JPH04249785A - 車両用側面誘導システム用レーザレーダ - Google Patents
車両用側面誘導システム用レーザレーダInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は車両用側面誘導システム
で使われるレーザレーダ装置に関する。このような車両
用側面誘導システムは例えば自動化された道路を走る自
動車に使用される操舵制御装置に使うことができる。こ
のような自動化された道路は交通の流れおよび道路の安
全を改善するために自動車の速度、操舵、制動を自動的
に制御し、自動車の制御入力の主要源として運転する人
間にとってかわることが期待されている。さらに本発明
は人自身が運転する自動車にも使われ、車両が高速道路
で適切な車線を通行し続け、横風や平坦でない路面、不
注意な運転者などによる影響を防ぐことができるように
進路修正に関連する補助的な制御信号を出すことができ
る。
で使われるレーザレーダ装置に関する。このような車両
用側面誘導システムは例えば自動化された道路を走る自
動車に使用される操舵制御装置に使うことができる。こ
のような自動化された道路は交通の流れおよび道路の安
全を改善するために自動車の速度、操舵、制動を自動的
に制御し、自動車の制御入力の主要源として運転する人
間にとってかわることが期待されている。さらに本発明
は人自身が運転する自動車にも使われ、車両が高速道路
で適切な車線を通行し続け、横風や平坦でない路面、不
注意な運転者などによる影響を防ぐことができるように
進路修正に関連する補助的な制御信号を出すことができ
る。
【０００２】本発明は自動車以外の車両、例えばロボッ
ト制御資材運搬システム、自動掃除装置、オフィス内郵
便物集配システムなどにも利用することができる。さら
に本発明のレーザレーダ装置は車両操縦システムや測量
機械にも利用できる。
ト制御資材運搬システム、自動掃除装置、オフィス内郵
便物集配システムなどにも利用することができる。さら
に本発明のレーザレーダ装置は車両操縦システムや測量
機械にも利用できる。
【０００３】
【従来の技術】従来の車両誘導システムはロボット制御
資材運搬システム（つまり、自動誘導車両（ＡＧＶｓ）
）としてよく知られており、自動車でもある程度知られ
ている。これらの制御システムは、普通電流が路面の上
もしくは下に取りつけられた細いワイヤを流れるのを感
知する、車両の下部付近に取りつけられた誘導センサを
用いている。誘導センサはワイヤによってつくられた磁
場を感知し車両が望ましい進路からどれだけそれたかを
示す信号を出力する。制御システムはこれらの信号を車
両を望ましい進路に戻すために使われる制御信号へと変
換する。
資材運搬システム（つまり、自動誘導車両（ＡＧＶｓ）
）としてよく知られており、自動車でもある程度知られ
ている。これらの制御システムは、普通電流が路面の上
もしくは下に取りつけられた細いワイヤを流れるのを感
知する、車両の下部付近に取りつけられた誘導センサを
用いている。誘導センサはワイヤによってつくられた磁
場を感知し車両が望ましい進路からどれだけそれたかを
示す信号を出力する。制御システムはこれらの信号を車
両を望ましい進路に戻すために使われる制御信号へと変
換する。
【０００４】これらの誘導型システムは産業用ロボット
工学の応用にはいくらか成功したけれども、いくつかの
深刻な欠点がある。誘導センサは電動機や送電線など他
の電磁源によって発生した偽の信号を拾う傾向がある。 また、道路に取り付けられたケーブルによってつくられ
る電磁場が橋やコンクリートの補強材（いわゆる鉄骨）
などによって隠されてしまうこともありえる。さらに、
このようなシステムは道路の表面もしくはその付近にケ
ーブルを取り付け、維持する必要がある。このようなケ
ーブルを長い道路に取り付ければ法外に高いコストがか
かるであろう。さらに、このようなケーブルの維持には
変圧器、電流調整器や電源を道路に一定間隔で据えつけ
ることも必要であろう。最後に、このようなシステムは
例えば伸縮継ぎ手などでケーブルが切れるなど維持管理
上の問題が特に生じやすい。このようなケーブルの切断
は道路全体を使えなくし、もし予期しない時におこれば
大惨事を起こしかねない。
工学の応用にはいくらか成功したけれども、いくつかの
深刻な欠点がある。誘導センサは電動機や送電線など他
の電磁源によって発生した偽の信号を拾う傾向がある。 また、道路に取り付けられたケーブルによってつくられ
る電磁場が橋やコンクリートの補強材（いわゆる鉄骨）
などによって隠されてしまうこともありえる。さらに、
このようなシステムは道路の表面もしくはその付近にケ
ーブルを取り付け、維持する必要がある。このようなケ
ーブルを長い道路に取り付ければ法外に高いコストがか
かるであろう。さらに、このようなケーブルの維持には
変圧器、電流調整器や電源を道路に一定間隔で据えつけ
ることも必要であろう。最後に、このようなシステムは
例えば伸縮継ぎ手などでケーブルが切れるなど維持管理
上の問題が特に生じやすい。このようなケーブルの切断
は道路全体を使えなくし、もし予期しない時におこれば
大惨事を起こしかねない。
【０００５】誘導センサ型システムは実用的な不都合に
加えて用途を厳密に限定するという設計上の制限がある
。誘導センサは車両に搭載され、車両の真下の部分の道
路だけを感知する。そのような構造上、道路の湾曲の最
小半径やまた逆に車両の最高速度は誘導センサが反応で
きる範囲に限定される。誘導センサ型システムは事実上
人間の運転者のように「前方を見る」こと、前方の道路
を見極めそれなりに行動することはできない。誘導セン
サシステムは車両の真下の道路から得られる情報にしか
反応することはできない。
加えて用途を厳密に限定するという設計上の制限がある
。誘導センサは車両に搭載され、車両の真下の部分の道
路だけを感知する。そのような構造上、道路の湾曲の最
小半径やまた逆に車両の最高速度は誘導センサが反応で
きる範囲に限定される。誘導センサ型システムは事実上
人間の運転者のように「前方を見る」こと、前方の道路
を見極めそれなりに行動することはできない。誘導セン
サシステムは車両の真下の道路から得られる情報にしか
反応することはできない。
【０００６】このような誘導センサ型システムの欠点を
克服しようとして道路表面もしくはその付近につけた反
射器、縞模様などの光学的しるしを検出するある種のオ
プティカルセンサを使う装置がいくつか提案されている
。このようなシステムの例としてはヨシモトらによる１
９８７年１０月２７日発行の米国特許４，７０３，２４
０のシステムがある。ヨシモトの特許は車両の真下部分
を照らす光ビームを備えた産業用車両を開示している。 一連の光電セルが道路もしくは床面にほどこされた縞模
様に反射されたビームを検出する。望ましい進路から逸
脱した場合にはこれらの光電セルによって検出され、修
正信号が車両の進路を修正するために使われる。 この装置は光電セルが電磁的干渉に比較的影響されない
という点で誘導型センサの欠点を克服している。さらに
電流を通すワイヤも道路の表面もしくはその付近に敷設
する必要はなく、簡単に維持できる塗装や取り付けによ
る縞模様や連続したしるしを道路表面か道路の近辺にほ
どこすだけである。しかし、ヨシモトの装置には車両の
真下部分の道路しか走査しないという共通の欠点がある
。このようなシステムは自動化された環境の反応時間が
問題でない低速で動く産業用車両には適しているけれど
も、車両が高速で動く場合には操舵を制御するものが車
両の進行方向の変化に単に反応するだけでなく予期する
ことを必要とするので問題があることがわかっている。
克服しようとして道路表面もしくはその付近につけた反
射器、縞模様などの光学的しるしを検出するある種のオ
プティカルセンサを使う装置がいくつか提案されている
。このようなシステムの例としてはヨシモトらによる１
９８７年１０月２７日発行の米国特許４，７０３，２４
０のシステムがある。ヨシモトの特許は車両の真下部分
を照らす光ビームを備えた産業用車両を開示している。 一連の光電セルが道路もしくは床面にほどこされた縞模
様に反射されたビームを検出する。望ましい進路から逸
脱した場合にはこれらの光電セルによって検出され、修
正信号が車両の進路を修正するために使われる。 この装置は光電セルが電磁的干渉に比較的影響されない
という点で誘導型センサの欠点を克服している。さらに
電流を通すワイヤも道路の表面もしくはその付近に敷設
する必要はなく、簡単に維持できる塗装や取り付けによ
る縞模様や連続したしるしを道路表面か道路の近辺にほ
どこすだけである。しかし、ヨシモトの装置には車両の
真下部分の道路しか走査しないという共通の欠点がある
。このようなシステムは自動化された環境の反応時間が
問題でない低速で動く産業用車両には適しているけれど
も、車両が高速で動く場合には操舵を制御するものが車
両の進行方向の変化に単に反応するだけでなく予期する
ことを必要とするので問題があることがわかっている。
【０００７】このような問題点を克服しようとする装置
がマーシーの米国特許４，０４９，９６１に開示されて
いる。マーシーはレーザが自動車の前方の限られた区域
を走査するのに使われている自動車用自動誘導システム
を示している。道路もしくは路傍に取り付けられた反射
装置に反射された光によってつくられるリターン信号が
道路に対する車両の位置を示すのに使われている。マー
シーの装置は道路の「前方を見る」装置を備えているけ
れども、マーシーの装置の出力は単に道路の仮想のセン
ターラインから車両の位置がそれたことを示すのみであ
る。
がマーシーの米国特許４，０４９，９６１に開示されて
いる。マーシーはレーザが自動車の前方の限られた区域
を走査するのに使われている自動車用自動誘導システム
を示している。道路もしくは路傍に取り付けられた反射
装置に反射された光によってつくられるリターン信号が
道路に対する車両の位置を示すのに使われている。マー
シーの装置は道路の「前方を見る」装置を備えているけ
れども、マーシーの装置の出力は単に道路の仮想のセン
ターラインから車両の位置がそれたことを示すのみであ
る。
【０００８】この技術のおかげで進行方向の方角のある
程度の予期はできるけれども、マーシーの装置は受信し
た反射された信号に基づいて道路の湾曲を判断したり、
計算したりすることはできず、このため道路の形状の変
化を予想し反応することはできない。
程度の予期はできるけれども、マーシーの装置は受信し
た反射された信号に基づいて道路の湾曲を判断したり、
計算したりすることはできず、このため道路の形状の変
化を予想し反応することはできない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は道路の形状の
変化を予期できるように道路の「前方を見る」ことので
きる車両用レーザレーダ装置を提供することによって従
来技術の欠点を克服している。本発明は車両と道路表面
もしくはその近くに置かれた反射器との間の距離と角度
を正確に測定するのにたった一つのレーザ源とたった一
つの受信機しか使用しないことによってコンパクトかつ
比較的安価で、より信頼のできるようにしたものである
。
変化を予期できるように道路の「前方を見る」ことので
きる車両用レーザレーダ装置を提供することによって従
来技術の欠点を克服している。本発明は車両と道路表面
もしくはその近くに置かれた反射器との間の距離と角度
を正確に測定するのにたった一つのレーザ源とたった一
つの受信機しか使用しないことによってコンパクトかつ
比較的安価で、より信頼のできるようにしたものである
。
【００１０】それゆえ、本発明の目的は車両と車両のあ
る程度前方の路面もしくはその近くに置かれた反射器と
の間の距離と角度を正確に測定することのできるレーザ
レーダシステムを提供することにある。 本発明の別
の目的は高い信頼性を確保するために可動部品を少なく
した比較的安価でコンパクトなレーザレーダ装置を提供
することにある。
る程度前方の路面もしくはその近くに置かれた反射器と
の間の距離と角度を正確に測定することのできるレーザ
レーダシステムを提供することにある。 本発明の別
の目的は高い信頼性を確保するために可動部品を少なく
した比較的安価でコンパクトなレーザレーダ装置を提供
することにある。
【００１１】本発明のさらに別の目的はたった一つのレ
ーザビームとたった一つの受信機で車両と車両のある程
度前方の路面上もしくは路面近くに置かれた反射器との
間の距離と角度の正確な測定値を提供することにある。 本発明のさらなる目的は自動操舵制御システムの反応時
間を短縮するために車両と反射器との距離及び角度の測
定値を提供することにある。
ーザビームとたった一つの受信機で車両と車両のある程
度前方の路面上もしくは路面近くに置かれた反射器との
間の距離と角度の正確な測定値を提供することにある。 本発明のさらなる目的は自動操舵制御システムの反応時
間を短縮するために車両と反射器との距離及び角度の測
定値を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図１および図３は、車両
１０１が道路１０２の少なくとも一つの車線に沿って反
射器１１０、１１１、１１２、１１３、１１４が設置さ
れた道路１０２を進行しているところを示す。反射器１
１０〜１１４は一定の間隔、典型的には４４フィート（
約１３．５メートル）間隔で設置された標準的な道路反
射器でもよい。本発明のレーザレーダ装置１０３は、例
えば米国のように車両が普通右側を走る国では道路の各
々の車線の右側に設置された道路反射器を走査するため
に、車両の右前部に取り付けてもよい。あるいはまた、
本発明のレーザレーダ装置１０３は道路１０２の左側を
走査するために車両の左前部に取り付けてもよい。 レーザレーダ装置１０３が道路の両側を同時もしくは交
互に走査するために車両の前部中央に取り付けることも
想定されている。さらに、道路の異なった部分（すなわ
ち、右、左、または、中央）を走査するために二つ以上
のこのようなレーザレーダ装置を取り付けることも想定
されている。 レーザレーダ装置１０３は以下でさら
に詳しく説明するように光ビームを反射器１１１、１１
２、１１３、１１４の少なくとも一つに投光し、これら
の反射器の少なくとも一つで反射された信号を受信する
。図３に示すように、レーザレーダ装置１０３は、車両
１０１と反射器との距離Ｄと、車両１０１と反射器例え
ば反射器１１４との間に引かれた想像上の線と、軸１０
４とで形成された角度θを計算する。軸１０４は車両１
０１の中心軸と平行でレーザレーダ装置１０３の中央を
通るように引かれた想像上の線である。前記したように
レーザレーダ装置１０３は車両の前方の少なくとも一つ
の反射器が見えるなら車両のどこにでも取り付けること
ができるが、実施例では地上から２フィート（約６０ｃ
ｍ）の高さに取り付けるのが望ましいとわかった。
１０１が道路１０２の少なくとも一つの車線に沿って反
射器１１０、１１１、１１２、１１３、１１４が設置さ
れた道路１０２を進行しているところを示す。反射器１
１０〜１１４は一定の間隔、典型的には４４フィート（
約１３．５メートル）間隔で設置された標準的な道路反
射器でもよい。本発明のレーザレーダ装置１０３は、例
えば米国のように車両が普通右側を走る国では道路の各
々の車線の右側に設置された道路反射器を走査するため
に、車両の右前部に取り付けてもよい。あるいはまた、
本発明のレーザレーダ装置１０３は道路１０２の左側を
走査するために車両の左前部に取り付けてもよい。 レーザレーダ装置１０３が道路の両側を同時もしくは交
互に走査するために車両の前部中央に取り付けることも
想定されている。さらに、道路の異なった部分（すなわ
ち、右、左、または、中央）を走査するために二つ以上
のこのようなレーザレーダ装置を取り付けることも想定
されている。 レーザレーダ装置１０３は以下でさら
に詳しく説明するように光ビームを反射器１１１、１１
２、１１３、１１４の少なくとも一つに投光し、これら
の反射器の少なくとも一つで反射された信号を受信する
。図３に示すように、レーザレーダ装置１０３は、車両
１０１と反射器との距離Ｄと、車両１０１と反射器例え
ば反射器１１４との間に引かれた想像上の線と、軸１０
４とで形成された角度θを計算する。軸１０４は車両１
０１の中心軸と平行でレーザレーダ装置１０３の中央を
通るように引かれた想像上の線である。前記したように
レーザレーダ装置１０３は車両の前方の少なくとも一つ
の反射器が見えるなら車両のどこにでも取り付けること
ができるが、実施例では地上から２フィート（約６０ｃ
ｍ）の高さに取り付けるのが望ましいとわかった。
【００１３】図５はレーザレーダ装置１０３の第一実施
例のレーザ投光部３３７を示す。レーザ投光部３３７は
レーザ３３２を有し、そのレーザ３３２は典型的には波
長が８２０−８３０ｎｍで約１００ワットピーク電力で
ある中程度の電力の赤外線レーザでもよい。９０４ｎｍ
など他の波長も使用してよい。このような市販のレーザ
として米国ニュージャージー州ニューブルンスウィック
のレーザダイオードインコーポレーティッドにより製造
されているＬＤ−１６８レーザダイオードがあげられる
。ＬＤ−１６８レーザダイオードは９０４ｎｍの波長で
、１２０ワットを出力する。
例のレーザ投光部３３７を示す。レーザ投光部３３７は
レーザ３３２を有し、そのレーザ３３２は典型的には波
長が８２０−８３０ｎｍで約１００ワットピーク電力で
ある中程度の電力の赤外線レーザでもよい。９０４ｎｍ
など他の波長も使用してよい。このような市販のレーザ
として米国ニュージャージー州ニューブルンスウィック
のレーザダイオードインコーポレーティッドにより製造
されているＬＤ−１６８レーザダイオードがあげられる
。ＬＤ−１６８レーザダイオードは９０４ｎｍの波長で
、１２０ワットを出力する。
【００１４】レーザダイオードは比較的安価で容易に手
に入り、コンパクトで頑強だという特徴がある。しかし
ながら、他のタイプのレーザ、それどころか他のタイプ
の光源さえも使用することが想定されている。例えば、
従来の中程度もしくは高程度の電力のガスレーザを用い
ることもできるし、あるいはまたノンレーザ光源も利用
できる。前記以外の波長も可視光や紫外スペクトルも含
めて使用することができる。
に入り、コンパクトで頑強だという特徴がある。しかし
ながら、他のタイプのレーザ、それどころか他のタイプ
の光源さえも使用することが想定されている。例えば、
従来の中程度もしくは高程度の電力のガスレーザを用い
ることもできるし、あるいはまたノンレーザ光源も利用
できる。前記以外の波長も可視光や紫外スペクトルも含
めて使用することができる。
【００１５】レーザ３３２によってつくられる光ビーム
３３６は円柱形レンズ３３１を通過し、扇形ビーム３３
９をつくる。扇形ビーム３３９は本質的に、非常に細い
があらかじめ定められた角度で広がり三角形もしくは扇
形のビームを形成する光ビームである。扇形ビーム３３
９は鏡面３３０で反射され、図１に示された道路１０２
に向けられる。鏡面３３０で反射した後の扇形ビーム３
３９の側端は図５の線３３４、３３５で表される。鏡面
３３０は次に図６図を参照して説明するように扇形ビー
ム３３９が特定の領域を走査するようサーボモータ３３
３によって制御される。サーボモータ３３３はある特定
の周波数である特定の動きの範囲で振動し、扇形ビーム
３３９が規則正しく走査するようにする。鏡面３３０と
サーボモータ３３３は単に例として示されているにすぎ
ない。業界で知られている他のタイプのビームを走査す
る装置、例えばある一定の速さで回転する多面鏡も使う
ことができる。
３３６は円柱形レンズ３３１を通過し、扇形ビーム３３
９をつくる。扇形ビーム３３９は本質的に、非常に細い
があらかじめ定められた角度で広がり三角形もしくは扇
形のビームを形成する光ビームである。扇形ビーム３３
９は鏡面３３０で反射され、図１に示された道路１０２
に向けられる。鏡面３３０で反射した後の扇形ビーム３
３９の側端は図５の線３３４、３３５で表される。鏡面
３３０は次に図６図を参照して説明するように扇形ビー
ム３３９が特定の領域を走査するようサーボモータ３３
３によって制御される。サーボモータ３３３はある特定
の周波数である特定の動きの範囲で振動し、扇形ビーム
３３９が規則正しく走査するようにする。鏡面３３０と
サーボモータ３３３は単に例として示されているにすぎ
ない。業界で知られている他のタイプのビームを走査す
る装置、例えばある一定の速さで回転する多面鏡も使う
ことができる。
【００１６】図６は図５のレーザ伝送部３３７を組み込
んだレーザレーダ装置１０３の第１実施例を示す。図６
のレーザ伝送部４３７はレーザ電源４４８、レーザダイ
オード４３２、円柱形レンズ４３１、鏡面４３０、サー
ボモータ４３３、およびサーボモータ制御装置４３８を
含んでいる。レーザ投光部４３７の働きは、図５のレー
ザ投光部３３７と同様である。電源４４８はレーザダイ
オード４３２に電力を供給し、レーザダイオード４３２
は平行にされた光ビーム４３６を出力する。平行な光ビ
ーム４３６は後で説明するように好ましくは変調搬送波
で、円柱形のレンズ４３１を通過して扇形ビーム４３９
をつくる。扇形ビーム４３９はそれから鏡面４３０で反
射され、図１および図３の道路１０２またはその付近に
取り付けられた反射器４１１、４１２、４１３に向けら
れる。鏡面４３０はサーボモータ４３３によってあらか
じめ定められたアークで揺動させられ、サーボモータ４
３３はまた扇形ビーム４３９が走査領域４４７を走査す
るようサーボ制御装置４３８によって制御される。
んだレーザレーダ装置１０３の第１実施例を示す。図６
のレーザ伝送部４３７はレーザ電源４４８、レーザダイ
オード４３２、円柱形レンズ４３１、鏡面４３０、サー
ボモータ４３３、およびサーボモータ制御装置４３８を
含んでいる。レーザ投光部４３７の働きは、図５のレー
ザ投光部３３７と同様である。電源４４８はレーザダイ
オード４３２に電力を供給し、レーザダイオード４３２
は平行にされた光ビーム４３６を出力する。平行な光ビ
ーム４３６は後で説明するように好ましくは変調搬送波
で、円柱形のレンズ４３１を通過して扇形ビーム４３９
をつくる。扇形ビーム４３９はそれから鏡面４３０で反
射され、図１および図３の道路１０２またはその付近に
取り付けられた反射器４１１、４１２、４１３に向けら
れる。鏡面４３０はサーボモータ４３３によってあらか
じめ定められたアークで揺動させられ、サーボモータ４
３３はまた扇形ビーム４３９が走査領域４４７を走査す
るようサーボ制御装置４３８によって制御される。
【００１７】走査領域４４７は車両を制御するのに使わ
れる制御アルゴリズム次第では少なくとも一つの反射器
もしくは少なくとも三つの反射器を含む必要がある。よ
り詳しくは同時に米国出願された弁理士整理番号１３８
２．０３２４６４に記載されているように、二つの制御
アルゴリズムがその出願に記載された制御システムで使
われることを想定されている。第一の制御アルゴリズム
では最低限三つの反射器がレーザレーダ装置１０３によ
って走査され、レーザレーダ装置１０３は各々の反射器
について距離Ｄと角度θを表すデータを出力する。この
データはその後道路の湾曲を計算する制御プロセッサに
送られてもよい。道路の湾曲は車両１０１が道路１０２
を進む時道路１０２が辿る右または左への方向の変化と
定義される。道路の湾曲のデータはそれから必要とされ
る右もしくは左への車両の進路修正を行うため操舵制御
装置に送られる。第二の制御アルゴリズムでは一つの反
射器が走査され、その反射器についての距離Ｄと角度θ
のデータが制御装置に伝送される。それから制御装置は
距離Ｄと角度θのデータを前に受け取ったデータと比べ
て道路の湾曲を計算する。どちらの制御アルゴリズムも
本発明のレーザレーダ装置１０３とともに使うことがで
きる。
れる制御アルゴリズム次第では少なくとも一つの反射器
もしくは少なくとも三つの反射器を含む必要がある。よ
り詳しくは同時に米国出願された弁理士整理番号１３８
２．０３２４６４に記載されているように、二つの制御
アルゴリズムがその出願に記載された制御システムで使
われることを想定されている。第一の制御アルゴリズム
では最低限三つの反射器がレーザレーダ装置１０３によ
って走査され、レーザレーダ装置１０３は各々の反射器
について距離Ｄと角度θを表すデータを出力する。この
データはその後道路の湾曲を計算する制御プロセッサに
送られてもよい。道路の湾曲は車両１０１が道路１０２
を進む時道路１０２が辿る右または左への方向の変化と
定義される。道路の湾曲のデータはそれから必要とされ
る右もしくは左への車両の進路修正を行うため操舵制御
装置に送られる。第二の制御アルゴリズムでは一つの反
射器が走査され、その反射器についての距離Ｄと角度θ
のデータが制御装置に伝送される。それから制御装置は
距離Ｄと角度θのデータを前に受け取ったデータと比べ
て道路の湾曲を計算する。どちらの制御アルゴリズムも
本発明のレーザレーダ装置１０３とともに使うことがで
きる。
【００１８】走査領域４４７の大きさは例えば車両速度
や天候の関数として大幅に変えることができる。しかし
ながら、実施例では走査領域４４７の大きさは車両速度
に関係なく一定とする。このような構成にすれば、レー
ザレーダの構成や働きは非常に簡素化できる。このよう
なシステムではあらかじめ定められたビームの通り道に
ある全ての反射器は走査され、受信された各々の反射信
号について距離Ｄと角度θが別々に出力される。車両１
０３からある距離もしくは範囲にある反射器だけが重要
なら、制御装置は引き続いてそのようなデータを検索し
、特定の制御アルゴリズムに重要なデータだけを使って
もよい。
や天候の関数として大幅に変えることができる。しかし
ながら、実施例では走査領域４４７の大きさは車両速度
に関係なく一定とする。このような構成にすれば、レー
ザレーダの構成や働きは非常に簡素化できる。このよう
なシステムではあらかじめ定められたビームの通り道に
ある全ての反射器は走査され、受信された各々の反射信
号について距離Ｄと角度θが別々に出力される。車両１
０３からある距離もしくは範囲にある反射器だけが重要
なら、制御装置は引き続いてそのようなデータを検索し
、特定の制御アルゴリズムに重要なデータだけを使って
もよい。
【００１９】図２および図４は実施例の走査領域をより
明確に示している。図６において、走査領域４４７は幅
４４０と長さ４４１で示される。典型的には幅約２０フ
ィート（約６ｍ）、長さ約１３０フィート（約４０ｍ）
である。しかしながら、走査される領域の大きさは少な
くともいくぶんはレーザダイオード３３２、４３２、ま
たは５３２の有効な投光範囲によって決まる。図２は道
路１０２上にある車両１０１の側面図で、図５、図６、
または図７の扇形ビーム３３９、４３９、または５３９
の狙いを示す。ここでは明快にするために扇形ビーム４
３９として示されている。扇形ビーム４３９は典型的に
は軸１０４に対し約４．５度のビーム角度ωで前方に向
けられる。このようなビーム角度だと車両１０１の前の
距離１２１（好ましい２フィートの取り付け高さで約２
５フィート）から無限までの領域を走査するビームがつ
くられることになる。しかしながら、扇形ビーム４３９
に対する大気の減衰効果のため、扇形ビームの有効範囲
はだいたい図１に示される距離１２２ぐらい、約１３０
フィート（約４０ｍ）になる。
明確に示している。図６において、走査領域４４７は幅
４４０と長さ４４１で示される。典型的には幅約２０フ
ィート（約６ｍ）、長さ約１３０フィート（約４０ｍ）
である。しかしながら、走査される領域の大きさは少な
くともいくぶんはレーザダイオード３３２、４３２、ま
たは５３２の有効な投光範囲によって決まる。図２は道
路１０２上にある車両１０１の側面図で、図５、図６、
または図７の扇形ビーム３３９、４３９、または５３９
の狙いを示す。ここでは明快にするために扇形ビーム４
３９として示されている。扇形ビーム４３９は典型的に
は軸１０４に対し約４．５度のビーム角度ωで前方に向
けられる。このようなビーム角度だと車両１０１の前の
距離１２１（好ましい２フィートの取り付け高さで約２
５フィート）から無限までの領域を走査するビームがつ
くられることになる。しかしながら、扇形ビーム４３９
に対する大気の減衰効果のため、扇形ビームの有効範囲
はだいたい図１に示される距離１２２ぐらい、約１３０
フィート（約４０ｍ）になる。
【００２０】図４は、走査角度αと図６または図７の走
査領域４４７または５４７との関係を示す。ここでは明
快にするために走査領域４４７として示されている。図
６、図７、または図８の扇形ビーム３３９、４３９、ま
たは５３９は角度α、典型的には軸１０４の右側約１０
度を走査される。繰り返しになるが、図２のようにビー
ムは無限にのびるが、有効な伝送範囲は大気による減衰
効果のため距離１２２（約１３０フィート、つまり約４
０ｍ）となる。走査領域４４７は扇形ビームと車両１０
１の前の地面との接点を表す半径１２１（典型的には２
５フィート、約７．６ｍ）からのびる図４の斜線部とし
て示される。図４に示されるように、走査領域４４７の
実際の形はもちろん扇形ビームの源が点状だという性質
のためいくぶん台形がかった形となる。
査領域４４７または５４７との関係を示す。ここでは明
快にするために走査領域４４７として示されている。図
６、図７、または図８の扇形ビーム３３９、４３９、ま
たは５３９は角度α、典型的には軸１０４の右側約１０
度を走査される。繰り返しになるが、図２のようにビー
ムは無限にのびるが、有効な伝送範囲は大気による減衰
効果のため距離１２２（約１３０フィート、つまり約４
０ｍ）となる。走査領域４４７は扇形ビームと車両１０
１の前の地面との接点を表す半径１２１（典型的には２
５フィート、約７．６ｍ）からのびる図４の斜線部とし
て示される。図４に示されるように、走査領域４４７の
実際の形はもちろん扇形ビームの源が点状だという性質
のためいくぶん台形がかった形となる。
【００２１】図６はこの走査領域にある三つの反射器４
１１、４１２、４１３を示す。もっとも先に説明したよ
うに走査領域４４７はもっと多いまたは少ない反射器を
含んでもよい。前に説明したように反射器は道路に設置
された標準的な道路反射器でもよい。このような反射器
は米国の多くの地域で実際に使用されており、そのため
本発明は道路に設置すべき付加的な機器を必要としない
こともありえる。あるいはまた、本発明とともに使用す
るために反射器を特別に設計することもできる。
１１、４１２、４１３を示す。もっとも先に説明したよ
うに走査領域４４７はもっと多いまたは少ない反射器を
含んでもよい。前に説明したように反射器は道路に設置
された標準的な道路反射器でもよい。このような反射器
は米国の多くの地域で実際に使用されており、そのため
本発明は道路に設置すべき付加的な機器を必要としない
こともありえる。あるいはまた、本発明とともに使用す
るために反射器を特別に設計することもできる。
【００２２】例えば、誘導反射器からの反射光と他の反
射器、例えば通過するトラックからの反射光を区別する
ことができるように反射光に周波数変化をおこす反射器
を使用してもよい。さらに反射された信号が距離Ｄや角
度θに加えてなんらかの情報を与えることができるよう
にバーコードやほかのタイプのコード技術を組み込んだ
反射器が知られている。このような情報は、道路１０２
の左側にある反射器と道路１０２の右側にある反射器と
を区別したり、出口が近づいているとか、ある特定の行
き先に着いたとか、制限速度が変わるとか、ほかの同様
の道路情報をレーザレーダ装置に信号で伝えたりするた
めに使うことができる。あるいはまた誘導反射器からの
反射と偽の光雑音とを区別するためにある選ばれた周波
数（すなわち、８００−９５０ｎｍ）の光だけを反射す
るような反射器を使用することもできる。ある車線の反
射器と隣の車線の反射器とを区別するために異なった色
の反射器を使うこともできる。さらに、反射器は図面に
示すように道路に設置する必要はなく、道路の近くの別
の場所に取り付けることもできる。例えば、１９７７年
９月２０日に発行されたマーシーの米国特許番号４、０
４９、９６１は柱に取り付けた路傍反射器の使用を示し
ている。柱やガードレール、擁壁、電灯の柱などに取り
付けられたこのような反射器は光の伝送を邪魔する泥や
雨、特に積もった雪などの環境条件に影響されることが
少ない。さらに反射器以外の、他のタイプの反射物も使
うことができる。例えば、反射性塗料や反射性テープを
伝送された光ビームを反射するために使うことができる
。
射器、例えば通過するトラックからの反射光を区別する
ことができるように反射光に周波数変化をおこす反射器
を使用してもよい。さらに反射された信号が距離Ｄや角
度θに加えてなんらかの情報を与えることができるよう
にバーコードやほかのタイプのコード技術を組み込んだ
反射器が知られている。このような情報は、道路１０２
の左側にある反射器と道路１０２の右側にある反射器と
を区別したり、出口が近づいているとか、ある特定の行
き先に着いたとか、制限速度が変わるとか、ほかの同様
の道路情報をレーザレーダ装置に信号で伝えたりするた
めに使うことができる。あるいはまた誘導反射器からの
反射と偽の光雑音とを区別するためにある選ばれた周波
数（すなわち、８００−９５０ｎｍ）の光だけを反射す
るような反射器を使用することもできる。ある車線の反
射器と隣の車線の反射器とを区別するために異なった色
の反射器を使うこともできる。さらに、反射器は図面に
示すように道路に設置する必要はなく、道路の近くの別
の場所に取り付けることもできる。例えば、１９７７年
９月２０日に発行されたマーシーの米国特許番号４、０
４９、９６１は柱に取り付けた路傍反射器の使用を示し
ている。柱やガードレール、擁壁、電灯の柱などに取り
付けられたこのような反射器は光の伝送を邪魔する泥や
雨、特に積もった雪などの環境条件に影響されることが
少ない。さらに反射器以外の、他のタイプの反射物も使
うことができる。例えば、反射性塗料や反射性テープを
伝送された光ビームを反射するために使うことができる
。
【００２３】反射器４１１、４１２、および４１３で反
射された光はレーザレーダ装置１０３に送り返され、受
信装置４６５によって受信される。受信装置４６５はオ
プティカルレシーバ４４２とレシーバエレクトロニクス
４４３とから成る。オプティカルレシーバ４４２は一つ
の光電セル、一つのフォトトランジスタ、一つのフォト
ダイオード（例えばＰＩＮダイオード、電子なだれフォ
トダイオードなど）でもよいし、フォトダイオードアレ
イでもよい。オプティカルレシーバ４４２は反射器４１
１、４１２、４１３で反射された光ビームを受信し、対
応する電気信号をレシーバエレクトロニクス４４３に出
力する。レシーバエレクトロニクス４４３は出力データ
４４４をつくる。これは走査された各々の反射器につい
て距離Ｄと角度θの形で存在する。距離データＤは伝送
された光ビームの変調搬送波と受信された変調波との位
相差を測定することにより算定される。角度θのデータ
は、サーボコントローラ４３８によって出力された鏡面
４３１の角度を検出することによって測定できる。反射
された光ビームがオプティカルレシーバ４４２によって
受信される時、その時の鏡面４３１の角度は示された角
度θの関数となる。あるいはまた、オプティカルレシー
バ４４２がフォトダイオードアレイで構成されている時
、角度θは信号が受信されたアレイにおける位置から判
断することができる。
射された光はレーザレーダ装置１０３に送り返され、受
信装置４６５によって受信される。受信装置４６５はオ
プティカルレシーバ４４２とレシーバエレクトロニクス
４４３とから成る。オプティカルレシーバ４４２は一つ
の光電セル、一つのフォトトランジスタ、一つのフォト
ダイオード（例えばＰＩＮダイオード、電子なだれフォ
トダイオードなど）でもよいし、フォトダイオードアレ
イでもよい。オプティカルレシーバ４４２は反射器４１
１、４１２、４１３で反射された光ビームを受信し、対
応する電気信号をレシーバエレクトロニクス４４３に出
力する。レシーバエレクトロニクス４４３は出力データ
４４４をつくる。これは走査された各々の反射器につい
て距離Ｄと角度θの形で存在する。距離データＤは伝送
された光ビームの変調搬送波と受信された変調波との位
相差を測定することにより算定される。角度θのデータ
は、サーボコントローラ４３８によって出力された鏡面
４３１の角度を検出することによって測定できる。反射
された光ビームがオプティカルレシーバ４４２によって
受信される時、その時の鏡面４３１の角度は示された角
度θの関数となる。あるいはまた、オプティカルレシー
バ４４２がフォトダイオードアレイで構成されている時
、角度θは信号が受信されたアレイにおける位置から判
断することができる。
【００２４】レシーバエレクトロニクス４４３はオプテ
ィカルレシーバ４４２から受信された信号を入力し、以
下で説明するように各々の反射器と車両１０１との間の
距離Ｄと角度θから成る出力データ４４４をつくる。図
７は図５のレーザ伝送部３３７と図６のレーザ伝送部４
３７の別の実施例である。円柱形レンズ３３１または４
３１と、可動式鏡３３０または４３０の代わりに、ホロ
グラフィックディスク５５１が扇形ビーム５３９をつく
るのに用いられている。ホログラフィックディスク５５
１はそれぞれがわずかに違った角度を持つ一連の細かい
回折格子を含む。モータ５５２によって一定の速度に回
転されている時、ホログラフィックディスク５５１は走
査領域５４７を走査する扇形ビームを発生する。
ィカルレシーバ４４２から受信された信号を入力し、以
下で説明するように各々の反射器と車両１０１との間の
距離Ｄと角度θから成る出力データ４４４をつくる。図
７は図５のレーザ伝送部３３７と図６のレーザ伝送部４
３７の別の実施例である。円柱形レンズ３３１または４
３１と、可動式鏡３３０または４３０の代わりに、ホロ
グラフィックディスク５５１が扇形ビーム５３９をつく
るのに用いられている。ホログラフィックディスク５５
１はそれぞれがわずかに違った角度を持つ一連の細かい
回折格子を含む。モータ５５２によって一定の速度に回
転されている時、ホログラフィックディスク５５１は走
査領域５４７を走査する扇形ビームを発生する。
【００２５】図８は、図５、図６、および図７を参照し
て説明したように、伝送されたビームの変調搬送波を用
いている本発明の第１実施例の構成図を示す。レーザ投
光部６３７はレーザエミッタ６３２を含む。このレーザ
エミッタ６３２は前記したようにレーザダイオードでも
よい。図８では点線で示されている光はレーザエミッタ
６３２から高周波変調器６６１を通り抜ける。高周波変
調器６６１は光ビームを高周波の信号、例えば５ＭＨｚ
の信号に変調する。変調光ビームはそれから図５や図６
に示される鏡面３３０または図７に示されるホログラフ
ィックディスク５５１などのスキャナ６３０に進み、ス
キャナ６３０はまた走査制御装置６３３によって制御さ
れている。それからビームはオプティカルシステム６３
１を通過し、反射器６１１のある路面１０２に伝送され
る。
て説明したように、伝送されたビームの変調搬送波を用
いている本発明の第１実施例の構成図を示す。レーザ投
光部６３７はレーザエミッタ６３２を含む。このレーザ
エミッタ６３２は前記したようにレーザダイオードでも
よい。図８では点線で示されている光はレーザエミッタ
６３２から高周波変調器６６１を通り抜ける。高周波変
調器６６１は光ビームを高周波の信号、例えば５ＭＨｚ
の信号に変調する。変調光ビームはそれから図５や図６
に示される鏡面３３０または図７に示されるホログラフ
ィックディスク５５１などのスキャナ６３０に進み、ス
キャナ６３０はまた走査制御装置６３３によって制御さ
れている。それからビームはオプティカルシステム６３
１を通過し、反射器６１１のある路面１０２に伝送され
る。
【００２６】図８は非常に概説的で、示された部品の配
置は単に可能性のある一つの実施例を示したにすぎない
。例えば、オプティカルシステム６３１はスキャナ６３
０の後に置かれている。しかし、図５や図６に示されて
いる実施例のようにオプティカルシステム６３１がスキ
ャナ６３０の前に置かれた円柱形レンズを含むことも想
定できる。また、オプティカルシステム６３１はさらに
ビームの範囲を定めるためレンズなどの集光部品を付加
してもよい。同様に、高周波変調器６６１はレーザエミ
ッタ６３２によってつくられた光ビームを変調するため
図８に示すようにレーザエミッタ６３２の後に置いても
よい。しかしながら、高周波変調器６６１は変調光を出
力するためにレーザエミッタ６３２に変調信号を与える
ようレーザエミッタ６３２の電源に設けてもよい。
置は単に可能性のある一つの実施例を示したにすぎない
。例えば、オプティカルシステム６３１はスキャナ６３
０の後に置かれている。しかし、図５や図６に示されて
いる実施例のようにオプティカルシステム６３１がスキ
ャナ６３０の前に置かれた円柱形レンズを含むことも想
定できる。また、オプティカルシステム６３１はさらに
ビームの範囲を定めるためレンズなどの集光部品を付加
してもよい。同様に、高周波変調器６６１はレーザエミ
ッタ６３２によってつくられた光ビームを変調するため
図８に示すようにレーザエミッタ６３２の後に置いても
よい。しかしながら、高周波変調器６６１は変調光を出
力するためにレーザエミッタ６３２に変調信号を与える
ようレーザエミッタ６３２の電源に設けてもよい。
【００２７】反射器６１１で反射された光は、受信した
光を集光するためのオプティカルシステム６４９を有す
る受信部６６５へ伝送される。受信した光はそれから感
光装置６４２に伝送される。感光装置６４２に連結され
た光電変換器６４３は受信した光を電気信号に変換する
。この感光装置は一つのフォトトランジスタまたは一つ
のフォトダイオードを有してもよいが、前記したように
受信した角度を検出するため光電セルやフォトダイオー
ドのアレイを使用してもよい。
光を集光するためのオプティカルシステム６４９を有す
る受信部６６５へ伝送される。受信した光はそれから感
光装置６４２に伝送される。感光装置６４２に連結され
た光電変換器６４３は受信した光を電気信号に変換する
。この感光装置は一つのフォトトランジスタまたは一つ
のフォトダイオードを有してもよいが、前記したように
受信した角度を検出するため光電セルやフォトダイオー
ドのアレイを使用してもよい。
【００２８】光電変換器６４３の出力はそれから位相比
較器６６６に送られ、位相比較器６６６はまたレーザ伝
送部６３７の高周波変調器６６１にも連結されている。 位相変換器６６６は投光した波と受信した波との位相差
を示す信号をアナログ・デジタル変換器（Ａ−Ｄ変換器
）６６９に出力する。車両と反射器との距離Ｄはこの位
相差の関数であり、この距離データを含むＡ−Ｄ変換器
６６９の出力は操舵制御装置６７０に伝送される。
較器６６６に送られ、位相比較器６６６はまたレーザ伝
送部６３７の高周波変調器６６１にも連結されている。 位相変換器６６６は投光した波と受信した波との位相差
を示す信号をアナログ・デジタル変換器（Ａ−Ｄ変換器
）６６９に出力する。車両と反射器との距離Ｄはこの位
相差の関数であり、この距離データを含むＡ−Ｄ変換器
６６９の出力は操舵制御装置６７０に伝送される。
【００２９】光電変換器６４３はまた、一つもしくは複
数の反射器６１１から光を受信した時、ゲート６６７を
操作する出力をする。ゲート６６７はレーザ投光部６３
７の操作制御装置６３３の出力にも連結されており、走
査角度データを出力する。受信した光の信号がゲートを
通過した時、この走査角度データは車両の軸に対する光
ビームの角度θを示す。Ａ−Ｄ変換器６６８はこのデー
タをデジタルの形に変換し、角度θを操舵制御装置６７
０に伝送する。距離Ｄと角度θのデータから操舵制御装
置６７０は道路の湾曲の数学的モデルを構築し、それに
従って車両の進路を修正することができる。この計算シ
ステムは本発明に関係があるものではなく、前記した本
発明の米国同時出願で弁理士整理番号１３８２．０３２
４６４に詳しく記載されており、ここでは参考のために
組み入れられている。
数の反射器６１１から光を受信した時、ゲート６６７を
操作する出力をする。ゲート６６７はレーザ投光部６３
７の操作制御装置６３３の出力にも連結されており、走
査角度データを出力する。受信した光の信号がゲートを
通過した時、この走査角度データは車両の軸に対する光
ビームの角度θを示す。Ａ−Ｄ変換器６６８はこのデー
タをデジタルの形に変換し、角度θを操舵制御装置６７
０に伝送する。距離Ｄと角度θのデータから操舵制御装
置６７０は道路の湾曲の数学的モデルを構築し、それに
従って車両の進路を修正することができる。この計算シ
ステムは本発明に関係があるものではなく、前記した本
発明の米国同時出願で弁理士整理番号１３８２．０３２
４６４に詳しく記載されており、ここでは参考のために
組み入れられている。
【００３０】図９は、図８に示された本発明の第一実施
例のための投光された搬送波および受信された搬送波の
信号を示す波形図である。波形７８０は、図５、図６、
または図７の扇形ビーム４３９の変調搬送波である。搬
送波７８０は１〜１０ＭＨｚの範囲、典型的には５ＭＨ
ｚの周波数をもつ正弦型波形でよい。搬送波のために選
ばれた特定の周波数によってレーザレーダ装置１０３が
最大限に測定できる距離はもちろん制限される。言い換
えれば、戻ってくる信号によってつくられる位相のずれ
が３６０度より大きいなら、測定された距離は曖昧とな
る。特定の周波数用のシステムによって測定できる最大
の距離は次の等式で計算できる。
例のための投光された搬送波および受信された搬送波の
信号を示す波形図である。波形７８０は、図５、図６、
または図７の扇形ビーム４３９の変調搬送波である。搬
送波７８０は１〜１０ＭＨｚの範囲、典型的には５ＭＨ
ｚの周波数をもつ正弦型波形でよい。搬送波のために選
ばれた特定の周波数によってレーザレーダ装置１０３が
最大限に測定できる距離はもちろん制限される。言い換
えれば、戻ってくる信号によってつくられる位相のずれ
が３６０度より大きいなら、測定された距離は曖昧とな
る。特定の周波数用のシステムによって測定できる最大
の距離は次の等式で計算できる。
【００３１】Ｄａ ＝ ｃ／（２ｘＦｍ ）このとき
、Ｄａ は最大距離（ｍ）、ｃは光速（３．０ｘ１０８
ｍ／ｓ）、Ｆｍ は搬送波の周波数である。上記した
範囲では１０ＭＨｚの搬送波の場合測定可能な最大距離
は１５ｍで、１ＭＨｚの搬送波の場合測定可能な最大距
離は１５０ｍである。もちろん、測定可能な最大距離は
上記したように扇形ビームが大気を通過する伝達率によ
り大きく影響される。
、Ｄａ は最大距離（ｍ）、ｃは光速（３．０ｘ１０８
ｍ／ｓ）、Ｆｍ は搬送波の周波数である。上記した
範囲では１０ＭＨｚの搬送波の場合測定可能な最大距離
は１５ｍで、１ＭＨｚの搬送波の場合測定可能な最大距
離は１５０ｍである。もちろん、測定可能な最大距離は
上記したように扇形ビームが大気を通過する伝達率によ
り大きく影響される。
【００３２】しきい値７８１は搬送波７８０のピーク値
の関数として決まるあらかじめ定められたしきい値を表
す。ここではしきい値はピーク値７８２の約２分の１と
して示されている。図８の位相比較器６６６においてこ
のしきい値はゲーティッドパルス７８３をつくるのに用
いられる。波形７８５は反射器１１０、１１１、１１２
、１１３または１１４のうちのどれか一つからレーザレ
ーダ装置１０３に反射された受信したビームの変調搬送
波を表す。しきい値７８６はしきい値７８１と同様のし
きい値を表すが、しきい値７８６は受信した搬送波７８
５のピーク値７８７のあらかじめ定められた分数として
決められている点が異なっている。図８の位相比較器６
６６はこのしきい値を使ってゲーティッドパルス７８８
をつくる。しきい値７８２としきい値７８６のために使
われる分数の値は等しいことが好ましい（すなわち、こ
れらは１／３、１／４、１／２などの同じ値を持つこと
が好ましい）。これらのしきい値は伝送された搬送波７
８０と受信された搬送波７８５との位相差を測定するた
めに使われる。もし位相差を判断するのに波形のゼロク
ロス点を用いれば、ノイズ、直流オフセットなどのため
不正確となり、不正確な結果を出すことになりがちであ
る。以下の説明からわかるように、伝送された波形と受
信された波形との測定された時間の差はとても小さく、
したがって測定における非常に些細な誤りが計算された
結果においては大きな差異となってしまう。 位相比
較器６６６はゲーティッドパルス７８３の先端と７８８
の先端の間の時間の遅れＴｄ を引き続き測定する。そ
れからレーザレーダ装置１０３と反射器１１０、１１１
、１１２、１１３、または１１４との距離は以下の式を
使って測定できる。
の関数として決まるあらかじめ定められたしきい値を表
す。ここではしきい値はピーク値７８２の約２分の１と
して示されている。図８の位相比較器６６６においてこ
のしきい値はゲーティッドパルス７８３をつくるのに用
いられる。波形７８５は反射器１１０、１１１、１１２
、１１３または１１４のうちのどれか一つからレーザレ
ーダ装置１０３に反射された受信したビームの変調搬送
波を表す。しきい値７８６はしきい値７８１と同様のし
きい値を表すが、しきい値７８６は受信した搬送波７８
５のピーク値７８７のあらかじめ定められた分数として
決められている点が異なっている。図８の位相比較器６
６６はこのしきい値を使ってゲーティッドパルス７８８
をつくる。しきい値７８２としきい値７８６のために使
われる分数の値は等しいことが好ましい（すなわち、こ
れらは１／３、１／４、１／２などの同じ値を持つこと
が好ましい）。これらのしきい値は伝送された搬送波７
８０と受信された搬送波７８５との位相差を測定するた
めに使われる。もし位相差を判断するのに波形のゼロク
ロス点を用いれば、ノイズ、直流オフセットなどのため
不正確となり、不正確な結果を出すことになりがちであ
る。以下の説明からわかるように、伝送された波形と受
信された波形との測定された時間の差はとても小さく、
したがって測定における非常に些細な誤りが計算された
結果においては大きな差異となってしまう。 位相比
較器６６６はゲーティッドパルス７８３の先端と７８８
の先端の間の時間の遅れＴｄ を引き続き測定する。そ
れからレーザレーダ装置１０３と反射器１１０、１１１
、１１２、１１３、または１１４との距離は以下の式を
使って測定できる。
【００３３】Ｄ ＝ １／２（ｃ ｘ Ｔｄ
）このとき、ｃは光速（ｍ／ｓ）、Ｔｄ は時間の遅れ
（ｓ）、Ｄは距離（ｍ）である。容易にわかるように、
光の速度は非常に大きく、したがって投光された搬送波
７８０と受信された搬送波７８５との位相差は非常に小
さくなる。例えば、説明のためにいうと、光速はおおざ
っぱに言ってナノセカンド当たり１フィート（約３０．
５ｃｍ）である。図１において、反射器１１０が車両１
０１の５０フィート（約１５ｍ）先にあるとすると、光
ビームが反射器１１０に着いてレーザレーダ装置１０３
に戻ってくるのにかかる総伝送時間は１００ナノセカン
ド（すなわち５０ｘ２）である。このようなわずかな時
間の差を正確に検出し、その正確な測定値を出すために
、位相比較器６６６は測定されるべき最短距離の少なく
とも１０倍の分解度があるカウンタなどの装置を必ず持
たなければならない。光の伝搬遅延の正確な測定値を出
せるように、少なくとも１ギガヘルツのオーダーのカウ
ンタを使用しなければならない。このようなカウンタと
しては現在ガリウム砒素（ＧａＡｓ）半導体集積回路装
置が利用できる。このような市販の装置としてはカルフ
ォルニア州ニューベリーパークのギガビットロジックに
よって製造されているギガビットロジックモデル１０Ｇ
０６１の１．３ＧＨｚカウンタがある。
）このとき、ｃは光速（ｍ／ｓ）、Ｔｄ は時間の遅れ
（ｓ）、Ｄは距離（ｍ）である。容易にわかるように、
光の速度は非常に大きく、したがって投光された搬送波
７８０と受信された搬送波７８５との位相差は非常に小
さくなる。例えば、説明のためにいうと、光速はおおざ
っぱに言ってナノセカンド当たり１フィート（約３０．
５ｃｍ）である。図１において、反射器１１０が車両１
０１の５０フィート（約１５ｍ）先にあるとすると、光
ビームが反射器１１０に着いてレーザレーダ装置１０３
に戻ってくるのにかかる総伝送時間は１００ナノセカン
ド（すなわち５０ｘ２）である。このようなわずかな時
間の差を正確に検出し、その正確な測定値を出すために
、位相比較器６６６は測定されるべき最短距離の少なく
とも１０倍の分解度があるカウンタなどの装置を必ず持
たなければならない。光の伝搬遅延の正確な測定値を出
せるように、少なくとも１ギガヘルツのオーダーのカウ
ンタを使用しなければならない。このようなカウンタと
しては現在ガリウム砒素（ＧａＡｓ）半導体集積回路装
置が利用できる。このような市販の装置としてはカルフ
ォルニア州ニューベリーパークのギガビットロジックに
よって製造されているギガビットロジックモデル１０Ｇ
０６１の１．３ＧＨｚカウンタがある。
【００３４】図１０は図９に示したものとはわずかに異
なる位相差測定システムを示す。ここでは投光された搬
送波は波形８８０で示される。受信された搬送波８８５
は明快にするため投光された搬送波８８０と同じ振幅を
持つものとして示されている。実際には図９に示されて
いるように、受信された搬送波８８５は大気を通過する
際の損失、反射器の中で被る損失、および光学的機器に
おける他の似たような損失などによって振幅が小さくな
る。位相差をより正確に測定するために受信された搬送
波８８５を投光された搬送波８８０と同じ振幅に増幅す
るＡＧＣ回路（自動利得制御回路）を用いることが好ま
しい。図１０に示すように位相差８９０は投光された搬
送波８８０や受信された搬送波８８５とあらかじめ定め
られたしきい値８８１、ここではピークの振幅８８２の
約２分の１として示されているが、との交点間の差とし
て測定される。投光された搬送波８８０の交点８９１と
８９２はゲーティッドパルス８８３をつくるのに用いら
れる。同様に、受信された搬送波８８５の交点８９３と
８９４はゲーティッドパルス８８８をつくるのに用いら
れる。これらのパルスの時間の差は二つのゲーティッド
パルス８８３と８８８の先端もしくは末端の間をギガヘ
ルツカウンタによってつくられたパルス８９５または８
９６の数をカウントすることによって位相比較器６６６
によって測定される。図９に示すように、距離Ｄは時間
の遅れに光の速度を掛けたものの２分の１として判断さ
れる。
なる位相差測定システムを示す。ここでは投光された搬
送波は波形８８０で示される。受信された搬送波８８５
は明快にするため投光された搬送波８８０と同じ振幅を
持つものとして示されている。実際には図９に示されて
いるように、受信された搬送波８８５は大気を通過する
際の損失、反射器の中で被る損失、および光学的機器に
おける他の似たような損失などによって振幅が小さくな
る。位相差をより正確に測定するために受信された搬送
波８８５を投光された搬送波８８０と同じ振幅に増幅す
るＡＧＣ回路（自動利得制御回路）を用いることが好ま
しい。図１０に示すように位相差８９０は投光された搬
送波８８０や受信された搬送波８８５とあらかじめ定め
られたしきい値８８１、ここではピークの振幅８８２の
約２分の１として示されているが、との交点間の差とし
て測定される。投光された搬送波８８０の交点８９１と
８９２はゲーティッドパルス８８３をつくるのに用いら
れる。同様に、受信された搬送波８８５の交点８９３と
８９４はゲーティッドパルス８８８をつくるのに用いら
れる。これらのパルスの時間の差は二つのゲーティッド
パルス８８３と８８８の先端もしくは末端の間をギガヘ
ルツカウンタによってつくられたパルス８９５または８
９６の数をカウントすることによって位相比較器６６６
によって測定される。図９に示すように、距離Ｄは時間
の遅れに光の速度を掛けたものの２分の１として判断さ
れる。
【００３５】図５、図６、または図７の扇形ビームの実
施例においては、扇形ビーム４３９または５４９の走査
領域４４７または５４７に対するそれぞれ完全な走査に
たいして距離Ｄおよび角度θの測定値が出されることが
想定されている。しかしながら、光の速度は非常に速い
ので、受信された搬送波７８５または８８５がレーザレ
ーダ装置１０３によって受信される時点での鏡面３３０
または４３０の角度、もしくはホログラフィックディス
ク５５１の位置は特定の一つの反射器についての角度θ
のデータを表すものとなる。
施例においては、扇形ビーム４３９または５４９の走査
領域４４７または５４７に対するそれぞれ完全な走査に
たいして距離Ｄおよび角度θの測定値が出されることが
想定されている。しかしながら、光の速度は非常に速い
ので、受信された搬送波７８５または８８５がレーザレ
ーダ装置１０３によって受信される時点での鏡面３３０
または４３０の角度、もしくはホログラフィックディス
ク５５１の位置は特定の一つの反射器についての角度θ
のデータを表すものとなる。
【００３６】図１１は本発明のレーザレーダ装置の実施
例を示す。図１１において、図７に示された走査扇形ビ
ームの代わりに、レーザダイオード９３２はあらかじめ
定められた領域９４７の全てを覆う溢光ビーム９４６を
出力する。あらかじめ定められた領域９４７は実施例で
は図２、図４を参照して前に説明した走査領域４４７と
大きさにおいても形においても同様である。溢光９４６
はパルス変調されていることが好ましい。オプティカル
レシーバ９４２は反射器９１１、９１２、および９１３
に反射され戻ってきた光のパルスを受信する。投光され
たパルスと受信されたパルスとの間の時間の遅れは車両
１０１と各々の反射器９１１、９１２、および９１３と
の距離Ｄを計算するため比較測定される。溢光ビーム９
４６は図６に示すように鏡面４３０によっては走査され
ないので、オプティカルレシーバ９４２にはフォトダイ
オードアレイを用いて角度θのデータをつくらねばなら
ない。フォトダイオードアレイにおける受信した光のパ
ルスの位置によって角度θが判断できる。
例を示す。図１１において、図７に示された走査扇形ビ
ームの代わりに、レーザダイオード９３２はあらかじめ
定められた領域９４７の全てを覆う溢光ビーム９４６を
出力する。あらかじめ定められた領域９４７は実施例で
は図２、図４を参照して前に説明した走査領域４４７と
大きさにおいても形においても同様である。溢光９４６
はパルス変調されていることが好ましい。オプティカル
レシーバ９４２は反射器９１１、９１２、および９１３
に反射され戻ってきた光のパルスを受信する。投光され
たパルスと受信されたパルスとの間の時間の遅れは車両
１０１と各々の反射器９１１、９１２、および９１３と
の距離Ｄを計算するため比較測定される。溢光ビーム９
４６は図６に示すように鏡面４３０によっては走査され
ないので、オプティカルレシーバ９４２にはフォトダイ
オードアレイを用いて角度θのデータをつくらねばなら
ない。フォトダイオードアレイにおける受信した光のパ
ルスの位置によって角度θが判断できる。
【００３７】溢光ビーム９４６の使用には多くの利点が
あり、その内の主なものは単純でコンパクト、しかも耐
久性があるということである。回転多面鏡や他の可動部
品を用いる従来のレーザ走査装置はよく知られている。 このような装置は測量、バーコード走査、または実験作
業にはふさわしいかもしれないが、コストや可動部品間
に必要な精度が高いため自動車の環境では望ましいもの
ではない。溢光型レーザ伝送部は可動部品がないため、
コンパクトで移動ビームシステムに比して比較的安価で
しかも維持が簡単である。
あり、その内の主なものは単純でコンパクト、しかも耐
久性があるということである。回転多面鏡や他の可動部
品を用いる従来のレーザ走査装置はよく知られている。 このような装置は測量、バーコード走査、または実験作
業にはふさわしいかもしれないが、コストや可動部品間
に必要な精度が高いため自動車の環境では望ましいもの
ではない。溢光型レーザ伝送部は可動部品がないため、
コンパクトで移動ビームシステムに比して比較的安価で
しかも維持が簡単である。
【００３８】図１２は図１１に示されているような伝送
されたパルス変調ビームを用いている本発明の実施例の
構成図を示す。レーザ投光部１０３７はレーザエミッタ
１０３２を含むが、レーザエミッタ１０３２は上記した
ように一つのレーザダイオードでもよい。図１１では点
線で表されている光はレーザエミッタ１０３２からパル
ス変調器１０６１を通過する。パルス変調器１０６１は
光ビームをパルス、例えば立ち上がり時間が１０−２０
ナノセカンドでパルス幅が１０−２０ナノセカンドのパ
ルスを持つように変調する。そしてパルス変調光ビーム
はオプティカルシステム１０３１に送られ、オプティカ
ルシステム１０３１はさらに溢光ビームの焦点を合わせ
、反射器１０１１を含む道路１０２にビームを投光する
。
されたパルス変調ビームを用いている本発明の実施例の
構成図を示す。レーザ投光部１０３７はレーザエミッタ
１０３２を含むが、レーザエミッタ１０３２は上記した
ように一つのレーザダイオードでもよい。図１１では点
線で表されている光はレーザエミッタ１０３２からパル
ス変調器１０６１を通過する。パルス変調器１０６１は
光ビームをパルス、例えば立ち上がり時間が１０−２０
ナノセカンドでパルス幅が１０−２０ナノセカンドのパ
ルスを持つように変調する。そしてパルス変調光ビーム
はオプティカルシステム１０３１に送られ、オプティカ
ルシステム１０３１はさらに溢光ビームの焦点を合わせ
、反射器１０１１を含む道路１０２にビームを投光する
。
【００３９】実施例では図１１の溢光ビームは図１２の
パルス変調技術とともに用いるのが好ましい。しかしな
がら、溢光ビームは搬送波を変調することもできるし、
図５、図６、および図７の扇形ビームの実施例もおそら
くパルス変調することができる。しかしながら、溢光を
１０−２０ナノセカンドの幅でパルスにすることによっ
て、溢光ビームに必要とされる平均的な電力は搬送波の
変調溢光ビームまたは扇形ビームに比較して大幅に減ら
すことができる。消費電力を減らすことにより、より小
さな電力のレーザを定められたアプリケーションに使用
でき、したがってレーザ投光部１０３７の大きさもコス
トも減らせる。さらに全体の平均消費電力を減らすこと
により、より強力なパルスをもつビームを使うことがで
き、範囲も分解度も増やせる。また、パルス型システム
では、レーザは全体平均ではより低い電力を使用するの
で目の安全性が増すことも注目に値する。
パルス変調技術とともに用いるのが好ましい。しかしな
がら、溢光ビームは搬送波を変調することもできるし、
図５、図６、および図７の扇形ビームの実施例もおそら
くパルス変調することができる。しかしながら、溢光を
１０−２０ナノセカンドの幅でパルスにすることによっ
て、溢光ビームに必要とされる平均的な電力は搬送波の
変調溢光ビームまたは扇形ビームに比較して大幅に減ら
すことができる。消費電力を減らすことにより、より小
さな電力のレーザを定められたアプリケーションに使用
でき、したがってレーザ投光部１０３７の大きさもコス
トも減らせる。さらに全体の平均消費電力を減らすこと
により、より強力なパルスをもつビームを使うことがで
き、範囲も分解度も増やせる。また、パルス型システム
では、レーザは全体平均ではより低い電力を使用するの
で目の安全性が増すことも注目に値する。
【００４０】溢光ビームとともにパルス変調技術を使う
ことのもう一つの利点は受信されたパルスは遅れずに分
けられるので互いに簡単に区別できる。一方、溢光ビー
ムが搬送波を変調したものだとしたら、受信された搬送
波は互いにプラスにもマイナスにも干渉し合う傾向にあ
るので受信された信号を互いに区別することは難しくな
るだろう。
ことのもう一つの利点は受信されたパルスは遅れずに分
けられるので互いに簡単に区別できる。一方、溢光ビー
ムが搬送波を変調したものだとしたら、受信された搬送
波は互いにプラスにもマイナスにも干渉し合う傾向にあ
るので受信された信号を互いに区別することは難しくな
るだろう。
【００４１】反射器１０１１で反射された光は受信した
光を集光するためのオプティカルシステム１０４９から
なる受信機１０６５に伝送される。受信された光はそれ
から感光装置１０４２に伝送される。感光装置１０４２
に連結された光電変換器１０４３は受信した光を電気信
号に変換する。感光装置は受信角度θを検出するフォト
ダイオードアレイで構成してもよい。
光を集光するためのオプティカルシステム１０４９から
なる受信機１０６５に伝送される。受信された光はそれ
から感光装置１０４２に伝送される。感光装置１０４２
に連結された光電変換器１０４３は受信した光を電気信
号に変換する。感光装置は受信角度θを検出するフォト
ダイオードアレイで構成してもよい。
【００４２】光電変換器１０４３の出力はその後カウン
タ１０６６に送られ、このカウンタ１０６６はまたレー
ザ伝送部１０３７のパルス変調器１０６１にも連結され
ている。カウンタ１０６６は投光されたパルスと受信さ
れたパルスとの間の時間の遅れを示す信号を出力する。 車両と一つの反射器との距離Ｄはこの時間の遅れの関数
であり、この距離データを含むカウンタ１０６６の出力
は操舵制御装置１０７０に伝送される。この操舵制御装
置１０７０は固定、プログラマブル、およびアドレサブ
ル一時記憶装置を含む業界では公知のプログラム制御マ
イクロプロセッサであることが好ましい。 光電変換
器１０４３は光パルスが一つもしくは複数の反射器１０
１１からフォトダイオードアレイのどこに受信されたか
を示す出力をＡ−Ｄ変換器にも出す。受信された光パル
スのフォトダイオードアレイ上の位置は車両の軸に対す
る光ビームの角度θの関数である。Ａ−Ｄ変換器１０６
８はこのデータをデジタルに変換し、角度θを操舵制御
装置１０７０に伝送する。距離Ｄと角度θのデータから
操舵制御装置１０７０は道路の湾曲の数学的モデルを構
築することができ、それに従って車両の進路を修正する
ことができる。
タ１０６６に送られ、このカウンタ１０６６はまたレー
ザ伝送部１０３７のパルス変調器１０６１にも連結され
ている。カウンタ１０６６は投光されたパルスと受信さ
れたパルスとの間の時間の遅れを示す信号を出力する。 車両と一つの反射器との距離Ｄはこの時間の遅れの関数
であり、この距離データを含むカウンタ１０６６の出力
は操舵制御装置１０７０に伝送される。この操舵制御装
置１０７０は固定、プログラマブル、およびアドレサブ
ル一時記憶装置を含む業界では公知のプログラム制御マ
イクロプロセッサであることが好ましい。 光電変換
器１０４３は光パルスが一つもしくは複数の反射器１０
１１からフォトダイオードアレイのどこに受信されたか
を示す出力をＡ−Ｄ変換器にも出す。受信された光パル
スのフォトダイオードアレイ上の位置は車両の軸に対す
る光ビームの角度θの関数である。Ａ−Ｄ変換器１０６
８はこのデータをデジタルに変換し、角度θを操舵制御
装置１０７０に伝送する。距離Ｄと角度θのデータから
操舵制御装置１０７０は道路の湾曲の数学的モデルを構
築することができ、それに従って車両の進路を修正する
ことができる。
【００４３】図１３は検出アレイの働きをより詳しく示
している。ボックス１１１５は図１および図３の道路１
０２がレーザレーダ装置１０３または人間の運転者にど
のように見えるかということを描写する。図１３のボッ
クス１１１５は道路１０２の両側に取り付けられた反射
器を示すが、上記したようにレーザレーダ装置１０３は
道路１０２の片側だけを調べるように設計することも想
定されている。反射器１１０、１１１、１１２、１１３
が道路１０２の右側に示されている。ボックス１１１５
によって表される「像」は、レーザレーダ装置１０３か
らの光によって反射された時、オプティカルシステム１
０４９を通じて、検出アレイ１０４２上に「像」をつく
るよう処理される。検出アレイ１０４２は例えば４０本
の細い帯状の感光素子１１１７で構成してもよい。これ
らの素子のいずれかのどこかに達する光は出力信号をつ
くる。検出された信号のアレイ上の位置は反射器が図１
の車両軸１０４に対する角度θを示すことになる。
図１４は本発明の実施例の波形図、つまりパルス変調技
術を示す。波形１は伝送されたビームのパルス変調を表
し、投光されたビームは実施例では溢光ビーム９４６で
ある。パルスは概ね矩形だが、わずかに台形がかってお
り、ここでは少々誇張されている。ピーク値の２分の１
に相当する点におけるパルス１２２０の幅ｔｗ は約１
０−２０ナノセカンドであり、パルス１２２０と１２３
０との間の時間ｔＲＥＰ は１０マイクロセカンドのオ
−ダーとなる。パルス１２２０と１２３０は規則的な間
隔で生じるものとして示されているけれども、時間の間
隔ｔｒｅｐ は均一である必要はなく、代わりに不規則
とすることや、例えば車両速度の関数として調整するこ
とも想定されている。同様にパルス１２２０と１２３０
の振幅はレーザレーダ装置１０３の走査範囲を広げたり
、環境条件（例えば、霧、雨、みぞれなど）の影響を和
らげたりするように変えることも想定されている。立ち
上がり時間ｔｒ はパルス１２２０がピーク値の１０％
から９０％になる時間で、パルス１２２０の両側の傾斜
を指す。普通パルス幅ｔｗ は立ち上がり時間ｔｒ の
約１．４倍である。したがって立ち上がり時間は１０−
３０ナノセカンドの範囲にあろう。波形２は反射器９１
１、９１２、９１３のうちのいずれか一つから反射して
戻ってきた受信されたビームのパルス変調を表す。受信
されたビーム１２４０は各々の波形の１０％の水準から
測定した時ｔＤ 分だけ時間がずれている。搬送波の実
施例でのようにある定められたしきい値、ここではピー
ク値の１０％で波形間の距離を測定するとより正確さが
増す。図１２のカウンタ１０６６はパルス変調器１０６
１から波形３で示されるスタートパルス１２５０と１２
６０を受信する。 カウンタ１０６６はこれらのスタートパルス１２５０と
１２６０を、波形４に示される光電変換器１０４３によ
ってつくられるストップパルス１２７０と組み合わせて
用い、波形５に示されるゲーティッドパルス１２８０を
つくる。カウンタ１０６６はゲーティッドパルス１２８
０によってゲートを開かれたパルス１２９０をつくる８
ビット・ＧａＡｓ・１ＧＨｚ（またはそれ以上の）カウ
ンタを有する。カウンタ１０６６は、波形６に示された
、そのＧａＡｓカウンタからカウントを読み出すリード
データパルス１２９５をつくる。また、カウンタ１０６
６は、波形７に示された、カウントを制御装置１０７０
の隠しメモリにしまっておくストアデータパルス１２９
６をつくる。
している。ボックス１１１５は図１および図３の道路１
０２がレーザレーダ装置１０３または人間の運転者にど
のように見えるかということを描写する。図１３のボッ
クス１１１５は道路１０２の両側に取り付けられた反射
器を示すが、上記したようにレーザレーダ装置１０３は
道路１０２の片側だけを調べるように設計することも想
定されている。反射器１１０、１１１、１１２、１１３
が道路１０２の右側に示されている。ボックス１１１５
によって表される「像」は、レーザレーダ装置１０３か
らの光によって反射された時、オプティカルシステム１
０４９を通じて、検出アレイ１０４２上に「像」をつく
るよう処理される。検出アレイ１０４２は例えば４０本
の細い帯状の感光素子１１１７で構成してもよい。これ
らの素子のいずれかのどこかに達する光は出力信号をつ
くる。検出された信号のアレイ上の位置は反射器が図１
の車両軸１０４に対する角度θを示すことになる。
図１４は本発明の実施例の波形図、つまりパルス変調技
術を示す。波形１は伝送されたビームのパルス変調を表
し、投光されたビームは実施例では溢光ビーム９４６で
ある。パルスは概ね矩形だが、わずかに台形がかってお
り、ここでは少々誇張されている。ピーク値の２分の１
に相当する点におけるパルス１２２０の幅ｔｗ は約１
０−２０ナノセカンドであり、パルス１２２０と１２３
０との間の時間ｔＲＥＰ は１０マイクロセカンドのオ
−ダーとなる。パルス１２２０と１２３０は規則的な間
隔で生じるものとして示されているけれども、時間の間
隔ｔｒｅｐ は均一である必要はなく、代わりに不規則
とすることや、例えば車両速度の関数として調整するこ
とも想定されている。同様にパルス１２２０と１２３０
の振幅はレーザレーダ装置１０３の走査範囲を広げたり
、環境条件（例えば、霧、雨、みぞれなど）の影響を和
らげたりするように変えることも想定されている。立ち
上がり時間ｔｒ はパルス１２２０がピーク値の１０％
から９０％になる時間で、パルス１２２０の両側の傾斜
を指す。普通パルス幅ｔｗ は立ち上がり時間ｔｒ の
約１．４倍である。したがって立ち上がり時間は１０−
３０ナノセカンドの範囲にあろう。波形２は反射器９１
１、９１２、９１３のうちのいずれか一つから反射して
戻ってきた受信されたビームのパルス変調を表す。受信
されたビーム１２４０は各々の波形の１０％の水準から
測定した時ｔＤ 分だけ時間がずれている。搬送波の実
施例でのようにある定められたしきい値、ここではピー
ク値の１０％で波形間の距離を測定するとより正確さが
増す。図１２のカウンタ１０６６はパルス変調器１０６
１から波形３で示されるスタートパルス１２５０と１２
６０を受信する。 カウンタ１０６６はこれらのスタートパルス１２５０と
１２６０を、波形４に示される光電変換器１０４３によ
ってつくられるストップパルス１２７０と組み合わせて
用い、波形５に示されるゲーティッドパルス１２８０を
つくる。カウンタ１０６６はゲーティッドパルス１２８
０によってゲートを開かれたパルス１２９０をつくる８
ビット・ＧａＡｓ・１ＧＨｚ（またはそれ以上の）カウ
ンタを有する。カウンタ１０６６は、波形６に示された
、そのＧａＡｓカウンタからカウントを読み出すリード
データパルス１２９５をつくる。また、カウンタ１０６
６は、波形７に示された、カウントを制御装置１０７０
の隠しメモリにしまっておくストアデータパルス１２９
６をつくる。
【００４４】前述したように実施例ではパルス変調技術
は図１１の溢光と組み合わせて用いられ、角度データは
図１３を参照して説明したように受信したパルスのフォ
トダイオードアレイ１０４２上の位置を測定することに
よってつくられる。複数の反射器を走査する時、一連の
反射されたパルスが各々の伝送されたパルスに対してつ
くられる。距離Ｄと角度θのデータが、伝送されたパル
スの後に受信された、各々の反射されたパルスについて
出力されることが想定されている。したがって、図１４
に示されているように１０マイクロセカンドずつ離れて
投光されるパルスとともに、図１１の溢光の実施例は１
００ＫＨｚの速度で走査領域９４７を走査する。すなわ
ち、１０マイクロセカンド毎に受信される各々の反射信
号に対して反射器との距離Ｄや角度θの新しいデータが
つくられるということである。
は図１１の溢光と組み合わせて用いられ、角度データは
図１３を参照して説明したように受信したパルスのフォ
トダイオードアレイ１０４２上の位置を測定することに
よってつくられる。複数の反射器を走査する時、一連の
反射されたパルスが各々の伝送されたパルスに対してつ
くられる。距離Ｄと角度θのデータが、伝送されたパル
スの後に受信された、各々の反射されたパルスについて
出力されることが想定されている。したがって、図１４
に示されているように１０マイクロセカンドずつ離れて
投光されるパルスとともに、図１１の溢光の実施例は１
００ＫＨｚの速度で走査領域９４７を走査する。すなわ
ち、１０マイクロセカンド毎に受信される各々の反射信
号に対して反射器との距離Ｄや角度θの新しいデータが
つくられるということである。
【００４５】一定時間にわたる距離Ｄと角度θのデータ
の変化は車両の位置以外のデータ、例えば車両速度や加
速度を計算するのに使うこともできる。図１５は本発明
の実施例である上記した図１１、図１２、および図１４
に記載された溢光パルス被変調レーザレーダ装置の断面
図である。レーザレーダ装置１３０３は車両１０１のバ
ンパーに約２フィート（約６０ｃｍ）の高さで取り付け
られるハウジング１３１０を有する。ハウジング１３１
０にはレーザダイオード１３３２を駆動するレーザ駆動
回路１３４８を含む。レーザダイオード１３３２は上記
したように実効値が約８００ｍＷで、ピーク電力が約１
００ワットの赤外線型レーザダイオードでもよい。レー
ザダイオード１３３２によってつくられるレーザ光は、
適切な形と大きさの溢光をつくる広がったビームレンズ
１３３１を通過する。図１５は広がったビームレンズ１
３３１の概略を示し、図１５に示されるようなレンズの
形は適切に広がったビームをつくるために他の形をとっ
てもよい。
の変化は車両の位置以外のデータ、例えば車両速度や加
速度を計算するのに使うこともできる。図１５は本発明
の実施例である上記した図１１、図１２、および図１４
に記載された溢光パルス被変調レーザレーダ装置の断面
図である。レーザレーダ装置１３０３は車両１０１のバ
ンパーに約２フィート（約６０ｃｍ）の高さで取り付け
られるハウジング１３１０を有する。ハウジング１３１
０にはレーザダイオード１３３２を駆動するレーザ駆動
回路１３４８を含む。レーザダイオード１３３２は上記
したように実効値が約８００ｍＷで、ピーク電力が約１
００ワットの赤外線型レーザダイオードでもよい。レー
ザダイオード１３３２によってつくられるレーザ光は、
適切な形と大きさの溢光をつくる広がったビームレンズ
１３３１を通過する。図１５は広がったビームレンズ１
３３１の概略を示し、図１５に示されるようなレンズの
形は適切に広がったビームをつくるために他の形をとっ
てもよい。
【００４６】路面１０２またはその近くに設置された反
射器１１０、１１１、１１２、１１３または１１４から
反射して戻ってくる光ビームは、まず狭帯域オプティカ
ルフィルタ１３５０を通り抜ける。狭帯域オプティカル
フィルタ１３５０は、太陽光、自動車による人工的な光
、街灯などの偽の光信号を排除する。伝送された波長も
しくはそれに近いものだけがオプティカルフィルタ１３
５０を通過する。結像レンズ１３４９は受信した光ビー
ムを検出アレイ１３４２上の像の形に集中させる。ここ
に示されたレンズの配置は単に概要として示されている
ことをもう一度念をおしておく。
射器１１０、１１１、１１２、１１３または１１４から
反射して戻ってくる光ビームは、まず狭帯域オプティカ
ルフィルタ１３５０を通り抜ける。狭帯域オプティカル
フィルタ１３５０は、太陽光、自動車による人工的な光
、街灯などの偽の光信号を排除する。伝送された波長も
しくはそれに近いものだけがオプティカルフィルタ１３
５０を通過する。結像レンズ１３４９は受信した光ビー
ムを検出アレイ１３４２上の像の形に集中させる。ここ
に示されたレンズの配置は単に概要として示されている
ことをもう一度念をおしておく。
【００４７】検出アレイ１３４２は上記のようにどの型
の適当なフォトダイオード、フォトレジスタでもよいし
、他の型の感光アレイでもよい。４０素子のアレイを使
うのが好ましく、前記した走査領域の寸法には約０．２
５度の角度測定分解度を有する４０素子のアレイを使う
のが好ましい。もちろん、分解度を強化したり、より広
い領域を測定したりするためにより大きなアレイを用い
ることもできる。逆に分解度がもう少し低かったり、走
査領域がもう少し小さくても構わないなら、より小さな
アレイを用いることができる。市販のフォトダイオード
アレイとしてはカルフォルニア州ニューベリーパークの
セントロニックインコーポレーティッドによって製造さ
れているセントロニックリニアアレイＬＤ３５−０があ
げられる。この３５素子のアレイは実施例よりも素子が
やや少ないが、現時点で市販されているものである。 この３５素子のアレイの代わりにより多くの素子からな
る特注のリニアアレイを使うことも想定されている。あ
るいはまた、もっと大きなアレイが必要であれば、適切
な光学および電子機器を用いて複数の小さなアレイをつ
なげてもよい。
の適当なフォトダイオード、フォトレジスタでもよいし
、他の型の感光アレイでもよい。４０素子のアレイを使
うのが好ましく、前記した走査領域の寸法には約０．２
５度の角度測定分解度を有する４０素子のアレイを使う
のが好ましい。もちろん、分解度を強化したり、より広
い領域を測定したりするためにより大きなアレイを用い
ることもできる。逆に分解度がもう少し低かったり、走
査領域がもう少し小さくても構わないなら、より小さな
アレイを用いることができる。市販のフォトダイオード
アレイとしてはカルフォルニア州ニューベリーパークの
セントロニックインコーポレーティッドによって製造さ
れているセントロニックリニアアレイＬＤ３５−０があ
げられる。この３５素子のアレイは実施例よりも素子が
やや少ないが、現時点で市販されているものである。 この３５素子のアレイの代わりにより多くの素子からな
る特注のリニアアレイを使うことも想定されている。あ
るいはまた、もっと大きなアレイが必要であれば、適切
な光学および電子機器を用いて複数の小さなアレイをつ
なげてもよい。
【００４８】検出アレイ１３４２は平行な線１３２３に
またがる一連の信号を前置増幅・バイアス回路１３４３
に出力する。前置増幅・バイアス回路１３４３は検出ア
レイ１３４２から受け取った低電圧の信号を増幅し、出
力ライン１３２４上のシリアル信号を車両誘導制御回路
などの制御回路に出力する。制御回路は図１４に示され
ているように受信されたパルスと伝送されたパルスとを
比較し、距離Ｄと角度θデータを出力する。
またがる一連の信号を前置増幅・バイアス回路１３４３
に出力する。前置増幅・バイアス回路１３４３は検出ア
レイ１３４２から受け取った低電圧の信号を増幅し、出
力ライン１３２４上のシリアル信号を車両誘導制御回路
などの制御回路に出力する。制御回路は図１４に示され
ているように受信されたパルスと伝送されたパルスとを
比較し、距離Ｄと角度θデータを出力する。
【００４９】ハウジング１３１０全体の大きさは寸法１
３１１と１３１２で表され、例えばそれぞれ３００ｍｍ
と１５０ｍｍである。わかるように、溢光の実施例を用
いることによってかなりコンパクトなレーザレーダ装置
の使用が可能となる。図１６は図１５の実施例とは別の
実施例を示す。図１６では、レーザ駆動装置１４４８と
レーザダイオード１４３２はハウジング１４１０から取
り除かれ、車両のどこか別の場所に設置されている。レ
ーザダイオード１４３２からの光は光ファイバーケーブ
ル１４１９を通ってハウジング１４１０に伝送される。 この設計には二つの利点がある。第一に、かさ高なレー
ザ駆動装置をハウジング１４１０から取り除くことによ
ってハウジング１４１０の大きさを小さくすることがで
きる。ハウジング１４１０全体の大きさは寸法１４１１
と１４１２によって表され、たとえばそれぞれ２００ｍ
ｍと１５０ｍｍで図１５の装置よりほぼ３分の１小さい
。第二に、レーザダイオード１４３２とレーザ駆動装置
１４４８を車両１０１の内部に移動させることによって
、デリケートな電子機器はハウジング１４１０内に置い
た場合と比べて自然環境の影響を受けることが少なくな
る。理論上はハウジング１４１０の大きさをさらに小さ
くするため前置増幅・バイアス回路１４４３を車両１０
１の内部に移すこともできるけれども、ダイオードアレ
イ１４４２からの平行な出力のために大きなリボンケー
ブルが必要となり、さらにそのリボンケーブルはダイオ
ードアレイからの出力が比較的低い電圧であるため広く
覆わなければならなくなる。
３１１と１３１２で表され、例えばそれぞれ３００ｍｍ
と１５０ｍｍである。わかるように、溢光の実施例を用
いることによってかなりコンパクトなレーザレーダ装置
の使用が可能となる。図１６は図１５の実施例とは別の
実施例を示す。図１６では、レーザ駆動装置１４４８と
レーザダイオード１４３２はハウジング１４１０から取
り除かれ、車両のどこか別の場所に設置されている。レ
ーザダイオード１４３２からの光は光ファイバーケーブ
ル１４１９を通ってハウジング１４１０に伝送される。 この設計には二つの利点がある。第一に、かさ高なレー
ザ駆動装置をハウジング１４１０から取り除くことによ
ってハウジング１４１０の大きさを小さくすることがで
きる。ハウジング１４１０全体の大きさは寸法１４１１
と１４１２によって表され、たとえばそれぞれ２００ｍ
ｍと１５０ｍｍで図１５の装置よりほぼ３分の１小さい
。第二に、レーザダイオード１４３２とレーザ駆動装置
１４４８を車両１０１の内部に移動させることによって
、デリケートな電子機器はハウジング１４１０内に置い
た場合と比べて自然環境の影響を受けることが少なくな
る。理論上はハウジング１４１０の大きさをさらに小さ
くするため前置増幅・バイアス回路１４４３を車両１０
１の内部に移すこともできるけれども、ダイオードアレ
イ１４４２からの平行な出力のために大きなリボンケー
ブルが必要となり、さらにそのリボンケーブルはダイオ
ードアレイからの出力が比較的低い電圧であるため広く
覆わなければならなくなる。
【００５０】図１７は図１６に示す実施例の平面図であ
る。この図では平行線１４２３がより明確にわかる。平
行線１４２３は、アレイの各素子に対して１本ずつ存在
する４０本のワイヤと、電力および接地リード線からな
る。出力線１４２４は典型的には８以上のリード線を含
み、シリアル形のデータを伝送する。図１８は、図１５
および図１６のレーザレーダ装置の平面図である。広が
ったビームレンズ１３３１は狭帯域オプティカルフィル
タ１３５０の真上に取り付けられている。実験からレー
ザ伝送部と受信装置のこの配置が反射されたパルスを受
信するにはもっとも効率的だということがわかっている
。再び図１３を参照すると、レーザレーダ装置１０３か
ら発せられた光はほぼ進行方向に伝搬する。しかしなが
ら、反射器１１０、１１１、１１２、１１３、および１
１４で反射されたビームは道路１０２から上向きの角度
で車両１０１に反射して戻ってくる。実験から、狭帯域
オプティカルフィルタ１３５０がレーザ伝送部の真上に
ある図１６に表したような受信装置の配置が道路に設置
された反射器１１０、１１１、１１２、１１３および１
１４から反射される光を受信するには最適だとわかって
いる。
る。この図では平行線１４２３がより明確にわかる。平
行線１４２３は、アレイの各素子に対して１本ずつ存在
する４０本のワイヤと、電力および接地リード線からな
る。出力線１４２４は典型的には８以上のリード線を含
み、シリアル形のデータを伝送する。図１８は、図１５
および図１６のレーザレーダ装置の平面図である。広が
ったビームレンズ１３３１は狭帯域オプティカルフィル
タ１３５０の真上に取り付けられている。実験からレー
ザ伝送部と受信装置のこの配置が反射されたパルスを受
信するにはもっとも効率的だということがわかっている
。再び図１３を参照すると、レーザレーダ装置１０３か
ら発せられた光はほぼ進行方向に伝搬する。しかしなが
ら、反射器１１０、１１１、１１２、１１３、および１
１４で反射されたビームは道路１０２から上向きの角度
で車両１０１に反射して戻ってくる。実験から、狭帯域
オプティカルフィルタ１３５０がレーザ伝送部の真上に
ある図１６に表したような受信装置の配置が道路に設置
された反射器１１０、１１１、１１２、１１３および１
１４から反射される光を受信するには最適だとわかって
いる。
【００５１】本発明は特に実施例を参照して説明したが
、当該技術に熟練した者には発明の精神および範囲から
逸脱することなく形式や細部において様々な変更ができ
ることがわかるだろう。
、当該技術に熟練した者には発明の精神および範囲から
逸脱することなく形式や細部において様々な変更ができ
ることがわかるだろう。
【図１】車両と道路に設置された反射器との関係を示す
側面図である。
側面図である。
【図２】車両と本発明の走査ビームとの関係を示す側面
図である。
図である。
【図３】車両と道路に設置された反射器との関係を示す
平面図である。
平面図である。
【図４】車両と本発明の走査ビームとの関係を示す平面
図である。
図である。
【図５】本発明のレーザレーダ装置のレーザ伝送部の第
１実施例を示す。
１実施例を示す。
【図６】図５に示されたレーザレーダ装置を受信装置も
含めて示した図である。
含めて示した図である。
【図７】図６のレーザ伝送部の別の実施例を示す。
【図８】本発明の図１の実施例によるレーザレーダ装置
の構成図である。
の構成図である。
【図９】本発明の第１実施例の伝送された波形と受信さ
れた波形との関係を示す波形図である。
れた波形との関係を示す波形図である。
【図１０】本発明の第１実施例の伝送された波形と受信
された波形との関係を示す別の波形図である。
された波形との関係を示す別の波形図である。
【図１１】本発明の溢光ビームの実施例を示す。
【図１２】本発明の実施例の構成図である。
【図１３】本発明のレーザレーダ装置において道路に設
置された反射器からの反射光によってつくられる像がレ
シーバアレイにおける像にどうやって移されるかを示す
。
置された反射器からの反射光によってつくられる像がレ
シーバアレイにおける像にどうやって移されるかを示す
。
【図１４】本発明の実施例の伝送された波形と受信され
た波形との関係を示す波形図である。
た波形との関係を示す波形図である。
【図１５】本発明の実施例の装置の側面図である。
【図１６】本発明の別の実施例の側面図である。
【図１７】図１６の装置の平面図である。
【図１８】図１５および図１６の装置の正面図である。
１０１─車両、１０２─道路、１０３─レーザレーダ装
置、１１０、１１１、１１２、１１３、１１４、４１１
、４１２、４１３─反射器、３３０、４３０─鏡面、３
３１、４３１─円柱形レンズ、３３２、４３２─レーザ
、３３３、４３３─サーボモータ、３３６、４３６─光
ビーム、３３７、４３７─レーザ投光部、４３８─サー
ボコントローラ、３３９、４３９─扇形ビーム、４４２
─オプティカルレシーバ、４４３─レシーバエレクトロ
ニクス、４４４─出力データ、４４７─走査領域、４６
５─受信装置、５５１─ホログラフィックデイスク、５
５２─モータ、６３０─スキャナー、６３１─オプティ
カルシステム、６３２─レーザエミッタ、６４２─感光
装置、６４３─光電変換器、６６１─高周波変調器、６
６５─受信部、６６９─Ａ−Ｄ変換器、６７０─操舵制
御装置
置、１１０、１１１、１１２、１１３、１１４、４１１
、４１２、４１３─反射器、３３０、４３０─鏡面、３
３１、４３１─円柱形レンズ、３３２、４３２─レーザ
、３３３、４３３─サーボモータ、３３６、４３６─光
ビーム、３３７、４３７─レーザ投光部、４３８─サー
ボコントローラ、３３９、４３９─扇形ビーム、４４２
─オプティカルレシーバ、４４３─レシーバエレクトロ
ニクス、４４４─出力データ、４４７─走査領域、４６
５─受信装置、５５１─ホログラフィックデイスク、５
５２─モータ、６３０─スキャナー、６３１─オプティ
カルシステム、６３２─レーザエミッタ、６４２─感光
装置、６４３─光電変換器、６６１─高周波変調器、６
６５─受信部、６６９─Ａ−Ｄ変換器、６７０─操舵制
御装置
Claims (28)
- 【請求項１】あらかじめ定められた大きさの電磁放射線
の扇形ビームを発生させるステップと、該扇形ビームの
搬送波を変調し、変調扇形ビームをつくるステップと、
該変調扇形ビームを少なくとも一つの反射面に向けて投
光するステップと、該反射面で反射された変調ビームを
受信するステップと、該変調扇形ビームと該反射された
変調ビームとの位相差を測定するステップと、からなる
距離の測定方法において、該距離は該位相差に比例する
ことを特徴とする距離測定方法。 - 【請求項２】測定ステップは変調扇形ビームと反射され
た変調ビームとの位相差を各々のビームの振幅のあらか
じめ定められた分数に相当する点において測定するステ
ップである請求項１記載の距離測定方法。 - 【請求項３】投光ステップは扇形ビームをあらかじめ定
められたアークで走査するステップである請求項１記載
の距離測定方法。 - 【請求項４】あらかじめ定められた大きさの電磁放射線
の扇形ビームを発生させるステップと、該扇形ビームを
あらかじめ定められたアークで少なくとも一つの反射面
に向けて走査するステップと、該反射面で反射された変
調ビームを受信するステップと、該あらかじめ定められ
たアーク内の該扇形ビームの角度を測定するステップと
、からなる車両と反射器との間の入射角を測定する方法
において、該入射角は該あらかじめ定められたアーク内
における該扇形ビームの該角度に比例することを特徴と
する測定方法。 - 【請求項５】あらかじめ定められた大きさの電磁放射線
の扇形ビームを発生させるステップと、該扇形ビームの
搬送波を変調して変調扇形ビームをつくるステップと、
該扇形ビームをあらかじめ定められたアークで少なくと
も一つの反射面に向けて走査するステップと、該反射面
で反射された変調ビームを受信するステップと、該変調
扇形ビームと該反射された変調ビームとの位相差を測定
するステップと、該あらかじめ定められたアーク内の該
扇形ビームの角度を測定するステップと、からなる車両
と反射器との間の距離と入射角を測定する方法において
、該距離は該測定された位相差に比例し、該入射角は該
あらかじめ定められたアーク内の該扇形ビームの該角度
に比例することを特徴とする測定方法。 - 【請求項６】測定ステップは変調扇形ビームと反射され
た変調ビームとの位相差を各々のビームの振幅のあらか
じめ定められた分数に相当する点で測定するステップで
ある請求項５記載の測定方法。 - 【請求項７】あらかじめ定められた大きさの電磁放射線
のビームを発生させるステップと、該ビームの少なくと
も一つのパルスを変調させてパルス変調ビームをつくる
ステップと、該パルス変調ビームを少なくとも一つの反
射面に向けて投光するステップと、該反射面で反射され
たパルス変調ビームを受信するステップと、該パルス変
調ビームと該反射されたパルス変調ビームとの間の伝搬
遅延を測定するステップと、からなる距離測定方法にお
いて、該距離は該測定された伝搬遅延に比例することを
特徴とする測定方法。 - 【請求項８】該測定ステップは該パルス被変調ビームと
該反射されたパルス被変調ビームとの伝搬遅延を各々の
ビームの振幅のあらかじめ定められた分数に相当する点
で測定するステップである請求項７記載の測定方法。 - 【請求項９】あらかじめ定められた大きさの電磁放射線
ビームを発生させるステップと、該ビームの少なくとも
一つのパルスを変調させてパルス変調ビームをつくるス
テップと、該パルス変調ビームを少なくとも一つの反射
面に向けて投光するステップと、該反射面で反射された
パルス変調ビームを受信するステップと、該反射された
パルス変調ビームを検出アレイに集光するステップと、
反射されたパルス変調ビームの該検出アレイにおける位
置を測定するステップと、からなる車両と反射器との間
の入射角を測定する測定方法において、該入射角は該反
射されたパルス変調ビームの該検出アレイにおける位置
に比例していることを特徴とする測定方法。 - 【請求項１０】あらかじめ定められた大きさの電磁放射
線ビームを発生させるステップと、該ビームの少なくと
も一つのパルスを変調させてパルス変調ビームをつくる
ステップと、該パルス変調ビームを少なくとも一つの反
射面に向けて投光するステップと、該反射面で反射され
たパルス変調ビームを受信するステップと、該反射され
たパルス変調ビームを検出アレイに集光するステップと
、反射されたパルス変調ビームの該検出アレイにおける
位置を測定するステップと、該パルス変調ビームと該反
射されたパルス変調ビームとの伝搬遅延を測定するステ
ップと、からなる車両と反射器との距離と入射角を測定
する方法において、該距離は該測定された伝搬遅延時間
に比例し、該入射角は該反射されたパルス被変調ビーム
の該検出アレイにおける位置に比例することを特徴とす
る測定方法。 - 【請求項１１】測定ステップはパルス変調ビームと反射
されたパルス変調ビームとの間の伝搬遅延を各々のビー
ムの振幅のあらかじめ定められた分数に相当する点で測
定するステップである請求項１０記載の測定方法。 - 【請求項１２】あらかじめ定められた大きさの電磁放射
線の扇形ビームを発生させる発生手段と、該扇形ビーム
の搬送波を変調して変調扇形ビームをつくる変調手段と
、該変調扇形ビームを少なくとも一つの反射面に向けて
投光する投光手段と、該反射面で反射された変調ビーム
を受信する受信手段と、該変調扇形ビームと該反射され
た変調ビームとの位相差を測定する検出手段と、からな
る距離測定装置において、該距離は該測定された位相差
に比例することを特徴とする測定装置。 - 【請求項１３】検出手段は変調扇形ビームと反射された
変調ビームとの位相差を各々のビームの振幅のあらかじ
め定められた分数に相当する点で測定する請求項１２記
載の測定装置。 - 【請求項１４】投光手段はさらに扇形ビームをあらかじ
め定められたアークで走査する走査手段を有する請求項
１２記載の測定装置。 - 【請求項１５】走査手段は可動式鏡面を有する請求項１
４記載の測定装置。 - 【請求項１６】走査手段はさらにホログラフィクディス
クを有する請求項１４記載の測定装置。 - 【請求項１７】あらかじめ定められた大きさの電磁放射
線の扇形ビームを発生させる発生手段と、該扇形ビーム
をあらかじめ定められたアークで少なくとも一つの反射
面に向けて走査する走査手段と、該反射面で反射された
変調ビームを受信する受信手段と、該あらかじめ定めら
れたアーク内の該扇形ビームの角度を測定する検出手段
と、からなる車両と反射器との間の入射角を測定する装
置において、 該入射角は該あらかじめ定められたア
ーク内の該扇形ビームの該角度に比例することを特徴と
する測定装置。 - 【請求項１８】走査手段は該扇形ビームをあらかじめ定
められたアークで走査する手段である請求項１７記載の
測定装置。 - 【請求項１９】走査手段は可動式鏡面を有する請求項１
８記載の測定装置。 - 【請求項２０】走査手段はさらにホログラフィックディ
スクを有する請求項１８記載の測定装置。 - 【請求項２１】あらかじめ定められた大きさの電磁放射
線の扇形ビームを発生させる発生手段と、該扇形ビーム
の搬送波を変調して変調扇形ビームをつくる変調手段と
、該扇形ビームをあらかじめ定められたアークで少なく
とも一つの反射面に向けて走査する走査手段と、該反射
面で反射された変調ビームを受信する受信手段と、該変
調扇形ビームと該反射された変調ビームとの位相差を測
定する検出手段と、該あらかじめ定められたアーク内の
該扇形ビームの角度を測定する測定手段と、からなる車
両と反射器との間の距離と入射角を測定する装置におい
て、該距離は該測定された位相差に比例し、該入射角は
該あらかじめ定められたアーク内の該扇形ビームの該角
度に比例することを特徴とする測定装置。 - 【請求項２２】走査手段は可動式鏡面を有する請求項２
１記載の測定装置。 - 【請求項２３】走査手段はさらにホログラフィックディ
スクを有する請求項２１記載の測定装置。 - 【請求項２４】あらかじめ定められた大きさの電磁放射
線ビームを発生する発生手段と、該ビームの少なくとも
一つのパルスを変調させてパルス変調ビームをつくる変
調手段と、該パルス変調ビームを少なくとも一つの反射
面に向けて投光する投光手段と、該反射面で反射された
パルス変調ビームを受信する受信手段と、該パルス変調
ビームと該反射された変調ビームとの伝搬遅延を測定す
る検出手段と、からなる距離測定装置において、該距離
は該測定された伝搬遅延に比例することを特徴とする測
定装置。 - 【請求項２５】検出手段はパルス変調ビームと反射され
たパルス変調ビームとの間の伝搬遅延を各々のビームの
振幅のあらかじめ定められた分数に相当する点で測定す
る請求項２４記載の測定装置。 - 【請求項２６】あらかじめ定められた大きさの電磁放射
線ビームを発生させる発生手段と、該ビームの少なくと
も一つのパルスを変調してパルス変調ビームをつくる変
調手段と、該パルス変調ビームを少なくとも一つの反射
面に向けて投光する投光手段と、該反射面で反射された
パルス変調ビームを受信する受信手段と、該反射された
パルス変調ビームを検出アレイに集光する集光手段と、
反射されたパルス変調ビームの該検出アレイにおける位
置を測定する検出手段と、からなる車両と反射器との間
の入射角を測定する装置において、該入射角は該反射さ
れたパルス変調ビームの該検出アレイにおける位置に比
例することを特徴とする測定装置。 - 【請求項２７】あらかじめ定められた大きさの電磁放射
線ビームを発生させる発生手段と、該ビームの少なくと
も一つのパルスを変調してパルス変調ビームをつくる変
調手段と、該パルス変調ビームを少なくとも一つの反射
面に向けて投光する投光手段と、該反射面で反射された
パルス変調ビームを受信する受信手段と、該反射された
パルス変調ビームを検出アレイに集光する集光手段と、
反射された変調ビームの該検出アレイにおける位置を測
定し、該パルス変調ビームと該反射されたパルス変調ビ
ームとの伝搬遅延を測定する検出手段と、からなる車両
と反射器との間の距離と入射角を測定する装置において
、該距離は該測定された伝搬遅延に比例し、該入射角は
該反射されたパルス変調ビームの該検出アレイにおける
位置に比例する測定装置。 - 【請求項２８】検出手段はパルス変調ビームと反射され
たパルス変調ビームとの伝搬遅延を各々のビームの振幅
のあらかじめ定められた分数に相当する点で測定する請
求項２７記載の測定装置。
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