JPH06331732A

JPH06331732A - 光距離センサ

Info

Publication number: JPH06331732A
Application number: JP5142536A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Yamada; 和人山田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-05-24
Filing date: 1993-05-24
Publication date: 1994-12-02

Abstract

(57)【要約】【目的】絞り等の部品を必要とせず、必要最小限の大
きさ・形状の受光素子を使用して、廉価に製造できる光
距離センサを提供することである。【構成】光源１から投射されるビームが所定領域１０
と同一又は同一以上の範囲に照射され、所定領域１０の
範囲が受光光学系４に投影されると、その像が焦点面に
配置された受光素子５の受光面の形状・大きさと一致す
るように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光距離センサに関するも
のである。更に詳しくは、照射角度の指向性の高い、車
載用距離センサとして使用可能な光距離センサに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】光距離センサは、電波距離センサや音波
距離センサ等にくらべると、光の照射角度を明確に設定
して、指向性を付与することが容易である。例えば、
車載用距離センサの場合、先行車両等の対象物までの距
離を測定するとき、照射角度が大き過ぎると周囲の壁等
の不要物を検出したり、又は照射角度が狭過ぎると測定
対象物を見落としたりする可能性がある。このために車
載用距離センサ等においては、照射角度の指向性が極め
て重要であるから、光距離センサが広く使用されてい
る。

【０００３】光距離センサを、例えば車載用距離センサ
として使用する場合、光束の投光角を所定の大きさにな
るように設定し、それによって照射される領域である所
定領域にある測定対象物からの反射光束が受光されるよ
うに設定されている。これを図１により説明する。光源
１から放射された光は、投光レンズ２により所定の投光
角を以て投射され、所定領域内にある測定対象物３、例
えば先行車両に照射される。そして測定対象物３から反
射した光は、受光レンズ４によって受光素子５の受光面
に入射して光電変換される。

【０００４】この際、所定領域以外から入射した光、例
えば太陽光等の背景からの入射光は、受光光学系に設け
られた絞りやハニカムフィルタ等により阻止され、受光
素子５に入射しないようになっていた。この様子を図４
に示す。この図は光の進む経過を一方向に表したもので
ある。光源１から出射した光は投光レンズ２を介して所
定領域１０に投射される。測定対象物３で反射した光束
は、受光レンズ４の前に設けられた絞り６を通って受光
レンズ４に入射し、受光素子５の受光面に入光する。又
図５に示すように、この時の投光光束断面７は所定領域
と等しい大きさである。受光素子５の受光面の範囲であ
る受光光束断面８は所定領域より広いが、絞り６により
所定領域以外からの光線は全て遮断され、所定領域から
の反射光束のみ受光するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発光素
子としてＬＤを使用する場合は、発光面の形状・大きさ
は放熱等の問題から自由に設定することが難しく、よっ
て単に投光光学系と組合せただけでは、所定の投光角の
光束を作ることが困難であることが多く、光学系の工夫
等が提案されており、例えば特開昭６１−２８３８８７
号公報に開示されている。しかし何れも部品数が増大
し、複雑な構成となると言う問題があった。更に受光光
学系に絞りやハニカムフィルタ等を必要とする問題があ
ったし、又受光素子には絞りやハニカムフィルタ等によ
り遮蔽され受光に関与しない部分があり、高価な受光素
子の一部が不必要になっていると言う問題があった。

【０００６】本発明は上記の課題に鑑み、絞り等の部品
を必要とせず、必要最小限の大きさ・形状の受光素子を
使用して、廉価に製造できる光距離センサを提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源と投光光
学系とを有し、前記光源から出射する光束を所定の投光
角で所定領域を照射する投光手段と、受光光学系と受光
素子とを有し、前記所定領域内にある測定対象物から反
射した反射光束を受光して光電変換する受光手段とを具
備し、前記投光手段による前記光束の投射から前記受光
手段による前記反射光束の受光までの時間を計測して、
前記測定対象物までの距離を測定する光距離センサにお
いて、前記所定の投光角は前記所定領域と同一又は同一
以上の領域を照射するように設定され、前記受光素子は
前記受光光学系の焦点面と一致して配置された受光面を
有し、前記受光面形状は前記所定領域を前記受光光学系
によって、受光面位置に投影された形状及び大きさを有
することを特徴とするものである。

【０００８】そして、前記所定領域は前記光学系の光軸
に垂直な面に対して長方形の断面形状を有し、前記受光
素子の受光面の形状は前記長方形と相似の長方形である
ことが望ましい。

【０００９】

【作用】このような構成であると、光源から投射される
光束が所定領域と同一又は同一以上の範囲に照射される
が、所定領域の範囲は受光光学系によって投影される
と、その像が焦点面に配置された受光素子の受光面の形
状・大きさと一致する。そして所定領域を長方形に設定
するときは、受光素子の受光面の形状はそれと相似の長
方形にすればよい。受光素子、たとえばＰＩＮフオトダ
イオードやＡＰＤ（アバランシェ・フオト・ダイオー
ド）の場合、発光面の形状寸法は比較的自由に設定でき
るので問題ない。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例を図２及び図３により説明
する。図２に示すように、光源１は発光素子ＬＤであ
り、放射された光は、投光レンズ２により投光角θを以
て投射される。測定対象物３で反射した光は受光角φよ
り小さい角度で受光レンズ４に入射し、受光レンズ４の
焦点面に位置する受光素子５の受光面に入射する。受光
素子５の受光面は図２に斜視点線図として記入されたよ
うに辺５ａ、辺５ｂ、辺５ｃ、辺５ｄからなる長方形で
ある。

【００１１】光源１から投射される光束は、長方形の所
定領域１０の全域を照射する必要があるから、図３に示
すように投光光束断面１１は所定領域１０と同一又は同
一以上になっている。

【００１２】ここに言う所定領域１０は、図２に斜視点
線図として記入された辺１０ａ、辺１０ｂ、辺１０ｃ、
辺１０ｄからなる長方形であり、測定対象物３の位置で
受光光束の光軸と直交する面における受光角φの範囲の
投影断面と同じである。この受光角φの角度に規定され
る投影断面内に光源１から投射され且つ反射する光が受
光素子５に受光される。

【００１３】所定領域１０を投影した像１３は所定領域
１０と相似形であり、辺１３ａ、辺１３ｂ、辺１３ｃ、
辺１３ｄが所定領域１０の辺１０ａ、辺１０ｂ、辺１０
ｃ、辺１０ｄに対応する。つまり、所定領域１０を６°
×３°で規定すれば像１３の大きさは、受光レンズ４の
焦点距離を２０ｍｍに設定すると約２ｍｍ×約１ｍｍと
なる。この大きさ・形状から受光素子５の受光面寸法を
約２ｍｍ×約１ｍｍとすれば所定領域１０内にある測定
対象物３からの反射光を全て受光することができる。

【００１４】一方所定領域１０以外からの光は、受光レ
ンズ４に入射しても受光素子５の受光面に入射せず、受
光素子５に受光されることはない。

【００１５】本実施例においては受光角φを上下方向に
３°、左右方向に６°に設定したが、その他の角度に、
又はその他の形状の所定領域となるように設定できるこ
とは言うまでもない。

【００１６】又本実施例では光源に発光素子ＬＤを使用
したが、その他の光源を単数又は複数使用することがで
き、又受光素子にはＰＩＮフォトダイオードやＡＰＤ等
が使用可能であることは言うまでもない。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、光源から
投光される光束が所定領域と同一又は同一以上の範囲に
照射され、所定領域の範囲が受光光学系によってできる
投影像が受光光学系の焦点面に配置された受光素子の形
状・大きさと一致するから、所定領域以外から入射する
不必要な光が受光されることがないので、受光光学系に
付帯する絞り等の部品が不要となる。そして所定領域を
長方形に設定するときは、受光素子の形状はそれと相似
の長方形であるから、大きさは必要最小限となり、受光
素子が廉価に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光学的測距装置の原理の概念図。

【図２】一実施例における所定領域、受光レンズ及び受
光素子の受光面の関係を示す概念図。

【図３】一実施例における投光光束断面と受光光束断面
（所定領域）を示す図。

【図４】従来例における所定領域、絞り、受光レンズ及
び受光素子の受光面の関係を示す概念図。

【図５】従来例における投光光束断面、絞りの開口と受
光光束断面を示す図。

【符号の説明】

１・・・光源２・・・投光レンズ３・・・測定対象物４・・・受光レンズ５・・・受光素子７、１１・・・投光光束断面８、１２・・・受光光束断面１０・・・所定領域１３・・・所定領域を受光レンズによって投影した像 θ・・・投光角 φ・・・受光角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と投光光学系とを有し、前記光源から
出射する光束を所定の投光角で所定領域を照射する投光
手段と、受光光学系と受光素子とを有し、前記所定領域
内にある測定対象物から反射した反射光束を受光して光
電変換する受光手段とを具備し、前記投光手段による前
記光束の投射から前記受光手段による前記反射光束の受
光までの時間を計測して、前記測定対象物までの距離を
測定する光距離センサにおいて、前記所定の投光角は前記所定領域と同一又は同一以上の
領域を照射するように設定され、前記受光素子は前記受
光光学系の焦点面と一致して配置された受光面を有し、
前記受光面の形状は前記受光光学系によって受光面位置
に投影された前記所定領域の投影像の形状及び大きさと
一致することを特徴とする光距離センサ。
【請求項２】前記所定領域は前記光学系の光軸に垂直な
面に対して長方形の断面形状を有し、前記受光素子の受
光面の形状は前記長方形と相似の長方形であることを特
徴とする請求項１に記載の光距離センサ。