(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を走査しながら、前記レーザ光をターゲットに照射するレーザ光照射部と、
前記ターゲットに反射された前記レーザ光の反射光を受光して、前記反射光の受信信号を出力する複数の受光器と、
前記受光器から出力された受信信号を増幅する複数の増幅器と、
前記増幅器により増幅された受信信号の信号レベルが、前記増幅器の飽和電圧以下であり、かつ、前記飽和電圧より小さい閾値電圧以上であれば、当該受信信号の通過を許可し、当該受信信号の信号レベルが、前記増幅器の飽和電圧より大きい場合、あるいは、前記閾値電圧より小さい場合、当該受信信号の通過を阻止する複数の通過制御回路と、
前記複数の通過制御回路を通過してきた受信信号の和を算出して、前記受信信号の和を示す加算信号を出力する加算回路と、
前記レーザ光照射部によってレーザ光が照射されてから、前記加算回路から加算信号が出力されるまでの時間から、前記ターゲットまでの距離を算出する距離算出部と
を備えたレーザレーダ装置。
【請求項２】
前記距離算出部により算出された距離と、前記レーザ光照射部により照射されたレーザ光の照射角度とから、前記ターゲットまでの距離を示す画像を生成する画像生成部を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
【請求項３】
前記画像生成部は、前記加算回路から出力された加算信号の信号レベルと、前記レーザ光照射部により照射されたレーザ光の照射角度とから、前記ターゲットの反射強度を示す画像を生成することを特徴とする請求項２記載のレーザレーダ装置。
【請求項４】
前記加算回路から出力された加算信号の信号レベルが、前記加算回路の飽和電圧より大きい場合、前記通過制御回路を通過して前記加算回路に出力される受信信号の一部を遮断する信号遮断回路を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のレーザレーダ装置。
【請求項５】
前記ターゲットと前記複数の受光器の間に受信レンズが配置されており、
前記受信レンズの位置が、前記複数の受光器のサイズに対応する前記反射光の集光スポットサイズが前記複数の受光器上で得られる位置に調整されていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のレーザレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ターゲットに対してレーザ光を送受信して、ターゲット上の多点までの距離を計測し、この多点に関する距離の情報からターゲットの三次元形状を計測するレーザレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許文献１に開示されているレーザレーダ装置では、レーザ光をターゲットに照射した時点から、そのターゲットに反射されて戻ってきたレーザ光の反射光を受光するまでの時間からターゲットまでの距離を算出している。
具体的には、パルスレーザ光の生成タイミングに同期して、反射光の受光強度である検出信号の信号レベルを判定し、信号レベルが予め設定している閾値以上の検出信号がターゲットによるパルスレーザ光の反射光であると判断している。
また、同時に、反射光の受光タイミングとパルスレーザ光の出力タイミングとの時刻差を求め、この時刻差からターゲットまでの距離を算出している。
【０００３】
このレーザレーダ装置では、反射光の受信信号の信号レベルが飽和電圧を超える回数を計数し、飽和電圧を超える回数が予め設定されている閾値を超えると、信号レベルが飽和電圧を超えている受信信号から得られる距離の平均値を求め、その平均値に対応する強度まで、パルスレーザ光の出力強度を減少させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３２８００号公報（段落番号［０００８］から［０００９］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のレーザレーダ装置は以上のように構成されているので、反射光の受信信号の信号レベルが飽和電圧を超えた場合、パルスレーザ光の出力強度を下げることができる。しかし、パルスレーザ光の出力強度を下げるには、反射光の受信信号の信号レベルが飽和電圧を超える回数を計数する必要がある。そのため、監視領域内に反射率が高いターゲットが侵入している場合などでは、受信信号の信号レベルが明らかに大きくなって、受信回路が飽和する状況が一定期間継続する。受信回路が飽和する状況下では、回路の非線形性によって高調波が発生することで、受信信号の時間波形に歪みが生じるため、ターゲットまでの距離の算出精度が劣化してしまうという課題があった。
【０００６】
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、受信信号の信号レベルが明らかに大きい反射光が受光された場合の距離の算出精度の劣化を防止することができる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】
【０００７】
この発明に係るレーザレーダ装置は、レーザ光を走査しながら、レーザ光をターゲットに照射するレーザ光照射部と、ターゲットに反射されたレーザ光の反射光を受光して、その反射光の受信信号を出力する複数の受光器と、受光器から出力された受信信号を増幅する複数の増幅器と、増幅器により増幅された受信信号の信号レベルが、増幅器の飽和電圧以下であり、かつ、その飽和電圧より小さい閾値電圧以上であれば、当該受信信号の通過を許可し、当該受信信号の信号レベルが、増幅器の飽和電圧より大きい場合、あるいは、閾値電圧より小さい場合、当該受信信号の通過を阻止する複数の通過制御回路と、複数の通過制御回路を通過してきた受信信号の和を算出して、受信信号の和を示す加算信号を出力する加算回路とを設け、距離算出部が、レーザ光照射部によってレーザ光が照射されてから、加算回路から加算信号が出力されるまでの時間から、ターゲットまでの距離を算出するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、増幅器により増幅された受信信号の信号レベルが、増幅器の飽和電圧以下であり、かつ、その飽和電圧より小さい閾値電圧以上であれば、当該受信信号の通過を許可し、当該受信信号の信号レベルが、増幅器の飽和電圧より大きい場合、あるいは、閾値電圧より小さい場合、当該受信信号の通過を阻止する複数の通過制御回路を備えるように構成したので、受信信号の信号レベルが明らかに大きい反射光が受光された場合の距離の算出精度の劣化を防止することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーザレーダ装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるレーザレーダ装置の比較処理回路９を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるレーザレーダ装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図４】リンギング等によって受信信号の時間波形に歪みが生じている状況の一例を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるレーザレーダ装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２によるレーザレーダ装置の比較処理回路２０を示す構成図である。
【図７】遅延回路２２の遅延素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃを示す構成図である。
【図８】加算回路１５から出力された加算信号の信号レベルと飽和電圧Ｖｂの関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーザレーダ装置を示す構成図であり、図２はこの発明の実施の形態１によるレーザレーダ装置の比較処理回路９を示す構成図である。
図１及び図２において、レーザ光照射部１は基準トリガ発生装置２、レーザ光源３、スキャナ４及びスキャナ角度モニタ装置５から構成されており、レーザ光を走査しながら、そのレーザ光をターゲット６に照射する装置である。
基準トリガ発生装置２は、一定の周期でトリガ信号を発生し、そのトリガ信号をレーザ光源３及び距離強度算出装置１６に出力する。
レーザ光源３は基準トリガ発生装置２からトリガ信号が出力される毎に、パルス状のレーザ光をスキャナ４に出力する光源である。
【００１２】
スキャナ４は受信レンズ７がターゲット６に反射されたレーザ光の反射光を受光することが可能な角度範囲である受信視野内において、レーザ光源３から出力されたレーザ光を２次元走査する機構である。
スキャナ角度モニタ装置５はスキャナ４における照射面の角度を読み取り、その角度を示すスキャナ角度信号を信号処理装置１７に出力する装置である。
ターゲット６は距離や三次元形状等の計測対象物である。
【００１３】
受信レンズ７はターゲット６に反射されたレーザ光の反射光を集光する光学部品であり、アレイ状受光器８を構成している複数の受光器８ａ〜８ｄが反射光を集光できるようなレンズが用いられている。
受信レンズ７の位置は、アレイ状受光器８上での反射光の集光スポットサイズが、アレイ状受光器８を構成している受光器８ａ〜８ｄのサイズと等しくなるように事前に調整されている。
【００１４】
アレイ状受光器８は複数の受光器８ａ〜８ｄが配列されており、受光器８ａ〜８ｄはレーザ光の反射光を受光して、その反射光を電気信号に変換し、その電気信号を受信信号として比較処理回路９に出力する。
受光器８ａ〜８ｄとしては、例えば、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）や、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）などの光検出器が用いられる。
【００１５】
比較処理回路９は増幅回路１０、比較回路１１、スイッチ回路１２、比較回路１３及びスイッチ回路１４から構成されている。
増幅回路１０は複数の増幅器１０ａ〜１０ｄから構成されており、増幅器１０ａ〜１０ｄは受光器８ａ〜８ｄから出力された受信信号を増幅し、増幅後の受信信号を比較回路１１の比較器１１ａ〜１１ｄに出力する。
増幅器１０ａ〜１０ｄとしては、例えば、ＴＩＡ（Ｔｒａｎｓ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）などが用いられる。
【００１６】
比較回路１１は複数の比較器１１ａ〜１１ｄから構成されており、比較器１１ａ〜１１ｄには、ターゲット６の検出レベルに対応する閾値電圧Ｔｈが設定されている。閾値電圧Ｔｈは、増幅器１０ａ〜１０ｄの飽和電圧Ｖａより小さい電圧である。
比較器１１ａ〜１１ｄは増幅器１０ａ〜１０ｄから出力された受信信号の信号レベルと閾値電圧Ｔｈを比較し、その受信信号の信号レベルが閾値電圧Ｔｈ以上であれば、ＨＩＧＨレベルの信号をスイッチ回路１２のスイッチ１２ａ〜１２ｄに出力する。一方、その受信信号の信号レベルが閾値電圧Ｔｈより小さければ、ＬＯＷレベルの信号をスイッチ回路１２のスイッチ１２ａ〜１２ｄに出力する。
【００１７】
スイッチ回路１２は複数のスイッチ１２ａ〜１２ｄから構成されており、スイッチ１２ａ〜１２ｄは比較器１１ａ〜１１ｄからＨＩＧＨレベルの信号を受けると、ＯＮ状態（閉路状態）となり、増幅器１０ａ〜１０ｄから出力された受信信号の通過を許可する。一方、比較器１１ａ〜１１ｄからＬＯＷレベルの信号を受けると、ＯＦＦ状態（開路状態）となり、増幅器１０ａ〜１０ｄから出力された受信信号の通過を阻止する。
【００１８】
比較回路１３は複数の比較器１３ａ〜１３ｄから構成されており、比較器１３ａ〜１３ｄには、増幅器１０ａ〜１０ｄの飽和電圧Ｖａが設定されている。増幅器１０ａ〜１０ｄの飽和電圧Ｖａは、増幅器１０ａ〜１０ｄが線形に動作することが可能な電圧の最大値である。
比較器１３ａ〜１３ｄはスイッチ１２ａ〜１２ｄを通過してきた受信信号の信号レベルと飽和電圧Ｖａを比較し、その受信信号の信号レベルが飽和電圧Ｖａより大きければ、ＨＩＧＨレベルの信号をスイッチ回路１４のスイッチ１４ａ〜１４ｄに出力する。一方、その受信信号の信号レベルが飽和電圧Ｖａ以下であれば、ＬＯＷレベルの信号をスイッチ回路１４のスイッチ１４ａ〜１４ｄに出力する。
【００１９】
スイッチ回路１４は複数のスイッチ１４ａ〜１４ｄから構成されており、スイッチ１４ａ〜１４ｄは比較器１３ａ〜１３ｄからＬＯＷレベルの信号を受けると、ＯＮ状態となり、スイッチ１２ａ〜１２ｄを通過してきた受信信号の通過を許可する。一方、比較器１３ａ〜１３ｄからＨＩＧＨレベルの信号を受けると、ＯＦＦ状態となり、スイッチ１２ａ〜１２ｄを通過してきた受信信号の通過を阻止する。
なお、比較器１１ａ〜１１ｄ、スイッチ１２ａ〜１２ｄ、比較器１３ａ〜１３ｄ及びスイッチ１４ａ〜１４ｄから通過制御回路が構成されている。
【００２０】
加算回路１５はスイッチ１４ａ〜１４ｄを通過してきた受信信号の総和を算出し、その受信信号の総和を示す加算信号を距離強度算出装置１６に出力する。
この実施の形態１では、加算回路１５が、スイッチ１４ａ〜１４ｄを通過してきた受信信号の総和を算出し、その受信信号の総和を示す加算信号を出力する例を示しているが、スイッチ１４ａ〜１４ｄを通過してきた受信信号が１つ以上ある場合、少なくとも１つの受信信号を加算するものであればよい。
したがって、スイッチ１４ａ〜１４ｄを通過してきた受信信号のうち、いずれか１つの受信信号を距離強度算出装置１６に出力するものであってもよい。
【００２１】
距離強度算出装置１６は例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、基準トリガ発生装置２からトリガ信号が出力された時点から、加算回路１５より加算信号が出力されるまでの時間を計測して、その計測した時間からターゲット６までの距離を算出し、その距離を示す距離信号を信号処理装置１７に出力する処理を実施する。
また、距離強度算出装置１６は加算回路１５より出力された加算信号から反射光の信号強度を算出し、その信号強度を示す強度信号を信号処理装置１７に出力する処理を実施する。
なお、距離強度算出装置１６は距離算出部を構成している。
【００２２】
信号処理装置１７は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、スキャナ角度モニタ装置５より出力されたスキャナ角度信号からレーザ光の照射方向（照射角度）を特定する処理を実施する。
また、信号処理装置１７は距離強度算出装置１６から出力された距離信号が示す距離をレーザ光の照射方向にプロットすることで、ターゲット６までの距離を示す三次元距離画像を生成する処理を実施する。
また、信号処理装置１７は距離強度算出装置１６から出力された強度信号が示す信号強度をレーザ光の照射方向にプロットすることで、ターゲット６におけるレーザ光の反射強度を示す強度画像を生成する処理を実施する。なお、信号処理装置１７は画像生成部を構成している。
図３はこの発明の実施の形態１によるレーザレーダ装置の処理内容を示すフローチャートである。
【００２３】
次に動作について説明する。
図４はリンギング等によって受信信号の時間波形に歪みが生じている状況の一例を示す説明図である。
上記の特許文献１に開示されているレーザレーダ装置では、上述したように、パルスレーザ光の出力強度を下げるには、反射光の受信信号の信号レベルが飽和電圧を超える回数を計数する必要がある。そのため、監視領域内に反射率が高いターゲットが侵入している場合などでは、受信信号の信号レベルが明らかに大きくなって、受信回路が飽和する状況が一定期間継続する。
受信回路が飽和する状況下では、回路の非線形性によって高調波が発生する。この場合、図４に示すように、高調波の発生に伴うリンギング等によって受信信号の時間波形に歪みが生じるため、ターゲットまでの距離の算出精度が劣化することがある。
この実施の形態１では、リンギング等による受信信号の時間波形の歪みの発生を防止することが可能なレーザレーダ装置について説明する。
【００２４】
基準トリガ発生装置２は、一定の周期でトリガ信号を発生し、そのトリガ信号をレーザ光源３及び距離強度算出装置１６に出力する（図３のステップＳＴ１）。
レーザ光源３は、基準トリガ発生装置２からトリガ信号が出力される毎に、パルス状のレーザ光を生成して、そのレーザ光をスキャナ４に出力する。
【００２５】
スキャナ４は、レーザ光源３からレーザ光を受けると、受信レンズ７がターゲット６に反射されたレーザ光の反射光を受光することが可能な角度範囲である受信視野内において、レーザ光源３から出力されたレーザ光を２次元走査する。これにより、レーザ光がターゲット６に照射される（ステップＳＴ２）。
スキャナ角度モニタ装置５は、スキャナ４がレーザ光を２次元走査しているとき、スキャナ４における照射面の角度を読み取り、その角度を示すスキャナ角度信号を信号処理装置１７に出力する。
【００２６】
受信レンズ７は、ターゲット６に反射されたレーザ光の反射光を集光する。
アレイ状受光器８の受光器８ａ〜８ｄは、受信レンズ７により集光されたレーザ光の反射光を受光して、その反射光を電気信号に変換し、その電気信号を受信信号として比較処理回路９の増幅回路１０に出力する（ステップＳＴ３）。
増幅回路１０の増幅器１０ａ〜１０ｄは、受光器８ａ〜８ｄから受信信号を受けると、その受信信号を増幅し、増幅後の受信信号を比較回路１１の比較器１１ａ〜１１ｄに出力する。
【００２７】
比較回路１１の比較器１１ａ〜１１ｄは、増幅器１０ａ〜１０ｄから増幅後の受信信号を受けると、各々の受信信号の信号レベルと、ターゲット６の検出レベルに対応する閾値電圧Ｔｈとを比較する（ステップＳＴ４）。
図３のフローチャートにおけるステップＳＴ５〜ＳＴ１１の処理では、記載の簡単化のため、増幅器１０ａ〜１０ｄから出力された各々の受信信号を区別していないが、各々の受信信号が比較処理対象の信号である。
即ち、増幅器１０ａ〜１０ｄから出力された各々の受信信号に対する比較処理が並列的に実施される。
以下、ステップＳＴ５〜ＳＴ１１の処理内容を具体的に説明する。
【００２８】
比較回路１１の比較器１１ａ〜１１ｄは、増幅器１０ａ〜１０ｄから出力された受信信号の信号レベルが閾値電圧Ｔｈ以上であれば（ステップＳＴ５：ＹＥＳの場合）、ＨＩＧＨレベルの信号をスイッチ回路１２のスイッチ１２ａ〜１２ｄに出力することで、スイッチ１２ａ〜１２ｄをＯＮ状態にする（ステップＳＴ６）。
スイッチ回路１２のスイッチ１２ａ〜１２ｄがＯＮ状態になると、増幅器１０ａ〜１０ｄと、比較回路１３の比較器１３ａ〜１３ｄ及びスイッチ回路１４のスイッチ１４ａ〜１４ｄとの間が電気的につながるため、増幅器１０ａ〜１０ｄによる増幅後の受信信号が、比較器１３ａ〜１３ｄ及びスイッチ１４ａ〜１４ｄに出力される。
【００２９】
比較回路１１の比較器１１ａ〜１１ｄは、その受信信号の信号レベルが閾値電圧Ｔｈより小さければ（ステップＳＴ５：ＮＯの場合）、ＬＯＷレベルの信号をスイッチ回路１２のスイッチ１２ａ〜１２ｄに出力することで、スイッチ１２ａ〜１２ｄをＯＦＦ状態にする（ステップＳＴ７）。
スイッチ回路１２のスイッチ１２ａ〜１２ｄがＯＦＦ状態になると、増幅器１０ａ〜１０ｄと、比較回路１３の比較器１３ａ〜１３ｄ及びスイッチ回路１４のスイッチ１４ａ〜１４ｄとの間が電気的に切断されるため、増幅器１０ａ〜１０ｄによる増幅後の受信信号が、比較器１３ａ〜１３ｄ及びスイッチ１４ａ〜１４ｄに出力されなくなる。
【００３０】
比較回路１３の比較器１３ａ〜１３ｄは、スイッチ１２ａ〜１２ｄを通過してきた受信信号を受けると、その受信信号の信号レベルと、増幅器１０ａ〜１０ｄの飽和電圧Ｖａを比較する（ステップＳＴ８）。
比較回路１３の比較器１３ａ〜１３ｄは、その受信信号の信号レベルが飽和電圧Ｖａ以下であれば（ステップＳＴ９：ＹＥＳの場合）、ＬＯＷレベルの信号をスイッチ回路１４のスイッチ１４ａ〜１４ｄに出力することで、スイッチ１４ａ〜１４ｄをＯＮ状態にする（ステップＳＴ１０）。
スイッチ回路１４のスイッチ１４ａ〜１４ｄがＯＮ状態になると、スイッチ回路１２のスイッチ１２ａ〜１２ｄと、加算回路１５との間が電気的につながるため、スイッチ１２ａ〜１２ｄを通過してきた受信信号が加算回路１５に出力される。
【００３１】
比較回路１３の比較器１３ａ〜１３ｄは、その受信信号の信号レベルが飽和電圧Ｖａより大きければ（ステップＳＴ９：ＮＯの場合）、ＨＩＧＨレベルの信号をスイッチ回路１４のスイッチ１４ａ〜１４ｄに出力することで、スイッチ１４ａ〜１４ｄをＯＦＦ状態にする（ステップＳＴ１１）。
スイッチ回路１４のスイッチ１４ａ〜１４ｄがＯＦＦ状態になると、スイッチ回路１２のスイッチ１２ａ〜１２ｄと、加算回路１５との間が電気的に切断されるため、スイッチ１２ａ〜１２ｄを通過してきた受信信号が、加算回路１５に出力されなくなる。
【００３２】
加算回路１５は、スイッチ１４ａ〜１４ｄを通過してきた１つ以上の受信信号を受けると、１つ以上の受信信号の総和を算出し、その受信信号の総和を示す加算信号を距離強度算出装置１６に出力する（ステップＳＴ１２）。
スイッチ１４ａ〜１４ｄを通過してきた受信信号は、信号レベルが閾値電圧Ｔｈ以上であり、かつ、増幅器１０ａ〜１０ｄの飽和電圧Ｖａ以下の信号である。即ち、飽和していない受信信号である。
【００３３】
距離強度算出装置１６は、基準トリガ発生装置２からトリガ信号が出力された時点から、加算回路１５より加算信号が出力されるまでの時間を計測して、その計測した時間からターゲット６までの距離を算出し、その距離を示す距離信号を信号処理装置１７に出力する（ステップＳＴ１３）。
ここで、レーザ光の光速がｃ、トリガ信号が出力された時点から加算信号を受けるまでの時間がτであるとすると、ターゲット６までの距離Ｌは、下記の式（１）のように算出することができる。
0006399971.tif 000002
また、距離強度算出装置１６は、加算回路１５より出力された加算信号から反射光の信号強度を算出し、その信号強度を示す強度信号を信号処理装置１７に出力する（ステップＳＴ１３）。反射光の信号強度と加算信号の信号レベルとは、正比例の関係がある。
【００３４】
信号処理装置１７は、スキャナ角度モニタ装置５より出力されたスキャナ角度信号からレーザ光の照射方向を特定する。
信号処理装置１７は、距離強度算出装置１６から距離信号を受けると、レーザ光の照射方向に対して、その距離信号が示す距離をプロットすることで、ターゲット６までの距離を示す三次元距離画像を生成する（ステップＳＴ１４）。
また、信号処理装置１７は、距離強度算出装置１６から強度信号を受けると、レーザ光の照射方向に対して、その強度信号が示す信号強度をプロットすることで、ターゲット６におけるレーザ光の反射強度を示す強度画像を生成する（ステップＳＴ１４）。
【００３５】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、比較回路１３の比較器１３ａ〜１３ｄが、スイッチ１２ａ〜１２ｄを通過してきた受信信号の信号レベルと増幅器１０ａ〜１０ｄの飽和電圧Ｖａを比較し、その受信信号の信号レベルが飽和電圧Ｖａ以下であればＬＯＷレベルの信号をスイッチ回路１４のスイッチ１４ａ〜１４ｄに出力することで、スイッチ１４ａ〜１４ｄをＯＮ状態にする一方、その受信信号の信号レベルが飽和電圧Ｖａより大きければ、ＨＩＧＨレベルの信号をスイッチ回路１４のスイッチ１４ａ〜１４ｄに出力することで、スイッチ１４ａ〜１４ｄをＯＦＦ状態にするように構成したので、受信信号の信号レベルが明らかに大きい反射光が受光された場合の距離の算出精度の劣化を防止することができる効果を奏する。
【００３６】
即ち、この実施の形態１によれば、信号レベルが増幅器１０ａ〜１０ｄの飽和電圧Ｖａより大きい飽和している受信信号が、加算回路１５での加算対象から除外されるので、リンギング等による受信信号の時間波形の歪みの発生を防止することができる。したがって、受信信号の時間波形の歪みの発生を原因とする距離の算出精度の劣化を防止することができる。
また、加算回路１５が、スイッチ１４ａ〜１４ｄを通過してきた１つ以上の受信信号のうち、少なくとも１つの受信信号を加算するようにしているので、監視領域内に侵入している人や物などのターゲット６の検出漏れを防止することができる。
なお、飽和を回避する上で、レーザ光源３のパワーの制御を実行する必要がないため、装置全体の負荷が軽減される。
【００３７】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、比較処理回路９が、増幅器１０ａ〜１０ｄから出力される受信信号のうち、信号レベルが閾値電圧Ｔｈ以上、かつ、飽和電圧Ｖａ以下の受信信号だけを加算回路１５に出力するレーザレーダ装置について説明している。
このレーザレーダ装置では、加算回路１５が、増幅器１０ａ〜１０ｄで飽和していない受信信号だけを加算しているものであるが、それらの受信信号を加算した加算信号の信号レベルが加算回路１５の飽和電圧Ｖｂを超える場合もある。
この実施の形態２では、加算信号の信号レベルが加算回路１５の飽和電圧Ｖｂを超えた場合、スイッチ１４ａ〜１４ｄを通過してきた１つ以上の受信信号の一部を遮断するレーザレーダ装置について説明する。
【００３８】
図５はこの発明の実施の形態２によるレーザレーダ装置を示す構成図であり、図６はこの発明の実施の形態２によるレーザレーダ装置の比較処理回路２０を示す構成図である。
図５及び図６において、図１及び図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
比較処理回路２０は増幅回路１０、比較回路１１、スイッチ回路１２、比較回路１３、スイッチ回路１４、比較器２１、遅延回路２２及びスイッチ回路２３から構成されている。
【００３９】
比較器２１は加算回路１５から出力された加算信号の信号レベルと加算回路１５の飽和電圧Ｖｂを比較し、その加算信号の信号レベルが加算回路１５の飽和電圧Ｖｂより大きければ、ＨＩＧＨレベルの信号を遅延回路２２の遅延素子２２ａ、スイッチ回路２３のスイッチ２３ａ及び距離強度算出装置３０に出力し、その加算信号の信号レベルが加算回路１５の飽和電圧Ｖｂ以下であれば、ＬＯＷレベルの信号を遅延回路２２の遅延素子２２ａ、スイッチ回路２３のスイッチ２３ａ及び距離強度算出装置３０に出力する。
【００４０】
遅延回路２２は複数の遅延素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃから構成されており、遅延素子２２ａは比較器２１からＨＩＧＨレベルの信号を受けると、一定遅延時間後にＨＩＧＨレベルの信号を遅延素子２２ｂ及びスイッチ２３ｂに出力し、比較器２１からＬＯＷレベルの信号を受けると、一定遅延時間後にＬＯＷレベルの信号を遅延素子２２ｂ及びスイッチ２３ｂに出力する。
遅延素子２２ｂは遅延素子２２ａからＨＩＧＨレベルの信号を受けると、一定遅延時間後にＨＩＧＨレベルの信号を遅延素子２２ｃ及びスイッチ２３ｃに出力し、遅延素子２２ａからＬＯＷレベルの信号を受けると、一定遅延時間後にＬＯＷレベルの信号を遅延素子２２ｃ及びスイッチ２３ｃに出力する。
遅延素子２２ｃは遅延素子２２ｂからＨＩＧＨレベルの信号を受けると、一定遅延時間後にＨＩＧＨレベルの信号をスイッチ２３ｄに出力し、遅延素子２２ｂからＬＯＷレベルの信号を受けると、一定遅延時間後にＬＯＷレベルの信号をスイッチ２３ｄに出力する。
【００４１】
スイッチ回路２３は複数のスイッチ２３ａ〜２３ｄから構成されており、スイッチ２３ａ〜２３ｄは比較器２１，遅延素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃからＨＩＧＨレベルの信号を受けると、ＯＦＦ状態となり、スイッチ１４ａ〜１４ｄを通過してきた受信信号の通過を阻止する。一方、比較器２１，遅延素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃからＬＯＷレベルの信号を受けると、ＯＮ状態となり、スイッチ１４ａ〜１４ｄを通過してきた受信信号の通過を許可する。
なお、比較器２１、遅延素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃ及びスイッチ２３ａ〜２３ｄから信号遮断回路が構成されている。
【００４２】
距離強度算出装置３０は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、図１の距離強度算出装置１６と同様に、基準トリガ発生装置２からトリガ信号が出力された時点から、加算回路１５より加算信号が出力されるまでの時間を計測して、その計測した時間からターゲット６までの距離を算出し、その距離を示す距離信号を信号処理装置１７に出力する処理を実施する。
また、距離強度算出装置３０は、図１の距離強度算出装置１６と同様に、加算回路１５より出力された加算信号から反射光の信号強度を算出し、その信号強度を示す強度信号を信号処理装置１７に出力するが、比較処理回路２０の比較器２１からＨＩＧＨレベルの信号が出力された場合、その加算信号から反射光の信号強度を算出する処理を実施せずに待機し、比較器２１から出力された信号がＨＩＧＨレベルの信号からＬＯＷレベルの信号に変わったタイミングで、加算回路１５より出力された加算信号から反射光の信号強度を算出する処理を実施する。
なお、距離強度算出装置３０は距離算出部を構成している。
【００４３】
図７は遅延回路２２の遅延素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃを示す構成図である。
図７の遅延素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、４個のＮＡＮＤゲート３１〜３４から構成されているＤフリップフロップである。
遅延素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、前段の比較器２１、遅延素子２２ａ，２２ｂから出力されたＨＩＧＨレベルの信号がＤ端子に入力されているとき、クロック端子に入力されるクロック信号の信号レベルがＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに変化すると、Ｑ端子からＨＩＧＨレベルの信号を出力する。
また、前段の比較器２１、遅延素子２２ａ，２２ｂから出力されたＬＯＷレベルの信号がＤ端子に入力されているとき、クロック端子に入力されるクロック信号の信号レベルがＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに変化すると、Ｑ端子からＬＯＷレベルの信号を出力する。
【００４４】
次に動作について説明する。
比較器２１、遅延回路２２及びスイッチ回路２３を追加している点と、距離強度算出装置３０以外は、上記実施の形態１と同様であるため、ここでは、比較器２１、遅延回路２２、スイッチ回路２３及び距離強度算出装置３０の処理内容を説明する。
スイッチ回路２３のスイッチ２３ａ〜２３ｄは、初期状態ではＯＮ状態である。
この実施の形態２では、説明の便宜上、スイッチ１２ａ〜１２ｄ，１４ａ〜１４ｄがＯＮ状態であるものとして説明する。
【００４５】
比較処理回路２０の比較器２１は、加算回路１５から出力された加算信号の信号レベルと、加算回路１５の飽和電圧Ｖｂとを比較する。
図８は加算回路１５から出力された加算信号の信号レベルと飽和電圧Ｖｂの関係を示す説明図である。
図８において、Ｖｏｕｔ１は増幅器１０ａ〜１０ｄから出力された受信信号のうち、増幅器１０ｄから出力された受信信号だけが加算回路１５に入力された場合の加算信号の信号レベルを示し、Ｖｏｕｔ２は増幅器１０ｃと増幅器１０ｄから出力された受信信号が加算回路１５に入力された場合の加算信号の信号レベルを示している。
また、Ｖｏｕｔ３は増幅器１０ｂ〜１０ｄから出力された受信信号が加算回路１５に入力された場合の加算信号の信号レベルを示し、Ｖｏｕｔ４は増幅器１０ａ〜１０ｄから出力された受信信号の全てが加算回路１５に入力された場合の加算信号の信号レベルを示している。
【００４６】
図８では、増幅器１０ｃ，１０ｄから出力された受信信号が加算回路１５に入力された場合、加算信号の信号レベルが飽和電圧Ｖｂに満たないが、増幅器１０ｂ〜１０ｄから出力された受信信号が加算回路１５に入力された場合、加算信号の信号レベルが飽和電圧Ｖｂを超える例を示している。
なお、図８では、説明の便宜上、加算回路１５の飽和電圧Ｖｂが、Ｖｏｕｔ２とＶｏｕｔ３の間にある例を示しているが、一般的には、Ｖｏｕｔ３とＶｏｕｔ４の間にあることが多いものと考えられる。
【００４７】
比較器２１は、加算回路１５から出力された加算信号の信号レベルが加算回路１５の飽和電圧Ｖｂより大きければ、ＨＩＧＨレベルの信号を遅延回路２２の遅延素子２２ａ、スイッチ回路２３のスイッチ２３ａ及び距離強度算出装置３０に出力する。
距離強度算出装置３０は、加算回路１５から出力された加算信号の信号レベルが加算回路１５の飽和電圧Ｖｂより大きい場合でも、図１の距離強度算出装置１６と同様に、基準トリガ発生装置２からトリガ信号が出力された時点から、加算回路１５より加算信号が出力されるまでの時間を計測して、その計測した時間からターゲット６までの距離を算出し、その距離を示す距離信号を信号処理装置１７に出力する。
しかし、距離強度算出装置３０は、加算信号の信号レベルが加算回路１５の飽和電圧Ｖｂより大きい状況下では、その加算信号から反射光の信号強度を正確に算出することができないため、比較処理回路２０の比較器２１からＨＩＧＨレベルの信号を受けると、その加算信号から反射光の信号強度を算出する処理を実施せずに待機する。
【００４８】
スイッチ回路２３のスイッチ２３ａは、比較器２１からＨＩＧＨレベルの信号を受けると、ＯＦＦ状態となり、スイッチ１４ａを通過してきた受信信号の通過を阻止する。
これにより、増幅器１０ａから出力された受信信号が加算回路１５に入力されなくなるため、加算回路１５から出力される加算信号の信号レベルが、Ｖｏｕｔ４からＶｏｕｔ３に減少するが、図８の例では、未だ、加算回路１５から出力された加算信号の信号レベルが加算回路１５の飽和電圧Ｖｂより大きい状態になっている。
【００４９】
遅延回路２２の遅延素子２２ａは、比較器２１からＨＩＧＨレベルの信号を受けたのち、クロック端子に入力されるクロック信号の信号レベルがＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに変化すると、ＨＩＧＨレベルの信号を後段の遅延素子２２ｂ及びスイッチ回路２３のスイッチ２３ｂに出力する。
スイッチ回路２３のスイッチ２３ｂは、遅延素子２２ａからＨＩＧＨレベルの信号を受けると、ＯＦＦ状態となり、スイッチ１４ｂを通過してきた受信信号の通過を阻止する。
これにより、増幅器１０ｂから出力された受信信号が加算回路１５に入力されなくなるため、加算回路１５から出力される加算信号の信号レベルが、Ｖｏｕｔ３からＶｏｕｔ２に減少する。
この結果、図８の例では、加算回路１５から出力された加算信号の信号レベルが加算回路１５の飽和電圧Ｖｂより小さくなる。
【００５０】
比較処理回路２０の比較器２１は、加算回路１５から出力された加算信号の信号レベルと、加算回路１５の飽和電圧Ｖｂとを比較し、その加算信号の信号レベルが加算回路１５の飽和電圧Ｖｂより小さくなれば、ＬＯＷレベルの信号を遅延回路２２の遅延素子２２ａ、スイッチ回路２３のスイッチ２３ａ及び距離強度算出装置３０に出力する。
距離強度算出装置３０は、比較処理回路２０の比較器２１から出力された信号がＨＩＧＨレベルの信号からＬＯＷレベルの信号に変わると、信号レベルが変わったタイミングで、加算回路１５より出力された加算信号から反射光の信号強度を算出する。
図８の例では、増幅器１０ｃより出力された受信信号と増幅器１０ｄより出力された受信信号が加算されている加算信号から反射光の信号強度が算出される。即ち、信号レベルＶｏｕｔ２の加算信号から反射光の信号強度が算出される。
【００５１】
以降の処理内容は、距離強度算出装置３０による信号強度の算出処理とは関係ないが、次のように動作する。
遅延回路２２の遅延素子２２ｂは、遅延素子２２ａからＨＩＧＨレベルの信号を受けたのち、クロック端子に入力されるクロック信号の信号レベルがＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに変化すると、ＨＩＧＨレベルの信号を後段の遅延素子２２ｃ及びスイッチ回路２３のスイッチ２３ｃに出力する。
スイッチ回路２３のスイッチ２３ｃは、遅延素子２２ｂからＨＩＧＨレベルの信号を受けると、ＯＦＦ状態となり、スイッチ１４ｃを通過してきた受信信号の通過を阻止する。
これにより、増幅器１０ｃから出力された受信信号が加算回路１５に入力されなくなるため、加算回路１５から出力される加算信号の信号レベルが、Ｖｏｕｔ２からＶｏｕｔ１に減少する。
【００５２】
遅延回路２２の遅延素子２２ｃは、遅延素子２２ｂからＨＩＧＨレベルの信号を受けたのち、クロック端子に入力されるクロック信号の信号レベルがＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに変化すると、ＨＩＧＨレベルの信号をスイッチ回路２３のスイッチ２３ｄに出力する。
スイッチ回路２３のスイッチ２３ｄは、遅延素子２２ｃからＨＩＧＨレベルの信号を受けると、ＯＦＦ状態となり、スイッチ１４ｄを通過してきた受信信号の通過を阻止する。
これにより、増幅器１０ａ〜１０ｄから出力された受信信号の全てが加算回路１５に入力されなくなるため、加算回路１５から出力される加算信号の信号レベルが零になる。
【００５３】
スイッチ回路２３のスイッチ２３ａは、比較器２１からＬＯＷレベルの信号を受けると、初期状態と同じＯＮ状態に戻る。図８の例では、加算回路１５から信号レベルＶｏｕｔ２の加算信号が出力されたとき、比較器２１からＬＯＷレベルの信号を受ける。
遅延素子２２ａは、比較器２１からＬＯＷレベルの信号を受けたのち、クロック端子に入力されるクロック信号の信号レベルがＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに変化すると、ＬＯＷレベルの信号を後段の遅延素子２２ｂ及びスイッチ２３ｂに出力する。
【００５４】
スイッチ回路２３のスイッチ２３ｂは、遅延素子２２ａからＬＯＷレベルの信号を受けると、初期状態と同じＯＮ状態に戻る。
遅延素子２２ｂは、遅延素子２２ａからＬＯＷレベルの信号を受けたのち、クロック端子に入力されるクロック信号の信号レベルがＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに変化すると、ＬＯＷレベルの信号を後段の遅延素子２２ｃ及びスイッチ２３ｃに出力する。
【００５５】
スイッチ回路２３のスイッチ２３ｃは、遅延素子２２ｂからＬＯＷレベルの信号を受けると、初期状態と同じＯＮ状態に戻る。
遅延素子２２ｃは、遅延素子２２ｂからＬＯＷレベルの信号を受けたのち、クロック端子に入力されるクロック信号の信号レベルがＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに変化すると、ＬＯＷレベルの信号をスイッチ２３ｄに出力する。
スイッチ回路２３のスイッチ２３ｄは、遅延素子２２ｃからＬＯＷレベルの信号を受けると、初期状態と同じＯＮ状態に戻る。
【００５６】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、加算回路１５から出力された加算信号の信号レベルが、加算回路１５の飽和電圧Ｖｂより大きい場合、スイッチ１４ａ〜１４ｄを通過してきた１以上の受信信号の一部を遮断するように構成したので、加算信号の信号レベルが飽和電圧Ｖｂより小さい状態で、反射光の信号強度を算出することが可能となり、信号強度の算出精度を高めることができる効果を奏する。
【００５７】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１  レーザ光照射部、２  基準トリガ発生装置、３  レーザ光源、４  スキャナ、５  スキャナ角度モニタ装置、６  ターゲット、７  受信レンズ、８  アレイ状受光器、８ａ〜８ｄ  受光器、９  比較処理回路、１０  増幅回路、１０ａ〜１０ｄ  増幅器、１１  比較回路、１１ａ〜１１ｄ  比較器（通過制御回路）、１２  スイッチ回路、１２ａ〜１２ｄ  スイッチ（通過制御回路）、１３  比較回路、１３ａ〜１３ｄ  比較器（通過制御回路）、１４  スイッチ回路、１４ａ〜１４ｄ  スイッチ（通過制御回路）、１５  加算回路、１６  距離強度算出装置（距離算出部）、１７  信号処理装置（画像生成部）、２０  比較処理回路、２１  比較器（信号遮断回路）、２２  遅延回路、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ  遅延素子（信号遮断回路）、２３  スイッチ回路、２３ａ〜２３ｄ  スイッチ（信号遮断回路）、３０  距離強度算出装置（距離算出部）、３１〜３４  ＮＡＮＤゲート。
【図１】
0006399971.tif 000003
【図２】
0006399971.tif 000004
【図３】
0006399971.tif 000005
【図４】
0006399971.tif 000006
【図５】
0006399971.tif 000007
【図６】
0006399971.tif 000008
【図７】
0006399971.tif 000009
【図８】
0006399971.tif 000010