(57)【要約】【課題】  比較的簡単な方法により、サンプリングクロック周波数を上げることなく、測距装置の精度を向上させる。【解決手段】  標準クロック発振器１２が発生する標準クロックＡは、遅延回路１３に入って遅延され、遅延回路１３からは、標準クロックの周期の１／４だけ遅延された信号Ｂ、１／２だけ遅延された信号Ｃ、３／４だけ遅延された信号Ｄが出力される。これらの遅延信号Ｂ、Ｃ、Ｄは、基準クロックＡと共に選択回路１４に入力され、演算制御装置１からの指令により、これらの内の一つが選択されてサンプリング回路６のサンプリングパルスとして入力される。サンプリング回路６内のシフトレジスタは、選択回路１４から入力されるサンプリングパルスが立ち上がるタイミングで、２値化回路１０からの信号を最初のレジスタに入力すると共に、各レジスタに記憶されていた２値化信号を次段のレジスタにシフトする。【選択図】  図１
2006329902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロックパルスを発生させるクロックパルス発生器と、前記クロックパルスに同期してパルス光を複数回測定対象に放射する放射装置と、前記測定対象で反射された前記パルス光を受信する受信装置と、前記受信装置で受信した前記パルス光をクロックパルスに同期して検出し、前記パルス光の放射から前記信号を検出したクロックパルスまでの時間を計測する計測装置と、前記計測装置で計測した時間と検出した前記パルス光の回数とから前記測定対象までの距離を演算する演算装置と、前記クロックパルス発生器で発生されたクロックパルスをクロックパルスの周期よりも短い時間だけ遅延させた遅延クロックパルスを発生させる遅延装置と、前記計測装置のクロックパルスとして、遅延させていないクロックパルスと前記遅延クロックパルスとをそれぞれ所定回数ずつ選択して前記計測装置に出力する選択装置とを有することを特徴とする測距装置。
【請求項２】
クロックパルスを発生させるクロックパルス発生器と、前記クロックパルスに同期してパルス光を複数回測定対象に放射する放射装置と、前記測定対象で反射された前記パルス光を受信する受信装置と、前記受信装置で受信した前記パルス光をクロックパルスのタイミングで検出し、前記パルス光の放射から前記信号を検出したクロックパルスまでの時間を計測する計測装置と、前記計測装置で計測した時間と検出した前記パルス光の回数とから前記測定対象までの距離を演算する演算装置と、前記クロックパルス発生器で発生されたクロックパルスをクロックパルスの周期よりも短い複数の異なる時問ずつ遅延させた複数の遅延クロックパルスを発生させる遅延装置と、前記計測装置のクロックパルスとして、遅延させていないクロックパルス及び前記複数の遅延クロックパルスのうち少なくとも２種類のクロックパルスをそれぞれ所定回数ずつ選択して前記計測装置に出力する選択装置とを有することを特徴とする測距装置。
【請求項３】
前記遅延回路は、測定対象までの距離によって前記クロックパルスを遅延させる時間を変更することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の測距装置。
【請求項４】
前記計数回路は、前記受信装置で受信された信号を、前記放射の時問から前記クロックパルス及び前記遅延されたクロックパルスに同期した時間区分毎に２値化して記憶し、計数することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の測距装置。
【請求項５】
前記パルス光のパルス幅は、前記クロックパルスの周期よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の測距装置。
【請求項６】
前記放射装置は、前記クロックパルス及び前記遅延されたクロックパルスに同期した前記パルス光を測定対象に放射することを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の測距装置。
【請求項７】
クロックパルスに同期してパルス光を複数回測定対象に放射し、前記測定対象で反射された前記パルス光を受信し、クロックパルスを前記クロックパルスの周期よりも短い時間だけ遅延させた遅延クロックパルスを発生し、遅延させていないクロックパルスまたは前記遅延クロックパルスをそれぞれ所定回数ずつ選択して、受信した前記パルス光を遅延させていないクロックパルスまたは前記遅延クロックパルスに同期して検出し、前記検出したパルス光を前記パルス光の放射から、前記信号を検出した前記パルス光を遅延させていないクロックパルスまたは前記遅延クロックパルスまでの時間を計測し、前記計測した時間と検出した前記パルス光の回数とから前記測定対象までの距離を演算すること、を特徴とする測距方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物までの距離を測定する測距装置及び測距方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光や電磁波を目標物に照射し、その反射光や反射電磁波を受光して、目標物までの距離を測定する測距装置が提案されている。この測距装置では、光や電磁波の放射タイミング（発信タイミング）から反射波の受光タイミング（受信タイミング）までの時間差と、光や電磁波の速度とに基づいて、目標物までの距離を求めるようになっている。
【０００３】
このような距離装置では、時間差の計測精度が、距離の計測精度にそのまま直結する。例えば、標準のクロックパルスの周波数が７５ＭＨｚの発振器が用いられていれば、クロック周期は約１３ｎｓｅｃであり、１標準のクロックパルスの発生間隔に相当する測距の分解能は、光速を考慮して約２ｍとなる。
【０００４】
ここで、パルス状のレーザ光の発光タイミングとその反射光の受光タイミングとの時間差は、標準のクロックパルス（サンプルクロック）のカウント値として求められるため、距離計測の精度を高めるのであれば、より周波数の高い標準のクロックパルスの発振器を用いればよい。例えば、３００ＭＨｚ程度の発振器を用いれば、当該測距装置の分解能を５０ｃｍ程度まで上げられる。
【０００５】
しかしながら、このような発振器は高価であるばかりでなく、クロック周波数が高くなった場合には、演算処理回路に使用するＩＣ等も高速応答が可能なものが必要となる。このような問題点に対処するために、レーザ光の発射タイミングを１サンプリングクロック内で徐々にシフトさせることにより、測定精度を向上させる方法が発明され、この発明は特開２００２−１８１９３４号公報（特許文献１）に公開されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８１９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載される発明においては、レーザ光の発射タイミングを１サンプリングクロック内で徐々にシフトさせて距離計測を行い、その度数分布を処理することにより測定精度を上げているものの、度数分布を作る際に使用される距離データは、サンプリングクロック周波数によって決まる分解能によって決定されるものであり、その結果、精度の向上には限界があった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、比較的簡単な方法により、サンプリングクロック周波数を上げることなく、光又は電磁波のパルスを測定対象物に向けて放射し、放射した時間と前記測定対象物で反射された前記光又は電磁波が受信された時間との時間差に基づいて前記測定対象物までの距離を測定する測距方法及び測距装置の精度を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための第１の手段は、クロックパルスを発生させるクロックパルス発生器と、前記クロックパルスに同期してパルス光を複数回測定対象に放射する放射装置と、前記測定対象で反射された前記パルス光を受信する受信装置と、前記受信装置で受信した前記パルス光をクロックパルスに同期して検出し、前記パルス光の放射から前記信号を検出したクロックパルスまでの時間を計測する計測装置と、前記計測装置で計測した時間と検出した前記パルス光の回数とから前記測定対象までの距離を演算する演算装置と、前記クロックパルス発生器で発生されたクロックパルスをクロックパルスの周期よりも短い時間だけ遅延させた遅延クロックパルスを発生させる遅延装置と、前記計測装置のクロックパルスとして、遅延させていないクロックパルスと前記遅延クロックパルスとをそれぞれ所定回数ずつ選択して前記計測装置に出力する選択装置とを有することを特徴とする測距装置である。
【００１０】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第の手段であって、クロックパルスを発生させるクロックパルス発生器と、前記クロックパルスに同期してパルス光を複数回測定対象に放射する放射装置と、前記測定対象で反射された前記パルス光を受信する受信装置と、前記受信装置で受信した前記パルス光をクロックパルスのタイミングで検出し、前記パルス光の放射から前記信号を検出したクロックパルスまでの時間を計測する計測装置と、前記計測装置で計測した時間と検出した前記パルス光の回数とから前記測定対象までの距離を演算する演算装置と、前記クロックパルス発生器で発生されたクロックパルスをクロックパルスの周期よりも短い複数の異なる時問ずつ遅延させた複数の遅延クロックパルスを発生させる遅延装置と、前記計測装置のクロックパルスとして、遅延させていないクロックパルス及び前記複数の遅延クロックパルスのうち少なくとも２種類のクロックパルスをそれぞれ所定回数ずつ選択して前記計測装置に出力する選択装置とを有することを特徴とする測距装置である。
【００１１】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記遅延回路は、測定対象までの距離によって前記クロックパルスを遅延させる時間を変更することを特徴とするものである。
【００１２】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、前記計数回路は、前記受信装置で受信された信号を、前記放射の時問から前記クロックパルス及び前記遅延されたクロックパルスに同期した時間区分毎に２値化して記憶し、計数することを特徴とするものである。
【００１３】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段から第４の手段のいずれかであって、前記パルス光のパルス幅は、前記クロックパルスの周期よりも小さいことを特徴とするものである。
【００１４】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第１の手段から第５の手段のいずれかであって、前記放射装置は、前記クロックパルス及び前記遅延されたクロックパルスに同期した前記パルス光を測定対象に放射することを特徴とするものである。
【００１５】
前記課題を解決するための第７の手段は、クロックパルスに同期してパルス光を複数回測定対象に放射し、前記測定対象で反射された前記パルス光を受信し、クロックパルスを前記クロックパルスの周期よりも短い時間だけ遅延させた遅延クロックパルスを発生し、遅延させていないクロックパルスまたは前記遅延クロックパルスをそれぞれ所定回数ずつ選択して、受信した前記パルス光を遅延させていないクロックパルスまたは前記遅延クロックパルスに同期して検出し、前記検出したパルス光を前記パルス光の放射から、前記信号を検出した前記パルス光を遅延させていないクロックパルスまたは前記遅延クロックパルスまでの時間を計測し、前記計測した時間と検出した前記パルス光の回数とから前記測定対象までの距離を演算することを特徴とする測距方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、サンプリングクロック周波数を上げることなく、光又は電磁波のパルスを測定対象物に向けて放射し、放射した時間と前記測定対象物で反射された前記光又は電磁波が受信された時間との時間差に基づいて前記測定対象物までの距離を測定する測距方法及び測距装置の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態の例を図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の第１の例である測距装置の概要を示すブロック図である。演算制御装置１は、発光装置駆動回路２に、発光指令を送出する。発光装置駆動回路２は、この指令に基づき発光装置３を駆動する。発光装置３としては、波長870nmのレーザダイオードが使用され、パルス状のレーザ光を光学系４を介して測定対象物に対して放射する。レーザ光の放出は、発光検出回路５で検出され、この信号がサンプリング回路６に送られる。これは受信信号のサンプリングの開始を決定するものであり、極近距離の測定を行わない場合は、測定を行わない距離に対応する時間だけ遅延されてサンプリング回路６に送られることもある。
【００１８】
測定対象物からの反射光や、背景光ノイズ等は、光学系７を介して受光素子８で受光され、受光の強度に応じた電圧信号に変換される。受光素子８としては、アバランシェダイオード等が使用される。受光素子８の出力は増幅器９で増幅された後、２値化回路１０により２値化される。２値化のための閾値は、演算制御装置１から閾値設定回路１１を介して２値化回路１０に与えられる。例えば、本測定に先立ち試行測定を行って背景光ノイズレベルを測定し、それによって閾値を決定する。以下、閾値を超えた信号を「１」、閾値以下であった信号を「０」で表すこととする。２値化された信号は、２値化回路１０からサンプリング回路６に送られる。
【００１９】
サンプリング回路６は、シフトレジスタを中心として構成されている。一方、このシフトレジスタのサンプリングパルス（シフトパルス）は、以下のようにして形成される。標準クロック発振器１２は、７５ＭＨｚの矩形波を発振している。この標準クロックＡは、遅延回路１３に入って遅延され、遅延回路１３からは、標準クロックの周期の１／４だけ遅延された信号Ｂ、１／２だけ遅延された信号Ｃ、３／４だけ遅延された信号Ｄが出力される。これらの遅延信号Ｂ、Ｃ、Ｄは、基準クロックＡと共に選択回路１４に入力され、演算制御装置１からの指令により、これらの内の一つが選択されてサンプリング回路６のサンプリングパルスとして入力されるようになっている。
【００２０】
サンプリング回路６内のシフトレジスタは、発光検出回路５からの発光検出信号が入力された直後に標準クロック発振器１２から入力される標準クロックＡが立ち上がったタイミングで作動を開始する。そして、選択回路１４から入力されるサンプリングパルスが立ち上がるタイミングで、２値化回路１０からの信号を最初のレジスタに入力すると共に、各レジスタに記憶されていた２値化信号を次段のレジスタにシフトする。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうちどれが入力される場合でも、その周波数は７５ＭＨｚであるので、隣り合うレジスタ間のシフト間隔は約１３ｎｓであり（これを、本明細書及び特許請求の範囲では「時間区分」と呼んでいる。この間隔で区分された時間の集合を「時間区分」と呼ぶこともある）、測定距離に換算して２ｍに相当する。この例においては、５１２ビットのシフトレジスタを使用しているので、１０２４ｍ間の距離が測定できる。サンプリング回路６は、そのビット数に対応するだけのシフトを行うと、それ以上のシフトを行わなくなる。この状態が、１回の測定終了状態である。
【００２１】
１回の測定が終了すると、演算制御装置１は、サンプリング回路６の内容を読み取り、累算メモリ１５に送出する。累算メモリは、サンプリング回路６のビット数（時間区分）に対応するだけの数のカウンタを有しており、対応するビット（時間区分）の２値化値が「１」であると、１を対応するカウンタに加算する。その後、演算制御装置１は、サンプリング回路６の内容をリセットする。
【００２２】
このような計測を複数回行い、その結果を累算メモリ１５に累算することにより、信号を受信した時間区分のヒストグラムを作成する。この例においては、演算制御装置１の制御により４００回の発光、受光信号のサンプリングを行うようになっており、最初の５０回（１セット目）と５回目の５０回（５セット目）は基準クロックＡをサンプリング回路６のサンプリングパルスとして選択し、２番目の５０回（２セット目）と６回目の５０回（６セット目）は信号Ｂをサンプリング回路６のサンプリングパルスとして選択し、３番目の５０回（３セット目）と７回目の５０回（７セット目）は信号Ｃをサンプリング回路６のサンプリングパルスとして選択し、４番目の５０回（４セット目）と８回目の５０回（８セット目）は信号Ｄをサンプリング回路６のサンプリングパルスとして選択するようにしている。
【００２３】
このようにして、４００回の測定が終了した後で、累算された受信信号の値を累算メモリ１５から読み出す。そして、以下の式により、測定対象物までの距離Ｌ（ｍ）を算出する。
【００２４】
【数１】
2006329902.tif 000003
【００２５】
但し、ｋ（ｉ）は、サンプリング回路６のシフトレジスタのｉ番目のレジスタに対応する累算メモリ１５のカウンタのカウント値である。（１）式は、１回の測定においてサンプリング回路６のシフトレジスタを構成する各レジスタのうち「１」となっているものに対応する時間に測定対象物からの反射光が受信されたとして（１回の測定において複数のビットのレジスタが「１」となることもある）、その測定結果のヒストグラムの重心位置を求めていることに相当する。
【００２６】
なお、２値化信号のサンプリングは、サンプリングパルスの立ち上がりで行うようにしているが、見かけ上サンプリングパルスの中央のタイミングでサンプリングを行って距離を算出したようにするためには、（１）式で求められた値から、サンプリングパルスの半周期にあたる１ｍを差し引くようにしてもよい。又、放出される光パルスがなまっており、２値化の際にその分立ち上がりが遅れて実際の距離より長く計測されるような場合も、その分を（１）式で計算された結果から差し引くようにしてもよい。このことは、以下に述べる計算方式についても同じである。
【００２７】
このように、時間区分の全区間におけるヒストグラムの重心を求めてそれから距離を算出してもよいが、この場合には測定対象物から遠い位置に対応する時間区分に対応してカウントされたノイズが、測定誤差に大きな影響を与えることもある。これを避けるために、累積メモリ１５に２値化信号が累算されてできた度数分布のうち、最大の度数に対応する時間区分の前後所定数の時間区分のみのヒストグラムの重心位置を求めるようにしてもよい。すなわち、最初からｊ番目の時間区分で度数が最大であったとすると、ｌを予め決められた自然数として、以下の式により測定対象物までの距離Ｌ（ｍ）を算出する。
【００２８】
【数２】
2006329902.tif 000004
【００２９】
これにより、測定対象物から遠距離にある位置に対応する位置で検出されたノイズの影響を低減することができる。
【００３０】
図２は、以上の動作により、本発明の実施の形態において測定精度が向上する理由を、従来例と比較して示す図である。図２において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ図１における基準クロックパルスＡと信号Ｂ〜Ｄに対応する。すなわち、信号Ｂ〜Ｄは、順に基準クロックパルスに対応して、基準クロックパルスの周期（13.3ｎｓ）の１／４、１／２、３／４ずつ遅れている。
【００３１】
なお、図１に示す測定方法の説明では、時間を基にして説明したが、図２に示す説明では、簡単化のために距離を基にして説明する。両者が等価であることは言うまでもない。受光パルスは、発光パルスそのものがなまっていることと、受信回路９の応答性の影響で図のようになまった波形で受信される。そして、２値化回路により２値化パルスとされる。今、受光パルスの中心が400.9ｍに対応する位置にあったとする。そして、簡単のために、４回の発光で測定を行い、それぞれの発光での測定においてサンプリング回路６のサンプリングパルスを、１回の発光ごとにＡ〜Ｄまで順に切り替えるとする。すると、４回の測定を終わった後では、累算メモリ１５の各カウンタには、「本発明によるヒストグラム」で示すような値が累算されている。
【００３２】
（１）式に対応する式は、
L＝（400＋400.5＋401＋401.5）／４＝400.75ｍ
となる。この結果は、真値である400.9ｍに対して十分近く、結果として、７５×４＝３００ＭＨｚの基準クロックを使用して測定したときと同じとなる。これに対して、従来例では、サンプリングは基準クロックＡでのみ行うので、「従来例によるヒストグラム」に示すように、４００ｍの場所に度数が集中し、測定値も４００ｍとなる。両者を比較すると、本発明により測定精度が改善されるのが分かる。
【００３３】
なお図２に示す例では、発光パルスのパルス幅を基準クロックの周波数よりも僅かに短くしている。基準クロックの３／４から基準クロック未満のパルス幅にするのが好ましい。従来は、パルス幅を基準クロックよりも短くすると、サンプリングできないことがあるため、パルス幅を基準クロックと同じか多少長くしていた。この場合、パルス幅が基準クロックよりも長くなると、二重にカウントされることがあり、誤差の原因となっていた。しかし、図２に示す例では、４つのクロックでカウントするので、パルス幅を短くしても確実にサンプリングできる。従って従来のような誤差は発生しないので、精度が向上する。
【００３４】
図２に示す例では、標準クロックＡから１／４周期づつ信号を遅延させたが、遅延させる時間は測定対象物までの距離によって変更しても構わない。例えば近距離の場合には遅延時間を短くして測定精度を高くし、遠距離の場合には遅延時間を長くして測定精度を低くする。遠距離の場合には測定精度を低くしても、測定距離に対する相対的な精度は低下しないので、遠距離の場合には測定精度を低くしても構わない。遅延時間を長くすると、遅延信号の数を少なくすることができるので、処理時間が短くなり、測定時間を短縮することができる。
【００３５】
以上説明した動作に、発光タイミングの位相シフト、受光パルスの位相シフトを併用した例について説明する。この場合、図１において、発光タイミングシフト回路２１、又は２値化信号位相シフト回路２２のいずれか一方が設けられている。これらの位相シフトの詳細とその効果については、特許文献１に詳しく記載されているので、それを引用し、詳しい説明は省略する。
【００３６】
以下、発光タイミングシフト回路２１が設けられている例について説明する。演算制御装置１は、発光指令を発光タイミングシフト回路２１に送り出すと共に、発光タイミングシフト回路２１に対して発光のシフト量（遅延量）を与える。発光タイミングシフト回路２１は、与えられたシフト量だけ発光指令を遅延させ、発光装置駆動回路２に送出する。この例においては、遅延量として、基準クロックの周期をＴとするとき、ｉ×Ｔ／８（ｉ＝０〜７）の８種類を採用するようにしている。
【００３７】
この例においては、距離を測定するのに、演算制御装置１の制御により６４０回の発光を行うようになっており、最初の８０回（１セット目）と５回目の８０回（５セット目）は基準クロックＡをサンプリング回路６のサンプリングパルスとして選択し、２番目の８０回（２セット目）と６回目の８０回（６セット目）は信号Ｂをサンプリング回路６のサンプリングパルスとして選択し、３番目の８０回（３セット目）と７回目の８０回（７セット目）は信号Ｃをサンプリング回路６のサンプリングパルスとして選択し、４番目の８０回（４セット目）と８回目の８０回（８セット目）は信号Ｄをサンプリング回路６のサンプリングパルスとして選択するようにしている。
【００３８】
そして、各セット内においては、最初の１０回は発光のシフト量を０とし、次の１０回は発光のシフト量をＴ／８とし、さらに次の１０回は発光のシフト量をＴ／４とし、というように、１０回の測定毎に発光のシフト量をＴ／８ずつ増やしていくようにしている。また１回発光するごとにＴ／８ずつシフトさせても構わない。すなわち１回ごとにシフト量を０、Ｔ／８、Ｔ／４、３Ｔ／８、Ｔ／２、５Ｔ／８、３Ｔ／８、７Ｔ／８と変化させ、これを１０回繰り返しても構わない。
【００３９】
距離の計算方法は、先に図１を用いて説明した方法と変わるところが無く、ただ、測定回数が６４０回となっているので、
【００４０】
【数３】
2006329902.tif 000005
【００４１】
となるだけである。（２）式を用いて距離を算出する手法もそのまま応用でき、測定距離は、
【００４２】
【数４】
2006329902.tif 000006
【００４３】
として算出できる。
【００４４】
このようなシフト発光法と本発明を組み合わせた効果を、図３を用いて説明する。図３において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、図２と同じ基準クロックＡ及び信号Ｂ〜Ｄである。図３においては、発光タイミングが基準クロックＡの１／８ずつずれているので、それぞれの発光タイミングに対応して、（ａ）〜（ｈ）までの２値化パルスが得られる。説明を簡単化するために、図３に示す例においては、基準クロックＡをサンプリング回路６のサンプリングパルスとして使用して、８種類のタイミングで発光させ、他の信号Ｂ、Ｃ、Ｄを使用した場合にも、それぞれ、８種類のタイミングで発光させるものと考えると、Ａ〜Ｄをサンプリングパルスとして使用している各々の測定において、（ａ）〜（ｈ）までの２値化パルスが得られることになる。
【００４５】
これらの２値化パルスをサンプリング回路６でサンプリングして、累算メモリ１５のカウンタで累算すると、「本発明によるヒストグラム」と記載されたヒストグラムが得られる。
【００４６】
（２）式に対応させてこのヒストグラムの重心を求めると、測定距離Ｌは
【００４７】
【数５】
2006329902.tif 000007
【００４８】
となる。これは真値である400.9ｍに対して、図２に示した例よりも大きな誤差となっているが、平均発光遅延時間に相当する距離である0.875ｍと差し引いて補正することにより、測定距離は400.875ｍとなり、真値に近い値となる。
【００４９】
これに対して、特許文献１の方法では、パルスの遅延は８回行っているが、サンプリングパルスが基準パルスのみであるので、１５のカウンタでサンプル値を累算することにより得られるヒストグラムは「特許文献１によるヒストグラム」と書かれたようなものになり、重心位置は、（400×４＋２８×402）／３２＝401.75ｍとなる。たまたま、本発明の実施の形態と値が一致するが、図を見ると分かるように、サンプリングのピッチが粗いので、一般的には本発明の実施の形態の法が精度良く測定できる。なお本実施の形態では、ヒストグラムの全ての値から距離を計算したが、ヒストグラムの度数が最大のものに対応する距離およびその前後の３つの値から重心計算して距離を計算しても構わない。
【００５０】
以上、発光のタイミングをシフトさせる例について説明したが、受光信号のパルス（又はそれを２値化した信号）を遅延させても同等の効果が得られることは、特許文献１を参照すれば自明であるので、その例の説明を省略する。
【００５１】
図４は、本発明の実施の形態の第２の例である測距装置の概要を示すブロック図である。この測距装置は、図１におけるサンプリング回路６がカウンタ２３に変わっており、累算メモリ１５の機能が変わっているだけであり、その他の部分の動作は、演算制御装置１の動作を除いて図１に示した実施の形態と同じであるので、図１に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付してその動作の説明を省略する。
【００５２】
図4に示す例においても、図１に示した例と同じように、演算制御装置１の制御により４００回の測定を行うようになっており、最初の５０回（１セット目）と５回目の５０回（５セット目）は基準クロックＡをカウンタ２３のカウントパルスとして選択し、２番目のの５０回（２セット目）と６回目の５０回（６セット目）は信号Ｂをカウンタ２３のカウントパルスとして選択し、３番目の５０回（３セット目）と７回目の５０回（７セット目）は信号Ｃをカウンタ２３のカウントパルスとして選択し、４番目の５０回（４セット目）と８回目の５０回（８セット目）は信号Ｄをカウンタ２３のカウントパルスとして選択するようにしている。
【００５３】
カウンタ２３は、発光検出回路５からの発光検出信号が入力された直後に標準クロック発振器１２から入力される標準クロックＡが立ち上がったタイミングでカウントを開始し、入力されるカウントパルスをカウントする。そして、２値化回路１０からの信号が立ち上がった時点でカウントを中止する。１回の測定が終了すると、演算制御装置１は、カウンタ２３内容を読み取り、累算メモリ１５の、カウンタ２３のカウント値に対応する時間区分のカウンタを１だけインクリメントする。その後、演算制御装置１は、サンプリング回路６の内容をリセットする。このような計測を複数回行い、その結果を累算メモリ１５に累算することにより、信号を受信した時間区分のヒストグラムを作成する。
【００５４】
このようにして、４００回の測定が終了した後で、累算されたカウント値を累算メモリ１５から読み出す。そして、以下の式により、測定対象物までの距離Ｌ（ｍ）を算出する。
【００５５】
【数６】
2006329902.tif 000008
【００５６】
但し、ｋ（ｉ）は、ｉ番目の時間区分に対応する累算メモリ１５のカウンタのカウント値である。
【００５７】
以上のような図４に示す測距装置においても、図２において示したような測定例においては、図２と同じヒストグラムが得られ、図２を使用して説明したのと同じ測定結果が得られる。但し、図３において示したような、発光パルスの送出タイミングをシフトさせた例においては、図３と異なるヒストグラムが得られるので、図５を用いて、その動作を説明する。
【００５８】
すなわち、図４に示したような測距装置では、累算メモリ１５に累算されるのは、１回の測定に対して、一つの時間区分に対応するものだけであるので、８回の測定に対してヒストグラムを構成する度数の総和は８である。すなわち、２値化回路１０からの２値化パルスが立ち上がる前までにカウントされた値に対する時間区分に対応する累算メモリ１５のカウンタに１が換算される。よって、ヒストグラムは、「本発明によるヒストグラム」に示したようなものとなり、測定対象物までの距離Ｌは、
Ｌ＝（400＋２×400.5＋２×401＋２×401.5＋402）／８＝401ｍ
となる。
【００５９】
これに対して、「特許文献１によるヒストグラム」では、カウントパルスとして基準クロックＡのみ使用しているので、全ての度数が400ｍに対応する時間区分に集中してしまい、図５に示した例においては、図４のようにカウンタを用いて測定する方法に応用した場合、発光パルスをシフトさせた効果がないことがわかる（実際には、特許文献１では、図１に示したようなサンプリング回路６を使用しているので発光パルスをシフトさせる効果はある。）。
【００６０】
なお、以上示した例においては、遅延されたパルス信号としてＢ、Ｃ、Ｄの３種を選択して使用しているが、実際には、基準クロックＡの周期内で多くの異なった時間遅延した多数の遅延信号をを用いることが好ましい。各遅延された信号の遅延時間は必ずしも等間隔でなくてもよいが、等間隔とした方が処理が行いやすい。又、以上示した例においては、遅延されたパルス信号と共に、基準クロックＡをも選択の対象としているが、遅延された信号のみを選択して、サンプリングパルスやクロックパルスに使用してもよい。さらに、遅延回路１３で形成される遅延された信号を全てサンプリングパルスやクロックパルスとして使用する必要はなく、これらのうちからいくつかを選択して用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態の第１の例である測距装置の概要を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態において測定精度が向上する理由を、従来例と比較して示す図である。
【図３】シフト発光法と本発明を組み合わせた効果を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態の第２の例である測距装置の概要を示すブロック図である。
【図５】シフト発光法と本発明を組み合わせた効果を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…演算制御装置、２…発光装置駆動回路、３…発光装置、４…光学系、５…発光検出回路、６…サンプリング回路、７…光学系、８…受光素子、９…受光回路（トランインピーダンス＋増幅器）、１０…２値化回路、１３…遅延回路、１４…選択回路、１５…累算メモリ、２１…発光タイミングシフト回路、２２…２値化信号位相シフト回路、２３…カウンタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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