(57)【要約】【課題】遠方の対象物を検知可能とし、且つ、同時に近傍の対象物を高分解能で検出可能な距離測定装置を提供する。【解決手段】第１点滅周期で点滅して第１波長帯の第１光波を他の物体に向けて発光する第１光波照射手段と、第２点滅周期で点滅して第２波長帯の第２光波を他の物体に向けて発光する第２光波照射手段とを、含む発光手段と、第１波長帯の光のみを透過させる第１濾光手段と、第２波長帯の光のみを透過させる第２濾光手段とを、含む分光透過手段と、物体で反射して第１濾光手段を透過した第１透過光を受光し当該第１透過光の受光量に応じた第１受光信号を出力する第１受光手段と、物体で反射して第２濾光手段を透過した第２透過光を受光し当該第２透過光の受光量に応じた第２受光信号を出力する第２受光手段とを、含む感光手段と、第１受光信号および第２受光信号に基づいて物体までの距離を算出する距離算出手段とを備える、距離測定装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた第１点滅周期で点滅して第１波長帯の第１光波を他の物体に向けて発光する第１光波照射手段と、当該第１点滅周期と異なる第２点滅周期で点滅して当該第１波長帯と異なる第２波長帯の第２光波を他の物体に向けて発光する第２光波照射手段とを、少なくとも含む発光手段と、
前記第１波長帯の光のみを透過させる第１濾光手段と、前記第２波長帯の光のみを透過させる第２濾光手段とを、少なくとも含む分光透過手段と、
前記物体で反射して前記第１濾光手段を透過した第１透過光を受光し当該第１透過光の受光量に応じた第１受光信号を出力する第１受光手段と、前記物体で反射して前記第２濾光手段を透過した第２透過光を受光し当該第２透過光の受光量に応じた第２受光信号を出力する第２受光手段とを、少なくとも含む感光手段と、
前記第１受光信号および前記第２受光信号に基づいて前記物体までの距離を算出する距離算出手段とを備える、距離測定装置。
【請求項２】
前記第１点滅周期は、前記第２点滅周期より長く設定され、
前記第１濾光手段が前記第１透過光を透過させる面積は、前記第２濾光手段が前記第２透過光を透過させる面積より大きく設定される、請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記第１受光手段は、前記第１濾光手段が前記第１透過光を透過させる面積に応じた数だけ、予め定められた単位面積の受光面を有する受光素子が配列されて構成され、
前記第２受光手段は、前記第２濾光手段が前記第２透過光を透過させる面積に応じた数だけ、前記受光素子が配列されて構成される、請求項２に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記第１点滅周期は、前記第２点滅周期より長く設定され、
前記第１受光手段は、前記第２受光手段に設定されている受光感度より高い受光感度に設定される、請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記第１濾光手段は、前記第１波長帯の光のみを透過させる第１板状部材であり、
前記第２濾光手段は、前記第２波長帯の光のみを透過させる第２板状部材である、請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項６】
前記分光透過手段は、前記第１板状部材および前記第２板状部材を格子状に配列することによって、前記第１濾光手段および前記第２濾光手段をそれぞれ構成し、
前記感光手段は、複数の受光素子が設けられた単一のカメラであり、前記第１板状部材を透過する光を受光する当該受光素子を前記第１受光手段とし、前記第２板状部材を透過する光を受光する当該受光素子を前記第２受光手段としてそれぞれ構成する、請求項５に記載の距離測定装置。
【請求項７】
前記第１板状部材が格子状に配列される枚数は、前記第２板状部材が配列される枚数より多い、請求項６に記載の距離測定装置。
【請求項８】
前記感光手段は、前記第１板状部材を透過する光を受光する第１カメラを前記第１受光手段とし、前記第２板状部材を透過する光を受光する第２カメラを前記第２受光手段としてそれぞれに構成し、
前記分光透過手段は、前記第１カメラに取り付けられた前記第１板状部材を前記第１濾光手段とし、第２カメラに取り付けられた前記第２板状部材を前記第２濾光手段として、それぞれ構成する、請求項５に記載の距離測定装置。
【請求項９】
前記発光手段は車両のヘッドランプ近傍に搭載され、
前記第１光波照射手段は前記車両の周囲へ向けて前記第１光波を発光し、
前記第２光波照射手段は前記車両の周囲へ向けて前記第２光波を発光し、
前記感光手段は前記車両のフロントグリルに搭載され、
前記距離算出手段は、車両周囲に存在する物体までの距離を算出する、請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項１０】
前記第１点滅周期は、前記第２点滅周期より長く設定され、
前記発光手段は、前記第１点滅周期より短く、且つ、前記第２点滅周期より長い第３の点滅周期で点滅して、前記第１波長帯および第２波長帯と異なる第３波長帯の第３光波を他の物体に向けて発光する第３光波照射手段をさらに含み、
前記分光透過手段は、前記第３波長帯の光のみを透過させる第３濾光手段をさらに含み、
前記感光手段は、前記物体で反射して前記第３濾光手段を透過した第３透過光を受光し当該第３透過光の受光量に応じた第３受光信号を出力する第３受光手段をさらに含み、
前記距離算出手段は、前記第１受光信号、前記第２受光信号、および前記第３受光信号に基づいて前記物体までの距離を算出する、請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項１１】
予め定められた第１発生周期で断続的に第１周波数帯の第１音波を他の物体に向けて放射させる第１音波放射手段と、第１周波数帯と異なる第２周波数帯の第２音波を、第１発生周期と異なる第２発生周期で断続的に放射させる第２音波放射手段とを、少なくとも含む音波発生手段と、
前記第１音波および前記第２音波が物体で反射した反響音から、前記第１周波数帯の反響音のみを受信して、当該受信量に応じた第１受信信号を出力する第１受信手段と、前記反響音から、前記第２周波数帯の反響音のみを受信し、当該受信量に応じた第２受信信号を出力する第２受信手段とを、少なくとも含む受音手段と、
前記物体までの距離を、前記第１受信信号に基づいて算出する第１距離算出手段と、前記物体までの距離を前記第２受信信号に基づいて算出する第２距離算出手段とを、少なくとも含む距離算出手段とを備える、距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は距離測定装置に関し、より特定的には、光波または音波を用いた距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光波、または超音波などの波動を測定対象に向け放射し、当該測定対象に反射されて生ずる反射波を受信して当該測定対象までの距離を算出する測距装置が開発されている。上記測距装置は、一般的に、上記波動を放射してから、上記反射波するまでに要した時間、すなわち、波動の往復時間に基づいて、当該測定対象までの距離を算出する。
【０００３】
上記のような測距装置が、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される光学式測距装置は、発光素子および２つの蓄積素子を備える。上記蓄積素子は、受光量に応じた電荷をそれぞれ蓄積する。上記光学式測距装置は、所定周期のパルス信号と同期するように上記発光素子を発光させることにより光波信号を送信する。そして、上記光学式測距装置は、測定対象で反射された当該光波信号の反射波を所定のタイミングで受光して、２つの蓄積素子各々に電荷を蓄積させる。上記光学式測距装置は、各蓄積素子に蓄積された電荷信号の差分に基づいて差動信号を算出し、当該差動信号に基づいて上記測定対象までの距離を算出する。ここで、上記差動信号は、上述の電荷信号の差分を算出する処理によって、背景光等のノイズが除去された信号となる。したがって、上記光学式測距装置は、光波が測定対象に反射されて戻って来るまでの往復時間を算出可能であり、故に、当該測定対象までの距離を算出することができる。
【特許文献１】特開２００７−１３２８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、上記のような測距装置を車両に備え、当該車両と車両周囲の物体との接近距離を測定する場合、当該測距装置には、車両に接近する他車両等の物体を可能な限り遠方から検出可能であり、且つ、車両近傍を移動する歩行者や自転車等の物体について比較的高い距離分解能で当該物体までの距離を検出可能であることが求められる。
【０００５】
そして、上記測距装置によって、より遠方に位置する物体までの距離を測定するためには、上記光波信号をより遠方まで到達させる必要があり、そのために当該光波信号の強度を大きくする必要がある。そして、光波信号の強度を大きくするためには、一般的に、光波を継続的に放射する時間、すなわち、上記パルス信号のパルス幅を長くする必要がある。
【０００６】
しかしながら、上記のような測距装置では、パルス信号のパルス幅を長くすると、例えば、相対的に近い位置に存在する測定対象物までの距離を測定する場合に、距離分解能が低下してしまう。上記のような測距装置の距離分解能は、上記パルス信号のパルス幅に同期して放射される上記光波の連続する波列の長さ（以下、波列長と呼称する）により決定される。これは、異なる２つの測定対象物間の光波進行方向の間隔が当該波列長の１／２以下であると、当該２つの測定対象物からの反射波を各々区別することができず、当該２つの測定対象物までの距離を区別して検出することができないためである。したがって、上記のように、より遠方に位置する物体までの距離を測定するべく、パルス幅を長くすると、上記光波の波列長が長くなり、近距離を測定する際に、距離分解能が低下してしまうのである。
【０００７】
このように、従来の測距装置では、測定可能な最大距離と、距離分解能の高さを両立することが困難であった。本発明は上記の課題を鑑みて成されたものであり、遠方の対象物を検知可能とし、且つ、同時に近傍の対象物を高分解能で検出可能な距離測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本願は以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明は、予め定められた第１点滅周期で点滅して第１波長帯の第１光波を他の物体に向けて発光する第１光波照射手段と、当該第１点滅周期と異なる第２点滅周期で点滅して当該第１波長帯と異なる第２波長帯の第２光波を他の物体に向けて発光する第２光波照射手段とを、少なくとも含む発光手段と、第１波長帯の光のみを透過させる第１濾光手段と、第２波長帯の光のみを透過させる第２濾光手段とを、少なくとも含む分光透過手段と、物体で反射して第１濾光手段を透過した第１透過光を受光し当該第１透過光の受光量に応じた第１受光信号を出力する第１受光手段と、物体で反射して第２濾光手段を透過した第２透過光を受光し当該第２透過光の受光量に応じた第２受光信号を出力する第２受光手段とを、少なくとも含む感光手段と、第１受光信号および第２受光信号に基づいて物体までの距離を算出する距離算出手段とを備える、距離測定装置である。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、第１点滅周期は、第２点滅周期より長く設定され、第１濾光手段が第１透過光を透過させる面積は、第２濾光手段が第２透過光を透過させる面積より大きく設定される。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、第１受光手段は、第１濾光手段が第１透過光を透過させる面積に応じた数だけ、予め定められた単位面積の受光面を有する受光素子が配列されて構成され、第２受光手段は、第２濾光手段が第２透過光を透過させる面積に応じた数だけ、受光素子が配列されて構成される。
【００１１】
第４の発明は、第１の発明において、第１点滅周期は、第２点滅周期より長く設定され、第１受光手段は、第２受光手段に設定されている受光感度より高い受光感度に設定される。
【００１２】
第５の発明は、第１の発明において、第１濾光手段は、第１波長帯の光のみを透過させる第１板状部材であり、第２濾光手段は、第２波長帯の光のみを透過させる第２板状部材である。
【００１３】
第６の発明は、第５の発明において、分光透過手段は、第１板状部材および第２板状部材を格子状に配列することによって、第１濾光手段および第２濾光手段をそれぞれ構成し、感光手段は、複数の受光素子が設けられた単一のカメラであり、第１板状部材を透過する光を受光する当該受光素子を第１受光手段とし、第２板状部材を透過する光を受光する当該受光素子を第２受光手段としてそれぞれ構成する。
【００１４】
第７の発明は、第６の発明において、第１板状部材が格子状に配列される枚数は、第２板状部材が配列される枚数より多い。
【００１５】
第８の発明は、第５の発明において、感光手段は、第１板状部材を透過する光を受光する第１カメラを第１受光手段とし、第２板状部材を透過する光を受光する第２カメラを第２受光手段としてそれぞれに構成し、分光透過手段は、第１カメラに取り付けられた第１板状部材を第１濾光手段とし、第２カメラに取り付けられた第２板状部材を前記第２濾光手段として、それぞれ構成する。
【００１６】
第９の発明は、第１の発明において、発光手段は車両のヘッドランプ近傍に搭載され、第１光波照射手段は車両の周囲へ向けて第１光波を発光し、第２光波照射手段は車両の周囲へ向けて第２光波を発光し、感光手段は車両のフロントグリルに搭載され、距離算出手段は、車両周囲に存在する物体までの距離を算出する。
【００１７】
第１０の発明は、第１の発明において、第１点滅周期は、第２点滅周期より長く設定され、発光手段は、第１点滅周期より短く、且つ、第２点滅周期より長い第３の点滅周期で点滅して第３波長帯の第３光波を他の物体に向けて発光する第３光波照射手段をさらに含み、分光透過手段は、第３波長帯の光のみを透過させる第３濾光手段をさらに含み、感光手段は、物体で反射して第３濾光手段を透過した第３透過光を受光し当該第３透過光の受光量に応じた第３受光信号を出力する第３受光手段をさらに含み、距離算出手段は、第１受光信号、第２受光信号、および第３受光信号に基づいて物体までの距離を算出することを特徴とする。
【００１８】
第１１の発明は、予め定められた第１発生周期で断続的に第１周波数帯の第１音波を他の物体に向けて放射させる第１音波放射手段と、第１周波数帯と異なる第２周波数帯の第２音波を、第１発生周期と異なる第２発生周期で断続的に放射させる第２音波放射手段とを、少なくとも含む音波発生手段と、第１音波および第２音波が物体で反射した反響音から、第１周波数帯の反響音のみを受信して、当該受信量に応じた第１受信信号を出力する第１受信手段と、反響音から、第２周波数帯の反響音のみを受信し、当該受信量に応じた第２受信信号を出力する第２受信手段とを、少なくとも含む受音手段と、物体までの距離を、第１受信信号に基づいて算出する第１距離算出手段と、物体までの距離を第２受信信号に基づいて算出する第２距離算出手段とを、少なくとも含む距離算出手段とを備える、距離測定装置である。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明によれば、例えば、距離測定装置に相対的に近い物体までの距離を、相対的に短い波長の光波に基づいて算出し、同時に、距離測定装置から相対的に遠い物体までの距離を、相対的に長い波長の光波に基づいて算出することができる。したがって、相対的に遠方の対象物を検知し、且つ、同時に近傍の対象物を高分解能で検出可能である。
【００２０】
第２の発明によれば、相対的に遠方の物体まで到達し伝搬経路が長くなった反射光の感度を向上させることができる。伝搬経路が長い反射光は減衰し易いため、当該反射光を受光して得られる出力信号の強度が低下し易いが、当該反射光の感度が向上することにより、減衰した反射光であっても大きな出力信号強度を得ることができる。当該出力信号強度が微弱である場合、例えば、当該信号がノイズとして排除されてしまい正確な距離を測定できない場合があるが、第２の発明に係る距離測定装置では、上記の通り大きな信号強度を得られるため、距離を正確に測定することができる。
【００２１】
第３の発明によれば、部品点数を変更するだけで容易に、また、製造コストを抑えて当該感度を変更することができる。
【００２２】
第４の発明によれば、部品を組み替えることなく、容易に受信素子の感度を変更することができる。
【００２３】
第５の発明によれば、容易に特定波長の反射光のみを分光することができる。
【００２４】
第６の発明によれば、例えば、筐体を車両に取り付ける際等に、取り付け作業が容易である。
【００２５】
第７の発明によれば、格子状に配列される第１板状部材および第２板状部材の枚数の比率を変更することにより、容易に対応する波長帯の光について感度を変更することができる。
【００２６】
第８の発明によれば、第１の筐体と第２の筐体を別々の位置に取り付けることができるので、例えば、各筐体を車両に取り付ける場合等に、取り付けスペースのレイアウトの自由度が増す。
【００２７】
第９の発明によれば、車両周囲に接近する遠方の物体の位置を検知可能であり、且つ、同時に車両近傍の対象物を高分解能で検出することができる。
【００２８】
第１０の発明によれば、例えば、距離測定装置に相対的に遠距離に存在する物体までの距離を第１波長の光波に基づいて算出し、同時に、距離測定装置に相対的に中距離に存在する物体までの距離を第３波長の光波に基づいて算出し、さらに同時に、距離測定装置に相対的に近距離に存在する物体までの距離を第２波長の光波に基づいて算出することができる。したがって、検出距離に応じた分解能で物体を検出することができる。
【００２９】
第１１の発明によれば、音波を用いて第１の発明と同様の効果を得ることができる。また、レーザー光を用いた場合などに比べると、低コストで、且つ広視野角の距離測定装置を実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（第１の実施形態）
以下、図１から図９を参照して、本発明の第１の実施形態に係る距離測定装置１について説明する。
【００３１】
まず、図１を参照して距離測定装置１の機能構成について説明する。図１は距離測定装置１の機能構成を示すブロック図である。図１に示すように、距離測定装置１は、パルス信号発生部１１、発光機１２、受光機１３、フィルタ部材１４、および距離演算部１５を備える。発光機１２は、異なる波長帯の光波を発光する第１発光素子１２１、および第２発光素子１２２を備える。以下、第１発光素子１２１、および第２発光素子１２２を総称して発光素子と呼称する。受光機１３は、第１受光素子１３１、第２受光素子１３２、第３受光素子１３３、および第４受光素子１３４を各々複数個備える。以下、第１受光素子１３１、第２受光素子１３２、第３受光素子１３３、および第４受光素子１３４を総称して受光素子と呼称する。なお、当該距離測定装置１を構成する上記の機器は、距離測定装置１が電源を供給されている間、動作するものとする。
【００３２】
パルス信号発生部１１は、複数の異なる周期および異なる位相のパルス信号を出力するパルス信号発生装置である。パルス信号発生部１１は、典型的には、複数の信号出力端子を備えるマイクロコンピュータである。
【００３３】
パルス信号発生部１１は、発光機１２が備える各発光素子および受光機１３が備える各受光素子に電気的に接続され、各発光素子および各受光素子に対し、周期および位相の異なるパルス信号をそれぞれ出力する。パルス信号発生部１１が第１発光素子１２１に対し出力する信号を、第１発光素子発光信号と呼称する。また、パルス信号発生部１１が、第２発光素子１２２に対し出力する信号を、第２発光素子発光信号と呼称する。また、パルス信号発生部１１が、第１受光素子に対し出力する信号を、第１受光素子シャッター開放信号と呼称する。また、パルス信号発生部１１が、第２受光素子に対し出力する信号を、第２受光素子シャッター開放信号と呼称する。また、パルス信号発生部１１が、第３受光素子に対し出力する信号を、第３受光素子シャッター開放信号と呼称する。また、パルス信号発生部１１が、第４受光素子に対し出力する信号を、第４受光素子シャッター開放信号と呼称する。
【００３４】
なお、本実施形態ではパルス信号発生部１１がマイクロコンピュータにより構成される例について説明するが、パルス信号発生部１１は、周期および位相の異なる複数のパルス信号を出力可能であれば他のハードウェアにより構成しても構わない。例えば、パルス信号発生部１１は、所定のパルス信号を出力するクロック装置、および当該クロック装置から出力されるパルス信号を分岐して各々に変調する変調回路によって構成されても構わない。
【００３５】
発光機１２は、各々異なる波長帯の２つの光波を放射させる発光装置である。上記の通り、発光機１２は、第１発光素子１２１および第２発光素子１２２を備える。第１発光素子１２１および第２発光素子１２２は、典型的には、レーザーダイオードやＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子である。第１発光素子１２１は波長帯λ１の光波信号Ｌ１を外部に放射し、第２発光素子１２２は波長帯λ２の光波信号Ｌ２を外部に放射する。なお、第１発光素子１２１は、パルス信号発生部１１から出力される第１発光素子発光信号に応じたタイミングで光波信号Ｌ１を放射する。また、第２発光素子１２２は、パルス信号発生部１１から出力される第２発光素子発光信号に応じたタイミングで光波信号Ｌ２を放射する。
【００３６】
受光機１３は、発光機１２から発せられ、物体に反射された光波信号を受光する受光装置である。上記の通り、受光機１３は、第１受光素子１３１、第２受光素子１３２、第３受光素子１３３、および第４受光素子１３４を備える。各受光素子は、典型的には電子シャッター機能を備えたフォトダイオードなどの素子である。各受光素子は、各々、受光面を同一方向へ向けて格子状に、単一の筐体１３５に配列され受光機１３の受信面Ｆを構成するよう配置される（図２参照）。なお、上記各受光素子としてデジタルカメラの撮像素子を画素単位で用いれば、デジタルカメラ１台で受光機１３を構成することが可能である。
【００３７】
各受光素子は、電子シャッターが開放状態である間、受光した光量に応じて電荷をそれぞれ蓄積する。そして、各受光素子は、当該電子シャッターが開放状態から閉止状態に変化すると蓄積した電荷量に応じた信号を距離演算部１５へそれぞれ出力し、電子シャッターが閉止状態である間、電荷を蓄積しない。各受光素子は、各々パルス信号発生部１１と電気的に接続され、パルス信号発生部１１から入力される信号に応じて、各々異なるタイミングで電子シャッターの開閉状態を切り替える。具体的には、第１受光素子１３１は、第１受光素子シャッター開放信号に応じて電子シャッターの開閉状態を切り替える。また、第２受光素子１３２は、第２受光素子シャッター開放信号に応じて電子シャッターの開閉状態を切り替える。また、第３受光素子１３３は、第３受光素子シャッター開放信号に応じて電子シャッターの開閉状態を切り替える。また、第４受光素子１３４は、第４受光素子シャッター開放信号に応じて電子シャッターの開閉状態を切り替える。
【００３８】
フィルタ部材１４は、板状の部材である。以下、図２を参照してフィルタ部材１４について説明する。図２は、フィルタ部材１４が受光機１３に取り付けられる様子を示す図の一例である。フィルタ部材１４は、図２に示すように受光機１３の受信面Ｆを覆うように取り付けられる。フィルタ部材１４は、受光機１３において格子状に配列された各受光素子の受光面に対応して重なるよう格子状の区画に区分されている。そして、当該各区画は、各々波長帯λ１の光波を透過する第１波長板１４１（図２中斜線部）、または、波長帯λ２の光波を透過する第２波長板１４２で構成されている。以下、第１波長板１４１および第２波長板１４２を総称して波長板と呼称する。なお、図２では、第１波長板１４１および第２波長板１４２が交互に格子状に配列される例を示す。上記のような構成により、フィルタ部材１４は、上記の区画毎に、波長帯λ１の光波、または波長帯λ２の光波のみを透過する。
【００３９】
ここで、第１受光素子１３１および第２受光素子１３２は、受信面Ｆ上において、第１波長板１４１と重なる領域Ｆ１（図２における塗りつぶし部分）に配置される。このような構成により、第１受光素子１３１および第２受光素子１３２は、第１波長板１４１を透過する波長帯λ１の光波のみを受光する。ここで、第１受光素子１３１および第２受光素子１３２は同じ受光感度特性を有する素子である。また、領域Ｆ１において配置される第１受光素子１３１および第２受光素子１３２の個数は同数であるものとする。一方、第３受光素子１３３および第４受光素子１３４は、受信面Ｆ上において、第２波長板１４２と重なる領域Ｆ２に配置される。このような構成により、第３受光素子１３３および第４受光素子１３４は、第２波長板１４２を透過する波長帯λ２の光波のみを受光する。ここで、第３受光素子１３３および第４受光素子１３４は同じ受光感度特性を有する素子である。また、領域Ｆ２において配置される第３受光素子１３３および第４受光素子１３４の個数は同数であるものとする。
【００４０】
図１の説明に戻り、距離演算部１５は、典型的には、ＣＰＵなどの処理装置、メモリなどの記憶装置、およびインターフェース回路を備えたマイクロコンピュータである。距離演算部１５は、各感光素子から出力される信号に基づいて検出物までの距離を算出し、測定結果を出力する。
【００４１】
次に、図３を参照して、パルス信号発生部１１から出力される信号に応じて各発光素子および各受光素子が動作する様子について説明する。図３は、発光素子および受光素子それぞれの動作を示すタイミングチャートの一例である。
【００４２】
図３における（Ａ）第１発光素子発光信号は、パルス信号発生部１１から出力される第１発光素子発光信号を示す。図３における（Ａ）第１発光素子発光信号に示すように、第１発光素子発光信号は、パルス幅Ｗａのパルスを周期２Ｗａで繰り返す信号である。第１発光素子１２１は、第１発光素子発光信号のパルスに同期して、当該パルスを受信している間、光波信号Ｌ１を放射する。
【００４３】
ここで、光波信号Ｌ１を放射された検出物５１（図１参照）が当該光波信号Ｌ１を反射して、反射光Ｌｒ１が受光機１３に入射するものとする。図３における（Ｂ）波長帯λ１の反射光Ｌｒ１は、受光機１３へ到達する波長帯λ１の反射光Ｌｒ１を示す図である。以下では、図３における（Ｂ）波長帯λ１の反射光Ｌｒ１に示すように、光波信号Ｌ１の放射が開始された時点（すなわち、第１発光素子発光信号のパルスの立ち上がり時点）から遅延時間τａ経過した後に、反射光Ｌｒ１が受光機１３へ到達する例について説明する。なお、遅延時間τａの値は、パルス幅Ｗａより小さいものとする。
【００４４】
図３における（Ｃ）第１受光素子シャッター開放信号に示すように、パルス信号発生部１１から出力される第１受光素子シャッター開放信号は、図３における（Ａ）第１発光素子発光信号と同位相のパルス信号である。第１受光素子１３１は、第１受光素子シャッター開放信号のパルスに同期し、当該パルスを受信している間、電子シャッターを開放状態にして受光量に応じた電荷を蓄積する。一方、第１受光素子１３１は、当該パルスの受信が途絶すると、電子シャッターを閉止状態にし、直前の電子シャッター開放状態において蓄積した電荷量Ｅ１を示す信号を出力する。第１受光素子１３１は、蓄積した電荷量Ｅ１を示す信号を出力すると、蓄積された電荷を全て放出する。そして、第１受光素子１３１は、電子シャッターが閉止している間、電荷を蓄積しない。
【００４５】
図３における（Ｄ）第１受光素子の電荷量Ｅ１は、第１受光素子１３１に蓄積される電荷量Ｅ１の増減を示す。上記の通り、第１受光素子１３１は、受光面に波長帯λ１の光波のみを透過する第１波長板１４１が重ねて配置されているため、反射光Ｌｒ１のみを受光する。したがって、図３における（Ｂ）波長帯λ１の反射光Ｌｒ１、図３における（Ｃ）第１受光素子シャッター開放信号、および図３における（Ｄ）第１受光素子の電荷量Ｅ１に示すように、第１受光素子１３１に蓄積される電荷量Ｅ１は、第１受光素子１３１に反射光Ｌｒ１が到達し、且つ、第１受光素子１３１の電子シャッターが開放状態である間、増加する。なお、図３における（Ｄ）第１受光素子の電荷量Ｅ１では、第１受光素子１３１に蓄積される電荷量Ｅ１は、Ｗａ−τａで表される時間に比例して増加する。
【００４６】
図３における（Ｅ）第２受光素子シャッター開放信号に示すように、パルス信号発生部１１から出力される第２受光素子シャッター開放信号は、図３における（Ｃ）第１受光素子シャッター開放信号と逆位相のパルス信号である。第２受光素子１３２は、第１受光素子１３１の第１受光素子シャッター開放信号に応じた動作と同様にして、第２受光素子シャッター開放信号に応じて動作する。したがって、第１受光素子１３１の電子シャッターが開放状態である間、第２受光素子１３２の電子シャッターは閉止状態になり、第１受光素子１３１の電子シャッターが閉止状態である間、第２受光素子１３２の電子シャッターは開放状態になる。
【００４７】
図３における（Ｆ）第２受光素子の電荷量Ｅ２は、第２受光素子１３２に蓄積される電荷量Ｅ２の増減を示す。上記の通り、第２受光素子１３２は、受光面に波長帯λ１の光波のみを透過する第１波長板１４１が重ねて配置されているため、反射光Ｌｒ１のみを受光する。したがって、図３における（Ｂ）波長帯λ１の反射光Ｌｒ１、図３における（Ｅ）第２受光素子シャッター開放信号、および図３における（Ｆ）第２受光素子の電荷量Ｅ２に示すように、第２受光素子１３２に蓄積される電荷量Ｅ２は、第２受光素子１３２に反射光Ｌｒ１が到達し、且つ、第２受光素子１３２の電子シャッターが開放状態である間、増加する。なお、図３における（Ｆ）第２受光素子の電荷量Ｅ２では、第２受光素子１３２に蓄積される電荷量Ｅ２は、τａで表される時間に比例して増加する。
【００４８】
上記の通り、第１受光素子１３１は、電子シャッターを開放している間、Ｗａ−τａで表される時間だけ反射光Ｌｒ１を受光して蓄電する。また、第２受光素子１３２は、電子シャッターを開放している間、遅延時間τａの間だけ反射光Ｌｒ１を受光して蓄電する。したがって、第１受光素子１３１が蓄電する電荷量Ｅ１、および第２受光素子１３２が蓄電する電荷量Ｅ２は、各々、何れも遅延時間τａに応じた値となる。
【００４９】
図３における（Ｇ）第２発光素子発光信号に示すように、パルス信号発生部１１から出力される第２発光素子発光信号は、パルス幅Ｗｂのパルスを周期２Ｗｂで繰り返す信号である。パルス幅Ｗｂの値は、パルス幅Ｗａに比べ大きな値である。第２発光素子１２２は、第２発光素子発光信号のパルスに同期して、当該パルスを受信している間、光波信号Ｌ２を放射する。ここで、光波信号Ｌ２を放射された検出物５２（図１参照）から、当該光波信号Ｌ２の反射光である反射光Ｌｒ２が生ずるものとする。なお、検出物５２は、受光機１３を基準として検出物５１より遠方に位置するものとする。以下では、図３における（Ｈ）波長λ２の反射波Ｌｒ２に示すように、光波信号Ｌ１が放射された時点から時間が遅延時間τｂ経過した後に、反射光Ｌｒ２が受光機１３へ到達する例について説明する。なお、遅延時間τｂの値はパルス幅Ｗｂより小さいものとする。
【００５０】
図３における（Ｉ）第１受光素子シャッター開放信号に示すように、パルス信号発生部１１から出力される第１受光素子シャッター開放信号は、図３における（Ｇ）第２発光素子発光信号と同位相のパルス信号である。第３受光素子１３３は、上記第１受光素子１３１の第１受光素子シャッター開放信号に応じた動作と同様にして、第３受光素子シャッター開放信号に応じて動作する。
【００５１】
図３における（Ｊ）第３受光素子の電荷量Ｅ３は、第３受光素子１３３に蓄積される電荷量Ｅ３の増減を示す。上記の通り、第３受光素子１３３は、受光面に波長帯λ２の光波のみを透過する第２波長板１４２が重ねて配置されているため、反射光Ｌｒ２のみを受光する。したがって、図３における（Ｈ）波長λ２の反射波Ｌｒ２、図３における（Ｉ）第１受光素子シャッター開放信号、および図３における（Ｊ）第３受光素子の電荷量Ｅ３に示すように、第３受光素子１３３に蓄積される電荷量Ｅ３は、第３受光素子１３３に反射光Ｌｒ２が到達し、且つ、第３受光素子１３３の電子シャッターが開放状態である間、増加する。なお、図３における（Ｊ）第３受光素子の電荷量Ｅ３においては、第３受光素子１３３に蓄積される電荷量Ｅ３は、Ｗｂ−τｂで表される時間に比例して増加する。
【００５２】
図３における（Ｋ）第４受光素子シャッター開放信号に示すように、パルス信号発生部１１から出力される第４受光素子シャッター開放信号は、図３における（Ｉ）第３受光素子シャッター開放信号と逆位相のパルス信号である。第４受光素子１３４は、上記第１受光素子１３１が第１受光素子シャッター開放信号に応じて動作するものと同様にして、第４受光素子シャッター開放信号に応じて動作する。上記より、第３受光素子１３３の電子シャッターが開放状態である間、第４受光素子１３４の電子シャッターは閉止状態になり、第３受光素子１３３の電子シャッターが閉止状態である間、第４受光素子１３４の電子シャッターは開放状態になる。
【００５３】
図３における（Ｌ）第４受光素子の電荷量Ｅ４は、第４受光素子１３４に蓄積される電荷量Ｅ４の増減を示す。上記の通り、第４受光素子１３４は、受光面に波長帯λ２の光波のみを透過する第２波長板１４２が重ねて配置されているため、反射光Ｌｒ２のみを受光する。したがって、図３における（Ｈ）波長λ２の反射波Ｌｒ２、図３における（Ｋ）第４受光素子シャッター開放信号、および図３における（Ｌ）第４受光素子の電荷量Ｅ４に示すように、第４受光素子１３４に蓄積される電荷量Ｅ４は、第４受光素子１３４に反射光Ｌｒ２が到達し、且つ、第４受光素子１３４の電子シャッターが開放状態である間、増加する。なお、図３における（Ｌ）第４受光素子の電荷量Ｅ４においては、第４受光素子１３４に蓄積される電荷量Ｅ４は、τｂで表される時間に比例して増加する。
【００５４】
上記の通り、第３受光素子１３３は、電子シャッターを開放している間、Ｗｂ−τｂで表される時間だけ反射光Ｌｒ２を受光して蓄電する。また、第４受光素子１３４は、電子シャッターを開放している間、τｂで表される時間だけ反射光Ｌｒ２を受光して蓄電する。したがって、第３受光素子１３３が蓄電する電荷量Ｅ３、および第４受光素子１３４が蓄電する電荷量Ｅ４は、各々、遅延時間τｂに応じた値となる。
【００５５】
上記に示した各受光素子の動作により出力される電荷量Ｅ１、電荷量Ｅ２、電荷量Ｅ３、および電荷量Ｅ４に基づいて、距離演算部１５は、検出物までの距離を算出する。具体的には、距離演算部１５は、第１受光素子１３１から出力される電荷量Ｅ１、および第２受光素子１３２から出力される電荷量Ｅ２に基づいて検出物５１までの距離Ｒａを算出する。また、距離演算部１５は、第３受光素子１３３から出力される電荷量Ｅ３、および第４受光素子１３４から出力される電荷量Ｅ４に基づいて検出物５２までの距離Ｒｂを算出する。以下、図４を参照して、距離演算部１５が距離Ｒａおよび距離Ｒｂを算出する処理について説明する。図４は、距離演算部１５が実行する処理を示すフローチャートの一例である。距離演算部１５は、電源を供給された場合に図４に示すフローチャートの処理を開始する。
【００５６】
ステップＳ１において、距離演算部１５は、距離算出処理Ａのサブルーチン処理を実行する。距離算出処理Ａは、第１受光素子１３１から出力される電荷量Ｅ１、および第２受光素子１３２から出力される電荷量Ｅ２に基づいて検出物５１までの距離Ｒａを算出する処理である。以下、図５を参照して、距離算出処理Ａについて説明する。図５は、距離算出処理Ａの詳細を示すフローチャートの一例である。
【００５７】
ステップＳ１０において、距離演算部１５は、電荷量Ｅ１を示す信号を受信したか否かを判定する。具体的には、第１受光素子から出力される電荷量Ｅ１を示す信号を受信したか否かを判定する。距離演算部１５は、電荷量Ｅ１を示す信号を受信したと判定した場合、処理をステップＳ１１へ進める。一方、距離演算部１５は、電荷量Ｅ１を示す信号を受信していないと判定した場合、処理をステップＳ１２へ進める。
【００５８】
ステップＳ１１において、距離演算部１５は、電荷量Ｅ１の値を記憶する。具体的には、距離演算部１５は、第１受光素子１３１から出力される電荷量Ｅ１を示す信号に基づいて、記憶装置に記憶する。既に記憶装置に前回記憶された電荷量Ｅ１の値が記憶されている場合、距離演算部１５は、記憶装置に記憶する電荷量Ｅ１の値を最新の値に上書き更新する。ステップＳ１１の処理を完了すると、距離演算部１５は、処理をステップＳ１２へ進める。
【００５９】
ステップＳ１２において、距離演算部１５は、電荷量Ｅ２を示す信号を受信したか否かを判定する。具体的には、第１受光素子から出力される電荷量Ｅ２を示す信号を受信したか否かを判定する。距離演算部１５は、電荷量Ｅ２を示す信号を受信したと判定した場合、処理をステップＳ１３へ進める。一方、距離演算部１５は、電荷量Ｅ２を示す信号を受信していないと判定した場合、距離算出処理Ａのサブルーチン処理を終了し、図４に示すステップＳ２へ処理を進める。
【００６０】
ステップＳ１３において、距離演算部１５は、電荷量Ｅ２の値を記憶する。具体的には、距離演算部１５は、第２受光素子１３２から出力される電荷量Ｅ２を示す信号に基づいて、記憶装置に記憶する。既に記憶装置に前回記憶された電荷量Ｅ２の値が記憶されている場合、距離演算部１５は、記憶装置に記憶する電荷量Ｅ２の値を最新の値に上書き更新する。ステップＳ１３の処理を完了すると、距離演算部１５は、処理をステップＳ１４へ進める。
【００６１】
ステップＳ１４において、距離演算部１５は、遅延時間τａを算出する。具体的には、距離演算部１５は、予め記憶装置に記憶したパルス幅Ｗａ、電荷量Ｅ１、および電荷量Ｅ２の値を読み出し、下式（２）に基づいて遅延時間τａを算出する。
τａ＝Ｗａ×Ｅ２／（Ｅ１＋Ｅ２）  …（２）
距離演算部１５は、算出した遅延時間τａの値を記憶装置に記憶する。上式（２）のように、各々、逆位相のタイミングで蓄積された電荷量Ｅ１および電荷量Ｅ２に基づいて遅延時間τａを算出することにより、遅延時間τａを正確に算出することができる。距離演算部１５は、ステップＳ１４の処理を完了すると、処理をステップＳ１５へ進める。
【００６２】
ステップＳ１５において、距離演算部１５は、検出距離Ｄａを算出する。具体的には、距離演算部１５は、上記ステップＳ１４において算出した遅延時間τａ、および、予め記憶装置に記憶した光速度ｃの値を読み出し、下式（３）に基づいて検出距離Ｄａを算出する。
Ｄａ＝ｃ×τａ    …（３）
ステップＳ１５の処理を完了すると、距離演算部１５は、距離算出処理Ａのサブルーチン処理を終了し、図４に示すステップＳ２へ処理を進める。
【００６３】
図４の説明に戻り、ステップＳ１の距離算出処理Ａのサブルーチン処理を終了すると、距離演算部１５は、ステップＳ２において、距離算出処理Ｂのサブルーチン処理を実行する。距離算出処理Ｂは、第３受光素子１３３から出力される電荷量Ｅ３、および第４受光素子１３４から出力される電荷量Ｅ４に基づいて検出物５２までの距離Ｒｂを算出する処理である。図６は、距離算出処理Ｂの詳細を示すフローチャートの一例である。図６に示す距離算出処理Ｂの処理は、上述した図４の距離算出処理Ａの処理において、第１受光素子１３１を第３受光素子１３３に、電荷量Ｅ１を電荷量Ｅ３に、第２受光素子１３２を第４受光素子１３４に、電荷量Ｅ１を電荷量Ｅ３に、電荷量Ｅ２を電荷量Ｅ４に、遅延時間τａを遅延時間τｂに、検出距離Ｄａを検出距離Ｄｂに、各々置き換えた同様の処理である。したがって、距離算出処理Ｂについては詳細な説明を省略する。距離演算部１５は、ステップＳ２において距離算出処理Ｂのサブルーチン処理を完了すると、処理をステップＳ３へ進める。
【００６４】
ステップＳ３において、距離演算部１５は、検出距離Ｒｂが閾値Ｒｔｈ以下であるか否かを判定する。閾値Ｒｔｈは、距離演算部１５が予め記憶装置に記憶した検出距離Ｒａの閾値である。距離演算部１５は、記憶装置に記憶された検出距離Ｒｂおよび閾値Ｒｔｈの値を読み出し、各値の大小を比較する。距離演算部１５は、検出距離Ｒｂが閾値Ｒｔｈ以下であると判定した場合、処理をステップＳ４へ進める。一方、距離演算部１５は、検出距離Ｒｂが閾値Ｒｔｈより大きいと判定した場合、処理をステップＳ５へ進める。
【００６５】
ステップＳ４において、距離演算部１５は、検出距離Ｒａを出力する。具体的には距離演算部１５は、記憶装置に記憶した検出距離Ｒａの値を、距離測定の結果として採用し、当該検出距離Ｒａの値を測定結果として出力する。距離演算部１５は、ステップＳ４の処理を完了すると、処理をステップＳ６へ進める。
【００６６】
ステップＳ５において、距離演算部１５は、検出距離Ｒｂを出力する。具体的には距離演算部１５は、記憶装置に記憶した検出距離Ｒｂの値を、距離測定の結果として採用し、当該検出距離Ｒｂの値を測定結果として出力する。距離演算部１５は、ステップＳ５の処理を完了すると、処理をステップＳ６へ進める。
【００６７】
上記ステップＳ３からステップＳ５の処理によれば、上記検出物までの距離が閾値Ｒｔｈよりも近い場合には、相対的に高い分解能で測定された検出距離Ｒａの値が測定結果として採用される。また、上記検出物までの距離が閾値Ｒｔｈよりも遠い場合には、検出距離Ｒｂの値が測定結果として採用される。
【００６８】
ステップＳ６において、距離演算部１５は、終了処理が実行されたか否かを判定する。具体的には、距離演算部１５は、例えば、距離測定装置１の電源を切るなど、当該距離測定装置１の動作を終了する操作がユーザーにより実行されたか否かを判定する。距離演算部１５は、終了処理がユーザーにより実行されたと判定した場合、図４のフローチャートの処理を終了する。一方、距離演算部１５は、終了処理がユーザーにより実行されていないと判定した場合、処理をステップＳ１へ戻し、ステップＳ１からステップＳ２の処理を繰り返す。
【００６９】
以上に説明したパルス信号発生部１１の動作、および距離演算部１５の処理によれば、パルス幅および波長帯の異なる光波信号Ｌ１および光波信号Ｌ２各々に基づいて、検出物までの距離を算出する処理を、並列的に実行することができる。ここで、光波信号Ｌ２のパルス幅Ｗｂの値が光波信号Ｌ１のパルス幅Ｗａより大きいため、距離測定装置１は、光波信号Ｌ２の反射光Ｌｒ２に基づいて検出物までの距離を測定することによって、光波信号Ｌ１の反射光Ｌｒ１に基づいて距離を測定するよりも、相対的に遠方までの距離を測定可能である。一方で、光波信号Ｌ１のパルス幅Ｗａは光波信号Ｌ２のパルス幅Ｗｂより小さいため、距離測定装置１は、光波信号Ｌ１の反射光Ｌｒ１に基づいて検出物までの距離を測定することによって、光波信号Ｌ２の反射光に基づいて当該距離を測定するよりも、相対的に高い分解能で当該距離を測定可能である。上記のような特徴から、距離測定装置１を用いれば、例えば、最大検出距離が大きく、且つ、近距離領域の分解能が高い距離画像を、比較的高いフレームレートで撮影することも可能である。
【００７０】
また、以上に説明した第１の実施形態に係る距離測定装置１は、各受光素子が単一の筐体１３５に配置されているため、当該距離測定装置１を、例えば、車両に取り付ける際に取り付け作業が容易である。
【００７１】
なお、上記第１の実施形態では、各受光素子が単一の筐体１３５に格子状に配列される例について説明したが、各受光素子は、各々パルス信号発生部１１および距離演算部１５と電気的に接続されていれば、異なる複数の筐体に分けて配置する構成としても構わない。例えば、２つのデジタルカメラを用意し、一方のデジタルカメラの撮像素子を第１受光素子１３１および第２受光素子１３２として動作させ、他方のデジタルカメラの撮像素子を第３受光素子１３３および第４受光素子１３４として動作させる構成としても構わない。このような構成とした場合、上記一方のデジタルカメラに第１波長板１４１を取り付け、上記他方のデジタルカメラに第２波長板を取り付ければ、フィルタ部材１４のように、第１波長板１４１および第２波長板１４２を各受光素子に対応するよう交互に配置した部材を用意しなくて済む。また、上記構成のように複数の筐体に受光素子を分けて構成すれば、筐体の取り付けスペースのレイアウトの自由度が高くなる。また、４つのデジタルカメラを用意し、各デジタルカメラに備えられた受光素子を各々、第１受光素子１３１、第２受光素子１３２、第３受光素子１３３、および第４受光素子１３４として動作させても上記と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
また、上記第１の実施形態では、第１波長板１４１および第２波長板１４２が交互に配列される例について示したが、第１波長板１４１および第２波長板１４２の配列方法は上記に限らない。例えば、図７に示すように、フィルタ部材１４を構成する区画のうち、第２波長板１４２により構成される区画の数が、第１波長板１４１により構成される区画の数より相対的に多くなるよう第１波長板１４１および第２波長板１４２を配列しても構わない。なお、図７は、フィルタ部材１４が受光機１３に取り付けられる様子を示す図の一例である。図７のように第１波長板１４１および第２波長板１４２を配列し、各波長板に対応するように各受光素子を配列することによって、図２に示すように波長板および受光素子を配列した場合に比べて、反射光Ｌｒ２の受光面積を大きくすることができる。反射光Ｌｒ２の受光面積を大きくなると、単位時間当たりの反射光Ｌｒ２の受光量を増加するため、反射光Ｌｒ２の感度を向上させることができる。上記に説明した処理の通り、距離演算部１５は、反射光Ｌｒ２に基づいて蓄積された電荷量Ｅ３および電荷量Ｅ４に基づいて、相対的に遠方に位置する物体までの距離を算出可能であるが、検出物までの距離が遠くなるほど、反射光Ｌｒ２の伝搬距離が、より長くなる。そして、伝搬距離が長くなると、反射光Ｌｒ２の強度が減衰し易くなり、正確な距離の算出に必要な電荷量Ｅ３および電荷量Ｅ４を十分に蓄積し難くなる場合があるという事情がある。したがって、より遠方の物体を検出する場合、上記図７のように波長板および受光素子を配列し、反射光Ｌｒ２の感度を向上させることが好ましい。
【００７３】
また、図７では、フィルタ部材１４を構成する区画のうち、第２波長板１４２により構成される区画の数が、第１波長板１４１により構成される区画の数より相対的に多くなるよう第１波長板１４１および第２波長板１４２を配列して反射光Ｌｒ２の感度を向上する例を示したが、反射光Ｌｒ２の感度を向上する方法は上記に限らない。例えば、フィルタ部材１４において第２波長板１４２により構成される区画の面積を大きくし、対応する受光素子の感光面を当該区画の面積に合わせて大きくするなどして、反射光Ｌｒ２の単位時間当たりの受光量を増加し、当該感度を向上しても構わない。
【００７４】
また、反射光Ｌｒ２の感度を向上させる方法は、上記図７に示したような反射光Ｌｒ２の受光面積を大きくする方法に限らず、例えば、第３受光素子１３３および第４受光素子１３４の受光感度を決定するゲイン値を、第１受光素子１３１および第２受光素子１３２のゲイン値より、相対的に大きな値に設定するなどして反射光Ｌｒ２の感度を向上させても構わない。
【００７５】
また、上記第１の実施形態では、第１発光素子１２１から波長帯λ１の光波信号Ｌ１を発光し、第２発光素子１２２から波長帯λ２の光波信号Ｌ２を発光する例について説明したが、波長帯λ１および波長帯λ２は、各々の波長帯が重複せず、フィルタ部材１４によって選別可能ならばどのような波長帯としても構わない。但し、例えば、車両周囲の障害物を検知することを目的として当該距離測定装置１を車両に備えて道路を走行する場合など、人や動物が存在する環境下で当該距離測定装置１を使用することを想定する場合、上記波長帯λ１および波長帯λ２は何れも可視領域外の波長帯とすることが望ましい。また、光波や音波などの波動は、伝搬距離が長くなるほど減衰し易いが、当該波動の波長が大きいほど減衰し難くなるため、相対的に遠方の物体の検出に用いる光波の波長帯（上記実施形態においてはλ２）を相対的に長く設定することが好ましい。また、光波信号Ｌ１および、光波信号Ｌ２は波長が一定に保たれ、高い指向性を有することが望ましく、光波信号Ｌ１および光波信号Ｌ２は、レーザー光から成る信号とすることが好ましい。
【００７６】
また、上記距離測定装置１は車両に搭載されるように構成されても構わない。例えば、発光機１２をヘッドランプ近傍に搭載して、受光機１３を当該車両のフロントグリルに備え、車両周囲の物体までの距離を距離演算部１５により算出しても構わない。この場合、第１発光素子１２１および第２発光素子は車両周囲へ各々光波を送出し、車両周囲の物体からの当該反射光を受光機１３で受光することによって、当該車両周囲の物体までの距離を測定することができる。上記のように距離測定装置１を車両に搭載する場合、さらに、当該車両の左前側に備えられたヘッドランプを第１発光素子とし、当該車両の右前側に備えられたヘッドランプを第２発光素子とし、車両周囲の状況を撮影するために予め車両に搭載されている監視カメラを受光機１３として構成しても構わない。
【００７７】
また、上記第１の実施形態に係る距離測定装置１では、波長帯λ１の光波信号Ｌ１、および波長帯λ２の光波信号Ｌ２の２つの光波信号を各々送受信して、各光波信号に基づいて距離を測定する例について示したが、距離測定装置１が送受信する光波信号は２つに限らない。例えば、距離測定装置は、異なる波長および異なるパルス周期の３つの光波信号を送受信して、各光波信号に基づいて距離を測定しても構わない。
【００７８】
上記のように３つの光波信号を送受信する構成とする場合、発光機１２は、波長帯λ１および波長帯λ２と異なる波長帯λ３の光波信号Ｌ３を発光する第３発光素子（図示せず）をさらに備える。第３発光素子は、周期２Ｗａより長く、周期２Ｗｂより短い、周期２Ｗｃで点滅して光波信号Ｌ３を発光する。また、受光機は、波長帯λ３の光波を受光する第５受光素子および第６受光素子（図示せず）をさらに備え、例えば、図８に示す受光機３３のように構成される。第５受光素子および第６受光素子は、各々、受信面Ｆ３（図８中、波線でハッチングした箇所）に配置され、受光量に応じた信号を出力する。図８は、フィルタ部材３４が受光機３３に取り付けられる様子を示す図の一例である。また、フィルタ部材は、波長帯λ３の光波のみを透過する第３波長板１４３（図８中、ドットパターンで示す）をさらに備え、例えば図８に示すフィルタ部材３４のように構成される。
【００７９】
距離演算部１５は、上記図４で説明した処理に加えて、第５受光素子および第６受光素子から出力される信号に基づいて検出距離Ｒｃを算出する処理を実行する。さらに、距離演算部１５は、検出距離Ｒｂの値が相対的に遠距離である場合、検出距離Ｒｂの値を測定結果として採用し、検出距離Ｒｂの値が相対的に中距離である場合、検出距離Ｒｃの値を測定結果として採用し、検出距離Ｒｂの値が相対的に近距離である場合、検出距離Ｒａの値を測定結果として採用する処理を行う。
【００８０】
上記のように３つの光波信号を送受信する構成とした場合、検出距離に応じて３段階の分解能で物体を検出することができる。
【００８１】
なお、図８に示すように、フィルタ部材３４は、光波信号の周期が相対的に大きいほど、当該光波信号に対応する波長板の数が相対的に多くなるよう構成することが好ましい。このようにフィルタ部材３４を構成することにより、相対的に遠距離を測定する際に用いられる光波信号の受信感度を向上することができる。
【００８２】
また、送受信する光波信号は上記のように３つに限らず、異なる波長および異なるパルス周期の光波信号を４つ以上送受信して、各光波信号に基づいて距離を測定しても構わない。
【００８３】
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、距離測定装置１が、発光機１２から異なる波長帯の光波を送信し、当該光波を受光機１３で受信して検出物までの距離を測定する例について説明したが、距離測定装置が送受信する波動は光波に限らない。例えば、第２の実施形態に係る距離測定装置２は、異なる波長の超音波を送受信して検出物までの距離を測定しても構わない。以下、第２の実施形態に係る距離測定装置２について説明する。
【００８４】
図９を参照して距離測定装置２の機能構成について説明する。図９は距離測定装置２の機能構成を示すブロック図である。図９に示すように、距離測定装置２は、第１の実施形態に係る距離測定装置１において、発光機１２に代えて超音波発振機２２を、受光機１３に代えて受信機２３を備える。また、距離測定装置２は、フィルタ部材１４を備えない。上記以外の構成、すなわち、パルス信号発生部１１および距離演算部１５は第１の実施形態において説明したものと同様の構成品であり、上記第１の実施形態と同様の動作および処理を行うため、説明を省略する。
【００８５】
超音波発振機２２は、異なる周波数の超音波を発振する発振装置である。超音波発振機２２は、第１の実施形態に係る発光機１２に備えられた第１発光素子１２１を第１発振素子２２１に、第２発光素子１２２を第２発振素子２２２に、各々置き換えたものである。以下、第１発振素子２２１および第２発振素子２２２を総称して、発振素子と呼称する。第１発振素子２２１は、周波数ｆ１の超音波信号Ｕ１を発振し、第２発振素子２２２は、周波数ｆ１と異なる周波数ｆ２の超音波信号Ｕ２を各々発振する。第１発振素子２２１および第２発振素子２２２は、第１の実施形態にて説明した第１発光素子１２１および第２発光素子１２２と同様にパルス信号発生部１１から出力される信号に応じて、各々超音波信号を発振する。
【００８６】
受信機２３は、超音波発振機２２から発せられ、物体に反射された超音波信号を受信する受信装置である。超音波発振機２２は、第１の実施形態に係る受光機１３に備えられた第１受光素子１３１を第１受信素子２３１に、第２受光素子１３２を第２受信素子２３２に、第３受光素子１３３を第３受信素子２３３に、第４受光素子１３４を第４受信素子２３４に、各々置き換えたものである。以下、第１受信素子２３１、第２受信素子２３２、第３受信素子２３３、および第４受信素子２３４を総称して受信素子と呼称する。なお、受信機２３は、各受信素子を上記第１の実施形態における受光素子と同様に単一の筐体に格子状に配列したアレーアンテナとして構成する。
【００８７】
第１受信素子２３１および第２受信素子２３２は、周波数ｆ１の超音波のみを受信する振動特性を有する振動子である。また、第３受信素子２３３および第４受信素子２３４は、周波数ｆ２の超音波のみを受信する振動特性を有する振動子である。このように、各素子が特定の周波数の超音波を選択的に受信可能であるため、第２の実施形態に係る距離測定装置２においては、フィルタ部材１４のような部材を備える必要がなく、ハードウェア構成を簡単にすることができる。各受信素子は、第１の実施形態にて説明した各受光素子と同様に、パルス信号発生部１１から出力される信号に応じて各々異なるタイミングで受信状態を切り替える。具体的には、各受信素子は、パルス信号発生部１１からパルス信号を受信している間、受信状態となり、受信した超音波信号に応じた電荷を蓄積する。そして、各受信素子は、パルス信号発生部１１からのパルス信号が途切れると、蓄積した電荷量に応じた出力信号を距離演算部１５へ出力する。なお、各受信素子は、パルス信号を受信していない間は電荷を蓄積しない。距離演算部１５は、各受信素子から出力される、当該出力信号に基づいて、上記超音波信号を反射した検出物までの距離を算出する。
【００８８】
上記の構成によれば、距離測定装置２は、超音波発振機２２から超音波を送信し、検出物から反射されて成る反響音を受信機２３に備えられた各受信素子で受信することにより、当該超音波を反射する検出物までの距離を測定することができる。超音波は光波に比べ、伝搬中に雨などの天候の影響を受け難いため、距離測定装置２によれば、悪天候下でも精度良く検出物までの距離を測定することができる。
【００８９】
なお、上記第２の実施形態では、受信機２３が各受信素子を単一の筐体に格子状に配列したアレーアンテナとして構成される例を示したが、各受信素子がパルス信号発生部１１および距離演算部１５と電気的に接続されていれば、受信機２３の構成は上記に限らない。例えば、受信機２３は、第１受信素子２３１、第２受信素子２３２、第３受信素子２３３、および第４受信素子２３４を各々に備えた４つの個別のマイクロフォン装置として構成されても構わない。このような構成によれば、各受信素子を複雑に配置する必要がなく、各受信素子の配線が容易である。一方、上述のような受信機２３を単一の筐体に格子状に配列したアレーアンテナとする構成は、距離演算部１５により算出された距離をもとに距離画像を生成する場合等に好適である。
【００９０】
なお、上記第２の実施形態では、距離測定装置２が超音波を送受信して検出物までの距離を測定する例について説明したが、距離測定装置２が送受信する音波は超音波に限らず、超音波域外の周波数の音波を送受信して検出物まで距離を算出しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明に係る距離測定装置は、遠方の対象物を検知可能とし、且つ、同時に近傍の対象物を高分解能で検出可能な距離測定装置などとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】距離測定装置１の機能構成を示すブロック図
【図２】フィルタ部材１４が受光機１３に取り付けられる様子を示す図の一例
【図３】発光素子および受光素子の動作を示すタイミングチャートの一例
【図４】距離演算部１５が実行する処理を示すフローチャートの一例
【図５】距離算出処理Ａの詳細を示すフローチャートの一例
【図６】距離算出処理Ｂの詳細を示すフローチャートの一例
【図７】フィルタ部材１４が受光機１３に取り付けられる様子を示す図の一例
【図８】フィルタ部材３４が受光機３３に取り付けられる様子を示す図の一例
【図９】距離測定装置２の機能構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００９３】
１、２      距離測定装置
１１        パルス信号発生部
１２        発光機
１３、３３  受光機
１４、３４  フィルタ部材
１５        距離演算部
２２        超音波発振機
２３        受信機
５１、５２  検出物
１２１      第１発光素子
１２２      第２発光素子
１３１      第１受光素子
１３２      第２受光素子
１３３      第３受光素子
１３４      第４受光素子
１３５      筐体
１４１      第１波長板
１４２      第２波長板
１４３      第３波長板
２２１      第１発振素子
２２２      第２発振素子
２３１      第１受信素子
２３２      第２受信素子
２３３      第３受信素子
２３４      第４受信素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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