JPH11325885A - 距離測定装置 - Google Patents
距離測定装置Info
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- JPH11325885A JPH11325885A JP10128940A JP12894098A JPH11325885A JP H11325885 A JPH11325885 A JP H11325885A JP 10128940 A JP10128940 A JP 10128940A JP 12894098 A JP12894098 A JP 12894098A JP H11325885 A JPH11325885 A JP H11325885A
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Abstract
させるための手段を備えた距離測定装置を提供する。 【解決手段】距離測定装置100は、送光光源101と
送光レンズ102を有する送光光学系と、受光素子10
4と受光レンズ105を有する受光光学系とを備えてい
る。送光光学系の光軸(距離測定装置の光軸)103と
受光光学系の光軸106は平行に設定されている。さら
に距離測定装置100は移動体走行モニタ130を有し
ている。その支持部107の内部には浮子109が配置
されており、浮子109はレンズ113と枠117から
なり、枠117は弾性部材からなる可動保持部110に
より支持部107に可動に保持されている。レンズ11
3の光軸116上に光源114と2次元受光素子115
が設けられている。
Description
路側の構造物あるいは建物などの障害物に光束を照射
し、その反射光から障害物までの距離を測定する距離測
定装置に関する。
センサあるいはオートクルージングシステムでは固定あ
るいは走査型の光ビームが用いられる。車間距離センサ
は、移動体に対する光ビームの射出方向を所定の方向に
設定するために、2次元の角度調整が可能な取付ブラケ
ットを介して移動体に取り付けられる。光ビームの射出
方向は、計測あるいは設定した移動体の車軸の方向に対
して所定の位置に設けたターゲットに対して調節され、
その調節は取付ブラケットを用いて行なわれる。
と加速度センサなどの車間距離センサ以外のセンサの組
み合わせ情報から道路形状と移動体の進行方向を検出
し、進行方向にモータ駆動等により、光ビームの射出方
向を調節する。このようにして得られた車間距離あるい
は障害物との間の距離情報の時系列データと自車の加速
度データを用いて、衝突の危険性の判断あるいはドライ
バヘの警報による注意の喚起を行なっている。
どの移動体の車軸の方向あるいはこれと一定の関係にあ
る参照面は明示されていない。このため車間距離センサ
あるいは距離測定装置を移動体へ取り付ける場合、車軸
の方向を外形から定めることが必要となり、このために
は相応の設備と手間を必要とする。しかも、直進時に限
定したとしても、外形から定めた車軸の方向と走行方向
の関係は、(移動体のくせのために)移動体毎に異なり
明確でない。このため、距離測定装置を移動体に取り付
ける際に、光ビームの射出方向(距離測定装置の光軸)
と移動体の車軸の方向(走行方向)とを一致させること
は困難であり、移動体毎に異なる可能性がある。
害物検出の監視領域を定めるが、これが移動体の車軸の
方向あるいは直進時の走行方向と一致しない場合、ドラ
イバの視線感覚(運転感覚)と監視領域とが微妙に食い
違い、ドライバに違和感を与える恐れがあるのみなら
ず、見なくてもよいところをみてしまうことによる誤作
動の懸念も生ずる。
成されたもので、その目的は、移動体の走行方向と光ビ
ームの射出方向を一致させるための手段を備えた距離測
定装置を提供することである。
るため、光ビームの射出方向と移動体の走行方向とのズ
レ角を検出する走行モニタを距離測定装置自身が内蔵す
ることが望ましい。この走行モニタは移動体の直進時に
は0を示し、曲線路走行を含む任意の走行時には光ビー
ムの射出方向と移動体の走行方向とのズレ角に対応した
数値を示す。距離測定装置を最初に移動体へ取り付ける
ときに、光ビームの射出方向と直進時の移動体の走行方
向とのズレがあると、走行モニタの表示は0を示さず、
初期設定誤差があることがわかる。
する種々の原因により距離測定装置の移動体への取り付
け状況が変わり、ドライバが車を直進させているにもか
かわらず、走行モニタが0を示さないことが生ずる。こ
のような場合、取付誤差を手動的にあるいは自動的に取
付ブラケットを通して補正することができる手段を具備
していることが望ましい。こうすると車毎のくせによら
ず、距離測定装置の移動体への初期設定誤差を補正する
ことができるのみならず、長期間の使用時の保守を可能
とし、また曲線路走行を含む任意の走行時に光ビームの
射出方向と移動体の走行方向とを一致させ、距離測定装
置の監視方向とドライバの運転感覚とを一致させる可能
性を与える。
に照射することにより移動体と物体間の距離を計測する
距離測定装置において、上記移動体の移動に伴う上記光
束の光軸に対する加速度ベクトルを検出し、この加速度
ベクトルより上記光束の光軸に対する上記移動体の移動
方向を検出する移動モニタ(走行モニタ)を具備するこ
とを特徴とし、上述したような走行モニタを内蔵した距
離測定装置を実現する。
軸に対して所定の位置に配設された支持部と、上記支持
部に対して可動に支持された浮子と、上記移動体の加速
時に生ずる慣性力による上記浮子の移動を、上記光束の
光軸方向と上記光束の光軸と直交する方向に分離して検
知する検知手段と、上記浮子の移動を制動する制動手段
とを具備する。
レンズよりなり、上記検知手段は、上記支持部に対して
位置固定されており上記レンズに光を照射する光源と、
上記支持部に対して位置固定されており上記レンズを透
過した上記光源よりの光の受光位置を検知可能な2次元
受光部を具備する。
され、強磁性体よりなる固定部材と、上記支持部に固定
され、上記固定部材を磁性流体を充填した間隙を介して
保持するガイド部とを具備する。
上記浮子は、片面の直交する2方向に渡って、交互に配
した反射部と非反射部よりなる縞パターンを設けた平板
よりなり、上記検知手段は、上記支持部に対して位置固
定されており上記縞パターンに光を照射する光源と、上
記縞パターンよりの反射光を検知する受光部を具備す
る。
の実施の形態について説明する。まず、第一の実施の形
態について図1を用いて説明する。図1(a)に示すよ
うに、距離測定装置100は、送光光源101と送光レ
ンズ102を有する送光光学系と、受光素子104と受
光レンズ105を有する受光光学系とを備えている。送
光光学系の光軸(距離測定装置の光軸)103と受光光
学系の光軸106は平行に設定されている。距離測定装
置100は移動体に取り付けられ、送光光学系の光軸1
03と移動体の走行方向(簡単のため直進時を想定、直
進時は加速度方向と一致)120とが成す角度をθとす
る。
行モニタ130を有している。移動体走行モニタ130
の支持部107には、距離測定装置100の機械的基準
面(たとえば端部のエッジ)に対して一定の既知の関係
(例えば平行とか直交とか)にある参照面108が設け
られている。
面108は、機械的な基準面であり、鏡面であればより
好ましい。この参照面108は、好適には、送光光源1
01と送光レンズ102の(図示しない)支持枠と一体
に成形加工される。
光光学系を組み立てる際に、送光光学系の光軸103と
平行に設定されたモニタ光111が照射され、不図示の
支持枠に固定された受光レンズ105のほぼ焦点位置に
設定された受光素子104の動作チェックに利用され
る。また、移動体走行モニタ130の構成部品を組み立
てる際の機械的な基準面として機能する。
されており、浮子109は支持部107に固定された弾
性部材の可動保持部110により四方向から可動に保持
されている。移動体の移動に伴って浮子109には慣性
力112が働く。この慣性力11は移動体の走行方向1
20と反対の方向を向き、その大きさは浮子109の質
量をm、移動体の加速度をαとすると、mαで表され
る。
ンズ113と枠117からなり、枠117は弾性部材か
らなる可動保持部110により支持部107に可動に保
持されている。レンズ113の光軸(厳密には中心軸)
116上に光源114と2次元受光素子115が設けら
れている。2次元受光素子115としては例えば2次元
PSDや4分割素子が用いられる。
述べる。通常、移動体の直進時の走行方向120と送光
光学系の光軸103は、初期設定誤差のために平行でな
い。これは前述したように移動体の車軸の方向が明示さ
れていないため、距離測定装置を移動体に取り付けた際
に、送光光学系の光軸103は移動体の車軸の方向と必
ずしも一致しないことによる。従って、直進時に限定し
たとしても、移動体の走行方向120と送光光学系の光
軸103とは一致するとは限らない。
焦点位置に設定され、送光光学系の光軸103は点光源
である送光光源101と送光レンズ102の中心とを結
ぶ直線で表される。送光光源101と送光レンズ102
の不図示の支持枠は参照面108と一体に成形加工さ
れ、送光レンズ102の焦点距離はこの加工精度に対応
して選ばれる。
に対する送光光学系の光軸103のずれあるいはバラツ
キが、送光光源101と送光レンズ102の支持枠の相
対的加工精度εと送光レンズ102の焦点距離fによ
り、arctan(ε/f)で表される量に左右される
ためであり、参照面108は外部からモニタ光により送
光光学系の光軸103の方向(いいかえると距離測定装
置100の光軸方向)をチェックするために用いられる
からである。
るには、arctan(ε/f)≦0.1°を満足する
ことが要請される。相対的加工精度εが0.07mmが
避けられない場合には、送光レンズ102の焦点距離f
はf≧ε/tan0.1°=40mmに選ばれる必要が
ある。逆に、このように機械的パラメータを選んでおけ
ば、長期間の使用の間に距離測定装置100の光軸方向
が変化してゆくことが避けられる。
受光素子115は支持部107に固定されている。移動
体が静止している時、レンズ113と枠117からなる
浮子109に慣性カ112は働かず、光源114から発
した光束はレンズ113により2次元受光素子115の
中心に集光される。移動体が走行して移動体に加速度が
働くと、浮子109には慣性力112が働き、浮子10
9は弾性部材110の復元力と慣性力112とがつりあ
う位置に移動する。
光束のレンズ113による集光点は2次元受光素子11
5上を移動し、その移動量は送光光学系の光軸103と
平行な方向およびこれと直交する方向に分離して検出さ
れる。この検出された時系列データ値から、各時刻にお
ける送光光学系の光軸103に対する移動体の加速度ベ
クトルが求められる。
と走行方向とのズレ量θ0 は一種の設定誤差で、移動体
の車軸方向が不明確なために生ずるが、これをあらかじ
め手動で補正しておくか、ズレ量θ0 を初期値として登
録し、自動で曲線路走行を含めたズレ量θを補正するこ
とが望ましい。
体走行モニタの構成について図2を用いて説明する。図
2(a)に示すように、支持部107の内部に配置され
た光源114と2次元受光素子115の間には、二つの
ボールレンズ206と207が配置され、ボールレンズ
206と光源114の間には開口204が配置されてい
る。ボールレンズ207は2次元受光素子115と一体
に支持部107に固定されている。
7から延びた弾性部材から成る可動保持部110により
四方から吊られている。可動保持部110はゴムなどの
弾性材料を用いることができる。ボールレンズ206に
は強磁性体からなる枠201が固定されており、両者は
浮子109を構成している。枠201の周囲にはガイド
202が設けられており、枠201とガイド202の間
の間隙203には磁性流体が充填されている。
06と可動保持部110は、留め枠210を介して結合
されている。参照面108は円筒形状の支持部107の
外側の一部を機械的に切削・研磨したものだが、これに
一面を反射面とした平行平板を固着してもよい。
て説明する。移動体が静止しているとき、ボールレンズ
206と枠201とからなる浮子109は、光軸116
上に静止しており、光源114で発生された光205に
より照明された開口204の像は、二つのボールレンズ
206と207によって2次元受光素子115の中心に
形成される。
動体の加速度αと逆方向に慣性力mαを受け、可動保持
部110の弾性力と釣り合う位置に移動する。これに応
じて2次元受光素子115上の開口204の像は移動
し、その移動量は2次元受光素子115の出力に基づい
て送光光学系の光軸103と平行な方向およびこれと直
交する方向に分離して検出される。
送光光学系の光軸103に対して検出される。曲線路を
含めた一般の走行の場合、走行方向はこれを積分して次
式により求められる。
する移動体の走行方向の時刻t1 から時刻t2 に到る平
均の方向変化量、a(t)は移動体の加速度α(t)の
送光光学系の光軸方向成分、b(t)は同じく送光光学
系の光軸に直交する成分を表している。あるいは、図2
(b)において、その紙面は2次元受光素子115の受
光面と平行の位置関係にあり、紙面内の参照面108に
垂直な方向が送光光学系の光軸方向成分を表し、平行な
成分が送光光学系の光軸に直交する成分を表している。
言い換えると、2次元受光素子115の直交する2方向
がそれぞれ送光光学系の光軸方向とこれに直交する方向
に対応している。
を求める時にはt1 =0、t2 =10秒として△φを計
算すればよい。△φの計算は加速度α(t)の測定値か
らソフト的に求める手法と、出力a(t)とb(t)を
ハード的に積分して求める手法とがある。△φを積算す
るとθになる。
填する不図示の磁性流体は、浮子109を制動する機能
を有している。磁性流体は、強磁性体からなる枠201
によりその周辺に捕捉され、ガイド202にはアルミの
ような非磁性体を使用することが可能である。磁性流体
は、速い振動成分に対しては剛体のように浮子109を
保持し、ゆっくりした動きには抵抗なく滑らかに従う。
この特性による制動は、車のように激しい振動の多い移
動体への移動体走行モニタの搭載にとって非常に有効で
ある。
(a)に明瞭に示されるように、水平方向に延びる可動
保持部110により保持されているが、垂直方向に延び
る可動保持部により保持されてもよい。
装置の光軸と移動体の走行方向との相違を検出する場合
を想定している。これは距離測定装置の光軸を水平にし
て移動体に取り付けることは、水準器などの手段を用い
ることにより、移動体の車軸の方向が不明確であっても
可能であることを考慮したためである。
平面に平行に配置してあり、水平面に直交する方向の加
速度成分を検出し得ない。しかし、3次元的に距離測定
装置の光軸と移動体の走行方向との相違を検出する構成
とすることも容易に可能である。これは、図2(a)に
おいて、光軸116に直交するボールレンズ206の直
径を光軸(例えば紙面に垂直にボールレンズ206の中
心を通って手前から奥へ向かう光軸)として別の光源部
と1次元PSDを配置することにより、ボールレンズ2
06の光軸116に沿った方向の変位、言い換えると上
述の3次元的相違を検出することができる。
の移動体走行モニタについて図3を用いて説明する。図
3(a)に示すように、本実施形態では、円盤状の浮子
301には、距離測定装置の光軸310に平行な軸30
4に沿って格子状パターン302が形成され、また軸3
04に直交する軸305に沿って格子状パターン303
が形成されている。
が、第二の実施の形態と同様に、支持体に対して弾性部
材から成る可動支持部により可能に支持され、また、そ
の過敏な動きを抑えるために磁性流体を用いた制動機構
が設けられている。
302に対して、その移動を検出する光検出系350が
設けられている。図には示さないが、格子状パターン3
03に対しても同様な光検出系が設けられている。格子
状パターン303の光検出系は格子状パターン302の
光検出系350と全く同じであり、以下では代表的に格
子状パターン302の光検出系350について述べる。
13からなる光軸315を持った送光光学系と、レンズ
314と受光素子312からなる光軸316を持った受
光光学系を備えている。光源311から射出された光は
レンズ313により集光されて格子状パターン302に
照射され、格子状パターン302で反射された光はレン
ズ314によって受光素子312に集光される。
て一定の周期で配置された複数の反射体(あるいは非反
射体)で構成され、反射体(あるいは非反射体)はその
周辺の反射率に比べて高い(あるいは低い)反射率を有
している。
(あるいは非反射体)の周期やレンズ313の焦点距離
や各光学要素の位置などの諸条件は、レンズ313によ
り格子状パターン302上に形成される光源311の像
の大きさが格子状パターン302の格子間隔以下になる
ように選ばれている。
れており、また浮子301はこれに働く慣性力に応じて
支持部に対して相対的に変位し得るように支持されてい
る。浮子301が慣性力を受けて紙面内(水平面内)で
変位すると、受光素子312は格子状パターン302の
移動による反射光量の増減に対応した2値信号を出力
し、これをカウントすることにより光検出系350と格
子状パターン302の軸304に沿った相対変位量が測
定される。同様に、光検出系351と格子状パターン3
03の組み合わせにより両者の軸305に沿った相対変
位量が測定される。
パターン302により、光軸310の方向に沿った浮子
301の移動を検出し、光検出系351は、格子状パタ
ーン303により、光軸310に直交する方向に沿った
浮子301の移動を検出する。つまり、2つの光検出系
350と351は、それぞれ格子状パターン302と3
03との組み合わせにより、浮子301の相対的変位を
2次元的に測定する。
子状パターン302とその移動を検出する光検出系35
0の別の構成例を概略的に示しており、上述した1次元
の格子状パターン302を2次元格子としたもので、絶
対変位量を測定できるように工夫したものである。具体
的には数字1〜5で示したように5列のパターンを設
け、各パターンを構成する高反射率の反射体のあるとこ
ろに2値信号の1をあて、反射体の無いところに2値信
号の0をあてれば、符号330で示した行のパターンで
は第3列の反射体が欠如しているから11011を表
し、その右の行のパターンは00111を表す。これら
の2値信号を10進法で表せばそれぞれ27、28を表
す。
読むため、5組の送光光学系321と受光光学系322
を備えており、符号323で示した行のパターンを2値
信号列に変えて読み出す。言い換えると、と変位した浮
子301の絶対位置を読むことができる。
符号コードを例にあげたが、グレイ(Gray)符号コ
ードを初めとする種々の符号コードを用いることができ
る。光検出系350は、発光素子と受光素子のペアを規
則的に配列した素子とマイクロレンズアレイとを組み合
わせることにより、容易に10列ぐらいを数mm程度に
配列することが可能である。
光学要素が浮子301の片側に配置されており、扁平な
構造となっており、また浮子301の絶対変位量を測定
できるという利点を有している。
るものではなく、種々の変更あるいは機能の追加が可能
である。本発明の実施形態では光を用いた加速度センサ
を移動体走行モニタとして例示したが、他の機械的振動
の加速度による周波数変化を用いた加速度計を用いるこ
とができることは勿論である。
対する移動体の走行方向の相違を示すモニタを設け、直
進時の走行から距離測定装置の取付誤差をドライバが判
断し、運転席から取付ブラケットをモータ駆動により駆
動し、取付誤差を修正させることもできる。
光軸方向に対する移動体の走行方向を記憶させておき、
衝突時に移動体の走行方向に対してどの方向を距離測定
装置が監視していたかを知ることができる。
ビームの射出方向を一致させるため、光ビームの射出方
向と移動体の走行方向とのズレ角を検出する走行モニタ
を内蔵した距離測定装置が提供される。走行モニタを内
蔵しているため、初期設定誤差や長期の使用による取り
付け状況の変化が分かり、適切な対応が可能となる。
であり、(a)は距離測定装置の概略的な構成を示す平
面図、(b)は移動体走行モニタの内部構造を示す側断
面図である
(a)は移動体走行モニタの側断面図、(b)は(a)
のb−b線による平断面図で、簡単のためにガイドと枠
は省略してある。
(a)は移動体走行モニタの浮子の平面図、(b)は浮
子に形成されたパターンとその移動を検出する光検出系
の一構成例を概略的に示した図、(c)は浮子に形成さ
れたパターンとその移動を検出する光検出系の別の構成
例を概略的に示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 移動体に搭載され、光束を物体に照射す
ることにより移動体と物体間の距離を計測する距離測定
装置において、 上記移動体の移動に伴う上記光束の光軸に対する加速度
ベクトルを検出し、この加速度ベクトルより上記光束の
光軸に対する上記移動体の移動方向を検出する移動モニ
タを具備することを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項2】 上記移動モニタは、 上記光束の光軸に対して所定の位置に配設された支持部
と、 上記支持部に対して可動に支持された浮子と、 上記移動体の加速時に生ずる慣性力による上記浮子の移
動を、上記光束の光軸方向と上記光束の光軸と直交する
方向に分離して検知する検知手段と、 上記浮子の移動を制動する制動手段と、を具備すること
を特徴とする請求項1に記載の距離測定装置。 - 【請求項3】 上記浮子はレンズよりなり、 上記検知手段は、上記支持部に対して位置固定されてお
り上記レンズに光を照射する光源と、上記支持部に対し
て位置固定されており上記レンズを透過した上記光源よ
りの光の受光位置を検知可能な2次元受光部を具備す
る、ことを特徴とする請求項2に記載の距離測定装置。 - 【請求項4】 上記制動手段は、 上記浮子に固定され、強磁性体よりなる固定部材と、 上記支持部に固定され、上記固定部材を磁性流体を充填
した間隙を介して保持するガイド部と、を具備すること
を特徴とする請求項2に記載の距離測定装置。 - 【請求項5】 上記浮子は、片面の直交する2方向に渡
って、交互に配した反射部と非反射部よりなる縞パター
ンを設けた平板よりなり、 上記検知手段は、上記支持部に対して位置固定されてお
り上記縞パターンに光を照射する光源と、上記縞パター
ンよりの反射光を検知する受光部を具備する、ことを特
徴とする請求項2に記載の距離測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12894098A JP4054106B2 (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12894098A JP4054106B2 (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | 距離測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11325885A true JPH11325885A (ja) | 1999-11-26 |
JP4054106B2 JP4054106B2 (ja) | 2008-02-27 |
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ID=14997179
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12894098A Expired - Lifetime JP4054106B2 (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | 距離測定装置 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4054106B2 (ja) |
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KR20180084967A (ko) * | 2016-07-08 | 2018-07-25 | 예놉틱 어드밴스트 시스템스 게엠베하 | 광학 빔 성형 유닛, 거리 측정 디바이스 및 레이저 조명기 |
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