JPS6290584A - 信号の投射又は入射走査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は信号を走査しながら空中に投射し又は空中から
入射する信号を走査しながら受信する装置の信号の走査
方法に関する。

（従来の技術） 例えば、測距器、物体検知器、方向探知器等の計測装置
では、音波、電波、光等の信号を設定角度範囲で走査し
ながら投射し、又は入射する信号を走査しながら受信す
る機構がしばしば使用されるＯ 係る計測装置では、従来は信号の投射器又は入射器自体
を予め設定した角度範囲で例えば往復運動する走査機構
に取シ付けて信号の走査を行っている。

従って、当該計測装置を例えば車輛等、それ自体が振動
する振動体に搭載した場合には走査機構に振動体自体の
振動が伝わると走査角度範囲が変動し、かつ走査角度情
報も正確な角度を伝えるものとはならない。このため、
振動がある環境で計測する場合、従来は防振装置を介し
て計測装置を車輛等振動体に搭載するようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来の測定装置では、走査機構が必要なばかりか、
例えば走査間隔が非常に短り場合等では走査角精度を上
げるためには走査機構が極めて複雑となる。

また、振動体に計測装置を搭載する場合には、防振装置
を必要とし、しかも防振装置で振動を完全になくすこと
は不可能であるため測定精度に限界が生ずる。

本発明は、以上の問題点を解決すべく提案するもので、
走査機構として特別な構造体を必要とせず、かつ振動体
での測定に於いても防振装置等を必要とせず容易に測定
が可能な走査方法を収得することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するため、本発明は、信号の投射器又
は入射器を振動体に搭載し、当該振動体の運動を、加速
度計、歪計等によって検出し、検出データを演算して信
号の投射時又は入射時の角度情報を得るようにしたもの
で、振動体自体の振動を走査に利用しているため特別な
走査機構及び防振装置を必要としないものである。

（実施例の構成） 第１図及び第２図はそれぞれ本発明の実施例に係る走査
装置の構造図、第３図及び第４図は本発明の実施例に係
る処理装置のプロ、り図である。

尚、第１図及び第２図は光信号の投射装置の構造を、第
３図は光信号の投射装置のブロック図を、第４図は光信
号の受信装置のブロック図をそれぞれ示す。また光信号
としては、例えばレーザー光のｔ４　Ａ／ス信号を使用
する。

まず、光信号の投射装置に本発明を実施したときの構成
を説明する。

第１図に示すように、光信号の投射装置は、走査機構と
処理装置でなシ、走査機構は、例えば板ばねをＵ字状に
折曲げて構成した共振体１と、該共振体１の自由端とな
る端部に固定した投光器２及び加速度計３でなシ、共振
体１は投光器２及び加速度計３を取り付けていない端部
で例えば車輛等の振動体４に固定される。この構成で、
加速度計３は共振体１の偏移角、すなわち投光方向の偏
移角を検出する角度検出手段として使用されている。

また、上記角度検出手段としては、第２図に示すように
上記加速度計３に代えて共振体ｌの屈曲部分に貼付した
歪計５であってもよい。

処理装置は第３図に示すように構成される。すなわち、
前記投光器２内に設けられ、例えばレーザーパルス光を
出力する発光素子１１（例えば高出力）Ｊ？ルスレーデ
ーダイオード）、発光素子１１に駆動ノ９ルス電力を供
給するド２イパ１２、ドフィバ１２から出力される駆動
Ａ／ルス電力の周期を設定するノ々ルス信号（Ｐ）を生
成する発振器１３、前記加速度計３又は歪計５に相当す
る角度検出手段１４、角度検出手段１４の出力信号（ア
ナログ値）をデジタルデータに変換するＡ／Ｄｉ換器１
５、上記発振器１３から上記パルス信号（Ｐ）と同時に
出力されるストローブ信号（ＳＴＢ　）と上記Ａ／Ｄ変
換器１５出力されるデータによって、発光素子１１が発
光したときの投射方向角度を演算する中央処理ユニット
（所謂、ＣＰＵ、以下、ＣＰＵという。）１６等で構成
される。

欠に光信号の受信装置に本発明を実施したときの構成を
説明する。

光信号の受信装置も、前記投射装置と同様、走査機構と
処理装置で構成され、走査機構は前記第１図又は第２図
に示す構造に於いて、投光器２を受光器に取り替えれば
よい。

処理装置は第４図に示すように構成される。すなわち、
上記受光器内に設けられ光信号を受感する受光素子２１
（例えば、フォトダイオード）、受光素子２１で受感し
た光信号を受信するし７−バ２２、レシーバ２２の出力
信号を基準レベルと比較スルコンＩ？レータ２３、コン
ノぐレータ２３に基準レベル信号を付与する基準電圧源
２４、及び前記投射装置と同様の角度検出手段１４、Ａ
／Ｄ変換器１５及びＣＰＵ　１６等で構成される。尚、
この受信装置では、コンパレータ２３の出力信号がＣＰ
Ｕ１６のストローブ信号として使用される。

以上に示した構成では処理装置と投光器２又は受光器、
加速度計３とは別体に構成し、投光器２又は受光器及び
加速度計３を共振体１に取り付けるようにしているが、
処理装置中に投光器２又は受光器及び加速度計３を収容
し、投射装置又は受信装置の全体を共振体ｌに取り付け
るようにしてもよい。

（実施例の作用） 第５図は走査機構の振動態様を説明する図、第６図及び
第７図は共振体ｌの振動と走査範囲の関係を説明する図
である。

まず、投射装置の動作を説明する。

走査機構を搭載した振動体４は、常時（少くとも計測時
）、振動をしている。この振動は振動体４が例えば走行
中の車輛である場合のように不規則でおってもよい。

振動体４の振動によって共振体１は共振し、第５図に示
すように静止位置（実線に示す位置）から±θ（角度）
の範囲（点線で示す位置）でその自由端部分が振動する
。この振動は、第６図及び第７図に示すようにほぼ正弦
波振動であり、その周期Ｔは共振体１の特性で定ｔｂ、
はぼ一定である。また共振体１の振巾は振動体４から伝
わる振動エネルギーの強弱によって変動する（従って±
θの範囲は一定でない。）が、共振体１の特性と振動体
４の振動の強弱を考慮すれば必要とする走査範囲を得る
振巾は充分に得られる。

第３図に示すように、発振器１３は常時一定周期ｔ（第
６図及び第７図参照）で１４ルス信号ＣＰ）を出力して
おシ、これによってドライバ１２は周期を毎に発光素子
１１を駆動する。従って前記投光器２からは周期ｔで光
−４ルス信号を投射する。

また、パルス検出手段１４に前記加速度計３を使用した
場合、当該パルス検出手段１４は共振体１の振動の加速
度データを出力し、これがＡ／Ｄ変換器１５でディノタ
ル加速度データ（ム）に変換されたのちＣＰＵ　１６に
入力される。

一方、上記発掘器１３はドライバ１２にノクルス信号Ｃ
Ｐ）を送出するとともに、当該・千〃ス信号と同じ周期
でストローブ信号（ＳＴＢ）を出力しておｐ、ＣＰＵ１
６は当該ストローブ信号（ＳＴＢ）が入力されたときの
加速度データ（Ａ）を２回積分することを基本とする処
理（加速度と偏移角とは必ずしもリニヤな関係にないた
め予めＣＰＵ　１６に投入した補正データに基いて補正
する必要がある。）によって共振体１のそのときの偏移
角、すなわち投射信号の投射角度を演算する。以上の動
作によって自然振動を繰返している共振体１に搭載され
た投光器２による投射信号の投射方向が投射の都度検知
される。

共振体１の周期Ｔと投射信号の投射周期ｔとは互に異な
るように設定する。すなわち、同一であると、共振体１
の偏移角が同じ角度の所で常時光パルス信号が投射され
ることとなって走査したことにはならないからである。

共振体１の振動周期Ｔに比べて投射信号の周期ｔが非常
に短いときには、第６図に示すように共振体ｌの振動の
１周期の間に充分な数の走査ポイントが得られる。これ
に対して共振体１の振動周期Ｔに比べて投射信号の周期
ｔがあまり短くないとき又は長いときには、第７図に示
すように共振体ｌの振動の複数の周期にわたって走査時
間を設定すれば充分な数の走査４インドが得られる。

また、走査間隔として一定間隔を必要とする場合にはｌ
走査時間内で多くのポイントについての共振体１の偏移
角を検出し、これによって得られる偏移角データの中か
らほぼ等角度で変化するポイントを識別し、このポイン
トでドライバ１２を駆動するようにすればよい。この場
合には、ノ平ルス信号（Ｐ）とストローブ信号（８ＴＢ
）とは一致しないこととなる。

角度検出手段１４に前記歪計５を使用する場合には、予
め共振体１の偏移角と歪計５で検出した歪量との関係を
示すデータを予めＣＰＵ　１６に投入しておき、ストロ
ーブ信号（ＳＴＢ）の入力時の偏移角を上記データに基
いて演算するようにすればよい。

次に受信装置の動作を説明する。

受信装置は前記実施例の構成で述べたように、走査機構
の構造に於いて投光器２を受光器におきかえればよい。

すなわち、第５図〜第７図で説明した内容は、投光器２
を受光器に、投射信号を受光信号にそれぞれ置き換えれ
ば当該受信装置に於ける走査機構の説明とすることがで
きる。従りて以下には、第４図に示す処理装置について
のみ説明する。

第４図に於いて、受光素子２１が光信号に受感するとし
７−パ２２でこれを受信し、当該レンーバ２２は上記光
信号の強さに対応したレベルの受光信号（Ｂ）を出力す
る。この受光信号ＣＢ）のレペｔ−ハコンＡレータ２３
で基準電圧源２４により設定されている基準レベルと比
較され、当該受光信号ＣＢ）のレベルが基準レベルよシ
高いときにはコンパレータ２３からＣＰＵ　１６に受信
確認信号（Ｃ）が入力される。すなわち、基準レベルよ
シ高いレベルの受光信号を正規の信号として受入れ、他
は雑音として処理することとなる。

上記受信確認信号（Ｃ）は本発明に関しては前記投射装
置でのストローブ信号（ＳＴＢ）と同様に扱われる。す
なわち、ＣＰＵ　Ｉ　６は受信確認信号（Ｃ）が入力さ
れたときにＡ／Ｄ変換器工５から入力されている加速度
データ又は歪量データ（Ａ）を前記投射装置に於ける場
合と同様に処理して、そのときの共振体１の偏移角、す
なわちそのときの光信号の到達方向を演算する。以上の
動作に於いて、角度検出手段１４、Ａ／Ｄ変換器１５及
びＣＰ［Ｊ　１６によって偏移角データを得る動作は前
記投射装置の場合と同様である。

また、例えば設定時間内に設定個数以上の光パルス信号
を受信したことによシ正規の信号と雑音との区別を行う
ようにしたシステムでは上記設定時間内に受信された最
後の光Ａｌｌスス号でそのときの偏移角を判断するよう
にする。この場合にはコンパレータ２３から出力される
受信確認信号（Ｃ）のうちの一部が偏移角演算処理のた
めのストローブ信号として使用されることとなる。尚、
この場合には、共振体１の振動の微少範囲内で多くの光
ノ４ルス信号を受光する必要があることから、本実施例
の受信装置と対向して設けられる光信号送出源からの投
射信号の周期を極めて短くするか、又は上記光信号送出
源が未知である場合等では共振体１の振動周期Ｔを充分
に長く設定する必要がある。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明は、信号の投射器
又は受信器を共振体を介して振動体に搭載し、共振体の
振動をそのまま走査のために使用するようにした走査方
法を提供するものであり、複雑な構成の走査機構を必要
とせず、また振動体の振動の伝達を阻止するための防振
装置も必要としないので、特に振動体に搭載する測定装
置等において本発明は極めて顕著な効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の詳細な説明するものであり、第
１図及び第２図は走査機構の構造図、第３図及び第４図
は処理装置のブロック図、第５図は走査機構の振動態様
を説明する図、第６図及び第７図は共振体の振動と走査
範囲の関係を説明する図である。 （主な記号） １・・・共振体、　　　　　２・・・投光器、３・・・
加速度計、　　　　４・・・振動体、５・・・歪計、　
　　　　　１１・・・発光素子、１４・・・角度検出手
段、 １６・・・中央処理ユニッ）　（ＣＰＵ）、２１・・・
受光素子。 １′Ｔ−二１ 代理人　　谷　山　輝　雄ｔＭ、＋−：、；　ＬＪＪ耕
　耶　興　治ニー土ｊ 第２図 第３図 第４図 第７図 手続補正書 昭和３７１年７７８２７日 昭和乙Ｑ年特許願第２／　、５’　Ｑ４−１；−号事件
との関係　　出　願　人 ４、代理　人 住　所　　東京都千代田区丸の内２丁目６番２号丸の内
へ重洲ビル３３０補　　　　正　　　　書 本願明細書中下記事環を補正いたします。 記 １、第６頁３行目に 「変換器１５出力される」とあるを 「変換器１５かも出力される」と訂正する。 ２、第８頁１６行目及び１７行目に 「パルス検出手段」とあるをそれぞれ 「角度検出手段」と訂正する。 ３、第１０頁１６行目に 「予め共振体」とあるな 「共振体」と訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　信号を走査しながら空中に投射し、又は空中から入
   射する信号を走査しながら受信する装置に於いて、信号
   の投射器又は入射器を共振体を介して振動体に搭載し、
   上記共振体の共振周期と異った周期で上記投射器から断
   続的に信号を投射し、又は上記入射器から信号を断続的
   に受信するとともに、上記共振体に結合して設けた角度
   検出手段によって信号の投射時に於ける投射器の偏移角
   又は信号の入射時に於ける入射器の偏移角を検出し、こ
   れによって信号の投射角度情報又は入射角度情報を得る
   ようにした信号の投射又は入射走査方法。 ２　角度検出手段が加速度計であり、加速度情報を２回
   積分することを基本とする処理によって角度情報を得る
   ようにした特許請求の範囲第１項に記載の信号の投射又
   は入射走査方法。 ３　角度検出手段が共振体に取付けた歪計であり、共振
   体の歪量を演算して角度情報を得るようにした特許請求
   の範囲第１項に記載の信号の投射又は入射走査方法。