JPH01195386A

JPH01195386A - 実時間距離センサー

Info

Publication number: JPH01195386A
Application number: JP63302630A
Authority: JP
Inventors: Hirotetsu Boku; 朴　弘哲
Original assignee: Gold Star Co Ltd
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1989-08-07
Also published as: KR900000249B1; KR890008573A; US5015868A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、距離測定システムに関するもので、特に非常
に早い速度で測定しなければならない場合に適合するよ
うにレーザビームの反射された結像の位置を計算して距
離を測定する装置に関するものである。

従来の技術従来では非常に早い速度で測定しなければならない場合
には超音波を利用していた。この測定の原理は、超音波
を被測定物に向けて発射し、反射して戻って来る超音波
を受け、その戻って来る時間を測定することによって、
音の伝播速度との関係から測定距離を計算することであ
った。

発明が解決しようとする課題しかし、この方法には、測定時間が長いという問題点が
あった。従って、本発明は、このような問題点を解決す
ることを目的としている。

実施例本発明の全体的な構成を第１図に示す。この第１図につ
いて説明する。被写体１に対向して検出モジュール２を
配置する。このモジュールにはスキャン信号Ｓ−８をう
けて同期信号Ｓ　ｙｎｃを送る処理モジュール３が接続
されている。この処理モジニール３には電源を制御する
アンプ４が接続されていて、このアンプ４の出力から一
定電圧Ｖｃｃが検出モジュール２に印加されている。

検出モジニール２の構成を第２図に図示する。

アンプ４から供給される電源Ｖｃｃがレーザ駆動回路１
３に印加されると、レーザ１２が付勢される。

レーザ１２が付勢されると、レーザビームが放射されて
、レンズ１０．１１で構成されるレンズシステム９を通
じて第３図すに図示されたように扇状に広がって出る。

レーザビームの強さは距離が大きくなるほど減少するか
ら、これを補償するために発光部レンズをシリンダレン
ズで構成して扇状に発光するようにしている。

この扇状のビームが被写体１に到達すると、大部分は被
写体１の表面方向に反射され、その中敷％は乱反射され
る。この乱反射された光は受光レンズ（ｆ−θレンズと
もいう）５へ入射するようになる。受光レンズ５によっ
て結像されるラインイメージは赤外線フィルター６を通
過してＣＣＤ（電荷結合素子）感知器７に結像される。

ここでこのイメージの高さｈは、受光レンズ５の焦点距
離ｆ１受光レンズ５とレンズシステム９との光軸間の距
離ｄ１受光レンズ５から被写体１までの距離りの関数と
して次式で示される。

ｈ＝ｆ　（ｆ、ｄ、Ｄ）・・・・・　　（１）この関係
式を具体的に示すと、・・・・・（２）が得られるので、の関係式が成立する。

従って、（３）の関係式を用い、ＣＣＤ感知器から出力
される信号を処理して結像位置りを知ることによって、
被写体１と感知器モジニール２の間の距離りを求めるこ
とができるようになる。

第４図について説明する。ＣＣＤ感知器７は感光ライン
アレイ１４とラインＣＣＤ１５とから構成されており、
ラインＣＣＤ１５はライン駆動回路８によって駆動され
る。ラインＣＣＤ１５の出力信号であるスキャン信号Ｓ
−８は処理モジュール３によって処理される。ラインＣ
ＣＤ駆動回路８は処理モジニール３から入力される同期
信号Ｓ　ｙｎｃによって駆動される。この時Ｓ−３に検
出される最初のピーク信号と同期信号との間の時間間隔
はＣＣＤ感知器７の全体のサイズＨからイメージの高さ
ｈを減算した値に比例するから、この時間間隔を測定す
るのは処理モジュール３の主動作である。

処理モジニール３の構成を第５図に表示する。

第５図において、比較器１６の出力がツェナダイオード
ＺＤのカソード及び微分器１７の入力に接続されており
、このツェナダイオードのアノードは接地されている。

微分器１７の出力は、ダイオードＤ＋を介して、パルス
整形回路１８０入力に接続されている。ハバルス整形回
路１８の出力は、トランスミッションゲート１９を介し
て、ＯＲゲートの一方の入力に接続されている。このＯ
Ｒゲートの他方の入力にはパルス発生器２４及びカウン
タ２５が接続されている。

ＯＲゲートの出力がＴフリップフロップ２０のクロック
端子へ接続されており、Ｔフリップフロップ２００Ｔ端
子には５■が接続されている。Ｔフリップフロップの出
力はパルス発生器２１とトランスミッションゲート１９
とに各々接続されている。パルス発生器２１は、ラッチ
回路２６を介して距離換算ＲＯＭ２７に接続されていて
、換算した距離をＤ値として出力し、パワーコントロー
ルＲＯＭ２８にこのＤ値を入力している。このＲＯＭ２
８の出力は、Ｄ／Ａコンバータ２９に入力され、更にア
ンプ４に接続されてパワーをコントロールする。

ラッチ回路２６はカウンタ２５に接続されている。発振
器２２の出力は、分配器２３のクロック端子とカウンタ
２５のクロック端子に各々接続されており、クロックパ
ルスが各々印加される。分配器２３の出力は、パルス発
生器２４を介して、カウンタ２５のリセット端子とＯＲ
ゲートの一方の入力端子とに各々接続されており、同期
信号が各々印加される。

次に、第６図を参照して処理モジュール３の動作を説明
する。

比較器１６はＳ−８と基準電圧Ｖ　ｒｅｆとを比較して
その差に応じた信号を出力するが、ツェナダイオードの
役割によってＶ　ｒｅｆよりも大きい信号が入る時、矩
形波が出力される。この矩形波は微分器１７によって微
分されてダイオードによって正極性パルスだけが通過す
る。このパルスはパルス整形回路１８によってディジタ
ル構成部分に適合するパルスに変形される。

パルス整形回路１８の出力信号Ｓ、はトランスミッショ
ンゲート１９を介してＯＲゲートの一方の入力端子に印
加され、発振器２２、分配器２３、パルス発生器２４に
よって発生される一定周期の同期信号がＯＲゲートの他
方の入力端子に印加される。このＯＲゲートの出力がＴ
フリップフロップ２０のクロック端子に入力されて、そ
の出力Ｑはトランスミッションゲート１９のオン・オフ
を制御する。すなわち同期信号Ｓ　ｙｎｃとして１つの
パルスがＯＲゲートに入って来ると、ＯＲゲートの出力
Ｓ５も１つのパルスを出力してこのパルスがＴフリップ
フロップ２０のクロック端子に入力される。この時、出
力Ｑ及び信号Ｓ６は、ハイになりトランスミッションゲ
ー）１９を“オン”させて、信号Ｓ４が入力される（第
６図のＴｏ部分）。

そして、第６図の時間Ｔ、において信号Ｓ４がトランス
ミッションゲート１９とＯＲゲートとを介してＴフリッ
プフロップ２０のクロック端子に印加されると、出力Ｑ
及び信号Ｓ６がロウになってトランスミッションゲート
１９を“オフ”させる。

その後、パルス整形回路１８からのパルス信号Ｓ、が発
生しても、Ｔフリップフロップ２０の出力Ｑは継続して
“ロウ”を維持する。再びパルス発生器２４からの同期
信号Ｓ　ｙｎｃが発生するときだけ、Ｔフリップフロッ
プ２０の出力Ｑはハイになり、その出力Ｑはパルス発生
器２１へ入力される。パルス発生器２１は立下りエツジ
でパルスを発生するパルス発生器２１であるから、一番
目のピークが入力される瞬間Ｔ＋　にパルスを　つくり
だす。このパルスは同期信号によってリセットされるカ
ウンタ２５のデータをラッチさせるデータであるから、
（Ｔ＋　　Ｔｏ）に比例する値がラッチされて、この時
この値は（Ｈ−ｈ）比例するようになる。すなわち、第
２図のＳ−８信号はＣＣＤ感知器７上端のデータを直列
に出力したものであり、第５図のパルス発生器２４から
同期信号５ｙｎｃが入ってくると、ＣＯＤ駆動回路８は
駆動されるからＣＣＤ感知器７の物理的な高さｈに電荷
がある場合、Ｓ−８信号は、第７図に示すように、同期
信号Ｓ　ｙｎｃの時間間隔Ｔに比例する。そして、第６
図のＢのような信号が発生して、微分器１７、ダイオー
ド、パルス整形回路１８を介してトランスミッションゲ
ート１９へ入力される。また、第５図のパルス発生器２
４からの同期信号５ｙｎｃがカウンタ２５のリセット端
子へ印加されるから、同期信号５ｙｎｃの立下りエツジ
で動作するパルス発生器２１の出力信号Ｓ７がラッチ２
６へ入力される時まで、カウントされる値（カウントさ
れる値−Ｔ）がラッチ２６に保持され、Ｃ−Ｄとして出
力される。従って、次式が成り立つ。

ｃ−Ｄ”（Ｔ、−Ｔｏ）”（Ｈ−ｈ）”Ｔ　・・・−・
（４）または、第２図におけるｆとｄとを知ることによ
って（３）式からＤを求めることができる。この計算の
結果は距離換算用ＲＯＭ２７によって得ることができる
。

Ｄが大きくなるとレーザビームの強さが大きくなければ
ならない。第３図の（ａ）のように光が球面波として発
散する場合、被写体１が受ける光の量はｒ２に比例する
面積Ａへ分布されるから、単位面積当り照明される部分
がうける光のエネルギは一に比例するようになる。第３
図のら）のように扇状のビームを形成すると、第３図の
（Ｃ）のように照明される部分の面積Ｓがｒに比例する
ので、単位面積当りの照明エネルギは二に比例して被写
体１の受ける光のエネルギ量が多くなる。扇状のレーザ
ビームをうける被写体１によって光が乱反射するから、
被写体１から受光レンズ５　（ｆ−Ｄレンズ）へ入射さ
れる光は、球面波で発散して−に比例する。従って、受
光レンズ５へ到達する光エネルギの量は、レーザー２か
ら発射される光エネルｒを意味するから）に比例する。

像のあかるさ、すなわちＳ−８の信号の大きさは−に比
例する。

それ故、信号の大きさを一定レベルに維持するためには
Ｄを変数とみなしてパワーコントロールする必要がある
。すなわち、ＤはパワーコントロールＲＯＭ２８へ入力
され、このＲＯＭ２８からはＤ３のディジタルの値が出
力される。このＤ３は”、Ｄ／Ａコンバータ２９に入力
されてアナログ信号に変換され、アンプ４に入力される
。このアンプ４によって増幅されて、レーザ駆動回路１
３を介してレーザ１２のパワーがＤ３に比例して調節さ
れることになる。

ここで第６図における各信号について説明する。

Ａは同期信号、ＢはＳ−８信号、Ｃは比較器１６の出力
であるＳｌ信号、Ｄは微分器１７の出力であるＳ２信号
、Ｅはダイオードを通過後の３３信号、Ｆはパルス整形
回路１８の出力であるＳ、信号、ＧはＯＲゲートの出力
であるＳ、信号、ＨはＴフリップフロップ２０の出力で
ある８６信号、■はパルス発生器２１の出力であるＳ、
信号である。

発明の効果前述したように、本発明による実時間距離センサーは高
い周波数でＣＣＤ感知器７を駆動させるので、非常に短
い時間内に対像物の距離を測定することができるという
利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシステム全体のブロック図、第２図は本発明による検出モジュールの説明図、第３図
は光の発散形態を図示する図面であって、（ａ）はレー
ザビームの球面波の形態図、（ｂ）は扇状のレーザビー
ムの形態図、（Ｃ）は扇状のレーザビームの形態の詳細
図、第４図はＣＣＤ感知器の映像スキャナの形態図、第
５図は処理モジニールのブロック図、第６図は、処理ジ
ュールの内の各部分からの信号波形図、第７図はＣＣＤ感知器とＳ−８信号の関係の説明図。１・・・・被写体、　２・・・・検出モジュール、３・
・・・処理モジニール、　４・・・・アンプ、５・・・
・受光レンズ、　６・・・・赤外線フィルター、７・・
・・ＣＣＤ感知器、訃・・・ＣＣＤ駆動回路、９・・・
・レンズシステム、１０・・・・・凹パワーレンズシステム、ｌｌ・・・・
凸パワーレンズシステム、１２・・・・レーザ、　　１
３・・・・レーザ駆動回路、１４・・・・感光ラインア
レイ、１５・・・・ラインＣＣＤ、　　　１６・・・・比較器
、１７・・・・微分器、　１８・・・・パルス整形回路
、１９・・・・トランスミッションゲート、２０・・・
・Ｔ−フリップフロップ、２１・・・・パルス発生器、　　２２・・・・発振器、
２３・・・・分配器、　　２４・・・・パルス発生器、
２５・・・・カウンタ、　２６・・・・ラッチ回路、２
７・・・・距離換算用ＲＯＭ。２８・・・・パワーコントロール用ＲＯＭ。２９・・・・Ｄ／八へ換器。第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザ駆動回路１３によってレーザ１２からレー
ザビームを発光させ、レンズシステム９を介して被写体
１にそのレーザビームを照写し、その反射光を受光レン
ズ５によって受光し、赤外線フィルター６を介してＣＣ
Ｄ感知器７に感知させて結像位置をスキャン信号として
発生させ、比較器１６、微分器１７、ダイオード、パル
ス整形回路１８を介してトランスミッションゲート１９
へ印加し、発振器２２、分配器２３、パルス発生器２４
による同期信号と共にＯＲゲートを介してＴフリップフ
ロップ２０のクロック端子に印加し、出力Ｓ＿６をトラ
ンスミッションゲート１９とパルス発生器２１とに入力
し、ＯＲゲートに同期信号が入力された後トランスミッ
ションゲート１９を介するスキャン信号が入力されるま
での時間の間、カウンタ２５のリセットされたデータを
パルス発生器２１からの信号Ｓ＿７によってラッチ回路
でラッチして距離換算ＲＯＭ２７により距離を計算して
測定するように構成されることを特徴とする実時間距離
センサー。
（２）ビームの強さが、距離が長くなることによって減
少するのを防止するように、発光部のレンズをシリンダ
レンズで構成することによって扇状に発光してライン形
態の結像をつくるように構成する請求項（１）記載の実
時間距離センサー。
（３）受光部のレンズをｆ−θレンズで構成し、レーザ
パワーをＤ＾３に比例するように構成する請求項（１）
記載の実時間距離センサー。