(57)【要約】【課題】小型で、より長距離の物体を計測すること。【解決手段】実施形態のレーザー距離計測装置は、所定の時間間隔で複数のパルス光を出力する光源と、所定の時間間隔に基づく信号を用いて、所定の時間間隔で出力された複数のパルス光であるパルス列が物体に反射された反射パルス列における信号成分の強度を増加させる処理部と、信号成分の強度が増加された反射パルス列に基づいて、パルス列を反射した物体までの距離を計測する計測部とを備える。【選択図】図１
2019078602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の時間間隔で複数のパルス光を出力する光源と、
前記所定の時間間隔に基づく信号を用いて、前記所定の時間間隔で出力された複数のパルス光であるパルス列が物体に反射された反射パルス列における信号成分の強度を増加させる処理部と、
前記信号成分の強度が増加された反射パルス列に基づいて、前記パルス列を反射した物体までの距離を計測する計測部と、
を備える、レーザー距離計測装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記反射パルス列におけるパルス光の時間を前記所定の時間間隔分ずらしたパルス列信号を生成し、生成したパルス列信号を前記反射パルス列に加算することで、当該反射パルス列における信号成分の強度を増加させる、請求項１に記載のレーザー距離計測装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記反射パルス列に対して前記所定の時間間隔でピークが出現する参照波形を用いた整合フィルタ処理を実行することで、当該反射パルス列における信号成分の強度を増加させる、請求項１に記載のレーザー距離計測装置。
【請求項４】
前記光源は、前記複数のパルス光に対して前記所定の時間間隔分ずらした複数のパルス光を重ねた場合に、同時に重複するパルス光の数がより少なくなる時間間隔で複数のパルス光を出力する、請求項１〜３のいずれか１つに記載のレーザー距離計測装置。
【請求項５】
前記所定の時間間隔に基づく信号を用いて、外部から受光した光が前記反射パルス列であるか否かを判定する判定処理部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１つに記載のレーザー距離計測装置。
【請求項６】
前記判定処理部は、経時的に受光された複数の光の時間を前記所定の時間間隔分ずらした受光信号を生成し、生成した受光信号を前記複数の光の信号に加算した場合の信号値が、加算に応じた値となっているか否かに基づいて、前記複数の光が前記反射パルス列であるか否かを判定する、請求項５に記載のレーザー距離計測装置。
【請求項７】
前記判定処理部は、経時的に受光された複数の光に対して、前記所定の時間間隔でピークが出現する参照波形と当該参照波形を変形した波形とを用いた整合フィルタ処理をそれぞれ実行し、前記参照波形の変形前後の前記整合フィルタ処理の結果の変化に基づいて、前記複数の光が前記反射パルス列であるか否かを判定する、請求項５に記載のレーザー距離計測装置。
【請求項８】
前記光源は、異なる時間間隔で複数のパルス光を出力する、請求項１〜７のいずれか１つに記載のレーザー距離計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー距離計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物体に対してレーザー光を出射して、物体によって反射された反射光に基づいて物体までの距離を計測する技術が知られている。かかる技術が適用されたレーザー距離計測装置は、ＬｉＤＡＲ（Light  Detection  and  Ranging）とも呼ばれ、種々の分野に応用されている。なお、物体とは、レーザー距離計測装置の周囲に存在する測定対象物であり、光源から出射されたレーザー光が照射され、レーザー距離計測装置に対してレーザー光を反射させる全ての物を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５００６１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上述したレーザー距離計測装置においては、より長距離の物体を計測しようとした場合、より高いＳ／Ｎ比（signal  noise  ratio）を得るために、光源のパルス発光のピーク出力を大きくすることが考えられる。しかしながら、光源のパルス発光のピーク出力を大きくしようとした場合、回路規模が大きくなり、レーザー距離計測装置自体が大型化する。例えば、数Ｗ以上の近赤外パルスレーザーダイオードを駆動するためには、数十Ｖ以上の電源電圧や、高電圧、大電流を高速でスイッチングするための大きな回路が必要となるため、回路規模が大きくなる。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型で、より長距離の物体を計測することができるレーザー距離計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るレーザー距離計測装置は、所定の時間間隔で複数のパルス光を出力する光源と、前記所定の時間間隔に基づく信号を用いて、前記所定の時間間隔で出力された複数のパルス光であるパルス列が物体に反射された反射パルス列における信号成分の強度を増加させる処理部と、前記信号成分の強度が増加された反射パルス列に基づいて、前記パルス列を反射した物体までの距離を計測する計測部とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、小型で、より長距離の物体を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るレーザー距離計測装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る発光タイミングの一例を説明するための図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る加算処理部による加算処理の一例を説明するための図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る補間信号の一例を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第１の実施形態に係る混線診断・分離処理部による処理の一例を説明するための図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第１の実施形態に係る混線診断・分離処理部による処理の一例を説明するための図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第１の実施形態に係る混線診断・分離処理部による処理の一例を説明するための図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係るレーザー距離計測装置による処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、第２の実施形態に係るレーザー距離計測装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】図８は、第２の実施形態に係る整合フィルタ処理部の入出力を示す図である。
【図９】図９は、第２の実施形態に係る整合フィルタ処理部による整合フィルタ処理の一例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係る整合フィルタ処理部による整合フィルタの実施例を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、第２の実施形態に係る混線診断・分離処理部による処理の一例を説明するための図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、第２の実施形態に係る混線診断・分離処理部による処理の一例を説明するための図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、第２の実施形態に係る混線診断・分離処理部による処理の一例を説明するための図である。
【図１２】図１２は、第２の実施形態に係るレーザー距離計測装置による処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態に係るレーザー距離計測装置について図面を参照して説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るレーザー距離計測装置１００の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、レーザー距離計測装置１００は、光源１１０と、光源駆動回路１２０と、フォトディテクタ１３０と、アナログフロントエンド１４０と、ＡＤ（Analog-to-digital）コンバータ１５０と、制御回路１６０と、通信Ｉ／Ｆ１７０とを備える。ここで、レーザー距離計測装置１００は、図示した構成のほかに、コリメートレンズや集光レンズなどの光学系や、モーターなどの回転機構などを適宜備えることができる。
【００１１】
例えば、レーザー距離計測装置１００は、光源１１０によって発光された出力光（レーザー光）を平行なレーザー光にして出射するコリメートレンズを備えることができる。かかる場合には、コリメートレンズは、光の入射面が光源１１０の出射面と対向するように配置され、光源１１０から出力されたレーザー光を平行光にして外部に出射する。
【００１２】
また、例えば、レーザー距離計測装置１００は、光源１１０から出力されたレーザー光（或いは、コリメートレンズから出射されたレーザー光）が物体によって反射された反射光をフォトディテクタ１３０に集光させる集光レンズを備えることができる。かかる場合には、集光レンズは、光の出射面がフォトディテクタ１３０の検出面と対向するように配置され、外部からの反射光をフォトディテクタ１３０に集光させる。例えば、集光レンズは、平凸レンズや、フレネルレンズなどである。
【００１３】
また、例えば、レーザー距離計測装置１００は、レーザー光を１次元走査することで、２次元の距離計測を行う２次元ＬｉＤＡＲや、レーザー光を２次元走査することで、３次元の距離計測を行う３次元ＬｉＤＡＲを実現するために、レーザー光の出射方向を変化させるＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  Systems）ミラーや、レーザー光を走査する構造を回転させるモーターなどを備えることができる。例えば、ＭＥＭＳミラーは、上下方向に搖動され、光源から出射されたレーザー光を反射することにより、レーザー光を鉛直方向に走査する。また、モーターは、レーザー光を鉛直方向に走査する構造自体を、鉛直方向を軸に回転させることで、レーザー光をさらに水平方向に走査する。レーザー距離計測装置１００は、これらの構成をさらに備えることで、２次元ＬｉＤＡＲや、３次元ＬｉＤＡＲを実現することができる。
【００１４】
光源１１０は、レーザーダイオード（Laser  Diode:ＬＤ）などの発光素子であり、光源駆動回路１２０からの駆動信号に応じて、出力光（例えば、レーザー光）を出力する。ここで、光源１１０は、光源駆動回路１２０からの駆動信号に基づいて、所定のパルス幅でレーザー光を出力したパルス光を出力する。また、光源１１０は、複数のパルス光を所定の時間間隔で出力する。なお、これらの詳細については、後述する。また、レーザー距離計測装置１００がコリメートレンズを備える場合には、光源１１０は、コリメートレンズに対してパルス光を出力する。
【００１５】
光源駆動回路１２０は、制御回路１６０からの制御信号に応じた駆動信号を光源１１０に出力することで、光源１１０からレーザー光（パルス光）を出力させる。
【００１６】
フォトディテクタ１３０は、外部からの反射光を検出する。具体的には、フォトディテクタ１３０は、光源１１０から出力され、物体によって反射されたパルス光を検出する。例えば、フォトディテクタ１３０は、光電子増倍管（ＰＭＴ：Photomultiplier  Tube）や光照射による電気抵抗変化を利用したＣｄＳ、ＰｂＳなどの光電導素子、半導体のｐｎ接合を利用した光起電力型のフォトダイオード（Photo  Diode：ＰＤ）などである。フォトダイオードとしては、例えば、ＰＮフォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオード、アバランシェフォトダイオードなどである。なお、レーザー距離計測装置１００が集光レンズを備える場合には、フォトディテクタ１３０は、集光レンズによって集光された反射光を検出する。
【００１７】
アナログフロントエンド１４０は、フォトディテクタ１３０によって検出された反射光を増幅する。例えば、アナログフロントエンド１４０は、トランスインピーダンスアンプと増幅回路を有する。トランスインピーダンスアンプは、フォトディテクタ１３０が反射光に基づいて発生させた電流を電圧（電気信号）に変換して、増幅回路に出力する。増幅回路は、トランスインピーダンスアンプから入力された電気信号を信号解析可能なレベルまで増幅して、ＡＤコンバータ１５０に出力する。
【００１８】
ＡＤコンバータ１５０は、アナログフロントエンド１４０から入力された電気信号をデジタル信号に変換する。具体的には、ＡＤコンバータ１５０は、入力された電気信号に対して、所定のサンプリングレートでサンプリング処理を実行することで、電気信号を離散的な数値に変換したデジタル信号を生成する。そして、ＡＤコンバータ１５０は、デジタル信号を制御回路１６０におけるデータバッファ１６３に格納する。
【００１９】
制御回路１６０は、図１に示すように、制御部１６１と、符号化発光タイミング生成部１６２と、データバッファ１６３と、加算処理部１６４と、距離計算部１６５と、混線診断・分離処理部１６６とを備え、レーザー距離計測装置１００における各種制御を実行する。例えば、制御回路１６０は、光源１１０によるパルス光の出力を制御する。また、制御回路１６０は、受光した反射光に対する各種処理を実行することで、パルス光を反射した物体までの距離を計測する。ここで、制御回路１６０は、上述した各部の処理により、小型で、より長距離にある物体までの距離計測を実行することを可能とする。なお、各部の処理の詳細については、後述する。
【００２０】
通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）１７０は、外部装置に対するデータ出力の通信を制御する。例えば、通信Ｉ／Ｆ１７０は、ネットワークカードやネットワークアダプタ、ＮＩＣ（Network  Interface  Controller）等によって実現され、外部装置に対して、距離計測の結果を出力する。
【００２１】
以上、レーザー距離計測装置１００の概要について説明した。上述したように、レーザー距離計測装置１００は、制御回路１６０による処理によって、小型で、より長距離にある物体までの距離計測を行うことを可能とする。具体的には、制御回路１６０は、所定の時間間隔で複数のパルス光を出力させ、所定の時間間隔に基づく信号を用いて、反射光の信号成分の強度を増大させて、反射光のＳ／Ｎ比を改善することで、回路規模を大きくすることなく、より長距離にある物体までの距離計測を行うことを可能にする。以下、制御回路１６０における処理の詳細について説明する。
【００２２】
制御回路１６０における制御部１６１は、レーザー距離計測装置１００の全体を制御する。例えば、制御部１６１は、符号化発光タイミング生成部１６２による発光タイミングの生成を制御する。また、例えば、制御部１６１は、ＡＤコンバータ１５０によるサンプリング処理を制御する。また、例えば、制御部１６１は、加算処理部１６４による加算処理を制御する。また、制御部１６１は、距離計算部１６５による距離計算を制御する。また、例えば、制御部１６１は、混線診断・分離処理部１６６による処理を制御する。
【００２３】
符号化発光タイミング生成部１６２は、制御部１６１による制御のもと、光源１１０がパルス光を発光する発光タイミングを生成し、生成した発光タイミングを光源駆動回路１２０に出力する。光源駆動回路１２０は、符号化発光タイミング生成部１６２から入力された発光タイミングで駆動信号を出力することで、光源１１０にパルス光を出力させる。すなわち、光源１１０は、符号化発光タイミング生成部１６２によって生成された発光タイミングでパルス光を発光することとなる。
【００２４】
ここで、符号化発光タイミング生成部１６２は、光源１１０が、所定の時間間隔で複数のパルス光を出力するように、発光タイミングを生成する。具体的には、符号化発光タイミング生成部１６２は、複数のパルス光に対して所定の時間間隔分ずらした複数のパルス光を重ねた場合に、同時に重複するパルス光の数がより少なくなる時間間隔で複数のパルス光が出力されるように、発光タイミングを生成する。
【００２５】
図２は、第１の実施形態に係る発光タイミングの一例を説明するための図である。ここで、図２においては、発光する場合を「１」、発光しない場合を「０」として発光タイミングを示す。例えば、符号化発光タイミング生成部１６２は、図２に示すように、所定の時間「τ」において、パルス幅「τP」のパルス光を４回出力させる発光タイミングを生成する。ここで、符号化発光タイミング生成部１６２は、各パルス光の間の時間を所定の時間間隔に設定する。例えば、符号化発光タイミング生成部１６２は、図２に示すように、第１のパルス光（図中、左端の「１」）の発光タイミングと、第２のパルス光（図中、左から２番目の「１」）の発光タイミングとの間の時間間隔として、「４τP」を設定する。すなわち、符号化発光タイミング生成部１６２は、第１のパルス光を発光してから、パルス幅「τP」の時間の４倍の時間をあけて、第２のパルス光を発光させる発光タイミングを生成する。
【００２６】
同様に、符号化発光タイミング生成部１６２は、第２のパルス光の発光タイミングと第３のパルス光（図中、左から３番目の「１」）の発光タイミングとの間の時間間隔、及び、第３のパルス光の発光タイミングと第４のパルス光（図中、右端の「１」）の発光タイミングとの間の時間間隔をそれぞれ設定する。ここで、符号化発光タイミング生成部１６２は、第１のパルス光と第２のパルス光との時間間隔、第２のパルス光と第３のパルス光との時間間隔、及び、第３のパルス光と第４のパルス光との時間間隔がそれぞれ異なる時間間隔となるように各時間間隔を設定する。
【００２７】
例えば、符号化発光タイミング生成部１６２は、第２のパルス光と第３のパルス光との時間間隔として、図２に示すように、「６τP」を設定する。また、符号化発光タイミング生成部１６２は、第３のパルス光と第４のパルス光との時間間隔として、図２に示すように、「８τP」を設定する。これは、各パルス光を時間軸上で、時間間隔分シフトした場合に、シフト前の各パルス光と重なるパルス光の数が１つとなるように設定するためである。例えば、図２に示す発光タイミングで発光された各パルス光を、「４τP」分の時間左側にシフトさせた場合、シフト前の第１のパルス光と、シフト後の第２のパルス光とが重なることとなる。さらに、「４τP」分の時間を左側にシフトさせた各パルス光を、「６τP」分の時間左側にシフトさせた場合、シフト後の各パルス光のうち、第３のパルス光のみがシフト前の第２のパルス光（及びシフトしていない第１のパルス光）と重なることとなる。
【００２８】
このように、符号化発光タイミング生成部１６２は、複数のパルス光に対して所定の時間間隔分ずらした複数のパルス光を重ねた場合に、同時に重複するパルス光の数がより少なくなる時間間隔で複数のパルス光が出力されるように、発光タイミングを生成する。ここで、符号化発光タイミング生成部１６２は、例えば、発光タイミングとして、図２に示す２進数の符号化信号「１０００１０００００１０００００００１」を生成して、光源駆動回路１２０に出力する。光源駆動回路１２０は、入力された符号化信号「１０００１０００００１０００００００１」の「１」のタイミングで駆動信号を出力することで光源１１０にパルス光を発光させる。なお、以下では、符号化発光タイミング生成部１６２によって生成された発光タイミングで生成された時間「τ」における複数のパルス光をパルス列と記載する。
【００２９】
なお、図２で示す発光タイミングはあくまでも一例であり、符号化発光タイミング生成部１６２によって生成される発光タイミングは、図２の例に限定されるものではない。例えば、時間「τ」の範囲内で出力するパルス光の数、時間「τ」に対するパルス幅「τP」の時間などは、任意に設定することができる。また、パルス列の時間「τ」は、１つの物体までの距離計測と、次の物体までの距離計測との間の時間の範囲であれば、任意に設定することができる。
【００３０】
また、図２で示す発光タイミングでは、各パルス光を時間軸上で、時間間隔分シフトした場合に、シフト前の各パルス光と重なるパルス光の数が１つとなる場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、パルス光の重なりが「１０％」以下となるように設定する場合であってもよい。かかる設定では、パルス列に含まれる各パルス光が、時間間隔分ずつシフトした場合に、シフト前のパルス列とシフト後のパルス列との合計の数に対する他のパルス光と重なった回数の割合が設定される。例えば、パルス列に「１００」個のパルス光が含まれる場合、シフトしていないパルス列と、各パルス間の時間間隔でそれぞれシフトした「９９」個のパルス列の「１００」個のパルス列が並ぶことなる。「１００」個のパルス列において、各パルス光が他のパルス光と重なる回数が「１０」回以下となるように設定される。なお、発光タイミングは、レーザー距離計測装置ごとに固有のものを割り当てる場合であってもよいが、計測処理ごとに乱数が割り当てられ、乱数に基づいて決定される場合であってもよい。
【００３１】
本願に係るレーザー距離計測装置１００は、物体までの距離計測に上記したパルス列を用いることで、反射光における信号成分の強度を増大させ、Ｓ／Ｎ比を改善することができる。以下、反射光に対する処理の詳細について説明する。
【００３２】
光源１１０が、上述した符号化発光タイミング生成部１６２によって生成された発光タイミングで複数のパルス光を出力すると、外部の物体によって複数のパルス光が反射されてフォトディテクタ１３０によって検出される。例えば、フォトディテクタ１３０は、図２に示す発光タイミングで出力された複数のパルス光が物体によって反射された複数のパルス光を検出する。なお、以下では、複数のパルス光が物体によって反射された複数のパルス光を反射パルス列と記載する。
【００３３】
フォトディテクタ１３０によって検出された反射パルス列は、アナログフロントエンド１４０で増幅され、ＡＤコンバータ１５０でデジタル信号に変換され、データバッファ１６３に格納される。データバッファ１６３は、ＡＤコンバータ１５０から入力されたデジタル信号を記憶する。
【００３４】
加算処理部１６４は、反射パルス列におけるパルス光の時間を所定の時間間隔分ずらしたパルス列信号を生成し、生成したパルス列信号を反射パルス列に加算することで、当該反射パルス列における信号成分の強度を増加させる。具体的には、加算処理部１６４は、反射パルス列を各パルス間の時間間隔分シフトさせたパルス列信号をそれぞれ生成する。そして、加算処理部１６４は、反射パルス列に対して、生成したパルス列信号を加算することで、反射パルス列における信号成分の強度を増大させる。なお、加算処理部１６４は、処理部とも記載される。
【００３５】
図３は、第１の実施形態に係る加算処理部１６４による加算処理の一例を説明するための図である。ここで、図３においては、（１）に反射パルス列を示し、（２）〜（４）に反射パルス列から生成したパルス列信号を示す。また、図３においては、パルス光の波形を直線の三角波で示した反射パルス列及びパルス列信号をそれぞれ示しているが、実際には、加算処理部１６４によって処理される反射パルス列及びパルス列信号は、ＡＤコンバータ１５０によって変換されたデジタル信号である。すなわち、加算処理部１６４によって処理される反射パルス列及びパルス列信号は、ＡＤコンバータ１５０によって反射パルス列からサンプリングされた離散的な数値である。
【００３６】
例えば、加算処理部１６４は、データバッファ１６３によって記憶された図３に示す反射パルス列（１）を読み出し、読み出した反射パルス列（１）を、第１のパルス光と第２のパルス光との間の時間間隔分だけシフトしたパルス列信号（２）を生成する。また、加算処理部１６４は、パルス列信号（２）を、第２のパルス光と第３のパルス光との間の時間間隔分だけシフトしたパルス列信号（３）を生成する。また、加算処理部１６４は、パルス列信号（３）を、第３のパルス光と第４のパルス光との間の時間間隔分だけシフトしたパルス列信号（４）を生成する。
【００３７】
そして、加算処理部１６４は、反射パルス列（１）に対して、生成したパルス列信号（２）〜（４）を加算することで、図３の下段「（１）＋（２）＋（３）＋（４）」に示す加算信号を生成する。すなわち、加算処理部１６４は、反射パルス列の信号成分の強度が増大された加算信号を生成する。そして、加算処理部１６４は、加算信号を距離計算部１６５に出力する。
【００３８】
このように、加算処理部１６４は、上記した加算処理によって、反射パルス列のＳ／Ｎ比を向上させることができる。以下、加算処理によるＳ／Ｎ比の改善について説明する。例えば、図３に示すように、反射パルス列に含まれるパルス光の波形（電圧波形）を「ｆ（ｔ）」とする。そして、ｆ（ｔ）を各パルス光間の時間間隔分シフトして加算した場合の最大値は、「パルス数Ｎ＝４」とすると、以下の式（１）によって示される。
【００３９】
【数１】
2019078602.tif 000003
【００４０】
ここで、図３に示すように、反射パルス列と各パルス列信号との間で、２個以上のパルス光が重ならないように発光タイミングが設定することで、ｆ（ｔ）に白色雑音電圧「ｎ（Ｖ／√Ｈｚ）」が加算しているとすると、Ｓ／Ｎ比（ＳＮＲ）は、以下の式（２）によって示される。なお、式（２）における「Ｂ」は、受光回路（フォトディテクタ１３０）の帯域幅を示す。
【００４１】
【数２】
2019078602.tif 000004
【００４２】
式（２）に示すように、単一のパルス光の場合と比較して、４つのパルス光のパルス列を用いることで、ＳＮ比が２倍になる。なお、一般的には、Ｓ／Ｎ比は、Ｎ個のパルス光で「√Ｎ」倍改善される。
【００４３】
このように、第１の実施形態に係るレーザー距離計測装置１００では、所定の時間間隔で出力された複数のパルス光であるパルス列を用いることで、物体によって反射された反射光のＳ／Ｎ比を改善することができ、回路規模を大きくすることなく、より長距離にある物体までの距離を精度よく計測することができる。
【００４４】
ここで、上述した実施形態では、ＡＤコンバータ１５０によって変換されたデジタル信号を用いて加算処理を行う場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、離散的なデジタル信号のサンプル点間の値を補間処理によって補間した補間信号を用いる場合であってもよい。図４は、第１の実施形態に係る補間信号の一例を示す図である。例えば、加算処理部１６４は、図４の上段に示すデジタル信号をデータバッファ１６３から読み出し、読み出したデジタル信号に対して、スプライン補間や、ラグランジェ補間を実行する。これにより、加算処理部１６４は、図４の下段に示すように、デジタル信号のサンプル点間の値を補間した補間信号を生成する。そして、加算処理部１６４は、生成した補間信号を用いて上述した加算処理を実行する。
【００４５】
図１に戻って、距離計算部１６５は、加算処理部１６４によって加算処理が実行された加算信号に基づいて、複数のパルス光を反射した物体までの距離を計測する。例えば、距離計算部１６５は、ＴＯＦ（Time  of  Flight）方式の距離測定を行うことで、複数のパルス光を反射した物体までの距離を計測する。かかる場合、距離計算部１６５は、複数のパルス光に基づく信号と、加算信号との遅延時間から距離を演算する。例えば、距離計算部１６５は、複数のパルス信号の出力開始の時間と、加算信号においてピークが最大となる時間（図３における最大ピークの出現タイミング）との時間差、及び、光速に基づいて、物体までの距離を計測する。なお、距離計算部１６５は、計測部とも記載される。
【００４６】
なお、２次元ＬｉＤＡＲ、或いは、３次元ＬｉＤＡＲを実現する場合には、レーザー距離計測装置１００は、複数のパルス光（パルス列）を走査する各方向へそれぞれ出力し、各方向からの反射光（反射パルス列）をそれぞれ検出する。
【００４７】
上述したように、第１の実施形態に係るレーザー距離計測装置１００は、所定の時間間隔で出力されたパルス光であるパルス列を用いて、反射光のＳ／Ｎ比を改善するが、レーザー距離計測装置１００は、上述したＳ／Ｎ比の改善だけではなく、フォトディテクタ１３０によって検出した光が、反射光であるか否かを判定することができる。具体的には、混線診断・分離処理部１６６は、所定の時間間隔に基づく信号を用いて、外部から受光した光が反射パルス列であるか否かを判定する。なお、混線診断・分離処理部１６６は、判定処理部とも記載される。
【００４８】
近年、レーザー距離計測装置が様々な分野で活用され、身近なものとなりつつある。従って、周囲で自装置とは異なる他のＬｉＤＡＲが用いられている場合もある。そのような場合、他のＬｉＤＡＲによって出力されたパルス光を自装置が検出すると、誤った計測結果を提示することとなる。そこで、レーザー距離計測装置１００は、パルス列を用いることで、他のＬｉＤＡＲからの光を分離することを可能にする。
【００４９】
例えば、自装置の近くに他のＬｉＤＡＲがあり、個々のＬｉＤＡＲは異なるタイミングで符号化されたパルス列で発光しているとする。この場合、自装置に入射される他のＬｉＤＡＲが発した光の反射光、又は直接光は、以下の３つパターンが考えられる。例えば、３つのパターンとして、（１）信号が大きく、パルス列の識別が十分にできる場合、（２）信号は小さいが、パルス列が自装置のパルス列と相関が無い場合、（３）信号が小さく、パルス列が自装置のパルス列と一部相関がある場合が挙げられる。
【００５０】
例えば、（１）の場合には、混線診断・分離処理部１６６は、パルス列を識別することで、フォトディテクタ１３０によって検出された光が、反射パルス列であるか否かを判定する。すなわち、混線診断・分離処理部１６６は、検出されたパルス列におけるパルス光間の時間間隔が、符号化発光タイミング生成部１６２によって生成された時間間隔であるか否かに基づいて、反射パルス列であるか否かを判定する。
【００５１】
また、例えば、（２）の場合には、パルス列が自装置と相関がないため、上述した加算処理を実行したとしても、他のＬｉＤＡＲのパルス列における信号成分の強度は増大されず、特別な処理を実行することなく、他のＬｉＤＡＲのパルス列を分離（除外）することができる。
【００５２】
次に、（３）の場合、パルス列が自装置のパルス列と一部相関を持っているため、上述した加算処理を実行すると、他のＬｉＤＡＲのパルス列における信号成分の強度が増大されることとなる。そこで、（３）の場合には、第１の実施形態に係る混線診断・分離処理部１６６は、経時的に受光された複数の光の時間を所定の時間間隔分ずらした受光信号を生成し、生成した受光信号を複数の光の信号に加算した場合の信号値が、加算に応じた値となっているか否かに基づいて、複数の光が反射パルス列であるか否かを判定する。すなわち、混線診断・分離処理部１６６は、上述した加算処理と同様の処理を実行することで、加算信号を生成し、生成した加算信号に基づいて、反射パルス列を判別する。
【００５３】
図５Ａ〜図５Ｃは、第１の実施形態に係る混線診断・分離処理部１６６による処理の一例を説明するための図である。ここで、図５Ａ〜図５Ｃにおいては、図２で示す発光タイミングでパルス光を発光したパルス列が物体によって反射された反射パルス列に、他装置から出力されたパルス（図中、他機パルス）が含まれる場合の処理の一例について示す。また、図５Ａ〜図５Ｃにおいては、（１）にフォトディテクタ１３０によって検出された複数のパルス光（他機パルスが含まれる反射パルス列）を示し、（２）〜（４）に反射パルス列から生成したパルス列信号を示す。また、図５Ａ〜図５Ｃにおいては、下段に、反射パルス列に対してパルス列信号を加算した加算信号を示す。なお、以下では、自装置から出力されたパルスを自機パルスとも記載する。
【００５４】
例えば、図５Ａに示すように、反射パルス列における第３の自機パルスと第４の自機パルスとの間に他機パルスが含まれる反射光に対して上記した加算処理を実施した場合、（１）〜（４）を加算した加算信号「（１）＋（２）＋（３）＋（４）」には、図５Ａに示すように、自機パルス以外にも他機パルスに基づく信号が含まれることとなる。例えば、図５Ａに示すように、加算信号は、他機パルスのみによるピークや、シフト後に他機パルスと自機パルスのタイミングが重なることで加算されたピークを含む。混線診断・分離処理部１６６は、このようなピークが検出可能な強度の際に誤って自機の信号として処理されることを抑止するため、以下の処理によって反射パルス列を判別する。
【００５５】
具体的には、混線診断・分離処理部１６６は、上述した加算処理を実行する際にパルス列信号を間引いた処理を実施し、この処理による加算信号の変化に基づいて反射パルス列を判別する。例えば、混線診断・分離処理部１６６は、図５Ｂに示すように、他機パルスが含まれる反射パルス列（１）からパルス列信号を生成する際に、図５Ａにおける（３）のパルス列信号を生成せずに、（２）及び（４）のパルス列信号のみを生成して、加算処理を実行する。すなわち、混線診断・分離処理部１６６は、パルス間の時間分シフトさせることで生成する複数のパルス列信号において、いずれかのパルス列信号を除いた複数のパルス列信号を生成して加算処理を実行する。
【００５６】
このような間引きを伴う加算処理を実行すると、加算処理後、他機パルスのみの信号は、間引きを行わない場合（図５Ａの場合）と変わらないピーク強度をもつか、或いは、信号自体が消失することとなる。また、他機パルスに自機パルスが加算された信号は、重なり数や重なり位置に応じたピークをもつこととなる。これに対して、自機パルスのみが加算された信号は、いずれのパルス列信号を間引いた場合であっても、毎回近似したピーク強度をもつこととなる。すなわち、自機パルスのみが加算された信号は、間引きを行わない場合（図５Ａの場合）のピーク強度から間引き分のピーク強度（例えば、１パルス分に相当するピーク強度）が低下したピーク強度となる。したがって、自機パルスの数が十分に多く、自機パルスと他機パルスとの重なり数が十分に少ないと仮定すると、混線診断・分離処理部１６６は、間引き後に加算処理を行った回数（間引くパルス列信号を変えて行った加算処理の回数）に対して一定の回数以上の試行において、同程度のピーク強度をもち、かつ、その強度が間引きを行わない場合（全加算時）のピーク強度よりも低くなるピークを自機パルスのみが加算されたピークとして判定することができる。
【００５７】
例えば、（３）を除いて、（２）及び（４）のパルス列信号を生成した加算処理では、図５Ｂに示すように、自機パルスのみが加算された信号の強度が３／４に減少する。ここで、他機パルスのみのピークの強度は変わらず、他機パルスと自機パルスが加算された信号のピーク強度は、間引きによって、自機パルスのみのピーク強度となる。また、例えば、（２）を除いて、（３）及び（４）のパルス列信号を生成した加算処理では、図５Ｃに示すように、自機パルスのみが加算された信号の強度が３／４に減少する。ここで、他機パルスのみのピークの強度は変わらず、他機パルスと自機パルスが加算された信号のピーク強度は、間引きによって、他機パルスのみのピーク強度となる。また、（２）を除いて、（３）及び（４）のパルス列信号を生成した加算処理では、他機パルスのピークにおいて消失するものがある。
【００５８】
混線診断・分離処理部１６６は、上述したように、間引き対象のパルス列信号を変えながら、複数回の加算処理を実行し、加算処理後のピークの変化を参照することで、他機パルスを含む反射パルス列の中から自機パルスを判別する。すなわち、混線診断・分離処理部１６６は、複数回の加算処理において（図５Ｂ及び図５Ｃ）、加算処理後のピーク強度が同程度であり、かつ、そのピーク強度が、全加算時のピーク強度の３／４となっているピークを自機パルスのみが加算されたピークと判定する。そして、混線診断・分離処理部１６６は、判定したピークに対応する全加算時のピークに含まれる複数のパルス光を、自機の反射パルス列であると判定する。
【００５９】
上述したように、混線診断・分離処理部１６６は、フォトディテクタ１３０によって検出された複数のパルス光から反射パルス列を判定する。加算処理部１６４は、混線診断・分離処理部１６６によって反射パルス列と判定された複数のパルス光を用いて上述した加算処理を実行する。
【００６０】
上述した実施形態では、（２）のパルス列信号と（３）のパルス列信号を間引いた結果に基づいて判定する場合の処理を一例に挙げて説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、さらに、（４）のパルス列信号を間引いて行った加算処理の結果を加味して判定する場合であってもよい。すなわち、間引き加算の試行回数は、任意に設定することができる。例えば、自機から出力されるパルス列に含まれるパルス光の数に応じて、間引き加算の試行回数が設定される場合であってもよい。
【００６１】
次に、上述した混線診断・分離処理の手順について説明する。図６は、第１の実施形態に係るレーザー距離計測装置１００による処理の手順を示すフローチャートである。図６に示すように、混線診断・分離処理部１６６は、フォトディテクタ１３０によって検出された複数のパルス光について、加算処理なしで検出可能な信号であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、検出可能な信号であると判定すると（ステップＳ１０１肯定）、混線診断・分離処理部１６６は、検出した信号（複数のパルス光）が自機のパルス列と同じタイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００６２】
ここで、検出した信号が自機のパルス列と同じタイミングである場合には（ステップＳ１０２肯定）、混線診断・分離処理部１６６は、検出した信号を自機のパルス列と決定する（ステップＳ１０３）。一方、検出した信号が自機のパルス列と同じタイミングではない場合には（ステップＳ１０２否定）、混線診断・分離処理部１６６は、検出した信号を他機のパルス列と決定する（ステップＳ１０４）。
【００６３】
一方、ステップＳ１０１の判定において、検出可能な信号ではないと判定すると（ステップＳ１０１否定）、混線診断・分離処理部１６６は、加算処理を実行して（ステップＳ１０５）、検出可能な信号か否かを判定する（ステップＳ１０６）。ここで、検出可能な信号ではない場合（ステップＳ１０６否定）、混線診断・分離処理部１６６は、反射光無しと判定する（ステップＳ１１３）。
【００６４】
一方、ステップＳ１０６の判定において、検出可能な信号である場合（ステップＳ１０６肯定）、混線診断・分離処理部１６６は、間引く信号を決定し（ステップＳ１０７）、間引いた後の加算処理を実行する（ステップＳ１０８）。そして、混線診断・分離処理部１６６は、間引き後の加算処理を指定の回数繰り返すと（ステップＳ１０９肯定）、一定の回数以上、間引き前の加算処理の値よりも小さく、かつ、間引き後の加算処理の値間で近似する値が出力されたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。
【００６５】
ここで、一定の回数以上、間引き前の加算処理の値よりも小さく、かつ、間引き後の加算処理の値間で近似する値が出力された場合（ステップＳ１１０肯定）、混線診断・分離処理部１６６は、該当する信号を自機のパルス列と決定する（ステップＳ１１１）。一方、一定の回数以上、間引き前の加算処理の値よりも小さく、かつ、間引き後の加算処理の値間で近似する値が出力されなかった場合（ステップＳ１１０否定）、混線診断・分離処理部１６６は、他機のパルス列と決定する（ステップＳ１１２）。なお、混線診断・分離処理部１６６は、上述した処理において、間引き後の加算処理を指定された回数繰り返すまで、ステップＳ１０７〜Ｓ１０９の処理を繰り返し実行する。
【００６６】
上述したように、第１の実施形態によれば、光源１１０が、所定の時間間隔で複数のパルス光を出力する。加算処理部１６４が、所定の時間間隔に基づく信号を用いて、所定の時間間隔で出力された複数のパルス光であるパルス列が物体に反射された反射パルス列における信号成分の強度を増加させる。距離計算部１６５は、信号成分の強度が増加された反射パルス列に基づいて、パルス列を反射した物体までの距離を計測する。従って、第１の実施形態に係るレーザー距離計測装置１００は、回路規模を大きくすることなく、Ｓ／Ｎ比を改善することができ、小型で、より長距離の物体を計測することを可能にする。
【００６７】
また、第１の実施形態によれば、加算処理部１６４は、反射パルス列におけるパルス光の時間を所定の時間間隔分ずらしたパルス列信号を生成し、生成したパルス列信号を反射パルス列に加算することで、当該反射パルス列における信号成分の強度を増加させる。従って、第１の実施形態に係るレーザー距離計測装置１００は、反射パルス列におけるＳ／Ｎ比を容易に改善することを可能にする。
【００６８】
また、第１の実施形態によれば、光源１１０は、複数のパルス光に対して所定の時間間隔分ずらした複数のパルス光を重ねた場合に、同時に重複するパルス光の数がより少なくなる時間間隔で複数のパルス光を出力する。従って、第１の実施形態に係るレーザー距離計測装置１００は、より高いＳ／Ｎ比に改善することを可能にする。
【００６９】
また、第１の実施形態によれば、混線診断・分離処理部１６６は、所定の時間間隔に基づく信号を用いて、外部から受光した光が反射パルス列であるか否かを判定する。従って、第１の実施形態に係るレーザー距離計測装置１００は、周囲に他のＬｉＤＡＲが存在していたとしても、正確な距離計測を行うことを可能にする。
【００７０】
また、第１の実施形態によれば、混線診断・分離処理部１６６は、経時的に受光された複数の光の時間を所定の時間間隔分ずらした受光信号を生成し、生成した受光信号を複数の光の信号に加算した場合の信号値が、加算に応じた値となっているか否かに基づいて、複数の光が反射パルス列であるか否かを判定する。従って、第１の実施形態に係るレーザー距離計測装置１００は、他のＬｉＤＡＲのパルス光を容易に分離することを可能にする。
【００７１】
また、第１の実施形態によれば、光源１１０は、異なる時間間隔で複数のパルス光を出力する。従って、第１の実施形態に係るレーザー距離計測装置１００は、自装置に特異的なパルス列を生成することを可能にする。
【００７２】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。上述した第１の実施形態では、Ｓ／Ｎ比を改善する処理に加算処理を実施する場合について説明した。第２の実施形態では、Ｓ／Ｎ比を改善する処理に整合フィルタ処理を実施する場合について説明する。
【００７３】
図７は、第２の実施形態に係るレーザー距離計測装置１００ａの構成の一例を示すブロック図である。第２の実施形態に係るレーザー距離計測装置１００ａは、第１の実施形態に係るレーザー距離計測装置１００と比較して、制御回路１６０ａが加算処理部１６４の代わりに整合フィルタ処理部１６８を有する点、参照波形データ１６７を有する点、および、制御部１６１ａ及び混線診断・分離処理部１６６ａによる処理内容において異なる。以下、この点を中心に説明する。
【００７４】
参照波形データ１６７は、符号化発光タイミング生成部１６２によって生成される発光タイミングに基づく参照波形である。例えば、参照波形データ１６７は、図２に示す発光タイミングの時間間隔でピークが出現する波形である。なお、参照波形データ１６７は、予め生成されて記憶される場合であってもよく、或いは、符号化発光タイミング生成部１６２によって発光タイミングが生成されるごとに記憶される場合であってもよい。
【００７５】
第２の実施形態に係る制御部１６１ａは、整合フィルタ処理部１６８による処理を制御する。また、制御部１６１ａは、混線診断・分離処理部１６６ａによる処理を制御する。
【００７６】
整合フィルタ処理部１６８は、反射パルス列に対して所定の時間間隔でピークが出現する参照波形を用いた整合フィルタ処理を実行することで、当該反射パルス列における信号成分の強度を増加させる。具体的には、整合フィルタ処理部１６８は、参照波形データ１６７を用いて、反射パルス列に対して整合フィルタ処理を実行する。すなわち、整合フィルタ処理部１６８は、反射パルス列に含まれるパルス光の波形（電圧波形）「ｆ（ｔ）」に対して、パルス列と同じ波形の関数を畳込積分することで、最大のＳ／Ｎ比を得る整合フィルタ処理を実行する。なお整合フィルタ処理部１６８は、処理部とも記載される。
【００７７】
ここで、「ｆ（ｔ）」のＳ／Ｎ比を最大にする整合フィルタのインパルス応答「ｈ（ｔ）」は、「ｈ（ｔ）＝ｋｆ（τ―ｔ）」で与えられる。従って、このフィルタによって処理した場合の出力は、以下の式（３）で示される。
【００７８】
【数３】
2019078602.tif 000005
【００７９】
すなわち、整合フィルタ処理部１６８は、式（３）に示すように、入力されたパルス光の波形に対して、参照波形を時間的にシフトさせながら積分することで、最大のＳ／Ｎ比を得る。従って、整合フィルタ処理部１６８は、図８に示す処理を実行する。図８は、第２の実施形態に係る整合フィルタ処理部１６８の入出力を示す図である。例えば、整合フィルタ処理部１６８は、参照波形として「ｈ（ｔ）＝ｋｆ（τ―ｔ）」を用いて、入力「ｆ（ｔ）」に対して整合フィルタ処理を実行することで、出力「ｇ（ｔ）」を得る。
【００８０】
以下、図９を用いて、整合フィルタ処理部１６８の処理の一例を説明する。図９は、第２の実施形態に係る整合フィルタ処理部１６８による整合フィルタ処理の一例を説明するための図である。ここで、図９においては、反射パルス列に含まれるパルス光の波形（電圧波形）「ｆ（λ）」に対して、参照波形「ｋｆ（τ―ｔ＋λ）」を時間的にシフトさせながら、積分を行った場合の出力「ｇ（ｔ）」を示す。また、図９では、パルス列が、図２に示す「１０００１０００００１０００００００１」で符号化され、波形を三角波で示した場合の例を示す。また、図９においては、「ｋ＝３．３３」の場合を示す。
【００８１】
例えば、整合フィルタ処理部１６８は、図９の（１）〜（４）に示すように、参照波形「ｋｆ（τ―ｔ＋λ）」を時間的にシフトさせ、時間的な各位置で積分することで、出力「ｇ（ｔ）」において（１）〜（４）で示す各ピークを取得する。「ｆ（λ）」と「ｋｆ（τ―ｔ＋λ）」のパルスが重なり合わない時間「ｔ」の場合、図９の（１）に示すように、出力は「ｇ（ｔ）＝０」となる。また、１パルス分の信号が畳込積分された場合には、図９の（２）、（４）に示すように、出力「ｇ（ｔ）」は小さいピークとなる。そして、「ｆ（λ）」と「ｋｆ（τ―ｔ＋λ）」のすべてのパルスが重なる「ｔ＝τ」の場合、図９の（３）に示すように、出力「ｇ（ｔ）」は最大値を示す。なお、（２）、（４）の小さなピークは、すべて最大値の１／４の値をとる。これは、４回のパルス光の出力に対して、「ｔ＝τ」以外のときに２つ以上のパルスが重ならないように符号化されているためである。
【００８２】
以下、整合フィルタ処理によるＳ／Ｎ比の改善について説明する。図９に示すように、出力が最大となる時間「ｔ」は、「ｔ＝τ」のときであり、出力は以下の式（４）で示される。
【００８３】
【数４】
2019078602.tif 000006
【００８４】
ここで、整合フィルタへの入力に白色雑音電圧「ｎ（Ｖ／√Ｈｚ）」が加算しているとすると、Ｓ／Ｎ比（ＳＮＲ）は、以下の式（５）によって示される。
【００８５】
【数５】
2019078602.tif 000007
【００８６】
また、１つのパルス幅を「τP」、パルス列に含まれるパルス数を「Ｎ」とすると、Ｓ／Ｎ比（ＳＮＲ）は、以下の式（６）によって示される。
【００８７】
【数６】
2019078602.tif 000008
【００８８】
すなわち、Ｓ／Ｎ比は、式（６）に示すように、パルス数を増やすことにより改善することができる。以下、図１０を用いて、整合フィルタ処理によるＳ／Ｎ比の改善の一例を説明する。図１０は、第２の実施形態に係る整合フィルタ処理部１６８による整合フィルタの実施例を示す図である。ここで、図１０では、図９に示す「ｆ（λ）」に対してノイズを加算した例を示す。また、図１０では、振幅を「１」の「ｆ（λ）」に対して、ＲＭＳ「０．２８」、最大振幅「２」の白色ノイズを加算したものを示す。図１０の上段に示すように、整合フィルタ処理前の信号では、「ｆ（λ）」の信号がノイズに埋もれている。これに対して、整合フィルタ処理の出力「ｇ（ｔ）」では、「ｔ＝τ」で大きなピークが出現し（図中の（３））、Ｓ／Ｎ比が改善されていることがわかる。
【００８９】
図７に戻って、混線診断・分離処理部１６６ａは、経時的に受光された複数の光に対して、所定の時間間隔でピークが出現する参照波形と当該参照波形を変形した波形とを用いた整合フィルタ処理をそれぞれ実行し、参照波形の変形前後で整合フィルタ処理の結果が変化するか否かに基づいて、複数の光が反射パルス列であるか否かを判定する。なお、混線診断・分離処理部１６６ａは、判定処理部とも記載される。
【００９０】
第１の実施形態と同様に、第２の実施形態に係るレーザー距離計測装置１００ａにおいても、パルス列を用いることで、他のＬｉＤＡＲからの光を分離することを可能にする。ここで、第１の実施形態において説明した３つのパターンのうち、（１）、（２）については、第２の実施形態に係るレーザー距離計測装置１００ａにおいても、第１の実施形態と同様に他のＬｉＤＡＲからの光を分離することができる。
【００９１】
すなわち、上述した（１）の場合（信号が大きく、パルス列の識別が十分にできる場合）、混線診断・分離処理部１６６ａは、パルス列を識別することで、フォトディテクタ１３０によって検出された光が、反射パルス列であるか否かを判定する。また、上述した（２）の場合（信号は小さいが、パルス列が自装置のパルス列と相関が無い場合）、パルス列が自装置と相関がないため、上述した整合フィルタ処理を実行したとしても、他のＬｉＤＡＲのパルス列における信号成分の強度は増大されず、特別な処理を実行することなく、他のＬｉＤＡＲのパルス列を分離（除外）することができる。
【００９２】
また、上述した（３）の場合、パルス列が自装置のパルス列と一部相関を持っているため、上述した整合処理を実行すると、他のＬｉＤＡＲのパルス列における信号成分の強度が増大されることとなる。そこで、混線診断・分離処理部１６６ａは、上述した加算処理の場合と同様に、間引きを伴う整合フィルタ処理によって他のＬｉＤＡＲからの光を分離する。
【００９３】
ここで、例えば、非常に強い光が入射された場合、整合フィルタ処理の出力が大きくなり、自装置の反射パルス列として判定されてしまうおそれがある。すなわち、整合フィルタ処理の場合、大きな信号が入力されると、単一のパルスのみが重なっていたとしても、出力が大きくなってしまう。そこで、第２の実施形態に係る混線診断・分離処理部１６６ａは、参照波形におけるパルスを間引く（参照波形を変形する）ことで、入射したパルス光が反射パルス列であるか否かを判定する。
【００９４】
図１１Ａ〜図１１Ｃは、第２の実施形態に係る混線診断・分離処理部１６６ａによる処理の一例を説明するための図である。ここで、図１１Ａ〜図１１Ｃにおいては、図２で示す発光タイミングでパルス光を発光したパルス列が物体によって反射された反射パルス列における第３の自機パルスと第４の自機パルスとの間に他機パルスが含まれる場合の処理の一例について示す。また、図１１Ａ〜図１１Ｃにおいては、（１）〜（４）に整合フィルタ処理の模式図を示し、下段に、整合フィルタ処理の出力「ｇ（ｔ）」を示す。
【００９５】
例えば、図１１Ａに示すように、反射パルス列における第３の自機パルスと第４の自機パルスとの間に他機パルスが含まれる反射光に対して上記した整合フィルタ処理を実施した場合、出力「ｇ（ｔ）」には、図１１Ａに示すように、自機パルス以外にも他機パルスに基づく信号が含まれることとなる。例えば、図１１Ａに示すように、出力「ｇ（ｔ）」は、他機パルスのみによるピークや、他機パルスと自機パルスが重なることで出力されたピークを含む。混線診断・分離処理部１６６ａは、このようなピークが検出可能な強度の際に誤って自機の信号として処理されることを抑止するため、以下の処理によって反射パルス列を判別する。
【００９６】
具体的には、混線診断・分離処理部１６６ａは、上述した整合フィルタ処理を実行する際に参照波形におけるパルスを間引いた整合フィルタ処理を実施し、この処理による出力「ｇ（ｔ）」の変化に基づいて反射パルス列を判別する。例えば、混線診断・分離処理部１６６ａは、図１１Ｂに示すように、参照波形から３番目のパルスを間引いて整合フィルタ処理を実行する。すなわち、混線診断・分離処理部１６６ａは、整合フィルタ処理における参照波形を変形し、変形後の参照波形を用いて整合フィルタ処理を実行する。
【００９７】
このような間引きを伴う整合フィルタ処理を実行すると、整合フィルタ処理における出力「ｇ（ｔ）」における他機パルスのみが参照波形のパルスと重なる際の信号は、間引きを行わない場合（図１１Ａの場合）と変わらないピーク強度をもつか、或いは、信号自体が消失することとなる。また、他機パルスと自機パルスが同時に参照波形のパルスと重なる際の信号は、重なり数や重なり位置に応じたピークをもつこととなる。これに対して、自機パルスのみが参照波形のパルスと重なる際の信号は、いずれのパルスを間引いた場合であっても、毎回近似したピーク強度をもつこととなる。すなわち、自機パルスのみが参照波形のパルスと重なる信号は、間引きを行わない場合（図１１Ａの場合）のピーク強度から間引き分のピーク強度（例えば、１パルス分に相当するピーク強度）が低下したピーク強度となる。したがって、自機パルスの数が十分に多く、自機パルスと他機パルスが同時に参照波形のパルスと重なる数が十分に少ないと仮定すると、混線診断・分離処理部１６６は、間引き後に整合フィルタ処理を行った回数（参照波形において間引くパルスの位置を変えて行った整合フィルタ処理の回数）に対して一定の回数以上の試行において、同程度のピーク強度をもち、かつ、その強度が間引きを行わない場合のピーク強度よりも低くなるピークを自機パルスのみのピークとして判定することができる。
【００９８】
例えば、参照波形における３番目のパルスを除いた場合、図１１Ｂに示すように、自機パルスのみが参照波形と重なった際の信号の強度が３／４に減少する。ここで、他機パルスのみが参照波形と重なった際の信号のピークの強度は変わらず、他機パルスと自機パルスが同時に参照波形と重なった信号のピーク強度は、間引きによって、自機パルスのみが参照波形と重なった際と同じピーク強度となる。また、例えば、参照波形における２番目のパルスを除いた場合、図１１Ｃに示すように、自機パルスのみ参照波形と重なった際の信号の強度が３／４に減少する。ここで、他機パルスのみが参照波形と重なった際の信号のピークの強度は変わらず、他機パルスと自機パルスが同時に参照波形のピークと重なった際の信号のピーク強度は、間引きによって、他機パルスのみが参照波形のパルスと重なった際と同じピーク強度となる。また、参照波形における２番目のパルスを除いた場合、他機パルスのみが参照波形と重なった際のピークにおいて消失するものがある。
【００９９】
混線診断・分離処理部１６６ａは、上述したように、参照波形において間引き対象となるパルスを変えながら、複数回の整合フィルタ処理を実行し、処理後のピークの変化を参照することで、他機パルスを含む反射パルス列の中から自機パルスを判別する。すなわち混線診断・分離処理部１６６ａは、複数回の整合フィルタ処理において（図１１Ｂ及び図１１Ｃ）、処理後のピーク強度が同程度であり、かつ、そのピーク強度が、間引きなしの場合のピーク強度の３／４となっているピークを自機パルスのみのピークと判定する。そして、混線診断・分離処理部１６６ａは、判定したピークの出力元となる複数のパルス光を、自機の反射パルス列であると判定する。
【０１００】
上述した実施形態では、参照波形における第３と第２のパルスを間引いた場合の整合フィルタ処理の結果に基づいて判定する場合の処理を一例に挙げて説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、さらに、第４のパルスを間引いて行った整合フィルタ処理の結果を加味して判定する場合であってもよい。すなわち、間引くパルスの位置と、整合フィルタ処理の試行回数は、任意に設定することができる。例えば、自機から出力されるパルス列に含まれるパルス光の数に応じて、間引きパルスの位置や、試行回数が設定される場合であってもよい。
【０１０１】
次に、上述した混線診断・分離処理の手順について説明する。図１２は、第２の実施形態に係るレーザー距離計測装置１００ａによる処理の手順を示すフローチャートである。図１２に示すように、混線診断・分離処理部１６６ａは、フォトディテクタ１３０によって検出された複数のパルス光について、整合フィルタ処理なしで検出可能な信号であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ここで、検出可能な信号であると判定すると（ステップＳ２０１肯定）、混線診断・分離処理部１６６ａは、検出した信号（複数のパルス光）が自機のパルス列と同じタイミングであるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
【０１０２】
ここで、検出した信号が自機のパルス列と同じタイミングである場合には（ステップＳ２０２肯定）、混線診断・分離処理部１６６ａは、検出した信号を自機のパルス列と決定する（ステップＳ２０３）。一方、検出した信号が自機のパルス列と同じタイミングではない場合には（ステップＳ２０２否定）、混線診断・分離処理部１６６ａは、検出した信号を他機のパルス列と決定する（ステップＳ１０４）。
【０１０３】
一方、ステップＳ２０１の判定において、検出可能な信号ではないと判定すると（ステップＳ２０１否定）、混線診断・分離処理部１６６ａは、整合フィルタ処理を実行して（ステップＳ２０５）、検出可能な信号か否かを判定する（ステップＳ２０６）。ここで、検出可能な信号ではない場合（ステップＳ２０６否定）、混線診断・分離処理部１６６ａは、反射光無しと判定する（ステップＳ２１３）。
【０１０４】
一方、ステップＳ２０６の判定において、検出可能な信号である場合（ステップＳ２０６肯定）、混線診断・分離処理部１６６ａは、パルスを間引いた間引き整合フィルタを作成して（ステップＳ２０７）、間引いた後の整合フィルタ処理を実行する（ステップＳ２０８）。そして、混線診断・分離処理部１６６ａは、間引き後の整合フィルタ処理を指定の回数繰り返すと（ステップＳ２０９肯定）、一定の回数以上、間引き前の整合フィルタ処理の値よりも小さく、かつ、間引き後の整合フィルタ処理の値間で近似する値が出力されたか否かを判定する（ステップＳ２１０）。
【０１０５】
ここで、一定の回数以上、間引き前の整合フィルタ処理の値よりも小さく、かつ、間引き後の整合フィルタ処理の値間で近似する値が出力された場合（ステップＳ２１０肯定）、混線診断・分離処理部１６６ａは、該当する信号を自機のパルス列と決定する（ステップＳ２１１）。一方、一定の回数以上、間引き前の整合フィルタ処理の値よりも小さく、かつ、間引き後の整合フィルタ処理の値間で近似する値が出力されなかった場合（ステップＳ２１０否定）、混線診断・分離処理部１６６ａは、他機のパルス列と決定する（ステップＳ２１２）。なお、混線診断・分離処理部１６６ａは、上述した処理において、間引き後の整合フィルタ処理を指定された回数繰り返すまで、ステップＳ２０７〜Ｓ２０９の処理を繰り返し実行する。
【０１０６】
上述したように、第２の実施形態によれば、整合フィルタ処理部１６８は、反射パルス列に対して所定の時間間隔でピークが出現する参照波形を用いた整合フィルタ処理を実行することで、当該反射パルス列における信号成分の強度を増加させる。従って、第２の実施形態に係るレーザー距離計測装置１００ａは、反射パルス列におけるＳ／Ｎ比を容易に改善することを可能にする。
【０１０７】
また、第２の実施形態によれば、混線診断・分離処理部１６６ａは、経時的に受光された複数の光に対して、所定の時間間隔でピークが出現する参照波形と当該参照波形を変形した波形とを用いた整合フィルタ処理をそれぞれ実行し、参照波形の変形前後の整合フィルタ処理の結果の変化に基づいて、複数の光が反射パルス列であるか否かを判定する。従って、第２の実施形態に係るレーザー距離計測装置１００ａは、周囲に他のＬｉＤＡＲが存在していたとしても、正確な距離計測を行うことを可能にする。
【０１０８】
上述した実施形態では、加算処理部１６４と整合フィルタ処理部１６８をそれぞれ備えるレーザー距離計測装置について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、レーザー距離計測装置が、加算処理部１６４及び整合フィルタ処理部１６８を両方備える場合であってもよい。かかる場合には、例えば、受光の関連する回路の周波数帯域や、１パルスの長さに応じて、用いられる処理部が切り替えられる場合であってもよい。
【０１０９】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１００、１００ａ  レーザー距離計測装置、１１０  光源、１２０  光源駆動回路、１３０  フォトディテクタ、１４０  アナログフロントエンド、１５０  ＡＤコンバータ、１６０  制御回路、１６１、１６１ａ  制御部、１６２  符号化発光タイミング生成部、１６３  データバッファ、１６４  加算処理部（処理部）、１６５  距離計算部（計測部）、１６６、１６６ａ  混線診断・分離処理部（判定処理部）、１６７  参照波形データ、１６８  整合フィルタ処理部（処理部）
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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