距離測定方法および距離測定装置
【課題】簡易な構成で、物標までの距離の測定精度を向上可能な距離測定方法および距離測定装置を提供する。
【解決手段】発光トリガ信号をきっかけに発光部から照射されたレーザ光の物標からの反射光を受光する受光部は、発光部からレーザ光が照射されるタイミングで、出力する電気信号に変動が生じるように構成されている。制御部では、測定部からトリガ信号が出力されてから、測定部にて検出される電気信号に最初に生じる電気信号の変動を第１変動信号、二番目に生じる変動を第２変動信号、第１変動信号が生じるまでの期間を第１期間、第２変動信号が生じるまでの期間を第２期間として、第１期間および第２期間の差を第１の距離測定時間として測定する（Ｓ１１０−Ｓ１７５）。続いて、第１の距離測定時間と予め定められた距離係数とを乗算した値を物標までの距離として算出する（Ｓ１８０）。
【解決手段】発光トリガ信号をきっかけに発光部から照射されたレーザ光の物標からの反射光を受光する受光部は、発光部からレーザ光が照射されるタイミングで、出力する電気信号に変動が生じるように構成されている。制御部では、測定部からトリガ信号が出力されてから、測定部にて検出される電気信号に最初に生じる電気信号の変動を第１変動信号、二番目に生じる変動を第２変動信号、第１変動信号が生じるまでの期間を第１期間、第２変動信号が生じるまでの期間を第２期間として、第１期間および第２期間の差を第１の距離測定時間として測定する（Ｓ１１０−Ｓ１７５）。続いて、第１の距離測定時間と予め定められた距離係数とを乗算した値を物標までの距離として算出する（Ｓ１８０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物標までの距離を測定する距離測定方法および距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光、超音波、ミリ波等を送受信することによって、物標までの距離を測定する距離測定装置が知られている。これらの装置では、レーザ光等を照射してから物標に反射されて戻ってきた反射光を受けるまでに要した時間（以下「距離測定時間」という）を測定し、距離測定時間の半分とレーザ光等の伝播速度との乗算により物標までの距離を算出している。
【０００３】
ところで、上記装置では、レーザ光等を照射するきっかけとなる信号（以下「トリガ信号」という）を出力した時点から戻ってきた反射光を装置内部にて検出した時間までを距離測定時間とすると、レーザ光等を照射する照射部およびレーザ光等を受光する受光部等における遅延時間が距離測定時間に含まれるため、実際より遠方に物標が存在するように測定されてしまうという問題があった。また、装置内部の遅延時間は温度により変動するため、物標までの距離の測定精度を向上するためには、温度ごとの遅延時間の変動を含めて距離測定時間を補正する必要があった。
【０００４】
このような距離測定時間を補正する距離測定装置の一つとして、照射部から照射されるパルス状のレーザ光の一部を、恒温槽に設置された所定長の伝送路を経て、受光部の増幅回路に導く構成を備えるレーザレーダが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
上記のレーザレーダでは、照射部から照射されるパルス状のレーザ光の一部が所定長の伝送路を伝播するために要する時間を測定すると、この測定値には装置内部の遅延時間が含まれる。このため、例えば上記レーザレーダにおいて、物標までの距離を測定するために要した時間と所定長の伝送路を伝播するために要した時間との差の半分にレーザ光の伝播速度を乗算し、伝送路の長さの半分を加算すれば、温度によらず物標までの距離を正確に検出することができると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３２４１４５号明細書
【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、上記レーザレーダでは、距離測定時間を補正して物標までの距離の測定精度を向上するために、モニタ回路や恒温槽内に設置された伝送路を備えるため、複雑な構成となり、装置が大型化するという問題があった。
【０００８】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、簡易な構成で、物標までの距離の測定精度を向上可能な距離測定方法および距離測定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】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた発明である請求項１に記載の距離測定方法は、トリガ信号をきっかけとして照射部からレーザ光を照射し、このレーザ光が物標に反射されて戻ってきた反射光を受光部にて受けて電気信号に変換し、トリガ信号が出力されてから受光部にて変換された電気信号に変動が検出されるまでの時間を測定部にて測定する距離測定装置を前提とするものである。ここで、受光部は、照射部からレーザ光が照射されたタイミングで、受光部から出力される電気信号に変動が生じるように構成されている。
【００１０】
本発明の方法では、距離測定時間取得ステップにおいて、トリガ信号が出力されてから測定部にて最初に電気信号の変動が検出されるまでの期間を第１期間、２番めに電気信号の変動が検出されるまでの期間を第２期間として、第１期間および第２期間の差を第１の距離測定時間として取得する。
【００１１】
また、距離算出ステップにおいて、距離測定時間取得ステップにより取得された第１の距離測定時間と予め定められた距離係数とを乗算した値を物標までの距離として算出する。ここで、「予め定められた距離係数」とは、例えばレーザ光の伝播速度の二分の一の値をいう。
【００１２】
本発明の方法では、第１期間は装置内部の遅延時間に相当し、第２期間はレーザ光が物標まで往復するために要する時間と装置内部の遅延時間との合計に相当する。装置内部の遅延時間は温度により変動するが、この遅延時間は第１期間と第２期間との差を算出することにより相殺される。
【００１３】
つまり、本発明の方法によると、第１期間と第２期間との差、すなわち第１の距離測定時間は装置内部の遅延時間の影響が除去されている値であるため、この値を用いることにより、物標までの距離を精度よく算出することができる。その結果、距離測定時間を補正するために従来のようにモニタ回路や伝送路を別途設ける必要がなくなり、簡易な構成で、物標までの距離の測定精度を向上することができる。
【００１４】
次に、請求項２に記載の距離測定装置は、トリガ信号をきっかけとしてレーザ光を照射する照射手段、照射手段からレーザ光が照射されるタイミングで、出力する電気信号に変動が生じるように構成されるとともに照射手段から照射されたレーザ光が物標に反射されて戻ってきた反射光を受けて電気信号に変換して出力する受光手段、および、トリガ信号が出力されてから受光手段にて変換された電気信号に変動が検出されるまでの時間を測定するとともに電気信号の変動の大きさを測定する測定手段を備える。
【００１５】
ここで特に、本発明の装置では、距離測定時間取得手段により、トリガ信号が出力されてから測定手段にて最初に検出される電気信号の変動を第１変動信号、二番目に検出される電気信号の変動を第２変動信号、トリガ信号が出力されてから測定手段にて第１変動信号が検出されるまでの期間を第１期間、第２変動信号が検出されるまでの期間を第２期間として、第１期間と第２期間との差を第１の距離測定時間として取得する。
【００１６】
また、距離算出手段により、距離測定時間取得手段にて取得された第１の距離測定時間と予め定められた距離係数とを乗算した値を物標までの距離として算出する。
つまり、このように構成された本発明の装置は、上述の距離測定方法を実現するものであり、上述の距離測定方法を実現した場合と同様の効果が奏される。
【００１７】
ところで、第１変動信号および第２変動信号は、いずれも時間的な広がりを有している。このため、物標までの距離が近く、第１変動信号と第２変動信号とが非常に短期間に生じると、これらの変動信号の波形が重なることが考えられる。第１変動信号および第２変動信号の波形が重なると、第１期間および第２期間の検出、ひいては第１の距離測定時間の取得が困難となる虞がある。
【００１８】
このような場合は、本発明の装置では、例えば請求項３に記載のように、測定手段にて測定された第１変動信号の大きさが予め定められた閾値より小さい場合に第１の距離測定時間を取得するように、距離測定時間取得手段が構成されてもよい。ここで、「予め定められた閾値」とは、具体的には、想定される第１変動信号の最大値より大きい値をいう。
【００１９】
また、上述のような場合、本発明の装置では、例えば請求項４に記載のように、測定手段にて測定された第１変動信号の大きさが予め定められた閾値以上である場合に、第１期間と予め定められたオフセット期間との差を第２の距離測定時間として取得するように距離測定時間取得手段が構成され、第２の距離測定時間と予め定められた距離係数とを乗算した値を物標までの距離として算出するように距離算出手段が構成されてもよい。
【００２０】
ここで、「予め定められた閾値」とは、具体的には、上記発明と同様に、想定される第１変動信号の最大値より大きい値をいう。また、「予め定められたオフセット期間」とは、例えば、ある温度における装置内部の遅延時間を予め測定して装置に格納した値をいう。
【００２１】
これにより、本発明の装置では、第１変動信号および第２変動信号の波形が重なる程度に物標までの距離が近い場合であっても、精度を大きく劣化させることなく物標までの距離を測定することができる。
【００２２】
なお、本発明の装置では、照射部からレーザ光が照射されたタイミングで受光部から出力される電気信号に変動を生じさせるために、具体的には請求項５に記載のように、照射部からレーザ光が照射されたタイミングで受光部から出力される電気信号に変動が生じる程度に受光部が照射部に近接して配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態の距離測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態の距離測定装置において、第１変動信号および第２変動信号の波形を示すグラフである。
【図３】（ａ）は発光トリガの波形を説明する説明図であり、（ｂ）は発光部から照射されるレーザ光の波形を説明する説明図であり、（ｃ）は受光部にて受光する波形を説明する説明図であり、（ｄ）は距離算出部に入力される波形（装置温度Ｔ＝２０℃）を説明する説明図であり、（ｅ）は距離算出部に入力される波形（装置温度Ｔ＝８０℃）を説明する説明図であり、（ｆ）は物標までの距離近い場合（装置温度Ｔ＝２０℃、物標までの距離ｄ≒０ｍ）に距離算出部に入力される波形を説明する説明図である。
【図４】実施形態の距離測定装置において、遅延時間の温度による変動を示すグラフである。
【図５】制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。
【図６】制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。
【図７】他の実施形態の距離測定装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
［全体構成］
本発明が適用されたレーザレーダの構成を図１に示す。本実施形態のレーザレーダ１は、図示しない車両に搭載して使用する。レーザレーダ１は、例えば車両のバンパーなど、車両前方空間を見渡すことが可能な位置に取り付けられる。
【００２５】
レーザレーダ１は、車両前方の複数の方位をレーザ光によってスキャンする発光部１０、発光部１０から照射されたレーザ光の物標からの反射光を受光する受光部２０、発光部１０にてレーザ光が照射されてから受光部２０にて反射光が受光されるまでの時間に基づき物標までの距離を算出する距離算出部３０を備えている。
【００２６】
発光部１０は、レーザ光を発生させるレーザダイオード（ＬＤ）１１と、距離算出部３０から出力される発光トリガ信号ＥＴｒをきっかけとしてＬＤ１１にパルス状のレーザ光を発生させるＬＤ駆動回路１２と、を有している。また、発光部１０は、ＬＤ１１が発生させたレーザ光を発光レンズ１３を介して物標の存在する方向へ照射するスキャナ機構部（ＳＣ）１４を有している。スキャナ機構部１４は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）からのＳＣ駆動信号ＤＳ＿ＳＣに従ってスキャナ駆動回路１５によってその動作を制御され、二次元的なビームスキャンを実現する。
【００２７】
受光部２０は、レーザ光を反射した物標からの反射光を集光する受光レンズ２１と、受光レンズ２１を介して受光した反射光の強度に応じた電圧値を有する電気信号を発生させる受光素子２２と、受光素子２２からの電気信号を増幅するアンプ２３とを備えている。
【００２８】
受光部２０は、発光部１０からレーザ光が照射されたタイミングで、出力される電気信号に変動が生じる程度に発光部１０に近接して配置されている。具体的には、発光部１０からレーザ光が照射されたタイミングで、図２において実線で示すように、受光部２０から出力される電気信号に変動が生じる。
【００２９】
図２において実線で示す波形は、外部から受光部２０に光が入らないようにして距離算出部３０から発光トリガ信号ＥＴｒを出力したときに、受光部２０から出力される波形である。実線で示されている波形に０ｎｓ付近で生じている変動は、発光部１０にてＬＤ１１からレーザ光が照射される際に生じるノイズが受光部２０のアンプ２３にて増幅されて変動として生じたものであると考えられる。ＬＤ１１からレーザ光が照射されるタイミングで生じるこの変動を、以下では照射時変動信号という。
【００３０】
なお、図２において破線で示す波形は、物標までの距離を６ｍとし、外部から受光部２０に光が入るようにしてＬＤ駆動回路１２に発光トリガ信号ＥＴｒが入力されたときに、受光部２０から出力される波形である。破線で示す波形において、０ｎｓ付近に生じている一番目の変動が照射時変動信号であり、その後に生じている二番目の変動は、レーザ光の物標からの反射光を受光したことにより生じる変動である。レーザ光の反射光により生じるこの変動を、以下では反射光変動信号という。
【００３１】
図１に戻り、距離算出部３０は、測定部４０および制御部５０を有する。測定部４０は、ＣＰＵから入力されたＬＤ駆動信号ＤＳ＿ＬＤに基づき、ＬＤ駆動回路１２に発光トリガ信号ＥＴｒを出力する。受光部２０から出力される電気信号は測定部４０に入力される。測定部４０は、発光トリガ信号ＥＴｒを出力する毎に、当該発光トリガ信号ＥＴｒと受光部２０からの電気信号に生じる変動との位相差を表す位相差データ、すなわち発光トリガ信号ＥＴｒが出力されてから受光部２０からの電気信号に変動が生じるまでの時間を表すデータを生成する。また、測定部４０は電気信号の振幅を連続的に表す強度データを生成する。位相差データおよび強度データは、測定データとして後述する制御部５０へ出力される。
【００３２】
[測定データの詳細]
次に、測定データの詳細について説明する。
図３（ａ）−（ｄ）に、発光トリガ信号ＥＴｒ、発光部１０から照射されるレーザ光ＳＥ、受光部２０にて受光する信号ＳＲ、および距離算出部３０に入力される信号Ｓｃａｌの波形を示す。
【００３３】
時刻ｔ０で発光トリガ信号ＥＴｒが出力されると（図３（ａ）参照）、時刻ｔ１でレーザ光ＳＥが照射される（図３（ｂ）参照）。受光部２０にて受光する信号ＳＲでは、時刻ｔ２で最初の変動が生じ、時刻ｔ６で二番目の変動が生じる（図３（ｃ）参照）。距離算出部３０に入力される信号Ｓｃａｌでは、時刻ｔ３で最初の変動が生じ、時刻ｔ７で二番目の変動が生じる（図３（ｄ）参照）。
【００３４】
ここで、時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、発光部１０における遅延時間ｔｅに相当し、時刻ｔ１から時刻ｔ３までは、受光部２０における遅延時間ｔｒに相当する。すなわち、発光トリガ信号ＥＴｒが出力された時刻ｔ０から距離算出部３０に入力される電気信号に最初に変動が検出される時刻ｔ３までが、装置内部の遅延時間ｔ＿ｄｅｌａｙに相当する。
【００３５】
また、発光トリガ信号ＥＴｒが出力された時刻ｔ０から距離算出部３０にて二番目の変動が検出される時刻ｔ７までは、反射光の測定に要した時間としての反射光測定時間ｔ＿ｍｅａｓに相当する。つまり、反射光測定時間ｔ＿ｍｅａｓは、レーザ光が物標まで往復するために要する時間のほかに、装置内部の遅延時間ｔ＿ｄｅｌａｙを含んだ値である。
【００３６】
装置内部の遅延時間ｔ＿ｄｅｌａｙおよび反射光測定時間ｔ＿ｍｅａｓは、測定部４０にて生成される位相差データに相当する。そして、測定部４０に入力される信号Ｓｃａｌの振幅を連続的に表したものが、強度データに相当する。
【００３７】
［測定データの温度変動］
なお、図２（ｄ）は、一例として、装置温度が２０℃のときの波形を示している。ここで、比較のため、装置温度が８０℃のとき、距離算出部３０に入力される信号Ｓｃａｌの波形を図３（ｅ）に示す。図３（ｅ）では、時刻ｔ５で最初の変動が生じ、時刻ｔ８で二番目の変動が生じる。
【００３８】
参考のため、外部から受光部２０に光が入らないようにし、装置温度を変化させて、発光トリガ信号ＥＴｒが出力されてから発光部１０よりレーザ光ＳＥが照射されるまでの時間ｔ＿ＳＥ、および、発光トリガ信号ＥＴｒが出力されてから距離算出部３０に入力される信号Ｓｃａｌに最初に変動が生じるまでの時間ｔ＿ｄｅｌａｙを測定した結果を図４に示す。これらの時間の差は受光部２０における遅延時間ｔｒに相当する。
【００３９】
つまり、装置温度が変動すると、装置内部の遅延時間ｔ＿ｄｅｌａｙが変動する。
［物標までの距離が近い場合の測定データ］
ところで、照射時変動信号および反射光変動信号は、時間的な広がりを有している。このため、物標までの距離が近い場合、照射時変動信号と反射光変動信号とが重なることが考えられる（図３（ｆ）参照）。照射時変動信号は、反射光変動信号より小さいため、照射時変動信号の検出が困難になることが考えられる。このような場合、発光トリガ信号ＥＴｒが出力されてから信号Ｓｃａｌに最初に生じる変動は、照射時変動信号ではなく、反射光変動信号となる。
【００４０】
[制御部の構成]
制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成された周知のマイクロコンピュータからなる。制御部５０では、上述のような測定データに基づき、物標までの距離を算出する距離測定処理がマイクロコンピュータ上で実行される（図１参照）。以下、詳細に説明する。
【００４１】
［測距処理］
図５に示すフローチャートに沿って、距離測定処理を説明する。本処理は、距離算出部３０にＬＤ駆動信号が入力されることをきっかけとして実行される。
【００４２】
なお、以下では、測定部４０により発光トリガ信号ＥＴｒが出力されてから測定部４０に入力される信号Ｓｃａｌに最初に生じる変動を第１変動信号Ｓ１、二番目に生じる変動を第２変動信号Ｓ２という。また、発光トリガ信号ＥＴｒが出力されてから第１変動信号Ｓ１が生じるまでの時間（発光トリガ信号ＥＴｒと第１変動信号Ｓ１との位相差）を第１期間Ｔ１といい、発光トリガ信号ＥＴｒが出力されてから第２変動信号Ｓ２が生じるまでの時間（発光トリガ信号ＥＴｒと第２変動信号Ｓ２との位相差）を第２期間Ｔ２という。
【００４３】
最初のステップＳ１１０（以下、「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」で示す）では、図示しないメモリに記憶されている距離係数Ｋ、オフセット期間Ｒ、および閾値Ｖｍを読み出す初期設定を行う。
【００４４】
続くＳ１２０では、発光部１０のＬＤ駆動回路１２に測定部４０から発光トリガ信号ＥＴｒを出力させる。
次にＳ１３０では、測定部４０にて測定された位相差データから第１期間Ｔ１を取得する。
【００４５】
続くＳ１３５では、測定部４０にて測定された強度データから第１変動信号Ｓ１の最大値Ｖ１を取得する。
次にＳ１４０では、第１変動信号Ｓ１の最大値Ｖ１が閾値Ｖｍ以上であるか否かを判断する。具体的には、閾値Ｖｍ以上である場合に肯定判断する。ここで、閾値Ｖｍ以上であると判断した場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、Ｓ１７０へ移行する。一方、閾値Ｖｍより小さいと判断した場合（Ｓ１４０：ＮＯ）、Ｓ１５０へ移行する。ここで、閾値Ｖｍは、想定される第１変動信号Ｓ１の最大値より大きい値である。
【００４６】
つまり、第１変動信号Ｓ１の最大値Ｖ１が閾値Ｖｍより小さい場合は、第１変動信号Ｓ１として照射時変動信号を検出しており、その後に第２変動信号Ｓ２として反射光変動信号を検出するものとして続く処理を実行する（図３（ｄ）、（ｅ）参照）。一方、第１変動信号Ｓ１の最大値Ｖ１が閾値Ｖｍ以上である場合は、物標までの距離が近い場合であり、第１変動信号Ｓ１として反射光変動信号を検出しているものとして続く処理を実行する（図３（ｆ）参照）。
【００４７】
閾値Ｖｍより小さいと判断した場合に移行するＳ１５０では、測定部４０にて測定された位相差データから第２期間Ｔ２を取得する。
続くＳ１５５では、第２期間Ｔ２から第１期間Ｔ１を減算した値を第１の距離測定時間Ｔｃａｌ＿１として取得する。
【００４８】
次にＳ１６０では、第１の距離測定時間Ｔｃａｌ＿１を距離測定時間ｔ＿ｄｉｓｔとして、Ｓ１８０に移行する。
つまり、図３（ｄ）、（ｅ）において、第１期間Ｔ１はｔ＿ｄｅｌａｙに相当し、第２期間Ｔ２はｔ＿ｍｅａｓに相当する。第２期間Ｔ２から第１期間Ｔ１を減算することにより、装置内部の遅延時間ｔ＿ｄｅｌａｙの影響が除去される。
【００４９】
Ｓ１４０にて閾値Ｖｍ以上であると判断した場合に移行するＳ１７０では、第１期間Ｔ１からオフセット期間Ｒを減算した値を第２の距離測定時間Ｔｃａｌ＿２として取得する。ここで、オフセット期間Ｒは、ある温度における装置内部の遅延時間を予め測定した値であり、装置のメモリに格納されている値である。
【００５０】
続くＳ１７５では、第２の距離測定時間Ｔｃａｌ＿２を距離測定時間ｔ＿ｄｉｓｔとして、Ｓ１８０に移行する。
つまり、Ｓ１７０における第１期間Ｔ１は、図３（ｆ）におけるｔ´＿ｍｅａｓに相当する。ｔ´＿ｍｅａｓは、発光トリガ信号ＥＴｒが出力されてから反射光変動信号が生じるまでの時間であるため、ｔ´＿ｍｅａｓからオフセット期間Ｒを減算することにより、装置内部の遅延時間の影響が抑制される。
【００５１】
Ｓ１８０では、距離係数Ｋと距離測定時間ｔ＿ｄｉｓｔとを乗算することにより、物標までの距離ｄを算出し、Ｓ１９０へ移行する。ここで、距離係数Ｋは、レーザ光の伝播速度の二分の一の値である。
【００５２】
次にＳ１９０では、発光部１０にて全ての方位がスキャンされたか否かを判断する。具体的には、全ての方位のスキャンが終了したと判断した場合に肯定判断する。ここで、全ての方位のスキャンが終了していないと判断した場合（Ｓ１９０：ＮＯ）、Ｓ１２０へ移行する。すなわち、全ての方位のスキャンが終了するまで、Ｓ１２０からＳ１８０までの処理を繰り返し実行する。一方、全ての方位のスキャンが終了したと判断した場合（Ｓ１９０：ＮＯ）、本処理を終了する。
【００５３】
［効果］
以上説明したように、本実施形態のレーザレーダ１によると、第１期間Ｔ１は装置内部の遅延時間に相当し、第２期間Ｔ２はレーザ光が物標まで往復するために要する時間と装置内部の遅延時間との合計に相当する。装置内部の遅延時間は温度により変動するが、この遅延時間は第１期間Ｔ１と第２期間Ｔ２との差を算出することにより相殺される。
【００５４】
つまり、本実施形態のレーザレーダ１によると、第１期間Ｔ１と第２期間Ｔ２との差、すなわち第１の距離測定時間Ｔｃａｌ＿１は装置内部の遅延時間の影響が除去されている値であるため、この値を用いて物標までの距離を精度よく算出することができる。その結果、距離測定時間を補正するために従来のようにモニタ回路や伝送路を別途設ける必要がなくなり、簡易な構成で、物標までの距離の測定精度を向上することができる。
【００５５】
また、本実施形態のレーザレーダ１では、第１変動信号Ｓ１および第２変動信号Ｓ２の波形が重なる程度に物標までの距離が近い場合であっても、精度を大きく劣化させることなく物標までの距離を測定することができる。
【００５６】
［発明との対応］
本実施形態におけるレーザレーダ１が特許請求の範囲における「距離測定装置」に相当し、発光部１０が特許請求の範囲における「照射手段」に相当し、受光部２０が特許請求の範囲における「受光手段」に相当し、距離算出部３０が特許請求の範囲における「測定手段」に相当し、発光トリガ信号ＥＴｒが特許請求の範囲における「トリガ信号」に相当する。
【００５７】
また、本実施形態における制御部５０が、特許請求の範囲における「距離測定時間取得手段」、「距離算出手段」を構成する。
また、本実施形態における距離測定処理のＳ１１０−Ｓ１７５が特許請求の範囲における「距離測定時間取得ステップ」に相当し、Ｓ１８０が特許請求の範囲における「距離算出ステップ」に相当する。
【００５８】
［第２実施形態］
上記実施形態では、予め定められた複数の方位に順次レーザ光を照射してその反射光を受光する方式に対応するように発光部１０および受光部２０が構成されていたが、発光部および受光部は、予め定められた範囲にパルス状のレーザ光を照射してその反射光を一括して受光する方式に対応するように構成されてもよい。
【００５９】
図６に示すレーザレーダ２では、発光部１０は、予め定められた範囲、すなわち測定したい範囲にパルス状のレーザ光を照射する。
受光部６０は、発光部１０から照射されたレーザ光の物標からの反射光を受光部６０にて受光する。受光部６０は、複数の受光素子（ＣＭＯＳ、ＣＣＤ等）を有する周知のイメージセンサからなる受光回路７０と、受光素子にて光電変換された電気信号を増幅する複数のアンプを有する増幅回路８０とを備えている。なお、レーザ光の照射範囲を車幅方向に複数に分割した領域を単位領域とすると、これらの単位領域からの反射光を個別に受光できるように、受光素子が一列に配置されている。
【００６０】
受光部６０にて受光された、これら複数の単位領域からの反射光、すなわち複数の方位からの反射光に基づく信号Ｓｃａｌは、距離算出部３０の測定部４０に設けられた図示しないメモリに入力される。制御部５０は、メモリに入力された各方位からの反射光に基づく信号Ｓｃａｌを順次読み込み、物標までの距離を算出する距離測定処理を実行する。
【００６１】
レーザレーダ２がこのように構成される場合、距離測定処理では、具体的には、図５のフローチャートのＳ１９０にて全方位の測定を終了していないと判断した場合（Ｓ１９０：ＮＯ）、Ｓ１２０ではなくＳ１３０に移行するように構成される。
【００６２】
これにより、レーザ光の照射方式が異なる場合であっても、上述の実施形態と同様の効果が奏される。
なお、本実施形態におけるレーザレーダ２が特許請求の範囲における「レーザレーダ」に相当し、受光部６０が特許請求の範囲における「受光手段」に相当する。
【００６３】
［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にて様々な態様で実施することが可能である。
【００６４】
（イ）上記第１実施形態では、距離測定処理において、一つの方位にレーザ光を照射するごとに第１期間Ｔ１すなわち装置内部の遅延時間を取得していたが、複数の方位にレーザ光を照射するごとに第１期間Ｔ１を取得する処理を実行するように構成してもよい。
【００６５】
この場合、距離測定処理では、具体的には図７に示すように、図５のフローチャートのＳ１２０の後に、遅延時間を取得する周期であるか否かを判断するステップとしてＳ１２５を挿入するように構成される。Ｓ１２５では、遅延時間を取得する周期であると判断した場合、肯定判断する。つまり、Ｓ１２５にて遅延時間を取得する周期であると判断した場合（Ｓ１２５：ＹＥＳ）、Ｓ１３０へ移行し、Ｓ１３０にて第１期間Ｔ１を取得する。Ｓ１２５にて遅延時間を取得する周期でないと判断した場合（Ｓ１２５：ＮＯ）し、新たに第１期間Ｔ１を取得することなく、遅延時間を取得する周期において既に取得した第１期間Ｔ１の値を用いるものとしてＳ１３５へ移行する。
【００６６】
これにより、方位を測定するごとに遅延時間を測定するのではなく、例えば、全方位のスキャンが終了するごとに一回、遅延時間を取得するというように、複数の方位を測定するごとに一回、遅延時間を取得するようにすれば、距離測定処理に要する時間を短縮することができる。結果として、上記実施形態と同様の効果が奏されることに加え、物標までの距離を測定するために要する時間の短縮を図ることができる。
【００６７】
（ロ）上記（イ）の実施形態の距離測定処理は、予め定められた複数の方位に順次レーザ光を照射してその反射光を受光する方式のレーザレーダに対応するように構成されていたが、予め定められた範囲にパルス状のレーザ光を照射してその反射光を一括して受光する方式（図６参照）に対応するように構成されてもよい。
【００６８】
この場合、距離測定処理において、具体的には図７に示すフローチャートのＳ１９０にて全方位の測定を終了していないと判断した場合（Ｓ１９０：ＮＯ）、Ｓ１２０ではなくＳ１２５に移行するように構成される。
【００６９】
これにより、レーザ光の照射方式が異なる場合であっても、同様に物標までの距離を測定するために要する時間の短縮を図ることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１・・・レーザレーダ ２・・・レーザレーダ １０・・・発光部 ２０・・・受光部 ３０・・・距離算出部 ６０・・・受光部 ＥＴｒ・・・発光トリガ信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物標までの距離を測定する距離測定方法および距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光、超音波、ミリ波等を送受信することによって、物標までの距離を測定する距離測定装置が知られている。これらの装置では、レーザ光等を照射してから物標に反射されて戻ってきた反射光を受けるまでに要した時間（以下「距離測定時間」という）を測定し、距離測定時間の半分とレーザ光等の伝播速度との乗算により物標までの距離を算出している。
【０００３】
ところで、上記装置では、レーザ光等を照射するきっかけとなる信号（以下「トリガ信号」という）を出力した時点から戻ってきた反射光を装置内部にて検出した時間までを距離測定時間とすると、レーザ光等を照射する照射部およびレーザ光等を受光する受光部等における遅延時間が距離測定時間に含まれるため、実際より遠方に物標が存在するように測定されてしまうという問題があった。また、装置内部の遅延時間は温度により変動するため、物標までの距離の測定精度を向上するためには、温度ごとの遅延時間の変動を含めて距離測定時間を補正する必要があった。
【０００４】
このような距離測定時間を補正する距離測定装置の一つとして、照射部から照射されるパルス状のレーザ光の一部を、恒温槽に設置された所定長の伝送路を経て、受光部の増幅回路に導く構成を備えるレーザレーダが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
上記のレーザレーダでは、照射部から照射されるパルス状のレーザ光の一部が所定長の伝送路を伝播するために要する時間を測定すると、この測定値には装置内部の遅延時間が含まれる。このため、例えば上記レーザレーダにおいて、物標までの距離を測定するために要した時間と所定長の伝送路を伝播するために要した時間との差の半分にレーザ光の伝播速度を乗算し、伝送路の長さの半分を加算すれば、温度によらず物標までの距離を正確に検出することができると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３２４１４５号明細書
【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、上記レーザレーダでは、距離測定時間を補正して物標までの距離の測定精度を向上するために、モニタ回路や恒温槽内に設置された伝送路を備えるため、複雑な構成となり、装置が大型化するという問題があった。
【０００８】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、簡易な構成で、物標までの距離の測定精度を向上可能な距離測定方法および距離測定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】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた発明である請求項１に記載の距離測定方法は、トリガ信号をきっかけとして照射部からレーザ光を照射し、このレーザ光が物標に反射されて戻ってきた反射光を受光部にて受けて電気信号に変換し、トリガ信号が出力されてから受光部にて変換された電気信号に変動が検出されるまでの時間を測定部にて測定する距離測定装置を前提とするものである。ここで、受光部は、照射部からレーザ光が照射されたタイミングで、受光部から出力される電気信号に変動が生じるように構成されている。
【００１０】
本発明の方法では、距離測定時間取得ステップにおいて、トリガ信号が出力されてから測定部にて最初に電気信号の変動が検出されるまでの期間を第１期間、２番めに電気信号の変動が検出されるまでの期間を第２期間として、第１期間および第２期間の差を第１の距離測定時間として取得する。
【００１１】
また、距離算出ステップにおいて、距離測定時間取得ステップにより取得された第１の距離測定時間と予め定められた距離係数とを乗算した値を物標までの距離として算出する。ここで、「予め定められた距離係数」とは、例えばレーザ光の伝播速度の二分の一の値をいう。
【００１２】
本発明の方法では、第１期間は装置内部の遅延時間に相当し、第２期間はレーザ光が物標まで往復するために要する時間と装置内部の遅延時間との合計に相当する。装置内部の遅延時間は温度により変動するが、この遅延時間は第１期間と第２期間との差を算出することにより相殺される。
【００１３】
つまり、本発明の方法によると、第１期間と第２期間との差、すなわち第１の距離測定時間は装置内部の遅延時間の影響が除去されている値であるため、この値を用いることにより、物標までの距離を精度よく算出することができる。その結果、距離測定時間を補正するために従来のようにモニタ回路や伝送路を別途設ける必要がなくなり、簡易な構成で、物標までの距離の測定精度を向上することができる。
【００１４】
次に、請求項２に記載の距離測定装置は、トリガ信号をきっかけとしてレーザ光を照射する照射手段、照射手段からレーザ光が照射されるタイミングで、出力する電気信号に変動が生じるように構成されるとともに照射手段から照射されたレーザ光が物標に反射されて戻ってきた反射光を受けて電気信号に変換して出力する受光手段、および、トリガ信号が出力されてから受光手段にて変換された電気信号に変動が検出されるまでの時間を測定するとともに電気信号の変動の大きさを測定する測定手段を備える。
【００１５】
ここで特に、本発明の装置では、距離測定時間取得手段により、トリガ信号が出力されてから測定手段にて最初に検出される電気信号の変動を第１変動信号、二番目に検出される電気信号の変動を第２変動信号、トリガ信号が出力されてから測定手段にて第１変動信号が検出されるまでの期間を第１期間、第２変動信号が検出されるまでの期間を第２期間として、第１期間と第２期間との差を第１の距離測定時間として取得する。
【００１６】
また、距離算出手段により、距離測定時間取得手段にて取得された第１の距離測定時間と予め定められた距離係数とを乗算した値を物標までの距離として算出する。
つまり、このように構成された本発明の装置は、上述の距離測定方法を実現するものであり、上述の距離測定方法を実現した場合と同様の効果が奏される。
【００１７】
ところで、第１変動信号および第２変動信号は、いずれも時間的な広がりを有している。このため、物標までの距離が近く、第１変動信号と第２変動信号とが非常に短期間に生じると、これらの変動信号の波形が重なることが考えられる。第１変動信号および第２変動信号の波形が重なると、第１期間および第２期間の検出、ひいては第１の距離測定時間の取得が困難となる虞がある。
【００１８】
このような場合は、本発明の装置では、例えば請求項３に記載のように、測定手段にて測定された第１変動信号の大きさが予め定められた閾値より小さい場合に第１の距離測定時間を取得するように、距離測定時間取得手段が構成されてもよい。ここで、「予め定められた閾値」とは、具体的には、想定される第１変動信号の最大値より大きい値をいう。
【００１９】
また、上述のような場合、本発明の装置では、例えば請求項４に記載のように、測定手段にて測定された第１変動信号の大きさが予め定められた閾値以上である場合に、第１期間と予め定められたオフセット期間との差を第２の距離測定時間として取得するように距離測定時間取得手段が構成され、第２の距離測定時間と予め定められた距離係数とを乗算した値を物標までの距離として算出するように距離算出手段が構成されてもよい。
【００２０】
ここで、「予め定められた閾値」とは、具体的には、上記発明と同様に、想定される第１変動信号の最大値より大きい値をいう。また、「予め定められたオフセット期間」とは、例えば、ある温度における装置内部の遅延時間を予め測定して装置に格納した値をいう。
【００２１】
これにより、本発明の装置では、第１変動信号および第２変動信号の波形が重なる程度に物標までの距離が近い場合であっても、精度を大きく劣化させることなく物標までの距離を測定することができる。
【００２２】
なお、本発明の装置では、照射部からレーザ光が照射されたタイミングで受光部から出力される電気信号に変動を生じさせるために、具体的には請求項５に記載のように、照射部からレーザ光が照射されたタイミングで受光部から出力される電気信号に変動が生じる程度に受光部が照射部に近接して配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態の距離測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態の距離測定装置において、第１変動信号および第２変動信号の波形を示すグラフである。
【図３】（ａ）は発光トリガの波形を説明する説明図であり、（ｂ）は発光部から照射されるレーザ光の波形を説明する説明図であり、（ｃ）は受光部にて受光する波形を説明する説明図であり、（ｄ）は距離算出部に入力される波形（装置温度Ｔ＝２０℃）を説明する説明図であり、（ｅ）は距離算出部に入力される波形（装置温度Ｔ＝８０℃）を説明する説明図であり、（ｆ）は物標までの距離近い場合（装置温度Ｔ＝２０℃、物標までの距離ｄ≒０ｍ）に距離算出部に入力される波形を説明する説明図である。
【図４】実施形態の距離測定装置において、遅延時間の温度による変動を示すグラフである。
【図５】制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。
【図６】制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。
【図７】他の実施形態の距離測定装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
［全体構成］
本発明が適用されたレーザレーダの構成を図１に示す。本実施形態のレーザレーダ１は、図示しない車両に搭載して使用する。レーザレーダ１は、例えば車両のバンパーなど、車両前方空間を見渡すことが可能な位置に取り付けられる。
【００２５】
レーザレーダ１は、車両前方の複数の方位をレーザ光によってスキャンする発光部１０、発光部１０から照射されたレーザ光の物標からの反射光を受光する受光部２０、発光部１０にてレーザ光が照射されてから受光部２０にて反射光が受光されるまでの時間に基づき物標までの距離を算出する距離算出部３０を備えている。
【００２６】
発光部１０は、レーザ光を発生させるレーザダイオード（ＬＤ）１１と、距離算出部３０から出力される発光トリガ信号ＥＴｒをきっかけとしてＬＤ１１にパルス状のレーザ光を発生させるＬＤ駆動回路１２と、を有している。また、発光部１０は、ＬＤ１１が発生させたレーザ光を発光レンズ１３を介して物標の存在する方向へ照射するスキャナ機構部（ＳＣ）１４を有している。スキャナ機構部１４は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）からのＳＣ駆動信号ＤＳ＿ＳＣに従ってスキャナ駆動回路１５によってその動作を制御され、二次元的なビームスキャンを実現する。
【００２７】
受光部２０は、レーザ光を反射した物標からの反射光を集光する受光レンズ２１と、受光レンズ２１を介して受光した反射光の強度に応じた電圧値を有する電気信号を発生させる受光素子２２と、受光素子２２からの電気信号を増幅するアンプ２３とを備えている。
【００２８】
受光部２０は、発光部１０からレーザ光が照射されたタイミングで、出力される電気信号に変動が生じる程度に発光部１０に近接して配置されている。具体的には、発光部１０からレーザ光が照射されたタイミングで、図２において実線で示すように、受光部２０から出力される電気信号に変動が生じる。
【００２９】
図２において実線で示す波形は、外部から受光部２０に光が入らないようにして距離算出部３０から発光トリガ信号ＥＴｒを出力したときに、受光部２０から出力される波形である。実線で示されている波形に０ｎｓ付近で生じている変動は、発光部１０にてＬＤ１１からレーザ光が照射される際に生じるノイズが受光部２０のアンプ２３にて増幅されて変動として生じたものであると考えられる。ＬＤ１１からレーザ光が照射されるタイミングで生じるこの変動を、以下では照射時変動信号という。
【００３０】
なお、図２において破線で示す波形は、物標までの距離を６ｍとし、外部から受光部２０に光が入るようにしてＬＤ駆動回路１２に発光トリガ信号ＥＴｒが入力されたときに、受光部２０から出力される波形である。破線で示す波形において、０ｎｓ付近に生じている一番目の変動が照射時変動信号であり、その後に生じている二番目の変動は、レーザ光の物標からの反射光を受光したことにより生じる変動である。レーザ光の反射光により生じるこの変動を、以下では反射光変動信号という。
【００３１】
図１に戻り、距離算出部３０は、測定部４０および制御部５０を有する。測定部４０は、ＣＰＵから入力されたＬＤ駆動信号ＤＳ＿ＬＤに基づき、ＬＤ駆動回路１２に発光トリガ信号ＥＴｒを出力する。受光部２０から出力される電気信号は測定部４０に入力される。測定部４０は、発光トリガ信号ＥＴｒを出力する毎に、当該発光トリガ信号ＥＴｒと受光部２０からの電気信号に生じる変動との位相差を表す位相差データ、すなわち発光トリガ信号ＥＴｒが出力されてから受光部２０からの電気信号に変動が生じるまでの時間を表すデータを生成する。また、測定部４０は電気信号の振幅を連続的に表す強度データを生成する。位相差データおよび強度データは、測定データとして後述する制御部５０へ出力される。
【００３２】
[測定データの詳細]
次に、測定データの詳細について説明する。
図３（ａ）−（ｄ）に、発光トリガ信号ＥＴｒ、発光部１０から照射されるレーザ光ＳＥ、受光部２０にて受光する信号ＳＲ、および距離算出部３０に入力される信号Ｓｃａｌの波形を示す。
【００３３】
時刻ｔ０で発光トリガ信号ＥＴｒが出力されると（図３（ａ）参照）、時刻ｔ１でレーザ光ＳＥが照射される（図３（ｂ）参照）。受光部２０にて受光する信号ＳＲでは、時刻ｔ２で最初の変動が生じ、時刻ｔ６で二番目の変動が生じる（図３（ｃ）参照）。距離算出部３０に入力される信号Ｓｃａｌでは、時刻ｔ３で最初の変動が生じ、時刻ｔ７で二番目の変動が生じる（図３（ｄ）参照）。
【００３４】
ここで、時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、発光部１０における遅延時間ｔｅに相当し、時刻ｔ１から時刻ｔ３までは、受光部２０における遅延時間ｔｒに相当する。すなわち、発光トリガ信号ＥＴｒが出力された時刻ｔ０から距離算出部３０に入力される電気信号に最初に変動が検出される時刻ｔ３までが、装置内部の遅延時間ｔ＿ｄｅｌａｙに相当する。
【００３５】
また、発光トリガ信号ＥＴｒが出力された時刻ｔ０から距離算出部３０にて二番目の変動が検出される時刻ｔ７までは、反射光の測定に要した時間としての反射光測定時間ｔ＿ｍｅａｓに相当する。つまり、反射光測定時間ｔ＿ｍｅａｓは、レーザ光が物標まで往復するために要する時間のほかに、装置内部の遅延時間ｔ＿ｄｅｌａｙを含んだ値である。
【００３６】
装置内部の遅延時間ｔ＿ｄｅｌａｙおよび反射光測定時間ｔ＿ｍｅａｓは、測定部４０にて生成される位相差データに相当する。そして、測定部４０に入力される信号Ｓｃａｌの振幅を連続的に表したものが、強度データに相当する。
【００３７】
［測定データの温度変動］
なお、図２（ｄ）は、一例として、装置温度が２０℃のときの波形を示している。ここで、比較のため、装置温度が８０℃のとき、距離算出部３０に入力される信号Ｓｃａｌの波形を図３（ｅ）に示す。図３（ｅ）では、時刻ｔ５で最初の変動が生じ、時刻ｔ８で二番目の変動が生じる。
【００３８】
参考のため、外部から受光部２０に光が入らないようにし、装置温度を変化させて、発光トリガ信号ＥＴｒが出力されてから発光部１０よりレーザ光ＳＥが照射されるまでの時間ｔ＿ＳＥ、および、発光トリガ信号ＥＴｒが出力されてから距離算出部３０に入力される信号Ｓｃａｌに最初に変動が生じるまでの時間ｔ＿ｄｅｌａｙを測定した結果を図４に示す。これらの時間の差は受光部２０における遅延時間ｔｒに相当する。
【００３９】
つまり、装置温度が変動すると、装置内部の遅延時間ｔ＿ｄｅｌａｙが変動する。
［物標までの距離が近い場合の測定データ］
ところで、照射時変動信号および反射光変動信号は、時間的な広がりを有している。このため、物標までの距離が近い場合、照射時変動信号と反射光変動信号とが重なることが考えられる（図３（ｆ）参照）。照射時変動信号は、反射光変動信号より小さいため、照射時変動信号の検出が困難になることが考えられる。このような場合、発光トリガ信号ＥＴｒが出力されてから信号Ｓｃａｌに最初に生じる変動は、照射時変動信号ではなく、反射光変動信号となる。
【００４０】
[制御部の構成]
制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成された周知のマイクロコンピュータからなる。制御部５０では、上述のような測定データに基づき、物標までの距離を算出する距離測定処理がマイクロコンピュータ上で実行される（図１参照）。以下、詳細に説明する。
【００４１】
［測距処理］
図５に示すフローチャートに沿って、距離測定処理を説明する。本処理は、距離算出部３０にＬＤ駆動信号が入力されることをきっかけとして実行される。
【００４２】
なお、以下では、測定部４０により発光トリガ信号ＥＴｒが出力されてから測定部４０に入力される信号Ｓｃａｌに最初に生じる変動を第１変動信号Ｓ１、二番目に生じる変動を第２変動信号Ｓ２という。また、発光トリガ信号ＥＴｒが出力されてから第１変動信号Ｓ１が生じるまでの時間（発光トリガ信号ＥＴｒと第１変動信号Ｓ１との位相差）を第１期間Ｔ１といい、発光トリガ信号ＥＴｒが出力されてから第２変動信号Ｓ２が生じるまでの時間（発光トリガ信号ＥＴｒと第２変動信号Ｓ２との位相差）を第２期間Ｔ２という。
【００４３】
最初のステップＳ１１０（以下、「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」で示す）では、図示しないメモリに記憶されている距離係数Ｋ、オフセット期間Ｒ、および閾値Ｖｍを読み出す初期設定を行う。
【００４４】
続くＳ１２０では、発光部１０のＬＤ駆動回路１２に測定部４０から発光トリガ信号ＥＴｒを出力させる。
次にＳ１３０では、測定部４０にて測定された位相差データから第１期間Ｔ１を取得する。
【００４５】
続くＳ１３５では、測定部４０にて測定された強度データから第１変動信号Ｓ１の最大値Ｖ１を取得する。
次にＳ１４０では、第１変動信号Ｓ１の最大値Ｖ１が閾値Ｖｍ以上であるか否かを判断する。具体的には、閾値Ｖｍ以上である場合に肯定判断する。ここで、閾値Ｖｍ以上であると判断した場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、Ｓ１７０へ移行する。一方、閾値Ｖｍより小さいと判断した場合（Ｓ１４０：ＮＯ）、Ｓ１５０へ移行する。ここで、閾値Ｖｍは、想定される第１変動信号Ｓ１の最大値より大きい値である。
【００４６】
つまり、第１変動信号Ｓ１の最大値Ｖ１が閾値Ｖｍより小さい場合は、第１変動信号Ｓ１として照射時変動信号を検出しており、その後に第２変動信号Ｓ２として反射光変動信号を検出するものとして続く処理を実行する（図３（ｄ）、（ｅ）参照）。一方、第１変動信号Ｓ１の最大値Ｖ１が閾値Ｖｍ以上である場合は、物標までの距離が近い場合であり、第１変動信号Ｓ１として反射光変動信号を検出しているものとして続く処理を実行する（図３（ｆ）参照）。
【００４７】
閾値Ｖｍより小さいと判断した場合に移行するＳ１５０では、測定部４０にて測定された位相差データから第２期間Ｔ２を取得する。
続くＳ１５５では、第２期間Ｔ２から第１期間Ｔ１を減算した値を第１の距離測定時間Ｔｃａｌ＿１として取得する。
【００４８】
次にＳ１６０では、第１の距離測定時間Ｔｃａｌ＿１を距離測定時間ｔ＿ｄｉｓｔとして、Ｓ１８０に移行する。
つまり、図３（ｄ）、（ｅ）において、第１期間Ｔ１はｔ＿ｄｅｌａｙに相当し、第２期間Ｔ２はｔ＿ｍｅａｓに相当する。第２期間Ｔ２から第１期間Ｔ１を減算することにより、装置内部の遅延時間ｔ＿ｄｅｌａｙの影響が除去される。
【００４９】
Ｓ１４０にて閾値Ｖｍ以上であると判断した場合に移行するＳ１７０では、第１期間Ｔ１からオフセット期間Ｒを減算した値を第２の距離測定時間Ｔｃａｌ＿２として取得する。ここで、オフセット期間Ｒは、ある温度における装置内部の遅延時間を予め測定した値であり、装置のメモリに格納されている値である。
【００５０】
続くＳ１７５では、第２の距離測定時間Ｔｃａｌ＿２を距離測定時間ｔ＿ｄｉｓｔとして、Ｓ１８０に移行する。
つまり、Ｓ１７０における第１期間Ｔ１は、図３（ｆ）におけるｔ´＿ｍｅａｓに相当する。ｔ´＿ｍｅａｓは、発光トリガ信号ＥＴｒが出力されてから反射光変動信号が生じるまでの時間であるため、ｔ´＿ｍｅａｓからオフセット期間Ｒを減算することにより、装置内部の遅延時間の影響が抑制される。
【００５１】
Ｓ１８０では、距離係数Ｋと距離測定時間ｔ＿ｄｉｓｔとを乗算することにより、物標までの距離ｄを算出し、Ｓ１９０へ移行する。ここで、距離係数Ｋは、レーザ光の伝播速度の二分の一の値である。
【００５２】
次にＳ１９０では、発光部１０にて全ての方位がスキャンされたか否かを判断する。具体的には、全ての方位のスキャンが終了したと判断した場合に肯定判断する。ここで、全ての方位のスキャンが終了していないと判断した場合（Ｓ１９０：ＮＯ）、Ｓ１２０へ移行する。すなわち、全ての方位のスキャンが終了するまで、Ｓ１２０からＳ１８０までの処理を繰り返し実行する。一方、全ての方位のスキャンが終了したと判断した場合（Ｓ１９０：ＮＯ）、本処理を終了する。
【００５３】
［効果］
以上説明したように、本実施形態のレーザレーダ１によると、第１期間Ｔ１は装置内部の遅延時間に相当し、第２期間Ｔ２はレーザ光が物標まで往復するために要する時間と装置内部の遅延時間との合計に相当する。装置内部の遅延時間は温度により変動するが、この遅延時間は第１期間Ｔ１と第２期間Ｔ２との差を算出することにより相殺される。
【００５４】
つまり、本実施形態のレーザレーダ１によると、第１期間Ｔ１と第２期間Ｔ２との差、すなわち第１の距離測定時間Ｔｃａｌ＿１は装置内部の遅延時間の影響が除去されている値であるため、この値を用いて物標までの距離を精度よく算出することができる。その結果、距離測定時間を補正するために従来のようにモニタ回路や伝送路を別途設ける必要がなくなり、簡易な構成で、物標までの距離の測定精度を向上することができる。
【００５５】
また、本実施形態のレーザレーダ１では、第１変動信号Ｓ１および第２変動信号Ｓ２の波形が重なる程度に物標までの距離が近い場合であっても、精度を大きく劣化させることなく物標までの距離を測定することができる。
【００５６】
［発明との対応］
本実施形態におけるレーザレーダ１が特許請求の範囲における「距離測定装置」に相当し、発光部１０が特許請求の範囲における「照射手段」に相当し、受光部２０が特許請求の範囲における「受光手段」に相当し、距離算出部３０が特許請求の範囲における「測定手段」に相当し、発光トリガ信号ＥＴｒが特許請求の範囲における「トリガ信号」に相当する。
【００５７】
また、本実施形態における制御部５０が、特許請求の範囲における「距離測定時間取得手段」、「距離算出手段」を構成する。
また、本実施形態における距離測定処理のＳ１１０−Ｓ１７５が特許請求の範囲における「距離測定時間取得ステップ」に相当し、Ｓ１８０が特許請求の範囲における「距離算出ステップ」に相当する。
【００５８】
［第２実施形態］
上記実施形態では、予め定められた複数の方位に順次レーザ光を照射してその反射光を受光する方式に対応するように発光部１０および受光部２０が構成されていたが、発光部および受光部は、予め定められた範囲にパルス状のレーザ光を照射してその反射光を一括して受光する方式に対応するように構成されてもよい。
【００５９】
図６に示すレーザレーダ２では、発光部１０は、予め定められた範囲、すなわち測定したい範囲にパルス状のレーザ光を照射する。
受光部６０は、発光部１０から照射されたレーザ光の物標からの反射光を受光部６０にて受光する。受光部６０は、複数の受光素子（ＣＭＯＳ、ＣＣＤ等）を有する周知のイメージセンサからなる受光回路７０と、受光素子にて光電変換された電気信号を増幅する複数のアンプを有する増幅回路８０とを備えている。なお、レーザ光の照射範囲を車幅方向に複数に分割した領域を単位領域とすると、これらの単位領域からの反射光を個別に受光できるように、受光素子が一列に配置されている。
【００６０】
受光部６０にて受光された、これら複数の単位領域からの反射光、すなわち複数の方位からの反射光に基づく信号Ｓｃａｌは、距離算出部３０の測定部４０に設けられた図示しないメモリに入力される。制御部５０は、メモリに入力された各方位からの反射光に基づく信号Ｓｃａｌを順次読み込み、物標までの距離を算出する距離測定処理を実行する。
【００６１】
レーザレーダ２がこのように構成される場合、距離測定処理では、具体的には、図５のフローチャートのＳ１９０にて全方位の測定を終了していないと判断した場合（Ｓ１９０：ＮＯ）、Ｓ１２０ではなくＳ１３０に移行するように構成される。
【００６２】
これにより、レーザ光の照射方式が異なる場合であっても、上述の実施形態と同様の効果が奏される。
なお、本実施形態におけるレーザレーダ２が特許請求の範囲における「レーザレーダ」に相当し、受光部６０が特許請求の範囲における「受光手段」に相当する。
【００６３】
［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にて様々な態様で実施することが可能である。
【００６４】
（イ）上記第１実施形態では、距離測定処理において、一つの方位にレーザ光を照射するごとに第１期間Ｔ１すなわち装置内部の遅延時間を取得していたが、複数の方位にレーザ光を照射するごとに第１期間Ｔ１を取得する処理を実行するように構成してもよい。
【００６５】
この場合、距離測定処理では、具体的には図７に示すように、図５のフローチャートのＳ１２０の後に、遅延時間を取得する周期であるか否かを判断するステップとしてＳ１２５を挿入するように構成される。Ｓ１２５では、遅延時間を取得する周期であると判断した場合、肯定判断する。つまり、Ｓ１２５にて遅延時間を取得する周期であると判断した場合（Ｓ１２５：ＹＥＳ）、Ｓ１３０へ移行し、Ｓ１３０にて第１期間Ｔ１を取得する。Ｓ１２５にて遅延時間を取得する周期でないと判断した場合（Ｓ１２５：ＮＯ）し、新たに第１期間Ｔ１を取得することなく、遅延時間を取得する周期において既に取得した第１期間Ｔ１の値を用いるものとしてＳ１３５へ移行する。
【００６６】
これにより、方位を測定するごとに遅延時間を測定するのではなく、例えば、全方位のスキャンが終了するごとに一回、遅延時間を取得するというように、複数の方位を測定するごとに一回、遅延時間を取得するようにすれば、距離測定処理に要する時間を短縮することができる。結果として、上記実施形態と同様の効果が奏されることに加え、物標までの距離を測定するために要する時間の短縮を図ることができる。
【００６７】
（ロ）上記（イ）の実施形態の距離測定処理は、予め定められた複数の方位に順次レーザ光を照射してその反射光を受光する方式のレーザレーダに対応するように構成されていたが、予め定められた範囲にパルス状のレーザ光を照射してその反射光を一括して受光する方式（図６参照）に対応するように構成されてもよい。
【００６８】
この場合、距離測定処理において、具体的には図７に示すフローチャートのＳ１９０にて全方位の測定を終了していないと判断した場合（Ｓ１９０：ＮＯ）、Ｓ１２０ではなくＳ１２５に移行するように構成される。
【００６９】
これにより、レーザ光の照射方式が異なる場合であっても、同様に物標までの距離を測定するために要する時間の短縮を図ることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１・・・レーザレーダ ２・・・レーザレーダ １０・・・発光部 ２０・・・受光部 ３０・・・距離算出部 ６０・・・受光部 ＥＴｒ・・・発光トリガ信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリガ信号をきっかけとしてレーザ光を照射する照射手段と、前記照射手段からレーザ光が照射されるタイミングで、出力する電気信号に変動が生じるように構成されるとともに前記照射手段から照射されたレーザ光の物標からの反射光を受けて電気信号に変換し出力する受光手段と、前記トリガ信号が出力されてから前記受光手段から出力された電気信号に変動が検出されるまでの時間を測定するとともに電気信号の変動の大きさを測定する測定手段と、を備える距離測定装置における距離測定方法であって、
前記トリガ信号が出力されてから前記測定手段にて最初に検出される電気信号の変動を第１変動信号、二番目に検出される電気信号の変動を第２変動信号、前記トリガ信号が出力されてから前記測定手段にて前記第１変動信号が検出されるまでの期間を第１期間、前記第２変動信号が検出されるまでの期間を第２期間として、前記第１期間および前記第２期間の差を第１の距離測定時間として取得する距離測定時間取得ステップと、
前記距離測定時間取得ステップにて取得された前記第１の距離測定時間と予め定められた距離係数とを乗算した値を物標までの距離として算出する距離算出ステップと、
を備えることを特徴とする距離測定方法。
【請求項２】
トリガ信号をきっかけとしてレーザ光を照射する照射手段と、
前記照射手段からレーザ光が照射されるタイミングで、出力する電気信号に変動が生じるように構成されるとともに、前記照射手段から照射されたレーザ光が物標に反射されて戻ってきた反射光を受けて電気信号に変換し出力する受光手段と、
前記トリガ信号が出力されてから、前記受光手段にて変換された電気信号に変動が検出されるまでの時間を測定するとともに電気信号の変動の大きさを測定する測定手段と、
前記トリガ信号が出力されてから前記測定手段にて最初に検出される電気信号の変動を第１変動信号、二番目に検出される電気信号の変動を第２変動信号、前記トリガ信号が出力されてから前記測定手段にて前記第１変動信号が検出されるまでの期間を第１期間、前記第２変動信号が検出されるまでの期間を第２期間として、前記第１期間と前記第２期間との差を第１の距離測定時間として取得する距離測定時間取得手段と、
前記距離測定時間取得手段により取得された前記第１の距離測定時間と予め定められた距離係数とを乗算した値を物標までの距離として算出する距離算出手段と、
を備えることを特徴とする距離測定装置。
【請求項３】
前記測定手段により測定された前記第１変動信号の大きさが予め定められた閾値より小さい場合に、前記距離測定時間取得手段は、前記第１の距離測定時間を取得することを特徴とする請求項２に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記測定手段により測定された前記第１変動信号の大きさが予め定められた閾値以上である場合、
前記距離測定時間取得手段は、前記第１期間と予め定められたオフセット期間との差を第２の距離測定時間として取得し、
前記距離算出手段は、前記距離測定時間取得手段により取得された前記第２の距離測定時間と前記距離係数とを乗算した値を物標までの距離として算出することを特徴とする請求項２に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記受光手段は、前記照射手段からレーザ光が照射されたタイミングで前記受光手段から出力される電気信号に変動が生じる程度に、前記照射手段に近接して配置されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の距離測定装置。
【請求項１】
トリガ信号をきっかけとしてレーザ光を照射する照射手段と、前記照射手段からレーザ光が照射されるタイミングで、出力する電気信号に変動が生じるように構成されるとともに前記照射手段から照射されたレーザ光の物標からの反射光を受けて電気信号に変換し出力する受光手段と、前記トリガ信号が出力されてから前記受光手段から出力された電気信号に変動が検出されるまでの時間を測定するとともに電気信号の変動の大きさを測定する測定手段と、を備える距離測定装置における距離測定方法であって、
前記トリガ信号が出力されてから前記測定手段にて最初に検出される電気信号の変動を第１変動信号、二番目に検出される電気信号の変動を第２変動信号、前記トリガ信号が出力されてから前記測定手段にて前記第１変動信号が検出されるまでの期間を第１期間、前記第２変動信号が検出されるまでの期間を第２期間として、前記第１期間および前記第２期間の差を第１の距離測定時間として取得する距離測定時間取得ステップと、
前記距離測定時間取得ステップにて取得された前記第１の距離測定時間と予め定められた距離係数とを乗算した値を物標までの距離として算出する距離算出ステップと、
を備えることを特徴とする距離測定方法。
【請求項２】
トリガ信号をきっかけとしてレーザ光を照射する照射手段と、
前記照射手段からレーザ光が照射されるタイミングで、出力する電気信号に変動が生じるように構成されるとともに、前記照射手段から照射されたレーザ光が物標に反射されて戻ってきた反射光を受けて電気信号に変換し出力する受光手段と、
前記トリガ信号が出力されてから、前記受光手段にて変換された電気信号に変動が検出されるまでの時間を測定するとともに電気信号の変動の大きさを測定する測定手段と、
前記トリガ信号が出力されてから前記測定手段にて最初に検出される電気信号の変動を第１変動信号、二番目に検出される電気信号の変動を第２変動信号、前記トリガ信号が出力されてから前記測定手段にて前記第１変動信号が検出されるまでの期間を第１期間、前記第２変動信号が検出されるまでの期間を第２期間として、前記第１期間と前記第２期間との差を第１の距離測定時間として取得する距離測定時間取得手段と、
前記距離測定時間取得手段により取得された前記第１の距離測定時間と予め定められた距離係数とを乗算した値を物標までの距離として算出する距離算出手段と、
を備えることを特徴とする距離測定装置。
【請求項３】
前記測定手段により測定された前記第１変動信号の大きさが予め定められた閾値より小さい場合に、前記距離測定時間取得手段は、前記第１の距離測定時間を取得することを特徴とする請求項２に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記測定手段により測定された前記第１変動信号の大きさが予め定められた閾値以上である場合、
前記距離測定時間取得手段は、前記第１期間と予め定められたオフセット期間との差を第２の距離測定時間として取得し、
前記距離算出手段は、前記距離測定時間取得手段により取得された前記第２の距離測定時間と前記距離係数とを乗算した値を物標までの距離として算出することを特徴とする請求項２に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記受光手段は、前記照射手段からレーザ光が照射されたタイミングで前記受光手段から出力される電気信号に変動が生じる程度に、前記照射手段に近接して配置されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の距離測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２２９９８８（Ｐ２０１２−２２９９８８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９８３５８（Ｐ２０１１−９８３５８）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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