區域到高的區域為止顯示隨著時間寬度的減少而誤差(延遲時間)減少的單調減少特性。由於此時間寬度成為最大的光接收強度與直方圖的度數飽和的光接收強度是對應的，因此在度數-誤差特性中當度數飽和後，之後可以依據時間寬度-延遲時間特性來補正。

另外，雖然在上述的說明及在圖6中是說明依據光接收強度而將誤差(=延遲時間)與直方圖度數、時間寬度進行合成/整合，但是並不需要依據光接收強度本身來進行合成/整合，只要是與光接收強度相關的指標也可以替代。例如，在光接收強度本身的測定困難的情況下，亦可依據被認可為與光接收強度相關的其他指標來合成。例如，若測定條件相同，則可認為隨著測定光的強度增大而光接收強度也增大。只要使測定光強度變化，並且測定對應於各個測定光強度的延遲時間、直方圖度數、時間寬度，即可以求出誤差(=延遲時間)-直方圖度數、誤差(=延遲時間)-時間寬度等各個相關關係。即便使用光子計數型的光接收元件仍不會導致電路規模的擴大，即使不求出背景光量，仍然可以適當地補正算出距離。

如圖9所示，如以上說明，本發明之光測距方法是TOF方式的光測距方法，是具備下述步驟而構成：反射光檢測步驟，藉由光子計數型的複數個光接收元件來檢測對於從發光元件輸出的脈衝狀的測定光之來自物體的反射光；飛行時間測定步驟，將從測定光的輸出時間點到各光接收元件所輸出的電壓脈衝的加法值到達預定的加法閾值的時間點為止之飛行時間算出；直方圖生成步驟，生成顯示度數的直方圖，前述度數是以預定週期重複輸出測定光時，飛行時間測定步驟所算出的飛行時間分布於以預定時間間隔被區分為複數個區域的時間軸上的各區域之度數；代表值算出步驟，依據直方圖，從分布於度數到達預定的直方圖閾值的區域之飛行時間，來算出對於前述物體的飛行時間的代表值；及距離運算步驟，依據前述代表值算出步驟所算出的前述飛行時間的代表值，算出到前述物體的距離，在距離運算步驟中，更具備藉由誤差補正值來補正距離的誤差補正步驟。

並且，誤差補正步驟是依據度數-誤差特性，藉由誤差補正值來補正距離，前述度數-誤差特性是藉由以下兩者來決定：在事先使前述反射光的強度不同的情況下在直方圖生成步驟所得到的度數、及根據實際距離與前述距離的差異所得到的誤差。在度數-誤差特性的度數已飽和的情況下，以如下方式處理：依據時間寬度-誤差特性，藉由誤差補正值來補正飛行時間的代表值，前述時間寬度是在事先使前述反射光的強度不同的情況下加法值成為預定的加法閾值以上的時間寬度。度數是否飽和，亦可藉由直方圖的度數是否為預定的值以上來判斷。

在上述實施形態中，是設為算出對於物體的飛行時間的代表值，並且依據飛行時間的代表值來算出到物體的距離，藉由誤差補正值來補正此距離。但是，亦可設為藉由與誤差等效的延遲時間來補正飛行時間的代表值，而藉由已補正的飛行時間的代表值來算出距離。

以上說明的實施形態為本發明的一例，並不是要藉由實施形態的記載來限定本發明的範圍。

2:發光元件 3:光接收元件 10:光掃描裝置 11:偏向鏡 12:聚光透鏡 13:馬達 14:編碼器 14A:圓盤 14B:光斷續器 15:投射透鏡 16:光導引件 20:馬達驅動電路 30:發光控制電路 40:光接收電路 41:抑制電阻 42:脈衝整形電路 43:加法電路 44:比較電路 50:飛行時間測定電路 60:直方圖生成電路 70:代表值算出電路 80:距離運算電路 90:誤差補正電路 100:控制電路 200:光測距裝置 C:罩殼 Hn:度數 P:旋轉軸 Sn:合計飛行時間 T _1,1,T _1,2,T _2,1,T _2,2,T _2,3,T _3,1,T _3,2,T _3,3,T _16,1,T _{＊, ＊}:TDC計數值

圖1是本發明之光測距裝置的構成的說明圖。 圖2是光接收電路的說明圖。 圖3是主要部位電路的說明圖。 圖4是直方圖生成電路及代表值算出電路的動作說明圖。 圖5是顯示其他態樣的直方圖生成電路及代表值算出電路的動作說明圖。 圖6(a)是光接收部的波形說明圖，圖6(b)是顯示相對於光接收強度的誤差、直方圖度數、時間寬度的特性的說明圖。 圖7是度數-誤差特性的說明圖。 圖8是時間寬度-誤差特性的說明圖。 圖9是顯示TOF方式的光測距方法的順序的流程圖。

2:發光元件

3:光接收元件

10:光掃描裝置

11:偏向鏡

12:聚光透鏡

13:馬達

14:編碼器

14A:圓盤

14B:光斷續器

15:投射透鏡

16:光導引件

20:馬達驅動電路

30:發光控制電路

40:光接收電路

50:飛行時間測定電路

60:直方圖生成電路

70:代表值算出電路

80:距離運算電路

90:誤差補正電路

100:控制電路

200:光測距裝置

C:罩殼

P:旋轉軸

Claims (13)

1. 一種光測距裝置，具備： 發光元件，輸出脈衝狀的測定光； 光子計數型的複數個光接收元件，檢測對於前述測定光之來自物體的反射光； 加法電路，對從各光接收元件輸出的電壓脈衝進行加法運算； 飛行時間測定電路，將從前述測定光的輸出時間點到前述加法電路的加法值到達預定的加法閾值的時間點之時間，算出作為飛行時間； 直方圖生成電路，生成顯示度數的直方圖，前述度數是以預定週期重複輸出前述測定光時前述飛行時間測定電路所算出的前述飛行時間分布於以預定時間間隔被區分為複數個區域的時間軸上的各區域之度數； 代表值算出電路，依據前述直方圖，從分布於前述度數到達預定的直方圖閾值的前述區域之前述飛行時間，來算出對於前述物體的前述飛行時間的代表值；及 距離運算電路，依據前述代表值算出電路所算出的前述飛行時間的前述代表值，算出到前述物體的距離， 前述距離運算電路包含誤差補正電路，前述誤差補正電路是依據度數-誤差特性來算出誤差補正值，並且藉由前述誤差補正值來補正前述距離或前述飛行時間的前述代表值，前述度數-誤差特性是藉由以下兩者來決定：在事先使前述反射光的強度不同的情況下以前述直方圖生成電路所得到的前述度數、及根據實際距離與前述距離的差異或實際飛行時間與前述飛行時間的前述代表值的差異而得到的誤差， 前述誤差補正電路是在前述度數-誤差特性的前述度數飽和之後，依據時間寬度-誤差特性來算出前述誤差補正值，並且藉由前述誤差補正值來補正前述距離或前述飛行時間的前述代表值，前述時間寬度是在事先使前述反射光的前述強度不同的情況下，前述加法電路的前述加法值成為前述加法閾值以上的期間。
2. 如請求項1之光測距裝置，其中前述度數-誤差特性是在事先以預定週期重複輸出前述測定光時，依據強度-度數特性與強度-誤差特性來規定，前述強度-度數特性是顯示有關於前述反射光的前述強度之指標與利用前述直方圖生成電路所得的前述度數之關聯，前述強度-誤差特性是顯示有關於前述反射光的前述強度之指標與前述誤差的關聯。
3. 如請求項2之光測距裝置，其中前述度數-誤差特性顯示伴隨於前述度數的增加而前述誤差減少的單調減少特性。
4. 如請求項1至3中任一項之光測距裝置，其中前述時間寬度-誤差特性是在事先以預定週期重複輸出前述測定光時，依據前述強度-誤差特性與強度-時間寬度特性來規定的特性，前述強度-誤差特性是顯示有關於前述反射光的前述強度之指標與前述誤差的關聯，前述強度-時間寬度特性是顯示有關於前述反射光的前述強度之指標與前述加法電路的前述加法值成為前述加法閾值以上的時間寬度之關聯。
5. 如請求項4之光測距裝置，其中前述時間寬度是將利用前述直方圖生成電路在到達預定的直方圖閾值的前述區域所得到的前述時間寬度的加法值，除以該區域的各度數的加法值而得的值。
6. 如請求項1至3中任一項之光測距裝置，其中前述時間寬度-誤差特性顯示伴隨於前述時間寬度的增加而前述誤差增加的單調增加特性。
7. 如請求項1至3中任一項之光測距裝置，其中前述代表值算出電路是依據前述直方圖，而將分布於前述度數到達前述直方圖閾值的前述區域之前述飛行時間的總加法值除以該區域的各度數的加法值所得的值，算出作為對於前述物體的前述飛行時間的前述代表值。
8. 如請求項1至3中任一項之光測距裝置，其中前述代表值算出電路是依據前述直方圖，而將分布於前述度數到達前述直方圖閾值的區域及相鄰於該區域的區域之飛行時間的總加法值除以對應的區域的各度數的加法值所得的值，算出作為對於前述物體的前述飛行時間的前述代表值。
9. 如請求項1至3中任一項之光測距裝置，其中前述代表值算出電路是依據前述直方圖，就分布於相鄰的複數個區域的前述度數的總加法值到達前述直方圖閾值的區域，將分布於前述複數個區域的前述飛行時間的總加法值除以對應的區域的各度數的加法值所得的值，算出作為對於前述物體的前述飛行時間的前述代表值。
10. 一種光測距裝置，具備： 發光元件，輸出脈衝狀的測定光； 光子計數型的複數個光接收元件，檢測對於前述測定光之來自物體的反射光； 加法電路，對從各光接收元件輸出的電壓脈衝進行加法運算； 飛行時間測定電路，將從前述測定光的輸出時間點到前述加法電路的加法值到達預定的加法閾值的時間點之時間，算出作為飛行時間； 直方圖生成電路，生成顯示度數的直方圖，前述度數是以預定週期重複輸出前述測定光時前述飛行時間測定電路所算出的前述飛行時間分布於以預定時間間隔被區分為複數個區域的時間軸上的各區域之度數； 代表值算出電路，依據前述直方圖，從分布於前述度數到達預定的直方圖閾值的前述區域之前述飛行時間，來算出對於前述物體的前述飛行時間的代表值；及 距離運算電路，依據前述代表值算出電路所算出的前述飛行時間的前述代表值，算出到前述物體的距離， 前述距離運算電路包含誤差補正電路，前述誤差補正電路是依據度數-誤差特性來算出誤差補正值，並且藉由前述誤差補正值來補正前述距離或前述飛行時間的前述代表值，前述度數-誤差特性是藉由以下兩者來決定：在事先使前述反射光的強度不同的情況下以前述直方圖生成電路所得到的前述度數、及根據實際距離與前述距離的差異或實際飛行時間與前述飛行時間的前述代表值的差異而得到的誤差， 前述飛行時間測定電路是構成為：算出從前述測定光的輸出時間點到前述加法電路的輸出值到達第1加法閾值與比前述第1加法閾值更高的第2加法閾值的各時間點為止的飛行時間，來作為前述飛行時間， 前述直方圖生成電路構成為生成顯示度數的直方圖，前述度數是以預定週期重複輸出前述測定光時前述飛行時間測定電路所算出的前述飛行時間分布於以預定時間間隔被區分為複數個區域的時間軸上的各區域之度數， 前述代表值算出電路是依據以前述第1加法閾值為基準的前述直方圖，將在分布於前述度數到達前述直方圖閾值的前述區域的前述飛行時間當中與前述第1加法閾值對應的前述飛行時間的總加法值，除以與前述第1加法閾值對應的度數所得的值，算出作為對於前述物體的前述飛行時間的前述代表值， 前述誤差補正電路是依據度數-誤差特性來算出前述誤差補正值，並且藉由前述誤差補正值來補正前述距離或前述飛行時間的前述代表值，前述度數-誤差特性是藉由以下兩者來決定：利用以前述第1加法閾值及前述第2加法閾值為基準之前述直方圖所得的前述度數、及根據實際距離與前述距離的差異而得到的誤差。
11. 如請求項1至3、10中任一項之光測距裝置，其具備光偏向裝置及/或光掃描裝置，前述光偏向裝置是使從前述發光元件輸出的前述測定光往預定的方向偏向，前述光掃描裝置是將前述測定光往預定的方向掃描。
12. 一種光測距方法，包含： 反射光檢測步驟，藉由光子計數型的複數個光接收元件來檢測反射光，前述反射光是對於從發光元件輸出的脈衝狀的測定光之來自物體的反射光； 飛行時間測定步驟，將從前述測定光的輸出時間點到各光接收元件所輸出的電壓脈衝的加法值到達預定的加法閾值的時間點為止之時間，算出作為飛行時間； 直方圖生成步驟，生成顯示度數的直方圖，前述度數是以預定週期重複輸出前述測定光時前述飛行時間測定步驟所算出的前述飛行時間分布於以預定時間間隔被區分為複數個區域的時間軸上的各區域之度數； 代表值算出步驟，依據前述直方圖，從分布於前述度數到達預定的直方圖閾值的前述區域之前述飛行時間，來算出對於前述物體的前述飛行時間的代表值；及 距離運算步驟，依據前述代表值算出步驟所算出的前述飛行時間的前述代表值，算出到前述物體的距離， 前述距離運算步驟包含誤差補正步驟，前述誤差補正步驟是依據度數-誤差特性來算出誤差補正值，並且藉由前述誤差補正值來補正前述距離或前述飛行時間的前述代表值，前述度數-誤差特性是藉由以下兩者來決定：在事先使前述反射光的強度不同的情況下在前述直方圖生成步驟所得到的前述度數、及根據實際距離與前述距離的差異或實際飛行時間與前述飛行時間的前述代表值的差異而得到的誤差， 前述誤差補正步驟是在前述度數-誤差特性的度數飽和之後，依據時間寬度-誤差特性來算出前述誤差補正值，並且藉由前述誤差補正值來補正前述距離或前述飛行時間的前述代表值，前述時間寬度是在事先使前述反射光的強度不同的情況下前述加法值成為前述預定的加法閾值以上的期間。
13. 一種光測距方法，包含： 反射光檢測步驟，藉由光子計數型的複數個光接收元件來檢測反射光，前述反射光是對於從發光元件輸出的脈衝狀的測定光之來自物體的反射光； 飛行時間測定步驟，將從前述測定光的輸出時間點到各光接收元件所輸出的電壓脈衝的加法值到達預定的加法閾值的時間點為止之時間，算出作為飛行時間； 直方圖生成步驟，生成顯示度數的直方圖，前述度數是以預定週期重複輸出前述測定光時前述飛行時間測定步驟所算出的前述飛行時間分布於以預定時間間隔被區分為複數個區域的時間軸上的各區域之度數； 代表值算出步驟，依據前述直方圖，從分布於前述度數到達預定的直方圖閾值的前述區域之前述飛行時間，來算出對於前述物體的前述飛行時間的代表值；及 距離運算步驟，依據前述代表值算出步驟所算出的前述飛行時間的前述代表值，算出到前述物體的距離， 前述距離運算步驟包含誤差補正步驟，前述誤差補正步驟是依據度數-誤差特性來算出誤差補正值，並且藉由前述誤差補正值來補正前述距離或前述飛行時間的前述代表值，前述度數-誤差特性是藉由以下兩者來決定：在事先使前述反射光的強度不同的情況下在前述直方圖生成步驟所得到的前述度數、及根據實際距離與前述距離的差異或實際飛行時間與前述飛行時間的前述代表值的差異而得到的誤差， 前述飛行時間測定步驟包含以下步驟：算出從前述測定光的輸出時間點到前述電壓脈衝的加法值到達第1加法閾值與比前述第1加法閾值更高的第2加法閾值的各時間點為止的飛行時間，來作為前述飛行時間， 前述直方圖生成步驟包含生成顯示度數的直方圖之步驟，前述度數是以預定週期重複輸出前述測定光時前述飛行時間測定步驟所算出的前述飛行時間分布於以預定時間間隔被區分為複數個區域的時間軸上的各區域之度數， 前述代表值算出步驟包含以下步驟：依據以前述第1加法閾值為基準的前述直方圖，將在分布於前述度數到達前述直方圖閾值的前述區域的前述飛行時間當中與前述第1加法閾值對應的前述飛行時間的總加法值，除以與前述第1加法閾值對應的度數所得的值，算出作為對於前述物體的前述飛行時間的前述代表值， 前述誤差補正步包含依據度數-誤差特性來算出前述誤差補正值，並且藉由前述誤差補正值來補正前述距離或前述飛行時間的前述代表值之步驟，前述度數-誤差特性是藉由以下兩者來決定：利用以前述第1加法閾值及前述第2加法閾值為基準之前述直方圖所得的前述度數、及根據實際距離與前述距離的差異而得到的誤差。