JPH1144761A - 光学式距離測定装置 - Google Patents

光学式距離測定装置

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JPH1144761A
JPH1144761A JP9215870A JP21587097A JPH1144761A JP H1144761 A JPH1144761 A JP H1144761A JP 9215870 A JP9215870 A JP 9215870A JP 21587097 A JP21587097 A JP 21587097A JP H1144761 A JPH1144761 A JP H1144761A
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JP
Japan
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light
phase difference
distance
internal
light receiving
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JP9215870A
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English (en)
Inventor
Goshi Sakai
郷史 酒井
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Yupiteru Industries Co Ltd
Original Assignee
Yupiteru Industries Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 受光信号を波形整形するPLL回路の動作特
性を改善して遠距離ゾーンまで高精度に測定できるよう
にする。 【解決手段】 送光部2と、基準発振器4と、受光部3
の受光信号を波形整形するためのPLL回路6と、PL
L回路6で波形整形された受光信号と基準発振器の出力
信号との位相差を検出する位相差検出回路7と、距離計
算手段と、受光部3に対して内部参照光を導入するため
の内部光学系8と、内部光学系を基準発振器4により適
時に駆動する切替手段9と、内部参照モードで距離計算
手段を校正する距離校正手段と、内部参照モードにて内
部光学系から受光部に対して強弱2レベルの内部参照光
を選択的に導入するための参照光レベル切替手段9と、
その2レベルでの内部参照モード時のそれぞれの位相差
に基づいてPLL回路6におけるVCO63の電圧/周
波数特性を補正するPLL特性補正手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば車両の衝
突防止用の距離センサとして応用される光学式距離測定
装置に関し、特に、回路の簡素化と高精度化を両立させ
る技術改良に関する。
【0002】
【従来の技術】次のような基本構成の光学式距離測定装
置がある。対象物に向けて測距光を投射する送光部と、
対象物からの測距反射光を受光する受光部の光学系セッ
トを備える。送光部は基準発振器の出力により変調駆動
されて、既定通りに変調された測距光を発生する。受光
部の受光信号はPLL(位相ロックループ)回路により
波形整形され、整形された受光信号と前記基準発振器の
出力信号との位相差が位相差検出回路で検出される。距
離計算手段は、検出された位相差から前記対象物までの
距離を計算する。
【0003】また高精度で安定な距離測定を実現するた
めに、前記受光部に対して内部参照光を導入するための
内部光学系と、前記送光部に替えて前記内部光学系を前
記基準発振器により適時に駆動する切替手段と、前記内
部光学系を駆動している内部参照モードでの前記位相差
検出回路の出力に基づいて前記距離計算手段を校正する
距離校正手段とを備えている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述した構成の従来の
光学式距離測定装置においては、受光部の受光信号を波
形整形する手段としてPLL回路を用いているが、この
回路方式は小型で安価な装置を実現するのに適してい
る。この回路方式では、受光部の受光信号レベルがある
程度大きいと、PLL回路のフィードバックループが設
計通りに機能して、受光信号の位相情報をまったく損な
うことなく正しく波形整形できることを確認できた。
【0005】しかし受光信号レベルが小さいと、すなわ
ちPLL回路の入力信号レベルが小さいと、PLLのフ
ィードバックループが意図通りには機能せず、位相情報
を正しく反映したまま波形整形することができなかっ
た。そのため、受光信号レベルが小さくなる遠距離ゾー
ンの測定が行えず、距離測定範囲が近距離ゾーンに限定
されるという問題があった。
【0006】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、受光信号を波形整形するPLL回路の動作特性を改
善して遠距離ゾーンまで高精度に測定できるようにした
光学式距離測定装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係る光学式距離測定装置は、基本構成と
して、対象物に向けて測距光を投射する送光部と、この
送光部から前記測距光を発生するための変調信号を与え
る基準発振器と、対象物からの測距反射光を受光する受
光部と、この受光部の受光信号を波形整形するためのP
LL回路と、このPLL回路で波形整形された受光信号
と前記基準発振器の出力信号との位相差を検出する位相
差検出回路と、検出された位相差から前記対象物までの
距離を計算する距離計算手段と、前記受光部に対して内
部参照光を導入するための内部光学系と、前記送光部に
替えて前記内部光学系を前記基準発振器により適時に駆
動する切替手段と、前記内部光学系を駆動している内部
参照モードでの前記位相差検出回路の出力に基づいて前
記距離計算手段を校正する距離校正手段とを備える。
【0008】さらに、本発明の特徴的な構成として、前
記内部参照モードにて前記内部光学系から前記受光部に
対して強弱2レベルの内部参照光を選択的に導入するた
めの参照光レベル切替手段と、その2レベルで前記内部
参照モードを実行して前記位相差検出手段のそれぞれの
検出出力に基づいて前記PLL回路におけるVCOの電
圧/周波数特性を補正するPLL特性補正手段とを備え
る。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態による光学
式距離測定装置の概略構成を図1に示している。対象物
1に向けて測距光aを投射する送光部2と、対象物1か
らの測距反射光bを受光する受光部3の光学系セットを
備える。送光部2は基準発振器4の出力により変調駆動
されて、既定通りに変調された測距光aを発生する。受
光部3の受光信号はアンプ5で増幅され、さらにPLL
(位相ロックループ)回路6により波形整形される。そ
して、波形整形された受光信号と基準発振器4の出力信
号との位相差が位相差検出回路7で検出される。なおP
LL回路6は、位相比較器61とローパスフィルタ62
とVCO(電圧制御型可変周波数発振器)63とからな
る周知のフィードバック回路である。
【0010】また高精度で安定な距離測定を実現するた
めに、受光部3に対して内部参照光を導入するための内
部光学系8と、送光部2に替えて前記内部光学系を前記
基準発振器により適時に駆動する切替回路9を備える。
【0011】この装置の全体を統轄するシーケンス制御
や主要なデータ処理はマイコン10によって行われる。
マイコン10は切替回路9を適時に切替制御し、送光部
2から測距光を発生する測距モードと、内部光学系8か
らの内部参照光を受光部3に導入する内部参照モードと
を適時に実行する。測距モードでは前記距離計算手段と
しての処理を実行し、位相差検出回路7の出力信号を読
み込んで対象物1までの距離を計算して、求めた距離を
表示器11に表示する。また内部参照モードでは前記距
離校正手段としての処理を実行し、位相差検出回路7の
出力に基づいて前記距離計算手段を校正する。
【0012】本発明では次のような特徴的な構成と機能
を備えている。前記内部参照モードにて前記内部光学系
8から前記受光部3に対して強弱2レベルの内部参照光
を選択的に導入するための参照光レベル切替手段と、そ
の2レベルで前記内部参照モードを実行して位相差検出
回路7のそれぞれの検出出力に基づいてPLL回路6に
おけるVCO63の電圧/周波数特性を補正するPLL
特性補正手段とを備える。参照光レベル切替手段の機能
はマイコン10が切替回路9を切り替えることで具現化
する。PLL特性補正手段の機能はマイコン10が適宜
なVCO補正信号Vcを生成することで具現化する。マ
イコン10が生成したVCO補正信号Vcは不揮発性メ
モリ12に保存される。
【0013】マイコン10による前述の参照光レベル切
替手段・PLL特性補正手段・距離計算手段などの実行
手順を図2のフローチャートに示している。
【0014】電源投入時のイニシャル処理の1つとし
て、不揮発性メモリ12に保存してあるVCO補正値V
cを読み取ってPLL回路6のVCO63に与える(ス
テップ100)。次に切替回路9を制御して内部光学系
8から受光部3に向けて強い内部参照光を出力させる
(ステップ101)。その状態にて、位相差検出回路7
から位相差φ1を読み取る(ステップ102)。次に切
替回路9を制御して内部光学系8から受光部3に向けて
弱い内部参照光を出力させ、その状態にて位相差検出回
路7から位相差φ2を読み取る(ステップ103→10
4)。
【0015】次のステップ105では、強レベル参照光
時の位相差φ1と弱レベル参照光時の位相差φ2との差
を計算し、その差(φ2−φ1)の絶対値が基準値φe
を超えているか否かを判定する。差の絶対値が基準値φ
eに収まっていれば現在のVCO補正値Vcが適正であ
ると判断し、ステップ200以降の距離測定モードに進
む。つまり、切替回路9を切り替えて送光部2から測距
光aを出力させ(ステップ200)、その状態で位相差
検出回路7から位相差φ3を読み取り(ステップ20
1)、位相差φ3に基づいて距離を計算して表示する
(ステップ202)。内部参照モードの実行タイミング
になるまではステップ201→202→203を繰り返
して距離を測定し、所定のタイミングになったならばス
テップ203から101に戻る。
【0016】強レベル参照光時の位相差φ1と弱レベル
参照光時の位相差φ2との差が基準値φeを超えていた
ならば、ステップ105から300に進み、φ1とφ2
に基づいて新たなVCO補正値Vcを計算する{Vc←
Vc+β(φ2−φ1)}。次のステップ301では、
更新したVCO補正値VcをPLL回路6のVCO63
に与える。これでVCO63の電圧/周波数特性が変化
する。またステップ302では、更新したVCO補正値
Vcを不揮発性メモリ12に更新記憶する。この後はス
テップ200以降の前述した距離測定モードに進む。
【0017】上記した補正値更新を実行することによ
り、例えば図3(A)に示すような特性が同図(B)に
示すような特性に改善される。すなわち、何等かの原因
によりVCO補正値Vcがずれてしまうと、強レベルの
位相差φ1はさほど問題がないが弱レベルの位相差φ2
が大きくずれてしまい、両位相差の差が大きくなる。こ
のようになると、受光レベルが強の付近になる近距離ゾ
ーンしか測定が行えなくなる。係る場合に、ステップ3
00以降の補正値更新処理を行うと、両位相差φ1,φ
2の差が小さくなり、同図(B)に示すように、受光レ
ベルの弱い領域から強い領域にわたって位相差が一定の
範囲内に収まる。よって、検出限界が遠距離ゾーンまで
延びる。
【0018】なお、上記したフローチャートでは、ステ
ップ300〜302の処理を実行後、ステップ200に
飛ぶようにしたが、本発明はこれに限ることはなく、例
えばステップ101に戻り再度位相差の検査を行うよう
にしてもよい。
【0019】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、受光信号をPLL回路によって波形整形する回路
方式の光学式距離測定装置において、内部光学系から受
光部に対して強レベル参照光を与えた時の位相差と、弱
レベル参照光を与えた時の位相差とを求めてその差を計
算し、その差に基づいて新たなVCO補正値を求めて、
その補正値に従ってPLL回路におけるVCOの電圧/
周波数特性を可変制御する構成としたので、受光信号レ
ベルが小さい領域でもその位相情報を損なうことなくP
LL回路によって良好に波形整形できる。したがって、
大きなレベルの受光信号が得られる近距離ゾーンだけで
はなく、受光レベルが低下する遠距離ゾーンまで高精度
に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による光学式距離測定装
置の概略構成ブロック図である。
【図2】同上装置の主要動作の実行手順を示すフローチ
ャートである。
【図3】作用を説明する図である。
【符号の説明】
1 対象物 2 送光部 3 受光部 4 基準発振器 5 アンプ 6 PLL回路 61 位相比較器 62 ローパスフィルタ 63 VCO 7 位相差検出回路 8 内部光学系 9 切替回路 10 マイコン(距離計算手段,PLL特性補正手段) 11 距離表示器 12 不揮発性メモリ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対象物に向けて測距光を投射する送光部
    と、この送光部から前記測距光を発生するための変調信
    号を与える基準発振器と、対象物からの測距反射光を受
    光する受光部と、この受光部の受光信号を波形整形する
    ためのPLL回路と、このPLL回路で波形整形された
    受光信号と前記基準発振器の出力信号との位相差を検出
    する位相差検出回路と、検出された位相差から前記対象
    物までの距離を計算する距離計算手段と、前記受光部に
    対して内部参照光を導入するための内部光学系と、前記
    送光部に替えて前記内部光学系を前記基準発振器により
    適時に駆動する切替手段と、前記内部光学系を駆動して
    いる内部参照モードでの前記位相差検出回路の出力に基
    づいて前記距離計算手段を校正する距離校正手段とを備
    えた光学式距離測定装置において、 前記内部参照モードにて前記内部光学系から前記受光部
    に対して強弱2レベルの内部参照光を選択的に導入する
    ための参照光レベル切替手段と、 その2レベルで前記内部参照モードを実行して前記位相
    差検出手段のそれぞれの検出出力に基づいて前記PLL
    回路におけるVCOの電圧/周波数特性を補正するPL
    L特性補正手段とを備えたことを特徴とする光学式距離
    測定装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006105605A (ja) * 2004-09-30 2006-04-20 Sunx Ltd 距離センサ
CN100419456C (zh) * 2003-01-16 2008-09-17 株式会社拓普康 光波距离计
JP2009085939A (ja) * 2007-08-03 2009-04-23 Valeo Vision 車両による視界影響現象の検出方法及び装置、並びにそのコンピュータプログラム
JP2012108016A (ja) * 2010-11-18 2012-06-07 Seiko Epson Corp 光学式位置検出装置および位置検出機能付き機器
JP2012202944A (ja) * 2011-03-28 2012-10-22 Topcon Corp 光波距離計

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