JPH11325825A - 距離測定装置 - Google Patents
距離測定装置Info
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- JPH11325825A JPH11325825A JP10130485A JP13048598A JPH11325825A JP H11325825 A JPH11325825 A JP H11325825A JP 10130485 A JP10130485 A JP 10130485A JP 13048598 A JP13048598 A JP 13048598A JP H11325825 A JPH11325825 A JP H11325825A
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- G—PHYSICS
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
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- G—PHYSICS
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- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
- G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】過渡的に不安定な測距時間の短縮を低コストで
実現する距離測定装置を提供する。 【解決手段】車１３０の前部両端近くから前方に平行に
二本の光束１３１，１３２が送光される。光束１３１，
１３２は共にガウス型の光強度分布１３３，１３４をし
ており、そのピークの間隔は、車１３０の前方３０ｍに
おいて、障害物との衝突に際して生命の危険度が高い範
囲に対応した距離Ｌつまり約１ｍに設定されている。光
束１３３，１３４の光強度分布の外側の裾野、つまり二
本の光束１３３，１３４が合成された光束の光強度分布
の裾野は、車１３０の車幅程度に収まっている。
実現する距離測定装置を提供する。 【解決手段】車１３０の前部両端近くから前方に平行に
二本の光束１３１，１３２が送光される。光束１３１，
１３２は共にガウス型の光強度分布１３３，１３４をし
ており、そのピークの間隔は、車１３０の前方３０ｍに
おいて、障害物との衝突に際して生命の危険度が高い範
囲に対応した距離Ｌつまり約１ｍに設定されている。光
束１３３，１３４の光強度分布の外側の裾野、つまり二
本の光束１３３，１３４が合成された光束の光強度分布
の裾野は、車１３０の車幅程度に収まっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車、バイク、人、
路側の構造物あるいは建物などの障害物に光束を照射
し、その反射光から障害物までの距離を測定する距離測
定装置に関する。
路側の構造物あるいは建物などの障害物に光束を照射
し、その反射光から障害物までの距離を測定する距離測
定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】このような距離測定装置は、車間距離セ
ンサやオートクルージングシステムなどに用いられ、一
般に、固定あるいは走査型の光束を送光する送光光学系
と、障害物からの反射光を受ける受信系とを有してお
り、光が装置と障害物の間を往復する時間を計測するこ
とで障害物までの距離を測定する。送光光学系によって
送光される光ビームは、通常、中心の強度が最も強く、
中心から遠ざかるにつれて減少する、ガウス型あるいは
これに類する光強度分布をしている。
ンサやオートクルージングシステムなどに用いられ、一
般に、固定あるいは走査型の光束を送光する送光光学系
と、障害物からの反射光を受ける受信系とを有してお
り、光が装置と障害物の間を往復する時間を計測するこ
とで障害物までの距離を測定する。送光光学系によって
送光される光ビームは、通常、中心の強度が最も強く、
中心から遠ざかるにつれて減少する、ガウス型あるいは
これに類する光強度分布をしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ガウス型あるいはこれ
に類する光強度分布をした光束を障害物がよぎる場合、
過渡的に不安定な測距がなされた後に安定な測距がなさ
れる。障害物が光束の一部に掛かった状態では、散乱さ
れる光量が不充分なため、測距値のバラツキが大きい。
障害物が光束を切る割合が大きくなるにつれて、散乱光
量は増大し、バラツキの少ない安定した測距がなされる
ようになる。
に類する光強度分布をした光束を障害物がよぎる場合、
過渡的に不安定な測距がなされた後に安定な測距がなさ
れる。障害物が光束の一部に掛かった状態では、散乱さ
れる光量が不充分なため、測距値のバラツキが大きい。
障害物が光束を切る割合が大きくなるにつれて、散乱光
量は増大し、バラツキの少ない安定した測距がなされる
ようになる。
【０００４】監視している領域が中距離から遠距離の場
合は、高速で移動している移動体同士の衝突の場合でも
時間的に余裕があり、測定データの統計的処理といった
ソフト的な対応でも充分に対処が可能である。
合は、高速で移動している移動体同士の衝突の場合でも
時間的に余裕があり、測定データの統計的処理といった
ソフト的な対応でも充分に対処が可能である。
【０００５】しかし、衝突の寸前まで他の移動体を含む
障害物の挙動を監視し、衝突の回避あるいは生命防護装
置の駆動を行う場合には、監視している領域を近距離ま
で含め、自車の車幅あるいは走行レーンの幅程度まで監
視する必要性が生ずる。
障害物の挙動を監視し、衝突の回避あるいは生命防護装
置の駆動を行う場合には、監視している領域を近距離ま
で含め、自車の車幅あるいは走行レーンの幅程度まで監
視する必要性が生ずる。
【０００６】ここで近距離というのは約３０ｍ以内を指
し、３０ｍの距離では、例えば時速５０kmで走行してい
る車同士では約１秒後に衝突に至り、時速１００kmで走
行している車同士では０．５秒後に衝突に至る。特に１
０ｍ以内での移動体の挙動は衝突の回避あるいは生命防
護装置の駆動に大きな影響を持つ。
し、３０ｍの距離では、例えば時速５０kmで走行してい
る車同士では約１秒後に衝突に至り、時速１００kmで走
行している車同士では０．５秒後に衝突に至る。特に１
０ｍ以内での移動体の挙動は衝突の回避あるいは生命防
護装置の駆動に大きな影響を持つ。
【０００７】このような場合には上述した過渡的に不安
定性な測距の期間はできるだけ短いことが望ましい。と
ころで、障害物を監視している領域は、できるだけ広く
とりたいという要求がある。一方、できるだけ狭い領域
に限定した方が、衝突の危険性を判断するアルゴリズム
が単純化されるという利点がある。これらを勘案する
と、監視領域は、前述の近距離に限定した場合、自分の
車幅相当とするのが適当である。
定性な測距の期間はできるだけ短いことが望ましい。と
ころで、障害物を監視している領域は、できるだけ広く
とりたいという要求がある。一方、できるだけ狭い領域
に限定した方が、衝突の危険性を判断するアルゴリズム
が単純化されるという利点がある。これらを勘案する
と、監視領域は、前述の近距離に限定した場合、自分の
車幅相当とするのが適当である。
【０００８】さらに、衝突による生命の危険度は、車幅
の中央部１ｍの範囲内にある障害物に対する場合が高
く、これをはずれたいわゆるオフセットされた状態にあ
る障害物に対する場合はかなり低くなるといわれてい
る。
の中央部１ｍの範囲内にある障害物に対する場合が高
く、これをはずれたいわゆるオフセットされた状態にあ
る障害物に対する場合はかなり低くなるといわれてい
る。
【０００９】監視領域をこのように設定したとして、前
述の過渡的に不安定な測距時間をできるだけ短くするこ
とが要請される。さらに、これを出来る限り低コストで
実現することが望まれる。本発明の目的は、過渡的に不
安定な測距時間が低コストで短縮された距離測定装置を
提供することである。
述の過渡的に不安定な測距時間をできるだけ短くするこ
とが要請される。さらに、これを出来る限り低コストで
実現することが望まれる。本発明の目的は、過渡的に不
安定な測距時間が低コストで短縮された距離測定装置を
提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】以下、本発明の基本原理
について図５を用いて説明する。図５（ａ）は、ガウス
型の光強度分布４００を持つ光束を、矢印４０１の方向
に進む障害物４０２がよぎる様子を示している。図５
（ｂ）はその際に障害物４０２により散乱される光量４
０３の時間的変化を示している。距離測定装置は、閾値
４０４よりも大きい光量に対して、安定した測距データ
を得ることができる。つまり、障害物４０２が光束の端
にかかってから散乱光の光量が閾値を越えるまでの時間
Ｔ1 の間は、過度的に不安定な測距がなされる。
について図５を用いて説明する。図５（ａ）は、ガウス
型の光強度分布４００を持つ光束を、矢印４０１の方向
に進む障害物４０２がよぎる様子を示している。図５
（ｂ）はその際に障害物４０２により散乱される光量４
０３の時間的変化を示している。距離測定装置は、閾値
４０４よりも大きい光量に対して、安定した測距データ
を得ることができる。つまり、障害物４０２が光束の端
にかかってから散乱光の光量が閾値を越えるまでの時間
Ｔ1 の間は、過度的に不安定な測距がなされる。
【００１１】図５（ｃ）は、図５（ａ）の光束と光量は
同じだが、矩形の光強度分布４０５を持つ光束を、障害
物４０２がよぎる様子と示している。図５（ｄ）はその
際の散乱光の光量４０６の時間的変化を示している。こ
の場合の過度的に不安定な測距がなされる時間Ｔ2 は、
図５（ｂ）と比較して分かるように、時間Ｔ1 よりもか
なり短くなる。このように光束の光強度分布を変えるこ
とにより、過渡的に不安定な測距が成される時間を短く
できることがわかる。
同じだが、矩形の光強度分布４０５を持つ光束を、障害
物４０２がよぎる様子と示している。図５（ｄ）はその
際の散乱光の光量４０６の時間的変化を示している。こ
の場合の過度的に不安定な測距がなされる時間Ｔ2 は、
図５（ｂ）と比較して分かるように、時間Ｔ1 よりもか
なり短くなる。このように光束の光強度分布を変えるこ
とにより、過渡的に不安定な測距が成される時間を短く
できることがわかる。
【００１２】本発明の距離測定装置は、このような考察
に基づいて成されており、光束を送光する送光光学系
と、障害物による反射光に基づいて障害物までの距離を
測定する受信系とを有する距離測定装置において、送光
光学系は障害物との衝突に際して生命の危険度が高い領
域の両端に対応する位置にピークを持つ光強度分布を持
つ光束を送光することを特徴とする。
に基づいて成されており、光束を送光する送光光学系
と、障害物による反射光に基づいて障害物までの距離を
測定する受信系とを有する距離測定装置において、送光
光学系は障害物との衝突に際して生命の危険度が高い領
域の両端に対応する位置にピークを持つ光強度分布を持
つ光束を送光することを特徴とする。
【００１３】前記光束の強度分布は、好ましくは、その
裾野が車幅に収まっている。送光光学系は、好ましく
は、ガウス型の光強度分布を持つ一本の光束を複数に分
割する手段と、光軸に対して右側の分割された光束を左
方向に、光軸に対して左側の分割された光束を右方向に
偏向する手段とを有している。これにより光束は、両端
にピークを持つ光強度分布となる。
裾野が車幅に収まっている。送光光学系は、好ましく
は、ガウス型の光強度分布を持つ一本の光束を複数に分
割する手段と、光軸に対して右側の分割された光束を左
方向に、光軸に対して左側の分割された光束を右方向に
偏向する手段とを有している。これにより光束は、両端
にピークを持つ光強度分布となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。まず、本発明の第一の
実施の形態の距離測定装置について図１を用いて説明す
る。本実施形態は、ガウス型の光強度分布を持つ二本の
光束から構成される光束を送光するもので、図１（ａ）
は二本の光束を異なる位置から送光する例を示し、図１
（ａ）は二本の光束を異なる位置から送光する例を示し
ている。
の実施の形態について説明する。まず、本発明の第一の
実施の形態の距離測定装置について図１を用いて説明す
る。本実施形態は、ガウス型の光強度分布を持つ二本の
光束から構成される光束を送光するもので、図１（ａ）
は二本の光束を異なる位置から送光する例を示し、図１
（ａ）は二本の光束を異なる位置から送光する例を示し
ている。
【００１５】図１（ａ）において、車１３０の前部両端
近くから前方に平行に二本の光束１３１，１３２が送光
される。光束１３１，１３２は共にガウス型の光強度分
布１３３，１３４をしており、そのピークの間隔は、車
１３０の前方３０ｍにおいて、障害物との衝突に際して
生命の危険度が高い範囲に対応した距離Ｌつまり約１ｍ
に設定されている。光束１３３，１３４の光強度分布の
外側の裾野、つまり二本の光束１３３，１３４が合成さ
れた光束の光強度分布の裾野は、車１３０の車幅程度に
収まっている。
近くから前方に平行に二本の光束１３１，１３２が送光
される。光束１３１，１３２は共にガウス型の光強度分
布１３３，１３４をしており、そのピークの間隔は、車
１３０の前方３０ｍにおいて、障害物との衝突に際して
生命の危険度が高い範囲に対応した距離Ｌつまり約１ｍ
に設定されている。光束１３３，１３４の光強度分布の
外側の裾野、つまり二本の光束１３３，１３４が合成さ
れた光束の光強度分布の裾野は、車１３０の車幅程度に
収まっている。
【００１６】車１３０に対して相対的に矢印１４１の方
向で近づいてくる障害物１４０を想定する。障害物１４
０は、衝突に際して生命の危険度が高い領域に侵入する
時に、光束１３４のピーク位置をよぎる。この時点で、
測距は過度的な不安定なものから安定したものへと変わ
る。いいかえると、すみやかに安定した測距が開始され
る。また、障害物１４０が車１３０の進行方向の左側か
ら走行路に侵入してきた場合には、障害物１４０が衝突
に際して生命の危険度が高い領域に侵入する時に同様に
光束１３３のピーク位置をよぎるため、この時点で測距
は安定したものとなる。
向で近づいてくる障害物１４０を想定する。障害物１４
０は、衝突に際して生命の危険度が高い領域に侵入する
時に、光束１３４のピーク位置をよぎる。この時点で、
測距は過度的な不安定なものから安定したものへと変わ
る。いいかえると、すみやかに安定した測距が開始され
る。また、障害物１４０が車１３０の進行方向の左側か
ら走行路に侵入してきた場合には、障害物１４０が衝突
に際して生命の危険度が高い領域に侵入する時に同様に
光束１３３のピーク位置をよぎるため、この時点で測距
は安定したものとなる。
【００１７】光束１３３，１３４の光強度分布の外側の
裾野は車１３０の車幅程度に収まっているため、生命の
危険度が低い領域である車幅の外側の領域は監視せず、
過渡的に不安走な期間も短い。
裾野は車１３０の車幅程度に収まっているため、生命の
危険度が低い領域である車幅の外側の領域は監視せず、
過渡的に不安走な期間も短い。
【００１８】図１（ｂ）において、車１３０の前部中央
から前方にやや外側に向けて二本の光束１３５，１３６
が送光されている。二本の光束１３５，１３６の交差角
は、車１３０の前方約３０ｍの距離における強度分布１
３７，１３８のピーク間隔が、障害物との衝突に際して
生命の危険度が高い範囲に対応した距離Ｌつまり約１ｍ
となるように設定されている。また、車１３０の前方約
３０ｍの距離において、二本の光束１３５，１３６の合
成された光束の光強度分布１３７，１３８の裾野は車１
３０の車幅に収まっている。
から前方にやや外側に向けて二本の光束１３５，１３６
が送光されている。二本の光束１３５，１３６の交差角
は、車１３０の前方約３０ｍの距離における強度分布１
３７，１３８のピーク間隔が、障害物との衝突に際して
生命の危険度が高い範囲に対応した距離Ｌつまり約１ｍ
となるように設定されている。また、車１３０の前方約
３０ｍの距離において、二本の光束１３５，１３６の合
成された光束の光強度分布１３７，１３８の裾野は車１
３０の車幅に収まっている。
【００１９】従って、図１（ａ）と全く同様に、障害物
１４０が生命の危険度の高い領域に侵入する時点で、測
距は過度的な不安定なものから安定したものへと変わ
る。光束１３５，１３６の光強度分布の外側の裾野は車
幅程度に収まっているため、車幅の外側の領域は監視せ
ず、過渡的に不安走な期間も短い。
１４０が生命の危険度の高い領域に侵入する時点で、測
距は過度的な不安定なものから安定したものへと変わ
る。光束１３５，１３６の光強度分布の外側の裾野は車
幅程度に収まっているため、車幅の外側の領域は監視せ
ず、過渡的に不安走な期間も短い。
【００２０】この構成は、送光部あるいは距離測走装置
を一カ所にまとめて設置できるためコスト面では有利で
あるが、監視領域は車１３０に近づくほど狭くなる。上
述の第一の実施形態では、ガウス型の強度分布を持つ二
本の光束を合成する手法を説明したが、以下では、第二
の実施の形態として、ガウス型の強度分布を持つ一本の
光束を分割し、これを再構成することにより、エッジが
強調された光束を得る手法について説明する。
を一カ所にまとめて設置できるためコスト面では有利で
あるが、監視領域は車１３０に近づくほど狭くなる。上
述の第一の実施形態では、ガウス型の強度分布を持つ二
本の光束を合成する手法を説明したが、以下では、第二
の実施の形態として、ガウス型の強度分布を持つ一本の
光束を分割し、これを再構成することにより、エッジが
強調された光束を得る手法について説明する。
【００２１】以下では、まず図２を参照しながら光束の
特徴について説明し、続いて図２に示した光束を得る具
体的な光学的構成について図３を参照しながら説明す
る。まず、ガウス型の強度分布の光束を二分割し、これ
を再構成して得られる光束について、図２（ａ）と図２
（ｂ）を用いて説明する。
特徴について説明し、続いて図２に示した光束を得る具
体的な光学的構成について図３を参照しながら説明す
る。まず、ガウス型の強度分布の光束を二分割し、これ
を再構成して得られる光束について、図２（ａ）と図２
（ｂ）を用いて説明する。
【００２２】図２（ａ）は送光光学系の瞳部における光
束のガウス型の光強度分布を表している。光束は光軸１
００を中心に右半分１０１と左半分１０２に分割され、
右半分１０１は矢印１０３の方向に送光され、左半分１
０２は矢印１０４の方向に送光される。
束のガウス型の光強度分布を表している。光束は光軸１
００を中心に右半分１０１と左半分１０２に分割され、
右半分１０１は矢印１０３の方向に送光され、左半分１
０２は矢印１０４の方向に送光される。
【００２３】図２（ｂ）は送光光学系の光軸１００に沿
って前述の近距離すなわち約３０ｍ離れた位置での光束
の強度分布を表している。左側の強度分布１０５は光束
の右半分１０１が伝播したもので、回折による波形の拡
がりや崩れは簡単のために無視しているが、鋭いエッジ
１１０を持つ強度分布を有する。同様に、右側の強度分
布１０６は光束の左半分１０２が伝播したもので、鋭い
エッジ１１１を持つ強度分布を有する。従って、光束
は、左側の強度分布１０５と右側の強度分布１０６の和
に相当する、両側に急峻なエッチと持つ強度分布１１２
を有している。
って前述の近距離すなわち約３０ｍ離れた位置での光束
の強度分布を表している。左側の強度分布１０５は光束
の右半分１０１が伝播したもので、回折による波形の拡
がりや崩れは簡単のために無視しているが、鋭いエッジ
１１０を持つ強度分布を有する。同様に、右側の強度分
布１０６は光束の左半分１０２が伝播したもので、鋭い
エッジ１１１を持つ強度分布を有する。従って、光束
は、左側の強度分布１０５と右側の強度分布１０６の和
に相当する、両側に急峻なエッチと持つ強度分布１１２
を有している。
【００２４】左側の強度分布１０５と右側の強度分布１
０６のピークの間隔は、障害物との衝突に際して生命の
危険度が高い範囲に対応した距離Ｌつまり約１ｍに設定
されている。つまり、３０ｍ前方において図２（ｂ）の
強度分布１１２が得られるように、図２（ａ）における
光束の右半分１０１と左半分１０２の交差角が選ばれ
る。交差角は例えば３度程度に得らればれる。
０６のピークの間隔は、障害物との衝突に際して生命の
危険度が高い範囲に対応した距離Ｌつまり約１ｍに設定
されている。つまり、３０ｍ前方において図２（ｂ）の
強度分布１１２が得られるように、図２（ａ）における
光束の右半分１０１と左半分１０２の交差角が選ばれ
る。交差角は例えば３度程度に得らればれる。
【００２５】図２（ｂ）の強度分布１１２と図２（ａ）
のガウス型の強度分布の比較から容易に推察できるよう
に、このように再構成された強度分布１１２を持つ光束
を障害物がよぎると、よりすみやかに充分な強度の散乱
光が発生する。いいかえると、過渡的に不安定な測距が
なされる期間が大幅に短縮される。
のガウス型の強度分布の比較から容易に推察できるよう
に、このように再構成された強度分布１１２を持つ光束
を障害物がよぎると、よりすみやかに充分な強度の散乱
光が発生する。いいかえると、過渡的に不安定な測距が
なされる期間が大幅に短縮される。
【００２６】再構成された光束の光強度分布１１２は、
二つの強度分布１０５，１０６が重なっている間は三つ
のピークを持つが、重なりがなくなると二峰性となる。
ポールのような幅の狭い障害物が光束の真中にくる場合
まで含めて検出するには、使用する光束は、二つの強度
分布１０５，１０６の重なりが大きく、三峰性の光強度
分布を持つものが望ましい。
二つの強度分布１０５，１０６が重なっている間は三つ
のピークを持つが、重なりがなくなると二峰性となる。
ポールのような幅の狭い障害物が光束の真中にくる場合
まで含めて検出するには、使用する光束は、二つの強度
分布１０５，１０６の重なりが大きく、三峰性の光強度
分布を持つものが望ましい。
【００２７】次に、ガウス型の強度分布の光束を三分割
し、これを再構成して得られる光束について、図２
（ｃ）と図２（ｄ）を用いて説明する。図２（ｃ）は送
光光学系の瞳部における光束のガウス型の光強度分布を
表している。光束は光軸１００の近くの中央部分１２３
とその右側部分１２０と左側部分１２１とに分割され、
中央部分１２３は矢印１２６の方向に送光され、つまり
そのまま直進し、右側部分１２０は矢印１２４の方向に
送光され、左側部分１２１は矢印１２５の方向に送光さ
れる。
し、これを再構成して得られる光束について、図２
（ｃ）と図２（ｄ）を用いて説明する。図２（ｃ）は送
光光学系の瞳部における光束のガウス型の光強度分布を
表している。光束は光軸１００の近くの中央部分１２３
とその右側部分１２０と左側部分１２１とに分割され、
中央部分１２３は矢印１２６の方向に送光され、つまり
そのまま直進し、右側部分１２０は矢印１２４の方向に
送光され、左側部分１２１は矢印１２５の方向に送光さ
れる。
【００２８】図２（ｂ）は送光光学系の光軸１００に沿
って前述の近距離すなわち約３０ｍ離れた位置での光束
の強度分布を表している。左側の強度分布１３０は光束
の右側部分１２０が伝播したもので、右側の強度部分１
３１は光束の左側部分１２１が伝播したもので、中央の
強度部分１３３は光束の中央部分１２３が伝播したもの
で、光束は全体で三峰性の強度分布１３７を有してい
る。
って前述の近距離すなわち約３０ｍ離れた位置での光束
の強度分布を表している。左側の強度分布１３０は光束
の右側部分１２０が伝播したもので、右側の強度部分１
３１は光束の左側部分１２１が伝播したもので、中央の
強度部分１３３は光束の中央部分１２３が伝播したもの
で、光束は全体で三峰性の強度分布１３７を有してい
る。
【００２９】左側の強度分布１３０と右側の強度分布光
束１３１は共に鋭いエッジを持ち、そのピークの間隔
は、障害物との衝突に際して生命の危険度が高い範囲に
対応した距離Ｌつまり約１ｍに設定されている。つま
り、３０ｍ前方において図２（ｄ）の強度分布１３７が
得られるように、図２（ｃ）における光束の右側部分１
２０と左側部分１２１の交差角が選ばれる。
束１３１は共に鋭いエッジを持ち、そのピークの間隔
は、障害物との衝突に際して生命の危険度が高い範囲に
対応した距離Ｌつまり約１ｍに設定されている。つま
り、３０ｍ前方において図２（ｄ）の強度分布１３７が
得られるように、図２（ｃ）における光束の右側部分１
２０と左側部分１２１の交差角が選ばれる。
【００３０】このように両側に急峻なエッジを持つ強度
分布１３７の光束を障害物がよぎると、即時に充分な強
度の散乱光が発生する。いいかえると、過渡的に不安定
な測距がなされる期間が大幅に短縮される。
分布１３７の光束を障害物がよぎると、即時に充分な強
度の散乱光が発生する。いいかえると、過渡的に不安定
な測距がなされる期間が大幅に短縮される。
【００３１】また、この光束の強度分布１３７は常に三
峰性であるため、遠距離において真中に位置するポール
などの細い障害物も検出でき、いわゆる光束が抜けるこ
とがない。
峰性であるため、遠距離において真中に位置するポール
などの細い障害物も検出でき、いわゆる光束が抜けるこ
とがない。
【００３２】図２（ｂ）あるいは図２（ｄ）に示される
強度分布の光束を用いることにより、障害物との衝突の
危険性の把握と生命防護装置の駆動の是非の判断に必要
な最小限の領域を最適のコストで監視できる。
強度分布の光束を用いることにより、障害物との衝突の
危険性の把握と生命防護装置の駆動の是非の判断に必要
な最小限の領域を最適のコストで監視できる。
【００３３】図３（ａ）は図２（ｂ）の強度分布の光束
を投光する投光光学系を示している。この投光光学系
は、発散性の光束２０２を射出する光源２０１と、光源
２０１からの発散性の光束を平行光束にコリメートする
レンズ２０３と、平行光束を二分割し偏向するプリズム
２０４とを有している。
を投光する投光光学系を示している。この投光光学系
は、発散性の光束２０２を射出する光源２０１と、光源
２０１からの発散性の光束を平行光束にコリメートする
レンズ２０３と、平行光束を二分割し偏向するプリズム
２０４とを有している。
【００３４】光源２０１から射出された光束は、レンズ
２０３で平行光束に変えられ、プリズム２０４に入射す
る。プリズム２０４は、光軸１００に対して対称的な楔
角を持ち、瞳の右半分の光束を矢印２０５の方向に偏向
し、瞳の左半分の光束を矢印２０５の方向に偏向する。
２０３で平行光束に変えられ、プリズム２０４に入射す
る。プリズム２０４は、光軸１００に対して対称的な楔
角を持ち、瞳の右半分の光束を矢印２０５の方向に偏向
し、瞳の左半分の光束を矢印２０５の方向に偏向する。
【００３５】つまり、プリズム２０４は、ガウス型の強
度分布を持つ平行光束を二分割すると共に、その各々を
内側に向けて偏向する。分割され偏向された二本の光束
の交差角は、プリズム２０４の楔角によって決まり、前
述したように３度程度の値に設定される。これにより、
約３０ｍ前方において、図２（ｂ）に示される強度分布
が得られる。
度分布を持つ平行光束を二分割すると共に、その各々を
内側に向けて偏向する。分割され偏向された二本の光束
の交差角は、プリズム２０４の楔角によって決まり、前
述したように３度程度の値に設定される。これにより、
約３０ｍ前方において、図２（ｂ）に示される強度分布
が得られる。
【００３６】図３（ｂ）は図２（ｂ）の強度分布の光束
を投光する別の投光光学系を示している。この投光光学
系は、発散性の光束２０２を射出する光源２０１と、光
源２０１からの発散性の光束２０２を平行光束にコリメ
ートし二分割し偏向する光学素子２１０とを有してい
る。この光学素子２１０は、光源２０１側の片面２１１
にフレネルレンズを形成し、他方の面２１２にリニヤフ
レネルレンズを形成したものである。このリニヤフレネ
ルレンズは、図３（ａ）のプリズム２０４に相当する光
学的機能を持ち、プリズム２０４の楔角に相当する頂角
をもつ微小プリズムを並べたものである。
を投光する別の投光光学系を示している。この投光光学
系は、発散性の光束２０２を射出する光源２０１と、光
源２０１からの発散性の光束２０２を平行光束にコリメ
ートし二分割し偏向する光学素子２１０とを有してい
る。この光学素子２１０は、光源２０１側の片面２１１
にフレネルレンズを形成し、他方の面２１２にリニヤフ
レネルレンズを形成したものである。このリニヤフレネ
ルレンズは、図３（ａ）のプリズム２０４に相当する光
学的機能を持ち、プリズム２０４の楔角に相当する頂角
をもつ微小プリズムを並べたものである。
【００３７】光源２０１から射出された光束は、面２１
１に形成されたフレネルレンズによって平行光束に変え
られ、面２１２に形成されたリニヤフレネルレンズによ
って瞳の右半分が矢印２０５の方向に偏向され、瞳の左
半分が矢印２０５の方向に偏向される。これにより、約
３０ｍ前方において、図２（ｂ）に示される強度分布が
得られる。
１に形成されたフレネルレンズによって平行光束に変え
られ、面２１２に形成されたリニヤフレネルレンズによ
って瞳の右半分が矢印２０５の方向に偏向され、瞳の左
半分が矢印２０５の方向に偏向される。これにより、約
３０ｍ前方において、図２（ｂ）に示される強度分布が
得られる。
【００３８】図３（ｃ）は図３（ｂ）の光学素子２１０
に代えて適用可能な別の光学素子を示している。この光
学素子は、中心線２２４に対して対称な二つの偏心した
フレネルレンズ２２１と２２２を組み合わせたもので、
フレネルレンズ２２１の中心２２０は光軸１００から距
離εだけ偏心しており、フレネルレンズ２２２の中心は
これとは逆方向に光軸１００から距離εだけ偏心してい
る。
に代えて適用可能な別の光学素子を示している。この光
学素子は、中心線２２４に対して対称な二つの偏心した
フレネルレンズ２２１と２２２を組み合わせたもので、
フレネルレンズ２２１の中心２２０は光軸１００から距
離εだけ偏心しており、フレネルレンズ２２２の中心は
これとは逆方向に光軸１００から距離εだけ偏心してい
る。
【００３９】図３（ｄ）はフレネルレンズ２２１の作用
を示したもので、この図から分かるように、光源２０１
から射出された発散性の光束の内、フレネルレンズ２２
１に入射した光線２４１は偏向され、光源２０１の中心
Ｏとフレネルレンズ２２１の中心Ｐを結ぶ直線ＯＰに平
行な光線２４２となる。光軸１００に対する直線ＯＰの
傾き角は例えば２度程度に選ばれる。
を示したもので、この図から分かるように、光源２０１
から射出された発散性の光束の内、フレネルレンズ２２
１に入射した光線２４１は偏向され、光源２０１の中心
Ｏとフレネルレンズ２２１の中心Ｐを結ぶ直線ＯＰに平
行な光線２４２となる。光軸１００に対する直線ＯＰの
傾き角は例えば２度程度に選ばれる。
【００４０】また、フレネルレンズ２２２に入射した光
線は、これとは全く対称的に偏向される。これにより、
やはり、約３０ｍ前方において、図２（ｂ）に示される
強度分布が得られる。
線は、これとは全く対称的に偏向される。これにより、
やはり、約３０ｍ前方において、図２（ｂ）に示される
強度分布が得られる。
【００４１】図３（ｃ）において、偏心したフレネルレ
ンズ２２１の代わりに、偏心のないフレネルレンズと＋
１次の方向にブレーズされた回折格子を重ねたものを用
い、また、偏心したフレネルレンズ２２２の代わりに、
偏心のないフレネルレンズと−１次の方向にブレーズさ
れた回折格子を重ねたものを用いることもできる。
ンズ２２１の代わりに、偏心のないフレネルレンズと＋
１次の方向にブレーズされた回折格子を重ねたものを用
い、また、偏心したフレネルレンズ２２２の代わりに、
偏心のないフレネルレンズと−１次の方向にブレーズさ
れた回折格子を重ねたものを用いることもできる。
【００４２】光束は、フレネルレンズで平行光束にコリ
メートされた後、例えば、光軸の左側では＋１次の方向
にブレーズされた回折格子により右方向に回折され、光
軸の右側では−１次の方向にブレーズされた回折格子に
より左方向に回折されることにより、図２（ｂ）に示さ
れる強度分布が得られる。
メートされた後、例えば、光軸の左側では＋１次の方向
にブレーズされた回折格子により右方向に回折され、光
軸の右側では−１次の方向にブレーズされた回折格子に
より左方向に回折されることにより、図２（ｂ）に示さ
れる強度分布が得られる。
【００４３】以上は、一本の光束を二分割して図２
（ｂ）の光強度分布を再構成する光学系の説明である
が、以下では、一本の光束を三分割して図２（ｄ）の光
強度分布を再構成する光学系について説明する。
（ｂ）の光強度分布を再構成する光学系の説明である
が、以下では、一本の光束を三分割して図２（ｄ）の光
強度分布を再構成する光学系について説明する。
【００４４】図３（ｅ）は図２（ｄ）の強度分布の光束
を投光する投光光学系を示している。この投光光学系
は、発散性の光束２０２を射出する光源２０１と、光源
２０１からの発散性の光束を平行光束にコリメートする
レンズ２０３と、平行光束を三分割しその両側の光束を
偏向するプリズム２２５とを有している。つまり、図３
（ａ）と比較して、プリズム２２５だけが異なってい
る。プリズム２２５は、光軸上に位置する中央部に、光
軸に垂直な平面２２６を有している光源２０１から射出
された光束は、レンズ２０３で平行光束に変えられ、プ
リズム２２５に入射する。プリズム２２５は、光軸上に
位置する中央部に、光軸に垂直な平面２２６を有してお
り、その両側に、光軸１００に関して対称的な傾斜面を
有している。従って、プリズム２２５によって、平面２
２６を通る光線は矢印２２７の方向に直進し、右側の傾
斜面を通る光線は矢印２２８の方向に偏向され、左側の
傾斜面を通る光線は矢印２２９の方向に偏向される。
を投光する投光光学系を示している。この投光光学系
は、発散性の光束２０２を射出する光源２０１と、光源
２０１からの発散性の光束を平行光束にコリメートする
レンズ２０３と、平行光束を三分割しその両側の光束を
偏向するプリズム２２５とを有している。つまり、図３
（ａ）と比較して、プリズム２２５だけが異なってい
る。プリズム２２５は、光軸上に位置する中央部に、光
軸に垂直な平面２２６を有している光源２０１から射出
された光束は、レンズ２０３で平行光束に変えられ、プ
リズム２２５に入射する。プリズム２２５は、光軸上に
位置する中央部に、光軸に垂直な平面２２６を有してお
り、その両側に、光軸１００に関して対称的な傾斜面を
有している。従って、プリズム２２５によって、平面２
２６を通る光線は矢印２２７の方向に直進し、右側の傾
斜面を通る光線は矢印２２８の方向に偏向され、左側の
傾斜面を通る光線は矢印２２９の方向に偏向される。
【００４５】これにより、約３０ｍ前方において、図２
（ｄ）に示される強度分布が得られる。直進する光束の
強度は光軸に垂直な平面２０６の幅により調節される。
図３（ｆ）は図３（ｅ）のレンズ２０３とプリズム２２
５に代えて適用可能な光学素子を示している。この光学
素子は、三つのフレネルレンズ２３０と２３１と２３２
を組み合わせたもので、フレネルレンズ２３０は偏心が
なく、右側のフレネルレンズ２３１はその中心が光軸の
左側に偏心し、反対に、左側のフレネルレンズ２３２は
その中心が光軸の右側に偏心している。
（ｄ）に示される強度分布が得られる。直進する光束の
強度は光軸に垂直な平面２０６の幅により調節される。
図３（ｆ）は図３（ｅ）のレンズ２０３とプリズム２２
５に代えて適用可能な光学素子を示している。この光学
素子は、三つのフレネルレンズ２３０と２３１と２３２
を組み合わせたもので、フレネルレンズ２３０は偏心が
なく、右側のフレネルレンズ２３１はその中心が光軸の
左側に偏心し、反対に、左側のフレネルレンズ２３２は
その中心が光軸の右側に偏心している。
【００４６】図３（ｃ）と図３（ｄ）に関する説明を参
照すると容易に理解できるように、図３（ｅ）のレンズ
２０３とプリズム２２５に代えて、この光学素子を用い
ても、やはり、約３０ｍ前方において、図２（ｄ）に示
される強度分布が得られる。
照すると容易に理解できるように、図３（ｅ）のレンズ
２０３とプリズム２２５に代えて、この光学素子を用い
ても、やはり、約３０ｍ前方において、図２（ｄ）に示
される強度分布が得られる。
【００４７】続いて、第三の実施の形態の距離測定装置
について図４を用いて説明する。図４（ａ）は、本実施
形態の距離測定装置から送光される光束を示している。
図４（ａ）に示されるように、距離測定装置３０１は光
軸１００に対して対称的に広がる複数の微小光束３０２
を送光する。各光束の先端を連ねた領域は上述の近距離
の範囲内で車幅相当の領域を監視できるように配置され
ている。また、微小光束３０２は、光軸１００に対する
開き角が大きいほど、高い光強度を有している。
について図４を用いて説明する。図４（ａ）は、本実施
形態の距離測定装置から送光される光束を示している。
図４（ａ）に示されるように、距離測定装置３０１は光
軸１００に対して対称的に広がる複数の微小光束３０２
を送光する。各光束の先端を連ねた領域は上述の近距離
の範囲内で車幅相当の領域を監視できるように配置され
ている。また、微小光束３０２は、光軸１００に対する
開き角が大きいほど、高い光強度を有している。
【００４８】図４（ｂ）は、このような多数の微小光束
３０２から成る光束を送光する送光光学系を示してい
る。この送光光学系は、発散性の光束３１０を射出する
光源２０１と、光源２０１からの光束をコリメートする
フレネルレンズ３１１と、光束を多数に分割すると共に
その各々を異なる方向に偏向するリニヤフレネルレンズ
３１２とを有している。
３０２から成る光束を送光する送光光学系を示してい
る。この送光光学系は、発散性の光束３１０を射出する
光源２０１と、光源２０１からの光束をコリメートする
フレネルレンズ３１１と、光束を多数に分割すると共に
その各々を異なる方向に偏向するリニヤフレネルレンズ
３１２とを有している。
【００４９】リニヤフレネルレンズ３１２は多数の微小
プリズムからなり、微小プリズムは、光軸１００から遠
いものほど、小さい楔角を有している。このため、光軸
１００から近い微小光束３０７は、光軸１００から遠い
微小光束３０８よりも大きい偏向角を有する。
プリズムからなり、微小プリズムは、光軸１００から遠
いものほど、小さい楔角を有している。このため、光軸
１００から近い微小光束３０７は、光軸１００から遠い
微小光束３０８よりも大きい偏向角を有する。
【００５０】いいかえると、リニヤフレネルレンズ３１
２の同じ微小プリズムに入射した光線は同じ方向に偏向
されて微小光束を構成し、それぞれの微小プリズムで作
られた微小光束はそれぞれ異なる偏向角をもち、それは
光軸１００に近いほど大きい。
２の同じ微小プリズムに入射した光線は同じ方向に偏向
されて微小光束を構成し、それぞれの微小プリズムで作
られた微小光束はそれぞれ異なる偏向角をもち、それは
光軸１００に近いほど大きい。
【００５１】光源２０１から射出される光束３１０はガ
ウス型の強度分布を有しており、従って、光軸１００に
対する開き角が大きい微小光束ほど高い光強度を持つ。
つまり、多数の微小光束からなる光束は全体として外側
が強く内側は弱い光強度分布を持つ。このような光強度
分布は両端に急峻なエッジを持ち、障害物との衝突の危
険性の把握と生命防護装置の駆動の是非の判断に必要な
最小限の領域の監視に好適である。
ウス型の強度分布を有しており、従って、光軸１００に
対する開き角が大きい微小光束ほど高い光強度を持つ。
つまり、多数の微小光束からなる光束は全体として外側
が強く内側は弱い光強度分布を持つ。このような光強度
分布は両端に急峻なエッジを持ち、障害物との衝突の危
険性の把握と生命防護装置の駆動の是非の判断に必要な
最小限の領域の監視に好適である。
【００５２】上述した実施の形態において、光強度分布
の裾野は、ピーク位置から外側に向かうにつれて出来る
限り速やかに降下することが望ましく、その許容幅は車
幅から前述の距離Ｌを差し引いた量の半分程度以下に収
めることが望ましい。具体的には、車幅を１．７ｍ、Ｌ
＝１ｍとしたとき、裾野は（１．７ｍ−１ｍ）／２＝
０．３５ｍ程度以内が望ましい。これはいいかえると車
幅の２０％以内に相当する。
の裾野は、ピーク位置から外側に向かうにつれて出来る
限り速やかに降下することが望ましく、その許容幅は車
幅から前述の距離Ｌを差し引いた量の半分程度以下に収
めることが望ましい。具体的には、車幅を１．７ｍ、Ｌ
＝１ｍとしたとき、裾野は（１．７ｍ−１ｍ）／２＝
０．３５ｍ程度以内が望ましい。これはいいかえると車
幅の２０％以内に相当する。
【００５３】本発明は上述した実施の形態に何等限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわ
れるすべての実施を含んでいる。本実施の形態の距離測
定装置について以下のことが言える。 １．光束が目標までの距離を往復するのに要する時間を
測定することによって、目標までの距離を測定する距離
測定装置において、該光束の光強度分布が車幅相当の両
端でピークをもつことを特徴とする距離測定装置。 ２．上記第１項において、車幅相当の両端の外側におけ
る該光束の光強度分布が車幅の２０％以内の領域ですみ
やかに減衰する鋭いエッジをもつことを特徴とする距離
測定装置。 ３．上記第１項において、送光光学系の瞳を複数に分割
する手段と、光軸の右側の光束を左方向に、光軸の左側
の光束を右方向に偏向させる手段を具備することを特徴
とする距離測定装置。 ４．上記第１項において、送光光学系の瞳を複数に分割
する手段と、光軸を含む瞳領域の光束は直進させ、光軸
の右側の光束を左方向に、光軸の左側の光束を右方向に
偏向させる手段を具備することを特徴とする距離測定装
置。 ５．上記第１項において、送光光学系の瞳を複数に分割
してそれぞれ異なる方向に進む複数の光束に変換する手
段、該光束のそれぞれの光強度分布が前記送光光学系の
光軸に関して外側が内側より大となる偏向手段を具備す
ることを特徴とする距離測定装置。
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわ
れるすべての実施を含んでいる。本実施の形態の距離測
定装置について以下のことが言える。 １．光束が目標までの距離を往復するのに要する時間を
測定することによって、目標までの距離を測定する距離
測定装置において、該光束の光強度分布が車幅相当の両
端でピークをもつことを特徴とする距離測定装置。 ２．上記第１項において、車幅相当の両端の外側におけ
る該光束の光強度分布が車幅の２０％以内の領域ですみ
やかに減衰する鋭いエッジをもつことを特徴とする距離
測定装置。 ３．上記第１項において、送光光学系の瞳を複数に分割
する手段と、光軸の右側の光束を左方向に、光軸の左側
の光束を右方向に偏向させる手段を具備することを特徴
とする距離測定装置。 ４．上記第１項において、送光光学系の瞳を複数に分割
する手段と、光軸を含む瞳領域の光束は直進させ、光軸
の右側の光束を左方向に、光軸の左側の光束を右方向に
偏向させる手段を具備することを特徴とする距離測定装
置。 ５．上記第１項において、送光光学系の瞳を複数に分割
してそれぞれ異なる方向に進む複数の光束に変換する手
段、該光束のそれぞれの光強度分布が前記送光光学系の
光軸に関して外側が内側より大となる偏向手段を具備す
ることを特徴とする距離測定装置。
【００５４】
【発明の効果】本発明の距離測定装置は、障害物との衝
突に際して生命の危険度が高い領域の両端に対応する位
置にピークを持ち、裾野が車幅以内に収まっている光強
度分布を持つ光束を送光するので、生命の危険度が高い
領域に障害物が侵入すると直ちに安定した測距がなされ
るとともに、車幅の外側の生命の危険度が低い領域は監
視しないのでアルゴリズムが単純化される利点を有して
いる。
突に際して生命の危険度が高い領域の両端に対応する位
置にピークを持ち、裾野が車幅以内に収まっている光強
度分布を持つ光束を送光するので、生命の危険度が高い
領域に障害物が侵入すると直ちに安定した測距がなされ
るとともに、車幅の外側の生命の危険度が低い領域は監
視しないのでアルゴリズムが単純化される利点を有して
いる。
【図１】第一の実施の形態の距離測定装置を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図２】第二の実施の形態における、ガウス型の強度分
布を持つ一本の光束を分割し再構成して得られるエッジ
の強調された光束を説明するための図である。
布を持つ一本の光束を分割し再構成して得られるエッジ
の強調された光束を説明するための図である。
【図３】図２に示した光強度分布の光束を得る具体的な
送光光学系の構成を説明するための図である。
送光光学系の構成を説明するための図である。
【図４】第三の実施の形態の距離測定装置を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図５】本発明の基本原理を説明するための図である。
１３０ 車 １３３，１３４ 光束 １４０ 障害物
Claims (3)
- 【請求項１】 車に搭載される距離測定装置で、光束を
送光する送光光学系と、障害物による反射光に基づいて
障害物までの距離を測定する受信系とを有する距離測定
装置において、送光光学系は障害物との衝突に際して生
命の危険度が高い領域の両端に対応する位置にピークを
持つ光強度分布を持つ光束を送光することを特徴とする
距離測定装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記光束の光強度分
布の裾野が車幅に収まっていることを特徴とする距離測
定装置。 - 【請求項３】 請求項１において、送光光学系は、ガウ
ス型の光強度分布を持つ一本の光束を複数に分割する手
段と、光軸に対して右側の分割された光束を左方向に、
光軸に対して左側の分割された光束を右方向に偏向する
手段とを有していることを特徴とする距離測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10130485A JPH11325825A (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | 距離測定装置 |
| US09/307,439 US6163371A (en) | 1998-05-13 | 1999-05-10 | Distance measuring apparatus |
| EP99109460A EP0957376A3 (en) | 1998-05-13 | 1999-05-11 | Distance measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10130485A JPH11325825A (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | 距離測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11325825A true JPH11325825A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=15035391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10130485A Pending JPH11325825A (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | 距離測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6163371A (ja) |
| EP (1) | EP0957376A3 (ja) |
| JP (1) | JPH11325825A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002214327A (ja) * | 2001-01-23 | 2002-07-31 | Hamamatsu Photonics Kk | 距離計測装置及び物体検知装置 |
| JP2014055860A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Ricoh Co Ltd | 距離測定装置 |
| JP2016529474A (ja) * | 2013-06-13 | 2016-09-23 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ | 少なくとも１つの物体を光学的に検出する検出器 |
| US10412283B2 (en) | 2015-09-14 | 2019-09-10 | Trinamix Gmbh | Dual aperture 3D camera and method using differing aperture areas |
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