JPH06331745A - 光信号受信機、およびレーザーレーダー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 前方空間にパルス状のレーザー光を送出し、
前方障害物によるレーザー光の散乱光を検知して前方障
害物までの距離を求めるレーザーレーダー装置に関し、
太陽光の直射が入射しても、少なくとも操作者が、障害
物までの距離の判断を誤らないで済むレーザーレーダー
装置を提供することを目的とする。 【構成】 パルス状のレーザー光を断続的に送出する出
射手段１１と、障害物１０による散乱光を電気信号に変
換する受光手段１２と、パルス状のレーザー光の出力時
期に対する電気信号の遅れ時間により、障害物１０から
受光手段１２までの距離を計測する計測手段１３と、光
雑音による受光手段１２の電気的な雑音のレベルを検知
する検知手段１４と、電気的な雑音のレベルが所定値を
越えた場合に警報信号を出力する警報手段１５と、を有
する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空間を通じて入射する
パルス状の光信号をフォトダイオードに受けて電気信号
に変換する光信号受信機、および、前方空間にパルス状
のレーザー光を送出し、前方障害物によるレーザー光の
散乱光を検知して前方障害物までの距離を求めるレーザ
ーレーダー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】空間を通じて入射したパルス状の光信号
をフォトダイオードに受けて電気信号に変換する光信号
受信機は、レーザー光による空中光通信、媒体中の微粒
子数を計測するパーティクルカウンター、レーザー光を
用いた大気汚染の計測装置、乗物に搭載されて前方障害
物までの距離を計測するレーザーレーダー装置等に応用
される。光信号受信機は、断続的に次々に供給されるパ
ルス状の光信号を電気信号パルス列に変換する。

【０００３】光信号受信機を応用したレーザーレーダー
装置は、例えば、乗用車やトラックに搭載されて前方車
輛までの車間距離を計測する車間距離計測装置である。
車間距離計測装置は、運転中の運転者の負担を軽減し、
また、運転者の瞬間的な不注意をも補う安全走行のため
の装備として提案され、開発されている。

【０００４】車間距離計測装置は、(1) 先行車輛との車
間距離が危険レベルを割り込んだ場合に、運転者に対し
て音声等による警報を出力する、(2) 先行車輛との車間
距離に追従させて自車輛の速度を自動制御し、車間距離
を一定に保つ、等の用途に利用される。

【０００５】レーザーレーダー装置を利用した車間距離
計測装置は、例えば、自動車の前方空間にパルス状のレ
ーザー光を断続的に送出し、前方障害物によるレーザー
光の散乱光を検知して、レーザーパルスの送出時刻と散
乱光の受信時刻の時間差を検出して、前方障害物までの
距離を計測する。

【０００６】レーザーレーダー装置を利用した車間距離
計測装置は、レーザーパルスの送出部に、散乱光の受信
部を隣接して構成され得る。送出部は、数ｎ（〜数十
ｎ）秒の一定長さのパルス状の赤外線レーザー光を発振
して、前方空間に放射する。

【０００７】一方、受信部は、前方空間の所定の立体角
の範囲の入射光を収束させる光学系と、入射光の収束位
置に配置されて入射光を電気信号に変換する受光素子と
を含み、送出したレーザー光の障害物による散乱光（反
射光を含む）を電気信号パルスに変換する。

【０００８】受光素子は、例えば、逆バイアス電圧を印
加されて負荷抵抗を直列接続されたフォトダイオードに
よって構成できる。その半導体接合部に入射光を照射さ
れたフォトダイオードは、入射光の強度に応じた電流を
流して、負荷抵抗に電圧低下を発生させる。従って、受
信部に入射した散乱光は、負荷抵抗のフォトダイオード
側の端子にパルス状の電圧出力を形成する。

【０００９】そして、レーザーパルス発生から散乱光検
知までの時間は、送出部から障害物を経て受信部に至る
長さを光速で割った時間に相当しており、例えば、送出
部におけるレーザー発振のタイミングパルスと、受信部
における負荷抵抗のパルス電圧の遅れ時間を計測して、
光速度を乗じれば、障害物までの往復距離をかなり正確
に求め得る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の光信号受信機
は、受光部分に太陽光の直射が入射すると、光信号と電
気信号の正常な変換を維持できなくなり、光信号受信機
を利用したシステムに誤動作を発生した。

【００１１】例えば、従来の車間距離計測装置では、夕
刻の低い太陽からの直射が受信部に入射し始めると、正
常な車間距離の計測を維持できなくなり、誤った車間距
離を出力して運転に危険をもたらした。

【００１２】すなわち、受信部に太陽光が入射すると、
太陽光に曝された受光素子の雑音レベルが上昇し、散乱
光による電圧パルスを、バックグラウンドの雑音成分か
ら分離できなくなる。

【００１３】散乱光の電圧パルスを見逃した場合、先行
車輛を検知し損ない、車間距離が安全な水準を割り込ん
でも警報が出力されなかったり、車間距離に追従した自
動的な減速が行われないで先行車輛に異常接近する可能
性がある。

【００１４】一方、雑音信号に含まれる不特定多数のピ
ークを散乱光と誤検知した場合、先行車輛がいないの
に、警報が出力されたり、不必要な自動減速が突然に実
行される可能性がある。

【００１５】そこで、(1) 散乱光を受光素子に導く光学
系に光学的なバンドパスフィルターを配置して、レーザ
ー光の周波数成分を選択的に透過させる、(2) 受光素子
に光量計を併設し、太陽光の直射が入射する等して光量
計の出力が一定レベルを越えると警報信号（ダイアグノ
ーシス信号）を出力させる、等の対策が検討されてい
る。

【００１６】しかし、(1) 光学的なバンドパスフィルタ
ーは、製作や取付けのコストが高価につき、光学系の重
量を増加させてシステム全体を大型化する。また、光学
的なバンドパスフィルターは、散乱光もかなり透過減衰
させるため、遠距離を往復した減衰著しい散乱光を検知
できなくなり、計測可能な距離範囲を確保するために
は、送出するレーザー光の出力を増大させる必要があ
る。そして、レーザー光の出力の増大は、レーザーの放
射安全基準への抵触、レーザー発振素子の特別な冷却機
構、消費電力の増大等の問題を引き起こす。

【００１７】一方、(2) 光量計は、製作や取付けのコス
トが高価につき、散乱光が受光素子に到達する割合を低
下させる。そして、受光素子に到達する散乱光を増すた
めに大口径化させると、光学系の重量が増加してシステ
ム全体を大型化する。

【００１８】また、受光素子における散乱光の検知特性
と、光量計における光雑音の許容レベルとを別々に調整
する必要があり、受光素子の検知特性に適合した光雑音
の許容レベルを設定しにくいと言う問題がある。

【００１９】本発明は、太陽光の直射が入射した場合の
不都合を安価に軽減し得る光信号受信機、および、太陽
光の直射が入射しても、少なくとも操作者が、障害物ま
での距離の判断を誤らないで済むレーザーレーダー装置
を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１の光信号受信機
は、逆バイアス電圧が印加されたフォトダイオードと、
空間に対して一端を開放され、空間を伝播して入射した
パルス状の光信号を前記フォトダイオードに導く光学系
と、を有し、前記フォトダイオードにより、前記パルス
状の光信号を電気信号パルスに変換する光信号受信機に
おいて、空間から前記光学系に入射する光雑音が前記フ
ォトダイオードに電流を流して形成する電気的な雑音信
号について、そのレベルを検知する検知手段と、該検知
手段の出力に基づいて、前記雑音信号のレベルが所定値
を越えた場合に警報信号を出力する警報手段と、を有す
るものである。

【００２１】図１は、請求項２の発明の基本的な構成の
説明図である。図１において、請求項２のレーザーレー
ダー装置は、前方空間に対してパルス状のレーザー光を
断続的に送出する出射手段１１と、該出射手段１１に隣
接して配置され、前記前方空間に位置する障害物１０に
よる前記パルス状のレーザー光の散乱光を受けて、該散
乱光をパルス状の電気信号に変換する受光手段１２と、
送出された前記パルス状のレーザー光の出力時期に対す
る、受信された前記パルス状の電気信号の遅れ時間を検
知して、前記障害物１０から前記受光手段１２までの距
離を計測する計測手段１３と、を有するレーザーレーダ
ー装置において、前記受光手段１２に入射した光雑音が
形成する、前記受光手段１２の電気的な雑音のレベルを
検知する検知手段１４と、該検知手段１４の出力に基づ
いて、前記電気的な雑音のレベルが所定値を越えた場合
に警報信号を出力する警報手段１５と、を設けたもので
ある。

【００２２】請求項３のレーザーレーダー装置は、請求
項２のレーザーレーダー装置において、前記警報信号の
有無に応じて前記計測手段を制御し、前記電気的な雑音
レベルが所定値を越える状況では、前記計測手段が計測
した距離値について、少なくともその出力を許可しない
制御手段、を設けたものである。

【００２３】請求項４のレーザーレーダー装置は、請求
項２のレーザーレーダー装置において、前記受光手段
は、逆バイアス電圧を印加されて接地側に負荷抵抗を直
列接続されたフォトダイオードを含むとき、前記検知手
段は、前記負荷抵抗の電圧低下のレベルを計測する電圧
計測手段を含むものである。

【００２４】

【作用】請求項１の光信号受信機では、太陽光の直射等
の強い光が受光手段に入射している場合には、警報手段
に警報信号を出力させ、受光手段の出力の信頼性が欠け
ていることを識別させる。

【００２５】警報信号は、(1) 操作者に対する警報出
力、(2) 受光手段の保護機構（例えば幕引き遮断）の動
作トリガー、(3) 受光手段の出力遮断、(4) 受光手段の
出力を利用する回路の機能停止、(5) 光信号受信機を組
み込んだシステム全体の一時停止等に利用できる。

【００２６】逆バイアス電圧が印加されたフォトダイオ
ードは、ＰＮ接合型、ショットキー型、アバランシュダ
イオード型、太陽電池等で構成でき、その半導体接合部
分における照射光量に応じた電流を流して電気信号を形
成する。

【００２７】電気信号は、光雑音や熱雑音によるバック
グラウンドの雑音成分の上に、パルス状の光信号による
パルス状の電気信号が重ね合わされたもので、(1) 負荷
抵抗を用いて電圧変換した後、一定のスレッシュホール
ド電圧でデジタル信号に変換する、(2) バンドパスフィ
ルターを用いてパルス状の電気信号に固有な周波数成分
を分離する、(3) コンデンサを用いたＲＦ結合によりバ
ックグラウンドの雑音のＤＣ成分を除去する、等の手法
を通じて、パルス状の光信号の検知タイミングを識別で
きる。

【００２８】空間を伝播して入射したパルス状の光信号
は、太陽光の直射、反射、照明、不必要なレーザー光等
の光雑音とともに、１枚以上のレンズを有する光学系を
通じて収束され、フォトダイオードの半導体接合部分を
照射する。

【００２９】検知手段は、例えば、フォトダイオードに
直列接続した負荷抵抗を用いてフォトダイオードを流れ
る電流信号を電圧信号に変換し、電圧信号に含まれるバ
ックグラウンドの雑音成分のレベルを検知して、光学系
を通じた光雑音の入射状況を識別する。

【００３０】警報手段には、検知手段の出力に関する一
定の限界値（スレッシュホールドレベル）が設定されて
おり、検知手段の出力が限界値を越えている場合には、
警報信号を出力して、フォトダイオードが光信号の誤検
知を引き起こす可能性が高いことを下流側の回路に通報
する。

【００３１】警報信号は、(1) 操作者に対する警報出
力、(2) 受光手段の保護機構（例えば幕引き遮断）の動
作トリガー、(3) 受光手段の出力遮断、(4) 受光手段の
出力を利用する回路の機能停止、(5) 光信号受信機を組
み込んだシステム全体の一時停止等に利用できる。

【００３２】図１において、請求項２のレーザーレーダ
ー装置では、送出したパルス状のレーザー光の障害物１
０による散乱光（反射光を含む）を検知して、障害物１
０までの距離を計測する。出射手段１１から障害物１０
を経て受光手段１２に至るまでの光路長は、出射手段１
１におけるパルス状のレーザー光の出力時期に対する受
光手段１２におけるパルス状の電気信号の発生時期の遅
れを形成する。

【００３３】受光手段１２は、入射した光量子数に応じ
た電流を流す受光素子を含み、受光素子は、フォトダイ
オード、フォトトランジスター、光電子増倍管等で構成
できる。受光素子を流れる電流は、好ましくは、出力抵
抗やバッファ回路を通じて電圧信号に変換される。そし
て、電圧信号は、適当なスレッシュホールド電圧を用い
てデジタル変換されることにより、散乱光によるパルス
状の電気信号が取り出される。

【００３４】計測手段１３は、「出射手段１１における
パルス状のレーザー光の出力時期に対する、受光手段１
２におけるパルス状の電気信号の発生時期の遅れ時間」
を計測して、光速度を乗じ、障害物１０から受光手段１
２までの距離を求める。

【００３５】そして、受光手段１２に太陽光の直射等の
強い光が入射して、受光手段１２の内部の電気回路にお
ける電気的な雑音レベルが上昇し、警報手段１５に設定
された許容レベルにまで達した場合には、警報手段１５
が警報信号を出力する。

【００３６】警報信号は、電気的な信号で構成され、受
光手段１２において散乱光の検知を誤る可能性が高いこ
とを下流側の回路に識別させる。警報信号は、(1) 操作
者に対する警報出力、(2) 受光手段１２の保護機構（例
えば、受光素子のバイアス電圧遮断）の動作トリガー、
(3) 受光手段１２の出力遮断、(4) 受光手段１２の出力
を利用する回路の機能停止、(5) レーザーレーダー装置
の出力を用いた車間距離自動調整システムの一時的な出
力保持等に利用できる。

【００３７】請求項３のレーザーレーダー装置では、警
報手段からの警報信号を受けて、受光手段の出力を用い
る下流側の回路を積極的に制御し、下流側の回路におけ
る受光手段の出力の利用を制限する。例えば、警報信号
が出力されている期間について、(1) 計測された距離の
表示を禁じる、また、(2) 計測された距離を利用する車
間距離自動調整システム等の出力変化を禁じる。

【００３８】請求項４のレーザーレーダー装置では、受
光手段の回路構成が、逆バイアス電圧を印加されて接地
側に負荷抵抗を直列接続されたフォトダイオードに限定
される。逆バイアス電圧を印加されて接地側に負荷抵抗
を直列接続されたフォトダイオードは、照射された光の
強度（光量子数）に応じた電流を流し、負荷抵抗の両端
に直流電圧を発生する。

【００３９】受光手段の出力は、負荷抵抗の電圧発生側
からコンデンサを介してＲＦ結合により取り出してもよ
い。ＲＦ結合は、一種のハイパスフィルターを構成し
て、負荷抵抗の電圧発生側に発生するバックグラウンド
の雑音成分から、ＤＣ成分を分離して、受光手段に入射
した散乱光による断続的なパルスの高周波成分を際立た
せる。

【００４０】バックグラウンドの雑音成分は、通常、ホ
ワイトノイズ状態の無数のピークを含むが、受光手段に
入射する光雑音やフォトダイオードの熱雑音がフォトダ
イオードに電流を流して、負荷抵抗の電圧発生側に発生
する比較的に低周波数の直流電圧成分も含む。

【００４１】電圧計測手段は、負荷抵抗の電圧発生側の
電圧を計測して、バックグラウンドの雑音成分のレベル
を見積もる。

【００４２】

【実施例】図２は実施例の車間距離計測装置の使用状態
の説明図、図３は実施例の車間距離計測装置の構成の説
明図、図４は散乱光検知回路の説明図、図５はスレッシ
ュホールド電圧の決め方の説明図、図６は発振−受信の
信号処理に関するタイミングチャートである。図４中、
(a) は回路図、(b) は出力特性である。

【００４３】ここでは、自動車に搭載される２コンポー
ネント型の車間距離計測装置が示され、車間距離が設定
レベルを割り込んだ場合に、運転者に対して、音声によ
る警報が出力される。

【００４４】図２において、自動車２４の前バンパー上
の位置には検知部２１、自動車２４の車室内のダッシュ
ボード上の位置には警報部２２が配置される。検知部２
１と警報部２２は、配線２３により相互に連結される。

【００４５】検知部２１は、パルス状のレーザー光を自
動車２４の前方空間に送出し、先行車輛２０による散乱
光を検知する。一方、警報部２２は、検知部２１の出力
に基づいて、パルス状のレーザー光の送出タイミングと
散乱光の検知タイミングの時間差を計測して、先行車輛
２０までの車間距離を計測し、運転者に対して数値表示
する。

【００４６】また、警報部２２では、運転者が自ら車間
距離の適正値を選択して設定可能であり、設定された車
間距離を計測された車間距離が割り込んだ場合には、電
子ブザーの断続音による警報が出力される。

【００４７】ここで、太陽光の直射が検知部２１に入射
した場合、検知部２１は、散乱光の検知を信頼性高く継
続できなくなる。そこで、太陽光の直射が検知部２１に
入射した場合には、警報部２２において、車間距離にか
かわらず無条件に電子ブザーの断続音による警報を出力
させ、車間距離の数値表示を中止させる。

【００４８】図３において、検知部２１のレーザー発振
回路３５は、警報部２２から１ｍ秒間隔で断続的に供給
されるトリガー出力のタイミングで半導体レーザー素子
３１を発振駆動する。このとき、半導体レーザー素子３
１は、１ｎ秒に渡って発振を維持し、１ｎ秒の長さの赤
外線レーザーパルスをレンズ３２を通じて自動車の前方
空間に放射する。

【００４９】送出されたレーザーパルスの先行車輛によ
る散乱光は、レンズ３３を通じてフォトダイオード３４
の受光部（ＰＮ接合）に導かれる。夕刻における低い太
陽光の直射、先行車輛による太陽光の反射、対向車輛の
前照灯の照明光、対向車輛の車間計測装置のレーザーパ
ルス等、散乱光の検知とは無関係な光雑音もまた、点線
の範囲の領域からレンズ３３に入射してフォトダイオー
ド３４のＰＮ接合に収束される。

【００５０】光雑音は、検知部２１に断続的に入射する
散乱光とは無関係に、フォトダイオード３４を流れる電
流を高め、散乱光の検知信号に対するバックグラウンド
の雑音信号を形成する。

【００５１】散乱光検知回路３６は、フォトダイオード
３４を流れる電流を電圧信号に変換して増幅する。増幅
された電圧信号は、警報部２２内のマイコンでデジタル
処理される。散乱光検知回路３６は、また、光雑音によ
るバックグラウンドの雑音信号のレベルを検知し、これ
が所定の水準を越えている場合には、警報信号を出力す
る。

【００５２】警報部２２は、散乱光検知回路３６から入
力された増幅信号をデジタル処理して散乱光の検知タイ
ミングを抽出する一方で、レーザ発振回路３５に送出さ
れる出射タイミングのトリガー出力と、散乱光の検知タ
イミングとの時間差（遅れ時間）を計測して、先行車輛
までの車間距離を算出する。

【００５３】演算された車間距離の値は、２桁の数表示
素子４２にメートル表示され、刻々と新しい値に置き換
えられる。

【００５４】警報部２２は、切替えスイッチ４４の操作
を通じて、運転者が自ら適正な車間距離を設定可能であ
る。そして、切替えスイッチ４４に設定された車間距離
を演算された車間距離が割り込んだ場合には、開口４３
の奥に配置された電子ブザーから、断続的な音声警報が
出力される。電子ブザーの音量レベルは、音量調整つま
み４５の操作を通じて、運転者が自由に調整する。

【００５５】図４(a) において、図３のフォトダイオー
ド３４は、逆バイアス電圧＋ＰＤＶを印加され、カソー
ド側に抵抗Ｒ₀ 、アノード側に抵抗Ｒ_L をそれぞれ直列
に接続する。抵抗Ｒ_L は、フォトダイオード３４を流れ
る電流を電圧変換する。抵抗Ｒ_L 側から取り出された電
圧出力は、増幅回路３８に入力されて増幅される。

【００５６】警報部２２のマイコン回路４１では、入力
されたＤＣ信号をサンプリングし、散乱光の検出信号に
特有の周波数成分を抽出する。そして、予め定めたスレ
ッシュホールド電圧でデジタル変換して、散乱光による
電圧ピークを抽出する。この一連のデジタル処理を通じ
て、太陽光の直射の入射がない通常の状態では、バック
グラウンドの雑音成分を取り除いた、散乱光の入射ごと
の入射タイミングが検知される。

【００５７】Ｒ_L 電圧モニター３９は、フォトダイオー
ド３４の電圧出力におけるバックグラウンドの雑音成分
のレベルを検知し、所定の水準を越えている場合には、
警報信号を出力する。

【００５８】警報部２２のマイコン回路４１は、警報信
号が入力されない（出力フラグ＝０）期間については、
出射タイミングと入射検知の時間差に基づいた車間距離
の演算を行い、演算結果を数値表示させるが、警報信号
が入力された（出力フラグ＝１）期間については、車間
距離の演算を停止し、数値表示を遮断し、電子ブザーに
よる警報出力を実行する。

【００５９】図４(b) において、Ｒ_L 電圧は、レンズ３
３を通じた入射光量の増加に応じて単調に増加するが、
入射光量が特定のレベルを越えると、それ以上の強い光
が入射しても電流の増分を形成しなくなって飽和状態と
なるる。これに対して、フォトダイオード３４の逆バイ
アス電圧Ｖ_P は、入射光量の増加に応じて単調に減少し
て飽和状態に至る。

【００６０】Ｒ_L 電圧モニター３９におけるスレッシュ
ホールド電圧Ｖ_t は、Ｒ_L 電圧曲線上の飽和点までの間
の適当なレベルに定めることができる。スレッシュホー
ルド電圧Ｖ_t のとき、Ｒ_L 電圧モニター３９から警報信
号が出力される入射光量の限界はＬ₁ である。

【００６１】図５において、フォトダイオード３４に対
する光雑音の入射量が増加して、抵抗Ｒ_L の電圧出力が
増加すると、増幅回路３８に入力される雑音信号のレベ
ルも次第に上昇するが、光雑音のピークの頂部がフォト
ダイオード３４を飽和させると、これ以上の強い光が入
射しても電流の増分を形成しなくなるので、結果的にノ
イズ波形の頭部が平坦化され、フォトダイオード３４へ
の入射光量のさらなる増加に伴って、出力端ノイズＮ₁
は次第に減少する。

【００６２】ここで、飽和点を越えた領域では、フォト
ダイオード３４の応答特性および直線性が低下するた
め、散乱光の検知には不適当である。

【００６３】そこで、Ｒ_L 電圧モニター３９におけるス
レッシュホールド電圧Ｖ_t は、出力端ノイズＮ₁ が飽和
するまでの区間に設定され、好ましくは、増幅回路３８
およびマイコン回路４１を通じて散乱光の信号ピークを
分離するためのスレッシュホールド電圧とほぼ一致させ
て設定する。

【００６４】図６において、図３の警報部２２からレー
ザ発振回路３５に、発振指令の断続的なトリガーパルス
が入力されると同時に、レーザーダイオード３１を通じ
てレーザーパルスが出力される。

【００６５】一方、散乱光と一緒に不必要な光雑音がフ
ォトダイオード３４に入射して得られる抵抗Ｒ_L の電圧
出力は、不必要な光雑音が形成するバックグラウンドの
雑音信号成分を含む。そして、バックグラウンドの雑音
信号のレベルがＲ_L 電圧モニター３９のスレッシュホー
ルド電圧Ｖ_t を越えない期間は、正常な散乱光検知出力
が得られ、警報フラグも０に保たれるが、太陽光の直射
が入射して、パルスの送出間隔に無数のピークが形成さ
れる等して、正常な散乱光検知が不可能な期間について
は、警報フラグが１に保持される。

【００６６】図７は、フォトダイオードの特性の例の説
明図である。ここでは、図４(a) の回路構成を離れたフ
ォトダイオード単体の出力特性が示される。

【００６７】図７において、フォトダイオードの半導体
接合に対する光雑音（ホワイトノイズ状態）の照射レベ
ルを増加させると、フォトダイオードを流れる電流が増
加して、負荷抵抗による電圧出力レベルが上昇し、これ
に伴ってノイズレベルも上昇する。しかし、ノイズレベ
ルが上昇して、そのピークがフォトダイオードを飽和さ
せ始めると、出力端ノイズはそれ以上には増えなくな
り、飽和し、逆に降下を始める。

【００６８】図４(a) のＲ_L 電圧モニター３９における
スレッシュホールド電圧Ｖ_t は、実用的には、飽和に至
る前のレベルに設定される。これにより、出力端ノイズ
に対して散乱光によるピークを分離可能となる。

【００６９】実施例の車間距離計測装置では、Ｒ_L 電圧
モニター３９の入力がスレッシュホールド電圧Ｖ_t を越
えている期間は、車間距離の表示が省略されるため、ス
レッシュホールド電圧Ｖ_t を低下させれば、ノイズがス
レッシュホールド電圧に達して散乱光のピークと誤検知
されて、車間距離の計測を誤る可能性が高まるが、散乱
光の低いピーク、すなわち遠い車間距離も表示可能とな
る。

【００７０】一方、スレッシュホールド電圧を上昇させ
ると、ノイズがスレッシュホールド電圧に達する可能性
は低くなり、車間距離の計測を誤る可能性は低下する
が、散乱光の低いピークが無視され、送出するレーザー
パルスの出力を増大させない限り、ごく近い範囲の車間
距離しか計測できない。

【００７１】しかし、いずれにせよ、夕刻の太陽光の直
射が入射した場合には、Ｒ_L 電圧モニター３９の入力が
スレッシュホールド電圧Ｖ_t を越え、運転者に対して音
声による警報が発生される。

【００７２】ところで、太陽光の直射の入射は、自動車
の運転に伴って、瞬間的または断続的に発生する可能性
が高く、また、レーザーパルスの出力ごとに毎秒１００
０回ほども車間距離の計測が行われるから、前後のレー
ザーパルスによる車間距離の計測値との比較等を通じて
異常な車間距離を排除することもできる。

【００７３】従って、このような手法を採用して異常な
車間距離の出力を防止できれば、Ｒ _L 電圧モニター３９
におけるスレッシュホールド電圧Ｖ_t は、増幅回路３８
およびマイコン回路４１を通じた、散乱光によるピーク
の検知レベルにまで低下させてもよい。

【００７４】実施例の車間距離計測装置では、散乱光に
よるピークの検知をマイコン回路４１で実行させたが、
高速処理による分解能の向上を図るために、ＲＦ結合と
ＴＴＬ素子を組み合わせた専用の回路として構成しても
よい。

【００７５】また、ＲＬ電圧モニター３９を独立の回路
構成としたが、さらなる回路構成の簡略化を図るため
に、ＲＬ電圧モニター３９の機能をデジタル演算処理の
プログラムとし、マイコン回路４１に格納してもよい。

【００７６】図８は、別の実施例の車間距離制御システ
ムの説明図である。ここでは、車間距離の増減に追従さ
せてスロットルを制御し、先行車輛に対する車間距離を
一定に保つシステムが示される。

【００７７】図８において、レンズ５３の背後に配置さ
れたフォトダイオード５４は、逆バイアス電圧＋ＰＤＶ
を印加され、カソード側に抵抗Ｒ₀ 、アノード側に抵抗
Ｒ_Lをそれぞれ直列に接続する。抵抗Ｒ_L は、フォトダ
イオード５４を流れる電流を電圧変換する。抵抗Ｒ_L 側
から取り出された電圧出力は増幅回路５８に入力されて
増幅される。

【００７８】カソード側電圧モニター５８は、フォトダ
イオード５４を流れる電流出力におけるバックグラウン
ドの雑音成分のレベルを検知し、雑音成分のレベルが所
定の水準を越えている場合には、警報信号を出力する。

【００７９】ＥＣＵ６１は、増幅回路５９の出力をサン
プリングしてデジタル信号の標本値に変換し、デジタル
演算処理を通じて散乱光の入射タイミングを検知し、図
示しないレーザーダイオードによるレーザーパルスの出
射タイミングに比較して遅れ時間を求め、光速度を乗じ
て刻々の車間距離を演算する。

【００８０】ＥＣＵ６１は、また、車速センサや路面セ
ンサの出力に応じて、刻々の適正な目標車間距離を演算
しており、カソード側電圧モニター５８が警報信号を出
力していない期間には、目標車間距離に対して刻々の車
間距離を比較して、その偏差に応じてスロットルコント
ロール６２を制御し、自動車の速度を調整する。

【００８１】すなわち、車間距離が拡大した場合には、
制限速度の範囲内で自動車を加速して車間距離を狭め、
一方、車間距離が目標車間距離を割り込んだ場合には、
自動車を減速して車間距離を拡大させる。

【００８２】一方、レンズ５３を通じてフォトダイオー
ド５４に太陽光の直射が入射する等して、カソード側電
圧モニター５８が警報信号を出力している状態では、Ｅ
ＣＵ６１が演算した車間距離の信頼性が低下するため、
計測された車間距離に応じた車間距離の自動調整を中止
し、スロットルコントロール６２を通じて無条件に自動
車の速度を低下させるとともに、警報回路６３を通じ
て、運転者に音声による警報を出力する。

【００８３】

【発明の効果】請求項１の光信号受信機によれば、フォ
トダイオードに入射する光雑音のレベルが正確に補足さ
れ、警報信号の有無によって、光信号の検知の信頼性レ
ベルを確認できるから、警報信号のタイミングで出力遮
断、演算中断、警報出力等を実行させることにより、誤
った光信号の検知に起因する演算の間違い、誤判断、シ
ステムの誤動作等を容易に防止できる。

【００８４】そして、光学的なバンドパスフィルターを
利用しなくてもよいから、低出力の送出光を用いても高
感度の光信号検知を実行できる。また、システムの製作
や取付けのコストが抑制されるから、光信号受信機を含
むシステム全体の重量の軽量化、小型化も容易となる。

【００８５】さらに、光信号の検知の信頼性は、フォト
ダイオードの出力から直接に識別されて、特別な光量計
を設ける必要がないから、フォトダイオードの特性に応
じた適正な判断基準（例えばスレッシュホールド電圧）
を設定でき、光量計の故障や特性のばらつきに起因して
判断を誤る可能性もない。

【００８６】請求項２のレーザーレーダー装置によれ
ば、計測された距離の信頼性を警報信号の有無で容易に
識別できるから、レーザーレーダー装置の出力や、レー
ザーレーダー装置を組み込んだシステムの信頼性を容易
に高め得る。

【００８７】請求項３のレーザーレーダー装置によれ
ば、警報信号の有無に応じて計測手段が自動制御される
から、操作者の手を患わせることなく、また、操作者の
誤判断や誤操作による不都合を発生させることなく、レ
ーザーレーダー装置の出力の誤りが排除される。

【００８８】請求項４のレーザーレーダー装置によれ
ば、既存のフォトダイオードおよび負荷抵抗に、簡単な
電圧計測手段を追加するだけで、光雑音レベルの検知回
路が構成されるから、既存のシステムの機器構造や回路
構成をそのまま転用したり、新たに、軽量小型のシステ
ムを設計することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な構成の説明図である。

【図２】実施例の車間距離計測装置の使用状態の説明図
である。

【図３】実施例の車間距離計測装置の構成の説明図であ
る。

【図４】散乱光検知回路の説明図である。

【図５】スレッシュホールド電圧の決め方の説明図であ
る。

【図６】発振−受信のタミングチャートである。

【図７】フォトダイオードの特性の説明図である。

【図８】別の実施例の車間距離制御システムの説明図で
ある。

【符号の説明】

１０ 障害物 １１ 出射手段 １２ 受光手段 １３ 計測手段 １４ 検知手段 １５ 警報手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 逆バイアス電圧が印加されたフォトダイ
   オードと、 空間に対して一端を開放され、空間を伝播して入射した
   パルス状の光信号を前記フォトダイオードに導く光学系
   と、を有し、 前記フォトダイオードにより、前記パルス状の光信号を
   電気信号パルスに変換する光信号受信機において、 空間から前記光学系に入射する光雑音が前記フォトダイ
   オードに電流を流して形成する電気的な雑音信号につい
   て、そのレベルを検知する検知手段と、 該検知手段の出力に基づいて、前記雑音信号のレベルが
   所定値を越えた場合に警報信号を出力する警報手段と、
   を有することを特徴とする光信号受信機。
2. 【請求項２】 前方空間に対してパルス状のレーザー光
   を断続的に送出する出射手段（１１）と、 該出射手段（１１）に隣接して配置され、前記前方空間
   に位置する障害物（１０）による前記パルス状のレーザ
   ー光の散乱光を受けて、該散乱光をパルス状の電気信号
   に変換する受光手段（１２）と、 送出された前記パルス状のレーザー光の出力時期に対す
   る、受信された前記パルス状の電気信号の遅れ時間を検
   知して、前記障害物（１０）から前記受光手段（１２）
   までの距離を計測する計測手段（１３）と、を有するレ
   ーザーレーダー装置において、 前記受光手段（１２）に入射した光雑音が形成する、前
   記受光手段（１２）の電気的な雑音のレベルを検知する
   検知手段（１４）と、 該検知手段（１４）の出力に基づいて、前記電気的な雑
   音のレベルが所定値を越えた場合に警報信号を出力する
   警報手段（１５）と、を設けたことを特徴とするレーザ
   ーレーダー装置。
3. 【請求項３】 請求項２のレーザーレーダー装置におい
   て、 前記警報信号の有無に応じて前記計測手段を制御し、前
   記電気的な雑音レベルが所定値を越える状況では、前記
   計測手段が計測した距離値について、少なくともその出
   力を許可しない制御手段、を設けたことを特徴とするレ
   ーザーレーダー装置。
4. 【請求項４】 請求項２のレーザーレーダー装置におい
   て、 前記受光手段は、逆バイアス電圧を印加されて接地側に
   負荷抵抗を直列接続されたフォトダイオードを含むと
   き、 前記検知手段は、前記負荷抵抗の電圧低下のレベルを計
   測する電圧計測手段を含むことを特徴とするレーザーレ
   ーダー装置。