JP2012122951A - 距離測定装置および距離測定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】物体により反射される反射光に基づいて物体までの距離を測定する距離測定装置において、ダイナミックレンジの広い受光素子を備えることなく反射率の異なる各物体を良好に検出できるようにする。
【解決手段】運転支援システム１において受光部１５は、光波を射出する発光部１４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、この光量に応じて出力をし、レーダ制御部１１は、各受光部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。さらに受光部１５は、異なる感度を有する複数の受光部１５ａ〜１５ｃを備えている。よって、ダイナミックレンジが広い受光部を利用した場合と同様に、受光部１５によって検出可能な反射光の光量の範囲を拡大することができる。よって、ダイナミックレンジが広い受光部を備えることなく反射率の異なる各物体を良好に検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、物体により反射される反射光に基づいて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。

上記のような距離測定装置が広く知られている（例えば、特許文献１参照）。このような距離測定装置において、反射光を受光するために設けられる受光部としては、単一の受光素子、または同一の受光素子をアレイ配置したものを利用することが一般的であった。

特開平０８−１２２４３７号公報

しかしながら、上記距離測定装置が検出しようとする物体は、物体毎に光波の反射率が異なるため、反射率の高い物体を検出する設定のときには反射率の低い物体が検出できず、反射率の低い物体を検出する設定のときには反射率の高い物体が検出できない虞があった。また、反射率の高い物体および反射率の低い物体を同じ設定で良好に検出しようとすると、ダイナミックレンジが広い高価な受光素子を有する受光部を備える必要があった。

そこで、このような問題点を鑑み、物体により反射される反射光に基づいて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おいて、ダイナミックレンジの広い受光素子を備えることなく反射率の異なる各物体を良好に検出できるようにすることを本発明の目的とする。

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、受光部は、光波を射出する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。距離演算手段は、各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。この構成において、受光部は、異なる感度を有する複数の受光素子を備えている。

このような距離測定装置によれば、感度が異なる複数の受光素子を備えているので、ダイナミックレンジが広い受光素子を利用した場合と同様に、受光部によって検出可能な反射光の光量の範囲を拡大することができる。よって、ダイナミックレンジが広い受光素子を備えることなく反射率の異なる各物体を良好に検出することができる。

ところで、上記距離測定装置においては、第２の構成の距離測定装置のように、距離演算手段は、受光部からの出力のうちの、出力が飽和した部位を除去して物体までの距離を演算するようにしてもよい。また、第３の構成の距離測定装置のように、距離演算手段は、各受光素子からの出力のうちの、第１基準出力値以上となる期間が第１判断時間以上継続する部位を除去するようにしてもよい。さらに、第４の構成の距離測定装置のように、距離演算手段は、各受光素子からの出力が第２基準出力値から第２基準出力値とは異なる第３基準出力値まで変化する際の時間が、第２判断時間未満となる部位を除去するようにしてもよい。

上記発明では、感度が高い受光素子からの出力が飽和したり、第１基準出力値以上の時間が比較的長時間継続したり、或いは出力が急峻に変化したりする場合、より感度が低い受光素子からの出力が適切に得られる可能性が高いことに着目し、出力が飽和した部位、第１基準出力値以上の時間が比較的長時間継続した部位、或いは第２基準出力値から第３基準出力値まで変化する際の時間が第２判断時間未満となる部位を除去する。このようにしても物体の距離を検出する構成としては支障がなく、むしろ、感度が低い受光素子からの出力を利用して物体までの距離を演算するほうが、出力のピークを特定しやすく、距離の演算精度が向上するものと考えられる。

よって、このような距離測定装置によれば、より精度よく物体までの距離を演算することができる。
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、光波の強度を変化させつつ発光部に光波を複数回射出させる射出制御手段を備えていてもよい。

このような距離測定装置によれば、受光部は異なる強度の反射光を受光することになるので、適切な強度の反射光を利用して物体までの距離を演算することができる。よって、受光部のダイナミックレンジをさらに拡大させることと同様の効果を享受することができる。

さらに、上記距離測定装置においては、第６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、取得された外光量に応じて複数の受光素子による出力のうちの何れの部位を利用するかを設定する利用設定手段と、を備えていてもよい。

このような距離測定装置によれば、利用する受光素子の出力の部位と外光量とを予め対応付けておけば、複数の受光素子からの出力のうちの何れを選択するかを決定する際の処理を簡素化することができる。

また、上記距離測定装置においては、第７の構成の距離測定装置のように、外光量取得手段は、反射光を受光しないときの受光素子の出力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から外光量を取得してもよい。

このような距離測定装置によれば、外光量を検出するためのハードウェア（例えば照度計）を利用することなく、外光量を検出することができる。
なお、外光量検出手段の構成としては、例えば、出力の絶対値に応じて外光量を検出する構成や、出力の変動幅（ショット雑音）に応じて外光量を検出する構成等を採用することができる。

さらに、上記距離測定装置においては、第８の構成の距離測定装置のように、利用設定手段は、反射光を受光しないときの出力が外光閾値未満となる受光素子のうちの、最も感度が高いものからの出力を利用するよう設定してもよい。

このような距離測定装置によれば、充分なＳ／Ｎ値（シグナル／ノイズの値）を確保した上で、最も感度のよい受光素子を選択するので、良好に物体を検出することができる。
また、上記目的を達成するためには、第９の構成としての距離測定プログラムのように、コンピュータを上記何れか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プログラムとして構成してもよい。

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と同様の効果を享受することができる。

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である。 実施形態において、レーザ光を照射する領域を示す模式図である。 第１実施形態のレーダ処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の測距処理を示すフローチャート、および受光部１５による検出レベルを時間との関係で示すグラフである。 第２実施形態の測距処理を示すフローチャートである。 第２実施形態の受光部１５ａ〜１５ｃからの出力からピーク値を検出する処理を示すグラフである。 第３実施形態のレーダ処理を示すフローチャートである。 第３実施形態の受光部１５ａ〜１５ｃからの出力からピーク値を検出する処理を示すグラフである。 変形例において、受光部１５による検出レベルを時間との関係で示すグラフである。 変形例において、受光部１５の構成を示す回路図である。

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。
［第１実施形態］
［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２はレーザ光を照射する領域を示す模式図である。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。

レーダ装置１０は、レーダ制御部１１（距離演算手段）と、走査駆動部１２と、光学ユニット１３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、回路などによるハードウェアで構成されていてもよい。

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。

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。特に受光部１５は、異なる感度を有する複数の受光部１５（１５ａ〜１５ｃ）を備えている。

詳細には図１（ｂ）に示すように、受光部１５は、最も感度が高い受光素子からなる高感度受光部１５ａ、最も感度が低い受光素子からなる低感度受光部１５ｃ、これらの中間の感度を有する受光素子からなる中感度受光部１５ｂを備え、これらの各受光部１５ａ〜１５ｃは、同時に反射波を検出できるように同方向に向けて配置されている。

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。

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。

また、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。

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電磁波であるレーザ光を照射し、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。

ここで、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。

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。

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。

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から自車両前方の物体５０の位置情報を取得し、この位置情報に基づいて物体５０との衝突の可能性を判断し、衝突の可能性が高い場合に、自車両の挙動を変更するような（或いは挙動の変更を促すような）運転支援を行う旨の制御信号を表示装置、音声出力装置、制動装置、操舵装置等の何れかに出力する。

［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である。また、図４（ａ）は測距処理を示すフローチャートである。なお、レーダ処理において、Ｓ２１０〜Ｓ２４０の処理は、本発明でいう利用設定手段に相当し、Ｓ２２０の処理は、外光量取得手段に相当する。

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）のうちの最も方位番号およびレイヤ番号が若いものを設定し（Ｓ１１０）、測距処理を実施する（Ｓ１４０）。

本実施形態の測距処理では、複数の受光部１５ａ〜１５ｃのうちの何れかを選択し、選択した受光部１５ａ〜１５ｃからの出力を利用して物体までの距離を測定する。詳細には、図４（ａ）に示すように、まず、最も感度が高い高感度受光部１５ａを選択する（Ｓ２１０）。

そして、選択している受光部１５ａ〜１５ｃで外光量を検出する（Ｓ２２０）。この処理では、レーザ光を射出していない状態で選択している受光部１５ａ〜１５ｃに入力される光量（に対応する電圧）を検出する。

続いて、入力された光量（ノイズレベル）が所定の閾値未満であるか否かを判定する（Ｓ２３０）。なお、ここでの閾値は、受光部１５ａ〜１５ｃに入力される信号のＳ／Ｎ比（シグナル／ノイズ比）が物体を検出するために充分な程度確保できるかを判定するためのものである。

入力された光量が所定の閾値以上であれば（Ｓ２３０：ＮＯ）、現在選択している受光部１５ａ〜１５ｃの次に感度が高い受光部１５ａ〜１５ｃを選択し（Ｓ２４０）、Ｓ２２０の処理に戻る。ここで、各受光部１５ａ〜１５ｃからは、外光量として図４（ｂ）に示すような光量を示す各波形が得られるが、このようなＳ２１０〜Ｓ２４０の処理を実施すると、反射光を受光しないときの出力が閾値（外光閾値）未満となるもののうちの、最も感度が高い受光部１５ａ〜１５ｃ（図４（ｃ）の場合は中感度受光部１５ｂ）を選択することになる。

一方、入力された光量が所定の閾値未満であれば（Ｓ２３０：ＮＯ）、設定した方向に発光部１４からレーザ光を射出させる（Ｓ２６０）。
そして、選択している受光部１５ａ〜１５ｃからの出力を検出し（Ｓ２７０）、得られる波形からピークの位置を抽出し、この位置をＲＡＭ等のメモリに記録する（Ｓ２８０）。このような処理が終了すると、測距処理を終了し、図３に戻る。

続いて、走査を終了するか否かを判定する（Ｓ１７０）。走査を終了するか否かについては、距離または輝度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。

走査を終了しない場合には（Ｓ１７０：ＮＯ）、次にレーザ光を射出する方向を設定し（Ｓ１８０）、Ｓ１４０以下の処理を繰り返す。また、走査を終了する場合には（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、レーダ処理を終了する。

［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を構成するレーダ装置１０において、受光部１５は、光波を射出する発光部１４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。また、レーダ制御部１１は、各受光部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。この構成において、受光部１５は、異なる感度を有する複数の受光部１５ａ〜１５ｃを備えている。

このようなレーダ装置１０によれば、感度が異なる複数の受光部１５ａ〜１５ｃを備えているので、ダイナミックレンジが広い受光部１５ａ〜１５ｃを利用した場合と同様に、受光部１５によって検出可能な反射光の光量の範囲を拡大することができる。よって、ダイナミックレンジが広い受光部１５ａ〜１５ｃを備えることなく反射率の異なる各物体を良好に検出することができる。

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、取得された外光量に応じて複数の受光部１５ａ〜１５ｃによる出力のうちの何れの部位を利用するかを設定する。

このようなレーダ装置１０によれば、外光量に応じて利用する受光部１５ａ〜１５ｃの出力の部位を設定するので、複数の受光部１５ａ〜１５ｃからの出力のうちの何れを選択するかを決定する際の処理を簡素化することができる。

また、上記レーダ装置１０においてレーダ制御部１１は、反射光を受光しないときの受光部１５ａ〜１５ｃの出力を検出することによって外光量を検出し、この外光量を利用して複数の受光部１５ａ〜１５ｃからの出力のうちの何れを選択するかを決定する。

このようなレーダ装置１０によれば、外光量を検出するためのハードウェア（例えば照度計）を利用することなく、外光量を検出することができる。
さらに、上記レーダ装置１０においてレーダ制御部１１は、反射光を受光しないときの出力が外光閾値未満となる受光部１５ａ〜１５ｃのうちの、最も感度が高いものからの出力を利用する。

このようなレーダ装置１０によれば、充分なＳ／Ｎ値（シグナル／ノイズの値）を確保した上で、最も感度のよい受光部１５ａ〜１５ｃを選択するので、良好に物体を検出することができる。

［第２実施形態］
次に、別形態の運転支援システム２について説明する。本実施形態（第２実施形態）以下の説明では、第１実施形態の運転支援システム１と異なる箇所のみを詳述し、第１実施形態の運転支援システム１と同様の箇所については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、測距処理が第１実施形態と異なる。本実施形態の測距処理では、全ての受光部１５ａ〜１５ｃからの出力を利用する。詳細には、図５以下の図面を用いて説明する。図５は第２実施形態の測距処理を示すフローチャートである。

第２実施形態の測距処理では、まず、設定した方向に発光部１４からレーザ光を射出させ（Ｓ３１０）、全ての受光部１５ａ〜１５ｃからの出力を検出する（Ｓ３２０）。そして、出力が飽和している部位を含む検出波を除去する（Ｓ３３０）。

ここで、Ｓ３３０の処理においては、図６（ａ）を用いて説明する。図６（ａ）は、各受光部１５ａ〜１５ｃのそれぞれから得られる出力の一例を示すグラフである。図６（ａ）に示す例では、低感度受光部１５ｃによる出力は飽和していないのに対して、中感度受光部１５ｂおよび高感度受光部１５ａによる出力は一部が飽和している（図中の出力と破線とが一致した部分）。Ｓ３３０の処理では、このように出力が飽和した部位を含む波形の、立ち上がり部分から立ち下がり部分までの部位（図６（ａ）のハッチングで示す部位）を除去する。つまり、この部位については、出力が得られなかったものとして取り扱う。

続いて、得られる波形からピークの位置をそれぞれ抽出する（Ｓ３６０）。この処理では、図６（ｂ）に示すように、各受光部１５ａ〜１５ｃからの出力のうちの飽和していない部位のみからピークの位置が検出される。

そして、得られたピークの位置を合成し（Ｓ３７０）、測距処理を終了する。なお、ピークの位置を合成する際には、図６（ｃ）に示すように、各受光部１５ａ〜１５ｃによるピークの位置のうちの近接するものについては同一の物体であるとして統合し、近接しないものについてはそれぞれ別の物体として距離を記録する。

以上のような第２実施形態のレーダ装置１０においてレーダ制御部１１は、受光部１５からの出力のうちの、出力が飽和した部位を除去して物体までの距離を演算している。
このようなレーダ装置１０では、感度が高い受光部１５ａ〜１５ｃからの出力が飽和した場合、より感度が低い受光部１５ａ〜１５ｃからの出力が適切に得られる可能性が高いことに着目し、出力が飽和した部位を除去している。このようにしても物体の距離を検出する構成としては支障がなく、むしろ、感度が低い受光部１５ａ〜１５ｃからの出力を利用して物体までの距離を演算するほうが、出力のピークを特定しやすく、距離の演算精度が向上するものと考えられる。

よって、このようなレーダ装置１０によれば、より精度よく物体までの距離を演算することができる。
［第３実施形態］
次に、別形態の運転支援システム３について説明する。本実施形態では、レーダ処理が上記実施形態と異なる。具体的には、レーザ光の強度を変化させて複数回照射を行う。

図７は第３実施形態のレーダ処理を示すフローチャートである。なお、第３実施形態のレーダ処理において、Ｓ１２０〜Ｓ１６０の処理は、本発明でいう射出制御手段に相当する。

第３実施形態のレーダ処理では、まず、第１実施形態のレーダ処理と同様に、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）のうちの最も方位番号およびレイヤ番号が若いものを設定する（Ｓ１１０）。そして、レーザ光を射出する際の光量を「少」（最も少なく）設定し（Ｓ１２０）、前述の測距処理を実施する（Ｓ１４０）。なお、測距処理については、第１実施形態の測距処理を採用してもよいし、第２実施形態の測距処理を採用してもよい。

続いて、レーザ光を射出する際の光量の設定が、最大光量であるか否かを判定する（Ｓ１５０）。最大光量でなければ（Ｓ１５０：ＮＯ）、レーザ光を射出する際の光量を１段階引き上げて、Ｓ１４０の処理に戻る。

例えば、レーザ光を射出する際の光量が、「多」と「少」との２種類準備されている場合には、Ｓ１４０の測距処理が２回実施されることになる。このように、レーザ光を射出する際の光量を２段階に設定し、Ｓ１４０の測距処理として第２実施形態の測距処理を採用すると、光量が「少」のときには、各受光部１５ａ〜１５ｃから図８（ａ）に示すような出力が得られ、光量が「多」のときには、各受光部１５ａ〜１５ｃから図８（ｂ）に示すような出力が得られる。

光量が「少」ときにおいて、出力が飽和した部位を除去し、ピークの位置を検出すると、図８（ｃ）に示すような出力が得られ、光量が「多」ときにおいて、出力が飽和した部位を除去し、ピークの位置を検出すると、図８（ｄ）に示すような出力が得られる。すなわち、同様の受光部１５ａ〜１５ｃであっても、異なるピークの位置が検出されうることが分かる。

ところで、Ｓ１５０の処理において、レーザ光を射出する際の光量の設定が最大光量であれば（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、第１実施形態と同様に、走査を終了するか否かを判定する（Ｓ１７０）。走査を終了しない場合には（Ｓ１７０：ＮＯ）、次にレーザ光を射出する方向を設定し（Ｓ１８０）、Ｓ１２０以下の処理を繰り返す。

また、走査を終了する場合には（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、Ｓ３７０の処理と同様に、得られたピークの位置を合成し（Ｓ１９０）、レーダ処理を終了する。なお、本実施形態の測距処理として第２実施形態の測距処理を採用する場合には、ピークの位置を合成する処理が重複するため、Ｓ１９０の処理を実施しなくてもよい。

上記に説明した第３実施形態のレーダ装置１０においてレーダ制御部１１は、光波の強度を変化させつつ発光部１４に光波を複数回射出させている。
このようなレーダ装置１０によれば、受光部１５は異なる強度の反射光を受光することになるので、適切な強度の反射光を利用して物体までの距離を演算することができる。よって、受光部１５のダイナミックレンジをさらに拡大させることと同様の効果を享受することができる。

［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。

例えば、上記第２実施形態においては、各受光部１５（１５ａ〜１５ｃ）からの出力のうちの飽和している部位を含む波形を除去したが、図５に示すように、各受光部１５ａ〜１５ｃからの出力のうちの、第１基準出力値以上となる期間（パルス幅）が第１判断時間以上継続する部位を除去するようにしてもよい（Ｓ３４０）。詳細には、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、受光部１５ａ〜１５ｃからの出力が飽和状態となるような波形に、パルス幅が広くなる（出力がパルス幅閾値以上となる継続時間が長くなる）傾向があることに着目している。そして、パルス幅が一定以上となる波形を除去する。

このようなレーダ装置１０では、第１基準出力値以上の時間が比較的長時間継続した場合、第１基準出力値以上の時間が比較的長時間継続した部位を除去し、より感度の低い受光部１５ａ〜１５ｃからの出力を利用している。このようなレーダ装置１０によれば、より精度よく物体までの距離を演算することができる。

また、図５に示すように、各受光部１５ａ〜１５ｃからの出力の変化が急峻な波形を除去するようにしてもよい（Ｓ３５０）。この構成では、図９（ｃ）に示すように、受光部１５ａ〜１５ｃからの出力が飽和状態となるような波形では、出力の変化が急峻になる傾向があることに着目している。

詳細には、図９（ｃ）に示すように、出力が立ち上がり閾値（下側）（第２基準出力値）から立ち上がり閾値（上側）（第３基準出力値）まで変化する際の時間が基準時間（第２判断時間未満：数ｎｓ未満）となる部位を除去するようにしてもよい。また、Ｓ３３０〜Ｓ３５０の処理は、何れか１つ以上を任意に選択して実施すればよい。

さらに、第１実施形態のＳ２２０の処理では、外光量を受光部１５の出力そのものに応じて検出したが、ショット雑音に基づいて検出するようにしてもよい。この構成について、図１０を用いて説明する。

この場合の受光部１５（各受光部１５ａ〜１５）は、図１０（ａ）、図１０（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される。

受光部１５は、図１０（ａ）、図１０（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１０（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。

上述の測距処理では、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ればよい。

また、測距処理においては、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。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。

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、この処理においては、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１０（ｃ）に示す式によって求めることができる。

この場合のレーダ装置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。

さらに、上記実施形態では、受光部１５を走査する構成としたが、受光部１５はレーザ光が照射される領域を複数の領域に区切り、区切られた領域毎に反射光や外光量を同時に検出する構成（例えばカメラのような撮像素子を備えた構成）としてもよい。

また、上記実施形態においては、本発明を車両に搭載された運転支援システムに適用した例について説明したが、本実施形態は、車両に限らず、物体までの距離を検出することを必要とする構成の物品に適用することができる。

１〜３…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、１５ａ…高感度受光部、１５ｂ…中感度受光部、１５ｃ…低感度受光部、２１…フォトダイオード、２２…抵抗、３０…車両制御部、５０…物体。

Claims (9)

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、
   前記受光部は、異なる感度を有する複数の受光素子を備えたこと
   を特徴とする距離測定装置。
2. 請求項１に記載の距離測定装置において、
   前記距離演算手段は、前記受光部からの出力のうちの、出力が飽和した部位を除去して物体までの距離を演算すること
   を特徴とする距離測定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の距離測定装置において、
   前記距離演算手段は、前記各受光素子からの出力のうちの、第１基準出力値以上となる期間が第１判断時間以上継続する部位を除去すること
   を特徴とする距離測定装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の距離測定装置において、
   前記距離演算手段は、前記各受光素子からの出力が第２基準出力値から第２基準出力値とは異なる第３基準出力値まで変化する際の時間が、第２判断時間未満となる部位を除去すること
   を特徴とする距離測定装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の距離測定装置において、
   光波の強度を変化させつつ前記発光部に光波を複数回射出させる射出制御手段、
   を備えたことを特徴とする距離測定装置。
6. 請求項１〜請求項５の何れか１項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、
   取得された外光量に応じて前記複数の受光素子による出力のうちの何れの部位を利用するかを設定する利用設定手段と、
   を備えたことを特徴とする距離測定装置。
7. 請求項６に記載の距離測定装置において、
   前記外光量取得手段は、反射光を受光しないときの受光素子の出力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から前記外光量を取得すること
   を特徴とする距離測定装置。
8. 請求項６または請求項７に記載の距離測定装置において、
   前記利用設定手段は、反射光を受光しないときの出力が外光閾値未満となる受光素子のうちの、最も感度が高いものからの出力を利用するよう設定すること
   を特徴とする距離測定装置。
9. コンピュータを請求項１〜請求項８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。