JPH0821872A - レーザ・レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、液晶の透過面を分割する複数の
分割領域の黒化数を制御することにより、速い応答時間
で受光量を制御して光検出器の飽和を防止し得るレーザ
・レーダ装置を提供することを目的とする。 【構成】 物体１１からの反射光が送受信光学系２によ
り集光されて光減衰器４ａに入射される。光減衰器４ａ
を透過した反射光は、光検出器５に入射されて光電変換
される。到達時間検知回路６は、レーザ光の往復時間を
算出した後、装置から物体１１までの距離を算出する。
光レベル検知回路７は一定レベル以上の光入力があるか
否かを判定し、その判定結果を減衰量制御回路８へ出力
する。光減衰器４ａ及び４ｂは光透過面を複数の分割領
域に分割した構成とされ、かつ、複数の分割領域のそれ
ぞれを減衰量制御回路８よりの制御信号に基づきオン又
はオフに制御され、オフに制御された分割領域の割合に
より減衰量が設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザ・レーダ装置に係
り、特にレーザ光を利用して物体までの距離を測定した
り、距離と指向方向から３次元の情報を得るレーザ・レ
ーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザ・レーダ装置では、レーザ
光を利用して所望の物体までの距離を測定する場合、遠
距離からの信号も受光することを想定して、そのような
遠距離でも十分な受信入力が得られる強度を有するレー
ザ光を用いている。しかし、その強度のレーザ光で近距
離の物体の距離を測定しようとすると、入力レベルが強
過ぎて光検出器等が飽和してしまい、正確な測距ができ
ない。

【０００３】そこで、従来のレーザ・レーダ装置では、
予め測距しようとする物体までの距離の概略値がわかっ
ている場合には、発射するレーザ光の強度を落とす等の
手段により、光検出器の飽和を抑えたり、また光検出器
の飽和しない範囲での入力レベル変動ならば、ＣＦＤ
（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆｒａｃｔｉｏｎ Ｄｉｓｃｒｉ
ｍｉｎａｔｏｒ）回路を利用して、レベルによらず受信
波形のピーク等を検知する計測を行うものが知られてい
る。

【０００４】また、移動物体を追跡しながら移動物体ま
での距離を測定する従来のレーザ・レーダ装置において
は、距離が徐々に変化するので、一度に調整する減衰量
が僅かで済むことから、この場合や単に一方向のみの計
測のように、特に計測時間制限が無いときには、前回計
測した時の入力レベル等を基にカメラの自動絞り等を利
用した受光量制限を行うことにより、光検出器の飽和を
防止するものも知られている。

【０００５】また、従来のレーザ・レーダ装置の中に
は、上記の光検出器の飽和を防止するために、メカニカ
ルな方法で受光量を制限するものも知られている。この
メカニカルな方法としては、上記の自動絞りの他に、例
えば、減衰量の異なる多数のフィルタを円周上に配列し
て回転させる方法、徐々に減衰量が変化するフィルタを
回転させる方法、２枚の偏光子のうちの一つを回転さ
せ、透過量を変化させる方法、ナイフエッジ等により光
検出器の受光面の一部を遮る方法などが考えられてい
る。

【０００６】更に、 従来のレーザ・レーダ装置の中に
は、上記の光検出器の飽和を防止するために、電子的な
方法で受光量を制限するものも知られている。この電子
的な方法としては、例えば２枚の偏光子の間に電気光学
効果により偏光の状態が変化する素子を挿入する方法
や、液晶に印加する電圧を変えて液晶を透過して光検出
器へ入射する光量を調整する方法などが考えられてい
る。

【０００７】後者の液晶を用いた従来のレーザ・レーダ
装置は、光検出器の出力信号の直流分に比例する振幅の
制御信号を減衰量制御回路により生成して板状の液晶に
印加し、制御信号の振幅に応じて液晶の通過減衰量を変
化させることにより、入射光の背光雑音が著しく増大し
ても液晶を通過して光検出器に入射する光の背光雑音を
あまり変動しないようにして光検出器の飽和を防止する
ようにしたものである（特開昭５９−６５２７９号公
報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記の従来
の各レーザ・レーダ装置のうち、発射するレーザ光の強
度を落とす手段を有するものは、予め物体までの距離の
概略値がわからない場合には光検出器の飽和を抑えるこ
とができなかったり、十分な受信光量が得られない。ま
た、ＣＦＤ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆｒａｃｔｉｏｎ Ｄ
ｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｏｒ）回路を利用するものでは光
検出器の飽和を防止することができない。

【０００９】また、メカニカルな方法で光検出器の飽和
を防止する従来のレーザ・レーダ装置は応答が遅く、２
次元の走査を行いながら距離を計測して３次元情報を得
る場合等の急激に距離が変化する可能性がある、高速度
で距離を計測する用途に適さないという問題がある。

【００１０】更に、電子的な方法で光検出器の飽和を防
止する従来のレーザ・レーダ装置は、高速度で光検出器
に入射する光の減衰量を制御することができ、また、受
光側だけでなくレーザ送信側にも適用できる反面、高価
な制御回路が必要となると共に、大きさ（特に長さ）が
増大するという問題がある。

【００１１】また、前記の電子的な方法で光検出器の飽
和を防止する従来のレーザ・レーダ装置のうち、前者の
２枚の偏光子の間に電気光学効果を有する素子を挿入す
る装置では、電気光学効果を有する素子に印加する電圧
が僅かに異なると、減衰量が大きく変化する領域もある
ので、減衰量の事前設定のみでは十分でなく、実際に透
過した光の強さを基に制御する必要がある。しかし、パ
ルス幅の短いレーザ光ではこの制御は困難である。

【００１２】一方、前記の電子的な方法で光検出器の飽
和を防止する従来のレーザ・レーダ装置のうち、後者の
液晶を用いる装置では、液晶の印加電圧と透過率特性と
は図２（Ａ）に示すように、液晶の印加電圧と透過率と
が対応して変化する可変範囲が狭く、また、温度条件等
により印加電圧と透過率との関係が変動する可能性も考
えられるため、ある条件で測定したデータを基に所要透
過率に対応する電圧を液晶に印加しても、設定値通りの
透過率が得られるとは限らない。すなわち、液晶への印
加電圧で液晶の透過光量を規定することは困難である。

【００１３】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
液晶への印加電圧により減衰量を制御するのではなく、
液晶の透過面を分割する複数の分割領域の黒化数を制御
することにより、速い応答時間で受光量を制御して光検
出器の飽和を防止し得るレーザ・レーダ装置を提供する
ことを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、レーザ光を間欠的に出射するレーザ発振
器と、レーザ発振器よりのレーザ光を所定のビーム拡が
り角で空間へ放射し、外部からの入射光を集光する送受
信光学系と、受信光を光電変換して受光信号を出力する
光検出器と、光検出器の出力受光信号とレーザ発振器の
出力信号とに基づいて外部の物体までの到達時間を少な
くとも算出する到達時間検知回路と、レーザ発振器から
送受信光学系へ入射されるレーザ光の光路、及び送受信
光学系で受信集光されて光検出器へ入射される光の光路
の少なくともいずれか一方に設けられた液晶からなる光
減衰器と、光検出器の出力受光信号のレベルを検知する
光レベル検知回路と、光レベル検知回路の出力信号に基
づき光減衰器の減衰量を設定制御する減衰量制御手段と
を有し、光減衰器の光透過面を複数の分割領域に分割し
た構成とし、かつ、複数の分割領域のそれぞれを減衰量
制御手段よりの制御信号に基づきオン又はオフに制御
し、複数の分割領域のうちのオフに制御された分割領域
の割合により前記減衰量を設定するようにしたものであ
る。

【００１５】また、本発明は較正用の光を発光して送受
信光学系から光検出器に至る光路中へ入射する較正用光
源を設けると共に、減衰量制御手段を、物体で反射され
た光が入射されていない期間、較正用光源を駆動して、
その時に得られた光検出器の出力受光信号のレベルより
トータルの減衰量を求めて光減衰器の減衰量を補正する
ようにしたものである。

【００１６】更に、本発明は光検出器の出力受光信号を
入力制御電圧に応じた減衰量で減衰して前記到達時間検
知回路へ出力する電圧制御減衰器と、電圧制御減衰器の
出力信号が分岐して入力されその入力レベルを検出する
レベル検出回路と、レベル検出回路の出力検出信号に応
じて電圧制御減衰器の出力信号が一定レベルとなるよう
に前記制御電圧を電圧制御減衰器へ出力して減衰量を制
御する制御電圧発生回路とを設けたものである。

【００１７】

【作用】本発明では、液晶からなる光減衰器を介して受
信光を光検出器に入射するか又はレーザ発振器よりの光
を光減衰器を介して出射し、光レベル検知回路で検知し
た受光信号のレベルに基づき、減衰量制御手段により光
減衰器の複数の分割領域のそれぞれをオン又はオフに制
御し、複数の分割領域のうちのオフに制御された分割領
域の割合により減衰量を設定するようにしたため、多少
の温度変動があっても液晶の各分割領域の透過率を正確
に、しかもメカニカルな方法に比べて高速に制御でき、
従って減衰量を正確、かつ、高速に制御できる。

【００１８】また、本発明では、減衰量制御手段が物体
で反射された光の非入射期間に較正用光源を駆動して、
その時に得られた光検出器の出力受光信号のレベルより
トータルの減衰量を求めて光減衰器の減衰量を補正する
ようにしているため、パルスレーザを送信して物体との
距離などを測定する装置においても、実際の光減衰器の
減衰量を所期の設定値に正確に制御することができる。

【００１９】更に、本発明では、光検出器の出力受光信
号を電圧制御減衰器を介してレベル検出回路に入力して
レベルを検出し、そのレベル検出信号に応じて電圧制御
減衰器の出力信号が一定レベルとなるように、制御電圧
発生回路により電圧制御減衰器の減衰量を制御するよう
にしたため、光検出器の出力受光信号の位相を変えずに
レベルを一定として到達時間検知回路へ出力することが
できる。

【００２０】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施例の構成図を示す。
同図に示すように、本実施例はレーザ光を発光するレー
ザ発振器１と、送信レーザ光を或るビーム拡がり角と
し、受信レーザ光を集光する送受信光学系２と、走査を
行う光走査装置３と、受信レーザ光を減衰する光減衰器
４ａと、光検出器５と、光検出器５の出力検出信号とレ
ーザ発振器１の出力信号とから物体１１までの到達時間
を検知する到達時間検知回路６と、光検出器５の光レベ
ルを検知する光レベル検知回路７と、光減衰器４ａの減
衰量を電子的に制御する減衰量制御回路８と、中央処理
装置（ＣＰＵ）９とより構成されている。

【００２１】更に、必要に応じて較正用光源１０が設け
られている。また、光減衰器４ａに代えて、又は光減衰
器４ａと共にレーザ発振器１の送信レーザ光を減衰する
光減衰器４ｂが設けられることもある。

【００２２】本実施例は、光減衰器４ａ及び４ｂ、光レ
ベル検知回路７、減衰量制御回路８、較正用光源１０以
外は従来装置と同様の構成である。また、本実施例は光
減衰器４ａに液晶を用いると共に、その構成及び制御の
仕方に第１の特徴がある。更に、較正用光源１０を用い
てトータル減衰量を正確に設定することに第２の特徴が
ある。

【００２３】次に、本実施例の動作について説明する。
レーザ発振器１より間欠的に発振出力されたパルスレー
ザ光は、送受信光学系２により所定のビーム拡がり角で
空間に放射される。この時、状況に応じて光走査装置３
により走査されることもある。空間に放射されたパルス
レーザ光は物体１１で反射され、その反射光が送受信光
学系２により集光されて光減衰器４ａに入射される。な
お、光走査装置３を送信時に用いたときには、これを再
び経由した後に、送受信光学系２に入射される。

【００２４】光減衰器４ａを透過した反射光は、光検出
器５に入射されて光電変換される。光検出器５より取り
出された電気信号である光検出信号（受光信号）は、到
達時間検知回路６に供給される一方、光レベル検知回路
７に供給される。

【００２５】到達時間検知回路６は、レーザ発振器１か
らそのパルスレーザ光の出射時刻に同期したスタート信
号が供給された時点から一定周期のクロック信号の計数
を開始し、一定レベル以上の受光信号が光検出器５より
供給された時点で計数を停止するカウンタの計数値に基
づいてレーザ光の往復時間を算出した後、この往復時間
を１／２倍することにより物体１１までの到達時間を検
知し、更にこの到達時間に光速を乗じることにより、装
置から物体１１までの距離を算出する。

【００２６】また、光レベル検知回路７は一定レベル
（光検出器５が飽和するよりも若干低いレベル）以上の
光入力があるか否かを判定し、その判定結果を減衰量制
御回路８へ出力する。減衰量制御回路８は上記の入力判
定結果に基づいて光減衰器４ａ及び／又は４ｂの減衰量
を電子的に制御するための制御信号を光減衰器４ａ及び
／又は４ｂへ出力する。実際には、上記の制御信号は最
適制御を行うために、ＣＰＵ９を経由する場合が多い。

【００２７】また、光減衰器４ｂにより送信レーザ光を
減衰させる場合は、強い強度のレーザ光によるダメージ
等を考慮する必要がある。

【００２８】本実施例では、受信用光減衰器４ａに液晶
を用いることを特徴の一つとしているが、レーザ光によ
るダメージのおそれがない場合には、送信用光減衰器４
ｂに液晶を用いることもできる。液晶は、前回又は数回
前の受光レベルを検知した信号を基に液晶に印加する電
圧を制御して、光の透過率を図２（Ａ）に示したように
変化させることができる素子である。テレビジョン受像
機等にも利用されているように、液晶はメカニカルな方
法に比べて遥かに高速で透過率を制御できるという特長
があり、また、厚みも少ないので小型にすることも可能
である。

【００２９】液晶の印加電圧と透過率との関係は、図２
（Ａ）に示すように、印加電圧がｂからｃに示す電圧範
囲内では透過率が印加電圧に対応して変化するので、単
に印加電圧をこの電圧範囲内で制御するだけでも透過率
を変えることができる。しかし、広い温度範囲での使用
を想定すると、上記の印加電圧対透過率特性が温度によ
りシフトすることも考えられるので、透過光量を直接モ
ニタせずに印加した電圧のみにより透過率を推定するこ
とは簡単ではあるが、注意を要する。

【００３０】本実施例では、上記の温度による印加電圧
対透過率特性のシフトの影響を除去し、確実に減衰量
（透過率）を決定する方法として、図２（Ａ）の印加電
圧対透過率特性において、両端の特性変化が無くなる電
圧、すなわち、「多少の温度変動があっても、必ず透過
率が最小となる電圧と最大となる電圧」となるような電
圧設定を行い、液晶のオン、オフ制御を行うものであ
る。図２（Ａ）において、電圧ａは多少の温度変動があ
っても透過率が最小に制御されるオフ電圧であり、電圧
ｄは多少の温度変動があっても透過率が最大に制御され
るオン電圧である。

【００３１】ただし、印加電圧を単にオン電圧とオフ電
圧の一方に制御するだけでは、透過率が最大又は最小と
なるだけで、細かな減衰量の制御ができない。そこで、
本実施例では、液晶の液晶面を例えば図２（Ｂ）に示す
ように、複数の升目状領域に分割するか、図２（Ｃ）に
示すように、複数の放射状領域に分割し、各分割領域の
それぞれに対してオン電圧又はオフ電圧を印加して個別
に透過率を最大又は最小に制御する。

【００３２】図２（Ｂ）及び（Ｃ）において、分割領域
のうち白い部分はオン電圧が印加されて透過率最大状態
にある（オン状態にある）液晶領域を示し、黒い部分は
オフ電圧が印加されて透過率最小状態にある（オフ状態
にある）液晶領域、すなわち黒化している分割領域を示
す。

【００３３】本実施例では、この黒化している分割領域
の数を必要とする透過率（減衰量）に応じて制御するよ
うにしたものである。例えば、分割領域の総数を仮に１
０００とすれば、黒化数０の完全透過から黒化数９９９
まで変化させることにより、温度変動その他の影響を受
けずに、理論的には１／１０００単位で減衰量を調整す
ることができる。

【００３４】なお、上記の複数の分割領域の大きさをそ
れぞれ同一とせずに、大小を付けることにより、制御す
る分割領域総数を増加させずに、より大きな範囲の減衰
量調整を行うことも可能である。

【００３５】更に、本実施例では液晶面を複数の領域に
分割して、それぞれをオン／オフ制御するようにしてい
るため、送受信光を減衰する光束部分を選べるという特
長も有する。このことについて、図３と共に詳細に説明
する。同図（Ａ）〜（Ｅ）中、同一構成部分には同一符
号を付してある。

【００３６】送信と受信とで別の光学系を使用する場
合、図３（Ａ）に示すように、レーザ発振器１より出射
されたレーザ光が送受信光学系２の一部を構成するレン
ズ１５を介して空間へ放射され、物体から反射された反
射光が送受信光学系の一部を構成するレンズ１６により
集束されて光検出器５に入射される場合、送信ビーム拡
がり角αで放射されたレーザ光の光束と受信視野角βで
入射される反射光の光束とが重なる部分Ｉは受信できる
が、両者が重ならないＩＩで示す位置よりレンズ１５及
び１６側の近距離範囲では、レーザ光を照射した位置と
受信視野とが一致しなくなる所謂パララックスが生じる
ことが一般に知られている。

【００３７】その対策として、一般に送信光学系と受信
光学系の端同士を限りなく近付けることが行われるが、
ある一定の限度がある。また、図３（Ｂ）に示すように
自動絞り１７をレンズ１６と光検出器５との間に配置し
て、受信した光の周辺部からの光をカットして光検出器
５への透過光量を減らす方法では、受信光の中心部は変
化しないものの、図３（Ｂ）にＩＩＩで示すように送信
光学系と受信光学系の端の重なる点が自動絞り１７を設
けない場合よりも遠い位置に生じるため、この点ＩＩＩ
より近距離では受信視野と送信光ビームの当たる位置と
が合致しなくなり、受光できない。

【００３８】これに対し、本実施例では、受信用光減衰
器４ａの液晶面を図３（Ｃ）に示すように、送信光学系
と反対の端から順次に黒化させた複数の分割領域からな
る部分１８を設け、送信光学系に近い側の複数の分割領
域からなる部分１９を透過部分とすることができるた
め、透過部分１９が最後の一つの分割領域からなるまで
送信光学系の端と受信光学系の端の距離を変えずに済
み、近距離でも視野とレーザ光の当たる位置を合致させ
ることができる。すなわち、この場合はパララックスに
よる影響を最小限に抑えることができる。

【００３９】一方、上記とは反対に、受信用光減衰器４
ａの液晶面を図３（Ｄ）に示すように、送信光学系の端
から反対の端へ順次黒化させ、黒化領域２１と透過領域
２２とを形成するようにすることもできる。この場合
は、ガラス窓を通して比較的遠方の物体の距離を計測す
るときに、ガラス窓からの反射光により装置が従来は誤
動作することがあったが、光減衰器４ａの上記の黒化領
域２１により、図３（Ｅ）にＶで示す位置にあるガラス
窓からの反射光に対して意識的にパララックスを大きく
して、反射光のＩＶで示す部分をカットでき、これによ
り上記の誤動作を避けることができる。

【００４０】なお、図３（Ｅ）において、光減衰器４ａ
は図示を省略してあるが、レンズ１６と光検出器５との
間、あるいはレンズ１６の前面に設けられる。

【００４１】また、受信光学系の中央部分から送信光を
出射する所謂同軸型の構成であっても、光減衰器４ａと
して図２（Ｃ）に示した放射状パターンの分割領域を有
する光減衰器を用い、周辺部から又は中心部からの光を
順次カットすることにより、視野の一致点を加減して、
上述と同様の効果を得ることもできる。

【００４２】また、屋外にて使用する場合、遮光筒があ
っても受光レンズの一部に太陽光が当たることもあり、
この場合には光検出器に不要な電流が流れ、光検出器の
飽和等の原因になるが、太陽光が当たった部分からの光
が透過する光減衰器４ａの箇所を黒化させることによ
り、影響を最小限にすることもできる。予測しない方向
からの外乱光の影響や光検出器の感度の不均一の影響を
除くため、光減衰器４ａの黒化させるパターンをランダ
ムに配置し、時間と共に変化させて入力を平均化するこ
となども可能となる。

【００４３】なお、液晶の光遮断特性には限界があり、
距離変化による受信光の全レベル変動量に対応しきれな
いことも考えられるので、実際の装置では既知の受信光
レベル抑制手段である光検出器に印加する電圧を変化さ
せて光電子の増倍割合を減らす手段（光電子増倍管、ア
バランシェフォトダイオードなど）を併用することが望
ましい。

【００４４】このようにして、図１に示した本実施例で
は減衰量制御回路８により光減衰器４ａ及び／又は４ｂ
の減衰量を制御することにより光検出器５の飽和を防止
するのであるが、本実施例は更に較正用光源１０を用い
てトータル減衰量を正確に設定する。

【００４５】すなわち、光減衰器４ａの液晶面の多数の
分割領域のうちの黒化されている領域の数（黒化数）
は、制御しているＣＰＵ９などに記録されているので、
特に問題はないが、光検出器５への印加電圧は測定又は
設定しても、これに対する光電子の増倍割合は変わる可
能性もある。また、電圧制御減衰器の減衰量と電圧の関
係を正確に把握して受光信号レベルの適切なコントロー
ルを行うことも困難である。

【００４６】また、連続信号ならば、フィードバックル
ープを構成して受光信号のレベルを一定化することも容
易であるが、本実施例では物体１１との距離測定などの
ためにパルスレーザ光を出射するようにしているため
に、短い時間のみレーザ光が送受信光学系２に入ってく
るだけであるので、光検出器５の出力信号を検波して直
流分を得ようとしても殆どゼロになってしまい、自動利
得制御信号に相当するものを簡単に作り出すことができ
ない。

【００４７】従って、受信したレーザ光の強度に相当す
る電圧をピークホールド回路等を用いて保持して、パル
ス幅の長い（直流に近い）信号としてフィードバックす
るのが望ましいが、実用上さまざまな問題がある。

【００４８】そこで、本実施例では、受信レベルの強度
を光レベル検知回路７により検知し、その検知情報をＣ
ＰＵ９に通知する。ＣＰＵ９はこの受信光レベル情報に
基づいて所要減衰量を算出し、光減衰器４ａの透過量を
減衰量制御回路８に設定するだけでなく、必要に応じて
光検出器５への印加電圧の電圧設定などを減衰量制御回
路８を介して行う。

【００４９】また、ＣＰＵ９はパルスレーザ光を受信し
た後に次のパルスレーザ光が到達するまでの間に、較正
用光源１０を駆動し、これより出射される光を光減衰器
４ａを介して光検出器５に入射し、更に光レベル検知回
路７を介して入力される光検知信号に基づき、光減衰器
４ａの実際の減衰量と光検出器５への印加電圧の設定値
との誤差を補正する。

【００５０】上記の較正用光源１０から光が出力される
期間は例えば１０μｓ〜１００μｓ程度の長い期間必要
であるので、較正用光源１０としてはレーザ発振器１の
ように例えばパルス幅が１０〜２０ｎｓと極めて短いパ
ルスレーザ光を出力するものは使用できず、例えば発光
ダイオードや応答の遅いレーザダイオードが用いられ
る。

【００５１】このように、上記の較正用光源１０を設け
ることにより、光検出器５の光電子の増倍割合等と設定
値の間に誤差が生じることがない。これにより、本実施
例では、光減衰器４ａに最適減衰量を設定したり、又は
光検出器５に最適電圧を印加することができる。

【００５２】ところで、上記の実施例において、光減衰
器４ａ及び／又は４ｂにより光を減衰させる主目的は、
光検出器５の飽和を防ぐことであり、減衰の度合いも飽
和を防ぐ程度で十分であるが、この減衰のみでは受光レ
ベルの大きな変化にすべて対応できるわけではない。従
って、受光レベルの大きな変化にすべて対応する場合に
は、光検出器５の出力受光信号を更に減衰させて受光レ
ベルを一定にするためのレベル制御回路を設ける必要が
ある。

【００５３】このレベル制御回路としては、光検出器５
の出力受光信号を増幅する増幅器のゲインを、その増幅
器の出力信号が一定レベルとなるように可変制御する自
動利得制御（ＡＧＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ
Ｃｏｎｔｒｏｌ）がまず考えられるが、この方法ではバ
イアス電圧を変えることなどにより増幅器のゲインだけ
でなく、位相特性も変化するおそれがある。特に、パル
スレーザのように、速い立ち上がり特性を有するものの
増幅の場合、帯域の広い増幅器を使用しても限界に近い
周波数で使用することとなるが、その周波数領域は位相
特性が大きく変化する領域であるために、増幅波形の歪
み等が生じてしまう。

【００５４】そこで、本発明の他の実施例では、上記の
レベル制御回路として図４のブロック図に示す如き構成
の回路を用いる。同図に示すように、このレベル制御回
路は、増幅器３１、電圧制御減衰器３２、レベル検出回
路３３及び制御電圧発生回路３４とから構成され、光検
出器５と到達時間検知回路６との間に設けられる。

【００５５】このレベル制御回路の動作について説明す
るに、図１の光検出器５から出力された受光信号は、図
４の一定のゲインの増幅器３１で増幅された後、電圧制
御減衰器３２に供給される。電圧制御減衰器３２はその
減衰量が制御電圧発生回路３４よりの制御電圧により制
御される構成であり、その出力信号を図１の到達時間検
知回路６へ出力すると共に、図４のレベル検出回路３３
へ供給する。

【００５６】レベル検出回路３３は入力信号のレベルを
検出して制御電圧発生回路３４へ検出信号を入力し、こ
れより検出信号レベルに応じた制御電圧を発生させる。
制御電圧発生回路３４の出力制御電圧は、電圧制御減衰
器３２に供給され、その減衰量をレベル検出回路３３で
検出されるレベルが一定となるように制御する。

【００５７】これにより、受光信号の位相を変化させず
にレベルだけを制御でき、光検出器５に入射した光の波
形を忠実に一定レベルとして図１の到達時間検知回路６
へ出力することができる。なお、ＣＰＵ９は必要に応じ
て電圧制御減衰器３２への印加電圧の電圧設定などを減
衰量制御回路８を介して行う。

【００５８】なお、以上の実施例では、パルスレーザを
使用した場合前回あるいは数回前の受信レベルを基に、
受信レベルの一定化を図るものであり、通常その間は大
きなレベル変動はないと考えても差し支えないが、厳密
には受光パルス毎に若干の変動は生ずることになる。こ
の変動があっても、到達時間検知回路６が正確に動作す
るように、この回路６の中にＣＦＤ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ
ＦｒａｃｔｉｏｎＤｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｏｒ）回路
が含まれるのが一般的であるが、本発明の要旨とは直接
の関係はないのでその詳細な説明は省略する。

【００５９】なお、本発明は以上の実施例に限定される
ものではなく、例えば光減衰器４ａの液晶面の多数の分
割領域の分割形状としては、図２（Ｂ）の升目状、同図
（Ｃ）の放射状（台形状）に限定されるものではなく、
例えば同心円状、多角形状その他の形状にすることもで
きることは勿論である。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶で構成された光減衰器の複数の分割領域のうちのオ
フに制御された分割領域の割合により減衰量を設定し、
多少の温度変動があっても液晶の各分割領域の透過率を
正確に、しかもメカニカルな方法に比べて高速に制御で
きるようにしたため，減衰量を正確、かつ、高速に制御
でき、よって、光検出器の飽和を防止することができ
る。

【００６１】また、本発明によれば、減衰量制御手段が
物体で反射された光の非入射期間に較正用光源を駆動し
て、その時に得られた光検出器の出力受光信号のレベル
よりトータルの減衰量を求めて光減衰器の減衰量を補正
することにより、実際の光検出器の光電子増倍量、電圧
制御減衰器の減衰量等を所期の設定値に正確に制御する
ようにしたため、光減衰器の減衰量を常に最適減衰量と
なるように設定することができる。

【００６２】更に、本発明によれば、電圧制御減衰器を
用いて光検出器の出力受光信号の位相を変えずにレベル
を一定として到達時間検知回路へ出力するようにしたた
め、光検出器に入射した光の波形を忠実に一定レベルと
して到達時間検知回路へ出力することができ、従来に比
べて測定精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図である。

【図２】本発明の一実施例の光減衰器の特性図とパター
ンの各例を示す図である。

【図３】本発明の一実施例の特長を説明する図である。

【図４】本発明の他の実施例の要部のブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ レーザ発振器 ２ 送受信光学系 ３ 光走査装置 ４ａ、４ｂ 光減衰器 ５ 光検出器 ６ 到達時間検知回路 ７ 光レベル検知回路 ８ 減衰量制御回路 ９ 中央処理装置（ＣＰＵ） １０ 較正用光源 ３２ 電圧制御減衰器 ３３ レベル検出回路 ３４ 制御電圧発生回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を間欠的に出射するレーザ発振
   器と、 該レーザ発振器よりのレーザ光を所定のビーム拡がり角
   で空間へ放射し、外部からの入射光を集光する送受信光
   学系と、 受信光を光電変換して受光信号を出力する光検出器と、 該光検出器の出力受光信号と前記レーザ発振器の出力信
   号とに基づいて外部の物体までの到達時間を少なくとも
   算出する到達時間検知回路と、 前記レーザ発振器から前記送受信光学系へ入射されるレ
   ーザ光の光路、及び前記送受信光学系で受信集光されて
   前記光検出器へ入射される光の光路の少なくともいずれ
   か一方に設けられた液晶からなる光減衰器と、 前記光検出器の出力受光信号のレベルを検知する光レベ
   ル検知回路と、 該光レベル検知回路の出力信号に基づき前記光減衰器の
   減衰量を設定制御する減衰量制御手段とを有し、前記光
   減衰器の光透過面を複数の分割領域に分割した構成と
   し、かつ、該複数の分割領域のそれぞれを前記減衰量制
   御手段よりの制御信号に基づきオン又はオフに制御し、
   該複数の分割領域のうちのオフに制御された分割領域の
   割合により前記減衰量を設定することを特徴とするレー
   ザ・レーダ装置。
2. 【請求項２】 較正用の光を発光して前記送受信光学系
   から前記光検出器に至る光路中へ入射する較正用光源を
   設け、 前記減衰量制御手段は、物体で反射された光が入射され
   ていない期間、該較正用光源を駆動して、その時に得ら
   れた該光検出器の出力受光信号のレベルよりトータルの
   減衰量を求めて前記光減衰器の減衰量を補正することを
   特徴とする請求項１記載のレーザ・レーダ装置。
3. 【請求項３】 前記光検出器の出力受光信号を入力制御
   電圧に応じた減衰量で減衰して前記到達時間検知回路へ
   出力する電圧制御減衰器と、該電圧制御減衰器の出力信
   号が分岐して入力されその入力レベルを検出するレベル
   検出回路と、該レベル検出回路の出力検出信号に応じて
   前記電圧制御減衰器の出力信号が一定レベルとなるよう
   に前記制御電圧を該電圧制御減衰器へ出力して減衰量を
   制御する制御電圧発生回路とを、設けたことを特徴とす
   る請求項１又は２記載のレーザ・レーダ装置。