光レーダ装置
【課題】測定対象物が移動体である場合であれ、該移動体への追従性の低下を抑えながら、分解能を向上させることができる光レーダ装置を提供すること。
【解決手段】光レーダ装置の制御回路は、レーザ光源から出射されるパルス光の照射周波数ｆを、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように設定する。このため、連続する走査周期Ｔの間で各走査周期Ｔにおけるパルス光の出射タイミングに、パルス光の照射周期ｔよりも短い時間Δｔ（本実施の形態ではΔｔ＝ｔ・１／２）分のずれが生じる。したがって、先の走査における隣り合うパルス光の照射位置ｐ０〜ｐ６の間に、その走査に連続する次の走査におけるパルス光の照射位置ｐ０’〜ｐ６’が設定され、分解能が擬似的に向上する。
【解決手段】光レーダ装置の制御回路は、レーザ光源から出射されるパルス光の照射周波数ｆを、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように設定する。このため、連続する走査周期Ｔの間で各走査周期Ｔにおけるパルス光の出射タイミングに、パルス光の照射周期ｔよりも短い時間Δｔ（本実施の形態ではΔｔ＝ｔ・１／２）分のずれが生じる。したがって、先の走査における隣り合うパルス光の照射位置ｐ０〜ｐ６の間に、その走査に連続する次の走査におけるパルス光の照射位置ｐ０’〜ｐ６’が設定され、分解能が擬似的に向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対象物にパルス光を照射し、対象物の有無を判定したり対象物までの距離を測定したりする光レーダ装置には、例えば特許文献１に示すようなものがある。この光レーダ装置は、パルス光を出射する光源と、該光源から出射された光を所定の走査範囲に走査する回転ミラーと、測定対象物にて反射した光を受光する受光素子と、前記回転ミラーの回転角度（スキャン位置）を検出するための検出素子とを備えている。光源から出射されたパルス光は、回転ミラーの反射面にて反射し外部に向けて出射される。外部に向けて出射された光は、その照射位置に対象物があればその対象物にて反射し、受光素子に受光される。また、光源から出射されたパルス光は、回転ミラーの回転速度に応じた走査速度で測定対象物上に走査され、パルス光の走査速度と同パルス光の照射周期とによってパルス光の照射ピッチ角（方位分解能）が決まる。そして、該光が対象物との間を往復するのに要する時間や反射光の位相差に基づいて、走査範囲における対象物の有無や該走査範囲に存在する対象物までの距離を測定する。
【０００３】
ところで、このような光レーダ装置の計測の方位分解能は、前述したようにパルス光の照射周期、すなわち照射周波数と走査速度とにより決定される。例えば、回転ミラーの回転速度（１秒間当たりの回転数）が１０［ｓｅｃ−１］、パルス光の照射周波数が１０ｋＨｚであった場合、回転ミラー１回転あたりの照射パルス数は１０００パルスで、方位分解能は０．３６ｄｅｇになり、１０ｍ遠方に配置され静止している対象物であれば、走査方向に沿って６．３ｃｍ間隔で対象物との距離を測定することになる。そして、計測の分解能は、一走査周期（回転ミラー１回転）当たりの照射パルス数、すなわちパルス光の照射周波数に比例して向上し、より精細な測定が可能となる。
【特許文献１】特開平６−１３７８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような光レーダ装置において、分解能を向上させるべくパルス光の照射周波数を高く設定すると、該照射周波数に対応することが可能な高性能の処理回路が必要となってしまう。また、如何に高性能の処理回路を用いたとしても対応できる照射周波数には限界がある。したがって、このように照射周波数を２倍、３倍…にして分解能を２倍、３倍…とすることには限界がある。そこで、このような限界がある装置においてさらに分解能を向上させる方法として、一走査周期当たりの照射パルス数が増加するようパルス光の走査速度を低く設定するということが考えられる。しかしながら、この場合には、分解能が２倍、３倍…となるほど走査周期が２倍、３倍…と長くなり、分解能を向上させるにつれて単位時間あたりの測定回数が大幅に少なくなる。したがって、測定対象物が移動体である場合、該移動体への追従性が大幅に低下してしまう。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、測定対象物が移動体である場合であれ、該移動体への追従性の低下を抑えながら、分解能を向上させることができる光レーダ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に記載の発明は、パルス光を出射する光出射手段と、該光出射手段から出射された前記パルス光を所定の走査範囲に所定の走査周期をもって繰り返し走査する光走査手段と、前記走査範囲内に存在する測定対象物にて反射した光を受光する受光手段とを備え、前記光出射手段及び前記受光手段の出力に基づいて前記測定対象物までの距離を測定する光レーダ装置であって、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように、前記光出射手段及び前記光走査手段を制御する制御手段を備えたことをその要旨とする。
【０００７】
本発明によれば、制御手段により、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように光出射手段及び光走査手段が制御される。このため、走査を繰り返す毎に、連続する走査周期の間で各走査周期におけるパルス光の出射タイミングに、パルス光の照射周期よりも短い時間分のずれが生じる。したがって、先の走査における隣り合うパルス光の照射位置の間に、その走査に連続する次の走査におけるパルス光の照射位置が設定され、分解能が擬似的に向上する。よって、測定対象物が移動体である場合であれ、該移動体への追従性の低下を抑えながら、分解能を向上させることができる。その結果、静止している測定対象物に対しては、より精細に測定することができるとともに、移動している測定対象物に対しては、追従性を確保することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、前記走査周期が前記パルス光の照射周期の自然数倍にならないように前記パルス光の照射周波数を設定することをその要旨とする。
本発明によれば、パルス光の照射周波数は、走査周期がパルス光の照射周期の自然数倍にならないように、言い換えれば、パルス光の走査周期をＴ、パルス光の照射周期をｔとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／ｎ）（但し、Ｎは自然数であり、ｎは２以上の自然数）を満たすように設定される。このため、一走査周期当たりの照射パルス数がＮ＋１／ｎになり、連続する走査周期におけるパルス光の出射タイミングにｔ・１／ｎのずれが生じる。したがって、走査回数を重ねる毎にパルス光の照射位置が照射ピッチ（一走査における隣り合うパルス光の照射位置の間隔）の１／ｎ倍ずつずれることとなり、分解能が擬似的に向上する。よって、走査速度を遅くして分解能を確保するようにした場合と異なり、移動体への追従性を低下させることなく、分解能を向上させることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、操作者により任意の自然数を入力可能な自然数入力手段を備え、前記制御手段は、前記光走査手段による前記パルス光の走査周期をＴ、前記パルス光の照射周期をｔ、前記任意の自然数をｎとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／ｎ）（但し、Ｎは自然数であり、ｎは２以上の自然数）を満たすように前記照射周波数を設定することをその要旨とする。
【００１０】
本発明によれば、自然数入力手段を介して操作者の任意の自然数が入力される。そして、パルス光の照射周波数は、光走査手段による前記パルス光の走査周期をＴ、パルス光の照射周期をｔ、操作者の任意の自然数をｎとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／ｎ）を満たすように設定される。このため、走査回数を重ねる毎にパルス光の照射位置が操作者により入力された任意の自然数に対応する分（照射ピッチの１／ｎ倍ずつ）だけずれることとなる。したがって、操作者の任意の分解能に設定することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、前記光走査手段による前記パルス光の走査周期をＴ、前記パルス光の照射周期をｔとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／２）（但し、Ｎは自然数）を満たすように前記照射周波数を設定することをその要旨とする。
【００１２】
本発明によれば、パルス光の照射周波数は、パルス光の走査周期をＴ、パルス光の照射周期をｔとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／２）を満たすように、すなわち一走査周期当たりの照射パルス数がＮ＋１／２になるように設定される。このため、連続する走査周期におけるパルス光の出射タイミングにｔ・１／２、すなわち照射周期の半分のずれが生じる。したがって、先の走査におけるパルス光の照射位置から前記パルス光の照射ピッチの１／２倍ずれた位置に、その走査に連続する次の走査におけるパルス光の照射位置が設定され、分解能が擬似的に２倍となる。よって、走査速度を遅くして分解能を確保するようにした場合と異なり、移動体への追従性を低下させることなく、分解能を向上させることができる。また、パルス光の照射位置はパルス光の照射ピッチの１／２倍ずつずれるため、走査回数を重ねる毎に交互に変更される。したがって、パルス光を比較的短時間で等間隔に照射することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、操作者により任意の走査周期を入力可能な走査周期入力手段を備えたことをその要旨とする。
本発明によれば、走査周期入力手段を介して任意の走査周期が入力される。したがって、操作者の任意の走査周期で追従性を確保したまま、分解能を向上させることができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記制御手段は、前記走査周期が前記パルス光の照射周期の自然数倍にならないように前記走査周期を設定することをその要旨とする。
本発明によれば、パルス光の走査周期は、走査周期がパルス光の照射周期の自然数倍にならないように、言い換えれば、パルス光の走査周期をＴ、パルス光の照射周期をｔとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／ｎ）（但し、Ｎは自然数であり、ｎは２以上の自然数）を満たすように設定される。このため、一走査周期当たりの照射パルス数がＮ＋１／ｎになり、連続する走査周期におけるパルス光の出射タイミングにｔ・１／ｎのずれが生じる。したがって、走査回数を重ねる毎にパルス光の照射位置が照射ピッチ（一走査における隣り合うパルス光の照射位置の間隔）の１／ｎ倍ずつずれることとなり、分解能が擬似的に向上する。よって、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数になるように設定されている場合と比較して、移動体への追従性の低下を抑えながら、分解能を向上させることができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、前記光走査手段は、所定の回転速度にて回転する回転反射部材を備え、該回転反射部材の回転角度に応じた方向へ前記光出射手段からのパルス光を反射して同パルス光を走査することをその要旨とする。
【００１６】
本発明によれば、光出射手段からのパルス光は、光走査手段の回転反射部材により該回転反射部材の回転角度に応じた方向へ反射される。このパルス光は、上述したように、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように出射される。したがって、先の走査によるパルス光の照射角度の間に、その走査に連続する次の走査によるパルス光の照射角度が設定され、方位分解能が向上する。よって、移動体への追従性の低下を抑えながら、方位分解能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、測定対象物が移動体である場合であれ、該移動体への追従性の低下を抑えながら、分解能を向上させることができる光レーダ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、本発明の光レーダ装置を、車両周辺にある検出対象物としての障害物までの距離を測定し該測定値の変化に基づいて障害物の有無を判定して搭乗者に報知する衝突防止システムに適用したものである。
【００１９】
図１に示すように、光レーダ装置１のレーダヘッド部１ａに設けられた光出射手段としてのレーザ光源２は、投光回路３に接続され、同投光回路３は、光レーダ装置１を統括的に制御する制御手段としての制御回路４に接続されている。投光回路３は、制御回路４から出力される制御信号に基づいて、レーザ光源２に駆動パルス信号を供給する。レーザ光源２は、レーザダイオード等であり、投光回路３から供給される駆動パルス信号に基づいて、所定の照射周波数ｆ（図２参照）を有するパルス光を出射（投光）する。光レーダ装置１において、レーザ光源２から出射されたパルス光の光路上には、投光レンズ２ａ及びハーフミラー５が順に配設されており、レーザ光源２から出射された光は投光レンズ２ａにて集束されハーフミラー５を透過して外部に向けて出射される。また、投光回路３は、パルス光Ｌを出射するタイミングでスタートパルス信号Ｓ１を制御回路４に出力する。
【００２０】
レーダヘッド部１ａには、光レーダ装置１の光走査手段としてのアクチュエータ６が接続されている。アクチュエータ６は、制御回路４に接続されている。アクチュエータ６は、制御回路４から出力される制御信号に基づいてレーダヘッド部１ａを３６０°回転させ、レーザ光源２から出射されるパルス光Ｌの出射方向を所定の回転速度（走査速度）で繰り返し変更する。したがって、レーザ光源２から出射されるパルス光Ｌは、図２及び図３に示すように、光レーダ装置１の周辺の所定の走査範囲Ａ（本実施の形態では、３６０°の範囲）を所定の走査周期Ｔで走査される。また、アクチュエータ６はパルス光Ｌの出射方向に対応する投光レンズ２ａの角度検出信号を制御回路４に出力する。
【００２１】
レーダヘッド部１ａに設けられた受光手段としての受光素子７は、受光回路８に接続され、同受光回路８は制御回路４に接続されている。受光素子７は、フォトダイオード等であり、レーダヘッド部１ａにおいて、パルス光Ｌの照射位置に存在する障害物Ｗに反射した光（パルス光Ｌ）を、前記ハーフミラー５を介して受光可能な位置に配置されている。レーダヘッド部１ａにおいて、ハーフミラー５に反射され受光素子７に向かうパルス光の光路上には、受光レンズ７ａが配設されており、パルス光Ｌの照射位置に存在する障害物Ｗにて反射した光（パルス光Ｌ）は、受光レンズ７ａを介して受光素子７に集束される。受光回路８は、受光素子７の受光量に基づいた障害物Ｗからの反射光の受光時点に対応する受光信号Ｓ２を、制御回路４に出力する。
【００２２】
制御回路４には、自然数入力手段及び走査周期入力手段としての入力装置９が接続されており、該入力装置９を介して操作者により任意の走査速度（回転速度）が入力可能となっている。制御回路４は、入力された操作者の任意の走査速度に対応する走査周期Ｔでパルス光Ｌを走査する旨の制御信号をアクチュエータ６に出力する。また、制御回路４の照射周波数設定部４ａは、一走査周期当たりの照射パルス数（一走査周期当たりにパルス光Ｌが出射される回数）が自然数にならないように、パルス光Ｌの照射周波数ｆを設定し、該照射周波数ｆでパルス光Ｌを出射する旨の制御信号を投光回路３に出力する。また、制御回路４には、入力装置９を介して操作者により照射周波数ｆに影響を及ぼすパラメータとして任意の自然数を入力可能となっている。照射周波数設定部４ａは、アクチュエータ６による前記パルス光の走査周期をＴ、前記パルス光の照射周期をｔ、前記任意の数をｎとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／ｎ）（但し、Ｎは自然数であり、ｎは２以上の自然数）を満たすように前記照射周波数ｆを設定する。すなわち、操作者の任意の自然数ｎが入力されると、照射周波数設定部４ａは、走査周期Ｔがパルス光Ｌの照射周期ｔの自然数倍にならないように照射周波数ｆ（１／ｔ）を設定する。
【００２３】
制御回路４の飛行時間計測部４ｂは、制御回路４に出力された前記スタートパルス信号Ｓ１及び受光信号Ｓ２に基づいてレーザ光源２が出射した光（パルス光）を受光素子７が受光するまでの時間、すなわちレーザ光源２から出射された光が障害物Ｗとの間を往復するまでに要する時間を計測し、その計測結果を制御回路４の距離演算部４ｃに出力する。制御回路４の距離演算部４ｃは、飛行時間計測部４ｂの計測結果に基づいて障害物Ｗまでの距離を算出する。また、距離演算部４ｃは、前記アクチュエータ６から出力される角度検出信号に基づいてパルス光Ｌの出射方向を判別する。そして、距離演算部４ｃは、算出した距離データと該データに対応するパルス光Ｌの出射方向（パルス光の照射位置ｐ０〜ｐ６、ｐ０’〜ｐ６’）とを含む測定結果を、衝突防止システムのメインコンピュータＭに出力する。メインコンピュータＭは、該測定結果に基づいて、障害物Ｗの存在を搭乗者に報知する旨の音声や警告音等を出力する。
【００２４】
次に、本実施の形態の光レーダ装置１の作用について説明する。
入力装置９を介して操作者により照射周波数ｆに影響を及ぼすパラメータとして「２」が入力された場合、制御回路４の照射周波数設定部４ａは、パルス光Ｌの照射周波数ｆを、パルス光の走査周期をＴ、パルス光の照射周期をｔとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／２）を満たすように、すなわち一走査周期（１回転）当たりの照射パルス数がＮ＋１／２になるように設定する。このため、図２に示すように、連続する走査周期におけるパルス光の出射タイミングにｔ・１／２のずれが生じる。したがって、走査回数を重ねる毎にパルス光の照射位置ｐ０〜ｐ６、ｐ０’〜ｐ６’が照射ピッチ（一走査における隣り合うパルス光の照射位置の間隔ｄ（図３参照））の１／２倍ずつずれることとなる。よって、図３（ａ）に示すように、障害物Ｗがパルス光Ｌの走査範囲Ａ内をパルス光Ｌの走査方向に沿って移動している場合、時間Ｔ１の走査により、受光素子７は、照射位置ｐ１〜ｐ５に出射され対象物にて反射された光を受光する。また、時間Ｔ２の走査により、受光素子７は、照射位置ｐ１’〜ｐ４’に出射され対象物にて反射された光を受光する。したがって、時間Ｔ１、Ｔ２における連続する２回の走査により、一走査における隣り合うパルス光Ｌの照射位置の間隔ｄの半分（１／２・ｄ）の間隔で物体の有無を判別できる。このため、時間Ｔ１、Ｔ２の走査による計測の分解能（方位分解能）は、一回の走査による計測の分解能の約２倍となる。
【００２５】
一方、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数になるようにパルス光Ｌの照射周波数ｆが設定されている従来の光レーダ装置では、図３（ｂ）に示すように、時間Ｔ１、Ｔ２の各走査においてパルス光Ｌは照射位置ｐ０〜ｐ６に照射される。したがって、時間Ｔ１、Ｔ２における計測の分解能は、一回の走査による計測の分解能と同程度となる。このような従来の光レーダ装置で、本実施の形態の光レーダ装置１による時間Ｔ１、Ｔ２の走査により得られる分解能と同等の分解能を得るためには、照射周期を約１／２倍（照射周波数ｆを約２倍）にしなければならない。すなわち、本実施の形態の光レーダ装置１によれば、従来のように一走査周期当たりの照射パルス数が自然数になるようにパルス光Ｌの照射周波数ｆが設定されている場合とは異なり、照射周波数ｆを２倍にすることなく擬似的に約２倍の分解能が得られる。
【００２６】
また、図３（ａ）に示すように、本実施の形態の光レーダ装置１では、時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれの時点における障害物Ｗの位置が測定される。ここで、走査速度を半分（走査周期を２倍）にして分解能を２倍にすることが考えられる。しかし、この場合、図３（ｃ）に示すように走査周期が２倍となることから、時間Ｔ２の時点における障害物Ｗの位置が測定されない。本実施の形態によれば、前述したように、時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の各時点における障害物Ｗの変位をとらえることができるので、移動している障害物Ｗに対する追従性が維持される。
【００２７】
次に、上記実施の形態の作用効果を以下に記載する。
（１）光レーダ装置１の制御回路４により、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように、レーザ光源２及び前記アクチュエータ６が制御される。このため、走査を繰り返す毎に、連続する走査周期Ｔの間で各走査周期Ｔにおけるパルス光Ｌの出射タイミングに、パルス光Ｌの照射周期ｔよりも短い時間Δｔ（本実施の形態ではΔｔ＝ｔ・１／２）分のずれが生じる。したがって、先の走査における隣り合うパルス光Ｌの照射位置ｐ０〜ｐ６の間に、その走査に連続する次の走査におけるパルス光Ｌの照射位置ｐ０’〜ｐ６’が設定され、分解能が擬似的に向上する。よって、測定対象物が移動体である場合であれ、移動体への追従性の低下を抑えながら、分解能を向上させることができる。その結果、静止している障害物Ｗに対しては、より精細に測定することができるとともに、移動している障害物Ｗに対しては、追従性を確保することができる。
【００２８】
（２）光レーダ装置１の制御回路４は、走査周期Ｔがパルス光Ｌの照射周期ｔの自然数倍にならないように、言い換えれば、アクチュエータ６によるパルス光Ｌの走査周期をＴ、パルス光Ｌの照射周期をｔとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／ｎ）（但し、Ｎは自然数であり、ｎは２以上の自然数）を満たすように前記照射周波数ｆを設定する。このため、一走査周期当たりの照射パルス数がＮ＋１／ｎになり、連続する走査周期Ｔにおけるパルス光Ｌの出射タイミングにｔ・１／ｎのずれが生じる。したがって、走査回数を重ねる毎にパルス光Ｌの照射位置ｐ０〜ｐ６、ｐ０’〜ｐ６’が照射ピッチ（一走査における隣り合うパルス光Ｌの照射位置の間隔ｄ）の１／ｎ倍ずつずれることとなり、分解能が擬似的に向上する。よって、走査速度を遅くして分解能を確保するようにした場合と異なり、移動体への追従性を低下させることなく、分解能を向上させることができる。
【００２９】
（３）光レーダ装置１の制御回路４は、入力装置９に接続され、入力装置９を介して照射周波数ｆに影響を及ぼすパラメータとして任意の自然数が入力される。そして、制御回路４（照射周波数設定部４ａ）は、パルス光Ｌの照射周波数ｆを、光走査手段による前記パルス光Ｌの走査周期をＴ、パルス光Ｌの照射周期をｔ、前記入力装置９を介して入力された操作者の任意の自然数をｎとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／ｎ）を満たすように設定する。このため、走査回数を重ねる毎にパルス光Ｌの照射位置ｐ０〜ｐ６、ｐ０’〜ｐ６’が操作者により入力された任意の自然数に対応する分（照射ピッチの１／ｎ倍ずつ）だけずれることとなる。したがって、操作者の任意の分解能に設定することができる。
【００３０】
（４）光レーダ装置１の制御回路４は、入力装置９を介して任意の走査速度（回転速度）が入力される。したがって、操作者の任意の走査速度に対応する走査周期Ｔで追従性を確保したまま、分解能を向上させることができる。
【００３１】
尚、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、入力装置９を介して操作者により照射周波数ｆに影響を及ぼすパラメータとして自然数ｎが入力されると走査周期Ｔがパルス光Ｌの照射周期ｔの自然数倍にならないように照射周波数ｆ（１／ｔ）が設定されるとしたがこのような態様に限定されない。例えば、入力装置９を省略し、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように予め設定した照射周波数と走査周期とを制御回路４に予め記憶し、該照射周波数と走査周期とに基づいてレーザ光源２及びアクチュエータ６を制御するようにしてもよい。この場合、パルス光Ｌの走査周期をＴ、パルス光Ｌの照射周期をｔとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／２）（但し、Ｎは自然数）を満たすように前記照射周波数ｆを設定すれば、一走査周期当たりの照射パルス数がＮ＋１／２になる。このため、連続する走査周期におけるパルス光Ｌの出射タイミングにｔ・１／２、すなわち照射周期の半分のずれが生じる。したがって、先の走査におけるパルス光Ｌの照射位置から前記パルス光Ｌの照射ピッチの１／２倍ずれた位置に、その走査に連続する次の走査におけるパルス光Ｌの照射位置が設定され、分解能が擬似的に２倍となる。よって、走査速度を遅くして分解能を確保するようにした場合と異なり、移動体への追従性を低下させることなく、分解能を向上させることができる。また、パルス光Ｌの照射位置はパルス光Ｌの照射ピッチの１／２倍ずつずれるため、走査回数を重ねる毎に交互に変更される。したがって、パルス光Ｌを比較的短時間で等間隔に照射することができる。
【００３２】
・上記実施の形態では、入力装置９を介して操作者の任意の走査速度（回転速度）が入力され、走査周期Ｔが設定されるようにしたが、走査速度は常に一定の値に設定されていてもよい。
【００３３】
・上記実施の形態では、制御回路４は、走査周期Ｔがパルス光の照射周期ｔの自然数倍にならないようにパルス光の照射周波数ｆを設定したが、このような態様に限定されない。例えば、操作者の任意の照射周期ｔ（照射周波数ｆ）を入力可能な構成とし、走査周期Ｔがパルス光の照射周期ｔの自然数倍にならないように走査周期Ｔを設定するようにしてもよい。
【００３４】
・上記実施の形態では、投光回路３から出力されるスタートパルス信号Ｓ１と受光信号Ｓ２に基づいて障害物Ｗまでの距離を算出したが、このような態様に限定されない。例えば、図４に示すように、光レーダ装置１１におけるパルス光Ｌの光路上にハーフミラー１０を設け、ハーフミラー１０を透過した光を受光素子７が受光した時点とハーフミラー１０に反射して障害物Ｗとの間を往復した光を受光素子７が受光した時点とに対応する受光信号Ｓ３に基づいて、障害物Ｗまでの距離を算出するようにしてもよい。なお、この場合、ハーフミラー１０を図示しないアクチュエータにより回転若しくは揺動させて光を走査する。
【００３５】
・上記実施の形態では、レーダヘッド部１ａを回転させてパルス光Ｌを走査するようにしたが、例えば投光レンズ２ａのみを駆動してパルス光Ｌを走査するようにしてもよい。また、レーザ光源２からの光を所定の方向へ反射する回転反射部材としてのハーフミラー１０（図４参照）やポリゴンミラー等を回転させたり揺動させたりしてパルス光Ｌを走査するようにしてもよい。
【００３６】
・上記実施の形態では、受光素子７の受光量に基づいた障害物Ｗからの反射光の受光時点に対応する受光信号Ｓ２に基づいてレーザ光源２から出射された光が障害物Ｗとの間を往復するまでに要する時間を計測し、障害物Ｗまでの距離を算出する光レーダ装置１に適用したが、このような態様に限定されない。例えば、レーザ光源２から出射された光と受光素子７に入射した光の位相差に基づいてレーザ光源２から出射された光が障害物Ｗとの間を往復するまでに要する時間を計測し、対象物までの距離を算出する距離測定装置に適用することもできる。
【００３７】
・上記実施の形態では、レーダヘッド部１ａを３６０°回転させ３６０°の走査範囲Ａとしたが、走査範囲は３６０°でなくともよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態の光レーダ装置の概略構成図。
【図２】光レーダ装置の作用を説明するための説明図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）光レーダ装置の作用を説明するための説明図。
【図４】他の実施の形態の光レーダ装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００３９】
１，１１…光レーダ装置、２…光出射手段としてのレーザ光源、４ａ…制御手段としての照射周波数設定部、６…光走査手段としてのアクチュエータ、７…受光手段としての受光素子、９…自然数入力手段及び走査周期入力手段としての入力装置、１０…回転反射部材としてのハーフミラー、Ａ…走査範囲、ｆ…照射周波数、Ｌ…パルス光、Ｔ…走査周期、ｔ…照射周期、Ｗ…検出対象物としての障害物。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対象物にパルス光を照射し、対象物の有無を判定したり対象物までの距離を測定したりする光レーダ装置には、例えば特許文献１に示すようなものがある。この光レーダ装置は、パルス光を出射する光源と、該光源から出射された光を所定の走査範囲に走査する回転ミラーと、測定対象物にて反射した光を受光する受光素子と、前記回転ミラーの回転角度（スキャン位置）を検出するための検出素子とを備えている。光源から出射されたパルス光は、回転ミラーの反射面にて反射し外部に向けて出射される。外部に向けて出射された光は、その照射位置に対象物があればその対象物にて反射し、受光素子に受光される。また、光源から出射されたパルス光は、回転ミラーの回転速度に応じた走査速度で測定対象物上に走査され、パルス光の走査速度と同パルス光の照射周期とによってパルス光の照射ピッチ角（方位分解能）が決まる。そして、該光が対象物との間を往復するのに要する時間や反射光の位相差に基づいて、走査範囲における対象物の有無や該走査範囲に存在する対象物までの距離を測定する。
【０００３】
ところで、このような光レーダ装置の計測の方位分解能は、前述したようにパルス光の照射周期、すなわち照射周波数と走査速度とにより決定される。例えば、回転ミラーの回転速度（１秒間当たりの回転数）が１０［ｓｅｃ−１］、パルス光の照射周波数が１０ｋＨｚであった場合、回転ミラー１回転あたりの照射パルス数は１０００パルスで、方位分解能は０．３６ｄｅｇになり、１０ｍ遠方に配置され静止している対象物であれば、走査方向に沿って６．３ｃｍ間隔で対象物との距離を測定することになる。そして、計測の分解能は、一走査周期（回転ミラー１回転）当たりの照射パルス数、すなわちパルス光の照射周波数に比例して向上し、より精細な測定が可能となる。
【特許文献１】特開平６−１３７８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような光レーダ装置において、分解能を向上させるべくパルス光の照射周波数を高く設定すると、該照射周波数に対応することが可能な高性能の処理回路が必要となってしまう。また、如何に高性能の処理回路を用いたとしても対応できる照射周波数には限界がある。したがって、このように照射周波数を２倍、３倍…にして分解能を２倍、３倍…とすることには限界がある。そこで、このような限界がある装置においてさらに分解能を向上させる方法として、一走査周期当たりの照射パルス数が増加するようパルス光の走査速度を低く設定するということが考えられる。しかしながら、この場合には、分解能が２倍、３倍…となるほど走査周期が２倍、３倍…と長くなり、分解能を向上させるにつれて単位時間あたりの測定回数が大幅に少なくなる。したがって、測定対象物が移動体である場合、該移動体への追従性が大幅に低下してしまう。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、測定対象物が移動体である場合であれ、該移動体への追従性の低下を抑えながら、分解能を向上させることができる光レーダ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に記載の発明は、パルス光を出射する光出射手段と、該光出射手段から出射された前記パルス光を所定の走査範囲に所定の走査周期をもって繰り返し走査する光走査手段と、前記走査範囲内に存在する測定対象物にて反射した光を受光する受光手段とを備え、前記光出射手段及び前記受光手段の出力に基づいて前記測定対象物までの距離を測定する光レーダ装置であって、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように、前記光出射手段及び前記光走査手段を制御する制御手段を備えたことをその要旨とする。
【０００７】
本発明によれば、制御手段により、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように光出射手段及び光走査手段が制御される。このため、走査を繰り返す毎に、連続する走査周期の間で各走査周期におけるパルス光の出射タイミングに、パルス光の照射周期よりも短い時間分のずれが生じる。したがって、先の走査における隣り合うパルス光の照射位置の間に、その走査に連続する次の走査におけるパルス光の照射位置が設定され、分解能が擬似的に向上する。よって、測定対象物が移動体である場合であれ、該移動体への追従性の低下を抑えながら、分解能を向上させることができる。その結果、静止している測定対象物に対しては、より精細に測定することができるとともに、移動している測定対象物に対しては、追従性を確保することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、前記走査周期が前記パルス光の照射周期の自然数倍にならないように前記パルス光の照射周波数を設定することをその要旨とする。
本発明によれば、パルス光の照射周波数は、走査周期がパルス光の照射周期の自然数倍にならないように、言い換えれば、パルス光の走査周期をＴ、パルス光の照射周期をｔとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／ｎ）（但し、Ｎは自然数であり、ｎは２以上の自然数）を満たすように設定される。このため、一走査周期当たりの照射パルス数がＮ＋１／ｎになり、連続する走査周期におけるパルス光の出射タイミングにｔ・１／ｎのずれが生じる。したがって、走査回数を重ねる毎にパルス光の照射位置が照射ピッチ（一走査における隣り合うパルス光の照射位置の間隔）の１／ｎ倍ずつずれることとなり、分解能が擬似的に向上する。よって、走査速度を遅くして分解能を確保するようにした場合と異なり、移動体への追従性を低下させることなく、分解能を向上させることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、操作者により任意の自然数を入力可能な自然数入力手段を備え、前記制御手段は、前記光走査手段による前記パルス光の走査周期をＴ、前記パルス光の照射周期をｔ、前記任意の自然数をｎとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／ｎ）（但し、Ｎは自然数であり、ｎは２以上の自然数）を満たすように前記照射周波数を設定することをその要旨とする。
【００１０】
本発明によれば、自然数入力手段を介して操作者の任意の自然数が入力される。そして、パルス光の照射周波数は、光走査手段による前記パルス光の走査周期をＴ、パルス光の照射周期をｔ、操作者の任意の自然数をｎとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／ｎ）を満たすように設定される。このため、走査回数を重ねる毎にパルス光の照射位置が操作者により入力された任意の自然数に対応する分（照射ピッチの１／ｎ倍ずつ）だけずれることとなる。したがって、操作者の任意の分解能に設定することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、前記光走査手段による前記パルス光の走査周期をＴ、前記パルス光の照射周期をｔとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／２）（但し、Ｎは自然数）を満たすように前記照射周波数を設定することをその要旨とする。
【００１２】
本発明によれば、パルス光の照射周波数は、パルス光の走査周期をＴ、パルス光の照射周期をｔとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／２）を満たすように、すなわち一走査周期当たりの照射パルス数がＮ＋１／２になるように設定される。このため、連続する走査周期におけるパルス光の出射タイミングにｔ・１／２、すなわち照射周期の半分のずれが生じる。したがって、先の走査におけるパルス光の照射位置から前記パルス光の照射ピッチの１／２倍ずれた位置に、その走査に連続する次の走査におけるパルス光の照射位置が設定され、分解能が擬似的に２倍となる。よって、走査速度を遅くして分解能を確保するようにした場合と異なり、移動体への追従性を低下させることなく、分解能を向上させることができる。また、パルス光の照射位置はパルス光の照射ピッチの１／２倍ずつずれるため、走査回数を重ねる毎に交互に変更される。したがって、パルス光を比較的短時間で等間隔に照射することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、操作者により任意の走査周期を入力可能な走査周期入力手段を備えたことをその要旨とする。
本発明によれば、走査周期入力手段を介して任意の走査周期が入力される。したがって、操作者の任意の走査周期で追従性を確保したまま、分解能を向上させることができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記制御手段は、前記走査周期が前記パルス光の照射周期の自然数倍にならないように前記走査周期を設定することをその要旨とする。
本発明によれば、パルス光の走査周期は、走査周期がパルス光の照射周期の自然数倍にならないように、言い換えれば、パルス光の走査周期をＴ、パルス光の照射周期をｔとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／ｎ）（但し、Ｎは自然数であり、ｎは２以上の自然数）を満たすように設定される。このため、一走査周期当たりの照射パルス数がＮ＋１／ｎになり、連続する走査周期におけるパルス光の出射タイミングにｔ・１／ｎのずれが生じる。したがって、走査回数を重ねる毎にパルス光の照射位置が照射ピッチ（一走査における隣り合うパルス光の照射位置の間隔）の１／ｎ倍ずつずれることとなり、分解能が擬似的に向上する。よって、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数になるように設定されている場合と比較して、移動体への追従性の低下を抑えながら、分解能を向上させることができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、前記光走査手段は、所定の回転速度にて回転する回転反射部材を備え、該回転反射部材の回転角度に応じた方向へ前記光出射手段からのパルス光を反射して同パルス光を走査することをその要旨とする。
【００１６】
本発明によれば、光出射手段からのパルス光は、光走査手段の回転反射部材により該回転反射部材の回転角度に応じた方向へ反射される。このパルス光は、上述したように、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように出射される。したがって、先の走査によるパルス光の照射角度の間に、その走査に連続する次の走査によるパルス光の照射角度が設定され、方位分解能が向上する。よって、移動体への追従性の低下を抑えながら、方位分解能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、測定対象物が移動体である場合であれ、該移動体への追従性の低下を抑えながら、分解能を向上させることができる光レーダ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、本発明の光レーダ装置を、車両周辺にある検出対象物としての障害物までの距離を測定し該測定値の変化に基づいて障害物の有無を判定して搭乗者に報知する衝突防止システムに適用したものである。
【００１９】
図１に示すように、光レーダ装置１のレーダヘッド部１ａに設けられた光出射手段としてのレーザ光源２は、投光回路３に接続され、同投光回路３は、光レーダ装置１を統括的に制御する制御手段としての制御回路４に接続されている。投光回路３は、制御回路４から出力される制御信号に基づいて、レーザ光源２に駆動パルス信号を供給する。レーザ光源２は、レーザダイオード等であり、投光回路３から供給される駆動パルス信号に基づいて、所定の照射周波数ｆ（図２参照）を有するパルス光を出射（投光）する。光レーダ装置１において、レーザ光源２から出射されたパルス光の光路上には、投光レンズ２ａ及びハーフミラー５が順に配設されており、レーザ光源２から出射された光は投光レンズ２ａにて集束されハーフミラー５を透過して外部に向けて出射される。また、投光回路３は、パルス光Ｌを出射するタイミングでスタートパルス信号Ｓ１を制御回路４に出力する。
【００２０】
レーダヘッド部１ａには、光レーダ装置１の光走査手段としてのアクチュエータ６が接続されている。アクチュエータ６は、制御回路４に接続されている。アクチュエータ６は、制御回路４から出力される制御信号に基づいてレーダヘッド部１ａを３６０°回転させ、レーザ光源２から出射されるパルス光Ｌの出射方向を所定の回転速度（走査速度）で繰り返し変更する。したがって、レーザ光源２から出射されるパルス光Ｌは、図２及び図３に示すように、光レーダ装置１の周辺の所定の走査範囲Ａ（本実施の形態では、３６０°の範囲）を所定の走査周期Ｔで走査される。また、アクチュエータ６はパルス光Ｌの出射方向に対応する投光レンズ２ａの角度検出信号を制御回路４に出力する。
【００２１】
レーダヘッド部１ａに設けられた受光手段としての受光素子７は、受光回路８に接続され、同受光回路８は制御回路４に接続されている。受光素子７は、フォトダイオード等であり、レーダヘッド部１ａにおいて、パルス光Ｌの照射位置に存在する障害物Ｗに反射した光（パルス光Ｌ）を、前記ハーフミラー５を介して受光可能な位置に配置されている。レーダヘッド部１ａにおいて、ハーフミラー５に反射され受光素子７に向かうパルス光の光路上には、受光レンズ７ａが配設されており、パルス光Ｌの照射位置に存在する障害物Ｗにて反射した光（パルス光Ｌ）は、受光レンズ７ａを介して受光素子７に集束される。受光回路８は、受光素子７の受光量に基づいた障害物Ｗからの反射光の受光時点に対応する受光信号Ｓ２を、制御回路４に出力する。
【００２２】
制御回路４には、自然数入力手段及び走査周期入力手段としての入力装置９が接続されており、該入力装置９を介して操作者により任意の走査速度（回転速度）が入力可能となっている。制御回路４は、入力された操作者の任意の走査速度に対応する走査周期Ｔでパルス光Ｌを走査する旨の制御信号をアクチュエータ６に出力する。また、制御回路４の照射周波数設定部４ａは、一走査周期当たりの照射パルス数（一走査周期当たりにパルス光Ｌが出射される回数）が自然数にならないように、パルス光Ｌの照射周波数ｆを設定し、該照射周波数ｆでパルス光Ｌを出射する旨の制御信号を投光回路３に出力する。また、制御回路４には、入力装置９を介して操作者により照射周波数ｆに影響を及ぼすパラメータとして任意の自然数を入力可能となっている。照射周波数設定部４ａは、アクチュエータ６による前記パルス光の走査周期をＴ、前記パルス光の照射周期をｔ、前記任意の数をｎとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／ｎ）（但し、Ｎは自然数であり、ｎは２以上の自然数）を満たすように前記照射周波数ｆを設定する。すなわち、操作者の任意の自然数ｎが入力されると、照射周波数設定部４ａは、走査周期Ｔがパルス光Ｌの照射周期ｔの自然数倍にならないように照射周波数ｆ（１／ｔ）を設定する。
【００２３】
制御回路４の飛行時間計測部４ｂは、制御回路４に出力された前記スタートパルス信号Ｓ１及び受光信号Ｓ２に基づいてレーザ光源２が出射した光（パルス光）を受光素子７が受光するまでの時間、すなわちレーザ光源２から出射された光が障害物Ｗとの間を往復するまでに要する時間を計測し、その計測結果を制御回路４の距離演算部４ｃに出力する。制御回路４の距離演算部４ｃは、飛行時間計測部４ｂの計測結果に基づいて障害物Ｗまでの距離を算出する。また、距離演算部４ｃは、前記アクチュエータ６から出力される角度検出信号に基づいてパルス光Ｌの出射方向を判別する。そして、距離演算部４ｃは、算出した距離データと該データに対応するパルス光Ｌの出射方向（パルス光の照射位置ｐ０〜ｐ６、ｐ０’〜ｐ６’）とを含む測定結果を、衝突防止システムのメインコンピュータＭに出力する。メインコンピュータＭは、該測定結果に基づいて、障害物Ｗの存在を搭乗者に報知する旨の音声や警告音等を出力する。
【００２４】
次に、本実施の形態の光レーダ装置１の作用について説明する。
入力装置９を介して操作者により照射周波数ｆに影響を及ぼすパラメータとして「２」が入力された場合、制御回路４の照射周波数設定部４ａは、パルス光Ｌの照射周波数ｆを、パルス光の走査周期をＴ、パルス光の照射周期をｔとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／２）を満たすように、すなわち一走査周期（１回転）当たりの照射パルス数がＮ＋１／２になるように設定する。このため、図２に示すように、連続する走査周期におけるパルス光の出射タイミングにｔ・１／２のずれが生じる。したがって、走査回数を重ねる毎にパルス光の照射位置ｐ０〜ｐ６、ｐ０’〜ｐ６’が照射ピッチ（一走査における隣り合うパルス光の照射位置の間隔ｄ（図３参照））の１／２倍ずつずれることとなる。よって、図３（ａ）に示すように、障害物Ｗがパルス光Ｌの走査範囲Ａ内をパルス光Ｌの走査方向に沿って移動している場合、時間Ｔ１の走査により、受光素子７は、照射位置ｐ１〜ｐ５に出射され対象物にて反射された光を受光する。また、時間Ｔ２の走査により、受光素子７は、照射位置ｐ１’〜ｐ４’に出射され対象物にて反射された光を受光する。したがって、時間Ｔ１、Ｔ２における連続する２回の走査により、一走査における隣り合うパルス光Ｌの照射位置の間隔ｄの半分（１／２・ｄ）の間隔で物体の有無を判別できる。このため、時間Ｔ１、Ｔ２の走査による計測の分解能（方位分解能）は、一回の走査による計測の分解能の約２倍となる。
【００２５】
一方、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数になるようにパルス光Ｌの照射周波数ｆが設定されている従来の光レーダ装置では、図３（ｂ）に示すように、時間Ｔ１、Ｔ２の各走査においてパルス光Ｌは照射位置ｐ０〜ｐ６に照射される。したがって、時間Ｔ１、Ｔ２における計測の分解能は、一回の走査による計測の分解能と同程度となる。このような従来の光レーダ装置で、本実施の形態の光レーダ装置１による時間Ｔ１、Ｔ２の走査により得られる分解能と同等の分解能を得るためには、照射周期を約１／２倍（照射周波数ｆを約２倍）にしなければならない。すなわち、本実施の形態の光レーダ装置１によれば、従来のように一走査周期当たりの照射パルス数が自然数になるようにパルス光Ｌの照射周波数ｆが設定されている場合とは異なり、照射周波数ｆを２倍にすることなく擬似的に約２倍の分解能が得られる。
【００２６】
また、図３（ａ）に示すように、本実施の形態の光レーダ装置１では、時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれの時点における障害物Ｗの位置が測定される。ここで、走査速度を半分（走査周期を２倍）にして分解能を２倍にすることが考えられる。しかし、この場合、図３（ｃ）に示すように走査周期が２倍となることから、時間Ｔ２の時点における障害物Ｗの位置が測定されない。本実施の形態によれば、前述したように、時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の各時点における障害物Ｗの変位をとらえることができるので、移動している障害物Ｗに対する追従性が維持される。
【００２７】
次に、上記実施の形態の作用効果を以下に記載する。
（１）光レーダ装置１の制御回路４により、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように、レーザ光源２及び前記アクチュエータ６が制御される。このため、走査を繰り返す毎に、連続する走査周期Ｔの間で各走査周期Ｔにおけるパルス光Ｌの出射タイミングに、パルス光Ｌの照射周期ｔよりも短い時間Δｔ（本実施の形態ではΔｔ＝ｔ・１／２）分のずれが生じる。したがって、先の走査における隣り合うパルス光Ｌの照射位置ｐ０〜ｐ６の間に、その走査に連続する次の走査におけるパルス光Ｌの照射位置ｐ０’〜ｐ６’が設定され、分解能が擬似的に向上する。よって、測定対象物が移動体である場合であれ、移動体への追従性の低下を抑えながら、分解能を向上させることができる。その結果、静止している障害物Ｗに対しては、より精細に測定することができるとともに、移動している障害物Ｗに対しては、追従性を確保することができる。
【００２８】
（２）光レーダ装置１の制御回路４は、走査周期Ｔがパルス光Ｌの照射周期ｔの自然数倍にならないように、言い換えれば、アクチュエータ６によるパルス光Ｌの走査周期をＴ、パルス光Ｌの照射周期をｔとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／ｎ）（但し、Ｎは自然数であり、ｎは２以上の自然数）を満たすように前記照射周波数ｆを設定する。このため、一走査周期当たりの照射パルス数がＮ＋１／ｎになり、連続する走査周期Ｔにおけるパルス光Ｌの出射タイミングにｔ・１／ｎのずれが生じる。したがって、走査回数を重ねる毎にパルス光Ｌの照射位置ｐ０〜ｐ６、ｐ０’〜ｐ６’が照射ピッチ（一走査における隣り合うパルス光Ｌの照射位置の間隔ｄ）の１／ｎ倍ずつずれることとなり、分解能が擬似的に向上する。よって、走査速度を遅くして分解能を確保するようにした場合と異なり、移動体への追従性を低下させることなく、分解能を向上させることができる。
【００２９】
（３）光レーダ装置１の制御回路４は、入力装置９に接続され、入力装置９を介して照射周波数ｆに影響を及ぼすパラメータとして任意の自然数が入力される。そして、制御回路４（照射周波数設定部４ａ）は、パルス光Ｌの照射周波数ｆを、光走査手段による前記パルス光Ｌの走査周期をＴ、パルス光Ｌの照射周期をｔ、前記入力装置９を介して入力された操作者の任意の自然数をｎとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／ｎ）を満たすように設定する。このため、走査回数を重ねる毎にパルス光Ｌの照射位置ｐ０〜ｐ６、ｐ０’〜ｐ６’が操作者により入力された任意の自然数に対応する分（照射ピッチの１／ｎ倍ずつ）だけずれることとなる。したがって、操作者の任意の分解能に設定することができる。
【００３０】
（４）光レーダ装置１の制御回路４は、入力装置９を介して任意の走査速度（回転速度）が入力される。したがって、操作者の任意の走査速度に対応する走査周期Ｔで追従性を確保したまま、分解能を向上させることができる。
【００３１】
尚、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、入力装置９を介して操作者により照射周波数ｆに影響を及ぼすパラメータとして自然数ｎが入力されると走査周期Ｔがパルス光Ｌの照射周期ｔの自然数倍にならないように照射周波数ｆ（１／ｔ）が設定されるとしたがこのような態様に限定されない。例えば、入力装置９を省略し、一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように予め設定した照射周波数と走査周期とを制御回路４に予め記憶し、該照射周波数と走査周期とに基づいてレーザ光源２及びアクチュエータ６を制御するようにしてもよい。この場合、パルス光Ｌの走査周期をＴ、パルス光Ｌの照射周期をｔとして、Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／２）（但し、Ｎは自然数）を満たすように前記照射周波数ｆを設定すれば、一走査周期当たりの照射パルス数がＮ＋１／２になる。このため、連続する走査周期におけるパルス光Ｌの出射タイミングにｔ・１／２、すなわち照射周期の半分のずれが生じる。したがって、先の走査におけるパルス光Ｌの照射位置から前記パルス光Ｌの照射ピッチの１／２倍ずれた位置に、その走査に連続する次の走査におけるパルス光Ｌの照射位置が設定され、分解能が擬似的に２倍となる。よって、走査速度を遅くして分解能を確保するようにした場合と異なり、移動体への追従性を低下させることなく、分解能を向上させることができる。また、パルス光Ｌの照射位置はパルス光Ｌの照射ピッチの１／２倍ずつずれるため、走査回数を重ねる毎に交互に変更される。したがって、パルス光Ｌを比較的短時間で等間隔に照射することができる。
【００３２】
・上記実施の形態では、入力装置９を介して操作者の任意の走査速度（回転速度）が入力され、走査周期Ｔが設定されるようにしたが、走査速度は常に一定の値に設定されていてもよい。
【００３３】
・上記実施の形態では、制御回路４は、走査周期Ｔがパルス光の照射周期ｔの自然数倍にならないようにパルス光の照射周波数ｆを設定したが、このような態様に限定されない。例えば、操作者の任意の照射周期ｔ（照射周波数ｆ）を入力可能な構成とし、走査周期Ｔがパルス光の照射周期ｔの自然数倍にならないように走査周期Ｔを設定するようにしてもよい。
【００３４】
・上記実施の形態では、投光回路３から出力されるスタートパルス信号Ｓ１と受光信号Ｓ２に基づいて障害物Ｗまでの距離を算出したが、このような態様に限定されない。例えば、図４に示すように、光レーダ装置１１におけるパルス光Ｌの光路上にハーフミラー１０を設け、ハーフミラー１０を透過した光を受光素子７が受光した時点とハーフミラー１０に反射して障害物Ｗとの間を往復した光を受光素子７が受光した時点とに対応する受光信号Ｓ３に基づいて、障害物Ｗまでの距離を算出するようにしてもよい。なお、この場合、ハーフミラー１０を図示しないアクチュエータにより回転若しくは揺動させて光を走査する。
【００３５】
・上記実施の形態では、レーダヘッド部１ａを回転させてパルス光Ｌを走査するようにしたが、例えば投光レンズ２ａのみを駆動してパルス光Ｌを走査するようにしてもよい。また、レーザ光源２からの光を所定の方向へ反射する回転反射部材としてのハーフミラー１０（図４参照）やポリゴンミラー等を回転させたり揺動させたりしてパルス光Ｌを走査するようにしてもよい。
【００３６】
・上記実施の形態では、受光素子７の受光量に基づいた障害物Ｗからの反射光の受光時点に対応する受光信号Ｓ２に基づいてレーザ光源２から出射された光が障害物Ｗとの間を往復するまでに要する時間を計測し、障害物Ｗまでの距離を算出する光レーダ装置１に適用したが、このような態様に限定されない。例えば、レーザ光源２から出射された光と受光素子７に入射した光の位相差に基づいてレーザ光源２から出射された光が障害物Ｗとの間を往復するまでに要する時間を計測し、対象物までの距離を算出する距離測定装置に適用することもできる。
【００３７】
・上記実施の形態では、レーダヘッド部１ａを３６０°回転させ３６０°の走査範囲Ａとしたが、走査範囲は３６０°でなくともよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態の光レーダ装置の概略構成図。
【図２】光レーダ装置の作用を説明するための説明図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）光レーダ装置の作用を説明するための説明図。
【図４】他の実施の形態の光レーダ装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００３９】
１，１１…光レーダ装置、２…光出射手段としてのレーザ光源、４ａ…制御手段としての照射周波数設定部、６…光走査手段としてのアクチュエータ、７…受光手段としての受光素子、９…自然数入力手段及び走査周期入力手段としての入力装置、１０…回転反射部材としてのハーフミラー、Ａ…走査範囲、ｆ…照射周波数、Ｌ…パルス光、Ｔ…走査周期、ｔ…照射周期、Ｗ…検出対象物としての障害物。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス光を出射する光出射手段と、
該光出射手段から出射された前記パルス光を所定の走査範囲に所定の走査周期をもって繰り返し走査する光走査手段と、
前記走査範囲内に存在する測定対象物にて反射した光を受光する受光手段と
を備え、前記光出射手段及び前記受光手段の出力に基づいて前記測定対象物までの距離を測定する光レーダ装置であって、
一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように、前記光出射手段及び前記光走査手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする光レーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光レーダ装置において、
前記制御手段は、前記走査周期が前記パルス光の照射周期の自然数倍にならないように前記パルス光の照射周波数を設定することを特徴とする光レーダ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光レーダ装置において、
操作者により任意の自然数を入力可能な自然数入力手段を備え、
前記制御手段は、前記光走査手段による前記パルス光の走査周期をＴ、前記パルス光の照射周期をｔ、前記任意の自然数をｎとして、
Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／ｎ）（但し、Ｎは自然数であり、ｎは２以上の自然数）
を満たすように前記照射周波数を設定することを特徴とする光レーダ装置。
【請求項４】
請求項２に記載の光レーダ装置において、
前記制御手段は、前記光走査手段による前記パルス光の走査周期をＴ、前記パルス光の照射周期をｔとして、
Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／２）（但し、Ｎは自然数）
を満たすように前記照射周波数を設定することを特徴とする光レーダ装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の光レーダ装置において、
操作者により任意の走査周期を入力可能な走査周期入力手段を備えたことを特徴とする光レーダ装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光レーダ装置において、
前記制御手段は、前記走査周期が前記パルス光の照射周期の自然数倍にならないように前記走査周期を設定することを特徴とする光レーダ装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の光レーダ装置において、
前記光走査手段は、所定の回転速度にて回転する回転反射部材を備え、該回転反射部材の回転角度に応じた方向へ前記光出射手段からのパルス光を反射して同パルス光を走査することを特徴とする光レーダ装置。
【請求項１】
パルス光を出射する光出射手段と、
該光出射手段から出射された前記パルス光を所定の走査範囲に所定の走査周期をもって繰り返し走査する光走査手段と、
前記走査範囲内に存在する測定対象物にて反射した光を受光する受光手段と
を備え、前記光出射手段及び前記受光手段の出力に基づいて前記測定対象物までの距離を測定する光レーダ装置であって、
一走査周期当たりの照射パルス数が自然数にならないように、前記光出射手段及び前記光走査手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする光レーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光レーダ装置において、
前記制御手段は、前記走査周期が前記パルス光の照射周期の自然数倍にならないように前記パルス光の照射周波数を設定することを特徴とする光レーダ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光レーダ装置において、
操作者により任意の自然数を入力可能な自然数入力手段を備え、
前記制御手段は、前記光走査手段による前記パルス光の走査周期をＴ、前記パルス光の照射周期をｔ、前記任意の自然数をｎとして、
Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／ｎ）（但し、Ｎは自然数であり、ｎは２以上の自然数）
を満たすように前記照射周波数を設定することを特徴とする光レーダ装置。
【請求項４】
請求項２に記載の光レーダ装置において、
前記制御手段は、前記光走査手段による前記パルス光の走査周期をＴ、前記パルス光の照射周期をｔとして、
Ｔ＝ｔ（Ｎ＋１／２）（但し、Ｎは自然数）
を満たすように前記照射周波数を設定することを特徴とする光レーダ装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の光レーダ装置において、
操作者により任意の走査周期を入力可能な走査周期入力手段を備えたことを特徴とする光レーダ装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光レーダ装置において、
前記制御手段は、前記走査周期が前記パルス光の照射周期の自然数倍にならないように前記走査周期を設定することを特徴とする光レーダ装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の光レーダ装置において、
前記光走査手段は、所定の回転速度にて回転する回転反射部材を備え、該回転反射部材の回転角度に応じた方向へ前記光出射手段からのパルス光を反射して同パルス光を走査することを特徴とする光レーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２９２３０８（Ｐ２００８−２９２３０８Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３８２０７（Ｐ２００７−１３８２０７）
【出願日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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