(57)【要約】【課題】加算処理によって生じるＳＮ比の低下を防ぐことができ、より適切にＳＮ比の改善を図ることができる受信回路、及びレーザレーダ装置を提供する。【解決手段】比較器４Ａ，４Ｂは、それぞれ増幅器２Ａ，２Ｂから出力される信号振幅の変動状況を監視している。比較器４Ａ，４Ｂは、閾値電圧と、増幅器２Ａ，２Ｂから出力された信号の電圧とを比較する。比較器４Ａ，４Ｂは、それぞれ増幅器２Ａ，２Ｂから出力された信号の電圧が閾値電圧よりも高い場合には、ＨＩＧＨレベルの信号をスイッチ３Ａ，３Ｂへ出力し、増幅器２Ａ，２Ｂと加算回路５とを電気的に繋ぐ。他方、比較器４Ａ，４Ｂは、それぞれ増幅器２Ａ，２Ｂから出力された信号の電圧が閾値電圧よりも低い場合には、ＬＯＷレベルの信号をスイッチ３Ａ，３Ｂへ出力し、増幅器２Ａ，２Ｂと加算回路５とを電気的に分離する。【選択図】図１
2011239329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から信号がそれぞれ入力される複数の信号入力部と、
前記複数の信号入力部のそれぞれに接続され、前記複数の信号入力部からの信号をそれぞれ増幅する複数の増幅器と、
前記複数の増幅器のそれぞれの出力端に接続された複数のスイッチと、
前記複数のスイッチを介して前記複数の増幅器に接続され、前記複数のスイッチから受けた信号に対して加算処理を行う加算処理部と、
前記複数のスイッチのＯＮ・ＯＦＦを制御し、前記複数の増幅器のそれぞれから出力された信号の振幅の変動状況を監視して、前記複数の増幅器のそれぞれから出力された信号の振幅と所定の閾値とを比較し、前記増幅器から出力された信号の振幅が前記閾値以上である場合に、当該増幅器と前記加算処理部とを電気的に繋ぎ、前記増幅器から出力された信号の振幅が前記閾値未満である場合に、当該増幅器と前記加算処理部とを電気的に分離するスイッチ制御部と
を備えることを特徴とする受信回路。
【請求項２】
外部から信号がそれぞれ入力される複数の信号入力部と、
前記複数の信号入力部のそれぞれに接続され、前記複数の信号入力部からの信号をそれぞれ増幅する複数の増幅器と、
前記複数の増幅器のそれぞれの出力端に接続された複数のスイッチと、
前記複数のスイッチを介して前記複数の増幅器に接続され、前記複数のスイッチから受けた信号に対して加算処理を行う加算処理部と、
前記複数のスイッチのＯＮ・ＯＦＦを制御し、前記複数の増幅器のそれぞれから出力された信号の振幅の変動状況を監視して、前記複数の増幅器のそれぞれから出力された信号の振幅と、互いに異なる値の複数の所定の閾値とを比較し、前記複数の増幅器の全てについての比較結果を用いて、前記加算処理部による加算処理後のＳＮ比がその加算処理前のＳＮ比以上となるように、前記複数のスイッチのそれぞれのＯＮ・ＯＦＦを切り換えるスイッチ制御部と
を備えることを特徴とする受信回路。
【請求項３】
ターゲットへ向けて光信号を送信する光送信部と、
前記ターゲットに当って反射した前記光信号を受信信号として受信する光受信部と、
前記光受信部から前記受信信号が入力される請求項１又は請求項２に記載の受信回路と、
前記受信回路から出力された信号を用いて、前記ターゲットに関する演算を行うレーダ演算部と
を備えることを特徴とするレーザレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、電磁波を照射するレーダ装置やレーザ光を照射するレーザレーダ装置等に用いられる受信回路、及びレーザレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばパルスレーダ等のレーダシステムでは、ターゲット（目標）の反射波を受信回路で信号処理することによって、演算部がターゲットまでの距離や反射波の強度の情報を取得する。ここで、ターゲットからの反射波の強度が弱い場合等、ノイズの影響を低減させるために、２つのアナログ信号を加算回路で加算し、その加算回路から出力された信号を演算部が信号処理する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６４６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来技術における問題点を、図面を参照して説明する。図１１は、特許文献１に示すような加算方式を使用した従来の受信回路を示す構成図である。図１１において、従来の受信回路は、受信部（信号入力部）１０１Ａ，１０１Ｂと、増幅器１０２Ａ，１０２Ｂと、加算回路１０５とを有している。受信部１０１Ａ，１０１Ｂは、互いに同一のものである。増幅器１０２Ａ，１０２Ｂも、互いに同一のものである。即ち、増幅器１０２Ａ，１０２Ｂの利得は同一であり、また、増幅器１０２Ａ，１０２Ｂは、同一の雑音特性を持つ。加算回路１０５は、増幅器１０２Ａ，１０２Ｂのそれぞれから出力された信号の振幅を加算する。
【０００５】
受信部１０１Ａ，１０１Ｂのそれぞれが同強度の信号を受信する場合には、信号振幅をＳ１とし、増幅器１０２Ａ，１０２Ｂによる雑音振幅をＮ１とすると、加算回路１０５によって、信号振幅Ｓ１は２倍とされ、雑音振幅Ｎ１は√２倍とされるため、ＳＮ比が向上する。
【０００６】
他方、受信部１０１Ａが振幅Ｓ１の信号を受信し、受信部１０１Ｂが信号を受信しない場合を考えると、図１２に示すように、加算回路１０５から出力された信号振幅はＳ１となり、その信号に含まれる雑音振幅は√２・Ｎ１となる。このため、加算する前の信号振幅Ｓ１及び雑音振幅Ｎ１のＳＮ比に対して、加算回路１０５から出力された信号及び雑音のＳＮ比が低下（劣化）してしまう。
【０００７】
このように従来の受信回路では、複数の受信部が同等の強度の信号を受信する場合には、ＳＮ比を向上させることができる。しかしながら、複数の受信部のうちの一部の受信部のみが信号を受信する場合や、複数の受信部のそれぞれが受信した信号の強度に偏りが生じている場合等には、受信部が単数の受信回路よりもＳＮ比が低下してしまうことがあった。
【０００８】
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あり、加算処理によって生じるＳＮ比の低下を防ぐことができ、より適切にＳＮ比の改善を図ることができる受信回路、及び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】
【０００９】
この発明の受信回路は、外部から信号がそれぞれ入力される複数の信号入力部と、前記複数の信号入力部のそれぞれに接続され、前記複数の信号入力部からの信号をそれぞれ増幅する複数の増幅器と、前記複数の増幅器のそれぞれの出力端に接続された複数のスイッチと、前記複数のスイッチを介して前記複数の増幅器に接続され、前記複数のスイッチから受けた信号に対して加算処理を行う加算処理部と、前記複数のスイッチのＯＮ・ＯＦＦを制御し、前記複数の増幅器のそれぞれから出力された信号の振幅の変動状況を監視して、前記複数の増幅器のそれぞれから出力された信号の振幅と所定の閾値とを比較し、前記増幅器から出力された信号の振幅が前記閾値以上である場合に、当該増幅器と前記加算処理部とを電気的に繋ぎ、前記増幅器から出力された信号の振幅が前記閾値未満である場合に、当該増幅器と前記加算処理部とを電気的に分離するスイッチ制御部とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の受信回路によれば、スイッチ制御部が、複数の増幅器のそれぞれの信号の振幅と所定の閾値とを比較し、増幅器から出力された信号の振幅が閾値以上である場合に当該増幅器と加算処理部とを電気的に繋ぎ、増幅器から出力された信号の振幅が閾値以上である場合に当該増幅器と加算処理部とを電気的に分離するので、増幅器から出力された信号の振幅が閾値未満であれば、その信号に含まれる雑音は加算処理部による加算処理を受けないことから、加算処理によって生じるＳＮ比の低下を防ぐことができ、より適切にＳＮ比の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１による受信回路を示す構成図である。
【図２】図１の受信回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１による受信回路の他の例を示す構成図である。
【図４】図３の指数変換回路の入力波形及び出力波形を示すグラフである。
【図５】指数変換回路無しの場合と有りの場合とのそれぞれの場合で設定可能な閾値最小値を説明するためのグラフである。
【図６】図３の増幅器の出力端でのＳＮ比の関係を説明するためのグラフである。
【図７】この発明の実施の形態２による受信回路を示す構成図である。
【図８】図７の論理演算部の真理値表である。
【図９】図７の受信回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態３によるレーザレーダ装置を示す構成図である。
【図１１】特許文献１に示すような加算方式を使用した従来の受信回路を示す構成図である。
【図１２】図１１の受信回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による受信回路を示す構成図である。ここで、実施の形態１の受信回路は、第１及び第２の信号受信系の２つの信号受信系（信号入力系）を持ち、実施の形態１では、第１の信号受信系に用いられる構成要素については符号の末尾に「Ａ」を付し、第２の信号受信系に用いられる構成要素については符号の末尾に「Ｂ」を付して説明する。これは、実施の形態２でも同様である。
【００１３】
図１において、実施の形態１の受信回路は、例えば受信アンテナ等である受信部（信号入力部）１Ａ，１Ｂと、増幅器２Ａ，２Ｂと、スイッチ３Ａ，３Ｂと、比較器（スイッチ制御部）４Ａ，４Ｂと、加算回路（加算処理部）５と、出力端子（信号出力部）６とを有している。
【００１４】
受信部１Ａ，１Ｂは、外部からの信号（例えばパルスレーザのパルス信号等）を受信する。増幅器２Ａ，２Ｂの入力端は、それぞれ受信部１Ａ，１Ｂの出力端に接続されている。スイッチ３Ａ，３Ｂの一端は、それぞれ増幅器２Ａ，２Ｂの出力端に接続されている。比較器４Ａ，４Ｂは、それぞれ増幅器２Ａ，２Ｂの出力端に、スイッチ３Ａ，３Ｂと並列になるように接続されている。また、比較器４Ａ，４Ｂは、それぞれ増幅器２Ａ，２Ｂから出力される信号振幅の変動状況を監視（モニタ）している。
【００１５】
また、スイッチ３Ａ，３Ｂの他端は、加算回路５の入力端に接続されている。加算回路５の出力端は、出力端子６に接続されている。加算回路５には、それぞれスイッチ３Ａ，３Ｂを介して、増幅器２Ａ，２Ｂから出力された信号が入力される。加算回路５は、増幅器２Ａ，２Ｂから出力された信号の振幅（信号レベル）を加算して、その加算後の信号を出力端子６へ出力する。
【００１６】
ここで、増幅器２Ａ，２Ｂと加算回路５との間の電路は、それぞれスイッチ３Ａ，３Ｂによって開閉される。スイッチ３Ａ，３ＢがＯＮ状態のときに、増幅器２Ａ，２Ｂと加算回路５との間の電路が閉じられ、増幅器２Ａ，２Ｂと加算回路５とが電気的に繋がる。他方、スイッチ３Ａ，３ＢがＯＦＦ状態のときに、増幅器２Ａ，２Ｂと加算回路５との間の電路が開かれ、増幅器２Ａ，２Ｂと加算回路５とが電気的に分離される。スイッチ３Ａ，３ＢのＯＮ・ＯＦＦの切換は、それぞれ比較器４Ａ，４Ｂによって制御される。
【００１７】
比較器４Ａ，４Ｂのそれぞれには、予め設定された任意の閾値電圧（所定の閾値）が入力されている（あるいは比較器４Ａ，４Ｂは、閾値電圧を記憶する記憶部を有している）。また、比較器４Ａ，４Ｂは、閾値電圧と、増幅器２Ａ，２Ｂから出力された信号の電圧（振幅）とを比較する。
【００１８】
さらに、比較器４Ａ，４Ｂは、それぞれ増幅器２Ａ，２Ｂから出力された信号の電圧が閾値電圧よりも高い場合には、ＨＩＧＨレベルの信号をスイッチ３Ａ，３Ｂへ出力する。他方、比較器４Ａ，４Ｂは、それぞれ増幅器２Ａ，２Ｂから出力された信号の電圧が閾値電圧よりも低い場合には、ＬＯＷレベルの信号をスイッチ３Ａ，３Ｂへ出力する。
【００１９】
スイッチ３Ａ，３Ｂは、それぞれ比較器４Ａ，４ＢからＨＩＧＨレベルの信号を受けると、ＯＮ状態となり、増幅器２Ａ，２Ｂと加算回路５とが電気的に繋がる。他方、スイッチ３Ａ，３Ｂは、それぞれ比較器４Ａ，４ＢからＬＯＷレベルの信号を受けると、ＯＦＦ状態となり、増幅器２Ａ，２Ｂと加算回路５とが電気的に分離される。
【００２０】
次に、実施の形態１の受信回路の動作について説明する。まず、基本動作として、受信部１Ａ，１Ｂのそれぞれが同強度の信号を受信する場合には、信号振幅をＳ１とし、増幅器２Ａ，２Ｂによる雑音振幅をＮ１とすると、加算回路５によって、信号振幅Ｓ１は２倍とされ、雑音振幅Ｎ１は√２倍とされる。
【００２１】
次に、受信部１Ａのみが信号を受信する場合を想定して動作を説明する。増幅器２Ａの出力端の信号振幅をＳ１とする。また、増幅器２Ａ，２Ｂの出力端の雑音の振幅を、Ｎ１とする。さらに、スイッチ３Ａ，３ＢのアイソレーションをＩ１とする。
【００２２】
図２は、図１の受信回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。図２では、上から順に、増幅器２Ａの出力と、増幅器２Ｂの出力と、比較器４Ａの出力と、比較器４Ｂの出力と、加算回路５の出力とを示す。図２において、ｔ０〜ｔ１の時間帯、及びｔ２〜ｔ３の時間帯では、増幅器２Ａ，２Ｂから出力された信号の電圧が閾値電圧よりも低いため、比較器４Ａ，４Ｂから出力された信号はともにＬＯＷレベルであり、スイッチ３Ａ，３ＢはＯＦＦ状態である。よって、加算回路５から出力された信号は、√２Ｎ１／Ｉ１の振幅の雑音のみとなる。
【００２３】
次に、受信部１Ａのみが信号を受信し、増幅器２Ａから振幅Ｓ１の信号が出力された時間帯であるｔ１〜ｔ２について説明する。ｔ１〜ｔ２の時間帯では、増幅器２Ａから出力された信号の電圧が比較器４Ａの閾値電圧よりも高くなった時刻ｔ１から、比較器４Ａは、ＨＩＧＨレベルの信号を出力する。これにより、スイッチ３ＡがＯＮ状態となる。そして、増幅器２Ａから出力された信号の電圧が比較器４ａの閾値電圧よりも低くなる時刻ｔ２まで、スイッチ３Ａは、ＯＮ状態を維持する。
【００２４】
また、ｔ１〜ｔ２の時間帯において、スイッチ３ａはＯＮ状態であるため、加算回路５からは、振幅Ｓ１の信号と、振幅Ｎ１２＋（Ｎ１／Ｉ１）２の２乗根の雑音との双方が出力される。ここで、スイッチ３Ａ，３ＢのアイソレーションＩ１が十分大きいとすると、加算回路５の出力端での雑音振幅はＮ１となる。この結果、加算回路５の出力端の信号及び雑音のＳＮ比は、増幅器２Ａの出力端の信号及び雑音のＳＮ比と等しくなる。
【００２５】
上記のような実施の形態１の受信回路によれば、比較器４Ａ，４Ｂが、増幅器２Ａ，２Ｂのそれぞれの信号の電圧と閾値電圧とを比較する。また、比較器４Ａ，４Ｂが、増幅器２Ａ，２Ｂから出力された信号の電圧が閾値電圧以上である場合に増幅器２Ａ，２Ｂに接続されたスイッチ３Ａ，３ＢをＯＮ状態とし、増幅器２Ａ，２Ｂと加算回路５とを電気的に繋ぐ。さらに、比較器４Ａ，４Ｂが、増幅器２Ａ，２Ｂから出力された信号の電圧が閾値電圧未満である場合に増幅器２Ａ，２Ｂに接続されたスイッチ３Ａ，３ＢをＯＦＦ状態とし、増幅器２Ａ，２Ｂと加算回路５とを電気的に分離する。この構成により、増幅器２Ａ，２Ｂから出力された信号の電圧が閾値電圧未満であれば、その信号に含まれる雑音は加算回路５による加算処理を受けないことから、受信部１Ａ，１Ｂのうちの一方のみが信号を受信した場合に、加算処理によって生じるＳＮ比の低下を防ぐことができる。
【００２６】
従って、閾値電圧以上の信号は、加算処理によってＳＮ比を向上させることが可能となり、閾値電圧未満の信号は、加算処理を行わないため、ＳＮ比の低下（劣化）を防ぐことが可能となる。この結果、従来にない効果的な加算処理の実現が可能となり、より適切にＳＮ比の改善を図ることができる。
【００２７】
なお、実施の形態１では、受信部１Ａ，１Ｂの２つの受信部を用いた例について説明した。しかしながら、この例に限定するものではなく、３つ以上の受信部（信号入力部）を用いてもよい。つまり、信号受信系（信号入力系）のアレイ数が３以上であってもよい。この場合、複数の受信部のうち、どの受信部が信号を受信するか不明な場合や、いくつの受信部が信号を受信するか不明な場合における加算処理において、特に有効であり、加算処理対象とする信号と、加算処理対象外の信号とを自動的に選別できるという効果も得られる。
【００２８】
次に、実施の形態１の受信回路の他の例について説明する。図１に示す受信回路では、増幅器２Ａ，２Ｂから出力される信号の変動状況を直接比較器４Ａ，４Ｂが監視することによって、スイッチ制御を行った。しかしながら、図３に示すように、比較器４Ａ，４Ｂの前段に指数変換回路１１Ａ，１１Ｂを設けることによって、閾値の設定が容易となる。
【００２９】
図３において、例えば、増幅器２Ａ，２Ｂの出力端で、信号振幅２Ｖ、雑音信号振幅０．５Ｖが出力されたとする。ここで、指数変換回路１１Ａ，１１Ｂは理想なものとして、指数変換回路１１Ａ，１１Ｂの乗数を３とすると、指数変換回路１１Ａ，１１Ｂの入力波形及び出力波形は、図４に示すようになる。また、指数変換回路１１Ａ，１１Ｂ無しの場合と有りの場合とのそれぞれの場合で設定可能な閾値最小値を図５に示す。
【００３０】
このように、増幅器２Ａ，２Ｂの雑音性能を考慮し、そのレベルに合う指数変換回路１１Ａ，１１Ｂを設けることによって、指数変換回路無しの場合と比較して閾値を低くすることができるため、閾値の選択範囲を広げることが可能となる。また、同じ閾値に設定する場合でも、直後の比較器４Ａ，４Ｂの動作を安定させることができるため、閾値の設定が容易となる。その他の動作は、図２を用いて説明した動作と同様のため、説明を省略する。
【００３１】
また、２つの信号を加算する場合にＳＮ比を向上させる条件は、増幅器２Ａ，２Ｂの出力端での信号振幅をＳＡ，ＳＢとし、増幅器２Ａ，２Ｂの出力端での雑音振幅をＮＡ，ＮＢとしたときに、１＋ＳＢ／ＳＡ＞［√（ＮＡ２＋ＮＢ２）］／ＮＡが成立する場合である。図６に示すように、増幅器２Ａ，２Ｂの一方の出力端（図６の入力１）でのＳＮ比を１としたときに、増幅器２Ａ，２Ｂの他方の出力端（図６の入力２）のＳＮ比は√２−１以上である。指数変換回路１１Ａ，１１Ｂによって、ＳＮ比√２−１以下の信号は利得を少なくし√２−１以上の信号は大きくすることで、増幅器２Ａ，２Ｂから出力される雑音の影響を低減することが可能となる。
【００３２】
実施の形態２．
実施の形態１では、１つの増幅器２Ａ又は２Ｂに対して、１つの比較器４Ａ又は４Ｂを用いた構成について説明した。これに対して、実施の形態２では、１つの増幅器２Ａ又は２Ｂに対して、互いに異なる値の閾値電圧が予め設定された３つの比較器３１Ａ〜３３Ａ又は３１Ｂ〜３３Ｂが用いられる。また、実施の形態１では、比較器４Ａ又は４Ｂが、スイッチ３Ａ又は３ＢのＯＮ・ＯＦＦを切り換えた。これに対して、実施の形態２では、論理演算部３４Ａ又は３４Ｂが、比較器３１Ａ〜３３Ａ，３１Ｂ〜３３Ｂから出力される信号レベルに応じて、スイッチ３Ａ又は３ＢのＯＮ・ＯＦＦを切り換える。
【００３３】
図７は、この発明の実施の形態２による受信回路を示す構成図である。実施の形態２の受信回路の構成の概要は、実施の形態１の受信回路の構成と同様である。また、実施の形態２の受信回路は、実施の形態１における比較器４Ａ，４Ｂに代えて、比較器３１Ａ〜３３Ａ，３１Ｂ〜３３Ｂを有している。また、実施の形態２の受信回路は、論理演算部（論理演算回路）３４Ａ，３４Ｂをさらに有している。ここで、比較器３１Ａ〜３３Ａ，３１Ｂ〜３３Ｂ及び論理演算部３４Ａ，３４Ｂは、スイッチ制御部をなしている。
【００３４】
比較器３１Ａ〜３３Ａは、増幅器２Ａの出力端にそれぞれ並列に接続されている。また、比較器３１Ａ〜３３Ａは、増幅器２Ａから出力される信号振幅を監視している。さらに、比較器３１Ａ〜３３Ａには、それぞれ異なる値の閾値電圧が予め設定されている。比較器３１Ｂ〜３３Ｂは、増幅器２Ｂの出力端にそれぞれ並列に接続されている。また、比較器３１Ｂ〜３３Ｂは、増幅器２Ｂから出力される信号振幅を監視している。さらに、比較器３１Ｂ〜３３Ｂには、それぞれ異なる値の閾値電圧が予め設定されている。
【００３５】
論理演算部３４Ａは、比較器３１Ａ〜３３Ａ，３１Ｂ〜３３Ｂのそれぞれの出力端が接続されたポートａ〜ｆを有し、比較器３１Ａ〜３３Ａ，３１Ｂ〜３３Ｂの全てから出力される信号を受ける。また、論理演算部３４Ａは、比較器３１Ａ〜３３Ａ，３１Ｂ〜３３Ｂの信号レベルに応じて、スイッチ３ＡのＯＮ・ＯＦＦの切換を制御する。論理演算部３４Ｂの構成は、論理演算部３４Ａの構成と同様であり、比較器３１Ａ〜３３Ａ，３１Ｂ〜３３Ｂの信号レベルに応じて、スイッチ３ＢのＯＮ・ＯＦＦの切換を制御する。つまり、実施の形態３の受信回路は、複数の値の閾値処理を行う複数の閾値処理回路を実現している。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３６】
次に、実施の形態２の受信回路の動作について説明する。ここでは、一例として、比較器３１Ａ，３１Ｂの閾値電圧を０．２Ｖとし、比較器３２Ａ，３２Ｂの閾値電圧を０．４Ｖとし、比較器３３Ａ，３３Ｂの閾値電圧を１．０Ｖとして説明する。また、論理演算部３４Ａは、図８（ａ）に示す真理値表に従って動作するものとし、論理演算部３４Ｂは、図８（ｂ）に示す真理値表に従って動作するものとする。なお、図８の真理値表は、現実的にあり得る事象のもののみを示している。
【００３７】
図９は、図７の受信回路の動作を示すタイミングチャートである。図９において、受信部１Ａ,１Ｂがともに信号を受信していない時間帯である時間帯ｔ０〜ｔ１及び時間帯ｔ８〜ｔ９では、増幅器２Ａ，２Ｂから出力される電圧は、雑音振幅０．１Ｖのみである。このことから、増幅器２Ａ，２Ｂから出力される電圧が、比較器３１Ａ，３１Ｂの閾値電圧０．２Ｖ以下であるため、全ての比較器３１Ａ〜３３Ａ，３１Ｂ〜３３ＢからＬＯＷレベルの信号が出力される。
【００３８】
これにより、論理演算部３４Ａ，３４Ｂから出力される信号は、ともにＬＯＷレベルである。このように、論理演算部３４Ａ，３４Ｂの信号がともにＬＯＷレベルであるため、スイッチ３Ａ，３Ｂは、ともにＯＦＦ状態である。この結果、加算回路５からは、雑音振幅√２×０．１／Ｉ１のみが出力される。
【００３９】
次に、時間帯ｔ１〜ｔ８では、増幅器２Ａから最大振幅０．９Ｖの信号が出力され、これとともに、増幅器２Ｂから最大振幅０．３Ｖの信号が出力される場合を考える。受信部１Ａ側では、増幅器２Ａの信号振幅が上昇し、０．２Ｖを超える時刻ｔ１において、比較器３１Ａの信号レベルがＨＩＧＨレベルとなる。これと同時に、図８（ａ）に示す論理演算回路３４Ａの真理値表（上から６行目：ａのみが「１」の行）に従い、論理演算回路３４Ａの信号レベルがＨＩＧＨレベルとなり、スイッチ３ＡがＯＮ状態となる。この結果、増幅器２Ａと加算回路５とが電気的に繋がる。
【００４０】
これと同様に、増幅器２Ａの出力電圧が０．４Ｖ，０．７５Ｖを超える時刻ｔ２，ｔ４では、それぞれ比較器３２Ａ，３３Ａの信号レベルがＨＩＧＨレベルとなる。これによって、論理演算部３４Ａの信号レベルは、時間帯ｔ１〜ｔ８において、ＨＩＧＨレベルであり、スイッチ３ＡはＯＮ状態を維持する。
【００４１】
他方、受信部１Ｂ側では、時刻ｔ３において増幅器２Ｂの出力電圧が０．２Ｖを超える。これによって、比較器３１Ｂの信号レベルがＨＩＧＨレベルとなる。また、増幅器２Ｂの出力電圧は、全時間帯ｔ０〜ｔ９において、比較器３２Ｂ，３３Ｂの閾値電圧を超えないため、比較器３２Ｂ，３３Ｂの信号レベルは、ともにＬＯＷレベルである。また、論理演算回路３４Ｂの信号レベルは、図８（ｂ）に示す論理演算回路３４Ｂの真理値表（上から１１，１５行目）に従い、ＬＯＷレベルであり、スイッチ３ＢはＯＦＦ状態を維持する。つまり、増幅器２Ｂと加算回路５とが電気的に分離された状態が維持される。
【００４２】
このように、時間帯ｔ１〜ｔ８において、スイッチ３ＡのみがＯＮ状態であるため、加算回路５の出力端の信号振幅は、最大０．９Ｖであり、加算回路５の出力端の雑音振幅は、√［０．１２＋（０．１／Ｉ１）２］である。ここで、スイッチ３Ａ，３ＢのアイソレーションＩ１が十分大きいとすると、加算回路５の出力端の雑音振幅は、０．１Ｖであり、加算回路５の出力端のＳＮ比は、受信部１Ａの出力端のＳＮ比と同じ０．９／０．１＝９ｄＢである。
【００４３】
また、仮に増幅器２Ａ，２Ｂの双方の信号を加算した場合には、信号振幅は０．９＋０．３＝１．２Ｖであり、雑音信号は、√（０．１２＋０．１２）＝０．１４Ｖである。このため、加算回路５の出力端のＳＮ比が１．２／０．１４＝８．６ｄＢであり、加算前の増幅器２Ａの出力端のＳＮ比９ｄＢよりも低下（劣化）してしまう。
【００４４】
上記のような実施の形態２の受信回路によれば、比較器３１Ａ〜３３Ａ，３１Ｂ〜３３Ｂが、増幅器２Ａ，２Ｂのそれぞれから出力された信号の振幅の変動状況を監視して、増幅器２Ａ，２Ｂのそれぞれから出力された信号の振幅と、互いに異なる値の複数の所定の閾値とを比較する。そして、論理演算部３４Ａ，３４Ｂが増幅器２Ａ，２Ｂの全てについての比較結果を用いて、加算回路５による加算処理後のＳＮ比がその加算処理前のＳＮ比以上となるように、スイッチ３Ａ，３ＢのそれぞれのＯＮ・ＯＦＦを切り換える。この構成により、増幅器２Ａ，２Ｂから出力された信号に対して加算回路５が加算処理を行うと、加算回路５の出力端のＳＮ比が加算処理前のＳＮ比よりも低下する場合には、その信号が加算処理の対象から除外されることにより、加算処理によって生じるＳＮ比の低下を防ぐことができる。
【００４５】
また、増幅器２Ａ，２Ｂから出力された信号に対して加算回路５が加算処理を行うと、加算回路５の出力端のＳＮ比が加算処理前のＳＮ比よりも上昇する場合には、その信号に対して加算処理を高速に行うことができる。従って、効果的な加算処理を実現することができ、より適切にＳＮ比の改善を図ることができる。
【００４６】
なお、実施の形態２では、受信部１Ａ，１Ｂの２つの受信部を用いた例について説明した。しかしながら、この例に限定するものではなく、３つ以上の受信部（信号入力部）を用いてもよい。つまり、信号受信系（信号入力系）のアレイ数が３以上であってもよい。この場合、複数の受信部のうち、どの受信部が信号を受信するか不明な場合や、いくつの受信部が信号を受信するか不明な場合における加算処理において、特に有効であり、加算処理対象とする信号と、加算処理対象外の信号とを自動的に選別できるという効果も得られる。
【００４７】
また、実施の形態２では、増幅器２Ａ，２Ｂの信号に対して、３種類の閾値が用いられた。しかしながら、この例に限定するものではなく、２種類又は４種類以上の閾値を用いてもよい。
【００４８】
さらに、実施の形態２では、入力信号を４レベルとし、またＡＤ変換器は２ビットとした。しかしながら、ＡＤ変換器のビット数を変更することによって、分解能の高い閾値検出が可能となる。
【００４９】
また、実施の形態１，２では、信号入力部として受信部を用いた。しかしながら、この例に限定するものではなく、信号入力部として入力端子を用いて、その入力端子にアンテナや受光装置等の受信部を接続してもよい。即ち、受信部と受信回路とが別々に構成されていてもよい。
【００５０】
さらに、実施の形態１における比較器４Ａ，４Ｂの機能や、実施の形態２における比較器３１Ａ〜３３Ａ，３１Ｂ〜３３Ｂ及び論理演算部３４Ａ，３４Ｂの機能、即ちスイッチ制御部の機能を、演算処理部（ＣＰＵ）と、記憶部と、信号入出力部とを有するコンピュータの演算処理によって実現してもよい。
【００５１】
実施の形態３．
実施の形態１，２では、受信回路について説明した。これに対して、実施の形態３では、実施の形態１の受信回路を適用したレーザレーダ装置について説明する。
【００５２】
図１０は、この発明の実施の形態３によるレーザレーダ装置を示す構成図である。図１０において、実施の形態３のレーザレーダ装置は、レーザ光源５１と、スキャナ５２と、受信レンズ５３と、長尺受光素子アレイ５４と、受信回路５５と、距離検出回路５６と、信号処理部５７とを有している。
【００５３】
信号処理部５７とレーザ光源５１との間、信号処理部５７とスキャナ５２との間、長尺受光素子アレイ５４と受信回路５５との間、受信回路５５と距離検出回路５６との間、及び距離検出回路５６と信号処理部５７との間は、それぞれ電線ケーブルを介して電気的に接続されている。
【００５４】
ここで、レーザ光源５１及びスキャナ５２は、ターゲット（例えば車両等）へ向けて光信号を送信する光送信部をなしている。受信レンズ５３及び長尺受光素子アレイ５４は、ターゲットに当って反射した光信号を受信信号として受信する光受信部をなしている。受信回路５５の構成の概要は、実施の形態１，２における受信回路の構成と同様であり、受信部１Ａ，１Ｂに代えて入力端子（図示せず）を信号入力部として有する点と、信号入力系の数とが実施の形態１，２とは異なる。距離検出回路５６及び信号処理部５７は、受信回路５５から出力された信号を用いて、ターゲットに関する演算を行うレーダ演算部をなしている。
【００５５】
レーザ光源５１は、信号処理部５７からのトリガ信号に応じてパルスレーザ光を生成し、このパルスレーザ光を送信パルスとしてスキャナ５２へ送る。スキャナ５２は、信号処理部５７によって駆動され、送信パルスの送信ビームを２次元スキャンしながらターゲットへ向けて送信する。また、スキャナ５２は、スキャン角度情報を信号処理部５７に送る。
【００５６】
受信レンズ５３は、送信パルスがターゲットに当って反射・散乱し到来した受信光を受け、その受信光を長尺受光素子アレイ５４へ導く。長尺受光素子アレイ５４のうちの１つ以上の素子は、受信レンズ５３からの受信光を、電気信号領域である受信信号に変換（光電変換）し、この受信信号を受信回路５５に出力する。
【００５７】
受信回路５５は、実施の形態１又は実施の形態２のようにＳＮ比の向上を図るべく、長尺受光素子アレイ５４における１つ以上の素子からの受信信号に対して、受信処理を行う。この受信処理とは、実施の形態１又は２における受信回路の動作に相当する処理である。また、受信回路５５は、受信処理後の信号を距離検出回路５６に出力する。
【００５８】
距離検出回路５６は、受信回路５５から出力された信号に基づいて、ターゲットまでの光往復時間を計測し、その計測結果を信号処理部５７に送る。なお、距離検出回路５６における光往復時間を計測するための回路構成には、非特許文献「平井他、“パルス方式3D Imaging LADARの開発”、第２７回レーザセンシングシンポジウム予稿集、2009年、pp.90-91」に示すような回路構成を用いることができる。
【００５９】
信号処理部５７は、レーザ光源５１、スキャナ５２及び距離検出回路５６のそれぞれの動作を制御する。また、信号処理部５７は、ターゲットまでの光往復時間と、スキャナの角度情報とを対応させながら、スキャナ５２の２次元スキャン動作を制御し、ターゲット上の多点までの距離情報を得て、その距離情報を用いてターゲットの３次元形状を計測する。
【００６０】
ここで、長尺受光素子アレイ５４における１つの素子は、短いパルスに応答できる程度に小さい素子サイズであるが、アスペクト比の大きいものである。これにより、長尺方向に関しては、この１素子分のみでも広いライン視野を実現している。また、長尺受光素子アレイ５４において、各素子をライン方向と直交する方向にアレイ状に並べることによって、ライン方向と直交する方向に関しても広い視野を実現している。
【００６１】
次に、実施の形態３のレーザレーダ装置の動作について説明する。まず、信号処理部５７からのトリガ信号がレーザ光源５１に入力され、レーザ光源５１によってパルスレーザ光が送信パルスとして生成される。また、信号処理部５７は、スキャナ５２を駆動し、送信パルスの送信ビームを２次元スキャンしながら、ターゲットへ向けて送信パルスの送信ビームを送信する。
【００６２】
この際に、送信ビームの形状は、ターゲット上での照射スポットサイズが所望の画素分解能以下となるように、ペンシル状とされている。送信パルスは、ターゲットに当って反射・散乱する。そして、レーザレーダ装置へ到来した受信光が受信レンズ５３によって長尺受光素子アレイ５４上へ導かれる。
【００６３】
次に、長尺受光素子アレイ５４は、受信光を電気信号領域からなる受信信号に変換し、この受信信号を受信回路５５に出力する。そして、受信回路５５は、受信信号に対して受信処理を行い、その受信処理後の信号を距離検出回路５６に出力する。距離検出回路５６は、受信回路５５から出力された信号を用いて、ターゲットまでの光往復時間を計測し、その計測結果を信号処理部５７に出力する。
【００６４】
また、距離検出回路５６は、信号処理部５７からレーザ光源５１を駆動するためのトリガ信号に同期したゲート信号が入力されると、光往復時間に比例したアナログ電圧を出力する。次に、信号処理部５７は、ターゲットまでの光往復時間を、距離検出回路５６から出力されるアナログ電圧値をＡＤ変換することにより求める。そして、信号処理部５７は、光往復時間と光速とから、ターゲットまでの距離を計測する。この際、送信ビームを細いペンシル状としているため、計測しているターゲット上の領域は１点のみであり、この点までの距離が計測される。
【００６５】
次に、信号処理部５７は、スキャナ５２の角度情報、つまり送信ビームの送信方向と、距離計測領域とを対応させながら、スキャナ５２に２次元スキャン動作をさせる。これにより、信号処理部５７は、ターゲット上の多点までの距離情報を得ることができ、結果としてターゲットの３次元形状を計測することが可能となる。
【００６６】
上記のような実施の形態３のレーザレーダ装置によれば、実施の形態１又は２における受信回路と同等の受信回路５５を有している。この構成により、実施の形態１又は２の受信回路をレーザレーダ装置に適用することによって、長尺受光素子アレイ５４における複数の受講素子からの信号のＳＮ比を低下させることなく、後段の距離検出回路５６に伝達することが可能となり、従来のレーザレーダに比べて、ＳＮ比を向上させることができる。これに加えて、距離検出回路５６の距離の検出精度は、入力される信号のＳＮ比に依存するため、従来のレーザレーダに比べて、距離の検出精度を高めることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１Ａ，１Ｂ  受信部（信号入力部）、２Ａ，２Ｂ  増幅器、３Ａ，３Ｂ  スイッチ、４Ａ，４Ｂ，３１Ａ〜３３Ａ，３１Ｂ〜３３Ｂ  比較器（スイッチ制御部）、５  加算回路（加算処理部）、６  出力端子、１１Ａ，１１Ｂ  指数変換回路、３４Ａ，３４Ｂ  論理演算部（スイッチ制御部）、５１  レーザ光源、５２  スキャナ、５３  受信レンズ、５４  長尺受光素子アレイ、５５  受信回路、５６  距離検出回路、５７  信号処理部。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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