KR20210021458A - 측거 방법 및 측거 장치 - Google Patents

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토모유키 이시카와
히로타카 야마다
하지메 산노미야
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닛뽄신고가부시기가이샤
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Abstract

측정 대상이 반사율이 낮은 물체이거나 외란이 발생하는 경우에 있어서, 측정 대상까지의 거리 측정을 보다 확실하게 실시할 수 있는 측거 방법 및 측거 장치를 제공한다. 측거 장치는 측정 대상을 향하여 사출한 광의 반사 성분을 수신하는 수광 소자와, 수광 소자에서의 수광을 게인이 다른 2 종류의 검출을 하기 위한 제1 검출부 및 제2 검출부와, 제1 및 제2 검출부에서의 검출 패턴의 조합에 기초하여 측정 거리를 산출하는 산출부인 거리 값 광량 값 연산 처리부를 구비한다. 또한, 제1 및 제2 검출부의 쌍방에서, 1회의 광 사출에 대하여 시간차가 있는 적어도 2회의 검출을 실시하여 측거를 실시한다.

Description

측거 방법 및 측거 장치
본 발명은 측정 대상을 향하여 펄스 광 등의 광을 사출하고, 사출한 광의 반사 성분을 수광함으로써, 측정 대상까지의 거리를 측정하는 측거 방법 및 측거 장치에 관한 것이다.
상기와 같은 방법으로 거리 측정을 하는 것으로서, 예를 들면 상승 회로(a rise circuit)와 공진 회로를 가진 것이 알려져 있다(특허 문헌 1 참조). 특허 문헌 1에서는 다른 회로를 병용함으로써, 검출되는 반사광의 광량의 차이 등을 이용하여, 안개 등의 외란이 발생하는 경우에도 측정 대상까지의 거리를 측정할 수 있도록 하고 있다.
그러나, 특허 문헌 1의 경우, 상승 회로에서의 역치 등을 미리 상정한 반사광의 광량에 기초하여 정하게 되기 때문에, 예를 들면 측정 대상이 매우 반사율이 낮은 물체라든가, 상정한 것 이외의 짙은 안개 등의 외란이 발생하는 경우에는, 적확한 검출을 할 수 없게 될 가능성이 있다.
특허 문헌 1: 일본공개특허공보 특개2011-21980호
본 발명은 상기한 점을 감안하여, 측정 대상이 반사율이 낮은 물체이거나 외란이 발생하는 경우에, 측정 대상까지의 거리 측정을 더 확실하게 할 수 있는 측거 방법 및 측거 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 측거 방법은 측정 대상을 향하여 사출한 광의 반사 성분의 수광을 게인이 다른 제1 검출 및 제2 검출에 의하여, 측정 대상까지의 거리를 측정하는 측거 방법으로서, 제1 및 제2 검출의 쌍방에서, 1회의 광 사출에 대하여 시간차가 있는 적어도 2회의 검출을 하여, 제1 및 제2 검출의 검출 패턴의 조합을 기초로 측정 거리를 산출한다.
상기 측거 방법에서는, 반사 성분의 수광에 대하여 게인이 다른 검출 방법인 제1 및 제2 검출의 쌍방에 있어서, 1회의 광 사출에 대하여 시간차가 있는 적어도 2회의 검출을 하였을 때의 검출 패턴의 조합에 기초하여 측정 거리를 산출함으로써, 예를 들면 측정 대상이 반사율이 낮은 물체일 경우나, 짙은 안개가 발생한 경우에도 측정 대상까지의 거리 측정을 확실하게 할 수 있다.
본 발명의 구체적인 측면에서는, 제1 검출은 수신 레벨의 상승에 기초한 검출이고, 제2 검출은 수신 신호의 필터링 신호에 기초한 검출이다. 이 경우, 상대적으로 수신 강도가 큰 것에 대하여는 수신 레벨의 상승으로 포착하고, 상대적으로 수신 강도가 작은 것에 대하여는 수신 신호의 필터링 신호로 포착할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서는, 제1 및 제2 검출의 검출 패턴의 조합으로서, 제2 검출에서 적어도 2회의 수광 확인을 하고, 또한, 제1 검출에서 1회의 수광 확인을 하였을 경우, 제1 검출에서의 수광 확인 또는 제2 검출에서의 2회째 이후의 수광 확인에 기초하여 측정 거리를 산출한다. 이 경우, 수광 확인 결과에 기초하여 확실하게 측정 대상까지의 거리 측정을 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서는, 제1 검출에서의 수광 확인이 제2 검출에서의 2회의 수광 확인보다 나중일 경우, 제1 검출에서의 수광 확인에 기초하여 측정 거리를 산출한다. 이 경우, 제1 검출에서의 수광 확인을 토대로 확실한 거리 측정을 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서는 제1 검출에서의 수광 확인이 제2 검출에서의 2회의 수광 확인보다 먼저일 경우, 제2 검출에서의 2회째의 수광 확인에 기초하여 측정 거리를 산출한다. 이 경우, 제2 검출에서의 2회째의 수광 확인에 기초함으로써 확실한 거리 측정을 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서는, 제1 검출에서의 수광 확인이 제2 검출에서의 1회째의 수광 확인과 2회째의 수광 확인의 사이인 경우, 제1 검출에서의 수광 확인과 제2 검출에서의 각 회의 수광 확인과의 시간차에 기초하여, 측정 거리의 산출에 있어서 제1 검출에서의 수광 확인 및 제2 검출에서의 2회째의 수광 확인 중 어느 쪽을 채용할지를 결정한다. 이 경우, 제1 검출측에서의 수광 확인과 제2 검출 측에서의 수광 확인과의 시간차에 기초하여, 확실한 거리 측정을 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서는, 제2 검출에서의 1회째의 수광 확인과 제1 검출에서의 수광 확인의 시간차가 제1 검출에서의 수광 확인과 제2 검출에서의 2회째의 수광 확인의 시간차보다 클 경우에는 제1 검출에서의 수광 확인에 기초하여 측정 거리를 산출하고, 작은 경우에는 제2 검출에서의 2회째의 수광 확인에 기초하여 측정 거리를 산출한다. 이 경우, 제1 검출측에서의 수광 확인과 제2 검출측에서의 수광 확인과의 시간차의 대소 관계에 기초함으로써, 확실한 거리 측정을 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서는, 제1 검출에서는, 반사 성분의 수신 레벨이 역치에 도달한 시점을 수광한 타이밍으로 하고, 제2 검출에서는, 반사 성분의 수신 신호의 필터링 신호에 대하여 제로 크로스가 되는 시점을 수광한 타이밍으로 한다. 이 경우, 제1 검출에 있어서의 수신 레벨에 관한 역치와, 제2 검출에 있어서의 제로 크로스가 되는 시점(타이밍)에 기초하여, 확실한 거리 측정을 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서는, 측정 대상을 향한 광의 사출 시부터 제1 검출에서의 수광 확인 또는 제2 검출에서의 수광 확인 시까지의 시간차에 기초하여 측정 거리를 산출한다. 광의 사출 시부터 수광 확인 시까지의 시간에 있어서 광이 진행하는 거리를 산출함으로써, 정확한 거리 측정을 할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 측거 장치는 측정 대상을 향하여 사출한 광의 반사 성분을 수신하는 수광 소자와, 수광 소자에서의 수광을 게인이 다른 2 종류의 검출을 하기 위한 제1 검출부 및 제2 검출부와, 제1 및 제2 검출부에서의 검출 패턴의 조합에 기초하여 측정 거리를 산출하는 산출부를 구비하고, 제1 및 제2 검출부의 쌍방에서, 1회의 광 사출에 대하여 시간차가 있는 적어도 2회의 검출을 실시한다.
상기 측거 장치에서는 반사 성분의 수광에 대하여 게인이 다른 2 종류의 검출을 하기 위한 제1 검출부 및 제2 검출부의 쌍방에 있어서, 1회의 광 사출에 대하여 시간차가 있는 적어도 2회의 검출을 하였을 때의 검출 패턴의 조합에 기초하여 측정 거리를 산출함으로써, 예를 들면 측정 대상이 반사율이 낮은 물체일 경우나 짙은 안개가 발생한 경우에도 측정 대상까지의 거리 측정을 확실하게 행할 수 있다.
본 발명의 구체적인 측면에서는, 제1 검출부는 수광 소자에서의 수광을 수신 레벨의 상승에 기초하여 검출하고, 제2 검출부는 수광 소자에서의 수광을 수신 신호의 필터링 신호에 기초하여 검출한다. 이 경우 수광 확인 결과에 기초하여 확실히 측정 대상까지의 거리 측정을 행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 측정 대상이 반사율이 낮은 물체이거나 외란이 발생하는 경우에 있어서, 측정 대상까지의 거리 측정을 더 확실하게 행할 수 있는 측거 방법 및 측거 장치를 제공할 수 있다.
[도 1] 본 발명의 실시 형태에 관한 측거 장치의 광학계 일례를 나타낸 사시도이다.
[도 2] 측거 장치의 하나의 구성예를 나타내는 블록도이다.
[도 3] 측거 계측부의 하나의 구성예를 나타내는 블록도이다.
[도 4] 반사 성분의 검출에 대하여 일례를 설명하기 위한 도면이다.
[도 5] 반사 성분의 수광에 대하여 설명하기 위한 개념적인 파형도이다.
[도 6] 반사 성분의 검출 패턴에 대하여 예시하는 파형도이다.
[도 7] 반사 성분의 검출 패턴에 대응하는 제1 및 제2 검출부에서의 수광 확인 결과의 모습을 나타내는 타임 차트이다.
[도 8] 측거 장치에 의한 제1 및 제2 검출부에서의 수광 확인 결과에 대한 출력 선택의 처리 동작의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시 형태에 관한 측거 장치 및 이 측거 장치를 사용한 측거 방법에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 측거 장치는 예를 들면 주행하는 열차의 전방 확인 등에 있어서, 사람이나 하물, 자동차 등의 측정 대상까지의 거리를 측정할 때 안개, 비, 눈 등의 외란이 측거 시야에 포함되는 경우에도 측정 가능한 장치이다. 또한, 여기에서는 전형적인 일례로서 안개가 발생하였을 때 측정 대상까지의 측거에 대하여 설명한다.
도 1에 예시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 측거 장치(1)는 2차원 주사 미러(스캐너)(2)와, 레이저 투광부(3)와, 레이저 수광부(4)와, 투광/수광 분리기(5b)와, 유리판 등의 투명판으로 이루어진 레이저 광을 투과시키는 투수광 창(6)을 포함하여 구성된다. 측정 대상(OB)을 위한 레이저 광(펄스 레이저)의 투광 및 측정 대상(OB)으로부터의 반사광의 수광은 투수광 창(6)을 통해 이루어진다.
측거 장치(1)는 레이저 투광부(3)로부터 측정 대상(OB)을 향한 레이저 광의 방사 타이밍과, 측정 대상(OB)으로부터의 반사광을 레이저 수광부(4)가 수광한 수광 타이밍과의 시간차 및 레이저 광의 전파 속도에 기초하여, 측정 대상(OB)까지의 거리가 산출된다. 즉, 측거 장치(1)는 광 펄스 비행시간 계측법에 의한 측정 장치이다.
다음으로, 도 2 및 도 3의 블록도를 참조하여, 측거 장치(1)의 하나의 구성예에 대하여 설명한다. 측거 장치(1)는, 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이, 상기한 2차원 주사 미러(2) 등 외에, 각종 동작을 제어하는 제어부(10)를 가진다. 제어부(10)는 예를 들면 2차원 주사 미러(2)의 구동 제어 등 각종 구동 동작과 각종 신호 처리를 실시하는데, 여기에서는 특히 거리를 산정하기 위하여 측거 계측부(9)를 가지고 있다. 또한, 측거 계측부(9)의 구체적 구성의 일례에 대하여는 도 3을 참조하여 후술한다.
먼저, 도 2에 있어서, 측거 장치(1) 중, 레이저 투광부(3)는 레이저 드라이버, 레이저 소자 (반도체 레이저), 렌즈 등의 투광 광학계 등을 포함하여 구성되며, 레이저 광(펄스 광)을 발광시킨다. 또한, 레이저 소자로부터 발광된 레이저 광 (투광 광다발)은 투광 광학계를 통해 방사되고, 반사 미러(5a)에 의하여 투광/수광 분리기(5b)를 향하여 반사되며, 투광/수광 분리기(5b)를 투과하여 2차원 주사 미러(2)를 향하고, 2차원 주사 미러(2)에서 반사됨으로써, 측정 대상(OB)(도 1 참조)의 표면을 주사한다.
측거 장치(1) 중 2차원 주사 미러(2)는 예를 들면 테두리 형태의 가동부와, 가동부에 접속되어 회전시키는 회전축이 되는 빔(토션 바) 등을 포함하여 구성되며, 미러(21)가 2차원적으로 진동한다. 레이저 투광부(3)로부터의 레이저 광이 자세를 변화시키는 미러(21)에서 반사됨으로써, 측정 대상(OB)에 대하여 2차원 주사가 이루어진다.
또한, 측정 대상(OB)에서 반사된 반사 레이저 광은 다시 2차원 주사 미러(2)에서 반사된다. 이 중, 투광/수광 분리기(5b)에서 반사된 성분이 레이저 수광부(4)에 수광된다.
레이저 수광부(4)는, 예를 들면 측정 대상(OB)을 향하여 사출한 레이저 광의 반사 성분을 수신하는 수광 소자(포토 다이오드)(4a) 외에, 수광 광학계, 프리 앰프, A/D 변환기 등을 포함하여 구성되고, 투광/수광 분리기(5b)에서 반사된 레이저 광의 성분(반사 성분)을, 예를 들면 검출 가능한 펄스파의 상태로 하여 제어부(10)의 측거 계측부(9)에 출력한다.
한편, 레이저 투광부(3)에는, 상기 이외에 방사되는 레이저 광을 모니터링하는 발광 모니터부(31)가 설치되어 있다. 발광 모니터부(31)는 예를 들면 수광 소자(포토 다이오드)를 포함하여 구성되며, 방사되는 레이저 광(펄스 광)의 일부를 수신함으로써, 방사 타이밍을 계시(計時)한다. 즉, 발광 모니터부(31)는 계시 스타트 펄스를 생성한다. 또한, 발광 모니터부(31)는 생성한 계시 스타트 펄스를 제어부(10)의 측거 계측부(9)에 출력한다.
제어부(10) 중에서, 측거 계측부(9)는 측거부(9a)와 거리 값 광량 값 연산 처리부(9b)를 구비한다. 측거부(9a)는 레이저 투광부(3)로부터의 계시 스타트 펄스와, 레이저 수광부(4)로부터의 반사된 레이저 광의 반사 성분에 대한 펄스파에 기초하여, 레이저 광(펄스 광)에 대한 시간차나 광량 계측을 실시하고, 거리 값 광량 값 연산 처리부(9b)는 측거부(9a)에서의 계측 결과에 기초하여, 측정 대상(OB)까지의 거리나 광량 값을 산출한다. 즉, 거리값 광량값 연산 처리부(9b)는 측정 거리를 산출하는 산출부로서 기능하고 있다.
또한, 제어부(10)는 측거 계측부(9) 외에, 예를 들면 2차원 주사 미러(2)의 2차원 구동을 행하기 위한 스캐너 드라이버(11)나, 2차원 주사 미러(2)의 스캐너 위치(자세)를 포착하기 위한 필터(12), 나아가, 스캐너 드라이버(11)에 대하여 구동 신호를 송신하는 동시에, 필터(12)로부터 스캐너 위치에 대한 신호를 받는 스캐너 제어부(13)를 구비한다.
또한, 제어부(10)는 측거 계측부(9)에서 산출된 거리 값이나 광량 값에 대한 정보와, 스캐너 제어부(13)에서 취득한 2차원 주사 미러(2)의 스캐너 위치에 대한 정보를 외부 인터페이스(IF)를 통해 데이터 송신 가능하게 되어 있다.
다음으로, 도 3의 블록도를 참조하여, 전술한 측거 계측부(9)의 하나의 구성예에 대하여 더 상세하게 설명한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 측거 계측부(9)의 측거부(9a)는 레이저 수광부(4)의 수광 소자(포토 다이오드) (4a)에서의 수광을 게인이 다른 2 종류의 검출(제1 검출 및 제2 검출)을 하기 위한 제1 검출부(DT1) 및 제2 검출부(DT2)를 가지고 있다. 측거 계측부(9)는 제1 검출부(DT1) 및 제2 검출부(DT2)에서의 검출 패턴의 조합에 기초하여, 계시 스톱 펄스를 생성하고 있다.
또한, 산출부로서의 거리 값 광량 값 연산 처리부(9b)는 레이저 투광부(3)로부터의 계시 스타트 펄스와, 측거부(9a)에서 생성된 계시 스톱 펄스에 의하여 구해지는 시간차로부터 측정 거리를 산출하고 있다.
특히, 본 실시 형태에서는, 제1 및 제2 검출부(DT1, DT2)의 쌍방에서, 레이저 투광부(3)에서의 1회의 광 사출에 대하여, 시간차가 있는 2회의 검출을 행하는 것으로 되어 있다. 이로써, 예를 들면, 측정 대상(OB)이 반사율이 낮은 물체일 경우나, 짙은 안개가 발생하는 경우에도, 적확한 계시 스톱 펄스의 생성을 가능하게 함으로써, 측정 대상(OB)까지의 거리 측정을 확실하게 행할 수 있도록 하고 있다.
이하, 도 3을 참조하여, 측거 계측부(9) 중 제1 및 제2 검출부(DT1, DT2)를 가진 측거부(9a)의 구성에 대하여 더 상세하게 설명한다.
먼저, 측거부(9a) 중에서, 제1 검출부(DT1)는 수광 소자(4a)에서 수광한 수광 신호에 대하여, 수신 레벨의 상승에 기초하여 검출을 하는 고수신 레벨용 수광 검출부로서, 로우 게인 앰프와 컴퍼레이터로 구성된 상승 측거 회로(RC1)를 가지고 있다. 또한, 제1 검출부(DT1)는 상승 측거 회로(RC1)에서 검출된 수신 신호에 대하여, 시간차가 있는 2회의 검출을 제1 검출로서 실시하도록, 제1 에코 검출부(E11)와, 제2 에코 검출부(E12)를 가지고 있다. 또한, 각 에코 검출부(E11, E12)에서는, 계측 시간에 대한 디지털 변환을 실시하고, 계측 결과를, 측정 거리를 산출하는 산출부인 거리 값 광량 값 연산 처리부(9b)에 대하여 송신한다.
한편, 측거부(9a) 중에서 제2 검출부(DT2)는 수광 소자(4a)에서 수광한 수광 신호에 대하여, 해당 수신 신호의 필터링 신호에 기초하여 검출하는 저수신 레벨용 수광 검출부이며, 예를 들면 공진 회로와 하이 게인 앰프와 컴퍼레이터로 구성되는 공진 측거 회로(RC2)를 가지고 있다. 또한, 제2 검출부(DT2)는 공진 측거 회로(RC2)에서 검출된 수신 신호에 대하여, 시간차가 있는 2회의 검출을 제2 검출로서 실시할 수 있도록, 제1 에코 검출부(E21)와, 제2 에코 검출부(E22)를 가지고 있다. 또한, 각 에코 검출부(E21, E22)에서는, 계측 시간에 대한 디지털 변환을 실시하고, 계측 결과를, 거리 값 광량 값 연산 처리부(9b)에 대하여 송신한다.
다음으로, 각 검출부(DT1, DT2)에 있어서의 1 회의 검출마다 이루어지는 검출의 방법에 대하여 일례를 설명한다. 또한, 이하에서는, 각 회에 있어서의 검출에서, 수신(수광)의 검출이 있었던 경우를, 수광 확인이 있었다 등으로 표현한다.
우선, 제1 검출부(DT1)는 전술한 바와 같이, 고수신 레벨용의 수광 검출부이며, 파형의 상승의 값을 검출함으로써 수광 타이밍을 검출하고, 검출 결과에 기초하여 계시 스톱 펄스를 생성하는 상승 에지 검출 방식으로 되어 있다. 즉, 상승 에지 검출 방식에 있어서의 역치를 미리 정해 두고, 수광 소자(4a)로부터 입력된 펄스파(출력 신호)를 로우 게인 앰프에 의하여 증폭하고, 증폭된 파형 신호가 역치에 이르렀는지 아닌지를 컴퍼레이터에 의해 판정함으로써, 각 회의 검출에서의 수광 확인·미확인을 결정한다. 또한, 이 경우, 수광 소자(4a)로부터 입력된 펄스파로서의 반사 성분의 수신 레벨이 역치에 도달한 시점(엣지점)이 수광한 타이밍이 되는, 즉, 계시 스톱 펄스가 생성되는 타이밍이 된다.
한편, 제2 검출부(DT2)는 전술한 바와 같이 저수신 레벨용 수광 검출부이며, 이른바 제로 크로스 검출 방식으로 수광 타이밍을 검출하고, 검출 결과에 기초하여, 계시 스톱 펄스를 생성하는 것이다. 즉, 수광 소자(4a)에서 입력된 펄스파(출력 신호)에 포함되는 특정 주파수 성분을 공진 회로에서 공진시켜(필터링), 필터링 신호로서 추출하고, 추출한 필터링 신호에 대하여 제로 크로스가 되는 시점이 수광한 타이밍이 되는, 즉 계시 스톱 펄스가 생성되는 타이밍이 된다.
본 실시 형태의 경우, 각 검출부(DT1, DT2)에서 상기와 같은 검출 동작을 레이저 투광부(3)에서의 1회의 광 사출에 대하여 각각 2회 실시하고, 따라서 합계 4회의 검출 처리를 하여, 최대 4회의 수광 확인을 할 수 있게 되고, 이 때의 검출 결과와 검출 상황을 가미함으로써, 수광 확인에 따른 계시 스톱 펄스 중에서 적절한 것을 선택할 수 있도록 하고 있다.
또한, 측거 계측부(9)는 상기 각 검출부(DT1, DT2) 외에, 수광 소자(4a)에서의 수광에 대하여 광량 검출을 행하는 광량 검출 회로(LC) 및 광량 검출 회로(LC)에서의 검출 결과를 디지털 신호화하여 거리 값 광량 값 연산 처리부(9b)에 송신하는 A/D 변환 회로(LCd) 등을 가지고 있다.
다음으로, 도 4를 참조하여 외란이 발생하는 경우의 일례로서, 안개가 발생하는 경우에 있어서의 측정 대상까지의 측거에 대하여, 하나의 실험예를 설명한다. 도 4는 반사 성분의 검출 태양에 대하여 일례를 설명하기 위한 도면이다. 이 예에서는, 안개의 발생이 가능한 실험실 등에 있어서, 예를 들면 본 실시 형태의 측거 장치(1)나 종래의 측거 장치의 설치 위치로부터 전방 15m 정도 앞의 위치에 측정 대상(OB)으로서, 예를 들면 백색의 벽과 같은 반사성이 높은 물체를 설치한 상황 하에서, 안개의 농도를 변화시킨 경우의 실험 결과를 예시하고 있다. 도 4에 있어서, 가로축은 거리 또는 거리에 상당하는 측거 장치에 있어서 측거를 위하여 측정되는 시간차를 나타내고 있으며, 세로축은 수광한 반사 성분의 수신 강도에 상당하는 전압값을 나타내고 있다. 또한, 이 예에서는 전압값이 음이 될수록 큰 신호 수신이 포착된 것을 의미한다.
도 4에 도시하는 각 곡선 C0 내지 C3 중에서, 곡선 C0은 안개가 없는 경우를 나타낸다. 이 경우, 도시하는 바와 같이, 측정 대상(OB)이 존재하는 위치에 대응하는 부분에서만 큰 피크를 가진 파형이 되는데, 이 파형을 파악함으로써 측정 대상(OB)의 위치 검출이 이루어지게 된다. 또한, 곡선 C0가 되는 상황 하에서 본 실시 형태의 측거 장치(1)를 사용하였을 경우, 각 검출부(DT1, DT2)에 있어서의 2회 검출에 대하여는, 모두 1회씩만 수광 확인이 이루어지게 된다 (싱글 에코).
한편, 곡선 C1은 시정 200m, 즉 육안으로 200m 앞까지가 시인 확인 가능한 정도의 안개가 발생한 경우를 나타내고 있다. 마찬가지로, 곡선 C2는 시정 100m, 곡선 C3는 시정 50m의 안개가 발생하는 경우를 나타낸다. 또한, 시정 50m 정도의 안개가 발생한 경우, 열차의 운행은 대략 곤란한 상태가 될 것으로 생각된다.
도시로부터 알 수 있는 바와 같이, 안개의 농도가 증가할수록, 측정 대상(OB)이 존재하는 위치에 대응하는 부분에서의 피크가 내려간다. 즉, 수신 강도가 약해져 간다. 한편, 안개의 농도가 증가함에 따라, 측정 대상(OB)의 위치보다 앞인 위치에서 다른 피크를 가진 파형이 생기는 것을 알 수 있다. 이는 안개에 반사된 성분이 검출되는 것에 따른 것으로 생각된다. 이 안개에 기인하는 피크는, 도시하는 바와 같이, 안개의 농도가 증가할수록 커지지만, 그 피크의 위치(검출되는 거리)에 대하여는, 안개의 농도가 증가하더라도 그다지 변화하지 않는 것이 알려져 있다. 또한, 곡선 C1 내지 C3가 되는 상황 하에서, 본 실시 형태의 측거 장치(1)를 사용한 경우, 각 검출부(DT1, DT2)에 있어서 각각 이루어지는 2회의 검출에 대하여, 적어도 한쪽에서 2회의 수광 확인이 이루어지게 된다 (듀얼 에코).
여기서, 2회의 검출에서 2회 모두 수광 확인이 이루어지는 듀얼 에코의 경우, 상대적으로 이른 시간에 검출되는 1회째의 수광은 안개에 기인하는 반사이고, 상대적으로 늦은 시간에 검출되는 2회째의 수광이 목적으로 하는 측정 대상(OB)의 위치를 나타내는 반사라고 생각된다. 따라서, 이러한 경우 2회째의 수광 타이밍을 정확하게 파악하는 것이 매우 중요하다.
한편, 측정 대상(OB)에 관한 검출에 있어서는, 측거 장치로부터의 거리를 떨어지게 할수록 대응하는 파형의 피크가 내려간다. 또한, 측거 장치로부터의 거리가 동일하더라도, 측정 대상(OB)의 반사성이 낮아질수록 파형의 피크가 내려간다. 따라서, 여러 가지 상황에 의하여, 검출이 되는 방법이 바뀌게 될 것으로 생각되고, 상황에 따라 올바른 판단을 할 수 있도록 하는 것이 필요하게 되는데, 그러기 위해서는, 각 검출부(DT1, DT2) 의 특성을 파악해 두는 것도 중요하다.
다음으로, 도 5를 참조하여, 측거 계측부(9)를 구성하는 각 검출부(DT1, DT2)의 특성에 대하여 설명한다. 도 5는 반사 성분의 수광에 대하여 설명하기 위한 개념적인 도면이다. 도 5 중, 예를 들면 파형 α는 레이저 투광부(3)의 발광 모니터부(31)에서 검출되는 레이저 광(펄스 광)(PL1)의 일례에 대한 모습을 개념적으로 나타내고 있다. 또한, 파형 β는, 제1 검출부(DT1)에서 검출되는 수신 신호의 일례에 대한 모습을 개념적으로 나타내고 있다. 또한, 파형 γ, δ는, 제2 검출부(DT2) 에서 검출되는 수신 신호의 일례에 대한 모습을 개념적으로 나타내고 있다. 여기에서는, 도시하는 바와 같이. 예를 들면 안개의 발생 등에 의하여, 파형 α로 도시되는 1회의 광 사출에 대하여, 안개에 의한 반사(제1 에코)(EC1)와 측정 대상에 의한 반사(제2 에코)(EC2)가 발생하는 것으로 한다.
이상과 관련하여, 먼저, 전술한 바와 같이, 제1 검출부(DT1)는 수신 신호의 상승의 값을 검출하는 것을 가지고 수광 타이밍으로 하는 고수신 레벨용의 수광 검출부이며, 역치를 넘는 비교적 큰 신호만이 검출 대상이 된다. 따라서, 예를 들면 도 5에서 예시하는 파형 β로 나타내는 경우와 같이, 제1 에코(EC1) 및 제2 에코(EC2)가 존재하더라도, 피크가 낮은 제1 에코(EC1)는 제1 검출부(DT1)에서 검출되지 않고, 피크가 높은 제2 에코(EC2)만 검출되는 경우가 발생할 수 있다. 다만, 제1 검출부(DT1)에서의 검출의 경우, 비교적 큰 수신 신호의 파형의 상승을 검출하는 것이기 때문에, 수광 확인이 된 경우에는, 그 수광 타이밍 즉 계시 스톱 펄스의 생성 타이밍은 더 정확하게 포착된 것으로 생각할 수 있다.
다음으로, 제2 검출부(DT2)는, 전술한 바와 같이, 특정 주파수 성분을 공진 회로에서 공진시키는 것에 기초하여, 즉 수신 신호의 필터링 신호에 기초하여, 당해 신호의 제로 크로스(ZC)가 되는 시점을 검출하는 것을 수광 타이밍으로 하는 저수신 레벨용 수광 검출부이다. 즉, 공진을 이용함으로써, 수신 신호가 비교적 작은 경우에 있어서, 이것을 적확하게 파악하는 것이 가능하게 되어 있다. 따라서, 예를 들면 도 5에 있어서 파형 γ로 나타내는 바와 같이, 제1 에코(EC1) 및 제2 에코(EC2)가 존재하고 있는 경우, 이 쌍방에 대하여 검출하는 것이 가능하다. 그러나, 수신 신호가 너무 커지면, 공진 회로 출력이 포화되어 버릴 우려가 있다. 예를 들면 파형 δ에 예시하는 경우에서의 제2 에코(EC2)와 같이, 파선으로 나타내는 것과 같은 본래 파악하고자 하는 파형으로부터 형상이 무너져서, 제로 크로스(ZC)가 되는 시점이 어긋나게 되고, 타이밍 취득의 정확성이 결여될 가능성이 있다. 도시한 바와 같은 경우, 계시 스톱 펄스의 생성 타이밍이 실제보다 지연될 우려가 있다.
이상과 같은 특성을 감안하여, 본 실시 형태에서는 제1 검출부(DT1) 및 제2 검출부(DT2) 각각에서 2회 검출을 실시하고, 검출된 결과로부터 어느 계시 스톱 펄스 또는 이에 대응하는 에코를 거리 상정의 산출에 채용하여야 할지를 결정한다.
이하, 도 6을 참조하여 발생할 것이 상정되는 몇 개의 수신 신호(레이저 광의 반사 성분)의 파형 패턴에 대하여 설명한다.
도 6 중에서, 파형 α는, 도 5의 경우와 마찬가지로, 레이저 투광부(3)의 발광 모니터부(31)에서 검출되는 레이저 광(펄스 광)(PL1)의 하나의 예에 대한 모습을 개념적으로 나타내고 있다. 즉, 계시 스타트 펄스에 대하여 나타내고 있다. 다른 파형(A1, A2, B1, B2, X1, X2)은 실제로 생길 수 있는 것으로서 상정되는 수신 신호의 파형에 대하여 예시한 것으로, 여기에서는 상승 에지 검출 방식에 의한 제1 검출부(DT1)에서 수광 확인되기 위한 역치를 상승 측거 역치로 하고, 공진을 이용한 제로 크로스 검출 방식에 의한 제2 검출부(DT2)에서 수광 확인되기 위한 역치를 공진 측거 역치로 하여, 가상적으로 나타내고 있다. 즉, 각 역치 이상의 피크 파형을 가지면, 각각에 대응하는 검출부(DT1, DT2)에 있어서, 수광 확인이 이루어지는 것을 의미하고 있다. 이 경우, 고수신 레벨용의 제1 검출부(DT1)에 대한 역치인 상승 측거 역치 쪽이 저수신 레벨용의 제2 검출부(DT2)에 대한 역치인 공진 측거 역치보다 높은 것이 된다.
이상에 있어서, 먼저, 파형 A1로서 예시하는 바와 같이, 수광 소자(4a)에서의 수신 신호로서, 비교적 피크가 큰 제1 에코(EC1)만이 존재하는 경우를 생각할 수 있다. 전형적인 예로서는 안개가 없거나 매우 옅어서 반사 성분이 생기지 않고, 측정 대상(OB)의 반사율이 높은 상황일 경우에, 이와 같이 될 것으로 생각된다.
다음으로, 파형 A2로서 예시하는 바와 같이, 수광 소자(4a)에서의 수신 신호로서 비교적 피크가 작은 제1 에코(EC1)만이 존재하는 경우를 생각할 수 있다. 전형적인 예로서는, 안개가 없거나 매우 옅어서 반사 성분이 생기지 않지만, 측정 대상(OB)의 반사율이 낮은 상황인 경우에 이와 같이 될 것으로 생각된다.
다음으로, 파형 B1로서 예시하는 바와 같이, 수광 소자(4a)에서의 수신 신호로서 비교적 피크가 작은 제1 에코(EC1)와 제2 에코(EC2)가 존재하는 경우를 생각할 수 있다. 전형적인 예로서는 안개가 어느 정도 있고, 측정 대상(OB)의 반사율이 낮은 상황인 경우에, 이와 같이 될 것으로 생각된다.
다음으로, 파형 B2로서 예시하는 바와 같이, 수광 소자(4a)에서의 수신 신호로서, 비교적 피크가 큰 제1 에코(EC1)와 제2 에코(EC2)가 존재하는 경우를 생각할 수 있다. 전형적인 예로서는 안개가 어느 정도 이상으로 짙으나, 측정 대상(OB)의 반사율도 높은 상황인 경우 이와 같이 될 것으로 생각된다.
다음으로, 파형X1로 예시하는 바와 같이, 수광 소자(4a)에서의 수신 신호로서, 비교적 피크가 작은 제1 에코(EC1)와 비교적 피크가 큰 제2 에코(EC2)가 존재하는 경우를 생각할 수 있다. 전형적인 예로서는, 안개가 어느 정도 있고, 측정 대상(OB)의 반사율이 높은 상황인 경우에, 이와 같이 될 것으로 생각된다.
마지막으로, 파형 X2로서 예시하는 바와 같이, 수광 소자(4a)에서의 수신 신호로서 비교적 피크가 큰 제1 에코(EC1)와 비교적 피크가 작은 제2 에코(EC2)가 존재하는 경우를 생각할 수 있다. 전형적인 예로서는 안개가 어느 정도 이상으로 짙으나, 측정 대상(OB)의 반사율이 낮은 상황인 경우에, 이와 같이 될 것으로 생각된다.
이상을 정리하면, 우선 안개에 대하여는, 안개가 없는 경우, 즉 안개에 기인하는 반사 성분이 없는 경우(제2 에코(EC2): 없음)와, 어느 정도 있는 경우(제1 에코(EC1): 작음)와, 짙은 경우, 즉 안개에 기인하는 반사 성분이 많은 경우(제1 에코(EC1): 큼)의 세 가지 패턴을 생각할 수 있다. 한편, 측정 대상은 반사율이 낮은 경우(제1 에코(EC1) 또는 제2 에코(EC2): 작음)와, 반사율이 높은 경우(제1 에코(EC1) 또는 제2 에코(EC2): 큼)의 두 가지 패턴을 생각할 수 있다. 이상의 결과로부터 전술한 6 가지 경우(태양)가 상정된다.
이하, 도 7의 타임 차트를 참조하여, 이상과 같은 6 가지 경우에 대한 제1 및 제2 검출부(DT1, DT2)에서의 각각 2회의 검출에 대한 수광 확인 상황의 모습에 대하여 고찰한다.
도 7은 반사 성분의 검출 패턴에 대응하는 제1 및 제2 검출부(DT1, DT2)에서의 수광 확인 결과의 모습을 도시하고 있는데, 도면 중에서, 타임 차트 T1 내지 T4는, 도 6에 도시한 상기 6 가지 경우 중에서, 파형 A1, A2, B1, B2의 4 가지 경우에 각각 대응하고 있다. 한편, 타임 차트 T5는 상기 6 가지 경우 중에서, 파형 X1, X2의 2 가지 경우에 대응할 수 있는 것이다. 타임 차트 T5에 대하여는, 파형 X1으로서 상정되는 상황과, 파형 X2로서 상정되는 상황으로부터 타임 차트 T5a와 같이 되는 경우와, 타임 차트 T5b와 같은 경우가 상정되는데, 이들에 대하여 자세한 것은 후술한다.
또한, 각 타임 차트 T1 내지 T5, T5a, T5b에 있어서, 상단은 제1 검출부(DT1)에서의 검출 시에 있어서 수광 확인이 이루어진 회수를 나타내고, 하단은 제2 검출부(DT2)에서의 검출 시에 있어서 수광 확인이 이루어진 회수를 나타내고 있다. 즉, 각 타임 차트에 있어서 펄스가 온이 된 부분이 수광 확인이 된 타이밍을 나타내고 있다. 또한, 이는 도 6에서 도시한 각 역치를 파형의 피크가 넘는지 아닌지와도 대응하고 있다.
먼저, 타임 차트 T1은 도 6의 파형 A1의 경우에 대응하고 있다. 파형 A1의 경우, 비교적 피크가 큰 제1 에코(EC1)가 존재하고, 이에 대응하여 제1 및 제2 검출부(DT1, DT2)의 쌍방에서의 검출에 있어서, 각각 1회씩 수광 확인이 이루어지게 된다 (싱글 에코). 이 경우, 제2 검출부(DT2)에서는 공진 회로 출력이 포화되어 정확성이 결여되어 있을 가능성이 있기 때문에, 제1 검출부(DT1)에서의 검출에서의 수광 타이밍(계시 스톱펄스)을 채용함으로써 계시를 정확하게 할 수 있다.
다음으로, 타임 차트 T2는 도 6의 파형 A2의 경우에 대응하고 있다. 파형 A2의 경우, 비교적 피크가 작은 제1 에코(EC1)가 존재하며, 이에 대응하여, 제2 검출부(DT2)의 검출에서만 1회의 수광 확인이 이루어지게 된다 (싱글 에코). 이 경우, 제2 검출부(DT2)에서의 검출에 있어서의 수광 타이밍(계시 스톱 펄스)을 채용한다.
다음으로, 타임 차트 T3는 도 6의 파형 B1의 경우에 대응하고 있다. 파형 B1의 경우 비교적 피크가 작은 제1 에코(EC1)와 제2 에코(EC2)가 존재하며, 이들에 대응하여, 제2 검출부(DT2)의 검출에서만 2회의 수광 확인이 이루어지게 된다 (듀얼 에코). 이 경우, 제2 검출부(DT2)에서의 2회째의 검출에 있어서의 수광 타이밍(계시 스톱 펄스)을 채용한다.
다음으로, 타임 차트 T4는 도 6의 파형 B2의 경우에 대응하고 있다. 파형 B2의 경우, 비교적 피크가 큰 제1 에코(EC1)와 제2 에코(EC2)가 존재하며, 이들에 대응하여, 제1 및 제2 검출부(DT1, DT2)의 쌍방에서의 검출에 있어서 각각 2회씩 수광 확인이 이루어지게 된다 (듀얼 에코). 이 경우, 제2 검출부(DT2)에서는 공진 회로 출력이 포화되어 정확성이 결여되어 있을 가능성이 있으므로, 제1 검출부(DT1)에서의 2회째의 검출에 있어서의 수광 타이밍(계시 스톱 펄스)을 채용한다.
다음으로, 타임 차트 T5는, 전술한 바와 같이, 도 6의 파형 X1 또는 파형 X2의 경우에 대응하고 있다. 파형 X1 및 파형 X2의 두 경우 모두 제1 및 제2 검출부(DT1, DT2) 중에서 제1 검출부(DT1)에서의 검출에 있어서 1회의 수광 확인이 이루어지고 (싱글 에코), 제2 검출부(DT2)의 검출에 있어서 2회의 수광 확인이 이루어지게 된다 (듀얼 에코). 즉, 이 경우, 예를 들면 제1 검출부(DT1)측과 제2 검출부(DT2)측의 수광 확인 횟수의 비교만으로는, 파형 X1의 경우와 파형 X2의 경우 중 어느 쪽의 상태가 되어 있는 지를 구별할 수 없다. 전형적으로는, 도시하는 바와 같이, 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인이 제2 검출부(DT2)에서의 1회째의 수광 확인과 2회째의 수광 확인의 사이인 경우를 생각할 수 있다.
이와 같은 상황에 대하여, 먼저 파형 X1과 같은 경우와 같이, 비교적 피크가 작은 제1 에코(EC1)와 비교적 피크가 큰 제2 에코(EC2)가 존재한다면, 제1 검출부(DT1)에서의 1회의 수광 확인은 제2 에코(EC2) 측이라고 생각되는데, 이 경우, 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인 타이밍은 제2 검출부(DT2)에서의 2회째의 수광 확인 타이밍에 가까울 것이다. 한편, 파형(X2)와 같은 경우, 상기와는 반대로, 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인 타이밍은 제2 검출부(DT2)에서의 1회째의 수광 확인 타이밍에 가까울 것이다. 그러므로, 타임 차트 T5와 같이 된 경우에는, 타임 차트 T5a, T5b에 예시하는 바와 같이, 제1 검출(DT1)에서의 수광 확인과 제2 검출 DT2에서의 각 회의 수광 확인과의 시간차에 기초하여, 파형 X1의 경우인지 파형 X2의 경우인지를 판별한다.
구체적으로는, 예를 들면 타임 차트 T5a에 나타내는 바와 같이, 제2 검출부(DT2)에서의 1회째의 수광 확인 시간 R21과 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인 시간 R1과의 시간차 Tx가 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인 시간 R1과 제2 검출부(DT2)에서의 2회째의 수광 확인 시간 R22와의 시간차 Ty보다 큰 경우, 파형 X1의 경우라고 판단하여, 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인 시간 R1을 수광 타이밍 (계시 스톱 펄스)으로서 채용한다. 즉, 이 경우, 제2 에코(EC2), 즉, 측정 대상(OB)을 포착한 2회째의 제2 검출부(DT2)의 검출에 있어서는, 공진 회로 출력이 포화되어 정확성이 결여되어 있을 가능성이 있기 때문에, 제1 검출부(DT1)에서의 검출에서의 수광 타이밍(계시 스톱 펄스)을 채용한다.
한편, 타임 차트 T5b에 나타내는 바와 같이 시간차 Tx가 시간차 Ty보다 작을 경우, 파형 X2인 경우라고 판단하고, 제2 검출부(DT2)에서의 2회째의 수광 확인 시간 R22를 수광 타이밍(계시 스톱 펄스)으로 채용한다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 제1 검출부(DT1)측에서의 수광 확인과 제2 검출부(DT2)측에서의 수광 확인과의 시간차의 대소 관계에 기초함으로써 확실한 거리 측정을 할 수 있다.
다음으로, 도 8의 플로우차트를 참조하여, 측거 장치(1)에 의한 제1 및 제2 검출부(DT1, DT2)에서의 수광 확인 결과에 대한 출력 선택의 처리 동작에 대하여 일례를 설명한다.
먼저, 측거 계측부(9)는 레이저 수광부(4) (수광 소자 4)로부터의 수신 신호를 받으면, 제1 및 제2 검출부(DT1, DT2)에서의 각 2회의 검출에 관하여, 제2 검출부(DT2)에서의 수광 확인이 1회였는지 아닌지를 확인한다 (스텝 S101). 스텝 S101에 있어서, 제2 검출부(DT2)에서의 수광 확인이 1회였다고 판정되었을 경우(스텝 S101: Yes), 측거 계측부(9)는 다시, 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인 (1회의 수광 확인)이 있었는지 아닌지를 확인한다 (스텝 S102). 스텝 S102에 있어서, 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인이 있었다고 판정된 경우 (스텝 S102: Yes), 측거 계측부(9)는 도 6의 파형 A1 즉 도 7의 타임 차트 T1의 경우에 상당한다고 판단하고, 제1 검출부(DT1)에서의 검출에 있어서의 수광 타이밍 (계시 스톱 펄스)을 채용하고, 이에 기초한 측정 거리를 산출한다 (스텝 S103).
한편, 스텝 S102에 있어서, 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인이 없었다고 판정된 경우(스텝 S102: No), 측거 계측부(9)는 도 6의 파형 A2, 즉 도 7의 타임 차트 T2의 경우에 상당한다고 판단하여, 제2 검출부(DT2)에서의 검출에 있어서의 수광 타이밍(계시 스톱펄스)을 채용하고, 이에 기초한 측정 거리를 산출한다(스텝 S104).
다음으로, 스텝 S101에 있어서, 제2 검출부(DT2)에서의 수광 확인이 1회가 아니라, 2회라고 판정된 경우(스텝 S101: No), 측거 계측부(9)는, 추가적으로, 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인 (1회의 수광 확인)이 있었는지 아닌지를 확인한다 (스텝 S105). 스텝 S105에 있어서 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인이 없었다고 판정되었을 경우(스텝 S105: No), 측거 계측부(9)는 도 6의 파형 B1, 즉 도 7의 타임 차트 T3의 경우에 상당한다고 판단하고, 제2 검출부(DT2)측에서의 2회째의 검출에 있어서의 수광 타이밍(계시 스톱 펄스)을 채용하고, 이에 기초하여 측정 거리를 산출한다 (스텝 S106).
한편, 스텝 S105에 있어서, 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인이 있었다고 판정된 경우 (스텝 S105: Yes), 측거 계측부(9)는 또한 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인이 1회인지 아닌지를 확인한다(스텝 S107). 스텝 S107에 있어서, 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인이 1회가 아니라, 2회였다고 판정되었을 경우 (스텝 S107: No), 측거 계측부(9)는 도 6의 파형 B2 즉 도 7의 타임 차트 T4의 경우에 상당한다고 판단하고, 제1 검출부(DT1)에서의 2회째의 검출에 있어서의 수광 타이밍 (계시 스톱 펄스)을 채용하고, 이에 기초하여 측정 거리를 산출한다 (스텝 S108).
다음으로, 스텝 S107에 있어서, 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인이 1회였다고 판정되었을 경우(스텝 S107: Yes), 즉 제1 검출부(DT1)에서 1회의 수광 확인이 이루어지고, 제2 검출부(DT2)에서 2회의 수광 확인이 이루어졌다고 판단되었을 경우, 측거 계측부(9)는 도 7의 타임 차트 T5와 같은 경우라고 판단하고, 또한, 수광 확인시의 시간차에 대하여 고찰한다 (스텝 S109). 즉, 측거 계측부(9)는 스텝 S109에 있어서, 시간차 Tx가 시간차 Ty보다 큰 지 아닌지를 확인한다. 스텝 S109에서 시간차 Tx가 시간차 Ty보다 크다고 판단되었을 경우(스텝 S109: Yes), 측거 계측부(9)는 도 6의 파형 X1 즉 도 7의 타임 차트 T5a인 경우에 상당한다고 판단하고, 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인을 수광 타이밍(계시 스톱 펄스)으로 채용하고, 이에 기초한 측정 거리를 산출한다 (스텝 S110).
한편, 스텝 S109에 있어서, 시간차 Tx가 시간차 Ty보다 크지 않다고 판단된 경우(스텝 S109: No), 측거 계측부(9)는 도 6의 파형 X2, 즉 도 7의 타임 차트 T5b인 경우에 상당한다고 판단하고, 제2 검출부(DT2)에서의 2회째의 수광 확인을 수광 타이밍(계시 스톱 펄스)으로 채용하고, 이에 기초한 측정 거리를 산출한다(스텝 S111).
이상과 같이, 여기에서는, 예를 들면 제1 및 제2 검출부(DT1, DT2)의 검출 패턴의 조합으로서, 제2 검출부(DT2)에서 적어도 2회의 수광 확인을 하고, 또한 제1 검출부(DT1)에서 1회의 수광 확인을 한 경우, 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인 또는 제2 검출부(DT2)에서의 2회째의 수광 확인에 기초하여 측정 거리를 산출하고 있다. 또한, 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인이 제2 검출부(DT2)에서의 1회째의 수광 확인과 2회째의 수광 확인의 사이인 경우, 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인과 제2 검출부(DT2)에서의 각 회의 수광 확인과의 시간차 Tx, Ty에 기초하여, 측정 거리를 산출할 때 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인 및 상기 제2 검출부(DT2)에서의 수광 확인 중 어느 것을 채용할 지를 결정하고 있다. 이를 통해 정확한 측정 거리를 산출할 수 있다.
또한, 이상의 설명 중에서, 스텝 S109에 있어서, 예를 들면 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인이 제2 검출부(DT2)에서의 2회의 수광 확인보다 나중인 경우에도, 시간차 Tx가 시간차 Ty보다 크다고 판단된 경우(스텝 S109: Yes)에 포함되며, 이 경우에도, 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인에 기초하여 측정 거리를 산출하게 된다. 한편, 예를 들면 제1 검출부(DT1)에서의 수광 확인이 제2 검출부(DT2)에서의 2회의 수광 확인보다 먼저인 경우에는 시간차 Tx가 시간차 Ty보다 크지 않다고 판단된 경우(스텝 S109: No)에 포함되고, 이 경우에도, 제2 검출부(DT2)에서의 2회째의 수광 확인에 기초하여 측정 거리를 산출하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 측거 장치(1) 및 이것을 이용한 측거 방법에서는 측거 계측부(9)를 구성하는 측거부(9a) 중에서 반사 성분의 수광에 대하여 게인이 다른 검출 방법인 제1 및 제2 검출에 의하여 각각 검출을 행하는 제1 및 제2 검출부(DT1, DT2)의 쌍방에 있어서, 1회의 광 사출에 대하여 시간차를 갖는 적어도 2회의 검출을 한다. 또한, 제1 및 제2 검출부(DT1, DT2)에서 실시하였을 때의 검출 패턴의 조합에 기초하여, 산출부인 거리 값 광량 값 연산 처리부(9b)에서 측정 거리를 산출한다. 이에 따라, 예컨대 측정 대상이 반사율이 낮은 물체일 경우나, 짙은 안개가 발생한 경우에도, 측정 대상까지의 거리 측정을 확실하게 실시할 수 있다.
　[기타]
이 발명은 상기의 실시 형태로 한정되는 것이 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 태양으로 실시하는 것이 가능하다.
먼저, 상기에서는, 1회의 광 사출에 대하여 제1 검출부(DT1) 및 제2 검출부(DT2)의 각각 2회의 검출을 실시하고, 검출된 결과로부터 어느 계시 스톱 펄스 또는 이에 대응하는 에코를 채용하여야 할 것인지를 결정하는 것으로 하고 있지만, 검출의 회수는 2회에 한정하지 않고, 3회 이상으로 하여도 좋다. 또한 상기에서는 외란에 대하여 안개를 대상으로 한 하나의 예를 설명하고 있는데, 비나 눈 등의 외란에 대하여도 대응이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 상기에서는, 2차원 주사 미러(2)에 있어서의 각 점에서의 검출 결과에 대하여 설명하고 있지만, 각 점에서의 검출 결과를, 라벨링 등의 처리에 의하여, 주사 에리어 전체의 화소, 또는 일정 이상의 화소에 있어서, 즉 2차원적인 에리어로 정리하여 취급하는 것으로 할 수 있다. 또한, 이 경우에 있어서 포착할 수 있는 2차원적 형상으로부터 외란의 특성을 확인하는 것으로 하여도 좋다.
또한, 상기에서는, 측거 장치(1)는 주행하는 열차의 전방 확인 등에 있어서, 안개, 비, 눈 등의 외란이 측거 시야에 포함되는 경우가 있는 장치인 것으로 하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들면 문의 끼임 검출, 주변 검지, 장애물 검지 등에 이용되는 장치로서, 옥외에서의 사용에 의한 것으로 할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 2차원 주사 미러(2)에 있어서, 예를 들면 광 주사부로서 전자 구동식의 2차원 갈바노 미러를 사용하는 것을 상정하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 구동식, 정전 방식, 압전 방식, 열 방식 등 각종 구동 방식으로 광 반사면을 가진 가동부를 요동 구동하는 구성의 광 주사부에도 적용할 수 있다.
1 … 측거 장치, 2 … 2차원 주사 미러(스캐너), 3 … 레이저 투광부, 4 … 레이저 수광부, 4a … 수광 소자, 5a … 반사 미러, 5b … 투광/수광 분리기, 6 … 투수광 창, 9 … 측거 계측부, 9a … 측거부, 9b … 거리 값 광량 값 연산 처리부, 10 … 제어부, 11 … 스캐너 드라이버, 31 … 발광 모니터부, 12 … 필터, 13 … 스캐너 제어부, 21 … 미러, A1, A2, B1, B2, X1, X2 … 파형, Co 내지 C3 … 곡선, DT1 … 제1 검출부, DT2 … 제2 검출부, E11, E12, E21, E22 … 에코 검출부, EC1 … 제1 에코, EC2 … 제2 에코, IF … 외부 인터페이스, LC … 광량 검출 회로, OB … 측정 대상, PL1 … 레이저 광 (펄스 광), R1, R21, R22 … 수광 확인 시간, RC1 … 상승 측거 회로, RC2 … 공진 측거 회로, T1 내지 T2, T5a T5b … 타임 차트,, Tx, Ty … 시간차, α 내지 δ … 파형

Claims (11)

  1. 측정 대상을 향하여 사출한 광의 반사 성분의 수광을 게인이 다른 제1 검출 및 제2 검출에 의하여, 측정 대상까지의 거리 측정을 하는 측거 방법으로서,
    상기 제1 및 제2 검출의 쌍방에서, 1회의 광 사출에 대하여 시간차를 갖는 적어도 2회의 검출을 행하는 것, 및
    상기 제1 및 제2 검출의 검출 패턴의 조합에 기초하여 측정 거리를 산출하는 것을 포함하는 측거 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 검출은 수신 레벨의 상승에 기초한 검출이고,
    상기 제 2 검출은 수신 신호의 필터링 신호에 기초한 검출인 것인 측거 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 검출의 검출 패턴의 조합으로서, 상기 제2 검출에서 적어도 2회의 수광 확인을 하고, 또한, 상기 제1 검출에서 1회의 수광 확인을 한 경우, 상기 제1 검출에서의 수광 확인 또는 상기 제2 검출에서의 2회째 이후의 수광 확인에 기초하여 측정 거리를 산출하는 측거 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제 1 검출에서의 수광 확인이 상기 제 2 검출에서의 2회의 수광 확인보다 나중인 경우, 상기 제 1 검출에서의 수광 확인에 기초하여 측정 거리를 산출하는 측거 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제 1 검출에서의 수광 확인이 상기 제 2 검출에서의 2회의 수광 확인보다 먼저인 경우, 상기 제 2 검출에서의 2회째의 수광 확인에 기초하여 측정 거리를 산출하는 측거 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제1 검출에서의 수광 확인이 상기 제2 검출에서의 1회째의 수광 확인과 2회째의 수광 확인의 사이인 경우, 상기 제1 검출에서의 수광 확인과 상기 제2 검출에서의 각 회의 수광 확인과의 시간차에 기초하여, 측정 거리의 산출시에 상기 제1 검출에서의 수광 확인 및 상기 제2 검출에서의 2회째의 수광 확인 중 어느 것을 채용할지를 결정하는 측거 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 검출에서의 1회째의 수광 확인과 상기 제1 검출에서의 수광 확인과의 시간차가 상기 제1 검출에서의 수광 확인과 상기 제2 검출에서의 2회째의 수광 확인과의 시간차보다도 큰 경우, 상기 제1 검출에서의 수광 확인에 기초하여 측정 거리를 산출하고, 작은 경우, 상기 제2 검출에서의 2회째의 수광 확인에 기초하여 측정 거리를 산출하는 측거 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제 1 검출에서는, 반사 성분의 수신 레벨이 역치에 도달한 시점을 수광한 타이밍으로 하고,
    상기 제2 검출에서는 반사 성분 수신 신호의 필터링 신호에 대하여 제로 크로스가 되는 시점을 수광한 타이밍으로 하는 측거 방법.
  9. 제1항에 있어서, 측정 대상을 향한 광의 사출 시부터 상기 제1 검출에서의 수광 확인 또는 상기 제2 검출에서의 수광 확인 시까지의 시간차에 기초하여 측정 거리를 산출하는 측거 방법.
  10. 측정 대상을 향하여 사출한 광의 반사 성분을 수신하는 수광 소자와,
    상기 수광 소자에서의 수광을 게인이 다른 2 종류의 검출을 하기 위한 제1 검출부 및 제2 검출부와,
    상기 제1 및 제2 검출부에서의 검출 패턴의 조합에 기초하여 측정 거리를 산출하는 산출부
    를 구비하고,
    상기 제 1 및 제 2 검출부의 쌍방에서, 1회의 광 사출에 대하여 시간차를 두고 적어도 2회의 검출을 실시하는 측거 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 검출부는 상기 수광 소자에서의 수광을 수신 레벨의 상승에 기초하여 검출하고,
    상기 제 2 검출부는 상기 수광 소자에서의 수광을, 수신 신호의 필터링 신호에 기초하여 검출하는 것인 측거 장치.
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