JPH06109847A - 光学式距離計測装置 - Google Patents

光学式距離計測装置

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JPH06109847A
JPH06109847A JP4262534A JP26253492A JPH06109847A JP H06109847 A JPH06109847 A JP H06109847A JP 4262534 A JP4262534 A JP 4262534A JP 26253492 A JP26253492 A JP 26253492A JP H06109847 A JPH06109847 A JP H06109847A
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JP
Japan
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light receiving
light
preceding vehicle
distance
turntable
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Application number
JP4262534A
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English (en)
Inventor
Tsukasa Harada
司 原田
Kunihiko Matsumura
邦彦 松村
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 先行車等の測定対象物の存在方向を推定し、
その方向に光学系を自動操作して先行車等の測定対象物
を捕捉することを可能とする。 【構成】 ターンテーブル14上に発光素子2及び複数
個の受光素子3,4を横に配置し、各受光素子3,4の
受光エリア43,44は隣同士で一部重なるように各々
異なる範囲に設定し、該ターンテーブル14を回転させ
る機構11及びその駆動モータ12と、各受光素子3,
4についての距離計測値又は受光強度の大小関係の組合
わせに基づいて上記駆動モータ12を回転制御する操作
制御部33とを設け、常に受光エリア43,44の重な
り領域内に先行車等の反射体40を捕捉するように操作
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両に搭載して車両の
進行方向に存在する先行車や障害物までの距離を測定す
るのに有用な光学式距離計測装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、車両の進行方向に存在する先行
車や障害物等を検出し、先行車や障害物等までの距離を
測定する光学式距離計測装置においては、センシング領
域を広げる必要がある。
【0003】上記要請に対し、光学系の工夫で発光領域
を広げるのでは、発光パワー密度の低下により受光が難
くなることから、従来、細い発光ビームを広角度でスキ
ャニングする方式(ビームスキャン方式)が知られてい
る。しかし、このビームスキャン方式では、発光ビーム
の位置(方向)と受光情報を光速で処理する必要があ
り、信号処理系が大規模なものとなる。そこで、発光素
子を複数個備え、広角度の発光領域を得る方式(複数ビ
ーム方式)が検討されている。
【0004】図4に複数ビーム方式の光学式距離計測装
置を示す(特開昭61−259185号公報)。この装
置は、送光器50内にレーザダイオード等から成る複数
の発光素子a,b,cを設け、駆動回路51で駆動され
る各発光素子a,b,cからの光ビームA,B,Cを集
光レンズ52を通して放射するようになっている。ま
た、受光器53側においては、上記光ビームA,B,C
が先行車や障害物等の反射体53で反射して来る光を、
集光レンズ54を通して受光素子55で受光し、その出
力信号を増幅回路56を通して測距回路57に送り、該
測距回路で、光の放射から受光までの伝播遅延時間を基
に反射体53までの距離を測定する構成となっている。
この送光器50の構成によれば、広い範囲内での測定が
行えると共に、集光レンズ系52が発光素子a,b,c
に共通であるので、装置全体を小形化できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した複数
ビーム方式の場合、レーザダイオード等の発光素子を複
数個備えることが不可欠である。現状のレーザダイオー
ドの単価は受光素子に比べ非常に高価であり、複数個設
置することは量産品としてコスト高の装置となる。ま
た、受光素子が1つの場合、先行車両の存在する方向に
受光エリアを偏向させて効率よく先行車両を捕捉するこ
とが出来ない。
【0006】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、単価の安い受光素子を複数備えることで所望の広い
センシング領域を確保でき、その受光エリアが異なるこ
とで先行車等の測定対象物の存在方向を推定し、その方
向に光学系を自動操作して測定対象物を捕捉することが
できる、小形、省スペースの光学式距離計測装置を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、発光素子と受光素子とを備え、発光素子
による光の放射から受光素子による受光までの伝播遅延
時間に基づいて先行車等の反射体までの距離を測定する
距離計測装置において、一つの発光素子と複数個の受光
素子とをターンテーブル上に搭載し、該複数個の受光素
子の受光エリアは隣同士で一部重なるように各々異なる
範囲に設定し、ターンテーブルを回転させる駆動手段
と、各受光素子についての距離計測値の大小関係の組合
わせに基づいて、常に受光エリアの重なり領域内で上記
反射体を捕捉するように上記駆動手段を制御する制御手
段とを設けた構成のものである。
【0008】本発明において、上記駆動手段を制御する
制御手段は、各受光素子についての受光強度の大小関係
の組合わせに基づいて、常に受光エリアの重なり領域内
に上記反射体を捕捉するように動作する制御手段とする
ことができる。
【0009】
【作用】先行車等からの反射光がなく受光素子がこれを
受光しないときは、当該受光素子系統についての距離計
測値は「距離最大」となり、反射光を受光した場合に
は、何がしかの距離計測値がある状態、即ち「距離小」
となる。従って、この各受光素子についての距離計測値
の大小関係の組合わせに基づいて、先行車等が左右いず
れの方向にあるのかが推定できる。制御手段は、この判
断の基に先行車等が左右いずれかにずれている場合は、
駆動手段を駆動してターンテーブルを回転させることに
より受光エリアの方向を偏向し、受光エリアの重なり領
域内で上記反射体が捕捉された時点でターンテーブルを
停止する。
【0010】上記先行車等が左右いずれの方向にあるの
かの推定は、各受光素子についての受光強度の大小関係
の組合わせに基づいても行うことができ、これによって
も同様に上記反射体を常に受光エリアの重なり領域内に
捕捉させることができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明を図示の一実施例に基づいて説
明する。
【0012】図1に光学式距離計測装置のシステム構成
を示す。本実施例の場合、この距離計測装置は車両に搭
載されるものとする。
【0013】図1において、距離計測装置は、レーザー
レーダヘッド1,時間計測ユニット20,信号処理ユニ
ット30の3部分に分れている。
【0014】レーザーレーダヘッド1は、LD(レーザ
ーダイオード)から成る1つの発光素子2と、PD(ピ
ンフォトダイオード)から成る2つの受光素子3,4と
を有し、発光素子2の前側には発光用レンズ(集光レン
ズ)5が配置され、各受光素子3,4の前側にはそれぞ
れ格子状のメカニカルフィルタ8を備えた受光用レンズ
(集光レンズ)6,7が配置されている。9はLDの駆
動回路、10は受光回路である。
【0015】上記1つの発光素子2と2つの受光素子
3,4は、図2に示す如くターンテーブル14上に載置
され、それらに属するレンズ5,6,7及びメカニカル
フィルタ8もターンテーブル14上に搭載されている。
図2から判るように、発光素子2及びそのレンズ5は、
図1ではレーザーレーダヘッド1の片側に描いてある
が、実際には図2の如く2つの受光素子3,4及びその
レンズ6,7の中間に位置する。
【0016】時間計測ユニット20は、LDの駆動回路
に対するスタートパルスを発生するパルス発生部21
と、該スタートパルスにより計時を開始し受光回路10
からのストップパルスで計時を終了する時間計測部22
と、電源部23とを有する。また、信号処理ユニット3
0は、時間計測部22で得られた時間データを基に距離
を算出する距離計側部31と、その結果を表示する表示
部32とを備えている。
【0017】更に、上記レーザーレーダヘッド1は、上
記ターンテーブル14を回転させて、受光素子3,4の
受光エリア43,44及び発光素子2の発光エリア(図
示せず)を図2(A)から図2(B)の如く偏向させる
ためのサーボ機構11と、その駆動モータ12とを備え
ている。尚、サーボ機構11の現在回転角度は駆動モー
タ12と連動するポテンショメータ13により検出され
るようになっている。
【0018】また信号処理ユニット30は、先行車の反
射体40を、常に図2(B)の如く2つの受光素子3,
4の受光エリア43,44の重なり領域内に捕捉するよ
うにターンテーブル14を回転させる制御手段として、
サーボ機構11の駆動モータ12に対し適切な指令を与
えるサーボ操作部33を備えている。このサーボ操作部
33は、具体的には、距離計側部31で計測される受光
素子3,4毎の計測値の大小関係の組合わせから、サー
ボ機構11に対し、その駆動モータ12の回転の有無及
び回転方向についての指令を与える。
【0019】次に上記構成の作用について説明する。
【0020】図1において、時間計測ユニット20のパ
スル発生部21からレーザーレーダヘッド1のLD駆動
回路9にスタートパルスが出力される。LD駆動回路9
は、このスタートパルスのトリガーにより発光素子2た
るLDを駆動し、レーザーパルスを発生させる。また、
上記スタートパルスは時間計測部22に与えられ、時間
計測部22の計時を開始する。先行車の反射体40(図
2)で反射したレーザパルスは、受光素子3,4の一方
又は両方により受光され、電流を発生し、受光回路10
で増幅された後、ストップパルスを時間計測部22に出
力する。時間計測部22ではパルス発生部21からのス
タートパルスと、受光回路10からのストップパルスと
の間の時間間隔を計測し、時間データとして距離計側部
31に出力する。距離計側部31では時間データから先
行車との距離を演算し、距離データとして車両の制御ユ
ニット(ASC ECU)へ出力する。
【0021】ここで、受光素子が反射光を受光しないと
きは、距離計側部31における該当する受光素子系統で
の距離計測値が「最大」となり、距離データは“先行車
がない”旨の信号として取り扱われる。しかし、何がし
かの距離計測値がある場合は“先行車あり”と判断さ
れ、その旨の信号ととして取り扱われる。
【0022】次に、光学系の操作との関連について説明
する。
【0023】図2(A)は左側の受光素子4の受光エリ
ア44内にだけ先行車の反射体40が位置する場合を、
また図2(B)は左右両方の受光素子3,4の受光エリ
ア43,44内に反射体40が位置する場合を示してい
る。
【0024】説明の便宜上、最初は先行車の反射体40
が、図2(A)の如く、受光素子4の受光エリア44内
にのみ位置するものとする。この場合、先行車の反射体
40からの反射光は受光素子4のみにより受光され、受
光素子3,4の出力状態は図3(A)の如くになる。こ
のとき、距離計側部31における距離計測値は、受光素
子3について「距離最大」、受光素子4について「距離
小」の関係となる。信号処理ユニット30のサーボ制御
部33は、上記距離計測値の信号の大小関係から、先行
車は左方向にあると推定し、サーボ機構11に対しター
ンテーブル14を反時計方向に回転させる「左移動指
令」を与える。これにより、駆動モータ12が正回転
し、ターンテーブル14が図2(B)の矢印方向に回転
移動し、受光エリア43,44が左に移動して行く。先
行車の反射体40が、図2(B)の如く受光エリア4
3,44の重なり領域内に入ると、受光素子3,4の出
力状態は図3(B)の如くになり、距離計測値は受光素
子3,4のいずれについても「距離小」の関係となる。
ここで、サーボ制御部33は「左移動指令」を停止す
る。
【0025】上記とは逆に、反射光が受光素子3のみに
より受光された場合には、距離計測値は受光素子3につ
いて「距離小」、受光素子4について「距離最大」の関
係となり、サーボ制御部33は先行車が右方向にあると
判断し、サーボ機構11に対しターンテーブル14を時
計方向に移動させる「右移動指令」を与える。これによ
り、駆動モータ12が逆回転し、ターンテーブル14が
図2(A)から時計方向に回転移動し、受光エリア4
3,44が右方向に移動する。先行車の反射体40が、
受光エリア43,44の重なり領域内に入ると、距離計
測値は受光素子3,4についていずれも「距離小」の関
係となり、その時点でサーボ制御部33は「右移動指
令」を停止する。尚、距離計測値が受光素子3,4につ
いていずれも「距離最大」の場合、サーボ制御部33は
サーボ機構11に対し何の指示も与えない。
【0026】このように、2つの受光素子3,4の系統
について、共に何がしかの距離計測値がある状態、即ち
上記「距離小」が得られるまでターンテーブル14を回
転変位させることにより、常に先行車をレーザレータヘ
ッド1の光学系の真正面で捕捉することができる。従っ
て、むやみに発光視野を広げることなく、また、広範囲
なスキャニングをして不必要なデータ処理を行うことも
なく、距離計測エリアを広げることが可能となる。
【0027】上記実施例では、距離計測値の大小関係か
らサーボ機構11に対する指示を与えたが、2つの受光
素子の受光信号レベル差を計測して、その信号を基に比
例回転制御を行うこともできる。この場合、サーボ操作
部33の代わりに、時間計測部22で観測される2つの
受光素子3,4の受光強度の大小関係の組合わせに基づ
いて、常に受光エリア43,44の重なり領域内に反射
体40を捕捉するように上記駆動モータ12を制御する
制御手段を設けることになる。
【0028】また上記実施例では、水平方向の捕捉をな
す場合について説明したが、実際には道路状況により上
下方向の捕捉も必要となるので、上下方向に受光エリア
の異なる受光素子を更に1つ設置することが実際的であ
る。
【0029】
【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、請求項
1又は2のいずれの構成の下でも、次のような優れた効
果が得られる。
【0030】1)単価の安い受光素子を複数備えること
で所望の広いセンシング領域を確保できると共に、従来
のように細い発光ビームを広角度でスキャニングする必
要がないので、信号処理が容易になり、また発光手段を
増やさずに済むため安価なシステムを構築できる。 2)各受光素子の受光エリアが異なることから、先行車
等の測定対象物の存在方向が推定でき、その方向に光学
系を自動操作して測定対象物を捕捉することができる。
この捕捉制御は簡単な自動制御系で済み、システムを安
価に提供できるようになる。また捕捉操作はターンテー
ブルの回転による簡単な構成であるため、小形、省スペ
ースの光学式距離計測装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のシステム構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】図1におけるレーザレーダヘッドの回転位置と
受光エリアの向きとの関係を示す説明図である。
【図3】図2における発光素子と受光素子の発光・受光
動作を示すタイミング図である。
【図4】従来の光学式距離計測装置を示す図である。
【符号の説明】
1 レーザーレーダヘッド 2 発光素子(レーザーダイオード) 3,4 受光素子(ピンフォトダイオード) 5 発光用レンズ(集光レンズ) 6,7 受光用レンズ(集光レンズ) 8 メカニカルフィルタ 9 LDの駆動回路 10 受光回路 11 サーボ機構 12 駆動モータ 13 ポテンショメータ 14 ターンテーブル 20 時間計測ユニット 21 パルス発生部 22 時間計測部 30 信号処理ユニット 31 距離計側部 33 サーボ操作部 40 先行車の反射体 43,44 受光エリア

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光素子と受光素子とを備え、発光素子
    による光の放射から受光素子による受光までの伝播遅延
    時間に基づいて先行車等の反射体までの距離を測定する
    距離計測装置において、一つの発光素子と複数個の受光
    素子とをターンテーブル上に搭載し、該複数個の受光素
    子の受光エリアは隣同士で一部重なるように各々異なる
    範囲に設定し、ターンテーブルを回転させる駆動手段
    と、各受光素子についての距離計測値の大小関係の組合
    わせに基づいて、常に受光エリアの重なり領域内で上記
    反射体を捕捉するように上記駆動手段を制御する制御手
    段とを設けたことを特徴とする光学式距離計測装置。
  2. 【請求項2】 上記駆動手段を制御する制御手段が、各
    受光素子についての受光強度の大小関係の組合わせに基
    づいて、常に受光エリアの重なり領域内に上記反射体を
    捕捉するように動作する制御手段であることを特徴とす
    る請求項1記載の光学式距離計測装置。
JP4262534A 1992-09-30 1992-09-30 光学式距離計測装置 Pending JPH06109847A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014115182A (ja) * 2012-12-10 2014-06-26 Konica Minolta Inc レーザレーダ
CN107966704A (zh) * 2016-10-19 2018-04-27 罗伯特·博世有限公司 用于检测对象的激光雷达传感器
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CN113589260A (zh) * 2021-09-29 2021-11-02 盎锐(常州)信息科技有限公司 用于激光雷达的高精度闭环转台及激光雷达

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