JP2018040656A - Distance measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対象物に向けてレーザ光を投光し、対象物で反射した反射光を受光して対象物までの距離を算出する距離測定装置に関する。 The present invention relates to a distance measuring device that projects laser light toward an object, receives reflected light reflected by the object, and calculates a distance to the object.
レーザレーダを用いた距離測定装置は、対象物に向けてレーザ光を投光してから、対象物で反射したレーザ光を受光するまでの時間に基づいて、対象物までの距離を測定する装置である。このような距離測定装置においては、レーザ光の投光を指令する信号が出力されてから、実際にレーザ光が投光されるまでに時間的な遅れがある。このため、投光指令信号の出力時刻をレーザ光の投光時刻とみなして距離の演算を行うと、算出された距離に誤差が発生する。そこで、レーザから出射する光をモニタし、実際の投光時刻を検出することで、上述した時間遅れに起因する距離の誤差を補正することが従来から行われている。 A distance measuring device using a laser radar is a device that measures the distance to an object based on the time from projecting a laser beam toward the object until receiving the laser beam reflected by the object. It is. In such a distance measuring apparatus, there is a time delay from when a signal instructing laser beam projection is output until the laser beam is actually projected. For this reason, if the distance is calculated by regarding the output time of the projection command signal as the projection time of the laser beam, an error occurs in the calculated distance. Therefore, it has been conventionally performed to correct the error in distance due to the above-described time delay by monitoring the light emitted from the laser and detecting the actual light projection time.
たとえば、特許文献1に記載されている距離測定装置では、レーザダイオードから出射したレーザ光の一部を、光ファイバにより導光してフォトダイオードで受光し、レーザ光の発生から受光までの時間と、光ファイバの導光距離とに基づいて距離補正値を算出し、この距離補正値を用いて測定距離を補正している。
For example, in the distance measuring device described in
また、特許文献2に記載されている距離測定装置では、多角錐ミラーにレーザ光の通過孔を形成し、この通過孔を通過したレーザ光を受光素子に導光する校正用の光ファイバを設け、光ファイバを通過したレーザ光による測距データを基準として、対象物で反射したレーザ光による通常の測距データを補正している。
Further, in the distance measuring device described in
特許文献1、2では、レーザ光の一部をモニタ光として受光し、このモニタ光の投光時刻と受光時刻とに基づいて、測定距離を補正している。しかしながら、モニタ光を受光する受光素子の感度や帯域などの特性は、周囲温度や電源電圧などの環境、あるいは素子の個体差などに応じてばらつく。このため、モニタ光の受光出力(受光素子を流れる電流)の波形にばらつきが生じ、これが原因となって、レーザ光の投光時刻ひいては距離の演算結果に誤差が生じる。したがって、特許文献1、2の方法による測定距離の補正だけでは、上記の問題を解消することができず、満足な測定精度を得ることが困難である。
In
本発明は、温度変化などによりモニタ用の受光素子の特性が変動しても、距離を高精度に測定することが可能な距離測定装置を提供することを課題としている。 An object of the present invention is to provide a distance measuring device capable of measuring a distance with high accuracy even when characteristics of a light receiving element for monitoring fluctuate due to a temperature change or the like.
本発明による距離測定装置は、対象物に向けてレーザ光を投光する投光部と、レーザ光が対象物で反射した反射光を受光する受光部と、投光部から投光されたレーザ光の一部をモニタ光として検出するモニタ光検出部と、受光部の出力信号をアナログ−デジタル変換する第1のA/D変換器と、モニタ光検出部の出力信号をアナログ−デジタル変換する第2のA/D変換器と、第1のA/D変換器および第2のA/D変換器の出力に基づいて、対象物までの距離を算出する距離算出部とを備えている。モニタ光検出部は、モニタ光を受光する受光素子と、この受光素子の出力信号を所定レベルまで増幅する増幅回路と、この増幅回路の出力信号のレベルを、前記所定レベルより低いクランプレベルに固定するクランプ回路とを有している。 A distance measuring device according to the present invention includes a light projecting unit that projects laser light toward an object, a light receiving unit that receives reflected light reflected from the object, and a laser projected from the light projecting unit. A monitor light detector for detecting a part of the light as monitor light, a first A / D converter for analog-digital conversion of the output signal of the light receiver, and an analog-digital conversion of the output signal of the monitor light detector A second A / D converter; and a distance calculation unit that calculates a distance to the object based on outputs of the first A / D converter and the second A / D converter. The monitor light detection unit fixes a light receiving element that receives the monitor light, an amplification circuit that amplifies the output signal of the light receiving element to a predetermined level, and a level of the output signal of the amplification circuit at a clamp level lower than the predetermined level. A clamping circuit.
このような構成によると、モニタ光検出部の増幅回路のゲインをきわめて大きな値に設定することで、モニタ光検出部の出力信号の立ち上がりが急峻になるので、モニタ用の受光素子の特性が温度や電圧などに応じて変動しても、モニタ光検出部の出力信号の波形の変動が小さくなる。その結果、この出力信号に基づいて算出される対象物までの距離のばらつきも小さくなって、測定精度が向上する。 According to such a configuration, by setting the gain of the amplifier circuit of the monitor light detection unit to a very large value, the rise of the output signal of the monitor light detection unit becomes steep, so that the characteristics of the monitor light receiving element are Even if it fluctuates according to the voltage or the like, the fluctuation of the waveform of the output signal of the monitor light detection unit is reduced. As a result, the variation in the distance to the object calculated based on the output signal is reduced, and the measurement accuracy is improved.
本発明において、モニタ光検出部の増幅回路は、受光素子の出力信号を、第2のA/D変換器の最大入力電圧値を超える飽和レベルまで増幅してもよい。 In the present invention, the amplifier circuit of the monitor light detection unit may amplify the output signal of the light receiving element to a saturation level exceeding the maximum input voltage value of the second A / D converter.
本発明において、モニタ光検出部の出力信号に対して、クランプレベルより低いレベルの閾値を設定してもよい。この場合、距離算出部は、モニタ光検出部の出力信号のレベルが閾値を超える時刻と、受光部が反射光を受光した時刻と、モニタ光検出部の受光素子の応答遅れに相当する時間とに基づいて、投光部から投光されたレーザ光の飛行時間を算出し、この飛行時間に基づいて対象物までの距離を算出する。 In the present invention, a threshold value lower than the clamp level may be set for the output signal of the monitor light detection unit. In this case, the distance calculation unit includes a time when the level of the output signal of the monitor light detection unit exceeds the threshold, a time when the light receiving unit receives the reflected light, and a time corresponding to a response delay of the light receiving element of the monitor light detection unit. Based on the above, the flight time of the laser light projected from the light projecting unit is calculated, and the distance to the object is calculated based on the flight time.
本発明において、クランプ回路のクランプレベルは、前記閾値より高く、かつ第2のA/D変換器の最大入力電圧値より低いレベルであってもよい。 In the present invention, the clamp level of the clamp circuit may be higher than the threshold and lower than the maximum input voltage value of the second A / D converter.
本発明において、投光部は、対象物に向けてレーザ光を投光する固体レーザを含んでいてもよい。あるいは、投光部は、対象物に向けてレーザ光を投光するレーザダイオードを含んでいてもよい。 In the present invention, the light projecting unit may include a solid-state laser that projects laser light toward an object. Alternatively, the light projecting unit may include a laser diode that projects laser light toward the object.
本発明によれば、温度変化などによりモニタ用の受光素子の特性が変動しても、距離を高精度に測定することが可能な距離測定装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if the characteristic of the light receiving element for monitoring fluctuates by temperature changes etc., the distance measuring apparatus which can measure distance with high precision can be provided.
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
まず、距離測定装置の構成を、図1ないし図3を参照しながら説明する。 First, the configuration of the distance measuring device will be described with reference to FIGS.
図1において、距離測定装置100は車両に搭載されていて、車両の前方にある対象物TGまでの距離を計測する。対象物TGには、先行車30のほか、道路上の障害物なども含まれる。
In FIG. 1, a
距離測定装置100は、対象物TGに向けてレーザ光を投光する投光部1と、投光されたレーザ光が対象物TGで反射した反射光を受光する受光部2と、投光部1から投光されたレーザ光(出射光)の一部をモニタ光として検出するモニタ光検出部3と、投光部1に対してレーザ光の投光を指令するとともに、受光部2の出力とモニタ光検出部3の出力とに基づいて、対象物TGまでの距離を算出する制御部4とを備えている。
The
投光部1は、固体レーザ5、レーザダイオード6、および投光回路7を有している。固体レーザ5は、公知のYAGレーザや、Nd:YAGレーザなどからなり、レーザダイオード6から投光された励起光の入射によって、レーザ媒質が励起されてレーザ光を出射する。投光回路7は、制御部4からの投光指令信号(後述)に基づいて、レーザダイオード6を駆動するための駆動信号を出力する。
The
受光部2は、フォトダイオード8、および受光回路9を有している。フォトダイオード8は、投光部1から投光されたレーザ光が対象物TGで反射した反射光を受光する。フォトダイオード8には、反射光の強度に応じた電流(光電流)が流れ、これがフォトダイオード8の出力信号となる。受光回路9は、フォトダイオード8の出力信号に対し電流−電圧変換を行って当該信号を増幅する増幅回路などから構成されている。受光回路9の出力は、制御部4へ与えられる。
The
モニタ光検出部3は、フォトダイオード10、増幅回路11、およびクランプ回路12を有している。フォトダイオード10は、前述したモニタ光を受光するモニタ用の受光素子である。フォトダイオード10には、モニタ光の強度に応じた電流(光電流)が流れ、これがフォトダイオード10の出力信号となる。増幅回路11は、フォトダイオード10の出力信号に対し電流−電圧変換を行って、当該信号を所定レベルまで増幅する。クランプ回路12は、増幅回路11の出力信号のレベルを、上記の所定レベルより低い所定のクランプレベルに固定する。増幅回路11およびクランプ回路12の動作については、後で詳細に説明する。クランプ回路12の出力は、制御部4へ与えられる。
The monitor
図2は、モニタ光の検出方法の一例を説明する図であって、距離測定装置100の概略断面図を示している。図2において、ケース101はポリカーボネイト樹脂のような透明樹脂からなり、このケース101の内部に、固体レーザ5、レーザダイオード6、フォトダイオード8,10、および回路基板102,103などが収納されている。その他の部品については、図示を省略してある。固体レーザ5から出射するレーザ光(出射光)は、ケース101を透過して対象物へ投光されるが、当該レーザ光の一部は、破線で示すように、ケース101の内面で反射してモニタ光となり、フォトダイオード10で受光される。モニタ光の光強度を増大させるために、ケース101の内面の一部に、金属蒸着などによって鏡面を形成してもよい。
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the monitor light detection method, and shows a schematic cross-sectional view of the
図1に戻って、制御部4は、MCU(Micro Controller Unit)からなり、投光指令生成部20、A/D(アナログ−デジタル)変換器21,22、および距離算出部23を有している。投光指令生成部20は、定期的にまたは不定期に、投光部1に対して投光指令信号を出力する。A/D変換器21は、受光部2の出力信号に対してサンプリングを行い、当該出力信号をA/D変換する。A/D変換器22は、モニタ光検出部3の出力信号に対してサンプリングを行い、当該出力信号をA/D変換する。距離算出部23は、A/D変換器21でA/D変換された受光部2の出力信号と、A/D変換器22でA/D変換されたモニタ光検出部3の出力信号とに基づいて、対象物TGまでの距離を算出する。A/D変換器21は、本発明における「第1のA/D変換器」に相当し、A/D変換器22は、本発明における「第2のA/D変換器」に相当する。
Returning to FIG. 1, the
図3は、モニタ光検出部3の具体的な回路構成を示している。フォトダイオード10のカソードは直流電源V1に接続されており、アノードは増幅回路11の入力端に接続されている。増幅回路11は、演算増幅器11aおよび抵抗11bから構成されている。演算増幅器11aの入力端はフォトダイオード10のアノードに接続されており、出力端はクランプ回路12の入力端に接続されている。抵抗11bは、演算増幅器11aの入力端と出力端にまたがって設けられている。クランプ回路12は、ダイオード12aおよびダイオード12bを備えている。ダイオード12aのカソードは直流電源V2に接続されており、アノードは増幅回路11の出力端に接続されている。ダイオード12bのカソードは増幅回路11の出力端に接続されており、アノードは接地されている。直流電源V1の電圧は、たとえば20ボルトである。直流電源V2の電圧は、たとえば5ボルトである。
FIG. 3 shows a specific circuit configuration of the monitor
図4(a)は、増幅回路11で増幅される前の、フォトダイオード10に流れる電流(光電流)の波形を示している。図4(b)は、この電流を増幅回路11で電圧に変換して増幅した後の電圧の波形を示している。破線は、増幅回路11を通過した後の、飽和レベルまで増幅された電圧波形である。飽和レベルとは、後述するように、A/D変換器22の最大入力電圧値を超えるレベルをいう。実線は、クランプ回路12を通過した後の電圧波形、すなわち一定のレベルにクランプされた電圧波形である。たとえば、図3において、直流電源V2の電圧を5ボルト、ダイオード12aの順方向電圧降下を0.6ボルトとした場合、増幅回路11で電圧が飽和レベルまで増幅されておれば、ダイオード12aは順バイアスとなって、増幅回路11の出力電圧は、5.6ボルトにクランプされる。
FIG. 4A shows the waveform of the current (photocurrent) flowing through the
本実施形態では、増幅回路11の演算増幅器11aのゲインが、きわめて大きな値(たとえば、3000〜10000倍)に設定されている。このため、増幅回路11の入力信号は、確実に飽和レベルまで増幅され、増幅回路11を通過した信号は、図4(b)のような急峻な立ち上がりを持った信号となる。また、クランプ回路12を通過した信号も、クランプによってレベルは下がるものの、急峻な立ち上がりはそのまま維持される。
In the present embodiment, the gain of the
図5(a)に示すように、増幅回路11の入力信号、すなわちフォトダイオード10の電流の波形が、周囲温度や電源電圧などに応じてP、Qのように変動すると、信号レベルが閾値を超えるタイミングのばらつきδ1が大きくなる。しかるに、これらの信号を増幅回路11で飽和レベルまで増幅して、立ち上がりを急峻にすることにより、図5(b)に示すように、波形の変動が小さくなり、信号レベルが閾値を超えるタイミングのばらつきδ2が小さくなる。なお、この閾値は、後述するように、固体レーザ5から投光されたレーザ光の飛行時間を算出する際に必要となるものである。
As shown in FIG. 5A, when the input signal of the
図6は、モニタ光検出部3の出力信号(飽和増幅後にクランプされた電圧)に対して設定される閾値Vthと、各種の電圧レベルとの関係を示している。閾値Vthは、前記のようにレーザ光の飛行時間の算出に必要な閾値であり、制御部4に備わる内部メモリ(図示省略)に記憶されている。
FIG. 6 shows the relationship between the threshold value Vth set for the output signal of the monitor light detector 3 (voltage clamped after saturation amplification) and various voltage levels. The threshold value Vth is a threshold value necessary for calculating the flight time of the laser light as described above, and is stored in an internal memory (not shown) provided in the
飽和レベルLsは、増幅回路11により飽和増幅された電圧のレベルであり、具体的には、A/D変換器22の最大入力電圧値を超えるレベルである。MCUポート定格レベルLmは、制御部4の入力ポートのうち、A/D変換器22に対応する入力ポートにおける入力許容電圧のレベル、つまり上述したA/D変換器22の最大入力電圧値である。クランプレベルLcは、飽和増幅された電圧がクランプ回路12でクランプされたときのクランプ電圧のレベルである。ノイズレベルLzは、増幅回路11のゲインが大きいことに起因して現れるノイズ信号の電圧レベルである。
The saturation level Ls is a voltage level that is saturated and amplified by the
図6からわかるように、閾値Vthは、クランプレベルLcより低いレベルで、かつノイズレベルLzより高いレベルに設定されている(Lz<Vth<Lc)。これにより、ノイズに起因するモニタ光の誤検出を回避することができる。また、クランプレベルLcは、閾値Vthより高いレベルで、かつMCUポート定格レベルLm(A/D変換器22の最大入力電圧値)より低いレベルに設定されている(Vth<Lc<Lm)。これにより、MCUの入力ポートに過電圧が印加されて素子が破壊されるのを回避することができる。 As can be seen from FIG. 6, the threshold value Vth is set to a level lower than the clamp level Lc and higher than the noise level Lz (Lz <Vth <Lc). Thereby, erroneous detection of monitor light due to noise can be avoided. The clamp level Lc is set to a level higher than the threshold Vth and lower than the MCU port rated level Lm (the maximum input voltage value of the A / D converter 22) (Vth <Lc <Lm). Thereby, it can be avoided that an overvoltage is applied to the input port of the MCU and the element is destroyed.
図7は、距離測定装置100の動作を示したタイミングチャートである。(a)はレーザダイオード6の出力(励起光)、(b)は固体レーザ5の出力(出射光)、(c)はモニタ光検出部3の出力、(d)は受光部2の出力を表している。以下、図7に基づいて、対象物TGまでの距離を測定する方法を説明する。
FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the
図7において、(a)に示すように、時刻x1でレーザダイオード6が固体レーザ5に対して励起光を投光する。なお、レーザダイオードは固体レーザと異なり、光の出射までに時間遅れがほとんどないので、時刻x1は投光指令生成部20から投光指令信号が出力された時刻とみなして差し支えない。この時点から一定時間が経過した時刻x2において、(b)に示すように、固体レーザ5がレーザ光を出射する。このレーザ光の一部はモニタ光として、モニタ光検出部3のフォトダイオード10で受光される(図2)。その結果、(c)に示すように、時刻x2から少し遅れて、モニタ光検出部3から検出信号が出力される。この検出信号のレベルは、時刻x3で閾値Vthを超える。このときの時刻x3は、時刻x2から時間t1が経過した時点であり、また時刻x1から時間t2が経過した時点である。固体レーザ5から投光されたレーザ光は、対象物TGで反射し、反射光となって受光部2のフォトダイオード8で受光される。その結果、(d)に示すように、時刻x1から時間t3が経過した時刻x4において、受光部2から受光信号が出力される。
In FIG. 7, as shown in FIG. 7A, the
対象物TGまでの距離は、上記の時間t1、t2、t3を用いて、距離算出部23により次のようにして算出される。図7において、レーザ光の投光時刻x2から、反射光の受光時刻x4までの時間Tは、レーザ光が距離測定装置100と対象物TGとの間を往復する時間、すなわちレーザ光の飛行時間(TOF:Time of Flight)である。したがって、対象物TGまでの距離をD、光速をc(c=3×108m/s)としたとき、
D=(T/2)・c
の関係が成立する。そして、図7からわかるように、
T=t3−t2+t1
であるから、距離Dは次式により算出される。
D=[(t3−t2+t1)/2]・c ・・・ (1)
The distance to the object TG is calculated as follows by the
D = (T / 2) · c
The relationship is established. And as you can see from Figure 7,
T = t3-t2 + t1
Therefore, the distance D is calculated by the following equation.
D = [(t3−t2 + t1) / 2] · c (1)
ここで、励起光の投光時刻x1、モニタ光の検出信号が閾値Vthを超える時刻x3、および反射光の受光時刻x4は、制御部4が直接把握することのできる時刻である。したがって、時間t2および時間t3は、次式から求めることができる。
t2=x3−x1
t3=x4−x1
Here, the light projection time x1 of the excitation light, the time x3 when the detection signal of the monitor light exceeds the threshold value Vth, and the light reception time x4 of the reflected light are times that the
t2 = x3-x1
t3 = x4-x1
一方、レーザ光の投光時刻x2は、制御部4が直接把握することができないため、時間t1をt1=x3−x2の演算によって求めることはできない。しかしながら、この時間t1は、フォトダイオード10の応答遅れに相当する時間であり、素子固有の値であるから、ほぼ一定値とみてよい。したがって、時間t1の値を制御部4の内部メモリにパラメータ(定数)として記憶しておき、前記の式(1)の演算時にこのパラメータを参照することで、対象物TGまでの距離Dを算出することができる。なお、時間t1の温度依存性を考慮して、温度と時間値とを対応付けたテーブルを内部メモリに設けてもよい。
On the other hand, since the
ところで、固体レーザには、高エネルギーのパルス光を出射させるために、共振器のQ値(性能指数)を切り替えるQスイッチが付設される。Qスイッチには、電気的または機械的にQ値を切り替える能動Qスイッチと、過飽和吸収体を用いて自動的にQ値を切り替える受動Qスイッチとがある。このうち、特に、受動Qスイッチを用いた固体レーザでは、励起光の入射からレーザ光の出射までの時間、つまりレーザ光の投光時刻(図7の時刻x2)が、周囲温度や電源電圧などに応じて大きくばらつく。したがって、これに伴って、モニタ光検出部3の出力信号が閾値Vthを超える時刻(図7の時刻x3)も大きくばらつくが、前述のように、時刻x2から時刻x3までの時間t1は、ほぼ一定であるため、固体レーザ5が受動Qスイッチ方式のものであっても、投光時刻のばらつきの影響は小さい。
By the way, the solid-state laser is provided with a Q switch for switching the Q value (performance index) of the resonator in order to emit high-energy pulsed light. The Q switch includes an active Q switch that switches the Q value electrically or mechanically and a passive Q switch that automatically switches the Q value using a saturable absorber. Among these, in particular, in a solid-state laser using a passive Q switch, the time from excitation light incidence to laser light emission, that is, the laser light projection time (time x2 in FIG. 7) is the ambient temperature, power supply voltage, etc. It varies widely according to. Accordingly, along with this, the time when the output signal of the monitor
また、本実施形態では、図5でも説明したように、フォトダイオード10の電流を増幅回路11で飽和レベルまで増幅することにより、モニタ光検出部3の出力信号の立ち上がりを急峻にしている。このため、フォトダイオード10の特性が温度や電圧などに応じて変動しても、出力信号が閾値Vthを超えるタイミング(図7の時刻x3)のばらつき(図5(b)のδ2)を小さく抑えることができる。その結果、図7の時間t1およびt2のばらつきが小さくなるので、前記の式(1)により算出される距離Dの値のばらつきも小さくなって、測定精度が向上する。
In the present embodiment, as described with reference to FIG. 5, the rising of the output signal of the monitor
図8は、増幅回路11で飽和増幅を行わない場合の比較例を示している。この場合、モニタ光検出部3の出力信号は、(c)に示すような緩やかな立ち上がりを持った信号となる。このため、フォトダイオード10の特性が温度や電圧などに応じて変動すると、出力信号の波形は、たとえば図9に示すように変化し、出力信号が閾値Vth’を超えるタイミングがτ1〜τ3のように大きくばらつく。このため、図8の時間t1’およびt2’のばらつきが大きくなるので、前記の式(1)により算出される距離Dの値のばらつきも大きくなって、測定精度が低下する。
FIG. 8 shows a comparative example when saturation amplification is not performed in the
図10は、本発明の他の実施形態を示している。図1の実施形態では、対象物TGに向けてレーザ光を投光する光源として固体レーザ5を用いたが、図10の実施形態では、対象物TGに向けてレーザ光を投光する光源として、半導体レーザであるレーザダイオード15を用いている。投光回路16は、制御部4からの投光指令信号に基づいて、レーザダイオード15を駆動するための駆動信号を出力する。その他の構成については、図1と同じであるので、重複部分の説明は省略する。図10の距離測定装置100においても、図1の場合と同様の原理に従って、対象物TGまでの距離を高精度に測定することができる。
FIG. 10 shows another embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 1, the solid-
本発明は、以上述べた実施形態以外にも、以下のような種々の実施形態を採用することができる。 In addition to the embodiments described above, the present invention can employ the following various embodiments.
前記の実施形態では、フォトダイオード10の出力信号(電流)を増幅回路11において飽和レベルまで増幅したが、必ずしも飽和レベルまで増幅しなくてもよい。たとえば、飽和レベル付近にあって飽和レベルよりも低いレベルまで増幅してもよい。
In the above embodiment, the output signal (current) of the
前記の実施形態では、受光素子としてフォトダイオード8、10を用いたが、フォトダイオードの替わりにフォトトランジスタなどを用いてもよい。
In the above embodiment, the
前記の実施形態では、制御部4を構成するMCUの内部に、A/D変換器21,22が設けられている例を挙げたが、A/D変換器21,22はMCUの外部に設けられていてもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the A /
前記の実施形態では、車両に搭載される距離測定装置100を例に挙げたが、本発明は、車両以外の分野で用いられる距離測定装置にも適用することができる。
In the above-described embodiment, the
1 投光部
2 受光部
3 モニタ光検出部
5 固体レーザ
10 フォトダイオード(受光素子)
11 増幅回路
12 クランプ回路
15 レーザダイオード
21 A/D変換器(第1のA/D変換器)
22 A/D変換器(第2のA/D変換器)
23 距離算出部
100 距離測定装置
TG 対象物
Ls 飽和レベル
Lm MCUポート定格レベル(A/D変換器22の最大入力電圧値)
Lc クランプレベル
Vth 閾値
T 飛行時間
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
22 A / D converter (second A / D converter)
23
Lc Clamp level Vth threshold T Flight time
Claims (6)
前記レーザ光が前記対象物で反射した反射光を受光する受光部と、
前記投光部から投光されたレーザ光の一部をモニタ光として検出するモニタ光検出部と、
前記受光部の出力信号をアナログ−デジタル変換する第1のA/D変換器と、
前記モニタ光検出部の出力信号をアナログ−デジタル変換する第2のA/D変換器と、
前記第1のA/D変換器および前記第2のA/D変換器の出力に基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、を備え、
前記モニタ光検出部は、
前記モニタ光を受光する受光素子と、
前記受光素子の出力信号を所定レベルまで増幅する増幅回路と、
前記増幅回路の出力信号のレベルを、前記所定レベルより低いクランプレベルに固定するクランプ回路とを有する、ことを特徴とする距離測定装置。 A light projecting unit that projects laser light toward an object;
A light receiving unit that receives the reflected light reflected by the object by the laser beam;
A monitor light detector that detects a part of the laser light projected from the light projector as monitor light;
A first A / D converter for analog-digital conversion of an output signal of the light receiving unit;
A second A / D converter for analog-digital conversion of an output signal of the monitor light detection unit;
A distance calculation unit that calculates a distance to the object based on outputs of the first A / D converter and the second A / D converter;
The monitor light detector is
A light receiving element for receiving the monitor light;
An amplification circuit for amplifying the output signal of the light receiving element to a predetermined level;
A distance measuring device comprising: a clamp circuit that fixes a level of an output signal of the amplifier circuit to a clamp level lower than the predetermined level.
前記増幅回路は、前記受光素子の出力信号を、前記第2のA/D変換器の最大入力電圧値を超える飽和レベルまで増幅する、ことを特徴とする距離測定装置。 The distance measuring device according to claim 1,
The distance measuring device, wherein the amplifier circuit amplifies the output signal of the light receiving element to a saturation level exceeding a maximum input voltage value of the second A / D converter.
前記モニタ光検出部の出力信号に対して、前記クランプレベルより低いレベルの閾値が設定されており、
前記距離算出部は、
前記モニタ光検出部の出力信号のレベルが前記閾値を超える時刻と、前記受光部が前記反射光を受光した時刻と、前記モニタ光検出部の前記受光素子の応答遅れに相当する時間とに基づいて、前記投光部から投光されたレーザ光の飛行時間を算出し、前記飛行時間に基づいて前記対象物までの距離を算出する、ことを特徴とする距離測定装置。 In the distance measuring device according to claim 1 or 2,
For the output signal of the monitor light detection unit, a threshold value that is lower than the clamp level is set,
The distance calculation unit
Based on the time when the level of the output signal of the monitor light detection unit exceeds the threshold, the time when the light receiving unit receives the reflected light, and the time corresponding to the response delay of the light receiving element of the monitor light detection unit A distance measuring device that calculates a flight time of the laser light projected from the light projecting unit and calculates a distance to the object based on the flight time.
前記クランプレベルは、前記閾値より高く、かつ前記第2のA/D変換器の最大入力電圧値より低いレベルである、ことを特徴とする距離測定装置。 The distance measuring device according to claim 3,
The distance measuring device according to claim 1, wherein the clamp level is higher than the threshold and lower than a maximum input voltage value of the second A / D converter.
前記投光部は、前記対象物に向けてレーザ光を投光する固体レーザを含む、ことを特徴とする距離測定装置。 The distance measuring device according to any one of claims 1 to 4,
The distance measuring device, wherein the light projecting unit includes a solid-state laser that projects laser light toward the object.
前記投光部は、前記対象物に向けてレーザ光を投光するレーザダイオードを含む、ことを特徴とする距離測定装置。 The distance measuring device according to any one of claims 1 to 4,
The distance measuring device, wherein the light projecting unit includes a laser diode that projects laser light toward the object.
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