特許 6950558 距離測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6950558

(24)【登録日】2021年9月28日

(45)【発行日】2021年10月13日

(54)【発明の名称】距離測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/4861 20200101AFI20210930BHJP

   G01S 17/931 20200101ALI20210930BHJP

   H03H 17/00 20060101ALI20210930BHJP

   G01S 17/10 20200101ALI20210930BHJP

【ＦＩ】

   G01S7/4861

   G01S17/931

   H03H17/00 621E

   G01S17/10

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2018-25072(P2018-25072)

(22)【出願日】2018年2月15日

(65)【公開番号】特開2019-138872(P2019-138872A)

(43)【公開日】2019年8月22日

【審査請求日】2020年8月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】水野 保

(72)【発明者】

【氏名】中村 三津男

【審査官】 渡辺 慶人

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０３４９３６８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１６９６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１７−００１１９０６（ＫＲ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３１８７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−００３４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８９９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０７９５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３１２５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０７６９０７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／００ − ７／６４

１３／００ − １７／９５

Ｇ０１Ｂ １１／００ − １１／３０

Ｇ０１Ｃ ３／００ − ３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パルス状の光を発する発光部（２）と、
前記発光部が発した光の反射光を受光し、受光した光を電気信号に変換する受光部（４）と、
前記受光部から出力される電気信号を、予め設定されたサンプリングレートにて、デジタル値に変換した変換データ系列を生成するＡＤ変換部（５）と、
前記ＡＤ変換部が出力する変換データ系列をアップサンプリングすることで、補間データが挿入されたアップデータ系列を生成する補間処理部（６，８）と、
前記補間処理部により生成されたアップデータ系列によって示される信号波形を用いて、光を反射した物体までの距離を算出する距離演算部（７）と、
を備え、
前記補間処理部は、前記アップサンプリングを、複数段に分けて実施し、各段では、前記変換データ系列に属する各データの間に、予め設定された補間値を有する補間データを挿入し、前記補間データが挿入されたデータ系列が示す信号波形を、リンギングによる波形歪みが発生しない特性を有したローパスフィルタを用いて平滑化するように構成された、
距離測定装置。

【請求項2】

請求項１に記載の距離測定装置であって、
前記補間処理部は、前記変換部と同じ動作クロックに従って動作するように構成された、
距離測定装置。

【請求項3】

パルス状の光を発する発光部と、
前記発光部が発した光の反射光を受光し、受光した光を電気信号に変換する受光部と、
前記受光部から出力される電気信号を、予め設定されたサンプリングレートにて、デジタル値に変換した変換データ系列を生成するＡＤ変換部と、
前記ＡＤ変換部が出力する変換データ系列をアップサンプリングすることで、補間データが挿入されたアップデータ系列を生成する補間処理部と、
前記補間処理部により生成されたアップデータ系列によって示される信号波形を用いて、光を反射した物体までの距離を算出する距離演算部と、
を備え、
前記補間処理部は、前記変換部と同じ動作クロックに従って動作し、前記変換データ系列に属する各データの間に、予め設定された補間値を有する補間データを挿入し、前記補間データが挿入されたデータ系列が示す信号波形を、リンギングによる波形歪みが発生しない特性を有したローパスフィルタを用いて平滑化するように構成された、
距離測定装置。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載の距離測定装置であって、
前記補間処理部は、Ｎを整数として、前記サンプリングレートをＮ倍にするアップサンプリング処理をＮ個のデータずつ並列に処理するように構成された、
距離測定装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の距離測定装置であって、
前記ローパスフィルタは、乗算器を用いることなく加算器および遅延素子により構成された
距離測定装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の距離測定装置であって、
前記ローパスフィルタは、移動平均フィルタ、ＣＩＣフィルタ、および１−２−１フィルタのうちのいずれかである
距離測定装置。

【請求項7】

パルス状の光を発する発光部と、
前記発光部が発した光の反射光を受光し、受光した光を電気信号に変換する受光部と、
前記受光部から出力される電気信号を、予め設定されたサンプリングレートにて、デジタル値に変換した変換データ系列を生成するＡＤ変換部と、
前記ＡＤ変換部が出力する変換データ系列をアップサンプリングすることで、補間データが挿入されたアップデータ系列を生成する補間処理部と、
前記補間処理部により生成されたアップデータ系列によって示される信号波形を用いて、光を反射した物体までの距離を算出する距離演算部と、
を備え、
前記補間処理部は、直列接続された複数の単位ブロックを備え、
前記単位ブロックは、２入力２出力の回路ブロックであり、
初段の前記単位ブロックは、補間値と前記変換データ系列とが入力され、前記変換データ系列への前記補間値を有する補間データの挿入と、前記補間データが挿入されたデータ系列において連続する２つのデータに対する移動平均とを２並列で実行するように構成され、
２段目以降の前記単位ブロックは、前段の前記単位ブロックの２つの出力が入力され、前段の出力によって表されるデータ系列において連続する２つのデータに対する移動平均を２並列で実行した結果を、１／２倍して出力するように構成された
距離測定装置。

【請求項8】

請求項７に記載の距離測定装置であって、
前記補間処理部は、前記アップサンプリングを、複数段に分けて実施するように構成された
距離測定装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の距離測定装置であって、
前記受光部は、固定ゲインもしくは可変ゲインの増幅器を備える、
距離測定装置。

【請求項10】

請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の距離測定装置であって、
前記発光部が発した光を、予め設定された走査範囲に向けて走査すると共に、光が投光された方向から到来する光を前記受光部に導く走査部（３）、
を更に備える距離測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、距離測定装置の距離検出精度を向上させる技術に関する。

【背景技術】

【0002】

距離測定装置の一つとして、光を走査して光を反射した物体との距離を検出するライダー装置が知られている。なお、ライダーは、ＬＩＤＡＲとも表記され、Light Detection and Rangingの略語である。
ライダー装置では、受光信号をアナログ−デジタル（以下、ＡＤ）変換したＡＤ変換データを用いて、波形のピークを検出する処理等を実行する。なお、ＡＤ変換のサンプリングレートが高いほど、ＡＤ変換データは、受光信号の波形を忠実に再現できる。その結果、波形のピーク位置の検出精度、延いては、物体までの距離の検出精度が向上する。

【0003】

しかし、高速なＡＤ変換器は、高価、大型、大消費電力、高発熱、及び大ノイズ等の問題を有する。そこで、比較的低速なＡＤ変換器を用い、ＡＤ変換データにゼロ値を挿入して、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦ）を用いて平滑化することでデータを補間する、いわゆるアップサンプリングを用いて、サンプリングレートを向上させる技術が知られている。アップサンプリング後のデータ系列による受光信号の波形の再現性をよくするためには、ＬＰＦは、高次のＦＩＲフィルタ等のように急峻な遮断特性を有していることが望ましい。

【0004】

ところで、ライダー装置では、入力光量のダイナミックレンジが広いため、受光信号をアナログ処理する回路が飽和する場合がある。この場合、受光信号の波形は、波形の上側がクリップされた飽和波形となる。このような飽和波形に対して、アップサンプリングを行うと、ＬＰＦ後の波形にリンギングによる波形歪が発生する。なお、リンギングには、波形の立ち上がり自時に発生するオーバーシュート、波形の立下り時に発生するアンダーシュートが含まれる。このリンギングによって生じる極大点は、物体からの反射波に基づくピークと区別することが困難であり、後段の測距処理での誤検出の原因となる。

【0005】

下記特許文献１には、アップサンプリング後の波形に生じるリンギングを抑制する技術として、急峻な遮断特性を有する第１のＬＰＦと、緩やかな遮断特性を有する第２のＬＰＦとを用い、それぞれで平滑化された信号を混合する際の混合比を、信号の立ち上がりの変化具合に応じて変化させる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平８−７９５５８号公報

【発明の概要】

【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に記載の従来技術では、急峻な遮断特性を有するＬＰＦの出力が混合されるため、リンギングを十分に抑制することができなかった。また、急峻な遮断特性を有するＬＰＦは、多くの乗算器を用いる必要があるため、回路が複雑化し、かつ回路規模が増大するという問題もあった。

【0008】

本開示の１つの局面は、距離測定装置において、アップサンプリング後の波形に起因する距離検出精度の低下を抑制する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の一態様による距離測定装置は、発光部（２）と、受光部（４）と、走査部（３）と、ＡＤ変換部（５）と、補間処理部（６，８）と、距離演算部（７）とを備える。
発光部は、パルス状の光を発する。受光部は、受光した光を電気信号に変換する。受光部は、発光部が発した光の反射光を受光し、受光した光を電気信号に変換する。変換部は、受光部から出力される電気信号を、予め設定されたサンプリングレートにて、デジタル値に変換した変換データ系列を生成する。補間処理部は、変換部が出力する変換データ系列をアップサンプリングすることで、補間データが挿入されたアップデータ系列を生成する。距離演算部は、アップデータ系列によって示される信号波形を用いて、光を反射した物体までの距離を算出する。

【0010】

補間処理部は、変換データ系列に属する各データの間に、予め設定された補間値を有する補間データを挿入し、補間データが挿入されたデータ系列を、リンギングによる波形ひずみが発生しない特性を有したローパスフィルタを用いて平滑化する。

【0011】

このような構成によれば、電気信号が飽和波形であったとしても、アンプサンプリング後の波形にリンギングが生じることがないため、アップサンプリング後の波形に起因する距離検出精度の低下を抑制することができる。

【0012】

なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】距離測定装置の構成を示すブロック図である。

【図2】距離演算部での処理の概要を示す説明図である。

【図3】第１実施形態での補間処理部の構成を示すブロック図である。

【図4】補間処理部での処理の概要を示す説明図である。

【図5】挿入部の構成を示す回路図である。

【図6】挿入部の動作を示すタイミング図である。

【図7】平滑部の構成を示す回路図である。

【図8】平滑部の動作を示すタイミング図である。

【図9】算出される距離の誤差を示すグラフである。

【図10】補間処理部の設計に使用するシミュレーション結果を示すグラフである。

【図11】第２実施形態での補間処理部の構成を示すブロック図である。

【図12】第２実施形態における第１処理部の構成を示す回路図である。

【図13】第２実施形態における第２処理部の構成を示す回路図である。

【図14】補間処理部の動作を示すタイミング図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示す距離測定装置１は、車両に搭載して使用され、レーザ光を用いて車両の周囲に存在する様々な物体の検出等を行う、いわゆるライダー装置である。ライダーは、ＬＩＤＡＲとも表記される。ＬＩＤＡＲは、Light Detection and Rangingの略語である。

【0015】

距離測定装置１は、発光部２と、走査部３と、受光部４と、ＡＤ変換部５と、補間処理部６と、距離演算部７と、を備える。
発光部２は、予め設定された周期で、単一のパルス波形を有するレーザ光を出力する。

【0016】

走査部３は、回転する偏向ミラー等で構成され、発光部２から入射する光を偏向ミラーで反射させ、偏向ミラーの回転角度に応じた方向に出射する。これにより、予め設定された走査範囲内を光で走査する。また、走査部３は、走査範囲内の光を出射した方向から到来する光を偏向ミラーで反射して、受光部４に導く。

【0017】

受光部４は、走査部３からの光を受光し、受光強度に応じた受光信号を出力する。受光部４は、受光素子、トランスインピーダンスアンプ（以下、ＴＩＡ）、増幅回路、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦ）等を備える。受光素子は、例えば、アバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤ）を有し、受光した光の強度に応じた電流信号を出力する。ＴＩＡは、受光素子からの電流信号を電圧信号に変換する。増幅回路はＴＩＡにて変換された電圧信号を増幅する。なお、増幅回路は固定ゲインおよび可変ゲインのいずれであってもよい。そして、距離測定装置１では、ダイナミックレンジの広い光信号を受光する必要がある。強度の弱い光信号の検出を可能とするため、増幅回路のゲインはある程度高い値に設定する必要がある。その結果、一定以上の強度を有する光信号を受光した場合、増幅回路は飽和する場合がある。ＬＰＦは、増幅回路にて増幅された電圧信号から、ＡＤ変換部５におけるサンプリングレートの２倍の周波数より大きい周波数成分を遮断する。

【0018】

ＡＤ変換部５は、受光部４から出力される受光信号を発振源のサンプリングレートでサンプリングし、デジタルデータの系列（以下、変換データ系列）を生成する。
補間処理部６は、変換データ系列に対してアップサンプリングと呼ばれる補間処理を実行する。アップサンプリングとは、変換データ系列に属する各データの間に、それぞれＮ−１個のデータを補間することでＮ倍のサンプリングレートを有するデータ系列に変換する処理である。以下、補間処理部６によりアップサンプリングされたデータ系列をアップデータ系列という。また、補間処理部６は、ＡＤ変換部５で使用される動作クロック、即ち、サンプリングレートと同じクロックレートを有する動作クロックに従って動作する。

【0019】

距離演算部７は、発光部２での発光タイミングと、補間処理部６から出力されるアップデータ系列が示す信号波形から受光タイミングを特定し、発光部２での発光タイミングから受光タイミングまでの時間に基づいて、光を反射した物体までの距離を算出する。

【0020】

具体的には、図２に示すように、まず、アップデータ系列に基づいて、ピーク波形を抽出する。以下の処理は、抽出されたピーク波形毎に実行する。そして、ピーク波形におけるデータの最大値Ｐｍａｘをα倍した閾値ＴＨを設定する。図２では、データＰ５が最大値Ｐｍａｘである。また、αは、０＜α＜１を満たす実数であり、例えば、α＝０．６２５等に設定される。

【0021】

次に、ピークの立ち上り波形および立ち下り波形のそれぞれについて、閾値ＴＨを挟む各一対のデータを抽出する。図２では、立ち上り波形からは、データＰ３，Ｐ４が抽出され、立ち下り波形からは、データＰ６，Ｐ７が抽出される。

【0022】

次に、抽出された各一対のデータに基づいて、立ち上り波形において閾値ＴＨを跨ぐタイミング、立ち下り波形において閾値ＴＨを跨ぐタイミングを推定する。この推定は、例えば、抽出された一対のデータ間の波形が直線的に変化すると仮定して行う。そして、発光タイミングから立ち上り波形において推定されたタイミングまでの時間Ｔ１、及び発光タイミングから立ち下り波形において推定されたタイミングまでの時間Ｔ２を算出する。

【0023】

この時間Ｔ１及びＴ２を用い、（１）式に従ってパルス幅Ｗを算出し、（２）に従って発光タイミングから受光タイミングまでの時間Ｔを算出する。
Ｗ＝Ｔ２−Ｔ１ （１）
Ｔ＝（Ｔ１＋Ｔ２）／２ （２）
最後に、算出された時間Ｔが、光を反射した物体との間を、光が往復するのに要した時間として、物体までの距離を算出する。

【0024】

［１−２．補間処理部］
補間処理部６は、図３に示すように、第１処理部６ａと、第２処理部６ｂとを備える。
第１処理部６ａ及び第２処理部６ｂは、いずれもアップサンプリングを実行する。これは、同じ性能を実現するのであれば、１回のアップサンプリングで実現するよりも、複数段に分けて実現した方が、回路規模が抑制されることによる。

【0025】

第１処理部６ａおよび第２処理部６ｂは、いずれも挿入部６１と、平滑部６２と、を備える。
［１−２−１．挿入部］
挿入部６１は、図４の上段及び中段に示すように、入力データ系列に補間データを挿入する。サンプリングレートをＮ倍にする場合には、各データの間に、補間データをＮ−１個ずつ挿入する。図４では、Ｎ＝２の場合を示す。以下、アップサンプリングの対象となる入力データ系列の長さをＭとする。

【0026】

挿入部６１は、例えば、図５に示すように、遅延部６１１と、補間値レジスタ６１２と、セレクタ６１３とを備える。遅延部６１１は、直列接続されたＭ−１個の遅延素子を備える。各遅延素子は、動作クロックに従って、入力データを１クロック分ずつ遅延させる。以下では、初段の遅延素子の入力をＤＬ１、ｍ段目の遅延素子の出力をＤＬｍとする。なお、ｍは２〜Ｍの整数である。

【0027】

補間値レジスタ６１２は、補間データの値である補間値が設定されるレジスタである。補間値は、どのような値でもかまわないが、ここではゼロを用いる。
セレクタ６１３は、動作クロックに従って、入力されたデータの数をカウントしたカウント値Ｃに従って、補間値レジスタ６１２の出力Ｒ、遅延部６１１からの出力ＤＬ１〜ＤＬＭのいずれかを選択して順次出力する。

【0028】

挿入部６１の具体的な動作を、図６のタイミング図を用いて説明する。
セレクタ６１３は、カウント値Ｃが奇数（即ち、Ｃ＝１，３，５，…）のときには、ｍ＝（Ｃ＋１）／２として、遅延部６１１からの出力ＤＬｍを選択する。カウント値Ｃが偶数（即ち、Ｃ＝２，４，６，…）のときには、補間値レジスタ６１２の出力Ｒを選択する。

【0029】

これにより、Ｍ個のデータを有する入力データ系列ＤＡＴＡに、１つおきに値がゼロの補間データが挿入された２Ｍ個のデータを有する出力データ系列ＯＵＴが生成される。
［１−２−２．平滑部］
平滑部６２は、挿入部６１の出力データ系列、即ち、ゼロ挿入されたデータ系列に対してＬＰＦ処理を実行することにより、図４の下段に示すように、データ系列によって表される信号波形を平滑化する。ここで使用するＬＰＦは、リンギングによる波形歪みが全く発生しない特性を有するローパスフィルタである移動平均フィルタである。なお、リンギングには、波形の立ち上がり自時に発生するオーバーシュート、波形の立下り時に発生するアンダーシュートが含まれる。また、平滑部６１では、移動平均フィルタに限らず、ＣＩＣフィルタ及び１−２−１フィルタ等を用いてもよい。ＣＩＣは、Cascaded Integrator Combの略語である。１−２−１フィルタは、フィルタ係数の比率が１：２：１となるＦＩＲフィルタである。
移動平均フィルタとして、図７に示すように、連続するＱ個のデータの移動平均を算出する単位ブロック６２１を、直列にＰ段接続した、Ｐ段のＱ回平均フィルタを用いる。図７では、単位ブロック６２１が、Ｑ＝２個のデータの移動平均を算出する場合を例示する。各単位ブロック６２１は、乗算器を用いることなく加算器及び遅延素子によって構成される。

【0030】

最終段の単位ブロック６２１の出力には、ゲイン調整回路６２２が設けられている。ゲイン調整回路６２２は、ゼロ挿入前のデータ系列の平均値とゼロ挿入後のデータ系列の平均値とが等しくなるようにゲインを調整する。ここでは、１対１の割合でゼロ挿入が行われており、そのまま移動平均を計算するとゲインが１／２になる。このため、ゲイン調整回路６２２では、通常の移動平均の算出時に用いるゲイン１／２^Ｐの２倍である１／２^Ｐ−１に設定する。ゲイン調整回路６２２は、除算を実行するが、単位ブロック６２１が２回平均を行う場合は、２の累乗の除算となるため、複雑な除算器は不要であり、レジスタのシフト動作で実現される。

【0031】

補間処理部６全体としてのアップサンプリングの倍率Ｎが、Ｎ＝Ｎ１＋Ｎ２で表されるものとして、第１処理部６ａには倍率Ｎ１を振り分け、第２処理部６ｂには倍率Ｎ２を振り分ける。回路構成を簡略化するため、Ｎ１，Ｎ２は、いずれも２の累乗であることが望ましい。また、平滑部６２を構成する移動平均フィルタのパラメータＰ，Ｑは、第１処理部６ａと第２処理部６ｂとで、同じ値に設定してもよいし、違う値に設定してもよい。

【0032】

［１−２−３．補間処理部の動作］
Ｎ１＝Ｎ２＝２である場合の補間処理部６の動作を、図８を用いて説明する。
第１処理部６ａの挿入部６１では、ゼロ挿入は遅延なく行われる。但し、補間処理部６ではＡＤ変換部５と同じ動作クロックを使用するため、処理に要する時間が、サンプリングに要した時間Ｍ×Ｔｃｋの２倍になる。Ｔｃｋは、動作クロックの周期である。また、平滑部６２では、最初のデータが入力されてから出力が開始されるまでに要するＰ×（Ｑ−１）クロック分、処理が遅延する。

【0033】

同様に、第２処理部６ｂの挿入部６１では、第１処理部６ａが出力するデータ系列に対して、ゼロ挿入は遅延なく行われるが、処理に要する時間が、サンプリングに要した時間の４倍となる。また、平滑部６２では、最初のデータが入力されてから出力が開始されるまでに要するＰ×（Ｑ−１）クロック分、更に、処理が遅延する。

【0034】

［１−２−４．設計］
次に、第１処理部６ａの平滑部６２における単位ブロックの段数をＰ１、第２処理部６ｂの平滑部６２における単位ブロックの段数をＰ２として、Ｐ１，Ｐ２の設定について説明する。なお、段数Ｐ１、Ｐ２は、大きくするほど距離の検出精度は向上するが、回路規模および処理遅延が大きくなる。

【0035】

図９は、変換データ系列、及びアップデータ系列から抽出される受光タイミングに従って算出される物体までの距離と、実際の物体との距離と誤差（以下、距離誤差）を、物体までの距離を変化させながらシミュレーションによって求めた結果である。

【0036】

図９に示すように、距離誤差は、周期性を有し、アップサンプリングを行うことで、誤差が小さくなる。
この距離誤差の最大値を、（Ｐ１，Ｐ２）の様々な組み合わせについて算出した結果が図１０である。受光信号が非飽和波形である場合と飽和波形である場合とを比較すると、距離誤差は、非飽和波形より飽和波形のときの方が大きい。合計段数Ｐ１＋Ｐ２が同じであっても、その分配の仕方によって距離誤差は変化する。距離誤差は小さいほうがよいが、合計段数Ｐ１＋Ｐ２も可能な限り小さくするほうが望ましい。

【0037】

これに加えて、アップサンプリングの前後でのパルス幅およびＳ／Ｎ等も合計段数Ｐ１＋Ｐ２と相関がある。合計段数Ｐ１＋Ｐ２が増加するほど、パルス幅の増加は大きくなる傾向があり、Ｓ／Ｎは小さくなる傾向がある。また合計段数Ｐ１＋Ｐ２が同じであれば、Ｐ１の段数が大きいほど、距離誤差が大きくなる傾向にある。

【0038】

これらのシミュレーション結果に基づき、距離誤差、パルス幅の増加、Ｓ／Ｎが、要求される性能を満たし、且つ、合計段数ができるだけ小さくなるように、段数Ｐ１，Ｐ２を設定する。

【0039】

［１−３．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１ａ）補間処理部６の平滑部６２では、ステップ応答においてリンギングを全く発生しない特性を有したＬＰＦが用いられる。このため、受光信号が飽和波形であったとしても、アンプサンプリング後の波形にリンギングが生じることがなく、アップサンプリング後の波形に起因する距離検出精度の低下を抑制することができる。

【0040】

（１ｂ）補間処理部６は、アップサンプリング後のサンプリングレートで動作するのではなく、ＡＤ変換部５と同じ動作クロックに従って動作するため、消費電力及び発熱を低減することができる。

【0041】

［２．第２実施形態］
［２−１．第１実施形態との相違点］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

【0042】

前述した第１実施形態では、補間処理部６は、補間対象のデータ系列に対する処理をシリアルに実行している。これに対し、第２実施形態では、補間対象のデータ系列に対する処理をパラレルに実行する点で、第１実施形態と相違する。

【0043】

［２−２．補間処理部］
次に、第２実施形態の補間処理部８は、図１１に示すように、第１処理部８ａと第２処理部８ｂとを有する。

【0044】

第１処理部８ａは、補間値レジスタ８１と、Ｋ個の単位ブロックＡ_１〜Ａ_Ｋと、セレクタ８２とを備える。
補間値レジスタ８１は、補間値Ｒが設定される。ここでは、Ｒ＝０である。

【0045】

単位ブロックＡ_１〜Ａ_Ｋは、２入力２出力の回路ブロックあり、直列接続される。
図１２に示すように、初段の単位ブロックＡ_１は、補間値レジスタ８１に記憶された補間値Ｒ、及び変換データ系列Ｄ_１〜Ｄ_Ｍが入力される。単位ブロックＡ_１は、２つの加算器と遅延素子とで構成される。単位ブロックＡ_１は、変換データ系列Ｄ_１〜Ｄ_Ｍへの補間値Ｒを有する補間データの挿入と、補間データが挿入されたデータ系列において連続する２つのデータに対する移動平均の算出とを、２並列で実行し、ゲインを２倍にしたデータＸ₁₁，Ｘ₁₂を出力する。ゲインを２倍にする理由は、第１実施形態において、平滑部６２の出力のゲインを２倍にする理由と同じである。

【0046】

２段目以降の単位ブロックＡ_ｉは、いずれも同様の構成を有する。但し、ｉ＝２，３，…Ｋである。単位ブロックＡ_ｉは、前段の単位ブロックＡ_i-1の出力Ｘ_i-1,1，Ｘ_i-1,2が入力される。単位ブロックＡ_ｉは、単位ブロックＡ_１の構成に加え、２つの出力値をそれぞれ１／２倍する２つの除算器を備える。単位ブロックＡ_ｉは、前段の出力によって表されるデータ系列において連続する２つのデータに対する移動平均を２並列で実行した結果であるデータＸ_i1，Ｘ_i2を出力する。

【0047】

セレクタ８２は、第１処理部８ａで使用する移動平均フィルタの段数がＰ１である場合に、データＸ_P1,1，Ｘ_P1,2を選択して、第２処理部８ｂへの入力データＥ_１，Ｅ_２とする。
第２処理部８ｂは、２出力の補間値レジスタ８３と、Ｋ個の単位ブロックＢ_１〜Ｂ_Ｋと、セレクタ８４とを備える。

【0048】

補間値レジスタ８３は、補間値レジスタ８１と同様に、補間データの値である補間値Ｒが設定される。ここでは、Ｒ＝０である。
単位ブロックＢ_１〜Ｂ_Ｋは、４入力４出力の回路ブロックあり、直列接続される。
図１３に示すように、初段の単位ブロックＢ_１は、補間値レジスタ８３に記憶された補間値Ｒ、及び第１処理部８ａから供給されるデータＥ_１，Ｅ_２が入力される。単位ブロックＢ_１は、４つの加算器と１つの遅延素子とで構成される。単位ブロックＢ_１は、データＥ１，Ｅ２によって表される、Ｐ１倍にアップサンプリングされたデータ系列への補間値Ｒを有する補間データの挿入と、補間データが挿入されたデータ系列において連続する２つのデータに対する移動平均の算出とを４並列で実行し、ゲインを２倍にしたデータＹ₁₁，Ｙ₁₂，Ｙ₁₃，Ｙ₁₄を出力する。ゲインを２倍にする理由は、第１実施形態において、平滑部６２の出力のゲインを２倍にする理由と同じである。

【0049】

２段目以降の単位ブロックＢ_ｉは、いずれも同様の構成を有する。但し、ｉ＝２，３，…Ｋである。単位ブロックＢ_ｉは、前段の単位ブロックＢ_i-1の出力Ｙ_i-1,1，Ｙ_i-1,2，Ｙ_i-1,3，Ｙ_i-1,4が入力される。単位ブロックＢ_ｉは、単位ブロックＢ_１の構成に加え、４つの出力値をそれぞれ１／２倍する４つの除算器を備える。単位ブロックＢ_ｉは、前段の出力によって表されるデータ系列において連続する２つのデータに対する移動平均を４並列で実行した結果であるデータＸ_i1，Ｘ_i2，Ｙ_i3，Ｙ_i4を出力する。

【0050】

セレクタ８４は、第２処理部８ｂで使用する移動平均フィルタの段数がＰ２である場合に、データＹ_P2,1，Ｙ_P2,2，Ｙ_P2,3，Ｙ_P2,4を選択してデータＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４として出力する。この４並列のデータを直列に並び変えたものが距離演算部７に供給されるアップデータ系列となる。

【0051】

［２−３．補間処理部の動作］
補間処理部８の動作を、図１４を用いて説明する。
第１処理部８ａでは、ゼロ挿入と平滑化とが一括して行われ、しかも２並列で行われるため、ＡＤ変換部５と同じ動作クロックで動作しているにも関わらず、出力Ｅ１，Ｅ２の出力が開始されてから終了までに要する時間が、サンプリングに要した時間Ｍ×Ｔｃｋと同じ長さになる。但し、第１処理部８ａにデータが入力されてから出力Ｅ１，Ｅ２が出力されるまでに、使用する段数Ｐ１に応じた遅延が発生する。

【0052】

同様に、第２処理部８ｂでは、ゼロ挿入と平滑化とが一括して行われ、しかも４並列で行われるため、出力Ｆ１〜Ｆ４の出力が開始されてから終了までに要する時間が、サンプリングに要した時間Ｍ×Ｔｃｋと同じ長さになる。但し、第２処理部８ｂにデータが入力されてから出力Ｆ１〜Ｆ４が出力されるまでに、使用する段数Ｐ２に応じた遅延が発生する。

【0053】

［２−３．効果］
以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１ａ）（１ｂ）を奏し、さらに、以下の効果を奏する。

【0054】

（２ａ）補間処理部８は、並列処理を行っているため、ＡＤ変換部５と同じ動作クロックを使用しているにも関わらず、変換データ系列から、そのＮ倍のデータ数を有するアップデータ系列を生成する演算を、サンプリング時間に、単位ブロックＡ，Ｂでの遅延時間を加えた程度の処理時間で実現でき、処理時間を削減できる。

【0055】

［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

【0056】

（３ａ）上記実施形態では、補間処理部６は、補間処理を２段階に分けて実行しているが、３段階以上に分けて実行してもよい。また補間処理を複数段にわけることなく、１段階で実行してもよい。

【0057】

（３ｂ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

【0058】

（３ｃ）上述した距離測定装置の他、当該距離測定装置を構成要素とするシステムなど、種々の形態で本開示を実現することもできる。

【符号の説明】

【0059】

１…距離測定装置、２…発光部、３…走査部、４…受光部、５…変換部、６…補間処理部、７…距離演算部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】