(57)【要約】【課題】高速処理が可能なレーザレーダ装置を提供できる。【解決手段】前方に出射したレーザ光に対して反射光の光量が所定値より小さい領域においては光走査速度を標準値より下げて検出を行い、反射光の光量が所定値より大きい領域においては光走査速度を標準値より上げて検出を行う。領域においては光走査速度が標準値より遅くなっているため、ある同じ角度範囲幅においての反射光の積算回数を、角度分解能を下げることなく基準回数より増加させることができる。これにより、歩行者など反射光量の小さい物体を感度よく検出することができる。一方、反射光の光量が大きい領域においては、光走査速度が標準値より速くし、ある同じ角度範囲幅においてのパルスの積算回数は基準回数より少なくするが、元々十分な反射光量が得られているため問題なく正確な距離・方向の検出は可能である。【選択図】図６
2012063236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出力する発光素子と、該発光素子から入射されたレーザ光を走査する光偏向器と、出射したレーザ光が物体に反射した反射光を受光する受光器と、該受光器から出力される受光信号の波形から受光信号強度を検出する受光信号強度検出手段と、前記受光器から出力される受光信号を所定の積分回数で積分する演算器と、を備え、前記受光信号を積分した積分信号の波形に基づいて物体の位置検知、物体までの距離測定を行うレーザレーダ装置において、
前記受光信号強度に応じて前記光偏向器によるレーザ光の光走査速度を変更し、変更後の光走査速度に応じて増減させた積分回数で受光信号を積分するように制御する制御手段を備えたことを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項２】
請求項１記載のレーザレーダ装置において、
前記制御手段は、前記受光信号強度が所定値より大きい領域においては光走査速度を速くして積算回数を減らし、前記受光信号の強度が所定値より小さい領域においては光走査速度を遅くして積算回数を増やすことを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーザレーダ装置において、
前記制御手段は、低反射率の受光信号もしくは遠距離からの受光信号の出力が所定値より小さい物体周辺での光走査速度は、前記受光信号の強度が所定値より小さい領域においての光走査速度より遅くし、前記受光信号の強度が所定値より小さい領域における積算回数より増やすことを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザレーダ装置において、
前記制御手段は、前記受光信号強度が所定値より以下であるときは所定の一定光走査速度とすることを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項５】
請求項１記載のレーザレーダ装置において、
前記受光信号強度検出手段による前記受光信号の信号強度の測定は、前記受光信号の波形のピーク値に対して行うことを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項６】
請求項１記載のレーザレーダ装置において、
前記光偏向器は、印加電圧に応じて出射方向を変化する電気光学結晶で構成された光偏向素子を具備することを特徴とするレーザレーダ装置。
【請求項７】
請求項６記載のレーザレーダ装置において、
前記光偏向素子の前記電気光学結晶に分極反転領域を形成することを特徴とするレーザレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、赤外線レーザ等で前方をスキャンするレーザレーダ装置を用い、その反射を受信して前方の物体の有無、その物体までの距離を検出する測距装置が実用化されている。このレーザレーダ装置の原理は、レーザダイオードなどの発光素子によって発光されたレーザ光を、ポリゴンミラーなどの偏向器を用いて照射方向を変化させる。そして、レーザ光が反射物によって反射された場合その反射光をフォトダイオードなどの受光素子により受光し、受光素子によって受光強度に対応する電気信号を出力する。このとき、レーザ光が照射されてから、受光素子によって出力された電気信号が基準値以上となる反射光を受光したときまでの時間に基づいて反射物までの距離を検出する。また、そのレーザ光の照射角度に基づいて反射物の方向を検出する。
【０００３】
このような原理のレーザレーダ装置は、主に、自動車に搭載され、自車より前方を走行する先行車との車間距離を検出し、検出した車間距離を一定に保つようにブレーキやアクセルの操作を自動的に制御するクルージングコントロールなどに使用されている。しかし、近年になって、先行車のみならず、歩行者や障害物などを検知し、それらとの接触を避けるための緊急停止等にも使われるようになってきている。
【０００４】
車輌の後面には、レーザ光等の送信波に対して反射強度の高いリフレクタが備えられ、また車体自体も比較的高い反射強度を備えている。そのため、車載レーザレーザ装置は、先行車に関しては十分な感度をもって検出することが可能である。しかし、歩行者や障害物の一部などは、電磁波に対する反射強度が低く、通常の方法では車輌に比較して検出が困難になっている。
【０００５】
そのため、レーザレーダ装置において、反射強度不足に対する対応策が必要となる。その対応策の一つとして、受光素子の感度(ゲイン)を上げることが考えられる。受光素子の感度(ゲイン)を上げることにより、低反射の物体のため検出閾値以下となっている信号を検出閾値以上にすることができ、低反射の物体に対する感度を上げることができる。しかし、受光素子の感度を上げると、ノイズ成分まで大きくなってしまい、誤検出が増えてしまう、という課題が発生する。
【０００６】
別の対応策として、受信信号を積算する回数を増加させることが考えられる。受信信号の積算回数を増加させることにより、ノイズに対する信号成分の強度を増やすことができる。個々の受信信号の成分は小さくても、受信信号を積算回数を増やすことにより、信号強度を強くすることができるのである。ノイズ成分はランダムであるため、所定個数の受信信号を積算させても増幅の程度が小さいが、信号成分は積算させることにより強度が増えていく。これにより、受信信号成分のＳ／Ｎ比を向上させることができる。しかし、受信信号の積算回数を増加させた場合、ひとまとまりとなる個数が増えてしまい、角度分解能が低下してしまう、という課題が発生する。
【０００７】
これらの課題を解決する方法として、特許文献１に記載のものが知られている。この特許文献１に記載の発明は、ノイズによる、Ｓ／Ｎ比低下や角度分解能低下を補うために、自車の走行状態と物体の情報（方向、距離）に基づいて求めた自車と物体の相対速度に応じて、測定される各照射方向の受波強度の演算処理を切替えるレーザ装置である。この特許文献１のレーダ装置では、所定の走査範囲で１スキャンの走査を行い受光信号の波形から受波強度を検出する。そして、この１スキャンの走査と受波強度検出を複数回行って各スキャン毎の受波強度を検出しておく。この１スキャンの期間をフレームと称す。そして、自車と物体の相対速度に応じて、同一照射方向の受波強度のデータを各フレーム間で加算平均又は積分するフレーム合成処理と、走査方向で複数の照射方向の受波強度のデータを各フレーム毎で加算平均又は積分する角度合成処理とを切り替える。例えば自車と物体との相対速度が小さい場合は物体の捕捉そのものが容易であるので、この場合は上記フレーム合成処理を行って複数のフレームでの同一照射方向における各受波強度のデータを取得し、各フレーム間での各受波強度のデータを加算平均又は積分する。これにより、物体と推測される同一照射方向の受波強度のみを上げることでＳ／Ｎ比を向上でき、その結果物体の位置が正確に測定できる。一方、相対速度が大きい場合は物体の移動に追従できず物体の捕捉が難しいので、この場合は上記角度合成処理を行って同一のフレームでの複数の照射方向における受波強度のデータを取得し、受波強度のデータを加算平均又は積分する。これにより、１フレームにおける複数の照射方向における反射光の受波強度のデータを取得して走査範囲内における角度分解能を上げることで物体の捕捉を可能とし、その結果物体との距離を正確に測定できる。このように、上記特許文献１では、上記フレーム合成処理と上記角度合成処理とを組み合わせてＳ／Ｎ比低下や角度分解能低下を防ぎながら信号強度を上げている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１によれば、上記フレーム合成処理を行う際各フレーム毎で取得した各受波強度のデータをメモリに一旦記憶し、各処理において各フレーム毎の受波強度の必要なデータを読み出して加算平均又は積分の演算を行ってその演算結果を記憶していた。このために、メモリへの負担が増大し、かつデータ処理に要する演算時間を含めた処理時間が大きくなってしまう、という問題がある。
【０００９】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、高速処理が可能なレーザレーダ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、レーザ光を出力する発光素子と、該発光素子から入射されたレーザ光を走査する光偏向器と、１走査で出射したレーザ光が物体に反射した反射光を受光する受光器と、該受光器から出力される受光信号の波形から受光信号強度を検出する受光信号強度検出手段と、前記受光器から出力される受光信号を所定の積分回数で積分する演算器と、を備え、前記受光信号を積分した積分信号の波形に基づいて物体の位置検知、物体までの距離測定を行うレーザレーダ装置において、前記受光信号強度に応じて前記光偏向器によるレーザ光の光走査速度を変更し、変更後の光走査速度に応じて増減させた積分回数で受光信号を積分するように制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１記載のレーザレーダ装置において、前記制御手段は、前記受光信号強度が所定値より大きい領域においては光走査速度を速くして積算回数を減らし、前記受光信号の強度が所定値より小さい領域においては光走査速度を遅くして積算回数を増やすことを特徴とするものである。
更に、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のレーザレーダ装置において、前記制御手段は、低反射率の受光信号もしくは遠距離からの受光信号の出力が所定値より小さい物体周辺での光走査速度は、前記受光信号の強度が所定値より小さい領域においての光走査速度より遅くし、前記受光信号の強度が所定値より小さい領域における積算回数より増やすことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザレーダ装置において、前記制御手段は、前記受光信号強度が所定値より以下であるときは所定の一定光走査速度とすることを特徴とするものである。
更に、請求項５の発明は、請求項１記載のレーザレーダ装置において、前記受光信号強度検出手段による前記受光信号の信号強度の測定は、前記受光信号の波形のピーク値に対して行うことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１記載のレーザレーダ装置において、前記光偏向器は、印加電圧に応じて出射方向を変化する電気光学結晶で構成された光偏向素子を具備することを特徴とするものである。
更に、請求項７の発明は、請求項６記載のレーザレーダ装置において、前記光偏向素子の前記電気光学結晶に分極反転領域を形成することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、光偏向器によって１走査で出射したレーザ光が物体に反射した反射光を受光する。そして、受光器から出力される受光信号の波形から１走査範囲における受光信号強度を検出する。検出した受光信号強度に応じて光偏向器によるレーザ光の光走査速度を変更する。変更後の光走査速度に応じて増減させた積分回数で受光信号を積分する。具体的には、１走査で受光した反射光の受光信号強度が低い対象物に対しては、光走査速度を遅くし、かつ積分回数を増やす。これにより、受光信号強度が低い物体に対しては、角度分解能やＳ／Ｎ比を高めることができる。一方、１走査で受光した反射光の受光信号強度が高い対象物に対しては、光走査速度を速くした上で受信信号の積算回数を減らす。受光信号強度が高い対象物に対しては、元々十分な反射光量が得られているため光走査速度を遅くしても問題ない。このように、１走査のみで取得した受光した受光信号強度に応じて光走査速度を制御しながら受信信号に対する積分回数を増減させる。このため、１走査で受光した受光信号強度を取得し、その１走査分の受信信号強度を用いた積分演算を処理するだけで済む。これにより、各走査毎で取得した受波強度をメモリに書き込んだり読み出したりを行うことが減り、メモリへの負担や演算部の負担を軽減でき、メモリへの読出しや書込み時間や演算時間を短縮することができ、高速処理が可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上、本発明によれば、高速処理が可能なレーザレーダ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態のレーザレーダ装置の概要を示す図である。
【図２】反射光の光量を示す図である。
【図３】積算回数別の反射光の光量の変化を示す図である。
【図４】反射光の走査角度に対する走査速度の関係を示す図である。
【図５】走査速度一定のときの走査角度に対する積算した反射信号強度の関係を示す図である。
【図６】走査速度を対象物毎に変化したときの走査角度に対する積算した反射信号強度の関係を示す図である。
【図７】本実施形態のレーザレーダ装置における各出射パルスに対する様々な物体、距離による反射信号の波形を示す図である。
【図８】反射信号強度の値に応じた光走査速度の変化を示す図である。
【図９】本実施形態における反射光の走査角度に対する走査速度の関係を示す図である。
【図１０】反射信号強度の値に応じた光走査速度の変化を示す図である。
【図１１】光偏向素子の構成を示す断面図である。
【図１２】光偏向素子の構成を示す平面図である。
【図１３】本実施形態のレーザレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】出射レーザ光と反射レーザ光との時間を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を適用する実施形態のレーザレーダ装置について説明する。
図１は実施形態のレーザレーダ装置の概要を示す図である。同図に示すように、本実施形態のレーザレーダ装置１０は、発光素子からレーザ光がパルス光として出射され、そのレーザ光は光を走査させる光走査機構に入射される。これにより、前方の走査範囲にレーザ光が走査される。このようにして光走査されたパルス波のレーザ光は、前方の物体の前方車輌２０や歩行者３０に反射し、そのパルス波の反射光を受光する。レーザ光を出射して反射光を受光するまでの時間を計時することで物体までの距離を算出する。
【００１５】
このとき、パルス波の反射光による受光信号の出力、つまり反射光量に応じて光走査速度を変化させる。一般的にレーザ光に対する反射率の高い前方車輌２０や近距離の物体などを検知する場合、受光するパルス波の反射光の光量は図２の（ａ）に示すように標準値より大きなものになる。このようなときの物体の距離検知は、パルス波の反射光と外乱によるノイズのＳ／Ｎ比が大きく取れているため、正確に行うことができる。
【００１６】
一方、通常レーザ光に対する反射率の低い歩行者や遠距離の物体などを検知する場合、受光するパルス波の反射光の光量は図２の（ｂ）に示すように、非常に小さなものとなる。そのため、自然光などの外乱によるノイズからの分離が難しく、正確な距離検知ができないという問題が発生する。そのため、検知対象となるパルス波の隣接する複数のパルス波の受光信号を積算することで、物体からの受光光量を強調してＳ／Ｎ比を上げる必要がある。この受光信号の積算においては、特に反射率の低い物体の検出では、積算回数を増やすことにより受光信号のＳ／Ｎ比を上げることができる。しかし、積算回数を単純に増やすことは、レーザ光を走査していることから角度方向の分解能を低下させることにつながる。それにより、物体の境界や方向が正確でなくなるという課題が生じる。
【００１７】
また、同じ光走査角度幅に対して多くのパルス波の受光信号の積算回数を得るためには、出射したパルス波のレーザ光の時間間隔が一定の場合は光走査速度を遅くすることによって達成できる。例えば出射したパルス波のレーザ光の周期一定のもとで光走査速度を１／１０とした場合、同じ偏向角度幅において１０倍のパルス積算回数が得られることになる。図３に示すように、各々の反射光のパルス波のピーク値が小さく、外乱などのノイズとの分離が困難である場合でも、パルス波の反射光を積算することでＳ／Ｎ比が上がる。このＳ／Ｎ比は、積算回数を多くすることによって顕著に増加させることができる。そのため、低い反射率の物体からの反射光に関しては、光走査速度遅くすることで積算回数を増やし、パルス信号の高いＳ／Ｎ比を得ることで正確な距離計測を行うことができる。しかし、光走査速度を全領域において１／１０としてしまうと、１スキャンを行う時間が１０倍となってしまい、歩行者など自車に対して相対的に高速に移動している反射物体の検知の反応速度が遅くなってしまうという問題が生じる。
【００１８】
そのため、図４に示すように、一般的に近距離の前方車輌２０などの高い反射光量が得られる物体からの反射パルスを受光している場合には、十分なＳ／Ｎ比が得られているため光走査速度を標準値より速くして積算回数を基準回数より減らし、一般的に歩行者３０などの低い反射光量となる物体からの反射パルスを受光している場合は、光走査速度を標準値より遅くして積算回数を基準回数より増やすことで、反射信号のＳ／Ｎ比を上げる。
【００１９】
一例として、図５の（ａ）に示すように、通常通り光走査速度を一定とした場合、近距離で反射光量の高い前方車輌からの反射パルスは大きな出力があるため安定した距離検出が可能になる。しかし、反射光量の低い歩行者などからの反射パルスは、図５の（ｂ）に示すように、ノイズに対して小さな出力しか得られていないため、検出できない可能性が高くなる。そのため、図６の（ａ）に示すように、光走査速度を反射パルスの光量に応じてリアルタイムに変化させた場合、図６の（ｂ）に示すように、近距離で反射光量の高い前方車輌からのパルス波の反射光は、光走査速度を標準値より速くすることで積算回数が基準回数より減るが元々大きな出力が得られているので、信号検出の上でまったく問題がない。一方、図６の（ａ）に示すように、反射光量の低い歩行者などからのパルス波の反射光は、図６の（ｂ）に示すように、光走査速度を標準値より遅くすることで積算回数を基準回数より増やすことができるため、これによりランダムなノイズ成分とのＳ／Ｎ比を高めることができ、正確な信号検出が可能になる。
【００２０】
このように反射光量に応じてリアルタイムに光走査速度を変化させることによって、検出器のゲインを上げるなどにより同時にノイズ成分を大きくすることなく、かつ１スキャンの時間を大幅に長くすることなく、反射光量の低い物体の検知を正確に行うことが可能になる。
【００２１】
次に、本実施形態のレーザレーダ装置の走査速度を決める方法について説明する。
図７は本実施形態のレーザレーダ装置における各出射パルスに対する様々な物体、距離による反射信号の波形を示す図である。同図の（ａ）に示す波形は非常に低反射な物体からの反射信号、同図の（ｂ）に示す波形は同図の（ａ）に示す波形の反射光量が増加した反射信号、同図の（ｃ）に示す波形は前方車輌などからの高い反射率を有する物体からの反射信号、同図の（ｄ）に示す波形は同図の（ｃ）に示す波形の反射光量が増加した反射信号である。このとき、各パルスの反射信号に対してのピーク値が制御回路により演算され、これが図６に示す各パルスの反射信号強度(ａ〜ｄ)となる。この各パルスの反射信号強度の値に基づいて、図８に示すように光走査速度を決定する。このとき、図８の（ａ）に示すように、反射信号強度が第１の閾値Ｐ０以下では一定走査速度Ｖ０とし、第１の閾値Ｐ０以上の反射信号強度が得られている場合には、その強度に応じて走査速度を上げていく。更に、信号強度が第２の閾値Ｐ１以上になった場合には、走査速度はＶ１で一定とする。図８の（ａ）では、反射信号強度に対して線形に光走査速度を上げていく方法の一例を示している。また、低反射の物体における積算回数を増やしたい場合には、図８の（ｂ）に示すように反射信号強度の低い領域においては走査速度の上昇を抑え、十分な信号強度を得られる領域において走査速度の上昇を大きくすることが有効である。
【００２２】
このようにして、各パルスにおける反射信号強度に応じて光走査速度が決定された後、隣接する所定個数のパルスについての受信信号の積算を行う。このとき、一定の走査角度内での受光するパルスで信号波形の積算を行い、その積算信号に基づいて物体の位置、距離の判定を実行する。このとき、反射光強度が小さく、走査速度が低くなっている領域では積算されるパルス数は多くなり、反射光強度が大きく、走査速度が速くなっている領域では積算されるパルス数は少なくなる。そのため、このような積算処理により、反射光強度が低い領域においては積算回数が増えるため、信号のＳ／Ｎ比を上げることができ、正確な物体の判定を行うことが可能になる。
【００２３】
次に、本実施形態におけるレーザレーダ装置の別の動作の概要について説明する。
本実施形態におけるレーザレーダ装置の動作は、図１における動作と同様に、一般的に近距離の前方車輌などの高い反射光量が得られる物体からのパルス波の反射光を受光している場合には、十分なＳ／Ｎ比が得られているため光走査速度を標準値より速くして積算回数を基準回数より減らし、一般的に歩行者などの低い反射光量となる物体からのパルス波の反射光を受光している場合は、光走査速度を標準値より遅くして積算回数を基準回数より増やすことで、反射信号のＳ／Ｎ比を上げる。このとき、図９に示すように、歩行者などの低い反射光量となる物体の領域において、受光信号の出力の小さい領域での光走査速度よりもさらに遅くし、その物体領域では所定角度幅での積算回数をさらに増やす。これにより低反射の物体がある領域に関しては、検出感度が上がるため、歩行者などの位置・距離検出をより正確にすることができる。
【００２４】
図１０の（ａ）に示すように、ある一定ピーク出力の第１の閾値Ｐ０以下の領域では一定の光走査速度Ｖ０とし、反射光から第１の閾値Ｐ０を超えたピーク出力が得られる領域において、出力に応じて光走査速度を速くしていく。それに対して、図１０の（ｂ）では、第１の閾値Ｐ０よりも低いピーク出力の物体があった場合の信号のＳ／Ｎ比を上げるために、Ｖ０以下の光走査速度にして積算回数をより大きくする。ただし、ピーク出力の第２の閾値Ｐ２以下の領域に関しては、１フレームにかかる時間が大幅な増加するのを防止するために、Ｖ０として一定走査速度に設定する。これにより、検出すべき物体がない領域で光走査に必要以上の時間をかけるのを防止することができる。
【００２５】
このようにして、自車に対しての移動速度の速い物体にも対応可能な１スキャンの時間を維持しながら、反射によるピーク出力の小さく、かつ遠距離の歩行者などの位置・距離情報を、正確に得ることが可能になる。
【００２６】
次に、本実施形態における光偏向手段に用いられる光偏向素子について説明する。
本実施形態におけるレーザレーダ装置においては、光走査の速度をリアルタイムに変化させる必要がある光偏向素子が重要となる。図１１は本実施形態で使用される光偏向素子の断面図、図１２は平面図である。本実施形態による光偏向素子４０は、基板４１上に、接着層４２を介して光を通す薄膜導波路４３が形成されている。接着層４２の上に形成される薄膜導波路４３の構成は、下部電極層４４、下部クラッド層４５、光が通過するコア層４６、上部クラッド層４７、上部電極層４８が接着剤４２側から順に形成されている。コア層４６には、導波路面内で光を偏向させるための分極反転領域４９が形成されている。分極反転領域４９が必要となるコア層４６として、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）を使用し、支持用の基板４１として、熱膨張による影響を低減させるため、同様にＬｉＮｂＯ３を使用して、接着層４２の接着剤により両者の接着が行われている。コア層４６は、下部クラッド層４５、下部電極層４４を成膜後、研磨により薄膜化した。導波路面内の光の偏向は、コア層４６に電圧を印加することによって行う。電圧印加時に分極反転領域４９とされていない領域に屈折率差が生じるため、コア層４６に入射されたレーザ光は導波路面内で偏向されることになる。ここで、電圧による屈折率変化Δｎは、次式で与えられる。
【００２７】
Δｎ＝−（１／２）×ｒ×ｎ３×Ｖ／ｄ
【００２８】
なお、ｒは電気光学定数(ポッケルス定数)、ｎはコア材料の屈折率、Ｖは電圧、ｄはコア層厚さである。導波路面内での光偏向を低消費電力で動作させるためにはコア僧の厚さｄを小さく、つまりコア層を薄くすることで達成される。そして、導波路面内で光偏向させるための分極反転領域の形状は、図１２に示すようにプリズム形状電極５１を光の導波方向に並べた構成とした。このとき上部電極層５２は、レーザ光が偏向によって通過する領域をカバーしている必要がある。ここで、図１１の上部電極４８と下部電極４４の間に電圧を印加することにより、導波路面内で光偏向５３を行うことができる。
【００２９】
このようにして作製された光偏向素子を使用することにより、上部・下部電極間の印加電圧で光の偏向方向を決定できるため、本実施形態において必要とされる光走査速度の変更を印加電圧の変化として容易に行うことができる。本実施形態においては、光偏向素子として電気光学効果を使った素子を用いていることから、応答速度に関しては、問題なく高速な応答が可能である。
【００３０】
図１３は本実施形態のレーザレーダ装置の構成を示すブロック図である。同図に示す本実施形態のレーザレーダ装置１００は、赤外半導体などのレーザ素子で構成される発光素子１０１、発光素子１０１に発光信号を供給する発光素子駆動回路１０２、発光素子１０１から出射したレーザ光を走査する光偏向素子１０３、光偏向素子１０３に駆動信号を供給する光偏向素子駆動回路１０４、フォトダイオードなど受光素子１０５、受光素子１０５によって受光した反射光を電気信号に変換する受光回路１０６及び制御回路１０７を備えている。
【００３１】
このような構成を有する本実施形態のレーザレーダ装置１００によれば、制御回路１０７から発光素子駆動回路１０２へ発光タイミング信号が出力されると、発光素子駆動回路１０２は発光素子１０１からパルス波のレーザ光を発光させる。発光素子１０１から出射されたパルス波のレーザ光は光偏向素子１０３によって走査される。ここで、光偏向素子１０３から出射される光の方向、走査速度などは、制御回路１０７からの制御信号により光偏向素子駆動回路１０４に出力されて決定される。対象物で反射したパルス波のレーザ光が受光素子１０５で受光されると、受光強度に応じた電気信号を出力する。この受光強度信号は受光回路１０６に入力され、受光回路１０６及び制御回路１０７において処理される。このようにして、図１４に示すように、出射パルスに対する受光強度の時間データが生成される。この受光データは、基準領域において積算されて、基準領域ごとのデータとして出力される。このときの時間Δtにより、対象物までの距離を算出し、またそのときに図１２の制御回路１０７から光偏向素子駆動回路１０４に出力されている信号(電圧値)によって方向が算出される。
【００３２】
ここで、具体的に測定の一例を示す。レーザレーダ装置から出射したレーザ光の走査する角度の測定レンジを４００［ｍｒａｄ］とし、その測定レンジを１００領域に分割する。つまり、出射角度４［ｍｒａｄ］を基準角度領域とし、データの積算を行う。これは、図１３の制御回路１０７から光偏向素子駆動回路１０４に４［ｍｒａｄ］の基準領域に相当する信号を出力している時間に受光素子１０６で受光した受光パルスの波形を積算することになる。光偏向素子１０３により走査されるレーザ光の偏向速度は、出射されたパルス波のレーザ光が前方の物体によって反射され、受光素子１０６で受光したパルス強度の信号強度出力に応じてリアルタイムに変化させる。このときのパルス強度の出力は、各パルスにおける信号のピーク値である。これにより、ピーク出力が非常に小さい領域においては、レーザ光は最低の走査速度となり、ピーク出力が上がるにつれて、リアルタイムで走査速度を早くしていくことになる。
【００３３】
具体的には、外乱などノイズに対するＳ／Ｎ比が小さい歩行者などの領域を光走査しているときは、制御回路１０７からは光偏向素子１０３への印加電圧の変化速度が遅くなるような信号を光偏向素子駆動回路１０４に送る。反対に、前方車輌などの高いＳ／Ｎ比が得られている領域を光走査しているときは、制御回路１０７からは光偏向素子１０３への印加電圧の変化速度が速くなるような信号を光偏向素子駆動回路１０４に送る。前方車輌の領域に比べて歩行者の領域を１０倍遅く光走査すれば、発光素子１０１から出射されている光パルスの周期が一定であるため、上記のような４［ｍｒａｄ］の基準領域におけるパルス数が歩行者の領域では１０倍増えることとなる。これにより、低い反射光しか得られない歩行者などからの反射パルス信号のＳ／Ｎ比を上げることが可能になり、正確な位置・距離の検出ができる。
【００３４】
以上説明したように、実施形態によれば、図１に示すように、発光素子から入射されたレーザ光を走査し、出射したレーザ光が物体に反射した反射光を受光する。この受光した受光信号の波形から受光信号強度を検出する。そして、図６に示すように検出した受光信号強度が所定値より大きい領域においては光偏向器によるレーザ光の光走査速度を標準値より速くし、更には受光信号を積分する回数を基準回数より減らす。一方、検出した受光信号強度が所定値より小さい領域においては光偏向器によるレーザ光の光走査速度を標準値より遅くし、更には受光信号を積分する回数を基準回数より増やす。よって、１走査に要する処理時間を短くでき、高速応答を実現できる。
【００３５】
また、実施形態によれば、図１０に示すように、受光信号強度が所定値より以下であるときは所定の一定光走査速度とする。よって、検出すべき物体がない領域での光走査に必要以上の時間を要することを避けることができ、高速化が図れる。
【００３６】
更に、実施形態によれば、レーザ光を走査する光偏向素子には、図１１に示すような、印加電圧によりレーザ光の出射角度を任意に調整可能な電気光学結晶で構成する。また、図１２に示すように、電気光学結晶におけるコア層には、電圧を印加すると入射光が偏向する分極反転領域を形成する。よって、光走査速度の高速な変化が可能となって応答速度が高くなる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  レーザレーダ装置
２０  前方車輌
３０  歩行者
４０  光偏向素子
４１  基板
４２  接着層
４３  薄膜導波路
４４  下部電極層
４５  下部クラッド層
４６  コア層
４７  上部クラッド層
４８  上部電極層
４９  分極反転領域
５１  プリズム形状電極
５２  上部電極層
５３  光偏向
１００  レーザレーダ装置
１０１  発光素子
１０２  発光素子駆動回路
１０３  光偏向素子
１０４  光偏向素子駆動回路
１０５  受光素子
１０６  受光回路
１０７  制御回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【特許文献１】特開２００７−２４８１４６号公報
【図１】
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【図２】
2012063236.tif 000004
【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】
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【図８】
2012063236.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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