(57)【要約】【課題】所望波とクラッタとが合成された信号となっていても、２波分解することができ、霧等に隠れた物体を測距することができる距離測定装置を提供する。【解決手段】本発明の距離測定装置は、自車両周囲に送信波を出力する投光部２００と、投光部２００が出力した送信波の反射波を受信する受光部３００と、受光部３００が受信した反射波の振幅が所定の第１の閾値を超えた時間、および、第１の閾値より大きい第２の閾値を超えた時間を計測する時間計測部５００と、時間計測部５００の計測結果に基づいて、反射物体までの距離を推定する信号処理部１００とを備え、第２の閾値は、悪環境下におけるクラッタ振幅値より高く設定され、信号処理部１００は、第１の閾値と第２の閾値に基づいて計測対象物体までの距離を推定する。【選択図】図１
2015194356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両周囲に送信波を出力する投光手段と、
前記投光手段が出力した送信波の反射波を受信する受光手段と、
前記受光手段が受信した反射波の振幅が所定の第１の閾値を超えた時間、および、前記第１の閾値より大きい第２の閾値を超えた時間を計測する計測手段と、
前記計測手段の計測結果に基づいて、反射物体までの距離を推定する推定手段とを備え、
前記第２の閾値は、悪環境下におけるクラッタ振幅値より高く設定され、
前記推定手段は、前記第１の閾値と前記第２の閾値に基づいて計測対象物体までの距離を推定することを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
前記受光手段が受信した反射波の振幅が、前記第１の閾値を超えるか否か、および、前記第２の閾値を超えるか否かを検出する検出手段をさらに備え、
前記計測手段は、前記検出手段が前記反射波の振幅が前記第１の閾値または前記第２の閾値を超えたと検出したとき、前記投光手段が出力したときから前記第１の閾値または前記第２の閾値を超えたときまでの時間を計測することを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記推定手段は、前記第２の閾値を超えた時間に対応する距離を計測対象物体までの距離と推定することを特徴とする請求項１または２に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記推定手段は、前記受光手段が受信した反射波の振幅が、前記第１の閾値を超え、かつ、前記第２の閾値を超えないことを前記検出手段が検出したとき、前記第１の閾値と第２の閾値の中間値である所定の振幅値と、前記第１の閾値とに基づいて前記計測対象物体の反射波のパルス幅または前記クラッタのパルス幅を推定し、この推定したパルス幅と前記計測手段が計測した前記第１の閾値を超えた期間のパルス幅とに基づいて、前記計測対象物体の反射波とクラッタとが合成されているか否かを判定することを特徴とする請求項１または２に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記推定手段は、前記計測対象物体の反射波とクラッタとが合成されていると判定したとき、前記推定したパルス幅と前記計測手段が計測した前記第１の閾値を超えた期間のパルス幅とに基づいて前記計測対象物体の距離を推定することを特徴とする請求項４に記載の距離測定装置。
【請求項６】
前記第２の閾値は、前記クラッタの最近接距離よりも近い位置にある計測対象物体の反射波の最低振幅値よりも低い値に設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の距離測定装置。
【請求項７】
前記受光手段が受信した反射波のピーク振幅値を取得するピーク振幅取得部をさらに備え、前記推定手段は、前記ピーク振幅取得部が取得したピーク値と、前記第１の閾値とに基づいて前記計測対象物体の反射波とクラッタとが合成されているか否かを判定することを特徴とする請求項６に記載の距離測定装置。
【請求項８】
前記検出部は、前記受光手段が受信した反射波を増幅する増幅部と、前記増幅部が増幅した増幅波のゲインを調整する感度時間調整回路と、前記感度時間調整回路で調整された調整波と前記第１・第２の閾値とをそれぞれ比較する第１・第２のコンパレータとを有し、
前記ピーク振幅取得部は、前記感度時間調整回路で調整された調整波をピークホールドするピークホールド回路と、このピークホールドされた波形からピーク値を取得するＡＤ
Ｃとを有することを特徴とする請求項７に記載の距離測定装置。
【請求項９】
前記感度時間調整回路は、前記投光手段が送信波を送信したタイミングから前記受光手段が反射波を受信したタイミングまでの時間に応じてゲインを上げ、前記ピーク振幅取得部の動作周波数は、前記受光手段が受信した反射波の周波数より低いことを特徴とする請求項８に記載の距離測定装置。
【請求項１０】
前記推定手段は、前記ピーク振幅取得部が取得したピーク値と前記第１の閾値とに基づいて前記計測対象物体の反射波のパルス幅を推定し、この推定したパルス幅と前記計測手段が計測した前記第１の閾値を超えた期間のパルス幅とに基づいて、前記計測対象物体の反射波とクラッタとが合成されているか否かを判定する請求項７ないし９のいずれかに記載の距離測定装置。
【請求項１１】
前記推定手段は、前記計測対象物体の反射波とクラッタとが合成されていると判定したとき、前記推定したパルス幅と前記計測手段が計測した前記第１の閾値を超えた期間のパルス幅とに基づいて前記計測対象物体の距離を推定することを特徴とする請求項１０に記載の距離測定装置。
【請求項１２】
前記計測手段は、前記受光手段が受信した反射波の振幅が前記第１の閾値以下になった第１の時間と、前記第１の閾値より小さい第３の閾値以下になった第２の時間とを計測し、
前記推定手段は、前記第１の時間と前記第２の時間に基づいて前記計測対象物体の距離を推定することを特徴とする請求項６に記載の距離測定装置。
【請求項１３】
前記推定手段は、前記第１の時間と前記第２の時間に基づいて前記計測対象物体のパルス幅を推定し、この推定したパルス幅と前記計測手段が計測した前記第１の閾値を超えた期間のパルス幅とに基づいて、前記計測対象物体の反射波とクラッタとが合成されているか否かを判定する請求項１２に記載の距離測定装置。
【請求項１４】
前記推定手段は、前記計測対象物体の反射波とクラッタとが合成されていると判定したとき、前記推定したパルス幅と前記計測手段が計測した前記第１の閾値を超えた期間のパルス幅とに基づいて前記計測対象物体の距離を推定することを特徴とする請求項１３に記載の距離測定装置。
【請求項１５】
自車両が悪環境下にあるか否かを検出する悪環境検出手段をさらに備え、
前記推定手段は、前記悪環境検出手段が自車両が悪環境下にないことを検出した場合に前記反射物体までの距離の推定を行い、前記悪環境検出手段が自車両が悪環境下にあることを検出した場合に前記反射物体までの距離の推定を行わないことを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の距離測定装置。
【請求項１６】
前記悪環境検出手段が自車両が悪環境下にあることを検出した場合に自車両が悪環境下にあることを通知する通知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１５に記載の距離測定装置。
【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するものであって、特に、ＴＤＣ（Ｔｉｍｅ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）など時間計測器により実現するＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ
Ｆｌｉｇｈｔ）方式のレーザレーダのうち、マルチエコーを測距するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光源より照射した光が計測対象物体に反射して帰ってくるまでの往復時間を計測することにより測距するアクティブレーザ方式としてＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）方式が知られている。このＴＯＦ方式では、光が照射されてから受光されるまでのわずかな時間を測定する手段として、時間というアナログ情報を量子化してデジタル出力するデバイスであるＴＤＣ（Ｔｉｍｅ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）が用いられることがある。ＴＤＣではＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に対して、受光波形の振幅が得られない代わりに時間分解能に優れており、例えば数十ｐｓオーダでの出力も可能である。そして、一般に、レーザレーダのＴＯＦ方式においては、光パルスの投光タイミングと受光タイミングの時間差の計測結果に基づいて、以下の式によって距離が算出される。
【０００３】
（数１）  距離［ｍ］＝光速［ｍ／ｓ］×投光タイミングと受光タイミングの時間差（往復時間）［ｓ］／２＋（回路の遅延など）オフセット値［ｍ］…（式１）
ここで、レーザレーダにおいては、雨や霧、雪などの天候の影響や光透過物質があると、１つの投光パルスに対して、それらの反射と、その先にある計測対象物体による反射によって、複数の受光パルス（エコー）を測距する状況が生じる。例えば図１３に示すように、霧等による反射波（以下、クラッタと呼ぶ）をまず１ｓｔエコーとして検出し、この霧の奥に隠れた計測対象物体（先行車）による反射波（以下、所望波と呼ぶ）を２ｎｄエコーとして検出することがある。ここで、図１３に示すように、計測対象物体が自車両から十分に離れていると、図１４（ａ）に示すように、１ｓｔエコーと２ｎｄエコーとはそれぞれの波形として検出される。一方、計測対象物体が自車両の近距離に存在すると、図１４（ｂ）に示すように複数の受光パルスが合成されて１つの受光パルスとして検出されることがある。このとき、１ｓｔエコーは検出されるが、２ｎｄエコーは検出されなくなる。
【０００４】
ＴＤＣを用いたＴＯＦ方式では、ＡＤＣを用いたＴＯＦ方式に対して、そのデバイスの特性から、距離分解能に優れる傾向にあるが、受光パルスの振幅情報が得られない。このため、計測対象物体が自車両の近距離に存在して図１４（ｂ）のように、閾値（ＴＤＣの検出点）で、所望波とクラッタが２波合成された場合、受光パルスから所望波を検出できない場合が生じる。
【０００５】
そこで、従来の距離測定装置では、上下２つの閾値を用いて、投光タイミングと受光タイミングの時間差と、受光パルスのパルス幅を測定し、反射波の受信信号が上閾値に満たないにも関わらず下閾値における受光パルス幅が基準時間幅以上である場合は所望波とクラッタが２波合成された信号と判断して測距を行わないようにしている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１８４３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の距離測定装置では、２つの反射波が合成されていることは判別できるが、２つの反射波を分解できず、２つの反射波が合成された信号を測距対象から除外するのみであるため、依然として、霧等に隠れた計測対象物体を測距できないという問題があった。
【０００８】
本発明は、従来の課題を解決するものであって、所望波とクラッタとが合成された信号となっていても、所望波とクラッタを分解することができ、霧等に隠れた計測対象物体を測距することができる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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、自車両周囲に送信波を出力する投光手段と、投光手段が出力した送信波の反射波を受信する受光手段と、受光手段が受信した反射波の振幅が所定の第１の閾値を超えた時間、および、第１の閾値より大きい第２の閾値を超えた時間を計測する計測手段と、計測手段の計測結果に基づいて、反射物体までの距離を推定する推定手段とを備え、第２の閾値は、悪環境下におけるクラッタ振幅値より高く設定され、推定手段は、第１の閾値と第２の閾値に基づいて計測対象物体までの距離を推定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、所望波とクラッタとが合成された信号となっていても、所望波とクラッタを分解することができ、霧等に隠れた計測対象物体を測距することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る距離測定装置の構成を示すブロック図
【図２】図１の時間計測部の動作をイメージで説明する図
【図３】本発明の第１の実施形態に係る距離測定装置による２波合成された受光パルスから所望波を分解する第１の方法をイメージで説明する図
【図４】本発明の第１の実施形態に係る距離測定装置による測定条件をイメージで説明する図
【図５】本発明の第３の実施形態に係る距離測定装置による２波合成された受光パルスから所望波を分解する第３の方法のフローチャート図
【図６】本発明の第３の実施形態に係る距離測定装置による２波合成された受光パルスから所望波を分解する第３の方法をイメージで説明する図
【図７】本発明の第４の実施形態に係る距離測定装置の構成を示すブロック図
【図８】本発明の第４の実施形態に係る距離測定装置による２波合成された受光パルスから所望波を分解する第４の方法のフローチャート図
【図９】本発明の第４の実施形態に係る距離測定装置で想定される２波合成された受光パルスのワーストケースをイメージで説明する図
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る距離測定装置の感度時間調整回路のゲインを説明する図
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る距離測定装置の構成を示すブロック図
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る距離測定装置で想定される２波合成された受光パルスをイメージで説明する図
【図１３】マルチエコーの測距をイメージで説明する図
【図１４】２波合成された受光パルスをイメージで説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態の距離測定装置の構成を示すブロック図である。図１において、距離測定装置は、信号処理部１００と、投光部２００と、受光部３００と、検出部４００と、時間計測部５００とを有する。
【００１４】
本発明の第１の実施形態の距離測定装置では、信号処理部１００の命令に従って、投光部２００は自車両周囲に送信波（投光パルス）を出力する。投光部２００が出力した送信波は、周囲の物体６００に反射し、この反射物体６００からの反射波（受光パルス）を受光部３００が受信する。受光部３００が受信した反射波は、検出部４００に入力される。検出部４００は、この入力された波形の振幅が、所定のＬｏｗ閾値（第１の閾値）を超えるか否か、および、Ｌｏｗ閾値よりも大きい所定のＨｉｇｈ閾値（第２の閾値）を超えるか否かを検出する。ここで、Ｌｏｗ閾値は、通常の測距に用いられる閾値（図１４に示される従来の閾値に相当）であり、測距目標とする距離まで計測対象物体を検知でき、かつ、ノイズによる影響を受けない程度の所定の閾値に設定される。時間計測部５００は、検出部４００の検出結果から、受光部３００が受信した反射波の振幅が所定のＬｏｗ閾値を超えた時間、および、Ｈｉｇｈ閾値を超えた時間を計測する。信号処理部１００は、この計測結果やＬｏｗ閾値、Ｈｉｇｈ閾値を適宜用いて、反射物体６００までの距離を推定する。反射物体６００は、計測対象物体または雨や霧、雪等のクラッタを含む。なお、ここでＬｏｗ閾値やＨｉｇｈ閾値を超えた、の意味としては、Ｌｏｗ閾値やＨｉｇｈ閾値より大きいであってもよいし、Ｌｏｗ閾値やＨｉｇｈ閾値以上であってもよい。すなわち、等号の有無は適宜選択可能な設計事項であり、発明の本質に影響するものではない。以下の説明についても同様である。
【００１５】
次に、距離測定装置の内部構成について説明する。
【００１６】
信号処理部１００は、例えばＣＰＵやメモリを有し、各種演算処理を行う。信号処理部１００は、投光部２００や時間計測部５００に投光パルスのタイミング信号を出力する。
【００１７】
投光部２００は、例えば広角にレーザ光を照射して３次元測距可能なレーザレーダであり、ＬＤ駆動回路２０１とＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）２０２を有する。ＬＤ駆動回路２０１は、信号処理部１００から入力された投光パルスのタイミング信号に基づいてＬＤ２０２を駆動する。ＬＤ２０２は、ＬＤ駆動回路２０１の制御に従い回転する図示しないミラーにレーザ光（投光パルス）を反射させて、この反射光を自車両周囲に照射する。
【００１８】
受光部３００は、受光素子３０１と、電流・電圧変換部３０２とを有する。受光素子３０１は自車両周囲の物体６００から反射されたレーザ光を取得して電流パルスに変換する。電流・電圧変換部３０２は例えばトランスインピーダンスアンプで構成され、受光素子３０１から入力された電流パルスを電圧パルスに変換する。
【００１９】
検出部４００は、増幅部４０１と、第１のコンパレータ４０２と、第２のコンパレータ４０３とを有する。増幅部４０１は電流・電圧変換部３０２から入力された電圧パルスを増幅してこの増幅信号を第１のコンパレータ４０２と、第２のコンパレータ４０３に出力する。第１のコンパレータ４０２はこの増幅信号と予め定められたＨｉｇｈ閾値とを比較してＨｉｇｈ閾値以上のパルス（Ｈｉｇｈエコー）を検出する。一方、第２のコンパレータ４０３はこの増幅信号と予め定められたＬｏｗ閾値とを比較してＬｏｗ閾値以上のパルス（Ｌｏｗエコー）を検出する。
【００２０】
時間計測部５００は、Ｈｉｇｈ閾値時間計測部５０１とＬｏｗ閾値時間計測部５０２と
を有する。Ｈｉｇｈ閾値時間計測部５０１とＬｏｗ閾値時間計測部５０２とは、それぞれ第１のコンパレータ４０２と第２のコンパレータ４０３とから入力された各パルスの立ち上がり（受光タイミング）と信号処理部１００から入力された投光パルスの立ち上がり（投光タイミング）との時間差を信号処理部１００にデジタル出力する。この時間差は、図２に示すように、ＬＤ２０２からレーザ光（投光パルス）が照射されて、物体６００に反射して、この反射光（受光パルス）が受光素子３０１に受光されるまでの光パルスの往復時間を示す。信号処理部１００は、この時間差に基づいて、前述の式（１）から自車両から物体までの距離を算出する。また、信号処理部１００は、受光パルスの立ち上がりと立ち下がりの時間をパルス幅として算出する。
【００２１】
次に、所望波とクラッタが合成された受光パルスから所望波を分解する方法について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る距離測定装置による所望波とクラッタが合成された受光パルスから所望波を分解する第１の方法をイメージで説明する図である。また、図４は、本発明の第１の実施形態に係る距離測定装置による測定条件をイメージで説明する図である。以下では、検出部４００の増幅部４０１で増幅された後のパルスを単に受光パルスと記す。
【００２２】
図３に示すように、受光パルスは、霧等のクラッタと計測対象物体の所望波の２波が合成した状態で第１のコンパレータ４０２と第２のコンパレータ４０３に入力される。ここで第１のコンパレータ４０２で設定されるＨｉｇｈ閾値は、想定される雨や霧、雪などによる影響（以下、悪環境と呼ぶ）の強度、換言すると悪環境下でのクラッタ振幅値よりも高く設定される。悪環境の強度は、少なくとも環境の関数を有する。環境の関数は、例えば濃霧の場合は視程、降雨の場合は粒径や降雨強度を変数とする関数であるがこれに限られない。想定する環境によって環境の関数が切替えられてもよい。また、悪環境の強度は、距離測定装置の光学特性の関数を有していてもよい。例えば、光学特性の関数は投光部２００や受光部３００の光学特性や回路特性に応じた関数であるがこれに限られない。このようにＨｉｇｈ閾値が、悪環境下におけるクラッタ振幅値より高く設定されることで、クラッタのパルス振幅はＨｉｇｈ閾値を超えず、計測対象物体のパルス振幅のみがＨｉｇｈ閾値を超える。このため、信号処理部１００は、受光パルスがＨｉｇｈ閾値を超えたことを第１のコンパレータ４０２が検出した場合に、Ｈｉｇｈ閾値時間計測部５０１が計測した時間を計測対象物体からの往復時間として、計測対象物体の距離を推定する。
【００２３】
ここで、一般にクラッタの反射率は計測対象物体の所望波の反射率よりも十分に低いため、２波合成されるほど計測対象物体とクラッタとの距離が近接している場合、計測対象物体のパルス振幅値がクラッタのパルス振幅値よりも十分に大きくなり、Ｈｉｇｈ閾値の設定は容易となる。しかしながら、クラッタのパルス振幅値は悪環境下であるほど大きくなる。例えば霧の場合、図４に示すように、濃霧で視程が悪くなるほど、クラッタの振幅は指数関数的に大きくなる。このため、次第に所望波との区別がつくＨｉｇｈ閾値の設定が難しくなり、計測対象物体の距離の推定精度も悪化する。そこで、図示しない悪環境検出手段を設けてもよい。
【００２４】
悪環境検出手段は、例えば濃霧センサや降雨センサ、ワイパーやフォグランプの少なくとも１つの動作検出によって悪環境を検出してもよいし、カメラの画像解析やレーザレーダの走査計測結果からのパターン認識によって悪環境を検出してもよい。この悪環境検出手段が自車両が悪環境下にあることを検出した場合には、信号処理部１００は、計測対象物体までの距離の推定を行わず、悪環境検出手段が自車両が悪環境下にないことを検出した場合にのみ計測対象物体までの距離の推定を行うようにしてもよい。例えば、信号処理部１００は、図４に示すように、悪環境閾値より高いクラッタ振幅値となるＡ領域については計測対象物体までの距離の推定を行わず、悪環境閾値より低いクラッタ振幅値となるＢ領域についてのみ計測対象物体までの距離の推定を行うようにしてもよい。この悪環境
閾値またはこの悪環境閾値に所定のマージンを加算した値が上述のＨｉｇｈ閾値に設定される。また、さらに、悪環境検出手段が自車両が悪環境下にあることを検出した場合に自車両が悪環境下にあることを通知する通知手段をさらに備えてもよい。
【００２５】
以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、霧等の悪環境下においても、クラッタと所望波が合成されているか判別することができ、所望波とクラッタとが合成された信号となっていても、所望波とクラッタを分解することができ、霧等に隠れた計測対象物体を測距することができる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成や処理については詳細な説明を省略し、符号のみを付す。以下の実施形態でも同様である。
【００２６】
第２の実施形態の距離測定装置では、上述の第１の実施形態に加え、さらにＨｉｇｈ閾値が、クラッタの最近接距離よりも近い位置にある計測対象物体の所望波の最低振幅値より低い値に設定されてもよい。クラッタの最近接距離は、クラッタ強度毎に計測したクラッタの発生位置のうち最も自車両に近接した計測結果として予め記憶されている距離である。この設定されたＨｉｇｈ閾値によって、第１のコンパレータ４０２は、クラッタより近距離に所望波がある場合にＨｉｇｈ閾値を超えたパルスを所望波として検出することができる。クラッタよりも近距離の計測対象物体の所望波はＨｉｇｈ閾値を超えたことで検出される。一方、Ｈｉｇｈ閾値を超えない低振幅の所望波はすべてクラッタよりも遠い距離に位置することになる。ここで、クラッタの反射率は計測対象物体の所望波の反射率に対して十分に小さいため、クラッタよりも近距離の所望波は、一般に常にクラッタよりも十分に高い振幅を有する。このため、Ｈｉｇｈ閾値は、悪環境下におけるクラッタ振幅値より高く、クラッタの最近接距離における所望波の最低振幅値より低い値に設定される。所望波の最低振幅値は、測距目標とする計測対象物体の反射率と、レーザ光のスポット光が計測対象物体に当たる範囲や入射角毎に、上述のクラッタの最近接距離に計測対象物体を置いた場合の所望波の計測結果のうち最低のものを予め記憶したものである。
（第３の実施形態）
上述の実施形態に加え、さらに第３の実施形態の距離測定装置では、Ｈｉｇｈ閾値を超えない低振幅の所望波に対して、そのピーク振幅値を推定する。このとき、Ｈｉｇｈ閾値に到達しない低振幅の所望波のピーク振幅値として、所望波およびクラッタのパルス１波がＨｉｇｈ閾値以下でＬｏｗ閾値以上の範囲で取りうる固定値を用いてもよい。この固定値は、例えば、Ｈｉｇｈ閾値とＬｏｗ閾値との中間値に設定される。
【００２７】
信号処理部１００は、Ｈｉｇｈ閾値に到達しない低振幅の所望波のピーク振幅値とＬｏｗ閾値とに基づいて、所望波とクラッタが合成されたパルスから所望波またはクラッタの少なくとも１波のパルス幅を推定する。信号処理部１００は、投光部２００や受光部３００の回路特性などで決定される受光パルス形状を基準として、このパルス幅の推定を行う。例えば、信号処理部１００は、受光パルス形状のパルス幅が振幅の関数となる近似式を予め記憶しておき、この近似式と、ピーク振幅値に対するＬｏｗ閾値の比率を用いてＬｏｗ閾値におけるパルス幅を推定する。計測対象物体の所望波のパルス幅を第１の推定パルス幅Ｗ１、クラッタのパルス幅を第２の推定パルス幅Ｗ２と設定すると、この近似式は以下の数式で例示される。
【００２８】
（数２）  Ｗ１＝Ａ１×ｆ１（Ｖｌｏｗ／Ｖａｍｐｌｉｔｕｄｅ）    …式（２）
【００２９】
（数３）  Ｗ２＝Ａ２×ｆ２（Ｖｌｏｗ／Ｖａｍｐｌｉｔｕｄｅ）    …式（３）
ただし、ＶｌｏｗはＬｏｗ閾値［Ｖ］、Ｖａｍｐｌｉｔｕｄｅはピーク振幅値［Ｖ］、Ａ１は所望波のパルス形状によって定まる定数Ａ２はクラッタのパルス形状によって定まる定数である。なお、本実施形態ではパルス幅の推定に近似式を用いたが、近似式以外に
も受光パルス形状のマッピングによってパルス幅の推定が行われてもよい。
【００３０】
ここで、本実施の形態の距離測定装置の具体的な動作について説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係る距離測定装置による所望波とクラッタが合成された受光パルスから所望波を分解する第３の方法のフローチャート図である。図６は、本発明の第３の実施形態に係る距離測定装置による所望波とクラッタが合成された受光パルスから所望波を分解する第３の方法をイメージで説明する図である。まず、ステップＳ５０１に示すように、Ｈｉｇｈ閾値時間計測部５０１、Ｌｏｗ閾値時間計測部５０２の計測結果から、信号処理部１００は、Ｌｏｗエコーに紐付くＨｉｇｈエコーがあるか否かを判定する。具体的には、Ｌｏｗ閾値を超えたタイミングから所定時間内にＨｉｇｈ閾値を超えたタイミングがある場合にＬｏｗエコーに紐づくＨｉｇｈエコーがあると判定する。ステップＳ５０１でＹＥＳの場合、受光パルスは所望波とクラッタが合成されていると判定でき、信号処理部１００は、ステップＳ５０２に示すようにＨｉｇｈエコーを所望波として選択し、ステップＳ５０３に示すようにＨｉｇｈ閾値の計測時間で測距処理を行う。これによって、クラッタに隠れた所望波を特定することができる。一方、ステップＳ５０１でＮＯの場合、ステップＳ５０４に示すように、信号処理部１００は、算出した受光パルス幅が上記数式（３）で表される第２の推定パルス幅Ｗ２よりも大きいか否か判定する。ステップＳ５０４でＮＯの場合、信号処理部１００は、所望波のみの１波と判定することができ、ステップＳ５０５に示すようにＬｏｗエコーを所望波として選択し、ステップＳ５０３に示すようにＬｏｗ閾値の計測時間で測距処理を行う。一方、ステップＳ５０４でＹＥＳの場合、受光パルスは所望波とクラッタが合成されていると判定でき、信号処理部１００は、受光パルスの立下りから第１の推定パルス幅Ｗ１を減算した値を所望波の計測時間と推定し、ステップＳ５０３に示すように推定した計測時間で測距処理を行う。これによって、クラッタに隠れた所望波の距離を推定することができる。このように、本実施の形態によれば、簡易なシステムによって、所望波とクラッタの合成の有無を判定でき、所望波とクラッタが合成されている場合にクラッタに隠れた所望波を特定することができる。
（第４の実施形態）
上述の実施形態に加え、さらに第４の実施形態の距離測定装置では、Ｈｉｇｈ閾値を超えない低振幅の所望波に対して、そのピーク振幅値を計測する。具体的には、第４の実施形態の距離測定装置では、図７に示すように、Ｈｉｇｈ閾値に到達しない低振幅の所望波のピーク振幅値を取得するピーク振幅取得部７００と、検出部４００内に設けられ、増幅部４０１が増幅した増幅波のゲインを調整する感度時間調整回路であるＳＴＣ（Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｔｉｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）４０４とをさらに有する。
【００３１】
ピーク振幅取得部７００は、ピークホールド回路７０１とＡＤＣ７０２とを有する。ピークホールド回路７０１はＳＴＣ４０４で調整された調整波をピークホールドする。ＡＤＣ７０２は、このピークホールドされた波形からピーク値を取得して信号処理部１００に取得したピーク値を出力する。ピーク振幅取得部７００の動作周波数は受光パルス波形の周波数に対して低く設定される。ＳＴＣ４０４は、第１のコンパレータ４０２と第２のコンパレータ４０３より前段に設けられ、信号処理部１００から入力された投光パルスのタイミング信号と増幅部４０１から入力された増幅波の時間差が大きくなるほど（計測対象物体との距離が大きくなるほど）相対的にゲインを上げる。ゲインの変位量は、図７に示すように、クラッタの存在が想定される自車両近傍の所定の距離範囲（近距離）のゲインを、所望波の存在が想定される自車両遠方の所定の距離範囲（中距離）のゲインに比べて相対的に下げるように偏りを持たせるようにしてもよい。この場合、ゲインの変位量の比率は、例えばＨｉｇｈ閾値とＬｏｗ閾値の比率に設定される。なお、他の手法で変位させてもよく、例えば線形に変位させてもよい。ピークホールド回路７０１とＡＤＣ７０２の動作周波数が受光パルス波形の周波数に対して低いため、所望波よりもクラッタの方が振幅が高い場合、ピーク振幅取得部７００は所望波のピーク振幅値を得られないおそれがある。しかしながら、本実施の形態の距離測定装置によれば、ＳＴＣ４０４が中距離の所望
波のゲインをクラッタに対して相対的に上げるため、所望波のピーク振幅値をクラッタのピーク振幅値よりも大きくすることができる。この結果、ピーク振幅取得部７００は、所望波のピーク振幅値を取得することができる。
【００３２】
ここで、本実施の形態の距離測定装置の具体的な動作について説明する。図８は、本発明の第４の実施形態に係る距離測定装置による所望波とクラッタが合成された受光パルスから所望波を分解する第４の方法のフローチャート図である。本実施形態では、ピーク振幅取得部７００が取得するピーク振幅値が所望波のピーク振幅値となるように設定されているため、第３の実施形態のようにクラッタのパルス幅を想定する必要はない。まず、ステップＳ８０１に示すように、Ｈｉｇｈ閾値時間計測部５０１、Ｌｏｗ閾値時間計測部５０２の計測結果から、信号処理部１００は、Ｌｏｗエコーに紐付くＨｉｇｈエコーがあるか否かを判定する。具体的には、Ｌｏｗ閾値を超えたタイミングから所定期間内にＨｉｇｈ閾値を超えたタイミングがある場合にＬｏｗエコーに紐づくＨｉｇｈエコーがあると判定する。ステップＳ８０１でＹＥＳの場合、受光パルスは所望波とクラッタが合成されていると判定でき、信号処理部１００は、ステップＳ８０２に示すようにＨｉｇｈエコーを所望波として選択し、ステップＳ８０３に示すようにＨｉｇｈ閾値の計測時間で測距処理を行う。これによって、クラッタに隠れた所望波を特定することができる。一方、ステップＳ８０１でＮＯの場合、ステップＳ８０４に示すように、信号処理部１００は、算出した受光パルス幅が上記数式（２）で表される第１の推定パルス幅Ｗ１よりも大きいか否か判定する。ステップＳ８０４でＮＯの場合、信号処理部１００は、所望波のみの１波と判定することができ、ステップＳ８０５に示すようにＬｏｗエコーを所望波として選択し、ステップＳ８０３に示すようにＬｏｗ閾値の計測時間で測距処理を行う。一方、ステップＳ８０４でＹＥＳの場合、受光パルスは所望波とクラッタが合成されていると判定でき、信号処理部１００は、受光パルスの立下りから第１の推定パルス幅Ｗ１を減算した値を所望波の計測時間と推定し、ステップＳ８０３に示すように推定した計測時間で測距処理を行う。これによって、クラッタのに隠れた所望波の距離を推定することができる。このように、本実施の形態によれば、簡易なシステムによって、所望波とクラッタの合成の有無を判定でき、所望波とクラッタが合成されている場合にクラッタに隠れた所望波を特定することができる。特に、測距精度を高めるために動作周波数が高い高速なＡＤＣを用いる必要が無く、設計の自由度を向上することができる。
【００３３】
このように、本実施形態では、動作周波数が受光パルス波形の周波数よりも遅いピーク振幅取得部７００が確実に所望波を検出できるようにゲインの変位が設定される。これは、図９に示すようなワーストケースにも対応可能にするためである。図９では、クラッタのピーク振幅値ＰｃがＨｉｇｈ閾値と略同一であり、所望波のピーク振幅値ＰｄがＬｏｗ閾値と略同一であり、かつ、２波合成されているような状況である。この場合、図１０に示すように、ＳＴＣ４０４のゲイン変位をクラッタのピーク振幅値Ｐｃの計測時間から所望波のピーク振幅値Ｐｄの計測時間の間ＰＷｃｆにおいて、ゲインＧに対してＨｉｇｈ／Ｌｏｗ以上に設定されればよい。
（第５の実施形態）
上述の実施形態に加え、さらに第５の実施形態の距離測定装置では、図１１に示すように、受光パルスがＬｏｗ閾値よりも低い第３の閾値を超えたか否かを検出する第３のコンパレータ４０５と、第３の閾値時間計測部５０３とをさらに有する。第３の閾値時間計測部５０３は、この第３のコンパレータ４０５から入力された各パルスの立ち上がり（受光タイミング）と信号処理部１００から入力された投光パルスの立ち上がり（投光タイミング）との時間差を信号処理部１００にデジタル出力する。信号処理部１００は、第２のコンパレータ４０３とＬｏｗ閾値時間計測部５０２から取得したＬｏｗ閾値の立下りの測距結果と、第３のコンパレータ４０５と第３の閾値時間計測部５０３から取得した第３の閾値の立下りの測距結果とに基づいて、図１２に示すように、所望波とクラッタが合成された受光パルスの立下りの傾き（所望波の立下りの傾き）を算出し、Ｈｉｇｈ閾値に到達し
ない所望波のピーク振幅値を所望波の傾きから推定する。そして、信号処理部１００は、受光パルスの立下りから第１の推定パルス幅Ｗ１を減算した値を所望波の計測時間と推定する。具体的な処理は、第４の実施形態の図８で説明した処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３４】
このように、本実施形態によれば、簡易なシステムによって、所望波とクラッタの合成の有無を判定でき、所望波とクラッタが合成されている場合にクラッタに隠れた所望波を特定することができる。また、測距精度を高めるために動作周波数が高い高速なＡＤＣを用いる必要が無く、設計の自由度を向上することができる。
【００３５】
なお、本発明は、上述の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。また、上記実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
【００３６】
例えば、第３の実施形態では、Ｈｉｇｈ閾値を超えない低振幅の所望波に対して、そのピーク振幅値を計測、推定するために、Ｈｉｇｈ閾値に到達しない低振幅の所望波のピーク振幅値として、所望波およびクラッタのパルス１波がＨｉｇｈ閾値以下でＬｏｗ閾値以上の範囲で取りうる固定値を用いたが、他の手法を用いてもよい。例えば、第４の実施形態のＳＴＣ４０４を用いて、所望波を増幅してＨｉｇｈ閾値を超えるように補正することによって所望波を特定してもよい。これによれば、第４の実施形態で用いたピーク振幅取得部７００を用いなくてもよく、装置を簡略化、小型化することができる。
【００３７】
また、第４の実施形態では、ＳＴＣ４０４を用いて、図１０に示すように計測時間に応じて所望波のゲインを調整したが、ＳＴＣ４０４を用いずに他の方法を用いてもよい。例えば、Ｈｉｇｈ閾値を計測時間に応じて下げてもよい。具体的には、図１０のクラッタのピーク振幅値Ｐｃの計測時間までＨｉｇｈ閾値に維持して、その後、所望波のピーク振幅値Ｐｄの計測時間まで漸減させてもよい。具体的には、図１０のＰｃ〜Ｐｄ間のゲインの漸増のグラフ形状をゲインＧの直線を中心として反転する上に凸となるような曲線形状となるのが、クラッタと所望波の誤判定を抑制するのに望ましい。ただし、必ずしも漸減の仕方はこの方法に限られない。例えば、Ｐｄの計測時間以降も漸減させてもよいし、Ｈｉｇｈ閾値の漸減の下限がＬｏｗ閾値に設定されてもよい。この場合、信号処理部１００は、第１のコンパレータ４０２に印加されるＨｉｇｈ閾値の電圧値を制御する。このようなＨｉｇｈ閾値の調整によれば、ＳＴＣ４０４を用いなくてもよく、装置を簡略化、小型化することができる。
【００３８】
本開示の距離測定装置は、自車両周囲に送信波を出力する投光手段と、前記投光手段が出力した送信波の反射波を受信する受光手段と、前記受光手段が受信した反射波の振幅が所定の第１の閾値を超えた時間、および、前記第１の閾値より大きい第２の閾値を超えた時間を計測する計測手段と、前記計測手段の計測結果に基づいて、反射物体までの距離を推定する推定手段とを備え、前記第２の閾値は、悪環境下におけるクラッタ振幅値より高く設定され、前記推定手段は、前記第１の閾値と前記第２の閾値に基づいて計測対象物体までの距離を推定する。
【００３９】
また、上記距離測定装置において、前記受光手段が受信した反射波の振幅が、前記第１の閾値を超えるか否か、および、前記第２の閾値を超えるか否かを検出する検出手段をさらに備え、前記計測手段は、前記検出手段が前記反射波の振幅が前記第１の閾値または前記第２の閾値を超えたと検出したとき、前記投光手段が出力したときから前記第１の閾値または前記第２の閾値を超えたときまでの時間を計測してもよい。
【００４０】
また、上記距離測定装置において、前記推定手段は、前記第２の閾値を超えた時間に対
応する距離を計測対象物体までの距離と推定してもよい。
【００４１】
また、上記距離測定装置において、前記推定手段は、前記受光手段が受信した反射波の振幅が、前記第１の閾値を超え、かつ、前記第２の閾値を超えないことを前記検出手段が検出したとき、前記第１の閾値と第２の閾値の中間値である所定の振幅値と、前記第１の閾値とに基づいて前記計測対象物体の反射波のパルス幅または前記クラッタのパルス幅を推定し、この推定したパルス幅と前記計測手段が計測した前記第１の閾値を超えた期間のパルス幅とに基づいて、前記計測対象物体の反射波とクラッタとが合成されているか否かを判定してもよい。
【００４２】
また、上記距離測定装置において、前記推定手段は、前記計測対象物体の反射波とクラッタとが合成されていると判定したとき、前記推定したパルス幅と前記計測手段が計測した前記第１の閾値を超えた期間のパルス幅とに基づいて前記計測対象物体の距離を推定してもよい。
【００４３】
また、上記距離測定装置において、前記第２の閾値は、前記クラッタの最近接距離よりも近い位置にある計測対象物体の反射波の最低振幅値よりも低い値に設定してもよい。
【００４４】
また、上記距離測定装置において、前記受光手段が受信した反射波のピーク振幅値を取得するピーク振幅取得部をさらに備え、前記推定手段は、前記ピーク振幅取得部が取得したピーク値と、前記第１の閾値とに基づいて前記計測対象物体の反射波とクラッタとが合成されているか否かを判定してもよい。
【００４５】
また、上記距離測定装置において、前記検出部は、前記受光手段が受信した反射波を増幅する増幅部と、前記増幅部が増幅した増幅波のゲインを調整する感度時間調整回路と、前記感度時間調整回路で調整された調整波と前記第１・第２の閾値とをそれぞれ比較する第１・第２のコンパレータとを有し、前記ピーク振幅取得部は、前記感度時間調整回路で調整された調整波をピークホールドするピークホールド回路と、このピークホールドされた波形からピーク値を取得するＡＤＣとを有してもよい。
【００４６】
また、上記距離測定装置において、前記感度時間調整回路は、前記投光手段が送信波を送信したタイミングから前記受光手段が反射波を受信したタイミングまでの時間に応じてゲインを上げ、前記ピーク振幅取得部の動作周波数は、前記受光手段が受信した反射波の周波数より低くしてもよい。
【００４７】
また、上記距離測定装置において、前記推定手段は、前記ピーク振幅取得部が取得したピーク値と前記第１の閾値とに基づいて前記計測対象物体の反射波のパルス幅を推定し、この推定したパルス幅と前記計測手段が計測した前記第１の閾値を超えた期間のパルス幅とに基づいて、前記計測対象物体の反射波とクラッタとが合成されているか否かを判定してもよい。
【００４８】
また、上記距離測定装置において、前記推定手段は、前記計測対象物体の反射波とクラッタとが合成されていると判定したとき、前記推定したパルス幅と前記計測手段が計測した前記第１の閾値を超えた期間のパルス幅とに基づいて前記計測対象物体の距離を推定してもよい。
【００４９】
また、上記距離測定装置において、前記計測手段は、前記受光手段が受信した反射波の振幅が前記第１の閾値以下になった第１の時間と、前記第１の閾値より小さい第３の閾値以下になった第２の時間とを計測し、前記推定手段は、前記第１の時間と前記第２の時間に基づいて前記計測対象物体の距離を推定してもよい。
【００５０】
また、上記距離測定装置において、前記推定手段は、前記第１の時間と前記第２の時間に基づいて前記計測対象物体のパルス幅を推定し、この推定したパルス幅と前記計測手段が計測した前記第１の閾値を超えた期間のパルス幅とに基づいて、前記計測対象物体の反射波とクラッタとが合成されているか否かを判定してもよい。
【００５１】
また、上記距離測定装置において、前記推定手段は、前記計測対象物体の反射波とクラッタとが合成されていると判定したとき、前記推定したパルス幅と前記計測手段が計測した前記第１の閾値を超えた期間のパルス幅とに基づいて前記計測対象物体の距離を推定してもよい。
【００５２】
また、上記距離測定装置において、自車両が悪環境下にあるか否かを検出する悪環境検出手段をさらに備え、前記推定手段は、前記悪環境検出手段が自車両が悪環境下にないことを検出した場合に前記反射物体までの距離の推定を行い、前記悪環境検出手段が自車両が悪環境下にあることを検出した場合に前記反射物体までの距離の推定を行わないようにしてもよい。
【００５３】
また、上記距離測定装置において、前記悪環境検出手段が自車両が悪環境下にあることを検出した場合に自車両が悪環境下にあることを通知する通知手段をさらに備えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の距離測定装置は、ＴＤＣ（Ｔｉｍｅ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）など時間計測器により実現するＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）方式のレーザレーダのうち、マルチエコーを測距する距離測定装置として有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１００  信号処理部
２００  投光部
２０１  ＬＤ駆動回路
２０２  ＬＤ
３００  受光部
３０１  受光素子
３０２  電流・電圧変換部
４００  検出部
４０１  増幅部
４０２  第１のコンパレータ
４０３  第２のコンパレータ
４０４  ＳＴＣ
４０５  第３のコンパレータ
５００  時間計測部
５０１  Ｈｉｇｈ閾値時間計測部
５０２  Ｌｏｗ閾値時間計測部
５０３  第３の閾値時間計測部
７００  ピーク振幅取得部
７０１  ピークホールド回路
７０２  ＡＤＣ
【図１】
2015194356.tif 000003
【図２】
2015194356.tif 000004
【図３】
2015194356.tif 000005
【図４】
2015194356.tif 000006
【図５】
2015194356.tif 000007
【図６】
2015194356.tif 000008
【図７】
2015194356.tif 000009
【図８】
2015194356.tif 000010
【図９】
2015194356.tif 000011
【図１０】
2015194356.tif 000012
【図１１】
2015194356.tif 000013
【図１２】
2015194356.tif 000014
【図１３】
2015194356.tif 000015
【図１４】
2015194356.tif 000016