JPH0954155A

JPH0954155A - 距離測定装置

Info

Publication number: JPH0954155A
Application number: JP7204782A
Authority: JP
Inventors: Jun Nishino; 潤西野
Original assignee: Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1995-08-10
Filing date: 1995-08-10
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【目的】近距離測定、遠距離測定を広範囲にわたって
測定精度を均一に確保しながら確実に前方物体までの距
離を測定できる装置を提供する。【構成】発光素子の発光タイミングと受光素子の受光
タイミングとの時間差に基づいて前方物体までの距離を
算出する距離算出手段とを備えた距離測定装置におい
て、受光素子から入力される受光波形の波高値を検出し
て、波高値が所定値より大きい場合には駆動信号発生手
段の出力パワーを徐々に低下させ、また波高値が所定値
より小さい場合には、駆動信号発生手段の出力パワーを
徐々に増加させる信号を出力する第１制御手段を備える
と共に、距離算出手段の算出した距離が、前回の算出距
離に比べて急激な至近距離を示した場合は、駆動信号発
生手段の出力パワーを直ちに最低電圧まで低下せしめ、
その後徐々に増加させてなる第２制御手段とを備えてな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばレーザ光線を
車両前方に発して前方車両との車間距離を測定して前方
車両に自車が接近した場合に警報を発することにより、
その前方車両との衝突を防止する衝突防止装置等に用い
られる距離測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の距離測定装置を、図４に示す障害
物検出装置を例にとって説明する。同図において、１は
レーザダイオード（以下、ＬＤという）の発光するレー
ザビームを用いて、自車両と障害物との間の距離を検出
する距離検出部であり、２は自車速度等の自車両の走行
状態を検知する走行状態検知部である。

【０００３】３は距離検出部１に距離の検出指令を行っ
て、それに応答して返送される距離情報と、走行状態検
知部２で検知された自車速度情報を元に、自車両と、前
方車両等の障害物との相対速度を算出して障害物が停止
物か移動物かの判断を行い、また、自車速度、相対速
度、運転者がブレーキをかけるまでの空走時間の個人差
に応じて設定する距離設定などに応じて自車両と障害物
との衝突の可能性を判断する信号処理部である。

【０００４】４は信号処理部３からの情報に基づいて、
自車両と障害物との距離を表示するとともに、信号処理
部３によって障害物との衝突の可能性があると判断され
た場合には、警報を発生する警報報知部である。

【０００５】次に上記構成の作用を説明する。走行状態
検知部２は車速センサ３１を備え、信号処理部３は演算
回路（距離算出手段）４１および距離設定スイッチ４２
を備えている。車速センサ３１にて検知された自車両の
車速信号は演算回路４１に送られ、演算回路４１は当該
車速信号に基づいて算出した車速が３５Ｋｍ／ｈ以上で
あると、距離検出部１に距離検出指令信号を送出する。

【０００６】距離検出部１ではその距離検出指令信号を
駆動信号発生回路１１で受け、駆動信号発生回路１１は
図５（ａ）に示す一定周波数のＬＤ発光信号をＬＤ切換
ドライバ１２に送出する。ＬＤ切換えドライバ１２は受
け取ったＬＤ発光信号（ａ）に基づいて、図５（ｂ），
（ｃ），（ｄ）に示す信号を送出し、発光手段としての
ＬＤアレイ（発光素子）１３のＬＤ−Ｌ，ＬＤ−Ｃ，Ｌ
Ｄ−Ｒを、常時同一強度で順次発光させる。

【０００７】ＬＤアレイ１３のＬＤ−Ｌからのレーザビ
ームは自車両前方左寄りに、ＬＤ−Ｃからのレーザビー
ムは前方に、ＬＤ−Ｒからのレーザビームは前方右寄り
に、それぞれ投光レンズ１４を介して出射され、ＬＤ−
Ｃのレーザビームは前方障害物を、ＬＤ−Ｌのレーザビ
ームは左車線からの割り込み車両を、ＬＤ−Ｒのレーザ
ビームは右車線からの割り込み車両を検出するのに用い
られる。

【０００８】障害物からの反射光は受光レンズ１５で集
光され、フォトダイオード（受光素子）１６で受光され
る。この受光信号は増幅回路１７に送られ、増幅回路１
７はそれを増幅して、図５（ｅ）の信号Ｂを出力する。

【０００９】基準値発生回路１８は、図５（ｅ）に示す
基準電圧Ｖ0 を比較回路１９に出力する。比較回路１９
は増幅回路１７の出力信号（ｅ）と、この基準電圧Ｖ0
とのレベル比較を行なう事によって、障害物からの反射
信号を抽出し、図５（ｆ）に示す障害物検出パルス信号
を出力する。

【００１０】カウンタ２０は図５（ｇ）に示すようにＬ
Ｄ発光信号（ａ）の立上りで、基準パルス発生回路２１
から供給されるクロックパルス信号のカウントを開始
し、障害物からの反射信号に基づく障害物検出パルス信
号（ｆ）の立上りでカウントを停止して、そのカウント
アップ時間と光速度から障害物までの距離情報を求め、
それを信号処理部３の演算回路４１に送出する。

【００１１】次に信号処理部３の演算回路４１における
衝突の可能性の判断方法について図６に示すフローチャ
ートを参照して説明する。まず電源が投入されると、Ｓ
ＴＡＲＴステップに進み、演算回路４１を構成するＣＰ
Ｕ，ＲＡＭ等の初期設定が行われる。次に、ステップＳ
Ｔ１１で所定の周期毎に距離検出部１のカウンタ２０か
ら障害物との距離Ｒの情報を示す距離信号、及び走行状
態検知部２の車速センサ３１から自車速度Ｖ_f の情報を
示す車速信号を演算回路４１内に取り込む。

【００１２】そしてステップＳＴ１２で距離信号Ｒを表
示信号に変換して、距離表示器５１に送出し表示する。
次に、ステップＳＴ１３で車間距離Ｒを微分して先行車
両などの障害物と自車両との相対速度（ｄ／ｄｔ）Ｒを
最小二乗法などの演算手法を用いて算出し、また先行車
の車速Ｖ_a を自車速度Ｖ_f と相対速度（ｄ／ｄｔ）Ｒと
の和によって算出する。

【００１３】なお、この演算の中で（ｄ／ｄｔ）Ｒ＜０
の場合には距離が減少し、障害物に接近していること
を、また（ｄ／ｄｔ）Ｒ＞０の場合には距離が増加して
いることを、さらに（ｄ／ｄｔ）Ｒ＝０の場合には距離
に変化がないことをそれぞれ示している。

【００１４】障害物との衝突の可能性を判断する上で自
車の初期速度をＶ_f （ｍ／ｓ）、障害物（先行車）の初
期速度をＶ_a （ｍ／ｓ）、双方の減速度性能をα（ｍ／
ｓ²）とすると、自車の停止距離Ｖ_f ²／２αと先行車の
停止距離Ｖ_a ²／２αとの差に、距離設定スイッチ４２で
設定された自車がブレーキをふむまでの時間Ｔ_d による
空走距離Ｖ_f ・Ｔ_d を加えた、数１に示す距離Ｒが衝突
判断の基準となる。

【００１５】

【数１】

【００１６】そこで、まずステップＳＴ１４にて相対速
度（ｄ／ｄｔ）Ｒと自車速度Ｖ_f を比較して、−（ｄ／
ｄｔ）Ｒ≒Ｖ_f の場合、即ち障害物が路上停止物とみな
される場合にはステップＳＴ１５に進み、数１において
Ｖ_a ＝０であることから、次の数２による運転の法則に
より衝突の危険性を判定する。

【００１７】

【数２】

【００１８】数２が成立する場合には、障害物に対して
衝突する危険が発生しており、ステップＳＴ１８に進ん
で警報信号を発生して警報報知部４に送り、その警報器
５２から危険回避のための警報を発する。

【００１９】一方、ステップＳＴ１４での判定の結果、
−（ｄ／ｄｔ）Ｒ≒Ｖ_f でない場合には障害物は前方の
路上を走行する先行車であり、本来数１に従って危険判
断を行なうべきである。しかしながら、相対速度（ｄ／
ｄｔ）Ｒの算出精度が厳密にとれないこともあって算出
誤差に誤警報の恐れがあるため、障害物が移動する先行
車の場合にはステップＳＴ１６にて相対速度（ｄ／ｄ
ｔ）Ｒが所定の速度Ｃ（ｍ／ｓｅｃ）以上かどうかの判
定をまず行う。

【００２０】その結果、（ｄ／ｄｔ）Ｒ≧Ｃの場合には
相対速度が速く、急接近中であることから、先行車は限
りなく停止物に近いとみなして、ステップＳＴ１５に進
み、以下停止障害物と同じ論理で、数２の判別式による
警報出力判断を行なう。

【００２１】また、ステップＳＴ１６の判定結果が（ｄ
／ｄｔ）Ｒ＜Ｃの場合には、相対速度が遅く、一定車間
距離での通常の追従走行中であるとみなし、自車速Ｖ_f
と先行車速Ｖ_a がほぼ等しいことから、数１は以下に示
す数３となり、ステップＳＴ１７ではこの数３により衝
突の危険性を判定し、以下同様にこの数３が成立する場
合にはＳＴ１８において警報を発する。

【００２２】

【数３】

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな衝突防止装置に用いられている距離測定装置にあっ
ては、前方物体との距離が近い場合には光ビームの反射
が強いために振幅の大きな受光波形を得られるが、遠い
場合には光ビームの反射が弱いために振幅の小さな受光
波形しか得られないので、受光波形が基準値を越えるタ
イミングが異なるために測定誤差を発生してしまうこと
が考えられる。そのために、光ビームが強く設定されて
いる場合において、自車両前方の至近距離に割り込み車
両が現れた場合には、光ビームの反射が非常に強くなり
受光波形が飽和してしまい、さらに上記問題点、即ち測
定誤差が顕著となり、実際より近い距離として測定され
るため、自車両より走行速度の速い割り込み車両に対し
ても不必要に警報を発してしまうという問題点があっ
た。

【００２４】この発明は、上記の如き点に鑑みてなされ
たもので、近距離測定、遠距離測定を広範囲にわたって
測定精度を均一に確保しながら確実に前方物体までの距
離を測定できる装置を提供することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る距離測定
装置は、発光素子と、該発光素子にトリガ信号を供給し
て駆動する駆動信号発生手段と、前記発光素子から発せ
られ、前方物体によって反射された反射光を受光する受
光素子と、前記駆動信号発生手段からのトリガ信号の発
生タイミングと前記受光素子での受光タイミングとの時
間差に基づいて前記前方物体までの距離を算出する距離
算出手段とを備えた距離測定装置において、前記受光手
段から入力される受光波形の波高値を検出して、波高値
が所定値より大きい場合には前記駆動信号発生手段の出
力パワーを徐々に低下させ、また波高値が所定値より小
さい場合には、前記駆動信号発生手段の出力パワーを徐
々に増加させる信号を出力する第１制御手段を備えると
共に、前記距離算出手段の算出した距離が、前回の算出
距離に比べて急激な至近距離を示した場合は、前記駆動
信号発生手段の出力パワーを直ちに最低電圧まで低下せ
しめ、その後徐々に増加させてなる第２制御手段とを備
えてなる。

【００２６】

【作用】この発明による距離測定装置は、通常時は、受
光波形の波高値が飽和せずに所定の値に、または所定の
範囲内に入るように発光素子の発光出力を制御し、かつ
突然至近距離に前方物体を検出したときには、発光出力
を０レベル、または最低レベル（設定された範囲での）
に短時間に低減し、その後徐々に発光出力を増大して、
前方物体までの距離を短時間で得られるようにする。

【００２７】

【実施例】

［第１実施例］以下、この実施例による構成の説明を図
１に基づいて行う。図１において図４で説明したものと
同一構成のもの、または均等なものには同一符号を付し
てその説明を省略し、異なる構成についてのみ以下に説
明する。

【００２８】すなわち、図１において、ＬＤ切換ドライ
バ１２’は、図４におけるＬＤ切換ドライバ１２の機能
に対して、フィルタ回路２３を介してピーク検出回路２
２から制御信号を受けて、出力電圧を変化させるための
制御機能が追加されている。

【００２９】２２は受光波形の中心の電圧値（例えばピ
ーク値）を検出するピーク検出回路で、前記増幅回路１
７からの受光信号（図３（ｂ））を入力して、その受光
信号の波形（図３の（ｂ）の波形Ａ，Ｂ）と基準値発生
回路１８の出力電圧、即ち基準値Ｖ0 とを比較（図２
（ｂ）参照）し、受光信号の波形、例えば波形Ａが前記
基準値発生回路１８の出力電圧Ｖ0 を越えたときにハイ
レベル（図３（ｃ））を出力する。さらに、同様に出力
電圧Ｖ0 に微小電圧αを加えたＶ0 ＋αとも比較し、Ｖ
0 ＋αを越えたときにハイレベル（図３（ｃ’））を出
力する。

【００３０】なお、図３（ｃ）及び図３（ｃ’）で出力
したハイレベル状態は次に発光するときまで、保持され
るが、ＬＤ切換ドライバ１２’は、駆動信号発生回路１
１からのＬＤ発生信号を受けて発光し、その終了と同時
にローレベル状態にリセットされる。また、増幅回路１
７から出力される受光信号の波形（図３のｂの波形Ａ、
Ｂ）がＶ0 及びＶ0 ＋αを越えない場合は、図３
（ｃ），（ｃ’）に示すハイレベル信号は出力されな
い。受光波形ＡとＶ0 ＋αとが比較された出力（図３
（ｃ’））は、ローパス機能を有するフィルタ回路２３
に供給され、フィルタ回路２３に供給される信号（図３
（ｃ’））がハイレベルの場合は、発光素子１３の発光
出力が急激に低下するよう発光素子１３の駆動電圧を低
下させる。また、フィルタ回路２３にピーク検出回路２
２から供給される信号（図３（ｃ’））がローレベルの
場合は、徐々に発光素子１３の発光出力が増加するよう
に発光素子１３の駆動電圧を上げていく（図２の（ｆ）
のＴ２）。

【００３１】フィルタ回路２３は、リセット機能を有
し、前記ピーク検出回路２２からの出力信号（ｃ’）を
受けて、前記増幅回路１７からの受光信号（ｂ）が常に
所定の大きさになるようにＬＤ切替ドライバ１２’の出
力電圧を制御するものである。また前記フィルタ回路２
３は、演算回路４１’からの単発パルスの制御信号
（ｅ）を受けて、出力電圧を０ボルトまで（又は設定さ
れた最低電圧まで）低下させ、その後所定の時定数で出
力電圧を上昇させる機能を合わせ持っている。

【００３２】即ち、例えば自車両の直前に車両が割り込
んできて、演算回路４１’において急に至近距離が算出
された場合には、演算回路４１’はフィルタ回路１９に
対して単発パルスの制御信号図２（ｅ）を送出して、ス
イッチングレギュレータを構成する一種のフィルタ機能
を次に発光パルスが逆出されるまで停止させる。換言す
ると、ピーク検出回路２２からフィルタ回路２３への信
号ｃ’の状態がハイレベルに反転した場合には、即座に
ＬＤ切替ドライバ１２’の出力電源電圧は０ボルト（又
は最低電圧）にまで低下させられる。その結果、発光素
子１３の発光出力は最低レベルになる。そして、フィル
タ機能の停止は１回の距離測定、すなわち演算回路４
１’が１回の距離演算に必要な時間だけであるので、そ
の後はフィルタ機能によって発光出力は徐々に必要な大
きさまで所定の特定数で増加していく。

【００３３】次に、上記構成の作用を図２を参照しなが
ら説明する。先ず、前方車両がない状態（図２のＴ１区
間）において、ＬＤ切替ドライバ１２’は最大出力をも
って発光素子１３を駆動している（図２の（ａ’）参
照）が、受光信号を増幅する増幅回路１７の出力信号
（図２の（ｂ）参照）はない。従って、基準電圧Ｖ0 ＋
αを越えないため、ピーク検出回路２２はフィルタ回路
２３に対してローレベル信号（図２の（ｃ’）参照）を
出力する。フィルタ回路２３は、このローレベル信号を
反転して出力するためＬＤ切替ドライバ１２’に対して
ハイレベル信号（図２の（ｆ）参照）の出力を維持す
る。従って、ＬＤ切替ドライバ１２’へ供給される電源
電圧は最大出力となる。

【００３４】次に、自車両前方に他の車両が走行してい
る場合には、図３に示すようにカウンタ（距離算出手
段）２０は発光駆動パルス（図３（ａ））の立上りをト
リガ信号として基準パルス発生回路２１からのクロック
パルス（図３（ｄ））を計数する一方で、受光素子１６
からの受光信号（図３（ｂ））を受光すると、その受光
信号が基準値発生回路１８からの基準値Ｖ0 （受光信号
と判断するための基準値）を越えると、カウンタ２０に
対して計数を停止せしめる信号（図３（ｃ））を出力
し、カウンタ２０は区間Ｔにおける計数値を演算回路４
１’に供給する。

【００３５】次いで受光信号が、受光信号の飽和状態を
判断する基準値Ｖ0 ＋αを越えるとフィルタ回路２３に
対してＬＤ切替ドライバ１２’への供給電圧を徐々に低
下せしめるための信号（図３（ｃ’））を供給する。

【００３６】またこの時、自車両の前方の至近距離内に
割り込み車両が発生した場合には、その直前まで発光素
子１３を駆動している駆動信号（図２の（ａ’）参照）
は、最大出力となっているため、増幅回路１７から出力
される受光信号（図２の（ｂ）参照）は過大で飽和状態
の信号となる。従って、基準電圧Ｖ0 ＋αを越えるた
め、その時点でピーク検出回路２２の出力信号（図２の
（ｃ）参照）を出力し、演算回路４１’にて至近距離で
あることが算出される。従って、演算回路４１’は、信
号（図２の（ｅ）参照）の単発パルスをフィルタ回路２
３に対して出力する。これによって、フィルタ回路２３
の出力は直ちに０ボルト（又は最低電源電圧）まで下げ
られて、その結果、発光素子１３を駆動するための信号
ａ’の出力も最低レベルに下げられる。

【００３７】それによって、発光出力が下げられるため
に、受光素子１６での受光信号（図２（ｂ））も小さく
なり、再び基準電圧Ｖ0 ＋αを越えなくなり、フィルタ
回路２３へのピーク検出回路２２の出力（図２
（ｃ’））はローレベルとなる。ローレベルとなること
によって、フィルタ回路２３の出力電圧は徐々に増加
し、それに伴って、ＬＤ切替ドライバ１２’の出力電圧
（図２（ａ’））も徐々に増加していく。そして、再度
増幅回路１７からの受光信号ｂの出力電圧のピーク電圧
が基準値Ｖ0 ＋αを越えたところでピーク検出回路２２
からフィルタ回路２３への信号（図２（ｃ’））はハイ
レベルとローレベルを交互に繰り返し、一定値に制御さ
れる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、近距離から遠距離までの広範囲の距離測定を確実
に所定の精度で検出でき、かつ自車両の直前至近距離に
他の車両が自車両よりも速い速度で割り込んできても瞬
時にその割り込んできた車両を検出できるので不必要な
警報を発せずにすみ、製品の信頼性を向上することがで
きるという効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による実施例を示す回路ブロック説明
図である。

【図２】図１の作用説明をするための波形による説明図
である。

【図３】図１のピーク検出回路及びその周辺回路の作動
を説明するための波形説明図である。

【図４】従来装置の回路ブロック説明図である。

【図５】図４の回路説明を行うための波形説明図であ
る。

【図６】図４における演算回路で距離算出を行うための
フローチャートである。

【符号の説明】

１１駆動信号発生回路１２ＬＤ切替ドライバ１３発光素子１６受光素子１８基準値発生回路２０カウンタ（距離算出手段）２２ピーク検出回路２３フィルタ回路４１演算回路（距離算出手段）４１’ 演算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０８Ｂ 21/00 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｂ // Ｇ０１Ｃ 3/06 Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子（１３）と、該発光素子にトリ
ガ信号を供給して駆動する駆動信号発生手段と、前記発
光素子（１３）から発せられ、前方物体によって反射さ
れた反射光を受光する受光素子（１６）と、前記駆動信
号発生手段からのトリガ信号の発生タイミングと前記受
光素子（１６）での受光タイミングとの時間差に基づい
て前記前方物体までの距離を算出する距離算出手段（２
０、４１）とを備えた距離測定装置において、前記受光
素子（１６）から入力される受光波形の波高値を検出し
て、波高値が所定値より大きい場合には前記駆動信号発
生手段の出力パワーを徐々に低下させ、また波高値が所
定値より小さい場合には、前記駆動信号発生手段の出力
パワーを徐々に増加させる信号を出力する第１制御手段
を備えると共に、前記距離算出手段（２０、４１）の算
出した距離が、前回の算出距離に比べて急激な至近距離
を示した場合は、前記駆動信号発生手段の出力パワーを
直ちに最低電圧まで低下せしめ、その後徐々に増加させ
てなる第２制御手段とを備えてなることを特徴とする距
離測定装置。