JPH07332928A - 光距離計の受光回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来のこの種の光距離計においては、受光素
子の出力から反射光成分を抽出するときに、この受光素
子の内部雑音が最大限の状態を設定せざるを得ないもの
であったので、最大測定距離が短くなる問題点を生じて
いた。 【構成】 本発明により、受光回路１０には、受光素子
１１の刻々の電気出力を平滑する平滑回路２２と、この
平滑回路２２により得られる直流電圧からノイズピーク
電圧Ｎｐを演算し得られたノイズピーク電圧Ｎｐに余裕
電圧ΔＶを加算して可変リファレンス電圧Ｖｒを発生す
るリファレンス電圧発生回路２３とからなるノイズ補償
回路２０が設けられた光距離計１としたことで、外光の
レベルに対応して変化する可変リファレンス電圧Ｖｒを
設定するものとして、その時点での測定条件下で測定可
能距離を最大限に延長し、課題を解決するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、対象物に向かい光を照
射してその対象物からの反射光を受信し、発信と受信と
の時間差から距離を測定する光距離計に関するものであ
り、例えば自動車などに搭載されて、走行中の前車との
車間距離あるいは障害物の検出などに用いられるもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の光距離計９０の要部の構
成を示すものが図３であり、この光距離計９０にはパル
ス出力回路９１ａと発光素子９１ｂとから成る発光部９
１が設けられて対象物Ｘに向けてパルス光を照射するも
のとされ、前記対象物Ｘからの反射光が受光回路８０に
より受信されるものとされている。

【０００３】前記受光回路８０には例えばホトダイオー
ドである受光素子８１が設けられて前記反射光により出
力を生じ、これにより前記発光部９１が発光した時点か
らの時間差により距離を測定するものとなるが、このと
きに前記受光素子８１は、太陽光など測定環境における
外光によっても出力を生じているので、前記受光素子８
１からの出力はコンデンサ８２を介するものとされて直
流成分がカットされ、太陽光など一般的には直流出力を
生じさせる外光の影響を受けないものとしている。

【０００４】このときに、前記受光素子８１はその電気
出力には、図４に示すように反射光成分Ｐと共に内部雑
音Ｎを含むものであるので、前記コンデンサ８２を介し
た後の信号は増幅器８３で適宜に電圧増巾を行った後に
電圧比較回路８４の一方の入力端子８４ａに入力され、
この電圧比較回路８４の他方の入力端子８４ｂには前記
内部雑音Ｎの最大値であるノイズピーク電圧Ｎｐ以上の
適宜な電圧として設定した固定リファレンス電圧Ｖｆが
入力され、電圧比較回路８４は両者を比較して、固定リ
ファレンス電圧Ｖｆよりも大きい信号を反射光成分Ｐと
して抽出するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記受
光素子８１には受光する照度が高照度となるに従って内
部雑音Ｎの量も増加すると言う性質があり、例えば晴天
の昼間時などには太陽光などの外光も強いものとなるの
で、これに伴い内部雑音Ｎも電圧レベルが高いものとな
り、従って、前記固定リファレンス電圧Ｖｆを設定する
際には、外光が最大となる状態を考慮しなければ成らな
いものとなる。

【０００６】このことは、当然に固定リファレンス電圧
Ｖｆは比較的に高い電位として設定せざるを得ないもの
となり、これにより、反射光成分Ｐもそれ以上に高い電
位でなければ抽出できないものとなって、反射光成分Ｐ
に高い電位が得られる短距離に光距離計９０の性能が限
定され、特に夜間に測定距離が長いことが要求される車
載用としては性能的に不十分となる問題点を生じ、この
点の解決が課題とされるものとなっていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
課題を解決するための具体的な手段として、発光部から
放射される変調光あるいはパルス光の対象物に反射した
反射光を受光する受光素子と、該受光素子の電気出力か
ら反射光成分を抽出する信号抽出回路とが設けられて成
る光距離計の受光回路において、前記受光回路には、前
記受光素子の刻々の前記電気出力を平滑する平滑回路
と、この平滑回路により得られる直流電圧からノイズピ
ーク電圧を演算し得られたノイズピーク電圧に余裕電圧
を加算して可変リファレンス電圧を発生するリファレン
ス電圧発生回路とからなるノイズ補償回路が設けられ、
前記受光回路は前記電気出力の交流成分と前記可変リフ
ァレンス電圧とを比較して（交流成分＞リファレンス電
圧）の条件で出力を生じて反射光成分を抽出することを
特徴とする光距離計の受光回路を提供することで、特に
夜間の性能を向上させて課題を解決するものである。

【０００８】

【実施例】つぎに、本発明を図に示す一実施例に基づい
て詳細に説明する。図１に符号１で示すものは要部で示
す本発明の光距離計であり、この光距離計１にはパルス
出力回路２ａと発光素子２ｂとから成る発光部２と、受
光回路１０とが設けられ、前記発光部２で照射されるパ
ルス光または変調光の対象物Ｘでの反射光を受光回路１
０で受信し、前記対象物Ｘまでの距離を測定するもので
ある点は従来例のものと同様である。

【０００９】また、前記受光回路１０にはホトダイオー
ドなど受光素子１１が設けられ、この受光素子１１から
の出力をコンデンサ１２を介することで直流成分、即
ち、外光による出力を除外して交流成分が増幅器１３で
適宜に電圧増巾された後に電圧比較回路１４の一方の入
力端子１４ａに入力され、他方の入力端子１４ｂに入力
されるリファレンス電圧との比較が行われて内部雑音Ｎ
の除外が行われ、反射光成分Ｐの抽出が行われるもので
ある点も従来例のものと同様である。

【００１０】ここで、本発明では前記受光回路１０中に
ノイズ補償回路２０を備えるものであり、このノイズ補
償回路２０は直流増幅器２１と、抵抗器Ｒ１、抵抗器Ｒ
２、コンデンサＣとにより構成される平滑回路２２と、
マイクロコンピュータによるリファレンス電圧発生回路
２３とから構成されるものである。

【００１１】加えて、前記平滑回路２２からの出力をデ
ジタル化して前記リファレンス電圧発生回路２３に入力
させるためのＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器２
４、および、前記リファレンス電圧発生回路２３の出力
をアナログ化して前記電圧比較回路１４に入力させるた
めのＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器２５も設けら
れるものとされている。

【００１２】そして、前記ノイズ補償回路２０は前記受
光素子１１の出力に直接に接続されて、この受光素子１
１の太陽光など外光を含む全ての出力が入力されるもの
とされている。また、このノイズ補償回路２０の出力は
前記電圧比較回路１４の他方の入力端子１４ｂに接続さ
れるものとされている。

【００１３】次いで、上記の構成とした受光回路１０の
動作について説明を行えば、先ず、前記ノイズ補償回路
２０の直流増幅器２１には、外光成分を含む受光素子１
１の出力の全てが入力されるものであり、この出力を波
形に変化を来すことなく適宜レベルに電圧増巾し平滑回
路２２に入力させるものとされている。

【００１４】このときに、前記した外光成分は、例え太
陽光によるものであっても、この受光回路１０が車載用
である場合には走行条件などにより、ある程度のレベル
変動を生じることは避けられないのでリップル成分を含
むものとなり、このリップル成分は直流増幅器２１で増
巾を行った後にも当然に含まれるものとなる。

【００１５】前記平滑回路２２は上記のリップル成分を
除去するために設けられたものであり、この平滑回路２
２内に設けられたコンデンサＣに充放電が行われ、平滑
回路２２の出力では前記したリップル成分は排除されて
直流波形が得られるものとなる。尚、前記コンデンサＣ
には比較的に高抵抗値の抵抗器Ｒ２が並列に接続され、
例えば日没時など外光のレベルが徐々に減少していく状
態に対してはコンデンサＣの充電量を少しずつ放電さ
せ、全体レベルの大きな変化に追従可能としている。

【００１６】従って、前記平滑回路２２からの出力は、
光距離計１が作動している刻々の外光の平均値となり、
即ち、前記受光素子１１のその時点における平均的な受
光量と見做すことができるものとなり、この値（電圧）
がＡ／Ｄ変換器２４によりデジタル量に変換されて、前
記リファレンス電圧発生回路２３に入力される。

【００１７】前記リファレンス電圧発生回路２３には、
予めに前記受光素子１１の受光量に対し発生する内部雑
音Ｎのノイズピーク電圧Ｎｐが測定され記憶されている
ものであり、よって、前記平滑回路２２からの入力電圧
に対応して、そのときに発生することが予想されるノイ
ズピーク電圧Ｎｐが得られるものとされ、同時に、得ら
れたノイズピーク電圧Ｎｐに適宜量の余裕電圧ΔＶを加
算し、可変リファレンス電圧Ｖｒとする機能も設けられ
ている。

【００１８】図２は、上記のようにして求められた可変
リファレンス電圧Ｖｒを示すものであり、その時点の外
光の強度に対応するノイズピーク電圧Ｎｐがリファレン
ス電圧発生回路２３内で、例えばテーブルサーチ法など
適宜の手段により求められ、更に前記ノイズピーク電圧
Ｎｐに余裕電圧ΔＶが加算され、可変リファレンス電圧
Ｖｒが演算されるものとなる。

【００１９】尚、上記は本発明の構成原理を説明するも
のであり、実際の実施に当たっては前記リファレンス電
圧発生回路２３においては前記受光素子１１の出力から
一旦に前記ノイズピーク電圧Ｎｐを求め、更にこのノイ
ズピーク電圧Ｎｐに余裕電圧ΔＶを加算するなど煩雑な
手順を行う必要はなく、入力された電圧から直接に可変
リファレンス電圧Ｖｒを求めるものとして良い。

【００２０】このようにしてリファレンス電圧発生回路
２３により設定された可変リファレンス電圧ＶｒはＤ／
Ａ（デジタル／アナログ）変換器２５によりアナログ値
に変換されて、前記電圧比較回路１４の他方の入力端子
１４ｂに印加され、この電圧比較回路１４により上記に
も説明したように反射光出力Ｐの抽出が行われるもので
ある。

【００２１】上記の構成としたことで、本発明の受光回
路１０はその測定を行う際の外光の明るさに応じた可変
リファレンス電圧Ｖｒを設定する（図２参照）ものとな
る。即ち、測定が晴天下など明るい状態であれば、ノイ
ズ補償回路２０はそれに対応する高い電圧の可変リファ
レンス電圧Ｖｒを設定し、夜間など暗い状態であれば低
い電圧の可変リファレンス電圧Ｖｒを設定するものとな
る。

【００２２】ここで、光距離計１の測定可能距離と前記
可変リファレンス電圧Ｖｒとの関係について考察してみ
ると、電圧比較回路１４は受光素子１１の出力中の交流
成分と可変リファレンス電圧Ｖｒとを比較し、（交流成
分＞可変リファレンス電圧）のときに反射光成分Ｐを抽
出できるものであるので、可変リファレンス電圧Ｖｒが
低いときほど反射光成分Ｐも低いレベルのものが抽出可
能となる。

【００２３】このときに、前記反射光成分Ｐが低いレベ
ルに成ると言うことは、発光部２の出力が一定である光
距離計１においては対象物Ｘまでの距離が遠いと言うこ
とであり、即ち、本発明の構成では測定時点の外光の明
るさに対応して、測定可能とする距離が変化するものと
なり、しかも、ノイズ補償回路２０により可変リファレ
ンス電圧Ｖｒがその時点のノイズピーク電圧Ｎｐよりも
僅かに大きく成るように設定されているので、実質的に
光距離計１にはその測定条件での測定距離を最大とする
状態が設定されるものとなる。

【００２４】従って、本発明の光距離計１を車載用とし
て車間距離など前方障害物の検出に使用するときには、
目視によっても充分に障害物の確認が可能な昼間に比べ
て、視認性が劣り目視確認が実質的に不可能な夜間には
測定距離が延長されるものとなり、予告がより早い時点
から行えるものとなり実用性が向上する。

【００２５】

【発明の効果】以上に説明したように本発明により、受
光回路には、受光素子の刻々の電気出力を平滑する平滑
回路と、この平滑回路により得られる直流電圧からノイ
ズピーク電圧を演算し得られたノイズピーク電圧に余裕
電圧を加算して可変リファレンス電圧を発生するリファ
レンス電圧発生回路とからなるノイズ補償回路が設けら
れた光距離計としたことで、外光のレベルに対応して変
化する可変リファレンス電圧を設定するものとして、そ
の時点での測定条件下で測定可能距離を最大限に延長
し、これにより車載用としたときには、目視確認がな夜
間には測定距離が延長されるものして、予知を早めるも
のとし実用性の向上に極めて優れた効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る光距離計の受光回路の一実施例
を示すブロック図である。

【図２】 同じ実施例により設定される可変リファレン
ス電圧の状態を示すグラフである。

【図３】 従来例を示すブロック図である。

【図４】 反射光成分の抽出状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１……光距離計 ２……発光部 ２ａ……パルス出力回路 ２ｂ……発光素子 １０……受光回路 １１……受光素子 １２……コンデンサ １３……増幅器 １４……比較回路 １４ａ、１４ｂ……入力端子 ２０……ノイズ補償回路 ２１……直流増幅器 ２２……平滑回路 ２３……リファレンス電圧発生回路 ２４……Ａ／Ｄ変換器 ２５……Ｄ／Ａ変換器 Ｎ……内部雑音 Ｐ……反射光成分 Ｎｐ……ノイズピーク電圧 Ｖｒ……可変リファレンス電圧 ΔＶ……余裕電圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光部から放射される変調光あるいはパ
   ルス光の対象物に反射した反射光を受光する受光素子
   と、該受光素子の電気出力から反射光成分を抽出する信
   号抽出回路とが設けられて成る光距離計の受光回路にお
   いて、前記受光回路には、前記受光素子の刻々の前記電
   気出力を平滑する平滑回路と、この平滑回路により得ら
   れる直流電圧からノイズピーク電圧を演算し得られたノ
   イズピーク電圧に余裕電圧を加算して可変リファレンス
   電圧を発生するリファレンス電圧発生回路とからなるノ
   イズ補償回路が設けられ、前記受光回路は前記電気出力
   の交流成分と前記可変リファレンス電圧とを比較して
   （交流成分＞リファレンス電圧）の条件で出力を生じて
   反射光成分を抽出することを特徴とする光距離計の受光
   回路。