JPH0489590A - 距離測定装置 - Google Patents

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〕 この発明は、被測定物までの距離を測定する距離測定装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、レーザによる反射式の距離測定装置においては、
物標（被測定物）がパルスレーザ光の光軸から外れたり
遠方にあると物標からの反射光より生じる受光信号は微
弱になり、距離検出データは回路の電気ノイズ等の影響
によりばらつく。そのため、数個（例えば、６４個）の
データを１ブロツクとして、そのデータ群でのバラツキ
の程度（標準偏差、分散等）が所定−の比較値より小さ
いときは、データブロックの平均値を検出距離データと
し、又、データ群でのバラツキの程度か比較値より大き
いときにはそのブロックのデータを破棄することが考え
られるみこのようにすることにより、検出距離の精度を
向上させることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら遠距離測定では受信信号が微弱なために電
気ノイズの影響を受けやすく、データ群のバラツキの程
度と比較する比較値を一定とすると、近距離用に比較値
を設定した場合、遠方での測定領域が縮小してしまうし
、逆に遠距離用に比較値を設定した場合、距離測定装置
における近傍での距離測定精度の向上という要求が満足
されない。

この発明の目的は、近傍での距離測定精度を向上させる
ことができるとともに、遠方での測定領域を拡大するこ
とができる距離測定装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、第１図に示すように、被測定物に向けて送
信信号を照射する送信手段Ｍ１と、前記被測定物から反
射した前記送信手段Ｍ１による送信信号を受信する受信
手段Ｍ２と、前記送信手段Ｍ１による送信信号の送信か
ら前記受信手段Ｍ２による反射信号の受信までの時間に
基づく前記被測定物までの距離データを作成する距離デ
ータ作成手段Ｍ３と、所定時間内での前記距離データ作
成手段Ｍ３による距離データ群のバラツキの程度を、前
記被測定物までの距離が大きくなるほど大きな比較値と
比較する比較手段Ｍ４と、前記比較手段Ｍ４により前記
距離データ群のバラツキの程度が前記比較値より小さい
ときのみ今回の距離データを有効化する判定処理手段Ｍ
５とを備えた距離測定装置をその要旨とするものである
。

〔作用〕

比較手段Ｍ４は、所定時間内での距離データ作成手段Ｍ
３による距離データ群のバラツキの程度を、比較値と比
較する。この比較値は被測定物までの距離が大きくなる
ほど大きな値をとる。そして、判定処理手段Ｍ５は、比
較手段Ｍ４にて距離データ群のバラツキの程度が比較値
より小さいときのみ今回の距離データを有効化する。

つまり、距離データ群のバラツキの程度と比較する比較
値が距離の増加とともに大きくされ、被測定物が近傍に
あるときには比較値が小さな値をとり距離測定精度が高
いものとなり、又、被測定物が遠方にあるときには比較
値か大きな値をとり測定領域が広くなる。

〔実施例〕

以下、この発明を、媒体にレーザ光を用いた距離測定装
置（レーザレーダ）に具体化した一実施例を図面に基づ
いて説明する。

第２図に示すように、距離測定装置Ｉは、送信手段とし
ての発光部２と、発光検出部３と、受信手段としての受
光検出部４と、制御部５とで構成されている。

発光部２は、パルス幅Ｔｗを持つ発光制御信号Ｓｃに応
答して所定レーザ発光強度Ｐｏのパルスレーザ光を発光
するものである。この発光部２は入力処理部６とフィル
ター回路部７とトランス部８とＦＥＴ９とレーザダイオ
ード１０から構成されている。入力処理部６は抵抗１１
〜１３とコンデンサ１４とトランジスタ１５とからなり
、制御部５から発光制御信号Ｓｃを入力し、この信号Ｓ
Ｃのインピーダンス変換を行なう。又、フィルター回路
部７は抵抗１６とコンデンサ１７よりなる公知の回路で
あり、トランス部８は電流変換を行なう。ＦＥＴ９は電
流の駆動制御を行ない、レーザダイオード１０はパルス
レーザ光を発光するものである。

そして、発光制御信号Ｓｃのローレベル、即ちパルス幅
Ｔｗの状態に応答して入力処理部６及びＦＥＴ９がオン
状態となり、トランス部８の一次コイル８ａには電流１
＝Ｅ／Ｌ−ｔ（ただし、Ｅ；−次コイルの両端電圧、Ｌ
；インダクタンス、ｔ；時間）が流れる。一方、発光制
御信号Ｓｃがハイレベルになると、ＦＥＴ９がオフ状態
になり、トランス部８の一次コイル８ａに電流が流れな
くなるとともにトランス部８の二次コイル８ｂの両端に
起電圧が誘起する。この起電圧がレーザダイオード１０
の順方向電圧を越えると、レーサダイオ−１”ＩＱに一
次コイル８ａの最終電流１ｅと、−次・二次コイル８ａ
、８ｂの巻数比ｎ（０，１〜０．０７）に反比例した電
流が流れ、発光強度Ｐｏを持つパルスレーザ光が発生す
る。

又、発光検出部３は前記パルスレーザ光の発光タイミン
グを検出して発光タイミング信号Ｓｔを出力するもので
ある。この発光検出部３は受光部１８と増幅部１９と比
較部２０と信号出力部２１で構成されている。受光部１
８はフォトダイオード２３と抵抗２４〜２６とコンデン
サ２７．２８とからなり、レーザダイオードｌＯから発
光されたパルスレーザ光を直接受光する。増幅部１９は
演算増幅器２９と抵抗３０〜３２とコンデンサ３３とか
らなり、受光部１８からの受光信号を増幅するものであ
る。比較部２０はコンパレータ３４と抵抗３５．３６と
からなり、増幅部１９からの増幅信号を基準電圧と比較
する。信号出力部２１は単安定マルチバイブレータ３７
と抵抗３８とコンデンサ３９とからなり、発光タイミン
グ信号Ｓｔを出力するものである。

そして、パルスレーザ光の直接受光によりフォトダイオ
ード２３に生じた電圧は増幅部１９の演算増幅器２９に
よって増幅される。その後、比較部２０のコンパレータ
３４により増幅部１９からの電圧値と２つの抵抗３５．
３６によって設定された基準電圧値とか比較され、増幅
された電圧か基準電圧より大きくなるとコンパレータ３
４からハイレベルの信号が出力される。さらに、信号出
力部２１において、コンパレータ３４からハイレベルの
信号の立上がりに単安定マルチバイブレータ３７がトリ
ガされて、所定の発光タイミング信号Ｓｔが出力される
。

このように、発光検出部３は発光部２のレーザダイオー
ドＩＯからパルスレーザ光が発光されたときに、発光タ
イミング信号Ｓｔが出力されるように構成されているた
め、発光タイミング信号Ｓｔはパルスレーザ光の出力タ
イミングを示す信号となる。

受光検出部４は物標（被測定物）から反射するパルス光
を受光して受光タイミング信号Ｓｒを出力するものであ
る。この受光検出部４の構成及び作動は基本的に発光検
出部３と同様であるため、発光検出部３での各部材と同
じ符号を付すことにより説明を省略するが、発光検出部
３ではレーザダイオードＩＯからのパルスレーザ光を直
接受光して発光タイミンク信号Ｓｔを出力するのに対し
、受光検出部４では物標によって反射されたパルス光を
受光して受光タイミング信号Ｓｒを出力する点が異なっ
ている。

さらに、制御部５は前記発光タイミング信号Ｓｔと受光
タイミング信号Ｓｒに基づき、物標までの距離りを演算
して距離信号Ｓｊ２を出力するとともに次回のレーザ発
光強度Ｐｏを持つ発光制御信号Ｓｃを出力するものであ
る。この制御部５はフリップフロップ４０と発振部４１
とＡＮＤゲート４２とカウンタ４３とマイクロコンピュ
ータ（以下、マイコンという）４４で構成されている。

ここで、本実施例では、フリップフロップ４０と発振部
４１とＡＮＤゲート４２とカウンタ４３とから距離デー
タ作成手段が構成され、又、マイコン４４にて比較手段
及び判定処理手段か構成されている。

フリップフロップ４０は前記発光タイミング信号Ｓｔと
受光タイミンク信号Ｓｒに応答して物標までの距離りに
比例したパルス幅を持つパルス信号Ｓｗを作成する。発
振部４１は水晶発振器を用い基準クロックｆｏを発生さ
せる公知のものである。ＡＮＤゲート４２はパルス信号
Ｓｗと基準クロックｆｏとの論理積をとる。カウンタ４
３は物標までの距離りに比例したパルス幅内のクロック
数をカウントする。

マイコン４４は、マイコン用ＣＰＵ、ＲＯＭ。

Ｉ１０回路部、クロック発生部等を備え、車載バッテリ
からの安定化電源回路（いづれも図示せず）を介した５
Ｖの安定電源の供給を受けて各種の演算処理を実行する
。

そして、フリップフロップ４０で前記発光タイミング信
号Ｓｔの立上がりに応答してハイレベルとなり、受光タ
イミング信号Ｓｒのハイレベルに応答してローレベルと
なるパルス信号ＳｗをＱ端子より出力する。このパルス
信号Ｓｗのハイレベルとなるパルス幅は物標までの距離
りに比例した値となる。その後、カウンタ４３において
、物標までの距離りに比例したパルス幅内のタロツク数
をカウントしマイコン４４に検出データＤｉとして出力
するとともに、マイコン４４から出力されるリセット信
号のハイレベルに応答して内部のカウント値をリセット
する。ここで、基準クロックｆｏに１５０ＭＨｚを用い
た場合、カウンタ４３のＬＳＢの値は距離換算で１ｍに
なる。

又、距離測定装置ｌには表示部４５が接続され、表示部
４５は制御部５からの距離信号Ｓｌに基づき距離りの表
示を行う７セグメントの表示器（例えば、ＴＬＲ３２１
：（株）東芝製）である。

次に、このように構成した距離測定装置におけるマイコ
ン４４の動作を第３，４図のフローチャートに従って説
明する。

第３図はマイコン４４が実行するメインルーチンを示し
、第４図はマイコン４４が実行する１ｍＳ毎の割り込み
ルーチンを示す。

第３図において、電源投入後、マイコン４４は。

ステップ１００でメモリのカウンタやフラグ等のイニシ
ャライズを行い、さらに、後記ステ・ツブ１０７で使用
する１ブロツクデータ中の平均距離Ｄｎ−１の初期値を
所定の充分大きな値にセットする。

そして、マイコン４４はステップ１０１でデータ有効フ
ラグＦ。Ｋが「１」か否か判断し、この際、初期化によ
りＦ。Ｋ＝０であるので、ステップ１０２に進む。マイ
コン４４はステップ１０２でデータ無効フラグＦＮＧが
「１」か否か判断し、この際、初期化によりＦＮＧ＝０
であるので、ステップ１０１に戻る。

このステップ１０１，１０２の処理の繰り返し中におい
て、第４図での割り込み処理を行う。つまり、マイコン
４４は１ｍＳ毎の割り込み要求か発生すると、ステップ
２００で発光タイミング信号Ｓｔと受光タイミング信号
Ｓｒとに基づくカウンタ４３からの検出データ（測定距
離に応じた時間データ）Ｄｉを入力するとともにカウン
タ４３にリセット信号を送る。そして、マイコン４４は
ステップ２０１で発光制御信号Ｓｃを出力する。

さらに、マイコン４４はステップ２０２でメモリのカウ
ンタｉの値をｒｌＪインクリメントすることにより割り
込み回数ｉを演算する。次に、マイコン４４はステップ
２０３で検出データＤｉと測定可能な最大値Ｄａとを比
較し、検出データＤｉが許容最大値Ｄａより小さいと検
出データＤｉが有効であるとしてステップ２０４に進み
、検出データＤｉが許容最大値Ｄａより大きいと検出デ
ータＤｉが無効であるとしてステップ２０６に進む。

マイコン４４はステップ２０４でメモリのカウンタｊの
値を「１」インクリメントすることにより有効データ数
ｊを演算し、ステップ２０５で検出データＤｉを有効デ
ータＤｊとして記憶する。

そして、マイコン４４はステップ２０６で割り込み回数
ｉが６４回（１ブロック６４個のデータ）であればステ
ップ２０７に進み、割り込み回数ｉが６４回未満であれ
ば当該ルーチンを抜ける。マイコン４４はステップ２０
７で有効データＤｊか８個以上か否か判断し、８個以上
であればステップ２０８でデータ有効フラグＦＯＫを「
１」にセットし、有効データＤｊが８個未満であればス
テップ２０９でデータ無効フラグＦＮＧを「１」にセッ
トする。

このようにしてデータ有効フラグＦ。Ｋ、又はデータ無
効フラグＦＮＧか「ｌ」となると、第３図において、マ
イコン４４はステップ１０３又は１０４に進む。つまり
、マイコン４４はデータ有効フラグＦ。Ｋか「１」なら
ば、ステップ１０３に進み、データ無効フラグＦＮＧが
「１」ならばステップ１０４に進む。

マイコン４４はステップ１０３で今回の有効データブロ
ック中の最大値Ｄ　ｆｆｉ　ａ　！と最小値Ｄ　ｆｆ１
ｌ　ｍを演算し、ステップ１０５で最大値Ｄ　ｆｆ１ａ
□と最小値り７．の差から今回の有効データブロックの
範囲Ｒゎを求める。さらに、マイコン４４はステップ１
０６で今回のブロックでの有効データの平均値そして、
マイコン４４はステップ１０７で前回のブロック（６４
個分のデータＤＩ−Ｄ６４）での有効データ（ＤＩ〜Ｄ
ｊ）の平均値Ｄ　ｎ−１から比較値Ｒ７１，を求める。

即ち、次式のように、比較値Ｒｒ　ｅ　ｆを前回のブロ
ックでの平均距離り、−１に正比例した値として求める
。

Ｒ，＠ｌ　＝Ａ＋Ｂ　−Ｄ、−１−・・　（１）ただし
、Ａ、　　Ｂは定数 次に、マイコン４４はステップ１０８ではステップ１０
３で求めた今回のブロックでの範囲Ｒ３とステップ１０
７で求めた比較値Ｒ７，、とを比較し、範囲Ｒ１が比較
値Ｒｒ　ａ　（より小さいとステップ１０９へ進むとと
もに、範囲Ｒ３が比較値Ｒｒ　ｅ、より大きい場合には
ステップ１０４に進む。そして、マイコン４４はステッ
プ１０９でステップ１０６において求めた平均値（測定
距離に応じた時間データ）Ｄゎに係数Ｋを乗算して表示
用の距離りを算出し、ステップ１１０で表示部４５に距
離信号Ｓｉ！を出力しステップ１１１に進む。

マイコン４４はステップ１０４では有効距離データが得
られなかったので、表示部４５にブランク距離信号を出
力する。その結果、表示部４５での測定距離の表示は行
われない。

その後、マイコン４４はステップ１１１でカウンタ、フ
ラグのリセットを行いステップ１０１へ戻る。

このように本実施例では、フリップフロップ４０と発振
部４１とＡＮＤゲート４２とカウンタ４３（距離データ
作成手段）にて、発光部２（送信手段）によるパルスレ
ーザ光の送信から受光検出部４（受信手段）によるレー
ザ光の反射光の受信までの時間に基づき物標（被測定物
）までの距離データを作成するようにする。そして、マ
イコン４４（比較手段及び無効化手段）は、ステップ１
０５で所定時間内での距離データ群の範囲Ｒ１（−り、
、、−Ｄ、、、）を求め、ステップ１０７で前回のブロ
ックでの平均値心、−１から前記（１）式にて比較値Ｒ
７゜、を求める。即ち、物標までの距離が大きくなるほ
ど大きな比較値Ｒ７゜、を求める。さらに、マイコン４
４はステップ１０８で範囲Ｒ１が比較値Ｒｒ　ｅ　ｆよ
り小さいときのみ今回の距離データを有効化するように
した。

その結果、範囲（距離データ群のバラツキの程度）Ｒ１
と比較する比較値Ｒｒ　＠ｌが距離の増加とともに大き
くされ、物標が近傍にあるときには比較値Ｒ１゜、が小
さな値をとり距離測定精度が高いものとなり、又、物標
が遠方にあるときには比較値Ｒｒ　ｅ　ｆが大きな値を
とり測定可能性か高くなる。

尚、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば、上記実施例では距離データ群のバラツキの程度
を、有効データブロック中の最大値り１．８と最小値り
、。との差、つまり、範囲Ｒ１を用いたが、他にも、標
準偏差や分散であってもよい。

又、■ブロックを決定するための定数（本実施例では６
４個）や１ブロツクでの有効データ判定のための数（本
実施例では８個）は、他の値としてもよい。

さらに、物標までの距離か大きくなるほど大きな比較値
は、前記の（１）式で示したように前回のブロックでの
平均距離り、−３の一次関数にて求めるだけではなく、
二次関数等の他の計算式、あるいは、マツプ化されたデ
ータから算出してもよい。

又、光を用いた距離測定装置以外にも、超音波を用いた
距離測定装置に具体化してもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したようにこの発明によれば、近傍での距離測
定精度を向上させることができるとともに、遠方での測
定領域を拡大することができる優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図、第２図は実施例の距離測定装
置の電気的構成を示す図、第３図はフローチャート、第
４図はフローチャートである。 Ｍｌは送信手段、Ｍ２は受信手段、Ｍ３は距離データ作
成手段、Ｍ４は比較手段、Ｍ５は判定処理手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定物に向けて送信信号を照射する送信手段と、 前記被測定物から反射した前記送信手段による送信信号
   を受信する受信手段と、 前記送信手段による送信信号の送信から前記受信手段に
   よる反射信号の受信までの時間に基づく前記被測定物ま
   での距離データを作成する距離データ作成手段と、 所定時間内での前記距離データ作成手段による距離デー
   タ群のバラツキの程度を、前記被測定物までの距離が大
   きくなるほど大きな比較値と比較する比較手段と、 前記比較手段により前記距離データ群のバラツキの程度
   が前記比較値より小さいときのみ今回の距離データを有
   効化する判定処理手段と を備えたことを特徴とする距離測定装置。