JPH095438A - 距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現在車両の計器駆動用として大量に使用さ
れ、コストが安く、かつ小型軽量で耐震性に優れ、さら
に装着容易な交差コイル式ムーブメント等のムーブメン
トを光偏向装置として提供する。 【構成】 ビームを発射するビーム発射手段と、ビーム
の送出方向を指示する角度信号を出力する角度信号発生
手段と、前記ビーム発射手段からのビームを前方に反射
するビーム反射手段と、前記ビーム発射手段によるビー
ムの発射から前記受光手段によるビームの受光までに要
する時間に基づいて前記前方物体までの距離を算出する
距離算出手段とを備えてなることを特徴とする距離測定
装置であって、ビーム発射手段は、回転式ムーブメント
からなり、その回転軸にミラーが取り付けられて、角度
信号発生手段からの角度信号に基づいた方向に、ビーム
発射手段からのビームを発射するためにミラーを回転駆
動するコイルを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば車両の衝突防
止のために光ビームを用いて前方物体までの距離を測定
する距離測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の装置を図９及び図１０に
基づいて説明する。図９において、パルス変調回路１
は、パルス幅Ｔｗ、尖頭値数１０アンペア、繰り返し周
期Ｔｐ（ＴW より十分に大きい）のパルス電流（トリガ
信号）ｉｐを発生し、これによりレーザダイオード（ビ
ーム発射手段）２を、パルス幅ＴW 、尖頭値数ワットの
パルス状レーザ光（送光ビーム）Ｌt を発射する。この
送光ビームＬt は、シリンドリカルレンズ３により所定
のビームに整形され、光偏向装置４に入射される。光偏
向装置４は、電気光学的、または音響光学的偏向器等で
構成され、車両の前部中央部に設けられて車両の進行方
向に一致する中心線ｇを境にしてその左右の所定の範囲
内に光ビームをスキャンして発射するものである。

【０００３】この光偏向装置４のスキャン動作は偏向制
御回路５からの偏向制御信号Ｓｄにより制御されてお
り、偏向制御回路５は、レーザダイオード２を駆動する
パルス変調回路１から出力されるパルス電流ｉｐに同期
してパルス変調回路１から供給される同期信号Ｓｔによ
り制御されて偏向制御信号Ｓｄを光偏向装置４に供給す
る。その結果、光偏向装置４は前記偏向制御信号Ｓｄに
応じた方向に送光ビームＬt を送出（発射）する。そし
て、送光ビームＬt の発射方向は、前記車両の中心軸ｇ
を基準として、その左右方向に所定の範囲内に規制さ
れ、その範囲内を一定の周期でスキャンする。なお、パ
ルス変調回路１からの同期信号Ｓｔは距離検出回路６に
も供給され、送光ビームＬt を送出した時点が距離検出
回路６にも分かるようになっている。

【０００４】このようにして光偏向装置４から車両の左
右方向にスキャンされて送出される送光ビームＬt （図
１０のパルス幅Ｔｗのパルス）の一部が先行車である前
方物体に当たって反射された反射光Ｌr は、送光ビーム
Ｌt の発射から伝播遅延時間τ遅れた反射光Ｌr として
フレネルレンズ７により集光され（図１０Ｌr 参照）、
受光素子８に受光されて電気信号に変換される（図１０
Ｓа参照）。受光素子８の出力信号は微小パルス信号で
あるので、この信号は広帯域増幅器９で増幅されて出力
される受光信号Ｓａに基づき送光ビームＬt の送出から
反射光Ｌr の受光までの伝播遅延時間τを算出し、更に
この伝播遅延時間τ及び光速に基づき先行車までの距離
を示す距離信号Ｒを求め、それを情報処理回路１０に供
給する。

【０００５】また、この先行車を検出したときの光偏向
装置４による送光ビームＬt の偏向角情報θ（偏向制御
信号Ｓｄに対応している）も偏向制御回路５から角度信
号θとして情報処理回路１０に供給されている。また更
に、車速検出装置１１が設けられていて、この車速検出
装置１１から自車速Ｖａが情報処理回路１０に供給され
ている。そして、情報処理回路１０はこのようにして供
給される距離信号Ｒ、角度信号θ及び自車速Ｖａに基づ
き先行車が自車両が走行する車線と同一車線上に存在し
ているのか否か等を判断するようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の距離測定装置に用いられている光偏向装置
は、光学部品としても特殊部品で大量に使用されるよう
な部品ではないので、コストが高く、又それを駆動する
ための回路も複雑化してくるので、コスト低減が要求さ
れるような製品にはなかなか利用できないという問題点
があった。

【０００７】この発明は、このような問題点に着目して
なされたもので、現在車両の計器駆動用として大量に使
用され、コストが安く、かつ小型軽量で耐震性に優れ、
さらに装着容易な交差コイル式ムーブメント等のムーブ
メントを光偏向装置として利用した装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る距離測定
装置は、ビームを発射するビーム発射手段と、該ビーム
発射手段からのビームの送出方向を指示する角度信号を
出力する角度信号発生手段と、回転軸にミラーが傾いて
取り付けられた回転式ムーブメントを有し、該回転式ム
ーブメントを前記角度信号発生手段からの角度信号に基
づいて前記ミラーと共に回転駆動し、そのミラーによっ
て前記ビーム発射手段からのビームを前方に反射するビ
ーム反射手段と、該ビーム反射手段で反射され、さらに
前方物体によって反射されたビームを受光する受光手段
と、前記ビーム発射手段によるビームの発射から前記受
光手段によるビームの受光までに要する時間に基づいて
前記前方物体までの距離を算出する距離算出手段とを備
えてなる。

【０００９】第２発明に係る距離測定装置は、ビームを
発射するビーム発射手段と、該ビーム発射手段からのビ
ームの送出方向を指示する角度信号を出力する角度信号
発生手段と、該ビームを前方に向けて反射せしめるミラ
ーと、該ミラーを取り付けられた回転軸、その回転軸に
固定された回転磁石及び回転磁石を取り巻き、相互に交
差するように配置された２つの駆動コイルよりなる回転
式ムーブメントとを有し、該回転式ムーブメントを前記
角度信号発生手段からの角度信号に基づいて前記ミラー
と共に回転駆動し、そのミラーによって前記ビーム発射
手段からのビームを前方にスキャンして発射し、前方物
体によって反射されたビームを受光する受光手段と、前
記ビーム発射手段によるビームの受光までに要する時間
に基づいて前記前方物体までの距離を算出する距離算出
手段と、該距離算出手段による距離信号と前記角度信号
とより、前方物体の位置情報を得るようにした。

【００１０】

【作用】第１発明における距離測定装置は、光偏向装置
として自動車用計器駆動用として長い間使用されてきて
いるムーブメントの指針軸（回転軸）にミラーを取り付
けて、回転軸と共にミラーを回転駆動し、そのミラーに
レーザダイオード等の発光素子からの光ビームを当てる
ことによって光ビームを前方にスキャンしながら反射す
ることができる。それによって、前方所定範囲内の前方
物体の距離をコストが安く、かつ耐震性のものを得るこ
とができる。

【００１１】第２発明における距離測定装置は、光偏向
装置として自動車用計器駆動用として長い間使用されて
きている交差コイル式ムーブメントの指針軸（回転軸）
にミラーを取り付けて、回転軸と共にミラーを回転駆動
し、そのミラーにレーザダイオード等の発光素子からの
光ビームを当てることによって光ビームを前方にスキャ
ンしながら反射することができる。それによって、前方
所定範囲内の前方物体の距離を非常にコストが安く、か
つ耐震性のものを得ることができる。

【００１２】

【実施例】

［第１実施例］以下、この発明による実施例の構造を図
１乃至図３に示す図面に基づいて説明する。なお、図１
に示す構成のうち、すでに図９に示したものと同一構成
のもの及び均等なものには同一符号を付してその説明を
省略し異なる部分についてのみ以下に説明する。まず、
この発明に係る光偏向装置６０（図９において符号４で
示したものに相当する）を構成するムーブメントの代表
として交差コイル式ムーブメント１９を例にとってその
構造を図２及び図３を参照しながら説明する。すなわ
ち、この交差コイル式ムーブメント１９は、帰零用ヘア
スプリングのないもので、非磁性樹脂製のアッパハウジ
ング２０とロアハウジング２１とからなるボビン２２を
有し、このボビン２２の外周囲には駆動コイル２３ａ及
び２３ｂが互いに直交するように巻回せしめられて構成
されると共に、そのボビン２２の内部に形成された空間
部２４内には、回転磁石２５が、回転軸２６を介して回
転自在に収容されている。

【００１３】また、上記回転磁石２５の下側端面の円周
部には、ストッパーピン２７が下向きに突設され、さら
にロアハウジング２１の内面（前記空間部２４を形成す
る壁面に相当する面）には、前記ストッパーピン２７が
回動する遊嵌される溝２８が円弧状に形成されて、その
溝２８の両端のそれぞれに回転磁石２５に突設されたス
トッパーピン２７が当接されることにより、その回転磁
石２５の回転範囲（例えば図３のΧの範囲）が規制され
るようになっている。なお、前記回転軸２６の回転を規
制する溝２８は、図３に示すように前記中心線ｇに対し
て左右対象に形成されている。

【００１４】次に、上記交差コイル式ムーブメント１９
を収容して形成される光偏向装置６０について説明す
る。前記アッパハウジング２０及びロアハウジング２１
は、一端開口の前記ロアケース２９内に収容され、さら
にそのロアケース２９の開口部には内部に大きな空間部
３１が形成され、かつ周面に、前記送光ビームＬT 、反
射光Ｌr が通る窓３２が形成されてなるアッパケース３
０が係合されてロアケース２９の開口部が閉塞されてい
る。このアッパケース３０の空間部３１内で、前記回転
軸２６の先端にミラー３３が４５度傾斜して取り付けら
れると共に、そのミラー３３はアッパケース３０の天井
部に取り付けられたレーザダイオード２からの送光ビー
ムＬT を水平方向に直角に反射して外部に発射する。ま
たその天井部から垂下して設けられた壁面３０аには受
光素子８が取り付けられて、外部から窓３２を介してア
ッパーケース３０内に入射してくる反射光Ｌr を受光す
る。

【００１５】次に、上記交差コイル式ムーブメント１９
を含んでなる光偏向装置をこの発明の距離測定装置に利
用するために必要な回路構成を図１を参照して以下に説
明する。すなわち、４０は偏向角分析回路で、偏向制御
回路５’から供給されるＰＷＭパルスの偏向制御信号Ｓ
ｄを入力して、その入力パルスのパルス幅を読み取り、
その大きさを示す信号を出力する。４１は第１関数発生
回路で、前記偏向角分析回路４０から供給される信号の
大きさに基づいた第１関数近似信号（図４（Ｂ）の実線
で示されている方の電流値Ι2 に相当する信号）を作成
し、これを次のドライバ４３を介して一方のコイル２３
ｂに供給し、そのコイル２３ｂを駆動して、図４（Ｃ）
の磁界Ε2 を発生する。なお、この偏向制御回路５’か
ら出力される偏向制御信号Ｓｄのパルス幅の最大値、最
小値はその最大パルス幅のとき、ストッパーピン２７が
溝２８の右端に、また最小パルス幅のとき、その左端に
接するように設定されている。

【００１６】４２は第２関数発生回路で、第２関数近似
信号（図４（Α）の実線で示されている方の電流値Ι1
に相当する信号）を作成し、これをドライバ４４を介し
て他方のコイル２３аに供給し、そのコイル２３аを駆
動して図４（Ｃ）の磁界Ε1を発生する。その結果、交
差コイル式ムーブメント１９の回転軸２６は、第２関数
近似信号と、第１関数近似信号によって発生する合成磁
界（図４（Ｃ）のＦ参照）によって左右に所定の範囲
内、この場合は左右４５度の範囲内で、ミラー３３を左
右に周期的に往復回転させる。それによってレーザダイ
オード２からの送光ビームＬT を所定の範囲内に周期的
にスキャンして発射できる。４５は電流源からなる初期
値設定回路で、電源が投入されると、ドライバ４３、４
４から双方のコイル２３ａ、２３ｂに信号が供給される
前にパルス状の電流を一方のコイル２３ａに供給して、
ストッパーピン２７を溝２８の左端の壁面に当接させ
る。

【００１７】４８は表示駆動制御回路で、前記偏向制御
回路５からＰＷＭパルスの偏向制御信号Ｓｄが供給さ
れ、かつ距離検出回路６から距離信号Ｒが供給されてお
り、パルス変調回路１から同期信号Ｓｔが供給される毎
に、表示信号を表示器４７に供給する。表示器４７は、
それらの供給された偏向制御信号ＳｄのＰＷＭパルスの
パルス幅（位相角θに相当する）及び距離信号Ｒに基づ
いて前方物体である先行車Ａの位置が直感的に分かるよ
うに極座標表示（Ｒ，θ）、すなわち同心円状に距離表
示された目盛りが付され、また中心線を境にして左右に
前方物体の存在する方向θが点Αによって点表示され
る。すなわち自車両の前方走行方向から左右に角度θず
れ、かつ距離Ｒ離れた所に位置する前方物体Ａは図１に
示すように点表示される。

【００１８】上記構成において、交差コイル式ムーブメ
ント１９のミラー３３が、レーザダイオード２からの送
光ビームＬT を、中心線ｇを境にして左右に所定の角度
範囲に渡って往復して周期的に等速度でスキャンされる
ように偏向制御回路５から偏向制御信号Ｓｄが出力され
ると、そのＰＷＭパルスのパルス幅に基づいて偏向角分
析回路４０から、第１関数発生回路４１及び第２関数発
生回路４２に対してそのパルス幅の大きさを示す信号が
供給される。それによって、第１及び第２ドライバ４
３、４４が作動して双方のコイル２３ａ及び２３ｂに、
ビームの反射方向に一致する合成磁界（図４（Ｃ）の
Ｆ）が発生される。その結果、ミラー３３が所定の角度
範囲に渡って周期的に矢印Ｂ方向（図１参照）に繰り返
して回転し、レーザダイオード２からの送光ビームＬT
を中心線ｇを中心にして左右に周期的にスキャンさせ、
表示器駆動制御回路４８は、距離検出回路６から距離信
号Ｒが供給されたときの偏向制御信号Ｓｄ（θに相当）
をラッチして表示器４７に前方物体Ａの位置を極座標表
示する。

【００１９】［第２実施例］上記実施例では、送光ビー
ムを図３に示す振れ角Χの範囲内で振らせるようにした
が、この実施例では広い道路を走行する時に使用するこ
の振れ角Χと、それより狭い振れ角Ｙ（図３に符号Ｙで
示される）を択一的に切り替えて選択する構成のものを
図５を用いて説明する。なお、図５において、図１に示
すものと同一のもの、または均等なものには同一符号を
付してその説明は省略する。図５において、５１はデュ
ーティ設定回路で、偏向制御回路５’から出力される２
種類の偏向制御信号Ｓｄ、すなわち最大振れ角Χ、Ｙに
相当するパルス幅の偏向制御信号Ｓｄを外部操作によっ
て切り替えて出力せしめるための指示信号ｄを出力す
る。また、この指示信号ｄは第１関数発生回路４１’及
び第２関数発生回路４２’にも供給されて、このデュー
ティ設定回路５１からの指示で、最大振れ角Χに相当す
る偏向制御信号Ｓｄが選択された時には、第１、第２関
数発生回路４１’、４２’は図４（Α）、（Ｂ）に破線
で示す関数に従って出力し、また最大振れ角Ｙに相当す
る偏向制御信号Ｓｄが選択された時には、第１、第２関
数発生回路４１’、４２’は、図４（Α）、（Ｂ）に実
線で示す関数に従って出力する。それによって、狭い振
れ角Ｙを設定することができる。

【００２０】なお、上記実施例では、光偏向装置６０を
構成するミラー３３とレーザダイオード２とを相対向さ
せ、かつフレネルレンズ７を通った反射光Ｌr を直接受
光素子８で受光する構成としたが、この構成では、受光
素子８の受光面の真正面から反射光Ｌr を受光するには
効率がよいが、少しずれた方向からの反射光Ｌr を受光
すると、結像位置が受光素子８からずれてしまうが、図
３に示すようにフレネルレンズ７と受光素子８との間
に、受光素子８の受光面に、先端が円錐状（頂角が９０
度）に形成された反射面を有する第１反射部材４９を介
在させることによって、フレネルレンズ７を介して各方
向から介して入射してくる反射光Ｌr の一部分が下方に
位置する受光素子８の受光面に反射され受光できる。

【００２１】また、上記実施例では、レーザダイオード
２とミラー３３とを縦方向に配列せしめたが、レーザダ
イオード２とミラー３３との間に他のミラー５０を介在
させ、図６に示すようにレーザダイオード２を横向きに
位置させることによって、縦方向の寸法を小さくするこ
とが可能になる。その場合、レーザダイオード２から発
せられた送光ビームＬT を他のミラー５０で下方に、す
なわち回転軸２６の先端に取り付けられたミラー３３方
向に反射させる構成にする必要がある。

【００２２】更に、上記実施例では光偏向装置６０に交
差コイル式ムーブメント１９を用いたが、これに限ら
ず、計器用として多数使用されてきた可動鉄片型ムーブ
メント、パルスモータ利用のムーブメントであってもよ
いことは言うまでもないことである。また、図７に示す
ようにミラー５２は斜に取り付けたものでなくても、回
転軸２６と平行に鏡面がなるように取り付けてもよい。
その場合、レーザダイオード２によって周方向からミラ
ー５２に送光ビームを当てて、反射させるものであって
もよいことは言うまでもないことである。さらに図８に
示すようにミラー５３を多角柱状に形成し、かつその周
面に鏡面を形成し、回転軸２６の先端部に取り付けても
良いことは言うまでもないことである。

【００２３】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、自動車用計器のムーブメントとして従来使われ
た、又使われているものを使用することによって安価
に、また耐久性、均一性等の品質に優れた距離測定装置
を得ることができるという効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による距離測定装置の実施例を説明す
る全体システムの回路説明図である。

【図２】図１における光偏向装置の詳細断面説明図であ
る。

【図３】図２における光偏向装置のΑΑ断面説明図であ
る。

【図４】交差コイル式ムーブメントのコイルに印加され
る偏向制御信号に対応する電流値及びそれによる合成磁
界を示す図である。

【図５】この発明による他の実施例を説明する全体シス
テムの回路説明図である。

【図６】図１に示した光偏向装置の他の方式による構成
を説明するための説明図である。

【図７】ミラーとレーザダイオードの配置を換えた場合
の他の実施例の説明図である。

【図８】図８のミラーの他の実施例を説明するための図
である。

【図９】従来の距離測定装置の全体回路説明図である。

【図１０】図９の回路を説明するための説明図である。

【符号の説明】

２ レーザダイオード ４ 光偏向装置 ５ 偏向制御回路 ８ 受光素子 １９ 交差コイル式ムーブメント ３３，５０，５２，５３ ミラー ４０ 偏向角分析回路 ４１，４１’ 第１関数発生回路 ４２，４２’ 第２関数発生回路 ４３，４４ ドライバ ４５ 初期値設定回路 ４７ 表示器 ４８ 表示駆動制御回路 ４９ 反射部材 ５１ デューティ設定回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビームを発射するビーム発射手段と、該
   ビーム発射手段からのビームの送出方向を指示する角度
   信号を出力する角度信号発生手段と、回転軸にミラーが
   傾いて取り付けられた回転式ムーブメントを有し、該回
   転式ムーブメントを前記角度信号発生手段からの角度信
   号に基づいて前記ミラーと共に回転駆動し、そのミラー
   によって前記ビーム発射手段からのビームを前方に反射
   するビーム反射手段と、該ビーム反射手段で反射され、
   さらに前方物体によって反射されたビームを受光する受
   光手段と、前記ビーム発射手段によるビームの発射から
   前記受光手段によるビームの受光までに要する時間に基
   づいて前記前方物体までの距離を算出する距離算出手段
   とを備えてなることを特徴とする距離測定装置。
2. 【請求項２】 ビームを発射するビーム発射手段と、該
   ビーム発射手段からのビームの送出方向を指示する角度
   信号を出力する角度信号発生手段と、該ビームを前方に
   向けて反射せしめるミラーと、該ミラーを取り付けられ
   た回転軸、その回転軸に固定された回転磁石及び回転磁
   石を取り巻き、相互に交差するように配置された２つの
   駆動コイルよりなる回転式ムーブメントとを有し、該回
   転式ムーブメントを前記角度信号発生手段からの角度信
   号に基づいて前記ミラーと共に回転駆動し、そのミラー
   によって前記ビーム発射手段からのビームを前方にスキ
   ャンして発射し、前方物体によって反射されたビームを
   受光する受光手段と、前記ビーム発射手段によるビーム
   の受光までに要する時間に基づいて前記前方物体までの
   距離を算出する距離算出手段と、該距離算出手段による
   距離信号と前記角度信号とより、前方物体の位置情報を
   得るようにしたことを特徴とする距離測定装置。