(57)【要約】【課題】測定範囲内に測定対象が一部しか存在していない場合でも測定対象の種類を識別することのできる物体識別方法と物体識別装置とを提供する。【解決手段】パルス状の進行波を測定対象Ｍに向けて送出する送出器１０２と、その測定対象Ｍで反射した反射波を受波する受信器１０３とを備えた物体識別装置１００であって、 前記反射波の波形を測定する反射波形観測手段１０５と、この反射波形観測手段１０５で測定した第１パルス波に対して第２パルス波の位相反転を検出する位相反転判定手段１０６と、この位相反転判定手段１０６が位相反転を判定に基づいて測定対象Ｍの種類を識別する高分子材料判別手段１０７とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス状の進行波を測定対象に向けて送出し、その測定対象で反射したパルス反射波を受波して前記測定対象の種類を識別する物体識別方法であって、
前記パルス反射波の波形を測定し、
この測定した波形の変形を検出し、
この検出した波形変形に基づいて前記測定対象の種類を識別することを特徴とする物体識別方法。
【請求項２】
前記波形変形は、前記測定対象の表面で反射する第１パルス波と、その測定対象の裏面で反射する第２パルス波との位相差で判断することを特徴とする請求項１に記載の物体識別方法。
【請求項３】
パルス状の進行波を測定対象に向けて送出し、その測定対象で反射したパルス反射波を受波して前記測定対象の種類を識別する物体識別方法であって、
前記パルス反射波の波形を測定し、
前記測定した波形が前記測定対象の表面で反射する第１パルス波と、その測定対象の裏面で反射する第２パルス波とを有しているとき、前記測定対象は前記進行波を透過する性質を有する物体を含んでいると判定することを特徴とする物体識別方法。
【請求項４】
パルス状の進行波を測定対象に向けて送出し、その測定対象で反射したパルス反射波を受波して前記測定対象の種類を識別する物体識別方法であって、
前記パルス反射波の波形を測定し、
この測定した波形に基づいて、前記測定対象内における進行波の散乱を判定し、この判定に基づいて前記測定対象の種類を識別することを特徴とする物体識別方法。
【請求項５】
パルス状の進行波を測定対象に向けて送出し、その測定対象で反射したパルス反射波を受波して前記測定対象の種類を識別する物体識別方法であって、
前記パルス反射波の波形を測定し、
この測定した波形の周波数特性を求め、この周波数特性から前記測定対象の種類を識別することを特徴とする物体識別方法。
【請求項６】
パルス状の進行波を測定対象に向けて送出し、その測定対象で反射したパルス反射波を受波して前記測定対象の種類を識別する物体識別方法であって、
前記パルス反射波の波形を測定し、
この測定した波形から前記測定対象の表面で反射する第１パルス波と前記測定対象の裏面で反射する第２パルス波とを求め、
前記第２パルス波が前記第１パルス波に対して位相反転しているとき、前記測定した波形に基づいて前記測定対象内の散乱を判定し、この判定に基づいて前記測定対象の種類を識別することを特徴とする物体識別方法。
【請求項７】
パルス状の進行波を測定対象に向けて送出し、その測定対象で反射したパルス反射波を受波して前記測定対象の種類を識別する物体識別方法であって、
前記パルス反射波の波形を測定し、
この測定した波形から前記測定対象の表面で反射する第１パルス波と前記測定対象の裏面で反射する第２パルス波とを求め、
前記第２パルス波が前記第１パルス波に対して位相反転しているとき、前記第２パルスを含む領域の反射波の周波数特性を求め、この周波数特性に基づいて前記測定対象の種類を識別することを特徴とする物体識別方法。
【請求項８】
前記測定対象の種類を識別する他に、前記第１パルス波を含む領域の反射波の周波数特性を求め、この周波数特性に基づいて前記測定対象の表面の物質を判別することを特徴とする請求項７に記載の物体識別方法。
【請求項９】
パルス状の進行波を測定対象に向けて送出し、その測定対象で反射したパルス反射波を受波して前記測定対象の種類を識別する物体識別方法であって、
前記パルス反射波の波形を測定し、
この測定した波形から前記測定対象の表面で反射する第１パルス波と前記測定対象の裏面で反射する第２パルス波とを求め、
前記第２パルス波が前記第１パルス波に対して位相反転していることを検出して、前記測定対象が樹脂を含んでいることを判定し、
前記第１パルス波と前記第２パルス波との間にある第３パルス波を検出し、
これらパルス波の相関関係から前記測定対象が車両であるか否かを判定することを特徴とする物体識別方法。
【請求項１０】
パルス状の進行波を測定対象に向けて送出する送出手段と、その測定対象で反射した反射波を受波する受波手段とを備えた物体識別装置であって、
前記反射波の波形を測定する測定手段と、
この測定手段で測定した波形の変形を検出する波形変形検出手段と、
この波形変形検出手段が検出した波形変形に基づいて前記測定対象の種類を識別する識別手段とを備えることを特徴とする物体識別装置。
【請求項１１】
パルス状の進行波を測定対象に向けて送出する送出手段と、その測定対象で反射した反射波を受波する受波手段とを備えた物体識別装置であって、
前記反射波の波形を測定する測定手段と、
この測定手段が測定する波形が前記測定対象の表面で反射する第１パルス波とその測定対象の裏面で反射する第２パルス波とを有しているとき、前記第２パルス波が前記第１パルス波に対して位相反転していることを判定する位相反転判定手段と、
この位相反転判定手段が判定する位相反転に基づいて前記測定対象の種類を識別する識別手段とを備えることを特徴とする物体識別装置。
【請求項１２】
パルス状の進行波を測定対象に向けて送出する送出手段と、その測定対象で反射した反射波を受波する受波手段とを備えた物体識別装置であって、
前記反射波の波形を測定する測定手段と、
この測定手段が測定する波形が前記測定対象の表面で反射する第１パルス波とその測定対象の裏面で反射する第２パルス波とを有しているとき、前記測定対象は前記進行波を透過する性質を有する物体を含んでいると判定する透過物体判定手段と備えることを特徴とする物体識別装置。
【請求項１３】
パルス状の進行波を測定対象に向けて送出する送出手段と、その測定対象で反射した反射波を受波する受波手段とを備えた物体識別装置であって、
前記反射波の波形を測定する測定手段と、
この測定手段が測定する波形に基づいて、前記測定対象内における進行波の内部散乱を判定する内部散乱判定手段と、
この内部散乱判定手段の判定に基づいて前記測定対象の種類を識別する識別手段とを備えることを特徴とする物体識別装置。
【請求項１４】
パルス状の進行波を測定対象に向けて送出する送出手段と、その測定対象で反射した反射波を受波する受波手段とを備えた物体識別装置であって、
前記反射波の波形を測定する測定手段と、
この測定手段が測定する波形の周波数特性を求める周波数特性検出手段と、
この周波数特性検出手段が求める周波数特性に基づいて前記測定対象の種類を識別する識別手段とを備えることを特徴とする物体識別装置。
【請求項１５】
パルス状の進行波を測定対象に向けて送出する送出手段と、その測定対象で反射した反射波を受波する受波手段とを備えた物体識別装置であって、
前記反射波の波形を測定する測定手段と、
この測定した波形から前記測定対象の表面で反射する第１パルス波と前記測定対象の裏面で反射する第２パルス波とを検出するパルス波検出手段と、
前記第１パルス波に対して第２パルス波が位相反転していることを判定する位相反転判定手段と、
この位相反転判定手段が前記第２パルス波の位相反転を検出したとき、前記測定手段が測定した波形に基づいて前記測定対象の散乱を判定する内部散乱判定手段と、
この内部散乱判定手段の判定に基づいて前記測定対象の種類を識別する識別手段とを備えることを特徴とする物体識別装置。
【請求項１６】
パルス状の進行波を測定対象に向けて送出する送出手段と、その測定対象で反射した反射波を受波する受波手段とを備えた物体識別装置であって、
前記反射波の波形を測定する測定手段と、
この測定した波形から前記測定対象の表面で反射する第１パルス波と前記測定対象の裏面で反射する第２パルス波とを検出するパルス波検出手段と、
前記第１パルス波に対して第２パルス波が位相反転していることを判定する位相反転判定手段と、
この位相反転判定手段が前記第２パルス波の位相反転を検出したとき、前記第２パルスを含む領域の反射波の周波数特性を求める周波数特性検出手段と、
この周波数特性検出手段が検出する周波数特性に基づいて前記測定対象の種類を識別する識別手段とを備えることを特徴とする物体識別装置。
【請求項１７】
前記第１パルス波を含む領域の反射波の周波数特性を求める第１パルス波周波数特性検出手段と、
この第１パルス波周波数特性検出手段が求めた周波数特性に基づいて前記測定対象の表面の物質を判別する物質判別手段とを備えることを特徴とする請求項１６に記載の物体識別装置。
【請求項１８】
前記第２パルス波の位相反転を判定して前記測定対象が樹脂であることを前記位相反転手段が検出したとき、 前記第１パルス波と前記第２パルス波との間にある第３パルス波を検出するとともに各パルス波の相関関係を算出するパルス相関算出手段と、
このパルス相関算出手段が算出した相関関係から前記測定対象が車両であるか否かを判定する車両判定手段とを備えることを特徴とする請求項１１に記載の物体識別装置。
【請求項１９】
前記進行波は電磁波であって、周波数０．１ＴＨｚから１０ＴＨｚを含む周波数帯域を用いることを特徴とする請求項１０ないし請求項１８のいずれか１つに記載の物体識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パルス状の進行波を測定対象に向けて送出し、その測定対象で反射したパルス反射波に基づいて測定対象の物体を識別する物体識別方法と物体識別装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザ光を利用して走行車両と静止物とを識別する物体識別方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
かかる物体識別方法は、レーザ光を測定対象に向けて左右に走査し、その測定対象の複数の測定点位置から反射される反射波に基づいて、走行車両と静止物とを識別するものである。
【特許文献１】特開２００３−１４８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような物体識別方法にあっては、所定の閾値以上となる反射波の複数の測定点数から測定対象の物体幅を求め、この物体幅から車両であることを判定するので、そのレーザ光の走査範囲内に車両の一部しか入っていないが場合には車両であることを判断できないという問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、測定範囲内に測定対象が一部しか存在していない場合でも測定対象の種類を識別することのできる物体識別方法と物体識別装置とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、パルス状の進行波を測定対象に向けて送出し、その測定対象で反射したパルス反射波を受波して前記測定対象の種類を識別する物体識別方法であって、
前記パルス反射波の波形を測定し、
この測定した波形の変形を検出し、
この検出した波形変形に基づいて前記測定対象の種類を識別することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、測定範囲内に測定対象が一部しか存在していない場合でも測定対象の種類を識別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明に係る物体識別方法を実施する物体識別装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【０００９】
［第１実施例］
図１は、物体識別装置１００の構成を示したブロック図である。この物体識別装置１００は、フェトム秒のパルス光（波長：１０５０nm,パルス幅１００fsec）を所定の一定周期（繰返周波数Ｆtx）で発生するパルス光発生器１０１と、このパルス光発生器１０１からパルス光が発生される毎にテラヘルツ波パルス（進行波）を測定対象Ｍに向けて送出する送信器（送出手段）１０２と、測定対象Ｍで反射するテラヘルツ波パルスの反射波（パルス反射波）を受波する受信器（受波手段）１０３と、パルス光発生器１０１がパルス光を発生した時点から所定時間遅延させて受信器１０３を動作させる遅延器１０４と、受信器１０３が受波した反射波の波形を観測する反射波形観測手段（測定手段）１０５と、反射波の位相反転を判定する位相反転判定手段（波形変形検出手段）１０６と、この位相反転判定手段１０６の判定に基づいて測定対象Ｍが高分子物体を含む対象であるか否かを判定する高分子材料判別手段（識別手段）１０７とを備えている。
【００１０】
送信器１０２は、キャリア寿命が300fsec程度の低温成長させた半導体基板（ＧａＡｓ基板）と光伝導アンテナによって構成され、フェトム秒のパルス光を発生するパルス光発生器１０１を励起光源とし、そのパルス光の時間微分と印加電圧（ＤＣ〜10kHz程度）によってテラヘルツ波パルスを発生する。半導体基板の生成条件は、キャリア寿命がテラヘルツ波帯の周波数の逆数と同等の3psec程度となるように設計する。
【００１１】
受信器１０３は、キャリア寿命が300fsec程度の低温成長GaAsで作られている半導体基板光伝導アンテナで構成され、パルス光発生器１０１のパルス光を同期検波光として用いてテラヘルツ波を検波する。また、受信器１０３は一回の検波で反射波の一つの振幅値を検出するものである。
【００１２】
パルス光のパルス幅はテラヘルツ波のパルス幅より短いので、一定周期でパルス光発生器１０１から発生するパルス光に対し、後述する遅延器１０４の光路変化によって微少時間ずつ同期検波光を遅延させていくことにより、反射波の振幅値を複数検出することができ、これにより反射波のパルス形状を取得するものである。
【００１３】
すなわち、送信器１０２からテラヘルツ波パルスを送出するごとに、受信器１０３で検波する検波のタイミングを微少時間ずつ変化させることにより、各反射波の振幅値を検出するタイミングを変化させる。そして、微少時間ずつ変化させ、その都度検出する振幅値から反射波のパルス形状を取得するものである。
【００１４】
遅延器１０４は、パルス光の伝播時間を調整するものであり、２種類の図示しない光学遅延機構を有している。
【００１５】
一つめは、同期検波用光学遅延機能であって、送信器１０２から測定対象Ｍまでの距離ｄの２倍の距離２ｄだけ光学遅延をかける。たとえば遅延光路を、光学遅延用スライダを設けて距離２ｄと同じだけ変化させる。
【００１６】
二つめは、波形観測用光学遅延機能であって、一ステップあたり10μmの光路遅延を生じさせる。変位量の最大は、必要なパルス波形の取得時間によって定まり、例えば100psec間の波形を観測する場合は光速に基づき、変位量の最大値を30mmと定める。
【００１７】
反射波形観測手段１０５は、図示しないＣＰＵとメモリと入出力インタフェース回路などから構成され、一ステップあたりの光路遅延量と光速と反射波の振幅値とに基づき、測定対象の反射波の時間波形を求めるものである。
【００１８】
位相反転判定手段１０６は、図示しないＣＰＵとメモリと入出力インタフェース回路などから構成され、反射波形観測手段１０５が観測した反射波の波形から測定対象Ｍの表面で反射する第１パルス波と測定対象Ｍの裏面で反射する第２パルス波とを求めるとともに第１パルス波と第２パルス波の位相を比較して位相反転の有無を判定する。
【００１９】
高分子材料判別手段１０７は、第１パルス波に対する第２パルス波の位相が反転しているとき測定対象Ｍが高分子を含むと判別するものである。
［動  作］
次に、上記のように構成される物体識別装置１００の動作を図２に示すフロー図に基づいて説明する。
【００２０】
ステップ２０１では、発生器１０１よりフェムト秒レーザ光であるパルス光を発生させ、このパルス光を送信器１０２へ入射させる。そして、送信器１０２はテラヘルツ波パルスを発生して測定対象Ｍへ向けて送出する。
【００２１】
ステップ２０２では、測定対象Ｍまでの距離ｄに基づき遅延器１０４の同期検波用遅延光路を設定し、反射波の振幅値を検出する。ここでは、例えば遅延距離ｄ１は距離ｄ−１００mmと定める。
【００２２】
ステップ２０３では、検出した反射波の振幅値が閾値以上であるか否かが判断され、ノーであればステップ２０１へ戻り、イエスであればステップ２０４へ進む。
【００２３】
ステップ２０４では、初期振幅値として反射波形観測手段１０５のメモリに記憶する。
【００２４】
ステップ２０５では、ステップ２０１と同様に送信器１０２よりテラヘルツ波パルスを発生させて測定対象Ｍに向けて送出する。
【００２５】
ステップ２０６では、遅延器１０４の波形観測用光学遅延器（図示せず）を用いて、ステップ２０５でテラヘルツ波パルスを発生させる毎に単位遅延距離（例えばddly=10μm）だけ遅延させていき、振幅値を検出する。
【００２６】
ステップ２０７では、サンプリング回数が所定のサンプリング回数以下であるか否かが判断され、イエスであればすなわち所定のサンプリング回数より少ないときステップ２０８へ進み、ノーであればすなわち所定のサンプリング回数以上のときステップ２０９へ進む。
【００２７】
ステップ２０８では、振幅値を反射波形観測手段１０５のメモリに記憶し、ステップ２０５へ戻る。すなわち、サンプリング回数が所定のサンプリング回数になるまで、ステップ２０５ないしステップ２０８の処理動作が繰り返し行われる。
【００２８】
ステップ２０９では、反射波形観測手段１０５において、所定の単位遅延距離ddlyと光速ｃに基づき、サンプリング時間間隔Ｔsplを
Ｔspl＝ddly／ｃ  …（１）
として求め、サンプリング時間間隔Ｔspl毎にメモリに記憶した反射波の振幅値と時間ｔを割り当て、反射波の時間波形を算出する。
【００２９】
ステップ２１０では、ステップ２０９で得た反射波から測定対象Ｍの表面で反射された第１パルス波と、測定対象Ｍの裏面で反射された第２パルス波を検出する。第１パルス波は、時系列上で所定の閾値以上の最初のパルスを第１パルス波として検出する。また、第２パルス波は、第１パルス波のピーク値の所定の比率（例えば１０％）の絶対値を有するパルスであって、時系列上で第１パルス波の次のパルスを第２パルス波として検出する。この第１，第２パルス波の検出は反射波形観測手段１０５が行う。すなわち、反射波形観測手段１０５は反射波形を測定する測定手段の機能と、第１，第２パルス波を検出するパルス波検出手段としての機能を有している。
【００３０】
そして、第１パルス波と第２パルス波とを比較して第２パルス波が第１パルス波に対して位相反転（波形変形）しているか否かを判定する。
【００３１】
ステップ２１０で位相反転（波形変形）していないと判定した場合にはステップ２１２へ進み、位相反転していると判定した場合にはステップ２１１へ進む。
【００３２】
ステップ２１１では、測定対象Ｍは高分子からなる物体を有するものであると高分子材料判別手段１０７が判別する。
【００３３】
ステップ２１２では、測定対象Ｍは高分子からなる物体（樹脂）を有していないものであると高分子材料判別手段１０７が判別する。
【００３４】
ここで、進行波が物体を透過し反射してくる場合、物体へ向けて照射される進行波は、「屈折率の小さい媒質→大きい物質」の境界面で反射波を生じるため、フレネル反射より反射波の位相は送信波と比べ反転し、受信器１０３で検波される。高分子物体を含む物体（以後、単に物体という）、例えば自動車のバンパやライトレンズなどは透過性を有するため、物体境界面では反射と透過の二成分が生ずる。透過波は物体内部を伝播し、次の境界面（物体と空気）まで到達する。次の境界面では、「屈折率の大きい媒質→小さい媒質」の境界面での反射であり、反射波は物体内部を伝わってきた進行波と同位相で反射され、受信器１０３では送信波と比べ同位相で検出される。
【００３５】
したがって、このような物体の場合、図３に示すように第１の反射波（表面反射）である第１パルス波Ｐ１と第２の反射波（裏面反射）である第２パルス波Ｐ２との間に位相反転が検出されることになる。
【００３６】
他の材質との比較において、他の材質との比較においては、金属は物体表面で全反射をするために裏面反射は観測されず、樹木は木材などの自然物は内部構造が複雑なために物体内部での屈折率変化が複雑となり、位相反転が明示的に現れにくいことを鑑みると、屈折率が空気に近く進行波の透過性を有し、かつ物体内部の均一性が高い物体は高分子系の樹脂製品に限られる。車載環境でプラスチックを用いた製品は種類が限られるため、高分子物体の判別方法として位相反転を検出する手法に効果がある。
【００３７】
また、第１パルス波Ｐ１と第２パルス波Ｐ２とを比較して、第２パルス波Ｐ２が第１パルス波に対して位相反転しているか否かで測定対象Ｍが高分子からなる物体を有しているか否かを識別するものであるから、測定範囲内に測定対象Ｍの一部しか入っていない場合、第１，第２パルス波Ｐ１，Ｐ２のピーク値が小さくなるが、そのピーク値の小ささに拘わらず第２パルス波Ｐ２の位相反転を確実に判定することができ、測定対象Ｍの種類を確実に識別することができることになる。また、測定対象Ｍの移動や静止に拘わらず測定対象Ｍの種類を確実に識別することができることになる。
【００３８】
この第１実施例では、位相反転判定手段１０６が第２パルス波Ｐ２の位相反転を判定しているが、反射波形観測手段１０５が第１，第２パルス波を検出した場合、測定対象Ｍは進行波を透過する透過性を有する物体（樹脂）を含んでいると判定する透過物体判定手段を位相反転判定手段１０６の代わりに設けてもよい。
［第２実施例］
図４は第２実施例の物体識別装置２００の構成を示したブロック図である。この第２実施例の物体識別装置２００は、第１実施例の位相反転判定手段１０６と高分子材料判別手段１０７との間に内部散乱判定手段２１０７を設けたものである。
【００３９】
内部散乱判定手段２１０７は、図示しないＣＰＵとメモリと入出力インタフェース回路などから構成され、反射波の振幅値の変動量を求めて測定対象Ｍの内部散乱を判定するものである。
［動  作］
次に、物体識別装置２００の動作を図５に示すフロー図に基づいて説明する。
【００４０】
なお、ステップ２０１ないしステップ２１０は第１実施例の処理動作と同じなのでその説明は省略する。
【００４１】
ステップ２２１３では、内部散乱判定手段２１０７が反射波の振幅値の変動量σを算出する。すなわち、図６に示すように、第１パルス波Ｐａの立ち下がり終了時点から第２パルス波Ｐｂの立ち上がり開始時点までの時間Δｔを求め、この時間Δｔ期間内における反射波の振幅値の変動量σを算出する。この変動量σの算出方法は偏差などの統計手法を用いる。ここでは、例えば次式により求める。
【００４２】
【数１】
2008039422.tif 000003
【００４３】
ただし、Ａ（ｔ）は時刻ｔにおける振幅値である。
【００４４】
ステップ２２１４では、変動量σが第１パルス波Ｐａのピーク値Ａ１に基づいて定められた所定値以下であるかを内部散乱判定手段２１０７が判定する。
【００４５】
この判定は、時間Δｔ期間内における振幅値の変動量σが例えば第１パルス波Ｐａのピーク値Ａ１の0.1倍以下であるかの判定を行う。イエスであればステップ２２１７へ進み、ノーであればステップ２１２へ進む。
【００４６】
ステップ２２１７では、内部散乱を起こさない高分子材料を含む物体であると判定を行う。
【００４７】
測定対象Ｍが樹脂の場合、図７に示すように内部散乱が少なく変動量σが小さいので、ステップ２２１７では測定対象Ｍは樹脂であると判定するものである。
【００４８】
ここで、他の材質との比較においては、金属は物体表面で全反射をするために裏面反射（第２パルス波）は図６のグラフＧ１に示すように観測されない。この場合、ステップ２１０では、第２パルス波が検出されないときには金属と判定する。
【００４９】
また、測定対象Ｍが樹木や木材などの自然物の場合には、その内部構造が複雑なために物体内部での屈折率変化が複雑となり、位相反転が明示的に現れない。しかし、例えば細かい網目の周期構造を持つ場合には内部散乱によって位相反転と誤検出する場合があるので、位相反転パルスの候補となる第２パルスを観測したとき、第１パルス波との時系列上における振幅の変動量σを観測することで、より精度よく高分子材料を観測することができる。
【００５０】
すなわち、測定対象Ｍが細かい網目の周期構造を持つ自然物の場合、内部散乱によって位相反転した第２パルスが存在することがあり、この場合、測定対象Ｍが樹脂であると誤検出してしまうが、樹脂は内部散乱が小さいのでステップ２２１３で変動量σを検出してその変動量σが所定値以下であることを判定することにより、その自然物を樹脂と判定してしまうことを確実に防止することができる。
【００５１】
また、この第２実施例によれば、第１実施例と同様な効果を得ることができる。
［第３実施例］
図８は第３実施例の物体識別装置３００の構成を示したブロック図である。この第３実施例の物体識別装置３００は、第１実施例の位相反転判定手段１０６と高分子材料判別手段１０７との間に周波数特性減衰観測手段（周波数特性検出手段）３１０８を設けたものである。
【００５２】
周波数特性減衰観測手段３１０８は、図示しないＣＰＵとメモリと入出力インタフェース回路などから構成され、測定対象Ｍからの反射波の減衰特性を観測し、既知の完全反射体の減衰特性に基づいて所定周波数帯域内（例えば0.5ＴＨｚ帯）で所定値以上の増幅または減衰を検出する。
［動  作］
次に、物体識別装置３００の動作を図９に示すフロー図に基づいて説明する。
【００５３】
なお、ステップ２０１ないしステップ２１１は第１実施例の処理動作と同じなのでその説明は省略する。
【００５４】
ステップ３２１３では、周波数特性減衰観測手段３１０８が求めた図１０に示す反射波形から、第１パルスＰ１を含まず第２パルスＰ２を含む時間領域Ｓ２の反射波形を周波数解析して図１１に示すように周波数特性を求める。なお、図１０には測定対象Ｍがアルミと樹脂（ＰＰ）の反射波形のグラフＧａ，Ｇｂ（Ｇａがアルミ、Ｇｂが樹脂）を示し、図１１にアルミと樹脂の周波数特性Ｇ３〜Ｇ６（Ｇ３，Ｇ４がアルミ、Ｇ５，Ｇ６が樹脂）の例を示す。
【００５５】
ステップ３２１４では、３００ＧＨｚから１ＴＨｚ帯において周波数特性上の狭帯域における減衰（例えば0.5ＴＨｚ帯にわたって１０dＢの減衰）があるか否かを判断する。ノーであればステップ２１２へ進み、イエスであればステップ３２１５へ進む。
【００５６】
ステップ３２１５では、上記の周波数特性と既知の完全反射体（金属）の周波数特性とを比較し、複数の周波数帯域（例えば、中心周波数0.5、 1.0、  1.5、 2.0ＴＨz）で増幅・減衰に関する変動量が大きい場合があるか否かを判断し、大きい変動量がある場合、ベンゼン環を持つなど分子量の多い高分子物体特有の吸収である可能性があるため、減衰の中心周波数を詳細に観測し、既知の観測データに基づいて、測定環境に存在する可能性のある高分子物体を含んだ物体の種類を同定する。例えば、車両に適用した場合、車両の塗装や車両部品に使用される樹脂などの高分子物体に関連する周波数特性を予め記憶しておき、この周波数特性と比較して測定対象Ｍの種類を判別する（ステップ３２１５）。
【００５７】
ここで、例えばパルス波の振幅が所定時刻（１psec）だけ自己雑音レベルに相当する所定の変動量以下となった時点を「第１パルスを含まず第２パルスを含む時間領域」の開始時刻（図７に示す時点ｔ１）と設定し、二度目の所定値以上の振幅変化の後、同様にパルス波の振幅が所定時刻（１psec）だけ自己雑音レベルに相当する所定の変動量以下となった時点を「第１パルスを含まず第２パルスを含む領域」の終了時刻（図７に示す時点ｔ２）と設定する。
【００５８】
この第３実施例によれば、第１実施例の効果の他に、周波数特性の減衰特性を比較することで、測定対象Ｍの材料の種類を識別することができる。例えば、自動車部品で使用される樹脂製品（ABSなど）や有機溶剤系の塗装との照合によって車両を同定することができる。
［第４実施例］
図１２は第４実施例の物体識別装置４００の構成を示したブロック図である。この第４実施例の物体識別装置４００は、第３実施例の物体識別装置３００に第１パルス波周波数特性観測手段４１１０と、高分子材料付着判別手段４１１１とを設けたものである。
【００５９】
第１パルス波周波数特性観測手段４１１０は、図示しないＣＰＵとメモリと入出力インタフェース回路などから構成され、測定対象Ｍからの反射波である第１パルス波の周波数減衰特性を観測（検出）するものである。
【００６０】
この第１パルス波周波数特性観測手段４１１０は、周波数減衰特性を検出する際、被服の生地など繊維構造を有する物体からの多重反射波を区別するため、第１パルス波以降の振幅強度が第１パルス波強度の所定の比率以下であるとき、動作して周波数減衰特性を求める。また、周波数減衰特性は、周波数特性減衰観測手段３１０８と同様に、測定対象Ｍからの第１パルス波の減衰特性を求める。
【００６１】
高分子材料付着判別手段４１１１は、図示しないＣＰＵとメモリと入出力インタフェース回路などから構成され、第１パルス波周波数特性観測手段４１１０の出力情報に基づいて、高分子材料特有の減衰特性を観測（検出）した場合に測定対象Ｍの表面に高分子材料を含む塗料が付着していると判定するものである。
［動  作］
次に、物体識別装置４００の動作を図１３に示すフロー図に基づいて説明する。
【００６２】
なお、ステップ２０１ないしステップ２１０は第１実施例の処理動作と同じであり、ステップ３２１３ないしステップ３２１５は第３実施例の処理動作と同じでなのでその説明は省略する。
【００６３】
ステップ４２１６では、第１パルス波周波数特性観測手段４１１０が時系列上の第１パルス波を含み第２パルス波を含まない時間領域を設定して、この時間領域の周波数特性を算出する。この時間領域の設定は、例えば第１パルス波Ｐ１（図３参照）のパルス幅を求めて、このパルス幅を含む領域を時間領域として設定するものである。
【００６４】
ステップ３２１４では、第１パルス波周波数特性観測手段４１１０が第３実施例と同様にして減衰特性を算出し、既知の高分子材料の減衰中心周波数と照合し、例えば中心周波数より１０％以内で減衰特性を確認した場合は高分子材料を含むものとしてステップ４２１７へ進み、減衰特性が確認できない場合にはそのまま終了する。
【００６５】
ステップ４２１７では、高分子材料付着判別手段４１１１は、ステップ３２１４で減衰特性を確認した場合、測定対象Ｍの表面に高分子材料を含む物体が付着していると判別して終了する。
【００６６】
ここで、図１４に塗料の有無による周波数特性の差を表すグラフを示す。Ａ１とＡ２の部分が周波数特性上の減衰で、メタリック塗装および通常塗装は有機溶剤を使用しているためにテラヘルツ帯（０．１〜１０ＴＨｚ）のどこかで吸収が起こり、減衰特性を確認することができる。
【００６７】
第４実施例では、測定精度を上回る薄さで測定対象Ｍの表面に高分子材料が付着している場合（例えば塗料など）、第１パルス波Ｐ１と第２パルス波Ｐ２とが重なって測定対象Ｍ上で分離できず、測定不能となってしまうが、高分子材料は分子量によて固有の周波数特性を持つので、測定対象Ｍの表面からの反射波であるパルス波を周波数解析することで、測距精度を上回る薄さの高分子材料も検出することができる。例えば、車両のボディに塗布されている塗装とボディを検出することができ、これにより車両を確実に識別することができることになる。
【００６８】
また、第４実施例によれば、第１実施例と同様な効果も得ることができる。
［第５実施例］
図１５は第５実施例の物体識別装置５００の構成を示したブロック図である。この第５実施例の物体識別装置５００は、第１実施例の物体識別装置１００にパルス相関算出手段５１０８と、車両判定手段５１０９とを設けたものである。
【００６９】
パルス相関算出手段５１０８は、図示しないＣＰＵとメモリと入出力インタフェース回路などから構成され、図１７に示す第１パルス波Ｐｄ，第２パルス波Ｐｅとは異なる第３パルス波Ｐｆを、第１パルス波Ｐｄの最大値である強度Ｅ１と、第１パルス波Ｐｄと第３パルス波Ｐｆとの時間差Δｔ１３と、大気中を進行するパルス波の大気の吸収による伝播減衰に基づく閾値とで判別する。
【００７０】
ここで、第３パルス波Ｐｆは所定値以上の振幅を有する３つめのパルス波であり、閾値は例えば第１パルス波Ｐｄの強度Ｅ１の0.1倍以上と定める。
【００７１】
更に、第３パルス波Ｐｆを判別した後、第１パルス波Ｐｄから第３パルス波Ｐｆの到達時間差から第１パルス波Ｐｄの反射位置と第３パルス波Ｐｆの反射位置との間の距離ｄ12と、第１パルス波Ｐｄの反射位置と第２パルス波Ｐｅの反射位置との間の距離ｄ13を算出する。
【００７２】
車両判定手段５１０９は、図示しないＣＰＵとメモリと入出力インタフェース回路などから構成され、高分子材料判別手段１０７から取得する情報と、パルス相関算出手段５１０８から取得する情報に基づいて測定対象Ｍが車両であるか否かを判定する。
［動  作］
次に、物体識別装置５００の動作を図１６に示すフロー図に基づいて説明する。
【００７３】
なお、ステップ２０１ないしステップ２１２は第１実施例の処理動作と同じなのでその説明は省略する。
【００７４】
ステップ５２１３では、パルス相関算出手段５１０８が上述のようにして第３パルス波Ｐｆを検出したか否かが判断され、ノーであればステップ２１２へ進み、イエスであればステップ５２１４へ進む。
【００７５】
ステップ５２１４では、パルス相関算出手段５１０８が第１パルス波Ｐｄと第２パルス波Ｐｅとの時間差Δｔ１３と、第２パルス波Ｐｅと第３パルス波Ｐｆとの時間差（Δｔ１３−Δｔ１２）と、光速とに基づいて物体境界面間の距離ｄ12，ｄ13を求める。
【００７６】
ステップ５２１５では、高分子材料判別手段１０７が樹脂などの高分子材料を検出したとき、境界面間の距離d12,d13が車両特有の条件に沿うものであるかを判定し、ノーであればそのまま終了し、イエスであればステップ５２１６へ進む。
【００７７】
ステップ５２１６では、車両判定手段５１０９は境界面間の距離d12,d13が車両特有の条件に沿うものであるとき、測定対象Ｍは車両であると判定して終了する。
【００７８】
この第５実施例によれば、第１実施例の効果が得られる他に、高分子材料の境界面間の距離d12,d13を検出するものであるから、樹脂製の立て看板や金属性のガードレールや車線分離用のポールなどと、樹脂および金属で構成されたバンパーとを識別することができ、車両を確実に識別することができる。
【００７９】
一般に、路上では樹脂と金属を組み合わせた物体は車両を除いてあまり存在しない。つまり、路上にある車両以外の物体からは図１７に示す第１パルス波Ｐｄと第３パルス波Ｐｆしか検出できず、第２パルス波Ｐｅを検出しないことになる。一方、バンパは樹脂と金属で構成されており、第２パルス波Ｐｅも検出することになる。この違いによって物体の識別を行うようにしてもよい。
【００８０】
すなわち、距離d12によって第３パルス波Ｐｆを判断し、この第３パルス波Ｐｆと第１パルス波Ｐｄだけしか検出しないとき、測定対象Ｍは立て看板やガードレールやポールなどと判定し、第１，第２，第３パルス波Ｐｄ，Ｐｅ，Ｐｆを検出したとき測定対象Ｍは車両であると判定するようにしてもよい。
【００８１】
上記実施例は、いずれも送信器１０２から測定対象Ｍまでの距離ｄが既知であり、その距離ｄが一定の場合について説明したが、物体識別装置１００〜５００を車両に搭載した場合、その距離ｄは変化する。この場合には、レーザレーダなどによって測定対象Ｍとの相対速度を検出する相対速度検出手段を設け、遅延器１０４の代わりに車両の移動を利用する。
【００８２】
そして、相対速度検出手段が検出する相対速度と、発生器１０１の繰返し周波数とから、測定対象Ｍの繰返し周波数当たりの移動量を求め、この移動量と光速とに基づいてサンプリング点間隔を求める。そして、発生器１０１より所定の繰返し周波数でフェムト秒レーザ光を発生させるとともに、同時に受信器１０３で反射波の振幅値を検出させていき、この検出する時点と前記サンプリング点間隔を対応させて反射波の波形を求めればよい。
【００８３】
この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明を逸脱しない範囲で種々に設計変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】この発明に係る第１実施例の物体識別装置の構成を示したブロック図である。
【図２】図１に示す物体識別装置の処理動作を示したフロー図である。
【図３】反射波である第１，第２パルス波を示したグラフである。
【図４】第２実施例の物体識別装置の構成を示したブロック図である。
【図５】図４に示す物体識別装置の処理動作を示したフロー図である。
【図６】反射波の変動量を示した説明図である。
【図７】内部散乱の小さい反射波を示した説明図である。
【図８】第３実施例の物体識別装置の構成を示したブロック図である。
【図９】第３実施例の物体識別装置の処理動作を示したフロー図である。
【図１０】アルミと樹脂の反射波形を示したグラフである。
【図１１】アルミと樹脂の反射波の周波数特性を示したグラフである。
【図１２】第４実施例の物体識別装置の構成を示したブロック図である。
【図１３】第４実施例の物体識別装置の処理動作を示したフロー図である。
【図１４】減衰特性を示した周波数特性のグラフである。
【図１５】第５実施例の物体識別装置の構成を示したブロック図である。
【図１６】第５実施例の物体識別装置の処理動作を示したフロー図である。
【図１７】第１，第２，第３パルス波を示した説明図である。
【符号の説明】
【００８５】
１００       物体識別装置
１０２       送信器
１０３       受信器
１０５       反射波形観測手段
１０６       位相反転判定手段
１０７       高分子材料判別手段
【図１】
2008039422.tif 000004
【図２】
2008039422.tif 000005
【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】
2008039422.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008039422.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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