JP2000214261A - 測距装置 - Google Patents
測距装置Info
- Publication number
- JP2000214261A JP2000214261A JP11013705A JP1370599A JP2000214261A JP 2000214261 A JP2000214261 A JP 2000214261A JP 11013705 A JP11013705 A JP 11013705A JP 1370599 A JP1370599 A JP 1370599A JP 2000214261 A JP2000214261 A JP 2000214261A
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- Japan
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- signal
- unit
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- voltage level
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い検出精度の測距装置を提供すること。
【解決手段】 ハイレベルとローレベルの期間が定めら
れた基準信号を出力する基準信号発生部１と、基準信号
がハイレベルの間発行する光信号送出部２からの光信号
をミラーによって反射させて車両前方に導出する光方向
変更部３を制御する制御部４と、ミラーからの反射光を
受信した反射信号受信部５によって出力された受信信号
と基準信号との位相差を検出し位相差信号を出力する位
相差検出部６と、基準信号を正弦波の信号に変換する分
周部７と、位相差検出部６からの位相差信号の立ち下が
りをサンプリングタイミングとしたときの分周部７から
の出力信号の電圧値を検出し、検出された電圧値をＡ／
Ｄ変換したデジタル電圧データに出力するサンプリング
部８からのデジタル電圧データとレベル変化検出部１０
からの信号とにより距離を算出する距離計測部９とを備
えた構成とした。
れた基準信号を出力する基準信号発生部１と、基準信号
がハイレベルの間発行する光信号送出部２からの光信号
をミラーによって反射させて車両前方に導出する光方向
変更部３を制御する制御部４と、ミラーからの反射光を
受信した反射信号受信部５によって出力された受信信号
と基準信号との位相差を検出し位相差信号を出力する位
相差検出部６と、基準信号を正弦波の信号に変換する分
周部７と、位相差検出部６からの位相差信号の立ち下が
りをサンプリングタイミングとしたときの分周部７から
の出力信号の電圧値を検出し、検出された電圧値をＡ／
Ｄ変換したデジタル電圧データに出力するサンプリング
部８からのデジタル電圧データとレベル変化検出部１０
からの信号とにより距離を算出する距離計測部９とを備
えた構成とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光あるいは電磁波
の送光波と、反射体による反射波との位相差や時間差か
ら距離を算出する測距装置に関する。
の送光波と、反射体による反射波との位相差や時間差か
ら距離を算出する測距装置に関する。
【０００２】
【従来技術】従来の測距装置としては例えば、特開平７
−３３３３３６号公報に開示されたような、送出された
光信号と受信された光信号の位相差を検出し、この位相
差に応じてＲＣ時定数による充電を行い、充電された電
圧値に基づき、反射体までの距離を算出するものがあ
る。
−３３３３３６号公報に開示されたような、送出された
光信号と受信された光信号の位相差を検出し、この位相
差に応じてＲＣ時定数による充電を行い、充電された電
圧値に基づき、反射体までの距離を算出するものがあ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
測距装置にあっては、抵抗とコンデンサの時定数により
充電を行い、その電圧値から距離を算出するものである
ため、抵抗、コンデンサの値のばらつき、温度変化によ
る値の変化により時定数が変化してしまい、その結果、
検出精度が低下するという問題がある。そこで、本発明
は、このような従来の問題点に着目してなされたもの
で、高い検出精度の測距装置を提供することを目的とす
る。
測距装置にあっては、抵抗とコンデンサの時定数により
充電を行い、その電圧値から距離を算出するものである
ため、抵抗、コンデンサの値のばらつき、温度変化によ
る値の変化により時定数が変化してしまい、その結果、
検出精度が低下するという問題がある。そこで、本発明
は、このような従来の問題点に着目してなされたもの
で、高い検出精度の測距装置を提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、基準発信器からの基準信
号に基づいて光あるいは電磁波を送出する送出手段と、
反射体による反射波を受信する受信手段と、前記基準信
号を入力し、基準信号に同期した信号であって、かつ、
１周期の間で斬減または斬増する信号に変換する信号変
換手段と、反射波の受信時点における前記信号変換手段
に変換された信号の電圧レベルを検出する電圧レベル検
出手段と、この電圧レベル検出手段によって検出された
電圧レベルに基づいて、反射体までの距離を算出する距
離算出手段と、を有することを特徴とする。請求項２記
載の発明では、基準発信器からの基準信号に基づいて光
あるいは電磁波を送出する送出手段と、反射体による反
射波を受信する受信手段と、前記基準信号を入力し、基
準信号に同期した信号であって、かつ、１周期の間で斬
増と斬減とを組み合わせた信号に変換する信号変換手段
と、反射波の受信時点における前記信号変換手段に変換
された信号の電圧レベルを検出する電圧レベル検出手段
と、前記信号変換手段によって変換された信号が、斬減
期間であるか斬増期間であるかを判定する判定手段と、
反射波の受信時点における前記電圧レベル検出手段によ
って検出された電圧レベルおよび前記判定手段によって
判定された期間に基づいて、反射体までの距離を算出す
る距離算出手段と、を有することを特徴とする。
め、請求項１記載の発明では、基準発信器からの基準信
号に基づいて光あるいは電磁波を送出する送出手段と、
反射体による反射波を受信する受信手段と、前記基準信
号を入力し、基準信号に同期した信号であって、かつ、
１周期の間で斬減または斬増する信号に変換する信号変
換手段と、反射波の受信時点における前記信号変換手段
に変換された信号の電圧レベルを検出する電圧レベル検
出手段と、この電圧レベル検出手段によって検出された
電圧レベルに基づいて、反射体までの距離を算出する距
離算出手段と、を有することを特徴とする。請求項２記
載の発明では、基準発信器からの基準信号に基づいて光
あるいは電磁波を送出する送出手段と、反射体による反
射波を受信する受信手段と、前記基準信号を入力し、基
準信号に同期した信号であって、かつ、１周期の間で斬
増と斬減とを組み合わせた信号に変換する信号変換手段
と、反射波の受信時点における前記信号変換手段に変換
された信号の電圧レベルを検出する電圧レベル検出手段
と、前記信号変換手段によって変換された信号が、斬減
期間であるか斬増期間であるかを判定する判定手段と、
反射波の受信時点における前記電圧レベル検出手段によ
って検出された電圧レベルおよび前記判定手段によって
判定された期間に基づいて、反射体までの距離を算出す
る距離算出手段と、を有することを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、本発明の
実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は実施の形
態１の構成を示すブロック図、図２は実施の形態１の各
信号出力のタイムチャート、図３は光方向変更部の構成
を示す図である。１は、基準信号発生部であり、図２
（１）に示すような、ハイレベルとローレベルの期間が
予め定められた期間の基準信号を出力する。具体的に
は、温度補償された発信器や水晶発振器等を用いる。２
は、光信号送出部であり、基準信号がハイレベルの間発
光する。３は、光方向変更部であり、図３に示すよう
に、光信号送出部２からの光信号をミラー１１，１２に
よって、反射させて車両前方に導出する。その際、ミラ
ー１１によってＸ方向を、ミラー１２によってＹ方向を
変えることで、掃引することにより車両前方の２次元の
情報を検出することができる。４は、光方向変更部３の
制御部であり、上述したようにミラー１１，１２の角度
を制御することにより、図４に示すように光信号を１，
１（ｘ方向，Ｙ方向）…１，ｎ、２，１…２，ｎ、…
ｍ，ｎまで掃引し、これを繰り返す。５は反射信号受信
部であり、反射体からの反射光を受信し図２（２）に示
すような受信信号を出力する。６は、位相差検出部であ
り、反射信号受信部５で受信した受信信号（図２
（２））と、基準信号発生部１からの基準信号（図２
（１））との位相差を検出し、図２（３）に示すような
位相差信号を出力する。７は、分周部であり、基準信号
を図２（４）に示すように正弦波の信号に変換する。こ
の基準信号の分周波形は図２（１）の基準信号が出力さ
れた時点からスタートし、基準信号が２回送出されたと
ころで１周期が終了する。このように分周された信号
は、基準信号から作られているため、基準信号と同期し
ている。８は、サンプリング部であり、位相差検出部６
からの位相差信号の立ち下がりをサンプリングタイミン
グとしたときの分周部７からの出力信号の電圧値を検出
し、検出された電圧値をＡ／Ｄ変換したデジタル電圧デ
ータを出力する。９は、距離計測部であり、サンプリン
グ部８からのデジタル電圧データと、後述するレベル変
化検出部１０からの信号により、距離を算出する。つま
り、図２（４）の信号はあらかじめ周期、振幅が既知の
ため、例えば逆三角関数等により、検出された電圧値
が、図２（４）の波形のスタート（基準信号の立ち上が
り）からどの時点での電圧であるかが計算される。これ
により、計算された時点までの時間に基づいて、位相差
ひいては反射体までの距離が算出できる。
実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は実施の形
態１の構成を示すブロック図、図２は実施の形態１の各
信号出力のタイムチャート、図３は光方向変更部の構成
を示す図である。１は、基準信号発生部であり、図２
（１）に示すような、ハイレベルとローレベルの期間が
予め定められた期間の基準信号を出力する。具体的に
は、温度補償された発信器や水晶発振器等を用いる。２
は、光信号送出部であり、基準信号がハイレベルの間発
光する。３は、光方向変更部であり、図３に示すよう
に、光信号送出部２からの光信号をミラー１１，１２に
よって、反射させて車両前方に導出する。その際、ミラ
ー１１によってＸ方向を、ミラー１２によってＹ方向を
変えることで、掃引することにより車両前方の２次元の
情報を検出することができる。４は、光方向変更部３の
制御部であり、上述したようにミラー１１，１２の角度
を制御することにより、図４に示すように光信号を１，
１（ｘ方向，Ｙ方向）…１，ｎ、２，１…２，ｎ、…
ｍ，ｎまで掃引し、これを繰り返す。５は反射信号受信
部であり、反射体からの反射光を受信し図２（２）に示
すような受信信号を出力する。６は、位相差検出部であ
り、反射信号受信部５で受信した受信信号（図２
（２））と、基準信号発生部１からの基準信号（図２
（１））との位相差を検出し、図２（３）に示すような
位相差信号を出力する。７は、分周部であり、基準信号
を図２（４）に示すように正弦波の信号に変換する。こ
の基準信号の分周波形は図２（１）の基準信号が出力さ
れた時点からスタートし、基準信号が２回送出されたと
ころで１周期が終了する。このように分周された信号
は、基準信号から作られているため、基準信号と同期し
ている。８は、サンプリング部であり、位相差検出部６
からの位相差信号の立ち下がりをサンプリングタイミン
グとしたときの分周部７からの出力信号の電圧値を検出
し、検出された電圧値をＡ／Ｄ変換したデジタル電圧デ
ータを出力する。９は、距離計測部であり、サンプリン
グ部８からのデジタル電圧データと、後述するレベル変
化検出部１０からの信号により、距離を算出する。つま
り、図２（４）の信号はあらかじめ周期、振幅が既知の
ため、例えば逆三角関数等により、検出された電圧値
が、図２（４）の波形のスタート（基準信号の立ち上が
り）からどの時点での電圧であるかが計算される。これ
により、計算された時点までの時間に基づいて、位相差
ひいては反射体までの距離が算出できる。
【０００６】次に基準信号２周期で分周波形が１周期と
なっている理由を説明する。基準信号と分周波形が同じ
周期であるとすると位相差信号の立ち下がりの時点の分
周波形の電圧から逆三角関数等により位相を計算する場
合、算出結果が１８０度位相の違う２つの値がでてく
る。このとき、前方の反射体までの距離が不明のため、
近距離、遠距離に相当する、どちらの値をとるかは判別
できない。そこで、分周波形を基準信号の２周期分とす
ることで、位相差信号の立ち下がり時点での電圧と同じ
電圧の個所が２個所となることを防止できる。レベル変
化検出部１０により分周波形が高レベルから低レベルヘ
変化している期間なのかその逆の期間なのかを検出し、
それぞれの期間（変化）に応じた逆三角関数によって、
電圧から位相を検出し、物標までの距離が判別される。
そして、分周波形は、温度補償された発信器や水晶発振
器等による高精度の基準信号に同期し、かつ電圧と時間
との関係が予め定められた信号となっているため、温度
によるばらつきや時定数回路のばらつきの影響が極めて
少なくなる。
なっている理由を説明する。基準信号と分周波形が同じ
周期であるとすると位相差信号の立ち下がりの時点の分
周波形の電圧から逆三角関数等により位相を計算する場
合、算出結果が１８０度位相の違う２つの値がでてく
る。このとき、前方の反射体までの距離が不明のため、
近距離、遠距離に相当する、どちらの値をとるかは判別
できない。そこで、分周波形を基準信号の２周期分とす
ることで、位相差信号の立ち下がり時点での電圧と同じ
電圧の個所が２個所となることを防止できる。レベル変
化検出部１０により分周波形が高レベルから低レベルヘ
変化している期間なのかその逆の期間なのかを検出し、
それぞれの期間（変化）に応じた逆三角関数によって、
電圧から位相を検出し、物標までの距離が判別される。
そして、分周波形は、温度補償された発信器や水晶発振
器等による高精度の基準信号に同期し、かつ電圧と時間
との関係が予め定められた信号となっているため、温度
によるばらつきや時定数回路のばらつきの影響が極めて
少なくなる。
【０００７】以上のように、本実施の形態によれば、通
常、高精度のものを使用する基準信号発生部１の基準信
号に同期した分周信号であって、かつ１周期の間で斬増
と斬減とを組み合わせた信号に変換し、位相差信号の立
ち下がり時における分周信号の電圧レベル、およびレベ
ル変化検出部１０による検出結果によって距離を算出し
ているため、高い検出精度の測距を行うことができると
いう効果がある。なお、上述した実施の形態では、正弦
波としたが、基準信号に同期した信号であって、かつ、
１周期の間で斬減および斬増する信号であれば、正弦波
にかぎらない。さらには、基準信号に同期した信号であ
って、かつ、１周期の間で斬減または斬増する信号であ
ってもよい。この場合は、１周期の間で斬減および斬増
を組み合わせていないため、レベル変化検出部１０が必
要ないので、構成を簡単にすることができる。
常、高精度のものを使用する基準信号発生部１の基準信
号に同期した分周信号であって、かつ１周期の間で斬増
と斬減とを組み合わせた信号に変換し、位相差信号の立
ち下がり時における分周信号の電圧レベル、およびレベ
ル変化検出部１０による検出結果によって距離を算出し
ているため、高い検出精度の測距を行うことができると
いう効果がある。なお、上述した実施の形態では、正弦
波としたが、基準信号に同期した信号であって、かつ、
１周期の間で斬減および斬増する信号であれば、正弦波
にかぎらない。さらには、基準信号に同期した信号であ
って、かつ、１周期の間で斬減または斬増する信号であ
ってもよい。この場合は、１周期の間で斬減および斬増
を組み合わせていないため、レベル変化検出部１０が必
要ないので、構成を簡単にすることができる。
【０００８】（実施の形態２）次に、本発明にかかる実
施の形態２を図５、６に基づいて説明する。実施の形態
１とは、基準信号発生部１からの基準信号からパルス状
の信号を生成し出力する制御部２１が追加されると共
に、実施の形態１の光信号送出部２の代りにパルス信号
送出部２２を、また位相差検出部６の代りに電圧比較部
２３を設けた点、およびサンプリング部２４が異なるの
みであり、他の構成は実施の形態１と同一であるため、
同一番号を付して説明を省略し、以下、変更された点の
み説明する。
施の形態２を図５、６に基づいて説明する。実施の形態
１とは、基準信号発生部１からの基準信号からパルス状
の信号を生成し出力する制御部２１が追加されると共
に、実施の形態１の光信号送出部２の代りにパルス信号
送出部２２を、また位相差検出部６の代りに電圧比較部
２３を設けた点、およびサンプリング部２４が異なるの
みであり、他の構成は実施の形態１と同一であるため、
同一番号を付して説明を省略し、以下、変更された点の
み説明する。
【０００９】まず、制御部２１は、基準信号の立ち上が
りを検出し、図６（２）に示すような所定時間幅のパル
ス状の送信信号を出力する。なお、基準信号から送信信
号を出力するまでには多少の時間的遅延が生じるが、図
では省略している。そして、パルス信号送出部２２は、
制御部２１からの送信信号に基づいて、パルス状の光信
号を光方向変更部３に出力する。電圧比較部２３は、反
射信号受信部５により受信した受信信号の電圧レベルを
しきい値と比較する。そして、サンプリング部２４は、
しきい値以上の受信信号を検出した時点における分周部
７からの出力信号である分周波形の電圧値を検出し、Ａ
／Ｄ変換したデジタル電圧データを距離計測部９に出力
する。
りを検出し、図６（２）に示すような所定時間幅のパル
ス状の送信信号を出力する。なお、基準信号から送信信
号を出力するまでには多少の時間的遅延が生じるが、図
では省略している。そして、パルス信号送出部２２は、
制御部２１からの送信信号に基づいて、パルス状の光信
号を光方向変更部３に出力する。電圧比較部２３は、反
射信号受信部５により受信した受信信号の電圧レベルを
しきい値と比較する。そして、サンプリング部２４は、
しきい値以上の受信信号を検出した時点における分周部
７からの出力信号である分周波形の電圧値を検出し、Ａ
／Ｄ変換したデジタル電圧データを距離計測部９に出力
する。
【００１０】このように、本実施の形態では、実施の形
態１による効果に加えて、基準信号をパルス状の送信信
号に変換しているため、光信号として出力される瞬間的
なエネルギーを大きくすることができ、測定可能な距離
を大きくすることができる。
態１による効果に加えて、基準信号をパルス状の送信信
号に変換しているため、光信号として出力される瞬間的
なエネルギーを大きくすることができ、測定可能な距離
を大きくすることができる。
【００１１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、通常、
高精度のものを使用する基準発信器が発信した基準信号
に同期した分周信号であって、かつ１周期の間で斬増又
は斬減する信号に変換し、位相差信号の立ち下がり時に
おける分周信号の電圧レベルによって距離を算出してい
るため、高い検出精度の測距を行うことができるという
効果がある。また、１周期の間で斬増又は斬減する信号
に変換する代りに、１周期の間で斬増および斬減する信
号に変換するとともに、距離の算出を、位相差信号の立
ち下がり時における分周信号の電圧レベルに加えて分周
信号の電圧レベルの変化状態も利用して行うことによっ
ても、高い検出精度の測距を行うことができるという効
果がある。
高精度のものを使用する基準発信器が発信した基準信号
に同期した分周信号であって、かつ１周期の間で斬増又
は斬減する信号に変換し、位相差信号の立ち下がり時に
おける分周信号の電圧レベルによって距離を算出してい
るため、高い検出精度の測距を行うことができるという
効果がある。また、１周期の間で斬増又は斬減する信号
に変換する代りに、１周期の間で斬増および斬減する信
号に変換するとともに、距離の算出を、位相差信号の立
ち下がり時における分周信号の電圧レベルに加えて分周
信号の電圧レベルの変化状態も利用して行うことによっ
ても、高い検出精度の測距を行うことができるという効
果がある。
【図１】本発明実施の形態１の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図２】実施の形態１の各信号出力のタイムチャートで
ある。
ある。
【図３】光方向変更部の構成を示す図である。
【図４】２次元測距のイメージを示す図である。
【図５】実施の形態２の構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態２の各信号出力のタイムチャートで
ある。
ある。
１ 基準信号発生部 ２ 光信号送出部 ３ 光方向変更部 ４ 制御部 ５ 反射信号受信部 ６ 位相差検出部 ７ 分周部 ８ サンプリング部 ９ 距離計測部 １０ レベル変化検出部 １１ ミラー １２ ミラー ２１ 制御部 ２２ パルス信号送出部 ２３ 電圧比較部 ２４ サンプリング部
Claims (2)
- 【請求項１】 基準発信器からの基準信号に基づいて光
あるいは電磁波を送出する送出手段と、 反射体による反射波を受信する受信手段と、 前記基準信号を入力し、基準信号に同期した信号であっ
て、かつ、１周期の間で斬減または斬増する信号に変換
する信号変換手段と、 反射波の受信時点における前記信号変換手段に変換され
た信号の電圧レベルを検出する電圧レベル検出手段と、 この電圧レベル検出手段によって検出された電圧レベル
に基づいて、反射体までの距離を算出する距離算出手段
と、 を有することを特徴とする測距装置。 - 【請求項２】 基準発信器からの基準信号に基づいて光
あるいは電磁波を送出する送出手段と、 反射体による反射波を受信する受信手段と、 前記基準信号を入力し、基準信号に同期した信号であっ
て、かつ、１周期の間で斬増と斬減とを組み合わせた信
号に変換する信号変換手段と、 反射波の受信時点における前記信号変換手段に変換され
た信号の電圧レベルを検出する電圧レベル検出手段と、 前記信号変換手段によって変換された信号が、斬減期間
であるか斬増期間であるかを判定する判定手段と、 反射波の受信時点における前記電圧レベル検出手段によ
って検出された電圧レベルおよび前記判定手段によって
判定された期間に基づいて、反射体までの距離を算出す
る距離算出手段と、 を有することを特徴とする測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11013705A JP2000214261A (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11013705A JP2000214261A (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 測距装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000214261A true JP2000214261A (ja) | 2000-08-04 |
Family
ID=11840642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11013705A Pending JP2000214261A (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000214261A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110456913A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-11-15 | 华帝股份有限公司 | 一种红外手势动作识别方法及装置 |
-
1999
- 1999-01-22 JP JP11013705A patent/JP2000214261A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110456913A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-11-15 | 华帝股份有限公司 | 一种红外手势动作识别方法及装置 |
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