(57)【要約】【課題】距離測定精度及び測定可能距離を確保しつつ、測定時間を表すデータ量の増加を抑制することで、単位時間当たりの計測回数を増やすことができるレーザ距離測定装置を提供する。【解決手段】レーザ光を出射してから受光部が受光信号を出力するまでの時間である受光時間を時間分解能で測定し、時間測定器による受光時間の測定結果に基づいて、物体までの距離である物体距離を算出し、検出情報に基づいて、物体距離の算出に用いる時間測定器の時間分解能を変化させるレーザ距離測定装置。【選択図】図１
2020067382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光発生部と、
物体に反射したレーザ光の反射光を受光し、受光信号を出力する受光部と、
前記レーザ光発生部がレーザ光を出射してから前記受光部が前記受光信号を出力するまでの時間である受光時間を時間分解能で測定する時間測定器と、
前記時間測定器による前記受光時間の測定結果に基づいて、物体までの距離である物体距離を算出する距離算出部と、を備え、
前記距離算出部は、検出情報に基づいて、前記物体距離の算出に用いる前記時間測定器の時間分解能を変化させるレーザ距離測定装置。
【請求項２】
前記検出情報は、前記受光時間、前記受光時間の時間変化、前記レーザ距離測定装置が搭載された車両の速度、前記車両の加速度、及び前記車両の傾きの少なくとも１つである請求項１に記載のレーザ距離測定装置。
【請求項３】
前記検出情報は、前記受光時間であり、
前記距離算出部は、測定した前記受光時間が長くなるに従って、前記時間分解能を大きくする請求項１又は２に記載のレーザ距離測定装置。
【請求項４】
前記検出情報は、前記受光時間であり、
前記距離算出部は、前記時間測定器が前記受光時間を計測できなかった場合は、前記時間分解能を大きくする請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。
【請求項５】
前記検出情報は、前記受光時間であり、
前記距離算出部は、前記受光時間がとり得る範囲を複数の領域に分割した複数の分割領域のそれぞれに前記時間分解能の設定値が予め設定された分解能設定データを参照し、測定した前記受光時間に対応する分割領域の前記時間分解能を設定する請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。
【請求項６】
前記検出情報は、前記受光時間であり、
前記距離算出部は、測定した前記受光時間に余裕時間を加算した値が、測定可能な最大の受光時間になるように、前記時間分解能を変化させる請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。
【請求項７】
前記検出情報は、前記受光時間であり、
前記距離算出部は、直前に測定した前記受光時間に基づいて、今回の測定の前記時間分解能を変化させる請求項１から６のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。
【請求項８】
前記レーザ光の照射角度を変化させる走査機構と、
前記走査機構を制御して前記レーザ光の照射角度を周期的に走査させる走査制御部と、を更に備え、
前記検出情報は、前記受光時間であり、
前記距離算出部は、今回の測定の照射角度に対応する前回の走査周期の照射角度で測定した受光時間に基づいて、今回の測定の前記時間分解能を変化させる請求項１から６のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。
【請求項９】
前記時間測定器は、カウンタ方式であり、時間領域の信号をデジタル値に変換するタイムデジタルコンバータである請求項１から８のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。
【請求項１０】
前記時間測定器は、コンデンサチャージ方式であり、電圧測定レンジの幅が互いに異なる複数のＡ／Ｄ変換器を用いて、コンデンサの出力電圧をＡ／Ｄ変換することで、前記時間分解能を変化させる請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。
【請求項１１】
前記検出情報は、前記受光時間であり、
前記時間分解能が互いに異なる複数の前記時間測定器が設けられ、
前記距離算出部は、測定した前記受光時間に基づいて、複数の前記時間測定器から今回の測定に用いる１つの前記時間測定器を選択し、
前記距離算出部は、選択された１つの前記時間測定器の前記受光時間の測定結果に基づいて、前記物体距離を算出する請求項１に記載のレーザ距離測定装置。
【請求項１２】
前記検出情報は、前記受光時間であり、
前記時間分解能が互いに異なる複数の前記時間測定器が設けられ、
前記距離算出部は、複数の前記時間測定器が測定した複数の前記受光時間の測定結果から、前記物体距離の算出に用いる１つの前記受光時間の測定結果を選択し、
前記距離算出部は、選択された１つの前記受光時間の測定結果に基づいて、前記物体距離を算出する請求項１に記載のレーザ距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、レーザ距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光などの光ビームを測定対象に照射し、物体からの反射される反射光に基づいて物体までの距離を測定するレーザ距離測定装置が知られている。このようなレーザ距離測定装置は、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）又はレーザレーダとも呼ばれ、光源のレーザ光を走査手段によって特定の走査範囲を走査させることで、物体の距離及び方位を取得し、３次元距離画像を取得する。自動車等の移動体に搭載されるものについては、移動体周辺の人及び障害物の監視に供されるため、測定視野を広くすると共に、単位時間あたりに取得可能な測定点数を多くすることで、人及び障害物を早期に、見逃しなく検知することが要請されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、車両に搭載されるレーザ距離測定装置が開示されている。特許文献１の技術では、出射したレーザ光の物体からの反射光を受光し、その時間差から距離を取得する原理となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１７３２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、移動体におけるレーザ距離測定装置に要請される特性として、単位時間当たりに測定できる測定点をできるだけ多くすることがある。これは障害物を検出するためには、視野を広くし、単位時間当たりのレーザ光の発光回数を増やすことで、距離測定の空間分解能を小さくし、測定の更新速度を高めることが要請されるためである。単位時間当たりにレーザ光が発光できる回数は、レーザ光が物体に反射して戻ってくるまでの時間に加え、測定した時間を処理するための時間によって律速される。特に後者について、遠方の物体までの距離を測定する場合、反射光を検出してから、次のレーザ光が発射されるまでの時間が短くなるため、測定した時間を処理するまで次回の距離測定を行うことができない。
【０００６】
従来のレーザ距離測定装置は、ある既定の装置条件で動作しており、距離に相当する時間情報を処理する場合、ある処理能力をもつ計算機によって、デジタル化された時間情報がデータ転送される。従って、計算機の処理能力と転送速度によって単位時間当りに計測可能な回数が制限されるため、例えば走査時に測定角度の分解能が低下したり、一走査の更新速度、すなわちフレームレートが低下したりするといった問題が生じる。一方、一測定当りの測定時間情報のデータ量を少なくするために、時間分解能を粗くすると、距離計測の精度が低下する。従って、発光回数と距離精度とはトレードオフの関係となる。制約を緩和しようと、計算機及びデータ転送の処理能力を高めると、高コスト化及び設計難度の増大といった課題が生じる。しかしながら、未だこの種の課題に対する対策はなされていない。
【０００７】
本願は、上記の状況を鑑みて考案されたものであり、距離測定精度及び測定可能距離を確保しつつ、測定時間を表すデータ量の増加を抑制することで、単位時間当たりの計測回数を増やすことができるレーザ距離測定装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願に係るレーザ距離測定装置は、レーザ光を出射するレーザ光発生部と、
物体に反射したレーザ光の反射光を受光し、受光信号を出力する受光部と、
前記レーザ光発生部がレーザ光を出射してから前記受光部が前記受光信号を出力するまでの時間である受光時間を時間分解能で測定する時間測定器と、
前記時間測定器による前記受光時間の測定結果に基づいて、物体までの距離である物体距離を算出する距離算出部と、を備え、
前記距離算出部は、検出情報に基づいて、前記物体距離の算出に用いる前記時間測定器の時間分解能を変化させるものである。
【発明の効果】
【０００９】
時間分解能を変化させると、受光時間を表すデータ量が同じでも、距離測定精度及び測定可能距離が変化する。本願に係るレーザ距離測定装置によれば、検出情報に基づいて、時間分解能が変化されるので、受光時間を表すデータ量を変化させなくても、検出情報に応じて、距離測定精度及び測定可能距離を適切に調節できる。よって、受光時間を表すデータ量の増加を抑制し、計算機の処理能力及びデータ転送に与える負荷の増加を抑制することができる。これにより、計算機の処理能力及びデータ転送速度を高めることなく、単位時間当たりの計測回数を増やすことができる。したがって、視野の角度分解能が小さく、走査の更新速度が速いレーザ距離測定装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係るレーザ距離測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係るレーザ距離測定装置の模式図である。
【図３】実施の形態１に係るＭＥＭＳミラーを説明するための図である。
【図４】実施の形態１に係るＭＥＭＳミラーの駆動電流を説明するためのタイムチャートである。
【図５】実施の形態１に係る上下方向及び左右方向の照射角度範囲を説明するための図である。
【図６】実施の形態１に係る制御装置のハードウェア構成図である。
【図７】実施の形態１に係る物体までの距離の検出を説明するための図である。
【図８】実施の形態１に係る出射信号と受光信号とを説明するタイムチャートである。
【図９】実施の形態１に係る時間測定器の概略構成を示す図である。
【図１０】実施の形態１に係る時間測定器の概略構成を示す図である。
【図１１】実施の形態１に係る受光時間の測定挙動を説明するためのタイムチャートである。
【図１２】実施の形態１に係るレーザ光を左右に走査した場合の受光時間の測定の挙動を説明するための図である。
【図１３】実施の形態１に係るレーザ光が近距離物体に当る前後の挙動を説明するためのタイムチャートである。
【図１４】実施の形態１に係るレーザ光が近距離物体に当る前後の受光時間の測定の挙動を説明するためのタイムチャートである。
【図１５】実施の形態１に係る分解能設定データの設定例を説明するための図である。
【図１６】実施の形態１に係る距離測定の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１７】実施の形態２に係る１フレームにおける測定点を示す図である。
【図１８】実施の形態２に係る距離測定の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１９】実施の形態３に係る受光時間の測定の挙動を説明するためのタイムチャートである。
【図２０】実施の形態５に係る受光時間の測定の挙動を説明するためのタイムチャートである。
【図２１】実施の形態６に係るコンデンサチャージ方式の時間測定器を説明するための図である。
【図２２】実施の形態９に係る車両の傾きが水平である場合の照射範囲を示す図である。
【図２３】実施の形態９に係る車両が前方に傾いている場合の照射範囲を示す図である。
【図２４】実施の形態１０に係る自車両と対向車両との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
１．実施の形態１
実施の形態１に係るレーザ距離測定装置１０について図面を参照して説明する。図１は、レーザ距離測定装置１０の概略構成を示すブロック図である。図２は、レーザ距離測定装置１０の光学系の概略配置構成を示す模式図である。レーザ距離測定装置１０は、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）又はレーザレーダとも呼ばれる。レーザ距離測定装置１０は、自車両に搭載され、自車両の前方にレーザ光Ｌ１を２次元走査して照射し、レーザ距離測定装置１０（自車両）から自車両の前方に存在する物体までの距離を測定する。
【００１２】
レーザ距離測定装置１０は、レーザ光発生部１１、走査機構１２、受光部１３、走査制御部１４、距離算出部１５、及び時間測定器９４等を備えている。後述するように、走査制御部１４、距離算出部１５、及び時間測定器９４は、制御装置２０に備えられている。レーザ光発生部１１は、レーザ光Ｌ１を出射する。走査機構１２は、レーザ光Ｌ１の照射角度を変化させる機構である。走査制御部１４は、走査機構１２を制御してレーザ光の照射角度を周期的に走査させる。受光部１３は、物体に反射したレーザ光の反射光Ｌ２を受光し、受光信号を出力する。時間測定器９４は、レーザ光発生部１１がレーザ光Ｌ１を出射してから受光部１３が受光信号を出力するまでの時間である受光時間Ｔｃｔを、時間分解能Δｔで測定する。距離算出部１５は、受光信号に基づいて物体までの距離である物体距離を算出する。距離算出部１５は、検出情報に基づいて、物体距離の算出に用いる時間測定器９４の時間分解能Δｔを変化させる。
【００１３】
１−１．レーザ光発生部１１
レーザ光発生部１１は、レーザ光Ｌ１を出射する。レーザ光発生部１１は、レーザ光源１１１、及びレーザ光源駆動回路１１２を備えている。レーザ光源駆動回路１１２は、図８に示すように、パルス周期Ｔｐでオンになるパルス状の出力信号（出射信号）を生成する。レーザ光源駆動回路１１２は、後述する送受光制御部１６からの指令信号に基づいて、パルス状の出力信号を生成する。レーザ光源１１１は、レーザ光源駆動回路１１２から伝達された出力信号がオンになったときに、近赤外波長のレーザ光Ｌ１を発生し、走査機構１２に向かって出射する。なお、レーザ光源１１１から出射されたレーザ光Ｌ１は、レーザ光源１１１と走査機構１２との間に配置された集光ミラー１３３を透過する。
【００１４】
１−２．走査機構１２
走査機構１２は、レーザ光Ｌ１の照射角度を変化させる。本実施の形態では、走査機構１２は、自車両の前方に照射するレーザ光Ｌ１の照射角度を、自車両の進行方向（照射中心線）に対して左右方向及び上下方向に変化させる。走査機構１２は、可動ミラー１２１、及びミラー駆動回路１２２を備えている。図２に示すように、レーザ光源１１１から出射したレーザ光Ｌ１は、集光ミラー１３３を透過した後、可動ミラー１２１に反射し、筐体９に設けられた透過窓１９を透過して、可動ミラー１２１の角度に応じた照射角度で自車両の前方に照射される。
【００１５】
本実施の形態では、可動ミラー１２１は、ＭＥＭＳミラー１２１（Micro Electro Mechanical Systems）とされている。図３に示すように、ＭＥＭＳミラー１２１は、互いに直交する第１軸Ｃ１と第２軸Ｃ２の回りにミラー１２１ａを回転させる回転機構を備えている。ＭＥＭＳミラー１２１は、ミラー１２１ａが設けられた矩形板状の内側フレーム１２１ｂと、内側フレーム１２１ｂの外側に配置された矩形環板状の中間フレーム１２１ｃと、中間フレーム１２１ｃの外側に配置され矩形板状の外側フレーム１２１ｄと、を備えている。外側フレーム１２１ｄは、ＭＥＭＳミラー１２１の本体に固定されている。
【００１６】
外側フレーム１２１ｄと中間フレーム１２１ｃとは、ねじり弾性を有する左右２つの第１トーションバー１２１ｅにより連結されている。中間フレーム１２１ｃは、外側フレーム１２１ｄに対して、２つの第１トーションバー１２１ｅを結ぶ第１軸Ｃ１回りに捩れる。第１軸Ｃ１回りに一方側又は他方側に捩れると、レーザ光Ｌ１の照射角度が上側又は下側に変化する。中間フレーム１２１ｃと内側フレーム１２１ｂとは、弾性を有する上下２つの第２トーションバー１２１ｆにより連結されている。内側フレーム１２１ｂは、中間フレーム１２１ｃに対して、２つの第２トーションバー１２１ｆを結ぶ第２軸Ｃ２回りに捩れる。第２軸Ｃ２回りに一方側又は他方側に捩れると、レーザ光Ｌ１の照射角度が左側又は右側に変化する。
【００１７】
中間フレーム１２１ｃには、フレームに沿った環状の第１コイル１２１ｇが設けられており、第１コイル１２１ｇに接続された第１電極パット１２１ｈが、外側フレーム１２１ｄに設けられている。内側フレーム１２１ｂには、フレームに沿った環状の第２コイル１２１ｉが設けられており、第２コイル１２１ｉに接続された第２電極パット１２１ｊが、外側フレーム１２１ｄに設けられている。ＭＥＭＳミラー１２１には、不図示の永久磁石が設けられている。第１コイル１２１ｇに正側又は負側の電流が流れると、中間フレーム１２１ｃを第１軸Ｃ１回りに一方側又は他方側にねじるローレンツ力が生じ、捩れ角度は、電流の大きさに比例する。第２コイル１２１ｉに正側又は負側の電流が流れると、内側フレーム１２１ｂを第２軸Ｃ２回りに一方側又は他方側にねじるローレンツ力が生じ、捩れ角度は、電流の大きさに比例する。
【００１８】
図４の上段のタイムチャートに示すように、ミラー駆動回路１２２は、走査制御部１４の指令信号に従って、正の第１最大電流値Ｉｍｘ１と負の第１最小電流値Ｉｍｎ１との間を、第１周期Ｔ１で振動する電流を、第１電極パット１２１ｈを介して第１コイル１２１ｇに供給する。第１周期Ｔ１は、２次元走査の１フレーム分の周期となる。電流の振動波形は、のこぎり波又は三角波等とされる。図５に示すように、レーザ光は、正の第１最大電流値Ｉｍｘ１に対応する上下方向の最大照射角度θＵＤｍｘと、負の第１最小電流値Ｉｍｎ１に対応する上下方向の最小照射角度θＵＤｍｎとの間を、第１周期Ｔ１で振動する。第１最大電流値Ｉｍｘ１及び第１最小電流値Ｉｍｎ１は、運転条件に応じて変化されてもよい。
【００１９】
図４の下段グラフに示すように、ミラー駆動回路１２２は、走査制御部１４の指令信号に従って、正の第２最大電流値Ｉｍｘ２と負の第２最小電流値Ｉｍｎ２との間を、第２周期Ｔ２で振動する電流を、第２電極パット１２１ｊを介して第２コイル１２１ｉに供給する。第２周期Ｔ２は、第１周期Ｔ１よりも短い値に設定されており、第１周期Ｔ１を、１フレームにおける左右方向の往復走査回数で除算した値に設定される。電流の振動波形は、正弦波又は矩形波等とされる。図５に示すように、レーザ光は、正の第２最大電流値Ｉｍｘ２に対応する左右方向の最大照射角度θＬＲｍｘと、負の第２最小電流値Ｉｍｎ２に対応する左右方向の最小照射角度θＬＲｍｎとの間を、第２周期Ｔ２で振動する。第２最大電流値Ｉｍｘ２及び第２最小電流値Ｉｍｎ２は、運転条件に応じて変化されてもよい。
【００２０】
１−３．受光部１３
受光部１３は、自車両の前方の物体に反射したレーザ光の反射光Ｌ２を受光する。受光部１３は、光検出器１３１、光検出器制御回路１３２、及び集光ミラー１３３を備えている。図２に示すように、自車両の前方にある物体４０に反射した反射光Ｌ２は、透過窓１９を透過し、可動ミラー１２１に反射した後、集光ミラー１３３に反射し、光検出器１３１に入射する。
【００２１】
光検出器１３１は、ＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）等を受光素子として備え、受光した反射光Ｌ２に応じた受光信号を出力する。光検出器制御回路１３２は、送受光制御部１６からの指令信号に基づいて、光検出器１３１の動作を制御する。光検出器１３１が出力した受光信号は、時間測定器９４に入力される。
【００２２】
１−４．制御装置２０
レーザ距離測定装置１０は、制御装置２０を備えている。制御装置２０は、走査制御部１４、距離算出部１５、及び送受光制御部１６等の機能部を備えている。制御装置２０の各機能は、制御装置２０が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置２０は、図６に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りをする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入出力する入出力装置９２、レーザ距離測定装置１０の外部の外部装置とデータ通信を行う外部通信装置９３、及び時間測定器９４等を備えている。
【００２３】
演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。なお、記憶装置９１として、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の各種の記憶装置が用いられてもよい。
【００２４】
入出力装置９２は、レーザ光源駆動回路１１２、ミラー駆動回路１２２、光検出器１３１、及び光検出器制御回路１３２等が接続され、これらと演算処理装置９０との間でデータ及び制御指令の送受信を行う通信回路、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、及び出力ポート等を備えている。また、入出力装置９２は、各回路を制御する演算処理装置を備えている。外部通信装置９３は、カーナビゲーション装置３０、外部演算処理装置３１等の外部装置と通信を行う。
【００２５】
そして、制御装置２０が備える各機能部１４〜１６等の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入出力装置９２、及び外部通信装置９３等の制御装置２０の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各機能部１４〜１６等が用いる分解能設定データ等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。以下、制御装置２０の各機能について詳細に説明する。
【００２６】
＜送受光制御部１６＞
送受光制御部１６は、レーザ光源駆動回路１１２に指令信号を伝達し、パルス周期Ｔｐで、パルス幅を有するパルス状のレーザ光を出力させる。また、送受光制御部１６は、光検出器制御回路１３２に指令信号を伝達し、光検出器１３１に受光信号を出力させる。
【００２７】
＜走査制御部１４＞
走査制御部１４は、走査機構１２を制御してレーザ光の照射角度を走査させる。本実施の形態では、走査制御部１４は、自車両の進行方向に対する左右方向の照射角度範囲でレーザ光を走査させると共に、自車両の進行方向に対する上下方向の照射角度範囲でレーザ光Ｌ１を走査させる２次元走査を行う。
【００２８】
走査制御部１４は、レーザ光の照射角度を、上下方向の照射角度範囲及び第１周期Ｔ１で走査させる指令信号を、ミラー駆動回路１２２に伝達する。具体的には、走査制御部１４は、第１コイル１２１ｇに供給する電流の正の第１最大電流値Ｉｍｘ１及び負の第１最小電流値Ｉｍｎ１、及び第１周期Ｔ１の指令信号を、ミラー駆動回路１２２に伝達する。
【００２９】
また、走査制御部１４は、レーザ光の照射角度を、左右方向の照射角度範囲及び第２周期Ｔ２で走査させる指令信号を、ミラー駆動回路１２２に伝達する。具体的には、走査制御部１４は、第２コイル１２１ｉに供給する電流の正の第２最大電流値Ｉｍｘ２及び負の第２最小電流値Ｉｍｎ２、及び第２周期Ｔ２の指令信号を、ミラー駆動回路１２２に伝達する。走査制御部１４は、第１周期Ｔ１を、１フレームにおける左右方向の往復走査回数で除算した値を、第２周期Ｔ２に設定する。
【００３０】
図５に示すように、第１周期Ｔ１で、レーザ光Ｌ１の照射角度を、矩形状の２次元の走査範囲を１回走査させることができる。この２次元の走査範囲の１回の走査を、１フレームという。
【００３１】
＜時間測定器９４＞
時間測定器９４は、レーザ光発生部１１がレーザ光Ｌ１を出射してから受光部１３が受光信号を出力するまでの時間である受光時間Ｔｃｔを、時間分解能Δｔで測定する。時間測定器９４には、レーザ光の出射信号と、受光信号とが入力され、レーザ光の出射信号が入力された時点から受光信号が入力された時点までの時間Ｔｃｔ（受光時間Ｔｃｔ）を測定し、受光時間Ｔｃｔの測定結果を表す信号を出力する。出力信号は、演算処理装置９０に入力される。本実施の形態では、時間測定器９４は、後述する距離算出部１５（演算処理装置９０）から伝達された時間分解能Δｔで、受光時間Ｔｃｔを測定する。
【００３２】
本実施の形態では、時間測定器９４は、カウンタ方式である。時間測定器９４は、いわゆる、時間領域の信号をデジタル値に変換するタイムデジタルコンバータ（ＴＤＣ：Time to Digital Converter）とされている。
【００３３】
時間測定器９４には、レーザ光源駆動回路１１２からレーザ光源１１１への出力信号（発光信号）と、光検出器１３１の出力信号（受光信号）と、距離算出部１５（演算処理装置９０）からの時間分解能Δｔの指令信号と、が入力される。時間測定器９４は、スタート信号としてのレーザ光源駆動回路１１２の出力信号（発光信号）が閾値を超えると、演算処理装置９０から指令された時間分解能Δｔの時間が経過する毎に、カウンタ値を０から１つずつ増加させる。そして、時間測定器９４は、ストップ信号としての光検出器１３１の出力信号（受光信号）が閾値を超えた時点のカウンタ値を、受光時間Ｔｃｔとして出力する。時間測定器９４は、受光時間Ｔｃｔとしてのカウンタ値を、２進数のデジタルデータで演算処理装置９０に伝達する。この際、時間測定器９４は、カウンタ値を、シリアル通信又はパラレル通信で１ビット又は複数ビットずつ演算処理装置９０に伝達する。或いは、時間測定器９４は、カウンタ値をアナログデータ（電圧値）で、入出力装置９２のＡ／Ｄ変換器に出力してもよく、Ａ／Ｄ変換器は、Ａ／Ｄ変換した所定のビット数のデジタルデータをシリアル通信又はパラレル通信で演算処理装置９０に伝達するように構成されてもよい。
【００３４】
本実施の形態では、図９に示すように、時間測定器９４は、振動信号を出力するリング発振器９４ａと、リング発振器９４ａが出力した振動信号の立ち上がり又は立ち下がり回数をカウントアップするカウンタ９４ｂとを備えている。リング発振器９４ａは、指令された振動周期で振動する振動信号を出力する。この振動周期が、時間分解能Δｔとなる。カウンタ９４ｂは、入力されたスタート信号がオンになると、カウンタ値のカウントアップを開始する。そして、カウンタ９４ｂは、ストップ信号がオンになると、カウント値を出力する。
【００３５】
或いは、時間測定器９４は、複数の遅延回路９４ｃ及びフリップフロップ９４ｄ、及びカウンタ９４ｅ（エンコーダともいう）を備えたタイプとされてもよい。図１０にシンプルな構成の例を示す。なお、遅延回路９４ｃ及びフリップフロップ９４ｄの配置構成には、様々なバリエーションがある。時間測定器９４に入力されたスタート信号は、直列接続された複数の遅延回路９４ｃを順番に伝達する。各遅延回路９４ｃは、入力された信号を、演算処理装置９０（距離算出部１５）から指令された遅延時間Δｔだけ遅らせて出力する。よって、各遅延回路９４ｃの遅延時間Δｔは、時間測定器９４の時間分解能になる。各遅延回路９４ｃの出力信号は、フリップフロップ９４ｄに入力される。時間測定器９４に入力されたストップ信号がオンになると、各フリップフロップ９４ｄの出力信号が、ラッチされる。複数のフリップフロップ９４ｄの出力信号は、カウンタ９４ｅに入力され、カウンタ９４ｅは、複数のフリップフロップ９４ｄの出力信号に応じたカウント値を出力する。
【００３６】
図７に示すように、レーザ光源１１１から出射したレーザ光Ｌ１は、距離Ｌだけ前方にある物体４０に反射し、反射光Ｌ２は、距離Ｌだけ後方にある光検出器１３１に入射する。図８は、レーザ光源１１１から出射したレーザ光Ｌ１の出射信号と、光検出器１３１で受光した反射光Ｌ２の受光信号との関係を示している。出射信号の立ち上がりから受光信号のピークまで時間Ｔｃｔ（受光時間Ｔｃｔ）は、レーザ光源１１１及び光検出器１３１と物体４０との間の距離Ｌをレーザ光が往復する時間である。よって、受光時間Ｔｃｔに光速ｃ０を乗算し、２で除算すれば、物体４０までの距離Ｌを算出することができる（Ｌ＝Ｔｃｔ×ｃ０／２）。
【００３７】
＜距離算出部１５＞
距離算出部１５は、時間測定器９４が測定した受光時間Ｔｃｔに基づいて、照射角度に存在する物体までの距離を算出する。
【００３８】
距離算出部１５は、受光時間Ｔｃｔに光速ｃ０を乗算し、２で除算した値を、レーザ光Ｌ１の発光時点の照射角度に存在する物体までの距離Ｌとして算出する（Ｌ＝Ｔｃｔ×ｃ０／２）。なお、距離算出部１５は、時間測定器９４が受光時間Ｔｃｔを出力していない場合は、その時点の照射角度に存在する物体を検出できないと判定して、距離Ｌを算出しない。距離算出部１５は、距離の算出結果を外部演算処理装置３１に伝達する。
【００３９】
＜受光時間の計測挙動＞
図１１は、レーザ光が出射してから反射光を受光し、時間計測するまでの時間測定器９４のカウンタ処理、及びデータ処理の流れを説明するタイムチャートである。図１１の最上段のタイムチャートは、レーザ光源駆動回路１１２からレーザ光源１１１への出力信号（以下、出射信号と称す）の時間波形を示している。図１１の上から２段目のタイムチャートは、光検出器１３１が出力した受光信号の時間波形を示している。図１１の上から３段目のタイムチャートは、時間測定器９４のカウント間隔を示している。図１１の最下段のタイムチャートは、カウンタのデータ処理が可能な時間帯を示している。
【００４０】
まず、レーザ光源駆動回路１１２からレーザ光源１１１に伝達される出力信号がオンになり、レーザ光源１１１がレーザ光の出射を開始する。レーザ光源駆動回路１１２からレーザ光源１１１への出力信号は、時間測定器９４にも入力される。時間測定器９４は、時間０でレーザ光源駆動回路１１２の出力信号が閾値を超えた時に、カウンタのカウントアップを０から開始する。
【００４１】
そして、光検出器１３１が反射光を受光すると、光検出器１３１の出力信号（受光信号）が増加し始める。光検出器１３１の出力信号（受光信号）は、時間測定器９４に入力される。時間測定器９４は、光検出器１３１の出力信号（受光信号）が、閾値を超えた直後のタイミング（時間Ｔｃｔ）で、カウンタのカウントアップを停止する。そして、光検出器１３１は、停止したカウンタ値Ｃｎｔの２進数のデジタルデータを１ビット又は複数ビットずつ演算処理装置９０に伝達する。このカウンタ値Ｃｎｔは、実際の受光時間ｔｃｔを、時間分解能であるカウントアップ間隔Δｔで除算し、除算した値の小数点以下を切り上げた値に相当する（（ｔｃｔ／Δｔ）の小数点以下の切り上げ値）。カウンタ値Ｃｎｔに、時間分解能Δｔを乗算すると、時間測定器９４により測定された受光時間Ｔｃｔになる（Ｔｃｔ＝Ｃｎｔ×Δｔ）。ｔｃｔ／Δｔの小数点以下の部分に、時間分解能Δｔを乗算した値は、実際の受光時間ｔｃｔと、時間測定器９４により計測された受光時間Ｔｃｔとの誤差Δｔｅｒである（Δｔｅｒ＝（ｔｃｔ／Δｔの小数点以下の部分）×Δｔ）。従って、時間分解能Δｔを小さくすると誤差Δｔｅｒは減少し、距離測定の精度が向上する。
【００４２】
例えば、物体の距離がＬである場合を考える。光速をｃ０とすると、レーザ光が物体に反射して戻るまでの受光時間ｔｃｔは、次式で与えられる。
ｔｃｔ＝２×Ｌ／ｃ０    ・・・（１）
よって、受光時間ｔｃｔは、物体の距離Ｌに依存する。レーザ光の強度及び反射光の受光感度等から定まる、レーザ距離測定装置１０が測定可能な最大の測定距離をＬｍとすると、それに対応する測定可能な最大の受光時間Ｔｃｔ１ｍは、次式で与えられる。
Ｔｃｔ１ｍ＝２×Ｌｍ／ｃ０    ・・・（２）
２×Ｌｍ／ｃ０からｔｃｔを差し引いた時間をｔ２とする（ｔ２＝２×Ｌｍ／ｃ０−ｔｃｔ）。計測した受光時間Ｔｃｔの転送に必要な時間ｔ３は、受光時間Ｔｃｔのビット数をＮとし、信号演算及び処理時間を含めた１秒当たりの転送ビット数をＢとすると、次式で与えられる。
ｔ３＝Ｎ／Ｂ      ・・・（３）
【００４３】
ここで、図１１の最下段のタイムチャートに示した時間帯のうち、データ処理に使用できる時間は、ｔ２＋ｔ３になる。最大の測定距離Ｌｍまでの距離測定を行うためには、単位時間当りの測定回数の最大値Ｍは、次式で与えられる。
Ｍ＝１／（Ｔｃｔ＋ｔ２＋ｔ３）      ・・・（４）
ここで、Ｔｃｔ＋ｔ２＝２×Ｌｍ／ｃ０である。カウンタ値のビット数Ｎは、次式で与えられる。ここで、ＲｏｕｎｄＵＰ１（Ａ）は、Ａの小数点以下を切り上げる処理を行う関数である。
Ｎ＝ＲｏｕｎｄＵＰ１（ｌｏｇ２（２×Ｌｍ／ｃ０／Δｔ））
・・・（５）
よって、計測した受光時間Ｔｃｔの転送に必要な最小限の時間ｔ３は、次式で与えられる。
ｔ３＝ＲｏｕｎｄＵＰ１（ｌｏｇ２（２×Ｌｍ／ｃ０／Δｔ））／Ｂ
・・・（６）
よって、単位時間当りの測定回数の最大値Ｍは、次式で与えられる。
Ｍ＝１／｛Ｔｃｔ＋ｔ２
＋ＲｏｕｎｄＵＰ１（ｌｏｇ２（２×Ｌｍ／ｃ０／Δｔ））／Ｂ｝
・・・（７）
【００４４】
よって、式（５）及び式（７）から、時間分解能Δｔを大きくすると、カウンタ値のビット数Ｎを減少させることができるため、単位時間当たりの測定回数の最大値Ｍを増加させることが可能になる。
【００４５】
＜物体の距離と時間分解能との関係＞
図１２は、レーザ光の照射角度を左から右に走査した場合の各照射角度２００と、各照射角度２００において、レーザ光が物体に当った箇所を黒丸２０１で示した図である。図１２の例では、物体４０の後方に遠方背景物４１がある。
【００４６】
図１３は、レーザ光が、物体４０に当たる前後を示した図である。レーザ光は、照射角度２１０、２１１、２１２の順で走査され、２１０では、レーザ光は、遠方背景物４１に当たり、２１１、２１２では、物体４０に当たっている。
【００４７】
図１４は、照射角度２１０、２１１、２１２のそれぞれにおける、出射信号、受光信号、及びカウンタ値の挙動を示すタイムチャートである。各照射角度２１０、２１１、２１２のタイムチャートにおける横軸の時間軸は、レーザ光の出射時点を時間０に設定して揃えている。
【００４８】
照射角度２１０の時は、時間分解能Δｔは比較的に大きい値に設定されており、レーザ距離測定装置１０が測定可能な最大の測定距離Ｌｍ及びそれに対応する最大の受光時間Ｔｃｔ１ｍは、遠方背景物４１の距離及び受光時間よりも少し大きくなっている。なお、時間分解能Δｔは、Δｔ＝Ｔｃｔ１ｍ／（２Ｎ）である。カウンタ値は、最大値２Ｎに到達するとカウントアップを停止し、時間測定ができなくなる。カウンタ値が、最大値２Ｎに到達する少し前に、受光信号が閾値を超え、カウントアップを停止している。この閾値を超えた実際の受光時間をｔｃｔ１とする。一方、停止したカウンタ値は整数であるので、カウンタ値により計測された受光時間Ｔｃｔ１は、時間分解能Δｔの整数倍となる。実際の受光時間ｔｃｔ１とカウンタにより測定された受光時間Ｔｃｔとの測定誤差Δｔｅｒ１は、Δｔｅｒ１＝Ｔｃｔ１−ｔｃｔ１となる。従って、距離の測定誤差ΔＬ１は、ΔＬ１＝Δｔｅｒ１×ｃ０／２である。
【００４９】
照射角度２１１の時の時間分解能Δｔは、照射角度２１０の時と同じにされている。レーザ光は、遠方背景物４１よりも近くに位置する物体４０に反射するため、カウンタ値は、最大値２Ｎに到達するよりもだいぶ前に、受光信号が閾値を超え、カウントアップを停止している。なお、図には、カウンタ値を２進数で示しており、最大値を、１１１１…で表示している。よって、照射角度２１１の時の実際の受光時間ｔｃｔ２は、照射角度２１０の時の実際の受光時間ｔｃｔ１よりも小さくなっている（ｔｃｔ２＜ｔｃｔ１）。実際の受光時間ｔｃｔ２とカウンタにより測定された受光時間Ｔｃｔ２との測定誤差Δｔｅｒ２は、Δｔｅｒ２＝Ｔｃｔ２−ｔｃｔ２となる。
【００５０】
照射角度２１０の誤差Δｔｅｒ１の最大値と照射角度２１１の誤差Δｔｅｒ２の最大値は、ともにΔｔである。よって、設定された時間分解能における最大の測定距離に対して、物体の距離が短くなるほど、真の距離に対する測定誤差の割合が大きくなり、測定精度が低下する。一方、最大の測定距離よりも物体の距離が長くなると、距離を測定できなくなる。従って、最大の測定距離よりも物体の距離が長くならない範囲で、最大の測定距離が物体の距離に近づくように、時間分解能Δｔを調節することで、真値に対する測定誤差の割合を小さくできる。
【００５１】
一方、照射角度２１２の時の時間分解能Δｔは、照射角度２１０及び照射角度２１１の時の半分にされている。よって、最大の測定距離及び最大の受光時間Ｔｃｔ２ｍは、照射角度２１０及び照射角度２１１の時の半分になっている。そのため、照射角度２１２の誤差Δｔｅｒ３の最大値は、照射角度２１０の誤差Δｔｅｒ１の最大値及び照射角度２１１の誤差Δｔｅｒ２の最大値の半分になる。よって、照射角度２１１の場合よりも、真の距離に対する測定誤差の割合を半分にすることができる。なお、カウンタ値の最大値は、同じ２Ｎであるので、照射角度２１０及び照射角度２１１の場合の半分の時間で、カウントアップを停止しているが、物体４０の距離は、最大の測定距離の範囲内であるので、受光時間を測定できている。よって、時間分解能Δｔを小さくすることで、時間測定器９４から出力されるデータ量（ビット数Ｎ）を増加させずに、近距離に位置する物体４０の距離を精度良く測定することができる。
【００５２】
すなわち、測定物体が近距離にある場合は、時間測定器９４の時間分解能Δｔを小さくし、測定物体が遠距離にある場合は、時間分解能Δｔを大きくすることで、少ないデータ量で、近距離の物体の距離を精度よく測定するとともに、遠距離の物体の距離を測定することができる。よって、データ転送に必要な時間ｔ３の増大を抑制することができ、単位時間当たりの測定回数を増加させることができる。
【００５３】
＜距離算出部１５による時間分解能の変化＞
そこで、距離算出部１５は、検出情報としての受光時間Ｔｃｔに基づいて、物体距離の算出に用いる時間測定器９４の時間分解能Δｔを変化させるように構成されている。距離算出部１５は、測定した受光時間Ｔｃｔが長くなるに従って、時間分解能Δｔを大きくする。なお、測定した受光時間Ｔｃｔの代わりに、受光時間Ｔｃｔと比例関係になる、測定距離が用いられてもよい。
【００５４】
この構成によれば、測定物体が近距離にある場合に時間測定器９４の時間分解能Δｔを小さくし、測定物体が遠距離にある場合に時間分解能Δｔを大きくすることで、近距離の物体の距離を精度よく測定するとともに、遠距離の物体の距離を測定できる。
【００５５】
なお、時間測定器９４が出力する、受光時間Ｔｃｔを表すデータ量は変化しないように構成されている。本実施の形態では、時間測定器９４は、シリアル通信又はパラレル通信により、演算処理装置９０（距離算出部１５）に、固定のビット数Ｎのカウンタ値を１ビット又は複数ビットずつ転送する。
【００５６】
この構成によれば、近距離の物体も遠距離の物体も、できるだけ少ない同じデータ量で、距離を測定することができ、例えば、遠距離の物体の距離を測定しても、データ転送に必要な時間の増大を抑制することができ、単位時間当たりの測定回数を増加させることができる。
【００５７】
また、距離算出部１５は、時間測定器９４が受光時間Ｔｃｔを計測できなかった場合は、時間分解能Δｔを大きくするように構成されている。本実施の形態では、距離算出部１５は、時間測定器９４が受光時間Ｔｃｔを計測できなかった場合は、時間分解能Δｔを最大値に設定する。時間分解能Δｔを小さくすると、測定可能な最大受光時間及び最大測定距離が短くなり、時間測定器９４は、最大測定距離よりも遠方にある物体を検出できず、受光時間Ｔｃｔを計測できない場合がある。その場合に、時間分解能Δｔを大きくすることで、測定可能な最大受光時間及び最大測定距離を長くすることができ、遠方にある物体の受光時間Ｔｃｔを測定できる。
【００５８】
本実施の形態では、図１４の例のように、距離算出部１５は、直前に測定した受光時間Ｔｃｔに基づいて、今回の測定の時間分解能Δｔを変化させるように構成されている。図１４の例のように、照射角度２１１の測定を行う場合は、直前の照射角度２１０で測定した受光時間Ｔｃｔが長いので、照射角度２１１の測定を行う場合の時間分解能Δｔは大きい値に設定される。照射角度２１２の測定を行う場合は、直前の照射角度２１１で測定した受光時間Ｔｃｔが短いので、照射角度２１２の測定を行う場合の時間分解能Δｔは小さい値に設定される。直前の測定結果に応じて、時間分解能Δｔを適応的に最適化することができる。
【００５９】
本実施の形態では、距離算出部１５は、受光時間Ｔｃｔがとり得る範囲を複数の領域に分割した複数の分割領域のそれぞれに時間分解能Δｔの設定値が予め設定された分解能設定データを参照し、測定した受光時間Ｔｃｔに対応する分割領域の時間分解能Δｔを設定する。よって、距離算出部１５は、測定した受光時間Ｔｃｔが長くなるに従って、段階的に時間分解能Δｔを大きくする。
【００６０】
本実施の形態では、図１５に示すように、分解能設定データは、２つの領域に分割されている。具体的には、分解能設定データでは、０から、レーザ距離測定装置１０が測定可能な最大の受光時間Ｔｃｔ１ｍの範囲が、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とに分割されている。第１領域Ｒ１に第１の時間分解能Δｔ１が予め設定されており、第２領域Ｒ２に第２の時間分解能Δｔ２が予め設定されている。受光時間Ｔｃｔが境界値Ｔｃｔ２ｍ以下の領域が、第２領域Ｒ２であり、受光時間Ｔｃｔが境界値Ｔｃｔ２ｍより大きい領域が、第１領域Ｒ１である。すなわち、受光時間Ｔｃｔが０から境界値Ｔｃｔ２ｍまでの領域が、第２領域Ｒ２であり、受光時間Ｔｃｔが境界値Ｔｃｔ２ｍから最大の受光時間Ｔｃｔ１ｍまでの領域が、第１領域Ｒ１である。
【００６１】
第２の時間分解能Δｔ２は、第１の時間分解能Δｔ１よりも小さい値に設定されている。距離算出部１５は、測定した受光時間Ｔｃｔが境界値Ｔｃｔ２ｍ以下である場合は、第２領域Ｒ２であると判定し、第２の時間分解能Δｔ２を、時間測定器９４の時間分解能Δｔに設定し、測定した受光時間Ｔｃｔが境界値Ｔｃｔ２ｍより大きい場合は、第１領域Ｒ１であると判定し、第１の時間分解能Δｔ１を、時間測定器９４の時間分解能Δｔに設定する。
【００６２】
図１５の例では、境界値Ｔｃｔ２ｍは、測定可能な最大の受光時間Ｔｃｔ１ｍの半分の値に設定されており、第２の時間分解能Δｔ２は、第１の時間分解能Δｔ１の半分の値に設定されている。なお、式（２）に示したように、最大の受光時間Ｔｃｔ１ｍは、レーザ距離測定装置１０が測定可能な最大の測定距離Ｌｍの２倍値を、光速ｃ０で除算した値に設定され（Ｔｃｔ１ｍ＝２×Ｌｍ／ｃ０）、第１の時間分解能Δｔ１は、Δｔ１＝Ｔｃｔ１ｍ／（２Ｎ）に設定される。境界値Ｔｃｔ２ｍの設定値、及び第２の時間分解能Δｔ２の設定値は、任意の値に設定されてもよい。また、領域数は、２より大きい数に設定されてもよい。
【００６３】
＜フローチャート＞
図１６のフローチャートを用いて処理を説明する。処理を開始すると、ステップＳ０１で、走査制御部１４は、走査機構１２を制御してレーザ光の照射角度を走査させる。そして、ステップＳ０２で、送受光制御部１６は、レーザ光源駆動回路１１２に指令信号を伝達し、パルス周期Ｔｐのパルス状のレーザ光を発光させる。ステップＳ０３で、時間測定器９４は、レーザ光源駆動回路１１２からレーザ光源１１１への出力信号が閾値を超えると、カウンタ値のカウントアップを開始する。ステップＳ０４で、受光部１３は、反射光を受光すると受光信号を出力する。ステップＳ０５で、時間測定器９４は、受光部１３が出力した受光信号が閾値を超えると、カウントアップを停止する。
【００６４】
そして、ステップＳ０６で、時間測定器９４は、カウンタ値Ｃｎｔを演算処理装置９０（距離算出部１５）に転送する。距離算出部１５は、カウンタ値Ｃｎｔに時間分解能Δｔを乗算して、受光時間Ｔｃｔを算出する（Ｔｃｔ＝Ｃｎｔ×Δｔ）。距離算出部１５は、受光時間Ｔｃｔに基づいて、物体までの距離である物体距離を算出する。
【００６５】
ステップＳ０７で、距離算出部１５は、時間分解能Δｔにカウンタの最大値２Ｎを乗算した最大の受光時間を経過しても、カウンタ値Ｃｎｔを受信できない場合は、照査角度に物体が存在しない、又は時間分解能Δｔに応じた最大測定距離の範囲内に物体が存在しないため、受光部１３が反射光を受光できなかったと判定し、ステップＳ０８に進み、カウンタ値Ｃｎｔを受信した場合は、受光部１３が反射光を受光できたと判定し、ステップＳ０９に進む。
【００６６】
距離算出部１５は、反射光を受光できなかったと判定した場合（ステップＳ０７：Ｎｏ）は、ステップＳ０８で、次回の測定に用いる時間分解能Δｔを大きくする。本実施の形態では、距離算出部１５は、時間分解能Δｔを、最大値の第１の時間分解能Δｔ１に設定する。時間分解能Δｔが小さい状態で、遠方に物体がある場合、反射光が帰ってくるまでの時間の方が、測定可能な最大時間よりも長くなるため、受光時間Ｔｃｔを取得できない。よって、この場合に時間分解能Δｔを大きくして、次回の測定を行うことで、遠方の物体の距離を測定することができる。
【００６７】
一方、距離算出部１５は、反射光を受光できたと判定した場合（ステップＳ０７：Ｙｅｓ）は、ステップＳ０９で、受光時間Ｔｃｔが、境界値Ｔｃｔ２ｍよりも大きいか否かを判定し、大きいと判定した場合は、ステップＳ１２に進み、大きくないと判定した場合は、ステップＳ１０に進む。距離算出部１５は、受光時間Ｔｃｔが境界値Ｔｃｔ２ｍよりも大きくないと判定した場合（ステップＳ０９：Ｎｏ）は、ステップＳ１０で、時間分解能Δｔを小さくできるか否かを判定し、小さくできると判定した場合は、ステップＳ１１に進み、小さくできないと判定した場合は、ステップＳ１２に進む。
【００６８】
本実施の形態では、距離算出部１５は、現在の時間分解能Δｔが第１の時間分解能Δｔ１である場合は、小さくできると判定し、現在の時間分解能Δｔが第２の時間分解能Δｔ２である場合は、小さくできないと判定する。距離算出部１５は、小さくできると判定した場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１１で、時間分解能Δｔを小さくする。本実施の形態では、距離算出部１５は、時間分解能Δｔを第２の時間分解能Δｔ２に設定する。ステップＳ１２で、距離算出部１５は、距離測定を継続する場合は、ステップＳ０１に戻り、処理を継続し、距離測定を継続しない場合は、一連の処理を終了する。
【００６９】
２．実施の形態２
次に、実施の形態２に係るレーザ距離測定装置１０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係るレーザ距離測定装置１０の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、距離算出部１５の時間分解能Δｔの変化方法が実施の形態１と異なる。
【００７０】
本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、距離算出部１５は、検出情報としての受光時間Ｔｃｔに基づいて、物体距離の算出に用いる時間測定器９４の時間分解能Δｔを変化させる。距離算出部１５は、測定した受光時間Ｔｃｔが長くなるに従って、時間分解能Δｔを大きくする。距離算出部１５は、時間測定器９４が受光時間Ｔｃｔを計測できなかった場合は、時間分解能Δｔを大きくする。また、距離算出部１５は、受光時間Ｔｃｔがとり得る範囲を複数の領域に分割した複数の分割領域のそれぞれに時間分解能Δｔの設定値が予め設定された分解能設定データを参照し、測定した受光時間Ｔｃｔに対応する分割領域の時間分解能Δｔを設定する。
【００７１】
本実施の形態では、実施の形態１とは異なり、距離算出部１５は、今回の測定の照射角度に対応する前回の走査周期（フレーム）の照射角度で測定した受光時間Ｔｃｔに基づいて、今回の測定の時間分解能Δｔを変化させるように構成されている。
【００７２】
この構成によれば、一旦、各照射角度で物体距離を検出すると、次回の走査周期（フレーム）以降において、各照射角度の時間分解能Δｔを適切化して、物体距離の検出精度を向上させることができる。
【００７３】
図１７の上段及び下段の図に、同じフレームにおいて、距離が測定される複数の照射角度を点で示す。距離算出部１５は、各照射角度において測定した受光時間Ｔｃｔに基づいて、次回の測定で用いる時間分解能Δｔを設定し、次回の時間分解能Δｔを、照射角度と対応させてＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶する。
【００７４】
図１７の上段の図において、照射角度Ｐ１１及び照射角度Ｐ２１において、比較的近くに配置された物体４０の受光時間Ｔｃｔが測定される。受光時間Ｔｃｔが境界値Ｔｃｔ２ｍより小さいので、次回の時間分解能Δｔを小さい値（本例では、第２の時間分解能Δｔ２）に設定し、設定情報（フラグ情報等）を、照射角度Ｐ１１及び照射角度Ｐ２１と対応させてＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶する。
【００７５】
一方、Ｐ１１及びＰ１２以外の照射角度において、比較的に遠くに配置された物体４１の受光時間Ｔｃｔが測定される。受光時間Ｔｃｔが境界値Ｔｃｔ２ｍよりも大きいので、次回の時間分解能Δｔを大きい値（本例では、第１の時間分解能Δｔ１）に設定し、設定情報（フラグ情報等）を、照射角度Ｐ１１及び照射角度Ｐ２１以外の各照射角度と対応させてＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶する。
【００７６】
そして、図１７の下段の図に、次のフレームを示す。各照射角度において、距離算出部１５は、前回のフレームで設定された、対応する照射角度の時間分解能の設定情報を記憶装置９１から読出して、今回の測定で用いる時間分解能Δｔに設定する。
【００７７】
＜フローチャート＞
図１８のフローチャートを用いて処理を説明する。処理を開始すると、ステップＳ２１で、走査制御部１４は、走査機構１２を制御してレーザ光の照射角度を走査させる。そして、ステップＳ２２で、距離算出部１５は、前回のフレームで判定された、対応する照射角度の時間分解能の設定情報を記憶装置９１から読み出す。そして、ステップＳ２３で、距離算出部１５は、読み出した設定情報に対応する時間分解能Δｔを時間測定器９４に伝達する。
【００７８】
ステップＳ２４で、送受光制御部１６は、レーザ光源駆動回路１１２に指令信号を伝達し、パルス周期Ｔｐのパルス状のレーザ光を発光させる。ステップＳ２５で、時間測定器９４は、レーザ光源駆動回路１１２からレーザ光源１１１への出力信号が閾値を超えると、ステップＳ２３で伝達された時間分解能Δｔの時間間隔で、カウンタ値Ｃｎｔのカウントアップを開始する。
【００７９】
ステップＳ２６で、受光部１３は、反射光を受光すると受光信号を出力する。ステップＳ２７で、時間測定器９４は、受光部１３が出力した受光信号が閾値を超えると、カウントアップを停止する。そして、ステップＳ２８で、時間測定器９４は、カウンタ値Ｃｎｔを演算処理装置９０（距離算出部１５）に転送する。距離算出部１５は、カウンタ値Ｃｎｔに時間分解能Δｔを乗算して、受光時間Ｔｃｔを算出する。距離算出部１５は、受光時間Ｔｃｔに基づいて、物体までの距離である物体距離を算出する。
【００８０】
ステップＳ２９で、距離算出部１５は、時間分解能Δｔにカウンタの最大値（２Ｎ）を乗算した最大の受光時間を経過しても、カウンタ値Ｃｎｔを受信できない場合は、照査角度に物体が存在しない、又は時間分解能Δｔに応じた最大測定距離の範囲内に物体が存在しないため、受光部１３が反射光を受光できなかったと判定し、ステップＳ３０に進み、カウンタ値Ｃｎｔを受信した場合は、受光部１３が反射光を受光できたと判定し、ステップＳ３１に進む。
【００８１】
距離算出部１５は、反射光を受光できなかったと判定した場合（ステップＳ２９：Ｎｏ）は、ステップＳ３０で、次回のフレームで用いる時間分解能Δｔを大きくする。本実施の形態では、距離算出部１５は、時間分解能Δｔを、最大値の第１の時間分解能Δｔ１に設定する。そして、距離算出部１５は、時間分解能Δｔの設定情報を、今回の照射角度と対応させてＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶する。
【００８２】
一方、距離算出部１５は、反射光を受光できたと判定した場合（ステップＳ２９：Ｙｅｓ）は、ステップＳ３１で、受光時間Ｔｃｔが、境界値Ｔｃｔ２ｍよりも大きいか否かを判定し、大きいと判定した場合は、ステップＳ３４に進み、大きくないと判定した場合は、ステップＳ３２に進む。距離算出部１５は、受光時間Ｔｃｔが境界値Ｔｃｔ２ｍよりも大きくないと判定した場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）は、ステップＳ３２で、時間分解能Δｔを小さくできるか否かを判定し、小さくできると判定した場合は、ステップＳ３３に進み、小さくできないと判定した場合は、ステップＳ３４に進む。
【００８３】
本実施の形態では、距離算出部１５は、現在の時間分解能Δｔが第１の時間分解能Δｔ１である場合は、小さくできると判定し、現在の時間分解能Δｔが第２の時間分解能Δｔ２である場合は、小さくできないと判定する。距離算出部１５は、小さくできると判定した場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）は、ステップＳ３３で、時間分解能Δｔを小さくする。本実施の形態では、距離算出部１５は、時間分解能Δｔを第２の時間分解能Δｔ２に設定する。そして、距離算出部１５は、時間分解能Δｔの設定情報を、今回の照射角度と対応させてＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶する。ステップＳ３４で、距離算出部１５は、距離測定を継続する場合は、ステップＳ２１に戻り、処理を継続し、距離測定を継続しない場合は、一連の処理を終了する。
【００８４】
３．実施の形態３
次に、実施の形態３に係るレーザ距離測定装置１０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係るレーザ距離測定装置１０の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、距離算出部１５の時間分解能Δｔの変化方法が実施の形態１と異なる。
【００８５】
本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、距離算出部１５は、検出情報としての受光時間Ｔｃｔに基づいて、物体距離の算出に用いる時間測定器９４の時間分解能Δｔを変化させる。距離算出部１５は、測定した受光時間Ｔｃｔが長くなるに従って、時間分解能Δｔを大きくする。距離算出部１５は、時間測定器９４が受光時間Ｔｃｔを計測できなかった場合は、時間分解能Δｔを大きくする。
【００８６】
本実施の形態では、実施の形態１とは異なり、距離算出部１５は、測定した受光時間Ｔｃｔに余裕時間ΔＴｍｇを加算した値が、測定可能な最大の受光時間になるように、時間分解能Δｔを変化させるように構成されている。例えば、距離算出部１５は、式（８）に示すように、測定した受光時間Ｔｃｔに余裕時間ΔＴｍｇを加算した値を、最大のカウンタ値２Ｎで除算した値を、時間分解能Δｔに設定する。或いは、距離算出部１５は、式（９）に示すように、受光時間Ｔｃｔに余裕係数Ｋｍを乗算した値を、最大のカウンタ値２Ｎで除算した値を、時間分解能Δｔに設定してもよい。ここで、余裕係数Ｋｍは、１より大きい値に設定されており、（Ｋｍ−１）×Ｔｃｔが、余裕時間ΔＴｍｇに相当する。なお、時間分解能Δｔは、レーザ距離測定装置１０が測定可能な最大の測定距離Ｌｍに対応する受光時間Ｔｃｔ１ｍを、最大のカウンタ値２Ｎで除算した値により、上限制限される。
Δｔ＝（Ｔｃｔ＋ΔＴｍｇ）／（２Ｎ）      ・・・（８）
Δｔ＝Ｋｍ×Ｔｃｔ／（２Ｎ）            ・・・（９）
【００８７】
この構成によれば、測定した受光時間Ｔｃｔに応じて、適応的に最適な時間分解能Δｔを設定することができ、物体の距離が変化しても、距離測定の精度を保つことができる。
【００８８】
図１９に、実施の形態１の図１４と同じ条件で、時間分解能Δｔを変化させた時の挙動をしめす。距離算出部１５は、直前に測定した受光時間Ｔｃｔに基づいて、今回の測定の時間分解能Δｔを変化させるように構成されている。図１９の照射角度２１２において設定された時間分解能Δｔは、直前の照射角度２１１で測定した受光時間Ｔｃｔに余裕時間ΔＴｍｇを加算した値を、最大のカウンタ値２Ｎで除算した値に設定されている。
【００８９】
なお、実施の形態２のように、距離算出部１５は、今回の測定の照射角度に対応する前回の走査周期（フレーム）の照射角度で測定した受光時間Ｔｃｔに基づいて、今回の測定の時間分解能Δｔを変化させてもよい。
【００９０】
４．実施の形態４
次に、実施の形態４に係るレーザ距離測定装置１０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係るレーザ距離測定装置１０の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、複数の時間測定器９４が設けられている点が実施の形態１と異なる。
【００９１】
本実施の形態では、時間分解能が互いに異なる複数の時間測定器９４が設けられている。そして、距離算出部１５は、測定した受光時間Ｔｃｔに基づいて、複数の時間測定器９４から今回の測定に用いる１つの時間測定器９４を選択する。受光時間Ｔｃｔの測定に用いる時間測定器を選択することにより、物体距離の算出に用いる時間測定器の時間分解能が変化される。そして、距離算出部１５は、選択された１つの時間測定器の受光時間Ｔｃｔの測定結果に基づいて、物体距離を算出する。距離算出部１５は、測定した受光時間Ｔｃｔが長くなるに従って、選択する時間測定器の時間分解能Δｔを大きくする。
【００９２】
この構成によれば、既定の時間分解能を有する安価な複数の時間測定器を用いて、物体距離の測定精度を向上することができる。
【００９３】
実施の形態１と同様に、距離算出部１５は、直前に測定した受光時間Ｔｃｔに基づいて、選択する時間測定器の時間分解能Δｔを変化させる。或いは、実施の形態２と同様に、距離算出部１５は、今回の測定の照射角度に対応する前回のフレームの照射角度で測定した受光時間Ｔｃｔに基づいて、選択する時間測定器の時間分解能Δｔを変化させる。
【００９４】
例えば、第１の時間測定器と第２の時間測定器とが設けられており、第１の時間測定器に設定される第１の時間分解能Δｔ１と、第２の時間測定器に設定される第２の時間分解能Δｔ２とが、互いに異なる値に設定されている。
【００９５】
実施の形態１と同様に、第１の時間分解能Δｔ１は、レーザ距離測定装置１０が測定可能な最大の測定距離Ｌｍに対応する最大の受光時間Ｔｃｔ１ｍを、最大のカウンタ値２Ｎで除算した値に設定される（Δｔ１＝Ｔｃｔ１ｍ／２Ｎ）。第２の時間分解能Δｔ２は、第１の時間分解能Δｔ１よりも小さい値に設定される。
【００９６】
距離算出部１５は、測定した受光時間Ｔｃｔが境界値Ｔｃｔ２ｍ以上である場合は、第１の時間測定器を今回の測定に用いる時間測定器に選択し、測定した受光時間Ｔｃｔが境界値Ｔｃｔ２ｍよりも小さい場合は、第２の時間測定器を今回の測定に用いる時間測定器に選択する。境界値Ｔｃｔ２ｍは、第２の時間分解能Δｔ２に最大のカウンタ値２Ｎを乗算した値に設定される。そして、距離算出部１５は、距離算出部１５により選択された時間測定器が出力したカウンタ値に、選択された時間測定器の時間分解能を乗算した値を、受光時間Ｔｃｔとして算出する。そして、距離算出部１５は、受光時間Ｔｃｔの測定結果に基づいて、物体距離を算出する。
【００９７】
５．実施の形態５
次に、実施の形態５に係るレーザ距離測定装置１０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係るレーザ距離測定装置１０の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、複数の時間測定器９４が設けられている点が実施の形態１と異なる。
【００９８】
本実施の形態では、時間分解能が互いに異なる複数の時間測定器９４が設けられている。そして、距離算出部１５は、複数の時間測定器９４が測定した複数の受光時間Ｔｃｔの測定結果から、物体距離の算出に用いる１つの受光時間の測定結果を選択する。複数の受光時間Ｔｃｔの測定結果から１つを選択することにより、物体距離の算出に用いる時間測定器の時間分解能が変化される。そして、距離算出部１５は、距離算出部１５により選択された１つの受光時間Ｔｃｔの測定結果に基づいて、物体距離を算出する。
【００９９】
この構成によれば、複数の受光時間の測定結果から最適な測定結果が選択される。よって、各照射角度における物体の初回検出時から、適切に選択された時間分解能を用いた受光時間を測定できるため、近距離の物体の距離測定精度を向上できると共に、遠距離の物体の距離を測定することができる。また、既定の時間分解能を有する安価な複数の時間測定器を用いてコスト低減を行うことができる。
【０１００】
本実施の形態では、第１の時間測定器と第２の時間測定器とが設けられており、第１の時間測定器に設定される第１の時間分解能Δｔ１と、第２の時間測定器に設定される第２の時間分解能Δｔ２とが、互いに異なる値に設定されている。
【０１０１】
実施の形態１と同様に、第１の時間分解能Δｔ１は、レーザ距離測定装置１０が測定可能な最大の測定距離Ｌｍに対応する最大の受光時間Ｔｃｔ１ｍを、最大のカウンタ値２Ｎで除算した値に設定される（Δｔ１＝Ｔｃｔ１ｍ／２Ｎ）。第２の時間分解能Δｔ２は、第１の時間分解能Δｔ１よりも小さい値に設定される。
【０１０２】
距離算出部１５は、第１の時間測定器が出力したカウンタ値Ｃｎｔ１に第１の時間分解能Δｔ１を乗算した値を、第１の受光時間Ｔｃｔ１として算出し、第２の時間測定器が出力したカウンタ値Ｃｎｔ２に第２の時間分解能Δｔ２を乗算した値を、第２の受光時間Ｔｃｔ２として算出する。
【０１０３】
距離算出部１５は、第１の受光時間Ｔｃｔ１が境界値Ｔｃｔ２ｍ以上である場合は、第１の受光時間Ｔｃｔ１を物体距離の算出に用いる受光時間の測定結果として選択し、第１の受光時間Ｔｃｔ１が境界値Ｔｃｔ２ｍよりも小さい場合は、第２の受光時間Ｔｃｔ２を物体距離Ｌの算出に用いる受光時間の測定結果として選択する。境界値Ｔｃｔ２ｍは、第２の時間分解能Δｔ２に最大のカウンタ値２Ｎを乗算した値に設定される（Ｔｃｔ２ｍ＝Δｔ２×２Ｎ）。そして、距離算出部１５は、距離算出部１５により選択された１つの受光時間の測定結果に基づいて、物体距離を算出する。
【０１０４】
図２０に例を示す。図２０の上段のタイムチャート群では、物体が比較的近くにあり、第１の受光時間Ｔｃｔ１が境界値Ｔｃｔ２ｍよりも小さくなっている。そのため、第２の受光時間Ｔｃｔ２が、物体距離の算出に用いる受光時間の測定結果に選択されている。よって、近距離の物体の距離測定精度が向上される。一方、図２０の下段のタイムチャート群では、物体が比較遠くにあり、第１の受光時間Ｔｃｔ１が境界値Ｔｃｔ２ｍよりも大きくなっている。そのため、第１の受光時間Ｔｃｔ１が、物体距離の算出に用いる受光時間の測定結果に選択されている。よって、遠距離の物体の距離を測定できている。
【０１０５】
６．実施の形態６
次に、実施の形態６に係るレーザ距離測定装置１０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係るレーザ距離測定装置１０の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、時間測定器９４の構成が実施の形態１と異なる。
【０１０６】
本実施の形態では、時間測定器９４は、コンデンサチャージ方式の時間測定器とされている。図２１は、コンデンサチャージ方式の時間計測器の原理を示す模式図である。コンデンサにＶｃの電圧を充電した後、コンデンサに負荷を接続し放電させると、コンデンサの端子電圧Ｖは、次式に従って、時間ｔの経過と伴に低下する。
Ｖ＝Ｖｃ×ｅ（−ｔ／（Ｒ×Ｃ））      ・・・（１０）
ここで、Ｒは負荷の抵抗であり、Ｃは、コンデンサの静電容量である。したがって、Ｒ、Ｃが既知である時、レーザ光の出射をトリガに負荷を接続し、コンデンサの端子電圧ＶをＡ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換し、取得することで、受光時間Ｔｃｔが求まる。
【０１０７】
例えば、端子電圧Ｖと受光時間Ｔｃｔの関係をあらかじめメモリに記憶させることで時間に変換できる。この場合、時間分解能Δｔは、Ａ／Ｄ変換器の分解能に依存する。したがって、時間分解能Δｔを変更する場合は、Ａ／Ｄ変換器の分解能を変更するか、分解能の異なる複数のＡ／Ｄ変換器を用いればよい。
【０１０８】
図２１は、電圧測定レンジの幅が大きい第１のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）、電圧測定レンジの幅の小さい第２のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ２）を使用する場合を示している。第１のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）及び第２のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ２）のデジタル変換値は、同じビット数Ｎとされている。距離算出部１５は、受光時間Ｔｃｔが境界値Ｂｔよりも小さい場合は、第２のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ２）のＡ／Ｄ変換値を用いて、受光時間Ｔｃｔを算出し、受光時間Ｔｃｔが境界値Ｂｔ以上である場合は、第１のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）のＡ／Ｄ変換値を用いて、受光時間Ｔｃｔを算出する。
【０１０９】
７．実施の形態７
次に、実施の形態７に係るレーザ距離測定装置１０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係るレーザ距離測定装置１０の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、検出情報が、レーザ距離測定装置１０が搭載された車両の速度である点が実施の形態１と異なる。
【０１１０】
レーザ距離測定装置１０を搭載した車両の速度を用い、その大小に応じて、時間分解能Δｔを変更することが考えられる。車両速度が高速である場合は遠方の物体は、短時間で接近する。車両が高速で走行する場合は、車両付近に測定対象物が存在する可能性が低いため、遠方の物体監視の重要性が増す。したがって、距離算出部１５は、車両速度が大きくなるに従って、時間分解能Δｔを大きくする。距離算出部１５は、カーナビゲーション装置３０又は車両の制御装置等から車両の速度の情報を取得する。
【０１１１】
例えば、距離算出部１５は、車両速度が境界速度以下である場合は、時間分解能Δｔを小さくする（例えば、実施の形態１の第２の時間分解能Δｔ２）。低速時は車両の近くにある障害物を、距離精度よく検出することができる。距離算出部１５は、車両速度が境界速度より大きい場合は、時間分解能Δｔを大きくする（例えば、実施の形態１の第１の時間分解能Δｔ１）。高速時は時間分解能を大きくすることで、距離精度よりもレーザ光の照射回数及び更新速度を優先し、障害物の検出性能を向上させることが可能である。
【０１１２】
８．実施の形態８
次に、実施の形態８に係るレーザ距離測定装置１０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係るレーザ距離測定装置１０の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、検出情報が、レーザ距離測定装置１０が搭載された車両の加速度である点が実施の形態１と異なる。
【０１１３】
車両の加速度を用いて時間分解能を変更する方法が考えられる。たとえば、車両が加速する場合は、遠方の障害物を監視する重要性が増すため、時間分解能を大きくすることで、遠方の物体距離を測定可能とし、障害になりうる物体の存在を早期に発見することができる。また、減速する場合は、近距離にある障害物を詳細に取得するために、時間分解能を小さくし、物体距離の測定精度を向上させることが考えられる。したがって、距離算出部１５は、車両の加速度が大きくなるに従って、時間分解能Δｔを大きくする。距離算出部１５は、カーナビゲーション装置３０又は車両の制御装置等から車両の加速度の情報を取得する。
【０１１４】
例えば、距離算出部１５は、車両の加速度が境界加速度以下である場合は、時間分解能Δｔを小さくする（例えば、実施の形態１の第２の時間分解能Δｔ２）。距離算出部１５は、車両の加速度が境界加速度より大きい場合は、時間分解能Δｔを大きくする（例えば、実施の形態１の第１の時間分解能Δｔ１）。
【０１１５】
９．実施の形態９
次に、実施の形態９に係るレーザ距離測定装置１０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係るレーザ距離測定装置１０の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、検出情報が、車両の傾きである点が実施の形態１と異なる。
【０１１６】
図２２に、車両の傾きが水平である場合を示す。図２３に、車両の傾きθが、前方に傾斜している場合をしめす。車両の傾きθは、路面に対する車両の前後方向の角度とされている。なお、車両１６２には、車両の傾きを検出する姿勢センサ１６１、及びレーザ距離測定装置１０が搭載されている。姿勢センサ１６１の出力信号は、レーザ距離測定装置１０に入力される。
【０１１７】
レーザ距離測定装置１０のレーザ光の照射範囲Ｒのうち、レーザ光が路面に当たる照射角度では、受光時間が短くなることが予測される。そのため、距離算出部１５は、レーザ光が路面に当たる照射角度では、時間分解能Δｔを小さくする。これにより、距離の測定精度を高めることが可能である。
【０１１８】
路面にあたるレーザ光の照射角度の範囲は車両の傾きよって変化する。図２２の水平の場合は、路面に照射される照射角度は、Ｐ１、Ｐ２である。一方、図２３の前方に傾斜している場合は、路面に照射される照射角度は、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に増加する。従って、距離算出部１５は、車両の傾きに応じて、時間分解能を小さくする下側の照射角度の範囲を変化させる。距離算出部１５は、車両の傾きが前方に傾くに従って、時間分解能を小さくする下側の照射角度の範囲を増加させる。これにより車両の走行時の振動又は乗員の多寡により車両の傾きが変化しても、近距離の物体に対する距離の測定精度を高めることが可能になる。
【０１１９】
１０．実施の形態１０
次に、実施の形態１０に係るレーザ距離測定装置１０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係るレーザ距離測定装置１０の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、検出情報が、受光時間の時間変化である点が実施の形態１と異なる。
【０１２０】
受光時間の時間変化は、レーザ距離測定装置１０と測定物体との相対速度に比例する。図２４に、レーザ距離測定装置１０を搭載した自車両１６２と、対向車両１９２との例をしめす。レーザ距離測定装置１０は、照射角度の範囲Ｒで、自車両１６２に接近する対向車両１９２の距離を検出する。距離算出部１５は、受光時間の時間変化（相対速度）に応じて、時間分解能を変化させる。距離算出部１５は、受光時間の時間変化（相対速度）が大きくなるに従って、時間分解能を小さくする。また、距離算出部１５は、受光時間の時間変化（相対速度）に応じて、受光時間を測定した照射角度１９１の時間分解能を変化させてもよい。相対速度が大きい物体は、自車両１６２に速く接近する。時間分解能を小さくすることで、自車両に速く接近する対向車両等の物体の距離を、精度よく測定することが可能になる。
【０１２１】
〔その他の実施の形態〕
最後に、本願のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
【０１２２】
（１）上記の各実施の形態においては、走査機構１２は、ＭＥＭＳミラー１２１を備えている場合を例に説明した。しかし、走査機構１２は、ＭＥＭＳミラー１２１以外の走査機構を備えてもよい。例えば、走査機構１２は、可動ミラーとして回転ポリゴンミラーを備え、上下方向の照射角度範囲が上側又は下側に移動するように、回転ポリゴンミラーの回転軸を傾ける機構等を備えていてもよい。
【０１２３】
（２）上記の各実施の形態においては、微小ミラーは、ローレンツ力により可動される場合を例に説明した。しかし、微小ミラーの可動機構は、ローレンツ力のような電磁方式に限られるものではなく、圧電素子を利用した圧電方式、又はミラーと電極間の電位差による静電力を利用した静電方式とされてもよい。
【０１２４】
（３）上記の各実施の形態においては、ＭＥＭＳミラー１２１を用い、図５に示すような走査を行って２次元走査を行う場合を例に説明した。しかし、ＭＥＭＳミラー１２１を用い、リサージュ走査又はラスタ走査を行って、２次元走査を行ってもよく、球面ミラーを用いて、歳差走査を行ってもよい。
【０１２５】
（４）上記の各実施の形態においては、２つの回転軸回りにミラーを回転させるＭＥＭＳミラー１２１を用いて２次元走査させる場合を例に説明した。しかし、１つの回転軸回りにミラーを回転させるＭＥＭＳミラーを２つ用いて、２次元走査させるように構成されてもよい。
【０１２６】
（５）上記の各実施の形態においては、１つのレーザ光源１１１のレーザ光を、ＭＥＭＳミラー１２１に反射させる場合を例に説明した。しかし、複数のレーザ光源１１１のレーザ光をＭＥＭＳミラー１２１に反射させるように構成されてもよい。
【０１２７】
（６）上記の各実施の形態においては、光検出器１３１は、ＭＥＭＳミラー１２１及び集光ミラー１３３に反射した反射光Ｌ２を受光する場合を例に説明した。しかし、光検出器１３１は、物体に反射した反射光Ｌ２を直接受光するように構成されてもよい。
【０１２８】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１２９】
１０  レーザ距離測定装置、１１  レーザ光発生部、１２  走査機構、１３  受光部、１４  走査制御部、１５  距離算出部、１６  送受光制御部、４０  物体、９４  時間測定器、Ｔｃｔ  受光時間、Δｔ  時間分解能
【図１】
2020067382.tif 000003
【図２】
2020067382.tif 000004
【図３】
2020067382.tif 000005
【図４】
2020067382.tif 000006
【図５】
2020067382.tif 000007
【図６】
2020067382.tif 000008
【図７】
2020067382.tif 000009
【図８】
2020067382.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2020067382.tif 000020
【図１９】
2020067382.tif 000021
【図２０】
2020067382.tif 000022
【図２１】
2020067382.tif 000023
【図２２】
2020067382.tif 000024
【図２３】
2020067382.tif 000025
【図２４】
2020067382.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月18日(2019.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光発生部と、
物体に反射したレーザ光の反射光を受光し、受光信号を出力する受光部と、
前記レーザ光発生部がレーザ光を出射してから前記受光部が前記受光信号を出力するまでの時間である受光時間を時間分解能で測定する時間測定器と、
前記時間測定器による前記受光時間の測定結果に基づいて、物体までの距離である物体距離を算出する距離算出部と、を備え、
前記距離算出部は、検出情報に基づいて、前記物体距離の算出に用いる前記時間測定器の時間分解能を変化させ、
前記検出情報は、前記受光時間であり、
前記時間分解能が互いに異なり、前記時間分解能が大きいほど、最大測定時間が長い複数の前記時間測定器が設けられ、
前記距離算出部は、複数の前記時間測定器から、測定した前記受光時間が長いほど、前記時間分解能が大きい１つの前記時間測定器を選択し、
前記距離算出部は、選択された１つの前記時間測定器の前記受光時間の測定結果に基づいて、前記物体距離を算出するレーザ距離測定装置。
【請求項２】
レーザ光を出射するレーザ光発生部と、
物体に反射したレーザ光の反射光を受光し、受光信号を出力する受光部と、
前記レーザ光発生部がレーザ光を出射してから前記受光部が前記受光信号を出力するまでの時間である受光時間を時間分解能で測定する時間測定器と、
前記時間測定器による前記受光時間の測定結果に基づいて、物体までの距離である物体距離を算出する距離算出部と、を備え、
前記距離算出部は、検出情報に基づいて、前記物体距離の算出に用いる前記時間測定器の時間分解能を変化させ、
前記検出情報は、前記受光時間であり、
前記時間分解能が互いに異なり、前記時間分解能が大きいほど、最大測定時間が長い複数の前記時間測定器が設けられ、
前記距離算出部は、複数の前記時間測定器が測定した複数の前記受光時間の測定結果から、測定した前記受光時間が長いほど前記時間分解能が大きい１つの前記時間測定器により測定された前記受光時間の測定結果を選択し、
前記距離算出部は、選択された１つの前記受光時間の測定結果に基づいて、前記物体距離を算出するレーザ距離測定装置。
【請求項３】
前記距離算出部は、直前に測定した前記受光時間に基づいて、今回の測定において選択する前記時間測定器の前記時間分解能を変化させる請求項１に記載のレーザ距離測定装置。
【請求項４】
前記レーザ光の照射角度を変化させる走査機構と、
前記走査機構を制御して前記レーザ光の照射角度を周期的に走査させる走査制御部と、を更に備え、
前記距離算出部は、今回の測定の照射角度に対応する前回の走査周期の照射角度で測定した受光時間に基づいて、今回の測定において選択する前記時間測定器の前記時間分解能を変化させる請求項１に記載のレーザ距離測定装置。
【請求項５】
前記時間測定器は、カウンタ方式であり、時間領域の信号をデジタル値に変換するタイムデジタルコンバータである請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。
【請求項６】
複数の前記時間測定器は、前記受光時間の測定結果を表すデータ量が互いに同じである請求項１から５のいずれか一項に記載のレーザ距離測定装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本願に係るレーザ距離測定装置は、レーザ光を出射するレーザ光発生部と、
物体に反射したレーザ光の反射光を受光し、受光信号を出力する受光部と、
前記レーザ光発生部がレーザ光を出射してから前記受光部が前記受光信号を出力するまでの時間である受光時間を時間分解能で測定する時間測定器と、
前記時間測定器による前記受光時間の測定結果に基づいて、物体までの距離である物体距離を算出する距離算出部と、を備え、
前記距離算出部は、検出情報に基づいて、前記物体距離の算出に用いる前記時間測定器の時間分解能を変化させ、
前記検出情報は、前記受光時間であり、
前記時間分解能が互いに異なり、前記時間分解能が大きいほど、最大測定時間が長い複数の前記時間測定器が設けられ、
前記距離算出部は、複数の前記時間測定器から、測定した前記受光時間が長いほど、前記時間分解能が大きい１つの前記時間測定器を選択し、
前記距離算出部は、選択された１つの前記時間測定器の前記受光時間の測定結果に基づいて、前記物体距離を算出するものである。