JPH09257417A

JPH09257417A - 受光装置

Info

Publication number: JPH09257417A
Application number: JP8091992A
Authority: JP
Inventors: Toronnamuchiyai Kuraison; トロンナムチャイクライソン
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-03-21
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 1997-10-03
Anticipated expiration: 2016-03-21
Also published as: JP3456337B2

Abstract

(57)【要約】【課題】雑音を低減させ、高分解能で距離検出でき
る受光装置とする。【解決手段】フォトダイオードＤＡ、ＤＢ、ＤＣ、ＤＤ
を一列に配置し、各フォトダイオードの出力はスイッチ
ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤを介して負荷抵抗Ｒと接続され
る。負荷抵抗Ｒはフォトダイオードの出力電流を電圧に
換え信号処理部３２に出力する。受光回路２２にはシフ
トレジスタが備えられ、スイッチは、シフトレジスタを
介してマイコン３１に接続されて、マイコンの制御指令
に従って開閉を行う。マイコンはカメラ４の入力画像か
ら標的の位置を算出する。その算出結果に基づき、マイ
コンがさらにフォトダイオ−ドの受光位置を算出し、そ
してシフトレジスタを介して制御指令を出力し受光した
フォトダイオ−ドのスイッチのみをオンにする。これに
よって受光していないフォトダイオードが出力から切り
離され、その雑音が出力信号に現れず、Ｓ／Ｎ比が向上
する効果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光レーダの受光
などに用いられる受光装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光レーダとして、例えば図１６に
示されているものが一般的に知られている。送光部１０
は光ビームを発し、受光部２０はその反射光を受光し、
コントロ−ラ３０は光ビームが発せられてから、反射波
が受光されるまでの時間経過を計測して標的５までの距
離を算出する。

【０００３】受光部２０はレンズ２１と受光回路２２か
ら構成される。受光回路２２は複数のフォトダイオード
からなり、レンズ２１は受光回路２２に焦点を結び、異
なる角度からの反射光をその角度（方向）に対応するフ
ォトダイオード２に届ける。一方、点線で示すような画
角の範囲内の標的からしか反射光を受けられないから、
広い範囲での標的からの反射光を受けられるようにする
には受光回路の受光面積を広くする必要がある。

【０００４】受光回路２２は、例えば図１７の等価回路
図で示すように、受光面積が等しいフォトダイオード２
Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが一列に並べられ、並列に接続さ
れている。各フォトダイオードにはそれぞれ直列に負荷
抵抗ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤが接続されている。これに
よって、光が当たったフォトダイオードから光電流が流
れ、この光電流が抵抗列上で出力電圧となって出力され
る。

【０００５】ここで、例えば受光回路２２から図１８の
ような出力波形を得たとする。出力の大きい部分が反射
光の受光信号を表わしている。この波形から受光信号を
割り出すには、図１９に示すように、まずコントローラ
が受光信号を時間分割して各時間帯において信号のそれ
ぞれをスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を介してコンデ
ンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に入力させ、積分させる。
雑音信号はその直流成分が０のため積分値が０となる。
一方受光信号のあるところでは信号成分が積分される。
その後、スイッチＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４を順次オンす
ることによって各コンデンサの積分値を読み取り、それ
を比較することによってどの時間帯に反射光が戻ってき
たかが分かり、標的までの距離を算出できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この場合は、
時間分割の細かさが分解能に係わり、例えば距離０から
１００ｍまでの範囲の標的を検出するに際して、コンデ
ンサを１０個用意して測定すると、距離を１０ｍの分解
能で計測しかできない。すなわち距離の分解能がコンデ
ンサの個数に比例し、分解能を上げるにはもっと多くの
コンデンサを用いなければならない。例えば上記の例で
分解能を１ｍまで上げるには１００個のコンデンサが必
要となり、その実現が困難なため、高分解能の距離検出
は期待できないのが現状である。

【０００７】さらには、各フォトダイオードが受光しな
くても暗電流やショット雑音など信号と無関係のノイズ
信号が発生する。負荷抵抗からも熱雑音信号が出力さ
れ、出力端子で各素子のノイズ信号が合計されて出力さ
れる。このため、受光信号の対雑音比が低下してしまう
という問題がある。

【０００８】一方位置検出センサとしては、例えば図２
０に示すようなものがある。フォトダイオードＤ１、Ｄ
２、Ｄ３、Ｄ４を並列に接続し、その出力端は互いに隣
接している他のフォトダイオードと負荷抵抗Ｒを介して
接続して、その両端から信号がそれぞれ出力するように
なっている。

【０００９】この位置検出センサでは、例えばフォトダ
イオードＤ２が受光し、その受光電流はＡ、Ｂ両端子か
ら流れ出るとする。Ａ端子を流れる電流ＩＡ、Ｂ端子を
流れる電流ＩＢはそれぞれに介在する抵抗の抵抗値に反
比例する。さらに、それぞれの抵抗はフォトダイオード
Ｄ２からＡ端子およびＤ２からＢ端子までの距離（Ｌ／
２＋ｘ）、（Ｌ／２−ｘ）に反比例する。したがってＩ
Ａ、ＩＢは図２１に示すようにそれぞれ（Ｌ／２＋
ｘ）、（Ｌ／２−ｘ）に比例する。これにより受光の位
置Ｘが検出でき、その受光位置から標的の方角を算出で
きる。

【００１０】しかし、この従来の位置検出センサには、
次のような問題点があった。すなわち、雑音は受光位置
に無関係に全てのフォトダイオードから出力され合計さ
れる。これに対し、フォトダイオードの両端に照射した
場合は、ＩＡとＩＢのいずれか小さくなっている。その
結果標的が両端のいずれかにあるときには信号対雑音比
が小さくなり、信号の検出が困難となる。本発明は、上
記従来の問題点に鑑み、信号の対雑音比を向上させ、精
度の高い距離検出をできるようにした受光装置を提供す
ることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明は、複数の受光素子を有し、それぞれ受光方向を
異ならせて配置され、共通の信号線を介して受光信号を
出力する受光装置において、入射光を受ける受光素子を
検出する受光範囲検出手段と、前記受光範囲検出手段に
より検出された受光素子を含む限定された所定範囲の受
光信号のみを前記信号線に出力する出力手段とを設けた
ものとした。

【００１２】前記受光範囲検出手段は、カメラを備え
て、カメラからの映像を画像処理して標的を検出し、該
標的から前記入射する光を受ける受光素子を算出するこ
とができる。また、画像処理の代わりに、各受光素子を
走査することによって前記入射する光を受けた受光素子
を検出することもできる。そして各受光素子を走査して
入射する光を受けた受光素子を検出する場合に、その受
光素子を含めた受光範囲を求め、その受光範囲内におけ
る出力分布にから、前回に対して移動があった場合に、
該移動に対応してずらした位置に受光範囲を再設定する
こともできる。その再設定は一定の周期内で行ない、周
期になると全範囲を再走査し、受光範囲を決定すること
もできる。前記受光素子は、フォトダイオードあるいは
フォトトランジスタで構成し、前記出力手段は、前記受
光素子の出力状況を記憶し、受光範囲に移動があったと
検出された場合に、記憶している出力状況に基づき、出
力すべき受光素子を算出して、前記信号線に接続するこ
ともできる。

【００１３】また、前記複数の受光素子はその出力が受
光素子の位置関数になるに重みづけをかけ、位置検出セ
ンサとして構成することもできる。その場合、前記出力
手段は例えばしきい値をもったダイオードで構成するこ
ともできる。

【００１４】請求項９記載の発明は、受光素子と該受光
素子の受光信号を検出する信号検出手段とを備え、該信
号検出手段は、前記素子の出力を時分割してそれぞれの
時間域を積分し、その積分値を比較することによって受
光信号を含む時間域を検出し、検出された時間域をさら
に下位レベルで時分割して、各時間域内の積分値を比較
することにより受光信号を検出するようにしたものとし
た。

【００１５】そして、次回の検出では、上位レベルの時
間域から受光信号を検出し、前回のと比較し、時間上に
移動があった場合に、その移動に合わせて時間域をずら
し、ずらされた時間域から受光信号を検出することがで
きる。さらに、概略距離検出装置で標的の概略距離を検
知し、検知された標的距離を用いて、前記受光信号の検
出範囲としての時間域を限定することもできる。

【００１６】

【作用】請求項１記載の発明では、受光範囲検出手段は
入射光を受ける受光素子を検出し、出力手段は複数の受
光素子から入射光を受けた受光素子を含んだ限定された
範囲内の受光素子のみを信号線を接続して受光信号を出
力するようにしたので、受光しない受光素子が出力から
切り離される。これいよって、受光しない域からの雑音
を拾わず、受光信号を出力することができる。その入射
光を受けた受光素子の範囲を特定するのに、カメラを用
いて、カメラ映像から標的を検出し、その反射光を受け
る受光素子を算出することができる。また、画像処理の
代わりに、各受光素子を走査することによって前記入射
する光を受けた受光素子を検出し、入射光を受けた受光
素子の範囲を特定するようにしたときには、画像情報を
得るためのカメラ使用を省くことができる。

【００１７】さらに、特定した受光素子の範囲の出力分
布を求め、前回のと比較し、その出力分布に移動があっ
た場合に、該移動に対応してずらした位置に受光範囲を
再設定することもできる。これにより、受光範囲を信号
の移動に追従して設定することができる。また受光範囲
をずらしての設定は一定の周期内で行ない、周期になる
と全範囲を再走査し、受光範囲を決定するようにする
と、範囲決定のための情報に誤りがあったとしても訂正
される効果が得られる。前記受光素子は、フォトダイオ
ードあるいはフォトトランジスタで構成し、前記出力手
段は前記受光素子の出力状況を記憶できるようにする
と、信号線へ受光素子の出力を接続するときに前回に対
して移動があった場合の操作がし易くなる。

【００１８】さらに、前記複数の受光素子はその出力が
受光素子の位置関数になるに重みづけをかけ、位置検出
センサとして構成するときには、入射光を受けた受光素
子を簡単に特定できる。その場合、前記出力手段は例え
ばしきい値をもったダイオードで構成すると、制御を必
要とせず、入射光を受けた受光素子だけが信号出力され
ることになる。

【００１９】請求項９記載の発明によれば、時間分割し
た受光信号の積分値を比較して、受光信号を検出する
が、検出された受光信号に時間域をさらに時分割してよ
り細かな時間域から積分値求め、受光信号を検出するよ
うにしたので、積分手段の個数を増やさなくとも、高精
度の信号検出ができる。そして、次回の検出では、前回
に対して時間上に移動があった場合に、その移動に合わ
せて時間域をずらし、ずらされた時間域から受光信号の
検出することができるようにすると、信号の移動に追従
して検出することができる。概略距離検出装置で標的の
概略距離を検知し、検知された標的距離を用いて、前記
受光信号の検出範囲としての時間域を限定するようにす
ると、限定された範囲から受光信号を検出することもで
きる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、実施例により発明の実施の
形態を説明する。図１は本発明の第１の実施例で、発明
である受光装置を用いた光レ−ダの構成を示す。検知す
べき方向に向けて光ビ−ムの送出とその反射光の受光を
できるように送光部１と受光部２が配置されている。送
光部１は発光ダイオ−ドで構成されコントロ−ラ３内の
マイコン３１からの送光指令を受けて発光するようにな
っている。受光部２はレンズ２１と受光回路２２からな
り、受光回路２２は一列に配置された複数のフォトダイ
オードを備え、レンズ２１がそのフォトダイオードに焦
点を結び、異なる方向からの反射光をそれぞれ対応する
フォトダイオードに届けるようになっている。受光回路
２２はマイコン３１から制御指令を受けながら、その受
光信号を信号処理部３２に出力する。コントロ−ラ３に
はさらにカメラ４が接続され、その映像信号がマイコン
３１で画像処理され標的の位置検出が行なわれている。
カメラ４は受光部２の受光範囲を撮像できるようになっ
ている。

【００２１】受光回路２２は、図２に示すようにフォト
ダイオードＤＡ、ＤＢ、ＤＣ、ＤＤを一列に配置し、各
フォトダイオードの出力はそれぞれＭＯＳＦＥＴなどで
構成するアナログスイッチＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤを介
して負荷抵抗Ｒと接続されて構成される。負荷抵抗Ｒは
フォトダイオードの出力電流を電圧に換え信号処理部３
２に出力する。受光回路２２にはシフトレジスタＳが備
えられ、スイッチＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤは、シフトレ
ジスタＳを介してマイコン３１に接続され、マイコン３
１の制御指令に従って開閉を行う。シフトレジスタＳは
マイコン３１の端子数に対してより多くの受光フォトダ
イオードを処理できるようにしている。マイコンはカメ
ラ４から標的位置情報を得ている。

【００２２】次に、上記光レ−ダの動作を説明する。ま
ず、図１において、マイコン３１が送光部１に送光指令
を出力して、光ビームを送出させる。光ビームが標的に
当たって反射し、その反射光はフォトダイオ−ドに受光
される。一方マイコン３１がカメラ４からの入力画像を
画像処理して標的５の位置を算出する。その算出結果に
基づきマイコン３１がさらに受光フォトダイオ−ドの位
置を算出する。ここでは、例えばフォトダイオ−ドＤＢ
だけが受光した位置として算出されると、マイコン３１
がシフトレジスタＳを介して制御指令を出力し受光した
フォトダイオ−ドＤＢのみをオンして、ＳＡ、ＳＣ、Ｓ
Ｄをオフ状態に制御する。図３はフォトダイオ−ドＤＢ
の受光によって受光回路２２の出力端から得られる時間
波形である。信号処理部３２はその時間波形のピ−ク値
から光ビ−ムが送出され、その反射光が受光されるまで
の時間経過を検出して、標的の距離を算出する。

【００２３】次に、信号処理部３２の詳細について説明
する。図４は信号処理部３２の構成を示す。信号処理部
３２は距離演算部３２１と積分部３２２から構成されて
いる。積分部３２２は受光部とくに受光回路２２にそれ
ぞれスイッチＳ１〜Ｓ４を介して並列に接続されたコン
デンサＣ１〜Ｃ４を有する。

【００２４】各コンデンサはまたスイッチＫ１〜Ｋ４を
介して距離演算部３２１に接続されている。例えばフォ
トダイオ−ドＤＢがオンすると、距離演算部３２１がス
イッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を順次オンさせ、０〜ｔ
１、ｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３、ｔ３〜ｔ４の各時間帯の
出力信号をそれぞれのコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ
４に順次積分させる。そしてスイッチＫ１、Ｋ２、Ｋ
３、Ｋ４を順次にオンさせることによって各時間帯の出
力信号の積分値を読み取り、ピーク値のある時間帯を検
出する。図３の波形ではｔ１〜ｔ２時間帯である。その
後ピーク値が検出されたｔ１〜ｔ２時間帯の出力信号を
上記同様さらに時分割してコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ
３、Ｃ４に積分させる。その積分値からさらにピ−ク値
が存在する時間帯を割り出して距離を算出する。

【００２５】その積分範囲については、次回の検出は、
受光信号の移動を追従してずらすこともできる。例え
ば、標的が遠ざかっていく場合には、図３の波形が矢印
の方向に時間波形が移動する。したがって、１区間（上
述の例でいえばｔ１〜ｔ２の時間帯をさらに時分割した
１区間のこと）以上移動したならば、各スイッチの開閉
タイミングをその移動方向に同じ区間分ずらせば、信号
の追従検出ができる。さらに、ピーク値を検出する積分
範囲の決定はレーダの検出全域から求めるのでなく、例
えば、ステレオカメラによる測量などを用いて標的の概
略な距離を測定し、その距離の付近だけにレーダの受光
範囲を限定し、その範囲内からピーク値の検出を行なう
こともできる。

【００２６】本実施例は、以上のように構成され、マイ
コン３１がカメラ４からの画像を使ってどのフォトダイ
オ−ドが受光しているかの情報を計算し、受光していな
いフォトダイオードを出力から切り離す。これによっ
て、受光していないフォトダイオードの暗電流や雑音な
どの雑音成分を出力信号から無くすことができ、出力信
号の対雑音比が向上するという効果が得られる。そし
て、出力信号のピ−ク値を検出するときに、積分の範囲
を信号の存在する部分のみに限定することにより、積分
用コンデンサの個数を増やさなくとも分解能を向上でき
る効果が得られる。

【００２７】また本実施例では、走査範囲を所定分だけ
狭めてループを回して、最終的な出力範囲を求めたが、
もっと簡単にループを回さず出力範囲を予め狭い範囲に
設定してもよい。またはマイコンが受光信号のピーク位
置を算出するとともに範囲も同時算出してもよい。

【００２８】なお、ここでは、単一の標的を説明してき
たが、標的が複数の場合には、それぞれの反射光の受光
時間波形を求めればよい。例えば図２のフォトダイオー
ドＤＡに第１の標的の反射光が到達し、ＤＣ、ＤＤに第
２の標的の反射光が到達した場合には、まず、スイッチ
ＳＢ、ＳＣ、ＳＤをオフにして、スイッチＳＡをオンす
ることによって第１の標的までの距離を算出する。次
に、スイッチＳＡ、ＳＢをオフにし、スイッチＳＣ、Ｓ
Ｄをオンにすることによって、第２の標的までの距離を
算出すればよい。標的の数は例えばカメラの画像からな
どの情報など用いればよい。

【００２９】図５は第１の実施例の変形例である。この
変形例では、図２に示されている負荷抵抗Ｒを各フォト
ダイオードに接続して構成されている。これによって、
例えばフォトダイオードＤＢとＤＣ同時受光していると
きに、マイコン３１はスイッチＳＢ、ＳＣを同時にオン
する。この場合には、フォトダイオードに寄生している
静電容量が並列に接続され大きくなってしまうが、負荷
抵抗が抵抗ＲとＲの並列抵抗となって、抵抗値が小さく
なる。その結果時定数が一定になる。

【００３０】これによって、単フォトダイオードだけが
受光するのでなく、複数のフォトダイオードが受光する
ときにも、寄生静電容量と負荷抵抗Ｒによる遅れ要素の
時定数が大きくなることはなく、すなわち、受光フォト
ダイオードが増えても時定数が不変で、信号の出力遅れ
は増加しないという効果が得られる。その結果、受光フ
ォトダイオードを微細化し、受光フォトダイオードの配
置密度を上げても時定数の増加が伴なわない効果が得ら
れる。

【００３１】図６は本発明の第２の実施例を示す。この
実施例は、図１に示した第１の実施例に対してカメラを
省略したもので、コントロ−ラ３の代わりにコントロ−
ラ３’を用いて、マイコン３１’がスイッチ列を走査す
ることによって受光フォトダイオードの特定をするよう
にしている。

【００３２】図７は、距離検出のためのフローチャート
である。まず、ステップ１００で、マイコン３１’が走
査開始点をスイッチ列の中央にし、ステップ１０１で、
走査範囲をフォトダイオード全体に行なうように初期化
する。ステップ１０２においては、スイッチ列の中央か
ら左半分、右半分それぞれスイッチを順番にオンさせて
いきスイッチ列を走査する。

【００３３】ステップ１０３では、マイコン３１’が走
査によって得たフォトダイオードの出力から受光してい
ないフォトダイオードがあるかどうかを調べる。受光し
ていないフォトダイオードがある場合は、ステップ１０
４で走査範囲を所定分狭める。そしてステップ１０５に
おいて、走査範囲内の各フォトダイオードの出力を比較
することによって受光信号のピーク位置を検出する。ス
テップ１０６では、ピーク位置を次の走査の開始点に設
定して、ステップ１０２に戻る。これによって走査範囲
が段々狭められて、受光していないフォトダイオードが
切り離される。

【００３４】そしてステップ１０３で走査範囲が受光し
たフォトダイオードのみと判定されると、ステップ１０
７において、走査範囲内のスイッチをオンにするとも
に、送光部１を再度送光させる。その後にステップ１０
８において、信号処理部３２’が受光信号の時間波形を
検知し、そのピーク値から反射光の時間遅れを算出し、
距離を算出する。

【００３５】本実施例は以上のように構成され、受光し
ていないフォトダイオードを全て切り離して受光フォト
ダイオードのみの出力を用いる。これによって受光信号
に雑音が少なく、歪みの少ない波形が得られる。したが
って距離の検出精度および距離分解能が向上する。また
カメラを用いないので、コストや大きさなどが下がる効
果が得られる。

【００３６】また、本実施例は、距離を一回算出できた
ら、走査開始点および走査範囲を初期化してから、送、
受光を再開することを示しているが、これは毎回標的の
位置と受光範囲を確認しながら、距離測定することに相
当する。一方例えば標的として先方を走っている車まで
の距離検出に使う場合には、標的の位置変化が比較的に
遅いから、走査開始点および走査範囲をいちいち初期化
せず、固定しておき、複数回距離の測定を繰り返しても
よい。または、走査領域を固定して距離を複数回繰り返
し測定すれば距離の比較的速い変化にも対応できる。

【００３７】そして、その場合には予想される標的位置
の変化速度よりも更新周期を短く設定しておけば、この
短い周期で標的が位置変化しても距離測定が可能であ
る。本実施例では、走査範囲内に受光していないフォト
ダイオードがある場合、走査範囲を所定分だけ狭めて、
最終的に出力範囲を求める方法を示したが、このほかに
出力範囲を予め狭い範囲に設定する方法を用いてもよ
い。あるいはマイコンが受光信号の空間上でピーク位置
と走査範囲を同時に算出することもできる。

【００３８】さらに、前記ステップ１０７、１０８を図
８のフローチャートに置き換えることもできる。この場
合、まずステップ１０３で受光していないフォトダイオ
ードがないと判断されると、１１０において、走査範囲
を走査し、走査範囲内のフォトダイオードによる受光信
号の空間分布を得る。

【００３９】ステップ１１１では、その空間分布の中心
すなわち受光信号のピーク値と前回の検出値と比べて移
動したかどうかを調べる。移動いたならば、ステップ１
１２において、移動した位置に走査開始点をずらす。例
えば、分布の中心が右へ１つのフォトダイオード分を移
動したならば、走査開始点も１つのフォトダイオード分
だけを右へずらす。移動していなければ、走査開始点を
そのままとする。その後ステップ１１３においては、走
査範囲内の全スイッチをオンにする。

【００４０】ステップ１１４においては、新たに送光信
号を発し、受光信号の時間波形を検知する。検知した時
間波形から時間測定および距離算出を行なう。最後にス
テップ１１５において初期化時間になったかどうかを判
断し、初期化時間になっていない場合、ステップ１１０
に戻り、走査範囲をそのままして走査を行なう。初期化
時間になった場合、ステップ１００へリターンされて走
査開始点や走査範囲の初期化が行なわれる。走査時間の
判定は、例えば走査開始点の初期化に同期してタイマを
作動させ、そのタイマを調べることで判断できる。

【００４１】これによって、標的の移動を追従してその
受光信号を検出することができるとともに、全フォトダ
イオードを走査する周期を長く設定することができ、距
離の測定精度が向上するという効果が得られる。なおこ
こでは、スイッチを個別に制御する例を示したが、２つ
あるいはそれ以上のスイッチを同時にオフし、時間区間
を重ねて走査してもよい。そのようにすれば、分解能が
さらに向上できる。

【００４２】次に、本発明の第３の実施例を示す。この
実施例は、図１の第１の実施例における受光回路２２の
代わりに位置検出センサ２２’を用い、コントロ−ラ３
をコントロ−ラ３”に換えたものである。図９は位置検
出センサ２２’の構成を示す。フォトダイオードＤＡ、
ＤＢ、ＤＣにそれぞれ電流・電圧変換を行なう負荷抵抗
Ｒが接続される。フォトダイオードＤＡ、ＤＢ、ＤＣの
出力にはそれぞれ第１アンプ列を構成するアンプＦ１、
Ｆ２、Ｆ３と、第２アンプ列を構成するアンプＮ１、Ｎ
２、Ｎ３が接続され、受光信号がアンプによって増幅さ
れる。第１アンプ列はその増幅率がフォトダイオードの
位置に比例し、第２のアンプ列はその増幅率がフォトダ
イオードの位置に比例せず一定となるように構成され
る。

【００４３】第１アンプ列のアンプＦ１、Ｆ２、Ｆ３の
出力はそれぞれスイッチＨ１、Ｈ２、Ｈ３を介してＡ出
力端子、第２アンプ列のアンプＮ１、Ｎ２、Ｎ３の出力
はそれぞれスイッチＧ１、Ｇ２、Ｇ３を介してＢ出力端
子と接続されている。スイッチＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｇ
１、Ｇ２、Ｇ３の開閉はコントロ−ラ３”により制御さ
れる。これによって、各フォトダイオードの出力は位置
に比例する重み付けＡ出力と一定の重みＢ出力が出力さ
れることになる。

【００４４】次にその動作を説明する。まずコントロ−
ラ３”内のマイコン３１”が全スイッチをオンにし、全
てのフォトダイオ−ドの受光信号が出力可能にする。こ
れにより、Ａ出力端子には、入射光の強度とその空間分
布の中心位置の積に比例する電圧が現われ、Ｂ端子出力
には、入射光の強度のみに比例する電圧が現われる。信
号処理部３２”はＡ出力をＢ出力で割り算して、その空
間分布の中心位置を算出する。次に、マイコン３１”は
その中心位置の付近のスイッチをオンにし、それ以外の
スイッチをオフにする。これによって光が届いていない
フォトダイオードが切り離され、出力に現われる雑音が
減少する。その後、第１の実施例と同様に時間波形を得
て信号処理部３２”においてピ−ク値を検出して距離を
算出する。

【００４５】図１０はアンプの具体的な構成を示す。こ
こでは、フォトダイオードの受光信号を増幅するのにソ
ース接地形のアンプが用いられている。ＭＯＳＦＥＴ
Ｍ１とＲ１、Ｍ２とＲ２、Ｍ３とＲ３がそれぞれアンプ
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を構成し、その増幅率がフォトダイオ
ードの位置に比例して、第１アンプ列を形成する。ＭＯ
ＳＦＥＴＭ６とＲ４、Ｍ７とＲ５、Ｍ８とＲ６がそれ
ぞれアンプＮ１、Ｎ２、Ｎ３を構成し、その増幅率がフ
ォトダイオードの位置に比例せず一定で、第２アンプ列
を形成する。ＭＡ４、ＭＡ５はダミーＭＯＳＦＥＴで、
アンプＦ１、Ｆ２の増幅率を変えながら、ほかのアンプ
Ｆ３と直流バイアスを等しくしている。

【００４６】図１０の構成は、ＭＯＳＦＥＴと抵抗のみ
が用いられ、各アンプの出力を交流で結合せず、ダミー
ＭＯＳＦＥＴＭ４、Ｍ５を用いて、一定した直流バイ
アスでアンプの直流結合が行なわれているので、集積化
が容易に行ない、ワンチップにすることもできる。

【００４７】本実施例は、以上のように構成され、位置
検出センサを用いることによって走査が不要で、瞬時に
分布の中心位置を算出できるので、とくに移動する受光
信号を追従するときに有効である。すなわち信号の時間
と同時に空間分布の中心位置が瞬時得られるので、動き
の速いものにも追従できる。位置検出センサの場合に
は、切り換えスイッチがシフトレジスタを介して制御さ
れているため、分布の中心の移動に応じて容易に制御デ
ータをシフトできるので、追従を高速にできる。

【００４８】図１１は、さらにアンプの他の構成例を示
す。ここでは、アンプＦ１’、Ｆ２’がアンプＦ３と同
様の増幅率を有するものとし、図１０における電流・電
圧変換を行なう負荷抵抗Ｒを抵抗Ｒ’，Ｒ”に変えてア
ンプ列の出力を位置に比例するようにしている。すなわ
ち抵抗Ｒ’、Ｒ”の全抵抗と抵抗Ｒは同一の抵抗値を有
し、同様の変換率でアンプＮ１、Ｎ２、Ｎ３に受光信号
を出力している。アンプＦ１、Ｆ２に対しては受光信号
を分圧して出力するようになっており、アンプＦ１、Ｆ
２、Ｆ３への出力がフォトダイオードの位置に比例して
いる。これによって、直流バイアスも同様となり、図１
０に示すダミーＭＯＳＦＥＴＭＡ４、ＭＡ５が省略さ
れる。

【００４９】なお、とくに図示しないが、負荷抵抗と電
源の間にスイッチを設け、このスイッチと出力側のスイ
ッチと同期して制御し、出力から切り離されたフォトダ
イオードに直流バイアス電流を供給しないようにする
と、直流バイアス電流が流れず、電流消費が低減される
とともに、電源へまわりこむ雑音が減少される効果が得
られる。

【００５０】これまでは出力を合計する前に判断機能を
持たない単純なスイッチを設け、スイッチのオンオフを
スイッチとは別の手段で制御する実施例を示して来た
が、ここで判断機能を有するスイッチを使ったものを図
１２に示す。これは前記図５のスイッチＳＡ、ＳＢ、Ｓ
Ｃ、ＳＤの代わりにしきい値を有するダイオードＴを使
った構成である。

【００５１】図１３はダイオードの電流・電圧特性を示
す。すなわち、しきい値以下の電圧ではダイオードＴが
大きい抵抗値を示している。各フォトダイオードの出力
を所定増幅率を持つアンプＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４で増
幅し、出力信号がしきい値以上の値になるようにする。
その結果、受光しているフォトダイオードの出力のみが
出力につながり、受光していないフォトダイオードが切
り離される。したがって、この場合はスイッチをマイコ
ンで制御しなくても、第１の実施例と同様な効果が得ら
れる。

【００５２】なお、実際のダイオードではしきい値以下
でも電流が流れ、そのとき電流の対数が電圧に比例す
る。したがって電圧が小さいときには電流が流れにく
く、電圧が大きくなると電流の流れが急によくなる。そ
の場合信号電圧がこのような特性の範囲に入るように増
幅すればよく、しきい値以上になる増幅をする必要が必
ずしもない。また、同様に前記位置検出センサのスイッ
チのかわりにしきい値を有するダイオードを設けること
もでき、前記と同様な効果が得られる。

【００５３】図１４は、本発明の第４の実施例として２
次元上に適用したものを示す。複数のフォトダイオード
Ｄが２次元に配置され、スイッチＯｘｙを介して垂直信
号線に接続されている。さらに各垂直信号線がスイッチ
Ｏを介して出力に接続されている。各フォトダイオード
Ｄに接続されたスイッチＯｘｙは２つのシフトレジスタ
ＸとＹによって制御され、シフトレジスタＸ、Ｙともに
オンを指定するときのみスイッチＯｘｙがオン状態にな
る。またスイッチＯはシフトレジスタＸのみによって制
御される。

【００５４】次に動作を説明する。まず、シフトレジス
タＸ、Ｙに所定個数だけスイッチＯｘｙを同時にオンに
してデータを入力する。例えば図１４に破線で囲んで示
すようにようにＸに３個、Ｙに３個同時にスイッチをオ
ンするようになっているとする。その結果、３×３個分
だけのフォトダイオードが大きな１画素として働き、破
線の範囲内の各フォトダイオードの出力が合計されて出
力となる。

【００５５】このような大きい画素で全範囲を走査し、
受光したい信号、例えば先行車からの光の位置を見付け
る。例えば信号が左上の角にあるとすると、次に走査の
範囲を左上角に限定するとともに、Ｘ、Ｙに同時にオン
するスイッチの個数を減らし、大画素を小さくする。こ
れによって例えば図１５に示すようにＸに２個、Ｙに２
個スイッチを同時オンする。１画素が２×２個のフォト
ダイオードによって構成されるように制御されている。
図中一点鎖線が走査範囲を示し、点線は決定された１画
素の構成を示している。出力する範囲以外のフォトダイ
オードが全て切り離されているので、範囲外の雑音が出
力に影響を与えなくなり、さらに画素を必要に応じて、
細かくすることができるなるので、この場合分解能がさ
らに向上する。また、画素が小さくなった分だけ範囲が
限定されるので、走査の時間を一定のままにできる。

【００５６】このように２次元に配置されていても本発
明を適用することにより、雑音の低減および分解能の向
上を図ることができる。また、このように各フォトダイ
オードの出力であるアナログ信号をそのまま合計して出
力する方法以外に、各フォトダイオードの出力を合計す
るまえにディジタル値に変換することもできる。

【００５７】

【発明の効果】以上述べてきたように、請求項１記載の
発明によれば、受光範囲検出手段は入射光を受ける受光
素子を検出し、出力手段は複数の受光素子から入射光を
受けた受光素子を含んで限定された範囲内の受光素子の
みを信号線を接続して受光信号を出力するようにしたの
で、受光しない受光素子が出力から切り離され、受光し
ない域からの雑音を拾わず、出力することができるか
ら、歪みの少ない出力信号が得られ、高分解能の距離検
出ができる効果が得られる。

【００５８】また、各受光素子を走査することによって
前記入射する光を受けた受光素子を検出し、入射光を受
けた受光素子の範囲を特定するようにしたときには、画
像情報を得るためのカメラ使用を省くことができ、低コ
スト、かつ高検出精度の受光装置を構成できる効果が得
られる。

【００５９】さらに、特定した受光素子の範囲の出力分
布を求め、前回のと比較し、その出力分布に移動があっ
た場合に、該移動に対応してずらした位置に受光範囲を
再設定することもできる。これにより、受光範囲を信号
の移動に追従して設定することができ、重複な演算がな
く、受光信号を早く取り出せるとともに、信号を処理す
るための演算負荷が軽減される。また受光範囲をずらし
ての設定は一定の周期内で行ない、周期になると全範囲
を再走査し、受光範囲を決定するようにすると、範囲決
定のための情報に誤りがあったとしても訂正される効果
が得られる。

【００６０】前記受光素子は、フォトダイオードあるい
はフォトトランジスタで構成し、前記出力手段は前記受
光素子の出力状況を記憶できるようにすると、信号線へ
受光素子の出力を接続するときに前回に対して移動があ
った場合の操作がし易くなり、安価で、かつ受光信号を
早く出せる効果がある。

【００６１】さらに、前記複数の受光素子はその出力が
受光素子の位置関数になるに重みづけをかけ、位置検出
センサとして構成するときに、入射光を受けた受光素子
を簡単に特定でき、受光信号を得るための時間が短縮さ
れる効果が得られる。その場合、前記出力手段は例えば
しきい値をもったダイオードで構成すると、制御を必要
とせず、入射光を受けた受光素子だけ信号出力が行なわ
れることになり、演算をするための時間も必要とせず、
より早く受光信号を出せる効果が得られる。

【００６２】請求項９記載の発明によれば、時間分割し
た受光信号の積分値を比較して、受光信号を検出する
が、検出された受光信号に時間域をさらに時分割してよ
り細かな時間域から積分値求め、受光信号を検出するよ
うにしたので、積分手段の個数を増やさなくとも、高精
度の信号検出ができる。

【００６３】そして、次回の検出では、前回に対して時
間上に移動があった場合に、その移動に合わせて時間域
をずらし、ずらされた時間域から受光信号の検出するこ
とができるようにすると、信号の移動に追従して検出す
ることができ、重複な演算を必要とせず、受光信号を早
く取り出せるとともに、信号を処理するための演算負荷
が軽減される。また、概略距離検出装置で標的の概略距
離を検知し、検知された標的距離を用いて、前記受光信
号の検出範囲としての時間域を限定するようにすると、
限定された範囲から受光信号を検出することもでき、受
光信号の検出がより早くなる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の構成を示す図である

【図２】受光回路の構成を示す図である。

【図３】受光回路の出力信号を示す波形図である。

【図４】信号処理部の構成を示す図である

【図５】受光回路の変形例を示す図である。

【図６】第２実施例の構成を示す図である。

【図７】時間波形を検出するための制御の流れを示すフ
ロ−チャ−トである。

【図８】時間波形検出制御の変形例を示すフロ−チャ−
トである。

【図９】位置検出センサの構成を示す図である。

【図１０】位置検出センサの具体例を示す図である。

【図１１】他の位置検出センサの具体例を示す図であ
る。

【図１２】スイッチ制御を不要とした変形例を示す図で
ある。

【図１３】ツェナダイオ−ドの出力特性を示す図であ
る。

【図１４】２次元位置検出センサの構成を示す図であ
る。

【図１５】検出範囲の変化を説明するための２次元位置
検出センサ構成図である。

【図１６】従来例を示す図である。

【図１７】従来の受光回路の構成図である。

【図１８】受光回路への出力信号を示す波形図である。

【図１９】従来の積分回路図である。

【図２０】従来の受光位置検出センサの構成図である。

【図２１】出力電流と受光位置の関係を示す図である。

【符号の説明】

１、１０送光部２、２０受光部３、３’、３” コントロ−ラ４カメラ５標的２１レンズ２２、２２’ 受光回路３１、３１’、３１” マイコン３２、３２’、３２” 信号処理部３２１距離演算部３２２積分部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４コンデンサＤ、ＤＡ、ＤＢ、ＤＣ、ＤＤフォトダイオ
−ドＦ１、Ｆ２、Ｆ１’、Ｆ２’、Ｆ３アンプＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３スイッチＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４スイッチＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４アンプＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４ＭＯＳＦＥＴＭ５、Ｍ６、Ｍ７、Ｍ８ＭＯＳＦＥＴＮ１、Ｎ２、Ｎ３アンプＯ、ＯｘｙスイッチＲ負荷抵抗Ｒ’、Ｒ” 分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２、、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６抵抗Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４スイッチＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤスイッチＴ〓ダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 31/10 Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の受光素子を有し、それぞれ受光方
向を異ならせて配置され、共通の信号線を介して受光信
号を出力する受光装置において、入射光を受ける受光素
子を検出する受光範囲検出手段と、前記受光範囲検出手
段により検出された受光素子を含む限定された所定範囲
の受光信号のみを前記信号線に出力する出力手段とを設
けたことを特徴とする受光装置。
【請求項２】前記受光範囲検出手段は、カメラを備え
て、カメラからの映像を画像処理して標的を検出し、該
標的から前記入射する光を受ける受光素子を算出するこ
とを特徴とする請求項１記載の受光装置。
【請求項３】前記受光範囲検出手段は、各受光素子を
走査することによって前記入射する光を受けた受光素子
を検出することを特徴とする請求項１記載の受光装置。
【請求項４】前記受光範囲検出手段は、各受光素子を
走査することによって入射する光を受けた受光素子を検
出して受光範囲を求め、その受光範囲内における出力分
布に移動があった場合に、該移動に対応してずらした位
置に受光範囲を再設定することを特徴とする請求項１ま
たは３記載の受光装置。
【請求項５】前記受光範囲の再設定は一定の周期内で
行なわれるとともに該一定周期ごとに全範囲を再走査
し、受光範囲を決定することを特徴とする請求項４記載
の受光装置。
【請求項６】前記受光素子はフォトダイオードあるい
はフォトトランジスタであり、前記出力手段は前記受光
素子の出力状況を記憶し、受光範囲に移動があった場合
に、前記出力状況に基づき、出力すべき受光素子を算出
して、前記信号線に接続することを特徴とする請求項
１、４または５記載の受光装置。
【請求項７】前記複数の受光素子はその出力が受光素
子の位置関数になるに重みづけをかけられている請求項
１記載の受光装置。
【請求項８】前記信号手段は、しきい値をもったダイ
オードであることを請求項１または７記載の受光装置。
【請求項９】受光素子と該受光素子の受光信号を検出
する信号検出手段とを備え、該信号検出手段は、前記素
子の出力を時分割してそれぞれの時間域を積分し、その
積分値を比較することによって受光信号を含む時間域を
検出し、検出された時間域をさらに下位レベルで時分割
して、各時間域内の積分値を比較することにより受光信
号を検出するようにしたことを特徴とする受光装置。
【請求項１０】前記信号検出手段は、前記素子の出力
を時分割してそれぞれの時間域を積分し、その積分値を
比較することによって受光信号を含む時間域を検出し、
該時間域を前回のと比較し、時間上に移動があった場合
に、その移動に合わせて上位レベルの時間域をずらすこ
とにより受光信号を検出することを特徴とする請求項９
記載の受光装置。
【請求項１１】前記信号検出手段は、概略距離検出装
置を有し、該概略距離検出装置の検出値に基づき、前記
受光信号の検出範囲としての時間域を限定することを特
徴とする請求項９または１０記載の受光装置。