JPH05281355A - 車間距離検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反射パルス光信号の大きさの変化による距離
誤差を低減できる車間距離検知装置を得る。 【構成】 送光器２で送光したパルス光信号が照射され
た障害物からの反射パルス光信号を受光器３で受光し、
光電変換して受信パルス信号を得る。サンプルホールド
器８で、サンプルパルス発生器７で制御したサンプルパ
ルス信号により受信パルス信号の一点の信号レベルをサ
ンプルホールドし、マイクロコンピュータ１４でパルス
光信号の送出回数とサンプルホールドした信号レベルの
読み込みを行ない、数点の信号レベルとそれに対応した
送出回数から受信パルス信号の立ち下がり点を求めて障
害物までの距離情報を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車間距離検知装置に
関し、特にパルス光信号を送光して、照射された障害物
からの反射パルス光信号を受光し、その往復に要した時
間を測定することによりその障害物までの距離などを検
出するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、例えば特開平２−２２８５７９
号公報に示された従来の車間距離検知装置の回路を示す
ブロック図である。図において、１は送信パルス信号を
生成するパルス発生器、２は前方にパルス光信号を送光
する送光器で、例えばレ−ザダイオ−ドなどの発光素子
とその駆動回路とレンズ系で構成されている。３は照射
された前方の障害物からの反射パルス光信号を受光し、
かつ光電変換して受信パルス信号を出力する受光器で、
例えばホトダイオ−ドなどの受光素子とレンズ系で構成
されている。４は上記パルス光信号のパルス幅で決まる
帯域幅を有した広帯域増幅器、５は掃引器６、サンプル
パルス発生器７、サンプルホールド器８、及び低周波増
幅器９で構成されるサンプリング処理器であり、高周波
信号である上記受信パルス信号の０ｍの距離に相当する
点の信号レベルから順々にサンプルホールドして低周波
信号に変換する。１０は信号処理器で、レベル判定器１
１、カウンタ１２、基準クロック発生器１３及びマイク
ロコンピュータ１４で構成されており、サンプリング処
理器５で低周波信号に変換した信号レベル毎にレベル判
定して、障害物までの距離などの距離情報を検出する。

【０００３】次に、上記車間距離検知装置の動作につい
て説明する。送光器２は送信パルス信号をパルス光信号
に変換して前方に送光する。受光器３は上記パルス光信
号が照射された前方の障害物までの往復時間に相当する
伝播遅延時間Ｔをもった反射パルス光信号を受光し、か
つ光電変換して受信パルス信号を出力する。広帯域増幅
器４は上記受信パルス信号を増幅する。掃引器６はサン
プルタイミング信号とサンプル開始信号を生成するもの
で、まず、受信パルス信号の０ｍの距離に相当する点の
信号レベルをサンプルホールドする時に、サンプル開始
信号を生成して出力する。そして、送信パルス信号を入
力してからサンプルタイミング信号を生成して出力する
までの遅延時間が、送信パルス信号を入力する度に一定
時間Ｔ１ずつ増加するように、また、０ｍの距離に相当
する時間から最大検出距離に相当する時間、例えば最大
検出距離が１００ｍの場合は約６６７ｎｓの範囲を低周
波の測距サイクル毎に周期的に繰り返し掃引するように
動作する。

【０００４】サンプルパルス発生器７はサンプルタイミ
ング信号を入力しサンプルパルス信号を生成して出力す
る。サンプルホールド器８はサンプルパルス信号の遅延
時間に基づいて、広帯域増幅器４で増幅した受信パルス
信号の一点の信号レベルをサンプルホールドして低周波
信号に変換する。低周波増幅器９は狭帯域高利得であ
り、上記低周波信号に変換した信号レベルを増幅する。
レベル判定器１１は低周波増幅器９で増幅した上記信号
レベルと所定レベルを比較することで、前方の障害物か
らの反射パルス光信号であるか否か判定して検出信号を
出力する。カウンタ１２は基準クロック発生器１３から
の基準クロック信号を計数するもので、サンプル開始信
号で計数を開始し、検出信号により計数を終了する。最
後のマイクロコンピュータ１４はカウンタ１２のカウン
ト値Ｎを使って、式１により前方の障害物までの往復時
間に相当する伝播遅延時間Ｔを求め、前方の障害物まで
の距離Ｒを式２により算出する。

【０００５】 Ｔ ＝ Ｎ×Ｔ１ ・・・（１） Ｒ ＝ Ｃ×Ｔ／２ ・・・（２） ここで、距離Ｒの単位は［ｍ］、伝播遅延時間Ｔの単位
は［ｓ］であり、Ｃは光速でその単位は［ｍ／ｓ］であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の車間距離検知装
置は以上のように構成されているので、反射パルス光信
号の大きさが変化するたびに、受信パルス信号の信号波
形の立ち下がり勾配が異なり（信号波形の立ち下がり点
は安定している）、所定レベルと信号波形が交差する点
がずれてしまう。その結果、検出する距離情報の距離誤
差が増大するという問題点があった。

【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、反射パルス光信号の大きさの変
化による距離誤差を低減できる車間距離検知装置を得る
ことを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る車間距離
検知装置は、パルス光信号を送光する送光器と、パルス
光信号が照射された障害物からの反射パルス光信号を受
光し、かつ光電変換して受信パルス信号を出力する受光
器と、パルス光信号を送光してからサンプルパルス信号
が発生するまでの遅延時間を一定の周期で、かつパルス
光信号を送光する毎に一定時間ずつ増加するように制御
するサンプルパルス発生器と、サンプルパルス信号によ
り受信パルス信号の一点の信号レベルをサンプルホール
ドするサンプルホールド器と、パルス光信号の送出回数
とサンプルホールドした信号レベルの読み込みを行い、
数点の信号レベルとそれに対応した送出回数から受信パ
ルス信号の立ち下がり点を求めて障害物までの距離情報
を算出するよう動作するマイクロコンピュータとを備え
たものである。

【０００９】

【作用】上記のように構成された車間距離検知装置で
は、時間的に掃引したサンプルパルスで受信パルス信号
を低周波信号に変換し、そのサンプルホールドした信号
レベルと、送信パルス信号からサンプルタイミング信号
を発生するまでの遅延時間に相当する送信パルス信号の
送出回数の読み込みをマイクロコンピュータで行なう。
そして、読み込んだ数点の信号レベルとそれに対応した
送出回数をもとに、ソフト的に受信パルス信号の立ち下
がり点に相当する送出回数を算出して、その送出回数か
ら距離情報を検出する。即ち、時間的に掃引したサンプ
ルパルスで受信パルス信号をサンプルホールドすること
で、低周波信号に変換した受信パルス信号と送信パルス
信号の送出回数の読み込みをマイクロコンピュータで行
なうことができる。これにより、ソフト的に任意の数の
信号レベルとそれに対応した送出回数を使って受信パル
ス信号の立ち下がり点を求めて障害物までの距離情報を
検出できる。

【００１０】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例による車間距離検知装
置の回路を示すブロック図である。図において、従来装
置と同一または相当部分には図７と同一符号を付け、そ
の説明を省略する。図において、１は１０．２４ｋＨｚ
の送信パルス信号を生成するパルス発生器、５は掃引器
６、サンプルパルス発生器７、サンプルホールド器８、
及び低周波増幅器９で構成されるサンプリング処理器で
あり、掃引器６は送信パルス信号を入力する度に、送信
パルス信号からサンプルタイミング信号を生成して出力
するまでの遅延時間を１０ｃｍの距離相当の時間幅Ｔ１
（約６６７ｐｓ）ずつ増加するように設定されている。
１４はマイクロコンピュ−タで、パルス光信号の送出回
数とサンプルホールドした信号レベルの読み込みを行
い、数点の信号レベルとそれに対応した送出回数から受
信パルス信号の立ち下がり点を求めて障害物までの距離
情報を算出するよう動作する。１５はＡ／Ｄ変換器、１
６は送信パルス信号を１０２４分周して１０Ｈｚの測距
サイクル信号を作る分周器である。

【００１１】次に、上記に示す車間距離検知装置の動作
について説明する。送光器２は送信パルス信号をパルス
光信号に変換して前方に送光する。受光器３はパルス光
信号が照射された前方の障害物までの往復時間に相当す
る伝播遅延時間Ｔをもった反射パルス光信号を受光し、
かつ光電変換して受信パルス信号を出力する。広帯域増
幅器４は受光器３から出力された受信パルス信号を増幅
する。

【００１２】次に、サンプリング処理器５の動作につい
て説明する。サンプリング処理器５は掃引器６，サンプ
ルパルス発生器７，サンプルホールド器８，低周波増幅
器９で構成されている。掃引器６はクリア信号入力が’
Ｌ’レベルの時、送信パルス信号を入力してからサンプ
ルタイミング信号を生成して出力するまでの遅延時間を
０クリアする。即ち、０ｍの距離に相当する。また、’
Ｈ’レベルの時、送信パルス信号を入力する度に遅延時
間を１０ｃｍの距離相当の時間幅Ｔ１（約６６７ｐｓ）
ずつ増加させてサンプルタイミング信号を生成して出力
する。サンプルパルス発生器７はサンプルタイミング信
号を入力し、サンプルパルス信号を生成して出力する。
サンプルホールド器８はサンプルパルス信号の遅延時間
に基づいて、広帯域増幅器４で増幅した受信パルス信号
の一点の信号レベルをサンプルホールドして低周波信号
に変換する。低周波増幅器９は狭帯域高利得であり、低
周波信号に変換した信号レベルを増幅する。

【００１３】次に、信号処理器１０の動作について述べ
る。信号処理器１０はマイクロコンピュ−タ１４，Ａ／
Ｄ変換器１５，分周器１６で構成されている。Ａ／Ｄ変
換器１５はサンプルタイミング信号に同期して信号レベ
ルをＡ／Ｄ変換する。分周器１６は送信パルス信号を１
０２４分周して１０Ｈｚの測距サイクル信号を作る。最
後のマイクロコンピュータ１４は後で詳しく述べるが、
１０Ｈｚの一測距サイクル信号の立ち下がりエッジに同
期して一つの測距サイクルを始め、１０．２４ｋＨｚ毎
に送信パルス信号の送出回数と信号レベルを読み込んで
障害物の検出判断を行い、障害物までの距離などを算出
するよう動作する。

【００１４】次に、マイクロコンピュータ１４の動作を
図２から図６を使って説明する。まず、マイクロコンピ
ュータ１４は図２に示すように分周器１６から出力され
る１０Ｈｚの測距サイクル信号を入力し、その立ち下が
りエッジで一測距サイクル１００ｍｓの同期をとる。そ
して、測距サイクル信号の前半約５０ｍｓ間を最大検出
距離５０ｍの測距期間として使い、後半をデータ処理と
転送期間として使うよう動作する。

【００１５】この処理を詳しく示したものが、図３に示
すメインルーチンのフローチャートである。ステップ３
１（図には、ＳＴ３１と記す）では車間距離検知装置の
イニシャル処理と１０Ｈｚの一測距サイクル信号の割り
込み処理の許可を行う。ステップ３２では一測距サイク
ルの初期化のために、同期フラグ、検出距離データＲ、
検出フラグ、２点目抽出フラグ、そして送信パルス信号
の送出回数Ｎのそれぞれの値を０にする。ステップ３３
では掃引器６にクリア信号を’Ｌ’レベルで出力して遅
延時間を０に初期化する。ステップ３４では１０Ｈｚの
測距サイクル信号による割り込み処理にて同期フラグが
セットされるまで待機する。ステップ３５では掃引器６
にクリア信号を’Ｈ’レベルで出力して遅延時間の０ク
リア解除と１０．２４ｋＨｚの割り込み処理の許可を行
う。

【００１６】さらに、ステップ３６では１０．２４ｋＨ
ｚの割り込み処理にて最大検出距離５０ｍまでの距離を
測定するまで待機するが、これは約５０ｍｓの測距期間
に入る１０．２４ｋＨｚの割り込み回数５００と送信パ
ルス信号の送出回数Ｎを比較して判断する。ステップ３
７では１０．２４ｋＨｚの割り込み処理を禁止する。ス
テップ３８では１０．２４ｋＨｚの割り込み処理にて検
出フラグがクリアであれば、障害物を検出しなかったと
判断してステップ３９へ進み、検出距離データＲを０に
する。検出フラグがセットされていれば障害物を検出し
たと判断して、ステップ４０に進み検出距離データＲを
算出する。その後、ステップ４１にて検出距離データＲ
を出力してから次の測距サイクルを処理するためにステ
ップ３２に移行する。

【００１７】図４は、縦軸に信号レベルＶ（単位は［ｍ
Ｖ］）、横軸に送信パルス信号の送出回数Ｎ（単位は
［ｂｉｔ］）を示すグラフである。図に示すように、受
信パルス信号の信号波形上の３点の信号レベルＶ１，Ｖ
２，Ｖ３（単位は［ｍＶ］）とそれらに対応した送出回
数Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３（単位は［ｂｉｔ］）が抽出されて
いるので、上記のステップ４０における１０．２４ｋＨ
ｚの割り込み処理では、上記のグラフを使って式３によ
り受信パルス信号の立ち下がり点における送信パルス信
号の送出回数Ｎｏを求め、式４により検出距離データＲ
に換算する。

【００１８】

【数１】

【００１９】 Ｒ ＝ Ｎｏ×Ｋ ・・・（４）

【００２０】ここで、式３において、Ｖａｖは３点の信
号レベルの平均値で、その単位は［ｍＶ］、Ｎａｖは３
点の送出回数の平均値で、その単位は［ｂｉｔ］であ
る。Ｖｏは受信パルス信号の立ち下がり点における信号
レベルで、低周波増幅器９のニュートラル電位であり、
その単位は［ｍＶ］である。また、式４において、Ｋは
送出回数から距離情報に変換する係数であり、その値は
１０［ｃｍ／ｂｉｔ］である。

【００２１】また、図５は１０Ｈｚの測距サイクル信号
による割り込み処理を示したものであり、ステップ５１
は１０Ｈｚの一測距サイクル信号の割り込み毎に一測距
サイクルの同期をとるために同期フラグを１にし、ステ
ップ５２では低周波増幅器９のニュートラル電位Ｖｏの
読み込みを行なう。掃引器６が０クリア信号により遅延
時間が０クリアされたままになっている時は、受信パル
ス信号がない状態になっており、即ち、低周波増幅器９
のニュートラル電位Ｖｏが検出できる。割り込み処理を
終えて通常処理のメインルーチンに戻る。

【００２２】また、図６は１０．２４ｋＨｚの割り込み
処理を示したもので、ステップ６１では検出フラグがク
リアであればまだ障害物を検出していないとしてステッ
プ６２を行ない、検出フラグがセットされていれば障害
物を検出したとしてステップ６９を実行する。ステップ
６２では信号レベルＶをＡ／Ｄ変換して読み込む。ステ
ップ６３では信号レベルＶと所定レベルを比較して、信
号レベルＶが所定レベル以上であればステップ６４を行
ない、そうでなければステップ６５を行なう。ステップ
６４では受信パルス信号の信号波形上の第一点目のデー
タとして、信号レベルＶをＶ１として記録し、送信パル
ス信号の送出回数ＮをＮ１として記録する。

【００２３】さらに、ステップ６５では２点目抽出フラ
グを調べ、クリアならばステップ６６へ進み、セットな
らばステップ６７へ進む。ステップ６６では受信パルス
信号の信号波形上の第二点目のデータを記録するため、
信号レベルＶをＶ２として記録し、送信パルス信号の送
出回数ＮをＮ２として記録する。さらに、２点目抽出フ
ラグをセットする。ステップ６７では受信パルス信号の
信号波形上の第三点目のデータが第二点目のデータと同
じにならないようにするために、信号レベルＶがＶ２以
上であればステップ６９へ進み、そうでなければステッ
プ６８へ進む。ステップ６８では受信パルス信号の信号
波形上の第三点目のデータを記録するため信号レベルＶ
をＶ３として記録し、送信パルス信号の送出回数ＮをＮ
３として記録する。さらに、検出フラグをセットする。
ステップ６９では送信パルス信号の送出回数Ｎを一つ増
加して（インクリメント）、その後、割り込み処理を終
えて通常処理のメインルーチンに戻る。

【００２４】以上のように、この実施例によれば、受信
パルス信号の信号波形上の数点の信号レベルと送信パル
ス信号の送出回数を使って信号波形の立ち下がり点にお
ける送出回数を算出し、その送出回数から障害物までの
距離を検出するように構成したので、反射パルス光信号
の大きさにより信号波形の立ち下がり勾配が変化して所
定レベルと交差する点が変化しても距離情報の誤差への
影響はない。従って、検出距離特性の良い車間距離検知
装置が得られる効果がある。

【００２５】なお、上記実施例では、１０．２４ｋＨｚ
の送信パルス信号、１０Ｈｚの測距サイクル信号とし、
測距期間を約５０ｍｓ、最大検出距離を５０ｍとした場
合について述べたが、もちろん、これに限定するもので
はない。

【００２６】また、上記実施例では、受信パルス信号の
信号波形の立ち下がり点を求めるために、所定レベルの
前後３点の信号レベルと送出回数を使った場合について
述べたが、信号波形上の数点のデータを使って立ち下が
り点や、あるいはピーク点を求めるものであっても、上
記実施例と同等の効果が得られる。

【００２７】また、上記実施例では、受信パルス信号が
低周波増幅器９のニュートラルに対してマイナス方向に
検出される場合について述べたが、プラス方向に検出さ
れる場合における信号波形の立ち上がり点を求めるもの
であっても、上記実施例と同等の効果が得られる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、パル
ス光信号を送光する送光器と、パルス光信号が照射され
た障害物からの反射パルス光信号を受光し、かつ光電変
換して受信パルス信号を出力する受光器と、パルス光信
号を送光してからサンプルパルス信号が発生するまでの
遅延時間を一定の周期で、かつパルス光信号を送光する
毎に一定時間ずつ増加するように制御するサンプルパル
ス発生器と、サンプルパルス信号により受信パルス信号
の一点の信号レベルをサンプルホールドするサンプルホ
ールド器と、パルス光信号の送出回数とサンプルホール
ドした信号レベルの読み込みを行い、数点の信号レベル
とそれに対応した送出回数から受信パルス信号の立ち下
がり点を求めて障害物までの距離情報を算出するよう動
作するマイクロコンピュータとを備えたので、反射パル
ス光信号の大きさが変化しても距離情報の誤差への影響
を防止でき、検出距離特性の良い車間距離検知装置が得
られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による車間距離検知装置に
係る回路を示すブロック図である。

【図２】実施例１に係わるマイクロコンピュータの一測
距サイクルの処理内容を示す説明図である。

【図３】実施例１に係わるマイクロコンピュータのメイ
ンルーチン処理の動作を示すフローチャートである。

【図４】実施例１に係わり、信号レベルに対する送信パ
ルス信号の送出回数の関係を示すグラフである。

【図５】実施例１に係わるマイクロコンピュータの１０
Ｈｚ割り込み処理の動作を示すフローチャートである。

【図６】実施例１に係わるマイクロコンピュータの１
０．２４ｋＨｚ割り込み処理の動作を示すフローチャー
トである。

【図７】従来の車間距離検知装置に係る回路を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

２ 送光器 ３ 受光器 ６ 掃引器 ７ サンプルパルス発生器 ８ サンプルホールド器 １４ マイクロコンピュータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルス光信号を送光する送光器と、上記
   パルス光信号が照射された障害物からの反射パルス光信
   号を受光し、かつ光電変換して受信パルス信号を出力す
   る受光器と、上記パルス光信号を送光してからサンプル
   パルス信号が発生するまでの遅延時間を一定の周期で、
   かつ上記パルス光信号を送光する毎に一定時間ずつ増加
   するように制御するサンプルパルス発生器と、上記サン
   プルパルス信号により上記受信パルス信号の一点の信号
   レベルをサンプルホールドするサンプルホールド器と、
   上記パルス光信号の送出回数と上記サンプルホールドし
   た信号レベルの読み込みを行い、上記数点の信号レベル
   とそれに対応した送出回数から上記受信パルス信号の立
   ち下がり点を求めて上記障害物までの距離情報を算出す
   るよう動作するマイクロコンピュータとを備えたことを
   特徴とする車間距離検知装置。