JPS59198378A

JPS59198378A - 光レ−ダ装置

Info

Publication number: JPS59198378A
Application number: JP58074828A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Endo; 寛遠藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-04-27
Filing date: 1983-04-27
Publication date: 1984-11-10
Also published as: GB2139036A; DE3415635A1

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、光を用いて目標物体までの距離。

方位および形状を検出する光レーダ装置に関する。

（従来技術とその問題点）従来の光レーダ装置としては、例えば第１図に示すよう
に、投光器１と、受光器２と、制御回路３とから概略構
成されたものがある。

上記投光器１は、前記制御回路３のパルス発生器６から
、例えば第３図（ａ　＞に示すような繰返し周期Ｔｐ、
パルス幅ＴＶの駆動信号Ａが、上記投光器１内の半導体
レーザ等の発光素子４へ供給されると、この発光素子４
から、第３図（ｂ）に示すように前記駆動信号Ａによっ
てパルス変調されたレーザ光等のコヒーレントな光パル
ス１．ｔ（波長をλとする）を発生する。

この光パルスＬｔは、集光ルンズ９によって広がり角θ
ｔの放射光線に整形されて、前方の距離を求めようとす
る目標物体（以下、被測距体と称す〉へ向けて照射され
る。

上記被測距体に上記光パルスＬｔが反射されて戻ってく
る反射光パルスしｒは１．第３図（Ｃ）に示すような微
弱なもので、この反射光パルスｌｒは、前記受光器２の
集光レンズ１０によって集光され、干渉フィルタ１１を
介して背光ノイズ（太陽光や人工照明光等）を除去した
後、集光レンズの焦点位置に配設された受光素子５へ入
射される。

すると、上記受光素子５から第３図（ｄ　）に示すよう
な受光信号Ｂが出力されて制御回路３へ供給される。

そして、前記受光信号Ｂは、パルス検出器７で増幅され
てパルス整形された後、距離検出回路８へ供給される。

上記パルス整形を行なう際には、上記受光信号Ｂのパル
ス前縁を検出して第３図（ｆ）に示すようなトリガ信号
りに整形している。

上記距離検出回路８では、上記トリガ信号りの他に第３
図（ｅ）に示すように駆動信号Ａに同期して発生するト
リガ信号Ｃが供給されており、距離検出回路８は、上記
トリガ信号Ｃに対する、上りＥとして出力している。

上記距離検出回路８は、例えば第２図に示すように、上
記トリガ信号Ｃと反射光パルス信号りとによってセット
、リセットされるフリップフロップ８１と、高周波発振
器８２と、ＡＮＤゲート８３　ａ３よび、高速カウンタ
８４とから構成されている。

そして、第３図（（１＞に示すような、上記フリップフ
ロップ８１の出力Ｆによって、上記ＡＮＤゲート８３が
遅延時間τの期間だ１〕開かれて、第３図＜ｈ）に示す
ような高周波発振器８２の出力Ｇのうち、第３図（ｉ＞
に示すように上記遅延時間τに相当するパルス数の信号
Ｈが高速カウンタ８４へ供給される。

これによって、高速カウンタ８４からは、前記遅延時間
τに比例した距離データＥが出力される。

この距離データＥ１よ、例えばマイクロコンピュータ等
の演算回路へ供給されて、前記被測距体までの距離Ｒ（
Ｒ−（光速〉・τ／２）が算出されることとなる。

しかしながら、上記従来の光レーダ装置にあっては、レ
ーダ装置によって得られる距離情報からは、物体の存在
および物体までの距離しか検出することができないため
、例えば上記光レーダ装置を車両に搭載した場合には、
自車前方に存在する物体が先行車であるのか対向車であ
るのか、あるいは単なる標識等の物体であるのかを判別
することができない。また、物体の存在する方位も判別
できないため、自重の走行を妨害するものであるか否か
の判断を行なうことができない。

（発明の目的）本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、物体までの距離、方位。

形状を検出することのできる光レーダ装置を提供するこ
とにある。

（発明の構成）本発明の構成を第４図に示すクレーム対応図に基づいて
以下に説明する。

送光器からパルス信号光を発生し、このパルス信号光が
物体に反射してくる反射信号光を、複数の受光素子をマ
トリクス状に配列してなる受光部を有する受光器で受光
する。

そして、距離検出手段においては、前記信号光が送光さ
れてから前記受光器で反射信号光が受光されるまでの信
号光の伝播遅延時間に基づいて前記物体までの距離が求
められ、方位検出手段においては、前記マトリクス状に
配列された受光素子のうち前記反射信号光を受光した受
光素子の位置から前記物体の存在する方位が求められる
。

ま７Ｃ１形状検出手段にａ３いては、前記マトリクス状
に配列された受光素子のうち前記反射信号光を受光した
受光素子の相互の位置的関係に基づいて前記物体の形状
が検出される。

（実施例の説明）以下に、本発明の実施例を第５図以下の図面を用いて詳
細に説明する。

第５図は、本発明に係る光レーダ装置の一実施例の構成
を示すブロック図である。同図において、送光器２１は
、レーザダイオード２４．パルス駆初回路２３．凸レン
ズ２５を備えており、単安定マルチバイブレータ３４ｈ
日らパルス駆動回路２３へ第６図に示すような周期Ｔｐ
　（＝１０μｓ）のトリガ信＠Ｓ２　（パルス幅Ｔｔ＝
２００ｎｓ）が同軸コネクタ２６を介して供給されるの
に伴って、レーザダイオード２４にパルス電流１ｄ　　
（パルス幅Ｔｄ＝５Ｑｎｓ、尖頭値１ｐた４０Ａ＞が流
れ、パルスレーザ光（パルス幅Ｔｗ％４０ｎｓ、尖頭値
Ｐｐ　：１０Ｗ＞が上記凸レンズ２５で集光されて、拡
がり角θｔ　　（”１ｏｏｖ・ａｄ）のビーム状の信号
光Ｌｔとなって前方へ送光される。

上記パルス駆動回路２３の構成は第７図に示ず如くであ
り、上記トリガ信号Ｓ２によってトラジスタＱ１がトリ
ガされてオンとなると、これに伴って、このトランジス
タＱ１のコレクタに接続されているコンデンサＣＩ　　
（約０．０１μＦ〉に蓄積された高電圧Ｖａ　　（約２
００Ｖ）の電荷が上記トランジスタＱ１のエミッタ・ア
ース間に挿入されているレーザダイオード２４に供給さ
れる構成となっている。

上記単安定マルチバイブレータ３４へは、りＯツク発生
器３３から第６図に示ずような周期Ｔｐのクロック信号
百１が供給されており、単安定マルチバイブレータ３４
から上記クロック信号Ｓ１の立上りに応答して上記トリ
ガ信号Ｓ２が発生される。

また、上記クロック発生器３３からは、上記クロック信
号Ｓ１の反転出力である送信タイミング信＠Ｓ１が出力
されており、この送信タイミング信号Ｓ１は、上記マト
リクス制御回路３０．距離検出回路３５．およびインタ
ーフェイス３６を介してマイクロコンピュータ３７へ供
給されている。

他方、受光器２２は、円筒状の筐体の開口部に嵌め込ま
れた凸レンズ（口径≧７０ｍｍ）２７によって、上記信
号光１ｔが物体に反射されてくる反射信号光１ｒを集光
し、フィルタ２８によって、この集光した反射信号光１
ｒ中の背光ノイズを除去した後、受光部２９で受光する
構成となっている。上記凸レンズ２７の焦点は、上記受
光部２９の受光面の中心に一致している。また、受光部
２９の後方には、受光部２つの制御を行なうマトリクス
制御回路３０と受光信号を増幅する（約３０ｄＢ）前置
増幅器３１が収容されている。

上記前置増幅器３１で増幅された受光信号Ｓ３は、広帯
域増幅器３２で所定レベル（波高値的５■）まで増幅さ
れるとともに、波形整形（振幅制限）されて受信タイミ
ング信号〈パルス幅Ｔｅ≦５０ｎＳ）８４として距離検
出回路３５へ供給されている。

距離検出回路３５は、前記第２図に示した従来例の距離
検出回路８と同一構成となっており、上記送信タイミン
グ信号Ｓ１の発生時点から上記受信タイミング信号Ｓ４
の到来までの遅延時間τの間、フリップフロップ８１の
出力ＦがＨ″となり、この間にＡＮＤゲート８３を通過
する高速クロックパルス（パルス周期Ｔｈ＝１０ｎｓ、
周波数１０ＭＨｚ）Ｈを高速カウンタ８４でカウントづ
ることによって、上記遅延時間τに相当する距離データ
Ｅ（第５図ではＱｒで示す）が出力される。

なお、上記高速クロックパルスＨの周期Ｔｈが１０ｎｓ
であるため、本実施例の光レーダ装置における測定精度
、すなわち、測定距離分解能は一±１゜５ｕ＋どなる。

マイクロコンピュータ３７は、インターフェイス３６．
ＲＯＭ３９．ＲＡＭ３８を備えており、上記距離データ
Ｄｒを読込んで、後述する方位検出処理および形状検出
処理を実行するものである。

第８図は、上記受光部２９とマトリクス制御回路３０の
より詳細な構成を示す図である。同図に示す如く、受光
部２９は１５０個のフォトダイオードを１５行１０列の
マトリクス状に配列してなるものである。

そして、上記マトリクス制御回路３０は、上記各行名列
に対応するアナログスイッチ群Ｓ△、ＳＢと、列側のゲ
ート信号９２１〜ｇ３ｏを形成する１０進カウンタ３０
１，１０進デコーダ３０２と、行側のゲート信号ｇ１〜
（］＋ｉを形成する１６進カウンタ３０３，１６進デコ
ーダ３０４等から構成されている。

上記受光部２９を構成づ−る１５０個のフォトダイオー
ドと上記アナログスイッチ群ＳＡ、ＳＢの実際の結線状
態を第９図に示す。

上記アナログスイッチ群ＳＡは、１６進デコーダ３０４
からの出力ｇ１〜（１１５に応答してバイアス電圧ｖｂ
を各列毎にフォトダイオードのアノード端子へ印加する
もので、アナログスイッチ群ＳＢは、１０進デコーダ３
０２の出力ｇ２１〜ｇ３ｏに応答して、各行毎にフォト
ダイオードのカソード端子を接地させるものである。

上記アナログスイッチ群ＳＡ、ＳＳの各個の具体的回路
構成は、第１０図に示す如くであり、それぞれ、ＩＩ　
Ｉ　Ｉ＋レベルのゲート信号ｇｉ（ｉ−＝ｌ〜１５）、
”　１　”レベルのゲート信号ｏｊ（ｊ＝２１〜３０）
によってＯＮされるエンハンスメント型ＦＥＴＱａ　、
Ｑｂで構成されている。

従って、上記行側のゲート信号ｇ１〜ｇ１５と、列側の
ゲート信号Ｑｚ＋〜Ｑ３ａとの組合せによって所望の行
列にある１つのフォトダイオードをオン状態にすること
ができる。

ここで、１行１列目のフォトダイオードをＰＤ（１，１
＞、１行２列目のフォトダイオ−１ζをＰＤ（１，１，
２）、・・・・・・、１５行１０列目のフォトダイオー
ドをＰＤ　（１５，１０）とすれ（よ、１列え（ま第１
１図に示す如く、９行６列目の〕ＡトダイオードＰＤ　
（９，６）をオンさせるために（ま、ゲート信号０９と
ゲート信号ｇ２６を゛′１″レベルとすれば良いことと
なる。

そして、上記１０進カウンタ３０１は、前記送信タイミ
ング信号Ｓ１によってカウントアツプされ、上記１６進
カウンタ３０３は上記１０進デコーダ３０２の’　１０
　”出力であるゲート信号ｇ２ｊによってカウントアツ
プされる構成となって（する。なお、上記１６進カウン
タ３０３番ま、１６進デコーダ３０４の’１６”出力９
１５によって１ノセツトされるため、実質１５進カウン
タの働きをする。

上記送信タイミング信号Ｓ１と１０進デコーダ３０２の
出力ｇ２１〜ｇ３０のタイムチャートを第１２図、上記
ゲート信号０２＋と１６進デコーダ３０４の出力９１〜
９１５のタイムチャートを第１３図に示ず。

上記２つのタイムチャートから分かるように、前記受光
部２９を構成している１５０個のフォトダイオードは、
送信タイミング信号Ｓ１が発生ずるごと、すなわち周期
Ｔｐ（１０μｓ）毎にフォトダイオードＰＤ（１，１）
→ＰＤ（１，２）−ＰＤ　（１，３）→・・・→ＰＤ（
１，１０）→ＰＤ（２，１）→・・・→ＰＤ（１５，１
０）→ＰＤ（１゜１）→・・・の如く順次オン状態とな
り、１５０ＸＴｐ時間ですべてのフォトダイオードを走
査することとなる。

上記の如く順次走査されてオン状態となるフォトダイオ
ードに反射信号光１−ｒが入射すると、光電効果により
、入射光強度に対応した受光電流■ｄが生じ、第１０図
で示される如く、受光電流■ｄは、アナログスイッチＳ
Ｂを介して負荷抵抗Ｒｄに流れて、受光信号Ｓｄが出力
される。

なお、第１０図に示すアナログスイッチ群ＳＡ。

ＳＢで使用される抵抗ｒ１〜ｒ４の抵抗値は約２００に
Ω、コンデンサＣ１の容量は約１μＦ１エンハンスメン
ト型ＦＥＴＱａ　、Ｑｂのスレショルド電圧は約１Ｖの
ものを用い、バイアス電圧ｖｂは受光部２９を構成する
フォトダイオードに通常のフォトダイオードを用いた場
合には数１０Ｖｆ！ｉ！度、アバランシェフォトダイオ
ードを用いた場合には数１００Ｖ程度必要である。

なお、第１２図に示す如く、ゲート信号ｇ２１〜０３ｏ
の立ち上がりを信号光［ｔの送信タイミングに対して１
／２周期遅らせであるのは、各アナログスイッチＳＡ１
〜５Ｂ１０のＯＮ　−ＯＦ　Ｆ切替時の応答遅延時間（
≦１μｓ）の影響を防ぐためである。

次に上記光レーダ装置の動作を説明する。

今、第１４図に示す如く、上記光レーダ装置を搭載した
車両（自車とする）が直線道路を走行しており、自軍の
前方Ｒ１の距離に乗用車Ｊ＋、Ｒ２の距離に電話ボック
スＪ２、Ｒ３の距離にバスＪ３が存在しているものとす
る。

上記光レーダ装置は、車体前部に取り付１ノられており
、送光器２１から送光される信号光１ｔは円錐形に拡が
りながら、自車前方へ進む。実際には、上記信号光１ｔ
はパルス光であるため、同図中中央に示される如く、幅
ゑの円錐台状の信号光洩Ｌｔ＋が周期Ｔｏの間隔で進行
することとなる。

他方、受光器２２の受光視野、すなわちレーダ装置の検
知領域は、凸レンズ２７の焦点距ｉｆと受光部２９の寸
法・形状および感度で決定され、上記凸レンズ２７の中
心Ｏと図中に示す長方形の各頂点ＡＢＣＤを結ぶ四角錐
状のものとなる。

上記凸レンズ２７の中心と受光部２９の中心を結ぶ光軸
Ｚは、上記送光器２１の光軸２１と遠方にて交わるよう
に構成されており、上記検知領域と上記信号光Ｌ【の照
！ｌ）ｌ範囲とは略一致するように設定されている。

次に第１５図に示す如く、上記受光器２２の光軸２を３
次元直交座標の２軸、このＺ軸に直交し路面に平行な方
向、すなわち車幅方向をＸ軸、路面に垂直な方向をＹ軸
とし、上記長方形ＡＢＣＤに平行な平面で、かつ上記乗
用車Ｊ１の後端面が含まれる仮想平面をＰａ、上記電話
ボックスＪ２の図中手前側の側面が含まれる仮想平面を
Ｐｂ。

上記バスＪ３の後端面が含まれる仮想平面をＰｃとする
。

上記受光器２２の凸レンズ２７から上記乗用車Ｊ１まで
の距離Ｒ１は、凸レンズ２７の焦点距離ｆに比して極め
て大きいため、上記平、面Ｐ１内に存在する乗用車Ｊ１
からの反射信号光Ｌｒによって、第１６図に示す如く、
上記受光部２９の受光面には、上記乗用車Ｊ１の後端面
の形状に相似形で、かつ上下左右の逆転した実像が映る
こととなる。

ここで、第１６図に示す如く、上記仮想平面Ｐａを１１
０列横１５行の１５０の小区画に分割し、各々Ｐａ　　
（１，１）　〜Ｐａ　　（１５，１０）とする。

上記小区画ｐａ　　（１，１）は、受光部２９のフォト
ダイオードＰＤ（１，１）に対応し、ｐａ（１，２＞は
ＰＤ（１，２）に対応し、以下同様にしてＰａ　　（１
５，１０）までが各フォ１−ダイオードに対応している
。

上記乗用車Ｊ１の後端面は、仮想平面Ｐａ内の小区画ｐ
ａ　　（１，５）、Ｐａ　（１，６＞、Ｐａ（１，７＞
、Ｐａ　　（２，５＞、Ｐａ　　（２，６＞。

Ｐａ　　（２，７）、Ｐａ　　（３，５＞、　　・＝、
Ｐａ　　（６゜５＞、Ｐａ　　（６，６）、Ｐａ　　（
６，７）に存在しているので、乗用車Ｊ１の後端面から
の反射信号光１−ｒは、第１７図に示す如く、上記小区
画に対応するフォトダイオードＰＤ　（１，５）、・・
・、ＰＤ（６，７）に入射することとなる。

従って、信号光ＬｔＩｆｉ送光されてから上記反射信号
光１ｒが上記フォトダイオードで受光されるまでの電波
遅延時間τ１から乗用車Ｊ１までの車間距離Ｒ１が検出
でき、上記反射信号光１ｒが入射したフォトダイオード
の位置から乗用車Ｊ１の方位が検出でき、更に、反射信
号光１−ｒが入射したフォトダイオードのパターンから
乗用車Ｊ１の概略形状が検出できるのである。

上記方位と形状の検出は前記マイクロコンピュータ３７
の演算処理によって行なわれる。

ＲＡＭ３８には、１５０のメモリエリアを１グループと
して１００グループ、すなわち１５００Ｏのメモリエリ
アＡｍ　　（ｉ、ｊ）（＋ｎ＝１〜１０Ｑ、ｉ　＝１〜
１５．ｊ＝１〜１０）が用意されており、上記各メモリ
エリアは、第１８図に示す如く、光レーダ装置の検知領
域を３次元的に分割した小区画に対応している。

すなわち、上記検知領域のＺ軸方向の長さを１５０１１
１として、この間を１００等分して（すなわち、１．５
ｍ間隔）１００面の仮想平面Ｐ１〜Ｐ＋ｏｏを設定し、
１枚の仮想平面ｐｍ（ｍ＝１〜１００）を上記メモリエ
リアの１グループΔｎ１（ｍ＝１〜１００）に対応させ
である。

なお、上記各仮想平面の間隔を１．５ｍとしたのは、光
レーダ装置の距離分解能が１．５ｍであるためである。

そして、上記マイクロコンピュータ３７は、送信タイミ
ング信号Ｓ１と上記マトリクス制御回路３０から出力さ
れる２つのゲート信号Ｑ＋、Ｑｚ１に基づいて、上記受
光部２９のフォトダイオードの中の何れがオン状態とな
っているかを検出しており、距離検出回路３５から距離
データ［）ｒが供給されてくると、この距離データ［）
ｒが表わず距離Ｒｍに存在する仮想平面ｐｍに対応する
メモリエリアグループＡｍを選出し、このグループＡｎ
ｌ内の上記オン状態となっているフォトダイオードＰＤ
　（ｉ　、　ｊ　）に対応するメモリエリアＡ１１ｌ（
ｉ　、　ｊ　）に“１″を記憶する。

上記の処理によって、例えば前記乗用車Ｊ１までの距離
Ｒ１が３０ｍであったとすれば、第１９図に示ず如く、
上記メモリエリアのうち２０番目のグループ△２Ｑの中
の１８個のメモリエリアＡ２０　　（１，５＞、Ａ２０
　（１，６）、−、Ａｚａ（６，６＞、Ａ２０　　（６
，７＞に１１１１１が記憶されることとなる。

同様にして、第２０図に示す如く、上記電話ボックスＪ
２までの距離データに基づいて、仮想平面Ｐｂに対応す
るメモリエリアグループＡｂの中の６つのメモリエリア
Ａｂ　　（１４，４）、Ａｂ（１４，５＞、Ａｂ　　（
１４，６＞、Ａｂ　　（１５゜４）、Ａ１）（１５，５
）、Ａｂ　（１５，６）に“１″が記憶され、第２１図
に示す如く、上記バスＪ３までの距離データに基づいて
、仮想平面ＰＣに対応するメモリエリアグループＡＣの
中の４つのメモリエリアＡｃ　　（８，５＞、Ａｃ　　
（８，６＞、Ａｃ　（９，５）、Ａｃ　　（９，６）に
′１″が記憶される。

そして、マイクロコンピュータ３７では、上記の如くメ
モリエリアに記憶された情報に基づいて、物体の方位を
検出する演算処理が行なわれる。以下、この方位検出処
理について説明する。

第２２図に示す如く、距ｌ１ｌｌ　Ｒｍにある仮想平面
Ｐｎ＋の中の小区画ｐｍ（ｉ、ｊ）に物体Ｐが存在する
と仮定する。このとき、上記メモリエリアの中のＡｍ（
ｉ、ｊ）に１″が記憶されている。

第２２図において、Ｐ点がらＹ−Ｚ平面に下ろした垂線
の足をｐｙ　、ｘ−ｚ平面に下ろした垂線の足をＰｘ、
仮想平面Ｐｍと７軸の交点をＱｍどし、ＺＰｘＯＯｍ＝
θＸ　、　／Ｐｙ　０ＰｒＩｌ−ｐｙをＰ点の方位を表
わす方位角とする。但し、上記０点は受光器２２の凸レ
ンズ２７の中心である。

ここで、上記受光部２９の寸法を第１７図に示す如く、
高さを６１幅をＷとすれば、上記仮想平面Ｐｍの高さＨ
ｍ、幅Ｗｍは以下の式で与えられる。

Ｗｍ　＝Ｒｍ　−ｗ　／ｆ　−（１）Ｈｍ　＝ＲＩＩＩ　−ｈ　／ｆ・・・（２）但し、ｆは
上記凸レンズ２７の焦点距離である。

そして、上記ＰｘとＯｍとの距離ｘｍと、上記ＰｙとＱ
ｍとの距１１１ｔｙｍの長さは、以下の式で求められる
。

ｘｍ＝Ｗｍ　　（８−ｉ　）／１５・−（３）ｙｍ−）
−１ｍ　　（５−ｊ　＋０．５）／１０−（４）よって
、上記ｘｍ、　ｙｍ、　Ｒｍの関係から方位角θＸ、θ
ｙは以下の式で求められる。

θｘ＝ｘｍ／Ｒｍ・・・（５） θＶ＝Ｖｍ／Ｒｍ・・・（６）従って、式（１）、（３）、（５）よりθ×２（８−ｉ
　）ｗ／１５ｆ・・・（７）式（２＞、（４）、（６）
より θ　ｙ　こ二！＝　（５，５−ｊ　　）ｈ　　／　１０
ｆ　　・・・　（８）のどとき関係式が得られる。

よって、上記式（７）、（８）から′１″が記憶されて
いるメモリエリアの位置（ｉ　、　ｊ　）がわかれば、
物体の方位を求めることができるのである。

更に、上記″′１″が記憶されているメモリエリアの位
置的関係から物体の概略形状を検出することができるの
である。

上記マイクロコンピュータ３７で実行される方位・形状
検出処理においては、前述したようにＲＡＭ３８に１５
０００のメモリエリアを設【プて、これらのメモリエリ
アのグループ番号を物体までの距離に対応させる構成の
他に、以下に説明するような構成も考えられる。

すなわち、第２３図に示す如く、上記受光部２９を構成
する１５０個のフォトダイオードＰＤ（ｉ　、　ｊ　）
に対応して、ＲＡＭ３８内に１５０個のメモリエリアＡ
ｎ（ｎ＝１〜１５０）を設け、各メモリエリアＡｎに距
離検出回路３５から出力される距離データ［）ｒを記憶
する構成としたものである。

上記の処理をフローチャートで示した図が第２４図であ
る。

同図において、ステップ＜１＞、（２）、（３）は、行
・列名変数の初期値設定を行なう処理、ステップ（４）
は、マイクロコンビコータ３７へ送信タイミン、グ信号
Ｓ１が入力されるまで閉ループを形成する処理である。

そして、上記送信タイミング信＠Ｓ１が入力される毎に
、ステップ（５）の演算によってオン状態となっている
フォトダイオードＰＤ　（ｉ　、　ｊ　＞に対応するア
ドレス数を求める。

次にステップ（６）で上記の演算で求められたアドレス
に距離検出回路３５から読込んだ距離データ［）ｒを転
送記憶する。

以下のステップ（７）、（８）、（９）は、上記ステッ
プ（５）で求められるアドレスがフォトダイオードの走
査に対応して操作されるように変数を与える処理である
。

従って、上記メモリエリアＡｎ内の距離データ［）ｒが
格納されているアドレスから、物体までの方位を知るこ
とができ、記憶されている距離データ［）ｒから物体ま
での距離を知ることができる。

また、隣合うアドレスに記憶されている距離データが略
等しい場合には同一物体に関するデータであることとな
り、略等しい距離データが格納されているアドレスの位
置的関係から物体の概略形状を検出することができるの
である。

次に、上記メモリエリア八〇に記憶されたデータに基づ
いて行なわれる車両の衝突防止処理について説明する。

第２５図は、上記衝突防止処理の内容を示ずフローチャ
ートである。

ここで、第２６図に示す如く、上記光レーダ装置を搭載
した車両Ｊｏを直方体と見なし、この直方体Ｊｏの通過
範囲を上記車両Ｊｏの周囲の余裕幅を考慮して、幅２　
Ｗ　ｏ　、高さくＨｌ　＋８２　）の長方形とする。但
し、上記高さくｌ」＋＋８２）のうちＨｌは光レーダ装
置の光軸７から上、Ｒ２は光軸Ｚから下の高さである。

そして、上記車両の走行速度ＶＯに対応する制動停止距
離をＲ３とずれば、同図に示す如く、幅２　Ｗ　ｏ　、
高さくｔ−１＋　＋１−１２　＞　、長さＲ３の直方体
Ｃｓが衝突警戒領域となる。すなわち、上記衝突警戒領
域Ｏ８内に物体が存在ずれば、車両Ｊｏに衝突する危険
があるということになる。

そこで、第２５図に示すフローチャー１〜においては、
上記メモリエリア八〇に記憶されている距離データＤｒ
を順次読み出して（ステップ（１３））、まず、物体が
上記制動停止釦ｔｔｌｆｔＲｓ内に存在するか否かを判
別する。

上記制動停止距離Ｒ３は、所定の車速センサで検出され
た車速に基づいて演算され、この演算によって求められ
た制動停止距離データＤＳを上記マイクロコンピュータ
３７へ読込んで上記距離デ゛−夕１）ｒとの大小比較が
行なわれる（ステップ（１５）’）。

そして、物体Ｐまでの距離Ｒｍが上記制動停止距離Ｒ３
以上であれば、衝突の危険はないこととなるが、距離Ｒ
ＩＩｌが制動停止路１１１ｉＲ３以下であれば衝突の危
険性があることとなり、以下上記物体の方位を求めて物
体が衝突警戒領域Ｏ８内に存在するか否かを判別する。

すなわら、別個に実行された前記方位検出処理において
上記Ｒ３以下の距離データが記憶されていたメモリエリ
アの位置から演算された物体までの方位角θ×、θｙを
読込んで、以下の式〈９）。

（１０）の演算を実行する。

Ｘ−θ×・Ｒｍ・・・（９）Ｙ−θｙ−Ｒ１１・・・（１０）但し、Ｒｍは物体までの距離。

上記の演算式（９）、（１０）て求められるＸは、物体
ＰからＹ−Ｚ平面までの距離、Ｙは物体Ｐからｘ−７平
面までの距離を表わしている。

従って、上記距ｍｘの値が上記衝突警戒領域Ｏ８の幅２
　Ｗ　ｏ内の値であるか否かは、距離Ｘの絶対値がＷｏ
以下であるか否かの判別により〈ステップ（１７））、
上記距離Ｙの値が上記衝突警戒領域Ｃｓの高さくＨｌ　
＋８２　）内の値であるか否かは、距離Ｙの値の正負に
応じて（ステップ（１８））高さＲ１以下であるか否か
（ステップ（１９））、あるいは高さＨ２以下であるか
否かくステップ（２０））の判別によって知ることがで
きる。

そして、上記物体Ｐが衝突警戒領域Ｏ８内に存在り゛る
と判定された場合には、所定の警報装置を駆動させて（
ステップ（２１））、その旨を運転者に報知するのであ
る。

上記の処理を、各メモリエリアＡ　１１を走査しつつ、
メモリエリア毎に実行することによって、光レーダ装置
の検知領域内全域に渡って衝突防止処理が行なわれる。

次に、上記受光部２９の実際の構造を第２７図。

第２８図に示す。

第２７図は、通常のフォトダイオードをマトリクス状に
配列した受光素子の構造を示す図である。

同図に示す如く、Ｎ型の８１基板５０の上面にボロンの
拡散により縦方向に分割された帯状のＰ型層５１を形成
し、上記Ｐ型層５１上面にリンの拡散によって、同様な
帯状のＮ型層５２が形成されることによってフォトダイ
オードのＰＮ接合が形成されている。

そして、熱酸化によって形成されたＳｉ　０２の保１１
１９！５３により、素子表面が７トリクス状に分割され
ており、この保護膜５３を介して、横方向に分割された
帯状のアルミニウム電極５４が形成されている。

上記電極５４には、フォトダイオードの受光面をマトリ
クス状に形成するだめの窓が形成されており、これによ
って１５行１０列のフォトダイオードＰＤ　（１，１）
、ＰＤ　（１，２）、・・・、−ＰＤ（１’５．１０＞
が形成されている。

上記各Ｐ型層５１は、Ｎ型基板５０の一端部から取り出
された幼子によって各々対応する行のアナログスイッチ
ＳＡ１〜５Ａ１５に接続されており、上記電極５４は、
各々対応する列のアナログスイッチＳＢ１〜５Ｂ１０に
接続されている。

また、上記フォトダイオードの受光面上には受光面を保
護するだめの反則防止膜が蒸着されている。なお、上記
Ｎ型基板５０には、バイアス電圧ｖｂが印加されており
、これによって各Ｐ型層５１間の電気的分離を行なって
いる。

第２８図は、上記受光部２９をアバランシェフォトダイ
オード（以下ＡＰＤと称する）で形成した例を示ず図で
ある。

上記ＡＰＤは、受光感度（−光電流（△）／大剣光強度
（Ｗ））が通常のフォトダイオードに比して数１０倍以
上高く、かつ端子間容量も数１）Ｆと上記通常のフォト
ダイオードに比して１桁小さいことから、高速光パルス
に対する応答性が良く、これを用いることによって、上
記光レーダ装置の性能（感度、測距精度）を大幅に向上
させることができる。

第２８図に示す受光部２９は、Ｐ型Ｓｉ基板６０と、こ
のＰ型基板６０の上面に砒素の拡散によって縦方向に分
割された帯状の高濃度Ｎ十型層６１と、前記Ｐ型基板６
０．Ｎ十型層６１の上面に成長形成されたＮ型層６２と
、このＮ型層６２の上面にリンの拡散によって縦方向に
分割形成された帯状のＰ型層６３と、このＰ型層６３の
上面に更に高濃度のリンの拡散を行なって同様な帯状に
形成されたＰ＋型層６４とによって半導体の積層構造が
構成されている。

また、上記各Ｐ型層６３の間には、電気的分離を行なう
ためのＰ＋型層６５が縦方向に形成されている。

そして、上記素子平面をマトリクス状に分割するための
８１０２の保護膜６６が形成されており、この保護膜６
６を介して横方向に分割された帯状のアルミニウム電極
６７が形成されて、この電極６７のパターンニングによ
って１５行１０列のＡＰＤ受光面が形成されている。

他方、上記Ｐ型基板６０の下面には、エツチングによっ
て上記Ｎ十型層６１の下面側を露出させた部分に、アル
ミニウムの蒸着を行なって縦方向に分割された帯状の電
極６８が形成されている。

上記縦方向に並べられた電極６８は各々対応する行のア
ナログスイッチＳＡ１〜５Ａ１５に接続されており、横
方向に並べられた電極６７は各々対応する列のアナログ
スイッチＳＢ１〜５Ｂ１０に接続されている。

また、上記１〕型基板６０は接地されており、これによ
って上記各Ｎ生型層６１の間、および各Ｎ型層６２の間
の電気的分離がなされている。

更に、上記素子の受光面上には反射防止膜が蒸着されて
いる。

なお、上記実施例においては、上記受光部２９を１５行
１０列のマトリクス状に配列された１５０個のフォトダ
イオードで構成した例を示しであるが、マトリクスの行
列の数を増加させて、各個のフォトダイオードの寸法を
小形化ずれば、受光部２９の寸法を変えずに分解能を高
めることができ、物体の方位、形状の検出精度を向上さ
せることができる。

（発明の効果）以上詳細に説明したように本発明の光レーダ装置にあっ
ては、検知領域内に存在する物体までの距離と物体の存
在する方位、および物体の形状を検出することができ、
より性能の良い光レーダ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光レーダ装置の構成を示ずブロック図、
第２図は第１図にお（プる距離検出回路の構成を示すブ
ロック図、第３図は第１図に示す装置の主要出力波形を
示ずタイムチャート、第４図は本発明のクレーム対応図
、第５図は本発明に係る光レーダ装置の一実施例の構造
を示ずブロック図、第６図は同装置における主要用ツノ
波形を示すタイムチャート、第７図は第５図にお【プる
パルス駆動回路の具体的構成を示す回路図、第８図は第
５図におけるマトリクス制御回路と受光部の詳細を示す
ブロック図、第９図は受光部を構成するフォトダイオー
ドとアナログスイッチ群の結線状態を示す回路図、第１
０図はアナログスイッチの構成を示す回路図、第１１図
はマトリクス制御回路の動作を示すための模式図、第１
２図は送信タイミング信号とゲート信号の関係を示ずタ
イムチャート、第１３図は同じくゲート信号の関係を示
すタイムチ↑・−ト、第１４図は上記光レータ装置の検
知範囲を示ず図、第１５図は検知範囲内に存在する物体
毎に設けられた仮想平面を示す図、第１６図は上記仮想
平面内の像が光レーダ装置に受光される状態を示す図、
第１７図は光レーダ装置の受光器の受光部に物体の像が
映った状態を示ず拡大図、第１８図は光レーダ装置の検
知範囲とメモリエリアとの関係を示ず図、第１９図、第
２０図。第２１図は検出された物体に係るデータが上記メモリエ
リアに記憶される状態を示ず模式図、第２２図は物体の
方位を求める方法を説明するための図、第２３図はメモ
リエリアの他の例を示す図、第２４図は第２３図に示す
メモリエリアへ検出された距離データを格納する処理を
示すフローチャート、第２５図は第２３図に示す記憶エ
リアに格納されたデータに基づいて行なわれる衝突防止
処理の内容を示すフローチャート、第２６図は衝突警戒
領域を示す模式図、第２７図は受光部を構成する受光素
子の具体的構成を示ず斜視図、第２８図は同じく受光部
を構成する受光素子の他の構成例を示す斜視図である。２１・・・送光器２２・・・受光器２つ・・・受光部３０・・・マトリクス制御回路３５・・・距離検出回路３７・・・マイクロコンピュータ特許出願人日産自動車株式会社第２３図第２５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）パルス信号光を発生する送光器と；複数の受光素
子をマトリクス状に配列してなる受光部を有し、前記信
号光が所定の検知領域内の物体に反射してくる反射信号
光を前記受光部で受光する受光器と；前記信号光が送光されてから前記受光器で反射信号光が
受光されるまでの信号光の伝播遅延時間に基づいて前記
物体までの距離を求める距離検出手段と：前記マトリクス状に配列された受光素子のうち前記反射
信号光を受光した受光素子の位置から前記物体の存在す
る方位を求める方位検出手段と；前記マトリクス状に配
列された受光素子のうち前記反射信号光を受光した受光
素子の相互の位置的関係に基づいて前記物体の形状を検
出する形状検出手段とを備えることを特徴とする光レー
ダ装置。