WO2010070701A1 - 対象物測定装置、及び当該装置で用いられる方法 - Google Patents

Abstract

　障害物になり得ないものを不要に走査することのない対象物測定装置を提供する。放射領域の全域に放射したレーザー光の反射光を検出することによって、放射領域内に存在する路面以外の対象物を特定する。路面以外の対象物を特定すると、特定した対象物を必要とされる精度で測定するためのレーザー光の広がり角を決定する。広がり角を決定すると、路面以外の対象物に対してそれぞれ決定した広がり角でレーザー光を放射してそれぞれの対象物を測定する。

Description

対象物測定装置、及び当該装置で用いられる方法

　本発明は、対象物測定装置に関し、より特定的には、自動車などの移動体に搭載される対象物測定装置に関する。

　従来、対象物の位置などを測定するためにレーザー光を利用する対象物測定装置が考案されている。そして、このような対象物測定装置の一例として、特許文献１に記載されている環境認識システム（以下、従来技術と称する）が挙げられる。

　従来技術では、測定範囲をレーザー光で走査しながら、受信した反射光に基づき、距離画像を生成する。従来技術では、測定範囲内に存在する対象物を高分解能で測定するのに要する時間を短縮するために、まず、測定範囲を標準領域として走査し、距離画像を生成する。標準領域を複数回走査して、距離画像を複数生成すると、従来技術では、それぞれの距離画像を比較して、互いの距離画像の変化を検出し、検出した変化に基づき、移動している物体の位置を検出する。移動している物体の位置を検出すると、従来技術では、測定範囲の内、検出した物体のみが存在する測定範囲を部分領域として、標準領域を走査するときよりも遅い速度で高分解能の走査をする。従来技術では、検出した物体が存在する領域のみを遅い速度で走査するため、高分解能で物体を走査するときでも、走査に要する時間をほとんど増加させることなく走査できる。
特開２００６－３０１４７号公報

　しかしながら、上記従来技術では、以下に述べるような課題を有する。すなわち、上述で説明したように、複数の距離画像を比較して移動している物体を検出する手法では、例えば、自車両の走行している区画線などの障害物になり得ない検出の不要なものが存在している領域も部分領域として検出してしまう。したがって、従来技術では、部分領域が過度に増加してしまい、高分解能で走査するときの時間が増加してしまう場合がある。

　それ故に、本発明は、測定の不要な対象物を不要に測定することのない対象物測定装置を提供することを目的とする。

　本発明の第１の局面は、車両に搭載される対象物測定装置であって、予め定められた第１の広がり角で予め定められた領域に電磁波を放射する第１の放射手段と、格子状に配設された受信素子で電磁波の反射波を受信する受信手段と、電磁波が放射されてから、反射波を受信するまでの受信時間に基づき、反射波の反射点と受信素子との相対距離を受信素子毎に検出する距離検出手段と、少なくとも、相対距離、及び車両に対する受信手段の搭載角度に基づき、車両に対する搭載位置を基準とする反射点の位置を示す位置情報を算出する算出手段と、車両の底面に平行な面を当該車両の姿勢に基づき基準面として算出する基準面算出手段と、基準面からの高さの差が予め定められた第１のしきい値以上の隣り合う反射点を位置情報に基づき特定する特定手段と、特定手段によって反射点が特定されたとき、第１の広がり角未満の第２の広がり角で当該反射点に電磁波を放射する第２の放射手段とを備える。

　本発明の第２の局面は、上記第１の局面において、第２の放射手段は、特定手段によって反射点が特定されたとき、当該反射点との相対距離がより短い順に電磁波を放射する。

　本発明の第３の局面は、上記第１の局面において、特定手段によって特定された反射点の内、予め定められた第２のしきい値以下の距離をなす隣り合う反射点をグループ化し、１つのグループにまとめられた反射点を１つの対象物として特定する対象物特定手段をさらに備え、第２の放射手段は、対象物特定手段によって特定された対象物の反射点に電磁波を放射する。

　本発明の第４の局面は、上記第３の局面において、第２の放射手段は、対象物特定手段によって特定された対象物の内、最も近い対象物の反射点から順番に電磁波を放射し、距離検出手段は、第２の放射手段が電磁波を放射した対象物の順番で相対距離を当該対象物毎に検出する。

　本発明の第５の局面は、上記第４の局面において、距離検出手段は、１つの対象物としてグループ化された反射点で反射した反射波の内、最も高い強度の反射波の受信時間に基づいて、対象物毎の相対距離を検出する。

　本発明の第６の局面は、上記第５の局面において、第１の放射手段は、距離検出手段によって対象物毎の相対距離が全て検出された後、領域の次に予め定められた領域に第１の広がり角未満の第３の広がり角で電磁波を放射する。

　本発明の第７の局面は、上記第４乃至第６の局面のいずれか１つにおいて、距離検出手段によってそれぞれ検出された最新の相対距離と、過去に検出された相対距離とに基づき、対象物との相対速度を、当該対象物毎に検出する速度検出手段をさらに備える。

　本発明の第８の局面は、車両に搭載される対象物測定装置で実行される対象物測定方法であって、予め定められた第１の広がり角で予め定められた領域に電磁波を放射する第１の放射ステップと、格子状に配設された受信素子で電磁波の反射波を受信する受信ステップと、電磁波が放射されてから、反射波を受信するまでの受信時間に基づき、反射波の反射点と受信素子との相対距離を受信素子毎に検出する距離検出ステップと、少なくとも、相対距離、及び車両に対する受信手段の搭載角度に基づき、車両に対する搭載位置を基準とする反射点の位置を示す位置情報を算出する算出ステップと、車両の底面に平行な面を当該車両の姿勢に基づき基準面として算出する基準面算出ステップと、基準面からの高さの差が予め定められた第１のしきい値以上の隣り合う反射点を位置情報に基づき特定する特定ステップと、特定ステップにおいて反射点が特定されたとき、第１の広がり角未満の第２の広がり角で当該反射点に電磁波を放射する第２の放射ステップとを備える。

　本発明によれば、測定の不要な対象物を不要に測定することのない対象物測定装置を提供できる。

図１Ａは、対象物測定装置の搭載位置の一例を示す図である。 図１Ｂは、対象物測定装置の搭載位置の一例を示す図である。 図２は、対象物測定装置の概略構成を示すブロック図である。 図３は、放射部のより詳細な構成を示す図である。 図４Ａは、拡散版の湾曲方向とレーザー光の幅との関係の一例を示す図である。 図４Ｂは、拡散版の湾曲方向とレーザー光の幅との関係の一例を示す図である。 図４Ｃは、拡散版の湾曲方向とレーザー光の幅との関係の一例を示す図である。 図５Ａは、レーザー光の幅と広がり角との関係の一例を示す図である。 図５Ｂは、レーザー光の幅と広がり角との関係の一例を示す図である。 図６は、レーザー光の拡散板における受光位置の制御方向を示す図である。 図７Ａは、レーザー光の拡散版における受光位置とレンズからの放射方向との関係の一例を示す図である。 図７Ｂは、レーザー光の拡散版における受光位置とレンズからの放射方向との関係の一例を示す図である。 図７Ｃは、レーザー光の拡散版における受光位置とレンズからの放射方向との関係の一例を示す図である。 図８は、制御演算部の機能を示す機能ブロック図である。 図９は、放射領域の一例を示す図である。 図１０は、受光素子と反射点との相対距離を示す図である。 図１１は、対象物、及び路面の反射点を示す図である。 図１２は、広がり角算出テーブルの一例を示す図である。 図１３は、対象物情報テーブルの一例を示す図である。 図１４は、第１の実施形態に係る制御演算部の処理を示すフローチャートである。 図１５は、パターン画像の一例を示す図である。 図１６Ａは、距離画像における照射領域の一例を示す図である。 図１６Ｂは、距離画像における照射領域とパターン画像における照射領域との一例を示す図である。 図１６Ｃは、距離画像における照射領域とパターン画像における照射領域との一例を示す図である。 図１７は、放射部の他の構成の一例を示す図である。 図１８は、放射部の他の構成の一例を示す図である。

符号の説明

　１　　対象物測定装置
　１０１　放射部
　１０２　検出部
　１０３　制御演算部
　１０３１　距離検出部
　１０３２　位置算出部
　１０３３　障害物特定部
　１０３４　広がり角決定部
　１０３５　較正部

　（第１の実施形態）
　図１Ａ、及び図１Ｂは、それぞれ本発明の第１の実施形態に係る対象物測定装置１の適用例の１つを説明する図である。対象物測定装置１は、例えば、図１Ａ、及び図１Ｂに示すように、自車両の後方の路面Ｒｍを測定可能なように、自車両の後部のナンバープレートの周辺に取り付けられる。対象物測定装置１は、後述するレーザー光Ｌｋを検出部１０２の検出範囲の一部、又は全部に放射し、放射したレーザー光Ｌｋが、路面Ｒｍや障害物Ｓｂなどの対象物の反射点Ｈｔで反射した反射光を検出部１０２で受光する。対象物測定装置１は、レーザー光Ｌｋを放射してから反射光を検出部１０２で受光するまでの受光時間に基づき、対象物の反射点Ｈｔとの相対距離Ｓｔを検出する。さらに、対象物測定装置１は、検出した反射点Ｈｔとの相対距離Ｓｔと、自車両に対する取り付け角（ピッチ角、ヨー角、及びロール角）とに基づき、図１Ａ、及び図１Ｂにそれぞれ示す対象物測定装置１の鉛直方向真下の基準面Ｋｍ上の位置を基準位置Ｋｉとする３次元の座標系における座標を算出する。ここで、基準面Ｋｍとは、例えば、前述の座標系における自車両の底面に並行な面として、図示しない検出部（センサ）によって検出される自車両の傾きなどの姿勢に基づき、制御演算部１０３によって逐次算出されるものである。以下、本実施形態に係る対象物測定装置１について、より詳細に説明する。

　図２は、本発明の第１の実施形態に係る対象物測定装置１の概略構成を示すブロック図である。対象物測定装置１は、放射部１０１と、検出部１０２と、制御演算部１０３とを備える。

　図３は、放射部１０１のより詳細な構成を示す図である。放射部１０１は、光源１０１１と、第１の反射板１０１２と、第２の反射板１０１３と、拡散板１０１４と、レンズ１０１５とを少なくとも含む。

　光源１０１１は、典型的には、赤外域の周波数のレーザー光を発するレーザー光源であって、第１の反射板１０１２に対して、レーザー光Ｌｋを発する。

　第１の反射板１０１２は、典型的には、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーであって、光源１０１１によって発せられるレーザー光Ｌｋを直角方向に反射できるように、レーザー光Ｌｋの光軸に対して４５度の角度をなすように取り付けられている。また、第１の反射板１０１２は、図３に示すように、光源１０１１によって発せられるレーザー光Ｌｋの光軸方向に沿って移動できるように取り付けられている。第１の反射板１０１２は、図示しない駆動部によって移動させられる。

　第２の反射板１０１３は、典型的には、ＭＥＭＳミラーであって、第１の反射板１０１２で反射したレーザー光Ｌｋを拡散板１０１４に反射できるように取り付けられている。また、第２の反射板１０１３は、図３に示すように、第１の反射板１０１２で反射したレーザー光Ｌｋの光軸を中心として当該光軸廻りに回動できるように取り付けられている。第２の反射板１０１３は、図示しない駆動部によって回動させられる。

　拡散板１０１４は、レーザー光Ｌｋを透過可能な圧電素子などの誘電体が、予め定められた厚みの円形板となるように成形されている。拡散板１０１４は、外縁が固定されており、図示しない駆動部から印加される電圧に応じて、受光面の中央部が当該受光面の中心を垂直方向に通る軸方向に沿って移動し、湾曲できるように取り付けられている。尚、拡散板１０１４は、圧電素子の代わりに液体レンズを用いてもよい。

　図４Ａ乃至図４Ｃは、それぞれ拡散板１０１４を透過するレーザー光Ｌｋの一例を示す図である。図４Ａに示すように、拡散板１０１４が湾曲していないとき、すなわち、拡散板１０１４におけるレーザー光Ｌｋの受光面と透過面とが並行であるとき、レーザー光Ｌｋの幅ｂが変化することなく拡散板１０１４を透過する。そして、拡散板１０１４が、図４Ｂに示すように、レンズ１０１５方向に凸面を形成するように湾曲しているとき、レーザー光Ｌｋが拡散板１０１４を透過すると、透過したレーザー光Ｌｋの幅ｂが、湾曲の度合いの大きさに応じてより狭くなる。一方、拡散板１０１４が、図４Ｃに示すように、第２の反射板１０１３方向に対して凸面を形成するように湾曲しているとき、レーザー光Ｌｋが拡散板１０１４を透過すると、透過したレーザー光Ｌｋの幅ｂが、湾曲の度合いの大きさに応じてより広くなる。以上のように、拡散板１０１４は、図示しない駆動部から印加される電圧に応じて湾曲することによって、第２の反射板１０１３で反射したレーザー光Ｌｋの幅を変化させて透過させることができる。尚、図４Ａ乃至図４Ｃでは、説明の便宜のため、拡散板１０１４の外縁を固定する固定部の図示を省略している。

　レンズ１０１５は、典型的には、レーザー光Ｌｋの放射方向に凸面を有する凸レンズであって、図５に示すように、拡散板１０１４を透過したレーザー光Ｌｋを屈折させて、放射面から放射状に放射させる。図５は、拡散板１０１４を透過したレーザー光Ｌｋの幅ｂと、レンズ１０１５の放射面から放射されるレーザー光Ｌｋの広がり角Ｈｋとの関係を説明する図である。

　図５Ａ、及び図５Ｂは、図５Ａと図５Ｂとを比較すると明らかなように、図５Ｂに示すレーザー光Ｌｋの幅ｂの方が、図５Ａに示すレーザー光Ｌｋの幅ｂよりも広い場合を一例としてそれぞれ示している。そして、図５Ａと図５Ｂとを比較すると明らかなように、より広い幅ｂのレーザー光Ｌｋがレンズ１０１５を透過したときの方が、広がり角Ｈｋはより広くなる。つまり、本実施形態に係る放射部１０１は、拡散板１０１４を湾曲させて、レーザー光Ｌｋの幅ｂを変化させることによって、レンズ１０１５の放射面から放射されるレーザー光Ｌｋの広がり角Ｈｋを制御することができる。

　図６は、第１の反射板１０１２の移動方向、第２の反射板１０１３の回動方向、及び拡散板１０１４におけるレーザー光Ｌｋの受光位置の関係の一例を説明する図である。図６には、第２の反射板１０１３からレンズ１０１５の方向に向かって見たときの拡散板１０１４の一例を示している。図６に示すように、放射部１０１は、図示しない駆動部で光源１０１１から発せられるレーザー光Ｌｋの光軸方向に沿って第１の反射板１０１２を移動させることによって、拡散板１０１４の受光面におけるレーザー光Ｌｋの受光位置の水平位置を制御することができる。また、図６に示すように、放射部１０１は、図示しない駆動部で第１の反射板１０１２で反射したレーザー光Ｌｋの光軸廻りに第２の反射板１０１３を回動させることによって、拡散板１０１４の受光面におけるレーザー光Ｌｋの受光位置の垂直位置を制御することができる。

　図７Ａ乃至図７Ｃは、それぞれ拡散板１０１４におけるレーザー光Ｌｋの受光位置の水平位置と、レンズ１０１５から放射されるレーザー光Ｌｋの放射方向との関係の一例を示す図である。図７Ａに示すように、例えば、拡散板１０１４におけるレーザー光Ｌｋの受光位置の水平位置を、受光面の中心から左方向にずらすと、レンズ１０１５から放射されるレーザー光Ｌｋの放射方向の水平角Ｓｈは、放射方向が左側を向くようにずれ量に応じて変化する。また、図７Ｂに示すように、拡散板１０１４におけるレーザー光Ｌｋの受光位置をレンズ１０１５の受光面の中心にあわせると、レンズ１０１５から放射されるレーザー光Ｌｋの放射方向は、放射面の正面方向となる。また、図７Ｃに示すように、拡散板１０１４におけるレーザー光Ｌｋの受光位置の水平位置を、受光面の中心から右方向にずらすと、レンズ１０１５から放射されるレーザー光Ｌｋの放射方向の水平角Ｓｈは、放射方向が右側を向くようにずれ量に応じて変化する。つまり、本実施形態に係る放射部１０１は、光源１０１１から発せられるレーザー光Ｌｋの光軸方向に沿って第１の反射板１０１２を移動させて、第２の反射板１０１３で反射したレーザー光Ｌｋの拡散板１０１４の受光面における受光位置の水平位置をずらすことによって、レンズ１０１５の放射面から放射されるレーザー光Ｌｋの放射方向の水平角Ｓｈを制御することができる。ここで、水平角Ｓｈとは、レンズ１０１５の放射面から放射されたレーザー光Ｌｋの光軸が、レンズ１０１５の放射面の中心を垂直方向に通る軸に対して水平方向になす角度のことである。

　同様に、拡散板１０１４におけるレーザー光Ｌｋの受光位置の垂直位置を、受光面の中心から上方向にずらすと、レンズ１０１５から放射されるレーザー光Ｌｋの放射方向の垂直角Ｖｋは、放射方向が上側を向くようにずれ量に応じて変化する。また、拡散板１０１４におけるレーザー光Ｌｋの受光位置をレンズ１０１５の受光面の中心にあわせると、レンズ１０１５から放射されるレーザー光Ｌｋの放射方向は、放射面の正面方向となる。また、拡散板１０１４におけるレーザー光Ｌｋの受光位置の垂直位置を、受光面の中心から下方向にずらすと、レンズ１０１５から放射されるレーザー光Ｌｋの放射方向の垂直角Ｖｋは、放射方向が下側を向くようにずれ量に応じて変化する。すなわち、本実施形態に係る放射部１０１は、光源１０１１から発せられるレーザー光Ｌｋの光軸廻りに第２の反射板１０１３を回動させることによって、レンズ１０１５の放射面から放射されるレーザー光Ｌｋの放射方向の垂直角Ｖｋを制御することができる。ここで、垂直角Ｖｋとは、レンズ１０１５の放射面から放射されたレーザー光Ｌｋの光軸が、レンズ１０１５の放射面の中心を垂直方向に通る軸に対して垂直方向になす角度のことである。

　図４Ａ乃至図７Ｃを参照しながら、上述で説明したように、本実施形態に係る放射部１０１は、第１の反射板１０１２、第２の反射板１０１３、及び拡散板１０１４をそれぞれ図示しない駆動部で駆動させることにより、後述するように距離検出部１０３１から与えられる放射領域の指示に応じた広がり角Ｈｋ、及び放射方向（水平角Ｓｈ、及び垂直角Ｖｋ）でレーザー光Ｌｋを放射する。

　検出部１０２は、典型的には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子などの受光素子を平坦な基板上に格子状に配設し、放射部１０１から放射されたレーザー光Ｌｋが反射点Ｈｔで反射した反射光をレンズを介してそれぞれの受光素子で受光する固体撮像装置である。検出部１０２は、後述するように距離検出部１０３１から予め定められた第１の期間で電荷の蓄積を開始する指示を与えられると、第１の期間を通じて、受光素子毎の受光量に応じた電荷の蓄積を開始する。第１の期間では、放射部１０１からレーザー光Ｌｋが放射されていないため、検出部１０２のそれぞれの受光素子によって蓄積される電荷は、外乱光（例えば、太陽光など）のみの受光量に応じた電荷となる。第１の期間が経過すると、検出部１０２は、それぞれの受光素子による電荷の蓄積を停止する。

　本実施形態に係る検出部１０２は、第１の期間が経過すると、即座に予め定められた第２の期間における受光素子毎の電荷の蓄積を再び開始する。このとき、後述するように距離検出部１０３１から放射部１０１にレーザー光Ｌｋを放射する指示が略同時に与えられるため、第２の期間を通じてそれぞれの受光素子によって蓄積される電荷は、外乱光と前述の反射光との受光量に応じた電荷となる。第２の期間が経過すると、検出部１０２は、それぞれの受光素子における電荷の蓄積を停止する。

　検出部１０２は、第２の期間における電荷の蓄積を停止すると、第１の期間を通じて蓄積した電荷から第２の期間を通じて蓄積した電荷を引いた差の電荷を受光素子毎に検出する。第１の期間を通じて蓄積した電荷から第２の期間を通じて蓄積した電荷を引いた差の電荷は、外乱光と反射光との受光量に応じて蓄積した電荷から、外乱光のみの受光量に応じて蓄積した電荷を引いた、反射光の受光量のみに応じた電荷となる。検出部１０２は、反射光の受光量のみに応じた電荷を、予め定められた第３の期間から、前述の第１の期間と、第２の期間とを引いた残りの期間で、受光素子毎に検出する。距離検出部１０３１は、第１の期間で電荷の蓄積を開始する指示を検出部１０２に与えてから、第３の期間が経過したとき、検出部１０２によって検出された受光素子毎の電荷をそれぞれ検出する。第３の期間が経過し、距離検出部１０３１によって受光素子毎の電荷が検出されると、検出部１０２は、それぞれの受光素子で検出された電荷をリセットする。

　制御演算部１０３は、典型的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの集積回路で主に構成された演算回路である。制御演算部１０３は、図８に示すように、少なくとも、距離検出部１０３１、位置算出部１０３２、障害物特定部１０３３、及び広がり角決定部１０３４として機能する。より具体的には、制御演算部１０３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの図示しない記憶部に記憶されたプログラムをＣＰＵに実行させることにより、当該ＣＰＵを、距離検出部１０３１、位置算出部１０３２、障害物特定部１０３３、及び広がり角決定部１０３４として機能させる。

　図９は、制御演算部１０３の図示しない記憶部に予め定められている放射領域の一例を示す図である。図９には、一例として、制御演算部１０３にの図示しない記憶部に予め定められている放射領域Ｈｒ１乃至放射領域Ｈｒ３の３つの放射領域を示している。放射領域Ｈｒ１乃至放射領域Ｈｒ３は、放射領域Ｈｒ１から放射領域Ｈｒ３の順番で広がり角Ｈｋが、放射領域角Ｈｒｋ１乃至放射領域角Ｈｒｋ３の順番で狭くなっており、狭くなるにしたがってレーザー光Ｌｋの放射距離がより遠くなっている。

　本実施形態に係る制御演算部１０３は、図９に示す３つの放射領域の内、最も近い放射領域Ｈｒ１から最も遠い放射領域Ｈｒ３まで、順番にレーザー光Ｌｋを放射して測定をするように放射部１０１、及び検出部１０２をそれぞれ制御する。ここで、図９に示す放射領域の広がり角Ｈｋ（以下、放射領域角Ｈｒｋと称する）は、放射領域Ｈｒ１の放射領域角Ｈｒｋ１から放射領域Ｈｒ３の放射領域角Ｈｒｋ３まで順番に狭くなっている。放射領域角Ｈｒｋをより狭くして放射領域を狭くすることにより、放射領域当たりの光のエネルギー密度が増加する。同一のレーザー光Ｌｋの強度であっても、光のエネルギー密度が高い方がより遠くに到達する。つまり、本実施形態に係る制御演算部１０３は、放射部１０１に対してレーザー光Ｌｋの強度を増加させずに、放射領域角Ｈｒｋをより狭くさせることによって、放射領域当たりの光のエネルギー密度を増加させて、より遠くにレーザー光Ｌｋを到達させることができる。

　制御演算部１０３は、放射領域Ｈｒ１を測定するとき、まず、放射領域Ｈｒ１に存在する対象物を特定して、特定した対象物の情報を示す対象物情報テーブルを生成して図示しない記憶部に記憶する対象物特定処理をする。以下、制御演算部１０３の対象物特定処理について説明する。尚、以下の説明では、対象物特定処理の一例として、放射領域Ｈｒ１に存在する対象物を特定する対象物特定処理について詳細に説明する。

　制御演算部１０３は、放射領域Ｈｒ１の対象物特定処理をするとき、まず、上述したように、検出部１０２に対して第１の期間で電荷の蓄積を開始する指示を距離検出部１０３１から与える。そして、制御演算部１０３は、検出部１０２に対して第１の期間で電荷の蓄積を開始する指示を与えてから第１の期間が経過し、上述で説明したように、検出部１０２によって第２の期間における電荷の蓄積が開始されるとき、放射部１０１に対して放射領域Ｈｒ１にレーザー光Ｌｋを放射する指示を距離検出部１０３１から与える。

　距離検出部１０３１から放射領域の指示を与えられると、放射部１０１は、上述で説明したように、図示しない駆動部で、第１の反射板１０１２、第２の反射板１０１３、及び拡散板１０１４をそれぞれ駆動して、指示された放射領域（ここでは、放射領域Ｈｒ１）の全体に、予め定められた長さの放射期間だけ光源１０１１からレーザー光Ｌｋを放射する。

　制御演算部１０３は、第１の期間で電荷の蓄積を開始させる指示をしてから、前述の第３の期間が経過したとき、検出部１０２によって上述で説明したように受光素子毎に検出された電荷を距離検出部１０３１で検出する。検出部１０２によって受光素子毎に検出された電荷を検出すると、制御演算部１０３は、検出した電荷に基づき、それぞれの電荷を蓄積した受光素子と、当該受光素子によって受光された反射光を反射した反射点Ｈｔとの相対距離Ｓｔを、受光素子毎に算出する。

　より具体的には、制御演算部１０３が前述の第３の期間が経過したときに距離検出部１０３１で検出した、受光素子の最新の電荷と、前回検出した同一の受光素子の電荷との比は、当該受光素子が受光した反射光を反射した対象物の反射点Ｈｔと、当該受光素子との相対距離Ｓｔと一定の関係を有している。したがって、制御演算部１０３は、距離検出部１０３１でそれぞれ検出した、検出部１０２によって受光素子毎に検出された最新の電荷と、前回検出された電荷との比に基づき、検出部１０２の受光素子と反射点Ｈｔとの相対距離Ｓｔを受光素子毎に対応付けて算出する。制御演算部１０３は、受光素子毎の相対距離Ｓｔを算出すると、受光素子と相対距離Ｓｔとをそれぞれ対応付けて示す相対距離情報Ｓｊを距離検出部１０３１で生成する。

　また、制御演算部１０３は、距離検出部１０３１で相対距離情報Ｓｊを生成すると、受光素子に対応付けた相対距離Ｓｔを、受光素子にそれぞれ対応する格子状に配設された画素で構成される表示画面に表示するときの輝度値に、距離検出部１０３１で変換する。距離検出部１０３１で、受光素子に対応する相対距離Ｓｔを、当該受光素子に対応する画素の輝度値に変換すると、制御演算部１０３は、変換した輝度値を有する画素で構成される画像を距離画像として示す距離画像情報Ｋｊを距離検出部１０３１で生成する。

　制御演算部１０３は、距離検出部１０３１で相対距離情報Ｓｊを生成したとき、生成した相対距離情報Ｓｊを位置算出部１０３２で取得する。位置算出部１０３２で相対距離情報Ｓｊを取得すると、制御演算部１０３は、相対距離情報Ｓｊによって示される受光素子の検出部１０２における位置と、相対距離情報Ｓｊによって当該受光素子と対応付けて示される相対距離Ｓｔとに基づき、上述した座標系における反射点Ｈｔの位置を算出し、相対距離情報Ｓｊによって示される受光素子毎に、算出した反射点Ｈｔの位置を対応付けて示す反射点情報Ｈｊを位置算出部１０３２で生成する。

　図１０は、制御演算部１０３が、位置算出部１０３２で、受光素子の検出部１０２における位置と、相対距離情報Ｓｊによって当該受光素子と対応付けて示される相対距離Ｓｔとに基づいて、上述した座標系における反射点Ｈｔの位置を算出する手法を説明する図である。図１０には、平坦な基板上に格子状に配設された受光素子と、当該受光素子の内の１つに反射光を反射した反射点Ｈｔとの位置関係を鉛直方向に沿って見下ろした平面図を示している。図１０から明らかなように、ある受光素子と当該受光素子に反射光を反射した反射点Ｈｔとを通る直線から、基板の中心を垂直方向に通る線に、当該受光素子と当該反射点Ｈｔとからそれぞれ垂線を引くことによって２つの相似する直角三角形を描くことができる。そして、ある受光素子と、当該受光素子から基板の中心を垂直方向に通る線に引いた垂線を含む直角三角形のそれぞれの辺の長さは、受光素子の配設位置が既知であるため、それぞれ既知となる。したがって、位置算出部１０３２は、図１０に示すように、鉛直方向から見下ろした、受光素子の配設位置を含む直角三角形の斜辺の長さＳｔ１と、当該受光素子に反射光を反射した反射点Ｈｔとの相対距離Ｓｔ２との比に基づき、反射点Ｈｔのｘ座標、及びｙ座標をそれぞれ算出することができる。

　同様に、平坦な基板上に格子状に配設された受光素子と、当該受光素子の内の１つに反射光を反射した反射点Ｈｔとの位置関係を水平方向に沿って真横から見たときに２つの直角三角形を描くことができる。そして、ある受光素子と、当該受光素子から基板の中心を垂直方向に通る線に引いた垂線を含む直角三角形のそれぞれの辺の長さは、受光素子の配設位置が既知であるため、それぞれ既知となる。したがって、位置算出部１０３２は、水平方向に沿って真横から見た、受光素子の配設位置を含む直角三角形の斜辺の長さと、当該受光素子に反射光を反射した反射点Ｈｔとの相対距離との比に基づき、反射点Ｈｔのｚ座標を算出することができる。

　そして、制御演算部１０３は、位置算出部１０３２でそれぞれ算出したｘ座標、ｙ座標、及びｚ座標で示される位置を、対象物測定装置１の自車両に対する予め定められた取り付け角に基づき、それぞれ上述した座標系における位置に変換する。制御演算部１０３は、位置算出部１０３２で、相対距離情報Ｓｊによって示される全ての受光素子毎に反射点Ｈｔの位置を変換すると、全ての受光素子毎に変換した反射点Ｈｔの位置を対応付けて示す反射点情報Ｈｊを生成する。

　制御演算部１０３は、位置情報算出部１０３２で反射点情報Ｈｊを生成したとき、生成した反射点情報Ｈｊを障害物特定部１０３３で取得する。障害物特定部１０３３で反射点情報Ｈｊを取得すると、制御演算部１０３は、取得した反射点情報Ｈｊによって示される反射点Ｈｔの中から、路面Ｒｍ上に存在する車両、歩行者、及び障害物などの反射点Ｈｔを対象物反射点Ｔｈとして障害物特定部１０３３で特定する。

　図１１は、制御演算部１０３が、障害物特定部１０３３で、反射点情報Ｈｊによって示される反射点Ｈｔの位置に基づいて特定する対象物反射点Ｔｈの一例を示す図である。図１１には、反射点情報Ｈｊで示される４つの反射点Ｈｔ１～反射点Ｈｔ４を一例として示している。図１１では、反射点Ｈｔ１、及び反射点Ｈｔ２は上述した基準面Ｋｍからの高さが等しく、反射点Ｈｔ２、及び反射点Ｈｔ３は上述した基準面Ｋｍからの高さの傾き（差）が予め定められた第１のしきい値を超えており、反射点Ｈｔ３、及び反射点Ｈｔ４は上述した基準面Ｋｍからの高さが等しい。

　制御演算部１０３は、図１１に示すように、障害物特定部１０３３で、反射点情報Ｈｊによって示される反射点Ｈｔの位置に基づき、隣り合う反射点Ｈｔの基準面Ｋｍに対する高さが、前述の第１のしきい値以下の傾きをなす反射点Ｈｔ（図１１に示す例では、反射点Ｈｔ１、及び反射点Ｈｔ４）を路面Ｒｍ上の反射点Ｈｔとして特定する。一方、制御演算部１０３は、障害物特定部１０３３で、反射点情報Ｈｊによって示される反射点Ｈｔの位置に基づき、隣り合う反射点Ｈｔの基準面Ｋｍに対する高さが、前述の第１のしきい値を超える傾きをなす反射点Ｈｔ（反射点Ｈｔ２、及び反射点Ｈｔ３）を路面Ｒｍ以外の対象物の面として特定する。ここで、本実施形態では、路面Ｒｍと対象物との境界に存在する反射点Ｈｔ（図１１に示す例では、反射点Ｈｔ２、及び反射点Ｈｔ３）を対象物の反射点Ｈｔとして特定するものとする。つまり、図１１に示す例では、反射点Ｈｔ１、及び反射点Ｈｔ４が路面Ｒｍ上の反射点Ｈｔとして特定され、反射点Ｈｔ２、及び反射点Ｈｔ３が対象物の反射点Ｈｔとして特定される。

　制御演算部１０３は、特定した対象物の反射点Ｈｔを対象物反射点Ｔｈとして障害物特定部１０３３で特定する。制御演算部１０３が、障害物特定部１０３３で対象物反射点Ｔｈを特定することにより、反射点情報Ｈｊによって示される反射点Ｈｔの中から、例えば、車両、歩行者、及び障害物などの路面Ｒｍ以外の対象物の反射点Ｈｔを対象物反射点Ｔｈとして特定し、路面Ｒｍの反射点Ｈｔと区別することができる。尚、制御演算部１０３が対象物反射点Ｔｈとして特定するのは、隣り合う反射点Ｈｔの基準面に対する高さが、予め定められたしきい値以上の反射点Ｈｔであってもよい。

　対象物反射点Ｔｈを特定したとき、制御演算部１０３は、反射点情報Ｈｊによって示される対象物反射点Ｔｈの位置に基づき、予め定められた第２のしきい値以下の距離をなす隣り合う対象物反射点Ｔｈを１つの対象物の対象物反射点Ｔｈとして障害物特定部１０３３で認識し、同じグループに分類する。全ての対象物反射点Ｔｈをグループに分類すると、制御演算部１０３は、障害物特定部１０３３で認識した１つの対象物の対象物反射点Ｔｈの内、対象物測定装置１に最も近い対象物反射点Ｔｈを、反射点情報Ｈｊによって示される位置に基づいて特定し、特定した対象物反射点Ｔｈの位置を当該対象物の位置として認識する。制御演算部１０３は、障害物特定部１０３３で全ての対象物の位置を認識すると、それぞれ認識した対象物と、当該対象物の対象物反射点Ｔｈと、当該対象物の位置とを対応付けて示す対象物位置情報Ｔｊを生成する。尚、対象物の位置として認識する対象物反射点Ｔｈは、１つの対象物の対象物反射点Ｔｈの内、対象物測定装置１に最も近い対象物反射点Ｔｈに必ずしも限られない。

　また、制御演算部１０３は、距離検出部１０３１で距離画像情報Ｋｊを生成したとき、生成した距離画像情報Ｋｊを障害物特定部１０３３で取得する。そして、制御演算部１０３は、障害物特定部１０３３で対象物位置情報Ｔｊを生成すると、生成した対象物位置情報Ｔｊによって１つの対象物に対応付けられる対象物反射点Ｔｈで反射した反射光を受光した受光素子に対応する距離画像上の全ての画素を１つの対象物を示す画素群として特定する。１つの対象物を示す画素群を特定すると、制御演算部１０３は、特定した画素群の距離画像上における最大幅と最大高さとを、当該対象物の大きさとして障害物特定部１０３３で検出する。対象物位置情報Ｔｊによって示される全ての対象物の大きさをそれぞれ検出すると、制御演算部１０３は、全ての対象物と、大きさとをそれぞれ対応付けて示す大きさ情報Ｏｊを障害物特定部１０３３で生成する。

　制御演算部１０３は、位置算出部１０３２で反射点情報Ｈｊを生成したとき、生成した反射点情報Ｈｊを広がり角決定部１０３４で取得する。また、制御演算部１０３は、位置算出部１０３２で距離画像情報Ｋｊを生成したとき、生成した距離画像情報Ｋｊを広がり角決定部１０３４で取得する。また、制御演算部１０３は、障害物特定部１０３３で対象物位置情報Ｔｊ、及び大きさ情報Ｏｊをそれぞれ生成したとき、生成した対象物位置情報Ｔｊ、及び大きさ情報Ｏｊをそれぞれ広がり角決定部１０３４で取得する。

　制御演算部１０３は、距離画像情報Ｋｊ、及び対象物位置情報Ｔｊをそれぞれ広がり角決定部１０３４で取得すると、対象物位置情報Ｔｊによって示される１つの対象物の位置で反射した反射光を受光した受光素子に対応する画素の輝度値を距離画像情報Ｋｊに基づき当該対象物の輝度値として特定する。１つの対象物の輝度値を特定すると、制御演算部１０３は、特定した輝度値に基づき、対応する画素におけるＳ／Ｎ比を当該対象物のＳ／Ｎ比として広がり角決定部１０３４で算出する。ここで、本発明におけるＳ／Ｎ比とは、放射部１０１から放射されたレーザー光Ｌｋの反射光の強度と、検出部１０２に含まれる回路のノイズ（例えば、暗電流、電荷の転送時に発生するノイズなど）との比である。制御演算部１０３は、１つの対象物の輝度値、相対距離Ｓｔを距離画像の輝度値に変換するときの一定の関係、上述で説明した相対距離Ｓｔと電荷との一定の関係、及び予め想定した回路のノイズなどに基づき、１つの対象物の輝度値に基づき、対応する画素におけるＳ／Ｎ比を広がり角決定部１０３４で算出する。

　制御演算部１０３は、対象物位置情報Ｔｊによって示される全ての対象物のＳ／Ｎ比を算出すると、全ての対象物と算出した対象物のＳ／Ｎ比とをそれぞれ対応付けて示す信号強度情報Ｓｋを広がり角決定部１０３４で生成する。

　信号強度情報Ｓｋを広がり角決定部１０３４で生成すると、制御演算部１０３は、上述した放射領域に応じてそれぞれ図示しない記憶部に予め記憶されている必要Ｓ／Ｎ比と、信号強度情報Ｓｋによって示される対象物毎のＳ／Ｎ比とに基づき、必要広がり角Ｈｈを広がり角決定部１０３４で算出する。ここで、本発明におけるＳ／Ｎ比は、上述で説明したように、放射部１０１から放射されたレーザー光Ｌｋの反射光の強度と、検出部１０２に含まれる回路のノイズ（例えば、暗電流、電荷の転送時に発生するノイズなど）との比であり、当該反射光の強度が高いほど、受光素子に蓄積される電荷が高くなるため、Ｓ／Ｎ比はよく（高く）なる。また、上述で説明したように、相対距離Ｓｔは、距離検出部１０３１で検出した最新の電荷と、前回検出した電荷との比に基づき算出されるため、Ｓ／Ｎ比が高く、距離検出部１０３１で検出する電荷が高いほど、算出される相対距離Ｓｔの精度が高くなる。

　また、上述した必要Ｓ／Ｎ比とは、それぞれの放射領域で必要な精度の相対距離Ｓｔを算出するために要求される、予め定められたＳ／Ｎ比である。そして、広がり角決定部１０３４は、信号強度情報Ｓｋによって示される対象物のＳ／Ｎ比と必要Ｓ／Ｎ比とに基づき、当該対象物の相対距離Ｓｔを必要な精度で測定するための必要広がり角Ｈｈを決定する。

　図１２は、制御演算部１０３が、広がり角決定部１０３４で必要広がり角Ｈｈを決定するときに用いる図示しない記憶部に記憶されている広がり角算出テーブルの一例を示す図である。図１２を参照しながら、制御演算部１０３が、広がり角決定部１０３４で必要広がり角Ｈｈを決定する手法を説明する。制御演算部１０３は、まず、広がり角決定部１０３４で信号強度情報Ｓｋを取得したときの放射領域を、上述した複数の放射領域の中から特定する。放射領域を特定すると（ここでは、放射領域Ｈｒ１が特定される）、制御演算部１０３は、図１２に示す広がり角算出テーブルの中から、特定した放射領域の放射領域角Ｈｒｋに最も近い広がり角に対応する相対Ｓ／Ｎ比を広がり角決定部１０３４で特定する。相対Ｓ／Ｎ比を特定すると、制御演算部１０３は、信号強度情報Ｓｋによって示される対象物のＳ／Ｎ比と、特定した放射領域に予め定められた必要Ｓ／Ｎ比との比を差分Ｓ／Ｎ比として広がり各決定部１０３４で算出する。制御演算部１０３は、特定した相対Ｓ／Ｎ比に差分Ｓ／Ｎ比を乗算したＳ／Ｎ比に最も近い相対Ｓ／Ｎ比に対応する広がり角Ｈｋを図１２に示す広がり角算出テーブルの中から広がり角決定部１０３４で特定する。

　制御演算部１０３は、広がり角決定部１０３４で広がり角Ｈｋを特定すると、特定した広がり角Ｈｋが放射領域角（ここでは、放射領域Ｈｒ１の放射領域角Ｈｒｋ１）以上であるか否かを広がり角決定部１０３４で判断する。制御演算部１０３は、特定した広がり角Ｈｋが、放射領域角以上でないと判断したとき、特定した広がり角Ｈｋを、信号強度情報Ｓｋによって示される対象物の必要広がり角Ｈｈとして決定する。一方、広がり角決定部１０３４は、特定した広がり角Ｈｋが、放射領域角以上であるとき、当該放射領域角に予め定められた１未満の定数を乗じた角度を必要広がり角Ｈｈとして決定する。

　ここで、図１２に示す広がり角算出テーブルは、相対Ｓ／Ｎ比が大きくなるにしたがって狭くなるように広がり角Ｈｋが定められている。また、特定した広がり角Ｈｋが放射領域角以上となると制御演算部１０３が広がり角決定部１０３４で判断したときは、当該放射領域角に予め定められた１未満の定数を乗じた角度を必要広がり角Ｈｈとして決定する。このため、広がり角決定部１０３４で決定する必要広がり角Ｈｈは、放射領域毎（上述で説明した例では、放射領域Ｈｒ１乃至放射領域Ｈｒ３）に予め定められた放射領域角（上述で説明した例では、放射領域角Ｈｒｋ１乃至放射領域角Ｈｒｋ３）未満のより狭い角度となる。

　上述で説明したように必要広がり角Ｈｈを算出することにより、制御演算部１０３は、信号強度情報Ｓｋによって示される対象物のＳ／Ｎ比に基づき、当該対象物のそれぞれの反射点Ｈｔとの相対距離Ｓｔを必要な精度で測定するための広がり角を必要広がり角Ｈｈとして広がり角決定部１０３４で決定することができる。信号強度情報Ｓｋによって示される全ての対象物の必要広がり角Ｈｈを決定すると、制御演算部１０３は、決定した必要広がり角Ｈｈを対象物毎に対応付けて示す必要広がり角情報Ｈｊを広がり角決定部１０３４で生成する。

　尚、図１２に示すテーブルは一例であって、相対Ｓ／Ｎ比が大きくなるにしたがって狭くなるように広がり角Ｈｋが定められていれば、どのような数値のテーブルであってもよい。また、図１２に示すテーブルは一例であって、最適な必要広がり角Ｈｈを定めることができれば、相対Ｓ／Ｎ比はどのような数値であってもよい。

　制御演算部１０３は、対象物位置情報Ｔｊ、大きさ情報Ｏｊ、信号強度情報Ｓｋ、必要広がり角情報Ｈｊをそれぞれ生成したとき、生成した情報を距離検出部１０３１でそれぞれ取得する。制御演算部１０３は、それぞれ取得した情報によって示される対象物の位置、大きさ、Ｓ／Ｎ比、及び必要広がり角Ｈｈを対象物毎に対応付けて示す対象物情報テーブルを距離検出部１０３１で生成して図示しない記憶部に記憶する。図１３に距離検出部１０３１によって生成される対象物情報テーブルの一例を示す。尚、図１３のテーブルに示す相対速度については後述する。以上が、制御演算部１０３の対象物特定処理の説明である。制御演算部１０３は、１つの放射領域の対象物特定処理を完了すると、対象物特定処理で特定した同じ放射領域に存在する対象物を個別に測定する個別測定処理をする。以下、個別測定処理の一例として、放射領域Ｈｒ１の対象物特定処理を完了して特定した放射領域Ｈｒ１に存在する対象物を個別に測定する個別測定処理について説明する。

　制御演算部１０３は、放射領域Ｈｒ１の個別測定処理をするとき、まず、上述で説明したように、第１の期間で電荷の蓄積を開始する指示を距離検出部１０３１から検出部１０２に与えて電荷の蓄積を開始させる。そして、第１の期間で電荷の蓄積を開始する指示を与えてから、第１の期間が経過したとき、制御演算部１０３は、対象物情報テーブルで示される１つの対象物（以下、個別対象物と称する）の位置と必要広がり角Ｈｈとを距離検出部１０３１から放射部１０１に指示する。個別対象物の位置と必要広がり角Ｈｈとを指示された放射部１０１は、図示しない駆動部を駆動して、指示された個別対象物の位置の方向に、指示された必要広がり角Ｈｈでレーザー光Ｌｋを前述の放射期間だけ放射する。このとき、制御演算部１０３は、検出部１０２で第２の期間における電荷の蓄積を開始し、距離検出部１０３１によって指示された個別対象物に向けて放射されたレーザー光Ｌｋの反射光を受光素子で受光した受光量に応じた電荷を受光素子毎に蓄積する。

　制御演算部１０３は、距離検出部１０３１から検出部１０２に受光を開始する指示を与えてから第３の期間が経過したとき、検出部１０２によって検出された受光素子毎の電荷を検出して、上述で説明したように相対距離Ｓｔを算出する。このとき、距離検出部１０３１によって検出される受光素子毎の電荷は、上述で説明したように放射領域角Ｈｒｋ１よりも狭い必要広がり角Ｈｈで個別対象物に向けて放射された、光のエネルギー密度のより高いレーザー光Ｌｋの反射光、すなわち、より強度の高い反射光を受光して蓄積された電荷である。したがって、このとき距離検出部１０３１によって算出される相対距離Ｓｔは、放射領域Ｈｒ１の全域にレーザー光Ｌｋを放射したときに算出した相対距離Ｓｔよりも精度が高くなる。

　個別対象物に向けてレーザー光Ｌｋを放射させて相対距離Ｓｔを算出すると、制御演算部１０３は、上述で説明したように算出した相対距離Ｓｔと受光素子とをそれぞれ対応付けて示す相対距離情報Ｓｊを距離検出部１０３１で生成する。このとき生成される相対距離情報Ｓｊは、対象物情報テーブルによって示される個別対象物に向けて放射したレーザー光Ｌｋの反射光に基づき生成される相対距離情報Ｓｊである。相対距離情報Ｓｊを生成すると、制御演算部１０３は、個別対象物に向けてレーザー光Ｌｋを放射したときの距離画像情報Ｋｊを距離検出部１０３１で生成する。

　制御演算部１０３は、相対距離情報Ｓｊを距離検出部１０３１で生成したとき、生成した相対距離情報Ｓｊを位置算出部１０３２で取得する。制御演算部１０３は、相対距離情報Ｓｊを位置算出部１０３２で取得すると、対象物特定処理をするときと同様に、反射点情報Ｈｊを位置算出部１０３２で生成する。

　制御演算部１０３は、反射点情報Ｈｊを位置算出部１０３２で生成したとき、生成した反射点情報Ｈｊを障害物特定部１０３３で取得する。また、制御演算部１０３は、距離検出部１０３１で距離画像情報Ｋｊを生成したとき、生成した距離画像情報Ｋｊを障害物特定部１０３３で取得する。障害物特定部１０３３で反射点情報Ｈｊ、及び距離画像情報Ｋｊをそれぞれ取得すると、制御演算部１０３３は、対象物特定処理をするときと同様に、対象物位置情報Ｔｊ、及び大きさ情報Ｏｊを生成する。このとき生成される対象物位置情報Ｔｊによって示される個別対象物の位置は、精度の高い相対距離Ｓｔに基づいて算出された精度の高い位置となる。

　制御演算部１０３は、障害物特定部１０３３で対象物位置情報Ｔｊを生成すると、生成した対象物位置情報Ｔｊを距離検出部１０３１で取得する。対象物位置情報Ｔｊを距離検出部１０３１で取得すると、制御演算部１０３は、放射部１０１に指示した個別対象物の対象物情報テーブルによって示される位置を取得した対象物位置情報Ｔｊによって示されるより精度の高い位置で更新する。制御演算部１０３は、対象物情報テーブルで示される全ての個別対象物の位置を上述で説明したように更新すると、放射領域Ｈｒ１の個別測定処理を完了する。以上が、対象物特定処理で特定した同じ放射領域に存在する対象物を個別に測定する個別測定処理の説明である。

　尚、制御演算部１０３が、個別測定処理をするとき、対象物情報テーブルによって示される最も近い位置の個別対象物から順番に位置を更新してもよい。

　制御演算部１０３は、１つの放射領域の対象物特定処理、及び個別測定処理をそれぞれ完了すると、例えば、図９に例として示した放射領域Ｈｒ１の次に遠い放射領域Ｈｒ２など、測定を完了した放射領域の次に遠い放射領域が図示しない記憶部に予め記憶されているか否かを判断する。そして、制御演算部１０３は、次に遠い放射領域があると判断したとき、当該放射領域の対象物特定処理、及び個別測定処理をそれぞれする。制御演算部１０３は、放射領域毎に対象物特定処理、及び個別測定処理をそれぞれすることによって、放射領域毎に対象物情報テーブルを生成し、生成した対象物情報テーブルによって示される個別対象物の位置をより精度の高い位置で更新する。一方、制御演算部１０３は、例えば、図９に例として示した放射領域Ｈｒ３の測定を完了したときなど、次に遠い放射領域が図示しない記憶部に予め記憶されていないと判断したとき、例えば、放射領域Ｈｒ１など、最も近い放射領域の対象物特定処理、及び個別測定処理を再びする。

　ただし、制御演算部１０３は、１つの放射領域の対象物特定処理をしたときに、対象物反射点Ｔｈを特定できなかったとき、すなわち、当該放射領域に対象物が存在しないときは、対象物特定処理を中断し、個別測定処理をすることなく、上述で説明したように次に遠い放射領域が図示しない記憶部に予め記憶されているか否かを判断する。

　制御演算部１０３は、対象物情報テーブルを既に生成した放射領域の対象物特定処理を再びするとき、再びした対象物特定処理で生成したそれぞれの情報で、既に生成した対象物情報テーブルによって示される対象物の情報を、それぞれ更新する。また、制御演算部１０３は、対象物情報テーブルを既に生成した放射領域の対象物特定処理を再びして、既に生成した対象物情報テーブルに示されていない対象物を特定したとき、当該対象物の情報をそれぞれ既に生成した対象物情報テーブルに追加する。

　ここで、制御演算部１０３が距離検出部１０３１で生成した対象物情報テーブルによって示される相対速度について説明する。制御演算部１０３は、対象物情報テーブルを既に生成した放射領域の対象物特定処理、及び個別測定処理をして、放射領域に存在する対象物との相対速度を算出する。より詳細には、制御演算部１０３は、同じ放射領域の最新の個別測定処理で算出した対象物の位置と、前回の個別測定処理で算出した対象物の位置との単位時間当たりの差を、対象物情報テーブルによって示される個別対象物毎に相対速度として算出し、対象物情報テーブルによって示される情報として個別対象物毎に対応付けて記憶する。

　以上が、本実施形態に係る対象物測定装置１の詳細な動作の説明である。尚、上述した対象物特定処理の説明では、制御演算部１０３は、障害物特定部１０３３で生成した対象物位置情報Ｔｊでそれぞれ示される対象物の位置を対象物情報テーブルで示される位置として記憶した後、個別測定処理で測定した位置で、記憶したそれぞれの対象物の位置を更新するものとした。しかしながら、制御演算部１０３は、対象物位置情報Ｔｊで示される位置を対象物情報テーブルで示される情報として記憶することなく、個別測定処理で測定した対象物の位置を対象物情報テーブルで示される情報として直接記憶してもよい。

　次に、図１４のフローチャートを参照しながら、本実施形態に係る制御演算部１０３が、距離検出部１０３１、位置算出部１０３２、障害物特定部１０３３、及び広がり角決定部１０３４を上述で説明したように動作させて、対象物を測定するときの処理を説明する。尚、図１４に示すフローチャートの処理は、対象物測定装置１を搭載している自車両のイグニッションキーがオンにされたとき、図１に示すように自車両の後方を測定するように対象物測定装置１を搭載している自車両のシフトポジションがバックギアになったときなど、予め定められたタイミングで開始されるものとする。

　ステップＳ１０１において、制御演算部１０３は、予め定められた複数の放射領域の内、選択した放射領域の対象物特定処理をする。ここで、制御演算部１０３が始めてステップＳ１０１の処理をするとき、すなわち、放射領域が選択されていないとき、制御演算部１０３は、最も近い放射領域が選択されているものとして、対象物特定処理をする。制御演算部１０３は、ステップＳ１０１の処理を完了すると、ステップＳ１０２へ処理を進める。

　ステップＳ１０２において、制御演算部１０３は、ステップＳ１０１で選択した放射領域の対象物特定処理の中で、障害物特定部１０３３で対象物反射点Ｔｈを特定できたか否かを判断する。制御演算部１０３は、ステップＳ１０２において、対象物反射点Ｔｈを特定できたと判断したとき、ステップＳ１０３へ処理を進める。一方、制御演算部１０３は、ステップＳ１０２において、対象物反射点Ｔｈを特定できないと判断したとき、ステップＳ１０５へ処理を進める。

　ステップＳ１０３において、制御演算部１０３は、ステップＳ１０１の処理をして放射領域の対象物特定処理を続けて対象物情報テーブルを生成する。制御演算部１０３は、ステップＳ１０３の処理を完了すると、ステップＳ１０４へ処理を進める。

　ステップＳ１０４において、制御演算部１０３は、ステップＳ１０３において生成した対象物情報テーブルに示される対象物の個別測定処理をする。制御演算部１０３は、ステップＳ１０４の処理を完了すると、ステップＳ１０５へ処理を進める。

　ステップＳ１０５において、制御演算部１０３は、次に遠い放射領域が図示しない記憶部に記憶されているか否かを判断する。制御演算部１０３は、ステップＳ１０５において、次に遠い放射領域が記憶されていると判断したとき、ステップＳ１０６へ処理を進める。一方、制御演算部１０３は、次に遠い放射領域が記憶されていないと判断したとき、ステップＳ１０７へ処理を進める。

　ステップＳ１０６において、制御演算部１０３は、図示しない記憶部に記憶されている放射領域の内、次に遠い放射領域を選択する。制御演算部１０３は、ステップＳ１０６の処理を完了すると、ステップＳ１０１へ処理を戻す。

　ステップＳ１０７において、制御演算部１０３は、図示しない記憶部に記憶されている放射領域の内、最も近い放射領域を選択する。制御演算部１０３は、ステップＳ１０７の処理を完了すると、ステップＳ１０１へ処理を戻す。

　以上が、本実施形態に係る制御演算部１０３の処理の説明である。本実施形態に係る対象物測定装置１によれば、対象物特定処理をした放射領域に存在する対象物に対してより狭い広がり角Ｈｋでレーザー光Ｌｋを放射して個別測定処理をするため、同じ放射領域に存在する対象物の情報を個別に精度よく測定することができる。

　また、本実施形態に係る対象物測定装置１は、１つの放射領域角Ｈｒｋでレーザー光Ｌｋを放射して対象物特定処理、及び個別測定処理をした後、より狭い放射領域角Ｈｒｋでレーザー光Ｌｋを放射して、次に遠い放射領域の対象物特定処理、及び個別測定処理をする。このため、本実施形態に係る対象物測定装置１によれば、１つの放射領域角Ｈｒｋにレーザー光Ｌｋを放射するだけでは特定できなかった対象物を、より狭い放射領域角Ｈｒｋで上述で説明したように光のエネルギー密度の高いレーザー光Ｌｋを放射することによって特定することができる。

　また、上述した第１の実施形態の説明では、対象物特定処理と個別測定処理とにおける放射期間をそれぞれ同じ期間とした。これにより、対象物特定処理をして放射領域の全域を測定するときと、個別測定処理をして個別対象物をそれぞれ測定するときの放射期間が同じ期間となり、予め定められた測定期間における１つの対象物を個別に測定するときの放射期間を相対的に長くすることができる。放射期間を長くできるということは、検出部１０２における電荷の蓄積期間（第２の期間）を長くできるということであり、Ｓ／Ｎ比を高めてより精度の高い測定をすることができる。ここで、予め定められた測定期間とは、１つの放射領域の対象物特定処理と個別測定処理とを完了するのに必要な期間のことである。また、個別測定処理における精度を高めることができるのであれば、対象物特定処理と個別測定処理とにおける放射期間を互いに異なる放射期間として定めてもよい。

　また、上述で説明したように、広がり角Ｈｋをより狭くすることにより、Ｓ／Ｎ比を高めて精度のよい測定をすることができるが、放射領域の全域を狭い広がり角Ｈｋのレーザー光Ｌｋで走査すると、全域を走査するのに必要な時間が増加してしまう。これに対して、第１の実施形態に係る対象物測定装置１では、対象物特定処理において放射領域の全域を測定して、対象物を特定した後、個別測定処理において測定の必要な対象物に対してより狭い広がり角Ｈｋのレーザー光Ｌｋを照射して測定するため、精度のよい測定を短時間ですることができる。

　また、第１の実施形態に係る対象物測定装置１によれば、対象物特定処理をして、路面を含む車両、歩行者、及び障害物の反射点の中から、路面以外の反射点を特定して対象物を認識した後、認識した対象物のみを個別測定処理で測定するため、測定の不要な対象物を不要に測定することなく、精度のよい測定をすることができる。

　（第２の実施形態）
　第２の実施形態に係る対象物測定装置１は、距離画像情報Ｋｊによって示される距離画像に基づき、レーザー光Ｌｋを放射する向きや広がり角Ｌｋを較正する。以下、本実施形態に係る対象物測定装置１が較正をするときの動作を説明する。図１４は、第２の実施形態に係る制御演算部１０３の機能を説明する図である。第２の実施形態に係る制御演算部１０３は、第１の実施形態に係る制御演算部１０３と比較して較正部１０３５としてさらに機能する点が相違する。したがって、第２の実施形態に係る対象物測定装置１の構成、及び第２の実施形態に係る制御演算部１０３の較正部１０３５以外の機能は、第１の実施形態と同一であるため説明を省略する。

　図１５は、第２の実施形態に係る対象物測定装置１がレーザー光Ｌｋを放射する向き、及び広がり角Ｌｋを較正するために用いられるパターン画像Ｐｔの一例を示す図である。制御演算部１０３は、構成のための基準放射領域Ｋｈｒに対応するパターン画像Ｐｔを図示しない記憶部に記憶している。パターン画像Ｐｔとは、自車両が平坦な路面に略平行に存在するとき（例えば、自車両の底面が平坦な路面に略平行なとき）に放射部１０１から、予め定められた基準方向Ｋｈ、及び予め定められた基準広がり角Ｋｈｋで定められる基準放射領域Ｋｈｒに放射したレーザー光Ｌｋの距離画像上における照射領域を示すように予め作成した画像である。図１５に一例として示すパターン画像Ｐｔは、第１の実施形態で図１を参照して説明したように取り付けた対象物測定装置１から平坦な路面にレーザー光Ｌｋを放射したときの照射領域を示すように予め作成した画像であるため、円形が変形した形状となっている。

　制御演算部１０３は、較正処理を開始すると、まず、第１の期間で電荷の蓄積を開始する指示を距離検出部１０３１から検出部１０２に与える。第１の期間で電荷の蓄積を開始する指示を与えてから、第１の期間が経過したとき、制御演算部１０３は、距離検出部１０３１から放射部１０１に指示を与えて、基準方向Ｋｈに基準広がり角Ｋｈｋでレーザー光Ｌｋを放射させる。制御演算部１０３は、第１の期間で電荷の蓄積を開始する指示を与えてから第３の期間が経過したとき、第１の実施形態で説明したように検出部１０２の受光素子毎に蓄積された電荷を、それぞれ検出して、上述した距離画像を示す距離画像情報Ｋｊを距離検出部１０３１で生成する。

　制御演算部１０３は、距離画像情報Ｋｊを生成すると、生成した距離画像情報Ｋｊを較正部１０３５で取得する。較正部１０３５で距離画像情報Ｋｊを取得すると、制御演算部１０３は、取得した距離画像情報Ｋｊによって示される距離画像におけるレーザー光Ｌｋの照射領域を較正部１０３５で特定する。制御演算部１０３が、較正部１０３５で距離画像におけるレーザー光Ｌｋの照射領域を特定する手法は任意の公知の手法を用いてよいが、一例として、予め定められた画像を用いたパターンマッチングの手法を用いてもよい。そして、このとき用いる画像はパターン画像Ｐｔであってもよい。

　較正部１０３５で距離画像情報Ｋｊを取得すると、制御演算部１０３は、取得した距離画像情報Ｋｊによって示される距離画像におけるレーザー光Ｌｋの照射領域と、図示しない記憶部に予め記憶されているパターン画像Ｐｔにおける照射領域とを比較する。

　より具体的には、制御演算部１０３は、図１６Ａに示すように距離画像情報Ｋｊによって示される距離画像Ｋｇ上の照射領域の中心を較正部１０３５で算出する。距離画像Ｋｇ上の照射領域の中心を算出すると、制御演算部１０３は、距離画像Ｋｇとパターン画像Ｐｔとを重畳して、図１６Ｂに示すように、パターン画像Ｐｔ上における照射領域の中心に対する距離画像Ｋｇ上の照射領域の中心のずれ量を較正部１０３５で検出する。照射領域の中心のずれ量を較正部１０３５で検出すると、制御演算部１０３は、検出したずれ量に応じてレーザー光Ｌｋの光軸の角度を変更させた後の角度を基準方向Ｋｈとする指示を較正部１０３５から放射部１０１に与える。

　基準方向Ｋｈの較正をすると、制御演算部１０３は、較正部１０３５で基準広がり角Ｋｈｋの較正をする。図１６Ｃは、距離画像における照射領域の中心と、パターン画像Ｐｔにおける照射領域の中心とを一致させたときの互いの照射領域を示す図である。基準広がり角Ｋｈｋにずれが生じていると、図１６Ｃに示すように、放射部１０１から放射されるレーザー光Ｌｋの照射領域とパターン画像Ｐｔにおける照射領域との互いの中心を一致させたとしても、ずれが生じる。制御演算部１０３は、較正部１０３５でレーザー光Ｌｋの照射領域とパターン画像Ｐｔにおける照射領域との互いの中心を一致させたときのずれを検出する。レーザー光Ｌｋの照射領域のずれ量を較正部１０３５で検出すると、制御演算部１０３は、検出したずれ量に応じてレーザー光Ｌｋの広がり角Ｈｋを変更させた後の広がり角Ｋｈを基準広がり角Ｋｈｋとする指示を較正部１０３５から放射部１０１に与える。

　放射部１０１は、基準方向Ｋｈ、及び基準広がり角Ｋｈｋの指示をそれぞれ与えられると、指示された基準方向Ｋｈ、及び基準広がり角Ｋｈｋをそれぞれレーザー光Ｌｋの光軸の方向、及び広がり角Ｋｈｋの基準として、以後与えられる指示に応じてレーザー光Ｌｋを放射する。

　以上が、第２の実施形態に係る制御演算部１０３の較正処理の説明である。次に、第２の実施形態に係る制御演算部１０３が較正処理を開始する条件について説明する。制御演算部１０３は、次に示す３つの条件の少なくともいずれか１つを満たした場合に、較正処理を開始する。

　１つ目の条件とは、距離画像における輝度の変化に基づいて自車両が路面に対して略平行であると判断できるという条件である。より具体的には、制御演算部１０３は、第１の実施形態で説明したように生成される距離画像における予め定められた複数の画素の輝度値の予め定められた期間における変化量が予め定められたしきい値以下であるか否かを、距離画像情報Ｋｊが距離検出部１０３１で生成される度に較正部１０３５に取得させて判断させる。較正部１０３５で、距離画像における予め定められた複数の画素の輝度値の予め定められた期間における変化量が予め定められたしきい値以下であると判断したとき、制御演算部１０３は、自車両が路面に対して略平行であると判断することができる。パターン画像Ｐｔは、上述で説明したように、自車両が平坦な路面に略平行に存在するときに放射部１０１から、予め定められた基準方向Ｋｈ、及び予め定められた基準広がり角Ｋｈｋで定められる基準放射領域Ｋｈｒに放射したレーザー光Ｌｋの距離画像上における照射領域を示すように予め作成した画像である。このため、自車両が路面に対して略平行であるときに生成した距離画像情報Ｋｊによって示される距離画像と、パターン画像Ｐｔとを制御演算部１０３が較正部１０３５で比較することにより正確な較正をすることができる。

　２つ目の条件とは、制御演算部１０３が、距離画像を複数の分割領域に分割したときの分割領域毎に、分割領域に含まれる各画素の輝度の分散σを較正部１０３５で求め、求めた分散σが予め定められたしきい値以下であると判断できるという条件である。例えば、距離画像内に水たまりに応じた輝度値を有する画素が含まれていると、距離画像全体の輝度値に大きなむらが生じてしまい、較正部１０３５で距離画像におけるレーザー光Ｌｋの正確な照射領域を特定できない可能性が高くなる。したがって、制御演算部１０３は、分割領域に含まれる各画素の輝度の分散σが予め定められたしきい値以下であると較正部１０３５で判断したときに較正処理を開始することで正確な較正を確実にすることができる。

　３つ目の条件とは、制御演算部１０３が、自車両に備えられた加速度センサ、ヨーレートセンサ、及び車速センサなどを用いて、自車両の姿勢の変化が少ないと較正部１０３５で判断できるという条件である。より具体的には、制御演算部１０３は、自車両に備えられた加速度センサ、ヨーレートセンサ、及び車速センサを用いて較正部１０３５でそれぞれ検出した自車両の加速度、ヨー角、及び車速がそれぞれ予め定められたしきい値以下であるか否かを較正部１０３５で判断する。自車両の加速度、ヨー角、及び車速がそれぞれ予め定められたしきい値以下であるときは、自車両の姿勢変化が少なく、自車両が路面に対して略平行に存在しているときと考えられる。このため、上述した１つ目の条件の説明で述べた理由と同様の理由で、制御演算部１０３が較正部１０３５でより正確な較正をすることができる。

　以上が、第２の実施形態に係る対象物測定装置１の説明である。第２の実施形態に係る対象物測定装置１によれば、動作しているときに上述で説明した少なくともいずれか１つの条件を満たしたときに自動的に較正をすることができ、常に正確な方向へ正確な広がり角でレーザー光Ｌｋを放射部１０１から放射することができる。

　尚、上述した全ての実施形態の説明では、対象物測定装置１が、車両に搭載されている場合を一例として説明したが、本発明に係る対象物測定装置は、路面や上述した基準面Ｋｍに相当する面上に存在する物体であればどのような物体に搭載されてもよい。

　また、上述した全ての実施形態の説明では、放射部１０１の光源としてレーザー光を用いる場合を説明したが、他の一実施形態では、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を光源としてもよい。

　また、他の一実施形態では、図１７に示すように、拡散板１０１４を取り除いた放射部１０１でレーザー光Ｌｋを指示に応じた領域に放射できるようにしてもよい。

　また、他の一実施形態では、図１７に示すように、第２の反射板１０１２が固定されている放射部１０１でレーザー光Ｌｋを指示に応じた領域に放射できるようにしてもよい。

　また、他の一実施形態では、電磁波として、レーザー光Ｌｋの代わりに、電波を照射してもよい。このとき、光源１０１１、第１の反射板１０１２、第２の反射板１０１３、拡散板１０１４、及びレンズ１０１５の代わりに、電波を放射する電波放射部、電波を第１の実施形態で説明したようにそれぞれ反射する第１の反射板、第２の反射板、電波を第１の実施形態で説明したように拡散させる拡散板、及び電波を第１の実施形態で説明したように放射させるレンズで第１の実施形態で説明した放射部を構成する。そして、平坦な基板上に格子状に配設した受光素子の代わりに、放射部から放射された電波の反射波を受信できる受信素子で当該反射波を受信して、第１の実施形態で説明した処理をするとよい。

　また、制御演算部１０３は、ＣＰＵの他に、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）に格納された上述した処理を実施可能な所定のプログラムデータが、ＬＳＩ、或いはマイクロコンピュータなどによって解釈実行されることで実現されてもよい。また、上述で説明したＣＰＵとは、自動車などの移動体に搭載されるＥＣＵ（Electric Control Unit）を構成するＣＰＵなどであってもよい。また、この場合、プログラムデータは、記憶媒体を介して記憶装置内に導入されてもよいし、記憶媒体上から直接実行されてもよい。尚、記憶媒体とは、ＲＯＭやＲＡＭやフラッシュメモリなどの半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスクなどの磁気ディスクメモリ、ＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤやＢＤなどの光ディスクメモリ、及びメモリカードなどであってもよい。

　また、上述した全ての実施形態は、それぞれをどのように組み合わせてもよいことは言うまでもない。

　以上、本発明を詳細に説明してきたが、上述の説明はあらゆる点において本発明の一例にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。

　本発明によれば、測定範囲内に存在する対象物をより正確に測定でき、例えば、車両などの移動体に搭載される対象物測定装置などに利用できる。

Claims (8)

1. 　車両に搭載される対象物測定装置であって、
   　予め定められた第１の広がり角で予め定められた領域に電磁波を放射する第１の放射手段と、
   　格子状に配設された受信素子で前記電磁波の反射波を受信する受信手段と、
   　前記電磁波が放射されてから、前記反射波を受信するまでの受信時間に基づき、前記反射波の反射点と前記受信素子との相対距離を前記受信素子毎に検出する距離検出手段と、
   　少なくとも、前記相対距離、及び前記車両に対する前記受信手段の搭載角度に基づき、前記車両に対する搭載位置を基準とする前記反射点の位置を示す位置情報を算出する算出手段と、
   　前記車両の底面に平行な面を当該車両の姿勢に基づき基準面として算出する基準面算出手段と、
   　前記基準面からの高さの差が予め定められた第１のしきい値以上の隣り合う前記反射点を前記位置情報に基づき特定する特定手段と、
   　前記特定手段によって前記反射点が特定されたとき、前記第１の広がり角未満の第２の広がり角で当該反射点に前記電磁波を放射する第２の放射手段とを備える、対象物測定装置。
2. 　前記第２の放射手段は、前記特定手段によって前記反射点が特定されたとき、当該反射点との相対距離がより短い順に前記電磁波を放射する、請求項１に記載の対象物測定装置。
3. 　前記特定手段によって特定された前記反射点の内、予め定められた第２のしきい値以下の距離をなす隣り合う前記反射点をグループ化し、１つのグループにまとめられた前記反射点を１つの対象物として特定する対象物特定手段をさらに備え、
   　前記第２の放射手段は、前記対象物特定手段によって特定された前記対象物の前記反射点に前記電磁波を放射する、請求項１に記載の対象物測定装置。
4. 　前記第２の放射手段は、前記対象物特定手段によって特定された前記対象物の内、最も近い前記対象物の前記反射点から順番に前記電磁波を放射し、
   　前記距離検出手段は、前記第２の放射手段が前記電磁波を放射した前記対象物の順番で前記相対距離を当該対象物毎に検出する、請求項３に記載の対象物測定装置。
5. 　前記距離検出手段は、１つの前記対象物としてグループ化された前記反射点で反射した前記反射波の内、最も高い強度の前記反射波の前記受信時間に基づいて、前記対象物毎の前記相対距離を検出する、請求項４に記載の対象物測定装置。
6. 　前記第１の放射手段は、前記距離検出手段によって前記対象物毎の前記相対距離が全て検出された後、前記領域の次に予め定められた領域に前記第１の広がり角未満の第３の広がり角で前記電磁波を放射する、請求項５に記載の対象物測定装置。
7. 　前記距離検出手段によってそれぞれ検出された最新の前記相対距離と、過去に検出された前記相対距離とに基づき、前記対象物との相対速度を、当該対象物毎に検出する速度検出手段をさらに備える、請求項４乃至６のいずれか１つに記載の対象物測定装置。
8. 　車両に搭載される対象物測定装置で実行される対象物測定方法であって、
   　予め定められた第１の広がり角で予め定められた領域に電磁波を放射する第１の放射ステップと、
   　格子状に配設された受信素子で前記電磁波の反射波を受信する受信ステップと、
   　前記電磁波が放射されてから、前記反射波を受信するまでの受信時間に基づき、前記反射波の反射点と前記受信素子との相対距離を前記受信素子毎に検出する距離検出ステップと、
   　少なくとも、前記相対距離、及び前記車両に対する前記受信手段の搭載角度に基づき、前記車両に対する搭載位置を基準とする前記反射点の位置を示す位置情報を算出する算出ステップと、
   　前記車両の底面に平行な面を当該車両の姿勢に基づき基準面として算出する基準面算出ステップと、
   　前記基準面からの高さの差が予め定められた第１のしきい値以上の隣り合う前記反射点を前記位置情報に基づき特定する特定ステップと、
   　前記特定ステップにおいて前記反射点が特定されたとき、前記第１の広がり角未満の第２の広がり角で当該反射点に前記電磁波を放射する第２の放射ステップとを備える、対象物測定方法。

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