JPH11160431A - 距離測定装置 - Google Patents
距離測定装置Info
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- JPH11160431A JPH11160431A JP9325968A JP32596897A JPH11160431A JP H11160431 A JPH11160431 A JP H11160431A JP 9325968 A JP9325968 A JP 9325968A JP 32596897 A JP32596897 A JP 32596897A JP H11160431 A JPH11160431 A JP H11160431A
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- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
- G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
- G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
- G02B5/021—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
- G02B5/0231—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures the surface having microprismatic or micropyramidal shape
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- G02B5/0273—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
- G02B5/0278—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in transmission
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/04—Prisms
- G02B5/045—Prism arrays
Abstract
(57)【要約】
【課題】送光ビームの検出領域内に位置する測定対象物
からの反射光の強度が一定である距離測定装置を提供す
る。 【解決手段】送光レンズ１０１は一部の領域に、多数の
微小プリズム１０２から成る拡散素子１１０を備えてい
る。微小プリズム１０２の高さｈはいずれも同じである
が、ピッチｐは光軸１００からの距離に依存して異なっ
ており、従ってその頂角δも光軸１００からの距離に応
じて異なっている。送光レンズ１０１は、光源１３０か
ら射出された発散光束を所定の開き角度にコリメートす
る機能を有している。拡散素子１１０は矢印１２０から
見た面内において、斜線部で示される特定の領域に形成
されており、送光レンズ１０１の拡散素子１１０の部分
を通過する光線は場所により変化する所定の偏向を受け
るが、送光レンズ１０１の他の部分を通過する光線は偏
向を受けずにそのままコリメートされる。
からの反射光の強度が一定である距離測定装置を提供す
る。 【解決手段】送光レンズ１０１は一部の領域に、多数の
微小プリズム１０２から成る拡散素子１１０を備えてい
る。微小プリズム１０２の高さｈはいずれも同じである
が、ピッチｐは光軸１００からの距離に依存して異なっ
ており、従ってその頂角δも光軸１００からの距離に応
じて異なっている。送光レンズ１０１は、光源１３０か
ら射出された発散光束を所定の開き角度にコリメートす
る機能を有している。拡散素子１１０は矢印１２０から
見た面内において、斜線部で示される特定の領域に形成
されており、送光レンズ１０１の拡散素子１１０の部分
を通過する光線は場所により変化する所定の偏向を受け
るが、送光レンズ１０１の他の部分を通過する光線は偏
向を受けずにそのままコリメートされる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象物に光束
を照射し、その反射光から測定対象物までの距離を測定
する距離測定装置に関する。
を照射し、その反射光から測定対象物までの距離を測定
する距離測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平７−２５３４６０は、複数方向の
障害物を検出するため、送信レンズから射出した光を複
数の方向に分割するプリズムを配置した距離測定装置を
開示している。また、特開平６−１１８１６１は、半導
体レーザの前方に回折格子を配置することにより送光パ
ターンの変形を行う光センシング装置を開示している。
障害物を検出するため、送信レンズから射出した光を複
数の方向に分割するプリズムを配置した距離測定装置を
開示している。また、特開平６−１１８１６１は、半導
体レーザの前方に回折格子を配置することにより送光パ
ターンの変形を行う光センシング装置を開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上の先行技術は、い
ずれも、光ビームの照射角度を広げることにより検出範
囲を拡大する技術を教示しているが、拡大された照射範
囲に対して、その反射信号の強度を確保する技術は教示
していない。
ずれも、光ビームの照射角度を広げることにより検出範
囲を拡大する技術を教示しているが、拡大された照射範
囲に対して、その反射信号の強度を確保する技術は教示
していない。
【０００４】本発明は、このような先行技術を鑑みて成
されたものであり、その目的は、照射された光ビームの
所定の範囲内にある目標からの反射光強度がほぼ一定と
なる距離測定装置を提供することである。
されたものであり、その目的は、照射された光ビームの
所定の範囲内にある目標からの反射光強度がほぼ一定と
なる距離測定装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、光束が目標ま
で往復する時間を測定することによって、目標までの距
離を測定する距離測定装置において、光源と、光源から
の光束を偏向させる偏向手段と、目標で反射された光束
を受光する受光手段とを有し、偏向手段は、光軸に垂直
な平面へ投影した形状が、受光手段で受光される光束の
強度が一定となる形状を有していることを特徴とする。
で往復する時間を測定することによって、目標までの距
離を測定する距離測定装置において、光源と、光源から
の光束を偏向させる偏向手段と、目標で反射された光束
を受光する受光手段とを有し、偏向手段は、光軸に垂直
な平面へ投影した形状が、受光手段で受光される光束の
強度が一定となる形状を有していることを特徴とする。
【０００６】例えば、前記光源から射出される光束はガ
ウス分布の強度分布を有し、前記偏向手段の形状はｅｘ
ｐ（θ2 ／α2 ）／（ｃｏｓ6 θｓｉｎ2 θ）（θは光
軸と光線がなす角度、αは光源からの光束の広がり角
度）で表される曲線で囲まれた形状である。
ウス分布の強度分布を有し、前記偏向手段の形状はｅｘ
ｐ（θ2 ／α2 ）／（ｃｏｓ6 θｓｉｎ2 θ）（θは光
軸と光線がなす角度、αは光源からの光束の広がり角
度）で表される曲線で囲まれた形状である。
【０００７】距離測定装置は、好適には、前記光源を光
軸に対して垂直に振動させる光源振動手段と、前記受光
手段からの信号を受け、反射光束の振幅を計算する振幅
計算手段と、前記光源の回転を検出する回転検出手段
と、振幅計算手段と回転検出手段の出力に基づいて目標
を判別する目標判別手段とを更に有している。
軸に対して垂直に振動させる光源振動手段と、前記受光
手段からの信号を受け、反射光束の振幅を計算する振幅
計算手段と、前記光源の回転を検出する回転検出手段
と、振幅計算手段と回転検出手段の出力に基づいて目標
を判別する目標判別手段とを更に有している。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。まず、本発明の第１の
実施の形態について図１〜図３を用いて説明する。図１
（ａ）に示されるように、送光レンズ１０１は、一部の
領域に拡散素子１１０を備えている。拡散素子１１０は
多数の微小プリズム１０２から成り、微小プリズム１０
２の高さｈはいずれも同じであるが、ピッチｐは光軸１
００からの距離に依存して異なっており、従ってその頂
角δも光軸１００からの距離に応じて異なっている。
の実施の形態について説明する。まず、本発明の第１の
実施の形態について図１〜図３を用いて説明する。図１
（ａ）に示されるように、送光レンズ１０１は、一部の
領域に拡散素子１１０を備えている。拡散素子１１０は
多数の微小プリズム１０２から成り、微小プリズム１０
２の高さｈはいずれも同じであるが、ピッチｐは光軸１
００からの距離に依存して異なっており、従ってその頂
角δも光軸１００からの距離に応じて異なっている。
【０００９】送光レンズ１０１は、光源１３０から射出
された発散光束を所定の開き角度にコリメートする機能
を有している。拡散素子１１０を構成している多数の微
小プリズム１０２は、場所に応じて異なる頂角δを有し
ているため、異なる位置に入射する光線１０３、１０４
はそれぞれ異なる偏向角を受ける。
された発散光束を所定の開き角度にコリメートする機能
を有している。拡散素子１１０を構成している多数の微
小プリズム１０２は、場所に応じて異なる頂角δを有し
ているため、異なる位置に入射する光線１０３、１０４
はそれぞれ異なる偏向角を受ける。
【００１０】この偏向角βはβ＝ａｒｃｓｉｎ（ｎｓｉ
ｎδ）−δで表され、頂角δが小さい場合には、β＝
（ｎ−１）δで近似される。ここに、ｎは微小プリズム
１０２の屈折率である。
ｎδ）−δで表され、頂角δが小さい場合には、β＝
（ｎ−１）δで近似される。ここに、ｎは微小プリズム
１０２の屈折率である。
【００１１】光線１０４と１０５の間の斜線部分は光源
１３０から異なる方向に発散する光束を表し、これは送
光レンズ１０１でほぼ同方向にコリメートされた後、黒
く塗りつぶされた微小プリズム１０２を透過する。黒く
塗りつぶされた微小プリズム１０２のピッチが同じであ
れば、その透過光は光束１０６で示されるように所定の
方向に進む光束に変換される。言い換えれば、同じピッ
チの微小プリズムは、光源１３０からの発散する微細光
束を所定の方向に進む微細光束に変換する機能を有して
いる。
１３０から異なる方向に発散する光束を表し、これは送
光レンズ１０１でほぼ同方向にコリメートされた後、黒
く塗りつぶされた微小プリズム１０２を透過する。黒く
塗りつぶされた微小プリズム１０２のピッチが同じであ
れば、その透過光は光束１０６で示されるように所定の
方向に進む光束に変換される。言い換えれば、同じピッ
チの微小プリズムは、光源１３０からの発散する微細光
束を所定の方向に進む微細光束に変換する機能を有して
いる。
【００１２】図１（ｂ）に示されるように、拡散素子１
１０は矢印１２０から見た面内において、斜線部で示さ
れる特定の領域に形成されており、送光レンズ１０１の
拡散素子１１０の部分を通過する光線は場所により変化
する所定の偏向を受けるが、送光レンズ１０１の他の部
分を通過する光線は偏向を受けずにそのままコリメート
される。言い換えれば、送光ビームのうち、偏向を受け
る光束の割合は、図１（ｂ）の斜線部の形状、すなわち
幅ｗの変化により調整される。
１０は矢印１２０から見た面内において、斜線部で示さ
れる特定の領域に形成されており、送光レンズ１０１の
拡散素子１１０の部分を通過する光線は場所により変化
する所定の偏向を受けるが、送光レンズ１０１の他の部
分を通過する光線は偏向を受けずにそのままコリメート
される。言い換えれば、送光ビームのうち、偏向を受け
る光束の割合は、図１（ｂ）の斜線部の形状、すなわち
幅ｗの変化により調整される。
【００１３】次に、任意の形状の送光ビームを可能とす
る設計手段について図２と図３を用いて説明する。図３
に示されるように、車や自律走行ロボットなどの移動体
３００は前述の送光レンズ１０１を介して前方に送光ビ
ーム３０１を放射する。送光ビーム３０１は、送光レン
ズ１０１に設けられた拡散素子１１０の機能により、移
動体３００の前方に光軸３０３を中心に幅２ａで延びる
形状を有している。図中、送光ビーム３０１の輪郭が障
害物の検出領域を示している。
る設計手段について図２と図３を用いて説明する。図３
に示されるように、車や自律走行ロボットなどの移動体
３００は前述の送光レンズ１０１を介して前方に送光ビ
ーム３０１を放射する。送光ビーム３０１は、送光レン
ズ１０１に設けられた拡散素子１１０の機能により、移
動体３００の前方に光軸３０３を中心に幅２ａで延びる
形状を有している。図中、送光ビーム３０１の輪郭が障
害物の検出領域を示している。
【００１４】図３において、ターゲット３０２は検出領
域の境界に位置しており、これより外側では検出されな
い限界位置にある。言い換えれば、ターゲット３０２に
よる散乱光成分のうち、移動体３００に設けられた不図
示の受光素子に受光される光量はその限界値にあり、こ
れはターゲット３０２が光軸３０３に平行に境界に沿っ
て移動されても変わらない。
域の境界に位置しており、これより外側では検出されな
い限界位置にある。言い換えれば、ターゲット３０２に
よる散乱光成分のうち、移動体３００に設けられた不図
示の受光素子に受光される光量はその限界値にあり、こ
れはターゲット３０２が光軸３０３に平行に境界に沿っ
て移動されても変わらない。
【００１５】このように移動体３００の前方に一定の幅
で延びている送光ビーム３０１は、拡散素子が形成され
ていない送光レンズによる送光ビーム３０５の外側に位
置する障害物を検出することを可能にする。つまり、図
３に描かれているターゲット３０２は、拡散素子を持た
ない通常の送光レンズによって作り出される開き角γの
送光ビーム３０５の外側に位置しており、このため通常
の送光ビーム３０５では検出され得ないが、送光ビーム
３０１はこのターゲット３０２に向かう開き角θの光線
３０４を含んでいるので、ターゲット３０２を検出し得
る。
で延びている送光ビーム３０１は、拡散素子が形成され
ていない送光レンズによる送光ビーム３０５の外側に位
置する障害物を検出することを可能にする。つまり、図
３に描かれているターゲット３０２は、拡散素子を持た
ない通常の送光レンズによって作り出される開き角γの
送光ビーム３０５の外側に位置しており、このため通常
の送光ビーム３０５では検出され得ないが、送光ビーム
３０１はこのターゲット３０２に向かう開き角θの光線
３０４を含んでいるので、ターゲット３０２を検出し得
る。
【００１６】このように、送光ビーム３０１は、移動体
３００の前方に存在する障害物を漏れなく検出するが、
走行路外の障害物は殆ど検出しないので、障害物の認識
ソフトの単純化に好適である。
３００の前方に存在する障害物を漏れなく検出するが、
走行路外の障害物は殆ど検出しないので、障害物の認識
ソフトの単純化に好適である。
【００１７】以下、このように検出領域が好適となる送
光ビーム３０１の条件を求める。ターゲット３０２まで
の垂直距離（光軸方向の距離）をｙとし、ターゲット３
０２に到る光線３０４が光軸３０３に対して成す角度を
θとする。光線３０４のターゲット３０２における光強
度をＩ（ｙ，θ）とすると、受光素子で受光される光量
Ｉa は次式で表される。
光ビーム３０１の条件を求める。ターゲット３０２まで
の垂直距離（光軸方向の距離）をｙとし、ターゲット３
０２に到る光線３０４が光軸３０３に対して成す角度を
θとする。光線３０４のターゲット３０２における光強
度をＩ（ｙ，θ）とすると、受光素子で受光される光量
Ｉa は次式で表される。
【００１８】
【数１】 ここに、Ｓa は受光部面積、Ｔa は受光部透過係数、ρ
はターゲット反射率である。
はターゲット反射率である。
【００１９】いわゆるｃｏｓ４乗則が成り立つ場合、受
光部透過係数はＴa ＝εｃｏｓ4 θで表される。ここ
に、εは開口効率であり、光軸方向から見た受光レンズ
の有効口径と光軸から角度θの方向から見た受光レンズ
の有効口径との比である。
光部透過係数はＴa ＝εｃｏｓ4 θで表される。ここ
に、εは開口効率であり、光軸方向から見た受光レンズ
の有効口径と光軸から角度θの方向から見た受光レンズ
の有効口径との比である。
【００２０】ところで、拡散素子の無い送光レンズによ
るコリメート光の強度分布Ｉ（ｙ，θ）は、その広がり
角度をγ、送光レンズの透過光量をＩE とすると、次式
で表される。
るコリメート光の強度分布Ｉ（ｙ，θ）は、その広がり
角度をγ、送光レンズの透過光量をＩE とすると、次式
で表される。
【００２１】
【数２】
【００２２】拡散素子１１０による影響を受けた光の強
度分布は、拡散素子１１０の設計すなわち微小プリズム
のピッチや配置を変えることにより変更可能であるが、
ここでは、（２）式を参酌して、その強度分布Ｉ（ｙ，
θ）は単純化してその等価的広がり角度をαとして次式
で表されるものとする。
度分布は、拡散素子１１０の設計すなわち微小プリズム
のピッチや配置を変えることにより変更可能であるが、
ここでは、（２）式を参酌して、その強度分布Ｉ（ｙ，
θ）は単純化してその等価的広がり角度をαとして次式
で表されるものとする。
【００２３】
【数３】 ここに、σは振幅係数で、どのくらいの光量が拡散を受
けるかを意味する。振幅係数は、送光レンズの径方向距
離と拡散素子の幅ｗに依存し、σ＝σ（ｒ，ｗ）と表さ
れる。式中のｃｏｓθは、ターゲット３０２の法線と光
線３０４とが角度θを成していることに基づく補正を意
味している。
けるかを意味する。振幅係数は、送光レンズの径方向距
離と拡散素子の幅ｗに依存し、σ＝σ（ｒ，ｗ）と表さ
れる。式中のｃｏｓθは、ターゲット３０２の法線と光
線３０４とが角度θを成していることに基づく補正を意
味している。
【００２４】「等価的」という用語の意味は、拡散素子
１１０の影響を受けた光は、図１（ａ）に光束１０６で
示されるように連続ではなく飛び飛びの方向に進む光束
の集合であり、その強度の包絡線の形状は拡散素子１１
０の設計により変化させることができるが、これをガウ
ス分布にするということである。（１）式に（３）式を
代入して次式が得られる。
１１０の影響を受けた光は、図１（ａ）に光束１０６で
示されるように連続ではなく飛び飛びの方向に進む光束
の集合であり、その強度の包絡線の形状は拡散素子１１
０の設計により変化させることができるが、これをガウ
ス分布にするということである。（１）式に（３）式を
代入して次式が得られる。
【００２５】
【数４】 ここで、いわゆるｃｏｓ４乗則が成り立つ場含を想定す
ると、Ｔa ＝εｃｏｓ4θであるから、上式は
ると、Ｔa ＝εｃｏｓ4θであるから、上式は
【００２６】
【数５】 となる。ここで、ｙ＝ａ／ｔａｎθであり、ε＝ｃｏｓ
θとすると、
θとすると、
【００２７】
【数６】 が得られる。あるいは、角度θに依存しない因子をｃｏ
ｎｓｔ．に含めて
ｎｓｔ．に含めて
【００２８】
【数７】 と表される。結局、振幅係数σは次式を満足すればよ
い。
い。
【００２９】
【数８】
【００３０】図２（ａ）において、曲線２００は１／
（（ｃｏｓθ）6 （ｓｉｎθ）2 ）を表し、曲線２０１
はＩE0ｅｘｐ（‐θ2 ／α2 ）を表している。いずれも
縦軸は任意スケールである。また、図２（ｂ）におい
て、曲線２０２は振幅係数σを表している。図１（ｂ）
の幅ｗは、この振幅係数σを模式的に表現したものであ
る。実際には（３）式で仮定した指数関数的強度分布
は、σ＝ｋｒ（ｋ：比例定数）を暗黙のうちに仮定して
いるが、これは設計事項で、一般にはθ＝ｆ（ｒ）の形
で表される（ｆは関数を表す）。設計の自由度として、
図１（ｂ）の幅ｗだけでなく、θ＝ｆ（ｒ）の関数形を
変えることにより、実現できる送光ビームの形状の自由
度を拡げることができる。
（（ｃｏｓθ）6 （ｓｉｎθ）2 ）を表し、曲線２０１
はＩE0ｅｘｐ（‐θ2 ／α2 ）を表している。いずれも
縦軸は任意スケールである。また、図２（ｂ）におい
て、曲線２０２は振幅係数σを表している。図１（ｂ）
の幅ｗは、この振幅係数σを模式的に表現したものであ
る。実際には（３）式で仮定した指数関数的強度分布
は、σ＝ｋｒ（ｋ：比例定数）を暗黙のうちに仮定して
いるが、これは設計事項で、一般にはθ＝ｆ（ｒ）の形
で表される（ｆは関数を表す）。設計の自由度として、
図１（ｂ）の幅ｗだけでなく、θ＝ｆ（ｒ）の関数形を
変えることにより、実現できる送光ビームの形状の自由
度を拡げることができる。
【００３１】上述した説明から分かるように、図３に示
される光ビーム３０１は、振幅係数σを例えば（８）式
に定めるように選ぶことにより実現される。なお、図１
（ｂ）では、幅ｗが送光レンズ１０１の直径に沿って分
布するように例示されているが、これは種々の変更が可
能で、送光レンズ１０１の面上に分散されてもよい。
される光ビーム３０１は、振幅係数σを例えば（８）式
に定めるように選ぶことにより実現される。なお、図１
（ｂ）では、幅ｗが送光レンズ１０１の直径に沿って分
布するように例示されているが、これは種々の変更が可
能で、送光レンズ１０１の面上に分散されてもよい。
【００３２】また、図１（ａ）に例示された送光レンズ
１０１は、説明を簡単にするため、平凸レンズで構成さ
れ、その平らな面に拡散素子が形成されているが、勿
論、送光レンズ１０１は非球面レンズで構成されてもよ
く、また拡散素子は光源側の曲面に形成されてもよい。
さらに、拡散素子は、レンズに形成される必然性はな
く、送光レンズの近くに配置される透明板に形成されて
もよい。
１０１は、説明を簡単にするため、平凸レンズで構成さ
れ、その平らな面に拡散素子が形成されているが、勿
論、送光レンズ１０１は非球面レンズで構成されてもよ
く、また拡散素子は光源側の曲面に形成されてもよい。
さらに、拡散素子は、レンズに形成される必然性はな
く、送光レンズの近くに配置される透明板に形成されて
もよい。
【００３３】また、拡散素子として微小プリズムを想定
したが、効率の問題を工夫することにより、回折格子で
実現することも可能である。さらに上述の議論は送光ビ
ームの水平面上の分布に限定したが、これに直交する鉛
直面内の分布についても同様の議論が可能である。
したが、効率の問題を工夫することにより、回折格子で
実現することも可能である。さらに上述の議論は送光ビ
ームの水平面上の分布に限定したが、これに直交する鉛
直面内の分布についても同様の議論が可能である。
【００３４】次に、本発明の第２の実施の形態について
図４と図５を用いて説明する。図４（ａ）に示されるよ
うに、送光ビーム４０１を放射している車等の移動体４
００が走行経路４０２に沿って移動すると、送光ビーム
４０１は建物や塀や他の移動体等の障害物４０５の辺Ａ
Ｂ及び辺ＢＣをなめるよう移動し、車４００に実装され
た距離測走装置によって測定される距離情報は図４
（ｂ）の曲線ＡＢＣで示されるように変化する。
図４と図５を用いて説明する。図４（ａ）に示されるよ
うに、送光ビーム４０１を放射している車等の移動体４
００が走行経路４０２に沿って移動すると、送光ビーム
４０１は建物や塀や他の移動体等の障害物４０５の辺Ａ
Ｂ及び辺ＢＣをなめるよう移動し、車４００に実装され
た距離測走装置によって測定される距離情報は図４
（ｂ）の曲線ＡＢＣで示されるように変化する。
【００３５】この変化は、車４００と障害物４０５の間
の実際の距離の変化に比べてかなり大きく、送光ビーム
４０１の進行方向の長さが長く、辺ＡＢ及び辺ＢＣの長
さが長いほどこの影響は大きい。辺ＢＣに関しては遠ざ
かる方向なので問題は少ないが、辺ＡＢに関しては障害
物４０５が高速で接近してくる場合と区別がつかず、誤
警報を発生させる要因となる。本実施形態は、これを回
避する手段を提供する。
の実際の距離の変化に比べてかなり大きく、送光ビーム
４０１の進行方向の長さが長く、辺ＡＢ及び辺ＢＣの長
さが長いほどこの影響は大きい。辺ＢＣに関しては遠ざ
かる方向なので問題は少ないが、辺ＡＢに関しては障害
物４０５が高速で接近してくる場合と区別がつかず、誤
警報を発生させる要因となる。本実施形態は、これを回
避する手段を提供する。
【００３６】図５（ａ）に示されるように、光源５０２
とその駆動回路５０３は、厚みと直交する方向（図の左
右方向）に可撓性を有する薄い導電性の導電部材５０４
によって連結されている。光源５０２は、不図示の駆動
部によって、矢印で示される光軸５００に垂直な方向に
移動可能となっている。導電性部材５０４には、図５
（ｂ）に示されるように捩ることにより、あるいは長手
方向に撓みをもたせることにより、三軸の可撓性を持た
せてもよい。
とその駆動回路５０３は、厚みと直交する方向（図の左
右方向）に可撓性を有する薄い導電性の導電部材５０４
によって連結されている。光源５０２は、不図示の駆動
部によって、矢印で示される光軸５００に垂直な方向に
移動可能となっている。導電性部材５０４には、図５
（ｂ）に示されるように捩ることにより、あるいは長手
方向に撓みをもたせることにより、三軸の可撓性を持た
せてもよい。
【００３７】図４（ａ）に示されるように、車４００が
走行経路４０２に沿って移動する際、ステアリングホイ
ール（ハンドル）の回転信号あるいは距離測定装置に内
蔵された加速度センサからの信号により車４００が回転
走行を開始したことを検知すると、不図示の駆動部は光
源５０２を光軸５００に垂直な方向に１度程度の角度で
微小振動させる。その結果、送光ビーム４０１は進行方
向の左右に微小振動を行う。
走行経路４０２に沿って移動する際、ステアリングホイ
ール（ハンドル）の回転信号あるいは距離測定装置に内
蔵された加速度センサからの信号により車４００が回転
走行を開始したことを検知すると、不図示の駆動部は光
源５０２を光軸５００に垂直な方向に１度程度の角度で
微小振動させる。その結果、送光ビーム４０１は進行方
向の左右に微小振動を行う。
【００３８】車４００が図４（ａ）に示されるように移
動した際、距離測走装置は図４（ｂ）の例えば点ＰＱ間
を振動する信号を得る。この振幅はかなり大きいので、
大きな障害物による反射信号と区別できる。すなわち、
ステアリングホイールの回転信号あるいは加速度センサ
ーからの信号により車体の回転を検出し、かつ所定の値
を超える距離変化を検知したときに、前述したように光
束を振動させたときの反射信号の振幅が所定の値を超え
ていれば、距離測定用の光束が障害物を横切って移動し
たときであり、比較的大きな障害物を区別することが可
能となる。障害物が小さい場合には、送光ビーム４０１
を微小に振っても車４００と真の障害物との間の距離の
変化は小さく、反射信号の振幅は小さくなることから、
交差点を左折／右折するときに実際の距離の変化か偽信
号かの判別が可能となる。
動した際、距離測走装置は図４（ｂ）の例えば点ＰＱ間
を振動する信号を得る。この振幅はかなり大きいので、
大きな障害物による反射信号と区別できる。すなわち、
ステアリングホイールの回転信号あるいは加速度センサ
ーからの信号により車体の回転を検出し、かつ所定の値
を超える距離変化を検知したときに、前述したように光
束を振動させたときの反射信号の振幅が所定の値を超え
ていれば、距離測定用の光束が障害物を横切って移動し
たときであり、比較的大きな障害物を区別することが可
能となる。障害物が小さい場合には、送光ビーム４０１
を微小に振っても車４００と真の障害物との間の距離の
変化は小さく、反射信号の振幅は小さくなることから、
交差点を左折／右折するときに実際の距離の変化か偽信
号かの判別が可能となる。
【００３９】また偽信号の大きさは送光ビーム４０１の
進行方向の長さが長く、辺ＡＢの長さが長いほど大きい
ので、車４００が回転走行を開始した時には送光ビーム
４０１の進行方向の長さは短い方が都合がよい。従っ
て、車４００が回転走行を開始したことを検知したとき
に、送光ビーム４０１の進行方向の長さを短くする機構
を備えていると更に好適である。これは、交差点を右左
折したり車線を変更したり車間を縫って走行したりする
際に特に重要である。
進行方向の長さが長く、辺ＡＢの長さが長いほど大きい
ので、車４００が回転走行を開始した時には送光ビーム
４０１の進行方向の長さは短い方が都合がよい。従っ
て、車４００が回転走行を開始したことを検知したとき
に、送光ビーム４０１の進行方向の長さを短くする機構
を備えていると更に好適である。これは、交差点を右左
折したり車線を変更したり車間を縫って走行したりする
際に特に重要である。
【００４０】図５（ａ）の構成において、送光ビームの
短ビーム化は、送光レンズ５０１と光源５０２の間隔を
短くすることで実現される。送光レンズ５０１と光源５
０２の間隔が短くなると、光源５０２から発散する光束
は送光レンズ５０１の有効径を越えて拡がり、送光レン
ズ５０１を透過する光量が減少する。その結果、送光ビ
ーム４０１の到達距離が減少し、短ビームとなる。
短ビーム化は、送光レンズ５０１と光源５０２の間隔を
短くすることで実現される。送光レンズ５０１と光源５
０２の間隔が短くなると、光源５０２から発散する光束
は送光レンズ５０１の有効径を越えて拡がり、送光レン
ズ５０１を透過する光量が減少する。その結果、送光ビ
ーム４０１の到達距離が減少し、短ビームとなる。
【００４１】短ビームは他の手法によっても実現可能で
ある。例えば、予め長ビームと短ビームの両方の送光ビ
ームを用意し、通常走行では長ビームを使用し、回転走
行を検知したときに短ビームに切り換えてもよい。ある
いは、光源を駆動する電圧あるいは電流を変化可能と
し、回転走行を検知したときには、光源の出力を低下さ
せて、実効的に短ビームとしてもよい。
ある。例えば、予め長ビームと短ビームの両方の送光ビ
ームを用意し、通常走行では長ビームを使用し、回転走
行を検知したときに短ビームに切り換えてもよい。ある
いは、光源を駆動する電圧あるいは電流を変化可能と
し、回転走行を検知したときには、光源の出力を低下さ
せて、実効的に短ビームとしてもよい。
【００４２】更に別の偽信号の例として、凹凸の激しい
悪路を走行する場合がある。平らな路面を走行するとき
は、送光ビーム４０１は路面にほぼ平行に進行するが、
悪路を走行するときは、車４００と路面とのなす角度は
激しく変化し、丁度、図４（ｂ）のような偽信号を生ず
る。図５（ａ）の構成において、三軸の加速度センサあ
るいは水平を検知するセンサと組み合わせて車４００と
路面とのなす角度を検知し、これを相殺するように光源
５０２を紙面と垂直な方向に駆動することにより、偽信
号の発生が緩和される。本発明は上述した実施の形態に
何等限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で行なわれるすべての実施を含んでいる。
悪路を走行する場合がある。平らな路面を走行するとき
は、送光ビーム４０１は路面にほぼ平行に進行するが、
悪路を走行するときは、車４００と路面とのなす角度は
激しく変化し、丁度、図４（ｂ）のような偽信号を生ず
る。図５（ａ）の構成において、三軸の加速度センサあ
るいは水平を検知するセンサと組み合わせて車４００と
路面とのなす角度を検知し、これを相殺するように光源
５０２を紙面と垂直な方向に駆動することにより、偽信
号の発生が緩和される。本発明は上述した実施の形態に
何等限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で行なわれるすべての実施を含んでいる。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、送光ビームの検出領域
内に位置する測定対象物からの反射光の強度が一定であ
る距離測定装置が提供される。
内に位置する測定対象物からの反射光の強度が一定であ
る距離測定装置が提供される。
【図１】本発明の第１の実施の形態による距離測定装置
に用いられる拡散素子を備えた送光レンズの断面図と正
面図である。
に用いられる拡散素子を備えた送光レンズの断面図と正
面図である。
【図２】１／（ｃｏｓ6 θｓｉｎ2 θ）とＩE0ｅｘｐ
（‐θ2 ／α2 ）のグラフと、振幅係数のグラフであ
る。
（‐θ2 ／α2 ）のグラフと、振幅係数のグラフであ
る。
【図３】図１に示した送光レンズを用いて移動体の前方
に放射される送光ビームの形状を示している。
に放射される送光ビームの形状を示している。
【図４】送光ビームを放射している移動体の移動の様子
と、その間に移動体に実装された距離測走装置で計測さ
れる距離情報とを示している。
と、その間に移動体に実装された距離測走装置で計測さ
れる距離情報とを示している。
【図５】本発明の第２の実施の形態による距離測定装置
の構成と、三軸の可撓性を有する導電部材とを示してい
る。
の構成と、三軸の可撓性を有する導電部材とを示してい
る。
１０１ 送光レンズ １０２ 微小プリズム １１０ 拡散素子 １３０ 光源
Claims (3)
- 【請求項１】 光束が目標まで往復する時間を測定する
ことによって、目標までの距離を測定する距離測定装置
において、光源と、光源からの光束を偏向させる偏向手
段と、目標で反射された光束を受光する受光手段とを有
し、偏向手段は、光軸に垂直な平面へ投影した形状が、
受光手段で受光される光束の強度が一定となる形状を有
していることを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項２】 前記光源から射出される光束はガウス分
布の強度分布を有し、前記偏向手段の形状はｅｘｐ（θ
2 ／α2 ）／（ｃｏｓ6 θｓｉｎ2 θ）（θは光軸と光
線がなす角度、αは光源からの光束の広がり角度）で表
される曲線で囲まれた形状であることを特徴とする請求
項１に記載の距離測定装置。 - 【請求項３】 前記光源を光軸に対して垂直に振動させ
る光源振動手段と、前記受光手段からの信号を受け、反
射光束の振幅を計算する振幅計算手段と、前記光源の回
転を検出する回転検出手段と、振幅計算手段と回転検出
手段の出力に基づいて目標を判別する目標判別手段とを
更に有していることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載の距離測走装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9325968A JPH11160431A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 距離測定装置 |
| US09/189,084 US6141085A (en) | 1997-11-27 | 1998-11-09 | Distance measuring apparatus |
| EP98121412A EP0919829A3 (en) | 1997-11-27 | 1998-11-11 | Distance measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9325968A JPH11160431A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 距離測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11160431A true JPH11160431A (ja) | 1999-06-18 |
Family
ID=18182613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9325968A Pending JPH11160431A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 距離測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6141085A (ja) |
| EP (1) | EP0919829A3 (ja) |
| JP (1) | JPH11160431A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002214327A (ja) * | 2001-01-23 | 2002-07-31 | Hamamatsu Photonics Kk | 距離計測装置及び物体検知装置 |
| JP2017096816A (ja) * | 2015-11-25 | 2017-06-01 | 株式会社リコー | 物体検出装置 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1198150C (zh) * | 2001-06-20 | 2005-04-20 | 香港城市大学 | 具有微光学波面整形器的共轴微脉冲激光雷达系统 |
| DE10218910A1 (de) * | 2002-04-26 | 2003-11-13 | Sensopart Industriesensorik Gm | Verfahren und Anordnung zur Ausbildung eines mittels eines Lasers, insbesondere einer Pulslaserdiode erzeugten Bestrahlungsfeldes bestimmt für eine Lichtlaufzeitmessung |
| US20050230605A1 (en) * | 2004-04-20 | 2005-10-20 | Hamid Pishdadian | Method of measuring using a binary optical sensor |
| DE102009040325A1 (de) * | 2009-09-05 | 2011-03-17 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Sensorsystem zur Erfassung von Umgebungsobjekten |
| KR101285388B1 (ko) * | 2009-12-18 | 2013-07-10 | 한국전자통신연구원 | 빔 조향 장치 |
| US10408923B2 (en) * | 2016-12-15 | 2019-09-10 | National Chung Shan Institute Of Science And Technology | Optical design for modularizing laser radar sensor |
| CN111198378B (zh) * | 2019-12-27 | 2022-06-28 | 深圳市优必选科技股份有限公司 | 基于边界的自主探索方法和装置 |
| WO2021217406A1 (zh) * | 2020-04-28 | 2021-11-04 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 光学扩散片、光源装置及距离测量装置 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2156001B2 (de) * | 1971-11-11 | 1975-10-16 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Abstandswarnvorrichtung für Fahrzeuge |
| US4681431A (en) * | 1985-02-27 | 1987-07-21 | Sineco, Inc. | Optical ranging anti-collision technique and system |
| DE4109483A1 (de) * | 1991-03-22 | 1992-09-24 | Zeiss Carl Fa | Verfahren und einrichtung zur detektion von kanten und bohrungen mit einem optischen tastkopf |
| JPH04355390A (ja) * | 1991-06-03 | 1992-12-09 | Nissan Motor Co Ltd | 距離計測装置 |
| US5148317A (en) * | 1991-06-24 | 1992-09-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Diffractive optical element for collimating and redistributing Gaussian input beam |
| EP0635729B1 (en) * | 1991-09-13 | 1998-06-03 | Denso Corporation | Optical radar |
| JP3158707B2 (ja) * | 1992-09-09 | 2001-04-23 | 株式会社デンソー | 車両用光レーダ装置 |
| US5313262A (en) * | 1992-09-30 | 1994-05-17 | Imra America, Inc. | Systems and methods for object detection using beam widening optics |
| JPH06118161A (ja) * | 1992-10-02 | 1994-04-28 | Seiko Epson Corp | 光センシング装置 |
| US5455669A (en) * | 1992-12-08 | 1995-10-03 | Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik | Laser range finding apparatus |
| JP3183598B2 (ja) * | 1993-12-14 | 2001-07-09 | 三菱電機株式会社 | 障害物検知装置 |
| JPH07253460A (ja) * | 1994-03-14 | 1995-10-03 | Nikon Corp | 距離測定装置 |
| JP3640097B2 (ja) * | 1994-12-14 | 2005-04-20 | セイコーエプソン株式会社 | 光センシング装置 |
| JPH0980153A (ja) * | 1995-09-08 | 1997-03-28 | Mitsubishi Electric Corp | 距離測定装置 |
| US5877849A (en) * | 1997-05-12 | 1999-03-02 | Advanced Optical Technologies, Llc | Object detection system |
-
1997
- 1997-11-27 JP JP9325968A patent/JPH11160431A/ja active Pending
-
1998
- 1998-11-09 US US09/189,084 patent/US6141085A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-11-11 EP EP98121412A patent/EP0919829A3/en not_active Withdrawn
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| JP2002214327A (ja) * | 2001-01-23 | 2002-07-31 | Hamamatsu Photonics Kk | 距離計測装置及び物体検知装置 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6141085A (en) | 2000-10-31 |
| EP0919829A2 (en) | 1999-06-02 |
| EP0919829A3 (en) | 1999-11-24 |
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Legal Events
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|
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