JP2000056018A - 距離測定装置 - Google Patents

距離測定装置

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JP2000056018A JP10221694A JP22169498A JP2000056018A JP 2000056018 A JP2000056018 A JP 2000056018A JP 10221694 A JP10221694 A JP 10221694A JP 22169498 A JP22169498 A JP 22169498A JP 2000056018 A JP2000056018 A JP 2000056018A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】スキャン方式は１次元のままでありながら、２
次元の位置情報を得ることのできる距離測定装置を提供
する。 【解決手段】光ビームの断面が略長方形状とされたレー
ザ光は、その光ビームの断面形状自体が、スキャンエリ
アの縦方向（車高方向）の所定角度分を確保できるよう
な縦長形状に形成されている。そして、横方向（車幅方
向）にのみスキャンしているが、同一のスキャン角度に
おいて複数回レーザ光を照射し、照射毎に機能発揮させ
るＰＤセルを切り替えながら、受光及び測距を行う。つ
まり、スキャン方向に垂直な方向（車高方向）での検出
対象位置に応じて、機能を発揮させる受光素子を切替選
択できるようにしたため、レーザ光は１次元的にスキャ
ンしていながら、その方向に垂直な方向についての位置
情報も得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、距離測定装置に関
し、特にレーザ光を掃引照射して反射物体による反射光
を検出し、レーザ光を照射したタイミングと反射光を検
出したタイミングとの時間差に基づいて、反射物体まで
の距離または距離を表す物理量を算出する距離測定装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、自動車などに取り付けられ、
車両周囲の所定角度に渡り、レーザ光を断続的に照射し
て反射物体により反射された反射光を検出し、そのレー
ザ光を照射したタイミングと、反射光を検出したタイミ
ングとの時間差を測定して、その時間差に基づいて反射
物体までの距離を算出する距離測定装置が知られてい
る。このような距離測定装置においては、広い検知エリ
アを確保するために、掃引照射範囲（スキャンエリア）
を広げることが基本的には望ましい。
【０００３】但し、スキャンエリアを広げると、反射光
を検出する部分における受光素子部の面積を大きくする
必要があり、例えば対向車線を走行している自動車に搭
載された距離測定装置から照射されたレーザ光を受光し
てしまったり、あるいは隣接レーンを走行している自動
車に搭載された距離測定装置から照射されたレーザ光の
反射物体による反射光を受光してしまったりして、適切
な距離測定が妨害されてしまうおそれがある。
【０００４】そのため、例えば特開平７−９８３８１号
公報においては、外乱光ノイズの影響を極力小さくする
目的で次のような構成を採用している。つまり、受光す
る部分には複数の受光素子が配列されており、レーザ光
の照射方向に応じて、複数の受光素子の内の一部のみを
機能させることによって、実質的に受光する面積を小さ
くするのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、距離測定対
象の２次元的な位置情報を得るために、受光素子をマト
リックス状に配置することはもちろん、レーザ光の照射
についても、２次元的に照射方向を変えていく必要があ
った。つまり、レーザ光を車幅方向の所定角度に渡って
照射するための機構と、レーザ光を車高方向の所定角度
に渡って照射するための機構の両方が必要となり、複雑
な構成となってしまう。例えば、レーザ光を照射用ミラ
ーにて反射させて照射するのであれば、そのミラーを車
幅方向及び車高方向の２方向に回動させる機構が必要で
あり、また、その回動させるための制御も複雑となる。
【０００６】そこで、本発明は、スキャン方式は１次元
のままでありながら、２次元の位置情報を得ることので
きる距離測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達するために
なされた請求項１記載の距離測定装置によれば、掃引照
射したレーザ光が反射物から反射されて来た反射光を検
出する。そして、レーザ光を照射してから反射光を検出
するまでの時間差を計測し、その計測した時間差に基づ
いて反射物までの距離または距離を表す物理量を算出す
る。ここで、掃引照射されるレーザ光は、その光ビーム
の断面が掃引方向に対して垂直方向に長く設定されてい
る。また、少なくとも掃引方向に垂直な方向に複数の受
光素子が配置された受光素子部を備えていると共に、そ
の掃引方向に垂直な方向に配置された受光素子群につい
ては、受光素子の機能の発揮の有無を個別に制御可能に
構成されている。そして、掃引方向に垂直な方向での検
出対象位置に応じ、機能を発揮させる受光素子を切替選
択する。
【０００８】掃引照射されるレーザ光については、その
光ビームの断面が掃引方向に対して垂直方向に長く設定
されており、一方、受光素子群については、レーザ光の
掃引方向に垂直な方向には複数の受光素子が配置されて
いるため、レーザ光断面の長手方向に複数の受光素子が
対応するよう配置される。そして、レーザ光の掃引方向
に垂直な方向、すなわちレーザ光断面の長手方向に対応
するよう配置された受光素子群については、受光素子の
機能の発揮の有無を個別に制御可能に構成されており、
掃引方向に垂直な方向での検出対象位置に応じて、機能
を発揮させる受光素子を切替選択する。そのため、レー
ザ光の掃引操作は１次元的でありながら、その方向に垂
直な方向についての位置情報も得ることができる。した
がって、掃引方向に基づき、掃引方向についての位置情
報も得れば、測定対象物の２次元的な位置情報を得るこ
とができるのである。
【０００９】また、請求項２に示すように、レーザ光の
照射方向にも応じて、機能を発揮させる受光素子を切替
選択するようにすれば、外乱光ノイズの影響を極力小さ
くできるという利点も併せ持つことができる。例えば上
述した対向車線を走行している自動車に搭載された距離
測定装置から照射されたレーザ光や隣接レーンを走行し
ている自動車に搭載された距離測定装置から照射された
レーザ光の反射物体による反射光、あるいは太陽光など
の影響を極力小さくすることができ、その結果、適切な
距離測定を実現できる。
【００１０】ところで、上述したように、受光素子群に
ついては、レーザ光の掃引方向に垂直な方向には少なく
とも複数の受光素子が配置されていることが必要である
が、レーザ光の掃引方向自体には、複数の受光素子が配
置されていることが必須要件ではない。但し、掃引方向
及び当該方向に垂直な方向に複数の受光素子が行列状に
配置された受光素子部を備えるようにすれば、２次元座
標位置として処理できるため、便利である。
【００１１】その場合には、例えば請求項３に示すよう
な反射光検出手段とすることができる。すなわち、行列
状に配置された受光素子部の行単位及び列単位で受光素
子の機能の発揮の有無を切り替える選択スイッチとを備
え、それら行単位及び列単位の選択スイッチが両方とも
機能発揮側になっている場合にのみ、該当する受光素子
の機能が発揮されるよう構成するのである。また、請求
項４に示すように、行列状に配置された受光素子毎に機
能の発揮の有無を切り替える受光素子選択スイッチを備
え、受光素子を個別に制御可能に構成してもよい。
【００１２】なお、請求項３のように行列単位の選択ス
イッチの場合には、選択スイッチの数が行数（ｍ）＋列
数（ｎ）で済むが、請求項４のように受光素子選択スイ
ッチの場合には、選択スイッチの数が受光素子数、すな
わち行数（ｍ）×列数（ｎ）だけ必要である。しかし、
請求項３のように行列単位の選択スイッチの場合には、
機能を発揮させる領域を矩形形状でしか選択することが
できないが、請求項４の場合には、どのような形状の領
域も選択できるため、真に必要な受光素子のみを機能発
揮させる点ではより好ましい。これは、外乱光ノイズの
影響除去の点でも好ましい。
【００１３】このように、受光素子の必要な受光素子の
み機能発揮させるという観点からすれば、次に示す集光
レンズによる影響を考慮することが好ましい。この集光
レンズは、受光素子部に対して反射光を集光するための
レンズであり、受光素子部に対して１つだけ設けられて
いる。したがって、集光レンズの焦点位置が受光素子部
の中央に設定されている場合には、反射光のスポットの
サイズが、受光素子部の中央部分では小さいが、周辺部
分に行くほど大きくなってしまう。そこで、請求項５に
示すように、切替選択手段が、受光素子の機能を発揮さ
せる領域に関し、受光素子部の中央部分よりも周辺部分
の方が大きくなるよう切替選択することによって、外乱
光ノイズの影響を極力防止できると共に、常に良好な感
度を保つことができる。
【００１４】そして、受光素子の機能を発揮させる領域
を、受光素子部の中央部分よりも周辺部分の方が大きく
なるようにする際には、例えば請求項６に示すように、
受光素子部の中央部分よりも周辺部分の方の受光素子を
大きなサイズに形成することが考えられる。つまり、予
めスポットサイズに併せた受光素子サイズとしておくこ
とで、上述した行列単位の選択スイッチ（請求項３参
照）あるいは受光素子選択スイッチ（請求項４参照）の
数を減らすことができる。その結果、切替制御に係るロ
ジック部の簡素化や、ＩＣ化した場合のピン数や配線数
の削減という利点が得られる。
【００１５】また、請求項７に示すように、切替選択手
段が、選択する受光素子数に関し、受光素子部の中央部
分よりも周辺部分の方が多くなるよう切替選択するよう
にしてもよい。この場合には、受光素子サイズが等しい
タイプの受光素子部であれば当然適用できるし、さらに
は、請求項６に示したように、受光素子サイズが等しく
ないタイプの受光素子部であっても適用できる。
【００１６】ところで、外乱光ノイズの影響除去の観点
からすれば、必要な受光素子のみ機能発揮させるのはも
ちろん、その必要な受光素子の領域が極力小さい方がよ
い。しかし、集光レンズの焦点位置が受光素子部の中央
に設定されていると、どうしても受光素子部の周辺部分
でのスポットサイズが大きくなってしまう。そこで、次
のような工夫をすることも好ましい。すなわち、請求項
８に示すように、集光レンズと前記受光素子部の中央部
分との距離である第１の距離が集光レンズの焦点距離よ
りも短くなるよう配置することによって、集光レンズと
受光素子部の最外周部分との距離である第２の距離を、
焦点距離に相対的に近づけるのである。このようにすれ
ば、受光素子部の中央部分でのスポットサイズは相対的
に大きくなるが、逆に受光素子部の周辺部分でのスポッ
トサイズは相対的に小さくなる。なお、この場合、受光
素子部の中央部分でのスポットサイズが周辺部分でのス
ポットサイズよりも大きくなってしまうのは好ましくな
いので、そこまでは焦点位置をずらさないこととする。
したがって、請求項９に示すように、焦点距離に対する
第１の距離のずれ量の絶対値が、焦点距離に対する前記
第２の距離のずれ量の絶対値と等しくなるよう配置した
状態が限界である。
【００１７】但し、実際には、受光素子部の周辺部分よ
りも中央部分にて検知される情報の頻度や重要度の方が
高いことが多いと考えられるので、「中央部分でのスポ
ットサイズ＜周辺部分でのスポットサイズ」に設定する
ことが多いと考えられる。つまり、ここでの技術思想を
要約して言えば、受光素子部の中央部分に焦点位置があ
ると周辺部分でのスポットサイズが大きくなりすぎるの
で、それを緩和するために焦点位置をずらすということ
である。
【００１８】なお、この距離測定装置は、例えば請求項
１０に示すように車両に搭載されて用いられることを前
提とし、前記レーザ光の掃引方向が車幅方向あるいは車
高方向であることが考えられる。このように設定する
と、距離測定に際して、測定対象物の位置が、車幅方向
及び車高方向の２次元位置として得られるため、処理が
容易となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は、実施の形態の距離測定装
置１を表す概略構成図である。なお、本実施の形態の距
離測定装置１は、自動車に搭載されて前方の車両や障害
物等の反射物体を検出するためのものである。
【００２０】本距離測定装置１は、送受信部３１と演算
部３３とを主要部として次のように構成されている。図
１に示すように、送受信部３１は、パルス状のレーザ光
Ｈを、スキャン機構部３５を介して放射する半導体レー
ザダイオード（以下、単にレーザダイオードと称す
る。）３９と、図示しない反射物体としての障害物に反
射されたレーザ光Ｈを受光レンズ４１を介して受光し、
そのパルス状の強度変化に対応する電圧変化を出力する
受光素子部４３とを備えている。
【００２１】レーザダイオード３９はＬＤ駆動部４０を
介して演算部３３に接続され、演算部３３からのトリガ
ー信号としての駆動信号によりレーザ光Ｈを放射（発
光）する。また、スキャン機構部３５は、絞り４５、投
光レンズ４６、ミラー４７及びスキャナ４９を備えてお
り、レーザダイオード３９から放射されたレーザ光Ｈは
絞り４５によって断面が略長方形状の光ビームとされ、
投光レンズ４６によって光ビームの断面がさらに細長く
される。そして、そのレーザ光Ｈは、スキャナ４９によ
って揺動されるミラー４７を介して掃引照射される。本
実施形態においては、このレーザ光Ｈは、車両の前方に
おいて、車幅方向の水平面内の所定角度に渡り掃引照射
される。
【００２２】なお、本実施形態のスキャン機構部３５に
よるスキャンエリアは、縦方向（車高方向）が４ｄｅ
ｇ、横方向（車幅方向）が１６ｄｅｇの矩形領域であ
り、スキャナ４９は、横方向（車幅方向）の１６ｄｅｇ
分が確保できるようにミラー４７を揺動してレーザ光Ｈ
を掃引照射する。一方、縦方向（車高方向）にはスキャ
ンしない。その代わりに、絞り４５及び投光レンズ４６
によって光ビームの断面が略長方形状とされたレーザ光
Ｈは、その光ビームの断面形状自体が、縦方向（車高方
向）の４ｄｅｇ分を確保できるような縦長形状に形成さ
れている。
【００２３】一方、受光素子部４３は、受光レンズ４１
を介して受光したレーザ光Ｈのパルス状の強度変化に対
応する電圧変化を出力するフォトダイオード（ＰＤ）の
セルが行列状に配置されている。本実施形態において
は、上述したスキャンエリア（縦方向（車高方向）４ｄ
ｅｇ、横方向（車幅方向）１６ｄｅｇ）が確保できるよ
うに縦方向（車高方向）及び横方向（車幅方向）に所定
数ずつ配置されたＰＤマトリックスとして構成されてい
る。
【００２４】そして、図２に示すように、そのＰＤマト
リックスの行単位で各ＰＤセルの機能の発揮の有無を切
り替える垂直方向選択スイッチ５１と、列単位で各ＰＤ
セルの機能の発揮の有無を切り替える水平方向選択スイ
ッチ５２とを備えている。そして、これら垂直方向選択
スイッチ５１及び水平方向選択スイッチ５２が両方とも
機能発揮側になっている場合にのみ、該当するＰＤセル
の機能が発揮されるよう構成されている。したがって、
これら垂直方向選択スイッチ５１及び水平方向選択スイ
ッチ５２がセル選択部５０を構成する。なお、図２にお
いては、垂直方向選択スイッチ５１の場合はスイッチが
開いている状態が機能発揮側であり、逆に水平方向選択
スイッチ５２の場合はスイッチが閉じている状態が機能
発揮側である。
【００２５】受光素子部４３の出力電圧は、アンプ５３
を介して時間計測回路６１へ入力される。なお、アンプ
５３に入力させる前に、例えばＳＴＣ（Sensitivity Ti
me Control）回路を介して所定レベルに増幅されてもよ
い。受信信号強度は目標物までの距離の４乗に反比例す
るため、近距離にリフレクタ等の反射率の高いものがあ
り受光強度がきわめて強くなった場合を補償する点でこ
のＳＴＣ回路は好ましい。
【００２６】時間計測回路６１には、演算部３３からＬ
Ｄ駆動部４０へ出力される駆動信号も入力され、上記駆
動信号をスタートパルスＰＡ、上記受光信号をストップ
パルスＰＢとし、２つのパルスＰＡ，ＰＢ間の位相差
（すなわち入力時間差）を２進デジタル信号に符号化し
て、その値を演算部３３へ入力する。この時間計測回路
６１は、微小時間を数値化することができ、放射された
レーザ光Ｈ１発に対して複数の受光信号があってもそれ
ぞれの信号についての時間差を検出することができるも
のである。なお、このことを「マルチラップが可能であ
る」と表現し、またこのようにして得たデータをマルチ
ラップデータと表現している。
【００２７】演算部３３は、時間計測回路６１からの時
間差データと、そのときのミラー４７の揺動角に基づ
き、障害物までの距離および方向を算出する。なお、演
算部３３には図示しない車速センサからの車速信号も入
力している。次に、このように構成された距離測定装置
１の作動について説明する。
【００２８】まず、距離測定の概略について説明する。
演算部３３がＬＤ駆動部４０に対して、レーザダイオー
ド３９を発光させるために発光トリガーとしての駆動信
号を出力し、レーザダイオード３９を発光させる。この
発光に対応し、図示しない障害物に反射されたレーザ光
Ｈを受光レンズ４１を介して受光する。そしてこの受光
したレーザ光Ｈは、受光素子部４３でその強度に対応す
る電圧に変換され、アンプ５３を介して時間計測回路６
１へ入力する。そして、時間計測回路６１は、放射され
たレーザ光Ｈ１発に対して複数の反射信号があってもそ
れぞれの信号についての時間差を検出して、マルチラッ
プ距離データとして演算部３３に入力する。この時間計
測回路６１から入力された距離データは、演算部３３の
図示しないＲＡＭに記憶される。演算部３３により時間
差から求められた距離データは、受光素子部４３におけ
る検出の遅延時間やアンプ５３における検出の遅延時間
を考慮して、距離に対応した正確な時間差に変換した
後、その時間差と光速とから、正確な距離データとして
求められている。なお、直接、距離のデータでなくて
も、距離を表す物理量ならば良く、例えば前記正確な時
間差そのものでも良い。遅延時間が考慮された時間差は
距離に比例しているので、距離そのものの代りに用いる
ことができる。このような、正確な距離データあるいは
正確な時間差は、時間計測回路６１から演算部３３が受
け取った際に算出しておけば良い。
【００２９】これが距離測定の概略であるが、本実施形
態においては、演算部３３がスキャナ４９を介してミラ
ー４７を揺動させて上述した所定のスキャンエリアをス
キャンする手法を採用している。これによって、レーザ
光Ｈは車両の前方において水平面内の所定角度（１６ｄ
ｅｇ）に渡り掃引照射される。
【００３０】この際、本実施形態においては、同一のス
キャン角度において複数回レーザ光Ｈを照射し、照射毎
に機能発揮させるＰＤセルを切り替えながら、受光及び
測距を行う。この点を、例えば図３（ｂ）に示したＰＤ
マトリックスのイメージ図を参照して説明すれば、縦方
向に４つのセルがあるが、最初は図３（ｃ）に示すよう
に最上部のセルだけを機能発揮させ、２回目は２番目の
セル、３回目は３番目のセル、そして最後は図３（ｄ）
に示すように最下部のセルだけ、というように順番に機
能発揮させるセルを切り替えていく。
【００３１】上述した縦方向（車高方向）４ｄｅｇ、横
方向（車幅方向）１６ｄｅｇのスキャンエリア中におけ
る上側に近いほど、受光素子部４３のＰＤマトリックス
中では下側に近いセルに受光することとなり、逆にスキ
ャンエリア中における下側に近いほど、受光素子部４３
のＰＤマトリックス中では上側に近いセルに受光するこ
ととなる。したがって、同一のスキャン角度においてレ
ーザ光Ｈを照射したとしても、例えば図３（ｃ）に示す
ように最上部のセルだけを機能発揮させれば、スキャン
エリア中の下部に存在する対象物を測距することがで
き、図３（ｄ）に示すように最下部のセルだけ機能発揮
させれば、スキャンエリア中の上部に存在する対象物を
測距することができる。
【００３２】つまり、横方向（車幅方向）にスキャンし
ているが、そのスキャン方向に垂直な方向（車高方向）
での検出対象位置に基づいて、機能を発揮させる受光素
子を切替選択できるようにしたため、レーザ光Ｈは１次
元的にスキャンしていながら、その方向に垂直な方向に
ついての位置情報も得ることができる。したがって、ス
キャン操作に基づき、横方向（車幅方向）についての位
置情報も得れば、測定対象物の２次元的な位置情報を得
ることができるのである。これにより、スキャン方式は
１次元のままでありながら、２次元の位置情報を得られ
る距離測定装置１を実現することができる。
【００３３】また、図３（ｂ）に示したＰＤマトリック
スのイメージ図では横方向に８つのセルがある。この横
方向についても全てのセルを機能発揮状態にするのでは
なく、この場合にはレーザ光Ｈの照射方向に応じて、そ
の照射方向であれば、ＰＤマトリックス中のこの部分に
受光するであろうと予測されるセルだけを機能発揮させ
る。例えば、図４に示す車両Ａを測距対象としている場
合には、その車両Ａからの反射光は受光レンズ４１を介
して受光素子部４３中の相対的に右部側に受光すると予
測される。したがって、その受光が予測されるセルを特
定し、垂直方向選択スイッチ５１及び水平方向選択スイ
ッチ５２を制御して、該当するＰＤセルのみが機能発揮
されるようにする。このようにレーザ光Ｈの照射方向に
応じて機能を発揮させる受光素子を切替選択するように
すれば、外乱光ノイズの影響を極力小さくできる。
【００３４】例えば図４中の車両Ｂが対向車線を走行し
ている自動車であったとすると、その車両Ｂに搭載され
た距離測定装置から照射されたレーザ光Ｈは、受光レン
ズ４１を介して受光素子部４３中の相対的に左部側に受
光すると予測されるが、その部分のＰＤセルは機能発揮
されない状態とされている。そのため、その車両Ｂから
のレーザ光Ｈによる悪影響は生じない。
【００３５】このように、スキャンエリア中における検
出対象の縦方向（車高方向）位置に応じると共に、レー
ザ光Ｈの照射方向に応じて機能発揮させるＰＤセルを切
り替えていくことにより、「必要なＰＤセルのみ機能発
揮させる」ことができるのであるが、受光レンズ４１に
よる集光機能を鑑みると、次の点を考慮して「必要なＰ
Ｄセル」を決定することが好ましい。つまり、受光レン
ズ４１は、受光素子部４３に対して反射光を集光する機
能を持っており、本実施形態の場合には受光素子部４３
に対して１つだけ設けられている。そして、図５（ａ）
に示すように、この受光レンズ４１の焦点位置が受光素
子部４３の中央に設定されている場合には、次のような
状況が生じる。すなわち、図５（ｂ）に示すように、反
射光のスポットサイズが、受光素子部４３の中央部分で
は小さいが、周辺部分に行くほど略楕円状に大きくなっ
てしまう。このような状況による影響を鑑みて、次のよ
うないくつかの工夫が考えられる。
【００３６】（１）まず、このようなスポットサイズの
違いに応じ、機能発揮させるＰＤセルの領域を、受光素
子部４３の中央部分よりも周辺部分の方が大きくなるよ
う切替選択することが考えられる。例えば図６に示すよ
うに、縦方向に６個、横方向に１８個のセルが行列状に
配置されたＰＤマトリックスを考える。この場合、受光
レンズ４１に対する水平方向（車幅方向）の入射角度が
０ｄｅｇの場合には、４セルの矩形エリアを同時に選択
する。具体的には、セル位置を（ｍ，ｎ）で示すと次の
ような４セルが１グループとなる。
【００３７】 （９，１）＋（１０，１）＋（９，２）＋（１０，２） （９，２）＋（１０，２）＋（９，３）＋（１０，３） （９，３）＋（１０，３）＋（９，４）＋（１０，４） （９，４）＋（１０，４）＋（９，５）＋（１０，５） （９，５）＋（１０，５）＋（９，６）＋（１０，６） 一方、受光レンズ４１に対する水平方向（車幅方向）の
入射角度が−１０ｄｅｇの場合には、８セルの矩形エリ
アを同時に選択する。具体的には、次のような８セルが
１グループとなる。
【００３８】 (1,1)＋(2,1)＋(3,1)＋(4,1)＋(1,2)＋(2,2)＋(3,2)＋(4,2) (1,2)＋(2,2)＋(3,2)＋(4,2)＋(1,3)＋(2,3)＋(3,3)＋(4,3) (1,3)＋(2,3)＋(3,3)＋(4,3)＋(1,4)＋(2,4)＋(3,4)＋(4,4) (1,4)＋(2,4)＋(3,4)＋(4,4)＋(1,5)＋(2,5)＋(3,5)＋(4,5) (1,5)＋(2,5)＋(3,5)＋(4,5)＋(1,6)＋(2,6)＋(3,6)＋(4,6) なお、複数のＰＤセルを同時に機能発揮させる場合に
は、そのＰＤセル領域に対応する垂直方向選択スイッチ
５１及び水平方向選択スイッチ５２（図２参照）を同時
に切り替えればよい。
【００３９】こうすることによって、スポットサイズの
違いに応じて「必要なＰＤセルのみ機能発揮させる」こ
とができるため、外乱光ノイズの影響を極力防止できる
と共に、常に良好な感度を保つことができる。 （２）また、図６に示した例では、受光素子部４３のＰ
Ｄマトリックスを構成する各ＰＤセルの大きさは等しい
ことを前提としたが、「機能を発揮させる領域を受光素
子部４３の中央部分よりも周辺部分の方を大きくする」
ための手法としては、次のような工夫も考えられる。つ
まり、図７に示すように、ＰＤマトリックスを構成する
ＰＤセルのサイズ自体を、受光素子部の中央部分よりも
周辺部分の方が大きくなるように形成するのである。
【００４０】予めスポットサイズに併せたＰＤセルサイ
ズとしておくことで、受光レンズ４１に対して垂直方向
から±１０ｄｅｇ傾いて入射した場合であっても、４セ
ルの矩形エリアを同時に選択するだけでよくなる。その
結果、垂直方向選択スイッチ５１及び水平方向選択スイ
ッチ５２（図２参照）の数を減らすことができ、切替制
御に係るロジック部の簡素化や、ＩＣ化した場合のピン
数や配線数の削減という利点が得られる。なお、図７の
例では横方向（車幅方向に対応する方向）のみサイズを
大きくしているが、縦方向（車高方向に対応する方向）
のサイズを大きくしてもよい。
【００４１】また、図７に示す例では、０ｄｅｇ，±５
ｄｅｇ，±８ｄｅｇ，±１０ｄｅｇのいずれの場合にも
４つのＰＤセルのみを機能発揮させればよいようにした
が、これには限られず、例えば±１０ｄｅｇにおいて
は、６つのＰＤセルで対応するように、セルサイズを設
定してもよい。
【００４２】（３）さらに、外乱光ノイズの影響除去の
観点からすれば、上述した「必要なＰＤセルのみ機能発
揮させる」ことはもちろん、その「必要なＰＤセル」の
領域が極力小さい方がよい。したがって、図８（ａ）に
示すように、受光レンズ４１の焦点位置が受光素子部４
３の中央に設定されていると、どうしても受光素子部４
３の周辺部分でのスポットサイズが大きくなってしまう
（図５等参照）。そこで、図８（ｂ）に示すように、受
光レンズ４１と受光素子部４３の中央部分との距離であ
る第１の距離が受光レンズ４１の焦点距離よりも短くな
るよう配置することによって、受光レンズ４１と受光素
子部４３の最外周部分との距離である第２の距離を、焦
点距離に相対的に近づける。
【００４３】このようにすれば、例えば、図９に示した
受光ビームのスポットサイズ角度特性からも判るよう
に、受光素子部４３の中央部分でのスポットサイズは相
対的に大きくなるが、逆に受光素子部４３の周辺部分で
のスポットサイズは相対的に小さくなる。なお、この場
合、受光素子部４３の中央部分でのスポットサイズが周
辺部分でのスポットサイズよりも大きくなってしまうの
は好ましくないので、そこまでは焦点位置をずらさない
こととする。したがって、焦点距離に対する第１の距離
のずれ量の絶対値が、焦点距離に対する第２の距離のず
れ量の絶対値と等しくなるよう配置した状態が限界であ
る。
【００４４】但し、実際には、受光素子部４３の周辺部
分よりも中央部分にて検知される情報の頻度や重要度の
方が高い場合が多いと考えられるので、「中央部分での
スポットサイズ＜周辺部分でのスポットサイズ」に設定
することが多い。図９に示す例では、入射角度が５ｄｅ
ｇ付近でスポットサイズが最も小さくなるようにしてい
るが、１０ｄｅｇでのスポットサイズは０ｄｅｇでのス
ポットサイズの２倍程度はある。
【００４５】なお、本実施の形態において、レーザダイ
オード３９、ＬＤ駆動部４０及びスキャン機構部３５が
掃引照射手段に該当し、受光レンズ４１、受光素子部４
３が反射光検出手段に該当し、時間計測回路６１が時間
差計測手段に該当し、演算部３３が距離算出手段に該当
し、演算部３３及びセル選択部５０が切替選択手段に該
当する。
【００４６】［その他］本発明の距離測定装置１は前記
実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々の態様で構成することができる。
例えば、上記実施形態においては、図２に示すように、
ＰＤセルが行列状に配置された受光素子部４３のＰＤマ
トリックスに対して、行単位及び列単位で受光素子の機
能の発揮の有無を切り替える垂直方向選択スイッチ５１
及び水平方向選択スイッチ５２を備え、それら両選択ス
イッチ５１，５２が両方とも機能発揮側になっている場
合にのみ、該当するＰＤセルの機能が発揮されるよう構
成したが、図１０に示すように、ＰＤマトリックスのＰ
Ｄセル毎に、機能の発揮の有無を切り替える選択スイッ
チを備え、ＰＤセルを個別に制御可能に構成してもよ
い。
【００４７】なお、上記実施形態の用に行列単位の選択
スイッチ５１，５２（図２参照）の場合には、選択スイ
ッチ５１，５２の数が行数（ｍ）＋列数（ｎ）で済む
が、図１０に示すようにＰＤセル毎に選択スイッチを設
ける場合には、選択スイッチの数が受光素子数、すなわ
ち行数（ｍ）×列数（ｎ）だけ必要である。しかし、行
列単位の選択スイッチ５１，５２の場合には、機能を発
揮させる領域を矩形形状でしか選択することができない
が、図１０に示すＰＤセル毎の選択スイッチであれば、
どのような形状の領域も選択できるため、真に必要な受
光素子のみを機能発揮させる点ではより好ましい。これ
は、外乱光ノイズの影響除去の点でも好ましい。
【００４８】また、上記実施形態ではスキャン機構部３
５のミラー４７としてガルバノミラーを用いていたが、
図１１に示すように、ポリゴンミラー１４７を用いても
よい。この場合には、ポリゴンミラー１４７の各面の倒
れ角に応じて２次元的にもスキャンすることとなるが、
上述した本発明の効果はこのような態様でも有効であ
る。つまり、図３（ａ）に示すようなレーザ光Ｈの照射
がポリゴンミラー１４７の各面の倒れ角に応じて上下方
向に位置を変えて同様に実施されることとなるが、ポリ
ゴンミラー１４７のある１面について考えた場合には、
レーザ光Ｈを１次元的に照射しながら、図３（ｂ）にて
説明したように２次元的な位置の区別ができる点は同様
であり、これまでに説明した効果は得られる。つまり、
従来方式で同様のことを実現しようとした場合には、や
はりポリゴンミラー１４７自体を２次元的に駆動させる
機構が必要であるため、本発明の優位性は明らかであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施の形態の距離測定装置を表す概略構成
図である。
【図２】 前記距離測定装置における送受信部の構成説
明図である。
【図３】 レーザ光の光ビーム断面のイメージや受光素
子部のＰＤマトリックスのイメージを示す説明図であ
る。
【図４】 前記距離測定装置の作用効果を示すための説
明図である。
【図５】 ビームの入射角度に対するスポットサイズの
説明図である。
【図６】 ビームの入射角度に対するスポットサイズの
違いによる影響を解消するための１手法（選択セル数可
変）を示す説明図である。
【図７】 ビームの入射角度に対するスポットサイズの
違いによる影響を解消するための１手法（不等セルサイ
ズ）を示す説明図である。
【図８】 ビームの入射角度に対するスポットサイズの
違いによる影響を解消するための１手法（焦点位置移
動）を示す説明図である。
【図９】 受光ビームのスポットサイズ角度特性を示す
グラフである。
【図１０】 選択スイッチ部分の別実施形態の説明図で
ある。
【図１１】 ミラー部分の別実施形態の説明図である。
【符号の説明】
１…距離測定装置 ３１…送受信部 ３３…演算部 ３５…スキャン機構
部 ３９…レーザダイオード ４０…ＬＤ駆動部 ４１…受光レンズ ４３…受光素子部 ４５…絞り ４６…投光レンズ ４７…ミラー ４９…スキャナ ５０…セル選択部 ５１…垂直方向選択
スイッチ ５２…水平方向選択スイッチ ５３…アンプ ６１…時間計測回路 １４７…ポリゴンミラ
ー Ａ，Ｂ…車両 Ｈ…レーザ光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｃ (72)発明者 松井 武 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 5H180 AA01 CC03 CC07 LL01 5J084 AA04 AA05 AA10 AB01 AC02 AD01 BA04 BA11 BA13 BA40 BA49 BB02 BB26 BB28 BB37 CA03 CA12 CA19 CA31 CA53 CA69 DA01 DA07 EA02 EA07

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】レーザ光を掃引照射する掃引照射手段と、 前記掃引照射手段にて掃引照射されたレーザ光が反射物
    から反射されて来た反射光を検出する反射光検出手段
    と、 前記掃引照射手段がレーザ光を照射してから前記反射光
    検出手段が反射光を検出するまでの時間差を計測する時
    間差計測手段と、 前記時間差計測手段にて計測された時間差に基づいて前
    記反射物までの距離または距離を表す物理量を算出する
    距離算出手段と、 を備えた距離測定装置において、 前記掃引照射されるレーザ光は、その光ビームの断面
    が、掃引方向に対して垂直方向に長く設定されており、 前記反射光検出手段は、少なくとも掃引方向に垂直な方
    向に複数の受光素子が配置された受光素子部を備えてい
    ると共に、前記掃引方向に垂直な方向に配置された受光
    素子群については、受光素子の機能の発揮の有無を個別
    に制御可能に構成されており、 さらに、 前記掃引方向に垂直な方向での検出対象位置に応じて、
    機能を発揮させる受光素子を切替選択する切替選択手段
    を備えていること、 を特徴とする距離測定装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載の距離測定装置において、 前記切替選択手段は、前記レーザ光の照射方向にも応じ
    て、機能を発揮させる受光素子を切替選択すること、 を特徴とする距離測定装置。
  3. 【請求項３】請求項１又は２記載の距離測定装置におい
    て、 前記反射光検出手段は、 掃引方向及び当該方向に垂直な方向に複数の受光素子が
    行列状に配置された受光素子部と、 その行列状に配置された受光素子部に対し、行単位及び
    列単位で前記受光素子の機能の発揮の有無を切り替える
    選択スイッチとを備えており、 それら行単位及び列単位の選択スイッチが両方とも機能
    発揮側になっている場合にのみ、該当する受光素子の機
    能が発揮されるよう構成されていること、 を特徴とする距離測定装置。
  4. 【請求項４】請求項１又は２記載の距離測定装置におい
    て、 前記反射光検出手段は、 掃引方向及び当該方向に垂直な方向に複数の受光素子が
    行列状に配置された受光素子部と、 前記受光素子毎に機能の発揮有無を切り替える受光素子
    選択スイッチとを備えていること、 を特徴とする距離測定装置。
  5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか記載の距離測定装
    置において、 前記反射光検出手段は、前記受光素子部に対して前記反
    射光を集光するための集光レンズを備えており、 前記切替選択手段は、前記受光素子の機能を発揮させる
    領域に関し、前記受光素子部の中央部分よりも周辺部分
    の方が大きくなるよう切替選択すること、 とを特徴とする距離測定装置。
  6. 【請求項６】請求項５記載の距離測定装置において、 前記受光素子は、前記受光素子部の中央部分よりも周辺
    部分の方が大きなサイズに形成されていること、 を特徴とする距離測定装置。
  7. 【請求項７】請求項５又は６記載の距離測定装置におい
    て、 前記切替選択手段は、選択する受光素子数に関し、前記
    受光素子部の中央部分よりも周辺部分の方が多くなるよ
    う切替選択すること、 を特徴とする距離測定装置。
  8. 【請求項８】請求項１〜７のいずれか記載の距離測定装
    置において、 前記集光レンズと前記受光素子部の中央部分との距離で
    ある第１の距離が前記集光レンズの焦点距離よりも短く
    なるよう配置することによって、前記集光レンズと前記
    受光素子部の最外周部分との距離である第２の距離を、
    前記焦点距離に相対的に近づけたこと、 を特徴とする距離測定装置。
  9. 【請求項９】請求項８記載の距離測定装置において、 前記焦点距離に対する前記第１の距離のずれ量の絶対値
    が、前記焦点距離に対する前記第２の距離のずれ量の絶
    対値と等しくなるよう配置したこと、 を特徴とする距離測定装置。
  10. 【請求項１０】請求項１〜９のいずれか記載の距離測定
    装置において、 車両に搭載されて用いられることを前提とし、 前記レーザ光の掃引方向は車幅方向あるいは車高方向で
    あること、 を特徴とする距離測定装置。
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