JP3155331B2 - 距離測定装置 - Google Patents
距離測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、強度変調された光線を
出射し、対象物からの反射光の変調信号から対象物との
距離を測定する距離測定装置に関し、特に、先行車との
車間距離を測定するための車載の距離測定装置に関する
ものである。
出射し、対象物からの反射光の変調信号から対象物との
距離を測定する距離測定装置に関し、特に、先行車との
車間距離を測定するための車載の距離測定装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、距離測定装置においては、特開平
３−２２０４８２号公報に示されるように、レーザ光等
の光信号発光部と、対象物からの反射光の受光部とから
構成されている。これは、図１１に示すように、発光部
３１においては、レーザダイオード等の発光素子及び駆
動回路から構成され、光強度変調された光線を発光して
おり、受光部３２においては、フォトダイオード等の受
光素子から構成され、対象物で反射された発光部３１か
らの光を受光して電気信号に変換しており、信号処理回
路３３においては、その受光変調信号と発光素子に変調
を与える信号との位相のずれをとることにより距離情報
を得ている。
３−２２０４８２号公報に示されるように、レーザ光等
の光信号発光部と、対象物からの反射光の受光部とから
構成されている。これは、図１１に示すように、発光部
３１においては、レーザダイオード等の発光素子及び駆
動回路から構成され、光強度変調された光線を発光して
おり、受光部３２においては、フォトダイオード等の受
光素子から構成され、対象物で反射された発光部３１か
らの光を受光して電気信号に変換しており、信号処理回
路３３においては、その受光変調信号と発光素子に変調
を与える信号との位相のずれをとることにより距離情報
を得ている。
【０００３】また、特開平３−２８５１９２号公報に示
されるように、電気的回路と送光部、集光部とを光ファ
イバーで結合した例があり、これは、図１２に示すよう
に、図示しない電気的回路と送光レンズ４１、受光レン
ズ４２とをそれぞれ１本の光ファバー４３、４４で結合
しており、検出範囲を広くとるために、機械的に装置を
走査できるようにしているものである。
されるように、電気的回路と送光部、集光部とを光ファ
イバーで結合した例があり、これは、図１２に示すよう
に、図示しない電気的回路と送光レンズ４１、受光レン
ズ４２とをそれぞれ１本の光ファバー４３、４４で結合
しており、検出範囲を広くとるために、機械的に装置を
走査できるようにしているものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような距離測定
装置を車載にして、車間距離の測定を行おうとする場
合、測定光の対象物への送光、また、対象物からの反射
光の集光を確実に行わせるためには、車の前面に設置す
る必要があり、設置場所は、例えばボンネット内等、限
定された位置になってくる。
装置を車載にして、車間距離の測定を行おうとする場
合、測定光の対象物への送光、また、対象物からの反射
光の集光を確実に行わせるためには、車の前面に設置す
る必要があり、設置場所は、例えばボンネット内等、限
定された位置になってくる。
【０００５】ところが、このような位置に装置を設置し
た場合、電気的なノイズが多く、信号処理用の電気回路
がこのノイズにさらされる可能性が高く、受光信号のＳ
／Ｎ比が悪くなり、精度の良い測定が行えないことがあ
る。さらに、ノイズのために誤動作を起こし、装置の信
号処理自体が正しく行われない可能性もあり、その場
合、正しい距離測定を行うことができない。
た場合、電気的なノイズが多く、信号処理用の電気回路
がこのノイズにさらされる可能性が高く、受光信号のＳ
／Ｎ比が悪くなり、精度の良い測定が行えないことがあ
る。さらに、ノイズのために誤動作を起こし、装置の信
号処理自体が正しく行われない可能性もあり、その場
合、正しい距離測定を行うことができない。
【０００６】また、光検出器として用いるフォトダイオ
ード等の光検出部の面積が小さいため、集光系の光学系
に収差がある場合、対象物からの反射光が検出器上に収
束せず、十分な光強度が得られないことがあり、そのよ
うな場合、Ｓ／Ｎ比が悪くなり、正確な測定を行うこと
ができない。
ード等の光検出部の面積が小さいため、集光系の光学系
に収差がある場合、対象物からの反射光が検出器上に収
束せず、十分な光強度が得られないことがあり、そのよ
うな場合、Ｓ／Ｎ比が悪くなり、正確な測定を行うこと
ができない。
【０００７】また、特開平３−２２０４８２号公報の例
のように、光学系と電気系とが分離していない場合、装
置が大きくなり、設置場所の制約が生じ、最適な位置に
設定することができない場合がある。
のように、光学系と電気系とが分離していない場合、装
置が大きくなり、設置場所の制約が生じ、最適な位置に
設定することができない場合がある。
【０００８】さらに、特開平３−２８５１９２号公報に
示されているように、光ファバーを用いているものにお
いては、単一光源を用いているため、光照射範囲が狭
く、十分な測定範囲を得ることができないため、機械的
に装置を走査する方法を採用しているが、機械的な動作
を行う場合、走査の速さに問題がある。また、単一光
源、単一の受光器を用いるため、距離測定のための基準
信号の検出の考慮まではなされていない。
示されているように、光ファバーを用いているものにお
いては、単一光源を用いているため、光照射範囲が狭
く、十分な測定範囲を得ることができないため、機械的
に装置を走査する方法を採用しているが、機械的な動作
を行う場合、走査の速さに問題がある。また、単一光
源、単一の受光器を用いるため、距離測定のための基準
信号の検出の考慮まではなされていない。
【０００９】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、電気的なノイズにさらされて
も誤動作がなく、精度の良い距離測定が広い測定範囲で
可能であり、かつ、集光光学系に収差があってもＳ／Ｎ
比が良く正確な測定が可能な距離測定装置を提供するこ
とである。
ものであり、その目的は、電気的なノイズにさらされて
も誤動作がなく、精度の良い距離測定が広い測定範囲で
可能であり、かつ、集光光学系に収差があってもＳ／Ｎ
比が良く正確な測定が可能な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】上記の目的を達成するた
めに、本発明の距離測定装置は、測定光発光のための駆
動回路及び受光信号処理回路等の電気系と光学系とを光
ケーブルを介して分離し、電気的なノイズにさらされる
ような送光部、集光部には光学系のみを配置し、電気系
は光ケーブルを用いてこれらに結合し、電気的ノイズの
小さな位置に配置するようにしたものである。また、光
ケーブルとしては、光ファイバーを複数本束ねたものを
用いることにより、受光面積を大きくすると共に、その
受光領域を分割してそれぞれ異なる方向からの反射光線
を検出させ、また、送光部において異なる方向へ測定光
線を送るようにしている。
めに、本発明の距離測定装置は、測定光発光のための駆
動回路及び受光信号処理回路等の電気系と光学系とを光
ケーブルを介して分離し、電気的なノイズにさらされる
ような送光部、集光部には光学系のみを配置し、電気系
は光ケーブルを用いてこれらに結合し、電気的ノイズの
小さな位置に配置するようにしたものである。また、光
ケーブルとしては、光ファイバーを複数本束ねたものを
用いることにより、受光面積を大きくすると共に、その
受光領域を分割してそれぞれ異なる方向からの反射光線
を検出させ、また、送光部において異なる方向へ測定光
線を送るようにしている。
【００１１】すなわち、本発明の距離測定装置は、発光
素子及び発光素子駆動回路からなり強度変調した測定光
を生成する発光部と、前記測定光を外部に発し対象物に
照射する送光部と、対象物からの反射光を取り入れる集
光部と、受光素子及び受光素子駆動回路からなり前記集
光部からの光を受光する受光部とから構成され、前記対
象物からの反射光の変調信号と前記測定光の変調信号と
の位相ずれから対象物との距離を測定する距離測定装置
において、前記発光部を外部より受ける電気的影響から
隔離するために、前記発光部と前記送光部との間を光フ
ァイバーを複数束ねた送光用光ケーブルで結合すると共
に、前記測定光を異なった方向に照射できるように前記
送光用光ケーブルの送光部側端面を少なくとも２つの領
域に分割して設け、かつ、前記受光部を外部より受ける
電気的影響から隔離するために、前記集光部と前記受光
部との間を光ファイバーを複数束ねた受光用光ケーブル
で結合すると共に、前記送光部から照射された測定光に
よって生じる前記対象物からの方向の異なった反射光を
夫々別々に検出できるように前記受用光ケーブルの集光
部側端面を少なくとも２つの領域に分割して設けたこと
を特徴とするものである。これらの場合、送光用光ケー
ブルの一部、及び、受光用光ケーブルの一部を、送光と
受光との１つの対として、距離測定のための基準信号検
出機構用、又は、送光部及び集光部を構成する光学部材
の少なくとも１つの曇りや汚れ等の検出機構用に用いる
こともできる。
素子及び発光素子駆動回路からなり強度変調した測定光
を生成する発光部と、前記測定光を外部に発し対象物に
照射する送光部と、対象物からの反射光を取り入れる集
光部と、受光素子及び受光素子駆動回路からなり前記集
光部からの光を受光する受光部とから構成され、前記対
象物からの反射光の変調信号と前記測定光の変調信号と
の位相ずれから対象物との距離を測定する距離測定装置
において、前記発光部を外部より受ける電気的影響から
隔離するために、前記発光部と前記送光部との間を光フ
ァイバーを複数束ねた送光用光ケーブルで結合すると共
に、前記測定光を異なった方向に照射できるように前記
送光用光ケーブルの送光部側端面を少なくとも２つの領
域に分割して設け、かつ、前記受光部を外部より受ける
電気的影響から隔離するために、前記集光部と前記受光
部との間を光ファイバーを複数束ねた受光用光ケーブル
で結合すると共に、前記送光部から照射された測定光に
よって生じる前記対象物からの方向の異なった反射光を
夫々別々に検出できるように前記受用光ケーブルの集光
部側端面を少なくとも２つの領域に分割して設けたこと
を特徴とするものである。これらの場合、送光用光ケー
ブルの一部、及び、受光用光ケーブルの一部を、送光と
受光との１つの対として、距離測定のための基準信号検
出機構用、又は、送光部及び集光部を構成する光学部材
の少なくとも１つの曇りや汚れ等の検出機構用に用いる
こともできる。
【００１２】もう１つの本発明の距離測定装置は、強度
変調された光線を出射し、対象物からの反射光の変調信
号から対象物との距離を測定する距離測定装置であり、
発光素子及び発光素子駆動回路からなる発光部と、前記
発光部よりの光を導く光ファイバーを複数束ねた送光用
光ケーブルと、前記光ファイバーで導かれた光を複数の
方向で外部に出射する送光部とを有し、前記複数の光フ
ァイバーには、前記送光部側の端面の向く方向が互いに
異なる光ファイバーが含まれることを特徴とするもので
ある。
変調された光線を出射し、対象物からの反射光の変調信
号から対象物との距離を測定する距離測定装置であり、
発光素子及び発光素子駆動回路からなる発光部と、前記
発光部よりの光を導く光ファイバーを複数束ねた送光用
光ケーブルと、前記光ファイバーで導かれた光を複数の
方向で外部に出射する送光部とを有し、前記複数の光フ
ァイバーには、前記送光部側の端面の向く方向が互いに
異なる光ファイバーが含まれることを特徴とするもので
ある。
【００１３】本発明の別の距離測定装置は、強度変調さ
れた光線を出射し、対象物からの反射光の変調信号から
対象物との距離を測定する距離測定装置であり、強度変
調された光を複数の方向に向けて順次射出する送光部
と、帰還した複数方向よりの光を取り入れる集光部と、
前記集光部よりの光を導く光ファイバーを複数束ねた受
光用光ケーブルと、前記光ファイバーで導かれた光を受
光する受光素子及び受光素子駆動回路よりなる受光部
と、射出における変調信号と帰還した光の変調信号の位
相のずれから、対象物までの距離を求める処理回路とを
有し、前記光ファイバー毎に前記集光部で受光する光の
方向が割り当てられていることを特徴とするものであ
る。本発明のさらに別の距離測定装置は、強度変調され
た光線を出射し、対象物からの反射光の変調信号から対
象物との距離を測定する距離測定装置であり、帰還した
複数方向よりの光を取り入れる集光部と、前記集光部よ
りの光を導く光ファイバーを複数束ねた受光用光ケーブ
ルと、前記光ファイバーで導かれた光を受光する受光素
子及び受光素子駆動回路よりなる受光部とを有し、前記
複数の光ファイバーには、前記集光部側の端面の向く方
向が互いに異なる光ファイバーが含まれることを特徴と
するものである。
れた光線を出射し、対象物からの反射光の変調信号から
対象物との距離を測定する距離測定装置であり、強度変
調された光を複数の方向に向けて順次射出する送光部
と、帰還した複数方向よりの光を取り入れる集光部と、
前記集光部よりの光を導く光ファイバーを複数束ねた受
光用光ケーブルと、前記光ファイバーで導かれた光を受
光する受光素子及び受光素子駆動回路よりなる受光部
と、射出における変調信号と帰還した光の変調信号の位
相のずれから、対象物までの距離を求める処理回路とを
有し、前記光ファイバー毎に前記集光部で受光する光の
方向が割り当てられていることを特徴とするものであ
る。本発明のさらに別の距離測定装置は、強度変調され
た光線を出射し、対象物からの反射光の変調信号から対
象物との距離を測定する距離測定装置であり、帰還した
複数方向よりの光を取り入れる集光部と、前記集光部よ
りの光を導く光ファイバーを複数束ねた受光用光ケーブ
ルと、前記光ファイバーで導かれた光を受光する受光素
子及び受光素子駆動回路よりなる受光部とを有し、前記
複数の光ファイバーには、前記集光部側の端面の向く方
向が互いに異なる光ファイバーが含まれることを特徴と
するものである。
【００１４】
【作用】本発明においては、送光信号及び受光信号を光
ケーブルを通じて光として送信、受信することにより、
光ケーブル内を伝達する信号が電気的なノイズが大きい
場所にさらされる場所であっても、光ケーブル内を伝わ
る信号は電気的ノイズとの相互作用を受けないため、送
信、受信される信号を電気的ノイズの影響を受けること
なく伝達させることができ、電気的ノイズに対するシー
ルドを配慮した電気信号処理系まで導き、そこで受光素
子で光電変換してから電気的な信号の処理を行うため、
Ｓ／Ｎ比の良い信号を得ることができ、精度の良い測定
を行うことができる。
ケーブルを通じて光として送信、受信することにより、
光ケーブル内を伝達する信号が電気的なノイズが大きい
場所にさらされる場所であっても、光ケーブル内を伝わ
る信号は電気的ノイズとの相互作用を受けないため、送
信、受信される信号を電気的ノイズの影響を受けること
なく伝達させることができ、電気的ノイズに対するシー
ルドを配慮した電気信号処理系まで導き、そこで受光素
子で光電変換してから電気的な信号の処理を行うため、
Ｓ／Ｎ比の良い信号を得ることができ、精度の良い測定
を行うことができる。
【００１５】また、光ケーブルとして、光ファイバーを
複数本束ねたものを用いており、この光ファイバーの空
間的分布と複数の発光素子、受光素子の空間的配列を種
々の課題解決のために選択できる自由度を有している。
複数本束ねたものを用いており、この光ファイバーの空
間的分布と複数の発光素子、受光素子の空間的配列を種
々の課題解決のために選択できる自由度を有している。
【００１６】例えば、集光光学系の収差のために、収束
される光束に広がりがある場合であっても、その広がっ
た範囲に光ファイバーの入射端を分布させ、光ファイバ
ー終端において光ファイバーから出射する光線を光検出
器上に収束させるようにすることにより、検出信号を効
率良く受光することができる。
される光束に広がりがある場合であっても、その広がっ
た範囲に光ファイバーの入射端を分布させ、光ファイバ
ー終端において光ファイバーから出射する光線を光検出
器上に収束させるようにすることにより、検出信号を効
率良く受光することができる。
【００１７】また、分割したそれぞれの領域の光ファイ
バー束を複数の発光素子、受光素子とを組み合わせるこ
とにより、異なる方向への送光、異なる方向からの受光
が可能となり、広範囲な測定範囲を得ることができる。
バー束を複数の発光素子、受光素子とを組み合わせるこ
とにより、異なる方向への送光、異なる方向からの受光
が可能となり、広範囲な測定範囲を得ることができる。
【００１８】さらに、距離測定の際の基準位置からの反
射光による信号を集光できるように、一部の光ファイバ
ーを配置し、この信号により他の測定値の補正を行うこ
ともできる。
射光による信号を集光できるように、一部の光ファイバ
ーを配置し、この信号により他の測定値の補正を行うこ
ともできる。
【００１９】さらに、光ケーブルの先端に取り付けられ
た送光部、集光部は光学系のみで構成されることになる
ため、センサーヘッド部のコンパクト化が可能であり、
車載の際の位置的な制約を回避することができる。
た送光部、集光部は光学系のみで構成されることになる
ため、センサーヘッド部のコンパクト化が可能であり、
車載の際の位置的な制約を回避することができる。
【００２０】
【実施例】次に、添付の図面を参照にして本発明の距離
測定装置の実施例について説明する。図１は、本発明の
実施例の距離測定装置の全系の概略構成図である。図
中、１は送光部、２は送光用の光信号伝達用光ケーブ
ル、３ａ〜３ｎは発光素子であるレーザダイオード、４
は発光信号処理回路、５は集光部、６は受光信号伝達用
の光ケーブル、７ａ〜７ｍは受光素子であるフォトダイ
オード、８は受光信号処理回路、９は送光用変調信号と
受光信号の変調信号との相関から距離を計算するための
信号処理回路である。
測定装置の実施例について説明する。図１は、本発明の
実施例の距離測定装置の全系の概略構成図である。図
中、１は送光部、２は送光用の光信号伝達用光ケーブ
ル、３ａ〜３ｎは発光素子であるレーザダイオード、４
は発光信号処理回路、５は集光部、６は受光信号伝達用
の光ケーブル、７ａ〜７ｍは受光素子であるフォトダイ
オード、８は受光信号処理回路、９は送光用変調信号と
受光信号の変調信号との相関から距離を計算するための
信号処理回路である。
【００２１】作用を説明すると、フォトダイオード３ａ
〜３ｎから光強度変調された光が順次発光され、発光さ
れた光は、送光用の光ケーブル２を伝達して、送光部１
の送光用光学系から発せられる。
〜３ｎから光強度変調された光が順次発光され、発光さ
れた光は、送光用の光ケーブル２を伝達して、送光部１
の送光用光学系から発せられる。
【００２２】送光部１から発せられた光は対象物から反
射され、集光部５の集光光学系に入射し、集光光学系内
のレンズにより受光信号伝達用の光ケーブル６の端面に
収束し、このケーブル６を伝わり、受光信号処理系のフ
ォトダイオード７ａ〜７ｍへ導かれる。このフォトダイ
オード７ａ〜７ｍで光電変換された電気信号と、発光素
子３ａ〜３ｎを駆動するための変調信号との位相ずれを
信号処理回路９で検出してそれを距離のデータに変換し
て距離が測定される。
射され、集光部５の集光光学系に入射し、集光光学系内
のレンズにより受光信号伝達用の光ケーブル６の端面に
収束し、このケーブル６を伝わり、受光信号処理系のフ
ォトダイオード７ａ〜７ｍへ導かれる。このフォトダイ
オード７ａ〜７ｍで光電変換された電気信号と、発光素
子３ａ〜３ｎを駆動するための変調信号との位相ずれを
信号処理回路９で検出してそれを距離のデータに変換し
て距離が測定される。
【００２３】図２は、送光部と集光部の光学系の構成の
１例を示したものである。送光部においては、送光用レ
ンズ１０の焦点位置近傍に、発光素子３ａ〜３ｎからの
光線を導く光ケーブル２の各光ファイバー先端部を、異
なる領域の測距が行えるような方向各々に向けて配置す
る。集光部においては、集光用レンズ１１の焦点位置近
傍に光ケーブル６の各光ファイバー先端部が位置し、集
光用レンズ１１により集光された検出すべき各方向から
の反射光が光ケーブル６の光ファイバー上の異なる位置
に入射し、各信号光がそれぞれ光検出素子７ａ〜７ｍへ
と導かれ、電気信号に変換される。
１例を示したものである。送光部においては、送光用レ
ンズ１０の焦点位置近傍に、発光素子３ａ〜３ｎからの
光線を導く光ケーブル２の各光ファイバー先端部を、異
なる領域の測距が行えるような方向各々に向けて配置す
る。集光部においては、集光用レンズ１１の焦点位置近
傍に光ケーブル６の各光ファイバー先端部が位置し、集
光用レンズ１１により集光された検出すべき各方向から
の反射光が光ケーブル６の光ファイバー上の異なる位置
に入射し、各信号光がそれぞれ光検出素子７ａ〜７ｍへ
と導かれ、電気信号に変換される。
【００２４】ここで、各光ファイバー終端と発光素子、
受光素子との間に集光光学系を配置して、送光系におい
ては、発光素子からの光線が光ファイバー上に効率良く
集光するようにしたり、また、受光系においては、集光
された光が受光素子上に効率良く入射するようにしたり
することもできる。
受光素子との間に集光光学系を配置して、送光系におい
ては、発光素子からの光線が光ファイバー上に効率良く
集光するようにしたり、また、受光系においては、集光
された光が受光素子上に効率良く入射するようにしたり
することもできる。
【００２５】図３に、送光系の発光素子から送光部まで
の送光光線の伝達の具体的な例を示す。レーザダイオー
ド３ａ〜３ｃから光ファイバー２への光線の入射は、各
レーザダイオード３ａ〜３ｃと各光ファイバー束との間
に集光用の光学系１２ａ〜１２ｃを配置し、レーザダイ
オード３ａ〜３ｃから発散された光線が各光ファイバー
束の端面上に収束するようにする。光源３ａ〜３ｃとし
てはレーザダイオードアレイを用い、順次発光させるこ
とにより測定領域の走査を行うようにすることもでき
る。
の送光光線の伝達の具体的な例を示す。レーザダイオー
ド３ａ〜３ｃから光ファイバー２への光線の入射は、各
レーザダイオード３ａ〜３ｃと各光ファイバー束との間
に集光用の光学系１２ａ〜１２ｃを配置し、レーザダイ
オード３ａ〜３ｃから発散された光線が各光ファイバー
束の端面上に収束するようにする。光源３ａ〜３ｃとし
てはレーザダイオードアレイを用い、順次発光させるこ
とにより測定領域の走査を行うようにすることもでき
る。
【００２６】発光した光線を光ファイバーの端面に集光
するための集光光学系としては、図３に示したようなレ
ンズ１２ａ〜１２ｃの他に、マイクロレンズアレイ等の
集光光学系を用いることも可能である。また、光ファイ
バーの終端の形状を加工することにより、直接集光用素
子を形成することも可能である。
するための集光光学系としては、図３に示したようなレ
ンズ１２ａ〜１２ｃの他に、マイクロレンズアレイ等の
集光光学系を用いることも可能である。また、光ファイ
バーの終端の形状を加工することにより、直接集光用素
子を形成することも可能である。
【００２７】光ファイバーの出射端においても、光学系
１３を配置することにより、送光レンズ１０を出射する
光線が測定すべき各方向に向くようにすると共に、平行
光線となるようにする。
１３を配置することにより、送光レンズ１０を出射する
光線が測定すべき各方向に向くようにすると共に、平行
光線となるようにする。
【００２８】図４に、受光系の集光部から受光素子まで
の検出された光線の伝達の具体的な例を示す。光ファイ
バー６の入射端においては、集光する各方向に対応する
ように、光ファイバー束の端面が集光レンズ１１の焦点
面に配置されている。このとき、入射光線が光ファイバ
ー端面に垂直になるように、プリズム１４等の光路変換
素子を用いるか、又は、光ファイバー端面を入射光線に
垂直になるように傾け、集光された光線が効率良く光フ
ァイバー６内に導かれるように配置する。出射端におい
ては、光ファイバー６から出射した光線が検出器７ａ〜
７ｃ上に収束するように、集光光学系１５を配置する。
の検出された光線の伝達の具体的な例を示す。光ファイ
バー６の入射端においては、集光する各方向に対応する
ように、光ファイバー束の端面が集光レンズ１１の焦点
面に配置されている。このとき、入射光線が光ファイバ
ー端面に垂直になるように、プリズム１４等の光路変換
素子を用いるか、又は、光ファイバー端面を入射光線に
垂直になるように傾け、集光された光線が効率良く光フ
ァイバー６内に導かれるように配置する。出射端におい
ては、光ファイバー６から出射した光線が検出器７ａ〜
７ｃ上に収束するように、集光光学系１５を配置する。
【００２９】また、光ファイバー６を経て受光された光
線を図５に示すようなコーン形光ファイバー１６により
収束し、この光を集光光学系１７により１つの受光素子
１８上に収束して光電変換し、処理することもできる。
ただし、この方法では、受光側では検出された光線の方
向の特定ができないが、これは送光光線の変調のタイミ
ングにより特定することができるため、特に問題はな
い。
線を図５に示すようなコーン形光ファイバー１６により
収束し、この光を集光光学系１７により１つの受光素子
１８上に収束して光電変換し、処理することもできる。
ただし、この方法では、受光側では検出された光線の方
向の特定ができないが、これは送光光線の変調のタイミ
ングにより特定することができるため、特に問題はな
い。
【００３０】さらに、送光方向と集光方向との交差点と
なるような適当な１点で、装置からの距離が既知である
点を選んで距離測定の基準とし、例えば図２に符号１９
で示すような反射板を配置して、反射板１９からの反射
光により測距を行い、その距離を基準として、他の測定
値の補正を行うこともできる。また、このような基準信
号をとる方法としては、図６に示したように、レンズ２
０の裏面からの反射光を、送光用の光ファイバー２１と
対にして配置した受光用の光ファイバー２２で受光して
行う方法もある。また、図７に示したように、光ファイ
バー２３を通して直接受光用光ファイバーに導いて、そ
の場合の測定値を基準値とすることもできる。
なるような適当な１点で、装置からの距離が既知である
点を選んで距離測定の基準とし、例えば図２に符号１９
で示すような反射板を配置して、反射板１９からの反射
光により測距を行い、その距離を基準として、他の測定
値の補正を行うこともできる。また、このような基準信
号をとる方法としては、図６に示したように、レンズ２
０の裏面からの反射光を、送光用の光ファイバー２１と
対にして配置した受光用の光ファイバー２２で受光して
行う方法もある。また、図７に示したように、光ファイ
バー２３を通して直接受光用光ファイバーに導いて、そ
の場合の測定値を基準値とすることもできる。
【００３１】図８は、レンズの汚れ検出機構を示した図
である。送光部、集光部には、それぞれレンズ２４の汚
れ検出用にそれぞれ送光用の光ファイバー２５と受光用
の光ファイバー２６とを一対とした汚れ、曇り検出機構
を組み合わせておく。この機構によりレンズ２４を透過
する光強度を常時測定しておき、この光強度がある一定
値以下になったとき、レンズ２４の汚れ又は曇りのた
め、測距不可能であることを警告するようにすることが
できる。
である。送光部、集光部には、それぞれレンズ２４の汚
れ検出用にそれぞれ送光用の光ファイバー２５と受光用
の光ファイバー２６とを一対とした汚れ、曇り検出機構
を組み合わせておく。この機構によりレンズ２４を透過
する光強度を常時測定しておき、この光強度がある一定
値以下になったとき、レンズ２４の汚れ又は曇りのた
め、測距不可能であることを警告するようにすることが
できる。
【００３２】レンズ汚れ検出機構としては、さらに、図
９に示すように、レンズ２４の反射光を検出することに
より行う方法もある。これは、レンズ面の曇り、汚れ等
のため、反射特性が変化し反射光の強度が変化するの
で、その変化を検出して行うものである。
９に示すように、レンズ２４の反射光を検出することに
より行う方法もある。これは、レンズ面の曇り、汚れ等
のため、反射特性が変化し反射光の強度が変化するの
で、その変化を検出して行うものである。
【００３３】図１０は、送光部と集光部とを１つに併
せ、送、集光部のコンパクト化を行った例である。この
場合、１つのレンズ２７を送受兼用の集光用レンズとし
て用いている。発光素子３ａ〜３ｃ、受光素子７ａ〜７
ｃに導かれている光ファイバーをそれぞれ対にして、そ
れぞれの対２８ａ〜２８ｃを異なる方向に向けて配置す
る。この例では、コンパクト化のみならず、以下に示す
ような利点も生じてくる。すなわち、送光部と集光部と
の位置が離れている場合、信号の受光可能な位置は、発
光方向と集光方向との交差点近傍に限られ、送光部と集
光部とが離れているほど、信号検出可能な位置が限定さ
れることになる。したがって、送光部と集光部とが一致
していれば、理想的には送光方向上の任意の位置におい
て信号が集光可能となり、その方向での連続的な距離情
報を得ることができる。
せ、送、集光部のコンパクト化を行った例である。この
場合、１つのレンズ２７を送受兼用の集光用レンズとし
て用いている。発光素子３ａ〜３ｃ、受光素子７ａ〜７
ｃに導かれている光ファイバーをそれぞれ対にして、そ
れぞれの対２８ａ〜２８ｃを異なる方向に向けて配置す
る。この例では、コンパクト化のみならず、以下に示す
ような利点も生じてくる。すなわち、送光部と集光部と
の位置が離れている場合、信号の受光可能な位置は、発
光方向と集光方向との交差点近傍に限られ、送光部と集
光部とが離れているほど、信号検出可能な位置が限定さ
れることになる。したがって、送光部と集光部とが一致
していれば、理想的には送光方向上の任意の位置におい
て信号が集光可能となり、その方向での連続的な距離情
報を得ることができる。
【００３４】以上の各実施例のような構成にし、送光、
集光ヘッド部のみを、車両のボンネット内等の送光、集
光の位置的関係が適当な位置に配置し、発光素子、受光
素子、及び、駆動回路等の電気的回路部は、センサヘッ
ド部と光ケーブルで接続して、電気的なシールドが十分
に施された電気的ノイズの小さな位置に配置することに
より、電気的なノイズに強く、Ｓ／Ｎ比が高く、精度の
良い距離測定が、広い測定範囲で可能となる。
集光ヘッド部のみを、車両のボンネット内等の送光、集
光の位置的関係が適当な位置に配置し、発光素子、受光
素子、及び、駆動回路等の電気的回路部は、センサヘッ
ド部と光ケーブルで接続して、電気的なシールドが十分
に施された電気的ノイズの小さな位置に配置することに
より、電気的なノイズに強く、Ｓ／Ｎ比が高く、精度の
良い距離測定が、広い測定範囲で可能となる。
【００３５】以上、本発明の距離測定装置を実施例に基
づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定さ
れず種々の変形が可能である。
づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定さ
れず種々の変形が可能である。
【００３６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の距
離測定装置は、距離検出用の光線を送光及び集光する際
の発光素子、受光素子と実際の送光部、集光部との間を
光ケーブルで結合し、電気回路部はノイズの小さな位置
に配置することにより、電気的ノイズの影響を少なく
し、精度の良い距離測定を可能にすると共に、広い測定
範囲の距離測定を可能にする。
離測定装置は、距離検出用の光線を送光及び集光する際
の発光素子、受光素子と実際の送光部、集光部との間を
光ケーブルで結合し、電気回路部はノイズの小さな位置
に配置することにより、電気的ノイズの影響を少なく
し、精度の良い距離測定を可能にすると共に、広い測定
範囲の距離測定を可能にする。
【図１】本発明の実施例の距離測定装置の全系の概略構
成図である。
成図である。
【図２】送光部と集光部の光学系の構成の１例を示す図
である。
である。
【図３】送光系の送光光線の伝達の具体的な例を示す図
である。
である。
【図４】受光系の検出された光線の伝達の具体的な例を
示す図である。
示す図である。
【図５】受光された光をコーン形光ファイバーで収束す
る例の部分構成図である。
る例の部分構成図である。
【図６】レンズの反射光を利用して基準信号として用い
る例の部分構成図である。
る例の部分構成図である。
【図７】光ファイバーを直接受光系に導いて基準信号と
する例の部分構成図である。
する例の部分構成図である。
【図８】レンズの汚れ検出機構の１例の構成を示す部分
構成図である。
構成図である。
【図９】他のレンズ汚れ検出機構の１例の構成を示す部
分構成図である。
分構成図である。
【図１０】送光部と集光部を１つのレンズで兼用した例
の部分構成図である。
の部分構成図である。
【図１１】従来の距離測定装置の一般的な構成を示す図
である。
である。
【図１２】従来の光ファイバーを用いた距離測定装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
１…送光部 ２…送光用光信号伝達用光ケーブル ３ａ〜３ｎ…発光素子（レーザダイオード） ４…発光信号処理回路 ５…集光部 ６…受光信号伝達用光ケーブル ７ａ〜７ｍ…受光素子（フォトダイオード） ８…受光信号処理回路 ９…信号処理回路 １０…送光用レンズ １１…集光用レンズ １２ａ〜１２ｃ…集光用光学系 １３…光学系 １４…光路変換素子（プリズム） １５…集光光学系 １６…コーン形光ファイバー １７…集光光学系 １８…受光素子 １９…反射板 ２０…レンズ ２１…送光用光ファイバー ２２…受光用光ファイバー ２３…光ファイバー ２４…レンズ ２５…送光用光ファイバー ２６…受光用光ファイバー ２７…レンズ ２８ａ〜２８ｃ…光ファイバー対
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−55813（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−131108（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−168529（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−236103（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−196487（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−189174（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/48 - 7/51 G01S 17/00 - 17/95 G01B 11/00
Claims (6)
- 【請求項１】 発光素子及び発光素子駆動回路からなり
強度変調した測定光を生成する発光部と、前記測定光を
外部に発し対象物に照射する送光部と、対象物からの反
射光を取り入れる集光部と、受光素子及び受光素子駆動
回路からなり前記集光部からの光を受光する受光部とか
ら構成され、前記対象物からの反射光の変調信号と前記
測定光の変調信号との位相ずれから対象物との距離を測
定する距離測定装置において、前記発光部を外部より受
ける電気的影響から隔離するために、前記発光部と前記
送光部との間を光ファイバーを複数束ねた送光用光ケー
ブルで結合すると共に、前記測定光を異なった方向に照
射できるように前記送光用光ケーブルの送光部側端面を
少なくとも２つの領域に分割して設け、かつ、前記受光
部を外部より受ける電気的影響から隔離するために、前
記集光部と前記受光部との間を光ファイバーを複数束ね
た受光用光ケーブルで結合すると共に、前記送光部から
照射された測定光によって生じる前記対象物からの方向
の異なった反射光を夫々別々に検出できるように前記受
用光ケーブルの集光部側端面を少なくとも２つの領域に
分割して設けたことを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項２】 前記送光用光ケーブルの一部、及び、前
記受光用光ケーブルの一部を、送光と受光との１つの対
として、距離測定のための基準信号検出機構用に用いた
ことを特徴とする請求項１記載の距離測定装置。 - 【請求項３】 前記送光用光ケーブルの一部、及び、前
記受光用光ケーブルの一部を用い、送光部及び集光部を
構成する光学部材の少なくとも１つの曇りや汚れ等の検
出機構用に用いたことを特徴とする請求項１記載の距離
測定装置。 - 【請求項４】 強度変調された光線を出射し、対象物か
らの反射光の変調信号から対象物との距離を測定する距
離測定装置であり、 発光素子及び発光素子駆動回路からなる発光部と、 前記発光部よりの光を導く光ファイバーを複数束ねた送
光用光ケーブルと、 前記光ファイバーで導かれた光を複数の方向で外部に出
射する送光部とを有し、 前記複数の光ファイバーには、前記送光部側の端面の向
く方向が互いに異なる光ファイバーが含まれることを特
徴とする距離測定装置。 - 【請求項５】 強度変調された光線を出射し、対象物か
らの反射光の変調信号から対象物との距離を測定する距
離測定装置であり、強度変調された光を複数の方向に向けて順次射出する送
光部と、 帰還した複数方向よりの光を取り入れる集光部と、 前記集光部よりの光を導く光ファイバーを複数束ねた受
光用光ケーブルと、 前記光ファイバーで導かれた光を受光する受光素子及び
受光素子駆動回路よりなる受光部と、 射出における変調信号と帰還した光の変調信号の位相の
ずれから、対象物までの距離を求める処理回路 とを有
し、 前記光ファイバー毎に前記集光部で受光する光の方向が
割り当てられていることを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項６】 強度変調された光線を出射し、対象物か
らの反射光の変調信号から対象物との距離を測定する距
離測定装置であり、 帰還した複数方向よりの光を取り入れる集光部と、 前記集光部よりの光を導く光ファイバーを複数束ねた受
光用光ケーブルと、 前記光ファイバーで導かれた光を受光する受光素子及び
受光素子駆動回路よりなる受光部とを有し、 前記複数の光ファイバーには、前記集光部側の端面の向
く方向が互いに異なる光ファイバーが含まれることを特
徴とする距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10078592A JP3155331B2 (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10078592A JP3155331B2 (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 距離測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05297112A JPH05297112A (ja) | 1993-11-12 |
| JP3155331B2 true JP3155331B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=14283118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10078592A Expired - Fee Related JP3155331B2 (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3155331B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002323565A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-08 | Denso Corp | 障害物認識装置 |
| EP2189813B1 (de) * | 2008-11-20 | 2011-12-28 | Cedes AG | Sensorvorrichtung mit einem Distanzsensor |
| JP5912234B2 (ja) * | 2010-07-16 | 2016-04-27 | 株式会社トプコン | 測定装置 |
| JP6519033B1 (ja) | 2018-07-03 | 2019-05-29 | Ｄｏｌｐｈｉｎ株式会社 | 物体検出装置、物体検出方法、および物体検出装置の設計方法 |
| JP7143780B2 (ja) * | 2019-02-19 | 2022-09-29 | 日本電信電話株式会社 | 測距装置および測距方法 |
-
1992
- 1992-04-21 JP JP10078592A patent/JP3155331B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05297112A (ja) | 1993-11-12 |
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