(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023089130
(43)【公開日】2023-06-27
(54)【発明の名称】信号処理装置
(51)【国際特許分類】
G01S 17/36 20060101AFI20230620BHJP
G01C 3/06 20060101ALI20230620BHJP
【ＦＩ】
G01S17/36
G01C3/06 120Q
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023064805
(22)【出願日】2023-04-12
(62)【分割の表示】P 2018152036の分割
【原出願日】2018-08-10
(71)【出願人】
【識別番号】000005016
【氏名又は名称】パイオニア株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001025
【氏名又は名称】弁理士法人レクスト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】奥田 義行
(57)【要約】 （修正有）
【課題】簡易な構成で精度よく測距をすることが可能な信号処理装置を提供する。
【解決手段】第１周波数の第１の正弦波より周波数が低い第２周波数の第２の正弦波を振幅変調した光強度を有するレーザ光の反射光を受光して受信信号を取得する取得部と、受信信号に対し、第１の正弦波に基づく第１の演算及び第１の正弦波とは位相が異なる第３の正弦波に基づく第２の演算を行う第１の演算部と、第１又は第２の演算の演算結果に対し、第２の正弦波を演算する第３の演算及び第２の正弦波とは位相が異なる第４の正弦波を演算する第４の演算を行う第２の演算部と、演算結果に対する高周波成分の遮断により、受信信号の第１周波数の余弦成分である第１成分、第１周波数の正弦成分である第２成分、第２周波数の余弦成分である第３成分、及び第２周波数の正弦成分である第４成分を検出する信号成分検出部と、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】第１周波数の第１の正弦波より周波数が低い第２周波数の第２の正弦波を振幅変調した光強度を有するレーザ光の反射光を受光して受信信号を取得する取得部と、受信信号に対し、第１の正弦波に基づく第１の演算及び第１の正弦波とは位相が異なる第３の正弦波に基づく第２の演算を行う第１の演算部と、第１又は第２の演算の演算結果に対し、第２の正弦波を演算する第３の演算及び第２の正弦波とは位相が異なる第４の正弦波を演算する第４の演算を行う第２の演算部と、演算結果に対する高周波成分の遮断により、受信信号の第１周波数の余弦成分である第１成分、第１周波数の正弦成分である第２成分、第２周波数の余弦成分である第３成分、及び第２周波数の正弦成分である第４成分を検出する信号成分検出部と、を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１周波数を有する第１の正弦波の振幅を前記第１周波数よりも低い第２周波数を有する第２の正弦波で振幅変調した変調信号に基づいて変化する光強度を有するレーザ光が対象物によって反射された前記レーザ光を受光して得られた受信信号を取得する取得部と、
前記第１の正弦波と前記受信信号を用いた第１の演算と、前記第１周波数を有し且つ前記第１の正弦波とは位相が異なる第３の正弦波と前記受信信号を用いた第２の演算と、を行う第１の演算部と、
前記第１の演算の演算結果及び前記第２の演算の演算結果の少なくとも一方と前記第２の正弦波とを用いた第３の演算と、前記第１の演算の演算結果及び前記第２の演算の演算結果の少なくとも一方と前記第２周波数を有し且つ前記第２の正弦波とは位相が異なる第４の正弦波とを用いた第４の演算と、を行う第２の演算部と、
前記第１の演算の演算結果から前記受信信号の前記第１周波数の余弦成分である第１成分を検出し、前記第２の演算の演算結果から前記受信信号の前記第１周波数の正弦成分である第２成分を検出し、前記第３の演算の演算結果から前記受信信号の前記第２周波数の余弦成分である第３成分を検出し、前記第４の演算の演算結果から前記受信信号の前記第２周波数の正弦成分である第４成分を検出する信号成分検出部と、
前記第１成分、前記第２成分、前記第３成分及び前記第４成分に基づき、前記受信信号と前記第１周波数との位相差を示す第１位相角と、前記受信信号と前記第２周波数との位相差を示す第２位相角と、をそれぞれ算出する位相角算出部と、
前記第１位相角及び前記第２位相角に基づき、物体までの距離を算出する測距部と、
を有することを特徴とする信号処理装置。
前記第１の正弦波と前記受信信号を用いた第１の演算と、前記第１周波数を有し且つ前記第１の正弦波とは位相が異なる第３の正弦波と前記受信信号を用いた第２の演算と、を行う第１の演算部と、
前記第１の演算の演算結果及び前記第２の演算の演算結果の少なくとも一方と前記第２の正弦波とを用いた第３の演算と、前記第１の演算の演算結果及び前記第２の演算の演算結果の少なくとも一方と前記第２周波数を有し且つ前記第２の正弦波とは位相が異なる第４の正弦波とを用いた第４の演算と、を行う第２の演算部と、
前記第１の演算の演算結果から前記受信信号の前記第１周波数の余弦成分である第１成分を検出し、前記第２の演算の演算結果から前記受信信号の前記第１周波数の正弦成分である第２成分を検出し、前記第３の演算の演算結果から前記受信信号の前記第２周波数の余弦成分である第３成分を検出し、前記第４の演算の演算結果から前記受信信号の前記第２周波数の正弦成分である第４成分を検出する信号成分検出部と、
前記第１成分、前記第２成分、前記第３成分及び前記第４成分に基づき、前記受信信号と前記第１周波数との位相差を示す第１位相角と、前記受信信号と前記第２周波数との位相差を示す第２位相角と、をそれぞれ算出する位相角算出部と、
前記第１位相角及び前記第２位相角に基づき、物体までの距離を算出する測距部と、
を有することを特徴とする信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、信号処理装置に関し、特に、送信信号及び受信信号の位相を比較して対象物までの距離を測定する測距装置としての信号処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
レーザ光を対象物に照射し、当該対象物によって反射されたレーザ光を受光して解析することにより、対象物までの距離を計測する測距装置が知られている（例えば、特許文献１）。かかる測距装置では、例えば正弦波によって光強度を変調したレーザ光を対象物に照射し、対象物によって反射されたレーザ光を受光して、その光強度を電気信号に変換する。そして、電気信号に含まれる正弦波の成分と射出時のレーザ光の光強度に含まれる正弦波の成分との位相差を抽出し、抽出した位相差に基づいて対象物との距離を算出する。
【0003】
このように位相差に基づいて距離を算出する方法では、変調する正弦波の１波長（または位相差検出方式によっては１／２波長）分の距離までしか計測することができない。測定距離の範囲を広くするためには波長の長い正弦波を用いることが考えられるが、そうすると細かい距離の差を識別する必要がある場合に、当該距離の差に対応する位相変化量が小さいため、測定精度が悪化してしまう。
【0004】
そこで、広い測定距離の範囲と測定精度とを両立させるため、波長の長い正弦波と波長の短い正弦波とを併用してレーザ光の光強度を変調することが行われている。例えば、レーザ光の光強度を波長の異なる複数の正弦波によって多重変調し、当該レーザ光を１つの光源から対象物に向けて出射する測距装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１５－１２９６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記のように、波長の異なる複数の正弦波によって多重変調された光強度を有するレーザ光を出射した場合、対象物によって反射されたレーザ光を受光してその光強度を電気信号に変換した後、当該電気信号（受光信号）に含まれるノイズを分離して位相差の算出に用いる信号成分を抽出するためのＢＰＦ（Band Pass Filter）が必要となる。このため、ＢＰＦの分だけ回路規模が増大してしまう。
【0007】
また、特に測距をレーザ光の照射面上の複数の位置（以下、複数の画素と称する）について行う場合、測距装置にはこれに対応する複数の受光部が必要となる。したがって、複数の受光部に対応してＢＰＦも複数必要となり、回路規模が大幅に増大してしまうという問題点があった。
【0008】
このように、波長の異なる複数の正弦波によって多重変調したレーザ光を出射し、受光信号に基づいて当該複数の正弦波の各々について位相差を算出して測距を行う場合、受光信号から当該位相差の算出に用いる信号成分を抽出するためのＢＰＦが必要となり、回路規模が増大してしまうということが課題の一例として挙げられる。
【0009】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で精度よく対象物までの距離を算出することが可能な信号処理装置を提供することを目的の一つとしている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
請求項１に記載の発明は、信号処理装置であって、第１周波数を有する第１の正弦波の振幅を前記第１周波数よりも低い第２周波数を有する第２の正弦波で振幅変調した変調信号に基づいて変化する光強度を有するレーザ光が対象物によって反射された前記レーザ光を受光して得られた受信信号を取得する取得部と、前記第１の正弦波と前記受信信号を用いた第１の演算と、前記第１周波数を有し且つ前記第１の正弦波とは位相が異なる第３の正弦波と前記受信信号を用いた第２の演算と、を行う第１の演算部と、前記第１の演算の演算結果及び前記第２の演算の演算結果の少なくとも一方と前記第２の正弦波とを用いた第３の演算と、前記第１の演算の演算結果及び前記第２の演算の演算結果の少なくとも一方と前記第２周波数を有し且つ前記第２の正弦波とは位相が異なる第４の正弦波とを用いた第４の演算と、を行う第２の演算部と、前記第１の演算の演算結果から前記受信信号の前記第１周波数の余弦成分である第１成分を検出し、前記第２の演算の演算結果から前記受信信号の前記第１周波数の正弦成分である第２成分を検出し、前記第３の演算の演算結果から前記受信信号の前記第２周波数の余弦成分である第３成分を検出し、前記第４の演算の演算結果から前記受信信号の前記第２周波数の正弦成分である第４成分を検出する信号成分検出部と、前記第１成分、前記第２成分、前記第３成分及び前記第４成分に基づき、前記受信信号と前記第１周波数との位相差を示す第１位相角と、前記受信信号と前記第２周波数との位相差を示す第２位相角と、をそれぞれ算出する位相角算出部と、前記第１位相角及び前記第２位相角に基づき、物体までの距離を算出する測距部と、を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本実施例の測距装置の構成を示すブロック図である。
【図2A】測距装置から出射されるレーザ光の光強度の信号波形を示す図である。
【図2B】出射されるレーザ光の光強度に変調される各周波数の信号成分のスペクトラムを模式的に示す図である。
【図3A】波長の長い正弦波に基づいて算出される距離のイメージを示す概念図である。
【図3B】波長の短い正弦波に基づいて算出される距離のイメージを示す概念図である。
【図4】波長の異なる正弦波を組み合わせた測距のイメージを示す概念図である。
【図5】測距装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図6】測距装置が複数の受光処理部を有する場合の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下の実施例における説明及び添付図面においては、実質的に同一または等価な部分には同一の参照符号を付している。
【0013】
図１は、本実施例の測距装置１００の構成を示すブロック図である。測距装置１００は、所定周波数の信号に基づいて光強度を変調したレーザ光を所定領域に向けて出射し、所定領域内の対象物ＯＪＴによって反射されたレーザ光を受光して、出射時及び受光時のレーザ光の光強度に含まれる当該所定周波数の信号成分の位相差（位相角）に基づいて対象物ＯＪＴまでの距離を計測する信号処理装置である。測距装置１００は、基準信号発生部１０、出射部１１、受光処理部１２及び位相角算出部１３を有する。
【0014】
基準信号発生部１０は、出射時におけるレーザ光の光強度の変調及び受光後における位相差の検出に用いる基準信号を生成する。基準信号発生部１０は、互いに周波数の異なる第１周波数信号ＦＳ１及び第２周波数信号ＦＳ２を基準信号として生成する。第１周波数信号ＦＳ１は周波数ｆｏ（例えば、５０ＭＨｚ）を有し、第２周波数信号ＦＳ２は周波数ｆｏよりも低い周波数ｆｄ（例えば、１ＭＨｚ）を有する。以下の説明では、第１周波数信号ＦＳ１＝ｃｏｓ（２π・ｆｏ・ｔ）、第２周波数信号ＦＳ２＝ｃｏｓ（２π・ｆｄ・ｔ）とする。
【0015】
出射部１１は、レーザ光を出射するレーザ光源１１Ａ、及びレーザ光源１１Ａを駆動するレーザ発光駆動部１１Ｂを含む。出射部１１は、基準信号発生部１０から供給された第１周波数信号ＦＳ１及び第２周波数信号ＦＳ２に基づいて光強度を変調したレーザ光を所定領域に向けて出射する。具体的には、出射部１１は、中心周波数ｆｏの第１の正弦波の振幅を周波数ｆｄの第２の正弦波で振幅変調した変調信号により変調された光強度を有するレーザ光を出射光ＯＬとして出射する。
【0016】
例えば、周波数ｆｏを有する第１の正弦波をｃｏｓ（２π・ｆｏ・ｔ）、周波数ｆｄを有する第２の正弦波をｃｏｓ（２π・ｆｄ・ｔ）、時間をｔ、Ｐｄｃ、Ｐａｃ、及びｋを定数とすると、出射光ＯＬの光強度Ｓｅｍｉｔ（ｔ）は、次の数式（数１）で表される。
【0017】
【数1】
【0018】
なお、光強度Ｓｅｍｉｔ（ｔ）を０以上に保つため、ＤＣ的なオフセット値（ＤＣオフセット）として、Ｐｄｃを加えている。ＤＣオフセットは光強度Ｓｅｍｉｔ（ｔ）のベースレベルを表しており、ＤＣオフセットの値であるＰｄｃが出射光ＯＬの平均の光強度となる。
【0019】
受光処理部１２は、所定領域内の対象物ＯＪＴによって反射されたレーザ光である反射光ＲＬに基づいて、アナログの信号処理を行う信号処理部である。受光処理部１２は、受光部２１、第１演算部２２、第２演算部２３及びＤＣ成分抽出部２４から構成されている。
【0020】
受光部２１は、所定領域内の対象物ＯＪＴによって反射されたレーザ光である反射光ＲＬを受光し、受光した反射光ＲＬの光強度を電気信号に変換する受光素子２１Ａ、及び受光素子２１Ａにより変換された電気信号から受光信号ＲＳを検出する受光信号検出部２１Ｂを含む。受光素子２１Ａは、例えばフォトダイオード等の光検出器から構成され、受光した反射光ＲＬの光強度を電気信号に変換する。例えば、受光素子２１Ａは、ＡＰＤ（Avalanche Photodiode）から構成されている。
【0021】
第１演算部２２は、基準信号発生部１０から供給された第１周波数信号ＦＳ１と、受光部２１から供給された受光信号ＲＳと、に基づいて演算を行う演算ブロックである。第１演算部２２は、受光信号ＲＳに周波数ｆｏの第１の正弦波ｃｏｓ（２π・ｆｏ・ｔ）を掛け算する第１の演算を行う。また、第１演算部２２は、受光信号ＲＳに周波数ｆｏを有し且つ第１の正弦波とは位相が９０度異なる第３の正弦波ｓｉｎ（２π・ｆｏ・ｔ）を掛け算する第２の演算を行う。
【0022】
第２演算部２３は、基準信号発生部１０から供給された第２周波数信号ＦＳ２と、第１演算部２２における演算結果と、に基づいて演算を行う演算ブロックである。第２演算部２３は、余弦側演算部２３Ａ及び正弦側演算部２３Ｂを含む。
【0023】
余弦側演算部２３Ａは、第１演算部２２における第１の演算の演算結果ＣＲ１に周波数ｆｄの第２の正弦波ｃｏｓ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算する第３の演算を行う。また、余弦側演算部２３Ａは、第１演算部２２における第１の演算の演算結果ＣＲ１に周波数ｆｄを有し且つ第２の正弦波とは位相が９０度異なる第４の正弦波ｓｉｎ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算する第４の演算を行う。
【0024】
正弦側演算部２３Ｂは、第１演算部２２における第２の演算の演算結果ＣＲ２に周波数ｆｄの第２の正弦波ｃｏｓ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算する第５の演算を行う。また、正弦側演算部２３Ｂは、第１演算部２２における第２の演算の演算結果ＣＲ２に第４の正弦波ｓｉｎ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算する第６の演算を行う。
【0025】
ＤＣ成分抽出部２４は、第１演算部２２及び第２演算部２３の演算結果から高周波成分を遮断することにより、第１周波数ｆｏ及び第２周波数ｆｄの各々に対応する信号成分を抽出する信号成分検出部である。ＤＣ成分抽出部２４は、第１抽出部２４Ａ、第２抽出部２４Ｂ、第３抽出部２４Ｃ、第４抽出部２４Ｄ、第５抽出部２４Ｅ及び第６抽出部２４Ｆを有する。第１抽出部２４Ａ～第６抽出部２４Ｆの各々は、積分回路又はＬＰＦ（Low Pass Filter）から構成されている。
【0026】
第１抽出部２４Ａは、第１演算部２２による第１の演算の演算結果ＣＲ１からＤＣ成分を抽出することにより、出力信号Ａｎを得る。出力信号Ａｎは、受光信号ＲＳの周波数ｆｏの余弦成分の高周波成分をカットしたＤＣ成分である。
【0027】
第２抽出部２４Ｂは、第１演算部２２による第２の演算の演算結果ＣＲ２からＤＣ成分を抽出することにより、出力信号Ｂｎを得る。出力信号Ｂｎは、受光信号ＲＳの周波数ｆｏの正弦成分の高周波成分をカットしたＤＣ成分である。
【0028】
第３抽出部２４Ｃは、第２演算部２３の余弦側演算部２３Ａによる第３の演算の演算結果ＣＲ３からＤＣ成分を抽出することにより、出力信号Ｃｎを得る。出力信号Ｃｎは、受光信号ＲＳの周波数ｆｄの余弦成分と周波数ｆｏの余弦成分とを掛け算した結果から高周波成分をカットしたＤＣ成分である。
【0029】
第４抽出部２４Ｄは、第２演算部２３の余弦側演算部２３Ａによる第４の演算の演算結果ＣＲ４からＤＣ成分を抽出することにより、出力信号Ｄｎを得る。出力信号Ｄｎは、受光信号ＲＳの周波数ｆｄの正弦成分と周波数ｆｏの余弦成分とを掛け算した結果から高周波成分をカットしたＤＣ成分である。
【0030】
第５抽出部２４Ｅは、第２演算部２３の正弦側演算部２３Ｂによる第５の演算の演算結果ＣＲ５からＤＣ成分を抽出することにより、出力信号Ｅｎを得る。出力信号Ｅｎは、受光信号ＲＳの周波数ｆｄの余弦成分と周波数ｆｏの正弦成分とを掛け算した結果から高周波成分をカットしたＤＣ成分である。
【0031】
第６抽出部２４Ｆは、第２演算部２３の正弦側演算部２３Ｂによる第６の演算の演算結果ＣＲ６からＤＣ成分を抽出することにより、出力信号Ｆｎを得る。出力信号Ｆｎは、受光信号ＲＳの周波数ｆｄの正弦成分と周波数ｆｏの正弦成分とを掛け算した結果から高周波成分をカットしたＤＣ成分である。
【0032】
位相角算出部１３は、出力信号Ａｎ、Ｂｎ、Ｃｎ、Ｄｎ、Ｅｎ及びＦｎに基づいて、受光信号ＲＳの周波数ｆｏの周波数成分と第１周波数信号ＦＳ１との位相差を示す位相角、及び受光信号ＲＳの周波数ｆｄの周波数成分と第２周波数信号ＦＳ２との位相差を示す位相角をそれぞれ算出する。
【0033】
位相角算出部１３の後段には、図示せぬ測距部が設けられており、位相角算出部１３により算出された位相角に基づいて対象物ＯＪＴまでの距離を算出する。
【0034】
【0035】
基準信号発生部１０は、周波数ｆｏを有する第１周波数信号ＦＳ１を生成し、出射部１１及び第１演算部２２に供給する。また、基準信号発生部１０は、周波数ｆｄを有する第２周波数信号ＦＳ２を生成し、出射部１１及び第２演算部２３に供給する。
【0036】
出射部１１は、中心周波数ｆｏの第１の正弦波の振幅を周波数ｆｄの第２の正弦波で振幅変調した変調信号により変調された光強度を有するレーザ光を出射光ＯＬとして所定領域に向けて出射する。
【0037】
上記の数式（数１）を単純化してＰｄｃ＝２、Ｐａｃ＝１、ｋ＝１とすると、出射光ＯＬの光強度を表す射出信号Ｓｅｍｉｔ（ｔ）は、次の数式（数２）で表される。
【0038】
【数2】
【0039】
図２Ａは、出射光ＯＬの光強度の信号波形の例を示す図である。ｆｏ＋ｆｄ＝ｆａ、ｆｏ－ｆｄ＝ｆｂとすると、出射光ＯＬの光強度は、中心周波数ｆｏに対して、周波数ｆａの正弦波及び周波数ｆｂの正弦波が適当な重み付け（例えば、１／２）を伴って加わった変調信号の信号波形となる。
【0040】
図２Ｂは、周波数ｆｏ、ｆｄ、ｆａ及びｆｂのスペクトラムを模式的に示すグラフである。ｆｄ＝１ＭＨｚ、ｆｏ＝５０ＭＨｚとすると、ｆａ＝５１ＭＨｚ、ｆｂ＝４９ＭＨｚとなり、グラフ上では周波数ｆｏのスペクトラムが立つとともに、周波数ｆｏの近傍且つ両側の左右対称な位置に周波数ｆａ及び周波数ｆｂのスペクトラムが立つことになる。
【0041】
再び図１を参照すると、出射部１１により出射されたレーザ光（出射光ＯＬ）は、所定領域内の対象物ＯＪＴによって反射される。受光部２１は、対象物ＯＪＴによって反射されたレーザ光である反射光ＲＬを受光する。
【0042】
受光素子２１Ａは、反射光ＲＬの光量を増倍させ、反射光ＲＬの光強度を電気信号に変換する。受光信号検出部２１Ｂは、変換された電気信号から受光信号ＲＳを検出する。以下の説明では、時間ｔを変数として受光信号ＲＳを表す信号を、受信信号Ｓｒｅｃｖ（ｔ）とも称する。
【0043】
受信信号Ｓｒｅｃｖには、射出信号Ｓｅｍｉｔ（ｔ）が遅延時間Ｔだけ遅れた信号となる。すなわち、受信信号Ｓｒｅｃｖ（ｔ）は、次の数式（数３）で表される。
【0044】
【数3】
【0045】
第１演算部２２は、受光信号ＲＳに中心周波数ｆｏの第１の正弦波ｃｏｓ（２π・ｆｏ・ｔ）を掛け算する第１の演算、及び受光信号ＲＳに中心周波数ｆｏの第３の正弦波ｓｉｎ（２π・ｆｏ・ｔ）を掛け算する第２の演算を行う。以下の説明では、第１演算部２２が実行するこれらの演算を総称して「第１段階の演算」とも称する。
【0046】
第１の演算の演算結果ＣＲ１として、次の数式（数４）で表されるｆｏ余弦成分Ｐｆｏｃｏｓが抽出される。
【0047】
【数4】
【0048】
また、第２の演算の演算結果ＣＲ２として、次の数式（数５）で表されるｆｏ正弦成分Ｐｆｏｓｉｎが抽出される。
【0049】
【数5】
【0050】
次に、第２演算部２３は、第１段階の演算の演算結果である演算結果ＣＲ１及びＣＲ２の各々に対して、周波数ｆｄの第２の正弦波ｃｏｓ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算する演算、及び周波数ｆｄの第４の正弦波ｓｉｎ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算する演算を行う。以下の説明では、第２演算部２３が実行するこれらの演算を総称して「第２段階の演算」とも称する。
【0051】
第２段階の演算において、第２演算部２３の余弦側演算部２３Ａは、第１演算部２２により抽出されたｆｏ余弦成分Ｐｆｏｃｏｓ（すなわち、演算結果ＣＲ１）に対して第２の正弦波ｃｏｓ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算する第３の演算を行う。これにより、演算結果ＣＲ３として、次の数式（数６）で表されるｆｄ余弦ｆｏ余弦成分Ｐｆｄｃｏｓ・ｆｏｃｏｓが抽出される。
【0052】
【数6】
【0053】
また、第２演算部２３の余弦側演算部２３Ａは、第１演算部２２により抽出されたｆｏ余弦成分Ｐｆｏｃｏｓ（すなわち、演算結果ＣＲ１）に対して第４の正弦波ｓｉｎ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算する第４の演算を行う。これにより、演算結果ＣＲ４として、次の数式（数７）で表されるｆｄ正弦ｆｏ余弦成分Ｐｆｄｓｉｎ・ｆｏｃｏｓが抽出される。
【0054】
【数7】
【0055】
第２演算部２３の正弦側演算部２３Ｂは、第１演算部２２により抽出されたｆｏ正弦成分Ｐｆｏｓｉｎ（すなわち、演算結果ＣＲ２）に対して第２の正弦波ｃｏｓ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算する第５の演算を行う。これにより、演算結果ＣＲ５として、次の数式（数８）で表されるｆｄ余弦ｆｏ正弦成分Ｐｆｄｃｏｓ・ｆｏｓｉｎが抽出される。
【0056】
【数8】
【0057】
また、第２演算部２３の正弦側演算部２３Ｂは、第１演算部２２により抽出されたｆｏ正弦成分Ｐｆｏｓｉｎ（すなわち、演算結果ＣＲ２）に対して第４の正弦波ｓｉｎ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算する第６の演算を行う。これにより、演算結果ＣＲ６として、次の数式（数９）で表されるｆｄ正弦ｆｏ正弦成分Ｐｆｄｓｉｎ・ｆｏｓｉｎが抽出される。
【0058】
【数9】
【0059】
次に、ＤＣ成分抽出部２４の第１抽出部２４Ａは、第１演算部２２により抽出されたｆｏ余弦成分Ｐｆｏｃｏｓ（すなわち、演算結果ＣＲ１）からＤＣ成分を抽出することにより、出力信号Ａｎを生成する。受信信号Ｓｒｅｃｖ（ｔ）は上記の数式（数３）で表されるため、受信信号Ｓｒｅｃｖ（ｔ）と第１の正弦波ｃｏｓ（２π・ｆｏ・ｔ）との積であるｆｏ余弦成分Ｐｆｏｃｏｓの第１項部分（すなわち、受信信号Ｓｒｅｃｖ（ｔ）の第１項と第１の正弦波との積）であるＰｆｏｃｏｓ１は、次の数式（数１０）で表される。
【0060】
【数10】
【0061】
ここから周波数ｆｄ以下の低域成分についての演算結果を抜き出すと、低域成分Ｐｆｏｃｏｓ１Ｌは次の数式（数１１）で表される。
【0062】
【数11】
【0063】
また、ｆｏ余弦成分Ｐｆｏｃｏｓの第４項部分（すなわち、受信信号Ｓｒｅｃｖ（ｔ）の第４項と第１の正弦波との積）であるＰｆｏｃｏｓ４は、次の数式（数１２）で表される。
【0064】
【数12】
【0065】
ここから周波数ｆｄ以下の低域成分についての演算結果を抜き出すと、低域成分Ｐｆｏｃｏｓ４Ｌは次の数式（数１３）で表される。
【0066】
【数13】
【0067】
また、ｆｏ余弦成分Ｐｆｏｃｏｓの第２項部分（すなわち、受信信号Ｓｒｅｃｖ（ｔ）の第２項と第１の正弦波との積）であるＰｆｏｃｏｓ２は、次の数式（数１４）で表される。
【0068】
【数14】
【0069】
ここから周波数ｆｄ以下の低域成分についての演算結果を抜き出すと、低域成分Ｐｆｏｃｏｓ２Ｌは次の数式（数１５）で表される。
【0070】
【数15】
【0071】
また、ｆｏ余弦成分Ｐｆｏｃｏｓの第３項部分（すなわち、受信信号Ｓｒｅｃｖ（ｔ）の第３項と第１の正弦波との積）であるＰｆｏｃｏｓ３は、次の数式（数１６）で表される。
【0072】
【数16】
【0073】
ここから周波数ｆｄ以下の低域成分についての演算結果を抜き出すと、低域成分Ｐｆｏｃｏｓ３Ｌは次の数式（数１７）で表される。
【0074】
【数17】
【0075】
数式（数１５）及び数式（数１７）から、ｆｏ余弦成分Ｐｆｏｃｏｓの第２項部分の低域成分と第３項部分の低域成分との和は、次の数式（数１８）で表される。
【0076】
【数18】
【0077】
数式（数１１）、数式（数１３）及び数式（数１８）から、ｆｏ余弦成分Ｐｆｏｃｏｓの第１項～第４項までの全部の項の低域成分は、次の数式（数１９）で表される。
【0078】
【数19】
【0079】
第１抽出部１４Ａは、ここからさらにＤＣ成分を抽出した結果を出力信号Ａｎとして出力する。すなわち、次の数式（数２０）で示すようなＰｆｏｃｏｓＤＣが、出力信号Ａｎとして第１抽出部２４Ａから位相角算出部１３に出力される。
【0080】
【数20】
【0081】
一方、ＤＣ成分抽出部２４の第２抽出部２４Ｂは、第１演算部２２により抽出されたｆｏ正弦成分Ｐｆｏｓｉｎ（すなわち、演算結果ＣＲ２）からＤＣ成分を抽出することにより、出力信号Ｂｎを生成する。受信信号Ｓｒｅｃｖ（ｔ）は上記の数式（数３）で表されるため、受信信号Ｓｒｅｃｖ（ｔ）と第３の正弦波ｓｉｎ（２π・ｆｏ・ｔ）との積であるｆｏ正弦成分Ｐｆｏｓｉｎの第１項部分（すなわち、受信信号Ｓｒｅｃｖ（ｔ）の第１項と第３の正弦波との積）であるＰｆｏｓｉｎ１は、次の数式（数２１）で表される。
【0082】
【数21】
【0083】
ここから周波数ｆｄ以下の低域成分についての演算結果を抜き出すと、低域成分Ｐｆｏｓｉｎ１Ｌは次の数式（数２２）で表される。
【0084】
【数22】
【0085】
また、ｆｏ正弦成分Ｐｆｏｓｉｎの第４項部分（すなわち、受信信号Ｓｒｅｃｖ（ｔ）の第４項と第３の正弦波との積）であるＰｆｏｓｉｎ４は、次の数式（数２３）で表される。
【0086】
【数23】
【0087】
ここから周波数ｆｄ以下の低域成分についての演算結果を抜き出すと、低域成分Ｐｆｏｓｉｎ４Ｌは次の数式（数２４）で表される。
【0088】
【数24】
【0089】
また、ｆｏ正弦成分Ｐｆｏｓｉｎの第２項部分（すなわち、受信信号Ｓｒｅｃｖ（ｔ）の第２項と第３の正弦波との積）であるＰｆｏｓｉｎ２は、次の数式（数２５）で表される。
【0090】
【数25】
【0091】
ここから周波数ｆｄ以下の低域成分についての演算結果を抜き出すと、低域成分Ｐｆｏｓｉｎ２Ｌは次の数式（数２６）で表される。
【0092】
【数26】
【0093】
また、ｆｏ余弦成分Ｐｆｏｓｉｎの第３項部分（すなわち、受信信号Ｓｒｅｃｖ（ｔ）の第３項と第３の正弦波との積）であるＰｆｏｓｉｎ３は、次の数式（数２７）で表される。
【0094】
【数27】
【0095】
ここから周波数ｆｄ以下の低域成分についての演算結果を抜き出すと、低域成分Ｐｆｏｓｉｎ３Ｌは次の数式（数２８）で表される。
【0096】
【数28】
【0097】
数式（数２６）及び数式（数２８）から、ｆｏ正弦成分Ｐｆｏｓｉｎの第２項部分の低域成分と第３項部分の低域成分との和は、次の数式（数２９）で表される。
【0098】
【数29】
【0099】
数式（数２２）、数式（数２４）及び数式（数２９）から、ｆｏ正弦成分Ｐｆｏｓｉｎの第１項～第４項までの全部の項の低域成分は、次の数式（数３０）で表される。
【0100】
【数30】
【0101】
第２抽出部１４Ｂは、ここからさらにＤＣ成分を抽出した結果を出力信号Ｂｎとして出力する。すなわち、次の数式（数３１）で示すようなＰｆｏｓｉｎＤＣが、出力信号Ｂｎとして第２抽出部２４Ｂから位相角算出部１３に出力される。
【0102】
【数31】
【0103】
次に、ＤＣ成分抽出部２４の第３抽出部２４Ｃは、第２演算部２３の余弦側演算部２３Ａにより抽出されたｆｄ余弦ｆｏ余弦成分Ｐｆｄｃｏｓ・ｆｏｃｏｓ（すなわち、演算結果ＣＲ３）から周波数ｆｄよりもさらに低いＤＣ成分を抽出することにより、出力信号Ｃｎを生成する。ここで、ｆｏ余弦成分Ｐｆｏｃｏｓの周波数ｆｄ以下の低域部分にのみ着目すると、ｆｏ余弦成分Ｐｆｏｃｏｓの低域成分ＰｆｏｃｏｓＬは上記の数式（数１９）で表されるため、これに第２の正弦波ｃｏｓ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算したＰｆｄｃｏｓ・ｆｏｃｏｓＬは、次の数式（数３２）で表される。
【0104】
【数32】
【0105】
さらに、数式（数３２）の第２項部分であるＰｆｄｃｏｓ２・ｆｏｃｏｓＬは、次の数式（数３３）で表される。
【0106】
【数33】
【0107】
数式（数３２）及び（数３３）より、次の数式（数３４）で表されるようなｆｄ余弦ｆｏ余弦低域成分Ｐｆｄｃｏｓ・ｆｏｃｏｓＬの全項のＤＣ成分が、出力信号Ｃｎとして第３抽出部２４Ｃから位相角算出部１３に出力される。
【0108】
【数34】
【0109】
また、ＤＣ成分抽出部２４の第４抽出部２４Ｄは、第２演算部２３の余弦側演算部２３Ａにより抽出されたｆｄ正弦ｆｏ余弦成分Ｐｆｄｓｉｎ・ｆｏｃｏｓ（すなわち、演算結果ＣＲ４）から周波数ｆｄよりもさらに低いＤＣ成分を抽出することにより、出力信号Ｄｎを生成する。ここで、ｆｏ余弦成分Ｐｆｏｃｏｓの周波数ｆｄ以下の低域部分にのみ着目すると、ｆｏ余弦成分Ｐｆｏｃｏｓの低域成分ＰｆｏｃｏｓＬは上記の数式（数１９）で表されるため、これに第４の正弦波ｓｉｎ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算したＰｆｄｓｉｎ・ｆｏｃｏｓＬは、次の数式（数３５）で表される。
【0110】
【数35】
【0111】
さらに、数式（数３５）の第２項部分であるＰｆｄｓｉｎ２・ｆｏｃｏｓＬは、次の数式（数３６）で表される。
【0112】
【数36】
【0113】
数式（数３５）及び（数３６）より、次の数式（数３７）で表されるようなｆｄ正弦ｆｏ余弦低域成分Ｐｆｄｓｉｎ・ｆｏｃｏｓＬの全項のＤＣ成分が、出力信号Ｄｎとして第４抽出部２４Ｄから位相角算出部１３に出力される。
【0114】
【数37】
【0115】
また、ＤＣ成分抽出部２４の第５抽出部２４Ｅは、第２演算部２３の正弦側演算部２３Ｂにより抽出されたｆｄ余弦ｆｏ正弦成分Ｐｆｄｃｏｓ・ｆｏｓｉｎ（すなわち、演算結果ＣＲ５）から周波数ｆｄよりもさらに低いＤＣ成分を抽出することにより、出力信号Ｅｎを生成する。ここで、ｆｏ正弦成分Ｐｆｏｓｉｎの周波数ｆｄ以下の低域部分にのみ着目すると、ｆｏ正弦成分Ｐｆｏｓｉｎの低域成分ＰｆｏｓｉｎＬは上記の数式（数３０）で表されるため、これに第２の正弦波ｃｏｓ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算したＰｆｄｃｏｓ・ｆｏｓｉｎＬは、次の数式（数３８）で表される。
【0116】
【数38】
【0117】
さらに、数式（数３８）の第２項部分であるＰｆｄｃｏｓ２・ｆｏｓｉｎＬは、次の数式（数３９）で表される。
【0118】
【数39】
【0119】
数式（数３８）及び（数３９）より、次の数式（数４０）で表されるようなｆｄ余弦ｆｏ正弦低域成分Ｐｆｄｃｏｓ・ｆｏｓｉｎＬの全項のＤＣ成分が、出力信号Ｅｎとして第５抽出部２４Ｅから位相角算出部１３に出力される。
【0120】
【数40】
【0121】
また、ＤＣ成分抽出部２４の第６抽出部２４Ｆは、第２演算部２３の正弦側演算部２３Ｂにより抽出されたｆｄ正弦ｆｏ正弦成分Ｐｆｄｓｉｎ・ｆｏｓｉｎ（すなわち、演算結果ＣＲ６）から周波数ｆｄよりもさらに低いＤＣ成分を抽出することにより、出力信号Ｆｎを生成する。ここで、ｆｏ正弦成分Ｐｆｏｓｉｎの周波数ｆｄ以下の低域部分にのみ着目すると、ｆｏ正弦成分Ｐｆｏｓｉｎの低域成分ＰｆｏｓｉｎＬは上記の数式（数３０）で表されるため、これに第４の正弦波ｓｉｎ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算したＰｆｄｓｉｎ・ｆｏｓｉｎＬは、次の数式（数４１）で表される。
【0122】
【数41】
【0123】
さらに、数式（数４１）の第２項部分であるＰｆｄｓｉｎ２・ｆｏｓｉｎＬは、次の数式（数４２）で表される。
【0124】
【数42】
【0125】
数式（数４１）及び（数４２）より、次の数式（数４３）で表されるようなｆｄ正弦ｆｏ正弦低域成分Ｐｆｄｓｉｎ・ｆｏｓｉｎＬの全項のＤＣ成分が、出力信号Ｆｎとして第６抽出部２４Ｆから位相角算出部１３に出力される。
【0126】
【数43】
【0127】
位相角算出部１３は、出力信号Ａｎ、Ｂｎ、Ｃｎ、Ｄｎ、Ｅｎ及びＦｎに基づいて、周波数ｆｏについての位相角θｏ、及び周波数ｆｄについて位相角θｄをそれぞれ算出する。
【0128】
周波数ｆｏについての位相角θｏは、次の数式（数４４）で表される。
【0129】
【数44】
【0130】
位相角算出部１３は、例えば出力信号Ａｎ及びＢｎに基づいて位相角θｏを算出する。位相角θｏは、出力信号Ａｎ及びＢを用いて次の数式（数４５）のように表される。
【0131】
【数45】
【0132】
また、周波数ｆｄについての位相角θｄは、次の数式（数４６）で表される。
【0133】
【数46】
【0134】
位相角算出部１３は、例えば出力信号Ａｎ～Ｆｎの全てを用いて位相角θｄを算出する。位相角θｄは、次の数式（数４７）のように表される。
【0135】
【数47】
【0136】
すなわち、（Ａｎ・Ｄｎ＋Ｂｎ・Ｆｎ）／（Ａｎ・Ｃｎ＋Ｂｎ・Ｅｎ）は次の数式（数４８）で表されるため、数式（数４６）に基づいて位相角θｄを算出することができる。
【0137】
【数48】
【0138】
位相角算出部１３の後段に設けられた測距部（図示せず）は、位相角θｏ及びθｄに基づいて対象物ＯＪＴまでの片道の距離Ｌを算出する。例えば、距離Ｌは、遅延時間Ｔ及び光速ｃを用いて次の数式（数４９）のように表される。
【0139】
【数49】
【0140】
周波数ｆｏについての位相角θｏは、θｏ＝２π・ｆｏ・Ｔであるため、遅延時間Ｔは次の数式（５０）で表される。
【0141】
【数50】
【0142】
同様に、周波数ｆｄについての位相角θｄは、θｄ＝２π・ｆｄ・Ｔであるため、遅延時間Ｔは次の数式（５１）で表される。
【0143】
【数51】
【0144】
したがって、周波数ｆｏについて基づいて算出される距離Ｌｏは、次の数式（数５２）で表される。
【0145】
【数52】
【0146】
また、周波数ｆｄについて基づいて算出される距離Ｌｄは、次の数式（数５３）で表される。
【0147】
【数53】
【0148】
【0149】
図３Ａは、周波数ｆｄに基づいて算出される距離Ｌｄのイメージを模式的に示すグラフである。周波数ｆｄの正弦波（例えば、第２の正弦波ｃｏｓ（２π・ｆｄ・ｔ）及び第４の正弦波ｓｉｎ（２π・ｆｄ・ｔ））は、波長が長いため距離計測範囲が広い。しかし、位相角θｄについての誤差が拡大されて距離Ｌｄに現れるため、距離測定の精度が低いという問題がある。
【0150】
一方、図３Ｂは、周波数ｆｏに基づいて算出される距離Ｌｏのイメージを模式的に示すグラフである。周波数ｆｏの正弦波（例えば、第１の正弦波ｃｏｓ（２π・ｆｏ・ｔ）及び第３の正弦波ｓｉｎ（２π・ｆｏ・ｔ））は、波長が短い。測定範囲は１波長以内であるため、距離計測範囲が狭い。すなわち、距離測定の精度は高いが、θｄが３６０°（２π）を超えると０°に戻ることになる。
【0151】
図４は、距離Ｌｏ及び距離Ｌｄを用いた距離Ｌの算出を模式的に示す概念図である。測距部は、距離測定の精度が劣る距離Ｌｄを用いて大まかな範囲を距離範囲として指定し、その範囲の中を距離Ｌｏに置き換えることにより、対象物ＯＪＴまでの距離Ｌを算出する。
【0152】
以上のように、本実施例の測距装置１００は、周波数ｆｏを有する第１周波数信号ＦＳ１（＝ｃｏｓ（２π・ｆｏ・ｔ））及び周波数ｆｄを有する第２周波数信号ＦＳ２（＝ｃｏｓ（２π・ｆｄ・ｔ））に基づいて光強度を変調したレーザ光を所定領域に向けて出射する。受光処理部１２の受光部２１は、所定領域内の対象物ＯＪＴによって反射されたレーザ光を受光して電気信号に変換し、受光信号ＲＳを得る。
【0153】
そして、第１演算部２２は、受光信号ＲＳに対し、周波数ｆｏの第１の正弦波ｃｏｓ（２π・ｆｏ・ｔ）を掛け算する第１の演算、及び周波数ｆｏを有し第１の正弦波とは位相が９０度異なる第３の正弦波ｓｉｎ（２π・ｆｏ・ｔ）を掛け算する第２の演算を行う。第２演算部２３は、第１の演算の演算結果ＣＲ１に周波数ｆｄの第２の正弦波ｃｏｓ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算する第３の演算を行う。また、第２演算部２３は、第１の演算の演算結果ＣＲ１に周波数ｆｄを有し且つ第２の正弦波とは位相が９０度異なる第４の正弦波ｓｉｎ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算する第４の演算を行う。また、第２演算部２３は、第２の演算の演算結果ＣＲ２に周波数ｆｄの第２の正弦波ｃｏｓ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算する第５の演算を行う。また、第２演算部２３は、第２の演算の演算結果ＣＲ２に周波数ｆｄを有し且つ第２の正弦波とは位相が９０度異なる第４の正弦波ｓｉｎ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算する第６の演算を行う。
【0154】
ＤＣ成分抽出部２４は、第１の演算の演算結果ＣＲ１から高周波成分を遮断することにより、周波数ｆｏの余弦成分である出力信号Ａｎを抽出する。また、ＤＣ成分抽出部２４は、第２の演算の演算結果ＣＲ２から高周波成分を遮断することにより、周波数ｆｏの正弦成分である出力信号Ｂｎを抽出する。また、ＤＣ成分抽出部２４は、第３の演算の演算結果ＣＲ３から高周波成分を遮断することにより、周波数ｆｄの余弦成分である出力信号Ｃｎを抽出する。また、ＤＣ成分抽出部２４は、第４の演算の演算結果ＣＲ４から高周波成分を遮断することにより、周波数ｆｄの正弦成分である出力信号Ｄｎを抽出する。また、ＤＣ成分抽出部２４は、第５の演算の演算結果ＣＲ５から高周波成分を遮断することにより、周波数ｆｄの余弦成分である出力信号Ｅｎを抽出する。また、ＤＣ成分抽出部２４は、第６の演算の演算結果ＣＲ６から高周波成分を遮断することにより、周波数ｆｄの正弦成分である出力信号Ｆｎを抽出する。
【0155】
そして、位相角算出部１３は、出力信号Ａｎ及びＢｎに基づいて周波数ｆｏについての位相角θｏを算出する。また、位相角算出部１３は、出力信号Ａｎ～Ｆｎに基づいて、周波数ｆｄについての位相角θｄを算出する。測距部は、位相角θｏに基づいて得られた距離Ｌｏ及び位相角θｄに基づいて得られた距離Ｌｄから、対象物ＯＪＴまでの距離Ｌを算出する。
【0156】
本実施例の測距装置１００によれば、第１演算部２２及び第２演算部３３による演算（掛け算）によって、周波数ｆｏの信号成分及び周波数ｆｄの信号成分に対応する出力信号Ａｎ～Ｆｎを検出する。このため、受光信号ＲＳから周波数ｆｏの信号成分及び周波数ｆｄの信号成分を抽出するためのＢＰＦ（Band Pass Filter）が不要である。したがって、回路規模の増大を抑え、簡易な構成で精度よく対象物ＯＪＴまでの距離を算出することが可能である。
【0157】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施例では、第１抽出部２４Ａが第１の演算の演算結果ＣＲ１からＤＣ成分を直接抽出し、第２抽出部２４Ｂが第２の演算の演算結果ＣＲ２からＤＣ成分を直接抽出する例について説明した。しかし、第１段階の演算の演算結果からいったん周波数ｆｄ以下の信号成分を抽出し、その結果に対して第２段階の演算及びＤＣ成分の抽出を行う構成としてもよい。
【0158】
図５は、実施例１の変形例として、かかる構成を有する測距装置２００を示すブロック図である。測距装置２００は、高域遮断部３０Ａ及び高域遮断部３０Ｂを有する。
【0159】
高域遮断部３０Ａは、第１演算部２２による第１の演算の演算結果ＣＲ１から高域の周波数成分を遮断することにより、周波数ｆｄ以下の低域成分ＣＲ１Ｘを抽出する。高域遮断部３０Ｂは、第１演算部２２による第２の演算の演算結果ＣＲ２から高域の周波数成分を遮断することにより、周波数ｆｄ以下の低域成分ＣＲ２Ｘを抽出する。
【0160】
第１抽出部２４Ａは、第１の演算の演算結果の低域成分ＣＲ１ＸからＤＣ成分を抽出することにより、出力信号Ａｎを得る。第２抽出部２４Ｂは、第２の演算の演算結果の低域成分ＣＲ２ＸからＤＣ成分を抽出することにより、出力信号Ｂｎを得る。
【0161】
第２演算部２３の余弦側演算部２３Ａは、第１の演算の演算結果の低域成分ＣＲ１Ｘに第２の正弦波ｃｏｓ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算する第３の演算を行い、演算結果ＣＲ３を出力する。また、余弦側演算部２３Ａは、第１の演算の演算結果の低域成分ＣＲ１Ｘに第４の正弦波ｓｉｎ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算する第４の演算を行い、演算結果ＣＲ４を出力する。
【0162】
第２演算部２３の正弦側演算部２３Ｂは、第２の演算の演算結果の低域成分ＣＲ２Ｘに第２の正弦波ｃｏｓ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算する第５の演算を行い、演算結果ＣＲ５を出力する。また、正弦側演算部２３Ａは、第２の演算の演算結果の低域成分ＣＲ２Ｘに第４の正弦波ｓｉｎ（２π・ｆｄ・ｔ）を掛け算する第６の演算を行い、演算結果ＣＲ６を出力する。
【0163】
かかる構成の測距装置２００によれば、第１演算部２２による第１段階の演算の演算結果から周波数ｆｄよりも高域の成分を遮断する過程を経ることにより、より精度の高い測距を行うことが可能となる。
【0164】
また、上記実施例では、位相角算出部１３が出力信号Ａｎ～Ｆｎの全てを用いて位相角θｄを算出する場合を例として説明した。しかし、出力Ｃｎ及びＤｎの組み合わせ、又は出力Ｅｎ及びＦｎの組み合わせのいずれか一方の組み合わせのみを用いて位相角θｄを算出する構成とすることも可能である。
【0165】
例えば、位相角算出部１３が出力信号Ｃｎ及びＤｎを用いて位相角θｄを算出する場合、位相角θｄは、次の数式（数５４）のように表される。
【0166】
【数54】
【0167】
また、例えば位相角算出部１３が出力信号Ｅｎ及びＦｎを用いて位相角θｄを算出する場合、位相角θｄは、次の数式（数５５）のように表される。
【0168】
【数55】
【0169】
したがって、ＤＣ成分抽出部２４は、第３抽出部２４Ｃ、第４抽出部２４Ｄ、第５抽出部２４Ｅ及び第６抽出部２４Ｆの全てを備えている必要はなく、第１抽出部２４Ａ及び第２抽出部２４Ｂの他には、第３抽出部２４Ｃ及び第４抽出部２４Ｄの組み合わせ、又は第５抽出部２４Ｅ及び第６抽出部２４Ｆの組み合わせのいずれかを有していれば良い。かかる構成によれば、より簡易な構成で対象物ＯＪＴまでの距離を算出することが可能となる。
【0170】
また、本実施例の測距装置１００の構成を、レーザ光の照射面上の複数の位置について距離の計測を行う測距装置に適用することも可能である。
【0171】
図６は、かかる構成を有する測距装置３００を示すブロック図である。測距装置３００は、複数の受光処理部１２（１）～１２（ｋ）と、シリアル読出部１４と、を有する。ここで、ｋは２以上の整数である。また、以下の説明では、上記複数の位置を「複数の画素」と称する。
【0172】
受光処理部１２（１）～１２（ｋ）は、複数の画素に対応して設けられている。受光処理部１２（１）～１２（ｋ）の各々は、上記実施例で説明した受光処理部１２と同様の構成を有する。すなわち、受光処理部１２（１）～１２（ｋ）の各々は、受光部２１と、第１演算部２２と、第２演算部２３と、ＤＣ成分抽出部２４と、を含む。受光処理部１２（１）～１２（ｋ）の各々のＤＣ成分抽出部２４は、それぞれ出力信号Ａ１～Ｆ１、Ａ２～Ｆ２、・・・Ａｋ～Ｆｋを抽出する。
【0173】
シリアル読出部１４は、受光処理部１２（１）～１２（ｋ）の各々において抽出された出力信号Ａ１～Ａｋ、Ｂ１～Ｂｋ、Ｃ１～Ｃｋ、Ｄ１～Ｄｋ、Ｅ１～Ｅｋ、及びＦ１～Ｆｋを順次読み出し、それぞれシリアルのデータ系列として位相角算出部１３に供給する。位相角算出部１３は、各データ系列に含まれる出力信号に基づいて、対象物ＯＪＴまでの距離の算出に用いる位相角θｏ及びθｄを画素ごとに算出する。
【0174】
かかる構成によれば、位相角の算出に用いる出力信号の抽出を画素ごとに行っているため、信号の周波数帯域あるいはデータレートを、シリアル読出部１４による順次読み出しが可能なレベルまで落とすことができる。従って、パラレルに読み出しを行う場合と比べて配線数を減らすことができ、簡易な構成で多画素のＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）装置を実現することが可能となる。
【0175】
また、各受光処理部にＢＰＦが不要であるため、回路規模の増大を抑制する効果が大きい。また、Ａ／Ｄ変換及びデジタル信号処理の手法を使用したり、高速クロック及びＴＤＣ（Time to Digital Converter）を使用したりする場合と比べて、回路規模を抑えることができる。これにより、回路をＬＳＩ化することが容易となり、且つ小さい画素サイズに容易に付随させることができる。
【0176】
また、上記実施例で説明した一連の処理は、例えばＲＯＭなどの記録媒体に格納されたプログラムに従ったコンピュータ処理により行うことができる。
【符号の説明】
【0177】
１００ 測距装置
１０ 基準信号発生部
１１ 出射部
１１Ａ レーザ光源
１１Ｂ レーザ発光駆動部
１２ 受光処理部
１３ 位相角算出部
１４ シリアル読出部
２１ 受光部
２１Ａ 受光素子
２１Ｂ 受光信号検出部
２２ 第１演算部
２３ 第２演算部
２３Ａ 余弦側演算部
２３Ｂ 正弦側演算部
２４ ＤＣ成分抽出部
２４Ａ 第１抽出部
２４Ｂ 第２抽出部
２４Ｃ 第３抽出部
２４Ｄ 第４抽出部
２４Ｅ 第５抽出部
２４Ｆ 第６抽出部
３０Ａ 高域遮断部
３０Ｂ 高域遮断部
１０ 基準信号発生部
１１ 出射部
１１Ａ レーザ光源
１１Ｂ レーザ発光駆動部
１２ 受光処理部
１３ 位相角算出部
１４ シリアル読出部
２１ 受光部
２１Ａ 受光素子
２１Ｂ 受光信号検出部
２２ 第１演算部
２３ 第２演算部
２３Ａ 余弦側演算部
２３Ｂ 正弦側演算部
２４ ＤＣ成分抽出部
２４Ａ 第１抽出部
２４Ｂ 第２抽出部
２４Ｃ 第３抽出部
２４Ｄ 第４抽出部
２４Ｅ 第５抽出部
２４Ｆ 第６抽出部
３０Ａ 高域遮断部
３０Ｂ 高域遮断部
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】