(57)【要約】【課題】複数の反射信号が連続して到来する場合でも、各反射信号に対応する物体の距離を精度良く測定可能な測距装置を提供する。【解決手段】タイムオブフライト方式の測距装置（７０）であって、発信機（３０）と、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）個の受信機（１０，２０）と、感度制御部（５０）と、距離算出部（５０）と、を備える。発信機は、測距信号を発信する。Ｎ個の受信機は、測距信号が物体で反射されて生じた反射信号を受信する。Ｎ個の受信機のうちの少なくとも（Ｎ−１）個の受信機（２０）は感度調整機能を備える。感度制御部は、Ｎ個の受信機のうちの感度調整機能を備える受信機である（Ｎ−１）個の連動機（２０）の感度を、それぞれ、Ｎ個の受信機のうちの残りの１個の受信機であって予め設定された閾値を超える感度を執する基準機（１０）の受信動作に連動して、閾値よりも低い感度から閾値を超える感度に順次上昇させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイムオブフライト方式の測距装置（７０）であって、
測距信号を発信するように構成された発信機（３０）と、
前記測距信号が物体で反射されて生じた反射信号を受信するＮ（Ｎは２以上の自然数）個の受信機（１０，２０）であって、前記Ｎ個の受信機のうちの少なくとも（Ｎ−１）個の受信機（２０）は感度調整機能を備えるように構成されたＮ個の受信機と、
前記少なくとも（Ｎ−１）個の受信機の感度を制御するように構成された感度制御部（５０）と、
前記Ｎ個の受信機のそれぞれにより受信された反射信号の受信時刻を用いて、前記物体までの距離をそれぞれ算出するように構成された距離算出部（５０）と、を備え、
前記感度制御部は、前記Ｎ個の受信機のうちの前記感度調整機能を備える受信機である（Ｎ−１）個の連動機（２０）の感度を、それぞれ、前記Ｎ個の受信機のうちの残りの１個の受信機であって予め設定された閾値を超える感度を有する基準機（１０）の受信動作に連動して、前記閾値よりも低い感度から前記閾値を超える感度に順次上昇させるように構成された測距装置。
【請求項２】
前記感度制御部は、前記（Ｎ−１）個の連動機の感度を、それぞれ、他の前記受信機により受信された前記反射信号の受信時刻を基点にして、一定の待ち時間の経過後に、前記閾値よりも低い感度から前記閾値を超える感度に、上昇させるように構成されている、
請求項１に記載の測距装置。
【請求項３】
前記距離算出部は、前記受信機ごとに、異なる前記受信時刻を用いて、前記距離を算出するように構成されている、
請求項２に記載の測距装置。
【請求項４】
前記距離算出部は、
前記基準機については、前記受信時刻として、前記反射信号の時間軸上の積算値に対応した出力信号の立ち上がり開始時刻を用いて、前記距離を算出し、
前記（Ｎ−１）個の連動機については、前記受信時刻として、前記出力信号のピーク時刻を用いて、前記距離を算出するように構成されている、
請求項２又は３に記載の測距装置。
【請求項５】
前記感度制御部は、前記発信機による前記測距信号の時間幅に応じて、前記待ち時間を設定するように構成されている、
請求項２〜４のいずれか１項に記載の測距装置。
【請求項６】
前記基点とする前記受信時刻は、前記反射信号の時間軸上の積算値に対応した出力信号の立ち上がり開始時刻であり、
前記感度制御部は、前記（Ｎ−１）個の連動機のそれぞれについて、前回の測定時における、前記基点とする前記出力信号の前記立ち上がり開始時刻から前記出力信号の立ち上がり終了時刻までの期間に応じて、前記待ち時間を設定するように構成されている、
請求項２〜４のいずれか１項に記載の測距装置。
【請求項７】
前記発信機及び前記Ｎ個の受信機を物理的に保護する保護カバー（６０）を備え、
前記感度制御部は、前記（Ｎ−１）個の連動機のそれぞれについて、前記保護カバーから前記受信機までの距離に応じて、前記待ち時間を設定するように構成されている、
請求項２〜４のいずれか１項に記載の測距装置。
【請求項８】
前記受信機は、前記反射信号を電気信号に変換する変換素子（１１，２１）と、前記変
換素子から出力された前記電気信号を制御する制御回路（１８，２８）と、を備え、
前記感度調整機能は、前記反射信号の前記変換素子への進入路を物理的に遮断又は開放することで、前記反射信号が前記変換素子に入力する期間を制御する機能である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の測距装置。
【請求項９】
前記受信機は、前記反射信号を電気信号に変換する変換素子（１１，２１）と、前記変換素子から出力された前記電気信号を制御する制御回路（１８，２８）と、を備え、
前記感度調整機能は、前記制御回路により前記制御回路へ入力される前記電気信号のゲインを制御する機能である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の測距装置。
【請求項１０】
タイムオブフライト方式の測距装置（７０）であって、
電磁波を放射する放射素子（３１）と前記放射素子を駆動する駆動回路（３２）とを備える発振機（３０）と、
前記電磁波が物体で反射された生じた反射波を受信して電気信号に変換する変換素子（１１，２１）と前記変換素子から出力された前記電気信号を制御する制御回路（１８，２８）とを備えるＮ（Ｎは２以上の自然数）個の受信機（１０，２０）であって、前記Ｎ個の受信機のうちの少なくとも（Ｎ−１）個の受信機は感度調整機能を備えるＮ個の受信機と、
前記制御回路のそれぞれから出力された出力信号に基づいて前記Ｎ個の受信機のそれぞれにより前記反射波が受信された受信時刻を検出し、検出した前記受信時刻のそれぞれを用いて前記物体までの距離を算出する処理回路（５０）と、を備え、
前記処理回路は、前記Ｎ個の受信機のうちの予め設定された閾値を超える感度を有する１個の受信機による前記受信時刻を検出したことに応じて、前記Ｎ個の受信機のうちの前記感度調整機能を備える残りの（Ｎ−１）個の受信機の感度を前記閾値よりも低い感度から前記閾値を超える感度に順次上昇させる、
測距装置。
【請求項１１】
タイムオブフライト方式で物体までの距離を測定する測距方法であって、
発信機から測距信号を発信し、
Ｎ個の受信機のうちの予め設定された閾値を超える感度を有する１個の受信機により、前記測距信号が前記物体で反射されて生じた反射信号が受信された受信時刻を検出し、
前記受信時刻の検出に応じて、前記Ｎ個の受信機のうちの感度調整機能を備える残りの（Ｎ−１）個の受信機の感度を前記閾値よりも低い感度から前記閾値を超える感度に順次上げ、
前記残りの（Ｎ−１）個の受信機のそれぞれにより前記反射信号が受信された受信時刻を検出し、
検出した前記Ｎ個の受信機のそれぞれの前記受信時刻を用いて前記物体までの距離を算出する、
測距方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、タイムオブフライト方式の測距技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のレーダ装置は、近接する複数の低反射物体と高反射物体の速度差が大きい場合であっても、それぞれの正確な距離を測定するために、増幅回路のゲイン値を調整して、最大ゲインの反射波と低ゲインの反射波を連続して検出している。そして、上記レーダ装置は、それぞれの反射波信号を合成して合成反射波信号を算出し、合成反射波信号に基づいて物体の検出及び物体との距離を測定している。すなわち、上記レーダ装置は、高反射物体については低ゲイン時の測定結果を用いてピークを検出し、低反射物体については高ゲイン時の測定結果を用いてピークを検出して、それぞれの距離を測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２３２３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記レーダ装置は、低ゲイン時であっても、複数の物体から生じた反射信号が連続して到来した場合には、増幅回路が飽和することが考慮されていない。すなわち、上記レーダ装置では、複数の反射信号が連続して到来した場合には、増幅回路が飽和して正確なピークを検出できなくなり、物体の距離の精度が低下するという問題がある。
【０００５】
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、複数の反射信号が連続して到来する場合でも、各反射信号に対応する物体の距離を精度良く測定可能な測距技術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】
【０００６】
本開示の一つの局面は、タイムオブフライト方式の測距装置（７０）であって、発信機（３０）と、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）個の受信機（１０，２０）と、感度制御部（５０）と、距離算出部（５０）と、を備える。発信機は、測距信号を発信するように構成される。Ｎ個の受信機は、測距信号が物体で反射されて生じた反射信号を受信し、Ｎ個の受信機のうちの少なくとも（Ｎ−１）個の受信機（２０）は感度調整機能を備えるように構成される。感度制御部は、少なくとも（Ｎ−１）個の受信機の感度を制御するように構成される。距離算出部は、Ｎ個の受信機のそれぞれにより受信された反射信号の受信時刻を用いて、物体までの距離をそれぞれ算出するように構成される。感度制御部は、Ｎ個の受信機のうちの感度調整機能を備える受信機である（Ｎ−１）個の連動機（２０）の感度を、それぞれ、Ｎ個の受信機のうちの残りの１個の受信機であって予め設定された閾値を超える感度を有する基準機（１０）の受信動作に連動して、閾値よりも低い感度から閾値を超える感度に順次変更するように構成される。
【０００７】
本開示の一つの局面によれば、Ｎ個の受信機を備え、そのうちの（Ｎ−１）個の受信機は感度調整機能を備える。そして、１個の基準機の受信動作に連動して、感度調整機能を備える（Ｎ−１）個の連動機の感度が閾値よりも低い感度から閾値を超える感度に順次上昇される。複数の反射信号が連続して到来する場合、基準機では、最初の反射信号の受信に伴い出力が上昇した後出力が定常値に戻る前に次の反射信号が受信され、出力が飽和す
ることがある。この場合、基準機の出力から１つ目の反射信号の受信時刻は検出できるが、２つ目以降の反射信号の受信時刻は検出できないことがある。すなわち、基準機の出力から１つ目の反射信号に対応する物体までの距離は算出できるが、２つ目以降の反射信号に対応する物体までの距離は算出できないことがある。しかしながら、（Ｎ−１）個の連動機は、基準機の受信動作に連動して感度が順次上昇するため、感度が上昇する前に到来した反射信号の影響を受けずに、感度が上昇した後に到来した反射信号を受信することができる。すなわち、２つ目以降の反射信号のそれぞれの受信時刻を、（Ｎ−１）個の連動機でそれぞれ検出し、各反射信号に対応する物体までの距離を算出することができる。したがって、複数の反射信号が連続して到来する場合でも、各反射信号に対応する物体の距離を精度良く測定することができる。
【０００８】
また、本開示の別の一つの局面は、タイムオブフライト方式の測距装置（７０）であって、発振機（３０）と、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）個の受信機（１０，２０）と、処理回路（５０）と、を備える。発振器は、電磁波を放射する放射素子（３１）と前記放射素子を駆動する駆動回路（３２）とを備える。Ｎ個の受信機は、電磁波が物体で反射された生じた反射波を受信して電気信号に変換する変換素子（１１，２１）と変換素子から出力された電気信号を制御する制御回路（１８，２８）とを備え、Ｎ個の受信機のうちの少なくとも（Ｎ−１）個の受信機は感度調整機能を備える。処理回路は、制御回路のそれぞれから出力された出力信号に基づいてＮ個の受信機のそれぞれにより反射波が受信された受信時刻を検出し、検出した受信時刻のそれぞれを用いて物体までの距離を算出する。そして、処理回路は、Ｎ個の受信機のうちの予め設定された閾値を超える感度を有する１個の受信機による受信時刻を検出したことに応じて、Ｎ個の受信機のうちの感度調整機能を備える残りの（Ｎ−１）個の受信機の感度を閾値よりも低い感度から閾値を超える感度に順次上昇させる。
本開示の別の一つの局面である測距装置によれば、上述した測距装置と同様の効果を発揮する。
【０００９】
また、本開示の別の一つの局面は、タイムオブフライト方式で物体までの距離を測定する測距方法であって、発信機から測距信号を発信し、Ｎ個の受信機のうちの予め設定された閾値を超える感度を有する１個の受信機により、測距信号が物体で反射されて生じた反射信号が受信された受信時刻を検出し、受信時刻の検出に応じて、Ｎ個の受信機のうちの感度調整機能を備える残りの（Ｎ−１）個の受信機の感度を閾値よりも低い感度から閾値を超える感度に順次上げ、残りの（Ｎ−１）個の受信機のそれぞれにより反射信号が受信された受信時刻を検出し、検出したＮ個の受信機のそれぞれの受信時刻を用いて物体までの距離を算出する。
本開示の別の一つの局面である測距方法によれば、上述した測距装置と同様の効果を発揮する。
【００１０】
なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】測距装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る第２受光器のシャッターが開いている場合における測距装置の正面を示す模式図である。
【図３】第１実施形態に係る第２受光器のシャッターが閉じている場合における測距装置の正面を示す模式図である。
【図４】第１実施形態に係る測距装置の第１及び第２受光器、第１及び第２制御回路を示す模式図である。
【図５】１つの反射光を受光する場合における、投光器のスイッチ信号、投光器の発光光量、及び第１受光器の出力電圧のタイムチャートである。
【図６】２つの反射光を連続して受光する場合における、第１受光器及び第２受光器のシャッター開信号、受光光量及び出力電圧のタイムチャートである。
【図７】投光器から正対した測距対象へ投光する様子を示す図である。
【図８】投光器から正対した測距対象へ投光した場合における、投光器の発光光量と受光器の受光光量のタイムチャートである。
【図９】投光器から投光器に対して傾いた測距対象へ投光する様子を示す図である。
【図１０】投光器から投光器に対して傾いた測距対象へ投光する場合における、投光器の発光光量と受光器の受光光量のタイムチャートである。
【図１１】第２実施形態に係る測距装置の正面を示す模式図である。
【図１２】第３実施形態に係る測距装置の模式的な斜視図である。
【図１３】２つの反射光を連続して受光する場合における、第１反射光及び第２反射光の光量、従来の測距装置の受光器の受光光量、及び出力電圧のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。
（第１実施形態）
＜１．構成＞
まず、本実施形態に係る測距装置７０の構成について図１を参照して説明する。測距装置７０は、車両に搭載され、タイムオブフライト方式により、測距装置７０から測距対象である物体Ｔｇまでの距離を測定する装置である。具体的には、測距装置７０は、物体Ｔｇへレーザ光を投光して、レーザ光が物体Ｔｇで反射されて生じた反射光を受光し、反射光の受光時刻を用いて物体Ｔｇまでの距離を算出する。
【００１３】
測距装置７０は、投光器３０と、第１受光器１０と、第２受光器２０と、処理装置５０と、を備える。
投光器３０は、レーザダイオード３１と、ドライバ回路３２とを備える。レーザダイオード３１は、例えば半導体レーザ素子であり、ドライバ回路３２に接続されている。レーザダイオード３１は、ドライバ回路３２によって駆動されてレーザ光を投光する。レーザダイオード３１の物体Ｔｇ側には投光用レンズが設けられていてもよい。この場合、レーザダイオード３１は、投光用レンズの焦点に設けられているとよい。また、レーザダイオード３１から投光されるレーザ光の投光角度は、水平方向及び垂直方向の少なくとも一方の方向に変更可能であってもよい。レーザ光の投光角度が変更可能であると、一次元又は２次元で測距対象物Ｔｇをスキャンすることができる。
【００１４】
ドライバ回路３２は、処理装置５０からハイレベルのスイッチ信号を受信すると、レーザダイオード３１へ駆動信号を送信して、レーザダイオード３１を駆動する。ドライバ回路３２は、処理装置５０からのスイッチ信号に応じて、レーザダイオード３１の発光時間及び発光強度を制御する。
【００１５】
第１受光器１０は、第１ＡＰＤ１１と、第１制御回路１８と、を備える。第１ＡＰＤ１１は、レーザダイオード３１から照射されたレーザ光の波長領域に感度を有する受光素子である。本実施形態において、第１ＡＰＤ１１は、アヴァランシェフォトダイオードである。第１ＡＰＤ１１は、受光した反射光の光量に応じた電気信号（具体的には、電流値）を第１制御回路１８へ出力する。
【００１６】
第１制御回路１８は、第１ＴＩＡ１２と、第１増幅回路１３と、第１Ａ／Ｄ変換器１６と、を備える。第１ＴＩＡ１２は、トランスインピーダンスアンプであり、第１ＡＰＤ１１に接続されている。第１ＴＩＡ１２は、第１ＡＰＤ１１から出力された電流値を電圧値
に変換し、変換した電圧値を第１増幅回路１３へ出力する。
【００１７】
第１増幅回路１３は、第１ＡＰＤ１１から出力された電圧値を増幅し、増幅した電圧値を第１Ａ／Ｄ変換器へ出力する。第１Ａ／Ｄ変換器１６は、第１増幅回路１３から出力されたアナログの電圧値を所定段階のデジタルの電圧値に変換し、変換したデジタルの電圧値を処理装置５０へ出力する。
【００１８】
第２受光器２０は、第２ＡＰＤ２１と、第２制御回路２８と、シャッター２５と、シャッター制御回路２４と、を備える。第２制御回路２８は、第２ＴＩＡ２２と、第２増幅回路２３と、第２Ａ／Ｄ変換器２６と、を備える。第２ＡＰＤ２１、第２ＴＩＡ２２、第２増幅回路２３及び第２Ａ／Ｄ変換器２６のそれぞれは、第１ＡＰＤ１１、第１ＴＩＡ１２、第１増幅回路１３及び第１Ａ／Ｄ変換器１６のそれぞれと同様の構成であるため、説明を省略する。
【００１９】
シャッター２５は、図３及び図４に示すように、第２ＡＰＤ２１の受光面を覆うように設けられた部材である。シャッター２５は、図２及び図３に示すように、開閉するように構成されている。つまり、シャッター２５は、反射光の第２ＡＰＤ２１への進入路を物理的に遮断又は開放する。シャッター２５が開いた状態の場合には、第２ＡＰＤ２１の受光面へ反射光が到来し、シャッター２５が閉じた状態の場合よりも第２受光器２０の感度が高くなる。一方、シャッター２５が閉じた状態の場合には、第２ＡＰＤ２１の受光面へ反射光が到来せず、シャッター２５が開いた状態の場合よりも第２受光器２０の感度が低くなる。すなわち、第２受光器２０は、感度調整機能を有し、感度調整機能を有する点が第１受光器１０と異なる。
【００２０】
シャッター制御回路２４は、処理装置５０からハイレベルのシャッター開信号を受け取った場合にシャッター２５を開き、処理装置５０からローレベルのシャッター開信号を受け取った場合にシャッター２５を閉じる。なお、第１受光器１０も、第１ＡＰＤ１１の受光面を覆うシャッター及びシャッター制御回路を備えていてもよい。
【００２１】
第１ＡＰＤ１１及び第２ＡＰＤ２１は、互いの受光面が平行になるように、すなわち互いの光軸が平行になるように、ハウジング１５に配置されている。また、反射光は電波と比べてビーム幅が狭い。そのため、第１ＡＰＤ１１及び第２ＡＰＤ２１は、同じ反射光を受光できるように、接近した状態でハウジング１５に配置されている。例えば、第１ＡＰＤ１１及び第２ＡＰＤ２１は、接するようにハウジング１５に配置されている。また、第１ＡＰＤ１１及び第２ＡＰＤ２１の物体Ｔｇ側には受光用レンズが設けられていてもよい。
【００２２】
処理装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されている各種プログラムを実行することにより、各種の機能を実現する。具体的には、処理装置５０は、ドライバ回路３２へスイッチン信号を送信してレーザ光の投光を指示する。また、処理装置５０は、シャッター制御回路２４へシャッター開信号を送信して、シャッター２５の開閉を指示する。また、処理装置５０は、第１Ａ／Ｄ変換器１６及び第２Ａ／Ｄ変換器２６からデジタルの電圧値を取得し、取得した電圧値に基づいて、第１受光器１０及び第２受光器２０のそれぞれにより反射光が受光された時刻を検出する。そして、処理装置５０は、レーザ光の投光を指示した時刻と検出した受信時刻とから、物体Ｔｇまでの距離を算出する。
【００２３】
＜２．動作＞
次に、測距装置７０の動作について説明する。まず、１つの反射光を受光する場合における測距装置７０の動作について、図５のタイムチャートを参照して説明する。
【００２４】
図５のＩは、投光器３０のドライバ回路３２に対するスイッチ信号を示す。図５のＩＩは、投光器３０のレーザダイオード３１により発光される光量を示す。図５のＩＩＩは、第１ＡＰＤ１１により受光される光量Ｌ１を示す。図５のＩＶは、第１増幅回路１３から出力される出力電圧Ｖ１を示す。出力電圧Ｖ１は、光量Ｌ１を時間軸上で積算した積算値に対応する。
【００２５】
時刻ａにおいて、処理装置５０がドライバ回路３２にスイッチ信号を送信すると、ドライバ回路３２がレーザダイオード３１を駆動する。これに伴い、時刻ｂにおいて、レーザダイオード３１が発光を開始し、時刻ｃにおいて発光を終了する。スイッチ信号の立ち上がり時刻ａと発光開始時刻ｂは一致する。続いて、時刻ｄにおいて、第１ＡＰＤ１１が反射光の受光を開始し、時刻ｆにおいて、第１ＡＰＤ１１が反射光の受光を終了する。受光時間は、発光時間に応じた時間になる。なお、本実施形態において一致するとは、完全に一致するだけでなく、一致すると見なせる場合も含む。
【００２６】
また、時刻ｅにおいて、第１ＡＰＤ１１のアヴァランシェ降伏が始まり、出力電圧Ｖ０が定常値から立ち上がり始める。時刻ｅは時刻ｄと一致する。そして、時刻ｇにおいて、第１ＡＰＤ１１による受光の終了に伴い、第１ＡＰＤ１１の光電効果による新規電子の発生が終了し、出力電圧Ｖ１の立ち上がりが終了する。時刻ｇと時刻ｆは一致する。出力電圧Ｖ１は、光量Ｌ１の積算値に対応するため、第１ＡＰＤ１１による受光の終了時にピーク値となる。さらに、時刻ｈにおいて、第１ＡＰＤ１１のアヴァランシェ降伏が終了し、出力電圧Ｖ０が定常値に戻る。
【００２７】
処理装置５０は、原理的に、レーザ光の投光開始時刻に相当する時刻ａと、反射光の受光開始時刻に相当する時刻ｅと、反射光の受光終了時刻に相当する時刻ｇと、時刻ｈと、を検出することができる。よって、処理装置５０は、時刻ａと時刻ｅ又は時刻ｇを用いて、物体Ｔｇまでの距離を算出する。
【００２８】
次に、２つの反射光を連続して受光する場合における測距装置７０の動作及び従来の測距装置の動作について説明する。以下では、２つの反射光のうち最初に到来する反射光を第１反射光と称し、２番目に到来する反射光を第２反射光と称する。
【００２９】
まず、従来の測距装置の動作について、図１３のタイムチャートを参照して説明する。従来の測距装置は、１つの投光器と１つの受光器とを備える。つまり、従来の測距装置は、第２受光器２０を備えていていない点で、測距装置７０と異なる。
【００３０】
図１３のＩは、第１反射光の光量Ｒ１を示し、図１３のＩＩは、第２反射光の光量Ｒ２を示す。図１３のＩＩＩは、受光器のＡＰＤにより受光される光量Ｌ０を示す。図１３のＩＶは、受光器の増幅回路から出力される出力電圧Ｖ０を示す。
【００３１】
時刻Ｄ１において、受光器のＡＰＤが第１反射光の受光を開始し、時刻Ｄ２において、受光器のＡＰＤが、第１反射光の受光を終了する前に第２反射光の受光を開始する。そして、時刻Ｆ１において、受光器のＡＰＤが第１反射光の受光を終了し、時刻Ｆ２において、受光器のＡＰＤが第２反射光の受光を終了する。
【００３２】
また、時刻Ｅにおいて、受光器ＡＰＤによる第１反射光の受光に伴い、出力電圧Ｖ０が定常値から立ち上がり始める。時刻Ｅは時刻Ｄ１と一致する。そして、時刻Ｇにおいて、出力電圧Ｖ０の立ち上がりが終了して、出力電圧Ｖ０が最大値になり、時刻Ｈにおいて、出力電圧Ｖ０が定常値に戻る。
【００３３】
出力電圧Ｖ０の立ち上がりが終了する時刻Ｇと、受光器ＡＰＤによる受光が終了する時刻Ｆ２とは、本来一致するべきであるが、一致していない。受光器の増幅回路は、第１反射光の受光に伴う入力を受けて上昇した出力電圧Ｖ０が定常値に戻る前に、第２反射光の受光に伴う入力を受ける。すなわち、出力電圧Ｖ０は、定常値よりも高い値から、第２反射光の受光に伴う入力を受けて上昇する。そのため、出力電圧Ｖ０は、第２反射光の光量が少なくても飽和する。その結果、受光器のＡＰＤによる第２反射光の受光の終了前に、出力電圧Ｖ０の立ち上がりが終了し、立ち上がり終了の時刻Ｇと、第２反射光の受光終了の時刻Ｆ２とに関係がなくなる。
【００３４】
処理装置は、反射光の受光開始時刻に相当する時刻Ｅと、出力電圧Ｖ０の立ち上がり終了の時刻Ｇとを検出することができるが、第２反射光の受光終了の時刻Ｆ２を検出することができない。そのため、処理装置は、投光器による発光開始時刻と時刻Ｅとを用いて、第１反射光に対応する物体Ｔｇまでの距離を算出することはできるが、第２反射光に対応する物体Ｔｇまでの距離を算出することができない。
【００３５】
なお、出力電圧Ｖ０は、変化点Ｐｉにおいて立ち上がりの傾きが変化している。この変化点Ｐｉは、第２反射光の受光開始に対応している。よって、処理装置は、変化点Ｐｉを検出することができれば、変化点Ｐｉの時刻から第２反射光に対応する物体Ｔｇまでの距離を算出することができる。しかしながら、一般に、車載型の測距装置のＡ／Ｄ変換器は比較的安価で変換速度が比較的遅いので、変化点Ｐｉを検出することができない。
【００３６】
また、増幅回路の回復特性に従い、時刻Ｇから時刻Ｈまでの出力電圧Ｖ０の立ち下がり時間が、出力電圧Ｖ０の非飽和時よりも長くなる。そのため、受光器のＡＰＤが時刻Ｆ２後に次の反射光を受光した場合でも、時刻Ｈ前に出力電圧Ｖ０が立ち上がり、第２反射光による出力電圧Ｖ０と次の反射光による出力電圧Ｖ０との融合が起こりやすくなる。
【００３７】
次に、測距装置７０の動作について、図６のタイムチャートを参照して説明する。
図６のＩは、第１受光器１０がシャッターを備えている場合のシャッター開信号を示す。第１受光器１０がシャッターを備えていた場合、第１受光器１０へのシャッターの開信号は常にハイレベルであるため、第１受光器１０のシャッターは常に開いた状態になる。
【００３８】
図６のＩＩは、第１ＡＰＤ１１により受光された反射光の光量Ｌ１を示し、図６のＩＩＩは、第１増幅回路１３の出力電圧Ｖ１を示す。出力電圧Ｖ１は、図６のＩＩに示す光量Ｌ１を時間軸上で積算した積算値に対応する。つまり、出力電圧Ｖ１の時間変化は、光量Ｌ１の積算値の時間変化を示す。
【００３９】
図６のＩＶは、第２受光器２０のシャッター２５に対するシャッター開信号を示す。図６のＶは、第ＡＰＤ２１により受光された反射光の光量Ｌ２を示し、図６のＶＩは、第２増幅回路２３から出力される出力電圧Ｖ２を示す。出力電圧Ｖ２は、図６のＶに示す光量Ｌ２を時間軸上で積算した積算値に対応する。
【００４０】
時刻Ａにおいて、処理装置５０は、ドライバ回路３２へスイッチ信号を送信するとともに、シャッター制御回路２４へ出力するシャッター開信号をハイレベルからローレベルに変更する。これにより、レーザダイオード３１が発光を開始するとともに、第２ＡＰＤ２１の感度が抑制される。
【００４１】
続いて、時刻Ｄ１において、第１ＡＰＤ１１は第１反射光の受光を開始する。時刻Ｄ１の時点では、第２ＡＰＤ２１の感度は予め設定された閾値未満に抑制されているため、第２ＡＰＤ２１は第１反射光の受光を開始しない。第１ＡＰＤ１１は、第１反射光の受光を終了する前に、続けて第２反射光の受光を開始し、時刻Ｆ２において、第１ＡＰＤ１１は
第２反射光の受光を終了する。
【００４２】
また、時刻Ｅにおいて、第１ＡＰＤ１１のアヴァランシェ降伏が始まり、出力電圧Ｖ１が定常値から立ち上がりを始め、時刻Ｇにおいて、出力電圧Ｖ１が立ち上がりを終了する。さらに、時刻Ｈにおいて、第１ＡＰＤ１１のアヴァランシェ降伏が終了し、出力電圧Ｖ１が定常値に戻る。
【００４３】
処理装置５０は、出力電圧Ｖ１の立ち上がり開始時刻である時刻Ｅを基点にして、一定の待ち時間Ｔｗが経過した時刻Ｉにおいて、シャッター開信号をローレベルからハイレベルに変更し、第２ＡＰＤ２１の感度を閾値を超えるように上げる。すなわち、処理装置５０は、第１受光器１０による受光動作に連動して、第２受光器２０の感度を変更する。
【００４４】
時刻Ｉにおいて、シャッター２５が開かれたことに伴い、第２ＡＰＤ２１は第２反射光の受光を開始し、時刻Ｆ２において、第２ＡＰＤ２１が第２反射光の受光を終了する。
また、時刻Ｉにおいて、第２ＡＰＤ２１のアヴァランシェ降伏が始まり、出力電圧Ｖ２が定常値から立ち上がり始める。そして、時刻Ｊにおいて、第２ＡＰＤ２１による受光の終了に伴い、第２ＡＰＤ２１の光電効果による新規電子の発生が終了し、出力電圧Ｖ２の立ち上がりが終了する。さらに、時刻Ｋにおいて、第２ＡＰＤ２１のアヴァランシェ降伏が終了し、出力電圧Ｖ１が定常値に戻る。
【００４５】
第２ＡＰＤ２１は、第１反射光が到来している間、感度が下げられているため、出力電圧Ｖ２に対する第１反射光の影響が抑制される。そのため、出力電圧Ｖ２は、第２ＡＰＤ２１による第２反射光の受光終了前に飽和することなく、第２反射光の受光終了に伴って立ち上がりが終了する。よって、時刻Ｆ２と時刻Ｊは一致する。つまり、測距装置７０は、第１受光器１０によって第１反射光の到来情報を取得し、第２受光器２０によって第２反射光の到来情報を取得する。
【００４６】
処理装置５０は、レーザ光の投光開始時刻に相当する時刻Ａと、第１反射光の受光開始時刻に相当する時刻Ｅと、第２反射光の受光終了時刻に相当する時刻Ｊと、を検出することができる。よって、処理装置５０は、時刻Ａと時刻Ｅとから第１反射光に対応する物体Ｔｇまでの距離を算出し、時刻Ａと時刻Ｊとから第２反射光に対応する物体Ｔｇまでの距離を算出する。すなわち、処理装置５０は、第１受光器１０については、出力電圧Ｖ１の立ち上がり開始時刻を用いて距離を算出し、第２受光器２０については、出力電圧Ｖ２の立ち上がり終了時刻を用いて距離を算出する。
【００４７】
＜３．待ち時間の設定＞
次に、待ち時間Ｔｗの設定について説明する。待ち時間Ｔｗが短すぎると、第２ＡＰＤ２１が第１反射光の影響を受け、出力電圧Ｖ２が飽和する可能性がある。また、待ち時間Ｔｗが長すぎると、第２ＡＰＤにより第２反射光を受光することができなくなる可能性がある。よって、待ち時間Ｔｗは、第１反射光の時間幅程度の長さにすることが望ましい。
【００４８】
ここで、反射光の時間幅は、投光器３０から投光されるレーザ光の時間幅が長いほど長くなる。よって、処理装置５０は、投光器３０から投光されるレーザ光の時間幅に応じて、すなわち、レーザダイオード３１の発光時間に応じて、待ち時間Ｔｗを設定する。
【００４９】
ただし、図７〜１０に示すように、レーザスポットの広がりによって反射光の時間幅が変化する。レーザスポットは、物体Ｔｇにおいてレーザ光が当たる範囲である。図７に示すように、レーザダイオード３１が、レーザダイオード３１に対して正対した物体Ｔｇにレーザ光を投光する場合は、レーザスポットの広がりは比較的小さくなる。そのため、レーザスポット内の各箇所と測距装置７０との距離は、レーザスポット内の箇所による差が
小さい。ひいては、図８に示すように、反射光の時間幅は比較的狭くなる。
【００５０】
一方、図９に示すように、レーザダイオード３１が、物体Ｔｇに対して浅い角度でレーザ光を入射させる場合、レーザスポットの広がりは比較的大きくなる。そのため、レーザスポット内の各箇所と測距装置７０との距離は、レーザスポット内の箇所による差が大きくなる。ひいては、図１０に示すように、反射光の時間幅は比較的広くなる。よって、処理装置５０は、測定対象となる物体Ｔｇの大きさや、投光器３０に対する物体Ｔｇの角度を予め想定して、レーザ光の時間幅に応じて待ち時間Ｔｗを設定するとよい。
【００５１】
あるいは、処理装置５０は、前回の測定時における出力電圧Ｖ１の立ち上がり開始時刻から立ち下り終了時刻までの期間に応じて、待ち時間Ｔｗを設定してもよい。すなわち、処理装置５０は、図６のＩＩＩにおける時刻Ｅから時刻Ｇまでの期間に応じて、待ち時間Ｔｗを設定してもよい。図６に示すように、出力電圧Ｖ１が飽和する場合、第２反射信号の受信終了時刻である時刻Ｆ２は、出力電圧Ｖ１の立ち上がり終了時刻よりも後になる。よって、処理装置５０が、待ち時間Ｔｗを、出力電圧ｖ１の立ち上がり開始時刻から立ち下がり終了時刻までの期間よりも短く設定すれば、第２反射光の到来が終わる前に、第２ＡＰＤ２１の感度を上げることができる。
【００５２】
なお、本実施形態の投光器３０が発信機に相当する。また、本実施形態の第１受光器１０が受信機及び基準機に相当し、第２受光器２０が受信機及び連動機に相当する。また、本実施形態のレーザダイオード３１が放射素子に相当し、ドライバ回路３２が駆動回路に相当する。また、本実施形態の第１ＡＰＤ１１及び第２ＡＰＤ２１が変換素子に相当する。また、処理装置５０のＣＰＵが処理回路に相当し、処理装置５０の実現する機能が、感度制御部及び距離算出部に相当する。また、本実施形態の投光器３０から投光されるレーザ光が測距信号及び電磁波に相当し、第１受光器１０及び第２受光器２０により受光される反射光が反射信号及び反射波に相当する。また、本実施形態の出力電圧Ｖ１，Ｖ２が出力信号に対応する。
【００５３】
＜４．効果＞
以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）第２受光器２０の感度は、第１受光器１０による反射光の受信時刻を基点にして、一定の待ち時間Ｔｗの経過後、上げられる。よって、第２受光器２０は、第１反射光を受光せず、第２反射光から受光するため、出力電圧Ｖ２の飽和を回避して、第２反射光の受信時刻を検出することができる。すなわち、第１受光器１０の受光動作に連動して第２受光器２０の感度を上げることにより、２個の反射光の受信時刻を検出することができる。
【００５４】
（２）第１受光器１０の受光動作に連動して第２受光器２０の感度を上げることにより、第１受光器１０及び第２受光器２０のそれぞれによって、異なる反射光の受光時刻が検出される。したがって、受光器ごとに異なる受光時刻を用いて、２つの反射光のそれぞれに対応する物体Ｔｇの距離を測定することができる。
【００５５】
（３）第１受光器１０は、第１反射光の受信開始時刻である出力電圧Ｖ１の立ち上がり開始時刻を正確に検出できるが、第１反射光の受信終了時刻は、出力電圧Ｖ１が飽和した場合に正確に検出できない。一方、第２受光器２０は、感度を上げた時点から出力電圧Ｖ２が立ち上がるため、第２反射光の受信開始時刻は正確に検出できないが、第２反射光の受信終了時刻である出力電圧Ｖ２のピーク時刻は正確に検出できる。よって、第１受光器１０については出力電圧Ｖ１の立ち上がり開始時刻を用い、第２受光器２０については出力電圧Ｖ２のピーク時刻を用いて、２つの反射光のそれぞれに対応する物体Ｔｇの距離を算出することができる。
【００５６】
（４）投光器３０から投光されるレーザ光の時間幅に応じて待ち時間Ｔｗを設定することで、第１反射光の到来後に第２受光器２０の感度を上げることができる。ひいては、第２受光器２０に対する第１反射光の影響を抑制して、第２受光器２０により、第２反射光に対応する物体Ｔｇの距離を精度良く測定することができる。
【００５７】
（５）第１受光器１０の出力電圧Ｖ１が飽和する場合、第２反射光の受信終了時刻は、第１受光器の出力電圧Ｖ１の立ち上がり終了時刻の後になる。よって、出力電圧Ｖ１の立ち上がり期間に第２受光器２０の感度を上げれば、第２受光器２０により第２反射光の受信終了時刻を検出することができる。ひいては、第２受光器２０に対する第１反射光の影響を抑制して、第２受光器２０により、第２反射光に対応する物体Ｔｇの距離を精度良く測定することができる。
【００５８】
（６）シャッター２５を開くことにより、反射光の第２ＡＰＤ２１への進入路が開放されて、反射光が第２ＡＰＤ２１へ入力される。これにより、第２受光器２０の感度を上げることができる。また、シャッター２５を閉じることにより、反射光の第２ＡＰＤ２１への進入路が遮断され、反射光が第２ＡＰＤ２１へ入力されない。これにより、第２受光器２０の感度を下げることができる。
【００５９】
（第２実施形態）
＜１．第１実施形態との相違点＞
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
【００６０】
前述した第１実施形態では、第２受光器２０がシャッター２５及びシャッター制御回路２４を備えていた。そして、第１実施形態では、第２受光器２０のシャッター２５を開閉することにより、反射光の第２ＡＰＤ２１への進入路を物理的に開放又は遮断して、第２ＡＰＤ２１の感度を変更していた。これに対し、第２実施形態では、第２受光器２０は感動調整機能を備えていているが、図１１に示すように、シャッター２５及びシャッター制御回路２４を備えていない点で、第１実施形態と相違する。
【００６１】
第２実施形態に係る第２受光器２０の感度調整機能は、第２制御回路２８により第２制御回路２８に入力される電気信号のゲインを制御して、電子的に第２受光器２０の感度を変更する機能である。つまり、第２制御回路２８は、電気信号のゲインを下げる又はゼロにすることで、第２受光器２０の感度を予め設定された閾値よりも下げ、電気信号のゲインを上げることで、第２受光器２０の感度を閾値よりも上げる。電気信号は、電流又は電圧である。
【００６２】
第２制御回路２８は、例えば、第２ＡＰＤ２１による光から電流への換算係数を小さく又はゼロにして、第２受光器２０の感度を低下させる。また、第２制御回路２８は、例えば、第２増幅回路２３の増幅率を小さく又はゼロにして、第２受光器２０の感度を低下させる。第２制御回路２８は、第１実施形態と同様に、第１受光器１０による受光動作に連動して、第２受光器２０の感度を変更する。すなわち、第２制御回路２８は、処理装置５０がドライバ回路３２へスイッチ信号を送信すると、第２受光器２０の感度を下げ、出力電圧Ｖ１の立ち上がり開始時刻を基点にして、待ち時間Ｔｗが経過した時刻に、第２受光器２０の感度を上げる。
【００６３】
＜２．効果＞
以上説明した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１）〜（５）に加
え、以下の効果が得られる。
【００６４】
（７）第２制御回路２８により、第２制御回路２８内の電気信号のゲインを上げることで、第２受光器２０の感度を上げ、電気信号のゲインを下げることで、第２受光器２０の感度を下げることができる。
【００６５】
（第３実施形態）
＜１．第１実施形態との相違点＞
第３実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
【００６６】
第３実施形態では、測距装置７０が、第１実施形態の測距装置７０の構成に加えて、保護カバー６０を備えている点で、第１実施形態と相違する。図１２に示すように、保護カバー６０は、投光器３０、第１受光器１０及び第２受光器２０を物理的に保護するカバーであり、レーザ光を投光する側に、レーザダイオード３１の発光面、第１ＡＰＤ１１及び第２ＡＰＤ２１の受光面を覆うように設けられている。
【００６７】
保護カバー６０は、レーザ光及び反射光を透過させる部材であるが、保護カバー６０に雨滴や汚れなどが付着すると、レーザ光が保護カバー６０の付着物で反射して反射光が生じることがある。この場合、付着物からの反射光が第１反射光となり、本来の測距対象からの反射光は第２反射光以降の反射光となる。
【００６８】
そして、レーザダイオード３１の発光面から保護カバー６０までの距離、保護カバー６０から第１ＡＰＤ１１及び第２ＡＰＤ２１の受光面までの距離は予めわかっている。すなわち、保護カバー６０の付着物からの反射光が第１ＡＰＤ１１及び第２ＡＰＤ２１へ到来する時刻は予めわかる。そこで、処理装置５０は、保護カバー６０から第２ＡＰＤ２１の受光面までの距離ｄ２に応じて、待ち時間Ｔｗを設定することで、第２受光器２０に対する保護カバー６０からの反射光の影響を抑制する。
【００６９】
詳しくは、処理装置５０は、待ち時間Ｔｗを、（ｄ２−ｄ１）／ｃよりも大きくする。ｄ１は、保護カバー６０から第１ＡＰＤ１１の受光面までの距離であり、ｃは高速である。また、ここでは、ｄ２＞ｄ１であり、反射光は第１ＡＰＤ１１よりも後に第２ＡＰＤ２１に到来する。処理装置５０は、待ち時間Ｔｗを（ｄ２−ｄ１）／ｃよりも長い時間にすることで、第２ＡＰＤ２１に保護カバー６０からの反射光が到来した後に、第２ＡＰＤ２１の感度を上げることができる。
【００７０】
また、第２実施形態に第３実施形態を組み合わせてもよい。すなわち、第２実施形態に係る測距装置７０に保護カバー６０を設け、処理装置５０が、保護カバー６０から第２ＡＰＤ２１の受光面までの距離ｄ２に応じて、待ち時間Ｔｗを設定してもよい。
【００７１】
＜２．効果＞
以上説明した第３実施形態によれば、前述した第１実施形態及び第２実施形態の効果（１）〜（３），（６），（７）に加え、以下の効果が得られる。
【００７２】
（８）保護カバー６０から第２ＡＰＤ２１の受信面までの距離ｄ２に応じて待ち時間Ｔｗを設定することにより、保護カバ―６０からの反射光の到来後に、第２受光器２０の感度を上げることができる。ひいては、第２受光器２０に対する保護カバー６０からの反射光の影響を抑制して、第２受光器２０により、本来の測定対象である物体Ｔｇの距離を精度良く測定することができる。
【００７３】
（他の実施形態）
以上、本開示を実施するための形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
【００７４】
（ａ）上記実施形態では、受光器の数が２個であるが、本開示はこれに限定されるものではない。受光器の数は３個以上でもよい。受光器を３個以上にした場合、第１受光器の受光動作に連動して、順次、他の受光器の感度を上げればよい。すなわち、第３受光器の感度は、第２受光器の出力電圧の立ち上がり開始時刻を基点にして、一定の待ち時間の経過後に上げ、第４受光器の感度は、第３受光器の出力電圧の立ち上がり開始時刻を基点にして、一定の待ち時間の経過後に上げればよい。
【００７５】
（ｂ）上記実施形態では、測距装置７０はレーザ光を用いて物体Ｔｇの距離を測定していたが、電磁波の一種である電波を用いて物体Ｔｇの距離を測定してもよい。レーザ光の代わりに電波を用いる場合、レーザダイオード３１は送信アンテナ、第１ＡＰＤ１１は第１受信アンテナ、第２ＡＰＤ２１は第２受信アンテナとなる。ドライバ回路３２は、送信アンテナを駆動して電波を放射せる駆動回路となり、第１制御回路１８及び第２制御回路２８は、第１受信アンテナ及び第２受信アンテナから出力された電気信号を制御する制御回路となる。この場合、送信アンテナが放射素子に対応し、第１受信アンテナ及び第２受信アンテナが変換素子に対応する。なお、電波はレーザ光と比べてビーム幅が広いので、第１受信アンテナと第２受信アンテナは近接させなくてもよい。
【００７６】
（ｃ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【００７７】
（ｄ）上述した測距装置の他、当該測距装置を構成要素とするシステム、測距方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
【符号の説明】
【００７８】
１０…第１受光器、２０…第２受光器、２３…第２増幅回路、３０…投光器、５０…処理装置。
【図１】
2019158523.tif 000003
【図２】
2019158523.tif 000004
【図３】
2019158523.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019158523.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019158523.tif 000011
【図１０】
2019158523.tif 000012
【図１１】
2019158523.tif 000013
【図１２】
2019158523.tif 000014
【図１３】
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