JPH11125676A - 距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで、かつ、精度よく距離を測定でき
る距離測定装置を提供することである。 【解決手段】 レーザを発光する発光部（３１）と、受
光パルスを検知する受光部（３２）と、受光パルスの所
定の閾値（Ｔｈ）以上である部分のパルス幅（ΔＴ）を
測定する第１タイマ（３４）及び第２タイマ（３５）
と、測定されたパルス幅に対して所定の割合の関係とな
る時間パルス幅（αΔＴ）を演算し、受光パルスが立上
って閾値に達した時点から時間パルス幅だけ経過した時
点を、受光パルスのピーク点（Ｐｅ）と設定する電子制
御ユニット（５）とを備えるとともに、電子制御ユニッ
ト（５）は発光パルスのピーク発生時点から設定された
受光パルスのピーク点までの時間差に対応して物体との
距離を演算することを特徴とする距離測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は前方の障害物検知装
置、或いは、車両の自動走行装置等に使用される距離測
定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりある、距離測定装置に関するも
のとして、例えば、特開昭６２−１３４５８４号には、
レーザ発光パルスの立上り点と立下り点との中間点と、
受光パルスの立上り点と立下り点との中間点との間の時
間間隔を測定して、物体との距離を演算しているものが
記載されている。

【０００３】しかしながら、通常受光パルスはピーク点
を挟んで、左右対称ではないことが多く、この従来技術
によれば、実際の受光パルスのピーク点とは異なった点
を、時間測定の終点とすることになり、距離測定値に誤
差が発生しやすい。

【０００４】又、受光パルスのレベルが大きく、受光回
路が飽和状態となると、前記方法では距離測定が実質的
に不可能になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題とすると
ころは、上記問題を解決する距離測定装置を提供するこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の請求項１においては、前方に発光パルスを間
断的に照射する投光手段と、前記発光パルスが外部の物
体により反射された受光パルスを検知する受光手段と、
前記投光手段の発光パルスの発生時から、前記受光手段
の受光パルスの受光時までの時間差に対応して前記物体
との距離を演算する距離演算手段を備えた距離測定装置
において、更に、前記受光パルスの所定の閾値以上であ
る部分のパルス幅を測定するパルス幅測定手段と、該パ
ルス幅測定手段によって測定されたパルス幅に対して所
定の割合の関係となる時間パルス幅を演算し、前記受光
パルスが立上って前記閾値に達した時点から前記時間パ
ルス幅だけ経過した時点を、前記受光パルスのピーク点
と設定するピーク点設定手段とを備えるとともに、前記
距離演算手段は前記発光パルスのピーク発生時点から前
記ピーク点設定手段によって設定された前記受光パルス
のピーク点までの時間差に対応して前記物体との距離を
演算することを特徴とする距離測定装置とした。

【０００７】また、本発明の請求項２においては、更
に、前記パルス幅測定手段によって演算されたパルス幅
が所定値以上である時に、前記受光パルスによって前記
受光手段が飽和していると判断する受光手段飽和検出手
段を備え、前記ピーク点設定手段は前記受光手段飽和検
出手段が前記受光手段が飽和していると判断した時に
は、前記受光パルスが立上って前記閾値に達した時点か
ら前記パルス幅の所定値に対して所定の割合の関係とな
る時間パルス幅だけ経過した時点を、前記受光パルスの
ピーク点と設定することを特徴とする請求項１記載の距
離測定装置とした。上記請求項１に記載した距離測定装
置によれば、ピーク点設定手段によって距離測定装置に
使用している受光回路に適応したピーク点を設定するこ
とによって、精度よく距離測定を行うことができる。

【０００８】また、上記請求項２に記載した距離測定装
置によれば、受光手段が飽和状態となっても、ピーク点
設定手段によってピーク点を設定することができるた
め、距離測定を行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の特徴
を示す部分のみについて説明する。

【００１０】図１は、本発明による距離測定装置１０
を、必ずしもこれに限定されるものではないが、車両に
搭載したところを表す図である。図１において、車両１
には距離測定装置１０を構成するレーザレーダ３、及
び、レーザレーダ３と電気的に接続された電子制御ユニ
ット５が搭載されている。

【００１１】図２において、レーザレーダ３の発光部３
１において、駆動回路３１３は、発振回路３３により形
成される所定タイミングで、レーザダイオード３１２の
駆動パルスを形成する。レーザダイオード３１２より発
生したレーザ光は、レンズ３１１を介して車両前方に照
射される。

【００１２】図５に基づいて、レーザ光の発生方法を説
明する。図５は駆動回路３１３が発生する駆動パルスを
表している。本実施の形態では、駆動パルスは１msecの
周期で連続的に投射される。ここで、本実施の形態にお
ける距離測定装置１０は、１００msecの周期で車両幅方
向に走査（スキャニング）を行う。したがって、１回の
スキャニングで１００パルスの駆動パルスを車両前方に
照射する。

【００１３】再び図２を参照する。受光部３２では、レ
ンズ３２１を介して、フォトダイオード３２２において
車両前方にある障害物で反射されたレーザ光を受光す
る。フォトダイオード３２２は受光したレーザ光に応じ
たレベルの電気信号（受光パルス）を発生する。

【００１４】フォトダイオード３２２からの信号は、更
に増幅回路３２３で増幅されて第１タイマ３４、及び、
第２タイマ３５に入力される。第１タイマ３４、及び、
第２タイマ３５には、レーザダイオード３１２からも、
後述するように発光時の発光パルスが入力される。後述
するように第１タイマ３４、及び第２タイマ３５は、発
光パルスが発生されてから、受光パルスが到達するまで
の時間を検出して、電子制御ユニット５へと送信する。

【００１５】電子制御ユニット５は後述するように、レ
ーザレーダ３からの信号に基づいて前方物体との距離を
演算する。

【００１６】図３は第１タイマ３４内の構成を表し、ゲ
ートパルス３４１は発光部３１のレーザダイオード３１
２からの発光パルス、及び、受光部３２の増幅回路３２
３を介して、フォトダイオード３２２からの受光パルス
が入力される。第１タイマのゲートパルス３４１は、図
４にあるようにレーザダイオード３１２からの発光パル
スが、その立下り時に閾値：Ｔｈを下回ること（以下、
この点を立下りエッジと呼ぶ）によって立上り、フォト
ダイオード３２２からの受光パルスが、その立上り時に
閾値：Ｔｈを上回ること（以下、この点を立上りエッジ
と呼ぶ）によって立下がるゲートパルス信号を、ゲート
３４３に送信する。

【００１７】ゲート３４３には更に、クロック３４２か
らのクロックパルスが入力されており、ゲートパルス３
４１からのゲートパルス信号が入力されている間（Ｔ１
間）のみ、クロック３４２からのクロックパルスと同周
期のパルス信号を、カウンタ３４４に発信する。カウン
タ３４４は、ゲート３４３から入力されたパルスを計数
し、計数したパルス数に応じた（言い換えれば時間Ｔ１
に応じた）レベルの信号を、電子制御ユニット５に送信
する。

【００１８】一方、第２タイマ３５内の構成も、図示し
ないが、基本的に第１タイマ３４と同一であって、図示
しないゲートパルスは、発光部３１のレーザダイオード
３１２からの発光パルス、及び、受光部３２の増幅回路
３２３を介して、フォトダイオード３２２からの受光パ
ルスが入力される。第２タイマのゲートパルスは、図４
にあるようにレーザダイオード３１２からの発光パルス
の立下りエッジによって立上り、フォトダイオード３２
２からの受光パルスの立下りエッジによって立下がるゲ
ートパルス信号を、図示しないゲートに送信する。

【００１９】ゲートには更に、図示しないクロックから
のクロックパルスが入力されており、ゲートパルスから
のゲートパルス信号が入力されている間（Ｔ２間）の
み、クロックからのクロックパルスと同周期のパルス信
号を、図示しないカウンタに発信する。カウンタは、ゲ
ートから入力されたパルスを計数し、計数したパルス数
に応じた（言い換えれば時間Ｔ２に応じた）レベルの信
号を、電子制御ユニット５に送信する。

【００２０】電子制御ユニット５は、第１タイマ３４、
及び、第２タイマ３５から送信された信号に基づいて、
下式に基づいて、発光パルスと受光パルスとの間の時間
差であるＴｄを演算する。

【００２１】 ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１ （ΔＴ：パルス幅） Ｔｄ＝Ｔ１＋αΔＴ＋Ｔｓ （αΔＴ：時間パル
ス幅） ここで、αは距離測定装置の受光部３２によって決まる
定数であり、０＜α＜１を満足し、図６及び図７にある
ように、時間パルス幅：αΔＴが受光パルスの立上りエ
ッジからピーク点までの時間に対応するように設定され
る。すなわち、時間パルス幅：αΔＴの終点がピーク
点：Ｐｅとなることをねらいとして設定される。又、Ｔ
ｓは発光パルスのピーク点から立下りエッジまでの経過
時間を表す所定値であり、発光部３１によって決定され
る数値である。

【００２２】電子制御ユニット５は、式：Ｌ＝Ｔｄ×Ｃ
／２（Ｃは光速）に基づいて車両前方の障害物までの距
離Ｌを演算する。

【００２３】電子制御ユニット５によって演算されたパ
ルス幅：ΔＴが、ΔＴｍ＜ΔＴ（ΔＴｍは受光部３２が
飽和状態になることを判断するための定数であって、受
光部３２によって決まる）を満足する場合は、図８にあ
るように上式において時間パルス幅：αΔＴは、αΔＴ
ｍとしてＴｄが演算される。

【００２４】上記実施の形態においては、受光部３２に
おいて２つのタイマを使用しているが、本発明は必ずし
もこの実施の形態に限定されるものではなく、１つのタ
イマにても実施できる。この場合、最初の受光パルスに
てＴ１及びＴ２の内、一側を測定し、次の受光パルスに
て他側を測定すればよい。

【００２５】尚、本発明による距離測定装置は、上記実
施の形態に記載したように、必ずしも車上に設置される
ものに限られるものではなく、種々の装置に応用できる
ことは言うまでもない。

【００２６】

【発明の効果】上記したように本発明によれば、簡単な
装置で精度よく物体までの距離を測定でき、低コストな
距離測定装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による距離測定装置を車両に搭載したと
ころを表す図

【図２】本発明による距離測定装置の全体図

【図３】本発明による距離測定装置の第１タイマのブロ
ック図

【図４】本発明による距離測定装置の第１タイマ及び第
２タイマのタイミングチャート

【図５】本発明による距離測定装置の駆動回路の駆動パ
ルスを表す図

【図６】本発明による距離測定装置の強い受光パルスの
場合のピーク設定方法を説明する図

【図７】本発明による距離測定装置の弱い受光パルスの
場合のピーク設定方法を説明する図

【図８】本発明による距離測定装置の受光部が飽和状態
となった場合のピーク設定方法を説明する

【符号の説明】

５ 電子制御ユニット ３１ 発光部 ３２ 受光
部 ３４ 第１タイマ ３５ 第２タイマ Ｐｅ ピー
ク点 Ｔｈ 閾値 ΔＴ パルス幅 αΔＴ 時間パルス幅

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前方に発光パルスを間断的に照射する投
   光手段と、前記発光パルスが外部の物体により反射され
   た受光パルスを検知する受光手段と、前記投光手段の発
   光パルスの発生時から、前記受光手段の受光パルスの受
   光時までの時間差に対応して前記物体との距離を演算す
   る距離演算手段を備えた距離測定装置において、更に、
   前記受光パルスの所定の閾値以上である部分のパルス幅
   を測定するパルス幅測定手段と、該パルス幅測定手段に
   よって測定されたパルス幅に対して所定の割合の関係と
   なる時間パルス幅を演算し、前記受光パルスが立上って
   前記閾値に達した時点から前記時間パルス幅だけ経過し
   た時点を、前記受光パルスのピーク点と設定するピーク
   点設定手段とを備えるとともに、前記距離演算手段は前
   記発光パルスのピーク発生時点から前記ピーク点設定手
   段によって設定された前記受光パルスのピーク点までの
   時間差に対応して前記物体との距離を演算することを特
   徴とする距離測定装置。
2. 【請求項２】 更に、前記パルス幅測定手段によって演
   算されたパルス幅が所定値以上である時に、前記受光パ
   ルスによって前記受光手段が飽和していると判断する受
   光手段飽和検出手段を備え、前記ピーク点設定手段は前
   記受光手段飽和検出手段が前記受光手段が飽和している
   と判断した時には、前記受光パルスが立上って前記閾値
   に達した時点から前記パルス幅の所定値に対して所定の
   割合の関係となる時間パルス幅だけ経過した時点を、前
   記受光パルスのピーク点と設定することを特徴とする請
   求項１記載の距離測定装置。