JPH07270535A - 光電センサ，レーザ測距装置およびレーザ測距装置を搭載した車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被検出物体からの反射光の入射角の大小にか
かわらず，常に実質的な受光感度をほぼ一定に保つよう
にする。 【構成】 投光器11から投光されたパルス・レーザ光は
レーザ光掃引装置12によって測定角度範囲内で掃引され
る。被検出物からの反射光は受光器14で受光される。投
光された光の投光角度は角度検出装置13によって検出さ
れる。受光信号は増幅器14で増幅されたのちディスクリ
ミネータ42でレベル弁別されストップ信号となる。発光
タイミングの時点からストップ信号の時点までの間の時
間がタイマ43で計時され，この時間に基づいて被検出物
までの距離が算出される。受光用レンズ32のもつ入射角
／受光面照度特性にしたがって，受光量が低下する入射
角ではディスクリミネータ42のスレッショールド・レベ
ルが低くなるように，または増幅器41のゲインが上るよ
うに制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】この発明は光センサ，その一応用例として
のレーザ測距装置，およびレーザ測距装置を搭載した車
両に関する。

【０００２】

【背景技術】光センサの応用例としてレーザ測距装置が
ある。この装置はパルス・レーザ光を前方に向って投射
し，被検出物で反射して戻ってきた光を受光する。レー
ザ光の投光時点から反射光の受光時点までの時間が計時
される。この時間と光速とを用いて被検出物までの距離
が算出される。

【０００３】距離測定可能な領域を広げるために投射光
は適当な角度範囲にわたって掃引される。パルス・レー
ザ光はこの距離測定可能角度範囲内において，複数の分
割された等角度間隔ごとに投射されることになる。

【０００４】被検出物からの反射光を受光素子の受光面
に集光するために，受光素子の前に受光用レンズが配置
される。受光用レンズは一般的に凸レンズ（片凸レンズ
または両凸レンズ）である。投射レーザ光が上述のよう
に掃引された場合には，その反射光は様々な角度で受光
用レンズに入射することになる。受光用レンズとして用
いられる凸レンズには，入射する光の角度に応じて入射
光量が変化するという特性がある。これは余弦４乗則と
呼ばれるもので，光軸に対する入射光の傾き角の余弦
（cosine）の４乗に比例して入射光強度が低下するとい
うものである。

【０００５】被検出物までの距離の計測のために上述の
ように投光タイミングと受光タイミングとの時間差がタ
イマによって計時される。タイマは投光タイミング信号
に応答して計時動作を開始し，受光タイミング信号に応
答して計時動作を停止する受光タイミング信号は受光信
号（受光素子）の出力信号を適当なスレッショールド・
レベルでレベル弁別することにより得られる。このスレ
ッショールド・レベルよりも低い波高レベルをもつ信号
はノイズとして除去される。

【０００６】反射光の受光用レンズへの入射角度によっ
て受光される光量が変化すると，当然受光信号の波高レ
ベルも変化する。角度の大きい入射角をもつ反射光ほど
受光信号のレベルが低下するので，場合によっては受光
信号がスレッショールド・レベルを超えないことが起り
うる。この場合には距離の測定値は得られない。すなわ
ち，反射光の入射角によって測定可能な距離が変ってし
まう。

【０００７】このことはとくに，広角度範囲にわたって
被検出物までの距離を計測する用途において顕著とな
る。

【０００８】距離測定を目的とした装置ではなく，受光
信号をスレッショールド・レベルでレベル弁別すること
により被検出物の存在の有無を検出するタイプの光電セ
ンサにもこのことはあてはまる。

【０００９】

【発明の開示】この発明は広い角度範囲にわたってほぼ
等しい測定可能距離または検知距離を保つことができ
る，言い換えれば反射光の入射角度にかかわらず常にほ
ぼ一定の受光感度特性を保つことのできる光電センサ，
とくに測距用の装置を提供するものである。

【００１０】この発明による光電センサは，発光素子を
含み，この発光素子が発光した光を投射するとともに，
光の投射方向を変化させる投光手段，受光用レンズと受
光素子を含み，投射された光の被検出物からの反射光を
上記受光用レンズを通して上記受光素子によって受光
し，受光信号を出力する受光手段，上記受光用レンズに
入射する光の入射角度を検出する角度検出手段，上記受
光手段から出力される受光信号をスレッショールド・レ
ベルで弁別するレベル弁別手段，および上記角度検出手
段が検出した角度を用い，上記受光用レンズの入射角／
受光面照度特性にしたがって，受光信号が常にその波高
レベルに対するほぼ一定割合のレベルでレベル弁別され
るように上記スレッショールド・レベルを変えるレベル
制御手段を備えている。

【００１１】この発明によると，スレッショールド・レ
ベルが受光素子の受光量に応じて変化させられ，受光信
号が，その波高レベルに対するほぼ一定割合のレベルで
レベル弁別されるので，受光量が少ない入射角であって
も受光信号がノイズとして切捨てられることがなく，入
射角にかかわらず常に確実な被検出物の検知または受光
タイミングの確定（したがって正確な距離測定）を達成
することができる。

【００１２】この発明による光電センサは，発光素子を
含み，この発光素子が発光した光を投射するとともに，
光の投射方向を変化させる投光手段，受光用レンズと受
光素子を含み，投射された光の被検出物からの反射光を
上記受光用レンズを通して上記受光素子によって受光
し，受光信号を出力する受光手段，上記受光用レンズに
入射する光の入射角度を検出する角度検出手段，上記受
光手段の出力受光信号を増幅する増幅回路，および上記
角度検出手段が検出した角度を用い，上記受光用レンズ
の入射角／受光面照度特性にしたがって，増幅後の受光
信号が常に一定レベルを保つように上記増幅回路のゲイ
ンを変えるゲイン制御手段を備えている。

【００１３】この発明によると，入射角が異なっても受
光信号レベルが変化することなく常にほぼ一定に保たれ
る。

【００１４】この発明による光電センサは，発光素子を
含み，この発光素子が発光した光を投射するとともに，
光の投射方向を変化させる投光手段，受光用レンズと受
光素子を含み，投射された光の被検出物からの反射光を
上記受光用レンズを通して上記受光素子によって受光
し，受光信号を出力する受光手段，上記受光用レンズに
入射する光の入射角度を検出する角度検出手段，および
上記角度検出手段が検出した角度を用い，上記受光用レ
ンズの入射角／受光面照度特性にしたがって，受光光量
が減少する入射角では発光強度を高くするように上記発
光素子の発光強度を変える発光制御手段を備えている。

【００１５】したがって，受光手段によって受光される
反射光成分の強度はその入射角の変化にかかわらず常に
ほぼ一定に保たれる。

【００１６】この発明による光電センサの特徴を総括す
ると次のように規定できる。すなわち，この発明による
光電センサは，発光素子を含み，この発光素子が発光し
た光を投射するとともに，光の投射方向を変化させる投
光手段，受光用レンズと受光素子を含み，投射された光
の被検出物からの反射光を上記受光用レンズを通して上
記受光素子によって受光し，受光信号を出力する受光手
段，上記受光用レンズに入射する光の入射角度を検出す
る角度検出手段，上記受光手段から出力される受光信号
を処理する信号処理回路，および上記角度検出手段が検
出した角度を用い，上記受光用レンズの入射角／受光面
照度特性にしたがって，上記発光素子の発光強度または
上記信号処理回路におけるパラメータを変化させ，検出
角度にかかわらず受光感度をほぼ一定に保つように制御
する手段を備えている。

【００１７】この発明によると，被検出物からの反射光
の入射角の大小にかかわらず，実質的に，常にほぼ一定
の受光感度を保つことができる。したがって，被検出物
の検出可能距離が角度によって異なるということがな
い。この発明を測距装置に応用した場合にも，測定可能
距離が入射方向によって変わるということがない。

【００１８】このため，広角度の物体検知，測距が可能
となる。通常の凸レンズのみならず，広視野角の複合レ
ンズを用いることも充分に可能となる。すなわち，この
複合レンズがどのような入射角／受光面照度特性をもっ
ていたとしても，その特性に応じて，スレッショールド
・レベル，ゲイン，発光強度等の制御を行って常に受光
感度を一定に保つことができるようになる。

【００１９】この発明は一次元方向における視野角の広
がりのみならず，二次元方向における広がりにも対処で
きる。すなわち，入射角を二次元方向に測定すればよ
い。

【００２０】投光手段と受光手段との間の間隔に比べて
被検出物までの距離が長い場合には，光の投射角と反射
光の入射角はほぼ等しいと考えられるので，入射角の検
出を投射角の検出で代替することが可能となり，角度の
検出が容易となる。

【００２１】この発明は受光感度を特定の角度範囲で極
端に落として特定の不感領域を設定するにも応用でき
る。すなわち，特定の角度範囲でスレッショールド・レ
ベルを上げるか，ゲインを下げるか，発光強度を下げれ
ばよい。

【００２２】上述した光電センサを測距装置にも応用で
きる。この場合には，上記投光手段による光の投射時点
から上記受光手段による受光時点までの時間に基づいて
被検出物までの距離を算出する手段を設ければよい。

【００２３】このような測距装置は車間距離測定装置に
応用できる。この車間距離測定装置は車両に搭載されて
使用される。このことによって，広視野をもつ車間距離
測定装置が実現する。

【００２４】

【実施例の説明】以下この発明を車両に搭載されたレー
ザ測距装置（または車間距離計測装置）に適用した実施
例について詳述する。

【００２５】図１は車間距離計測装置の電気的構成を示
している。図２に示すように車間距離計測装置10は車両
１の前部，たとえばバンパまたはその付近に取付けられ
る。車間距離計測装置10の全部を車両１の車体の外側に
露出させる必要はなく，少なくともレーザ光の出射窓と
反射光の入射窓とがあけられていればよい。各種の信号
処理回路は一般には車体内部に設けられるであろう。

【００２６】図１において，投光器11は，パルス状のレ
ーザ光を一定の時間間隔で繰り返して投光するととも
に，レーザ光を発光した時点を表す投光タイミング信号
を出力する。投光器11にはたとえば，半導体レーザ・ダ
イオードが装置の小型化，駆動の高速化の点で適当であ
る。投光タイミング信号は投光器11から距離算出装置15
に与えられる。

【００２７】たとえば，レーザ光を投光する時間間隔
は，計測可能な距離が150[m]であるとすると，この距離
をレーザ光が往復に要する時間，すなわち，（150[m]×
２）／（３×10⁸ [m/s] ）＝１［μｓ］，またはそれ以
上の時間である。

【００２８】レーザ光掃引装置12は，投光器11が投光し
た（または投光する）レーザ光を計測角度範囲内で掃引
する。レーザ光は，一定角度間隔（上述した等角度間
隔）で投光時間間隔ごとに放射状に前方に向かって投射
されることになる。

【００２９】たとえば，計測角度範囲は 200[mrad]であ
り，車両の走行方向の左右にそれぞれ 100[mrad]の広が
りをもつ。また，この計測角度範囲は等角度間隔で80分
割され，この角度間隔ごとにレーザ光が投射される。レ
ーザ光は 2.5[mrad]の角度間隔で放射されることにな
る。

【００３０】角度検出装置13は投射されるレーザ光の角
度θを検出する。この角度θは車両の走行方向を基準
（角度＝０）としてその右，左にそれぞれ正，負の角度
として表わされる。角度検出装置13から出力される検出
角度θを表わす角度信号は距離検出装置15および信号処
理装置17に与えられる。

【００３１】車間距離計測装置10から前方に向けて投射
されたレーザ光は，先行する車両の後部に取付けられた
リフレクタ（および路側のガードに取付けられたリフレ
クタ）（被検出物）で反射して車間距離測定装置に戻
る。リフレクタは好ましくは再帰反射板といわれるもの
で，これは光の反射方向が入射方向とほぼ同じであると
いう性質をもつ。

【００３２】受光器14は受光素子（フォトダイオード，
フォトトランジスタ等）を含み，リフレクタによって反
射されて戻ってきた反射光を受光すると，その受光反射
光を表わす受光信号を出力する。この受光信号は距離算
出装置15に与えられる。

【００３３】距離算出装置15は，後に詳述するように，
ディスクリミネータ（レベル弁別回路）および高速タイ
マ（または高速カウンタ）を含む。受光信号はディスク
リミネータに設定されたスレッショールド・レベルＴＨ
でレベル弁別されストップ信号となる。タイマは投光タ
イミング信号（スタート信号）に応答して計時動作を開
始し，ストップ信号に応答して計時動作を停止する。タ
イマによって計時された時間（レーザ光が被検出物まで
の距離を往復するのに要する時間）と光速とに基づいて
被検出物までの距離Ｄが算出される。算出された被検出
物までの距離Ｄを表すデータは，距離算出装置15から信
号処理装置17に与えられる。

【００３４】車速センサ16は，車速ｖ（車間距離計測装
置10が搭載された車両１の車速）を検出する。車速ｖを
表すデータは，車速センサ16から信号処理装置17に与え
られる。

【００３５】信号処理装置17は，角度検出装置13から与
えられる角度信号，距離算出装置15から与えられる被検
出物までの距離Ｄおよび車速センサ16から与えられる車
速ｖに基づいて，先行車両の識別処理，先行車両との車
間距離の算出処理，その他の処理を行う。

【００３６】図３から図５は投光器11，レーザ光掃引装
置12および角度検出装置13の一構成例を示している。

【００３７】投光器11は半導体レーザ・ダイオード21と
シリンドリカル凹レンズ22とを含む。レーザ・ダイオー
ド21から出射したレーザ光はレンズ22によって垂直方向
に若干広げられる。

【００３８】レーザ光掃引装置12は垂直軸を中心として
回転自在な回転ミラー23と，この回転ミラー23を上述し
た計測角度範囲で往復回動させるモータ24とから構成さ
れる。レンズ22を出射した光はミラー23で反射して車両
１の前方に向って投射されることになる。レーザ光は水
平方向に掃引されることになる。

【００３９】角度検出装置13はミラー23で反射して前方
に投射されるレーザ光の光路の一部を遮るように配置さ
れた位置検出素子（ＰＳＤ）25を含む。ＰＳＤ25の出力
信号は処理回路26において増幅，その他の処理を加えら
れて角度信号となる。この角度信号は，ＰＳＤ25の中心
からの距離ｘを表わすので，レーザ光の投射角度θで表
現すると， sinθに比例するレベルをもつ。

【００４０】図６は投光器11およびレーザ光掃引装置12
の他の構成例を示している。半導体レーザ21とシリンド
リカル・レンズ22が回転台27上に固定されている。この
回転台27はモータ28によって計測角度範囲で水平面内で
往復回動される。

【００４１】図７は角度検出装置13の他の例を示してい
る。投光器11およびレーザ光掃引装置12の構成は図３お
よび図４に示すものと同じである（モータ24は図示
略）。回転ミラーとして両面が反射面となっているミラ
ー23Ａが用いられる。この回転ミラー23Ａの一方の面は
投光レーザ光の掃引のために利用される。回転ミラー23
Ａの他方の面は回転角検出のために利用される。すなわ
ち，発光素子（発光ダイオードなど）29から出射した光
は回転ミラー23Ａの上記他方の面で反射してＰＳＤ25に
入射する。ＰＳＤ25からは，図５に示すものと同じよう
に，角度θを表わす角度信号が得られる。

【００４２】投光されるレーザ光の角度を表わす角度信
号はモータ24，28または回転台27の回転角を検出する回
転トランスデューサから得ることもできる。また，モー
タ24または28の回転角を制御する信号を角度信号として
用いることもできる。

【００４３】受光器14は，図８に示すように，受光用レ
ンズ（片凸レンズ）32と，この受光用レンズ32の焦点位
置に配置された受光素子（フォトダイオードなど）31と
から構成されている。受光用レンズ32は十分な光量を得
るために大きな口径をもつものが用いられる。投射光が
被検出物によって反射して戻ってきた光は受光用レンズ
32を通して受光素子31によって受光される。受光素子31
からは受光した反射光を表わす受光信号が出力される。

【００４４】上述したように受光用レンズは入射光強度
（受光素子31の出力受光信号のレベルに比例する）が入
射角の余弦の４乗に比例して低下する特性を持ってい
る。この特性が図９に示されている。入射角θは受光用
レンズ32の光軸を基準（θ＝０）として表わされ，正お
よび負の値をもつ。

【００４５】車間距離測定装置を代表例とする比較的長
い距離を計測する測距装置および比較的遠方にある被検
出物を検出する光電センサにおいては，投射光の投射角
と受光器に入射する反射光の入射角とはほぼ等しいと考
えてよい。

【００４６】このことを図10を参照して説明する。投光
器11（またはレーザ光掃引装置12）から投射されるレー
ザ光の投射角をθ１とする。また，被検出物ＯＢから反
射して戻ってくる光の受光器14における入射角をθ２と
する。これらの角度はいずれも車両の走行方向を基準と
する。これらの投，受光器11，14（車両１）から被検出
物ＯＢまでの距離（車両の走行方向における距離）をＤ
とする。投光器11と受光器14との間隔をｄとする。次式
が成立つ。

【数１】Ｄ・ tanθ１＝Ｄ・ tanθ２＋ｄ …式(1) したがって，

【数２】tanθ１＝ tanθ２＋ｄ／Ｄ …式(2) となる。

【００４７】計測距離Ｄ（Ｄ＝ 1ｍ〜 100ｍ）に対して
間隔ｄ（ｄ＝10cm程度）が充分小さいものとすると，式
(2) の右辺第２項，ｄ／Ｄは無視できる。したがって，
次の近似式が成立つ。

【数３】 これより

【数４】

【００４８】以下の説明では，角度検出装置13によって
検出された角度は反射光の受光器14への入射角に等しい
ものとする。

【００４９】図11は距離算出装置の一部の構成を示して
いる。受光器14から出力される受光信号は増幅器41で増
幅されたのちディスクリミネータ（比較器）42に入力す
る。ディスクリミネータ42には角度／スレッショールド
・レベル変換回路44からスレッショールド・レベルＴＨ
が与えられており，増幅器41から入力する受光信号がこ
のスレッショールド・レベルＴＨを越えるとストップ信
号を出力する。上述したように，タイマ（カウンタ）43
は発光タイミング信号の入力時点からストップ信号の入
力時点までの時間を計時する。この様子が図13に示され
ている。

【００５０】角度検出装置13から入力する角度信号は角
度／スレッショールド・レベル変換回路44に与えられ
る。この変換回路44は，角度信号によって表わされる角
度の絶対値が小さいほど高く，大きいほど低いスレッシ
ョールド・レベルＴＨを生成して出力する。

【００５１】受光器14において入射角度が大きいほど入
射光量が少なくなる。そこで図12に示すように，入射角
度が大きいほどディスクリミネータ42に与えるスレッシ
ョールド・レベルを低くすることにより，受光信号を常
に正しくレベル弁別することができるようになる。ディ
スクリミネータ42は受光信号に含まれる被検出物からの
反射光成分をノイズ成分から分離するためのものであ
る。もし，ディスクリミネータ42のスレッショールド・
レベルが固定されているとすると，入射角の大きい（し
たがって光量の少ない）反射光に基づく受光信号のレベ
ルがスレッショールド・レベルに達せず，ノイズとみな
される可能性がある。ディスクリミネータ42のスレッシ
ョールド・レベルＴＨを入射角に応じて変化させること
により，入射角の大小にかかわらず，常に，実質的にほ
ぼ等しい受光感度特性が得られることになる。

【００５２】入射角によらず常にほぼ一定の感度で被検
出物を識別する上述の作用は，増幅器41のゲインを角度
信号の表わす角度に応じて変えることによっても達成す
ることができる。角度信号に基づいて増幅器41のゲイン
を設定する角度／ゲイン変換回路45が設けられる。この
変換回路45は，角度の絶対値が小さいほど増幅器41のゲ
インを小さくし，大きいほど大きくする。

【００５３】上述と同じ作用は，後に詳述するように，
投光器11におけるレーザ・ダイオード21の発光強度を入
射角に応じて変化させることによっても達成できる。

【００５４】角度／スレッショールド・レベル変換回路
の一例が図14に示されている。この変換回路44は，図15
に示すように，角度／スレッショールド・レベル変換特
性（破線）を折れ線（実線）で近似するアナログ処理回
路である。角度／スレッショールド・レベル変換特性は
図９に示すような余弦４乗則に従うものであることが好
ましい。折れ線近似における勾配を，角度の絶対値の小
さい方からｋ０，ｋ１，ｋ２とし，これらの勾配の折れ
点（角度信号のレベル）をＥ１，Ｅ２とする。角度／ス
レッショールド・レベル変換回路44は絶対値回路51と折
れ線近似回路55とから構成されている。折れ線近似回路
55に上記レベルＥ１，Ｅ２が設定されている。絶対値回
路51および折れ線近似回路55はそれ自体としては既によ
く知られた回路である。絶対値回路51において角度信号
が正の電圧に統一される。この絶対値角度信号は折れ線
近似回路55において電圧Ｏ，Ｅ１，Ｅ２によって区画さ
れる区間ごとにそれぞれ勾配ｋ０，ｋ１，ｋ２を持つ電
圧に直線近似され，スレッショールド・レベル信号ＴＨ
として出力される。

【００５５】図16は角度／スレッショールド・レベル変
換回路の他の例を示し，ディジタル的に処理するもので
ある。クロック信号は発光タイミング信号に同期した信
号で，このクロック信号によりＡ／Ｄ変換器61とＤ／Ａ
変換回路63における変換動作が開始する。ＲＯＭ62には
図15に示すような角度／スレッショールド・レベル変換
特性を示すデータがあらかじめ設定される。すなわち，
この特性データは角度を表わすデータによってアドレス
される記憶場所に格納されたスレッショールド・レベル
を表わすデータによって構成される。角度信号はＡ／Ｄ
変換器61でディジタル・データに変換され，ＲＯＭ62の
アドレス信号となる。このアドレス信号によってアドレ
スされる記憶場所からスレッショールド・データが読出
され，Ｄ／Ａ変換器63でスレッショールド・アナログ信
号ＴＨに変換されて出力される。この角度／スレッショ
ールド・レベル変換回路は，ＲＯＭ62に記憶するデータ
を変更することにより容易に変換特性を変えることがで
きるという特徴をもつ。

【００５６】図17は上述した角度／スレッショールド・
レベル変換のためのディジタル処理をＣＰＵの制御の下
に実行する回路を示している。ＲＯＭ62，Ａ／Ｄ変換器
61およびＤ／Ａ変換器63がバスによりＣＰＵ60に接続さ
れている。ＣＰＵ60の処理手順が図18に示されている。
この処理は発光タイミング信号の入力に同期して行なわ
れる。Ａ／Ｄ変換器61を起動して（ステップ81）角度信
号をディジタル・データに変換させ，変換後の角度デー
タを読込む（ステップ82）。この角度データに対応する
スレッショールド・レベル・データをＲＯＭ62から読出
し（ステップ83），このデータをＤ／Ａ変換器63にセッ
トし（ステップ84），Ｄ／Ａ変換器85を起動する（ステ
ップ85）。Ｄ／Ａ変換器85からアナログ・スレッショー
ルド・レベル信号ＴＨが出力される。

【００５７】図19はディスクリミネータ42のスレッショ
ールド・レベルＴＨや増幅器41のゲインを変える代わり
に，投光器11のレーザ・ダイオード21の発光出力を入射
角θに応じて変化させるための制御駆動回路を示してい
る。

【００５８】ＦＥＴＱ２がオフの状態において，抵抗Ｒ
０，コンデンサＣ０およびダイオードＤ０を通って電流
が流れ，コンデンサＣ０が充電される。発光パルス（発
光タイミング信号と同じ，または同期している）が与え
られるとＦＥＴＱ２がオンとなり，コンデンサＣ０に充
電されていた電荷はレーザ・ダイオード21を通って一気
に放電されるので，レーザ・ダイオード21からパルス投
射光が発光する。

【００５９】レーザ・ダイオード21から発光するレーザ
光のパワーはコンデンサＣ０に充電される電荷量に依存
し，この電荷量は充電電圧によって定まる。電源Ｖ_CCか
らトランジスタＱ１，抵抗Ｒ０を通ってコンデンサＣ０
に接続されている。トランジスタＱ１は演算増幅器ＯＰ
によって制御される。この演算増幅器ＯＰの一方の入力
端子には充電電圧制御信号（電圧）が与えられ，他方の
入力端子はトランジスタＱ１の出力側に接続されてい
る。したがって，コンデンサＣ０の充電電圧は充電電圧
制御信号に等しい電圧レベルに制御される。入射角θに
応じてこの充電電圧制御信号のレベルを変えることによ
り，入射角θに応じた投射光パワーの制御が可能とな
る。入射角θが大きいほど投射光パワーを大きくすれば
よい。

【００６０】図20は受光用レンズの他の例を示してい
る。この受光用レンズ33は３つのレンズ部分が一体的に
形成された複合レンズである。３つのレンズ部分の光軸
（中心軸）は互いに異なる位置にあり，これによって受
光エリアの角度を広くとることが可能となる。３つのレ
ンズ部分はそれぞれ異なる受光エリア（互いに接してい
る）からの反射光の受光を担当する。

【００６１】このような受光用複合レンズの入射角／受
光面照度特性が図21に示されている。このような特性に
したがって，ディスクリミネータ42のスレッショールド
・レベルＴＨ，増幅器41のゲインまたはレーザ・ダイオ
ード21の発光強度を変化させることにより，実質的な受
光感度を入射角にかかわらずほぼ一定に保つことができ
る。

【００６２】上記実施例においては，レーザ光の投光角
と反射光の入射角が等しいことを前提としているが，受
光用レンズの入射角／受光面照度特性に応じて，検出し
た投光角にしたがってスレッショールド・レベル，ゲイ
ンまたは発光強度を制御し，実質的な受光感度をほぼ一
定に保てる程度に投射角と入射角とが近い値であればよ
い。また，スレッショールド・レベル，ゲインまたは発
光強度の制御は受光用レンズの入射角／受光面照度特性
に厳密にしたがう必要は必ずしもなく，受光感度の変化
が実用上許容できる程度であればよい。

【００６３】この発明はレーザ測距装置に限らず，被検
出物の存在の有無を検知する。一般的な光電センサにも
適用可能であるのいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザ測距装置（車間距離測定装置）の電気的
構成を示すブロック図である。

【図２】車間距離測定装置が搭載された車両を示す斜視
図である。

【図３】投光器，レーザ光掃引装置および角度検出装置
の構成を示す平面図である。

【図４】投光器，レーザ光掃引装置および角度検出装置
の構成を示す側面図である。

【図５】角度検出装置の構成を示す。

【図６】投光器およびレーザ光掃引装置の他の構成を示
す平面図である。

【図７】角度検出装置の他の構成例を示す。

【図８】受光器の構成を示す。

【図９】受光用レンズの特性を示すグラフである。

【図１０】投射角と入射角とがほぼ等しいことを示す。

【図１１】距離算出装置の一部の構成を示す回路図であ
る。

【図１２】受光信号のレベルに応じてスレッショールド
・レベルが変化する様子を示す波形図である。

【図１３】距離算出のためのタイマの動作を示すタイム
・チャートである。

【図１４】角度／スレッショールド・レベル変換回路の
一例を示す回路図である。

【図１５】スレッショールド・レベルの折線近似を示す
グラフである。

【図１６】角度／スレッショールド・レベル変換回路の
他の例を示すブロック図である。

【図１７】角度／スレッショールド・レベル変換回路の
さらに他の例を示すブロック図である。

【図１８】図17に示すＣＰＵの処理手順を示すフロー・
チャートである。

【図１９】角度に応じてレーザ・ダイオードの発光強度
を制御する回路を示す回路図である。

【図２０】受光用レンズの他の例を示す断面図である。

【図２１】図20に示す受光用レンズの特性を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１ 車両 10 車間距離測定装置 11 投光器 12 レーザ光掃引装置 13 角度検出装置 14 受光器 15 距離算出装置 21 レーザ・ダイオード 23，23Ａ 回転ミラー 24 モータ 25 位置検出素子（ＰＳＤ） 31 受光素子 32，33 受光用レンズ 41 増幅器 42 ディスクリミネータ 43 タイマ（カウンタ） 44 角度／スレッショールド・レベル変換回路 45 角度／ゲイン変換回路

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子を含み，この発光素子が発光し
   た光を投射するとともに，光の投射方向を変化させる投
   光手段，受光用レンズと受光素子を含み，投射された光
   の被検出物からの反射光を上記受光用レンズを通して上
   記受光素子によって受光し，受光信号を出力する受光手
   段，上記受光用レンズに入射する光の入射角度を検出す
   る角度検出手段，上記受光手段から出力される受光信号
   をスレッショールド・レベルで弁別するレベル弁別手
   段，および上記角度検出手段が検出した角度を用い，上
   記受光用レンズの特性にしたがって上記スレッショール
   ド・レベルを変えるレベル制御手段，を備えた光電セン
   サ。
2. 【請求項２】 発光素子を含み，この発光素子が発光し
   た光を投射するとともに，光の投射方向を変化させる投
   光手段，受光用レンズと受光素子を含み，投射された光
   の被検出物からの反射光を上記受光用レンズを通して上
   記受光素子によって受光し，受光信号を出力する受光手
   段，上記受光用レンズに入射する光の入射角度を検出す
   る角度検出手段，上記受光手段の出力受光信号を増幅す
   る増幅回路，および上記角度検出手段が検出した角度を
   用い，上記受光用レンズの特性にしたがって上記増幅回
   路のゲインを変えるゲイン制御手段，を備えた光電セン
   サ。
3. 【請求項３】 発光素子を含み，この発光素子が発光し
   た光を投射するとともに，光の投射方向を変化させる投
   光手段，受光用レンズと受光素子を含み，投射された光
   の被検出物からの反射光を上記受光用レンズを通して上
   記受光素子によって受光し，受光信号を出力する受光手
   段，上記受光用レンズに入射する光の入射角度を検出す
   る角度検出手段，および上記角度検出手段が検出した角
   度を用い，上記受光用レンズの特性にしたがって上記発
   光素子の発光強度を変える発光制御手段，を備えた光電
   センサ。
4. 【請求項４】 発光素子を含み，この発光素子が発光し
   た光を投射するとともに，光の投射方向を変化させる投
   光手段，受光用レンズと受光素子を含み，投射された光
   の被検出物からの反射光を上記受光用レンズを通して上
   記受光素子によって受光し，受光信号を出力する受光手
   段，上記受光用レンズに入射する光の入射角度を検出す
   る角度検出手段，上記受光手段から出力される受光信号
   を処理する信号処理回路，および上記角度検出手段が検
   出した角度を用い，上記受光用レンズの入射角／受光面
   照度特性にしたがって，上記発光素子の発光強度または
   上記信号処理回路におけるパラメータを変化させ，検出
   角度にかかわらず受光感度をほぼ一定に保つように制御
   する手段，を備えた光電センサ。
5. 【請求項５】 上記角度検出手段が，上記投光手段によ
   る光の投射方向を検出するものである，請求項１から４
   のいずれか一項に記載の光電センサ。
6. 【請求項６】 上記検出手段が上記発光素子からの光を
   反射させて投射する回転ミラーを含み，上記角度検出手
   段がこの回転ミラーの回転角を検出するものである，請
   求項５に記載の光電センサ。
7. 【請求項７】 上記投光手段が上記発光素子を回転させ
   る回転台を備え，上記角度検出手段がこの回転台の回転
   角を検出するものである，請求項５に記載の光電セン
   サ。
8. 【請求項８】 上記受光用レンズが光軸の異なる複数の
   レンズ部分からなる複合レンズである，請求項１から４
   のいずれか一項に記載の光電センサ。
9. 【請求項９】 請求項４に記載の光電センサに加えてさ
   らに，上記投光手段による光の投射時点から上記受光手
   段による受光時点までの時間に基づいて被検出物までの
   距離を算出する手段を備えた測距装置。
10. 【請求項１０】 上記発光素子がレーザ・ダイオードで
    あり，請求項９に記載の測距装置を搭載した車両。