JPH0798381A - 走査式距離測定装置，走査式距離測定装置を搭載した車両および光の検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外乱光による影響を少なくする。 【構成】 あらかじめ定められた角度範囲内で投射方向
をミラー22により走査しながら一定時間間隔でパルス状
投射光を投射し，投射光の車両からの反射光を受光装置
28で受光し，投射光の投射時点から対応する反射光の受
光時点までの時間を計時回路14で計時することにより上
記車両までの距離を測定する装置において，投射光の走
査方向に一列に配列された複数個の受光素子を，反射光
の受光装置28に設け，複数個の受光素子の出力受光信号
のうち，投射光の走査角に応じて，各時点の走査角の方
向に投射された光の反射光を受光する位置にある受光素
子の出力受光信号を選択的に取出す切替スイッチ29を設
け，切替スイッチ29により選択された受光信号に応答し
て，計時回路14の計時動作を終了させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】この発明は走査式距離測定装置，走査式距
離測定装置を搭載した車両および光の検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来技術とその問題点】車両に搭載され，先行する車
両または続行する車両との間の距離を検出する装置の一
つに走査式距離測定装置がある。これはスキャン方式レ
ーザ・レーダとも呼ばれ，パルス状レーザ・ビームを，
所定角度範囲内で走査しながら，一定時間間隔で投射
し，投射光の車両からの反射光（車両には回帰反射特性
をもつリフレクタが取付けられている）を受光するもの
である。投射光の投射時点から，対応する反射光の受光
時点までの時間を計時することにより，先行するまたは
後続する車両との間の距離を測定する。

【０００３】このような距離測定装置においては，でき
るだけ広い検知エリアを確保するためにレーザ投射光の
走査角度範囲を広げることが望ましい。しかしながら走
査角度範囲を広げると，受光装置の受光面積を大きくす
る必要がある。そうすると隣接車線を走行している車両
が投射する光等のノイズ成分が多く入る可能性が高くな
り，Ｓ／Ｎ比が悪くなるおそれがある。

【０００４】

【発明の開示】この発明は外乱光ノイズをできるだけ取
込まないようにすることによりＳ／Ｎ比の向上を図るこ
とができる走査式距離測定装置を提供することを目的と
する。

【０００５】この発明はまた，より一般化された，走査
される光の検出装置において，Ｓ／Ｎ比の向上を図るこ
とを目的とする。

【０００６】この発明はまた，さらに一般化された，指
定される方向に投射される光の検出装置において，Ｓ／
Ｎ比の向上を図ることを目的とする。

【０００７】この発明は，あらかじめ定められた角度範
囲内で投射方向を走査しながら一定時間間隔でパルス状
投射光を投射し，投射光の車両からの反射光を受光し，
投射光の投射時点から対応する反射光の受光時点までの
時間を計時することにより上記車両までの距離を測定す
る装置において，投射光の走査方向に１次元的に配列さ
れた複数個の受光素子を，反射光の受光装置に設け，複
数個の受光素子の出力受光信号のうち，投射光の走査角
に応じて，各時点の走査角の方向に投射された光の反射
光を受光する位置にある受光素子の出力受光信号を選択
的に取出す切替スイッチを設け，上記切替スイッチによ
り選択された受光信号に応答して，距離計測のための計
時動作を終了させるようにしたことを特徴とする。

【０００８】一般に，測定可能最大距離があらかじめ定
められ，この測定可能最大距離を光が往復するのに要す
る時間以上の時間間隔でパルス状投射光が間欠的に投射
されるので，投射光と反射光とを対応づけることが可能
である。投射光の各投射方向についてその反射光が受光
装置に入射する方向は幾何光学的にあらかじめ定めるこ
とができる。投射光ごとに，その投射光の走査角度，す
なわち投射方向によって規定された入射角をもつ反射光
を受光する１または複数の受光素子が一義的に定まり，
その受光素子の受光信号が選択的に取込まれ，投射光の
投射時点から始まる計時動作を終了させる信号として用
いられる。したがって，投射光とそれに対応する反射光
のみを選択的に用いて車間距離計測が可能となる。

【０００９】車間距離計測のために用いる反射光を受光
した受光素子から出力される受光信号を選択的に取出し
ているので，他の受光素子に入射した外乱光による影響
を受けることがなくなる。とくに，隣接車線を走行する
車両からの投射光に基づく受光信号を取込む可能性が小
さくなるので，他のレーザ・レーダとの干渉を防止する
ことができる。車両には上述のように回帰反射特性をも
つリフレクタが取付けられているので，隣接車線を走行
する車両からの反射光はかなり減衰しており，反射光に
よる干渉の可能性は少ないが，この発明によってさらに
干渉しにくいものとなる。これらのことはとくに，受光
装置の受光面積を大きくした場合に効果的である。

【００１０】受光装置の受光面積を大きくした場合には
また，次のような問題点がある。すなわち，受光面積を
大きくすると端子間容量が大きくなり，受光信号の立上
りがなだらかになる。入射する反射光の光量に応じても
受信信号の立上りの角度は変わり，光量が少ないほど立
上り角が小さくなる。先行するまたは後続する車両との
車間距離によって入射する反射光光量は変わる。受光装
置における受光信号の立上り角が変化すると，計時動作
を停止させるタイミングが異なってしまい（受光信号を
所定のスレッシホールド・レベルで弁別して停止タイミ
ングを定めている），距離測定にばらつきが生じてしま
う。

【００１１】この発明によると，多数の受光素子によっ
て広い受光面積をカバーすることができるので，各受光
素子の受光面積は小さく，受光信号の立上りは常に急峻
となり，入射光量の大小に基づく測定誤差のばらつきが
小さくなるという効果もある。

【００１２】この発明はまた投射光が２次元的に走査さ
れる走査式距離測定装置を提供している。

【００１３】この走査式距離測定装置は，あらかじめ定
められた２次元角度範囲内で投射方向を走査しながら一
定時間間隔でパルス状投射光を投射する投光装置，投射
光の走査角を検出する走査角検出装置，２次元的に配列
された複数個の受光素子を含み，投射光の車両からの反
射光を受光する受光装置，上記走査角検出装置により検
出された走査角に応じて，複数個の受光素子のうち，各
投射時点の走査角の方向に投射された光の反射光を受光
する位置にある受光素子の出力受光信号を選択的に取出
す切替スイッチ，および上記投光装置から投射された光
の投射時点から，対応する反射光の上記切替スイッチに
より選択された受光信号までの時間を計時し，上記車両
までの距離を算出する距離算出装置を備えている。

【００１４】この発明によると，投射光があらかじめ定
められた角度範囲内において２次元的に走査される。投
射光の各投射方向についてその反射光が受光装置に入射
する方向は幾何学的に定まるので，投射光ごとにその投
射方向によって規定された入射角をもつ反射光を受光す
る１または複数の受光素子が一義的に定まる。投射光の
投射時点から，その反射光を受光する受光素子の受光信
号までを計時することにより車両までの距離計測を行な
うことができる。

【００１５】２次元的に広い角度範囲を走査する場合
は，一方向（水平方向）に走査する場合よりも広い受光
面積を持つ受光素子が必要となり，外乱光による影響を
さらに受けやすくなる。この発明では，小さい受光面積
の受光素子を２次元的に配列して所要の受光面積をカバ
ーし，投射光の反射光を受光した受光素子の受光信号を
選択的に取出しているので，外乱光による影響を受けに
くくなる。

【００１６】また多数の受光素子によって広い受光面積
をカバーすることができるので，各受光素子の受光面積
は小さく，受光信号の立上りは常に急峻となり，入射光
量の大小に基づく測定誤差のばらつきも小さくなる。

【００１７】この発明はまた一般化された，走査される
光の検出装置を提供している。

【００１８】この走査される光の検出装置は，投射光を
あらかじめ定められた範囲で走査しながら投射する走査
投光装置，投射光の走査位置を検出する走査位置検出装
置，走査方向に１次元的に配列された複数個の受光素子
を含み，投射光の対象物からの反射光を受光する受光装
置，および上記走査位置検出装置によって検出された走
査位置に応じて，各時点の投射光の反射光を受光する位
置にある受光信号の出力信号を選択的に取込む受光信号
選択回路を備えている。

【００１９】上記走査投光装置が投射光をあらかじめ定
められた２次元範囲に走査する場合には，上記受光装置
において複数の受光素子が２次元的に配列される。

【００２０】この装置においても，投射光の走査位置に
対応する位置にある受光素子の出力受光信号が選択的に
取込まれているので，外乱光によるノイズ成分の混入が
少なくなる。また，受光装置の受光面積が複数の受光素
子によって分割されているので，受光波形の立上り時間
のばらつきが少なくなる。

【００２１】上記において，走査位置検出装置は，走査
投光装置に走査位置（角度位置を含む）を指令する装置
も含む。

【００２２】この発明はさらに一般化された，指定され
る方向に投射される光の検出装置を提供している。

【００２３】この光の検出装置は，投射光をあらかじめ
定められた範囲で指定される投射方向に投射する投光装
置，投射光の投射方向を検出する投射方向検出装置，１
次元的に配列された複数個の受光素子を含み，投射光の
対象物からの反射光を受光する受光装置，および上記投
射方向検出装置によって検出された投射方向に応じて，
各時点の投射光の反射光を受光する位置にある受光信号
の出力信号を選択的に取込む受光信号選択回路を備えて
いる。

【００２４】また上記投光装置が２次元範囲に投射光を
投射する場合には，上記受光装置において複数の受光素
子が２次元的に配列される。

【００２５】この装置では，投射光が測定範囲のある一
定の投射方向またはランダムもしくはカオス的に指定さ
れる投射方向に投射される。投射方向は，投射方向検出
装置または外部の指令装置から指定される。

【００２６】この装置においても，投射光の投射方向に
対応する位置にある受光素子の出力受光信号が選択的に
取込まれているので，外乱光によるノイズ成分の混入が
少なくなる。また，受光装置の受光面積が複数の受光素
子によって分割されているので，受光波形の立上り時間
のばらつきが少なくなる。

【００２７】

【実施例の説明】以下，この発明を車間距離測定装置
（レーザ・レーダ）に適用した実施例について詳述す
る。

【００２８】［第１実施例］図１は車両に搭載される走
査式車間距離測定装置の構成を示すものである。

【００２９】ヘッド20は車両の前方に向けてまたは後方
に向けて光を投射するように車両に取付けられる。この
ヘッド20には，投射光を投射する部分と，反射光を受光
する部分とが含まれる。車両の前方に向けて光を投射す
る場合には，図２に示すように，ヘッド20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。ヘ
ッド20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。

【００３０】車間距離測定装置の全体的な動作はＣＰＵ
10によって統括される。ＣＰＵ10は発光指令およびミラ
ー回転指令を発生するとともに切替スイッチ29の切替制
御を行う。また，ＣＰＵ10は走査角信号，発光タイミン
グ信号および測定時間信号を取込む。

【００３１】ＣＰＵ10が発光指令をパルス発生回路11に
与えると，パルス発生回路11は，一定周期をもつ一連の
発光パルスの発生を開始する。発光パルスの周期は，測
定可能最大距離を光が往復するのに要する時間以上の時
間をもつ。発光パルスは駆動回路12およびＣＰＵ10に与
えられる。

【００３２】ＣＰＵ10はまたミラー回転指令をミラー回
転装置24に与える。これに応答してミラー回転装置24は
投射光走査用ミラー22を所定角度範囲（たとえば200mra
d ）内で水平方向に往復回動させる。ミラー22の回動速
度は，一走査角度範囲内で複数（たとえば10とか20）の
投射光が投射される程度である。

【００３３】投光装置21はレーザ・ダイオードとコリメ
ート・レンズとを含む。レーザ・ダイオードが発光信号
に応答して駆動回路12によってパルス駆動されるので，
投光装置21からはコリメートされた，垂直方向に広がり
をもつ縦長断面のレーザ光（たとえば，垂直方向に15mr
ad程度）が出射する。このレーザ光はミラー22で反射
し，投光レンズ（シリンドリカル・レンズ）23を通って
投射される。たとえば投射光の走査角度範囲（検知エリ
ア）は水平方向に200mrad である。投射光は投光レンズ
23でさらに縦長断面の光に変換され，たとえば垂直方向
に50mrad程度に広げられる。

【００３４】ミラー22が回動することにより，投射光は
所定角度範囲（検知エリア）内で走査される。

【００３５】ミラー22の角度は，ミラー22に向けて光を
投射する発光ダイオード（ＬＥＤ）25，ミラー22からの
反射光の位置を検出する位置検出素子（ＰＳＤ）26，お
よび位置検出素子26の位置信号を水平走査角信号に変換
する角度検出回路15により検出され，ＣＰＵ10に与えら
れる。

【００３６】投射光は先行する車両（または後続する車
両）に設けられたリフレクタにより反射して受光レンズ
27に入射し，集光されて受光装置28に入射する。受光装
置28は，図３に示すように，水平方向に隣接して配列さ
れた多数の，たとえば11個のフォトダイオード（以下Ｐ
Ｄと略記する）から構成される。受光装置28の受光面
は，上述した検知エリア（200mrad ×50mrad）を確保で
きるように横長形状であり，これが横方向（水平方向；
走査方向）に複数のＰＤにより分割される。各ＰＤの受
光面は縦長となる。

【００３７】受光装置28の各ＰＤの出力受光信号は，後
述するようにＣＰＵ10によって切替制御される切替スイ
ッチ29を経て増幅器13に送られ，増幅器13で増幅され，
かつ所定のスレッシホールド・レベルでレベル弁別さ
れ，計時終了信号として計時回路14に入力する。切替ス
イッチ29は，一または複数のＰＤの出力受光信号を選択
的に出力するもので，並列に接続されたＰＤの数と同数
の半導体スイッチング素子を含む。

【００３８】計時回路14はタイマまたはカウンタで構成
され，図４に示すように，パルス発生回路11から発生す
る発光信号に応答して計時動作を開始し，受光装置28か
ら切替スイッチ29を経て増幅器13に与えられる受光信号
が所定のスレッシホールド・レベルに達したときに増幅
器13から出力される計時終了信号に応答して計時動作を
停止し，投射光の投光から反射光の受光までの時間Δｔ
を計時する。この計時時間Δｔを表わす信号はＣＰＵ10
に与えられる。ＣＰＵ10は投射光が車両間を往復するの
に要した時間Δｔに基づいて車間距離を算出する。

【００３９】図５に示すように，投射光の走査角範囲
（検知エリア）内が受光装置28に含まれるＰＤの数と同
数（この例では11個）でＰＤに１対１に対応する小領域
Ａ〜Ｋに分割される。各小領域内に投射された投射光の
反射光は，受光レンズ27を含む受光光学系において，図
６に示すように，幾何光学的にいずれか一つのＰＤに入
射することになる。したがって，原理的には，一つの投
射光について，その投射光の水平走査角に応じて，いず
れか一つのＰＤの出力受光信号を増幅器13に送るよう
に，切替スイッチ29内の一つの半導体スイッチング素子
をオンすればよいことになる。

【００４０】測定可能最大距離を100 ｍとすると測定対
象物（車両）は１〜100 ｍの範囲内に存在する。また受
光レンズ27はある程度の収差をもっている。これらの事
柄を考慮すると，反射光が必ず一つのＰＤに受光される
ように集光されるとは限らない。そこでこの実施例で
は，投射光の水平走査角に基づいて幾何光学的に定まる
一つのＰＤとその両側のＰＤの出力受光信号が選択的に
取込まれるように切替スイッチ29が制御される。いくつ
のＰＤの受光信号を取込むかは光学系の性能等を考慮し
て定めればよい。

【００４１】図７はＣＰＵ10による切替スイッチ29の切
替制御処理手順を示している。便宜的にＰＤおよびそれ
に接続された半導体スイッチング素子にNO.1〜NO.11 の
番号を割当てる（図３，図６参照）。

【００４２】まずミラー回転指令がミラー回転装置24に
与えられ，発光指令がパルス発生回路11に与えられ，投
射光の走査が開始される（ステップ51）。

【００４３】水平走査角信号が取込まれ（ステップ5
2），この水平走査角に基づいて投射光がＡ〜Ｋのどの
小領域に投射されているのかが判定される（ステップ5
3）。判定された小領域に応じて対応する半導体スイッ
チング素子がオンされる（ステップ54Ａ〜54Ｋ）。たと
えば，小領域Ａの場合にはNO.10 とNO.11 の半導体スイ
ッチング素子がオンされ（ステップ54Ａ），NO.10 とN
O.11 のＰＤの受光信号が加算されて増幅器13に入力す
る。小領域Ｂの場合にはNO.9，10，11の半導体スイッチ
ング素子がオンされる（ステップ54Ｂ）。図７の動作は
ＣＰＵ10に入力する発光タイミング信号を基準として同
期をとりながら行なえばよい。

【００４４】このようにして，投射光の投射方向に応じ
たＰＤが選択され，そのＰＤの受光信号に基づいて距離
が算出されることになる。選択されないＰＤに外乱光
（隣接車線の車両からの投射光，反射光を含む）が入射
しても，距離計測動作はこの外乱光によって影響を受け
ない。

【００４５】受光装置を複数の小さな受光面をもつ複数
のＰＤによって構成するもう一つの利点について説明す
る。

【００４６】図８はフォトダイオードの受光面の大きさ
の違いに起因する受光信号波形に生じる相違点を示すも
のである。(A) は小さいフォトダイオードの場合であ
り，端子間容量が小さいために立上りが急峻である。
(B) は大きいフォトダイオードの場合であり，立上りが
緩慢である。

【００４７】図９は入射光量の大小による受光信号波形
の相違を示すものであり，入射光量が大きい場合が実線
で，小さい場合が破線でそれぞれ示されている。(A) は
形状の小さいフォトダイオード，(B) は形状の大きいフ
ォトダイオードである。

【００４８】対象物（車両）が存在する位置が近い（距
離が短い）場合には反射光量は大きく，対象物が遠くに
存在するときには反射光量は小さくなる。

【００４９】大きいフォトダイオードを用いると，図９
(B) に示すように，距離の大小（反射光量の大小）に応
じて，受光信号がスレッシホールド・レベルに達する時
間のずれが大きくなり，距離検出の誤差が大きくなる
（受光信号は計時回路14の動作を停止させるための信号
となる）。

【００５０】これに対して，小さいフォトダイオードの
場合には，図９(A) に示すように，反射光量の大小にか
かわらず，受光信号がスレッシホールド・レベルに達す
る時間がきわめて接近しており，距離検出の誤差は小さ
い。

【００５１】したがって，受光面積の大きい一個のフォ
トダイオードを用いるよりも，受光面積の小さい多数の
フォトダイオードを配列した構成とする方が，距離検出
誤差を小さくすることができる。

【００５２】また，反射光が選択されたＰＤのうち，隣
接する２つのＰＤに受光されたときには，それらのＰＤ
のすべての受光信号が加算されるので，１つのＰＤに受
光された受光信号とほぼ同じ信号レベルを持つ受光信号
が得られる。したがって，反射光が２つのＰＤに受光さ
れたとしても，距離検出の誤差は小さい。

【００５３】図10はＣＰＵ10により指定される投射方向
（水平走査角）に投射光を投射する場合における切替ス
イッチ29の切替制御処理手順を示している。図10におい
て，図７に示す処理と同一処理には同一符号を付し，詳
細な説明を省略する。

【００５４】まずＣＰＵ10から発光指令がパルス発生回
路11に与えられ，投光装置21から投射光が投光される
（ステップ50）。

【００５５】ＣＰＵ10から水平走査角指令（ミラー回転
指令）がミラー回転装置21に与えられる（ステップ51
Ａ）。水平走査角指令は，ある一定の角度またはランダ
ムにもしくはカオス的に決定された角度である。

【００５６】その後，パルス発生回路11から発光タイミ
ング信号に応答して角度検出回路15からの水平走査角信
号が取込まれる（ステップ52）。この水平走査角に基づ
いて投射光がＡ〜Ｋのどの小領域に投射されているかが
判定される（ステップ53）。判定された小領域に応じて
対応する半導体スイッチング素子がオンされる（ステッ
プ54Ａ〜54Ｋ）。再び，水平走査角指令が出力されるこ
ととなる。

【００５７】［第２実施例］図11は車両に搭載される走
査式車間距離測定装置の構成を示すものである。図11に
おいて図１に示すものと同一のものには同一符号を付し
て詳細な説明を省略する。

【００５８】車間距離測定装置の全体的な動作はＣＰＵ
10Ａによって統括される。ＣＰＵ10Ａは発光指令および
ミラー回転指令を発生するとともに切替スイッチ29Ａの
切替制御を行う。また，ＣＰＵ10Ａは水平走査角信号，
垂直走査角信号，発光タイミング信号および測定時間信
号を取込む。

【００５９】ＣＰＵ10Ａはまたミラー回転指令をミラー
回転装置24Ａに与える。これに応答してミラー回転装置
24Ａは投射光走査用ミラー22を所定角度範囲内で水平方
向に往復回動させ，上記所定角度範囲の両端で垂直方向
に所定角度だけ回動させる。ミラー22の水平方向の回動
速度は，一走査角度範囲内で複数（たとえば10とか20）
の投射光が投射される程度である。

【００６０】図12は，ミラー22とミラー回転装置24Ａの
一部を示している。

【００６１】ミラー22は水平走査用モータ31の回転軸に
取付けられ，この水平走査用モータ31は回転台33に取付
けられている。回転台33の一方の回転軸34は垂直走査用
モータ32の回転軸に取付けられ，他方の回転軸35は軸受
（図示略）に支持される。垂直走査用モータ32はヘッド
20のフレーム（図示略）に支持される。

【００６２】水平走査用モータ31がミラー回転装置24Ａ
に含まれる水平走査用モータ駆動回路（図示略）により
駆動され，ミラー22が水平方向に回動される。垂直走査
用モータ32が垂直走査用モータ駆動回路（図示略）によ
り駆動され，回転台33（ミラー22と水平走査用モータ31
も）が回動することによりミラー22が垂直方向に回動さ
れる。

【００６３】第１実施例においては，投光装置21からの
コリメートされたレーザ光がミラー22で反射され，投光
レンズ23により縦長に変換されている。この第１実施例
では投射光を水平方向にのみ走査しているため，たとえ
ば200mrad ×50mradの検知エリアをカバーするには，投
射光が垂直方向に50mrad程度でなければならない。この
ため，投光装置21から出射されるレーザ光は垂直方向に
15mrad程度であるから，このレーザ光が投光レンズ23に
より上記の50mrad程度まで広げられる。

【００６４】第２実施例においては，垂直方向にも走査
されるため，垂直方向に広い角度をもつレーザ光は必要
ない。投光装置21から出射されるレーザ光をミラー22に
より反射して投射すればよい。したがってこの第２実施
例では投光レンズ23が不要となる。投光レンズ23は投射
光の垂直方向の広がり角に応じて，必要があれば設けら
れる。

【００６５】ミラー22が水平方向および垂直方向に回動
することにより，投射光は所定角度範囲（検知エリア）
内で２次元的に走査される。

【００６６】ミラー22の水平走査角は，発光ダイオード
25，位置検出素子26および角度検出回路15により検出さ
れる。

【００６７】ミラー22の垂直方向の角度（垂直走査角）
は，ミラー22に向けて光を投射する発光ダイオード25
Ａ，ミラー22からの反射光の位置を検出する位置検出素
子26Ａ，および位置検出素子26Ａの位置信号を走査角信
号に変換する角度検出回路15Ａにより検出される。

【００６８】水平走査角および垂直走査角は，次のよう
に検出することもできる。発光ダイオードとスリットを
ミラー22とともに回動する箇所に取付け，スリットを介
して発光ダイオードから投射される光の位置を位置検出
素子により検出し，位置検出素子の位置信号を角度検出
回路により走査角信号に変換する。発光ダイオード，ス
リット，位置検出素子および角度検出回路は，水平走査
角および垂直走査角のそれぞれについて別個に設けられ
る。

【００６９】投射光は先行する車両に設けられたリフレ
クタにより反射して受光レンズ27に入射し，集光されて
受光装置28Ａに入射する。受光装置28Ａは，図13に示す
ように，水平方向および垂直方向にそれぞれ隣接して配
列された多数の，たとえば15個（３行５列）のＰＤから
構成される。受光装置28Ａの受光面は，上述した検知エ
リア（200mrad ×50mrad）を確保できるように横長形状
であり，これが水平方向および垂直方向にそれぞれ複数
のＰＤにより分割される。各ＰＤの受光面は方形とな
る。受光素子は上述のようにマトリックス状に限らず，
螺線状，その他の形状に配列してもよい。

【００７０】受光装置28Ａの各ＰＤの出力受光信号は，
後述するようにＣＰＵ10Ａによって切替制御される切替
スイッチ29Ａを経て増幅器13に送られ，増幅器13で増幅
され，かつ所定のスレッシホールド・レベルでレベル弁
別され，計時終了信号として計時回路14に入力する。切
替スイッチ29Ａは，一または複数のＰＤの出力受光信号
を選択的に出力するもので，複数行複数列に接続された
ＰＤの数と同数の半導体スイッチング素子を含む。

【００７１】図14に示すように，投射光の走査角範囲
（検知エリア）内が受光装置28Ａに含まれるＰＤの数と
同数（この例では15個）でＰＤに１対１に対応する小領
域Ａ〜Ｏに分割される。投射光は，たとえば検知エリア
の一方の端点から他方の端点まで水平方向に走査し，端
点で上から下（または下から上）に垂直方向に走査され
る，すなわち小領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｊ，Ｉ，…と
いう順に走査される。各小領域内に投射された投射光の
反射光は，受光レンズ27を含む受光光学系において，図
15に示すように，幾何光学的にいずれか一つのＰＤに入
射することになる。したがって，原理的には，一つの投
射光について，その投射光の水平走査角および垂直走査
角に応じて，いずれか一つのＰＤの出力受光信号を増幅
器13に送るように，切替スイッチ29Ａ内の一つの半導体
スイッチング素子をオンすればよいことになる。たとえ
ば，小領域Ａに投射された光の反射光はＰＤNO.15 に入
射する。

【００７２】測定可能最大距離を100 ｍとすると測定対
象物（車両）は１〜100 ｍの範囲内に存在する。また受
光レンズ27はある程度の収差をもっている。これらの事
柄を考慮すると，反射光が必ず一つのＰＤに受光される
ように集光されるとは限らない。そこでこの実施例で
は，投射光の水平走査角および垂直走査角に基づいて幾
何光学的に定まる一つのＰＤとその水平方向および垂直
方向にそれぞれ隣接するＰＤの出力受光信号が選択的に
取込まれるように切替スイッチ29Ａが制御される。いく
つのＰＤの受光信号を取込むかは光学系の性能等を考慮
して定めればよい。

【００７３】図16はＣＰＵ10Ａによる切替スイッチ29Ａ
の切替制御処理手順を示している。便宜的にＰＤおよび
それに接続された半導体スイッチング素子にNO.1〜NO.1
5 の番号を割当てる（図13，図15参照）。

【００７４】まずミラー回転指令がミラー回転装置24Ａ
に与えられ，発光指令がパルス発生回路11に与えられ，
投射光の走査が開始される（ステップ61）。

【００７５】水平走査角信号および垂直走査角信号が取
込まれ（ステップ62），この水平走査角および垂直走査
角に基づいて投射光がＡ〜Ｏのどの小領域に投射されて
いるのかが判定される（ステップ63）。判定された小領
域に応じて対応する半導体スイッチング素子がオンされ
る（ステップ64Ａ〜64Ｏ）。たとえば，検知エリアの隅
にある小領域Ａの場合にはNO.10 ，14，15の３つの半導
体スイッチング素子がオンされ（ステップ64Ａ），NO.1
0 ，14，15の３つのＰＤの受光信号が加算されて増幅器
13に入力する。検知エリアの中央付近にある小領域Ｈの
場合にはNO.3，7 ，8 ，9 ，13の５つの半導体スイッチ
ング素子がオンされる（ステップ64Ｈ）。また検知エリ
アの辺にある小領域Ｎの場合にはNO.1，2 ，3 ，7 の４
つの半導体スイッチング素子がオンされる（ステップ64
Ｎ）。図16の動作はＣＰＵ10Ａに入力する発光タイミン
グ信号を基準として同期をとりながら行なえばよい。

【００７６】このようにして，投射光の投射方向に応じ
たＰＤが選択され，そのＰＤの受光信号に基づいて距離
が算出されることになる。選択されないＰＤに外乱光
（隣接車線の車両からの投射光，反射光を含む）が入射
しても，距離計測動作はこの外乱光によって影響を受け
ない。

【００７７】図17はＣＰＵ10Ａにより指定される投射方
向（水平走査角および垂直走査角）に投射光を投射する
場合における切替スイッチ29Ａの切替制御処理手順を示
している。図17において，図16に示す処理と同一処理に
は同一符号を付し，詳細な説明を省略する。

【００７８】まずＣＰＵ10Ａから発光指令がパルス発生
回路11に与えられ，投光装置21から投射光が投光される
（ステップ60）。

【００７９】ＣＰＵ10Ａから水平走査角指令および垂直
走査角指令（ミラー回転指令）がミラー回転装置21に与
えられる（ステップ61Ａ）。水平走査角指令および垂直
走査角指令は，ある一定の角度またはランダムにもしく
はカオス的に決定された角度である。

【００８０】その後，パルス発生回路11からの発光タイ
ミング信号に応答して水平走査角信号および垂直走査角
信号が取込まれる（ステップ62）。この水平走査角およ
び垂直走査角に基づいて投射光がＡ〜Ｏのどの小領域に
投射されているかが判定される（ステップ63）。判定さ
れた小領域に応じて対応する半導体スイッチング素子が
オンされる（ステップ64Ａ〜64Ｏ）。再び，走査角指令
が出力されることとなる。

【００８１】図18は，投射光を異なる方法により２次元
的に走査するヘッド10の投光部の構成を示している。こ
の構成では，ＣＰＵ11Ａはミラー回転装置24にミラー回
転指令を与え，後述する垂直走査用モータ駆動回路42に
垂直走査角指令を与える。ミラー回転装置24はミラー回
転指令に応答してミラー22を水平方向にのみ回動する。
垂直走査用モータ41は垂直走査用モータ駆動回路42によ
り駆動される。垂直走査用モータ駆動回路42はＣＰＵ11
Ａから与えられる垂直走査角指令に応答して垂直走査用
モータ41を駆動することにより，投光装置21が垂直方向
に回転される。

【図面の簡単な説明】

【図１】１次元的に走査する走査式距離測定装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】走査式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】１次元的に走査する場合の受光装置と切替スイ
ッチの具体的構成を示す回路図である。

【図４】投光信号と受光信号を示す波形図である。

【図５】検知エリアを小領域に１次元的に分割した状態
を示す。

【図６】１次元的に走査する場合の受光光学系と複数の
フォトダイオードとの関係を示す。

【図７】１次元的に走査する場合の切替スイッチの切替
制御処理手順を示すフロー・チャートである。

【図８】受光信号波形を示し，(A) は小さいフォトダイ
オードの場合，(B) は大きいフォトダイオードの場合で
ある。

【図９】受光信号波形を示し，(A) は小さいフォトダイ
オードの場合，(B) は大きいフォトダイオードの場合で
ある。

【図１０】指定される方向に光が投射される場合の切替
スイッチの切替制御処理手順を示すフロー・チャートで
ある。

【図１１】２次元的に走査される場合の走査式距離測定
装置の構成を示すブロック図である。

【図１２】ミラーとミラー回転装置の一部を示す図であ
る。

【図１３】２次元的に走査される場合の受光装置と切替
スイッチの具体的構成を示す回路図である。

【図１４】検知エリアを小領域に２次元的に分割した状
態を示す。

【図１５】受光光学系と複数のフォトダイオードとの関
係を示す。

【図１６】切替スイッチの切替制御処理手順を示すフロ
ー・チャートである。

【図１７】指定される方向に光が投射される場合の切替
スイッチの切替制御処理手順を示すフロー・チャートで
ある。

【図１８】投射光を異なる方法により２次元的に走査す
るヘッドの投光部の構成を示している。

【符号の説明】

10 ＣＰＵ 14 計時回路 15 走査角度検出装置 20 ヘッド 21 投光装置 22 ミラー 27 受光レンズ 28 受光装置 29 切替スイッチ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 あらかじめ定められた角度範囲内で投射
   方向を走査しながら一定時間間隔でパルス状投射光を投
   射し，投射光の車両からの反射光を受光し，投射光の投
   射時点から対応する反射光の受光時点までの時間を計時
   することにより上記車両までの距離を測定する装置にお
   いて，投射光の走査方向に１次元的に配列された複数個
   の受光素子を，反射光の受光装置に設け，複数個の受光
   素子の出力受光信号のうち，投射光の走査角に応じて，
   各時点の走査角の方向に投射された光の反射光を受光す
   る位置にある受光素子の出力受光信号を選択的に取出す
   切替スイッチを設け，上記切替スイッチにより選択され
   た受光信号に応答して，距離計測のための計時動作を終
   了させるようにした，走査式距離測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の走査式距離測定装置を
   搭載した車両。
3. 【請求項３】 投射光をあらかじめ定められた範囲で走
   査しながら投射する走査投光装置，投射光の走査位置を
   検出する走査位置検出装置，走査方向に１次元的に配列
   された複数個の受光素子を含み，投射光の対象物からの
   反射光を受光する受光装置，および上記走査位置検出装
   置によって検出された走査位置に応じて，各時点の投射
   光の反射光を受光する位置にある受光信号の出力信号を
   選択的に取込む受光信号選択回路，を備えた走査される
   光の検出装置。
4. 【請求項４】 投射光をあらかじめ定められた範囲で指
   定される投射方向に投射する投光装置，投射光の投射方
   向を検出する投射方向検出装置，１次元的に配列された
   複数個の受光素子を含み，投射光の対象物からの反射光
   を受光する受光装置，および上記投射方向検出装置によ
   って検出された投射方向に応じて，各時点の投射光の反
   射光を受光する位置にある受光信号の出力信号を選択的
   に取込む受光信号選択回路，を備えた光の検出装置。
5. 【請求項５】 あらかじめ定められた２次元角度範囲内
   で投射方向を走査しながら一定時間間隔でパルス状投射
   光を投射する投光装置，投射光の走査角を検出する走査
   角検出装置，２次元的に配列された複数個の受光素子を
   含み，投射光の車両からの反射光を受光する受光装置，
   上記走査角検出装置により検出された走査角に応じて，
   複数個の受光素子のうち，各投射時点の走査角の方向に
   投射された光の反射光を受光する位置にある受光素子の
   出力受光信号を選択的に取出す切替スイッチ，および上
   記投光装置から投射された光の投射時点から，対応する
   反射光の上記切替スイッチにより選択された受光信号ま
   での時間を計時し，上記車両までの距離を算出する距離
   算出装置，を備えた走査式距離測定装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の走査式距離測定装置を
   搭載した車両。
7. 【請求項７】 投射光をあらかじめ定められた２次元範
   囲で走査しながら投射する走査投光装置，投射光の走査
   位置を検出する走査位置検出装置，２次元的に配列され
   た複数個の受光素子を含み，投射光の対象物からの反射
   光を受光する受光装置，および上記走査位置検出装置に
   よって検出された走査位置に応じて，各時点の投射光の
   反射光を受光する位置にある受光信号の出力信号を選択
   的に取込む受光信号選択回路，を備えた走査される光の
   検出装置。
8. 【請求項８】 投射光をあらかじめ定められた２次元範
   囲で指定される投射方向に投射する投光装置，投射光の
   投射方向を検出する投射方向検出装置，２次元的に配列
   された複数個の受光素子を含み，投射光の対象物からの
   反射光を受光する受光装置，および上記投射方向検出装
   置によって検出された投射方向に応じて，各時点の投射
   光の反射光を受光する位置にある受光信号の出力信号を
   選択的に取込む受光信号選択回路，を備えた光の検出装
   置。