JP2015224965A - レーザレーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光の伝搬環境が悪化している状況下でも、所望の受信Ｓ／Ｎが得られるようにして、高精度な測距を実現することができるようにする。
【解決手段】複数の受光器８ａから出力された受信信号のうち、少なくとも１以上の受信信号を加算する信号加算回路１０と、信号加算回路１０により加算された受信信号の受信Ｓ／Ｎを演算するＳ／Ｎ演算回路１５と、Ｓ／Ｎ演算回路１５により演算された受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより高くなるように、信号加算回路１０による加算対象の受信信号を選択するＳ／Ｎ比較回路１６とを設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、目標対象物に照射するレーザ光を走査しながら、目標対象物の３次元画像を生成するレーザレーダ装置に関するものである。

以下の特許文献１に開示されているレーザレーダ装置では、レーザ光を目標対象物に照射してから、その目標対象物に反射されて戻ってきたレーザ光の反射光を受光するまでの時間から目標対象物までの距離を算出し、また、受光器アレイを構成している複数の受光器の中で、そのレーザ光の反射光を受光している受光器の位置から目標対象物が存在している方向を測定するようにしている。
ただし、このレーザレーダ装置では、車両（レーザレーダ装置を搭載している車両）の走行状況や環境が変化しても、目標対象物までの距離等を測定することができるようにするために、車両の速度、天候の状態や道路の形状を検知する検知手段の検知結果に基づいて、複数の受光器から出力された受信信号を加算し、加算後の受信信号を用いて、目標対象物までの距離や目標対象物が存在している方向を測定するようにしている。

特開平７−１９１１４８号公報（段落番号［０００６］、図１）

従来のレーザレーダ装置は以上のように構成されているので、複数の受光器から出力された受信信号が加算されて信号対雑音比（以下、「受信Ｓ／Ｎ」と称する）が高められるが、所望の受信Ｓ／Ｎが得られることを保証するものではない。したがって、例えば、レーザ光の伝搬環境が悪化している状況下（大気中に雨や霧などが存在している状況などが想定される）で測定する場合など、レーザ光の反射光のパワーが劣化して受信Ｓ／Ｎが大きく低下するような状況下では、受信Ｓ／Ｎが若干高められても、所望の受信Ｓ／Ｎが得られるとは限らず、目標対象物までの距離などの測定精度が劣化してしまうことがある課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、レーザ光の伝搬環境が悪化している状況下でも、所望の受信Ｓ／Ｎが得られるようにして、高精度な測距を実現することができるレーザレーダ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るレーザレーダ装置は、レーザ光を走査しながらレーザ光を目標対象物に照射するレーザ光照射手段と、目標対象物に反射されて戻ってきたレーザ光の反射光を受光して、その反射光の受信信号を出力する受光器が複数配列されている受光器アレイと、受光器アレイを構成している複数の受光器から出力された受信信号のうち、少なくとも１以上の受信信号を加算する信号加算手段と、信号加算手段により加算された受信信号の信号対雑音比が予め設定された閾値より高くなるように、信号加算手段による加算対象の受信信号を選択する信号選択手段と、レーザ光照射手段によってレーザ光が照射されてから、信号選択手段により選択された加算対象の受信信号を出力する受光器が反射光を受光するまでの時間から、目標対象物までの距離を算出する距離算出手段とを設け、画像生成手段が、距離算出手段により算出された距離とレーザ光照射手段により照射されたレーザ光の照射角度にしたがって目標対象物の形状を示す画像を生成するようにしたものである。

この発明によれば、受光器アレイを構成している複数の受光器から出力された受信信号のうち、少なくとも１以上の受信信号を加算する信号加算手段と、信号加算手段により加算された受信信号の信号対雑音比が予め設定された閾値より高くなるように、信号加算手段による加算対象の受信信号を選択する信号選択手段とを設け、距離算出手段が、レーザ光照射手段によってレーザ光が照射されてから、信号選択手段により選択された加算対象の受信信号を出力する受光器が反射光を受光するまでの時間から、目標対象物までの距離を算出するように構成したので、レーザ光の伝搬環境が悪化している状況下でも、所望の信号対雑音比が得られるようになり、その結果、高精度な測距を実現することができる効果がある。

この発明の実施の形態１によるレーザレーダ装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１によるレーザレーダ装置の処理内容を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１によるレーザレーダ装置の処理内容を示すフローチャートである。 複数の受光器８ａが１次元に配列されている場合の加算対象の受信信号を示す説明図である。 複数の受光器８ａが２次元に配列されている場合の加算対象の受信信号を示す説明図である。 主に反射光を受光している受光器８ａが画素ｄ_１に対応する受光器８ａである場合の処理を示す説明図である。 この発明の実施の形態２によるレーザレーダ装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態２によるレーザレーダ装置の処理内容を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２によるレーザレーダ装置の処理内容を示すフローチャートである。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーザレーダ装置を示す構成図である。
図１において、基準トリガ発生装置１は例えば一定の周期で基準トリガを発生する装置である。
レーザ光源２は基準トリガ発生装置１が基準トリガを発生する毎に、例えば、パルス状のレーザ光を発光する光源である。
送信光学系３はレーザ光源２から発光されたレーザ光を平行光に変換するレンズである。
折り返しミラー４，５は送信光学系３により平行光に変換されたレーザ光を二次元走査機構６に当てるために、そのレーザ光の光路を折り曲げている光学部品である。

二次元走査機構６は折り返しミラー５を反射してきたレーザ光を反射することで、そのレーザ光（図１では、「送信光」と表記している）を目標対象物に照射するとともに、目標対象物に反射されて戻ってきたレーザ光の反射光（図１では、「受信光」と表記している）を受信光学系７側に反射する光学部品である。
また、二次元走査機構６は基準トリガ発生装置１から基準トリガを受ける毎に、目標対象物に対するレーザ光の照射角度を切り換えることで、レーザ光を２次元走査する走査機構でもある。
なお、基準トリガ発生装置１、レーザ光源２、送信光学系３、折り返しミラー４，５及び二次元走査機構６からレーザ光照射手段が構成されている。

受信光学系７は受光器アレイ８を構成している複数の受光器８ａのうち、いずれかの受光器に対して、二次元走査機構６を反射してきた反射光（受信光）を集光するレンズである。
図１では、レーザ光の送信系の光軸と受信系の光軸が同軸の構成である例を示しているが、送信系の光軸と受信系の光軸が分離している構成であってもよい。

受光器アレイ８は複数の受光器８ａが１次元に配列され、あるいは、複数の受光器８ａが２次元に配列されており（図１では、１次元に配列されている例を示している）、複数の受光器８ａのうち、受信光学系７により反射光が集光されている受光器８ａが反射光を受光して、その反射光の受信信号を出力する。
ただし、この実施の形態１では、受信光学系７により集光される反射光の直径が、１つの受光器８ａのサイズより大きいために、主に反射光を受光している受光器８ａの周囲に配置されている受光器８ａも反射光の一部を受光しているものとする。
なお、受光器８ａとしては、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）や、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）などの光検出器が用いられる。複数の受光器８ａが１次元に配列されている受光器アレイ８を使用する場合、二次元走査機構６の代わりに、一次元走査機構を使用するようにしてもよい。

増幅器アレイ９は複数の増幅器９ａから構成されている。
増幅器９ａは受光器アレイ８を構成している受光器８ａと１対１で対応付けられており、対応関係がある受光器８ａから出力された受信信号を増幅し、増幅後の受信信号を出力する。
信号加算回路１０はスイッチ制御部１１、スイッチ１２ａ〜１２ｆ及び加算器１３ａ〜１３ｃから構成されており、Ｓ／Ｎ比較回路１６の指示の下で、増幅器アレイ９を構成している複数の増幅器９ａにより増幅された受信信号のうち、少なくとも１以上の受信信号を加算する処理を実施する。なお、信号加算回路１０は信号加算手段を構成している。
図１では、信号加算回路１０が、６個のスイッチ１２ａ〜１２ｆと、３個の加算器１３ａ〜１３ｃとを実装しているが、説明の簡単化のために、増幅器９ａの個数が４個の場合の構成例を示しており、増幅器９ａの個数が５個以上であれば、スイッチ１２や加算器１３の個数は図１の場合より増加する。

距離強度検出装置１４は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、基準トリガ発生装置１が基準トリガを発生する毎に、その基準トリガが発生されてから、信号加算回路１０から受信信号が出力されるまでの時間から、目標対象物までの距離を算出する処理を実施する。
また、距離強度検出装置１４は信号加算回路１０より出力された受信信号から反射光の強度を検出し、その反射光の強度を示す強度信号を出力する処理を実施する。なお、距離強度検出装置１４は距離算出手段を構成している。

Ｓ／Ｎ演算回路１５は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、距離強度検出装置１４から出力された強度信号のピーク電圧を計測し、その強度信号のピーク電圧と既知の雑音電圧から、信号加算回路１０から出力された受信信号の信号対雑音比である受信Ｓ／Ｎを演算する処理を実施する。なお、Ｓ／Ｎ演算回路１５は信号対雑音比算出手段を構成している。
Ｓ／Ｎ比較回路１６は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、Ｓ／Ｎ演算回路１５により演算された受信Ｓ／Ｎと予め設定された閾値を比較し、その受信Ｓ／Ｎが当該閾値より低い場合、その受信Ｓ／Ｎが当該閾値より高くなるまで、信号加算回路１０による加算対象の受信信号を１つずつ追加する受信信号の加算指示をスイッチ制御部１１に出力する処理を実施する。なお、Ｓ／Ｎ比較回路１６は加算指示手段を構成している。また、Ｓ／Ｎ演算回路１５及びＳ／Ｎ比較回路１６から信号選択手段が構成されている。

三次元画像生成装置１７は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、Ｓ／Ｎ演算回路１５により演算された受信Ｓ／Ｎが閾値より高い受信信号に基づいて、距離強度検出装置１４により算出された距離と二次元走査機構６により照射されたレーザ光の照射角度にしたがって目標対象物の形状を示す三次元画像を生成するとともに、Ｓ／Ｎ演算回路１５により演算された受信Ｓ／Ｎが閾値より高い受信信号の強度を用いて、目標対象物の形状及び反射強度を示す強度画像を生成する処理を実施する。なお、三次元画像生成装置１７は画像生成手段を構成している。

図１の例では、信号加算回路１０、距離強度検出装置１４、Ｓ／Ｎ演算回路１５、Ｓ／Ｎ比較回路１６及び三次元画像生成装置１７のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、信号加算回路１０、距離強度検出装置１４、Ｓ／Ｎ演算回路１５、Ｓ／Ｎ比較回路１６及び三次元画像生成装置１７がコンピュータで構成されていてもよい。
信号加算回路１０、距離強度検出装置１４、Ｓ／Ｎ演算回路１５、Ｓ／Ｎ比較回路１６及び三次元画像生成装置１７をコンピュータで構成する場合、信号加算回路１０、距離強度検出装置１４、Ｓ／Ｎ演算回路１５、Ｓ／Ｎ比較回路１６及び三次元画像生成装置１７の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図２及び図３はこの発明の実施の形態１によるレーザレーダ装置の処理内容を示すフローチャートである。

次に動作について説明する。
基準トリガ発生装置１は、例えば一定の周期で基準トリガを発生し、その基準トリガをレーザ光源２、二次元走査機構６及び距離強度検出装置１４に出力する（ステップＳＴ１）。
ただし、信号加算回路１０から出力された受信信号の受信Ｓ／Ｎが閾値より低いために、Ｓ／Ｎ比較回路１６から受信信号の加算指示が信号加算回路１０のスイッチ制御部１１に出力されているときは、目標対象物に対するレーザ光の照射角度が切り換えられないようにするため、基準トリガ発生装置１は、基準トリガをレーザ光源２及び距離強度検出装置１４に出力しても、二次元走査機構６に対しては基準トリガを出力しない。
この実施の形態１では、基準トリガ発生装置１が出力する基準トリガの対象は、後述するＳ／Ｎ比較回路１６によって制御される。

レーザ光源２は、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受けると、例えば、パルス状のレーザ光を発光する。
送信光学系３は、レーザ光源２から発光されたレーザ光を平行光に変換し、平行光であるレーザ光を折り返しミラー４に出力する。
送信光学系３から出力されたレーザ光は、折り返しミラー４，５によって光路が折り曲げられることで、二次元走査機構６に当てられる。
このとき、二次元走査機構６の初期角度は、予め設定されているが、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受ける毎に、二次元走査機構６の角度が変化して、目標対象物に対するレーザ光の照射角度が切り換わる。レーザ光の照射角度が切り換わることで、レーザ光を２次元走査することができる。

二次元走査機構６は、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受けると、目標対象物に対するレーザ光の照射角度を切り換えて、折り返しミラー５を反射してきたレーザ光を反射することで、そのレーザ光を目標対象物に照射する（ステップＳＴ２）。
目標対象物に照射されたレーザ光は、目標対象物によって反射され、そのレーザ光の反射光が二次元走査機構６に反射されて受信光学系７に入射される。
受信光学系７は、受光器アレイ８を構成している複数の受光器８ａのうち、いずれかの受光器に対して、二次元走査機構６を反射してきた反射光を集光する。

受光器アレイ８を構成している複数の受光器８ａのうち、いずれかの受光器８ａが受信光学系７により集光された反射光を受光して、その反射光の受信信号を出力する（ステップＳＴ３）。
ただし、この実施の形態１では、受信光学系７により集光される反射光の直径が、１つの受光器８ａのサイズより大きいために、主に反射光を受光している受光器８ａの周囲に配置されている受光器８ａも反射光の一部を受光しているものとする。
例えば、複数の受光器８ａが１次元に配列（例えば、上下方向に配列）されている場合、主に反射光を受光している受光器８ａの１つ上側に配置されている受光器８ａと１つ下側に配置されている受光器８ａについても、反射光の一部を受光しているものとする。
また、複数の受光器８ａが２次元に配列されている場合、主に反射光を受光している受光器８ａの左右に配置されている受光器８ａや、上下に配置されている受光器８ａについても、反射光の一部を受光しているものとする。

増幅器アレイ９を構成している複数の増幅器９ａは、対応関係がある受光器８ａから受信信号が出力されると、その受信信号の信号レベルを増幅し、増幅後の受信信号を出力する。
信号加算回路１０は、増幅器アレイ９を構成している複数の増幅器９ａにより増幅された受信信号のうち、少なくとも１以上の受信信号を加算するが、初期段階では、複数の受信信号を加算しないように設定されており（アレイ処理モードに設定）、複数の増幅器９ａにより増幅された各々の受信信号をそのまま距離強度検出装置１４に出力する。
このとき、増幅器アレイ９を構成している全ての増幅器９ａにより増幅された受信信号が距離強度検出装置１４に出力されるが、反射光を受光している受光器８ａは一部の受光器８ａであるため、反射光を受光している一部の受光器８ａと対応関係がある一部の増幅器９ａから出力される受信信号だけが、ある程度の信号レベルを有している。

距離強度検出装置１４は、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受けたのち、信号加算回路１０から複数の受信信号を受けると、複数の受信信号の中で、信号レベルが最も高い受信信号から反射光の強度を検出し、その反射光の強度を示す強度信号をＳ／Ｎ演算回路１５に出力する（ステップＳＴ４）。
また、距離強度検出装置１４は、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受けてから、信号加算回路１０から受信信号を受けるまでの時間から、目標対象物までの距離を算出する（ステップＳＴ５）。
ここで、レーザ光の光束をｃ、基準トリガを受けてから受信信号を受けるまでの時間をτとすると、下記の式（１）に示すように、目標対象物までの距離Ｌを算出することができる。ただし、式（１）では、基準トリガ発生装置１から基準トリガが出力されてから、二次元走査機構６からレーザ光が照射されるまでに要する処理時間を無視し、また、受光器８ａが反射光を受光してから、信号加算回路１０が受信信号を出力までに要する処理時間を無視しているが、それらの処理時間を考慮して、目標対象物までの距離Ｌを算出するようにしてもよい。

Ｓ／Ｎ演算回路１５は、距離強度検出装置１４から強度信号を受けると、その強度信号のピーク電圧Ｖ_Ｓを計測し、下記の式（２）に示すように、その強度信号のピーク電圧Ｖ_Ｓと既知の雑音電圧Ｖ_Ｎから、信号加算回路１０から出力された受信信号（複数の受信信号の中で、信号レベルが最も高い受信信号）の受信Ｓ／Ｎを演算する（ステップＳＴ６）。

ただし、雑音電圧Ｖ_Ｎは、予めユーザにより設定された固定値でもよいし、レーザレーダ装置が測距を開始する前に測定された測定値でもよい。

Ｓ／Ｎ比較回路１６は、Ｓ／Ｎ演算回路１５が受信Ｓ／Ｎを演算すると、その受信Ｓ／Ｎと予め設定された閾値Ｔｈを比較し（ステップＳＴ７）、その受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより高ければ、距離強度検出装置１４により算出された目標対象物までの距離Ｌと、距離強度検出装置１４から出力された強度信号とを三次元画像生成装置１７に出力する（ステップＳＴ８）。また、Ｓ／Ｎ比較回路１６は、レーザ光源２、二次元走査機構６及び距離強度検出装置１４に対して、基準トリガを出力する旨を示す制御信号を基準トリガ発生装置１に出力する。
Ｓ／Ｎ比較回路１６は、その受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより低い場合、信号加算回路１０による加算対象の受信信号を選択し、その受信信号の加算指示を信号加算回路１０に出力する（ステップＳＴ９）。また、Ｓ／Ｎ比較回路１６は、レーザ光源２及び距離強度検出装置１４（二次元走査機構６を除く）に対して、基準トリガを出力する旨を示す制御信号を基準トリガ発生装置１に出力する。

ここで、図４は複数の受光器８ａが１次元に配列されている場合の加算対象の受信信号を示す説明図である。
また、図５は複数の受光器８ａが２次元に配列されている場合の加算対象の受信信号を示す説明図である。
複数の受光器８ａが１次元に配列（例えば、上下方向に配列）されている場合において、主に反射光を受光している受光器８ａが、例えば一番上の受光器８ａであれば（図４の例では、画素ｄ_０に対応する受光器）、一番上の受光器８ａの１つ下側に配置されている受光器８ａ（画素ｄ_１に対応する受光器）から出力される受信信号を加算対象の受信信号として選択する。

また、主に反射光を受光している受光器８ａが、例えば中央に配置されている受光器８ａであれば（図４の例では、画素ｄ_ｉに対応する受光器）、画素ｄ_ｉに対応する受光器の１つ上側に配置されている受光器８ａ（画素ｄ_ｉ−１に対応する受光器）から出力される受信信号、あるいは、画素ｄ_ｉに対応する受光器の１つ下側に配置されている受光器８ａ（画素ｄ_ｉ＋１に対応する受光器）から出力される受信信号を加算対象の受信信号として選択する。

複数の受光器８ａが２次元に配列されている場合において、主に反射光を受光している受光器８ａが、例えば左上の受光器８ａであれば（図５の例では、画素ｄ（０，０）に対応する受光器）、左上の受光器８ａの１つ下側に配置されている受光器８ａ（画素ｄ（０，１）に対応する受光器）から出力される受信信号、あるいは、左上の受光器８ａの１つ右側に配置されている受光器８ａ（画素ｄ（１，０）に対応する受光器）から出力される受信信号を加算対象の受信信号として選択する。

また、主に反射光を受光している受光器８ａが、例えば中央に配置されている受光器８ａであれば（図５の例では、画素ｄ（ｉ，ｊ）に対応する受光器）、画素ｄ（ｉ，ｊ）に対応する受光器８ａの１つ上側に配置されている受光器８ａ（画素ｄ（ｉ，ｊ−１）に対応する受光器８ａから出力される受信信号、画素ｄ（ｉ，ｊ）に対応する受光器８ａの１つ下側に配置されている受光器８ａ（画素ｄ（ｉ，ｊ＋１）に対応する受光器８ａから出力される受信信号、画素ｄ（ｉ，ｊ）に対応する受光器８ａの１つ左側に配置されている受光器８ａ（画素ｄ（ｉ−１，ｊ）に対応する受光器８ａから出力される受信信号、あるいは、画素ｄ（ｉ，ｊ）に対応する受光器８ａの１つ右側に配置されている受光器８ａ（画素ｄ（ｉ＋１，ｊ）に対応する受光器８ａから出力される受信信号を加算対象の受信信号として選択する。
ここでは、画素ｄ（ｉ，ｊ）に対応する受光器８ａの上下左右に配置されている受光器８ａから出力される受信信号を加算対象の受信信号として選択しているが、画素ｄ（ｉ，ｊ）に対応する受光器８ａの右斜め上、右斜め下、左斜め上、あるいは、左斜め下に配置されている受光器８ａから出力される受信信号を加算対象の受信信号として選択するようにしてもよい。

信号加算回路１０のスイッチ制御部１１は、Ｓ／Ｎ比較回路１６が加算対象の受信信号を選択して、その受信信号の加算指示を出力すると、その加算指示にしたがってスイッチ１２ａ〜１２ｆの開閉状態を制御する（ステップＳＴ１０）。
ここでは説明の便宜上、図６に示すように、複数の受光器８ａが１次元に配列されており、主に反射光を受光している受光器８ａが画素ｄ_１に対応する受光器８ａであるものとして、以下の説明を行う。
この場合、図６の画素ｄ_１に対応する受光器８ａの１つ上側に配置されている画素ｄ_０に対応する受光器８ａから出力される受信信号、あるいは、１つ下側に配置されている画素ｄ_２に対応する受光器８ａから出力される受信信号が加算対象の受信信号として選択される。なお、加算対象の受信信号に含める順序（受信信号の選択順序）は、例えば、予め設定されていてもよいし、信号レベルが高い方の受信信号を先に含めるようにしてもよい。
スイッチ制御部１１は、例えば、画素ｄ_０に対応する受光器８ａから出力される受信信号が加算対象の受信信号として選択されている場合、図６の画素ｄ_１に対応する受光器８ａから出力された受信信号に対して、画素ｄ_０に対応する受光器８ａから出力された受信信号を加算するために、スイッチ１２ａ，１２ｂを閉状態にして、スイッチ１２ｃ〜１２ｆを開状態に設定する。

基準トリガ発生装置１は、Ｓ／Ｎ比較回路１６から基準トリガをレーザ光源２及び距離強度検出装置１４（二次元走査機構６を除く）に出力する旨を示す制御信号を受けると、次の基準トリガの発生周期では、その基準トリガをレーザ光源２及び距離強度検出装置１４に出力する（ステップＳＴ１１）。
レーザ光源２は、信号加算回路１０のスイッチ制御部１１がスイッチ１２ａ〜１２ｆの開閉状態を制御したのち、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受けると、パルス状のレーザ光を発光する。
送信光学系３は、レーザ光源２から発光されたレーザ光を平行光に変換し、平行光であるレーザ光を折り返しミラー４に出力する。
送信光学系３から出力されたレーザ光は、折り返しミラー４，５によって光路が折り曲げられることで、二次元走査機構６に当てられる。
これにより、送信光学系３から出力されたレーザ光が二次元走査機構６に反射されて目標対象物に照射されるが（ステップＳＴ１２）、基準トリガ発生装置１から基準トリガが二次元走査機構６に出力されていないため、二次元走査機構６の角度が変わらず、レーザ光の照射角度が前回と同じになる。

目標対象物に照射されたレーザ光は、目標対象物によって反射され、そのレーザ光の反射光が二次元走査機構６に反射されて受信光学系７に入射される。
受信光学系７は、受光器アレイ８を構成している複数の受光器８ａのうち、いずれかの受光器に対して、二次元走査機構６を反射してきた反射光を集光する。ここでは、レーザ光の照射角度が前回と同じであるため、図６の画素ｄ_１に対応する受光器８ａに反射光が集光されて、その受光器８ａが反射光を受光する（ステップＳＴ１３）。
したがって、図６の画素ｄ_１に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａは、信号レベルが大きな受信信号を出力する。また、図６の画素ｄ_０，ｄ_２に対応する受光器８ａも反射光の一部を受光するため、画素ｄ_０，ｄ_２に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａも、信号レベルが比較的大きな受信信号を出力する。画素ｄ_０，ｄ_１，ｄ_２に対応する受光器８ａ以外の受光器８ａと接続されている増幅器９ａは、ほとんど信号レベルが零に近い受信信号を出力する。
上述したように、スイッチ１２ａ，１２ｂが閉状態に設定されて、スイッチ１２ｃ〜１２ｆが開状態に設定されているので、信号加算回路１０の加算器１３ａが、図６の画素ｄ_１に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａから出力された受信信号と、図６の画素ｄ_０に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａから出力された受信信号を加算し、加算後の受信信号を距離強度検出装置１４に出力する。

距離強度検出装置１４は、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受けたのち、信号加算回路１０から複数の受信信号を受けると、前回の処理と同様に、複数の受信信号の中で、信号レベルが最も高い受信信号から反射光の強度を検出し、その反射光の強度を示す強度信号をＳ／Ｎ演算回路１５に出力する（ステップＳＴ１４）。
ここでは、信号加算回路１０の加算器１３ａから出力された受信信号の信号レベルが最も高くなるので、加算器１３ａより出力された受信信号から反射光の強度を検出して、その反射光の強度を示す強度信号を出力する。
また、距離強度検出装置１４は、前回の処理と同様に、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受けてから、信号加算回路１０から受信信号を受けるまでの時間から、目標対象物までの距離を算出する（ステップＳＴ１５）。

Ｓ／Ｎ演算回路１５は、距離強度検出装置１４から強度信号を受けると、前回の処理と同様に、その強度信号のピーク電圧Ｖ_Ｓを計測し、その強度信号のピーク電圧Ｖ_Ｓと既知の雑音電圧Ｖ_Ｎから、信号加算回路１０の加算器１３ａから出力された受信信号（複数の受信信号の中で、信号レベルが最も高い受信信号）の受信Ｓ／Ｎを演算する（ステップＳＴ１６）。

Ｓ／Ｎ比較回路１６は、Ｓ／Ｎ演算回路１５が受信Ｓ／Ｎを演算すると、その受信Ｓ／Ｎと予め設定された閾値Ｔｈを比較し（ステップＳＴ７）、その受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより高ければ、距離強度検出装置１４により今回算出された目標対象物までの距離Ｌと、距離強度検出装置１４から出力された強度信号とを三次元画像生成装置１７に出力する（ステップＳＴ８）。また、Ｓ／Ｎ比較回路１６は、レーザ光源２、二次元走査機構６及び距離強度検出装置１４に対して、基準トリガを出力する旨を示す制御信号を基準トリガ発生装置１に出力する。
Ｓ／Ｎ比較回路１６は、その受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより低い場合、信号加算回路１０による加算対象の受信信号を選択し、その受信信号の加算指示を信号加算回路１０に出力する（ステップＳＴ９）。また、Ｓ／Ｎ比較回路１６は、レーザ光源２及び距離強度検出装置１４（二次元走査機構６を除く）に対して、基準トリガを出力する旨を示す制御信号を基準トリガ発生装置１に出力する。

受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより低い場合、加算対象の受信信号を新たに選択するが、図６の画素ｄ_０に対応する受光器８ａから出力される受信信号については選択済みであるため、図６の画素ｄ_２に対応する受光器８ａから出力される受信信号を新たに選択する（加算対象に追加する）。
信号加算回路１０のスイッチ制御部１１は、Ｓ／Ｎ比較回路１６が加算対象の受信信号を選択して、その受信信号の加算指示を出力すると、その加算指示にしたがってスイッチ１２ａ〜１２ｆの開閉状態を制御する（ステップＳＴ１０）。
ここでは、図６の画素ｄ_２に対応する受光器８ａから出力される受信信号を加算対象に追加するため、スイッチ１２ａ〜１２ｄを閉状態にして、スイッチ１２ｅ，１２ｆを開状態に設定する。

基準トリガ発生装置１は、Ｓ／Ｎ比較回路１６から基準トリガをレーザ光源２及び距離強度検出装置１４（二次元走査機構６を除く）に出力する旨を示す制御信号を受けると、次の基準トリガの発生周期では、その基準トリガをレーザ光源２及び距離強度検出装置１４に出力する（ステップＳＴ１１）。
レーザ光源２は、信号加算回路１０のスイッチ制御部１１がスイッチ１２ａ〜１２ｆの開閉状態を制御したのち、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受けると、パルス状のレーザ光を発光する。

送信光学系３は、レーザ光源２から発光されたレーザ光を平行光に変換し、平行光であるレーザ光を折り返しミラー４に出力する。
送信光学系３から出力されたレーザ光は、折り返しミラー４，５によって光路が折り曲げられることで、二次元走査機構６に当てられる。
これにより、送信光学系３から出力されたレーザ光が二次元走査機構６に反射されて目標対象物に照射されるが（ステップＳＴ１２）、基準トリガ発生装置１から基準トリガが二次元走査機構６に出力されていないため、二次元走査機構６の角度が変わらず、レーザ光の照射角度が前回と同じになる。

目標対象物に照射されたレーザ光は、目標対象物によって反射され、そのレーザ光の反射光が二次元走査機構６に反射されて受信光学系７に入射される。
受信光学系７は、受光器アレイ８を構成している複数の受光器８ａのうち、いずれかの受光器に対して、二次元走査機構６を反射してきた反射光を集光する。ここでは、レーザ光の照射角度が前回と同じであるため、図６の画素ｄ_１に対応する受光器８ａに反射光が集光されて、その受光器８ａが反射光を受光する（ステップＳＴ１３）。
したがって、図６の画素ｄ_１に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａは、信号レベルが大きな受信信号を出力する。また、図６の画素ｄ_０，ｄ_２に対応する受光器８ａも反射光の一部を受光するため、画素ｄ_０，ｄ_２に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａも、信号レベルが比較的大きな受信信号を出力する。画素ｄ_０，ｄ_１，ｄ_２に対応する受光器８ａ以外の受光器８ａと接続されている増幅器９ａは、ほとんど信号レベルが零に近い受信信号を出力する。
上述したように、スイッチ１２ａ〜１２ｄが閉状態に設定されて、スイッチ１２ｅ，１２ｆが開状態に設定されているので、信号加算回路１０の加算器１３ｂが、図６の画素ｄ_１に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａから出力された受信信号と、図６の画素ｄ_０に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａから出力された受信信号と、図６の画素ｄ_２に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａから出力された受信信号とを加算し、加算後の受信信号を距離強度検出装置１４に出力する。

距離強度検出装置１４は、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受けたのち、信号加算回路１０から複数の受信信号を受けると、前回の処理と同様に、複数の受信信号の中で、信号レベルが最も高い受信信号から反射光の強度を検出し、その反射光の強度を示す強度信号をＳ／Ｎ演算回路１５に出力する（ステップＳＴ１４）。
ここでは、信号加算回路１０の加算器１３ｂから出力された受信信号の信号レベルが最も高くなるので、加算器１３ｂより出力された受信信号から反射光の強度を検出して、その反射光の強度を示す強度信号を出力する。
また、距離強度検出装置１４は、前回の処理と同様に、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受けてから、信号加算回路１０から受信信号を受けるまでの時間から、目標対象物までの距離を算出する（ステップＳＴ１５）。

Ｓ／Ｎ演算回路１５は、距離強度検出装置１４から強度信号を受けると、前回の処理と同様に、その強度信号のピーク電圧Ｖ_Ｓを計測し、その強度信号のピーク電圧Ｖ_Ｓと既知の雑音電圧Ｖ_Ｎから、信号加算回路１０の加算器１３ｂから出力された受信信号（複数の受信信号の中で、信号レベルが最も高い受信信号）の受信Ｓ／Ｎを演算する（ステップＳＴ１６）。

Ｓ／Ｎ比較回路１６は、Ｓ／Ｎ演算回路１５が受信Ｓ／Ｎを演算すると、前回の処理と同様に、その受信Ｓ／Ｎと予め設定された閾値Ｔｈを比較し（ステップＳＴ７）、その受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより高ければ、距離強度検出装置１４により今回算出された目標対象物までの距離Ｌと、距離強度検出装置１４から出力された強度信号とを三次元画像生成装置１７に出力する（ステップＳＴ８）。また、Ｓ／Ｎ比較回路１６は、レーザ光源２、二次元走査機構６及び距離強度検出装置１４に対して、基準トリガを出力する旨を示す制御信号を基準トリガ発生装置１に出力する。

ここでは、受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより高くなっているものとして以下の説明を行うが、その受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより低い場合でも、主に反射光を受光している受光器８ａ（画素ｄ_１に対応する受光器８ａ）の周囲に配置されている全ての受光器８ａ（画素ｄ_０，ｄ_２に対応する受光器８ａ）から出力される受信信号を既に加算対象に含めており、新たなに追加可能な受信信号が残っていないので、新たな受信信号を加算対象に追加せずに、距離強度検出装置１４により今回算出された目標対象物までの距離Ｌと強度信号を三次元画像生成装置１７に出力する。
ただし、周囲に配置されている全ての受光器８ａ（画素ｄ_０，ｄ_２に対応する受光器８ａ）から出力される受信信号を加算対象に含めれば、レーザ光の伝搬環境がかなり悪化している状況下でも、受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより高くなることが期待される。

レーザレーダ装置は、受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより高くなると、二次元走査機構６の角度を変化させて、レーザ光の照射角度を切り換えることで、上記と同様の処理を実施する。
即ち、目標対象物に対するレーザ光の二次元走査が完了するまで、上記と同様の処理を繰り返し実施する。

三次元画像生成装置１７は、Ｓ／Ｎ比較回路１６から距離強度検出装置１４により算出された距離Ｌと強度信号を受けると、その距離Ｌと二次元走査機構６により照射されたレーザ光の照射角度に基づいて、目標対象物に対するレーザ光の照射点の三次元座標を特定する。
レーザ光の二次元走査による全ての照射点の三次元座標を特定することで、目標対象物の形状を把握することができるため、全ての照射点の三次元座標から目標対象物の形状を示す三次元画像を生成する。

ここでは、三次元画像生成装置１７が目標対象物の形状を示す三次元画像を生成するようにしているが、距離強度検出装置１４により算出された全ての照射点での強度信号から、全ての照射点での反射強度を特定し、各照射点での反射強度を示す情報が反映されている強度画像（例えば、形状を示す三次元画像の各点が、反射強度で色分けされている画像）を生成するようにしてもよい。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、受光器アレイ８を構成している複数の受光器８ａから出力された受信信号のうち、少なくとも１以上の受信信号を加算する信号加算回路１０と、信号加算回路１０により加算された受信信号の受信Ｓ／Ｎを演算するＳ／Ｎ演算回路１５と、Ｓ／Ｎ演算回路１５により演算された受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより高くなるように、信号加算回路１０による加算対象の受信信号を選択するＳ／Ｎ比較回路１６とを設け、距離強度検出装置１４が、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受けてから、信号加算回路１０から受信信号が出力されるまでの時間τから、目標対象物までの距離Ｌを算出するように構成したので、レーザ光の伝搬環境が悪化している状況下でも、所望の受信Ｓ／Ｎが得られるようになり、その結果、高精度な測距を実現することができる効果を奏する。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、Ｓ／Ｎ演算回路１５により演算された受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより低い場合、Ｓ／Ｎ比較回路１６の指示の下で、加算対象の受信信号を追加するものを示したが、加算対象の受信信号に重畳されている雑音も加算されるため、加算対象の受信信号が増えると雑音も増えて、受信Ｓ／Ｎが期待するほど高くならないことがある。
即ち、主に反射光を受光している受光器８ａの周囲に配置されている受光器８ａが、反射光の一部を受光していても、その受光量が少ないために、出力信号である受信信号に含まれる反射光の信号成分の割合が少なく、雑音の割合が多くなってしまうことがある。このような場合、当該受光器８ａから出力された受信信号を加算対象に含めても、受信Ｓ／Ｎが期待するほど高くならないことがある。
そこで、この実施の形態２では、受光器８ａから出力された受信信号の信号レベルが予め設定された閾値より低い場合、その受信信号を加算対象に含めないようにしている。

図７はこの発明の実施の形態２によるレーザレーダ装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
比較器アレイ２１は複数の比較器２１ａから構成されている。
比較器２１ａは増幅器アレイ９を構成している増幅器９ａと１対１で対応付けられており、対応関係がある増幅器９ａから出力された受信信号の電圧と予め設定された閾値電圧Ｖ_ｔｈを比較し、その受信信号の電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈ以上であれば、対応関係があるスイッチ２２ａを閉状態に設定し、その受信信号の電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈより低い場合、対応関係があるスイッチ２２ａを開状態に設定する処理を実施する。

スイッチアレイ２２は複数のスイッチ２２ａから構成されている。
スイッチ２２ａは比較器アレイ２１を構成している比較器２１ａと１対１で対応付けられており、対応関係がある比較器２１ａの制御の下で閉状態になると、増幅器９ａから出力された受信信号を通過させる一方、開状態になると増幅器９ａから出力された受信信号の通過を阻止する。
なお、比較器アレイ２１、スイッチアレイ２２、Ｓ／Ｎ演算回路１５及びＳ／Ｎ比較回路１６から信号選択手段が構成されている。

図７の例では、信号加算回路１０、距離強度検出装置１４、Ｓ／Ｎ演算回路１５、Ｓ／Ｎ比較回路１６及び三次元画像生成装置１７のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、信号加算回路１０、距離強度検出装置１４、Ｓ／Ｎ演算回路１５、Ｓ／Ｎ比較回路１６及び三次元画像生成装置１７がコンピュータで構成されていてもよい。
信号加算回路１０、距離強度検出装置１４、Ｓ／Ｎ演算回路１５、Ｓ／Ｎ比較回路１６及び三次元画像生成装置１７をコンピュータで構成する場合、信号加算回路１０、距離強度検出装置１４、Ｓ／Ｎ演算回路１５、Ｓ／Ｎ比較回路１６及び三次元画像生成装置１７の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図８及び図９はこの発明の実施の形態２によるレーザレーダ装置の処理内容を示すフローチャートである。

次に動作について説明する。
基準トリガ発生装置１は、上記実施の形態１と同様に、基準トリガを発生して、その基準トリガをレーザ光源２、二次元走査機構６及び距離強度検出装置１４に出力する（ステップＳＴ１）。
レーザ光源２は、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受けると、上記実施の形態１と同様に、例えば、パルス状のレーザ光を発光する。
送信光学系３は、レーザ光源２から発光されたレーザ光を平行光に変換し、平行光であるレーザ光を折り返しミラー４に出力する。
送信光学系３から出力されたレーザ光は、折り返しミラー４，５によって光路が折り曲げられることで、二次元走査機構６に当てられる。

二次元走査機構６は、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受けると、上記実施の形態１と同様に、目標対象物に対するレーザ光の照射角度を切り換えて、折り返しミラー５を反射してきたレーザ光を反射することで、そのレーザ光を目標対象物に照射する（ステップＳＴ２）。
目標対象物に照射されたレーザ光は、目標対象物によって反射され、そのレーザ光の反射光が二次元走査機構６に反射されて受信光学系７に入射される。
受信光学系７は、受光器アレイ８を構成している複数の受光器８ａのうち、いずれかの受光器に対して、二次元走査機構６を反射してきた反射光を集光する。

受光器アレイ８を構成している複数の受光器８ａのうち、いずれかの受光器８ａが受信光学系７により集光された反射光を受光して、その反射光の受信信号を出力する（ステップＳＴ３）。
この実施の形態２では、図６に示すように、複数の受光器８ａが１次元に配列されており、主に反射光を受光している受光器８ａが画素ｄ_１に対応する受光器８ａであるものとして説明する。
このとき、画素ｄ_０，ｄ_２に対応する受光器８ａも反射光の一部を受光しているが、画素ｄ_０に対応する受光器８ａは反射光の受光量が少ないため、信号レベルが低い受信信号を出力するものとする。
また、加算対象の受信信号に含める順序は、画素ｄ_０に対応する受光器８ａから出力された受信信号が先で、画素ｄ_２に対応する受光器８ａから出力された受信信号が後であるものとする。

増幅器アレイ９を構成している複数の増幅器９ａは、対応関係がある受光器８ａから受信信号が出力されると、その受信信号の信号レベルを増幅し、増幅後の受信信号を出力する。
比較器アレイ２１を構成している複数の比較器２１ａは、対応関係がある増幅器９ａから出力された受信信号の電圧と予め設定された閾値電圧Ｖ_ｔｈを比較して、その受信信号の電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈ以上であるか否かを判定する。
比較器２１ａは、その受信信号の電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈ以上であると判定すれば、対応関係があるスイッチ２２ａを閉状態に設定する。
一方、その受信信号の電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈより低いと判定すれば、対応関係があるスイッチ２２ａを開状態に設定する。

この実施の形態２では、主に反射光を受光している受光器８ａが画素ｄ_１に対応する受光器８ａであるとしているので、画素ｄ_１に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａから出力された受信信号の電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈ以上であると判定される。また、画素ｄ_２に対応する受光器８ａも反射光の一部を受光しており、その受光器８ａと接続されている増幅器９ａから出力された受信信号の電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈ以上であると判定される。
しかし、画素ｄ_０に対応する受光器８ａは、上述したように、反射光の一部を受光しているが、反射光の受光量が少ないため、その受光器８ａと接続されている増幅器９ａから出力された受信信号の電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈより低いと判定されるものとする。
なお、画素ｄ_０，ｄ_１，ｄ_２以外の画素に対応する受光器８ａは反射光を受光していないので、それらの受光器８ａと接続されている増幅器９ａから出力された受信信号の電圧は閾値電圧Ｖ_ｔｈより低いと判定される。

スイッチアレイ２２を構成している複数のスイッチ２２ａは、対応関係がある比較器２１ａの制御の下で開閉状態が設定され、電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈ以上である受信信号の通過を許可する（ステップＳＴ２１）。
ここでは、画素ｄ_１，ｄ_２に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａから出力された受信信号の電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈ以上であると判定されるので、画素ｄ_１，ｄ_２に対応するスイッチ２２ａが閉状態に設定され、画素ｄ_１，ｄ_２以外の画素に対応するスイッチ２２ａが開状態に設定される。
これにより、画素ｄ_１，ｄ_２に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａから出力された受信信号が距離強度検出装置１４に入力され、画素ｄ_１，ｄ_２以外の画素に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａから出力された受信信号は距離強度検出装置１４に入力されない。
なお、初期状態では、上記実施の形態１と同様に、スイッチ１２ａ〜１２ｆが開状態であるため、加算器１３ａ〜１３ｃによる加算後の受信信号は距離強度検出装置１４に入力されない。

距離強度検出装置１４は、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受けたのち、信号加算回路１０から複数の受信信号を受けると、上記実施の形態１と同様に、複数の受信信号の中で、信号レベルが最も高い受信信号から反射光の強度を検出し、その反射光の強度を示す強度信号をＳ／Ｎ演算回路１５に出力する（ステップＳＴ４）。
ここでは、主に反射光を受光している受光器８ａが画素ｄ_１に対応する受光器８ａであるとしているので、画素ｄ_１に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａから出力された受信信号の信号レベルが最も高くなるので、その受信信号から反射光の強度を検出する。
また、距離強度検出装置１４は、上記実施の形態１と同様に、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受けてから、信号加算回路１０から受信信号を受けるまでの時間から、目標対象物までの距離を算出する（ステップＳＴ５）。

Ｓ／Ｎ演算回路１５は、距離強度検出装置１４から強度信号を受けると、上記実施の形態１と同様に、その強度信号のピーク電圧Ｖ_Ｓを計測し、その強度信号のピーク電圧Ｖ_Ｓと既知の雑音電圧Ｖ_Ｎから、信号加算回路１０から出力された受信信号（画素ｄ_１に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａから出力された受信信号）の受信Ｓ／Ｎを演算する（ステップＳＴ６）。

Ｓ／Ｎ比較回路１６は、Ｓ／Ｎ演算回路１５が受信Ｓ／Ｎを演算すると、上記実施の形態１と同様に、その受信Ｓ／Ｎと予め設定された閾値Ｔｈを比較し、その受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより高ければ、距離強度検出装置１４により算出された目標対象物までの距離Ｌと、距離強度検出装置１４から出力された強度信号とを三次元画像生成装置１７に出力する。また、Ｓ／Ｎ比較回路１６は、レーザ光源２、二次元走査機構６及び距離強度検出装置１４に対して、基準トリガを出力する旨を示す制御信号を基準トリガ発生装置１に出力する。

Ｓ／Ｎ比較回路１６は、その受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより低い場合、信号加算回路１０による加算対象の受信信号を選択し、その受信信号の加算指示を信号加算回路１０に出力する。また、Ｓ／Ｎ比較回路１６は、レーザ光源２及び距離強度検出装置１４（二次元走査機構６を除く）に対して、基準トリガを出力する旨を示す制御信号を基準トリガ発生装置１に出力する。
ここでは、画素ｄ_１に対応する受光器８ａから出力された受信信号の受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより低い場合、加算対象の受信信号に含める順序が、画素ｄ_０に対応する受光器８ａから出力された受信信号が先で、画素ｄ_２に対応する受光器８ａから出力された受信信号が後であるものとしているが、画素ｄ_０に対応する受光器８ａから出力された受信信号の信号レベルが低いために、スイッチ２２ａによって通過が阻止されているので、画素ｄ_２に対応する受光器８ａから出力された受信信号を加算対象の受信信号として選択し、その受信信号の加算指示を信号加算回路１０に出力する。

信号加算回路１０のスイッチ制御部１１は、Ｓ／Ｎ比較回路１６が加算対象の受信信号を選択して、その受信信号の加算指示を出力すると、その加算指示にしたがってスイッチ１２ａ〜１２ｆの開閉状態を制御する（ステップＳＴ１０）。
ここでは、画素ｄ_２に対応する受光器８ａから出力された受信信号が加算対象の受信信号として選択されているので、画素ｄ_１に対応する受光器８ａから出力された受信信号に対して、画素ｄ_２に対応する受光器８ａから出力された受信信号を加算するために、スイッチ１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを閉状態にして、スイッチ１２ａ，１２ｅ，１２ｆを開状態に設定する。

基準トリガ発生装置１は、Ｓ／Ｎ比較回路１６から基準トリガをレーザ光源２及び距離強度検出装置１４（二次元走査機構６を除く）に出力する旨を示す制御信号を受けると、次の基準トリガの発生周期では、その基準トリガをレーザ光源２及び距離強度検出装置１４に出力する（ステップＳＴ１１）。
レーザ光源２は、信号加算回路１０のスイッチ制御部１１がスイッチ１２ａ〜１２ｆの開閉状態を制御したのち、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受けると、パルス状のレーザ光を発光する。
送信光学系３は、レーザ光源２から発光されたレーザ光を平行光に変換し、平行光であるレーザ光を折り返しミラー４に出力する。
送信光学系３から出力されたレーザ光は、折り返しミラー４，５によって光路が折り曲げられることで、二次元走査機構６に当てられる。
これにより、送信光学系３から出力されたレーザ光が二次元走査機構６に反射されて目標対象物に照射されるが（ステップＳＴ１２）、基準トリガ発生装置１から基準トリガが二次元走査機構６に出力されていないため、二次元走査機構６の角度が変わらず、レーザ光の照射角度が前回と同じになる。

目標対象物に照射されたレーザ光は、目標対象物によって反射され、そのレーザ光の反射光が二次元走査機構６に反射されて受信光学系７に入射される。
受信光学系７は、受光器アレイ８を構成している複数の受光器８ａのうち、いずれかの受光器に対して、二次元走査機構６を反射してきた反射光を集光する。ここでは、レーザ光の照射角度が前回と同じであるため、図６の画素ｄ_１に対応する受光器８ａに反射光が集光されて、その受光器８ａが反射光を受光する（ステップＳＴ１３）。
増幅器アレイ９を構成している複数の増幅器９ａは、対応関係がある受光器８ａから受信信号が出力されると、その受信信号の信号レベルを増幅し、増幅後の受信信号を出力する。

比較器アレイ２１を構成している複数の比較器２１ａは、前回の処理と同様に、対応関係がある増幅器９ａから出力された受信信号の電圧と予め設定された閾値電圧Ｖ_ｔｈを比較して、その受信信号の電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈ以上であるか否かを判定するが、レーザ光の照射角度が前回と同じであるため、レーザ光の伝搬環境が急激に変化しない限り、その判定結果は前回と同じになる。
したがって、画素ｄ_１，ｄ_２に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａから出力された受信信号の電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈ以上であると判定され、画素ｄ_１，ｄ_２以外の画素に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａから出力された受信信号の電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈより低いと判定される。
スイッチアレイ２２を構成している複数のスイッチ２２ａは、前回の処理と同様に、対応関係がある比較器２１ａの制御の下で開閉状態が設定され、電圧が閾値電圧Ｖ_ｔｈ以上である受信信号の通過を許可する（ステップＳＴ２２）。
比較器アレイ２１の判定結果が前回と同じになるため、前回と同様に、比較器アレイ２１によって画素ｄ_１，ｄ_２に対応するスイッチ２２ａが閉状態に設定され、画素ｄ_１，ｄ_２以外の画素に対応するスイッチ２２ａが開状態に設定される。

また、スイッチ制御部１１によって、スイッチ１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが閉状態に設定されて、スイッチ１２ａ，１２ｅ，１２ｆが開状態に設定されているので、信号加算回路１０の加算器１３ｂが、画素ｄ_１に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａから出力された受信信号と、画素ｄ_２に対応する受光器８ａと接続されている増幅器９ａから出力された受信信号を加算し、加算後の受信信号を距離強度検出装置１４に出力する。

距離強度検出装置１４は、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受けたのち、信号加算回路１０から複数の受信信号を受けると、前回の処理と同様に、複数の受信信号の中で、信号レベルが最も高い受信信号から反射光の強度を検出し、その反射光の強度を示す強度信号をＳ／Ｎ演算回路１５に出力する（ステップＳＴ１４）。
ここでは、信号加算回路１０の加算器１３ｂから出力された受信信号の信号レベルが最も高くなるので、加算器１３ｂより出力された受信信号から反射光の強度を検出して、その反射光の強度を示す強度信号を出力する。
また、距離強度検出装置１４は、前回の処理と同様に、基準トリガ発生装置１から基準トリガを受けてから、信号加算回路１０から受信信号を受けるまでの時間から、目標対象物までの距離を算出する（ステップＳＴ１５）。

Ｓ／Ｎ演算回路１５は、距離強度検出装置１４から強度信号を受けると、前回の処理と同様に、その強度信号のピーク電圧Ｖ_Ｓを計測し、その強度信号のピーク電圧Ｖ_Ｓと既知の雑音電圧Ｖ_Ｎから、信号加算回路１０の加算器１３ａから出力された受信信号（加算器１３ｂから出力された受信信号）の受信Ｓ／Ｎを演算する（ステップＳＴ１６）。

Ｓ／Ｎ比較回路１６は、Ｓ／Ｎ演算回路１５が受信Ｓ／Ｎを演算すると、前回の処理と同様に、その受信Ｓ／Ｎと予め設定された閾値Ｔｈを比較し（ステップＳＴ７）、その受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより高ければ、距離強度検出装置１４により今回算出された目標対象物までの距離Ｌと、距離強度検出装置１４から出力された強度信号とを三次元画像生成装置１７に出力する（ステップＳＴ８）。また、Ｓ／Ｎ比較回路１６は、レーザ光源２、二次元走査機構６及び距離強度検出装置１４に対して、基準トリガを出力する旨を示す制御信号を基準トリガ発生装置１に出力する。

ここでは、受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより高くなっているものとして以下の説明を行うが、その受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより低い場合でも、既に画素ｄ_２に対応する受光器８ａから出力される受信信号を加算対象に含めており、新たなに追加可能な受信信号が残っていないので、新たな受信信号を加算対象に追加せずに、距離強度検出装置１４により今回算出された目標対象物までの距離Ｌと強度信号を三次元画像生成装置１７に出力する。

レーザレーダ装置は、受信Ｓ／Ｎが閾値Ｔｈより高くなると、二次元走査機構６の角度を変化させて、レーザ光の照射角度を切り換えることで、上記と同様の処理を実施する。
即ち、目標対象物に対するレーザ光の二次元走査が完了するまで、上記と同様の処理を繰り返し実施する。

三次元画像生成装置１７は、Ｓ／Ｎ比較回路１６から距離強度検出装置１４により算出された距離Ｌと強度信号を受けると、上記実施の形態１と同様に、その距離Ｌと二次元走査機構６により照射されたレーザ光の照射角度に基づいて、目標対象物に対するレーザ光の照射点の三次元座標を特定する。
レーザ光の二次元走査による全ての照射点の三次元座標を特定することで、目標対象物の形状を把握することができるため、全ての照射点の三次元座標から目標対象物の形状を示す三次元画像を生成する。

ここでは、三次元画像生成装置１７が目標対象物の形状を示す三次元画像を生成するようにしているが、距離強度検出装置１４により算出された全ての照射点での強度信号から、全ての照射点での反射強度を特定し、各照射点での反射強度を示す情報が反映されている強度画像（例えば、形状を示す三次元画像の各点が、反射強度で色分けされている画像）を生成するようにしてもよい。

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、Ｓ／Ｎ比較回路１６が、レーザ光の反射光を受光している受光器８ａの周囲に配置されている複数の受光器８ａから出力された受信信号の中で、予め設定された閾値より信号レベルが大きな受信信号を選択し、その選択した受信信号の加算を指示するように構成したので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる他に、上記実施の形態１よりも確実に受信Ｓ／Ｎを高めることができる効果を奏する。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 基準トリガ発生装置（レーザ光照射手段）、２ レーザ光源（レーザ光照射手段）、３ 送信光学系（レーザ光照射手段）、４，５ 折り返しミラー（レーザ光照射手段）、６ 二次元走査機構（レーザ光照射手段）、７ 受信光学系、８ 受光器アレイ、８ａ 受光器、９ 増幅器アレイ、９ａ 増幅器、１０ 信号加算回路（信号加算手段）、１１ スイッチ制御部、１２ａ〜１２ｆ スイッチ、１３ａ〜１３ｃ 加算器、１４ 距離強度検出装置（距離算出手段）、１５ Ｓ／Ｎ演算回路（信号対雑音比算出手段、信号選択手段）、１６ Ｓ／Ｎ比較回路（加算指示手段、信号選択手段）、１７ 三次元画像生成装置（画像生成手段）、２１ 比較器アレイ（加算指示手段）、２１ａ 比較器、２２ スイッチアレイ（加算指示手段）、２２ａ スイッチ。

Claims (5)

1. レーザ光を走査しながら、前記レーザ光を目標対象物に照射するレーザ光照射手段と、
   前記目標対象物に反射されて戻ってきた前記レーザ光の反射光を受光して、前記反射光の受信信号を出力する受光器が複数配列されている受光器アレイと、
   前記受光器アレイを構成している複数の受光器から出力された受信信号のうち、少なくとも１以上の受信信号を加算する信号加算手段と、
   前記信号加算手段により加算された受信信号の信号対雑音比が予め設定された閾値より高くなるように、前記信号加算手段による加算対象の受信信号を選択する信号選択手段と、
   前記レーザ光照射手段によってレーザ光が照射されてから、前記信号選択手段により選択された加算対象の受信信号を出力する受光器が反射光を受光するまでの時間から、前記目標対象物までの距離を算出する距離算出手段と、
   前記距離算出手段により算出された距離と前記レーザ光照射手段により照射されたレーザ光の照射角度にしたがって前記目標対象物の形状を示す画像を生成する画像生成手段と
   を備えたレーザレーダ装置。
2. 前記画像生成手段は、前記信号加算手段により加算された受信信号の強度を用いて、前記目標対象物の形状及び反射強度を示す画像を生成することを特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
3. 前記信号選択手段は、
   前記受光器アレイを構成している複数の受光器のうち、前記レーザ光の反射光を受光している受光器から出力された受信信号の信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出手段と、
   前記信号対雑音比算出手段により算出された信号対雑音比が前記閾値より低い場合、前記レーザ光の反射光を受光している受光器の周囲に配置されている受光器から出力された受信信号の加算を指示する加算指示手段とを備え、
   前記信号加算手段は、前記加算指示手段から加算指示を受けると、前記レーザ光の反射光を受光している受光器から出力された受信信号に対して、前記周囲に配置されている受光器から出力された受信信号を加算することを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーザレーダ装置。
4. 前記信号対雑音比算出手段は、前記信号加算手段により加算された受信信号の信号対雑音比を算出し、
   前記加算指示手段は、前記信号対雑音比算出手段により算出された信号対雑音比が前記閾値より低い場合、前記信号対雑音比が前記閾値より高くなるまで、前記レーザ光の反射光を受光している受光器の周囲に配置されている複数の受光器から出力された受信信号の中から、１つずつ受信信号を選択して加算対象の受信信号を追加し、その選択した受信信号の加算を指示することを特徴とする請求項３記載のレーザレーダ装置。
5. 前記加算指示手段は、前記レーザ光の反射光を受光している受光器の周囲に配置されている複数の受光器から出力された受信信号の中で、予め設定された閾値より信号レベルが高い受信信号を選択し、その選択した受信信号の加算を指示することを特徴とする請求項４記載のレーザレーダ装置。

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