(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間計測の繰り返しにより所定の検出時間で得られた計測値を時間ビン上に加算し、時間と、前記計測値の積算である積算値とに基づいてヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段（３２）と、
前記ヒストグラム生成手段により生成されたヒストグラムに基づいて物理量を算出する物理量算出手段（３３）と、を備え、
前記ヒストグラム生成手段は、前記検出時間の一部である所定時間で得られた計測値の加算を終了した時点でのヒストグラムの特徴値が少なくとも閾値を超えたときに、ヒストグラムにおける前記計測値から減算値を減算して当該計測値の積算方向のデータを圧縮し、減算したデータを、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ領域とは別のメモリ領域に外乱光量値のデータとして記憶させ、
前記物理量算出手段は、前記ヒストグラム生成手段により前記計測値の積算方向のデータが圧縮されたヒストグラムに基づいて時間計測の最頻値を特定し、その特定した最頻値に対応する時間を特定して物理量を算出することを特徴とする演算装置（１）。
【請求項２】
請求項１に記載した演算装置において、
前記ヒストグラム生成手段は、ヒストグラムの特徴値として、総和値、平均値、中央値、最大値及び最小値のうちの少なくとも何れかを用いることを特徴とする演算装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載した演算装置において、
前記ヒストグラム生成手段により前記計測値の積算方向のデータが圧縮された圧縮結果に基づいてＳＮ比を算出するＳＮ比算出手段（３４）を備えたことを特徴とする演算装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載した演算装置において、
前記ヒストグラム生成手段は、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ容量の最大値に基づいて決定した値を前記閾値として用いることを特徴とする演算装置。
【請求項５】
請求項１から３の何れか一項に記載した演算装置において、
前記ヒストグラム生成手段は、過去の圧縮結果に基づいて決定した値を前記閾値として用いることを特徴とする演算装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載した演算装置において、
前記ヒストグラム生成手段は、ヒストグラムにおける前記計測値の積算方向のデータの圧縮を減算又は除算により行うことを特徴とする演算装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項に記載した演算装置において、
前記ヒストグラム生成手段は、時間計測の繰り返しの途中でヒストグラムにおける前記計測値の積算方向のデータの圧縮を行うことを特徴とする演算装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一項に記載した演算装置において、
前記ヒストグラム生成手段は、前記検出時間の一部である所定時間で得られた計測値の加算を終了した時点でのヒストグラムの特徴値が閾値を超え、更にヒストグラムの別の特徴値が圧縮判定値以上であるときに、ヒストグラムにおける前記計測値の積算方向のデータを圧縮することを特徴とする演算装置。
【請求項９】
請求項８に記載した演算装置において、
前記ヒストグラム生成手段は、前記検出時間の一部である所定時間で得られた計測値の加算を終了した時点でのヒストグラムの特徴値が閾値を超えたが、ヒストグラムの別の特徴値が圧縮判定値未満であるときには、ヒストグラムにおける前記計測値の積算方向のデータを圧縮しないことを特徴とする演算装置。
【請求項１０】
請求項９に記載した演算装置において、
前記物理量算出手段は、前記ヒストグラム生成手段がヒストグラムにおける前記計測値の積算方向のデータを圧縮しなかったときには、その積算方向のデータが圧縮されなかったヒストグラムに基づいて時間計測の最頻値を特定し、その特定した最頻値に対応する時間を特定して物理量を算出することを特徴とする演算装置。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか一項に記載した演算装置において、
前記ヒストグラム生成手段は、横軸を時間とすると共に縦軸を積算値としてヒストグラムを生成することを特徴とする演算装置。
【請求項１２】
請求項１から１１の何れか一項に記載した演算装置において、
前記物理量算出手段は、最頻値が算出判定値以上であることを条件として物理量を算出することを特徴とする演算装置。
【請求項１３】
請求項１から１１の何れか一項に記載した演算装置において、
前記物理量算出手段は、算出判定値以上である最頻値が複数のときには、その複数の最頻値のそれぞれに対応する時間のうち最小の時間を特定して物理量を算出することを特徴とする演算装置。
【請求項１４】
請求項１から１３の何れか一項に記載した演算装置において、
パルス光を発光する発光手段（２）と、
前記発光手段から発光されたパルス光が物体で反射した反射光を受光する受光手段（１７）と、
前記受光手段に反射光が受光されたタイミングを特定すると共に、反射光の受光を検出した前記受光手段の個数を受光数として特定する受光数特定手段（３０）と、
前記発光手段からパルス光が発光されたタイミングから前記受光手段に反射光が受光されたタイミングまでの時間を飛行時間として計測する時間計測手段（３１）と、を備え、
前記ヒストグラム生成手段は、前記時間計測手段により計測された飛行時間と、前記受光数特定手段により特定された受光数の積算である受光積算値とに基づいてヒストグラムを生成し、
前記物理量算出手段は、自装置から装置周囲の物体までの距離を物理量として算出することを特徴とする演算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒストグラムを生成して物理量を算出する演算装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ヒストグラムを生成して物理量を算出する演算装置が供されている。この種の演算装置は、時間計測の繰り返しにより所定の検出時間で得られた計測値を時間ビン上に加算し、例えば横軸を時間とすると共に縦軸を計測値の積算である積算値としてヒストグラムを生成する。そして、演算装置は、その生成したヒストグラムに基づいて物理量を算出する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】IEEE Journal of Solid-State Circuits (Impact Factor: 3.06). 01/2014; 49(1):315-330.,
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の演算装置を車載環境のレーダー装置に適用した構成では、レーダー装置は、例えば横軸を時間計測により計測された光の飛行時間とすると共に縦軸を受光数の積算である受光積算値としてヒストグラムを生成する。そして、レーダー装置は、その生成したヒストグラムに基づいて自装置から車両周囲の物体までの距離を算出する。このような車載環境では外乱光（背景光、ノイズ光）の影響を受けることになるが、外乱光が強い環境でも精度良く距離を算出することが要求される。外乱光が強い環境において遠距離から到来する微弱な反射光（レーザー光が物体で反射した信号光）を検出するためには、レーザー光の発光を繰り返してデータを蓄積し、入力ダイナミックレンジを確保することで、外乱光と反射光とを弁別することになる。しかしながら、入力ダイナミックレンジを確保しようとすると、ヒストグラムのデータ量が増大し、ヒストグラムを記憶させる（保持する）ためのメモリ容量が増大するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力ダイナミックレンジを適切に確保して物理量を適切に算出することができつつ、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ容量の増大を抑制することできる演算装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載した発明によれば、ヒストグラム生成手段は、時間計測の繰り返しにより所定の検出時間で得られた計測値を時間ビン上に加算し、時間と、計測値の積算である積算値とに基づいてヒストグラムを生成する。物理量算出手段は、ヒストグラム生成手段により生成されたヒストグラムに基づいて物理量を算出する。ここで、ヒストグラム生成手段は、検出時間の一部である所定時間で得られた計測値の加算を終了した時点でのヒストグラムの特徴値が少なくとも閾値を超えると、ヒストグラムにおける計測値から減算値を減算して当該計測値の積算方向のデータを圧縮し、減算したデータを、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ領域とは別のメモリ領域に外乱光量値のデータとして記憶させる。そして、物理量算出手段は、ヒストグラム生成手段により計測値の積算方向のデータが圧縮されたヒストグラムに基づいて時間計測の最頻値を特定し、その特定した最頻値に対応する時間を特定して物理量を算出する。
【０００７】
即ち、ヒストグラムの特徴値が少なくとも閾値を超えると、ヒストグラムにおける計測値から減算値を減算して当該計測値の積算方向のデータを圧縮し、その計測値の積算方向のデータを圧縮したヒストグラムに基づいて時間計測の最頻値を特定して物理量を算出するようにした。これにより、計測値の積算方向のデータを圧縮することで、計測値の積算方向のデータ量を削減することができ、時間計測を繰り返す場合でも入力ダイナミックレンジを適切に確保することができる。その結果、入力ダイナミックレンジを適切に確保して物理量を適切に算出することができつつ、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ容量の増大を抑制することできる。特に車載環境では、このように入力ダイナミックレンジを適切に確保することで、遠距離から到来する反射光（レーザー光が物体で反射した信号光）が微弱であっても外乱光（背景光、ノイズ光）と反射光とを適切に弁別することができる。その結果、近距離の物体までの距離は勿論のこと、遠距離の物体までの距離をも適切に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す機能ブロック図
【図２】レーザー光の走査範囲を示す図
【図３】レーザー光の経路を示す図
【図４】レーザー光の走査周期を示す図
【図５】画素の構成を示す図
【図６】受光素子及びリードアウト回路の構成を示す図
【図７】画素データ処理部の構成を示す機能ブロック図
【図８】ヒストグラム生成処理を示すフローチャート
【図９】距離算出処理を示すフローチャート
【図１０】ＳＮ比算出処理を示すフローチャート
【図１１】ヒストグラムの推移を示す図
【図１２】ヒストグラムの推移を示す図
【図１３】本発明の第２の実施形態のヒストグラム生成処理を示すフローチャート
【図１４】ヒストグラムの推移を示す図
【図１５】本発明の第３の実施形態のヒストグラム生成処理を示すフローチャート
【図１６】ヒストグラムの推移を示す図
【図１７】ヒストグラムの推移を示す図
【図１８】本発明の第４の実施形態のヒストグラム生成処理を示すフローチャート
【図１９】ヒストグラムの推移を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
以下、本発明を車両に搭載可能なレーダー装置に適用した第１の実施形態について図１から図１２を参照して説明する。レーダー装置（演算装置に相当）は、車両に搭載されている状態で自装置から車両周囲の物体（ターゲット）までの距離（物理量）を算出する（測距する）。レーダー装置が車両に搭載される態様はどのような態様でも良い。例えばレーダー装置が車両の前方部に搭載される態様では車両の前方が物体の検出エリアとなり、レーダー装置が車両の後方部に搭載される態様では車両の後方が物体の検出エリアとなる。車両周囲の物体は、例えば歩行者、先行車両、後続車両、壁等である。尚、本実施形態では、車両の前方が物体の検出エリアであり、前方の歩行者や先行車両を検出の対象とする場合を説明する。
【００１０】
レーダー装置１は、図１に示すように、光源２（発光手段に相当）と、一次元スキャナ３と、走査制御部４と、光検出部５と、データ処理部６とを有する。光源２は、例えば半導体レーザーダイオードで構成されており、パルスレーザー光（以下、レーザー光と称する）をレーダー波として発光する（照射する）。光源２から発光されるレーザー光は、図２に示すように、走査方向ＳＤ１に対して垂直方向が長手方向となる矩形状に成形されている（スキャン光ＳＬ）。又、光源２から発光されるレーザー光は、例えばパルス幅が４ｎｓであり、発光周期が４μｓである。
【００１１】
一次元スキャナ３は、図３に示すように、回転軸７を振動中心としてミラー８を振動可能に構成されている。一次元スキャナ３は、駆動源（図示せず）から駆動指令を入力すると、回転軸７を振動中心としてミラー８を振動させ、光源２から発光されたレーザー光の一次元走査を所定の走査角度の範囲Ｒ１で行う。尚、一次元スキャナ３の走査機構は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）やマイクロモーター等により構成されている。一次元スキャナ３における走査角度の範囲Ｒ１は、図４に示すように、例えば−２７°〜＋２７°である。又、走査周期は、例えば５０ｍｓであり、４０ｍｓの時間で−２７°から＋２７°まで走査し、１０ｍｓの時間で＋２７°から−２７°まで戻る。
【００１２】
光源２から発光されたレーザー光は、コリメートレンズ９を通過して一次元スキャナ３に到達する（光Ｌ１）。一次元スキャナ３に到達したレーザー光は、ミラー８で反射し、ミラー８の走査角度に応じた方向に向かって照射光として照射され（光Ｌ２）、車両周囲の物体に到達すると、物体で反射する。そして、その物体で反射したレーザー光は、反射光（物体で反射した信号光）として受光レンズ１０を通過して光検出部５の二次元画素アレイ１１に到達する（光Ｌ３）。尚、上述したようにレーザー光は矩形状に成形されているので、二次元画素アレイ１１の受光面ＲＰ上には、反射光の走査方向ＳＤ２に対して垂直方向が長手方向となる矩形状に成形された反射光が到達する（反射光ＲＬ）。又、矩形状に成形された反射光の長手方向の長さが、矩形状に形成されている受光面ＲＰの短手方向の長さよりも長くなるように、光源２から発光されるレーザー光の長手方向の長さが設定されている。
【００１３】
走査制御部４は、一次元スキャナ３の走査角度を検出し、その検出した走査角度に基づいて光源２からのレーザー光の発光を制御すると共に、一次元スキャナ３によるレーザー光の走査を制御する。又、走査制御部４は、レーダー装置１を搭載している車両の走行速度（車速）を示す車速信号（車速パルス）を車速センサから入力し、その入力した車速信号により車速を特定する。そして、走査制御部４は、その特定した車速に応じて光源２及び一次元スキャナ３のそれぞれの動作を制御する。
【００１４】
具体的には、走査制御部４は、車速に応じて光源２からの発光強度を変更し、車速が相対的に遅いときには発光強度を相対的に低減させ、車速が相対的に速いときには発光強度を相対的に増大させる。又、走査制御部４は、車速に応じて一次元スキャナ３の走査角度の範囲Ｒ１を変更し、車速が相対的に遅いときには走査角度の範囲Ｒ１を相対的に広く設定し、車速が相対的に速いときには走査角度の範囲Ｒ１を相対的に狭く設定する。車速が相対的に遅ければ、車両周囲に歩行者が存在する可能性が高く、周辺の歩行者の存在を考慮する必要がある。このとき、発光強度を相対的に低減させることで、強度が高いレーザー光の歩行者への照射を回避することができ、走査角度の範囲Ｒ１を相対的に広く設定することで、歩行者の存在を速やかに検出することができる。一方、車速が相対的に速ければ、先行車両の存在を考慮する必要がある。このとき、発光強度を相対的に増大させることで、遠方の先行車両を検出することができ、走査角度の範囲Ｒ１を相対的に狭く設定することで、先行車両が存在しない可能性が高い領域を走査範囲から除外し、遠方の先行車両を速やかに検出することができる。
【００１５】
光検出部５は、二次元画素アレイ１１と、デコーダ１２とを有する。二次元画素アレイ１１は、複数の画素１３を二次元行列状に配列して構成されている。デコーダ１２は、二次元行列状に配列されている複数の画素１３の列毎に選択制御線１４を接続しておいる。デコーダ１２は、一次元スキャナ３の走査角度を示す走査角度情報を走査制御部４から入力し、その入力した走査角度情報に基づいて二次元画素アレイ１１の受光面ＲＰ上において反射光が照射される画素１３の列を特定する。そして、デコーダ１２は、その特定した列に対応する選択制御線１４に選択制御電圧ＶＳＥＬを印加することで、レーザー光を検出するために用いる画素１３を列単位で選択する。尚、このように対応する選択制御線１４に選択制御電圧ＶＳＥＬを印加することで、反射光が照射される画素１３の動作を許可し、一方、対応する選択制御線１４に選択制御電圧ＶＳＥＬを印加しないことで、反射光が照射される画素１３の動作を禁止することで、反射光が照射されない画素１３からの検出信号の出力を抑制することができる。
【００１６】
データ処理部６は、後述するように光源２からレーザー光が発光された時刻と画素１３に反射光が受光（入射）された時刻との差である時間（飛行時間）に基づいて自装置から車両周囲の物体までの距離を算出する。データ処理部６は、二次元行列状に配列されている複数の画素１３の行毎に複数の画素データ処理部１５を有する。複数の画素データ処理部１５は、それぞれ複数の画素１３の行毎に信号出力線１６を接続しており、それぞれの対応する行に配列されている複数の画素１３から検出信号を入力する。
【００１７】
画素１３は、図５に示すように、４個の受光素子１７（受光手段に相当）と、４個の受光素子１７に対応する４個のリードアウト回路（ＲＯＣ（Read Out Circuit））１８とを有する。本実施形態の受光素子１７は、ＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）である。ＳＰＡＤは、そのアノードとカソードとの間に降伏電圧（ブレークダウン電圧）以上の逆バイアス電圧が印加されてガイガーモードで動作するアバランシェフォトダイオードであり、単一光子の受光を検出可能である。尚、このように画素１３が複数の受光素子１７を有することで、複数のうちの幾つかの受光素子１７に反射光が同時に受光されたことを、画素１３に反射光が受光されたという検出方法を採用することができる。即ち、複数の受光素子１７が同時に誤検出する可能性は極めて低いので、このような検出方法を採用することで、画素１３の誤検出を低減することができる。
【００１８】
４個の受光素子１７は、それぞれの受光部１９が列方向に２個配置されると共に行方向に２個配置されるように二次元行列状に配列されている。４個のリードアウト回路１８は、それぞれ対応する受光素子１７に対して行方向Ｄ１に隣接して画素１３の端部側に配置されている。即ち、画素１３は、４個の受光素子１７が中央部側に配置されていると共に４個のリードアウト回路１８が端部側に配置されて構成されている。このような構成により、少なくとも２つの受光素子１７に反射光が同時に受光される可能性を高めている。尚、光源２は、４個の受光素子１７が配置されている領域Ｅ１を反射光が走査方向ＳＤ２に沿って走査する時間内に例えば１６回のレーザー光の発光を行う。又、走査制御部４は、反射光が二次元画素アレイ１１の受光面ＲＰにおいて走査方向ＳＤ２に沿って走査する走査速度を、領域Ｅ１では相対的に遅く設定し、領域Ｅ１以外では相対的に速く設定することで、反射光が受光素子１７に受光される回数を増加させている。
【００１９】
受光素子１７及びリードアウト回路１８は、電気的に図６に示すように接続されている。受光素子１７は、そのアノードとカソードとの間に降伏電圧（ブレークダウン電圧）以上の逆バイアス電圧ＶＳＰＡＤが印加されている状態で受光部１９に光子が入射する（受光される）と、アバランシェ電流を発生する。リードアウト回路１８は、クエンチ抵抗２０と、デジタル変換器２１と、インバータ２２と、バッファ２３と、セレクタ２４とを有する。クエンチ抵抗２０は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor、Ｎ型トランジスタ）であり、そのドレインが受光素子１７のアノードに接続され、そのソースがセレクタ２４を介して接地されている。又、クエンチ抵抗２０を構成するＮ型トランジスタのゲートには当該Ｎ型トランジスタをクエンチ抵抗として作用させるために予め設定されているクエンチ電圧ＶＱＣＨが印加される。
【００２０】
デジタル変換器２１は、抵抗２５とＮ型トランジスタ２６とを有する。Ｎ型トランジスタ２６は、そのドレインが抵抗２５を介して電源電圧ＶＤＤに接続され、そのソースが接地されている。又、Ｎ型トランジスタ２６のゲートには受光素子１７のアノードとクエンチ抵抗２０との接続点ＣＰ１の電圧が印加される。
【００２１】
インバータ２２は、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型トランジスタ）２７とＮ型トランジスタ２８とを有する。Ｐ型トランジスタ２７は、そのドレインが電源電圧ＶＤＤに接続され、そのソースがＮ型トランジスタ２８のドレインに接続されている。Ｎ型トランジスタ２８は、そのドレインがＰ型トランジスタ２７のソースに接続され、そのソースが接地されている。Ｐ型トランジスタ２７のゲート及びＮ型トランジスタ２８のゲートにはそれぞれ抵抗２５とＮ型トランジスタ２６のドレインとの接続点ＣＰ２の電圧が印加される。インバータ２２の出力信号（Ｐ型トランジスタ２７のソースとＮ型トランジスタ２８のドレインとの接続点ＣＰ３の電圧）は、バッファ２３に入力される。
【００２２】
バッファ２３は、インピーダンス変換のための回路であり、インバータ２２から出力信号を入力すると、その入力した出力信号をインピーダンス変換して出力する。セレクタ２４は、Ｎ型トランジスタであり、そのドレインがクエンチ抵抗２０を構成するＮ型トランジスタのソースに接続され、そのソースが接地されている。又、セレクタ２４は、上記したようにデコーダ１２に接続されており、Ｎ型トランジスタのゲートにデコーダ１２から選択制御電圧ＶＳＥＬが印加されると、オフ状態からオン状態に変化する。
【００２３】
リードアウト回路１８は以下のように動作する。まず、デコーダ１２からセレクタ２４に選択制御電圧ＶＳＥＬが印加されており、セレクタ２４がオン状態であるときには、逆バイアス電圧ＶＳＰＡＤが受光素子１７に印加され、受光素子１７の動作が許可される（動作可能状態になる）。一方、デコーダ１２からセレクタ２４に選択制御電圧ＶＳＥＬが印加されておらず、セレクタ２４がオフ状態であるときには、逆バイアス電圧ＶＳＰＡＤが受光素子１７に印加されず、受光素子１７の動作が禁止される（動作不可能状態になる）。
【００２４】
セレクタ２４がオン状態であるときに、受光素子１７に反射光が受光されてアバランシェ電流が発生すると、クエンチ抵抗２０にアバランシェ電流が流れ、接続点ＣＰ１の電圧が上昇する。接続点ＣＰ１の電圧がＮ型トランジスタ２６のオン電圧よりも高くなると、Ｎ型トランジスタ２６がオン状態になり、接続点ＣＰ２の電圧が電源電圧ＶＤＤから０Ｖに変化する。そして、接続点ＣＰ２の電圧が電源電圧ＶＤＤから０Ｖに変化すると、Ｐ型トランジスタ２７がオフ状態からオン状態に変化すると共にＮ型トランジスタ２８がオン状態からオフ状態に変化し、接続点ＣＰ３の電圧が０Ｖから電源電圧ＶＤＤに変化する。その結果、バッファ２３の出力信号（出力端子の電圧ＶＯＵＴ）がハイレベルになる。その後、接続点ＣＰ１の電圧が上昇し続けると、受光素子１７のアノードとカソードとの間に印加されている電圧が降伏電圧よりも小さくなり、アバランシェ電流が止まり、接続点ＣＰ１の電圧が低下する。接続点ＣＰ１の電圧がＮ型トランジスタ２６のオン電圧よりも低くなると、Ｎ型トランジスタ２６がオフ状態になり、バッファ２３の出力信号がローレベルになる。
【００２５】
このようにリードアウト回路１８は、受光素子１７に反射光が受光されると、アバランシェ電流が発生してＮ型トランジスタ２６がオン状態になったタイミングからアバランシェ電流が止まってＮ型トランジスタ２６がオフ状態になるタイミングまでの時間でデジタルパルス信号を上記した検出信号として出力する。
【００２６】
画素データ処理部１５は、図７に示すように、パルス整形部２９と、受光数特定部３０（受光数特定手段に相当）と、時間計測部３１（時間計測手段に相当）と、ヒストグラム生成部３２（ヒストグラム生成手段に相当）と、距離算出部３３（物理量算出手段に相当）と、ＳＮ比（Signal-Noise Ratio）算出部３４（ＳＮ比算出手段に相当）と、データ記憶部３５とを有する。
【００２７】
パルス整形部２９は、複数の受光素子１７に対応する複数のＤ型フリップフロップ回路３６と、複数のＤ型フリップフロップ回路３６に対応する複数の遅延回路３７とを有する。Ｄ型フリップフロップ回路３６は、その入力端子Ｄにハイレベルが印加されると共に、対応するリードアウト回路１８から検出信号として出力されたデジタルパルス信号をクロック端子ＣＬＫに入力する。即ち、Ｄ型フリップフロップ回路３６は、デジタルパルス信号をクロック端子ＣＬＫに入力したタイミングで出力端子Ｑからのハイレベルのパルス信号の出力を開始する。
【００２８】
又、Ｄ型フリップフロップ回路３６は、出力端子Ｑから出力されたハイレベルのパルス信号を遅延回路３７を介してリセット端子ＣＬＲに入力する。遅延回路３７は、ハイレベルのパルス信号を入力すると、その入力したハイレベルのパルス信号を予め設定されている遅延時間だけ遅延させて出力する。即ち、Ｄ型フリップフロップ回路３６は、出力端子Ｑからのハイレベルのパルス信号の出力を開始した後では、そのハイレベルのパルス信号を出力したタイミングから遅延時間が経過し、ハイレベルのパルス信号をリセット端子ＣＬＲに入力したタイミングで出力端子Ｑからのハイレベルのパルス信号の出力を終了する。このようにしてＤ型フリップフロップ回路３６は、対応するリードアウト回路１８からデジタルパルス信号をクロック端子ＣＬＫに入力すると、ハイレベルのパルス信号を遅延時間だけ継続して受光検出信号として出力する。
【００２９】
受光数特定部３０は、入力数判定回路３８と、複数のＤ型フリップフロップ回路３９と、加算回路（ＡＤＤ）４０とを有する。入力数判定回路３８は、複数のＤ型フリップフロップ回路３６のそれぞれから受光検出信号を入力可能であり、その入力した受光検出信号の数（信号数）が予め設定されている測定開始判定値以上である場合に、予め設定されているハイレベルのパルス信号を一定時間だけ継続して測定開始検出信号として出力する。本実施形態では、１個の画素１３が４個の受光素子１７を有しているので、入力数判定回路３８は、例えば測定開始判定値を「２」に設定しており、入力した受光検出信号の数が「２」以上である場合に、ハイレベルのパルス信号を一定時間だけ継続して測定開始検出信号として出力する。
【００３０】
複数のＤ型フリップフロップ回路３９は、それぞれ複数のＤ型フリップフロップ回路３６に対応する。尚、図７では、図示を簡略化してＤ型フリップフロップ回路３９を１個のみ示している。Ｄ型フリップフロップ回路３９は、それぞれ対応するＤ型フリップフロップ回路３６から受光検出信号を入力端子Ｄに入力すると共に、入力数判定回路３８から測定開始検出信号をクロック端子ＣＬＫに入力する。即ち、Ｄ型フリップフロップ回路３９は、測定開始検出信号をクロック端子ＣＬＫに入力したタイミングで受光検出信号を入力端子Ｄに入力している場合に、出力端子Ｑからハイレベルのパルス信号を出力する。
【００３１】
加算回路４０は、複数のＤ型フリップフロップ回路３９のそれぞれから入力するハイレベルのパルス信号の数を計数し（カウントし）、その計数した計数値（時間計測により得られた計測値）を反射光の受光を検出した受光素子１７の個数（受光数）として特定し、その計数した計数値を示すデジタル信号を受光数信号として出力する。本実施形態では、１個の画素１３が４個の受光素子１７を有しているので、加算回路４０は、計数値として「０」、「１」、「２」、「３」、「４」の何れかを示す受光数信号を出力する。尚、加算回路４０は、「０」〜「４」の数値をデジタルで表記するには３ビットが必要であるので、デジタル信号を３本の信号出力線により出力する。
【００３２】
時間計測部３１は、ＴＤＣ（Time to Digital Converter）４１と、複数のＤ型フリップフロップ回路４２と、遅延回路４３と、データ生成回路４４とを有する。ＴＤＣ４１は、入力数判定回路３８から測定開始検出信号を入力する。ＴＤＣ４１は、光源２からレーザー光が発光されたタイミングから測定開始検出信号を入力するタイミングまでの時間（発光から受光までの時間、飛行時間）を計測し、その計測した時間を示すデジタル信号を時間計測信号として出力する。本実施形態では、ＴＤＣ４１は、１１ビットのデジタル信号を１１本の信号出力線により出力する。
【００３３】
Ｄ型フリップフロップ回路４２は、加算回路４０がデジタル信号を出力する３本の信号出力線に対応する。尚、図７では、図示を簡略化してＤ型フリップフロップ回路４２を１個のみ示している。Ｄ型フリップフロップ回路４２は、それぞれ対応する信号出力線からの信号を入力端子Ｄに入力すると共に、入力数判定回路３８から測定開始検出信号を遅延回路４３を介して入力する。遅延回路４３は、測定開始検出信号を入力すると、その入力した測定開始検出信号を予め設定されている遅延時間だけ遅延させて出力する。尚、遅延回路４３の遅延時間は、加算回路４０からの信号がＤ型フリップフロップ回路４２に入力された直後に測定開始検出信号がＤ型フリップフロップ回路４２に入力されるように設定されている。即ち、Ｄ型フリップフロップ回路４２は、入力数判定回路３８から測定開始検出信号を入力すると、加算回路４０から入力されている受光数信号を出力する。データ生成回路４４は、ＴＤＣ４１から時間計測信号を入力すると共に、Ｄ型フリップフロップ回路４２から受光数信号を入力すると、時間計測信号により示される時間と受光数信号により示される計数値とを対応付けたデータを生成して出力する。
【００３４】
ヒストグラム生成部３２は、１つの画素１３の受光面上を反射光が走査方向ＳＤ２に沿って走査する時間（単位走査時間）毎に、データ生成回路４４から入力したデータを集計してヒストグラムを生成する。即ち、ヒストグラム生成部３２は、横軸を時間とし、縦軸を受光積算値とし、データ生成回路４４から入力したデータの計数値を時間ビン上に加算することで、ＴＤＣ４１の分解能時間毎の計数値をレーザー光の発光回数分だけ積算してヒストグラムを生成する。
【００３５】
距離算出部３３は、ヒストグラム生成部３２により生成されたヒストグラムに基づいて自装置から車両周囲の物体までの距離を算出する。ＳＮ比算出部３４は、反射光と外乱光（背景光、ノイズ光）との比をＳＮ比として算出する。データ記憶部３５は、データ生成回路４４からヒストグラム生成部３２に出力されたデータを、距離算出部３３が自装置から車両周囲の物体までの距離を算出するまでの時間やＳＮ比算出部３４がＳＮ比を算出するまでの時間で一時的に記憶する。尚、ヒストグラム生成部３２は、ヒストグラムを単位走査時間内で生成するので、データ生成回路４４から入力するデータを単位走査時間が経過する毎に破棄する。即ち、データ記憶部３５は、二次元画素アレイ１１の１列分の画像１３のデータを、単位走査時間内のレーザー発光回数（積算回数）分だけ記憶可能な記憶容量を有する構成であれば良い。
【００３６】
次に、上記した構成の作用について、図８から図１２を参照して説明する。ヒストグラム生成部３２は、図８に示すヒストグラム生成処理を行うことでヒストグラムを生成する。距離算出部３３は、図９に示す距離算出処理を行うことで自装置から車両周囲の物体までの距離を算出する。ＳＮ比算出部３４は、図１０に示すＳＮ比算出処理を行うことでＳＮ比を算出する。以下、ヒストグラム生成処理、距離算出処理及びＳＮ比算出処理について説明する。
【００３７】
（１）ヒストグラム生成処理
ヒストグラム生成部３２は、横軸を時間とし、その時間の最大値をビン最大値（maxbin）として設定すると共に、縦軸を計数値の積算である受光積算値とし、受光積算値のデータを記憶可能（保持可能）な最大値をメモリ最大値（maxnum）として設定する。ヒストグラム生成部３２は、ヒストグラム生成処理を開始すると、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値（hist[0:maxbin]）、ヒストグラムの総和値（hist_sum）、外乱光量値（base）、第１の閾値（thre1）、減算値（sub）を初期化する（Ａ１）。具体的には、ヒストグラム生成部３２は、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値を「０」に設定し、ヒストグラムの総和値を「０」に設定し、外乱光量値を「０」に設定し、ビン最大値とメモリ最大値との積に定数（例えば０．４）を乗じた値を第１の閾値として設定し、メモリ最大値に定数（例えば０．４）を乗じた値を減算値として設定する（hist[0:maxbin]=0,hist_sum=0,base=0,thre1=maxbin*maxnum*0.4,sub=maxnum*0.4）。ヒストグラムの総和値とは、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値の総和の値であり、ヒストグラムの特徴値の１つである。外乱光量値とは、外乱光の受光量に応じた値である。
【００３８】
次いで、ヒストグラム生成部３２は、ヒストグラム生成処理の終了指令が発生したか否かを判定する（Ａ２）。ヒストグラム生成部３２は、例えば計測時間が予め設定されている検出時間に到達しておらず、ヒストグラム生成処理の終了指令が発生していないと判定すると（Ａ２：ＮＯ）、１回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの総和値が第１の閾値を超えたか否かを判定する（最終時刻&&hist_sum>thre1?）（Ａ３）。ヒストグラム生成部３２は、１回分の計測の最終時刻に到達していない又はヒストグラムの総和値が第１の閾値を超えていないと判定すると（Ａ３：ＮＯ）、データ生成回路４４からデータ（時間計測信号により示される時間（Ｔ）、受光数信号により示される計数値（Ｄ））を入力したか否かを判定する（Ａ４）。ヒストグラム生成部３２は、データ生成回路４４からデータを入力したと判定すると（Ａ４：ＹＥＳ）、そのタイミングでの受光積算値に計数値を加算し、その計数値を加算した値を新たな受光積算値として設定すると共に、ヒストグラムの総和値に計数値を加算し、その計数値を加算した値を新たなヒストグラムの総和値として設定し（hist[T]+=D,hist_sum+=D）（Ａ５）、上記したステップＡ２に戻る。
【００３９】
一方、ヒストグラム生成部３２は、１回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの総和値が第１の閾値を超えたと判定すると（Ａ３：ＹＥＳ）、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値から減算値を減算し、外乱光量値に減算値を加算し、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値の総和をヒストグラムの総和値とする（hist[0:maxbin]-=sub,base+=sub,hist_sum=Σ(hist[0:maxbin])）（Ａ６）。これ以降、ヒストグラム生成部３２は、終了指令が発生したと判定するまで上記したステップＡ３〜Ａ６を繰り返す。そして、ヒストグラム生成部３２は、例えば計測時間が検出時間に到達し、ヒストグラム生成処理の終了指令が発生したと判定すると（Ａ２：ＹＥＳ）、ヒストグラム生成処理を終了する。
【００４０】
以上の処理により、ヒストグラム生成部３２は、１回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの総和値が第１の閾値を超えると、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値から減算値を減算し、計数値の積算方向のデータを圧縮する。このとき、ヒストグラム生成部３２は、各受光積算値から減算したデータ（減算量に相当するデータ）を、ヒストグラムを記憶させる（保持する）ためのメモリ領域とは別のメモリ領域に外乱光量値のデータとして記憶させる。
【００４１】
図１１は、ヒストグラム生成部３２が生成するヒストグラムの推移を示している。図１１では１回の計測時間（所定時間）が１０００ｎｓである場合を例示している。ヒストグラム生成部３２は、１回目の計測を終了した時点でヒストグラムの総和値が第１の閾値を超えると、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値から減算値を減算し、計数値の積算方向のデータを圧縮する。そして、ヒストグラム生成部３２は、減算量に相当するデータを別のメモリ領域に記憶させ、２回目の計測（次の計測）を開始する。
【００４２】
尚、ヒストグラム生成部３２は、ヒストグラムの総和値を第１の閾値と比較することに限らず、ヒストグラムの平均値や中央値をヒストグラムの特徴値として用い、図１２に示すように、メモリ最大値に定数（例えば０．４）を乗じた値を第１の閾値として設定し、ヒストグラムの平均値や中央値を第１の閾値と比較しても良い。ヒストグラムの平均値とは、ヒストグラムの総和値をビン最大値で除した値である。ヒストグラムの中央値とは、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値のうちの中央の値である。
【００４３】
又、ヒストグラム生成部３２は、定数を固定値としても良いし可変値としても良く、第１の閾値を固定値としても良いし可変値としても良い。ヒストグラム生成部３２は、第１の閾値を可変値とする場合には、前回の計測の外乱光量値やＳＮ比を用いて第１の閾値を設定すれば良い。即ち、ヒストグラム生成部３２は、前回の計測の外乱光量値を用いる場合には、前回の計測の外乱光量値が相対的に大きければ第１の閾値を大きく設定し、相対的に小さければ第１の閾値を小さく設定すれば良い。又、ヒストグラム生成部３２は、前回の計測のＳＮ比を用いる場合には、前回の計測のＳＮ比が相対的に大きければ第１の閾値を小さく設定し、相対的に小さければ第１の閾値を大きく設定すれば良い。
【００４４】
又、ヒストグラム生成部３２は、計数値の積算方向のデータを圧縮する毎の外乱光量値を積算して全体の外乱光量値を算出しても良いし、計数値の積算方向のデータを圧縮した回数に基づいて全体の外乱光量値を算出しても良い。又、ヒストグラム生成部３２は、１回の計測を終了する毎に受光積算値から減算値を減算しても良いし、複数回の計測を終了したときに受光積算値から減算値を減算しても良い。
【００４５】
（２）距離算出処理
距離算出部３３は、距離算出処理を開始すると、時間決定値（dist）、最頻値である検出最大値（max）、判定対象時間（t）を初期化する（Ｂ１）。具体的には、距離算出部３３は、時間決定値を「０」に設定し、検出最大値を「０」に設定し、判定対象時間を「１」に設定する（dist=0,max=0,t=1）。
【００４６】
距離算出部３３は、ヒストグラム生成部３２がヒストグラム生成処理により生成したヒストグラムを用い、判定対象時間での受光積算値が検出最大値を超えたか否かを判定する（max<hist[t]?）（Ｂ２）。距離算出部３３は、判定対象時間での受光積算値が検出最大値を超えたと判定すると（Ｂ２：ＹＥＳ）、その判定対象時間を時間決定値として設定し、判定対象時間での受光積算値を検出最大値として設定する（dist=t,max=hist[t]）（Ｂ３）。次いで、距離算出部３３は、判定対象時間をインクリメントし（t+=1）（Ｂ４）、判定対象時間がビン最大値の時間を超えたか否かを判定する（t>maxbin?）（Ｂ５）。
【００４７】
一方、距離算出部３３は、判定対象時間での受光積算値が検出最大値を超えていないと判定すると（Ｂ２：ＮＯ）、その判定対象時間を時間決定値として設定せずに、その判定対象時間での受光積算値を検出最大値として設定せずに、判定対象時間をインクリメントし（t+=1）（Ｂ４）、判定対象時間がビン最大値の時間を超えたか否かを判定する（t>maxbin?）（Ｂ５）。
【００４８】
距離算出部３３は、判定対象時間がビン最大値の時間を超えていないと判定すると（Ｂ５：ＮＯ）、上記したステップＢ２に戻る。これ以降、距離算出部３３は、判定対象時間がビン最大値の時間を超えたと判定するまで上記したステップＢ２〜Ｂ５を繰り返す。そして、ヒストグラム生成部３２は、判定対象時間がビン最大値の時間を超えたと判定すると（Ｂ５：ＹＥＳ）、時間決定値及び検出最大値を出力し（Ｂ６）、距離算出処理を終了する。
【００４９】
以上の処理により、距離算出部３３は、計数値の積算方向のデータが圧縮されたヒストグラムに基づいて受光積算値の最頻値である検出最大値を特定し、その特定した検出最大値に対応する時間を時間決定値として特定する。そして、距離算出部３３は、その特定した時間決定値を用いて自装置から車両周囲の物体までの距離を算出する。具体的には、外乱光による影響がない条件では発光から受光までの時間と自装置から車両周囲の物体までの距離とが比例関係にあるので、距離算出部３３は、時間決定値の時間をｔａ、光の速度をＣ（Ｃ≒３０万ｋｍ／ｓ）、自装置から車両周囲の物体までの距離をＤとすると、以下の計算式によりＤを算出する。
【００５０】
Ｄ＝（ｔａ×Ｃ）／２
距離算出部３３は、例えば時間決定値の時間が１００ｎｓであれば自装置から車両周囲の物体までの距離を１５ｍとして算出する。距離算出部３３は、同様にして、例えば時間決定値の時間が２００ｎｓであれば自装置から車両周囲の物体までの距離を３０ｍとして計算し、時間決定値の時間が４００ｎｓであれば、自装置から車両周囲の物体までの距離を６０ｍとして算出する。
【００５１】
尚、距離算出部３３は、検出最大値を予め設定されている算出判定値と比較し、検出最大値が算出判定値以上であれば距離を算出し、検出最大値が算出判定値以上でなければ（算出判定値未満であれば）距離を算出しない（物体を検出しない）ようにしても良い。又、距離算出部３３は、検出最大値が算出判定値未満であっても過去に算出した距離（例えば走査の１周期前から現在のタイミングまでの結果）を参照し、同じ距離に物体が存在していると判定したことを条件として距離を算出するようにしても良い。又、距離算出部３３は、算出判定値以上の最大検出値が複数であるときには、その複数の最大検出値のそれぞれに対応する時間のうち最小の時間を特定して距離を算出しても良い。
【００５２】
又、距離算出部３３は、算出判定値を固定値としても良いし可変値としても良い。距離算出部３３は、算出判定値を可変値とする場合には、前回の計測の外乱光量値やＳＮ比を用いて算出判定値を設定すれば良い。即ち、ヒストグラム生成部３２は、前回の計測の外乱光量値を用いる場合には、前回の計測の外乱光量値が相対的に大きければ算出判定値を大きく設定し、相対的に小さければ算出判定値を小さく設定すれば良い。又、ヒストグラム生成部３２は、前回の計測のＳＮ比を用いる場合には、前回の計測のＳＮ比が相対的に大きければ算出判定値を小さく設定し、相対的に小さければ算出判定値を大きく設定すれば良い。
【００５３】
（３）ＳＮ比算出処理
ＳＮ比算出部３４は、ＳＮ比算出処理を開始すると、ＳＮ比（sn）を初期化する（Ｃ１）。具体的には、ＳＮ比算出部３４は、ＳＮ比を「０」に設定する（sn=0）。次いで、ＳＮ比算出部３４は、距離算出部３３が距離算出処理により算出した検出最大値を、ヒストグラム生成部３２がヒストグラム生成処理により算出した外乱光量値で除した値をＳＮ比として算出する（sn=max/base）（Ｃ２）。そして、ＳＮ比算出部３４は、その算出したＳＮ比を出力し（Ｃ３）、ＳＮ比算出処理を終了する。この場合、ＳＮ比算出部３４は、上記したように検出最大値を外乱光量値で除した値をＳＮ比として算出することで、外乱光量値に対して検出最大値が相対的に大きければ相対的に高いＳＮ比を出力し、相対的に小さければ相対的に低いＳＮ比を出力する。
【００５４】
以上に説明したように第１の実施形態によれば、次に示す作用効果を得ることができる。レーダー装置１において、ヒストグラムの総和値が第１の閾値を超えると、計数値の積算方向のデータを圧縮し、その計測値の積算方向のデータを圧縮したヒストグラムに基づいて検出最大値を特定し、自装置から車両周囲の物体までの距離を算出するようにした。これにより、計数値の積算方向のデータを圧縮することで、計数値の積算方向のデータ量を削減することができ、時間計測を繰り返す場合でも入力ダイナミックレンジを適切に確保することができる。その結果、入力ダイナミックレンジを適切に確保することで、自装置から車両周囲の物体までの距離を適切に算出することができつつ、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ容量の増大を抑制することできる。即ち、車載環境であれば、このように入力ダイナミックレンジを適切に確保することで、遠距離から到来する反射光が微弱であっても外乱光と反射光とを適切に弁別することができ、遠距離の物体までの距離を適切に算出することができる。
【００５５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図１３及び図１４を参照して説明する。尚、上記した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第１の実施形態は、ヒストグラムの総和値を第１の閾値と比較する構成であるが、第２の実施形態は、ヒストグラムの最大値を第２の閾値と比較する構成である。ヒストグラムの最大値とは、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値のうちの最大の値であり、ヒストグラムの特徴値の１つである。
【００５６】
ヒストグラム生成部３２は、ヒストグラム生成処理を開始すると、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値（hist[0:maxbin]）、外乱光量値（base）、第２の閾値（thre2）、減算値（sub）を初期化する（Ａ１１）。具体的には、ヒストグラム生成部３２は、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値を「０」に設定し、外乱光量値を「０」に設定し、メモリ最大値に定数（例えば０．７）を乗じた値を第２の閾値として設定し、メモリ最大値に定数（例えば０．４）を乗じた値を減算値として設定する（hist[0:maxbin]=0,base=0,thre2=maxnum*0.7,sub=maxnum*0.4）。
【００５７】
次いで、ヒストグラム生成部３２は、ヒストグラム生成処理の終了指令が発生していないと判定すると（Ａ１２：ＮＯ）、１回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの最大値が第２の閾値を超えたか否かを判定する（最終時刻&&hist_max>thre2?）（Ａ１３）。ヒストグラム生成部３２は、１回分の計測の最終時刻に到達していない又はヒストグラムの最大値が第２の閾値を超えていないと判定し（Ａ１３：ＮＯ）、データ生成回路４４からデータを入力したと判定すると（Ａ１４：ＹＥＳ）、そのタイミングでの受光積算値に計数値を加算し、その加算した値を新たな受光積算値として設定し（hist[T]+=D）（Ａ１５）、上記したステップＡ１２に戻る。一方、ヒストグラム生成部３２は、１回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの最大値が第２の閾値を超えたと判定すると（Ａ１３：ＹＥＳ）、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値から減算値を減算し、外乱光量値に減算値を加算する（hist[0:maxbin]-=sub,base+=sub）（Ａ１６）。
【００５８】
以上の処理により、ヒストグラム生成部３２は、１回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの最大値が第２の閾値を超えると、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値から減算値を減算し、計数値の積算方向のデータを圧縮する。このときも、ヒストグラム生成部３２は、各受光積算値から減算したデータを別のメモリ領域に外乱光量値のデータとして記憶させる。
【００５９】
図１４は、ヒストグラム生成部３２が生成するヒストグラムの推移を示している。ヒストグラム生成部３２は、１回目の計測を終了した時点でヒストグラムの最大値が第２の閾値を超えると、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値から減算値を減算し、計数値の積算方向のデータを圧縮する。そして、ヒストグラム生成部３２は、減算量に相当するデータを別のメモリ領域に記憶させ、２回目の計測を開始する。これ以降、距離算出部３３は、第１の実施形態と同様に、ヒストグラム生成部３２が生成したヒストグラムを用いて距離を算出する。又、ＳＮ比算出部３４は、第１の実施形態と同様に、距離算出部３３が算出した検出最大値及びヒストグラム生成部３２が算出した外乱光量値を用いてＳＮ比を算出する。
【００６０】
以上に説明したように第２の実施形態によれば、次に示す作用効果を得ることができる。レーダー装置１において、ヒストグラムの最大値が第２の閾値を超えると、第１の実施形態と同様に、計数値の積算方向のデータを圧縮し、その計測値の積算方向のデータを圧縮したヒストグラムに基づいて検出最大値を特定し、自装置から車両周囲の物体までの距離を算出するようにした。これにより、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。即ち、入力ダイナミックレンジを適切に確保することで、自装置から車両周囲の物体までの距離を適切に算出することができつつ、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ容量の増大を抑制することできる。
【００６１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について、図１５から図１７を参照して説明する。尚、上記した第２の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第２の実施形態は、ヒストグラムの最大値が第２の閾値を超えると、一律的に計数値の積算方向のデータを圧縮する構成であるが、第３の実施形態は、ヒストグラムの最大値が第２の閾値を超えると、ヒストグラムの平均値に基づいて計数値の積算方向のデータを圧縮するか又はデータを圧縮せずに後段の処理に移行する（データを距離算出部３３に出力する）かを選択する構成である。
【００６２】
ヒストグラム生成部３２は、ヒストグラム生成処理を開始すると、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値（hist[0:maxbin]）、外乱光量値（base）、第２の閾値（thre2）、減算値（sub）、圧縮判定値（dec）を初期化する（Ａ２１）。具体的には、ヒストグラム生成部３２は、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値を「０」に設定し、外乱光量値を「０」に設定し、メモリ最大値に定数（例えば０．７）を乗じた値を第２の閾値として設定し、メモリ最大値に定数（例えば０．４）を乗じた値を減算値として設定し、メモリ最大値に定数（例えば０．４）を乗じた値を圧縮判定値として設定する（hist[0:maxbin]=0,base=0,thre2=maxnum*0.7,sub=maxnum*0.4,dec=maxnum*0.4）。
【００６３】
次いで、ヒストグラム生成部３２は、ヒストグラム生成処理の終了指令が発生していないと判定すると（Ａ２２：ＮＯ）、１回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの最大値が第２の閾値を超えたか否かを判定する（最終時刻&&hist_max>thre2?）（Ａ２３）。ヒストグラム生成部３２は、１回分の計測の最終時刻に到達していない又はヒストグラムの最大値が第２の閾値を超えていないと判定し（Ａ２３：ＮＯ）、データ生成回路４４からデータを入力したと判定すると（Ａ２４：ＹＥＳ）、そのタイミングでの受光積算値に計数値を加算し、その加算した値を新たな受光積算値として設定し（hist[T]+=D）（Ａ２５）、上記したステップＡ２２に戻る。
【００６４】
一方、ヒストグラム生成部３２は、１回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの最大値が第２の閾値を超えたと判定すると（Ａ２３：ＹＥＳ）、ヒストグラムの平均値を圧縮判定値と比較し、ヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満であるか否かを判定する（hist_mean<dec?）（Ａ２６）。ヒストグラム生成部３２は、ヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満でない（圧縮判定値以上である）と判定すると（Ａ２６：ＮＯ）、第２の実施形態と同様に、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値から減算値を減算し、外乱光量値に減算値を加算する（hist[0:maxbin]-=sub,base+=sub）（Ａ２７）。一方、ヒストグラム生成部３２は、ヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満であると判定すると（Ａ２６：ＹＥＳ）、その時点でヒストグラム生成処理を終了する。
【００６５】
以上の処理により、ヒストグラム生成部３２は、１回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの最大値が第２の閾値を超えると、ヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満であるか否かにより計数値の積算方向のデータを圧縮するか又は圧縮せずに後段の処理に移行するかを選択する。即ち、ヒストグラム生成部３２は、ヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満でない（圧縮判定値以上である）と、外乱光と反射光との弁別が不十分であると特定し、計数値の積算方向のデータを圧縮する。このときも、ヒストグラム生成部３２は、受光積算値から減算したデータを別のメモリ領域に外乱光量値のデータとして記憶させる。一方、ヒストグラム生成部３２は、ヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満であると、外乱光と反射光との弁別が十分であると特定し、計数値の積算方向のデータを圧縮せずに後段の処理に移行する。
【００６６】
図１６及び図１７は、ヒストグラム生成部３２が生成するヒストグラムの推移を示している。ヒストグラム生成部３２は、図１６に示すように、１回目の計測を終了した時点でヒストグラムの最大値が第２の閾値を超えており、ヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満でないと、計数値の積算方向のデータを圧縮する。そして、ヒストグラム生成部３２は、減算量に相当するデータを別のメモリ領域に記憶させ、２回目の計測を開始する。一方、ヒストグラム生成部３２は、図１７に示すように、１回目の計測を終了した時点でヒストグラムの最大値が第２の閾値を超えており、ヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満であると、計数値の積算方向のデータを圧縮せずに、データを距離算出部３３に出力する。
【００６７】
尚、ヒストグラム生成部３２は、ヒストグラムの平均値を圧縮判定値と比較することに限らず、ヒストグラムの総和値をヒストグラムの別の特徴値として用い、ビン最大値とメモリ最大値との積に定数（例えば０．４）を乗じた値を圧縮判定値として設定し、ヒストグラムの総和値を圧縮判定値と比較しても良い。即ち、ヒストグラム生成部３２は、ヒストグラムの総和値が圧縮判定値未満でないと、外乱光と反射光との弁別が不十分であると特定し、一方、ヒストグラムの総和値が圧縮判定値未満であると、外乱光と反射光との弁別が十分であると特定しても良い。
【００６８】
以上に説明したように第３の実施形態によれば、次に示す作用効果を得ることができる。レーダー装置１において、ヒストグラムの最大値が第２の閾値を超え、更にヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満でないと、第１及び第２の実施形態と同様に、計数値の積算方向のデータを圧縮し、その計測値の積算方向のデータを圧縮したヒストグラムに基づいて検出最大値を特定し、自装置から車両周囲の物体までの距離を算出するようにした。これにより、第１及び第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。即ち、入力ダイナミックレンジを適切に確保することで、自装置から車両周囲の物体までの距離を適切に算出することができつつ、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ容量の増大を抑制することできる。
【００６９】
又、レーダー装置１において、ヒストグラムの最大値が第２の閾値を超え、更にヒストグラムの平均値が圧縮判定値未満であると、計数値の積算方向のデータを圧縮せずに後段の処理に移行するようにした。これにより、外乱光と反射光との弁別が十分であると想定される場合には、データを圧縮する処理を省略することで、自装置から車両周囲の物体までの距離を適切に且つ迅速に算出することができる。
【００７０】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について、図１８及び図１９を参照して説明する。尚、上記した第１から第３の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第４の実施形態は、ヒストグラムの最小値を第３の閾値と比較する構成である。ヒストグラムの最小値とは、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値のうちの最小の値であり、ヒストグラムの特徴値の１つである。
【００７１】
ヒストグラム生成部３２は、ヒストグラム生成処理を開始すると、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値（hist[0:maxbin]）、外乱光量値（base）、第３の閾値（thre3）、減算値（sub）を初期化する（Ａ３１）。具体的には、ヒストグラム生成部３２は、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値を「０」に設定し、外乱光量値を「０」に設定し、メモリ最大値に定数（例えば０．１）を乗じた値を第３の閾値として設定し、メモリ最大値に定数（例えば０．１）を乗じた値を減算値として設定する（hist[0:maxbin-1]=0,base=0,thre3=maxnum*0.1,sub=maxnum*0.1）。
【００７２】
次いで、ヒストグラム生成部３２は、ヒストグラム生成処理の終了指令が発生していないと判定すると（Ａ３２：ＮＯ）、１回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの最小値が第３の閾値を超えたか否かを判定する（最終時刻&&hist_min>thre3?）（Ａ３３）。ヒストグラム生成部３２は、１回分の計測の最終時刻に到達していない又はヒストグラムの最大値が第３の閾値を超えていないと判定し（Ａ３３：ＮＯ）、データ生成回路４４からデータを入力したと判定すると（Ａ３４：ＹＥＳ）、そのタイミングでの受光積算値に計数値を加算し、その加算した値を新たな受光積算値として設定し（hist[T]+=D）（Ａ３５）、上記したステップＡ３２に戻る。一方、ヒストグラム生成部３２は、１回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの最小値が第３の閾値を超えたと判定すると（Ａ３３：ＹＥＳ）、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値から減算値を減算し、外乱光量値に減算値を加算する（hist[0:maxbin]-=sub,base+=sub）（Ａ３６）。
【００７３】
以上の処理により、ヒストグラム生成部３２は、１回分の計測の最終時刻に到達し且つヒストグラムの最小値が第３の閾値を超えると、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値から減算値を減算し、計数値の積算方向のデータを圧縮する。このときも、ヒストグラム生成部３２は、受光積算値から減算したデータを別のメモリ領域に外乱光量値のデータとして記憶させる。
【００７４】
図１９は、ヒストグラム生成部３２が生成するヒストグラムの推移を示している。ヒストグラム生成部３２は、１回目の計測を終了した時点でヒストグラムの最大値が第２の閾値を超えると、時間（0）から時間（maxbin）までの各受光積算値から減算値を減算し、計数値の積算方向のデータを圧縮する。そして、ヒストグラム生成部３２は、減算量に相当するデータを別のメモリ領域に記憶させ、２回目の計測を開始する。
【００７５】
以上に説明したように第４の実施形態によれば、次に示す作用効果を得ることができる。レーダー装置１において、ヒストグラムの最小値が第３の閾値を超えると、第１から第３の実施形態と同様に、計数値の積算方向のデータを圧縮し、その計測値の積算方向のデータを圧縮したヒストグラムに基づいて検出最大値を特定し、自装置から車両周囲の物体までの距離を算出するようにした。これにより、第１から第３の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。即ち、入力ダイナミックレンジを適切に確保することで、自装置から車両周囲の物体までの距離を適切に算出することができつつ、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ容量の増大を抑制することできる。
【００７６】
（その他の実施形態）
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形又は拡張することができる。
本実施形態では、車両に搭載されているレーダー装置１から車両周囲の物体までの距離を算出する構成を例示したが、時間計測の繰り返しにより所定の検出時間で得られた計測値を時間ビン上に加算してヒストグラムを生成し、その生成したヒストグラムに基づいて物理量を算出する構成であれば、車両以外の用途に適用しても良い。
本実施形態では、横軸を時間とする共に縦軸を受光積算値としてヒストグラムを生成する構成を例示したが、横軸と縦軸とを交換しても良く、縦軸を時間とする共に横軸を受光積算値としてヒストグラムを生成しても良い。
【００７７】
本実施形態では、例えば計測時間が予め設定されている検出時間に到達しておらず、ヒストグラム生成処理の終了指令が発生するまでヒストグラムの特徴値を閾値と比較する構成を例示したが、検出時間の任意の部分でヒストグラムの特徴値を閾値と比較する構成でも良い。即ち、検出時間の任意の部分で本発明によるヒストグラムの特徴値を閾値と比較してデータを圧縮する処理を行い、検出時間の残りの部分で従来の処理（ヒストグラムの特徴値を閾値と比較せずにデータを圧縮しない処理）を行っても良い。このような構成でも、ヒストグラムを記憶させるためのメモリ容量の増大を抑制しつつ、自装置から車両周囲の物体までの距離を適切に算出することができる。即ち、検出時間の全体でなくとも少なくとも一部で本発明を適用することで、上記した作用効果を得ることができる。
【００７８】
本実施形態では、各受光積算値から減算値を減算してデータを圧縮する構成を例示したが、各受光積算値を定数で除算してデータを圧縮しても良い。
一次元スキャナ３の走査速度が速く、単位走査時間内でのレーザー光の発光回数が少ない場合には、二次元画素アレイ１１の受光面ＲＰ上において反射光が照射される列を間引くように、インターレース方式で走査する構成としても良い。反射光が照射される列を間引くことで、間引かれた列分のデータを記憶する必要がなくなり、データ記憶部３５における記憶容量の増大を抑制することができる。
【００７９】
リードアウト回路１８を構成する要素の一部（例えばインバータ２２及びバッファ２３）を配線で延長し、二次元画素アレイ１１の受光面ＲＰの外側に設置される構成としても良い。この場合、配線で延長すると信号の遅延が大きくなり、画素データ処理部１５に接続されている同一行の画素１３同士の間でも画素１３と画素データ処理部１５との間を伝達する信号の伝達時間の差が大きくなる可能性があるので、同一行の画素１３同士の間での伝達時間の差を補正する機構を設けても良い。更に、リードアウト回路１８を構成する要素の一部を、貫通ビア又は裏面照射等により、二次元画素アレイ１１の受光面ＲＰの裏側に設置しても良い。
【符号の説明】
【００８０】
図面中、１はレーダー装置（演算装置）、２は光源（発光手段）、１７は受光素子（受光手段）、３０は受光数特定部（受光数特定手段）、３１は時間計測部（時間計測手段）、３２はヒストグラム生成部（ヒストグラム生成手段）、３３は距離算出部（物理量算出手段）、３４はＳＮ比算出部（ＳＮ比算出手段）である。
【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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【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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