(57)【要約】【課題】  対象物までの距離を正確に計測することができる距離測定装置、及びその距離測定装置で用いられる受光装置を提供する。【解決手段】  距離計測装置１０は、照射部４と受光装置５０を備える。照射部４は、対象物３０に向けて照射光２０を照射する。受光装置５０は、受光部６０と演算部７０を備える。受光部６０は、対象物３０で反射した反射光４０を受光して電気信号に変換する。演算部７０は、照射光２０と反射光４０に基づいて対象物３０までの距離を演算する。演算部７０は、計時器２と光量測定器１２と距離データ計算器１６を備える。計時器２は、照射された照射光２０が対象物３０で反射して受光部６０に至るまでの時間を計測する。光量測定器１２は、反射光４０の光量を測定する。距離データ計算器１６は、計時器２で計測された時間と光量測定器１２で測定された光量を利用して、対象物３０までの距離データを出力する。【選択図】  図１
2011017640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物までの距離を計測する距離計測装置であって、
対象物に向けて照射光を照射する照射部と、
対象物で反射した反射光を受光して電気信号に変換する受光部と、
照射光と反射光に基づいて対象物までの距離を演算する演算部と、を備えており、
前記演算部は、
受光部で変換された電気信号を利用して照射部から照射された照射光が対象物で反射して受光部に至るまでの時間を計測する計時器と、
受光部で変換された電気信号を利用して反射光の光量を測定する光量測定器と、
前記計時器で計測された時間と前記光量測定器で測定された光量を利用して、対象物までの距離データを出力する距離データ計算器と、を有する距離計測装置。
【請求項２】
照射部で照射された照射光を利用して対象物までの距離を計測する距離計測装置に用いられる受光装置であって、
対象物で反射した反射光を受光して電気信号に変換する受光部と、
照射光と反射光に基づいて対象物までの距離を演算する演算部と、を備えており、
前記演算部は、
受光部で変換された電気信号を利用して照射部から照射された照射光が対象物で反射して受光部に至るまでの時間を計測する計時器と、
受光部で変換された電気信号を利用して反射光の光量を測定する光量測定器と、
前記計時器で計測された時間と前記光量測定器で測定された光量を利用して、対象物までの距離データを出力する距離データ計算器と、を有する受光装置。
【請求項３】
前記受光部は、アレイ状に配置されている複数の受光素子を有しており、
前記演算部は、各受光素子を利用して演算される距離データを合成し、距離画像データを出力することを特徴とする請求項２に記載の受光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物からの反射光を利用して対象物までの距離を計測する距離計測装置に関する。本発明はまた、その距離計測装置に用いられる受光装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物に向けて照射光パルスを照射し、対象物で反射した反射光パルスを受光素子で受光し、照射光パルスが照射されてから反射光パルスが受光されるまでの光パルスの飛行時間を用いて対象物までの距離を計測する技術が開発されている。通常、光パルスの飛行時間は、照射光パルスを制御するトリガ信号と、閾値を用いて変換された反射光パルスの二値化信号を比較することで計測されることが多い。例えば、トリガ信号の立ち上がり時から二値化信号の立ち上がり時までの時間を計測すれば、光パルスの飛行時間を把握することができる。
【０００３】
閾値を用いて反射光パルスを二値化信号に変換する場合、反射光パルスが受光素子に実際に到達した時と二値化信号の立ち上がり時との間に「ずれ」が生じてしまう。閾値を低く設定すれば「ずれ」を小さく抑えることができるが、一方でノイズの影響を受けやすくなるという問題がある。閾値の設定値を工夫するだけでは、「ずれ」に対して対策することが難しい。
【０００４】
このため、「ずれ」に相当する値を予想し、二値化信号の立ち上がり時を補正して反射光パルスが受光素子に実際に到達した時を計測する技術が開発されている。特許文献１には、反射光パルスの振幅をピーク保持回路で測定し、反射光パルスの振幅に基づいて閾値を作成する距離計測装置が開示されている。特許文献１の距離計測装置では、反射光パルスの振幅に基づいて「ずれ」に相当する補正値を作成し、反射光パルスが受光素子に実際に到達した時を計測する。特許文献２には、複数の閾値を利用して「ずれ」に相当する補正値を作成し、反射光パルスが受光素子に到達した時を計測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２３５７６５号公報
【特許文献２】特開平５−２２３９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
反射光パルスの振幅に基づいて閾値を作成する場合、反射光パルスのピーク値を正確に測定することが必要である。しかしながら、反射光パルスには高周波のノイズ成分が重畳しており、ピーク保持回路で測定されるピーク値が正確でないことが多い。このため、反射光のピーク値を利用する技術では、正確な補正値を作成することが困難である。また、複数の閾値を利用する場合、１つの反射光パルスに対して複数の閾値と比較する回路を設ける必要があり、回路構成が煩雑になってしまう。本明細書は、対象物までの距離を正確に計測することができる距離計測装置、及びその距離計測装置で用いられる受光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】
【０００７】
本明細書に開示する技術は、受光部で受けた反射光の光量を利用して、「ずれ」に相当する補正値を作成し、対象物までの距離を計測することを特徴としている。反射光の光量を利用すれば、高周波のノイズ成分の影響を無視することができる。このため、反射光の光量と「ずれ」との間には、強い相関関係が存在する。これにより、反射光の光量から求められる補正値は、「ずれ」を正確に補正することができる。また、光量の測定には煩雑な回路構成を必要としない。したがって、本明細書で開示する技術は、簡単な回路構成を用いて対象物までの距離を正確に計測することができる。
【０００８】
ここで、「受光部で受けた反射光の光量を利用して対象物までの距離を計測する」とは、実測された光の飛行時間に関わる時間値を補正した後に、対象物までの距離を演算して正確な距離を計測してもよい。また、実測された光の飛行時間に関わる時間値から対象物までの距離を演算した後に、その演算距離を補正して正確な距離を計測してもよい。例えば、受光部で受けた反射光の光量に基づいて補正時間を作成し、反射光の立ち上がり時間をその補正時間で補正して反射光が受光素子に実際に到達した時を計測してもよい。この場合、照射部から照射された光が受光部に到達するまでの時間（光の飛行時間）を正確に計測することができる。また、受光部で受けた反射光の光量に基づいて補正距離を作成し、実測された対象物までの距離をその補正距離で補正してもよい。なお、上記の補正時間は、光量と補正時間を関連付けたテーブルを予め用意し、実測された光量とそのテーブルを照らし合わして作成してもよい。あるいは、上記の補正時間は、光量の変化の関数から計算によって作成してもよい。後者の場合、閾値を用いて反射光を二値化信号に変換することなく、反射光が受光部に実際に到達した時を計算することができる。上記の補正距離も、光量と補正距離を関連付けたテーブルから作成してもよく、光量の変化の関数から計算によって作成してもよい。本明細書で開示される技術によると、受光部で受けた反射光の光量を利用することにより、対象物までの距離を正確に計測することが可能となる。
【０００９】
本明細書で開示される技術は、対象物までの距離を計測する距離計測装置に具現化することができる。距離計測装置は、照射部と受光部と演算部を備える。照射部は、対象物に向けて照射光を照射する。受光部は、対象物で反射した反射光を受光して電気信号に変換する。演算部は、照射光と反射光に基づいて対象物までの距離を演算する。演算部は、計時器と光量測定器と距離データ計算器を備える。計時器は、受光部で変換された電気信号を利用して照射部から照射された照射光が対象物で反射して受光部に至るまでの時間を計測する。光量測定器は、受光部で変換された電気信号を利用して反射光の光量を測定する。距離データ計算器は、計時器で計測された時間と光量測定器で測定された光量を利用して、対象物までの距離データを出力する。
【００１０】
照射光が対象物で反射して受光部に至るまでの時間は、計時器によって計測される。しかしながら、計時器によって実測された光の飛行時間は、実際の光の飛行時間よりも長い。そのため、計時器によって実測された飛行時間から演算される対象物までの距離は、実際の対象物までの距離よりも長い。上記の距離計測装置では、受光部で受けた反射光の光量に基づいて、光の飛行時間、あるいは光の飛行時間から演算された対象物までの距離を補正する。反射光の光量から得られる補正値は正確であり、その結果、対象物までの距離を正確に計測することができる。
【００１１】
本明細書で開示される技術は、照射部で照射された照射光を利用して対象物までの距離を計測する距離計測装置に用いられる受光装置に具現化することができる。受光装置は、受光部と演算部を備える。受光部は、対象物で反射した反射光を受光して電気信号に変換する。演算部は、照射光と反射光に基づいて対象物までの距離を演算する。演算部は、計時器と光量測定器と距離データ計算器を有する。計時器は、受光部で変換された電気信号を利用して照射部から照射された照射光が対象物で反射して受光部に至るまでの時間を計測する。光量測定器は、受光部で変換された電気信号を利用して反射光の光量を測定する。距離データ計算器は、計時器で計測された時間と光量測定器で測定された光量を利用して、補正された対象物までの距離データを出力する。
【００１２】
上記の受光部は、アレイ状に配置されている複数の受光素子を備えていてもよい。演算部は、各受光素子を利用して演算される距離データを合成し、距離画像データを出力する。この受光装置を使用する距離計測装置によると、正確な距離画像を測定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本明細書に開示する技術によると、対象物までの正確な距離を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１の距離計測装置の構成図を示す。
【図２】受光部の構成図を示す。
【図３】実施例１の距離計測装置の動作を説明するタイミングチャートを示す。
【図４】実施例２の距離計測装置の構成図を示す。
【図５】実施例２の距離計測装置の動作を説明するタイミングチャートを示す。
【図６】実施例３の距離計測装置の構成図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施例の形態に関する特徴をいくつか説明する。
（第１特徴）受光部は、第１受光素子と第２受光素子を備えている。第１受光素子が受けた反射光は電圧に変換され、その電圧が閾値電圧を超えたタイミングが計測される。計時器は、照射部が照射光を照射したタイミングと、第１受光素子が受けた反射光に基づく電圧が閾値電圧を越えたタイミングの差を計算する。第２受光素子が受けた反射光は電圧に変換され、その電圧が光量測定器に蓄積される。光量測定器は、第２受光素子が受光している間の電圧の積分値を測定する。距離データ計算器は、計時器が計算した時間と光量測定器が測定した電圧の積分値に基づいて対象物までの距離データを計算する。
（第２特徴）演算部は、受光部が受けた光量に対応する補正値テーブルを記憶していてもよい。この場合、補正値テーブルに基づいて、対象物までの距離を補正する。
（第３特徴）演算部は、照射光の波形と、受光部の回路の伝達関数から補正値を算出してもよい。この場合、計算された補正値に基づいて、対象物までの距離を補正する。
（第４特徴）受光部は、第１受光素子と第２受光素子に代えて、第３受光素子を備えていてもよい。第３受光素子が受けた反射光は電圧に変換される。スイッチが、受光部と演算部の間に配置されている。スイッチは、計時器と光量測定器の間で切換え可能である。
【実施例１】
【００１６】
図１は、距離測定装置１０の構成を示す。以下の説明では、距離計測装置の一例であるレーザレーダ１０について説明する。レーザレーダ１０は、照射部４と受光装置５０を備える。受光装置５０は、受光部６０と演算部７０を有する。照射部４は、対象物３０に向けて赤外線２０を照射する。照射部４の例として、半導体レーザ、気体レーザ、固体レーザ、液体レーザ等が挙げられる。また、照射部４として、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)を使用することもできる。すなわち、照射部４は、任意のタイミングで、任意の時間だけ発光できるものであればよい。特に、低コスト、小サイズ及び高速な変調がかけられるという理由から、照射部４は、半導体レーザであることが好ましい。受光部６０は、対象物３０で反射した赤外線４０を受光する。以下の説明では、照射部４から対象物３０に向かう赤外線を照射光２０と称し、対象物３０から受光部６０に向かう赤外線を反射光４０と称す。演算部７０は、照射光２０と反射光４０に基づいて、レーザレーダ１０と対象物３０の間の距離を演算する。
【００１７】
図２を参照し、受光部６０について説明する。受光部６０は、複数の第１受光素子６と複数の第２受光素子８を備えている。第１受光素子６と第２受光素子８の構造は同一である。受光素子６，８はフォトダイオードであり、受光した反射光４０を電気信号（電流）に変換する。第１受光素子６の電気信号は、受光部６０に到達した反射光４０の強度が所定値を越えているか否かを決定する用途に用いられる。第２受光素子８の電気信号は、反射光４０の光量を計測する用途に用いられる。第１受光素子６ａと第２受光素子８ａは隣接しており、反射光４０は受光素子６ａ，８ａに同時に到達する。第１受光素子６ａと第２受光素子８ａを１つの受光素子とみなすこともできる。受光素子６ａ，８ａで変換された電気信号は演算部７０に入力され、対象物３０から受光素子６ａ，８ａまでの距離データが演算される。同様に、受光素子６ｂ,８ｂ、６ｃ,８ｃ、・・の電気信号が演算部７０に入力され、夫々対象物３０から受光素子６ｂ,８ｂ、６ｃ,８ｃ、６ｄ,８ｄ・・までの距離データが演算される。レーザレーダ１０は複数の受光素子を備えているので、各受光素子を利用して演算される距離データを合成することにより、対象物３０の距離画像データを出力することができる。
【００１８】
図１を参照し、演算部７０について説明する。演算部７０は、計時器２と光量測定器１２と距離データ計算器１６を備えている。計時器２には、第１受光素子６で変換された電気信号が入力される。第１受光素子６では、受光した反射光４０を電流に変換する。計時器２には、第１受光素子６で変換された電流を電圧に変換して入力する。計時器２は、照射部４が照射光２０を照射した第１タイミングと、第１受光素子６から入力された電圧が閾値電圧を超えた第２タイミングの差を計算する。これにより、計時器２は、照射部４が照射光２０を照射してから反射光４０の強度が閾値を越えるまでの時間を計算する。反射光４０が受光部６０に到達した瞬間は、第１受光素子６から計時器２に入力される電圧電気信号が閾値電圧よりも小さい。そのため、計時器２が計算する時間は、照射部４が照射光２０を照射してから反射光４０が受光部６０に到達するまでの時間（赤外線の飛行時間）よりも長い。
【００１９】
光量測定器１２はキャパシタ（図示省略）を備えており、第２受光素子８で変換された電気信号が入力される。第２受光素子８では、受光した反射光４０を電流に変換する。光量測定器１２には、第２受光素子８で変換された電流を電圧に変換して入力する。光量測定器１２は、第２受光素子６が反射光４０を受光している間、入力される電圧を蓄積し続ける。光量測定器１２は、入力される電圧の積分値を測定する。電圧の積分値は、第２受光素子８が受光した光量に相当する。計時器２によって計算された時間と光量測定器１２によって測定された光量は、距離データ計算器１６に入力される。距離データ計算器１６には、反射光４０の光量に応じた時間補正値テーブルが記憶されている。距離データ計算器１６は、計時器２によって計算された時間を時間補正値で補正して、赤外線の飛行時間を計算する。距離データ計算器１６はまた、補正後の赤外線の飛行時間に基づいて、レーザレーダ１０と対象物３０の間の距離を計算する。計算された距離データ距離画像データ（あるいは距離データ）は、出力部１８から出力される。
【００２０】
時間補正値テーブルは、対象物３０からレーザレーダ１０までの距離を測定した上で、光量と時間補正値の関係を予め測定して作成する。例えば、小さな光量のときは大きな時間補正値を設定し、大きな光量のときは小さな時間補正値を設定する。対象物３０の材質、対象物３０からレーザレーダ１０までの距離、照射部４が照射する光種類や光強度を変化させ、複数の時間補正テーブルを記憶していてもよい。
【００２１】
図１と図３を参照し、レーザレーダ１０の動作を説明する。図３は、照射光２０が照射部４で照射されてから、反射光４０が受光部６０に実際に到達した時間を計算するタイミングチャートを示す。Ｓ１とＳ３は、受光部６０のシャッターが開くタイミングを示す。Ｓ２とＳ４は、受光部６０のシャッターが閉じるタイミングを示す。矢印ｔは、時間の経過を示している。照射部４は、タイミングＴ１からタイミングＴ２までパルス幅Ｔｗの赤外線を照射する。計時器２には、第１受光素子６によって変換された電流に基づく電圧Ｖ４０が入力される。図３では、計時器２に入力された電圧Ｖ４０の大きさを示している。光量測定器１２には、第２受光素子８によって変換された電流に基づく電圧Ｖ４０が入力される。図３では、光量測定器１２に入力された電圧Ｖ４０の積分値を示している。図３に示すように、タイミングＳ２の積分値はＶ１となる。なお、光量測定器１２には、シャッターが開いてから反射光４０が到達するまでの間に、環境光の光量に相当する電圧も蓄積される。すなわち、タイミングＳ１からタイミングＴ３の間に、環境光の光量に相当する電圧が蓄積される。図３は、タイミングＳ１からタイミングＴ３の間に蓄積される電圧を省略している。
【００２２】
レーザレーダ１０では、対象物３０からの反射光４０を測定した後に、タイミングＳ３からタイミングＳ４まで受光部６０のシャッターを開いて、環境光の光量に相当する電圧を測定する。電圧Ｖ４２は、第２受光素子８が反射光４０を受光していないときの、光量測定器１２に蓄積される電圧の積分値を示している。図３に示すように、タイミングＳ４の積分値はＶ２となる。タイミングＳ１からＳ２までの期間Ｐは、タイミングＳ３からＳ４までの期間Ｐ４と同一である。そのため、タイミングＳ１からＳ２の間に光量測定器１２に蓄積される電圧には、環境光に相当する電圧の積分値Ｖ２が含まれる。レーザレーダ１０では、環境光に由来して光量測定器１２に蓄積される積分値Ｖ２を実測し、積分値Ｖ１と積分値Ｖ２の差を計算する。これにより、レーザレーダ１０は、環境光の影響を受けることなく、反射光４０の光量に相当する電圧の積分値（Ｖ１−Ｖ２）を正確に計測することができる。
【００２３】
計時器２は、受光部６０にシャッターを開放する信号を出力し、照射部４に照射光２０を照射する信号を出力する。計時器２には、照射部４が照射を開始したタイミングＴ１に関する信号が入力される。さらに、計時器２には、第１受光素子６で変換された電流に基づく電圧Ｖ４０が入力される。計時器２は、電圧Ｖ４０が閾値電圧Ｖｔを越えるタイミングＴ４を検出し、Ｔ１とＴ４の間の期間Ｐ１を計算する。計算された期間Ｐ１は、距離データ計算器１６に入力される。なお、図３では受光部６０のシャッターを開放（Ｓ１）した後に照射部４が照射光２０を照射（Ｔ１）している。しかしながら、シャッターを開放するタイミングＳ１と照射光２０の照射するタイミングＴ１は同時でもよい。
【００２４】
光量測定器１２は、受光部６０のシャッターが開いている間（Ｓ１からＳ２）に蓄積される電圧Ｖ４０の積分値Ｖ１を測定する。光量測定器１２が測定した積分値Ｖ１は、距離データ計算器１６に入力される。受光部６０のシャッターが閉じる（Ｓ２）と、光量測定器１２に蓄積された電圧Ｖ４０は放電される。光量測定器１２はまた、受光部６０のシャッターが開いている間（Ｓ３からＳ４）に蓄積される電圧Ｖ４０の積分値Ｖ２を測定する。光量測定器１２が測定した積分値Ｖ２も、距離データ計算器１６に入力される。
【００２５】
距離データ計算器１６は、光量測定器１２から入力された積分値Ｖ１，Ｖ２の差より、第２受光素子８に到達した反射光４０の光量を計算する。そして、距離データ計算器１６は、反射光４０の光量に基づいて、反射光４０が受光部６０に到達したタイミングＴ３と、反射光４０に基づく電圧Ｖ４０が閾値電圧Ｖｔを越えたタイミングＴ４の間の期間Ｐ３を決定する。距離データ計算器１６は、反射光４０の光量に基づく時間補正値（期間Ｐ３に相当）のテーブルが記憶されている。そのため、反射光４０の光量が変化すれば、その光量に応じた時間補正値を決定する。距離データ計算器１６はさらに、期間Ｐ１と期間Ｐ３の差の期間Ｐ２を計算する。期間Ｐ２は、赤外線の飛行時間に相当する。距離データ計算器１６は、赤外線の飛行時間Ｐ２の２分の１に光速ｃを乗じることにより、対象物３０とレーザレーダ１０の間の距離データを算出する。また、各受光素子６，８の距離データを合成することにより、対象物３０の距離画像データを算出することもできる。
【００２６】
レーザレーダ１０は、複数の第１受光素子６と複数の第２受光素子８を用いることにより、距離画像データを算出することができる。距離データのみが必要であれば、受光部６０は、第１受光素子６と第２受光素子８を１個ずつ備えていてればよい。第１受光素子６と第２受光素子８を１個ずつ備えていれば、対象物３０までの距離データを算出することができる。
【００２７】
上記実施例では、受光部６０のシャッターが開いてから（Ｓ１）閉じるまでの間（Ｓ２）、受光した反射光４０に基づく電圧Ｖ４０を積分している。しかしながら、電圧Ｖ４０の一部分だけを積分してもよい。例えば、受光部６０のシャッターが開いてから（Ｓ１）電圧Ｖ４０の大きさが閾値電圧Ｖｔを越えてから所定時間までの電圧Ｖ４０を積分してもよい。レーザレーダ１０は、光量と光量に関連する時間補正値のテーブルを記憶している。そのため、反射光４０が受光部６０に到達した仮のタイミングを決定すれば、時間補正値テーブルに基づいて、反射光４０が受光部６０に到達した実際のタイミングを決定することができる。計時器２は、電圧Ｖ４０の大きさが閾値電圧Ｖｔを越えた以降であれば、反射光４０が受光部６０に到達した仮のタイミングを決定することができる。
【００２８】
上記実施例では、反射光４０の光量を測定した後に環境光の光量を測定している。しかしながら、反射光４０の光量を測定する前に環境光の光量を測定してもよい。また、距離データ計算器１６にシャッターの開放時間に応じた補正値（環境光の光量）を記憶させ、その補正値に基づいて、第２受光素子８が受光した光量を補正してもよい。
【００２９】
上記実施例では、計時器２が、受光部６０にシャッターを開放する信号を出力し、照射部４に照射光２０を照射する信号を出力する。しかしながら、照射部４が、受光部６０にシャッターを開放する信号を出力し、照射光２０を照射したタイミング信号を計時器２に出力してもよい。
【００３０】
上記実施例では、照射光として赤外線を使用する例を説明した。照射光は、赤外線以外の光源、例えば、可視光であってもよい。また、実施例の照射光は、矩形波状のパルス波であるが、三角波、サイン波等を使用してもよい。また、上記実施例では、パルス波の飛行時間を時間補正値で補正し、補正後のパルス波の飛行時間に基づいて対象物までの距離データを算出している。しかしながら、測定されたパルス波の飛行時間から対象物までの距離データを算出し、その距離データを距離補正値で補正してもよい。この場合、距離データ計算器１６は、反射光の光量に応じた距離補正値テーブルを記憶している。
【００３１】
上記実施例では、時間補正値のテーブルを用いて補正時間Ｐ３を決定している。補正時間Ｐ３は、計算によって算出することもできる。例えば、受光部６０が備える回路の伝達関数が、帯域Ｂの単極ローパスフィルタの関数で表すことが出来る場合、照射部４が照射する赤外線のパルス幅をＴｗ（図３の（４）を参照）とすると、第１受光素子６が受光する反射光４０に基づく電圧Ｖ４０が閾値電圧Ｖｔ（図３の（６）を参照）に達するまでの曲線は、以下の式（１）で表すことができる。
【００３２】
【数１】
2011017640.tif 000003
【００３３】
光量測定器１２に蓄積される電圧Ｖ４０は、パルス幅Ｔｗと閾値電圧Ｖｔに比例する。そのため、受光部６０のシャッターが開放されている間に光量測定器１２に蓄積される電圧Ｖ１を測定することにより、反射光４０が受光部６０に到達したタイミングＴ３を計算で求めることができる。すなわち、光量測定器１２に蓄積される電圧Ｖ１に基づいて、第１受光素子６が反射光４０を受光したタイミングを計算することができる。
【実施例２】
【００３４】
図４は、レーザレーダ１１０を示している。レーザレーダ１１０では、受光部６０は、第３受光素子１０６だけを備えており、第１受光素子及び第２受光素子を備えていない（図１も参照）。レーザレーダ１１０は、レーザレーダ１０よりも受光素子の数を少なくすることができる。レーザレーダ１１０では、受光部６０と演算部７０の間に、スイッチ２２が設けられている。スイッチ２２は、計時器２と光量測定器１２の間で接続を切換えることができる。そのため、第３受光素子１０６で受光した反射光４０を変換した電流は、電圧に変換され、計時器２と光量測定器１２の双方に供給される。レーザレーダ１１０では、照射部４は、間隔をあけて照射光２０，１２０を照射する。第３受光素子１０６が１回目に受光した反射光４０を変換した電流は、光量測定器１２に入力される。第３受光素子１０６が２回目に受光した反射光１４０を変換した電流は、計時器２に入力される。
【００３５】
図４と図５を参照し、レーザレーダ１１０の動作を説明する。なお、図５では、光量測定器１２が環境光の光量に相当する電圧を測定する期間（図３を参照）を省略している。照射部４は、タイミングＴ１１からタイミングＴ１２までの間、対象物３０に向けて照射光２０を照射する。照射光２０が対象物３０で反射された反射光４０は、第３受光素子１０６で電流に変換され、さらに電圧Ｖ４０に変換された後に光量測定器１２に入力される。光量測定器１２は、タイミングＴ１３まで電圧Ｖ４０の積分値Ｖ１を測定する。タイミングＴ１３では、スイッチ２２の接続が、光量測定器１２から計時器２に切換わる。
【００３６】
照射部４は、タイミングＴ１４からタイミングＴ１５までの間、対象物３０に向けて照射光１２０を照射する。なお、照射光２０と照射光１２０の照射タイミングは近接している。そのため、対象物３０とレーザレーダ１１０の間の距離は、照射光２０が照射された時と照射光１２０が照射された時で同一である。また、照射光２０と照射光１２０の強度も同一である。照射光１２０が対象物３０で反射された反射光１４０は、第１受光素子１０６で電流に変換され、さらに電圧Ｖ１４０に変換された後に計時器２に入力される。計時器２は、電圧Ｖ１４０が閾値電圧Ｖｔを越えるタイミングＴ１７を検出し、Ｔ１４とＴ１７の間の期間Ｐ１を計算する。距離データ計算器１６が行う処理動作は、実施例１で説明したので省略する。なお、反射光４０に基づく電圧Ｖ４０を計時器２に入力した後に、反射光１４０に基づく電圧Ｖ１４０を光量測定器１２に入力してもよい。
【実施例３】
【００３７】
図６は、レーザレーダ２１０を示している。レーザレーダ２１０では、トリガ信号出力器２４が受光装置５０に設けられている。トリガ信号出力器２４は、計時器２に対して計測開始の信号を出力し、同時に照射部４に対して照射開始の信号を出力する。なお、トリガ信号出力器２４を調整することにより、照射光２０を照射するタイミング、反射光４０を受光する時間等を調整することができる。トリガ信号出力器２４は、受光部６０のシャッターを開閉する信号を出力してもよい。トリガ信号出力器２４を設けることにより、計時器２から照射部４に照射開始の信号を出力する必要がなくなる。同様に、照射部４から計時器２に照射したタイミング信号を出力する必要がなくなる。そのため、計時器２と照射部４の構造を簡単にすることができる。受光装置５０に対して簡単な構造の照射部を用意すればよいので、照射部４の光源を取り換える費用を安価にすることができる。トリガ信号出力器２４が受光装置５０に設けることにより、汎用性の高いレーザレーダ製造することができる。
【００３８】
上記実施例では、固定の閾値電圧Ｖｔを用いて、対象物３０までの距離データを算出している。閾値電圧Ｖｔは可変でもよい。例えば、環境光の光量に対応する電圧毎に閾値電圧Ｖｔを変化させてもよい。また、前回の距離データを算出したときの光量を記憶しておき、その光量に基づいて閾値電圧Ｖｔを決定してもよい。さらに、上記実施例２の場合、反射光の光量に相当する電圧を測定し、その測定結果に応じて閾値電圧を決定してもよい。なお、閾値電圧Ｖｔを可変とする場合、閾値電圧毎に、それに対応する時間補正値のテーブルを用意してもよい。
【００３９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４０】
２：計時器
４：照射部
６、８：受光素子
１０、１１０、２１０：距離計測装置（レーザレーダ）
１２：光量測定器
１６：距離データ計算器
２０、１２０：照射光
３０：対象物
４０、１４０：反射光
５０：受光装置
６０：受光部
７０：演算部
【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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