JPH0815434A

JPH0815434A - 距離測定装置

Info

Publication number: JPH0815434A
Application number: JP6164572A
Authority: JP
Inventors: Yasunaga Kayama; 泰永加山; Hirotada Watanabe; 博忠渡邉
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-06-23
Filing date: 1994-06-23
Publication date: 1996-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】様々な使用環境下において測定対象物を的確
に特定し、危険度評価を精度良く行えるようにする。【構成】光源部１の３つの半導体レーザ１ａ，１ｂ，
１ｃからの波長の異なる光を測定対象物に照射したとき
の測定対象物からの反射光の出力レベル間の相対比率
と、測定対象物特性記憶部１２に測定対象物の種別毎に
予め記憶している基準値としての反射光の出力レベル間
の相対比率とを比較するこにより、その測定対象物の種
類を判別するので、その測定対象物が何であるかを的確
に判断できる。そして、その種別情報と測定対象物まで
の距離情報とから衝突等の危険度を評価するので、高い
精度で危険度を評価でき、衝突回避のための車両制御や
警報の出力をより適切に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は距離測定装置に関し、
特に車両等の移動体に搭載され、測定対象物までの距離
を測定して測定対象物への急接近を検知し、衝突事故等
を回避するための距離測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、安全性の向上や自動化、省力化を
目的として、移動体に距離測定装置を搭載し、その距離
情報を利用する技術分野が拡大している。具体的には、
ロボット、自動車、電車等の衝突防止用システム、工場
ラインの搬送車における停止位置制御システムなどがあ
る。

【０００３】これらの用途に適した従来の距離測定装置
として、光パルスの往復時間計測によるレンジファイン
ダがある。これは測定対象物に対して光パルスを出射
し、その反射光を受光するまでに要する時間を計測し、
その時間と光の速度とから測定対象物までの距離を求め
るものである。

【０００４】ところで、この種の距離測定装置で計測し
た距離情報を用いて衝突防止のための警報や制御を行う
には、その距離情報を基にして測定対象物との衝突発生
などの危険度を的確に評価できることが要求される。

【０００５】この危険度の評価に関して、測定対象物が
何であるかを特定できれば、その評価を精度の高いもの
とすることができる。例えば距離測定装置を工場ライン
のように測定対象物の位置や動きが既知の限定された環
境で使用する場合、測定対象物及びその周辺の物体の位
置や動き等の環境情報を予め認識できるので、距離測定
装置を用いて得た距離情報にその環境情報を加味して測
定対象物が何であるかを特定することにより、的確な危
険度評価を行うことができる。

【０００６】これに対し、例えば自動車走行時の障害物
検出に使用した場合、前方障害物との接近度合からガー
ドレールと先行車とを区別し、その情報を加味して危険
度評価を行っている（特公平５−１８０６９号公報）。
また、距離測定装置から得た情報と予め認識しているリ
フレクタのパターンとを比較することにより、リフレク
タと先行車とを区別し、その情報を加味して危険度評価
を行っている（特公平３−３０１１７号公報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
に工場ライン等のかなり限定された使用環境下では的確
な危険度評価を行うことができるが、距離測定装置を自
動車走行時の障害物検出に使用した場合には、上述のよ
うにガードレールやリフレクタと先行車との区別といっ
た、極めて限られた物体を識別できるにすぎず、適切な
危険度判断を行うことは困難であった。

【０００８】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は様々な使用環境下でも的確な危険
度評価を行うことができる距離測定装置を提供すること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項１記載の発明の距離測定装置は、測定対象物に
光を出射する発光手段と、前記測定対象物からの反射光
を受光し、前記反射光の出力レベルを出力する受光手段
と、前記発光手段の光が出射されてから前記反射光を受
光するまでの光の往復時間に基づいて前記測定対象物ま
での距離を演算する距離検出手段とを備えている距離測
定装置において、前記発光手段から出射される複数の異
なる波長の光の中から任意の波長の光を選択する波長選
択手段と、前記波長選択手段によって選択された波長の
光により前記受光手段から出力される前記測定対象物か
らの複数の異なる波長の光の出力レベル間の比率を検知
する反射光レベル検知手段と、前記測定対象物から反射
される複数の異なる波長の光の出力レベル間の比率を、
前記測定対象物の種類を判別するための基準値として予
め記憶しておく記憶手段と、前記反射光レベル検知手段
によって検知された前記測定対象物からの複数の異なる
波長の光の出力レベル間の比率と、前記記憶手段に記憶
されている前記基準値とに基づき、前記測定対象物の種
類を判別する測定対象物判別手段とを備えている。

【００１０】また、請求項２記載の発明の距離測定装置
は、測定対象物に光を出射する発光手段と、前記測定対
象物からの反射光を受光し、前記反射光の出力レベルを
出力する受光手段と、前記発光手段の光が出射されてか
ら前記反射光を受光するまでの光の往復時間に基づいて
前記測定対象物までの距離を演算する距離検出手段とを
備えている距離測定装置において、前記発光手段は、複
数の異なる波長の光を発光する発光部を有し、前記受光
手段は、前記複数の異なる波長に応じて複数の受光部を
有し、前記測定対象物からの複数の異なる波長の反射光
の中から特定の波長の反射光を、前記複数の受光部の中
の対応する各受光部へ透過させる複数の光学部材と、前
記複数の光学部材を透過した波長の光により前記複数の
受光部から出力される前記測定対象物からの複数の異な
る波長の光の出力レベル間の比率を検知する反射光レベ
ル検知手段と、前記測定対象物から反射される複数の異
なる波長の光の出力レベル間の比率を、前記測定対象物
の種類を判別するための基準値として予め記憶しておく
記憶手段と、前記反射光レベル検知手段によって検知さ
れた前記測定対象物からの複数の異なる波長の光の出力
レベル間の比率と、前記記憶手段に記憶されている前記
基準値とに基づき、前記測定対象物の種類を判別する測
定対象物判別手段とを備えている。

【００１１】

【作用】前述のように測定対象物からの複数の異なる波
長の光の出力レベル間の比率と、予め種類を判別するた
め基準値として記憶された測定対象物からの反射光レベ
ルの比率とを比較して測定対象物の判断を行うので、そ
の測定対象物が何であるかを的確に判断できる。

【００１２】また、複数の異なる波長の光を点灯させ、
反射光の中から特定の波長の反射光を光学部材を用いて
透過するので、異なる波長の光を同時に点灯させても測
定可能となり、複数の波長の光を用意しその光を任意に
選択して使用する必要がなくなる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１４】図１はこの発明の一実施例に係る距離測定
装置のブロック図である。距離測定装置は、コンピュー
タ部３、タイミング信号発生部４、３つの半導体レーザ
ドライバ２ａ，２ｂ，２ｃ、光源部１、送光用レンズ
５、受光用レンズ６、受光部７、受信信号切替部８、ア
ンプ９、時間測定部１０及び受信信号レベル検出部１１
から構成されている。なお、タイミング信号発生部４、
３つの半導体レーザドライバ２ａ〜２ｃ、光源部１及び
送光用レンズ５は全体として測定対象物に光を出射する
発光手段を構成し、受光用レンズ６、受光部７、受信信
号切り替え部８、アンプ９、時間測定部１０及び受信信
号レベル検出部１１は全体として反射光を受光して受信
信号を出力する受光手段を構成している。

【００１５】光源部１はそれぞれ異なった波長の光を出
力する３つの半導体レーザ１ａ〜１ｃで構成され、例え
ば半導体レーザ１ａは波長６３０ｎｍの光を、半導体レ
ーザ１ｂは波長９００ｎｍの光を、そして半導体レーザ
１ｃは波長１５５０ｎｍの光を出力する。コンピュータ
部３は、３つの半導体レーザ１ａ〜１ｃのうち今回選択
する半導体レーザを点灯させるために、タイミング信号
発生部４に対して光源選択信号２１を出力する。タイミ
ング信号発生部４は、この光源選択信号２１を受けて３
つの半導体レーザドライバ２ａ〜２ｃのうち今回該当す
る半導体レーザドライバに発光タイミング信号２２ａ，
２２ｂ，２２ｃを出力し、半導体レーザドライバ２ａ〜
２ｃは、その発光タイミング信号２２ａ〜２２ｃを受け
て３つの半導体レーザ１ａ〜１ｃのうち今回該当する半
導体レーザに発光信号２３ａ，２３ｂ，２３ｃを出力す
る。

【００１６】例えばコンピュータ部３が半導体レーザ１
ａを選択して光源選択信号２１を出力した場合、タイミ
ング信号発生部４はその光源選択信号２１を受けて半導
体レーザドライバ２ａに対して発光タイミング信号２２
ａを出力し、半導体レーザドライバ２ａはその発光タイ
ミング信号２２ａを受けて半導体レーザ１ａに対して発
光信号２３ａを出力する。半導体レーザ１ａは、その発
光信号２３ａを受けて発光して波長６３０ｎｍの光パル
スを出力する。

【００１７】光源部１から出力された光パルスは、送光
用レンズ５にて整形された後、外部へ照射され、照射先
に測定対象物が存在する場合その測定対象物で光パルス
が反射され、反射光が受光用レンズ６に入射する。

【００１８】受光用レンズ６に入射した反射光は、集光
されて受光部７に入射し、電気信号（受信信号）に変換
される。受光部７は、半導体レーザ１ａからの波長６３
０ｎｍの反射光、及び半導体レーザ１ｂからの波長９０
０ｎｍの反射光を受光するのに適したＳｉの受光素子７
ａと、半導体レーザ１ｃからの波長１５５０ｎｍの反射
光を受光するのに適したＩｎＧａＡｓの受光素子７ｂと
から構成されている。したがって、半導体レーザ１ａ又
は１ｂが選択された場合、受信信号切替部８はコンピュ
ータ部３から光源選択信号２１を受けて受光素子７ａか
らの受信パルス２４ａを選択し、その受信パルス２４ａ
をアンプ９に出力する。これに対し、半導体レーザ１ｃ
が選択された場合、受信信号切替部８はコンピュータ部
３から光源選択信号２１を受けて受光素子７ｂからの受
信パルス２４ｂを選択し、その受信パルス２４ｂをアン
プ９に出力する。

【００１９】アンプ９では、受信信号２４ａ又は２４ｂ
を増幅して、時間測定部１０及び受信信号レベル検出部
１１に受光信号２５を出力する。

【００２０】時間測定部１０では発光タイミング信号２
２ａ〜２２ｃのいずれかが入力されてから受光信号２５
が入力されるまでの時間を測定し、その時間データ２６
をコンピュータ部３に出力し、また、受信信号レベル検
出部１１では入力された受光信号２５のピークレベル２
７を測定してコンピュータ部３に出力する。この場合測
定範囲内の異なった距離に複数の物体がある場合など、
受信信号２５は１つのパルスとは限らないため、光源部
１からの１つの出射光パルスに対して複数の受信パルス
がある場合は、それぞれ複数のパルスに対して時間デー
タ２６とピークレベル２７がコンピュータ部３に入力さ
れ、それぞれ対応付けて記憶される。

【００２１】一方、測定対象物特性記憶部（記憶手段）
１２は、光源部１から出射される複数の異なる波長の光
の測定対象物からの反射光の出力レベル間の相対比率
を、測定対象物の種類を判別するための基準値として予
め記憶している。

【００２２】ここで、距離測定装置の動作をより具体的
に説明する。なお、コンピュータ部（波長選択手段）３
は半導体レーザ１ａ〜１ｃを順次選択することとする。
まず最初に半導体レーザ１ａを用いた測定のために、コ
ンピュータ部３からタイミング信号発生部４に光源選択
信号２１が出力され、タイミング信号発生部４からは、
半導体レーザドライバ２ａに対して発光タイミング信号
２２ａが出力される。そして、半導体レーザドライバ２
ａから出力される発光信号２３ａによって、半導体レー
ザ１ａから光パルスが出射される。

【００２３】その光パルスが測定対象物に照射される
と、その測定対象物の反射光が受光用レンズ６に入射す
る。受信信号切替部８は、コンピュータ部３からの光源
選択信号２１に応じて、受光素子７ａからの受信パルス
２４ａを選択してアンプ９に出力し、アンプ９では、そ
の受信パルス２４ａを増幅して受光信号２５を時間測定
部１０及び受信信号レベル検出部１１に出力する。時間
測定部１０では、発光タイミング信号２２ａが入力され
てから受光信号２５が入力されるまで時間を測定し、ま
た受信信号レベル検出部１１では、入力した受光信号２
５のピークレベル２７を測定して、コンピュータ部３に
受信パルスの入力順に出力する。

【００２４】コンピュータ部３では、そのとき選択され
ている半導体レーザ１ａからの光の波長、測定結果であ
る時間データ２６及びピークレベル２７を受信パルス毎
に対応付けて記憶する。

【００２５】次に、コンピュータ部（反射光レベル検知
手段）３は、半導体レーザ１ｂを選択し、同様の計測を
行ってそのとき選択されている半導体レーザ１ｂからの
光の波長、測定結果である時間データ２６及びピークレ
ベル２７を受信パルス毎に対応付けて記憶し、更に、半
導体レーザ１ｃを選択し、同様の計測を行ってそのとき
選択されている半導体レーザ１ｃからの光の波長、測定
結果である時間２６及びピークレベル２７を受信パルス
毎に対応付けて記憶する。

【００２６】そして、コンピュータ部（測定対象物判別
手段）３は、測定結果である時間データ２６から測定対
象物までの距離を計算するとともに、測定対象物特性記
憶部１２に記憶した反射光の出力レベル間の相対比率
と、測定結果である各波長のピークレベル２７とから、
測定対象物が何であるかの判別を行い、測定対象物の種
別情報を生成する。

【００２７】例えば、前方車両後部の赤いリフレクタ
は、白いガードレールと比較すれば、波長６３０ｎｍの
光の反射光量が多くなるので、波長６３０ｎｍの光に対
する反射信号のピークレベル（反射光レベル）が高くな
り、他の波長の光に対する反射光レベルは低くなるとい
う赤いリフレクタに固有の反射光の出力レベル間の相対
比率を予め測定対象物判別のための基準値として測定対
象物特性記憶部１２に記憶しておく。そして、測定対象
物特性記憶部１２に記憶された反射光の出力レベル間の
相対比率と、測定して得られた測定対象物からの反射光
の出力レベル間の相対比率とを比較し、両者が一致する
とみなしたとき、その測定対象物が前方車両のリフレク
タであると判別する。

【００２８】すなわち、予め種類を判別するため基準値
として記憶された測定対象物からの反射光の出力レベル
間の相対比率と、選択した波長の光をそれぞれ測定対象
物に照射し測定することにより得た反射光の出力レベル
間の相対比率とを比較して測定対象物の判別を行う。

【００２９】最後に、コンピュータ部３は、測定した測
定対象物すべてについて、その測定対象物までの距離
と、測定対象物の種類判別を行い、その距離情報及び測
定対象物の種別情報に基づいて衝突等の危険度を評価
し、それに応じた信号を出力する。

【００３０】図２はコンピュータ部が実行する測定対象
物までの距離算出及び測定対象物の種類判別の手順を示
すフローチャートである。

【００３１】コンピュータ部３は先ず記憶されたすべて
の時間データを、大気中における光源波長の光の伝播速
度を用いて測定対象物までの距離に変換し記憶する（ス
テップＳ１）。次に、記憶されたすべての距離データに
対して、互いに異なる波長λ１，λ２，λ３を持つ光に
よる測定距離間の差が一定値以内の場合は、同一の測定
対象物を測定していると判断し、またその差が一定値以
上の場合は、異なる測定対象物を測定していると判断
し、測定対象物までの距離を順番に抽出する（ステップ
Ｓ２）。

【００３２】その後、ステップＳ２で抽出された測定対
象物までの距離を順次取り出し、取り出した距離に対応
する波長λ１，λ２，λ３それぞれの波長での測定結果
がある場合には、そのピークレベルを測定対象物からの
反射光の出力レベル（受信信号レベル）として記憶し、
距離に対応する測定結果がない場合には、測定対象物か
らの反射光の出力レベルを０として記憶する（ステップ
Ｓ３）。

【００３３】次に、測定対象物を順番に取り出し、その
測定対象物の波長λ１，λ２，λ３の光に対する反射光
の出力レベルを取り出して、その比率と、測定対象物特
性記憶部１２のデータとの比較を行い、測定対象物の種
類を推定する。ここで、測定対象物特性記憶部１２に
は、上述したように、予め予想されるいろいろな測定対
象物の波長λ１，λ２，λ３の光に対する反射光の出力
レベル間の相対比率が記憶されており、この反射光の出
力レベル間の相対比率と、測定結果である測定対象物の
波長λ１，λ２，λ３の光に対する反射光の出力レベル
間の相対比率とを比較することで、測定対象物が何であ
るかを判別する（ステップＳ４）。

【００３４】その後、各測定対象物に対する各波長の光
での測定距離を平均して測定対象物までの距離として決
定し、測定対象物の種類と関連づけて記憶する（ステッ
プＳ５）。そして、この測定対象物までの距離情報に測
定対象物の種別情報を加味して衝突等の危険度を評価
し、それに応じた信号を出力する（ステップＳ６）。

【００３５】このように、複数の波長に対する測定対象
物からの反射光の出力レベル間の相対比率と、測定対象
物の種別毎に予め記憶している基準値としての反射光の
出力レベル間の相対比率とを比較することにより、その
測定対象物の種類を判別するので、その測定対象物が何
であるかを的確に判断できる。そして、その種別情報と
測定対象物までの距離情報とから衝突等の危険度を評価
するので、高い精度で危険度を評価でき、衝突回避のた
めの自動車のより適切な制御や警報の出力を行うことが
でき、衝突事故の発生を確実に防ぐことができる。

【００３６】なお、この実施例では、波長の異なる複数
の半導体レーザを用いたが、これに限定されることな
く、例えば波長を可変できる半導体レーザを用いるよう
に構成してもよい。

【００３７】また、受光部も、光源（半導体レーザ）の
波長に対応できる受光素子を使用すればよく、光源の波
長によってその個数も異なり、この実施例のように２つ
に限られるものではない。

【００３８】更に、複数波長の光源を同時に点灯し、受
光部には複数波長の光が同時に入らないように各波長専
用の受光素子と必要な波長のみを透過させる光学フィル
タを設けるようにしてもよい。このようにすれば、複数
波長を同時に点灯させることができ、上述の実施例のよ
うに複数の波長を順次選択して使用する必要はない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
の距離測定装置によれば、様々な使用環境下においても
測定対象物が何であるかを的確に判断することができる
ので、衝突等の危険度を高い精度で評価でき、例えば衝
突回避のための車両制御や警報の出力をより適切に行う
ことができる。

【００４０】また、請求項２記載の発明の距離測定装置
によれば、異なる波長の光を同時に点灯させても測定可
能となるので、複数の波長の光を用意しその光を任意に
選択して使用する必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施例に係る距離測定装置
のブロック図である。

【図２】図２はコンピュータ部が実行する測定対象物ま
での距離算出及び測定対象物の種類判別の手順を示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１光源部１ａ，１ｂ，１ｃ半導体レーザ２ａ，２ｂ，２ｃ半導体レーザドライバ３コンピュータ部４タイミング信号発生部５送光用レンズ６受光用レンズ７受光部８受信信号切替部９アンプ１０時間測定部１１受信信号レベル検出部１２測定対象物特性記憶部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象物に光を出射する発光手段と、前記測定対象物からの反射光を受光し、前記反射光の出
力レベルを出力する受光手段と、前記発光手段の光が出射されてから前記反射光を受光す
るまでの光の往復時間に基づいて前記測定対象物までの
距離を演算する距離検出手段とを備えている距離測定装
置において、前記発光手段から出射される複数の異なる波長の光の中
から任意の波長の光を選択する波長選択手段と、前記波長選択手段によって選択された波長の光により前
記受光手段から出力される前記測定対象物からの複数の
異なる波長の光の出力レベル間の比率を検知する反射光
レベル検知手段と、前記測定対象物から反射される複数の異なる波長の光の
出力レベル間の比率を、前記測定対象物の種類を判別す
るための基準値として予め記憶しておく記憶手段と、前記反射光レベル検知手段によって検知された前記測定
対象物からの複数の異なる波長の光の出力レベル間の比
率と、前記記憶手段に記憶されている前記基準値とに基
づき、前記測定対象物の種類を判別する測定対象物判別
手段とを備えていることを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】測定対象物に光を出射する発光手段と、前記測定対象物からの反射光を受光し、前記反射光の出
力レベルを出力する受光手段と、前記発光手段の光が出射されてから前記反射光を受光す
るまでの光の往復時間に基づいて前記測定対象物までの
距離を演算する距離検出手段とを備えている距離測定装
置において、前記発光手段は、複数の異なる波長の光を発光する発光
部を有し、前記受光手段は、前記複数の異なる波長に応じて複数の
受光部を有し、前記測定対象物からの複数の異なる波長の反射光の中か
ら特定の波長の反射光を、前記複数の受光部の中の対応
する各受光部へ透過させる複数の光学部材と、前記複数の光学部材を透過した波長の光により前記複数
の受光部から出力される前記測定対象物からの複数の異
なる波長の光の出力レベル間の比率を検知する反射光レ
ベル検知手段と、前記測定対象物から反射される複数の異なる波長の光の
出力レベル間の比率を、前記測定対象物の種類を判別す
るための基準値として予め記憶しておく記憶手段と、前記反射光レベル検知手段によって検知された前記測定
対象物からの複数の異なる波長の光の出力レベル間の比
率と、前記記憶手段に記憶されている前記基準値とに基
づき、前記測定対象物の種類を判別する測定対象物判別
手段とを備えていることを特徴とする距離測定装置。