JP3183592B2 - 距離測定装置 - Google Patents

距離測定装置

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JP3183592B2
JP3183592B2 JP17532693A JP17532693A JP3183592B2 JP 3183592 B2 JP3183592 B2 JP 3183592B2 JP 17532693 A JP17532693 A JP 17532693A JP 17532693 A JP17532693 A JP 17532693A JP 3183592 B2 JP3183592 B2 JP 3183592B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は発光されたパルス光を
物体に向け照射し、その物体による反射パルス光を受光
し、発光から受光までの所要時間を計測することにより
物体までの距離を求める距離測定装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】この種の距離測定装置としては、特開昭
60−149984号公報等に開示されているような、
高強度のレーザパルス光を使用したものが知られてい
る。図4はその構成を示すブロック図である。図におい
て、7は高速でパルス光を発生する高速パルス発生回
路、8は高速パルス発生回路7に接続されたレーザダイ
オード、9は高速パルス発生回路7及び後述する増幅回
路15に接続された信号処理回路である。以上の構成に
おいて、高速パルス発生回路7で発生した数KHZ程度
の高速パルスはレーザダイオード8を駆動し、同時に信
号処理回路9に入力される。
【0003】また、図4において、10はレーザダイオ
ード8の前面に設けられレーザダイオード8から発生し
たレーザ光をある広がり角を持ったビームとする送光レ
ンズ、11は送光レンズ10の前面に設けられた送光
窓、6は物体である。以上の構成において、送光レンズ
10によって形成されたビームは送光窓11を介して前
方にある物体6に当たり、この物体6により反射され
る。
【0004】更に、図4において、12は受光窓、13
は受光窓12の後方に設けられた受光レンズで、物体6
により反射された反射パルス光は受光窓12を介して受
光レンズ13で集光される。そして14は受光レンズ1
3の後方に設けられ、光を電気信号に光電変換する検出
用受光素子、15は検出用受光素子14に接続され、検
出用受光素子14の出力を増幅し信号処理回路9に供給
する増幅回路である。この増幅回路15に接続された信
号処理回路9では、高速パルス発生回路7から供給され
た受光信号との間の時間差に基づいて物体6までの距離
を測定する。
【0005】次に、この様に構成された装置の動作を図
5を用いて説明する。図5(A)で示される、高速パル
ス発生回路7から発生された数KHZ程度の周波数を有
する一定周期Tαの高速パルスは、レーザダイオード8
を駆動してレーザダイオード8から図5(B)に示すよ
うな幅の狭いパルス状のレーザ光を周期的に発生させる
とともに、信号処理回路9に同時に入力される。レーザ
ダイオード8から発生されたレーザ光は物体6に当たり
反射され、検出用受光素子14で検出される。検出用受
光素子14の出力は増幅回路15によって増幅され、図
5(C)で示すような信号として信号処理回路9に供給
される。信号処理回路9では、前記高速パルス発生回路
7から供給された受光信号との間の時間差Tに基づいて
物体までの距離を測定する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の距離測定装置は
以上のように構成され、物体からの反射パルス光を検出
して距離を測定するため、例えば別の距離測定装置から
のパルス光やその反射パルス光を受光した場合には、そ
の受光時間により距離を算出することとなり、正しい距
離を測定することができなくなるという問題点があっ
た。例えばこの測定装置を車両に搭載して衝突防止装置
として利用すると、同一車両が対向した場合や、同一前
方車両に対して並走している場合に上述したような問題
点が発生して誤動作するという問題点がある。
【0007】この具体例を図6を用いて詳細に説明す
る。図6(A)で示す高速パルス発生回路7から発生し
た数KHZ程度の周波数を有する周期Tαの高速パルス
は、レーザダイオード8を駆動し、レーザダイオード8
から図6(B)に示すような幅の狭いパルス状のレーザ
光を周期的に発生させるとともに、信号処理回路9に同
時に入力される。レーザダイオード8から発生したレー
ザ光は物体6に当たり反射され、検出用受光素子14で
光電変換され検出される。光電変換されて得られた電気
信号は増幅回路15によって増幅される。この時、別の
距離測定装置からの発光パルス光を受光した場合、パル
ス光はノイズとして図6(C)τ1、τ2で示すような
信号として信号処理回路9に供給される。信号処理回路
9では、前記高速パルス発生回路7から供給された高速
パルスと受光信号との間の時間差Tに基づいて物体6ま
での距離を測定すればよいが、このノイズの発生時間に
基づく距離を物体までの距離と判断すると物体までの距
離を誤って検出することとなる。これはノイズとしてτ
が先に入力され、これによって正規の信号Tが無視され
るからである。従って、物体6までの距離は実際の距離
より短く測定されることとなる。
【0008】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、他の距離測定装置との干渉を防
止でき、正しい距離測定を行うことができる距離測定装
置を得ることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1にかかる距離測
定装置は、第1のパルス光を周期的に発光すると共に、
前記第1のパルス光から前記周期内で所定時間遅延され
た第2のパルス光を発光するパルス光発生器と、前記パ
ルス光発生器より発光されたパルス光が物体により反射
されてなる反射パルス光を受光し光電変換する光検出器
と、前記第1のパルス光または第2のパルス光が発光さ
れてから前記光検出器でパルス光を検出するまでの時間
を計数する計数回路と、前記第1のパルス光が発光され
てから前記第2のパルス光が発光されるまでの前記所定
時間と、前記光検出器により検出される前後のパルス光
の受光間隔とが等しいとき、前記計数回路で計数された
前記前後のパルス光のうちの前パルス光または後パルス
が検出されるまでの時間に基づいて前記物体までの距
離を算出する距離算出回路と、前記所定時間と等しい前
記受光間隔を有するパルス光が前記周期内で2回以上検
出されたとき前記所定時間を変更する遅延時間変更回路
とを備えたものである。
【0010】
【作用】請求項1にかかる距離測定装置によれば、以下
の作用を奏する。光検出器が前記所定時間と同一の時間
間隔で発光される他の距離測定装置からのパルス光を受
光すると、光検出器は第1のパルス光の発光周期内にお
いて、最初のパルス光の受光後、前記所定時間と等しい
受光間隔でパルス光を2回以上検出することとなり、こ
の場合は他の測定装置からのパルス光を受光しているこ
とが分かる。そこでかかる場合に遅延時間変更回路で前
記所定時間を変更するようにすれば、請求項2の場合と
同様、継続する誤検出を防止することができるととも
に、不要な所定時間の変更を行わないで済む。
【0011】
【実施例】実施例1.以下、実施例 1を図について説明する。図1において、
1は第1のパルス光を周期的に発光すると共に、前記第
1のパルス光から前記周期内で所定時間遅延された第2
のパルス光を発光するパルス光発生器、2はクロックパ
ルスを発生するクロックパルス発生器、3は受光した光
を電気信号に光電変換する光検出器、4はパルス光発生
器1、クロックパルス発生器2及び光検出器3の出力側
に接続され、パルス光発生器1の発光トリガに同期して
クロックパルス発生器2のクロックパルスの計数を開始
するとともに、光検出器3の出力信号を所定のしきい値
と比較して反射パルス光成分をパルス弁別し、この弁別
されたパルス出力が出力されるたび毎にその時点までの
前記クロックパルス数を計数して出力する計数回路、5
は計数回路4の出力側に接続され計数回路4の計数値に
基づいて距離を算出する距離算出回路、6は物体、17
はクロックパルス発生器2、計数回路4及び距離算出回
路5からなる距離測定回路である。
【0012】次にこのように構成された装置の動作を図
2を用いて説明する。図2(B)で示すように、パルス
光発生器1は一定周期Tαで第1のパルス光Pを発光す
るとともに、この第1のパルス光Pからそれぞれ一定周
期Tα内で所定時間t1、t2、t3遅延されて発光さ
れる第2のパルス光P1、P2、P3を発光する。ここ
でTαは10ms、t1〜t3は50μs付近となるよ
うにt<<Tαとされている。また、パルス光発生器1は
これらパルス光を発光するために、それぞれのパルス光
P、P1、P2、P3に対応する(A)で示すような発
光トリガパルスQ、Q1、Q2、Q3を出力している。
(C)で示すように、パルス光発生器1から発光された
パルス光は物体6で反射され、光検出器3はその反射パ
ルス光及び他の測定装置からのパルス光がある場合はそ
のパルス光を受光して光電変換した後、増幅した信号
R、R1、R2、R3、RNを出力する。(D)で示す
ように、計数回路4は上記トリガパルスQの最初の立ち
上がりに同期してクロックパルス発生器(2)から出力
されるクロックパルスの計数を開始するとともに、光検
出器3の出力信号を所定のしきい値と比較して反射パル
ス光成分をパルス弁別し、その弁別した出力パルスS、
S1、S2、S3、SNがあるまでのそれぞれのクロッ
クパルス数を計数する。距離算出回路5はこの計数回路
4によりパルス弁別された出力パルスS、S1、S2、
S3、SNの間隔毎に計数したクロックパルス数と発光
トリガパルスQとQ1〜Q3間で計数したクロックパル
ス数とを比較し、両者が一致したときにその間隔を形成
した前後の出力パルスの内、前側出力パルスまで計数回
路4で計数された前記計数値から物体6までの距離を測
定する。
【0013】以上の動作を図2のタイムチャートに従っ
て更に具体的に説明する。まず、トリガパルスQ、Q1
に対してパルス光P、P1が発光される。このときトリ
ガパルスQに対して、計数回路4がクロックパルスの計
数を開始する。次に光検出器3はパルス光P、P1の反
射パルス光を受光し信号R、R1を出力し、これにより
計数回路4はこれら信号R、R1に対応する出力パルス
S、S1を出力する。今、ここで、光検出器3が反射パ
ルス光を受光する前に他の距離測定装置からのパルス光
を受光し、ノイズ信号NRを出力した場合を考える。
【0014】計数回路4はノイズ信号NRによる出力パ
ルスSNが発生するまでのクロックパルスを計数し、こ
の計数値をストックするとともに、引き続きクロックパ
ルスを計数する。尚、この計数値に対応する時間はτ1
である。一方、距離算出回路5は、出力パルスSNの発
生からクロックパルスの計数を開始し、つぎの出力パル
スSまでのクロックパルス数(時間τaに対応)を計数
する。そして距離算出回路5はこのときのクロックパル
ス計数値とトリガパルスQ、Q1間に計数したクロック
パルス計数値(時間t1に対応)とを比較する。この場
合両者の計数値は異なる(τa≠t1)ので、距離算出回
路5は出力パルスSNまでのクロックパルス計数値(時
間τ1)を距離測定のために採用しない。尚、このとき
計数回路4は時間T1に相当するパルス数を計数してい
る。
【0015】次に、距離算出回路5は出力パルスSから
S1までの前後のパルス間隔においてクロックパルス数
の計数を行い、このクロックパルス計数値(時間t1
対応)と時間t1に相当するクロックパルス計数値とを
比較する。このとき両者の計数値は等しくなるので、前
側の出力パルスSが出力されるまで計数した計数回路4
の計数値(時間T1に対応)を距離測定に採用して距離
を算出する。
【0016】次に、トリガパルスQ、Q2に対しても同
様であり、距離算出回路5は時間t2を計数する前後の
出力パルスS、S2において、その前側の出力パルスS
までのクロックパルス計数値(時間T2に対応)を用い
て物体6までの距離を算出する。
【0017】更に、次の周期におけるトリガパルスQ、
Q3に対しては、他の距離測定装置からのノイズが受光
されず、従って、Q、Q3間のクロックパルス計数値
(時間t3に対応)と、計数回路4からの最初の出力パ
ルスSと次の出力パルスS3の前後のパルス間における
クロックパルス計数値(時間t3に対応)とが等しくな
るので、距離算出回路5は計数回路4で計数されたその
前側の出力パルスSまでのクロックパルス数を用いて物
体6までの距離算出を行う。
【0018】このようにして、実施例1では、他の距離
測定装置などからのパルス光の影響を受けることなく、
真の反射パルス光を受光するまでの時間に基づいて距離
測定を行うことができ、物体6までの正しい距離測定を
行うことができる。尚、実施例1では、第1のパルス光
を照射する一定周期毎に第2のパルス光を照射する遅延
時間t1〜t3を変更したが、数周期毎に一度ずつ変更す
るようにしても良いし、あるいは、全く変更を行わず一
定の値に固定しても良い。更にはまたこれら遅延時間を
任意ランダムに変更するようにしても良い。又、実施例
1では第1のパルス光の往復時間から距離を測定するよ
うにしたが、第2のパルス光の往復時間を用いて距離を
測定するようにしても良い。又更にこの第2のパルス光
は周期Tα内において複数あっても良い。
【0019】実施例2. 図3は実施例2を示すブロック図である。図において1
〜4、6は図1と同じである。16は距離算出回路5の
出力側に接続されると共に、パルス光発生器1の入力側
に接続された遅延時間変更回路である。実施例1では出
力パルスSNとS間の時間τa、τbがそれぞれ時間t1
とt2と異なるために物体以外からのパルス光を識別で
きるようにしたものであるが、ここで例えば他の測定装
置から同様の時間間隔(例えばt1)を有するパルス光
を受けた場合には誤検出してしまう。そこで実施例2で
は、距離算出回路5Aが第1と第2のパルス間隔と同じ
出力パルス間隔を同一周期内で2回以上検出する場合を
判断し、これが検出された場合は、遅延時間変更回路1
6に信号を出力して第1のパルス光に対し第2のパルス
光を照射する遅延時間を変更するようにしたものであ
る。
【0020】
【発明の効果】請求項1にかかる距離測定装置は、第1
のパルス光を周期的に発光すると共に、前記第1のパル
ス光から前記周期内で所定時間遅延された第2のパルス
光を発光するパルス光発生器と、前記パルス光発生器よ
り発光されたパルス光が物体により反射されてなる反射
パルス光を受光し光電変換する光検出器と、前記第1の
パルス光または第2のパルス光が発光されてから前記光
検出器でパルス光を検出するまでの時間を計数する計数
回路と、前記第1のパルス光が発光されてから前記第2
のパルス光が発光されるまでの前記所定時間と、前記光
検出器により検出される前後のパルス光の受光間隔とが
等しいとき、前記計数回路で計数された前記前パルス光
または後パルスが検出されるまでの時間に基づいて前記
物体までの距離を算出する距離算出回路と、前記所定時
間と等しい前記受光間隔が前記周期内で2回以上検出さ
れたとき前記所定時間を変更する遅延時間変更回路とを
備えたため、他の距離測定装置からのパルス光またはそ
の反射パルス光による干渉を防止して距離を正確に測定
することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1を示すブロック図である。
【図2】実施例1の動作を説明するためのタイムチャー
トである。
【図3】実施例2を示すブロック図である。
【図4】従来の距離測定装置の一例を示すブロック図で
ある。
【図5】従来の距離測定装置の動作を説明するためのタ
イムチャートである。
【図6】従来の距離測定装置の問題点を説明するための
タイムチャートである。
【符号の説明】
1 パルス光発生器 2 クロックパルス発生器 3 光検出器 4 計数回路 5、5A 距離算出回路 6 物体 16 遅延時間変更回路 17、17A 距離測定回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/48 - 7/51 G01S 17/00 - 17/95

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のパルス光を周期的に発光すると共
    に、前記第1のパルス光から前記周期内で所定時間遅延
    された第2のパルス光を発光するパルス光発生器と、 前記パルス光発生器より発光されたパルス光が物体によ
    り反射されてなる反射パルス光を受光し光電変換する光
    検出器と、 前記第1のパルス光または第2のパルス光が発光されて
    から前記光検出器でパルス光を検出するまでの時間を計
    数する計数回路と、 前記第1のパルス光が発光されてから前記第2のパルス
    光が発光されるまでの前記所定時間と、前記光検出器に
    より検出される前後のパルス光の受光間隔とが等しいと
    き、前記計数回路で計数された前記前後のパルス光のう
    ちの前パルス光または後パルス光が検出されるまでの時
    間に基づいて前記物体までの距離を算出する距離算出回
    路と、 前記所定時間と等しい前記受光間隔を有するパルス光が
    前記周期内で2回以上検出されたとき前記所定時間を変
    更する遅延時間変更回路と、 を備えたことを特徴とする距離測定装置。
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