距離測定装置、および距離測定プログラム
【課題】自身から射出された光波を反射した物体までの距離を測定する距離測定装置において、受光部に高感度な受光素子を用いても外乱光の入射を抑制することができる技術を提供する。
【解決手段】レーダ制御部は、発光部による光波の射出後、所定の測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲内だけ受光部に光波を入射させるよう制御する（Ｓ２２０，Ｓ２３０，Ｓ２５０，Ｓ２６０）。そして、レーダ制御部は、受光部による出力に基づいて光波を反射した物体までの距離を演算する（Ｓ２４０）。このようなレーダ装置によれば、所定の測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲以外では、受光部が光波を入射させないようにすることができる。よって、反射光の光量を抑制することなく外乱光の入射を抑制することができ、良好に物体までの距離を測定することができる。
【解決手段】レーダ制御部は、発光部による光波の射出後、所定の測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲内だけ受光部に光波を入射させるよう制御する（Ｓ２２０，Ｓ２３０，Ｓ２５０，Ｓ２６０）。そして、レーダ制御部は、受光部による出力に基づいて光波を反射した物体までの距離を演算する（Ｓ２４０）。このようなレーダ装置によれば、所定の測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲以外では、受光部が光波を入射させないようにすることができる。よって、反射光の光量を抑制することなく外乱光の入射を抑制することができ、良好に物体までの距離を測定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自身から射出された光波を反射した物体までの距離を測定する距離測定装置および距離測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記距離測定装置として、受光手段に入射させる光波を、一定割合に制限するシャッタを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この距離測定装置では、受光手段に入射される外乱光の影響（光量）を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１８２６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記距離測定装置では、ある方位における全ての距離測定の対象範囲において外乱光が入射されるため、高感度な受光素子を用いると外乱光の抑制が足らず飽和してしまい距離測定が不能となる虞があった。
【０００５】
そこで、このような問題点を鑑み、自身から射出された光波を反射した物体までの距離を測定する距離測定装置において、受光部に高感度な受光素子を用いても外乱光の入射を抑制することができる技術を提供することを本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために成された第１の構成の距離測定装置において、入射遮断部は、外部指令に従って受光部に光波を入射させるか遮断するかを切り替え可能に構成されている。そして、入射制御手段は、発光部による光波の射出後、距離測定装置との距離の下限値および上限値で規定される所定の測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲内だけ受光部に光波を入射させるよう入射遮断部を制御する。また、距離演算手段は、受光部による出力に基づいて光波を反射した物体までの距離を演算する。
【０００７】
このような距離測定装置によれば、所定の測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲以外では、受光部が光波を入射させないようにすることができる。よって、反射光の光量を抑制することなく外乱光の入射を抑制することができ、良好に物体までの距離を測定することができる。
【０００８】
なお、入射遮断部の構成としては、物理的に受光部への光波の入射を遮断する構成、および物理的には受光部への光波の入射を許容するが実質的に受光部が光波を検出できない状態とする構成、が含まれる。
【０００９】
ところで、上記距離測定装置において、１つの測定領域内での反射波だけを検出する構成では、この測定領域内に物体があることが過去における測定結果等から推定できる場合に有効である。一方で、物体の位置が変化している可能性がある場合等には、第２の構成の距離測定装置のように、発光部に対して間欠的に繰り返し光波を射出させる発光制御手段、を備え、入射制御手段は、発光制御手段が発光部に対して光波を射出させる度に、予め設定された異なる複数の測定領域のうちの１つを選択し、この選択した測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲内だけ受光部に光波を入射させるよう入射遮断部を制御してもよい。
【００１０】
このような距離測定装置によれば、複数の測定領域内に存在する物体までの距離を測定することができる。よって、外乱光の影響を受けることなく物体を検出することができる領域を拡大することができる。
【００１１】
なお、第２の構成の距離測定装置では、測定領域を変更する度に発光部に対して光波を射出させているが、例えば、発光部は複数の測定領域に対して１回の光波の射出を行い、受光部をマルチチャンネルに構成してもよい。すなわち、複数の受光部と、受光部毎に設けられた入射遮断部と、を備えておき、入射制御手段は、受光部が異なる測定領域における反射波を入射できるように各入射遮断部を制御するようにすればよい（以下、「変形例の構成の距離測定装置」という）。
【００１２】
このような変形例の構成の距離測定装置によれば、第２の構成の距離測定装置と同様の効果を享受することができる。なお、変形例の構成の距離測定装置に対しては、後述する発光回数設定手段を除く各手段を付加することができる。
【００１３】
さらに、上記距離測定装置においては、第３の構成の距離測定装置のように、距離測定装置において物体の距離を測定しようとする設定領域を、予め設定された分割数で距離が変化する方向において分割して得られる各領域を、各測定領域に設定する測定領域設定手段と、分割数を発光制御手段による発光部の発光回数に設定する発光回数設定手段、を備えていてもよい。
【００１４】
このような距離測定装置によれば、物体の位置が全く分かっていない場合等であっても、物体の距離を測定しようとする設定領域の全域に対して物体までの距離を測定するので、確実に物体までの距離を測定することができる。
【００１５】
ところで、物体の距離を測定しようとする設定領域の分割数を少なくなくする（測定領域を少なくする）と、物体の距離を測定する際の処理負荷や処理時間は少なくなるが、外乱光の悪影響を受けやすくなる。また、設定領域の分割数を多くする（測定領域を多くする）と、外光量の影響は少なくなるが、処理負荷や処理時間が増大する。
【００１６】
そこで、上記距離測定装置においては、第４の構成の距離測定装置のように、距離測定装置の周囲の明るさである外光量を取得する外光量取得手段と、取得された外光量が多くなるにつれて分割数を多く設定する分割数設定手段と、を備えてもよい。
【００１７】
このような距離測定装置によれば、物体の距離を測定する際の処理負荷や処理時間を過度に増加させることなく、外光量に応じて外光量の悪影響を受けない程度の最適な設定領域の分割数に設定することができる。
【００１８】
また、上記距離測定装置においては、第５の構成の距離測定装置のように、外光量取得手段は、物体までの距離を測定する前に受光部に光波を入射させるよう入射遮断部を制御する測定前制御手段と、受光部の出力の変動幅を検出することによって、外光量を検出する外光量検出手段と、を備えていてもよい。
【００１９】
このような距離測定装置によれば、照度計等を別途設ける必要がなく、距離を測定するためのハードウェアのみを利用して外光量（外乱光の量）を検出することができる。
次に、上記目的を達成するために成された第６の構成としての距離測定プログラムは、コンピュータを上記何れかに記載の距離測定装置を構成する各手段として機能させるためのプログラムであることを特徴とする。
【００２０】
このような距離測定プログラムによれば、少なくとも請求項１に記載の距離測定装置と同様の効果を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】運転支援システム１の概略構成を示す説明図（ａ）、および受光制御部１６の構成図（ｂ）である。
【図２】レーザ光を照射する領域を示す模式図（ａ）、および物体の測定領域を示す平面図（ｂ）である。
【図３】レーダ処理を示すフローチャートである。
【図４】受光部１５の構成を示す回路図である。
【図５】外光量と設定領域の分割数との関係を示すグラフである。
【図６】実施形態における、外光量と設定領域の分割数との関係を示す平面図である。
【図７】測距処理を示すフローチャートである。
【図８】受光部１５によって得られる受光信号のレベルと時間との関係の一例を示すグラフである。
【図９】合成後の受光信号のレベルと時間との関係の一例を示すグラフである。
【図１０】変形例における、外光量と設定領域の分割数との関係を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。
［本実施形態の構成］
図１（ａ）は本実施形態の運転支援システム１の概略構成を示す説明図、図１（ｂ）は受光制御部１６の構成図、図２（ａ）はレーザ光を照射する領域を示す模式図、図２（ｂ）は物体の測定領域を示す鳥瞰図である。運転支援システム１は、例えば乗用車等の車両に搭載されており、図１（ａ）に示すように、レーダ装置１０（距離測定装置）と車両制御部３０とを備えている。
【００２３】
レーダ装置１０は、レーダ制御部１１と、走査駆動部１２と、光学ユニット１３と、受光制御部１６と、を備えている。
レーダ制御部１１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータとして構成されており、ＲＯＭ等に記憶されたプログラム（距離測定プログラム等）に従って、後述するレーダ処理等の各種処理を実施する。なお、レーダ制御部１１は、回路等によるハードウェアで構成してもよい。
【００２４】
走査駆動部１２は、例えばモータ等のアクチュエータとして構成されており、レーダ制御部１１からの指令を受けて、光学ユニット１３を水平方向および鉛直方向の任意の方向に向けることができるよう構成されている。なお、走査駆動部１２は、レーダ制御部１１からの走査開始信号を受ける度に１周期分の走査ができるように光学ユニット１３を駆動する。
【００２５】
光学ユニット１３は、レーダ制御部１１からの指令に応じてレーザ光を射出する発光部１４と、発光部１４からのレーザ光（図１（ａ）では実線の矢印で示す）が物体５０に反射したときの反射波（図１（ａ）では破線の矢印で示す）を受光する受光部１５と、を備えている。
【００２６】
なお、走査駆動部１２は、結果として発光部１４によるレーザ光の射出方向が受光部１５により反射光を受光可能な方向と同じ方向となるよう変化させられる構成であればよい。例えば、走査駆動部１２は、光学ユニット１３に換えて、レーザ光および反射光を任意の方向に反射させるミラーを駆動するよう構成されていてもよい。
【００２７】
この場合には、複数の反射面を有するミラーを走査駆動部１２で回転させることによって水平方向にレーザ光を走査し、反射面の角度をそれぞれ異なる角度に設定することによって、鉛直方向にもレーザ光を振りつつ走査する構成を採用すればよい。また、１つの反射面を有するミラーを任意の方向に向ける機構を採用してもよい。
【００２８】
ただし、本実施形態においては、ある同じ方向に複数回のレーザ光を照射するため、レーザ光を照射する方向毎に、走査駆動部１２を停止可能な構成であることを要する。なお、走査駆動部１２は、受光部１５のみの方向を変化させる構成でもよい。この場合、発光部１４は、発光部１４の方向を変化させることなく、受光部１５が走査される領域の一部または全体にレーザ光を照射可能な構成にされていてもよい。
【００２９】
上述のようにレーダ装置１０は、自車両周囲の任意の方向（本実施形態では自車両の進行方向である前方）の所定領域に対して、走査しつつ間欠的にレーザ光を照射し、その反射波（反射光）をそれぞれ受信することによって、自車両前方の物標を各検出点として検出するレーザレーダとして構成されている。
【００３０】
受光制御部１６は、レーダ制御部１１からの指令に従って実質的に受光部１５に光波を入射させるか遮断するかを切り替え可能に構成されている。詳細には図１（ｂ）に示すように、受光制御部１６は、受光部１５に電力を供給する受光部電源１８と、受光部電源１８からの電力を受光部１５に供給するか否かを切り替えるためのスイッチ１９とを備えている。
【００３１】
ここで受光部１５は、例えば、高感度な受光素子であるＰＰＤ（Pixelated Photon Detecter）を備えて構成されており、受光部１５に電力が供給されているときに、入射光の光量に応じた出力を行い、受光部１５に電力が供給されていないときには、ほとんど出力を行わない。つまり受光制御部１６は、スイッチ１９の開閉によって実質的に受光部１５に光波を入射させるか遮断するかを切り替える構成とされている。
【００３２】
本実施形態において、受光部１５に高感度な受光素子を備えているのは、例えば、革製のジャンパーやコート等の、金属等よりも光波の反射率が低い物体を検出できるようにするためである。ただし、高感度な受光素子は、出力が飽和し易いため、本実施形態では出力の飽和を防止するために、後述するレーザ処理を実施する。
【００３３】
次に、本実施形態のレーダ装置１０においてレーダ制御部１１は、前述のように走査駆動部１２を利用して、光学ユニット１３から照射されるレーザ光を所定の領域内において走査させるが、詳細には図２（ａ）に示すように、この領域の左上隅から右上隅に水平方向右側にレーザ光を照射させる範囲を変化させつつ間欠的に等間隔（等角度）でレーザ光を照射させ、レーザ光が右上隅に到達すると、左上隅よりも所定角度だけ下方の領域から水平方向右側にレーザ光を照射させる範囲を変化させつつ再びレーザ光を照射させる。
【００３４】
この作動を繰り返すことによってレーダ装置１０は、所定領域の全域に順次レーザ光を照射させることになる。そしてレーダ装置１０は、反射波を検出したタイミングとレーザ光を照射した方向とに基づいて、レーザ光を照射する度に物標（検出点）の位置を検出する。
【００３５】
なお、レーダ装置１０が向けられた方向については、レーザ光を照射する全領域をレーザ光が照射される領域毎にマトリクス状に区切り、各領域に番号を付すことによって特定できるようにしておく。例えば、図２（ａ）に示すように、水平方向については左から順に番号を付し、この番号を方位番号と呼ぶ。また、鉛直方向については上から順に番号を付し、この番号をレイヤ番号と呼ぶ。
【００３６】
また、特に本実施形態においては、図２（ｂ）に示すように、方位番号およびレイヤ番号で特定される１つの方向毎に、物体の距離を測定しようとする設定領域（例えば、自車両から３００ｍ程度までの放射状の領域）を、自車両からの距離毎に後述する処理で設定される分割数（Ｎ）で分割して得られる、複数の測定領域の１つ１つに対して、レーザ光を照射する処理と反射光を受光する処理とを繰り返す。
【００３７】
つまり、レーダ制御部１１は、各測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲内だけ受光部１５に光波を入射させるよう受光制御部１６を制御することになる。
次に、車両制御部３０においては、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータとして構成されており、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従って、自車両の挙動を制御する処理や、運転者に対する報知を行う等の各種処理を実施する。例えば、車両制御部３０は、レーダ装置１０から物体の位置に関する情報（出力）を受け、この情報に基づいて、自車両と検出された物体との衝突を避けるための運転支援を行う。このとき、運転支援の内容に応じて、表示装置、音声出力装置、制動装置、操舵装置等の何れかに作動信号を出力するようにすればよい。
【００３８】
［本実施形態の処理］
このような運転支援システム１では、例えば、以下の処理が実施される。図３はレーダ装置１０のレーダ制御部１１が実行するレーダ処理を示すフローチャート、図７はレーダ処理のうちの測距処理を示すフローチャートである。
【００３９】
レーダ処理は、例えばレーダ装置１０の電源が投入されると開始され、その後、所定の周期（例えば１００ｍｓ毎）で実施される処理である。詳細には、図３に示すように、まず、物体までの距離および輝度を検出する方向（方位番号およびレイヤ番号）を設定する（Ｓ１１０）。つまり、この方向の物体を検出できるように発光部１４および受光部１５向きを変更する。
【００４０】
そして、この方向における外光量を検出する（Ｓ１２０）。
この処理では、受光部１５に光波を入射させるよう受光制御部１６を制御し、受光部１５の出力の変動幅を検出することによって外光量を検出する。詳細については図４を用いて説明する。図４は受光部１５の構成を示す回路図である。
【００４１】
受光部１５は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、電源に接続されたフォトダイオード２１がグランドに接続された抵抗２２と直列に接続され、フォトダイオード２１と抵抗２２とを接続する端子の電位を検出可能な構成とされている。この構成では、フォトダイオード２１から電流値が出力されるが、この電流値を抵抗２２によって電圧値に変換している。
【００４２】
なお、受光部１５は、フォトダイオード２１に換えて、フォトトランジスタや光電子倍増管等の、光量に応じて電気的な物理量を出力する光電変換手段（ＰＰＤ、或いは、ガイガーモードのAPD（avalanche photodiode）、MPPC（Multi-Pixel Photon Counter）、SPAD（single photon avalanche diode）等）を採用してもよい。また、抵抗２２に換えて、トランスインピーダンスアンプ等の、電流に応じた電圧を出力する電流電圧変換手段を採用してもよい。
【００４３】
ここで、受光部１５は、受光する光量が増加するにつれて出力（電流・電圧）が大きくなるよう設定されており、出力が大きくなると出力の変動幅Ｖｓ（ショット雑音）も増加するよう構成されている。そこで、輝度算出処理においては、この出力の変動幅Ｖｓを検出することによって、外光量を演算する。なお、ショット雑音は図４（ｃ）に示す式によって求めることができる。
【００４４】
本実施形態のレーダ装置１０においては、このショット雑音の値と外光量とが対応付けられた対応関係データを備えており、ショット雑音の値が検出できれば外光量の値が一意に特定できるように構成されている。
【００４５】
なお、本実施形態においては、１周期の走査の際に１度だけ外光量を検出するため、外光量を検出する方向は、例えば走査する領域の中央等、任意の方向であってもよい。ただし、外光量を検出する処理の終了後にＳ１１０にて設定された方向に発光部１４および受光部１５向きを戻す必要がある。
【００４６】
続いて、外光量に応じて測定領域を設定する（Ｓ１３０）。この処理では、例えば、図５に示すような外光量を選択すれば物体の距離を測定しようとする設定領域を分割する際の分割数（Ｎ）が一義的に特定されるマップや関数を用いて設定される。なお、図５に示す例では、外光量が増加するにつれて二次関数的に分割数（Ｎ）が増加するよう設定されている。
【００４７】
この処理では、分割数（Ｎ）によって、各設定領域の距離範囲（自車両からの距離の下限値および上限値）も同時に特定され、これらの距離範囲における反射光を受光するために必要な受光部１５の開口時間を設定される。また、この処理では、分割数（Ｎ）をレーダ制御部１１による発光部１４の発光回数に設定する。
【００４８】
このようなＳ１３０の処理を実施すると、外光量が多い場合には、図６（ａ）に示すように、分割数（Ｎ）が大きくなり、設定領域は狭くなる。また、外光量が少ない場合には、図６（ｂ）に示すように、分割数（Ｎ）が少なくなり、設定領域が広くなる。
【００４９】
続いて、測距処理を実施する（Ｓ１４０）。測距処理では、図７に示すように、まず、測定距離の１つを選択する（Ｓ２００）。この処理では、通常、最も自車両から近い領域を選択する。
【００５０】
そして、設定した方向に発光部１４からレーザ光を射出させる（Ｓ２１０）。このとき、発光部１４は例えば１００ｎｓだけ発光し、Ｓ２１０の処理が繰り返し実施されることでレーザ光は間欠的に射出される。
【００５１】
次いで、設定された測定領域からの反射光の受光を開始するタイミングになったか否かを判定する（Ｓ２２０）。受光を開始するタイミングでなければ（Ｓ２２０：ＮＯ）、Ｓ２２０の処理を繰り返す。
【００５２】
また、受光を開始するタイミングであれば（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、受光部１５を開口させる（Ｓ２３０）。つまり、受光制御部１６にスイッチ１９の接点を閉じさせる。
そして、反射波の有無を検出し、反射波が検出できれば距離を算出し、この距離をＲＡＭ等のメモリに記録する（Ｓ２４０）。ここで、受光部１５は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、常時、外光（背景光）Ｌｂの光量に応じて電圧Ｖｄｃを出力しており、レーザ光の反射光Ｌｐを受けると、図４（ａ）に示すように、外光Ｌｂに応じた電圧Ｖｄｃに、反射光Ｌｐの光量に応じた電圧Ｖｐが加算された出力が、レーザ光の照射時間に応じた時間だけ出力される。
【００５３】
したがってＳ２４０の処理では、受光部１５によりレーザ光の反射光Ｌｐに応じた電圧Ｖｐが検出されたことを認識し、発光部１４がレーザ光を射出してから電圧Ｖｐが検出されるまでの時間に基づいて距離を演算する。また、この処理においては、外光Ｌｂに応じた電圧Ｖｄｃを基準として所定の閾値以上の電圧差が検出できたときに、レーザ光の反射光Ｌｐに応じた電圧Ｖｐが検出されたものとして処理を行う。
【００５４】
なお、外光Ｌｂに応じた電圧Ｖｄｃは、ある時間範囲における受光部１５からの出力の平均値から得ることができる。
続いて、受光部１５の閉口タイミングであるか否かを判定する（Ｓ２５０）。閉口タイミングでなければ（Ｓ２５０：ＮＯ）、Ｓ２４０の処理に戻る。また、閉口タイミングであれば（Ｓ２５０：ＹＥＳ）、受光部１５を閉口させる（Ｓ２６０）。つまり、受光制御部１６にスイッチ１９の接点を開けさせる。
【００５５】
そして、１〜Ｎ番目までの全ての測定領域についての距離の測定が終了したか否かを判定する（Ｓ２７０）。何れかの測定領域についての距離を測定が終了していなければ（Ｓ２７０：ＮＯ）、次の測定領域を選択し（Ｓ２８０）、Ｓ２１０の処理に戻る。
【００５６】
ただし、Ｎ番目の測定領域についての反射光が受光されるまでに要する時間だけＳ２８０の処理で待機する。次回反射波を受光したときに、今回照射されたレーザ光と次回照射されたレーザ光とが混同することを防止するためである。
【００５７】
続いて、全ての測定領域についての距離の測定が終了していれば（Ｓ２７０：ＹＥＳ）、測距処理を終了する。このような測距処理が終了すると、図３に戻り、走査を終了するか否かを判定する（Ｓ１５０）。
【００５８】
走査を終了するか否かについては、距離を検出する最終の方位番号かつレイヤ番号を有する方向（例えば、方位番号およびレイヤ番号が最大値を採る方向）に受光部１５（発光部１４）が向けられたか否かによって判定する。
【００５９】
走査を終了しない場合には（Ｓ１５０：ＮＯ）、次に距離を測定する方向を設定し（Ｓ１６０）、Ｓ１４０以下の処理を繰り返す。また、走査を終了する場合には（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、各方向（ピクセル）のデータを合成し、１つのデータを示すフレームとして出力する（Ｓ１７０）。
【００６０】
Ｓ１７０の詳細について、図８および図９を用いて説明する。図８は、受光部１５によって得られる受光信号のレベルと時間との関係の一例を示すグラフ、図９は合成後の受光信号のレベルと時間との関係の一例を示すグラフである。
【００６１】
測距処理では、図８に示すように、各測定領域に対応したタイミングのみでの受光信号（受光部１５からの出力）が得られる。例えば、受光信号１は、最も近い測定領域についての受光信号であり、受光信号２は２番目に近い測定領域についての受光信号である。同様に、受光信号ＮはＮ番目に近い（最も遠い）測定領域についての受光信号である。
【００６２】
受光信号は、受光部１５に光波が入射されるタイミングのみで得られ、他のタイミングでは得られないことが分かる。そして、物体がある場合には、発光部１４から照射されたレーザ光に応じた反射波が検出され、反射波に応じた距離がＲＡＭ等のメモリに記録されている。
【００６３】
ここで、Ｓ１７０の処理では、ＲＡＭ等のメモリに記録された距離の情報を合成するが、この処理では、図９に示すように、各受光信号１〜Ｎの信号部分を足し合わせ、あたかもレーザ光の照射１回で１つの方位の全領域の物体を検出する処理を行ったかのような（分割数が１の状態で物体を検出した場合と同様の）検出結果を得ることができる。このように距離の検出結果を合成し、出力する処理が終了すると、レーダ処理を終了する。
【００６４】
［本実施形態による効果］
以上のように詳述した運転支援システム１においてレーダ装置１０の受光制御部１６は、外部指令に従って受光部１５に光波を入射させるか遮断するかを切り替え可能に構成されている。そして、レーダ制御部１１は、発光部１４による光波の射出後、レーダ装置１０との距離の下限値および上限値で規定される所定の測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲内だけ受光部１５に光波を入射させるよう受光制御部１６を制御する。また、レーダ制御部１１は、受光部１５による出力に基づいて光波を反射した物体までの距離を演算する。特に、レーダ制御部１１は、受光部１５が反射光を検出していない状態から検出している状態に変化したこと検出することによって物体の有無を判定する。
【００６５】
このようなレーダ装置１０によれば、所定の測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲以外では、受光部１５が光波を入射させないようにすることができる。よって、反射光の光量を抑制することなく外乱光の入射を抑制することができ、良好に物体までの距離を測定することができる。
【００６６】
また、レーダ装置１０においてレーダ制御部１１は、発光部１４に対して間欠的に繰り返し光波を射出させ、発光部１４に対して光波を射出させる度に、予め設定された異なる複数の測定領域のうちの１つを選択し、この選択した測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲内だけ受光部１５に光波を入射させるよう受光制御部１６を制御する。
【００６７】
このようなレーダ装置１０によれば、複数の測定領域内に存在する物体までの距離を測定することができる。よって、外乱光の影響を受けることなく物体を検出することができる領域を拡大することができる。
【００６８】
また、レーダ装置１０においてレーダ制御部１１は、レーダ装置１０において物体の距離を測定しようとする設定領域を、予め設定された分割数で距離が変化する方向において分割して得られる各領域を、各測定領域に設定し、分割数をレーダ制御部１１による発光部１４の発光回数に設定する。
【００６９】
このようなレーダ装置１０によれば、物体の位置が全く分かっていない場合等であっても、物体の距離を測定しようとする設定領域の全域に対して物体までの距離を測定するので、確実に物体までの距離を測定することができる。
【００７０】
さらに、レーダ装置１０においてレーダ制御部１１は、レーダ装置１０の周囲の明るさである外光量を取得し、取得した外光量が多くなるにつれて分割数を多く設定する。
このようなレーダ装置１０によれば、物体の距離を測定する際の処理負荷や処理時間を過度に増加させることなく、外光量に応じて外光量の悪影響を受けない程度の最適な設定領域の分割数に設定することができる。
【００７１】
また、レーダ装置１０においてレーダ制御部１１は、物体までの距離を測定する前に受光部１５に光波を入射させるよう受光制御部１６を制御し、受光部１５の出力の変動幅Vsまたは基準電圧Vdcの変動を検出することによって、外光量を検出する。
【００７２】
このようなレーダ装置１０によれば、照度計等を別途設ける必要がなく、距離を測定するためのハードウェアのみを利用して外光量（外乱光の量）を検出することができる。
［その他の実施形態］
本発明の実施の形態は、上記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
【００７３】
例えば、上記実施形態において、受光制御部１６は、受光部１５への電力を供給するか否かによって受光部１５へ光を入射させるか否かを制御したが、電子シャッタ等の周知の構成を利用してもよい。
【００７４】
また、本実施形態の測距処理では、自車両に近い測定領域から順に選択したが、自車両から遠い測定領域から順に選択してもよい。この場合、選択した測定領域についての受光信号を得た直後に、次のレーザ光を照射してもよい。ただし、前回以前に照射したレーザ光による反射光を今回照射したレーザ光の検出タイミングにおいて受光することがないようにする必要がある。
【００７５】
例えば、各測定領域における受光信号を得る度に反射光の有無を記録しておき、今回照射するレーザ光の反射波を検出するタイミングにおいて前回以前に照射したレーザ光の反射光を検出する虞がある場合、前回以前に照射したレーザ光の反射光を検出する虞がなくなる程度にレーザ光を射出するタイミングを遅らせればよい。
【００７６】
また、上記実施形態のレーダ装置１０では、測定領域を変更する度に発光部１４に対して光波を射出させているが、例えば、発光部１４は複数の測定領域に対して１回の光波の射出を行い、受光部１５をマルチチャンネルに構成してもよい。すなわち、複数の受光部１５と、受光部１５毎に設けられた受光制御部１６と、を備えておき、レーダ制御部１１は、受光部１５が異なる測定領域における反射波を入射できるように各受光制御部１６を制御するようにすればよい。
【００７７】
このような変形例の構成のレーダ装置１０によれば、上記レーダ装置１０と同様の効果を享受することができる。
さらに、上記実施形態においては、処理開始時にある方位の外光量を検出し、この外光量を物体を検出しようとする領域（設定領域）全体の外光量として、全ての測定領域の大きさや設定領域の分割数を設定するようにしたが、レーザ光を照射する方向を変更する度に、外光量を検出し、測定領域を設定するようにしてもよい。つまり、図３の破線にて示すように、Ｓ１６０の処理後にＳ１２０の処理に移行するようにすればよい。
【００７８】
このようにすれば、図１０に示すように、レーザ光を照射する方向毎に、その方向に適応した測定領域（分割数）を設定することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１…運転支援システム、１０…レーダ装置、１１…レーダ制御部、１２…走査駆動部、１３…光学ユニット、１４…発光部、１５…受光部、１６…受光制御部、１８…受光部電源、１９…スイッチ、２１…フォトダイオード、２２…抵抗、３０…車両制御部、５０…物体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自身から射出された光波を反射した物体までの距離を測定する距離測定装置および距離測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記距離測定装置として、受光手段に入射させる光波を、一定割合に制限するシャッタを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この距離測定装置では、受光手段に入射される外乱光の影響（光量）を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１８２６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記距離測定装置では、ある方位における全ての距離測定の対象範囲において外乱光が入射されるため、高感度な受光素子を用いると外乱光の抑制が足らず飽和してしまい距離測定が不能となる虞があった。
【０００５】
そこで、このような問題点を鑑み、自身から射出された光波を反射した物体までの距離を測定する距離測定装置において、受光部に高感度な受光素子を用いても外乱光の入射を抑制することができる技術を提供することを本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために成された第１の構成の距離測定装置において、入射遮断部は、外部指令に従って受光部に光波を入射させるか遮断するかを切り替え可能に構成されている。そして、入射制御手段は、発光部による光波の射出後、距離測定装置との距離の下限値および上限値で規定される所定の測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲内だけ受光部に光波を入射させるよう入射遮断部を制御する。また、距離演算手段は、受光部による出力に基づいて光波を反射した物体までの距離を演算する。
【０００７】
このような距離測定装置によれば、所定の測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲以外では、受光部が光波を入射させないようにすることができる。よって、反射光の光量を抑制することなく外乱光の入射を抑制することができ、良好に物体までの距離を測定することができる。
【０００８】
なお、入射遮断部の構成としては、物理的に受光部への光波の入射を遮断する構成、および物理的には受光部への光波の入射を許容するが実質的に受光部が光波を検出できない状態とする構成、が含まれる。
【０００９】
ところで、上記距離測定装置において、１つの測定領域内での反射波だけを検出する構成では、この測定領域内に物体があることが過去における測定結果等から推定できる場合に有効である。一方で、物体の位置が変化している可能性がある場合等には、第２の構成の距離測定装置のように、発光部に対して間欠的に繰り返し光波を射出させる発光制御手段、を備え、入射制御手段は、発光制御手段が発光部に対して光波を射出させる度に、予め設定された異なる複数の測定領域のうちの１つを選択し、この選択した測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲内だけ受光部に光波を入射させるよう入射遮断部を制御してもよい。
【００１０】
このような距離測定装置によれば、複数の測定領域内に存在する物体までの距離を測定することができる。よって、外乱光の影響を受けることなく物体を検出することができる領域を拡大することができる。
【００１１】
なお、第２の構成の距離測定装置では、測定領域を変更する度に発光部に対して光波を射出させているが、例えば、発光部は複数の測定領域に対して１回の光波の射出を行い、受光部をマルチチャンネルに構成してもよい。すなわち、複数の受光部と、受光部毎に設けられた入射遮断部と、を備えておき、入射制御手段は、受光部が異なる測定領域における反射波を入射できるように各入射遮断部を制御するようにすればよい（以下、「変形例の構成の距離測定装置」という）。
【００１２】
このような変形例の構成の距離測定装置によれば、第２の構成の距離測定装置と同様の効果を享受することができる。なお、変形例の構成の距離測定装置に対しては、後述する発光回数設定手段を除く各手段を付加することができる。
【００１３】
さらに、上記距離測定装置においては、第３の構成の距離測定装置のように、距離測定装置において物体の距離を測定しようとする設定領域を、予め設定された分割数で距離が変化する方向において分割して得られる各領域を、各測定領域に設定する測定領域設定手段と、分割数を発光制御手段による発光部の発光回数に設定する発光回数設定手段、を備えていてもよい。
【００１４】
このような距離測定装置によれば、物体の位置が全く分かっていない場合等であっても、物体の距離を測定しようとする設定領域の全域に対して物体までの距離を測定するので、確実に物体までの距離を測定することができる。
【００１５】
ところで、物体の距離を測定しようとする設定領域の分割数を少なくなくする（測定領域を少なくする）と、物体の距離を測定する際の処理負荷や処理時間は少なくなるが、外乱光の悪影響を受けやすくなる。また、設定領域の分割数を多くする（測定領域を多くする）と、外光量の影響は少なくなるが、処理負荷や処理時間が増大する。
【００１６】
そこで、上記距離測定装置においては、第４の構成の距離測定装置のように、距離測定装置の周囲の明るさである外光量を取得する外光量取得手段と、取得された外光量が多くなるにつれて分割数を多く設定する分割数設定手段と、を備えてもよい。
【００１７】
このような距離測定装置によれば、物体の距離を測定する際の処理負荷や処理時間を過度に増加させることなく、外光量に応じて外光量の悪影響を受けない程度の最適な設定領域の分割数に設定することができる。
【００１８】
また、上記距離測定装置においては、第５の構成の距離測定装置のように、外光量取得手段は、物体までの距離を測定する前に受光部に光波を入射させるよう入射遮断部を制御する測定前制御手段と、受光部の出力の変動幅を検出することによって、外光量を検出する外光量検出手段と、を備えていてもよい。
【００１９】
このような距離測定装置によれば、照度計等を別途設ける必要がなく、距離を測定するためのハードウェアのみを利用して外光量（外乱光の量）を検出することができる。
次に、上記目的を達成するために成された第６の構成としての距離測定プログラムは、コンピュータを上記何れかに記載の距離測定装置を構成する各手段として機能させるためのプログラムであることを特徴とする。
【００２０】
このような距離測定プログラムによれば、少なくとも請求項１に記載の距離測定装置と同様の効果を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】運転支援システム１の概略構成を示す説明図（ａ）、および受光制御部１６の構成図（ｂ）である。
【図２】レーザ光を照射する領域を示す模式図（ａ）、および物体の測定領域を示す平面図（ｂ）である。
【図３】レーダ処理を示すフローチャートである。
【図４】受光部１５の構成を示す回路図である。
【図５】外光量と設定領域の分割数との関係を示すグラフである。
【図６】実施形態における、外光量と設定領域の分割数との関係を示す平面図である。
【図７】測距処理を示すフローチャートである。
【図８】受光部１５によって得られる受光信号のレベルと時間との関係の一例を示すグラフである。
【図９】合成後の受光信号のレベルと時間との関係の一例を示すグラフである。
【図１０】変形例における、外光量と設定領域の分割数との関係を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。
［本実施形態の構成］
図１（ａ）は本実施形態の運転支援システム１の概略構成を示す説明図、図１（ｂ）は受光制御部１６の構成図、図２（ａ）はレーザ光を照射する領域を示す模式図、図２（ｂ）は物体の測定領域を示す鳥瞰図である。運転支援システム１は、例えば乗用車等の車両に搭載されており、図１（ａ）に示すように、レーダ装置１０（距離測定装置）と車両制御部３０とを備えている。
【００２３】
レーダ装置１０は、レーダ制御部１１と、走査駆動部１２と、光学ユニット１３と、受光制御部１６と、を備えている。
レーダ制御部１１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータとして構成されており、ＲＯＭ等に記憶されたプログラム（距離測定プログラム等）に従って、後述するレーダ処理等の各種処理を実施する。なお、レーダ制御部１１は、回路等によるハードウェアで構成してもよい。
【００２４】
走査駆動部１２は、例えばモータ等のアクチュエータとして構成されており、レーダ制御部１１からの指令を受けて、光学ユニット１３を水平方向および鉛直方向の任意の方向に向けることができるよう構成されている。なお、走査駆動部１２は、レーダ制御部１１からの走査開始信号を受ける度に１周期分の走査ができるように光学ユニット１３を駆動する。
【００２５】
光学ユニット１３は、レーダ制御部１１からの指令に応じてレーザ光を射出する発光部１４と、発光部１４からのレーザ光（図１（ａ）では実線の矢印で示す）が物体５０に反射したときの反射波（図１（ａ）では破線の矢印で示す）を受光する受光部１５と、を備えている。
【００２６】
なお、走査駆動部１２は、結果として発光部１４によるレーザ光の射出方向が受光部１５により反射光を受光可能な方向と同じ方向となるよう変化させられる構成であればよい。例えば、走査駆動部１２は、光学ユニット１３に換えて、レーザ光および反射光を任意の方向に反射させるミラーを駆動するよう構成されていてもよい。
【００２７】
この場合には、複数の反射面を有するミラーを走査駆動部１２で回転させることによって水平方向にレーザ光を走査し、反射面の角度をそれぞれ異なる角度に設定することによって、鉛直方向にもレーザ光を振りつつ走査する構成を採用すればよい。また、１つの反射面を有するミラーを任意の方向に向ける機構を採用してもよい。
【００２８】
ただし、本実施形態においては、ある同じ方向に複数回のレーザ光を照射するため、レーザ光を照射する方向毎に、走査駆動部１２を停止可能な構成であることを要する。なお、走査駆動部１２は、受光部１５のみの方向を変化させる構成でもよい。この場合、発光部１４は、発光部１４の方向を変化させることなく、受光部１５が走査される領域の一部または全体にレーザ光を照射可能な構成にされていてもよい。
【００２９】
上述のようにレーダ装置１０は、自車両周囲の任意の方向（本実施形態では自車両の進行方向である前方）の所定領域に対して、走査しつつ間欠的にレーザ光を照射し、その反射波（反射光）をそれぞれ受信することによって、自車両前方の物標を各検出点として検出するレーザレーダとして構成されている。
【００３０】
受光制御部１６は、レーダ制御部１１からの指令に従って実質的に受光部１５に光波を入射させるか遮断するかを切り替え可能に構成されている。詳細には図１（ｂ）に示すように、受光制御部１６は、受光部１５に電力を供給する受光部電源１８と、受光部電源１８からの電力を受光部１５に供給するか否かを切り替えるためのスイッチ１９とを備えている。
【００３１】
ここで受光部１５は、例えば、高感度な受光素子であるＰＰＤ（Pixelated Photon Detecter）を備えて構成されており、受光部１５に電力が供給されているときに、入射光の光量に応じた出力を行い、受光部１５に電力が供給されていないときには、ほとんど出力を行わない。つまり受光制御部１６は、スイッチ１９の開閉によって実質的に受光部１５に光波を入射させるか遮断するかを切り替える構成とされている。
【００３２】
本実施形態において、受光部１５に高感度な受光素子を備えているのは、例えば、革製のジャンパーやコート等の、金属等よりも光波の反射率が低い物体を検出できるようにするためである。ただし、高感度な受光素子は、出力が飽和し易いため、本実施形態では出力の飽和を防止するために、後述するレーザ処理を実施する。
【００３３】
次に、本実施形態のレーダ装置１０においてレーダ制御部１１は、前述のように走査駆動部１２を利用して、光学ユニット１３から照射されるレーザ光を所定の領域内において走査させるが、詳細には図２（ａ）に示すように、この領域の左上隅から右上隅に水平方向右側にレーザ光を照射させる範囲を変化させつつ間欠的に等間隔（等角度）でレーザ光を照射させ、レーザ光が右上隅に到達すると、左上隅よりも所定角度だけ下方の領域から水平方向右側にレーザ光を照射させる範囲を変化させつつ再びレーザ光を照射させる。
【００３４】
この作動を繰り返すことによってレーダ装置１０は、所定領域の全域に順次レーザ光を照射させることになる。そしてレーダ装置１０は、反射波を検出したタイミングとレーザ光を照射した方向とに基づいて、レーザ光を照射する度に物標（検出点）の位置を検出する。
【００３５】
なお、レーダ装置１０が向けられた方向については、レーザ光を照射する全領域をレーザ光が照射される領域毎にマトリクス状に区切り、各領域に番号を付すことによって特定できるようにしておく。例えば、図２（ａ）に示すように、水平方向については左から順に番号を付し、この番号を方位番号と呼ぶ。また、鉛直方向については上から順に番号を付し、この番号をレイヤ番号と呼ぶ。
【００３６】
また、特に本実施形態においては、図２（ｂ）に示すように、方位番号およびレイヤ番号で特定される１つの方向毎に、物体の距離を測定しようとする設定領域（例えば、自車両から３００ｍ程度までの放射状の領域）を、自車両からの距離毎に後述する処理で設定される分割数（Ｎ）で分割して得られる、複数の測定領域の１つ１つに対して、レーザ光を照射する処理と反射光を受光する処理とを繰り返す。
【００３７】
つまり、レーダ制御部１１は、各測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲内だけ受光部１５に光波を入射させるよう受光制御部１６を制御することになる。
次に、車両制御部３０においては、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータとして構成されており、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従って、自車両の挙動を制御する処理や、運転者に対する報知を行う等の各種処理を実施する。例えば、車両制御部３０は、レーダ装置１０から物体の位置に関する情報（出力）を受け、この情報に基づいて、自車両と検出された物体との衝突を避けるための運転支援を行う。このとき、運転支援の内容に応じて、表示装置、音声出力装置、制動装置、操舵装置等の何れかに作動信号を出力するようにすればよい。
【００３８】
［本実施形態の処理］
このような運転支援システム１では、例えば、以下の処理が実施される。図３はレーダ装置１０のレーダ制御部１１が実行するレーダ処理を示すフローチャート、図７はレーダ処理のうちの測距処理を示すフローチャートである。
【００３９】
レーダ処理は、例えばレーダ装置１０の電源が投入されると開始され、その後、所定の周期（例えば１００ｍｓ毎）で実施される処理である。詳細には、図３に示すように、まず、物体までの距離および輝度を検出する方向（方位番号およびレイヤ番号）を設定する（Ｓ１１０）。つまり、この方向の物体を検出できるように発光部１４および受光部１５向きを変更する。
【００４０】
そして、この方向における外光量を検出する（Ｓ１２０）。
この処理では、受光部１５に光波を入射させるよう受光制御部１６を制御し、受光部１５の出力の変動幅を検出することによって外光量を検出する。詳細については図４を用いて説明する。図４は受光部１５の構成を示す回路図である。
【００４１】
受光部１５は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、電源に接続されたフォトダイオード２１がグランドに接続された抵抗２２と直列に接続され、フォトダイオード２１と抵抗２２とを接続する端子の電位を検出可能な構成とされている。この構成では、フォトダイオード２１から電流値が出力されるが、この電流値を抵抗２２によって電圧値に変換している。
【００４２】
なお、受光部１５は、フォトダイオード２１に換えて、フォトトランジスタや光電子倍増管等の、光量に応じて電気的な物理量を出力する光電変換手段（ＰＰＤ、或いは、ガイガーモードのAPD（avalanche photodiode）、MPPC（Multi-Pixel Photon Counter）、SPAD（single photon avalanche diode）等）を採用してもよい。また、抵抗２２に換えて、トランスインピーダンスアンプ等の、電流に応じた電圧を出力する電流電圧変換手段を採用してもよい。
【００４３】
ここで、受光部１５は、受光する光量が増加するにつれて出力（電流・電圧）が大きくなるよう設定されており、出力が大きくなると出力の変動幅Ｖｓ（ショット雑音）も増加するよう構成されている。そこで、輝度算出処理においては、この出力の変動幅Ｖｓを検出することによって、外光量を演算する。なお、ショット雑音は図４（ｃ）に示す式によって求めることができる。
【００４４】
本実施形態のレーダ装置１０においては、このショット雑音の値と外光量とが対応付けられた対応関係データを備えており、ショット雑音の値が検出できれば外光量の値が一意に特定できるように構成されている。
【００４５】
なお、本実施形態においては、１周期の走査の際に１度だけ外光量を検出するため、外光量を検出する方向は、例えば走査する領域の中央等、任意の方向であってもよい。ただし、外光量を検出する処理の終了後にＳ１１０にて設定された方向に発光部１４および受光部１５向きを戻す必要がある。
【００４６】
続いて、外光量に応じて測定領域を設定する（Ｓ１３０）。この処理では、例えば、図５に示すような外光量を選択すれば物体の距離を測定しようとする設定領域を分割する際の分割数（Ｎ）が一義的に特定されるマップや関数を用いて設定される。なお、図５に示す例では、外光量が増加するにつれて二次関数的に分割数（Ｎ）が増加するよう設定されている。
【００４７】
この処理では、分割数（Ｎ）によって、各設定領域の距離範囲（自車両からの距離の下限値および上限値）も同時に特定され、これらの距離範囲における反射光を受光するために必要な受光部１５の開口時間を設定される。また、この処理では、分割数（Ｎ）をレーダ制御部１１による発光部１４の発光回数に設定する。
【００４８】
このようなＳ１３０の処理を実施すると、外光量が多い場合には、図６（ａ）に示すように、分割数（Ｎ）が大きくなり、設定領域は狭くなる。また、外光量が少ない場合には、図６（ｂ）に示すように、分割数（Ｎ）が少なくなり、設定領域が広くなる。
【００４９】
続いて、測距処理を実施する（Ｓ１４０）。測距処理では、図７に示すように、まず、測定距離の１つを選択する（Ｓ２００）。この処理では、通常、最も自車両から近い領域を選択する。
【００５０】
そして、設定した方向に発光部１４からレーザ光を射出させる（Ｓ２１０）。このとき、発光部１４は例えば１００ｎｓだけ発光し、Ｓ２１０の処理が繰り返し実施されることでレーザ光は間欠的に射出される。
【００５１】
次いで、設定された測定領域からの反射光の受光を開始するタイミングになったか否かを判定する（Ｓ２２０）。受光を開始するタイミングでなければ（Ｓ２２０：ＮＯ）、Ｓ２２０の処理を繰り返す。
【００５２】
また、受光を開始するタイミングであれば（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、受光部１５を開口させる（Ｓ２３０）。つまり、受光制御部１６にスイッチ１９の接点を閉じさせる。
そして、反射波の有無を検出し、反射波が検出できれば距離を算出し、この距離をＲＡＭ等のメモリに記録する（Ｓ２４０）。ここで、受光部１５は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、常時、外光（背景光）Ｌｂの光量に応じて電圧Ｖｄｃを出力しており、レーザ光の反射光Ｌｐを受けると、図４（ａ）に示すように、外光Ｌｂに応じた電圧Ｖｄｃに、反射光Ｌｐの光量に応じた電圧Ｖｐが加算された出力が、レーザ光の照射時間に応じた時間だけ出力される。
【００５３】
したがってＳ２４０の処理では、受光部１５によりレーザ光の反射光Ｌｐに応じた電圧Ｖｐが検出されたことを認識し、発光部１４がレーザ光を射出してから電圧Ｖｐが検出されるまでの時間に基づいて距離を演算する。また、この処理においては、外光Ｌｂに応じた電圧Ｖｄｃを基準として所定の閾値以上の電圧差が検出できたときに、レーザ光の反射光Ｌｐに応じた電圧Ｖｐが検出されたものとして処理を行う。
【００５４】
なお、外光Ｌｂに応じた電圧Ｖｄｃは、ある時間範囲における受光部１５からの出力の平均値から得ることができる。
続いて、受光部１５の閉口タイミングであるか否かを判定する（Ｓ２５０）。閉口タイミングでなければ（Ｓ２５０：ＮＯ）、Ｓ２４０の処理に戻る。また、閉口タイミングであれば（Ｓ２５０：ＹＥＳ）、受光部１５を閉口させる（Ｓ２６０）。つまり、受光制御部１６にスイッチ１９の接点を開けさせる。
【００５５】
そして、１〜Ｎ番目までの全ての測定領域についての距離の測定が終了したか否かを判定する（Ｓ２７０）。何れかの測定領域についての距離を測定が終了していなければ（Ｓ２７０：ＮＯ）、次の測定領域を選択し（Ｓ２８０）、Ｓ２１０の処理に戻る。
【００５６】
ただし、Ｎ番目の測定領域についての反射光が受光されるまでに要する時間だけＳ２８０の処理で待機する。次回反射波を受光したときに、今回照射されたレーザ光と次回照射されたレーザ光とが混同することを防止するためである。
【００５７】
続いて、全ての測定領域についての距離の測定が終了していれば（Ｓ２７０：ＹＥＳ）、測距処理を終了する。このような測距処理が終了すると、図３に戻り、走査を終了するか否かを判定する（Ｓ１５０）。
【００５８】
走査を終了するか否かについては、距離を検出する最終の方位番号かつレイヤ番号を有する方向（例えば、方位番号およびレイヤ番号が最大値を採る方向）に受光部１５（発光部１４）が向けられたか否かによって判定する。
【００５９】
走査を終了しない場合には（Ｓ１５０：ＮＯ）、次に距離を測定する方向を設定し（Ｓ１６０）、Ｓ１４０以下の処理を繰り返す。また、走査を終了する場合には（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、各方向（ピクセル）のデータを合成し、１つのデータを示すフレームとして出力する（Ｓ１７０）。
【００６０】
Ｓ１７０の詳細について、図８および図９を用いて説明する。図８は、受光部１５によって得られる受光信号のレベルと時間との関係の一例を示すグラフ、図９は合成後の受光信号のレベルと時間との関係の一例を示すグラフである。
【００６１】
測距処理では、図８に示すように、各測定領域に対応したタイミングのみでの受光信号（受光部１５からの出力）が得られる。例えば、受光信号１は、最も近い測定領域についての受光信号であり、受光信号２は２番目に近い測定領域についての受光信号である。同様に、受光信号ＮはＮ番目に近い（最も遠い）測定領域についての受光信号である。
【００６２】
受光信号は、受光部１５に光波が入射されるタイミングのみで得られ、他のタイミングでは得られないことが分かる。そして、物体がある場合には、発光部１４から照射されたレーザ光に応じた反射波が検出され、反射波に応じた距離がＲＡＭ等のメモリに記録されている。
【００６３】
ここで、Ｓ１７０の処理では、ＲＡＭ等のメモリに記録された距離の情報を合成するが、この処理では、図９に示すように、各受光信号１〜Ｎの信号部分を足し合わせ、あたかもレーザ光の照射１回で１つの方位の全領域の物体を検出する処理を行ったかのような（分割数が１の状態で物体を検出した場合と同様の）検出結果を得ることができる。このように距離の検出結果を合成し、出力する処理が終了すると、レーダ処理を終了する。
【００６４】
［本実施形態による効果］
以上のように詳述した運転支援システム１においてレーダ装置１０の受光制御部１６は、外部指令に従って受光部１５に光波を入射させるか遮断するかを切り替え可能に構成されている。そして、レーダ制御部１１は、発光部１４による光波の射出後、レーダ装置１０との距離の下限値および上限値で規定される所定の測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲内だけ受光部１５に光波を入射させるよう受光制御部１６を制御する。また、レーダ制御部１１は、受光部１５による出力に基づいて光波を反射した物体までの距離を演算する。特に、レーダ制御部１１は、受光部１５が反射光を検出していない状態から検出している状態に変化したこと検出することによって物体の有無を判定する。
【００６５】
このようなレーダ装置１０によれば、所定の測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲以外では、受光部１５が光波を入射させないようにすることができる。よって、反射光の光量を抑制することなく外乱光の入射を抑制することができ、良好に物体までの距離を測定することができる。
【００６６】
また、レーダ装置１０においてレーダ制御部１１は、発光部１４に対して間欠的に繰り返し光波を射出させ、発光部１４に対して光波を射出させる度に、予め設定された異なる複数の測定領域のうちの１つを選択し、この選択した測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲内だけ受光部１５に光波を入射させるよう受光制御部１６を制御する。
【００６７】
このようなレーダ装置１０によれば、複数の測定領域内に存在する物体までの距離を測定することができる。よって、外乱光の影響を受けることなく物体を検出することができる領域を拡大することができる。
【００６８】
また、レーダ装置１０においてレーダ制御部１１は、レーダ装置１０において物体の距離を測定しようとする設定領域を、予め設定された分割数で距離が変化する方向において分割して得られる各領域を、各測定領域に設定し、分割数をレーダ制御部１１による発光部１４の発光回数に設定する。
【００６９】
このようなレーダ装置１０によれば、物体の位置が全く分かっていない場合等であっても、物体の距離を測定しようとする設定領域の全域に対して物体までの距離を測定するので、確実に物体までの距離を測定することができる。
【００７０】
さらに、レーダ装置１０においてレーダ制御部１１は、レーダ装置１０の周囲の明るさである外光量を取得し、取得した外光量が多くなるにつれて分割数を多く設定する。
このようなレーダ装置１０によれば、物体の距離を測定する際の処理負荷や処理時間を過度に増加させることなく、外光量に応じて外光量の悪影響を受けない程度の最適な設定領域の分割数に設定することができる。
【００７１】
また、レーダ装置１０においてレーダ制御部１１は、物体までの距離を測定する前に受光部１５に光波を入射させるよう受光制御部１６を制御し、受光部１５の出力の変動幅Vsまたは基準電圧Vdcの変動を検出することによって、外光量を検出する。
【００７２】
このようなレーダ装置１０によれば、照度計等を別途設ける必要がなく、距離を測定するためのハードウェアのみを利用して外光量（外乱光の量）を検出することができる。
［その他の実施形態］
本発明の実施の形態は、上記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
【００７３】
例えば、上記実施形態において、受光制御部１６は、受光部１５への電力を供給するか否かによって受光部１５へ光を入射させるか否かを制御したが、電子シャッタ等の周知の構成を利用してもよい。
【００７４】
また、本実施形態の測距処理では、自車両に近い測定領域から順に選択したが、自車両から遠い測定領域から順に選択してもよい。この場合、選択した測定領域についての受光信号を得た直後に、次のレーザ光を照射してもよい。ただし、前回以前に照射したレーザ光による反射光を今回照射したレーザ光の検出タイミングにおいて受光することがないようにする必要がある。
【００７５】
例えば、各測定領域における受光信号を得る度に反射光の有無を記録しておき、今回照射するレーザ光の反射波を検出するタイミングにおいて前回以前に照射したレーザ光の反射光を検出する虞がある場合、前回以前に照射したレーザ光の反射光を検出する虞がなくなる程度にレーザ光を射出するタイミングを遅らせればよい。
【００７６】
また、上記実施形態のレーダ装置１０では、測定領域を変更する度に発光部１４に対して光波を射出させているが、例えば、発光部１４は複数の測定領域に対して１回の光波の射出を行い、受光部１５をマルチチャンネルに構成してもよい。すなわち、複数の受光部１５と、受光部１５毎に設けられた受光制御部１６と、を備えておき、レーダ制御部１１は、受光部１５が異なる測定領域における反射波を入射できるように各受光制御部１６を制御するようにすればよい。
【００７７】
このような変形例の構成のレーダ装置１０によれば、上記レーダ装置１０と同様の効果を享受することができる。
さらに、上記実施形態においては、処理開始時にある方位の外光量を検出し、この外光量を物体を検出しようとする領域（設定領域）全体の外光量として、全ての測定領域の大きさや設定領域の分割数を設定するようにしたが、レーザ光を照射する方向を変更する度に、外光量を検出し、測定領域を設定するようにしてもよい。つまり、図３の破線にて示すように、Ｓ１６０の処理後にＳ１２０の処理に移行するようにすればよい。
【００７８】
このようにすれば、図１０に示すように、レーザ光を照射する方向毎に、その方向に適応した測定領域（分割数）を設定することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１…運転支援システム、１０…レーダ装置、１１…レーダ制御部、１２…走査駆動部、１３…光学ユニット、１４…発光部、１５…受光部、１６…受光制御部、１８…受光部電源、１９…スイッチ、２１…フォトダイオード、２２…抵抗、３０…車両制御部、５０…物体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光波を射出する発光部と、
前記発光部からの光波が物体に反射されることにより得られる反射光を受光し、この光量に応じた出力をする受光部と、
前記受光部による出力に基づいて光波を反射した物体までの距離を演算する距離演算手段と、
を備えた距離測定装置であって、
外部指令に従って前記受光部に光波を入射させるか遮断するかを切り替え可能な入射遮断部と、
前記発光部による光波の射出後、当該距離測定装置との距離の下限値および上限値で規定される所定の測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲内だけ前記受光部に光波を入射させるよう前記入射遮断部を制御する入射制御手段と、
を備えたことを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の距離測定装置において、
前記発光部に対して間欠的に繰り返し光波を射出させる発光制御手段、を備え、
前記入射制御手段は、前記発光制御手段が発光部に対して光波を射出させる度に、予め設定された異なる複数の測定領域のうちの１つを選択し、該選択した測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲内だけ前記受光部に光波を入射させるよう前記入射遮断部を制御すること
を特徴とする距離測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の距離測定装置において、
当該距離測定装置において物体の距離を測定しようとする設定領域を、予め設定された分割数で距離が変化する方向において分割して得られる各領域を、前記各測定領域に設定する測定領域設定手段と、
前記分割数を前記発光制御手段による発光部の発光回数に設定する発光回数設定手段、
を備えたことを特徴とする距離測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の距離測定装置において、
当該距離測定装置の周囲の明るさである外光量を取得する外光量取得手段と、
取得された外光量が多くなるにつれて前記分割数を多く設定する分割数設定手段と、
を備えたことを特徴とする距離測定装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の距離測定装置において、
前記外光量取得手段は、
物体までの距離を測定する前に前記受光部に光波を入射させるよう前記入射遮断部を制御する測定前制御手段と、
前記受光部の出力の変動幅を検出することによって、前記外光量を検出する外光量検出手段と、
を備えたことを特徴とする距離測定装置。
【請求項６】
コンピュータを請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の距離測定装置を構成する各手段として機能させるための距離測定プログラム。
【請求項１】
光波を射出する発光部と、
前記発光部からの光波が物体に反射されることにより得られる反射光を受光し、この光量に応じた出力をする受光部と、
前記受光部による出力に基づいて光波を反射した物体までの距離を演算する距離演算手段と、
を備えた距離測定装置であって、
外部指令に従って前記受光部に光波を入射させるか遮断するかを切り替え可能な入射遮断部と、
前記発光部による光波の射出後、当該距離測定装置との距離の下限値および上限値で規定される所定の測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲内だけ前記受光部に光波を入射させるよう前記入射遮断部を制御する入射制御手段と、
を備えたことを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の距離測定装置において、
前記発光部に対して間欠的に繰り返し光波を射出させる発光制御手段、を備え、
前記入射制御手段は、前記発光制御手段が発光部に対して光波を射出させる度に、予め設定された異なる複数の測定領域のうちの１つを選択し、該選択した測定領域内での反射波を検出可能な時間範囲内だけ前記受光部に光波を入射させるよう前記入射遮断部を制御すること
を特徴とする距離測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の距離測定装置において、
当該距離測定装置において物体の距離を測定しようとする設定領域を、予め設定された分割数で距離が変化する方向において分割して得られる各領域を、前記各測定領域に設定する測定領域設定手段と、
前記分割数を前記発光制御手段による発光部の発光回数に設定する発光回数設定手段、
を備えたことを特徴とする距離測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の距離測定装置において、
当該距離測定装置の周囲の明るさである外光量を取得する外光量取得手段と、
取得された外光量が多くなるにつれて前記分割数を多く設定する分割数設定手段と、
を備えたことを特徴とする距離測定装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の距離測定装置において、
前記外光量取得手段は、
物体までの距離を測定する前に前記受光部に光波を入射させるよう前記入射遮断部を制御する測定前制御手段と、
前記受光部の出力の変動幅を検出することによって、前記外光量を検出する外光量検出手段と、
を備えたことを特徴とする距離測定装置。
【請求項６】
コンピュータを請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の距離測定装置を構成する各手段として機能させるための距離測定プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１０７９８４（Ｐ２０１２−１０７９８４Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５６９８０（Ｐ２０１０−２５６９８０）
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【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６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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