JPH06258434A - 距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 物体からの反射パルス光のレベルの強弱に関
係なく、正確な距離測定を行うことができる距離測定装
置を得る。 【構成】 パルス光を送光する送光装置１と、この照射
されたパルス光の物体７からの反射パルス光を受光して
受光信号を発生する受光装置３と、受光装置３の出力信
号のレベルを所定のレベルと比較して上記物体の検出を
判断する物体検出判断手段６ｃと、この物体検出判断手
段６ｃにより物体７を検出した場合は、検出後の受光信
号の傾きから受光信号が所定のレベルに達するまでに要
する時間を算出し、この算出された時間に基づいてパル
ス光の送光時から物体検出判断手段６ｃによる物体検出
までの遅延時間に補正を行って物体７までの距離を演算
する演算手段６ｄとを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は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、パルス
光の照射時間から受光時間までの遅延時間より物体まで
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】従来、この種の距離測定装置としては、
例えば特開平２−２２８５７９号公報等で開示されてい
るような装置が知られている。図３はその構成を示すブ
ロック図であり、１はレーザダイオード等の発光素子を
駆動してパルス光を発生させる送光装置、２は送光装置
１に接続され、パルス光の発生タイミングとなるクロッ
クパルスを発生するクロック発生器、３はパルス光を照
射された物体７からの反射パルス光を受光して電気信号
に変換する受光装置、４はクロック発生器２に接続され
たサンプルパルス発生器、５はサンプルパルス発生器４
に接続されたサンプルホールド回路、６は送光装置１、
クロック発生器４及びサンプルホールド回路５に接続さ
れ、物体７までの距離等を検出する処理装置である。

【０００３】次に、このように構成された従来装置の動
作を図４、図５を用いて説明する。図４はクロック発生
器２のクロックパルス周期内での動作波形を示す図、図
５はこの距離測定装置が１回の距離測定を行う時間間隔
での動作波形を示す図である。なお、図４，図５におい
て１０ａ，１１ａはクロックパルス、１０ｂ，１１ｂは
パルス光波形、１０ｃ，１１ｃはサンプルホールド回路
５の出力信号である。クロック発生器２は最大測定距離
に相当する時間以上の時間間隔Ｔのクロックパルスを発
生し（図４−１０ａ）、このクロックパルスは送光装置
１に入力される。送光装置１はこのクロックパルスに同
期してパルス光を発生させる（図４−１０ｂ）。このパ
ルス光は物体７により反射され受光装置３により受光さ
れる。受光装置３は光電変換により反射パルス光を電気
信号に変換して高周波増幅し、その出力信号はサンプル
ホールド回路５に入力される（図４−１０ｄ）。一方サ
ンプルパルス発生器４はクロック発生器２からのクロッ
クパルスを計数して、最大測定距離を距離分解能で除し
た値Ｍ以上のクロックパルス計数値を１周期（図５−１
１ａ）として計数を繰り返し、距離分解能に相当する微
小時間△ｔにクロックパルス計数値Ｎを乗じた時間分上
記クロックパルスを遅延させた遅延時間を有するサンプ
ルパルスを発生する（図４−１０ｃ）。サンプルホール
ド回路５は反射光のパルス信号を上記サンプルパルスで
サンプルし、次のサンプルパルスまでその信号レベルを
ホールドする（図４−１０ｅ）。このホールドされた信
号は高周波の反射パルス光の波形を低周波信号に周波数
変換した信号となっている（図５−１１ｅ）。処理装置
６はサンプルホールド回路５の低周波出力信号を反射パ
ルス光検出のしきい値と比較してしきい値以上の信号を
検出し（図５−ＡおよびＢ）、サンプルパルス発生器４
のクロックパルス計数値から距離測定装置と物体の間の
距離を下式（１）により求める。

【０００４】 距離＝計算値Ｎ×△ｔ×光速／２ ・・・（１）

【０００５】すなわちクロックパルス計数値から求めら
れた送受光の時間差に光の速度を乗じ、物体までの往復
距離を求め、その半分が求める距離となる。クロックパ
ルスの計数値Ｎは、計数値が最大検出距離に相当する値
になると０に戻る。以上の動作を測定１周期とし、繰り
返すことで連続的に距離を得る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この種の距離測定装置
の問題点を図６を用いて説明する。図６に示す波形はサ
ンプルホールド回路５の出力信号であり、ＬＴは反射パ
ルス光検出の所定のしきい値を示す。従来装置の処理回
路は物体からの反射パルス光による受光信号をしきい値
ＬＴと比較することで検出し、その時のクロックパルス
の計数値Ｎを用いて距離を算出していた。そのため図で
示すように、受光信号のレベルの強弱によってクロック
パルスの計数値に誤差△Ｎが生じ、それによって測定距
離に△Ｎ×△ｔ×光速／２の誤差が生じていた。そのた
め測定対象物となる物体の反射率が違えば、たとえ同じ
距離に存在しても、その反射光の強弱は異なり、上記の
理由から異なった距離を計測し、測定距離に誤差が生じ
てしまうという問題点があった。例えば、この種の距離
測定装置を車両に装着し、先行車との車間距離を測定し
て、安全車間距離を保つようなシステムに利用した場
合、先行車の車種によって安全車間距離が異なり危険で
ある。すなわち、対象物の反射率によって生じる測定距
離のこの誤差は、この種の装置を組み込んだシステムに
とって、その安全性、信頼性に関わる重要な問題点とな
る。

【０００７】この発明はこのような問題点を解消するた
めになされたもので、距離測定装置から発生するパルス
光による物体からの反射光のレベルの強弱に関係なく、
距離を測定できるようにした距離測定装置を得ることを
目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る距離測定装置は、パルス光を送光する送光装置と、こ
の照射された上記パルス光の物体からの反射パルス光を
受光して受光信号を発生する受光装置と、上記受光装置
の出力信号のレベルを所定のレベルと比較して上記物体
の検出を判断する物体検出判断手段と、この物体検出判
断手段により上記物体を検出した場合は、検出後の受光
信号の傾きから受光信号が所定のレベルに達するまでに
要する時間を算出し、この算出された時間に基づいて上
記パルス光の送光時から上記物体検出判断手段による物
体検出までの遅延時間に補正を行って上記物体までの距
離を演算する演算手段とを備えたものである。

【０００９】また、この発明の請求項２に係る距離測定
装置は、パルス光を送光する送光装置と、この照射され
た上記パルス光の物体からの反射パルス光を受光して受
光信号を発生する受光装置と、上記受光装置の出力信号
のレベルを所定のレベルと比較して上記物体の検出を判
断する物体検出判断手段と、この物体検出判断手段によ
り上記物体を検出した場合は、検出後の受光信号の傾き
から受光信号が所定のレベルに達するまでに要する時間
を算出し、この算出された時間に基づいて上記パルス光
の送光時から上記物体検出判断手段による物体検出まで
の遅延時間に補正を行って上記物体までの距離を演算す
る演算手段と、この演算手段により測定された距離が所
定値より小さいことを判断することで上記物体が霧など
の散乱物であることを判断する判断手段とを備えたもの
である。

【００１０】また、この発明の請求項３に係る距離測定
装置は、パルス光を送光する送光装置と、この照射され
た上記パルス光の物体からの反射パルス光を受光して受
光信号を発生する受光装置と、上記パルス光の発光タイ
ミングをとるためのクロックパルスを発生するクロック
発生器と、複数回のパルス光発生期間を掃引周期とし
て、この１回の掃引周期の中で上記クロックパルスの発
生時から、所定の測定距離に相当する微小時間間隔づつ
遅延させた時期にサンプルパルスを発生するサンプルパ
ルス発生器と、このサンプルパルス信号により上記受光
装置の出力信号をサンプリングするサンプルホールド回
路と、このサンプルホールド回路の出力信号のレベルを
所定のレベルと比較して上記物体の検出を判断する物体
検出判断手段と、この物体検出判断手段により上記物体
を検出した場合は、検出後の受光信号の傾きから受光信
号が所定のレベルに達するまでに要する時間を算出し、
この算出された時間に基づいて上記パルス光の送光時か
ら上記物体検出判断手段による物体検出までの遅延時間
に補正を行って上記物体までの距離を演算する演算手段
と、この演算手段により測定された距離が所定値より小
さいことを判断することで上記物体が霧などの散乱物で
あることを判断し、上記１掃引周期内で上記演算手段に
よる演算を再度行なわせる判断手段とを備えたものであ
る。

【００１１】

【作用】この発明の請求項１に係る距離測定装置によれ
ば、受光信号の波形を取り込むため、検出後の波形の傾
きを得ることができ、これによって検出した受光信号の
レベルがしきい値までに達するに要した時間がわかる。
これにより、物体からの反射パルス光を検出した時のサ
ンプリング総遅延時間に補正をかけることができ、反射
パルス光のレベルの強弱に関係なく、距離を測定するこ
とができる。

【００１２】この発明の請求項２に係る距離測定装置に
よれば、上記作用に加えて、判断手段により、霧などの
散乱物までの距離を測定した場合を判断することができ
る。

【００１３】また、この発明の請求項３に係る距離測定
装置によれば、更に上記更に加えて、霧などの散乱物ま
での距離を測定した場合は、更に測定を繰り返して求め
る物体までの距離を測定することができる。

【００１４】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例１を図について説明
する。図１において、１〜５は図６に示したものと同じ
である。６Ａはサンプルホールド回路５の出力信号のレ
ベルを所定のレベルと比較し物体を検出するとともに、
この出力信号波形を取り込み、距離を演算する処理装置
である。

【００１５】この処理装置６Ａは、送光装置１に接続さ
れ、受光装置１を駆動制御するための送光装置駆動制御
手段６ａと、サンプルパルス発生器４に接続され、サン
プルパルス発生器４を駆動制御するためのサンプルパル
ス発生器駆動制御手段６ｂと、サンプルホールド回路５
に接続され、このサンプルホールド回路５の出力信号に
基づいて受光信号のレベルを所定のレベルと比較するこ
とで物体検出の判断を行う物体検出判断手段６ｃと、こ
の物体検出判断手段６ｃ及びサンプルホールド回路５と
の出力側に接続されるとともに、送光装置駆動制御手段
６ａの出力側に接続され、検出物体までの距離を求める
演算手段６ｄと、この演算手段６ｄに接続された判断手
段６ｅとを備えている。

【００１６】次に、このように構成された実施例１の動
作を説明する。クロック発生器２はクロックパルスを発
生し、それと同期して送光装置１はパルス光を発光させ
る。このパルス光は物体７により反射され受光装置３に
より受光される。受光装置３はこのパルス光を光電変換
し電気信号にした後、高周波増幅し、サンプルホールド
回路５に出力する。一方、サンプルパルス発生器４はク
ロック発生器２からのクロックパルスを計数して、その
計数値Ｎに距離分解能に相当する△ｔを乗じた時間だけ
クロックパルスより遅延させたサンプルパルスを発生す
る。サンプルホールド回路５は、このサンプルパルスに
より受光装置３から出力された受光信号をサンプルし、
次のサンプルパルス発生までホールドする。処理装置６
Ａにおける物体検出判断手段６ｃはこのサンプルホール
ド回路５の出力信号を反射パルス光検出のしきい値と比
較し、しきい値以上の信号を検出することで物体の検出
を判断する。

【００１７】物体検出後における演算手段６ｅの動作を
図２を用いて説明する。なお、図の波形はサンプルホー
ルド回路５の出力信号、すなわち受光信号を示し、ＬＴ
は反射パルス光の検出のためのしきい値、Ｎはそのとき
のサンプルパルス発生器４のクロックパルス計数値を示
す。演算手段６ｄは物体検出判断手段６ｃによる物体の
検出後、クロックパルスでＮＣ回分の受光信号の各レベ
ルからその変化分ＬＣを算出し、波形の傾きＫをＫ＝Ｌ
Ｃ／ＮＣの式によって得る。この傾きＫを用いて、受光
信号がＬＴまで達するに要する時間ＮＴをＮＴ＝ＬＴ／
Ｋなる式によって得る。上記のＮからこのＮＴを差し引
いたＮＳ＝Ｎ−ＮＴは受光信号の開始点までのクロック
パルス計数値であり、これを下式（２）に代入して距離
を求める。

【００１８】 距離＝ＮＳ×△ｔ×光速／２ ・・・（２）

【００１９】クロックパルスの計数値は、計数値が最大
検出距離に相当する値になると０に戻る。以上の動作を
測定１周期とし、繰り返すことで連続的に距離を得る。

【００２０】次に、判断手段６ｅの動作について説明す
る。演算手段６ｄにより距離を測定した結果、測定距離
が所定の距離より近く、かつ物体検出後に読み込んだ受
光信号の波形の傾きが所定の値と比較して小さい場合、
判断手段６ｅは比較的受光波レベルの弱いものが近距離
にあることから、対象物は霧などの散乱物質からの反射
によるものであると判断する。

【００２１】更に、この判断手段６ｅは上述のように散
乱物質を検出した場合は、１掃引周期内で所定の期間を
おいて、再び、演算手段６ｄに上述した距離測定を行な
わせ、こうして再度得られた測定距離を有効として出力
する。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明の請求項
１に係る距離測定装置によれば、パルス光を送光する送
光装置と、この照射された上記パルス光の物体からの反
射パルス光を受光して受光信号を発生する受光装置と、
上記受光装置の出力信号のレベルを所定のレベルと比較
して上記物体の検出を判断する物体検出判断手段と、こ
の物体検出判断手段により上記物体を検出した場合は、
検出後の受光信号の傾きから受光信号が所定のレベルに
達するまでに要する時間を算出し、この算出された時間
に基づいて上記パルス光の送光時から上記物体検出判断
手段による物体検出までの遅延時間に補正を行って上記
物体までの距離を演算する演算手段とを備えたため、物
体からの反射光のレベルの強弱に関係なく正確に距離測
定を行うことができるという効果を奏する。

【００２３】また、この発明の請求項２に係る距離測定
装置によれば、パルス光を送光する送光装置と、この照
射された上記パルス光の物体からの反射パルス光を受光
して受光信号を発生する受光装置と、上記受光装置の出
力信号のレベルを所定のレベルと比較して上記物体の検
出を判断する物体検出判断手段と、この物体検出判断手
段により上記物体を検出した場合は、検出後の受光信号
の傾きから受光信号が所定のレベルに達するまでに要す
る時間を算出し、この算出された時間に基づいて上記パ
ルス光の送光時から上記物体検出判断手段による物体検
出までの遅延時間に補正を行って上記物体までの距離を
演算する演算手段と、この演算手段により測定された距
離が所定値より小さいことを判断することで上記物体が
霧などの散乱物であることを判断する判断手段とを備え
たため、物体からの反射光のレベルの強弱に関係なく正
確に距離測定を行う距離測定装置を実現することができ
るとともに、霧などの散乱物質が測定された場合をも判
断することができるという効果を奏する。

【００２４】また、この発明の請求項３に係る距離測定
装置によれば、パルス光を送光する送光装置と、この照
射された上記パルス光の物体からの反射パルス光を受光
して受光信号を発生する受光装置と、上記パルス光の発
光タイミングをとるためのクロックパルスを発生するク
ロック発生器と、複数回のパルス光発生期間を掃引周期
として、この１回の掃引周期の中で上記クロックパルス
の発生時から、所定の測定距離に相当する微小時間間隔
づつ遅延させた時期にサンプルパルスを発生するサンプ
ルパルス発生器と、このサンプルパルス信号により上記
受光装置の出力信号をサンプリングするサンプルホール
ド回路と、このサンプルホールド回路の出力信号のレベ
ルを所定のレベルと比較して上記物体の検出を判断する
物体検出判断手段と、この物体検出判断手段により上記
物体を検出した場合は、検出後の受光信号の傾きから受
光信号が所定のレベルに達するまでに要する時間を算出
し、この算出された時間に基づいて上記パルス光の送光
時から上記物体検出判断手段による物体検出までの遅延
時間に補正を行って上記物体までの距離を演算する演算
手段と、この演算手段により測定された距離が所定値よ
り小さいことを判断することで上記物体が霧などの散乱
物であることを判断し、上記１掃引周期内で上記演算手
段による演算を再度行なわせる判断手段とを備えたた
め、物体からの反射光のレベルの強弱に関係なく正確に
距離測定を行う距離測定装置を実現することができると
ともに、霧などの散乱物質までの距離が測定された場合
をも判断することができ、このような散乱物質を通し
て、より遠方の対象物を検知することができるという効
果を奏する。したがって例えば、この距離測定装置を車
両に装着し、先行車との車間距離を測定して、安全車間
距離を保つようなシステムに利用した場合、先行車の車
種の違いによって測距誤差を生じることがなく、また、
霧などによる誤検知もないので、システムにとって、そ
の安全性、信頼性を向上させ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】この発明の実施例１を示すブロック図である。

【図２】この発明の実施例１の動作を示す波形図であ
る。

【図３】従来の距離測定装置を示すブロック図である。

【図４】従来の距離測定装置の動作を示すタイムチャー
トである。

【図５】従来の距離測定装置の動作を示すタイムチャー
トである。

【図６】従来の距離測定装置の動作を示す波形図であ
る。

【符号の説明】

１ 送光装置 ２ クロック発生器 ３ 受光装置 ４ サンプルパルス発生器 ５ サンプルホールド回路 ６Ａ 処理装置 ６ｃ 物体検出判断手段 ６ｄ 演算手段 ６ｅ 判断手段 ７ 物体

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年７月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルス光を送光する送光装置と、 この照射された上記パルス光の物体からの反射パルス光
   を受光して受光信号を発生する受光装置と、 上記受光装置の出力信号のレベルを所定のレベルと比較
   して上記物体の検出を判断する物体検出判断手段と、 この物体検出判断手段により上記物体を検出した場合
   は、検出後の受光信号の傾きから受光信号が所定のレベ
   ルに達するまでに要する時間を算出し、この算出された
   時間に基づいて上記パルス光の送光時から上記物体検出
   判断手段による物体検出までの遅延時間に補正を行って
   上記物体までの距離を演算する演算手段と、を備えた距
   離測定装置。
2. 【請求項２】 パルス光を送光する送光装置と、 この照射された上記パルス光の物体からの反射パルス光
   を受光して受光信号を発生する受光装置と、 上記受光装置の出力信号のレベルを所定のレベルと比較
   して上記物体の検出を判断する物体検出判断手段と、 この物体検出判断手段により上記物体を検出した場合
   は、検出後の受光信号の傾きから受光信号が所定のレベ
   ルに達するまでに要する時間を算出し、この算出された
   時間に基づいて上記パルス光の送光時から上記物体検出
   判断手段による物体検出までの遅延時間に補正を行って
   上記物体までの距離を演算する演算手段と、 この演算手段により測定された距離が所定値より小さい
   ことを判断することで上記物体が霧などの散乱物である
   ことを判断する判断手段と、 を備えた距離測定装置。
3. 【請求項３】 パルス光を送光する送光装置と、 この照射された上記パルス光の物体からの反射パルス光
   を受光して受光信号を発生する受光装置と、 上記パルス光の発光タイミングをとるためのクロックパ
   ルスを発生するクロック発生器と、 複数回のパルス光発生期間を掃引周期として、この１回
   の掃引周期の中で上記クロックパルスの発生時から、所
   定の測定距離に相当する微小時間間隔づつ遅延させた時
   期にサンプルパルスを発生するサンプルパルス発生器
   と、 このサンプルパルス信号により上記受光装置の出力信号
   をサンプリングするサンプルホールド回路と、 このサンプルホールド回路の出力信号のレベルを所定の
   レベルと比較して上記物体の検出を判断する物体検出判
   断手段と、 この物体検出判断手段により上記物体を検出した場合
   は、検出後の受光信号の傾きから受光信号が所定のレベ
   ルに達するまでに要する時間を算出し、この算出された
   時間に基づいて上記パルス光の送光時から上記物体検出
   判断手段による物体検出までの遅延時間に補正を行って
   上記物体までの距離を演算する演算手段と、 この演算手段により測定された距離が所定値より小さい
   ことを判断することで上記物体が霧などの散乱物である
   ことを判断し、上記１掃引周期内で上記演算手段による
   演算を再度行なわせる判断手段と、 を備えた距離測定装置。