(57)【要約】  送信信号生成部（１）により生成された送信信号を第１のパルス信号列に変換する第１の信号列変換部（１２）と、反射光受信部（８）から出力された受信信号を第２のパルス信号列に変換する第２の信号列変換部（１５）と、光照射部（４）から送信光が照射された時刻と、反射光受信部（８）により反射光が受信された時刻との時刻差から、測距対象物までの距離を算出する距離算出部（１８）とを設け、取捨選択部（１９）が、第１のパルス信号列と第２のパルス信号列との一致度を算出し、一致度に基づいて距離算出部（１８）により算出された距離を取捨選択するように、レーザレーダ装置を構成した。
2019239551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を生成する送信信号生成部と、
前記送信信号生成部により生成された送信信号を送信光に変換し、前記送信光を測距対象物に向けて照射する光照射部と、
前記測距対象物によって反射された前記送信光を反射光として受信し、前記反射光の受信信号を出力する反射光受信部と、
前記送信信号生成部により生成された送信信号を第１のパルス信号列に変換する第１の信号列変換部と、
前記反射光受信部から出力された受信信号を第２のパルス信号列に変換する第２の信号列変換部と、
前記光照射部から送信光が照射された時刻と、前記反射光受信部により反射光が受信された時刻との時刻差から、前記測距対象物までの距離を算出する距離算出部と、
前記第１のパルス信号列と前記第２のパルス信号列との一致度を算出し、前記一致度に基づいて前記距離算出部により算出された距離を取捨選択する取捨選択部と
を備えたレーザレーダ装置。
【請求項２】
前記第１の信号列変換部は、
前記送信信号生成部により生成された送信信号と第１の閾値とを比較し、前記送信信号が前記第１の閾値以上であれば、ハイレベルの信号を出力し、前記送信信号が前記第１の閾値未満であれば、ローレベルの信号を出力し、
前記第２の信号列変換部は、
前記反射光受信部から出力された受信信号と第２の閾値とを比較し、前記受信信号が前記第２の閾値以上であれば、ハイレベルの信号を出力し、前記受信信号が前記第２の閾値未満であれば、ローレベルの信号を出力することを特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項３】
前記送信信号生成部は、
時間の経過に伴って振幅が変化する送信信号を生成し、前記送信信号の振幅が変化する周期を示す周期情報を前記第１の信号列変換部及び前記第２の信号列変換部のそれぞれに出力し、
前記第１の信号列変換部は、
前記周期情報が示す周期と同じ周期で、前記送信信号を前記第１のパルス信号列に変換し、
前記第２の信号列変換部は、
前記周期情報が示す周期と同じ周期で、前記受信信号を前記第２のパルス信号列に変換することを特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項４】
前記送信信号生成部は、
前記送信信号の時間幅を示す時間情報を前記第１の信号列変換部及び前記第２の信号列変換部のそれぞれに出力し、
前記第１の信号列変換部は、
前記時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、前記送信信号を前記第１のパルス信号列に変換し、
前記第２の信号列変換部は、
前記時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、前記受信信号を前記第２のパルス信号列に変換することを特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項５】
前記送信信号生成部は、
時間の経過に伴って振幅が変化する送信信号を生成し、
前記第１の信号列変換部は、
前記送信信号生成部により生成された送信信号の微分波形を算出し、前記微分波形がゼロクロスするタイミングでパルス信号を出力し、
前記第２の信号列変換部は、
前記反射光受信部から出力された受信信号の微分波形を算出し、前記受信信号の微分波形がゼロクロスするタイミングでパルス信号を出力することを特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項６】
前記反射光受信部から出力された受信信号と第２の閾値とを比較し、前記受信信号が前記第２の閾値以上であれば、ハイレベルの信号を出力し、前記受信信号が前記第２の閾値未満であれば、ローレベルの信号を出力するコンパレータを備えており、
前記第２の信号列変換部は、
前記コンパレータからハイレベルの信号が出力されている期間中、前記受信信号の微分波形がゼロクロスするタイミングでパルス信号を出力することを特徴とする請求項５記載のレーザレーダ装置。
【請求項７】
前記送信信号生成部は、
前記送信信号の時間幅を示す時間情報を前記第１の信号列変換部及び前記第２の信号列変換部のそれぞれに出力し、
前記第１の信号列変換部は、
前記時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、前記送信信号の微分波形がゼロクロスするタイミングでパルス信号を出力し、
前記第２の信号列変換部は、
前記時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、前記受信信号の微分波形がゼロクロスするタイミングでパルス信号を出力することを特徴とする請求項５記載のレーザレーダ装置。
【請求項８】
前記取捨選択部は、前記一致度と第３の閾値とを比較し、前記一致度が前記第３の閾値以上であれば、前記距離算出部により算出された距離を採用し、前記一致度が前記第３の閾値未満であれば、前記距離算出部により算出された距離を破棄することを特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項９】
前記送信信号生成部は、時間の経過に伴って振幅が変化する送信信号を生成することを特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項１０】
前記送信信号生成部は、振幅の変化が異なる送信信号を繰り返し生成することを特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、測距対象物までの距離を算出するレーザレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許文献１には、検出対象の物体までの距離を算出する物体検出装置が開示されている。
特許文献１に開示されている物体検出装置は、送信機から出力された送信パターン信号と受信機の出力信号との相互相関値を算出し、相互相関値を用いて、検出対象の物体までの距離を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２３２０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている物体検出装置は、検出対象の物体に反射された反射光の光強度が低い状況下で、相互相関値を算出することがある。反射光の光強度が低い状況下では、反射光の光強度が高い状況と比べて、ノイズの影響を強く受けるため、相互相関値が低下してしまうことがある。
特許文献１に開示されている物体検出装置は、相互相関値を用いて、検出対象の物体までの距離を算出する方式であるため、相互相関値が低下してしまう光強度の低い状況下では、距離の算出精度が劣化してしまうという課題があった。【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、反射光の光強度が低い状況が生じているときに、測距対象物までの距離として、誤差を含んでいる可能性が高い距離の出力を防止することができるレーザレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るレーザレーダ装置は、送信信号を生成する送信信号生成部と、送信信号生成部により生成された送信信号を送信光に変換し、送信光を測距対象物に向けて照射する光照射部と、測距対象物によって反射された送信光を反射光として受信し、反射光の受信信号を出力する反射光受信部と、送信信号生成部により生成された送信信号を第１のパルス信号列に変換する第１の信号列変換部と、反射光受信部から出力された受信信号を第２のパルス信号列に変換する第２の信号列変換部と、光照射部から送信光が照射された時刻と、反射光受信部により反射光が受信された時刻との時刻差から、測距対象物までの距離を算出する距離算出部とを設け、取捨選択部が、第１のパルス信号列と第２のパルス信号列との一致度を算出し、一致度に基づいて距離算出部により算出された距離を取捨選択するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、送信信号生成部により生成された送信信号を第１のパルス信号列に変換する第１の信号列変換部と、反射光受信部から出力された受信信号を第２のパルス信号列に変換する第２の信号列変換部と、光照射部から送信光が照射された時刻と、反射光受信部により反射光が受信された時刻との時刻差から、測距対象物までの距離を算出する距離算出部とを設け、取捨選択部が、第１のパルス信号列と第２のパルス信号列との一致度を算出し、一致度に基づいて距離算出部により算出された距離を取捨選択するように、レーザレーダ装置を構成した。したがって、この発明に係るレーザレーダ装置は、反射光の光強度が低い状況が生じているときに、測距対象物までの距離として、誤差を含んでいる可能性が高い距離の出力を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１によるレーザレーダ装置を示す構成図である。
【図２】図１に示すレーザレーダ装置におけるそれぞれの構成要素から出力される信号の波形を示す説明図である。
【図３】図１に示すレーザレーダ装置におけるそれぞれの構成要素から出力される信号の波形を示す説明図である。
【図４】図１に示すレーザレーダ装置におけるそれぞれの構成要素から出力される信号の波形を示す説明図である。
【図５】図１に示すレーザレーダ装置におけるそれぞれの構成要素から出力される信号の波形を示す説明図である。
【図６】実施の形態２によるレーザレーダ装置を示す構成図である。
【図７】実施の形態３によるレーザレーダ装置を示す構成図である。
【図８】実施の形態４によるレーザレーダ装置を示す構成図である。
【図９】図８に示すレーザレーダ装置におけるそれぞれの構成要素から出力される
【図１０】実施の形態５によるレーザレーダ装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１によるレーザレーダ装置を示す構成図である。
図１において、送信信号生成部１は、クロック源２及びパターン生成部３を備えている。
送信信号生成部１は、送信信号を生成して、送信信号を光照射部４及び第１の信号列変換部１２のそれぞれに出力する。
クロック源２は、クロック信号を発振し、クロック信号をパターン生成部３、カウンタ１４、カウンタ１７及び距離算出部１８のそれぞれに出力する。
パターン生成部３は、クロック源２から出力されたクロック信号に同期して、送信信号を生成し、送信信号を光源駆動回路５及びコンパレータ１３のそれぞれに出力する。
【００１１】
光照射部４は、光源駆動回路５、光源６及び送信アンテナ７を備えている。
光照射部４は、送信信号生成部１から出力された送信信号を送信光に変換し、送信光を測距対象物に向けて照射する。
光源駆動回路５は、パターン生成部３から出力された送信信号の振幅に従って、光源６から出力される光の変調を制御することで、光源６から変調光である送信光を出力させる回路である。
光源６は、送信光を送信アンテナ７に出力する光源である。
送信アンテナ７は、送信光を測距対象物に向けて照射するアンテナである。
【００１２】
反射光受信部８は、受信アンテナ９、光検出器１０及び電流アンプ１１を備えている。
反射光受信部８は、送信アンテナ７から送信光が照射されたのち、測距対象物によって反射された送信光を反射光として受信し、反射光の受信信号を第２の信号列変換部１５に出力する。
受信アンテナ９は、測距対象物によって反射された送信光を反射光として受信するアンテナである。
光検出器１０は、受信アンテナ９により受信された反射光を検出し、反射光の検出信号を電流アンプ１１に出力する。
電流アンプ１１は、光検出器１０から出力された検出信号を増幅し、増幅後の検出信号を受信信号としてコンパレータ１６に出力する。
【００１３】
第１の信号列変換部１２は、コンパレータ１３及びカウンタ１４を備えている。
第１の信号列変換部１２は、送信信号生成部１から出力された送信信号を第１のパルス信号列に変換し、第１のパルス信号列を取捨選択部１９に出力する。
コンパレータ１３は、パターン生成部３から出力された送信信号と、第１の閾値Ｔｈ１とを比較する。
コンパレータ１３は、送信信号が第１の閾値Ｔｈ１以上であれば、ハイレベルの信号をカウンタ１４に出力し、送信信号が第１の閾値Ｔｈ１未満であれば、ローレベルの信号をカウンタ１４に出力する。
第１の閾値Ｔｈ１は、コンパレータ１３の内部メモリに格納されているものであってもよいし、外部から与えられるものであってもよい。
カウンタ１４は、クロック源２からクロック信号を受けたのち、コンパレータ１３から最初にハイレベルの信号を受けた時点を起点にして、コンパレータ１３の出力信号を並べることで第１のパルス信号列を生成し、第１のパルス信号列をメモリ２０に格納する。
【００１４】
第２の信号列変換部１５は、コンパレータ１６及びカウンタ１７を備えている。
第２の信号列変換部１５は、反射光受信部８から出力された受信信号を第２のパルス信号列に変換し、第２のパルス信号列を取捨選択部１９に出力する。
コンパレータ１６は、電流アンプ１１から出力された受信信号と、第２の閾値Ｔｈ２とを比較する。
コンパレータ１６は、受信信号が第２の閾値Ｔｈ２以上であれば、ハイレベルの信号をカウンタ１７及び距離算出部１８のそれぞれに出力し、受信信号が第２の閾値Ｔｈ２未満であれば、ローレベルの信号をカウンタ１７及び距離算出部１８のそれぞれに出力する。
第２の閾値Ｔｈ２は、コンパレータ１６の内部メモリに格納されているものであってもよいし、外部から与えられるものであってもよい。
第２の閾値Ｔｈ２は、第１の閾値Ｔｈ１と同じ値であってもよいし、第１の閾値Ｔｈ１と異なる値であってもよい。
カウンタ１７は、クロック源２からクロック信号を受けたのち、コンパレータ１６から最初にハイレベルの信号を受けた時点を起点にして、コンパレータ１６の出力信号を並べることで第２のパルス信号列を生成し、第２のパルス信号列を一致度算出回路２１に出力する。
【００１５】
距離算出部１８は、例えば、時間デジタル変換回路（ＴＤＣ：Ｔｉｍｅ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）によって実現される。
距離算出部１８は、クロック源２からクロック信号が出力された時刻に、パターン生成部３、光源駆動回路５及び光源６におけるそれぞれの処理時間を加算することで、送信アンテナ７から送信光が照射された時刻を算出する。
距離算出部１８は、クロック源２からクロック信号が出力されたのち、コンパレータ１６から最初にハイレベルの信号が出力された時刻を取得する。
距離算出部１８は、コンパレータ１６から最初にハイレベルの信号が出力された時刻から、光検出器１０、電流アンプ１１及びコンパレータ１６におけるそれぞれの処理時間を減算することで、受信アンテナ９により反射光が受信された時刻を算出する。
距離算出部１８は、送信アンテナ７から送信光が照射された時刻と、受信アンテナ９により反射光が受信された時刻との時刻差から測距対象物までの距離を算出し、算出した距離を示す距離情報を取捨選択部１９に出力する。
【００１６】
取捨選択部１９は、メモリ２０、一致度算出回路２１、閾値処理回路２２及び取捨選択回路２３を備えている。
取捨選択部１９は、第１のパルス信号列と第２のパルス信号列との一致度を算出し、一致度に基づいて距離算出部１８から出力された距離を取捨選択する。
メモリ２０は、カウンタ１４から出力された第１のパルス信号列を記憶する記憶媒体である。
一致度算出回路２１は、メモリ２０により記憶されている第１のパルス信号列とカウンタ１７から出力された第２のパルス信号列との一致度を算出し、一致度を閾値処理回路２２に出力する。
【００１７】
閾値処理回路２２は、一致度算出回路２１から出力された一致度と、第３の閾値Ｔｈ３とを比較する。
閾値処理回路２２は、一致度が第３の閾値Ｔｈ３以上であれば、距離算出部１８により算出された距離の採用を指示する制御信号Ｓ１を取捨選択回路２３に出力する。
閾値処理回路２２は、一致度が第３の閾値Ｔｈ３未満であれば、距離算出部１８により算出された距離の破棄を指示する制御信号Ｓ２を取捨選択回路２３に出力する。
第３の閾値Ｔｈ３は、閾値処理回路２２の内部メモリに格納されているものであってもよいし、外部から与えられるものであってもよい。
取捨選択回路２３は、閾値処理回路２２から制御信号Ｓ１を受けると、距離算出部１８から出力された距離情報を外部に出力し、閾値処理回路２２から制御信号Ｓ２を受けると、距離算出部１８から出力された距離情報を破棄する。
【００１８】
次に、図１に示すレーザレーダ装置の動作について説明する。
図２は、図１に示すレーザレーダ装置におけるそれぞれの構成要素から出力される信号の波形を示す説明図である。
まず、クロック源２は、図２に示すようなクロック信号Ｃを発振し、クロック信号Ｃをパターン生成部３、カウンタ１４、カウンタ１７及び距離算出部１８のそれぞれに出力する。
パターン生成部３は、クロック源２からクロック信号Ｃを受けると、クロック信号Ｃに同期して、送信信号Ｔｘを生成する。
パターン生成部３は、送信信号Ｔｘを光源駆動回路５及びコンパレータ１３のそれぞれに出力する。
パターン生成部３により生成される送信信号Ｔｘは、時間の経過に伴って振幅が変化する送信信号であってもよいし、パルス信号であってもよい。
また、パターン生成部３は、送信信号Ｔｘを出力する毎に、振幅の変化が異なる送信信号Ｔｘを生成するようにしてもよいし、毎回、同じ送信信号Ｔｘを生成するようにしてもよい。
図２に示されている送信信号Ｔｘは、３つの山型の波形が並んでいる信号になっている。
【００１９】
光源駆動回路５は、パターン生成部３から送信信号Ｔｘを受けると、送信信号Ｔｘの振幅に従って、光源６から出力される光の変調を制御する。
光源６は、光源駆動回路５によって制御されることで、図２に示すような送信光ＴＬを送信アンテナ７に出力する。
送信アンテナ７は、光源６から出力された送信光ＴＬを測距対象物に向けて照射する。
送信アンテナ７から照射された送信光ＴＬは、測距対象物に反射され、送信光ＴＬの反射光ＲＬが受信アンテナ９に到来してくる。
図２に示す反射光ＲＬは、送信光ＴＬと同様に、３つの山型の波形が並んでいるが、３つ目の波形の振幅（光強度）が、１つ目の波形の振幅及び２つ目の波形の振幅と比べて、低下している。
【００２０】
受信アンテナ９は、反射光ＲＬを受信する。
光検出器１０は、受信アンテナ９により受信された反射光ＲＬを検出し、反射光ＲＬの検出信号を電流アンプ１１に出力する。
電流アンプ１１は、光検出器１０から反射光ＲＬの検出信号を受けると、反射光ＲＬの検出信号を増幅し、増幅後の検出信号を受信信号Ｒｘとしてコンパレータ１６に出力する。
【００２１】
コンパレータ１３は、送信信号生成部１から送信信号Ｔｘを受けると、送信信号Ｔｘと第１の閾値Ｔｈ１とを比較する。
コンパレータ１３は、送信信号Ｔｘが第１の閾値Ｔｈ１以上であれば、ハイレベルの信号をカウンタ１４に出力し、送信信号Ｔｘが第１の閾値Ｔｈ１未満であれば、ローレベルの信号をカウンタ１４に出力する。
カウンタ１４は、クロック源２からクロック信号Ｃを受けたのち、コンパレータ１３から最初にハイレベルの信号を受けた時点を起点にして、コンパレータ１３の出力信号を並べることで、図２に示すような第１のパルス信号列を生成する。
カウンタ１４は、第１のパルス信号列をメモリ２０に格納する。
図２に示す送信信号Ｔｘは、３つの山型の波形が並んでいる信号であり、３つの山型の波形におけるそれぞれの振幅が、第１の閾値Ｔｈ１以上であるため、第１のパルス信号列は、３つのパルス信号が並んでいる信号列となっている。
【００２２】
コンパレータ１６は、反射光受信部８から受信信号Ｒｘを受けると、受信信号Ｒｘと第２の閾値Ｔｈ２とを比較する。
コンパレータ１６は、受信信号Ｒｘが第２の閾値Ｔｈ２以上であれば、ハイレベルの信号をカウンタ１７及び距離算出部１８のそれぞれに出力する。
コンパレータ１６は、受信信号Ｒｘが第２の閾値Ｔｈ２未満であれば、ローレベルの信号をカウンタ１７及び距離算出部１８のそれぞれに出力する。
カウンタ１７は、クロック源２からクロック信号Ｃを受けたのち、コンパレータ１６から最初にハイレベルの信号を受けた時点を起点にして、コンパレータ１６の出力信号を並べることで、図２に示すような第２のパルス信号列を生成する。
カウンタ１７は、第２のパルス信号列を一致度算出回路２１に出力する。
図２に示す受信信号Ｒｘは、３つの山型の波形が並んでいる信号であり、３つの山型の波形におけるそれぞれの振幅が、第２の閾値Ｔｈ２以上であるため、第２のパルス信号列は、３つのパルス信号が並んでいる信号列となっている。
３つ目の波形の振幅は、１つ目の波形の振幅及び２つ目の波形の振幅と比べて、低下しているが、第２の閾値Ｔｈ２以上であるため、パルス信号が生成されている。つまり、反射光ＲＬの光強度が低い状況が発生しても、第２の閾値Ｔｈ２を下回るほどの大きな低下でなければ、カウンタ１７によって、パルス信号が生成される。
【００２３】
距離算出部１８は、クロック源２からクロック信号Ｃを受けると、内蔵時計又は外部の時計を参照して、クロック源２からクロック信号Ｃが出力された時刻ｔｃ１を取得する。
距離算出部１８は、以下の式（１）に示すように、時刻ｔｃ１に、パターン生成部３、光源駆動回路５及び光源６におけるそれぞれの処理時間Ｔｐ１を加算することで、送信アンテナ７から送信光ＴＬが照射された時刻ｔＴを算出する。
ｔＴ＝ｔｃ１＋Ｔｐ１    （１）
処理時間Ｔｐ１は、距離算出部１８の内部メモリに格納されているものであってもよいし、外部から与えられるものであってもよい。
【００２４】
距離算出部１８は、内蔵時計又は外部の時計を参照して、クロック源２からクロック信号Ｃが出力されたのち、コンパレータ１６から最初にハイレベルの信号が出力された時刻ｔｃ２を取得する。
距離算出部１８は、以下の式（２）に示すように、時刻ｔｃ２から、光検出器１０、電流アンプ１１及びコンパレータ１６におけるそれぞれの処理時間Ｔｐ２を減算することで、受信アンテナ９により反射光ＲＬが受信された時刻ｔＲを算出する。
ｔＲ＝ｔｃ２−Ｔｐ２    （２）
処理時間Ｔｐ２は、距離算出部１８の内部メモリに格納されているものであってもよいし、外部から与えられるものであってもよい。
【００２５】
距離算出部１８は、送信アンテナ７から送信光ＴＬが照射された時刻ｔＴと、受信アンテナ９により反射光ＲＬが受信された時刻ｔＲとの時刻差｜ｔＴ−ｔＲ｜から測距対象物までの距離を算出する。
時刻差｜ｔＴ−ｔＲ｜から距離を算出する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
距離算出部１８は、距離を示す距離情報を取捨選択回路２３に出力する。
【００２６】
一致度算出回路２１は、メモリ２０により記憶されている第１のパルス信号列とカウンタ１７から出力された第２のパルス信号列との一致度を算出し、一致度を閾値処理回路２２に出力する。
図２に示す第１のパルス信号列は、信号レベルが“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”のように変化する信号列である。
図２に示す第２のパルス信号列は、信号レベルが“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”のように変化する信号列である。
したがって、第１のパルス信号列と、第２のパルス信号列との一致度は、１００％である。
【００２７】
図２に示す第２のパルス信号列は、信号レベルが“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”のように変化する信号列である。仮に、３つ目の波形の振幅が大きく低下し、３つ目の波形の振幅が第２の閾値Ｔｈ２未満となる状況が発生している場合、３つ目のパルス信号が生成されない。
図３に示す第２のパルス信号列は、３つ目の波形の振幅が大きく低下している場合の信号列を示しており、信号レベルが“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”のように変化している。
３つ目の波形の振幅が大きく低下している場合、第１のパルス信号列における５つの信号レベルのうち、第２のパルス信号列における３つの信号レベルと一致し、第２のパルス信号列における２つの信号レベルと一致しない。
したがって、第１のパルス信号列と、第２のパルス信号列との一致度は、（３／５）×１００＝６６．７％である。
【００２８】
また、１つ目の波形の振幅及び２つ目の波形の振幅のそれぞれが大きく低下するような状況も発生することがある。１つ目の波形の振幅及び２つ目の波形の振幅のそれぞれが、第２の閾値Ｔｈ２未満となる状況が発生している場合、１つ目の波形に対応するパルス信号及び２つ目の波形に対応するパルス信号のそれぞれが生成されない。
図４に示す第２のパルス信号列は、１つ目の波形の振幅及び２つ目の波形の振幅が大きく低下している場合の信号列を示しており、第２のパルス信号列は、信号レベルが“Ｈ”の信号列である。
１つ目の波形の振幅及び２つ目の波形の振幅のそれぞれが大きく低下している場合、第１のパルス信号列における５つの信号レベルのうち、第２のパルス信号列における１つの信号レベルのみが一致する。
したがって、第１のパルス信号列と、第２のパルス信号列との一致度は、（１／５）×１００＝２０％である。
【００２９】
閾値処理回路２２は、一致度算出回路２１から出力された一致度と第３の閾値Ｔｈ３とを比較する。
閾値処理回路２２は、一致度が第３の閾値Ｔｈ３以上であれば、距離算出部１８により算出された距離の採用を指示する制御信号Ｓ１を取捨選択回路２３に出力する。
閾値処理回路２２は、一致度が第３の閾値Ｔｈ３未満であれば、距離算出部１８により算出された距離の破棄を指示する制御信号Ｓ２を取捨選択回路２３に出力する。
閾値処理回路２２は、例えば、第３の閾値Ｔｈ３が６０％に設定されている場合、一致度が６０％以上であれば、距離算出部１８により算出された距離の採用を指示する制御信号Ｓ１を取捨選択回路２３に出力する。
閾値処理回路２２は、一致度が６０％未満であれば、距離算出部１８により算出された距離の破棄を指示する制御信号Ｓ２を取捨選択回路２３に出力する。
【００３０】
取捨選択回路２３は、閾値処理回路２２から制御信号Ｓ１を受けると、距離算出部１８から出力された距離情報を外部に出力し、閾値処理回路２２から制御信号Ｓ２を受けると、距離算出部１８から出力された距離情報を破棄する。
ここでは、説明の便宜上、第３の閾値Ｔｈ３が６０％に設定されているものとする。
カウンタ１７から出力された第２のパルス信号列が、図２に示す第２のパルス信号列であれば、一致度が第３の閾値Ｔｈ３以上の１００％になるため、距離算出部１８によって算出された距離は採用される。
また、カウンタ１７から出力された第２のパルス信号列が、図３に示す第２のパルス信号列であれば、一致度が第３の閾値Ｔｈ３以上の６６．７％になるため、距離算出部１８によって算出された距離は採用される。したがって、３つのパルス信号のうち、１つのパルス信号の生成が行われない程度の反射光ＲＬの光強度の低下では、距離算出部１８によって算出された距離は、取捨選択回路２３によって、誤差を含んでいる可能性が低いと認定されて採用される。
【００３１】
しかし、カウンタ１７から出力された第２のパルス信号列が、図４に示す第２のパルス信号列であれば、一致度が第３の閾値Ｔｈ３未満の２０％になるため、距離算出部１８によって算出された距離は破棄される。したがって、３つのパルス信号のうち、２つのパルス信号の生成が行われないという信号劣化が大きな状況下では、距離算出部１８によって算出された距離は、取捨選択回路２３によって、誤差を含んでいる可能性が高いと認定されて破棄される。
なお、１つ目の波形の振幅及び２つ目の波形の振幅のそれぞれが第２の閾値Ｔｈ２未満となる状況が発生している場合、コンパレータ１６から最初にハイレベルの信号が出力された時刻ｔｃ２は、３つ目の波形に対応するハイレベルの信号が出力された時刻である。
したがって、当該時刻から処理時間Ｔｐ２を減算しても、受信アンテナ９により反射光ＲＬが受信された時刻ｔＲが得られなくなるため、距離算出部１８によって算出された距離は、誤差を含んでいる距離であり、破棄されることが妥当である。
【００３２】
図２に示す反射光ＲＬには、外乱パルス光Ｄが含まれておらず、受信アンテナ９が、反射光ＲＬのみを受信している。
しかし、受信アンテナ９は、反射光ＲＬのほかに、外乱パルス光Ｄを受信してしまうことがある。
図５は、図１に示すレーザレーダ装置におけるそれぞれの構成要素から出力される信号の波形を示す説明図である。
図５に示す反射光ＲＬには、外乱パルス光Ｄが１つ含まれている。
図５に示す外乱パルス光Ｄの振幅は、第２の閾値Ｔｈ２以上であるため、外乱パルス光Ｄに対応するパルス信号が生成される。
したがって、カウンタ１７から出力される第２のパルス信号列は、４つのパルス信号が並んでいる信号列となり、第２のパルス信号列の信号レベルは、例えば、“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”のように変化する。
このとき、第２のパルス信号列における７つの信号レベルのうち、５つの信号レベルは、第１のパルス信号列の信号レベルと一致するが、７つの信号レベルのうち、２つの信号レベルは、第１のパルス信号列の信号レベルと一致しない。
したがって、第１のパルス信号列と、第２のパルス信号列との一致度は、（５／７）×１００＝７１．４％である。
１つの外乱パルス光Ｄが受信されても、カウンタ１７から出力される第２のパルス信号列が、“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”のように変化する信号列であれば、一致度が第３の閾値Ｔｈ３以上になる。よって、距離算出部１８によって算出された距離は、取捨選択回路２３によって、誤差を含んでいる可能性が低いと認定されて採用される。
【００３３】
また、２つの外乱パルス光Ｄが含まれてしまう場合もある。
２つの外乱パルス光Ｄが含まれている場合、第２のパルス信号列の信号レベルは、例えば、“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”のように変化することがある。
このとき、第２のパルス信号列における９つの信号レベルのうち、５つの信号レベルは、第１のパルス信号列の信号レベルと一致するが、９つの信号レベルのうち、４つの信号レベルは、第１のパルス信号列の信号レベルと一致しない。
したがって、第１のパルス信号列と、第２のパルス信号列との一致度は、（５／９）×１００＝５５．６％である。
２つの外乱パルス光Ｄが受信され、カウンタ１７から出力される第２のパルス信号列が、“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”のように変化する信号列であれば、一致度が第３の閾値Ｔｈ３未満になる。よって、距離算出部１８によって算出された距離は、取捨選択回路２３によって、誤差を含んでいる可能性が高いと認定されて破棄される。
【００３４】
また、受信アンテナ９は、反射光ＲＬを受信する前に、外乱パルス光Ｄのみを受信してしまうことがある。
受信アンテナ９により反射光ＲＬが受信される前に、１つの外乱パルス光Ｄのみが受信されている場合、第２のパルス信号列は、信号レベルが“Ｈ”の信号列となる。
このとき、第１のパルス信号列における５つの信号レベルのうち、１つの信号レベルは、第２のパルス信号列の信号レベルと一致するが、５つの信号レベルのうち、４つの信号レベルは、第２のパルス信号列の信号レベルと一致しない。
したがって、第１のパルス信号列と、第２のパルス信号列との一致度は、（１／５）×１００＝２０％である。
受信アンテナ９により反射光ＲＬが受信される前に、１つの外乱パルス光Ｄのみが受信されている場合、一致度が第３の閾値Ｔｈ３未満になる。よって、距離算出部１８によって算出された距離は、取捨選択回路２３によって、誤差を含んでいる可能性が高いと認定されて破棄される。
【００３５】
以上の実施の形態１は、送信信号生成部１により生成された送信信号を第１のパルス信号列に変換する第１の信号列変換部１２と、反射光受信部８から出力された受信信号を第２のパルス信号列に変換する第２の信号列変換部１５と、光照射部４から送信光が照射された時刻と、反射光受信部８により反射光が受信された時刻との時刻差から、測距対象物までの距離を算出する距離算出部１８とを設け、取捨選択部１９が、第１のパルス信号列と第２のパルス信号列との一致度を算出し、一致度に基づいて距離算出部１８により算出された距離を取捨選択するように、レーザレーダ装置を構成した。したがって、レーザレーダ装置は、反射光の光強度が低い状況が生じているときに、測距対象物までの距離として、誤差を含んでいる可能性が高い距離の出力を防止することができる。
【００３６】
図１に示すレーザレーダ装置では、第３の閾値Ｔｈ３が６０％に設定されており、一致度が６０％以上であれば、一致度が１００％でなくても、取捨選択回路２３が、距離算出部１８により算出された距離を採用している。
したがって、第１のパルス信号列と第２のパルス信号列が完全に一致していなくても、誤差を含んでいる可能性が低ければ、取捨選択回路２３によって、距離算出部１８により算出された距離が採用される。よって、第２の信号列変換部１５から出力された第２のパルス信号列が、例えば、図３又は図５に示す第２のパルス信号列であっても、取捨選択回路２３は、距離算出部１８により算出された距離を採用することができる。
【００３７】
ただし、３つの山型の波形が並んでいる受信信号Ｒｘにおいて、１つ目の波形の振幅のみが大きく低下し、１つ目の波形の振幅が第２の閾値Ｔｈ２未満となる状況が発生している場合、１つ目の波形に対応するパルス信号が生成されない。この場合、一致度は、第３の閾値Ｔｈ３以上の６６．７％になるため、取捨選択回路２３によって、距離算出部１８により算出された距離が採用される。
１つ目の波形に対応するパルス信号が生成されない場合、コンパレータ１６から最初にハイレベルの信号が出力された時刻ｔｃ２は、２つ目の波形に対応するハイレベルの信号が出力された時刻である。
したがって、当該時刻から処理時間Ｔｐ２を減算しても、受信アンテナ９により反射光ＲＬが受信された時刻ｔＲが得られなくなるため、距離算出部１８によって算出された距離は、誤差を含んでいる距離であり、本来は、破棄されることが妥当である。
第３の閾値Ｔｈ３が、例えば、１００％に設定されていれば、測距対象物までの距離として、誤差を含んでいる可能性が高い距離の出力を更に精度よく防止することができる。
即ち、第３の閾値Ｔｈ３が１００％に設定されていれば、第１のパルス信号列と第２のパルス信号列が完全に一致している場合に限り、取捨選択回路２３によって、距離算出部１８により算出された距離が採用される。したがって、１つ目の波形の振幅のみが大きく低下するような状況下においても、誤差を含んでいる距離の出力を防止することができる。
【００３８】
実施の形態２．
実施の形態１のレーザレーダ装置では、第１の信号列変換部１２が、送信信号生成部１から出力された送信信号Ｔｘを第１のパルス信号列に変換し、第２の信号列変換部１５が、反射光受信部８から出力された受信信号Ｒｘを第２のパルス信号列に変換している。
実施の形態２では、第１の信号列変換部４３が、送信信号Ｔｘの振幅が変化する周期と同じ周期で、送信信号Ｔｘを第１のパルス信号列に変換し、第２の信号列変換部４５が、送信信号Ｔｘの振幅が変化する周期と同じ周期で、受信信号Ｒｘを第２のパルス信号列に変換するレーザレーダ装置について説明する。
【００３９】
図６は、実施の形態２によるレーザレーダ装置を示す構成図である。図６において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
送信信号生成部４１は、クロック源２及びパターン生成部４２を備えている。
送信信号生成部４１は、時間の経過に伴って振幅が変化する送信信号Ｔｘを生成して、送信信号Ｔｘを光照射部４及び第１の信号列変換部４３のそれぞれに出力する。
また、送信信号生成部４１は、送信信号Ｔｘの振幅が変化する周期を示す周期情報を第１の信号列変換部４３及び第２の信号列変換部４５のそれぞれに出力する。
パターン生成部４２は、クロック源２から出力されたクロック信号Ｃに同期して、時間の経過に伴って振幅が変化する送信信号Ｔｘを生成し、送信信号Ｔｘを光源駆動回路５及びコンパレータ４４のそれぞれに出力する。
また、パターン生成部４２は、送信信号Ｔｘの振幅が変化する周期を示す周期情報をコンパレータ４４及びコンパレータ４６のそれぞれに出力する。
【００４０】
第１の信号列変換部４３は、コンパレータ４４及びカウンタ１４を備えている。
第１の信号列変換部４３は、送信信号生成部４１からクロック信号Ｃを受けると、送信信号生成部４１から出力された周期情報が示す周期と同じ周期で、送信信号Ｔｘを第１のパルス信号列に変換し、第１のパルス信号列を取捨選択部１９に出力する。
コンパレータ４４は、パターン生成部４２から出力された周期情報が示す周期と同じ周期で、パターン生成部４２から出力された送信信号Ｔｘと、第１の閾値Ｔｈ１とを比較する。
コンパレータ４４は、送信信号Ｔｘが第１の閾値Ｔｈ１以上であれば、ハイレベルの信号をカウンタ１４に出力し、送信信号Ｔｘが第１の閾値Ｔｈ１未満であれば、ローレベルの信号をカウンタ１４に出力する。
第１の閾値Ｔｈ１は、コンパレータ４４の内部メモリに格納されているものであってもよいし、外部から与えられるものであってもよい。
【００４１】
第２の信号列変換部４５は、コンパレータ４６及びカウンタ１７を備えている。
第２の信号列変換部４５は、送信信号生成部４１からクロック信号Ｃを受けると、送信信号生成部４１から出力された周期情報が示す周期と同じ周期で、反射光受信部８から出力された受信信号Ｒｘを第２のパルス信号列に変換する。
第２の信号列変換部４５は、第２のパルス信号列を取捨選択部１９に出力する。
コンパレータ４６は、パターン生成部４２から出力された周期情報が示す周期と同じ周期で、電流アンプ１１から出力された受信信号Ｒｘと、第２の閾値Ｔｈ２とを比較する。
コンパレータ４６は、受信信号Ｒｘが第２の閾値Ｔｈ２以上であれば、ハイレベルの信号をカウンタ１７及び距離算出部１８のそれぞれに出力する。
コンパレータ４６は、受信信号Ｒｘが第２の閾値Ｔｈ２未満であれば、ローレベルの信号をカウンタ１７及び距離算出部１８のそれぞれに出力する。
第２の閾値Ｔｈ２は、コンパレータ４６の内部メモリに格納されているものであってもよいし、外部から与えられるものであってもよい。
第２の閾値Ｔｈ２は、第１の閾値Ｔｈ１と同じ値であってもよいし、第１の閾値Ｔｈ１と異なる値であってもよい。
【００４２】
次に、図６に示すレーザレーダ装置の動作について説明する。
ここでは、図１に示すレーザレーダ装置と相違している部分の動作のみを説明する。
パターン生成部４２は、クロック源２からクロック信号Ｃを受けると、クロック信号Ｃに同期して、時間の経過に伴って振幅が変化する送信信号Ｔｘを生成し、送信信号Ｔｘを光源駆動回路５及びコンパレータ４４のそれぞれに出力する。
例えば、図２に示す送信信号Ｔｘは、同じ周期で３つの山型の波形が並んでいる信号となっている。
また、パターン生成部４２は、送信信号Ｔｘの振幅が変化する周期として、それぞれの山型の波形の周期を示す周期情報をコンパレータ４４及びコンパレータ４６のそれぞれに出力する。
【００４３】
コンパレータ４４は、パターン生成部４２から出力された周期情報が示す周期と同じ周期で、パターン生成部４２から出力された送信信号Ｔｘと、第１の閾値Ｔｈ１とを比較する。
コンパレータ４４は、送信信号Ｔｘが第１の閾値Ｔｈ１以上であれば、ハイレベルの信号をカウンタ１４に出力し、送信信号Ｔｘが第１の閾値Ｔｈ１未満であれば、ローレベルの信号をカウンタ１４に出力する。
【００４４】
カウンタ１４は、実施の形態１と同様に、クロック源２からクロック信号Ｃを受けたのち、コンパレータ４４から最初にハイレベルの信号を受けた時点を起点にして、コンパレータ４４の出力信号を並べることで、第１のパルス信号列を生成する。
カウンタ１４は、第１のパルス信号列をメモリ２０に格納する。
送信信号Ｔｘが、例えば、図２に示す送信信号Ｔｘであれば、第１のパルス信号列は、信号レベルが“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”のように変化する信号列となる。
【００４５】
コンパレータ４６は、パターン生成部４２から出力された周期情報が示す周期と同じ周期で、電流アンプ１１から出力された受信信号Ｒｘと、第２の閾値Ｔｈ２とを比較する。
コンパレータ４６は、受信信号Ｒｘが第２の閾値Ｔｈ２以上であれば、ハイレベルの信号をカウンタ１７及び距離算出部１８のそれぞれに出力する。
コンパレータ４６は、受信信号Ｒｘが第２の閾値Ｔｈ２未満であれば、ローレベルの信号をカウンタ１７及び距離算出部１８のそれぞれに出力する。
【００４６】
カウンタ１７は、実施の形態１と同様に、クロック源２からクロック信号Ｃを受けたのち、コンパレータ４６から最初にハイレベルの信号を受けた時点を起点にして、コンパレータ４６の出力信号を並べることで、第２のパルス信号列を生成する。
カウンタ１７は、第２のパルス信号列を一致度算出回路２１に出力する。
受信信号Ｒｘが、例えば、図２に示す受信信号Ｒｘであれば、第２のパルス信号列は、信号レベルが“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”のように変化する信号列となる。
また、受信信号Ｒｘが、例えば、図５に示す受信信号Ｒｘであれば、第２のパルス信号列は、信号レベルが“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｌ”→“Ｌ”→“Ｌ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｈ”→“Ｌ”のように変化する信号列となる。
【００４７】
図１に示すコンパレータ１６では、受信信号Ｒｘと第２の閾値Ｔｈ２との比較結果が変化したときに、出力信号の信号レベルが変化している。
したがって、図１に示すコンパレータ１６の出力信号の信号レベルは、何らかの影響で受信信号Ｒｘのパルス幅が広がってしまったような状況下でも変わりがない。
図６に示すコンパレータ４６は、周期情報が示す周期と同じ周期で、受信信号Ｒｘと第２の閾値Ｔｈ２とを比較しているため、比較結果に応じて出力信号の信号レベルが変化している。
したがって、図６に示すコンパレータ４６の出力信号の信号レベルは、何らかの影響で受信信号Ｒｘのパルス幅が広がってしまったような状況下では、当該状況に応じて変化する。
例えば、図２に示す受信信号Ｒｘのパルス幅が２倍に広がってしまっている場合、第２のパルス信号列は、信号レベルが“Ｈ”→Ｈ”→“Ｌ”→“Ｌ”→“Ｈ”→Ｈ”→“Ｌ”→“Ｌ”→Ｈ”→“Ｈ”のように変化する信号列となる。
よって、図６に示すコンパレータ４６は、図１に示すコンパレータ１６よりも、実際の反射光ＲＬの波形に即した第２のパルス信号列を出力することができる。
【００４８】
実施の形態３．
実施の形態３では、第１の信号列変換部５３が、送信信号Ｔｘの時間幅に相当する期間中に限り、送信信号Ｔｘを第１のパルス信号列に変換し、第２の信号列変換部５５が、送信信号Ｔｘの時間幅に相当する期間中に限り、受信信号Ｒｘを第２のパルス信号列に変換するレーザレーダ装置について説明する。
【００４９】
図７は、実施の形態３によるレーザレーダ装置を示す構成図である。図７において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
送信信号生成部５１は、クロック源２及びパターン生成部５２を備えている。
送信信号生成部５１は、クロック信号Ｃに同期して送信信号Ｔｘを生成して、送信信号Ｔｘを光照射部４及び第１の信号列変換部５３のそれぞれに出力する。
また、送信信号生成部５１は、送信信号Ｔｘの時間幅を示す時間情報を第１の信号列変換部５３及び第２の信号列変換部５５のそれぞれに出力する。
パターン生成部５２は、クロック源２から出力されたクロック信号Ｃに同期して、送信信号Ｔｘを生成し、送信信号Ｔｘを光源駆動回路５及びコンパレータ１３のそれぞれに出力する。
また、パターン生成部５２は、送信信号Ｔｘの時間幅を示す時間情報をカウンタ５４及びカウンタ５６のそれぞれに出力する。
【００５０】
第１の信号列変換部５３は、コンパレータ１３及びカウンタ５４を備えている。
第１の信号列変換部５３は、送信信号生成部４１からクロック信号Ｃを受けると、送信信号生成部５１から出力された時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、送信信号Ｔｘを第１のパルス信号列に変換し、第１のパルス信号列を取捨選択部１９に出力する。
カウンタ５４は、パターン生成部５２から出力された時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、コンパレータ１３の出力信号を並べることで第１のパルス信号列を生成し、第１のパルス信号列をメモリ２０に格納する。
【００５１】
第２の信号列変換部５５は、コンパレータ１６及びカウンタ５６を備えている。
第２の信号列変換部５５は、送信信号生成部４１からクロック信号Ｃを受けると、送信信号生成部５１から出力された時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、反射光受信部８から出力された受信信号Ｒｘを第２のパルス信号列に変換する。
第２の信号列変換部５５は、第２のパルス信号列を取捨選択部１９に出力する。
カウンタ５６は、パターン生成部５２から出力された時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、コンパレータ１６の出力信号を並べることで第２のパルス信号列を生成し、第２のパルス信号列を一致度算出回路２１に出力する。
【００５２】
次に、図７に示すレーザレーダ装置の動作について説明する。
ここでは、図１に示すレーザレーダ装置と相違している部分の動作のみを説明する。
パターン生成部５２は、クロック源２からクロック信号Ｃを受けると、クロック信号Ｃに同期して、時間の経過に伴って振幅が変化する送信信号Ｔｘを生成し、送信信号Ｔｘを光源駆動回路５及びコンパレータ１３のそれぞれに出力する。
例えば、図５に示す送信信号Ｔｘは、３つの山型の波形が並んでいる信号となっている。
また、パターン生成部５２は、送信信号Ｔｘの時間幅を示す時間情報をカウンタ５４及びカウンタ５６のそれぞれに出力する。
例えば、図５に示す送信信号Ｔｘでは、１つ目の山型の波形の立ち上がりから、３つ目の山型の波形の立ち下がりまでの期間が、送信信号Ｔｘの時間幅である。
【００５３】
コンパレータ１３は、実施の形態１と同様に、パターン生成部５２から出力された送信信号Ｔｘと、第１の閾値Ｔｈ１とを比較する。
コンパレータ１３は、送信信号Ｔｘが第１の閾値Ｔｈ１以上であれば、ハイレベルの信号をカウンタ５４に出力し、送信信号Ｔｘが第１の閾値Ｔｈ１未満であれば、ローレベルの信号をカウンタ５４に出力する。
【００５４】
カウンタ５４は、図１に示すカウンタ１４と同様に、クロック源２からクロック信号Ｃを受けたのち、コンパレータ１３から最初にハイレベルの信号を受けた時点を起点にして、コンパレータ１３の出力信号を並べることで、第１のパルス信号列を生成する。
ただし、カウンタ５４は、図１に示すカウンタ１４と異なり、送信信号生成部５１から出力された時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、コンパレータ１３の出力信号を並べて、第１のパルス信号列を生成するようにする。
カウンタ５４は、第１のパルス信号列をメモリ２０に格納する。
送信信号Ｔｘが、例えば、図２に示す送信信号Ｔｘであれば、第１のパルス信号列は、信号レベルが“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”のように変化する信号列となる。
【００５５】
コンパレータ１６は、実施の形態１と同様に、電流アンプ１１から出力された受信信号Ｒｘと、第２の閾値Ｔｈ２とを比較する。
コンパレータ１６は、受信信号Ｒｘが第２の閾値Ｔｈ２以上であれば、ハイレベルの信号をカウンタ５６及び距離算出部１８のそれぞれに出力する。
コンパレータ１６は、受信信号Ｒｘが第２の閾値Ｔｈ２未満であれば、ローレベルの信号をカウンタ５６及び距離算出部１８のそれぞれに出力する。
【００５６】
カウンタ５６は、図１に示すカウンタ１７と同様に、クロック源２からクロック信号Ｃを受けたのち、コンパレータ１６から最初にハイレベルの信号を受けた時点を起点にして、コンパレータ１６の出力信号を並べることで、第２のパルス信号列を生成する。
ただし、カウンタ５６は、図１に示すカウンタ１７と異なり、送信信号生成部５１から出力された時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、コンパレータ１６の出力信号を並べて、第２のパルス信号列を生成するようにする。
カウンタ５６は、第２のパルス信号列を一致度算出回路２１に出力する。
【００５７】
したがって、例えば、図５に示すように、１つの外乱パルス光Ｄが反射光ＲＬに含まれている状況下では、図１に示すカウンタ１７から出力される第２のパルス信号列は、４つのパルス信号が並んでいる信号列となる。よって、第２のパルス信号列の信号レベルは、例えば、“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”のように変化する。
図７に示すカウンタ５６は、送信信号生成部５１から出力された時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、コンパレータ１６の出力信号を並べて、第２のパルス信号列を生成するため、第２のパルス信号列は、３つのパルス信号が並んでいる信号列となる。つまり、第２のパルス信号列は、外乱パルス光Ｄを含まない３つのパルス信号が並んでいる信号列となる。よって、第２のパルス信号列の信号レベルは、第１のパルス信号列と同様に、“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”のように変化する。
以上より、一致度算出回路２１は、外乱パルス光Ｄの影響が除去された状況下で、第１のパルス信号列と第２のパルス信号列との一致度を算出することができる。
【００５８】
実施の形態４．
実施の形態４では、第１の信号列変換部３１が、送信信号の微分波形がゼロクロスするタイミングでパルス信号を出力し、第２の信号列変換部３５が、受信信号の微分波形がゼロクロスするタイミングでパルス信号を出力するレーザレーダ装置について説明する。
【００５９】
図８は、実施の形態４によるレーザレーダ装置を示す構成図である。図８において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
パターン生成部３０は、クロック源２から出力されたクロック信号に同期して、時間の経過に伴って振幅が変化する送信信号を生成し、送信信号を光源駆動回路５及び微分回路３２のそれぞれに出力する。
【００６０】
第１の信号列変換部３１は、微分回路３２、ゼロクロス回路３３及びカウンタ３４を備えている。
第１の信号列変換部３１は、送信信号生成部１から出力された送信信号を第１のパルス信号列に変換し、第１のパルス信号列を取捨選択部１９に出力する。
微分回路３２は、パターン生成部３０から出力された送信信号の微分波形を算出し、微分波形をゼロクロス回路３３に出力する回路である。
ゼロクロス回路３３は、微分回路３２から出力された微分波形がゼロクロスするタイミングを検出する回路である。
カウンタ３４は、クロック源２からクロック信号Ｃを受けたのち、ゼロクロス回路３３によりゼロクロスするタイミングが検出されると、パルス信号をメモリ２０に出力する。
【００６１】
第２の信号列変換部３５は、微分回路３６、ゼロクロス回路３７及びカウンタ３８を備えている。
第２の信号列変換部３５は、反射光受信部８から出力された受信信号を第２のパルス信号列に変換し、第２のパルス信号列を取捨選択部１９に出力する。
微分回路３６は、電流アンプ１１から出力された受信信号の微分波形を算出し、微分波形をゼロクロス回路３７に出力する回路である。
ゼロクロス回路３７は、コンパレータ１６からハイレベルの信号が出力されているときだけ、微分回路３６から出力された微分波形がゼロクロスするタイミングを検出する回路である。
カウンタ３８は、クロック源２からクロック信号Ｃを受けたのち、ゼロクロス回路３７によりゼロクロスするタイミングが検出されると、パルス信号を一致度算出回路２１に出力する。
【００６２】
次に、図８に示すレーザレーダ装置の動作について説明する。
ここでは、図１に示すレーザレーダ装置と相違している部分の動作のみを説明する。
図９は、図８に示すレーザレーダ装置におけるそれぞれの構成要素から出力される信号の波形を示す説明図である。
パターン生成部３０は、クロック源２からクロック信号Ｃを受けると、クロック信号Ｃに同期して、時間の経過に伴って振幅が変化する送信信号Ｔｘを生成する。
パターン生成部３０は、送信信号Ｔｘを光源駆動回路５及び微分回路３２のそれぞれに出力する。
【００６３】
微分回路３２は、パターン生成部３０から送信信号Ｔｘを受けると、送信信号Ｔｘの微分波形ｄＴｘを算出し、微分波形ｄＴｘをゼロクロス回路３３に出力する。
ゼロクロス回路３３は、微分回路３２から微分波形ｄＴｘを受けると、微分波形ｄＴｘがゼロクロスするタイミングを検出する。
ゼロクロス回路３３は、微分波形ｄＴｘがゼロクロスするタイミングを検出すると、検出信号ｋ１をカウンタ３４に出力する。
図９の例では、微分波形ｄＴｘが３回ゼロクロスしているため、ゼロクロス回路３３が、ゼロクロスするタイミングを３回検出して、３つの検出信号ｋ１を出力する。
カウンタ３４は、クロック源２からクロック信号Ｃを受けたのち、ゼロクロス回路３３から検出信号ｋ１を受ける毎に、パルス信号をメモリ２０に出力する。
したがって、メモリ２０には、図９に示すように、第１のパルス信号列として、３つのパルス信号を含む信号列が格納される。
このときの第１のパルス信号列は、信号レベルが“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”のように変化する信号列である。
【００６４】
微分回路３６は、電流アンプ１１から受信信号Ｒｘを受けると、受信信号Ｒｘの微分波形ｄＲｘを算出し、微分波形ｄＲｘをゼロクロス回路３７に出力する。
ゼロクロス回路３７は、コンパレータ１６からハイレベルの信号が出力されている期間中に限り、微分回路３６から出力された微分波形ｄＲｘがゼロクロスするタイミングを検出する。
ゼロクロス回路３７は、コンパレータ１６からローレベルの信号が出力されているときは、微分波形ｄＲｘがゼロクロスするタイミングを検出する処理を実施しないため、ゼロクロス回路３７の消費電力が低減される。
また、電流アンプ１１から第２の閾値Ｔｈ２よりも小さな雑音が出力されても、コンパレータ１６から出力される信号は、ローレベルの信号となり、ゼロクロス回路３７は、微分波形ｄＲｘがゼロクロスするタイミングを検出する処理を実施しない。したがって、雑音によるゼロクロス回路３７等の誤動作を防止することができる。
【００６５】
ゼロクロス回路３７は、微分波形ｄＲｘがゼロクロスするタイミングを検出すると、検出信号ｋ２をカウンタ３８に出力する。
図９の例では、反射光ＲＬの他に、１つの外乱パルス光Ｄが受信されているため、微分波形ｄＲｘが４回ゼロクロスしており、ゼロクロス回路３７が、ゼロクロスするタイミングを４回検出して、４つの検出信号ｋ２を出力している。
反射光ＲＬの光強度が低下しても、反射光ＲＬの波形の変化傾向は、ほとんど変わらないため、微分波形ｄＲｘがゼロクロスする回数は、変化しない。したがって、反射光ＲＬの光強度が低下しても、ゼロクロス回路３７は、ゼロクロスするタイミングを４回検出して、４つの検出信号ｋ２を出力することが想定される。
カウンタ３８は、クロック源２からクロック信号Ｃを受けたのち、ゼロクロス回路３７から検出信号ｋ２を受ける毎に、パルス信号を一致度算出回路２１に出力する。
図９の例では、カウンタ３８から、４つのパルス信号が並んでいる信号列が、第２のパルス信号列として一致度算出回路２１に出力される。
第２のパルス信号列は、信号レベルが“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”→“Ｌ”→“Ｈ”のように変化する信号列である。
【００６６】
以降の動作は、図１に示すレーザレーダ装置と同様であるため説明を省略する。
以上の実施の形態４は、第１の信号列変換部３１が、送信信号の微分波形がゼロクロスするタイミングでパルス信号を取捨選択部１９に出力し、第２の信号列変換部３５が、受信信号の微分波形がゼロクロスするタイミングでパルス信号を取捨選択部１９に出力するように、レーザレーダ装置を構成した。したがって、実施の形態４のレーザレーダ装置は、実施の形態１のレーザレーダ装置と同様に、反射光の光強度が低い状況が生じているときに、測距対象物までの距離として、誤差を含んでいる可能性が高い距離の出力を防止することができる。
【００６７】
実施の形態４のレーザレーダ装置では、ゼロクロス回路３３が、微分回路３２から出力された微分波形ｄＴｘがゼロクロスするタイミングを検出している。また、ゼロクロス回路３７が、微分回路３６から出力された微分波形ｄＲｘがゼロクロスするタイミングを検出している。
このとき、ゼロクロス回路３３は、微分回路３２から出力された微分波形ｄＴｘが、例えば、上限閾値よりも小さく、かつ、下限閾値よりも大きい場合に限り、微分波形ｄＴｘがゼロクロスするタイミングを検出するようにしてもよい。上限閾値＞下限閾値である。
同様に、ゼロクロス回路３７は、微分回路３６から出力された微分波形ｄＲｘが、例えば、上限閾値よりも小さく、かつ、下限閾値よりも大きい場合に限り、微分波形ｄＲｘがゼロクロスするタイミングを検出するようにしてもよい。
ゼロクロス回路３３，３７におけるゼロクロスの検出タイミングを制限することで、雑音に対する誤検知を防ぐことができる。
【００６８】
実施の形態５．
実施の形態５では、第１の信号列変換部６１が、送信信号Ｔｘの時間幅に相当する期間中に限り、送信信号Ｔｘの微分波形がゼロクロスするタイミングでパルス信号を出力し、第２の信号列変換部６３が、送信信号Ｔｘの時間幅に相当する期間中に限り、受信信号Ｒｘの微分波形がゼロクロスするタイミングでパルス信号を出力するレーザレーダ装置について説明する。
【００６９】
図１０は、実施の形態５によるレーザレーダ装置を示す構成図である。図１０において、図７及び図８と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
第１の信号列変換部６１は、微分回路３２、ゼロクロス回路３３及びカウンタ６２を備えている。
第１の信号列変換部６１は、送信信号生成部１から出力された時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、送信信号Ｔｘの微分波形を算出して、微分波形がゼロクロスするタイミングでパルス信号を取捨選択部１９に出力する。
カウンタ６２は、クロック源２からクロック信号Ｃを受けたのち、パターン生成部５２から出力された時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、ゼロクロス回路３３によりゼロクロスするタイミングが検出されると、パルス信号をメモリ２０に出力する。
【００７０】
第２の信号列変換部６３は、微分回路３６、ゼロクロス回路３７及びカウンタ６４を備えている。
第２の信号列変換部６３は、送信信号生成部１から出力された時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、受信信号Ｒｘの微分波形を算出して、受信信号Ｒｘの微分波形がゼロクロスするタイミングでパルス信号を取捨選択部１９に出力する。
カウンタ６４は、クロック源２からクロック信号Ｃを受けたのち、パターン生成部５２から出力された時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、ゼロクロス回路３７によりゼロクロスするタイミングが検出されると、パルス信号を一致度算出回路２１に出力する。
【００７１】
次に、図１０に示すレーザレーダ装置の動作について説明する。
ここでは、図７及び図８に示すレーザレーダ装置と相違している部分の動作のみを説明する。
カウンタ６２は、クロック源２からクロック信号Ｃを受けたのち、ゼロクロス回路３３から最初に検出信号ｋ１を受けた時点を起点にして、時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、動作する。
即ち、カウンタ６２は、時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、ゼロクロス回路３３から検出信号ｋ１を受ける毎に、パルス信号をメモリ２０に出力する。
【００７２】
カウンタ６４は、クロック源２からクロック信号Ｃを受けたのち、ゼロクロス回路３７から最初に検出信号ｋ２を受けた時点を起点にして、時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、動作する。
即ち、カウンタ６４は、時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、ゼロクロス回路３７から検出信号ｋ２を受ける毎に、パルス信号を一致度算出回路２１に出力する。
以上より、一致度算出回路２１は、例えば、図５に示すような外乱パルス光Ｄの影響が除去された状況下で、第１のパルス信号列と第２のパルス信号列との一致度を算出することができる。
【００７３】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
この発明は、測距対象物までの距離を算出するレーザレーダ装置に適している。
【符号の説明】
【００７５】
１  送信信号生成部、２  クロック源、３  パターン生成部、４  光照射部、５  光源駆動回路、６  光源、７  送信アンテナ、８  反射光受信部、９  受信アンテナ、１０  光検出器、１１  電流アンプ、１２  第１の信号列変換部、１３  コンパレータ、１４  カウンタ、１５  第２の信号列変換部、１６  コンパレータ、１７  カウンタ、１８  距離算出部、１９  取捨選択部、２０  メモリ、２１  一致度算出回路、２２  閾値処理回路、２３  取捨選択回路、３０  パターン生成部、３１  第１の信号列変換部、３２  微分回路、３３  ゼロクロス回路、３４  カウンタ、３５  第２の信号列変換部、３６  微分回路、３７  ゼロクロス回路、３８  カウンタ、４１  送信信号生成部、４２  パターン生成部、４３  第１の信号列変換部、４４  コンパレータ、４５  第２の信号列変換部、４６  コンパレータ、５１  送信信号生成部、５２  パターン生成部、５３  第１の信号列変換部、５４  カウンタ、５５  第２の信号列変換部、５６  カウンタ、６１  第１の信号列変換部、６２  カウンタ、６３  第２の信号列変換部、６４  カウンタ。
【図１】
2019239551.tif 000003
【図２】
2019239551.tif 000004
【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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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年10月31日(2018.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係るレーザレーダ装置は、送信信号を生成する送信信号生成部と、送信信号生成部により生成された送信信号を送信光に変換し、送信光を測距対象物に向けて照射する光照射部と、測距対象物によって反射された送信光を反射光として受信し、反射光の受信信号を出力する反射光受信部と、送信信号生成部により生成された送信信号を第１のパルス信号列に変換する第１の信号列変換部と、反射光受信部から出力された受信信号を第２のパルス信号列に変換する第２の信号列変換部と、光照射部から送信光が照射された時刻と、反射光受信部により反射光が受信された時刻との時刻差から、測距対象物までの距離を算出する距離算出部と、第１のパルス信号列と第２のパルス信号列との一致度を算出し、一致度に基づいて距離算出部により算出された距離を取捨選択する取捨選択部とを備え、第２の信号列変換部が、反射光受信部から出力された受信信号が第２の閾値以上である期間中に限り、受信信号の微分波形がゼロクロスするタイミングで、第２のパルス信号列に含まれるパルス信号を取捨選択部に出力するようにしたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係るレーザレーダ装置は、反射光の光強度が低い状況が生じているときに、測距対象物までの距離として、誤差を含んでいる可能性が高い距離の出力を防止することができる。
【手続補正３】
【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】
送信信号を生成する送信信号生成部と、
前記送信信号生成部により生成された送信信号を送信光に変換し、前記送信光を測距対象物に向けて照射する光照射部と、
前記測距対象物によって反射された前記送信光を反射光として受信し、前記反射光の受信信号を出力する反射光受信部と、
前記送信信号生成部により生成された送信信号を第１のパルス信号列に変換する第１の信号列変換部と、
前記反射光受信部から出力された受信信号を第２のパルス信号列に変換する第２の信号列変換部と、
前記光照射部から送信光が照射された時刻と、前記反射光受信部により反射光が受信された時刻との時刻差から、前記測距対象物までの距離を算出する距離算出部と、
前記第１のパルス信号列と前記第２のパルス信号列との一致度を算出し、前記一致度に基づいて前記距離算出部により算出された距離を取捨選択する取捨選択部とを備え、
前記第２の信号列変換部は、前記反射光受信部から出力された受信信号が第２の閾値以上である期間中に限り、前記受信信号の微分波形がゼロクロスするタイミングで、前記第２のパルス信号列に含まれるパルス信号を前記取捨選択部に出力することを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項２】
前記反射光受信部から出力された受信信号と前記第２の閾値とを比較し、前記受信信号が前記第２の閾値以上であれば、ハイレベルの信号を出力し、前記受信信号が前記第２の閾値未満であれば、ローレベルの信号を出力するコンパレータを備えており、
前記第２の信号列変換部は、
前記コンパレータからハイレベルの信号が出力されている期間中に限り、前記受信信号の微分波形がゼロクロスするタイミングで、前記第２のパルス信号列に含まれるパルス信号を前記取捨選択部に出力することを特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項３】
送信信号を生成する送信信号生成部と、
前記送信信号生成部により生成された送信信号を送信光に変換し、前記送信光を測距対象物に向けて照射する光照射部と、
前記測距対象物によって反射された前記送信光を反射光として受信し、前記反射光の受信信号を出力する反射光受信部と、
前記送信信号生成部により生成された送信信号を第１のパルス信号列に変換する第１の信号列変換部と、
前記反射光受信部から出力された受信信号を第２のパルス信号列に変換する第２の信号列変換部と、
前記光照射部から送信光が照射された時刻と、前記反射光受信部により反射光が受信された時刻との時刻差から、前記測距対象物までの距離を算出する距離算出部と、
前記第１のパルス信号列と前記第２のパルス信号列との一致度を算出し、前記一致度に基づいて前記距離算出部により算出された距離を取捨選択する取捨選択部とを備え、
前記送信信号生成部は、前記送信信号の時間幅を示す時間情報を前記第２の信号列変換部に出力し、
前記第２の信号列変換部は、前記時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、前記受信信号の微分波形がゼロクロスするタイミングで、前記第２のパルス信号列に含まれるパルス信号を前記取捨選択部に出力することを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項４】
前記送信信号生成部は、
前記時間情報を前記第２の信号列変換部に出力するほかに、前記時間情報を前記第１の信号列変換部に出力し、
前記第１の信号列変換部は、
前記時間情報が示す時間幅に相当する期間中に限り、前記送信信号の微分波形がゼロクロスするタイミングで、前記第１のパルス信号列に含まれるパルス信号を前記取捨選択部に出力することを特徴とする請求項３記載のレーザレーダ装置。
【請求項５】
前記送信信号生成部は、
時間の経過に伴って振幅が変化する送信信号を生成し、
前記第１の信号列変換部は、
前記送信信号生成部により生成された送信信号の微分波形を算出し、前記微分波形がゼロクロスするタイミングで、前記第１のパルス信号列に含まれるパルス信号を前記取捨選択部に出力し、
前記第２の信号列変換部は、
前記反射光受信部から出力された受信信号の微分波形を算出することを特徴とする請求項１または請求項３記載のレーザレーダ装置。
【請求項６】
前記取捨選択部は、前記一致度と第３の閾値とを比較し、前記一致度が前記第３の閾値以上であれば、前記距離算出部により算出された距離を採用し、前記一致度が前記第３の閾値未満であれば、前記距離算出部により算出された距離を破棄することを特徴とする請求項１または請求項３記載のレーザレーダ装置。
【請求項７】
前記送信信号生成部は、時間の経過に伴って振幅が変化する送信信号を生成することを特徴とする請求項１または請求項３記載のレーザレーダ装置。
【請求項８】
前記送信信号生成部は、振幅の変化が異なる送信信号を繰り返し生成することを特徴とする請求項１または請求項３記載のレーザレーダ装置。
【国際調査報告】
2019239551.tif 000013
2019239551.tif 000014
2019239551.tif 000015
2019239551.tif 000016