特開 2020-204600 光学的測距装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-204600(P2020-204600A)

(43)【公開日】2020年12月24日

(54)【発明の名称】光学的測距装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/481 20060101AFI20201127BHJP

   G01C 3/06 20060101ALI20201127BHJP

【ＦＩ】

   G01S7/481 A

   G01C3/06 120Q

   G01C3/06 140

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2019-113847(P2019-113847)

(22)【出願日】2019年6月19日

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木村 禎祐

(72)【発明者】

【氏名】長井 利明

(72)【発明者】

【氏名】三木 早樹人

(72)【発明者】

【氏名】植野 晶文

【テーマコード（参考）】

2F112

5J084

【Ｆターム（参考）】

2F112AD01

2F112BA03

2F112CA05

2F112CA12

2F112DA02

2F112DA04

2F112DA06

2F112DA09

2F112DA15

2F112DA25

2F112DA28

2F112EA05

2F112FA41

2F112FA43

2F112GA01

2F112GA03

5J084AA05

5J084AC02

5J084AD03

5J084BA04

5J084BA36

5J084BA50

5J084BB02

5J084BB07

5J084BB28

5J084CA03

5J084CA32

5J084EA07

5J084EA11

(57)【要約】

【課題】照射先における光の強度を維持したまま発光ビームの画角を大きくする。
【解決手段】光を用いた光学的測距装置１０は、発光領域の第１方向の長さが前記第１方向に交差する第２方向に比べて長い発光領域を有する第１発光素子２１ａと第２発光素子２１ｂとを、前記第２方向に予め定められた距離だけ離間して配置した発光部２０と、前記第１発光素子、前記第２発光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記第２方向に隔たり、かつ、前記第１方向に重なる位置に配置された２個の投光レンズ２２ａ、２２ｂと、前記発光部から射出され、２個の前記投光レンズを通過した発光ビームを測定範囲に向けて走査させるスキャナ２６と、前記発光部から射出された前記発光ビームの反射光を受光する受光部３０と、前記発光部の発光から前記受光部での受光までの時間に応じて対象物までの距離を測定する測定部４０と、を備える。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光を用いた光学的測距装置（１０）であって、
発光領域の第１方向（ｚ方向）の長さが前記第１方向に交差する第２方向（ｙ方向）に比べて長い発光領域を有する第１発光素子（２１ａ）と第２発光素子（２１ｂ）とを、前記第２方向に予め定められた距離だけ離間して配置した発光部（２０）と、
前記第１発光素子、前記第２発光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記第２方向に隔たり、かつ、前記第１方向に重なる位置に配置された２個の投光レンズ（２２ａ、２２ｂ）と、
前記発光部から射出され、２個の前記投光レンズを通過した発光ビームを測定範囲に向けて走査させるスキャナ（２６）と、
前記発光部から射出された前記発光ビームの反射光を受光する受光部（３０）と、
前記発光部の発光から前記受光部での受光までの時間に応じて対象物までの距離を測定する測定部（４０）と、
を備える、光学的測距装置。

【請求項2】

請求項１に記載の光学的測距装置であって、
前記第１発光素子と前記第２発光素子は、それぞれ、前記第１方向に非発光領域（ｌｄｎ）を開けて並べられた複数の発光領域（ｌｄａ）を有し、
前記非発光領域の前記第１方向の大きさは、前記発光領域の前記第１方向の長さよりも小さく、
前記第１方向において、前記第１発光素子の前記発光領域が前記第２発光素子の前記非発光領域に重なる位置に位置するように、前記第１発光素子と前記第２発光素子とが前記第１方向にシフトして配置されている、光学的測距装置。

【請求項3】

請求項２に記載の光学的測距装置であって、
２個の前記投光レンズの光軸は平行であり、
前記第１発光素子は対応する前記投光レンズ（２２ａ）の光軸（２２ａｏ）上から前記第１方向にシフトして位置し、前記第２発光素子は対応する前記投光レンズ（２２ｂ）の光軸（２２ｂｏ）上から前記第１方向と反対方向にシフトして位置している、光学的測距装置。

【請求項4】

請求項２に記載の光学的測距装置であって、
２個の前記投光レンズの光軸は平行であり、
前記第１発光素子は対応する前記投光レンズ（２２ａ）の光軸（２２ａｏ）上に位置し、前記第２発光素子は対応する前記投光レンズ（２２ｂ）の光軸（２２ｂｏ）上に位置し、
２個の前記投光レンズの光軸が前記第１方向にシフトして位置している、光学的測距装置。

【請求項5】

請求項２に記載の光学的測距装置であって、
前記第１発光素子は対応する前記投光レンズ（２２ａ）の光軸（２２ａｏ）上に位置し、前記第２発光素子は対応する前記投光レンズ（２２ｂ）の光軸（２２ｂｏ）上に位置し、
２個の前記投光レンズの２つの光軸は、前記第１方向と前記第１方向と反対方向にそれぞれに傾いている、光学的測距装置。

【請求項6】

請求項１に記載の光学的測距装置であって、
前記第１発光素子が前記測定範囲に照射する第１領域（ＳＬａ）と、前記第２発光素子が前記測定範囲に照射する第２領域（ＳＬｂ）とが、前記第１方向において接するように、前記第１発光素子と前記第２発光素子とが配置されている、光学的測距装置。

【請求項7】

請求項６に記載の光学的測距装置であって、
前記第１発光素子は対応する前記投光レンズ（２２ａ）の光軸（２２ａｏ）上に位置し、前記第２発光素子は対応する前記投光レンズ（２２ｂ）の光軸（２２ｂｏ）上に位置し、
２個の前記投光レンズの２つの光軸は、前記第１方向と前記第１方向と反対方向にそれぞれに傾いている、光学的測距装置。

【請求項8】

請求項６に記載の光学的測距装置であって、
２個の前記投光レンズの光軸は平行であり、
前記第１発光素子は対応する前記投光レンズ（２２ａ）の光軸（２２ａｏ）上から前記第１方向にシフトして位置し、前記第２発光素子は対応する前記投光レンズ（２２ｂ）の光軸（２２ｂｏ）上から前記第１方向にシフトして位置している、光学的測距装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の光学的測距装置であって、
２個の前記投光レンズの後段に、画角を前記第１方向に拡大するシリンドリカルレンズ（２７）を備える、
光学的測距装置。

【請求項10】

請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光学的測距装置であって、
前記受光部は、２次元のアレイ状に並べられた受光素子（３２）を備え、
前記第２方向に沿った行毎に信号処理が行われる、
光学的測距装置。

【請求項11】

請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光学的測距装置であって、
前記第１発光素子を配置する第１基板（２３ａ）と、
前記第２発光素子を配置する第２基板（２３ｂ）と、
を備え、
前記第１基板の前記第１発光素子を配置する面（２３ａ１）と、前記第２基板の前記第２発光素子を配置する面（２３ｂ１）とは、互いに向かい合っている、
光学的測距装置。

【請求項12】

請求項１１に記載の光学的測距装置であって、
２個の前記投光レンズの後段に前記第１発光素子から射出された第１発光ビーム（ＩＬａ）と、前記第２発光素子から射出された第２発光ビーム（ＩＬｂ）との前記第２方向の間隔を狭める導光路（２４ａから２４ｅ）を備える、光学的測距装置。

【請求項13】

請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載に光学的測距装置であって、
２個の前記投光レンズは、中心軸の間の距離が前記投光レンズの有効径（ｅａ）だけ離れており、
２個の前記投光レンズの間に遮光壁（２２ｓ）を有する、
光学的測距装置。

【請求項14】

請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の光学的測距装置であって、
駆動パルス（Ｐａ）を発生させるパルス発生部（５０）と、
前記駆動パルスを用いて前記第１発光素子と前記第２発光素子とを発光させるレーザ駆動部（５２ａ、５２ｂ）と、
前記第１発光素子と前記第２発光素子の発光タイミングを調整する調整機構（５１）と、
を備える、光学的測距装置。

【請求項15】

請求項１４に記載の光学的測距装置であって、
前記調整機構は、前記パルス発生部と、前記レーザ駆動部との間に配置され、前記駆動パルスのスルーレートまたは電圧の少なくとも一方を調整するアンプ（５１ｂ）である、光学的測距装置。

【請求項16】

請求項１４または請求項１５に記載の光学的測距装置であって、
前記調整機構は、前記パルス発生部と、前記レーザ駆動部との間に配置された遅延回路（５３ａ、５３ｂ）である、光学的測距装置。

【請求項17】

請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載の光学的測距装置であって、
前記受光部における、前記第１発光素子の反射光の受光波形と、前記第２発光素子の反射光の受光波形とを用いてズレ時間を検出する、光学的測距装置。

【請求項18】

請求項１７に記載の光学的測距装置であって、
前記受光部における受光波形のパルス幅とピーク位置との少なくとも一方を用いて、前記第１発光素子と前記第２発光素子の発光タイミングのズレを検出する、光学的測距装置。

【請求項19】

請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載の光学的測距装置であって、
前記受光部における前記反射光の受光強度を用いて、前記第１発光素子と前記第２発光素子の発光タイミングを調整する、光学的測距装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光学的測距装置に関する。

【背景技術】

【0002】

前方の対象物を検出する装置として、光を用いて検出する光学的測距装置が開発されている（例えば特許文献１）。この装置は、鉛直方向に細長い帯状のビームを、水平方向（ビームの短辺方向）に走査する。鉛直方向の光照射範囲は、ビームの長辺方向の長さと投光レンズの倍率で決められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−７８９５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、光照射範囲、特に鉛直方向の光照射範囲を大きくして、対象物の検出範囲を大きくすることが求められている。そこで、簡単な構成で鉛直方向の光照射範囲を大きくする構成が求められていた。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一形態によれば、光を用いた光学的測距装置（１０）が提供される。光学的測距装置は、発光領域の第１方向（ｚ方向）の長さが前記第１方向に交差する第２方向（ｙ方向）に比べて長い発光領域を有する第１発光素子（２１ａ）と第２発光素子（２１ｂ）とを、前記第２方向に予め定められた距離だけ離間して配置した発光部（２０）と、前記第１発光素子、前記第２発光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記第２方向に隔たり、かつ、前記第１方向に重なる位置に配置された２個の投光レンズ（２２ａ、２２ｂ）と、前記発光部から射出され、２個の前記投光レンズを通過した発光ビームを測定範囲に向けて走査させるスキャナ（２６）と、前記発光部から射出された前記発光ビームの反射光を受光する受光部（３０）と、前記発光部の発光から前記受光部での受光までの時間に応じて対象物までの距離を測定する測定部（４０）と、を備える。この形態によれば、発光ビームの照射先における光の強度を維持したまま発光ビームの画角を大きくできる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】光学的測距装置を示す説明図である。

【図2】光学的測距装置のブロック図である。

【図3】光学的測距装置における発光ビームとその反射光の動きを示す説明図である。

【図4】測定部の構成を示す説明図である。

【図5】ヒストグラムの一例である。

【図6】発光ビームとその画角を示す図である。

【図7】発光ビームの画角を大きくする例を示す図である。

【図8】発光素子と投光レンズをｘ方向から見た時の図である。

【図9A】第２実施形態を示す説明図である。

【図9B】第２実施形態の変形例を示す説明図である。

【図9C】第２実施形態の変形例を示す説明図である。

【図10】第２実施形態における照射領域と非照射領域を示す説明図である。

【図11】第３実施形態を示す説明図である。

【図12】第４実施形態を示す説明図である。

【図13】第５実施形態を示す説明図である。

【図14】第６実施形態を示す説明図である。

【図15】第７実施形態を示す説明図である。

【図16】発光部の斜視図である。

【図17】投光レンズを含めた発光部をｚ方向から見た時の図である。

【図18A】２つの発光ビームの間隔を狭める導光路として光屈折部材を備える構成である。

【図18B】２つの発光ビームの間隔を狭める導光路として反射鏡を備える構成である。

【図19】投光レンズをｘ方向から見た図である。

【図20】発光素子の発光制御回路を示す説明図である。

【図21】２つの発光ビームのズレが大きい場合における反射光の受光強度を示す例である。

【図22】２つの発光ビームのズレが小さい場合における反射光の受光強度を示す例である。

【図23】２つの発光ビームを個々の発光させた場合における反射光の受光強度を示す例である。

【図24】タイミング調整部の構成を示す説明図である。

【図25】駆動パルスのスルーレートを調整することで発光素子の発光タイミングを調整する例である。

【図26】駆動パルスのピーク電圧を調整することで発光素子の発光タイミングを調整する例である。

【図27】タイミング調整部が遅延回路を有する構成例を示す説明図である。

【図28】遅延回路の構成例を示す説明図である。

【図29】２つの発光ビームの反射光の受光強度の最大レンジを越える場合を示す例である。

【図30】２つの発光ビームの発光タイミングをズラした場合における反射光の受光強度を示す例である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

・第１実施形形態：
光学的測距装置１０は、例えば車両に搭載され、対象物までの距離を測定するために用いられる。図１に示すように、光学的測距装置１０は、発光部２０と、受光部３０と、測定部４０と、を備える。発光部２０は、測定範囲ＭＲに対して発光ビームＩＬを射出する。本実施形態では、発光部２０は、発光ビームＩＬを走査方向ＳＤに走査する。発光ビームＩＬは、走査方向ＳＤに直交する方向が長手方向となる矩形形状に形成されている。受光部３０は、発光ビームＩＬの照射に応じた測定範囲ＭＲを含む範囲からの反射光ＲＬを受光し、反射光ＲＬの受光状態に応じた信号を出力する。測定部４０は、受光部３０から出力された信号を用いて、測定範囲ＭＲ内に存在する対象物までの距離を測定する。なお、走査方向は、いずれの方向でもよく、２次元的に走査してもよい。

【0008】

図２に光学的測距装置１０のブロック図を示す。発光部２０は、発光素子２１と、投光レンズ２２と、走査制御部２９と、スキャン装置である一次元のスキャナ２６と、を備える。発光素子２１は、例えば半導体レーザダイオードで構成されており、パルスレーザ光ＰＬを一次元スキャナ２６に照射する。投光レンズ２２は、パルスレーザ光ＰＬを通過させて細長い矩形形状の発光ビームＩＬを生成する。

【0009】

一次元スキャナ２６は、発光ビームＩＬを反射して測定範囲ＭＲのＳＤ方向の一次元の走査を行う。一次元スキャナ２６は、ミラーと、強制・共振型ＭＥＭＳと、を有している。一次元スキャナ２６は、強制・共振型ＭＥＭＳを駆動することにより、ミラーの角度を少しずつ回転させることで、発光ビームＩＬの方向を変え、ＳＤ方向への一次元の走査を行う。強制・共振型ＭＥＭＳの代わりに、往復または回転運動型ミラーを用いても良い。

【0010】

走査制御部２９は、一次元スキャナ２６の走査角度を検出し、この検出結果に基づいて、発光素子２１によるパルスレーザ光ＰＬの発光と、一次元スキャナ２６を用いた発光ビームＩＬの走査を制御する。

【0011】

受光部３０は、受光素子アレイ３４とデコーダ３６とを備える。受光素子アレイ３４は、複数の受光素子３２を縦ｎ×横ｍ（ｎ、ｍは、２以上の自然数）の二次元のアレイ状に配列することで構成されている。受光素子３２は、シングルフォトンアバランシフォトダイオード（ＳＰＡＤ）で構成されており、受光素子アレイ３４は、ＳＰＡＤアレイである。受光素子３２は、その受光面に反射光等の光が入射すると、検出信号を出力する。受光素子３２の構成については、後述する。

【0012】

デコーダ３６は、受光素子３２を選択するための回路である。デコーダ３６は、複数の受光素子３２により構成される行列の列毎に設けられた選択制御線ＣＬ１からＣＬｎを備える。選択制御線ＣＬ１からＣＬｎは、対応する列に配置されている受光素子３２をｍ個ずつに分けた列毎に接続される。デコーダ３６は、選択制御線ＣＬ１からＣＬｎに順に選択制御電圧を印加することにより、列単位で受光素子３２を順に選択する。列単位で選択された受光素子３２のデータは、それぞれの行に設けられたデータ線ＤＬ１からＤＬｍに出力される。行の方向は、後述する第２方向に対応しており、後述する測定部４０では、第２方向に沿った行毎に信号処理が行われる。

【0013】

測定部４０は、発光部２１が発光ビームＩＬを照射した時刻ｔ０と、受光部３０が反射光ＲＬを検出した時刻との差に基づいて、発光ビームＩＬを反射した物体までの距離を計測する処理を行う。測定部４０は、行毎に設けられているデータ線ＤＬ１からＤＬｍに接続されている。測定部４０の構成とデータ処理についての詳細は後述する。

【0014】

図３を用いて、発光素子２１から発光されたパルスレーザ光が受光部３０に到達するまでを説明する。細長い矩形形状を有する発光素子２１から発光されたパルスレーザ光は、投光レンズ２２により拡大されて発光ビームＩＬになる。矩形形状を有する発光ビームＩＬは、一次元スキャナ２６で反射して物体（図示せず）に向かう。物体の表面で乱反射した反射光ＲＬは、受光レンズ３１により集光されて、受光部３０に入射する。

【0015】

図４に示すように、受光素子３２は、アバランシェフォトダイオード３２ｄと、クエンチング抵抗器３２ｒと、インバータ回路３２ｉと、ＡＮＤ回路３２ａを含む周知の回路によって構成されている。より具体的には、受光素子３２は、電源と接地ラインとの間に直列にクエンチング抵抗器３２ｒとアバランシェフォトダイオード３２ｄとが接続され、その接続点にインバータ回路３２ｉの入力側が接続されることにより構成されている。クエンチング抵抗器３２ｒは電源側に接続され、アバランシェフォトダイオード３２ｄは、逆バイアスとなるように接地ライン側に接続されている。受光素子３２は、ガイガーモードで動作し、物体から反射された反射光（１つ以上のフォトン）が入射されると、その反射光が入射したことを示すパルス信号を一定の確率で出力する。ＡＮＤ回路３２ａには、反射光が入射したことを示すパルス信号と、選択制御線ＣＬ１を選択する信号とが入力されている。すなわち、デコーダ３６で選択された選択制御線、例えば選択制御線ＣＬ１に接続された列に配置されている受光素子３２から得られるパルス信号を、例えばデータ線ＤＬ１からＤＬｍに出力する。

【0016】

測定部４０は、データ線ＤＬ１からＤＬｍのそれぞれに、受光強度計測部４５と、距離算出部４８と、を備える。受光強度計測部４５は、加算部４２と、ヒストグラム生成部４４と、ピーク検出部４６とを備える。

【0017】

加算部４２は、受光部３０に含まれる複数の受光素子３２から略同時にデータ線ＤＬ１に出力されたパルス信号の数を加算して加算値を求める。加算部４２は、求めた加算値をヒストグラム生成部４４に出力する。

【0018】

ヒストグラム生成部４４は、加算部４２から出力された加算値に基づきヒストグラムを生成する。図５は、ヒストグラムの一例を示している。ヒストグラムの階級（横軸）は、発光部２１から光が照射されてから反射光が受光されるまでの光の飛行時間を示している。この時間のことを、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）ともいう。ヒストグラムの度数（縦軸）は、加算部４２によって算出された加算値であり、物体から反射してきた反射光ＲＬの強度を示している。ヒストグラム生成部４４は、発光部２１から照射される発光ビームの周期に同期した記録タイミングに従って、加算部４２から出力された加算値を予め定められた時間間隔ごとに記録することによってヒストグラムを生成する。発光部２１によって光が照射される範囲に物体が存在すれば、その物体からの反射光ＲＬが入射する時刻に対応する階級の度数が大きくなる。つまり、ヒストグラムにおいて大きな度数を有する階級が存在すれば、その階級に対応する時刻に基づいて、物体までの距離を算出することができる。なお、１つのヒストグラムを生成するにあたり、光を複数回照射して度数を積算してもよい。こうすることにより、ＳＮ比を向上させることができる。

【0019】

ピーク検出部４６は、ヒストグラムからピークを検出する。本実施形態において、ピークとは、予め定めた閾値を超える度数であり、かつ、度数が極大となる度数を意味する。距離算出部４８は、ピークに対応する時刻から、物体までの距離を算出する。

【0020】

図６に示すように、発光素子２１から射出されたパルスレーザ光は、投光レンズ２２により発光ビームＩＬとなり、投光レンズ２２から距離Ｅの位置で照射光ＳＬとして拡大される。ここで、発光素子２１の第１方向の長さをＬ１、投光レンズ２２の焦点距離をｆ１、照射光ＳＬの第１方向の長さをＬｍ、発光ビームＩＬの画角をθ１とすると、
Ｌｍ＝Ｌ１×Ｅ／ｆ１ …（１）
Ｌｍ＝２×Ｅ×ｔａｎ（θ１／２） …（２）
となる。ここで、第１方向とは、発光素子２１の長手方向であり、図６では、ｚ方向である。なお、図６を含め、本明細書に添付する図は、見やすくするために模式的に示した図であり、図面上のサイズや角度は、正確なサイズ、角度を表していない。また、一次元スキャナ２６の図示を省略している。

【0021】

図７、図８は、本実施形態における発光ビームの画角を２倍にする方法である。本実施形態では、２個の発光素子２１ａ、２１ｂと、２個の投光レンズ２２ａ、２２ｂを備えている。２個の発光素子２１ａ、２１ｂは、いずれも第１方向（ｚ方向）の長さがＬ１であり、第１方向と交差する第２方向（ｙ方向）の長さがＤであり、Ｌ１＞Ｄである。２個の発光素子２１ａ、２１ｂは、第２方向に間隔Ｂだけ離間して配置されている。第１投光レンズ２２ａは、第１発光素子２１ａに対応して設けられ、第２投光レンズ２２ｂは、第２発光素子２１ｂに対応して設けられている。第１発光素子２１ａは、投光レンズ２２ａの光軸２２ａｏ上に位置し、第２発光素子２１ｂは、投光レンズ２２ｂの光軸２２ｂｏ上に位置している。光軸２２ａｏ、２２ｂｏはｘ方向に平行である。２つの投光レンズ２２ａ、２２ｂは、第２方向に隔たり、かつ、第１方向に重なる位置に配置されている。「第２方向に隔たる」とは、第２方向と交わる方向、例えばｘ方向から２つの投光レンズ２２ａ、２２ｂを見た時に、２個の投光レンズ２２ａ、２２ｂが重なっていないように見えることを意味する。「第１方向に重なる位置」とは、第１方向と交わる方向、例えば第２方向に沿った方向から２個の投光レンズ２２ａ、２２ｂを見た時に、２個の投光レンズ２２ａ、２２ｂの少なくとも一部同士が重なっているように見えることを意味する。２個の投光レンズ２２ａ、２２ｂの焦点距離ｆ２は、いずれも図６の投光レンズ２２の焦点距離ｆ１の半分である。

【0022】

本実施形態では、発光素子２１ａから射出された光である発光ビームＩＬａと、発光素子２１ｂから射出された光である発光ビームＩＬｂは、照射先において、照射領域ＳＬａ、ＳＬｂの第２方向の幅がＣに拡大されている。幅Ｃは、以下の式（３）で表される。
Ｃ＝Ｄ×Ｅ／ｆ２ …（３）
第１投光レンズ２２ａは、第１発光素子２１ａに対応して設けられ、第２投光レンズ２２ｂは、第２発光素子２１ｂに対応して設けられており、第１発光ビームＩＬａは、第２投光レンズ２２ｂを通過せず、第２発光ビームＩＬｂは、第１投光レンズ２２ａを通過しない。そのため、２つの発光ビームＩＬａ、ＩＬｂは、第２方向についてＢだけシフトした状態を維持して照射され、照射先では、シフト量は拡大されず、Ｂのままである。そして、照射領域ＳＬａ、ＳＬｂの幅Ｃのうち、Ｃ−Ｂの大きさの範囲が重なる。一般に、Ｅ＞＞ｆ２であるので、Ｃ＞＞Ｂであり、そのため、２つの発光ビームＩＬａ、ＩＬｂはほとんど重なっており、実質的に一本の発光ビームとみなせる。例えば、第１発光素子２１ａ、第２発光素子２１ｂの第２方向の長さＤを１０μｍ、焦点距離ｆ１を５ｍｍ、照射先までの距離Ｅを１００ｍとすると、Ｃは、０．２ｍ（２００ｍｍ）となる。２つの発光素子２１ａ、２１ｂの間隔を６ｍｍとすると、Ｃ＋Ｂは２０６ｍｍであり、Ｃ＞＞Ｂであり、２つの発光ビームＩＬａ、ＩＬｂはほとんど重なっており、実質的に一本の発光ビームとみなせる。

【0023】

２つの発光ビームＩＬａ、ＩＬｂの重なり部分における単位面積当たりの光の強度は、図６の１つの発光ビームＩＬにおける単位面積当たりの光の強度と同じである。この理由は、照射先において、２つの発光ビームＩＬａ、ＩＬｂが重なる分、重なった部分の光量は２倍になるが、第１方向の長さが２倍に拡大しているため、面積当たりの光強度は、同じになるからである。

【0024】

以上、第１実施形態によれば、発光領域の第１方向の長さＬ１が第１方向に交差する第２方向の長さＤに比べて長い発光領域を有する第１発光素子２１ａと第２発光素子２１ｂとを、第２方向に予め定められた距離Ｂだけ離間して配置した発光部２１と、第１発光素子２１ａ、第２発光素子２１ｂにそれぞれ対応して設けられ、第２方向に隔たり、かつ、第１方向に重なる位置に配置された２個の投光レンズ２２ａ、２２ｂとを備えるので、照射先において、単位面積当たりの光の強度を低下させることなく、図６に示す構成に比べて発光ビームＩＬａ、ＩＬｂの画角を約２倍に大きくできる。

【0025】

・第２実施形態：
図９Ａに示す例は、第１発光素子２１ａを第２発光素子２１ｂに対して第１方向（ｚ方向）に僅かにずらして配置している。すなわち、２個の投光レンズ２２ａ、２２ｂの光軸２２ａｏ、２２ｂｏは平行であり、第１発光素子２１ａは対応する投光レンズ２２ａの光軸２２ａｏから第１方向と反対側（−ｚ方向）にシフトして位置し、第２発光素子２１ｂは対応する投光レンズ２２ｂの光軸２２ｂｏから第１方向にシフトして位置している。本実施形態では、第１発光素子２１ａは、それぞれ第１方向に並ぶ４つの発光領域ｌｄａを有する。隣接する発光領域ｌｄａの間には、光を射出しない３つの非発光領域ｌｄｎが設けられている。すなわち、４つの発光領域ｌｄａは、隣接する発光領域ｌｄａの間に非発光領域ｌｄｎを開けて第１方向に並べられている。非発光領域ｌｄｎを設けるのは、発光素子２１ａ、２１ｂの各発光領域ｌｄａにおける出力を大きくするためである。第２発光素子２１ｂも同様に発光領域ｌｄｂと非発光領域ｌｄｎを備える。非発光領域ｌｄｎの第１方向の大きさは、発光領域ｌｄａの第１方向の大きさよりも小さく、第１方向において、第１発光素子の発光領域ｌｄａが第２発光素子の非発光領域ｌｄｎに重なる位置に位置するように、第１発光素子と第２発光素子とが第１方向にシフトして配置されている。

【0026】

図１０に示すように、第１発光ビームＩＬａは、照射先では、第１方向に４つの照射領域ＳＬａ１、ＳＬａ２、ＳＬａ３、ＳＬａ４を形成し、それらの間に非発光領域ｌｄｎに起因する非照射領域ｇａ１、ｇａ２、ｇａ３が生じている。同様に、第２発光ビームＩＬｂは、第１方向に４つの照射領域ＳＬｂ１、ＳＬｂ２、ＳＬｂ３、ＳＬｂ４を形成し、それらの間に非発光領域ｌｄｎに起因する非照射領域ｇｂ１、ｇｂ２、ｇｂ３が生じている。４つの照射領域ＳＬａ１、ＳＬａ２、ＳＬａ３、ＳＬａ４と、４つの照射領域ＳＬｂ１、ＳＬｂ２、ＳＬｂ３、ＳＬｂ４とは、第２方向において、拡大後の幅Ｃのうち、Ｃ−Ｂの大きさの範囲が重なっている。４つの照射領域ＳＬａ１、ＳＬａ２、ＳＬａ３、ＳＬａ４と、４つの照射領域ＳＬｂ１、ＳＬｂ２、ＳＬｂ３、ＳＬｂ４とは、第１方向にもシフトしている。具体的には、照射領域ＳＬａ１、ＳＬａ２の間の非照射領域ｇａ１に第２発光ビームＩＬｂの照射領域ＳＬｂ２が位置し、同様に、非照射領域ｇａ２に照射領域ＳＬｂ３が位置し、非照射領域ｇａ３に照射領域ＳＬｂ４が位置している。逆に、照射領域ＳＬｂ１、ＳＬｂ２の間の非照射領域ｇｂ１に第１発光ビームＩＬａの照射領域ＳＬａ１が位置し、非照射領域ｇｂ２に照射領域ＳＬａ２が位置し、非照射領域ｇｂ３に照射領域ＳＬａ３が位置している。その結果、照射先では、第１発光ビームＩＬａと第２発光ビームＩＬｂの少なくとも一方が照射されるので、第１発光ビームＩＬａと第２発光ビームＩＬｂのいずれもが照射されない領域を存在しなくできる。その結果、発光ビームＩＬａ、ＩＬｂが照射されず検出不能となる領域を無くすことができる。

【0027】

上記第２実施形態において、第１発光素子２１ａ、第２発光素子２１ｂは、それぞれ第１方向に並ぶ４つの発光領域ｌｄａを有するとしたが、第１発光素子２１ａ、第２発光素子２１ｂは、それぞれ第１方向に並ぶｎ個（ｎは２以上）の発光領域ｌｄａを有する構成であればよい。また、第１発光素子２１ａと第２発光素子２１ｂの発光領域ｌｄａは同じ数であってもよく、１個違いであってもよい。

【0028】

非照射領域ｇａ１からｇａ３、ｇｂ１からｇｂ３に対応する受光素子３２の位置は予め分かっている。そのため、非照射領域ｇａ１からｇａ３、ｇｂ１からｇｂ３に対応する受光素子３２における反射光ＲＬの受光強度が小さくても、対応する受光素子３２から検出信号のヒストグラムの値を２倍にするなど正規化を実行することで、受光強度が小さくなることに対応できる。

【0029】

図９Ｂに示す例は、図９Ａに示す例の変形例であり、２個の投光レンズ２２ａ、２２ｂの光軸２２ａｏ、２２ｂｏは平行であり、第１発光素子２１ａは対応する投光レンズ２２ａの光軸２２ａｏ上に位置し、第２発光素子２１ｂは対応する投光レンズ２２ｂの光軸２２ｂｏ上に位置し、２本の光軸２２ａｏ、２２ｂｏが第１方向にシフトして位置している。このように構成しても、図９Ａに示す第２実施形態と同様の効果を奏する。

【0030】

図９Ｃに示す例は、第１発光素子２１ａは対応する投光レンズ２２ａの光軸２２ａｏ上に位置し、第２発光素子２１ｂは対応する投光レンズ２２ｂの光軸２２ｂｏ上に位置し、２個の光軸２２ａｏ、２２ｂｏは、第１方向と第１方向と反対方向にそれぞれに傾いている。このように構成しても、図９Ａに示す第２実施形態と同様の効果を奏する。

【0031】

・第３実施形態：
図１１に示す第３実施形態では、２つの投光レンズ２２ａ、２２ｂの後段に、シリンドリカルレンズ２７を備える。シリンドリカルレンズ２７は、発光ビームＩＬａ、ＩＬｂの第１方向の画角を２倍に拡大する機能を有する。なお、シリンドリカルレンズ２７は、第２方向の画角を拡大しない。

【0032】

第３実施形態によれば、シリンドリカルレンズ２７を用いて第１発光ビームＩＬａと第２発光ビームＩＬｂの画角を、シリンドリカルレンズ２７を用いない場合の２倍に拡大するので、２つの投光レンズ２２ａ、２２ｂとして、図６の投光レンズ２２の焦点距離ｆ１と同じ焦点距離の投光レンズを用いても、画角を２倍にできる。また、２つの発光ビームＩＬａ、ＩＬｂの重なり部分における単位面積当たりの光の強度を、図６の１つの発光ビームＩＬにおける単位面積当たりの光の強度と同じにできる。また、シリンドリカルレンズ２７は、第２方向の画角を拡大しないので、シリンドリカルレンズ２７を用いれば、発光ビームＩＬａ、ＩＬｂの第２方向の幅が拡大されないことから、第２方向の検出の解像度を低下させること無く、第１方向の画角を拡大できる。

【0033】

・第４実施形態：
図１２に示す第４実施形態では、第１発光素子２１ａが照射する第１領域ＳＬａと、第２発光素子２１ｂが照射する第２領域ＳＬｂとが、第１方向において接するように、第１発光素子２１ａと第２発光素子２１ｂとが配置されている。すなわち、第１発光素子２１ａは対応する投光レンズ２２ａの光軸２２ａｏ上に位置し、第２発光素子２１ｂは対応する投光レンズ２２ｂの光軸２２ｂｏ上に位置し、２つの光軸２２ａｏ、２２ｂｏは、第１方向と第１方向と反対方向にそれぞれに傾いている。その結果、第１発光ビームＩＬａは、図１２の上側の画角θ１に対応する領域を照射し、第２発光ビームＩＬｂは、図１２の下側の画角θ１に対応する領域を照射し、第１発光ビームＩＬａと第２発光ビームＩＬｂの両方で、画角２θ１に対応する領域を照射している。第１領域ＳＬａと第２領域ＳＬｂの光の強度は、図６における光の強度と同じである。

【0034】

以上、第４実施形態によれば、発光ビームＩＬａ、ＩＬｂの画角を２倍にするとともに、照射先における単位面積当たりの光の強度を、図６の１つの発光ビームＩＬにおける単位面積当たりの光の強度と同じにできる。

【0035】

第４実施形態によれば、第１領域ＳＬａと、第２領域ＳＬｂとは、第２方向にＢだけシフトしているだけであり、Ｃ−Ｂの長さで接している。Ｃ＞＞Ｂであるので、第１領域ＳＬａと、第２領域ＳＬｂとは、実質的に１本とみなせる。Ｃ＞＞Ｂであるので、照射先では、実質的に１本の発光ビームとみなすことができる。また、第４実施形態によれば、２つの投光レンズ２２ａ、２２ｂの中心が第１方向に対して同じ位置に配置されているので、検出できない場所がない。

【0036】

・第５実施形態：
図１３に示す第５実施形態では、２つの投光レンズ２２ａ、２２ｂの後段に、シリンドリカルレンズ２７を備え、投光レンズ２２ａ、２２ｂの焦点距離を図６に示す例の２倍の２ｆ１としている。

【0037】

第５実施形態によれば、第４実施形態と同様に、発光ビームＩＬａ、ＩＬｂの画角を２倍にするとともに、照射先における単位面積当たりの光の強度を、図６の１つの発光ビームＩＬにおける単位面積当たりの光の強度と同じにできる。また、シリンドリカルレンズ２７は、第２方向の画角を拡大しないので、第３実施形態と同様に、第２方向の精度を低下させること無く、第１方向の画角を拡大できる。

【0038】

第５実施形態によれば、第４実施形態と同様に、第１領域ＳＬａと、第２領域ＳＬｂとは、第２方向にＢだけシフトしているだけであり、Ｃ−Ｂの長さで接している。Ｃ＞＞Ｂであるので、第１領域ＳＬａと、第２領域ＳＬｂとは、実質的に１本とみなすことができる。また、第１発光素子２１ａ、第２発光素子２１ｂが非発光領域を備えている場合であっても、４つの照射領域ＳＬａ１、ＳＬａ２、ＳＬａ３、ＳＬａ４が第１方向に広がるため、非発光領域に起因する非照射領域ｇａ１、ｇａ２、ｇａ３を無くすことができる。

【0039】

・第６実施形態：
図１４に示す第６実施形態は、図１２に示す第４実施形態とほぼ同じであるが、以下の点が異なっている。第４実施形態では、第１投光レンズ２２ａの中心軸２２ａｏと、第２投光レンズ２２ｂの中心軸２２ｂｏとが、平行でなく、照射先で第１方向に対して広がっている。これに対し、第６実施形態では、第１投光レンズ２２ａの中心軸２２ａｏと、第２投光レンズ２２ｂの中心軸２２ｂｏとは、平行である。そして、第１発光素子２１ａは対応する投光レンズ２２ａの光軸２２ａｏから第１方向と反対方向（−ｚ方向）にシフトして位置し、第２発光素子２１ｂは対応する投光レンズ２２ｂの光軸２２ｂ０から第１方向（ｚ方向）にシフトして位置している。そして、第１発光ビームＩＬａは、第１投光レンズ２２ａの中心軸２２ａｏと平行でなく、第２発光ビームＩＬｂは、第２投光レンズ２２ｂの中心軸２２ｂｏと平行でなくしている。

【0040】

第６実施形態によれば、第４実施形態と同様に、発光ビームＩＬａ、ＩＬｂの画角を２倍にするとともに、照射先における単位面積当たりの光の強度を、図６の１つの発光ビームＩＬにおける単位面積当たりの光の強度と同じにできる。また、Ｃ＞＞Ｂであるので、照射先では、実質的に１本の発光ビームとみなすことができる。

【0041】

・第７実施形態：
図１５に示す第７実施形態は、図１３に示す第５実施形態とほぼ同じであるが、第４実施形態に対する第６実施形態と同様に、第１投光レンズ２２ａの中心軸２２ａｏと、第２投光レンズ２２ｂの中心軸２２ｂｏとは、平行であり、発光素子２１ａ、２１ｂの第１方向の位置をずらし、第１発光ビームＩＬａは、第１投光レンズ２２ａの中心軸２２ａｏと平行でなく、第２発光ビームＩＬｂは、第２投光レンズ２２ｂの中心軸２２ｂｏと平行でなくしている。

【0042】

第７実施形態によれば、第５実施形態と同様に、発光ビームＩＬａ、ＩＬｂの画角を２倍にするとともに、照射先における単位面積当たりの光の強度を、図６の１つの発光ビームＩＬにおける単位面積当たりの光の強度と同じにできる。また、Ｃ＞＞Ｂであるので、照射先では、実質的に１本の発光ビームとみなすことができる。

【0043】

・各構成要素の実施形態：
以下、第１発光素子２１ａと第２発光素子２１ｂの構成、及び制御について順次説明する。なお、これらの構成や制御は、上述した第１実施形態から第７実施形態に適用可能である。

【0044】

・・第１発光素子２１ａと第２発光素子２１ｂの構成：
図１６、図１７を用いて、第１発光素子２１ａと第２発光素子２１ｂの構成を説明する。図１６は斜視図であり、図１７は、ｚ方向から投光レンズ２２ａ２２ｂを含めた発光部２０を見た図である。図１６、図１７に示す構成は、上述したように、第１実施形態から第７実施形態において適用可能である。

【0045】

第１発光素子２１ａは、第１基板２３ａの一方の面２３ａ１に設置されており、第２発光素子２１ｂは、第２基板２３ｂの一方の面２３ｂ１に設置されている。面２３ａ１と面２３ｂ１とは、互いに向かい合っている。第１発光素子２１ａ、第２発光素子２１ｂから射出された発光ビームＩＬａ、ＩＬｂは、それぞれ投光レンズ２２ａ、２２ｂを通過してｘ方向に照射される。投光レンズ２２ａ、２２ｂからの外縁には、鏡筒２２ｔが設けられている。鏡筒２２ｔは、第１基板２３ａ上の第１発光素子２１ａ、第２基板２３ｂ上の第２発光素子２１ｂの回りも覆っている。

【0046】

この構成によれば、第１発光素子２１ａが配置される面２３ａ１と、第２発光素子２１ｂが配置される面２３ｂ１とが互いに向かい合っているので、第１発光素子２１ａと第２発光素子２１ｂとの間の間隔Ｂを小さくできる。その結果、照射先で発光ビームＩＬａ、ＩＬｂが重なる割合を大きくできる。

【0047】

この構成によれば、第１発光素子２１ａ、第２発光素子２１ｂは、対向する面２３ａ１、２３ｂ１に配置されているので、面２３ａ１、２３ｂ１の裏面すなわち、面２３ａ２、２３ｂ２に放熱板のような放熱構造を取り付けることができる。その結果、第１発光素子２１ａ、第２発光素子２１ｂに生じる熱を放熱し易くできる。

【0048】

・・導光路を備える構成：
図１８Ａ、図１８Ｂに示す構成は、発光ビームＩＬａ、ＩＬｂの間隔を狭める導光路を備える構成である。これら構成も、上述したように、第１実施形態から第７実施形態において適用可能である。図１８Ａに示す構成は、投光レンズ２２ａ、２２ｂの後段に、光屈折部材２４ａ、２４ｂを備える。光屈折部材２４ａ、２４ｂは、導光路として機能し、発光ビームＩＬａ、ＩＬｂを屈折し、その間隔をさらに狭める。その結果、照射先で発光ビームＩＬａ、ＩＬｂが重なる割合を大きくできる。

【0049】

図１８Ｂに示す構成は、投光レンズ２２ａ、２２ｂの後段に、光反射部材２４ｃ、２４ｄ、２４ｅを備える。光反射部材２４ｃ、２４ｄ、２４ｅも導光路として機能し、発光ビームＩＬａ、ＩＬｂを反射することで、その間隔をさらに狭める。その結果、照射先で発光ビームＩＬａ、ＩＬｂが重なる割合を大きくできる。

【0050】

図１９は、第１実施形態から第７実施形態における投光レンズ２２ａ、２２ｂをｘ方向から見た図である。２つの投光レンズ２２ａ、２２ｂは、それぞれ外縁に平坦部２２ａｆ、２２ｂｆを有し、平坦部２２ａｆ、２２ｂｆの外縁に鏡筒２２ｔが設けられている。２つの投光レンズ２２ａ、２２ｂの間には、遮光壁２２ｓが設けられている。遮光壁２２ｓのｚ方向は、鏡筒２２ｔと接している。２つの投光レンズ２２ａ、２２ｂは、発光ビームＩＬａ、ＩＬｂの方向（ｘ方向）と交わる方向が鏡筒２２ｔまたは遮光壁２２ｓにより囲われているので、発光ビームＩＬａ、ＩＬｂが、混ざらない。

【0051】

投光レンズ２２ａ、２２ｂのレンズ有効径をｅａ、遮光壁２２ｓの厚さをｈとすると、第１投光レンズ２２ａの中心軸２２ａｏと、第２投光レンズ２２ｂの中心軸２２ｂｏの間の間隔は、ｅａ＋ｈである。レンズ有効径とは、発光ビームＩＬａ、ＩＬｂの画角を拡大できる領域を意味する。ここで、第２方向（ｙ方向）は、投光レンズ２２ａ、２２ｂによる発光ビームＩＬａ、ＩＬｂの画角の第１方向（ｚ方向）の拡大に関与しないので、第１投光レンズ２２ａの中心軸２２ａｏと、第２投光レンズ２２ｂの中心軸２２ｂｏの間の間隔をｅａ、あるいは、ｅａよりも狭くしても良い。

【0052】

・・発光制御：
図２０を用いて、上記各実施形態における第１発光素子２１ａ、第２発光素子２１ｂの制御を説明する。図２０以降で説明する発光制御は、上述したように、第１実施形態から第７実施形態のいずれにおいても適用できる。発光部２０は、パルス発生部５０と、タイミング調整部５１と、レーザ駆動部５２ａ、５２ｂと、を備える。受光部３０は、受光素子３２と、受光強度計測部４５と、距離算出部４８と、ズレ時間計測部４９と、を備える。

【0053】

パルス発生部５０は、駆動パルスＰ０を発生する。駆動パルスＰ０は、２つの発光素子２１ａ、２１ｂの発光タイミングを調整する調整機構であるタイミング調整部５１に入力される。タイミング調整部５１は、パルスＰ０のタイミングを調整し、駆動パルスＰａ、Ｐｂを生成する。タイミング調整部５１の構成例については、後述する。第１レーザ駆動部５２ａは、駆動パルスＰａの入力を受けて、第１発光素子２１ａを駆動し、第１発光素子２１ａに発光ビームＩＬａを発光させる。第２レーザ駆動部５２ｂは、駆動パルスＰｂの入力を受けて、第２発光素子２１ｂを駆動し、第２発光素子２１ｂに発光ビームＩＬｂを発光させる。

【0054】

反射光ＲＬａ、ＲＬｂは、受光部３０により受光される。受光強度計測部４５は、受光部３０における受光強度を計測する。受光強度計測部４５は、例えば、予め定められた距離に配置された物体からの反射光ＲＬを受光したときのヒストグラム生成部４４の結果を用いて、受光強度を計測する。第１発光素子２１ａと第２発光素子２１ｂの発光タイミングに大きなズレがあれば、受光強度計測部４５の出力信号は、図２１に示すように、２つのピークを有する。第１発光素子２１ａと第２発光素子２１ｂの発光タイミングが一致していれば、図２２の上のグラフに示すように、１つのピークとなる。第１発光素子２１ａと第２発光素子２１ｂの発光タイミングが僅かにズレている場合には、図２２の下のグラフに示すように、１つのピークであるが、ブロードなピークとなる。ズレ時間計測部４９は、これらの波形を用いて、第１発光素子２１ａと第２発光素子２１ｂの発光タイミングを一致させるための補正量Δｔを算出し、タイミング調整部５１に、算出した補正量Δｔを送る。例えば、タイミング調整部５１は、光学的測距装置１０の出荷検査時に、タイミング調整を行っても良く、出荷し、車両に搭載されたあとでも、車両の定期点検時や本装置の動作中に間欠的に行っても良い。適切な距離に反射物を配置することで、より正確なタイミング調整を実行できる。なお、タイミング調整部５１は、車両の非走行中に行っても良い。各レーザにおける4つの照射領域がそれぞれ別の駆動パルスによって出力される場合、タイミングのずれを4つそれぞれ計測し、個別に補正してもよい。

【0055】

図２１は、発光ビームＩＬａとＩＬｂのズレが多い場合の反射光ＲＬａ、ＲＬｂを示すこの反射光ＲＬａ、ＲＬｂを示すグラフは、図４Ｂに示すヒストグラムを滑らかな曲線としたものに相当する。発光ビームＩＬａとＩＬｂのズレが多い場合、反射光ＲＬａ、ＲＬｂの受光波形は、発光ビームＩＬａに起因するピークと、発光ビームＩＬｂに起因するピークの２つのピークを示す。この場合、ズレ時間計測部４９は、この２つのピーク位置、すなわち、発光ビームＩＬａの反射光ＲＬａがピークになる時刻ｔａと、発光ビームＩＬｂの反射光ＲＬｂがピークになる時刻ｔｂを直接求めても良い。また、発光ビームＩＬａの反射光ＲＬａが閾値Ｒｔｈを越える時刻ｔａ１と、発光ビームＩＬａの反射光ＲＬａが閾値Ｒｔｈを切る時刻ｔａ２とを求め、その中間の時刻（ｔａ１＋ｔａ２）／２を発光ビームＩＬａの反射光ＲＬａがピークになる時刻ｔａとしてもよい。時刻ｔａで波形が本当にピークになったか否かを判断することが難しい場合があるが、時刻ｔａ１、ｔａ２を測定するのは、容易だからある。発光ビームＩＬｂについても同様に発光ビームＩＬｂの反射光ＲＬｂがピークになる時刻ｔｂを求めても良い。時刻ｔａ、ｔｂを容易に求めることができる。

【0056】

図２２を用いて、発光ビームＩＬａとＩＬｂのズレが少ない場合を示す。発光ビームＩＬａとＩＬｂのタイミングが一致している場合には、理想波形にように、反射光ＲＬａ、ＲＬｂのタイミングもほぼ一致し、反射光ＲＬａ、ＲＬｂは１つのピークとなり、該ピークが閾値Ｒｔｈを越えている時間であるパルス幅Δｔ１が最も短くなり、ピーク値Ｒｐ１は最も高くなる。発光ビームＩＬａとＩＬｂのタイミングが僅かにズレている場合には、２つの発光ビームＩＬａ、ＩＬｂは重なり、ブロードな波形となる。閾値Ｒｔｈを越えている時間であるパルス幅Δｔ２が長くなり、ピーク値Ｒｐ２は低くなる。そして、ズレ量が大きいほど、パルス幅Δｔ２が大きくなり、ピーク値Ｌｐ２は低くなる。したがって、ズレ時間計測部４９は、パルス幅Δｔ２を測定し、予め測定していた理想波形のパルス幅Δｔ１と比較することで、発光ビームＩＬａとＩＬｂとがどれだけズレているか否かを判断できる。ズレ時間計測部４９は、このとき、ピーク値Ｒｐ２がピーク値Ｒｐ１に比べてどれくらい低くなっているかを考慮して良い。

【0057】

ズレ時間計測部４９は、補正量Δｔを少しずつ変えて出力して、その補正量Δｔを出力したときに２つの発光ビームＩＬａ、ＩＬｂが閾値Ｒｔｈを越えている時間Δｔ２を測定することを繰り返し、２つの反射光ＲＬａ、ＲＬｂが閾値Ｌｔｈを越えている時間Δｔ２が最も短くなる補正量Δｔを決めても良い。

【0058】

ズレ時間計測部４９は、図２３に示すように、第１レーザ駆動部５２ａのみを駆動して第１発光素子２１ａのみを発光させたときの反射光ＲＬａがピークとなる時刻ｔｐａと、第２レーザ駆動部５２ｂのみを駆動して第２発光素子２１ｂのみを発光させたときの反射光ＲＬｂがピークとなる時刻ｔｐｂとを取得し、その差Δｔを補正量としても良い。この方式では、反射光ＲＬａと反射光ＲＬｂとは、重ならないので、図２１と同様の方法で時刻ｔｐａ、ｔｐｂを取得できる。

【0059】

次に、タイミング調整部５１の構成例について説明する。図２４に示すように、タイミング調整部５１は、２つのインバータ５１ｉ１、５１ｉ２と、デジタルアナログコンバータ５１ａ（以下「ＤＡＣ５１ａ」と呼ぶ。）と、アンプ５１ｂと、を備える。インバータ５１ｉ１、５１ｉ２は、駆動パルスＰ０を遅延させた駆動パルスＰｂを生成する。ＤＡＣ５１ａは、ズレ時間計測部４９により算出されたデジタル値である補正値Δｔを、アナログの電圧Ｖｉｎに変換する。アンプ５１ｂは、レベルシフタあるいは可変抵抗を有し、アナログの電圧Ｖｉｎに基づいて、駆動パルスＰ０を遅延させた駆動パルスＰｂを生成する。

【0060】

図２５に示すように、アンプ５１ｂは、入力される電圧Ｖｉｎに基づいて、駆動パルスＰｂの立ち上がりのスルーレートを調整する。例えば、Ｖｉｎが大きい場合（Ｖｉｎ１）には、アンプ５１ｂは、駆動パルスＰｂ１を短いスルーレートで立ち上げる。この場合、時刻ｔ１で第２レーザ駆動部５２ｂの入力閾値Ｐｂｔｈを超える。パルスＰｂ１の大きさが、入力閾値Ｐｂｔｈを超えると発光素子２１ｂに電力が供給され、発光素子２１ｂが発光する。ＶｉｎがＶｉｎ１より小さいＶｉｎ２の場合、アンプ５１ｂは、駆動パルスＰｂをＰｂ２のように駆動パルスＰｂ１より長いスルーレートで立ち上げる。この場合、時刻ｔ２で第２レーザ駆動部５２ｂの入力閾値Ｐｂｔｈを超える。時刻ｔ２は、時刻ｔ１より遅い。ＶｉｎがＶｉｎ２よりさらに小さいＶｉｎ３の場合、同様に、時刻ｔ２より遅い時刻ｔ３で第２レーザ駆動部５２ｂの入力閾値Ｐｂｔｈを超え、発光素子２１ｂに電力が供給され、発光素子２１ｂが発光する。このように、アンプ５１ｂは、入力される電圧Ｖｉｎに基づいて、駆動パルスＰｂの立ち上がりのスルーレートを調整する。例えば、ＶｉｎがＶｉｎ２のときに、第１発光素子２１ａと第２発光素子２１ｂとがほぼ同時に発光するように、２つのインバータ５１ｉ１、５１ｉ２の遅延量を設定しておけば、ＶｉｎがＶｉｎ１の時には、第２発光素子２１ｂの発光タイミングを第１発光素子２１ａの発光タイミングより早め、ＶｉｎがＶｉｎ３の時には、第２発光素子２１ｂｂの発光タイミングを第１発光素子２１ａの発光タイミングより遅らせることができる。

【0061】

図２５に示す例は、アンプ５１ｂが駆動パルスＰｂのスルーレートを調整する例であったが、図２６に示す例では、アンプ５１ｂは、入力される電圧Ｖｉｎに基づいて、駆動パルスＰｂのピーク電圧を調整する。例えば、Ｖｉｎが大きい場合（Ｖｉｎ１）には、アンプ５１ｂは、駆動パルスＰｂ１のピーク電圧をＶ１とする。この場合、時刻ｔ１で第２レーザ駆動部５２ｂの入力閾値Ｐｂｔｈを超える。同様に、Ｖｉｎが、Ｖｉｎ１より小さいＶｉｎ２の場合には、駆動パルスＰｂ２は、時刻ｔ１より遅い時刻ｔ２で入力閾値Ｐｂｔｈを超え、Ｖｉｎが、Ｖｉｎ２よりさらに小さいＶｉｎ３の場合には、駆動パルスＰｂ３は、時刻ｔ２よりさらに遅い時刻ｔ３で入力閾値Ｐｂｔｈを超える。このように、アンプ５１ｂは、入力される電圧Ｖｉｎに基づいて、駆動パルスＰｂのピーク電圧を調整することで、発光素子２１ｂの発光タイミングを調整できる。

【0062】

なお、本実施形態では、タイミング調整部５１は、駆動パルスＰｂのタイミングを調整しているが、駆動パルスＰａのタイミング、駆動パルスＰａ、Ｐｂの両方のタイミングを調整するようにしても良い。

【0063】

図２５、図２６に示す例は、駆動パルスＰｂの波形（スルーレートあるいはピーク電圧）を変える例であるが、図２７に示す例は、タイミング調整部５１は、遅延回路を備える例である。タイミング調整部５１は、駆動パルスＰ０を遅延させて駆動パルスＰａを生成する第１遅延回路５３ａと、駆動パルスＰ０を遅延させて駆動パルスＰｂを生成する第２遅延回路５３ｂと、を備える。

【0064】

第１遅延回路５３ａは、図２８に示すように、直列に接続された偶数個のインバータＩＮＶと、遅延選択部５３ａｓとを備える。遅延選択部５３ａｓには、駆動パルスＰａ及び偶数番目のインバータＩＮＶの出力が入力されており、補正量に応じて、そのうちの１つを選択しては、駆動パルスＰａとして出力する。第１遅延回路５３ａは、このように、駆動パルスＰ０を遅延させた駆動パルスＰａを出力する。但し、遅延選択部５３ａｓが駆動パルスＰ０を選択する場合には、駆動パルスＰａは駆動パルスＰ０と一致し、実質的に遅延していない駆動パルスＰａを出力する。第２遅延回路５３ｂについても同様の回路であり、駆動パルスＰ０を遅延させて駆動パルスＰｂを生成する。なお、第１遅延回路５３ａと、第２遅延回路５３ｂの一方、例えば、第１遅延回路５３ａは、遅延選択部５３ａｓを備えずに、偶数個、例えば２個のインバータＩＮＶのみを備える構成であってもよい。この場合、遅延選択部５３ａｓに駆動パルスＰ０を選択させれば、駆動パルスＰａを駆動パルスＰｂに対して遅らせることができる。遅延選択部５３ａｓに２段目のインバータの出力Ｐ１を選択させれば、駆動パルスＰａと駆動パルスＰｂをほぼ同じタイミングにでき、遅延選択部５３ａｓに４段目のインバータの出力Ｐ２を選択させれば、駆動パルスＰｂを駆動パルスＰａに対して遅らせることができる。

【0065】

この形態によれば、タイミング調整部５１は、発光素子２１ａ、２１ｂの発光タイミングのいずれが早い場合でも、発光素子２１ａ、２１ｂの発光タイミングを合わせることができる。

【0066】

図２９は、発光ビームＩＬａ、ＩＬｂが、反射率の高い物質に照射され、その反射光ＲＬを受光部３０が受光した場合を示す。この場合、受光強度が受光部３０の最大レンジＲｍａｘを越えてしまう。この場合、受光強度がＲｍａｘを越えた部分は、ブロードとなり、受光強度計測部４５は、反射光ＲＬａ、ＲＬｂのそれぞれのピークを正確に断できず、距離算出部４８は、反射率の高い物質までの距離を正確に測定することが難しい場合がある。この場合、計測部４０は、計測部４０は受光部３０における反射光ＲＬａ、ＲＬｂの受光強度を用いて、タイミング調整部５１に、故意に第１発光素子２１ａと第２発光素子２１ｂの発光タイミングを異ならせるように、発光タイミングを調整してもよい。その結果、図３０に示すように、発光ビームＩＬａの反射光ＲＬａの受光強度は受光部３０の最大レンジＲｍａｘを越えず、発光ビームＩＬｂの反射光ＲＬｂの受光強度は受光部３０の最大レンジＲｍａｘを越えない。その結果、受光強度計測部４５は、反射光ＲＬａ、ＲＬｂのそれぞれのピークを正しく判断し、距離算出部４８は、反射率の高い物質までの距離を測定できる。なお、タイミング調整部５１が行った発光ビームＩＬａの発光タイミングと、発光ビームＩＬｂの発光タイミングの調整量は、予め分かっているので、距離算出部４８は、容易に補正できる。

【0067】

タイミング調整部５１が発光ビームＩＬａの発光タイミングと、発光ビームＩＬｂの発光タイミングを調整する場合、発光ビームＩＬａの発光タイミングと、発光ビームＩＬｂの発光タイミングを同一にしてもよく、図２９、図３０で説明したように、故意に異なるタイミングとしてもよい。

【0068】

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0069】

１０ 光学的測距装置 ２１ａ、２１ｂ 発光素子 ２２ａ、２２ｂ 投光レンズ ２６ スキャナ ３０ 受光部 ４０ 測定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18A】

【図18B】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】