JPH1020021A - レーザ測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ測距装置に付着した汚れを検出して清
掃を行うとともに清掃しながら計測を継続できるレーザ
測距装置を提供する。 【解決手段】 主レーザ発振器１，送受信光学系２，ス
タートパルス取り出し部３，光検出器４，カウンタ回路
５，信号処理部６からなる通常のレーザ測距装置に，モ
ニタ用光源７，レベル検出回路８と清掃器具９を付加す
る。これにより，汚れを検出，清掃するのみならず，清
掃しながら計測を行うことを可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，レーザ測距装置に
関し，悪影響下で使用するレーザ測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，この種のレーザ測距装置は，車間
距離計測等に用いられ，衝突防止等に寄与するものであ
ったが，前方車両が巻き上げる汚れた水滴や埃が付着し
て汚れるので，光学装置の使用環境としては厳しいもの
であった。そこで，定期的に清掃を行うとか，汚れ検出
装置の付加により警報を発し，警報が出た時点で清掃を
行っていた。また，汚れ検出信号をもとに取得データを
補正する等の方策を講じたり，汚れが付着しにくい構造
とする等であった（特開平７−２８０９２５号公報，特
開平６−３４２０７１号公報，実開平７−９６６１号公
報，以下，夫々従来技術１，２，及び３と呼ぶ，参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，従来の
レーザ測距装置において汚れによって発射したレーザ光
や反射されて戻ってくる光が吸収または散乱され，検出
器に十分な光が入射しないことにより，受信信号が光検
出器のノイズに埋もれ正確な計測が行えなくなることで
あり，また汚れによる散乱光を正規の反射光と勘違いし
てカウンタにストップパルスを送出したり，信号光と散
乱光が重畳して受光波形が崩れることによる動作点のズ
レが生じるので，汚れによる受信電力の低下とその結果
生ずる計測可能距離の減少または汚れからの反射光を検
出したこと等による誤測距等が発生するという欠点があ
った。

【０００４】また，汚れにより反射又は散乱される光量
は少なくても，検出器との距離が極めて近いため，強い
光が検出器に入射する。ここで，反射又は散乱された光
は，２次元的に拡がり，距離の自乗に反比例して強度が
低下するので，ある程度遠方からの光を検出する目的で
感度の高い検出器を使用することになるが，感度の高い
検出器は半面近距離からの反射等による強い光を受光す
ると飽和し，一定時間機能が停止したり，甚だしい場合
は過電流等により破壊されることもあり，汚れにより散
乱された光が検出器に入り，これを飽和されたり，破壊
したりするという欠点を有した。

【０００５】また，汚れがレーザ光を吸収すると局部的
に温度が上昇して，汚れの成分が融け，埃除けのガラス
板等に焼き付き，ガラス板自体をも傷めることになり，
修復不可能となり，遠距離の計測を目的として強力なレ
ーザを使用する場合，このレーザ光を汚れが吸収し，焼
き着いてしまうという欠点がある。

【０００６】さらに，清掃用具がレーザ光の光路を横切
る時にレーザを発射するとレーザ光がこれに当たり，汚
れに当たったのと同様に上記したのと同様の問題を引き
起こし，汚れる割合が少なく，清掃周期が長くてもよい
ならば，清掃期間中は計測を停止し，計測不可による衝
突等の危険性がある場合には車両を停止させることも考
えられるが，前方車両が巻き上げた泥水等が常時付着す
る恐れがあり，頻繁に清掃する必要がある場合には清掃
と計測を別々に行うことはできないので，上記３点を防
ぐ目的で清掃を適宜又は定期的に行うにしても，清掃し
ている間は計測が出来ないという欠点を有した。

【０００７】そこで，本発明の技術的課題は，特性・性
能向上の他に，計測可能距離の増大と信頼性向上と保守
性向上とを図ったレーザ測距装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のレーザ測距装置
は，主レーザ発振器と，送受信光学系と，スタートパル
ス取り出し部と，光検出器と，カウンタ回路と，信号処
理部とを備えたレーザ測距装置において，更に，モニタ
用光源とレベル検出回路と清掃器具とを備えていること
を特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に，本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１０】図１は本発明の実施の形態によるレーザ測
距装置を示すブロック図である。図１を参照すると，レ
ーザ測距装置は，主レーザ発射を行う主レーザ発振器１
と，送受信光学系２と，スタートパルス取り出し部３
と，光検出器４と，カウンタ５と，信号処理部６と，モ
ニタ用光源７と，レベル検出回路８と，清掃器具９と，
ガラス板１０と，部分反射鏡１１と，全部反射鏡１２と
を備えている。

【００１１】主レーザ発振器１から出た光は一部が部分
反射鏡１１で分岐され全反射鏡１２を介してスタートパ
ルス取り出し部３に入り，カウンタ５をスタートさせ
る。

【００１２】一方，部分反射鏡１１で直進した主レーザ
発振器１からの大部分の光は，送受信光学系２を経由し
て，場合によっては途中に取り付けた埃除け用のガラス
板１０の汚れ１３を経由して，目標物１４に照射され
る。

【００１３】目標物１４により反射された光は，送受信
光学系２を再び経由して光検出器４に入射する。光検出
器４の出力信号によりカウンタ５をストップさせる。

【００１４】カウンタ５の計数値から光の往復した時間
を求め，目標物１４までの距離を算出し，この値を表示
したり別のコンピュータ等にデータを送出する。この他
に必要に応じて，光ビームを走査して別の目標を計測す
ることもあるが，本発明の実施の形態においてはその点
が主眼では無いので，走査機構は省略している。

【００１５】以上が本発明に限らず一般的なパルスレー
ザ測距装置の動作であるが，本発明はガラス板１０等に
付着した汚れ１３を検知し，清掃するため以下の機能を
追加している。

【００１６】計測に先立ち，出力の低いモニタ光源７か
ら光を発射する。光検出器４の出力をレベル検出回路８
でモニタする。送受信光学系２や汚れ防止用のガラス板
１０に汚れが付着していると，汚れによりモニタ光が反
射され，光検出器４に強い光が入射するので，光検出器
４の出力レベルが高くなる。ある量以上のレベルが検出
されると清掃器具９に清掃指令が発せられる。その間，
主レーザ発振器１からの主レーザ発射は停止され，モニ
タ光源７からの光のみが発射される。清掃が進み，汚れ
が減少すると汚れからの反射光も減少し，光検出器４の
出力レベルが低下する。

【００１７】レベルが一定値以下になると汚れが除去さ
れたと判断して，主レーザを発射して計測を開始する。

【００１８】再度汚れるまでに十分な時間がある場合
は，汚れ検出，清掃，計測継続，汚れが一定量以上にな
ったら清掃と言う繰り返しで問題はないが，清掃後短時
間で汚れる場合は以下の方法により，清掃しながら計測
を行う。

【００１９】短時間に汚れが増加する場合，清掃器具９
は常に動作させ，これが主レーザの光路を横切る間のみ
レーザを停止して計測を中断し，それ以外は計測を行
う。

【００２０】清掃器具９が主レーザの光路を横切るタイ
ミングはモニタ用光源７からの光により判断する。ま
た，掃器具９が主レーザの光路を横切る時モニタ用の光
を主レーザビームよりも太くしておけば，必ず光が清掃
器具に当たる。その際，汚れ付着時以上の反射があり，
光検出器の受光レベルが高くなる。この時は主レーザの
反射を停止しする。

【００２１】清掃器具９が主レーザの光路を通り過ぎる
と，モニタ用の光も当たらなくなり，光検出器の出力レ
ベルが下がるので，主レーザを反射して計測を再開す
る。

【００２２】清掃器具９が動くのは，機械的動作である
ので，極めて遅い反面，主レーザ反射のタイミングは電
子的動作でコントロール出来るので，極めて早く対応出
来る。従って，モニタ光が清掃器具により反射されたの
を検出して主レーザ反射を制御する間に動く距離は無視
して差し支えない。

【００２３】また，送受を別の光学系で行う装置の場
合，清掃器具９が送信の光路上に無いことは確認できる
が，受信部分の光学系の前を通ることも考えられる。し
かし，受信部分は多くの光を受信するために面積も大き
く，清掃器具９で全体が覆われてしまうことがないこと
と，清掃器具９からの反射光云々を考慮する必要が無い
ので，受信レベルが若干低下するのみで大きな問題とは
ならない。多少レベルが低下するにしても，計測しない
よりは良いので，計測停止処置をする必要がない。

【００２４】更に具体的に，清掃するために機能を図２
のフローチャートに基づいて説明する。

【００２５】図２に示すように，主レーザ発振器１から
の光の発射に先立ち，モニタ用光源７から弱い光を発射
する（ステップＳ１）。この光は，ガラス板１０に汚れ
が付着していなければ，反射を生ずることなく外に出る
が，弱い光のため仮に目標物１４に当たっても検知出来
るほどの光は戻って来ない。

【００２６】一方，ガラス板１０に汚れ１３が付着して
いると，汚れによりモニタ用の光が反射され，光検出器
４との距離が近いため，強い反射光が光検出器４に入射
する。

【００２７】光検出器４の出力を分岐してレベル検出回
路８にてモニタ光の受信レベルを計測する際に，汚れの
有無によりこの強さが異なるので，これをもとに汚れの
有無を識別することが可能となる。

【００２８】信号処理部６は，レベル検出回路８の出力
が規定値以上か否かを判断し，（ステップＳ２），規定
値以下なら主レーザを発射して計測を行うが（ステップ
Ｓ３），規定値以上ならば，清掃を行うため主レーザ発
振器１を停止させると共に，清掃器具９を動作させる
（ステップＳ４）。

【００２９】モニタ用光源７の光を利用して光検出器４
の出力レベル即ちモニタ光の受光レベルを監視し続け，
光検出器の出力レベルが規定値以下に下がれば清掃完了
と判断して，清掃器具９の動作を止め，主レーザ発振器
１を発振させて計測を再開する（ステップＳ５）。

【００３０】清掃後早い時期に，汚れが付着するような
場合もあるので清掃器具９の動作頻度を判定し（ステッ
プＳ６），動作頻度が低い場合は清掃完了と判定した都
度清掃器具を止め，計測のみを継続するが（ステップＳ
７），頻繁に汚れが付着して，清掃を繰り返している場
合は，清掃と計測の同時モードに入る。これは，常時清
掃器具９を動作させ（ステップＳ８），清掃器具９が主
レーザ発振器１からの光の光路を遮らない時のみ，主レ
ーザを発射して計測を行うモードである。

【００３１】清掃器具９が光路を遮る位置に来ると，主
レーザ発振器１の発射に先立ち発射させるモニタ用光源
７からの光が清掃器具９に当たり，反射された光が光検
出器４へ入射し，規定値以上の検出器出力となるので，
これを判定して（ステップＳ９）主レーザ発振器１を停
止させ，計測を一時中断する（ステップＳ１０）。

【００３２】清掃器具９が動いて，光路から外れるとモ
ニタ光の反射が無くなり，光検出器４の出力が規定値以
下となるので，計測可能な状態になったと判断して，主
レーザ発振器１を動作させ計測を開始する（ステップＳ
１１）。

【００３３】このようにして，清掃器具９が光路を遮っ
ていない間のみ計測を行っているので，清掃器具９に主
レーザ発振器１からの光が当たらないことになる。その
結果強い反射光による光検出器４の飽和や，強力なレー
ザ光による清掃器具９を構成する物質のガラス板への焼
き付は生じない。

【００３４】当然のことながら，汚れ方が少ない場合
は，清掃器具９を時々動かすのみとし，計測時間の割合
を増やし，すぐに汚れるような状態の時は清掃器具９を
頻繁に動かす等色々変化させて用いることが出来る。

【００３５】清掃器具９として使用が可能と考えられる
ものは，ワイパー等をモータで動かしたり，洗浄液を吹
き付ける，高圧空気を吹き付ける等がある。

【００３６】洗浄液や高圧空気を吹き付ける方法は汚れ
の付着が著しい場合には必ずしも除去出来ないことが考
えられるので，ここで言う清掃器具とは，固体（ゴムを
含む）が直接汚れに触れて，これを除去するものを言う
こととする。

【００３７】上記のように何らかの形で動力を用いるも
のは，動力部分が故障すると清掃器具９が途中で止ま
り，計測そのものが出来なくなる可能性があるので，無
動力の清掃器具として，路肩に設置された反射器の清掃
に用いられているような，ブラシ等が風で回転するよう
にしたものも考えられる。装置を車両等に搭載している
場合は，これが動くことにより生ずる風が利用出来るの
で，常時清掃が可能である。

【００３８】反面，無動力では清掃器具９を停止させて
おくことが困難となるので，ストッパ等を付けない限
り，汚れの有無に関係なく常時動かすようになってしま
う。ブラシ等が光路を遮る時に，主レーザ発振器１の動
作を停止させることを主眼とする本発明では，このよう
なケースでも装置の運用が可能であることも特徴の一つ
である。

【００３９】図３（Ａ），（Ｂ）は図１の送受信光学系
２の種々の例を示す図である。図３（Ａ），（Ｂ）に示
すように，送受信光学系２には，２種類の方式が考えら
れる。 図３（Ａ）に示すように，レーザ光を出射する
ための光学系，即ちこの場合はコリメートレンズ２２と
反射してきた光を集光する集光レンズ２１が別になった
２軸型である。一方，図３（Ｂ）に示すように，集光レ
ンズ２１を送受で共用し反射鏡２３により送受を分離し
た同軸型の２種である。

【００４０】図３（Ａ）に示す２軸型では，主レーザの
光路，即ち，送信側のコリメートレンズ２２の前に汚れ
が付着しても，それによる反射光は光検出器４に入らな
い場合もある。そのため装置の構成によっては，モニタ
用光源７の光軸を主レーザとズラしたり，モニタ用の別
の光検出器を設ける方が有利な場合もあるので，実際の
装置構造は，図１と同様であるとは限らないが，本発明
の主眼はモニタ用光源７を利用して，汚れの検出と清掃
器具９の位置の検出を行い，清掃しながら計測を可能と
したことである。

【００４１】以上，本発明の実施の形態における説明
で，受信側に汚れが付着したり清掃器具９が有る場合に
ついては特に触れなかったが，これは一般に受信側の光
学系の面積は大きく，全面が清掃器具９で覆われるおそ
れが無いことと，送信側のように主レーザ光により焼き
付が生じたり，光検出器４が飽和したりするおそれが無
いため，計測を続けて（主レーザを発射して）も何ら支
障が無いからである。

【００４２】また，受信レベルの低下により測定値に若
干の誤差が出ることを問題にするような正確な計測を行
いたい場合には，当然のことながら受信側の光路にモニ
タ用の光が当たるようにするとか，逆に低すぎる信号光
受光レベルを検知することにより，汚れの付着状態を検
知することも必要となる。但し，この場合は計測を止め
るのではなく，「受信光の一部が遮られているので，測
距誤差が生じるおそれがある」ことを知らせる信号を出
せばよい。また送信側の汚れと区別するため，別のモニ
タ光を異なるタイミングで受信側のみに照射することも
考えられる。

【００４３】

【発明の効果】以上，説明したように，本発明において
は，モニタ用光源からの光が汚れで反射するのを利用し
て，光検出器の受光レベルの上昇から汚れであることを
識別することと，清掃器具を付加したので，レーザ測距
装置の前面に付着して受信光のレベルを下げ計測可能な
距離を減少させると共に反射光により光検出器を飽和さ
せる等悪影響を与える「汚れ」を検出すると共にこれを
除去（清掃）出来るレーザ測距装置を提供することがで
きる。

【００４４】また，本発明においては，モニタ用光源か
らの光を利用して，強いレーザ光が当たると反射により
光検出器を飽和させたり，構成物質の焼き付により保護
ガラス板を損傷させる恐れのある清掃器具がレーザ光の
光路上を通過する時のみレーザ発射を停止することが出
来るようにしたので，清掃しながら計測が行えることに
より，極めて短時間に汚れが付着するような条件下でも
使用できるレーザ測距装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるレーザ測距装置を示
すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態によるレーザ測距装置の動
作を示すフローチャートである。

【図３】図１の送受信光学系２の種々の例を示す図であ
り，（Ａ）は２軸型，（Ｂ）は同軸型を夫々示してい
る。

【符号の説明】

１ 主レーザ発振器 ２ 送受信光学系 ３ スタートパルス取り出し部 ４ 光検出器 ５ カウンタ ６ 信号処理部 ７ モニタ用光源 ８ レベル検出回路 ９ 清掃器具 １０ ガラス板 １１ 部分反射鏡 １２ 全反射鏡（光路を曲げる必要がある場合に使用
する） １３ 汚れ １４ 目標物 ２１ 集光レンズ ２２ コリメートレンズ ２３ 反射鏡

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主レーザ発振器と，送受信光学系と，ス
   タートパルス取り出し部と，光検出器と，カウンタ回路
   と，信号処理部とを備えたレーザ測距装置において，更
   に，モニタ用光源と，レベル検出回路と，清掃器具とを
   備えていることを特徴とするレーザ測距装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のレーザ測距装置におい
   て，前記主レーザ発振器からの主レーザ発射に先立ち，
   前記モニタ用光源を利用し，前記光検出器のレベルを検
   出することにより，光路上の汚れの有無を確認すると同
   時に前記清掃器具によって清掃を行うと共に，清掃を完
   了したことを確認することを特徴とするレーザ測距装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のレーザ測距装置におい
   て，前記主レーザ発振器からの光が通過する光路上に前
   記清掃器具が存在しないことを確認しながら，清掃と計
   測とを同時に行うことを特徴とするレーザ測距装置。