JPH11304469A - 距離計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、三角測量の原理に基づいて被測定物
体までの距離を測定する距離計に関し、所定の測定野を
光ビームで走査する方式を採用し、しかも、高速かつ高
精度に各走査点までの距離を測定する。 【解決手段】回転多面鏡１０で光ビーム１１ａ，１２ａ
を偏向させて所定の測定野を光ビームで走査し、その測
定野において被測定物体を反射した光を、その同じ回転
多面鏡１０を用いて連続的に画角を変化させて受光素子
１１４，１２４で受光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三角測量の原理に
基づいて被測定物体までの距離を測定する距離計に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、高速道路の料金所の形態としてノ
ンストップの料金所が考えられており、そこでは、正し
い料金を徴収するために最高１６０ｋｍ／ｈの高速で走
行する車体の形状を高速に測定することが要請されてい
るなど、物体の三次元寸法の高速測定が要請されてきて
いる。

【０００３】従来、物体の三次元寸法を測定する技術と
して特公平６−６５９６４号公報に開示された技術が知
られている。この公報には、ライン状の光を物体に照射
し、その照射したライン光をＣＣＤカメラで観察すると
いう方式で物体の立体形状を測定する技術が開示されて
いる。

【０００４】この方式は、物体に照射する光の照射経路
とＣＣＤカメラがその物体上の光の照射ラインを睨む方
向（光の反射経路）との成す角度を求めるという三角測
量の原理に基づいている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】高速道路の料金所をノ
ンストップで通過する自動車の三次元寸法を測定する場
合、時速１６０ｋｍ／ｈほどの高速で走行する自動車で
あってもその形状を測定することが求められており、極
めて高速な測定が必要である。これに対し上記公報に記
載された方式の場合、１ラインについて同時に測定でき
るため一見高速測定が可能のように見えるが、ＣＣＤカ
メラの場合、一枚の画像を取り込むのに３０分の１秒ほ
どかかるため、１ラインにつきそれ以上の高速測定は不
可能である。例えば長さ３ｍの自動車が１６０ｋｍで高
速走行することを仮定すると、その自動車は僅か１５分
の１秒で測定ポイントを通り過ぎてしまい、その長さ測
定も不可能である。

【０００６】一方、高速測定を行なうために、光ビーム
を回転多面鏡等で高速に偏向して自動車の通過領域を高
速に走査し、その光ビームの照射方向とは角度を持った
方向にＰＳＤ等の受光素子を配置してそこを通過する自
動車からの反射光を受光し、三角測量の原理に基づいて
自動車の形状を測定することも考えられる。しかしなが
ら、光ビームにより走査される領域全域を受光素子の画
角とするとその受光素子には極めて強い外乱光が入射す
ることとなり、検出精度の極めて悪いものしか実現する
ことができず、このため、受光素子の画角を、光ビーム
の現在の照射方向にのみ制限し、光ビームの走査に応じ
て受光素子の画角も変える必要があるが、その光ビーム
の走査と同期して受光素子の画角をどのようにして変更
するかが問題となる。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑み、所定の測定野
を光ビームで走査する方式を採用し、しかも、高速かつ
高精度に各走査点までの距離を測定することのできる距
離計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】上記目的を達成する本発
明の距離計は、回転多面鏡と、回転多面鏡に向けて光ビ
ームを照射し、回転多面鏡の回転に伴って、その回転多
面鏡で反射した光ビームにより所定の測定野における所
定の走査面内を繰り返し走査する投光部と、投光部から
発せられ回転多面鏡で反射しさらに上記測定野において
被測定物体で反射した光のうち、上記回転多面鏡の、投
光部により光ビームが現在照射されている第１面とは異
なる第２面に届いてその第２面で反射した光を受光する
受光部と、受光部で得られた受光信号に基づいて、上記
測定野における被測定物体までの距離を求める演算部と
を備えたことを特徴とする。

【０００９】本発明の距離計は、回転多面鏡で光ビーム
を偏向させて所定の測定野を光ビームで走査し、その測
定野において被測定物体から反射した光を、その同じ回
転多面鏡を用いることにより連続的に画角を変化させて
受光素子で受光する構成としたものであり、これによ
り、投光部による光ビームの走査と確実に同期させて受
光の画角を変更することができ、余計な外光の少ない高
精度な測定を行なうことができる。

【００１０】また、三角測量の原理に基づいて距離測定
を行なうには、光ビームの照射方向と受光素子が睨む方
向との間にある程度の角度をもたせることが必要であ
る。この角度を確保するにあたり、回転多面鏡の回転軸
が延びる方向に角度をもたせようとすると、その回転軸
の延びる方向に長い大型の回転多面鏡を使用する必要が
あるが、そのような大型の回転多面鏡は製作が極めて大
変であり現実的でない。

【００１１】本発明によれば回転多面鏡の別々の面を、
光ビームの偏向面、受光素子に導く光の反射面として用
いているため、実用的な寸法の回転多面鏡で済むことに
なる。以上のことから、本発明によれば、例えば前述し
た、高速で通過中の自動車の形状測定等に適用すること
ができる、高速かつ高精度の距離計を実現することがで
きる。

【００１２】ここで、上記本発明の距離計において、１
つの回転多面鏡を利用して光ビームの投受光を行なう投
光部と受光部とのペアを２組備え、それら２組の投光部
と受光部とのペアにより上記測定野において異なる２つ
の走査面が形成されるように、それら２組の投光部と受
光部とのペアのうちの少なくとも一方のペアを成す投光
部が、回転多面鏡の回転軸の延びる回転軸方向に傾いた
方向からその回転多面鏡に光ビームを照射し、上記測定
野における、回転軸方向に傾いた走査面内を走査するも
のであって、上記少なくとも一方のペアを成す受光部
が、上記傾いた走査面内において被測定物体で反射しさ
らに回転多面鏡で回転軸方向に傾いて反射した光を受光
するものであることが好ましい。

【００１３】この場合に、上記２組のペアを成す２つの
投光部により形成される２つの走査面が上記回転軸方向
に重なるようにそれら２つの投光部による２つの光ビー
ムの、回転多面鏡への照射角度および照射位置が調整さ
れてなることが好ましい。本発明の距離計を例えば自動
車の三次元形状の測定に適用する場合、自動車には様々
な外形のものが存在するため、光ビームの正反射光が受
光素子に入射するおそれがあり、その場合光量が強過ぎ
て瞬時的に測定が不可能になってしまうおそれがある。

【００１４】これを解決するために複数の距離計を備え
ると、それら複数の距離計で同時に測定が不可能になっ
てしまう可能性は極めて低く、常に正しい測定が可能と
なるが、距離計を単純に２台備えたのでは高価なものと
なってしまう。そこで、上記のように構成することによ
り、回転多面鏡を共用した上で２台分の距離計を構成す
ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の距離計の一実施形態を走行
中の自動車の形状測定に利用したときの概念図である。
ここには、回転多面鏡１０が、その回転軸１０ａが水平
方向に延びるように配置されており、その回転多面鏡１
０には２つのレーザダイオード（以下、「ＬＤ」と略記
する）１１，１２から発せられた光ビーム１１ａ，１２
ａが照射され、それらの光ビーム１１ａ，１２ａは、回
転多面鏡１０の回転に伴って反射偏向され、それら２本
の光ビーム１１ａ，１２ａのうち、１本の光ビーム１１
ａは図に矢印Ａで示す方向から図に矢印Ｃで示す方向へ
と、測定野１における、これら２本の矢印Ａ，Ｃを含む
走査面内を繰り返し走査し、もう１本の光ビーム１２ａ
は、図に矢印Ｂで示す方向から図に矢印Ｄで示す方向へ
と、同じ測定野１内ではあるが、２本の矢印Ｂ，Ｄを含
む走査面内を繰り返し走査する。

【００１６】このような２本の光ビームによる走査の行
なわれている測定野１を自動車１００が通過すると、そ
の通過中の自動車で反射した光が回転多面鏡１０に戻
り、その回転多面鏡で反射して、図１には図示されてい
ない受光素子で受光される。図２は、回転多面鏡を横か
ら見たときの光学系配置図である。回転多面鏡１０は矢
印Ｘ方向に回転しているが、ここでは、回転多面鏡１０
が、この図２に示す回転位置における瞬間の時点にある
ものとして説明する。

【００１７】本実施形態では八角形の回転多面鏡が用い
られている。ＬＤ１１から発せられた光ビーム１１ａ
は、投光レンズ１１１によりコリメートされ、回転多面
鏡１０の１つの鏡面１０１に入射しその鏡面１０１でＣ
方向に反射される。そのＣ方向に進んだ光ビームは走行
中の自動車１００（図１参照）で反射される。その反射
光はＣ′方向に戻り、回転多面鏡１０の、ＬＤ１１から
発せられた光ビーム１１ａが照射される反射面１０１と
は異なる反射面１０２で反射し、受光レンズ１１２で集
光され、さらにミラー１１３で反射してＰＳＤ（Ｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ）１１
４上に小さな光スポットして照射される。ＰＳＤ１１４
は、そのＰＳＤ１１４上の光スポットの照射位置を検出
することのできる受光素子であり、Ｃ方向に進んだ光ビ
ームがどの距離で自動車で反射されるかに応じて反射光
の戻る方向（Ｃ′方向）が変化し、したがってＰＳＤ１
１４上の光スポットの照射位置が変化する。このＰＳＤ
１１４上の光スポットの照射位置を検出することによっ
て、自動車で反射されるまでの距離が求められる。尚、
ＰＳＤに代えて受光素子アレイを備え、その受光素子ア
レイのうちのどの受光素子に光スポットが照射されるか
を検知して距離を求めてもよい。

【００１８】また、もう一方のＬＤ１２から発せられた
光ビーム１２ａは、投光レンズ１２１によりコリメート
され、回転多面鏡１０の反射面１０３に入射し、その反
射面１０３でＤ方向に反射される。そのＤ方向に進んだ
光ビームが走行中の自動車１００（図１参照）で反射さ
れると、その反射高さに応じた方向（Ｄ′方向）に戻
り、回転多面鏡１０の、ＬＤ１２から発せられた光ビー
ム１２ａが照射される反射面１０３とは異なる反射面１
０４で反射し、受光レンズ１２２で集光され、さらにミ
ラー１２３で反射してＰＳＤ１２４上に小さな光スポッ
トとして照射され、そのＰＳＤ１２４上の光スポットの
照射位置が検出され、それに基づいて自動車での反射点
までの距離が求められる。

【００１９】図３は、回転多面鏡１０の回転に伴う、光
ビームの走査範囲を示す図である。図３に示す回転多面
鏡１０が、この図３に実線で示す回転角度にあるとき
は、ＬＤ１１から発せられた光ビーム１１ａは、回転多
面鏡１０でＡ方向に反射され、Ａ′方向に戻ってきた光
が回転多面鏡１０で反射してＰＳＤ１１４に向かう。一
方、ＬＤ１２から発せられた光ビーム１２ａは、回転多
面鏡１０でＢ方向に反射され、Ｂ′方向に戻ってきた光
が回転多面鏡１０で反射してＰＳＤ１２４に向かう。

【００２０】一方、その回転多面鏡１０が矢印Ｘ方向に
回転し、図３に破線で示す回転角度になったときは、Ｌ
Ｄ１１から発せられた光ビーム１１ａは回転多面鏡１０
でＣ方向に反射され、Ｃ′方向に戻ってきた光が回転多
面鏡１０で反射してＰＳＤ１１４に向かう。また、ＬＤ
１２から発せられた光ビーム１２ａは、回転多面鏡１０
でＤ方向に反射され、Ｄ′方向に戻ってきた光が回転多
面鏡１０で反射してＰＳＤ１２４に向かう。

【００２１】以上を繰り返し、測定野１（図１参照）の
２つの走査面内が２本の光ビームで繰り返し走査される
ことになる。図４は、回転多面鏡を上方から見たときの
光学系の配置を示す図である。ＬＤ１１，１２は、回転
多面鏡１０の回転軸１０ａの方向に傾いた方向（ここに
示す例では回転軸１０ａに垂直な方向を基準としたとき
その基準から７．５°傾いた方向）から光ビームを回転
多面鏡に傾けて照射しており、それに応じて、図１に示
すように、ＬＤ１１から発せられた光ビームの走査によ
り形成される走査面（矢印Ａと矢印Ｃを含む面）と、Ｌ
Ｄ１２から発せられた光ビームの走査により形成される
走査面（矢印Ｃと矢印Ｄを含む面）とが異なり、さらに
図４に示すように、ＰＳＤ１１４，１２４も、回転多面
鏡１０で回転軸１０ａの方向に傾いて反射した光を受光
するように配置される。

【００２２】図５は、本発明の距離計の一実施形態の、
信号処理系を中心に示した全体構成図、図６〜図９は、
図５に示す信号処理系のタイミングチャートである。図
５に示す全体構成図では、光学系は概要のみ示してお
り、例えば図２に示すミラー１１３，１２３は図示省略
されている。回路部３０には、タイミングジェネレータ
３１が備えられており、このタイミングジェネレータ３
１で生成されるタイミングに基づいて各部が動作する。
また、この回路部３０には、ＬＤパワーコントローラ３
２が備えられており、ＬＤ１１，ＬＤ１２の点灯制御、
点灯時の発光光量制御は、このＬＤパワーコントローラ
３２により行なわれる。

【００２３】回転多面鏡１０は、モータドライバ２５に
よって駆動されるモータ２６によって矢印Ｘ方向に回転
駆動される。モータドライバ２５には、タイミングジェ
ネレータ３１から、図６に示すモータ同期信号ＭＯＴＯ
Ｒ ＳＹＮＣが送られ、モータドライバ２５側からは、
タイミングジェネレータ３１に向けて、回転多面鏡１０
（モータ２６）が回転していることをあらわすモータビ
ジィ信号ＭＯＴＯＲＢＵＳＹと、回転多面鏡１０が所定
の位相状態にあることを示す位相同期信号ＺＥＲＯ Ｆ
ＡＣＥが送られる。図９に示すフロント／バック切替信
号ＳＣＴ ＦＲＯＮＴ／ＢＡＣＫは、ＬＤ１１で発光し
てＰＳＤ１１４で受光するタイミングと、ＬＤ１２で発
光してＰＳＤ１２４で受光するタイミングとを切り替え
るための信号であり、ここでは、それら２系統の投受光
系で交互に測定が行なわれる。この図６のフロント／バ
ック切替信号ＳＣＴ ＦＲＯＮＴ／ＢＡＣＫに示されて
いる角度の表示は、回転多面鏡１０の回転角度を示して
おり、本実施形態で用いられている回転多面鏡１０は八
角形の回転多面鏡であるため、回転角４５°ごとに光ビ
ームは９０°走査されるが、本実施形態では、図２に示
すように投受光系が２系統配置されており、その９０°
を２系統に分け、回転多面鏡が４５°回転するごとに２
本の光ビームが交互に４５°ずつ走査される。

【００２４】図７は、図６に示すフロント／バック切替
信号ＳＣＴ ＦＲＯＮＴ／ＢＡＣＫのパルス１つ分を時
間軸方向に拡大して示したタイミングチャートであり、
本実施形態では、図８に示すように、その２本の光ビー
ムが４５°ずつ合計９０°走査される間に１８０回の距
離計測を行なうよう設計されており、したがって０．５
°に一回の距離計測が行なわれる。

【００２５】ＬＤ１１，ＬＤ１２は、それぞれ、図１に
示すＬＤコンバータ２１、ＬＤコンバータ２２から供給
される電力に応じた光量で発光する。図８は、ＬＤ１１
もしくはＬＤ１２の一回の点灯による一回の測定時点
（ここではＮ番目の測定時点ＰＯＩＮＴ Ｎ）における
タイミングチャートであり、ここでは、ＬＤ１１の点灯
を例に説明する。

【００２６】ＬＤコンバータ２１には、ＬＤパワーコン
トローラ３２から、ＬＤ１１の点灯を指示する信号ＬＤ
ＯＮ（ＦＲＯＮＴ ＬＤ ＯＮ）と、その点灯光量を
指示する９ビットのＬＤパワー信号ＬＤ ＰＯＷＥＲ
［０：８］（ＦＲＯＮＴ ＬＤＰＯＷＥＲ［０：８］）
が入力され、ＬＤコンバータ２１は、その信号に従っ
て、ＬＤ１１を所定のタイミングで、かつ所定の光量で
発光させる。ＬＤ１１の発光光量の決め方については後
述する。

【００２７】ＬＤ１１から発せられた光ビームは前述し
たようにして自動車で反射されＰＳＤ１１４上に光スポ
ットとして照射され、そのＰＳＤ１１４に光スポットが
照射されたことによる信号がＡ＋ＢとＡ−Ｂとの２つの
信号に変換されるとともにＩ／Ｖコンバータ２３で電圧
信号に変換される。ここで、ＰＳＤ１１４からは、その
両端から各１つずつ合計２つの信号Ａ，Ｂが出力され、
Ａ＋Ｂはそれら２つの信号を加算した信号、Ａ−Ｂは一
方の信号Ａから他方の信号Ｂを減算した信号をあらわ
す。

【００２８】Ｉ／Ｖコンバータ２３から出力された２つ
の信号Ａ＋Ｂ，Ａ−Ｂは、各アンプ３３，３４で適切に
増幅された後、マルチプレクサ３５に入力される。一
方、ＬＤ１２から発せられ自動車で反射した光はＰＳＤ
１２４上に光スポットを形成し、それによりＩ／Ｖコン
バータ２４で得られた２つの信号Ａ＋Ｂ，Ａ−Ｂは、各
アンプ３６，３７で適切に増幅された後、マルチプレク
サ３５に入力される。

【００２９】マルチプレクサ３５は、図６を参照して説
明したフロント／バック切替信号ＳＣＴ ＦＲＯＮＴ／
ＢＡＣＫによって交互に切り替えられる。ここでは、フ
ロント側、すなわちＩ／Ｖコンバータ２３から出力され
た信号が選択される側に切り替えられているものとす
る。そのマルチプレクサ３５を通過した２つの信号Ａ＋
Ｂ，Ａ−Ｂのうち信号Ａ＋Ｂは２つのサンプルホールド
回路３９，４０に入力される。それら２つのサンプルホ
ールド回路３９，４０のうち、一方のサンプルホールド
回路３９には、バックグラウンドサンプル信号ＢＧ Ｓ
ＡＭＰにより、ＬＤ１１から光ビームが発せられていな
いタイミングにおける信号がサンプルホールドされる。
もう一方のサンプルホールド回路４０には、ピークサン
プル信号ＰＥＥＫ ＳＡＭＰにより、今回の測定用の発
光光量がピークに達した時点の信号がサンプルホールド
される。この発光光量の変化のさせ方については、さら
に後で説明する。差分器４１では、サンプルホールド回
路４０にサンプルホールドされた信号から、サンプルホ
ールド回路３９にサンプルホールドされたバックグラウ
ンド信号が減算され、シグナルサンプル信号Ｓ／Ｇ Ｓ
ＡＭＰにより、サンプルホールド回路４２にサンプルホ
ールドされ、スイッチ回路４３に入力される。

【００３０】マルチプレクサ３５を通過したＡ−Ｂ信号
についても同様であり、２つのサンプルホールド回路４
４，４５に入力され、そのうちの一方のサンプルホール
ド回路４４にはＬＤが点灯していないタイミングにおけ
るバックグラウンド信号がサンプルホールドされ、もう
一方のサンプルホールド回路４５にはＬＤの光量がピー
クに達した時点における信号がサンプルホールドされ
る。減算器４６では、サンプルホールド回路４５にサン
プルホールドされた信号からサンプルホールド回路４４
にサンプルホールドされたバックグラウンド信号が差し
引かれ、その信号がサンプルホールド回路４７にサンプ
ルホールドされてスイッチ回路４３に入力される。

【００３１】スイッチ回路４３は、セレクト信号ＳＣＴ
（Ａ＋Ｂ）／（Ａ−Ｂ）に応じて、そこに入力された２
つの信号Ａ＋Ｂ，Ａ−Ｂを交互に選択して１２ビットの
ＡＤ変換器４８に伝える。このＡＤ変換器４８は、タイ
ミングジェネレータ３１からのＡＤ変換のタイミングを
あらわす信号ＡＤ ＳＴＡＲＴに同期してＡＤ変換を行
ない、それによって生成されたディジタルデータがマイ
クロコンピュータ４９に伝えられる。ＡＤ変換器４８
は、ＡＤ変換を行なっている期間、ビジィ信号ＡＤ Ｂ
ＵＳＹをタイミングジェネレータ３１に伝える。

【００３２】マイクロコンピュータ４９には、タイミン
グジェネレータ３１からインタラプトリクエスト信号Ｉ
ＲＱが入力され、マイクロコンピュータ４９はその信号
ＩＲＱに同期してＡＤ変換器４８の出力データをその内
部に取り込む。マイクロコンピュータ４９内では、順次
入力されてくるデータに基づいて、２系統の投受光系に
よる、自動車の幅方向の、回転多面鏡１０の回転角０．
５°ごとの高さが求められ、さらにそれら２系統の投受
光系による光ビームの繰り返し走査により、走行中の自
動車の長手方向全体にわたってその自動車の高さが求め
られ、これにより、その自動車の三次元形状が求められ
る。

【００３３】次に、本実施形態における、ＬＤ１１ない
しＬＤ１２の発光光量の調整方法について図９のタイミ
ングチャートを参照して説明する。図５に示す回路部３
０には、減算器５０と、６ビットの高速ＡＤ変換器５１
が備えられており、減算器５０には、信号Ａ＋Ｂのバッ
クグラウンド信号がサンプルホールドされたサンプルホ
ールド回路３９の出力と、信号Ａ＋Ｂの現在値とが入力
され、現在値からそのバックグラウンド分が減算され、
さらにＡＤ変換器５１によりディジタルデータに変換さ
れて、ＬＤパワーコントローラ３２に入力される。

【００３４】図９のタイミングチャートは、図８に示す
ＬＤオン信号ＬＤ ＯＮが‘１’の状態にあるとき（Ｌ
Ｄが発光しているとき）を時間軸方向に引き延ばして示
したタイミングチャートである。図９に示す（Ａ）
（Ｂ）は、異なる状況におけるタイミングを示してお
り、（Ａ），（Ｂ）それぞれに示すＰＯＷＥＲ ＭＯＮ
ＩＴＯＲ［５］は、ＡＤ変換器５１の出力であるディジ
タルデータＰＯＷＥＲ ＭＯＮＩＴＯＲ［０：５］の最
上位ビットをあらわし、ＬＤ ＰＯＷＥＲ［０：８］
は、ＬＤパワーコントローラ３２からＬＤコンバータ２
１（ないしはＬＤコンバータ２２）に送られる、ＬＤ１
１（ないしはＬＤ１２）の発光光量を規定する信号であ
る。

【００３５】ＬＤの発光を指示するＬＤオン信号ＬＤ
ＯＮが立ち上がったタイミング以降、ＬＤの発光光量を
規定する信号ＬＤ ＰＯＷＥＲ［０：８］は、時間経過
に従って、１→２→４→８→…のように値が倍々にステ
ップ的に変化し、ＬＤはそれに応じてスキップ的に倍々
の光量で発光する。このＬＤ ＰＯＷＥＲ［０：８］
は、９ビットのシフトレジスタで構成され、先ずそのシ
フトレジスタの最下位ビットのみ‘１’が立てられ、そ
の後下位ビット側には‘０’が格納されながら、その１
ビットのみの‘１’が順次上位ビット側にシフトし、そ
のときのそのシフトレジスタのパラレル出力がＬＤ Ｐ
ＯＷＥＲ［０：８］の信号として用いられる。

【００３６】図９（Ａ）は、このようにして、ＬＤ Ｐ
ＯＷＥＲ［０：８］の最高値である２５６までＬＤ Ｐ
ＯＷＥＲ［０：８］の値が上昇しそれに応じてＬＤの発
光光量も増加したにもかかわらずＡＤ変換器５１の最上
位ビットＰＯＷＥＲ ＭＯＮＩＴＯＲ［５］が‘１’に
ならなかったときを示しており、ＬＤ ＰＯＷＥＲ
［０：８］が‘５１１’に変更され、その段階でピーク
サンプル信号ＰＥＥＫ ＳＡＭＰが出力される。

【００３７】また、図９（Ｂ）は、ＬＤ ＰＯＷＥＲ
［０：８］が‘６４’に達した時点でＡＤ変換器５１の
最上位ビットＰＯＷＥＲ ＭＯＮＩＴＯＲ［５］が
‘１’になったときのタイミングチャートであり、上記
のシフトレジスタのシフトはその段階で停止して、シフ
トレジスタのパラレル出力であるそのＬＤ ＰＯＷＥＲ
［０：８］は‘６４’にとどまり、最終の段階で、以下
に示す演算により求められる値ΔＰが‘６４’に加算さ
れる。すなわちＡＤ変換器５１の出力であるＰＯＷＥＲ
ＭＯＮＩＴＯＲ［０：５］の最上位ビットＰＯＷＥＲ
ＭＯＮＩＴＯＲ［５］が‘１’になったときのＬＤ
ＰＯＷＥＲ［０：ｎ］（ここでは一般性を持せるせるた
めＬＤ ＰＯＷＥＲは０〜ｎのｎ＋１ビットの信号であ
らわされるものとする）の値をＰ（図９（Ｂ）の例では
‘６４’）とすると、 ΔＰ＝（（２ⁿ −ＰＯＷＥＲ ＭＯＮＩＴＯＲ［０：ｎ
−１］）−（Ｐ／２ⁿ ） （ここで、ＰＯＷＥＲ ＭＯＮＩＴＯＲ［０：ｎ−１］
は、ＰＯＷＥＲＭＯＮＩＴＯＲ［０：ｎ］の、最上位ビ
ットを除いたときの値をあらわす。）に従ってΔＰが求
められ、ＬＤ ＰＯＷＥＲ［０：ｎ］の値がＰ＋ΔＰに
変更される。

【００３８】こうすることにより、ＡＤ変換器５１のダ
イナミックレンジがほとんど一杯に使用され、ＡＤ変換
器５１に入力される信号のレベルとＡＤ変換器４８に入
力される信号のレベルをあらかじめ調整しておくことよ
り、ＡＤ変換器４８のダイナミックレンジがフルに利用
され、分解能の高いデータを得ることができ、高精度の
測定を行なうことができる。

【００３９】以上の実施形態は本発明の距離計を自動車
の形状測定に適用した例であるが、本発明の距離計は自
動車の形状測定に限られず、広く物体の高さ分布、距離
分布等の測定に適用することができ、あるいは分布であ
る必要はなく、測定野のどこに被測定物体が存在してい
るかわからない状況におけるその物体までの距離測定な
ど、広い分野に適用することが可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所定の測定野を光ビームで走査する方式を採用し、高速
かつ高精度に各走査点までの距離を測定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の距離計の一実施形態を走行中の自動車
の形状測定に利用したときの概念図である。

【図２】回転多面鏡を横から見たときの光学系配置図で
ある。

【図３】回転多面鏡の回転に伴う、光ビームの走査範囲
を示す図である。

【図４】回転多面鏡を上方から見たときの光学系の配置
を示す図である。

【図５】本発明の距離計の一実施形態の、信号処理系を
中心に示した全体構成図である。

【図６】図５に示す信号処理系のタイミングチャートで
ある。

【図７】図５に示す信号処理系のタイミングチャートで
ある。

【図８】図５に示す信号処理系のタイミングチャートで
ある。

【図９】図５に示す信号処理系のタイミングチャートで
ある。

【符号の説明】

１ 測定野 １０ 回転多面鏡 １０ａ 回転軸 １１，１２ ＬＤ １１ａ，１２ａ 光ビーム ２１，２２ ＬＤコンバータ ２３，２４ Ｉ／Ｖコンバータ ２５ モータドライバ ３０ 回路部 ３１ タイミングジェネレータ ３２ ＬＤパワーコントローラ ３３，３４，３６，３７ アンプ ３５ マルチプレクサ ３９，４０ サンプルホールド回路 ４１ 差分器 ４２ サンプルホールド回路 ４３ スイッチ回路 ４４，４５ サンプルホールド回路 ４６ 減算器 ４７ サンプルホールド回路 ４８ ＡＤ変換器 ４９ マイクロコンピュータ ５０ 減算器 ５１ ＡＤ変換器 １００ 自動車 １０１，１０２，１０３，１０４ 反射面 １１１ 投光レンズ １１２ 受光レンズ １１３ ミラー １１４ ＰＳＤ １２１ 投光レンズ １２２ 受光レンズ １２３ ミラー １２４ ＰＳＤ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転多面鏡と、 該回転多面鏡に向けて光ビームを照射し、該回転多面鏡
   の回転に伴って、該回転多面鏡で反射した光ビームによ
   り所定の測定野における所定の走査面内を繰り返し走査
   する投光部と、 前記投光部から発せられ前記回転多面鏡で反射しさらに
   前記測定野において被測定物体で反射した光のうち、前
   記回転多面鏡の、前記投光部により光ビームが現在照射
   されている第１面とは異なる第２面に届いて該第２面で
   反射した光を受光する受光部と、 前記受光部で得られた受光信号に基づいて、前記測定野
   における被測定物体までの距離を求める演算部とを備え
   たことを特徴とする距離計。
2. 【請求項２】 １つの回転多面鏡を利用して光ビームの
   投受光を行なう前記投光部と前記受光部とのペアを２組
   備え、該２組の投光部と受光部とのペアにより前記測定
   野において異なる２つの走査面が形成されるように、 該２組の投光部と受光部とのペアのうちの少なくとも一
   方のペアを成す投光部が、前記回転多面鏡の回転軸の延
   びる回転軸方向に傾いた方向から該回転多面鏡に光ビー
   ムを照射し、前記測定野における、該回転軸方向に傾い
   た走査面内を走査するものであって、 前記少なくとも一方のペアを成す受光部が、前記傾いた
   走査面内において被測定物体で反射しさらに前記回転多
   面鏡で前記回転軸方向に傾いて反射した光を受光するも
   のであることを特徴とする請求項１記載の距離計。
3. 【請求項３】 前記２組のペアを成す２つの投光部によ
   り形成される２つの走査面が前記回転軸方向に重なるよ
   うに、該２つの投光部による２つの光ビームの、前記回
   転多面鏡への照射角度および照射位置が調整されてなる
   ことを特徴とする請求項２記載の距離計。