(57)【要約】【課題】反射率が高くて近くに位置する物体から、反射率が低くて遠くに位置する物体まで、信号レベルが飽和することなく広いダイナミックレンジで安定して計測できるレーザレーダ装置とその測距方法を提供する。【解決手段】パルス波または変調波からなる送信波１を対象物に向けて送信する送信器１２と、送信波が対象物で反射した受信波３を受信する受信器１６と、送信波と受信波の時間差または位相差から対象物までの距離値を演算する距離値演算器１８と、受信波３の飽和の有無を検知する飽和検知器２０と、距離値演算器で得られた複数の距離値から適正距離を合成する距離値合成器２２とを備える。所定の時間間隔で、送信強度または受信増幅率を動的に変化させ、距離値合成器２２により、受信波が飽和せず、かつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力する。【選択図】図３
2008275331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス波または変調波からなる送信波を対象物に向けて送信する送信器と、
前記送信波が対象物で反射した受信波を受信する受信器と、
送信波と受信波の時間差または位相差から対象物までの距離値を演算する距離値演算器と、
前記受信波の飽和の有無を検知する飽和検知器と、
前記距離値演算器で得られた複数の距離値から適正距離を合成する距離値合成器とを備え、
所定の時間間隔で、送信強度または受信増幅率を動的に変化させ、受信波が飽和せず、かつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力する、ことを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項２】
所定の時間間隔で、送信強度または受信増幅率を動的に変化させて、複数の送信波を対象物に向けて送信し、かつ対象物で反射した複数の受信波を受信し、
前記受信波の飽和の有無をそれぞれ検知し、
前記複数の送信波と受信波の時間差または位相差から対象物までの複数の距離値を演算し、
前記複数の距離値のうち、受信波が飽和せずかつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力する、ことを特徴とするレーザレーダ装置の測距方法。
【請求項３】
パルス波または変調波からなる第１波長と第２波長の送信波を対象物に向けてそれぞれ送信する第１送信器及び第２送信器と、
前記送信波が対象物で反射した第１波長と第２波長の受信波を分離して受信する第１受信器及び第２受信器と、
第１波長と第２波長の送信波と受信波の時間差または位相差から対象物までの距離値をそれぞれ演算する第１距離値演算器及び第２距離値演算器と、
前記第１波長又は第２波長の受信波の飽和の有無を検知する飽和検知器と、
前記第１距離値演算器及び第２距離値演算器で得られた複数の距離値から適正距離を合成する距離値合成器とを備え、
前記第１送信器と第２送信器の送信強度、または前記第１受信器と第２受信器の受信増幅率が相違しており、
前記複数の距離値のうち、受信波が飽和せずかつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力する、ことを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項４】
パルス波または変調波からなる第１波長と第２波長の送信波を対象物に向けてそれぞれ送信し、
前記送信波が対象物で反射した第１波長と第２波長の受信波を分離して受信し、かつ前記第１波長と第２波長の送信強度、または第１波長と第２波長の受信増幅率を相違させ、
前記第１波長と第２波長の送信波と受信波の時間差または位相差から対象物までの距離値をそれぞれ演算し、
前記第１波長又は第２波長の受信波の飽和の有無を検知し、
前記複数の距離値のうち、受信波が飽和せずかつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力する、ことを特徴とするレーザレーダ装置の測距方法。
【請求項５】
パルス波または変調波からなる送信波を対象物に向けて送信する送信器と、
該送信波の送信広がり角を送信前に変化させる送信用可変焦点器と、
前記送信波が対象物で反射した受信波を受信する受信器と、
前記受信波の計測焦点を受信前に変化させる受信用可変焦点器と、
前記送信波と受信波の時間差または位相差から対象物までの距離値を演算する距離値演算器と、
前記受信波の飽和の有無を検知する飽和検知器と、
前記距離値演算器で得られた複数の距離値から適正距離を合成する距離値合成器とを備え、
所定の時間間隔で、送信広がり角または計測焦点を動的に変化させ、受信波が飽和せず、かつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力する、ことを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項６】
所定の時間間隔で、送信広がり角または計測焦点を動的に変化させて、複数の送信波を対象物に向けて送信し、かつ対象物で反射した複数の受信波を受信し、
前記受信波の飽和の有無をそれぞれ検知し、
前記複数の送信波と受信波の時間差または位相差から対象物までの複数の距離値を演算し、
前記複数の距離値のうち、受信波が飽和せずかつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力する、ことを特徴とするレーザレーダ装置の測距方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射率が高くて近くに位置する物体から、反射率が低くて遠くに位置する物体まで、広いダイナミックレンジで計測するレーザレーダ装置とその測距方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザレーダ装置は、パルス波または変調波のレーザ光を対象物に向けて送信し、対象物で反射したレーザ光を受信し、パルス波の送信パルスと受信パルスの時間差、或いは変調波の送信波と受信波の位相差から、対象物までの距離値を算出する装置である。
【０００３】
かかるレーザレーダ装置において、ダイナミックレンジを調整する手段として、例えば特許文献１が開示されている。
【０００４】
特許文献１の「測距装置」は、入射光量の検知時、その光量の検知にダイナミックレンジの限界があり、広範囲距離及び鏡面反射等の目標物の測定に対して、受光信号の光量の検知ができない問題の解決を目的とする。
そのため、この発明では、図９に示すように、受光した光を取り出す光学系５４と複数のディテクタ５６を用いて受光信号の光の強度を測定する。複数のディテクタ６に入射する光のレベルは、ディテクタ５６のダイナミックレンジを考慮して１／１０．１／１００．・・・と数段階のレベルで光学的に変化させる。複数のディテクタ５６の中で、ダイナミックレンジ内で動作しているディテクタのピーク値を用いて、予め用意された強度と補正距離の関係のテーブルから補正値を選び出し、演算部５８で距離補正を行うものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２３７１０号公報、「測距装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１は、従来の問題点を模式的に示す図である。この図において、（Ａ）は受信センサと計測対象物の関係、（Ｂ）は近距離かつ高反射な物体に合わせて受信センサを調整した場合の受信波強度、（Ｃ）は遠距離かつ低反射な物体に合わせて受信センサを調整した場合の受信波強度をそれぞれ模式的に示している。
【０００７】
レーザレーダ装置において、計測対象物の反射率が異なる場合、受信される信号のレベルの大小となって現れる。また距離が異なる場合にも信号のレベルに差が生じる。
【０００８】
例えば、近距離かつ高反射な物体に合わせて受信センサを調整した場合には、図１Ｂの上図のように、近距離かつ高反射な物体からの受信波強度は適正になるが、遠距離かつ低反射な物体からの受信波強度は、図１Ｂの下図のように、過小で検知不能になる。
また、遠距離かつ低反射な物体に合わせて受信センサを調整した場合には、図１Ｃの下図のように、遠距離かつ低反射な物体からの受信波強度は適正になるが、近距離かつ高反射な物体からの受信波強度は、図１Ｃの上図のように、信号強度が飽和して歪み、正確な値を示さなくなる。
【０００９】
従って、反射率が高くて近くに位置する物体と、反射率が低くて遠くに位置する物体とでは、受信される信号レベルに大きな差が生じ、前者の信号レベルを適切に調整すると後者のレベルが過小となって検出不能となり、逆に後者に合わせて調整すると前者が電気的に飽和してしまい、正しく距離計測ができないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、反射率が高くて近くに位置する物体から、反射率が低くて遠くに位置する物体まで、信号レベルが飽和することなく広いダイナミックレンジで安定して計測できるレーザレーダ装置とその測距方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、パルス波または変調波からなる送信波を対象物に向けて送信する送信器と、
前記送信波が対象物で反射した受信波を受信する受信器と、
送信波と受信波の時間差または位相差から対象物までの距離値を演算する距離値演算器と、
前記受信波の飽和の有無を検知する飽和検知器と、
前記距離値演算器で得られた複数の距離値から適正距離を合成する距離値合成器とを備え、
所定の時間間隔で、送信強度または受信増幅率を動的に変化させ、受信波が飽和せず、かつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力する、ことを特徴とするレーザレーダ装置が提供される。
【００１２】
また本発明によれば、所定の時間間隔で、送信強度または受信増幅率を動的に変化させて、複数の送信波を対象物に向けて送信し、かつ対象物で反射した複数の受信波を受信し、
前記受信波の飽和の有無をそれぞれ検知し、
前記複数の送信波と受信波の時間差または位相差から対象物までの複数の距離値を演算し、
前記複数の距離値のうち、受信波が飽和せずかつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力する、ことを特徴とするレーザレーダ装置の測距方法が提供される。
【００１３】
また本発明によれば、パルス波または変調波からなる第１波長と第２波長の送信波を対象物に向けてそれぞれ送信する第１送信器及び第２送信器と、
前記送信波が対象物で反射した第１波長と第２波長の受信波を分離して受信する第１受信器及び第２受信器と、
第１波長と第２波長の送信波と受信波の時間差または位相差から対象物までの距離値をそれぞれ演算する第１距離値演算器及び第２距離値演算器と、
前記第１波長又は第２波長の受信波の飽和の有無を検知する飽和検知器と、
前記第１距離値演算器及び第２距離値演算器で得られた複数の距離値から適正距離を合成する距離値合成器とを備え、
前記第１送信器と第２送信器の送信強度、または前記第１受信器と第２受信器の受信増幅率が相違しており、
前記複数の距離値のうち、受信波が飽和せずかつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力する、ことを特徴とするレーザレーダ装置が提供される。
【００１４】
また本発明によれば、パルス波または変調波からなる第１波長と第２波長の送信波を対象物に向けてそれぞれ送信し、
前記送信波が対象物で反射した第１波長と第２波長の受信波を分離して受信し、かつ前記第１波長と第２波長の送信強度、または第１波長と第２波長の受信増幅率を相違させ、
前記第１波長と第２波長の送信波と受信波の時間差または位相差から対象物までの距離値をそれぞれ演算し、
前記第１波長又は第２波長の受信波の飽和の有無を検知し、
前記複数の距離値のうち、受信波が飽和せずかつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力する、ことを特徴とするレーザレーダ装置の測距方法が提供される。
【００１５】
また本発明によれば、パルス波または変調波からなる送信波を対象物に向けて送信する送信器と、
該送信波の送信広がり角を送信前に変化させる送信用可変焦点器と、
前記送信波が対象物で反射した受信波を受信する受信器と、
前記受信波の計測焦点を受信前に変化させる受信用可変焦点器と、
前記送信波と受信波の時間差または位相差から対象物までの距離値を演算する距離値演算器と、
前記受信波の飽和の有無を検知する飽和検知器と、
前記距離値演算器で得られた複数の距離値から適正距離を合成する距離値合成器とを備え、
所定の時間間隔で、送信広がり角または計測焦点を動的に変化させ、受信波が飽和せず、かつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力する、ことを特徴とするレーザレーダ装置が提供される。
【００１６】
また本発明によれば、所定の時間間隔で、送信広がり角または計測焦点を動的に変化させて、複数の送信波を対象物に向けて送信し、かつ対象物で反射した複数の受信波を受信し、
前記受信波の飽和の有無をそれぞれ検知し、
前記複数の送信波と受信波の時間差または位相差から対象物までの複数の距離値を演算し、
前記複数の距離値のうち、受信波が飽和せずかつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力する、ことを特徴とするレーザレーダ装置の測距方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
上記本発明の第１の装置及び方法によれば、所定の時間間隔で、送信強度または受信増幅率を動的に変化させ、受信波が飽和せず、かつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力するので、反射率が高くて近くに位置する物体から、反射率が低くて遠くに位置する物体まで、信号レベルが飽和することなく安定して計測できる。
【００１８】
また、上記本発明の第２の装置及び方法によれば、第１送信器と第２送信器の送信強度、または第１受信器と第２受信器の受信増幅率が相違しており、複数の距離値のうち、受信波が飽和せずかつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力するので、反射率が高くて近くに位置する物体から、反射率が低くて遠くに位置する物体まで、信号レベルが飽和することなく安定して計測できる。
【００１９】
また、上記本発明の第３の装置及び方法によれば、所定の時間間隔で、送信広がり角または計測焦点を動的に変化させ、複数の距離値のうち、受信波が飽和せずかつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力するので、反射率が高くて近くに位置する物体から、反射率が低くて遠くに位置する物体まで、信号レベルが飽和することなく安定して計測できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２１】
図２は、本発明によるレーザレーダ装置の全体構成図である。この図において本発明のレーザレーダ装置１０は、送信器１２、スキャナ装置１４、受信器１６、距離値演算器１８及び制御器１９を備える。
【００２２】
送信器１２は、パルス波または変調波からなる送信波１を対象物に向けて送信する。送信波１はパルスレーザ光であるのが好ましいが、変調された変調レーザ光であってもよい。この送信器１２は、制御器１９からの制御信号５ａにより、パルス波の発振タイミングとパルス周期、又は変調波の変調周期と位相を自由に制御できるようになっている。
【００２３】
スキャナ装置１４は、送信波１を対象物に向けて送信する。
この例において、スキャナ装置１４は、送信波１を反射して、所定の計測領域に向けて１次元的または２次元的にスキャン可能な光学スキャナ装置である。光学スキャナ装置としては、微細なＭＥＭＳミラーやポリゴンスキャナ、ガルバノスキャナなどを用いることができる。
制御器１９からの速度指令６により、光学スキャナ装置のスキャン速度をリアルタイムに変更できるようになっている。また、光学スキャナ装置の角度情報７は、制御器１９に通知される。
なお、スキャナ装置１４は必須ではなく、送信器１２から直接送信波１を対象物に向けて送信してもよい。
【００２４】
受信器１６は、送信波１が対象物で反射した受信波３を受信する。受信波３の受信タイミング８は、距離値演算器１８に通知される。
【００２５】
距離値演算器１８は、送信波１と受信波３の時間差または位相差から対象物までの距離値９を演算する。演算された距離値９は、制御器１９に通知される。
【００２６】
制御器１９は、送信器１２、受信器１６、および距離値演算器１８を制御し、距離値演算器１８で得られた距離値９に基づき、制御信号５ａ、５ｂ及び速度指令６として出力する。
また、制御器１９は、光学スキャナのスキャン角度７と、距離値演算器１８から受信した距離値９とから、角度距離情報を生成し、計測データ１１（二次元データまたは三次元データ）として図示しない出力装置（表示装置、記憶装置、制御装置等）に出力する。
【００２７】
図３は、本発明によるレーザレーダ装置の第１実施形態図である。この図において本発明のレーザレーダ装置は、送信器１２、受信器１６、距離値演算器１８、飽和検知器２０、および距離値合成器２２を備える。
【００２８】
この例において送信器１２は、送信波１の強度を大小（又は強弱）に可変調整可能であり、受信器１６は、受信波３の受信増幅率を大小に可変調整可能である。なお、この送信強度または受信増幅率の可変機能は、いずれか一方のみであってもよい。
【００２９】
飽和検知器２０は、受信波３の飽和の有無を検知し、その結果を距離値合成器２２に入力する。
距離値合成器２２は、距離値演算器１８で得られた複数の距離値から適正距離を合成する機能を有し、所定の時間間隔で、送信器１２の送信強度または受信器１６の受信増幅率を動的に変化させ、受信波３が飽和せず、かつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力する。
【００３０】
飽和検知器２０と距離値合成器２２は、上述した制御器１９に内蔵するのが好ましい。しかし、本発明はこれに限定されず、別個の制御装置として構成してもよい。
【００３１】
図４は、上述した装置を用いた本発明によるレーザレーダ装置の第１測距方法の全体フロー図である。この図において、本発明の測距方法は、ステップＳ１〜Ｓ９の各ステップからなる。
【００３２】
この例でＮは２以上の整数、Ｍは１以上の整数であり、Ｍ＜Ｎの関係にある。
ステップＳ１で送信回数がＮ以下の場合、ステップＳ２で送信回数がＭを超える（ＹＥＳ）場合と、Ｍ未満（ＮＯ）とに区別される。Ｍを超える（ＹＥＳ）場合、ステップＳ３で送信強度大または受信増幅率大に設定され、Ｍ未満（ＮＯ）の場合、ステップＳ４で送信強度小または受信増幅率小に設定される。
ステップＳ５では、設定した送信強度または受信増幅率で送信波１を対象物に向けて送信し、対象物で反射した受信波３を受信する。
ステップＳ６で受信波３の受信がない場合、およびステップＳ７で受信波３が飽和している場合には、受信データはないか正確でないのでステップＳ１に戻る。
受信があり（ＹＥＳ）、飽和していない場合には、受信データは有用なので、ステップＳ８で演算した距離値を保持する。このステップで、最終的な距離値は、新データで上書きしても、複数のデータから、最大値を選択してもよい。
上述したステップをＮ回繰り返した後、ステップＳ９で保持している距離値を最終的な距離値として確定し、測距を終了する。
【００３３】
すなわち、この実施形態では、送信強度または受信増幅率が低い状態でレーザ光を送信し、計測対象物に反射したレーザ光が受信器により受信できた場合は、送受信の時間差から計測対象物までの距離を演算する。また受光信号が飽和していない場合には演算した距離値を保持する。以上を一定回数繰り返したのち、送信強度または受信増幅率が高い状態で同様に一定回数繰り返して処理を行う。最後に保持された距離値を最終的な距離値として出力する。
【００３４】
上述したように、本発明の測距方法は、所定の時間間隔で、送信強度または受信増幅率を動的に変化させて、複数の送信波を対象物に向けて送信し、かつ対象物で反射した複数の受信波を受信し（Ｓ１〜Ｓ６）、
前記受信波の飽和の有無をそれぞれ検知し（Ｓ７）、
前記複数の送信波と受信波の時間差または位相差から対象物までの複数の距離値を演算し、前記複数の距離値のうち、受信波が飽和せずかつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力する（Ｓ８〜Ｓ９）。
【００３５】
上述した本発明の第１実施形態の装置及び方法によれば、所定の時間間隔で、送信強度または受信増幅率を動的に変化させ、受信波３が飽和せず、かつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力するので、反射率が高くて近くに位置する物体から、反射率が低くて遠くに位置する物体まで、信号レベルが飽和することなく安定して計測できる。
【００３６】
図５は、本発明によるレーザレーダ装置の第２実施形態図である。この図において本発明のレーザレーダ装置は、送信器１２Ａ，１２Ｂ、フィルタ１５Ａ，１５Ｂ、受信器１６Ａ，１６Ｂ、距離値演算器１８Ａ，１８Ｂ、飽和検知器２０、および距離値合成器２２を備える。
【００３７】
第１送信器１２Ａ及び第２送信器１２Ｂは、パルス波または変調波からなる第１波長ａと第２波長ｂの送信波１Ａ，１Ｂを対象物に向けてそれぞれ送信する。第１波長ａと第２波長ｂは波長が相違しており、フィルタ１５Ａは第１波長ａを通過させ、フィルタ１５Ｂは第２波長ｂを通過させるように選択されている。
【００３８】
第１受信器１６Ａ及び第２受信器１６Ｂは、送信波が１Ａ，１Ｂ対象物で反射した第１波長ａと第２波長ｂの受信波３Ａ，３Ｂをフィルタ１５Ａ，１５Ｂにより分離してそれぞれ受信する。
また、上述した第１送信器１２Ａと第２送信器１２Ｂの送信強度、または第１受信器１６Ａと第２受信器１６Ｂの受信増幅率が相違している。例えば、この例では、第１送信器１２Ａの送信強度または第１受信器１６Ａの受信増幅率が大であり、第２送信器１２Ｂの送信強度または第２受信器１６Ｂの受信増幅率が小に設定されている。
【００３９】
第１距離値演算器１８Ａ及び第２距離値演算器１８Ｂは、第１波長ａと第２波長ｂの送信波１Ａ，１Ｂと受信波３Ａ，３Ｂの時間差または位相差から対象物までの距離値をそれぞれ演算する。
【００４０】
飽和検知器２０は、第１波長ａ又は第２波長ｂの受信波３Ａ，３Ｂ（この例では受信波３Ａ）の飽和の有無を検知する。
距離値合成器２２は、第１距離値演算器１８Ａ及び第２距離値演算器１８Ｂで得られた複数の距離値から適正距離を合成する機能を有し、複数の距離値のうち、受信波３Ａ，３Ｂが飽和せずかつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力する。
【００４１】
図６は、上述した装置を用いた本発明によるレーザレーダ装置の第２測距方法の全体フロー図である。この図において、本発明の測距方法は、ステップＳ１１〜Ｓ１８の各ステップからなる。
【００４２】
ステップＳ１１では、波長ａおよび波長ｂを送信する。
ステップＳ１２で波長ａの受信があり（ＹＥＳ）、ステップＳ１３で波長ｂの受信なし（ＮＯ）であれば、ステップＳ１６で波長ａの送受信間隔から演算した距離値を採用する。
ステップＳ１３で波長ｂの受信あり（ＹＥＳ）でも、ステップＳ１５で波長ａの飽和なし（ＮＯ）であれば、波長ａを優先し、ステップＳ１６で波長ａの送受信間隔から演算した距離値を採用する。
ステップＳ１５で波長ａの飽和あり（ＹＥＳ）であれば、ステップＳ１７で波長ｂの送受信間隔から演算した距離値を採用する。
ステップＳ１２で波長ａの受信なし（ＮＯ）、ステップＳ１４で波長ｂの受信あり（ＹＥＳ）であれば、ステップＳ１７で波長ｂの送受信間隔から演算した距離値を採用する。
ステップＳ１４で波長ｂの受信なし（ＮＯ）であれば、ステップＳ１８で距離値なしと判断する。
上述したステップＳ１６、ステップＳ１７、ステップＳ１８の後、測距を終了する。
【００４３】
すなわち、この実施形態では、異なる波長ａ，ｂの送信器と、波長ａ，ｂのみをそれぞれ通過させるフィルタ、受信器の組合せを備える。また波長ａ，ｂそれぞれについて距離値演算器、波長ａについて飽和検知器、波長ａ，ｂ共通に距離値合成器を備える。
波長ａは送信強度または受信増幅率を大きく、波長ｂは小さく設定し、それぞれレーザ光を送信する。計測対象物に反射したレーザ光が波長ａのみで受信された場合、波長ａの送受信の時間差から演算した計測対象物までの距離を採用する。
波長ａ，ｂの両方で受信があり、かつ波長ａの受信信号が飽和していない場合は、受信強度が高くＳ／Ｎが優れている波長ａを用いた距離値を採用する。
波長ａ，ｂとも受信があり、波長ａが飽和していた場合は、波長ａでは飽和により計測誤差が生じるため、波長ｂによる距離値を採用する。
本来発生しないはずだが、万一波長ｂのみで受信があった場合は波長ｂによる距離値を採用する。
【００４４】
上述したように、本発明の測距方法は、パルス波または変調波からなる第１波長ａと第２波長ｂの送信波１Ａ，１Ｂを対象物に向けてそれぞれ送信し（ステップＳ１１）、
送信波１Ａ，１Ｂが対象物で反射した第１波長ａと第２波長ｂの受信波３Ａ，３Ｂを分離して受信し、かつ第１波長ａと第２波長ｂの送信強度、または第１波長ａと第２波長ｂの受信増幅率を相違させ、
第１波長ａと第２波長ｂの送信波１Ａ，１Ｂと受信波３Ａ，３Ｂの時間差または位相差から対象物までの距離値をそれぞれ演算し、
第１波長ａ（又は第２波長）の受信波３Ａの飽和の有無を検知し（ステップＳ１５）、
複数の距離値のうち、受信波が飽和せずかつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力する（Ｓ１２〜Ｓ１７）。
【００４５】
上述した本発明の第２実施形態の装置及び方法によれば、第１送信器１２Ａと第２送信器１２Ｂの送信強度、または第１受信器１６Ａと第２受信器１６Ｂの受信増幅率が相違しており、複数の距離値のうち、受信波が飽和せずかつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力するので、反射率が高くて近くに位置する物体から、反射率が低くて遠くに位置する物体まで、信号レベルが飽和することなく安定して計測できる。
【００４６】
図７は、本発明によるレーザレーダ装置の第３実施形態図である。この図において本発明のレーザレーダ装置は、送信器１２、送信用可変焦点器１３、受信器１６、受信用可変焦点器１７、距離値演算器１８、飽和検知器２０、および距離値合成器２２を備える。
【００４７】
送信用可変焦点器１３は、送信波１の送信広がり角を送信前に変化させ、送信広がり角を狭く（焦点距離を遠距離に設定）して対象物に照射される送信波密度を大にし、或いは送信広がり角を広く（焦点距離を近距離に設定）して対象物に照射される送信波密度を疎にできるようになっている。
また、受信用可変焦点器１７は、受信波３の計測焦点を受信前に変化させ、遠距離にピントを合わせたとき（焦点距離を遠距離に設定）は近距離からの受信波を弱め、近距離にピントを合わせたとき（焦点距離を近距離に設定）は遠距離からの受信波を弱めるようになっている。
その他の構成は、上述した第１実施形態と同様である。
【００４８】
図７は、上述した装置を用いた本発明によるレーザレーダ装置の第３測距方法の全体フロー図である。この図において、本発明の測距方法は、ステップＳ２１〜Ｓ２９の各ステップからなる。
【００４９】
この例でＮは２以上の整数、Ｍは１以上の整数であり、Ｍ＜Ｎの関係にある。
ステップＳ２１で送信回数がＮ以下の場合、ステップＳ２２で送信回数がＭを超える（ＹＥＳ）場合と、Ｍ未満（ＮＯ）とに区別される。Ｍを超える（ＹＥＳ）場合、ステップＳ２３で焦点距離を遠距離に設定しかつ送信強度大または受信増幅率大に設定され、Ｍ未満（ＮＯ）の場合、ステップＳ２４で焦点距離を近距離に設定しかつ送信強度小または受信増幅率小に設定される。
ステップＳ２５では、設定した焦点距離、送信強度、受信増幅率で送信波１を対象物に向けて送信し、対象物で反射した受信波３を受信する。
ステップＳ２６で受信波３の受信がない場合、およびステップＳ２７で受信波３が飽和している場合には、受信データはないか正確でないのでステップＳ２１に戻る。
受信があり（ＹＥＳ）、飽和していない場合には、受信データは有用なので、ステップＳ２８で演算した距離値を保持する。このステップで、最終的な距離値は、新データで上書きしても、複数のデータから、最大値を選択してもよい。
上述したステップをＮ回繰り返した後、ステップＳ２９で保持している距離値を最終的な距離値として確定し、測距を終了する。
【００５０】
すなわち、この実施形態では、一定期間ごとに送受信の焦点距離を動的に変化させ、近距離に合焦させる場合は送信強度または受信増幅率を低く設定し、遠距離に合焦させる場合は送信強度または受信増幅率を高く設定する。送信強度または受信増幅率を高くし遠方に合焦した場合は、近距離に反射率の高い物体が存在したとしても、焦点がぼけた状態であるために送信した信号のエネルギー密度が低く、受信信号のレベルが低く抑えられる。これにより近距離での飽和を防止し、計測距離範囲を拡大する。
【００５１】
上述したように、本発明の測距方法は、所定の時間間隔で、送信広がり角または計測焦点を動的に変化させて、複数の送信波を対象物に向けて送信し、かつ対象物で反射した複数の受信波を受信し（Ｓ２１〜Ｓ２６）、
前記受信波の飽和の有無をそれぞれ検知し（Ｓ２７）、
前記複数の送信波と受信波の時間差または位相差から対象物までの複数の距離値を演算し、前記複数の距離値のうち、受信波が飽和せずかつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力する（Ｓ２８〜Ｓ２９）。
【００５２】
従って、上記本発明の第３実施形態の装置及び方法によれば、所定の時間間隔で、送信広がり角または計測焦点を動的に変化させ、複数の距離値のうち、受信波が飽和せずかつ受信波の強度の高い距離値を測距距離として出力するので、反射率が高くて近くに位置する物体から、反射率が低くて遠くに位置する物体まで、信号レベルが飽和することなく安定して計測できる。
【００５３】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。例えば、本発明を適用するレーザレーダ装置は、レーザ光に限定されず、ＬＥＤなどの単波長光、ミリ波、マイクロ波、超音波などを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来の問題点を模式的に示す図である。
【図２】本発明によるレーザレーダ装置の全体構成図である。
【図３】本発明によるレーザレーダ装置の第１実施形態図である。
【図４】本発明によるレーザレーダ装置の第１測距方法の全体フロー図である。
【図５】本発明によるレーザレーダ装置の第２実施形態図である。
【図６】本発明によるレーザレーダ装置の第２測距方法の全体フロー図である。
【図７】本発明によるレーザレーダ装置の第３実施形態図である。
【図８】本発明によるレーザレーダ装置の第３測距方法の全体フロー図である。
【図９】特許文献１の「測距装置」の模式図である。
【符号の説明】
【００５５】
１，１Ａ，１Ｂ  送信波、３，３Ａ，３Ｂ  受信波、
５ａ，５ｂ  制御信号、６  速度指令、７  角度情報、
８  受光タイミング、９  距離データ、
１０  レーザレーダ装置、１１  計測データ、
１２，１２Ａ，１２Ｂ  送信器、
１３  送信用可変焦点器、１４  スキャナ装置、
１５Ａ，１５Ｂ  フィルタ、１６，１６Ａ，１６Ｂ  受信器、
１７  受信用可変焦点器、
１８，１８Ａ，１８Ｂ  距離値演算器、１９  制御器、
２０  飽和検知器、２２  距離値合成器
【図１】
2008275331.tif 000003
【図２】
2008275331.tif 000004
【図３】
2008275331.tif 000005
【図４】
2008275331.tif 000006
【図５】
2008275331.tif 000007
【図６】
2008275331.tif 000008
【図７】
2008275331.tif 000009
【図８】
2008275331.tif 000010
【図９】
2008275331.tif 000011