JPH06242239A - 距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 送光装置１から光を発生し、物体７からの反
射光を受光装置２で受光し、物体までの距離を求める距
離測定装置において、処理装置３で受光装置２の出力信
号が無信号状態で物体７を未検出である時間を計測し、
その未検出の時間が所定時間以上連続した場合に距離測
定装置に異常が発生したと判定する。 【効果】 確実に距離測定装置の異常を検出することが
できる。さらに、送光装置の異常を検出するためのモニ
タ装置や、受光装置の動作を確認するための発光素子な
どの特別な装置を必要とせず、距離を測定する処理装置
のソフトウェア処理で実現できるので、距離測定装置を
小型で安価に構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えばパルス光を物体
に向け照射し、その物体による反射パルス光を受光し、
パルス光の往復時間より物体までの距離を求める距離測
定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の距離測定装置としては、例えば
特公平３−３０１１６号公報等で開示されているような
装置が知られている。図３はその構成を示すブロック図
であり、距離測定装置はパルス光を発生する送光装置１
と、この送光装置１によって照射されたパルス光の物体
７による反射パルス光を検出する受光装置２と、これら
送光装置１と受光装置２の出力側に接続された処理装置
３と、送光装置１及び受光装置２の前面に置かれたそれ
ぞれ送光窓４、及び受光窓５と、送光窓４の近傍に配置
され、この送光窓４の汚れを検出する汚れ検出装置６と
を備えている。送光装置１は、パルス光を発生するレー
ザダイオード１１と、このレーザダイオード１１の入力
側に接続されると共に、処理装置３に接続されたパルス
駆動装置１２と、レーザダイオード１１の前面に配置さ
れた送光レンズ１３とからなっている。受光装置２は、
その前面に配置され反射パルス光を集光する受光レンズ
２１と、この受光レンズ２１の後方に配置され、受光レ
ンズ２１で集光された反射パルス光を光電変換して受光
信号を発生する受光素子２２とからなり、この受光素子
２２の出力側が処理装置３に接続されている。送光窓４
及び受光窓５はそれぞれガラスなどの透明板からなり、
送光装置１、受光装置２のカバーとなっている。汚れ検
出装置６は、送光窓４の近傍に配置された汚れ検出用受
光素子６１と、この汚れ検出用受光素子６１に接続され
た汚れ検出用処理装置６２よりなる。尚、物体７は被検
出物体である。

【０００３】次に、このように構成された従来装置の動
作を説明する。送光装置１のパルス駆動装置１２はレー
ザダイオード１１を駆動してパルス光を発光させる。レ
ーザダイオード１１から発生されたパルス光は送光レン
ズ１３により集光され、送光窓４を通して前方に照射さ
れる。この照射されたパルス光はその照射範囲内に物体
７があれば物体により反射されて受光窓５を通って受光
装置２により受光される。受光装置２では、この反射パ
ルス光を受光レンズ２１で受光素子２２の受光面に集光
させ、受光素子２２は光電変換により反射パルス光を電
気信号に変換する。処理装置３では受光素子２２の出力
信号を所定のしきい値（基準レベル）と比較して物体７
からの反射光による電気信号を検出する。さらに処理装
置は送光装置１のレーザダイオード１１のパルス駆動時
点から、上記物体７からの反射パルス光検出までの時間
を例えば高速のカウンタなどで計測して距離測定装置と
物体の間の距離を次の式（１）により求める。

【０００４】距離＝往復時間×光速／２・・・（１）

【０００５】汚れ検出装置６は送光窓の外側に付着した
汚れにより反射されたパルス光を汚れ検出用受光素子６
１で受光し、汚れ検出用処理装置６２において汚れ検出
用受光素子６１の出力信号を所定値と比較し、所定値以
上となったときに汚れ検出信号を発生する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この種の距離測定装置
を、例えば自動車の車間距離測定に利用して追突警報シ
ステムや車間距離制御システムなど、より大きなシステ
ムのセンサとして使用する場合、装置が正常に機能して
いる否かを知ることはシステムにとって、極めて重要な
ことである。距離測定装置の異常が検出できれば、その
時点でシステムは適切にフェールセーフ処置をすること
ができるので、システムの信頼性は大幅に向上すること
になる。このようなことから上述の従来装置では、基本
的には物体からの反射パルス光が検出できない時は物体
が存在しないと判定するが、上記汚れ検出装置６などに
よって装置の汚れが検出されたときは、汚れによってパ
ルス光強度が弱められたために物体からの反射パルス光
が受光されないものとして、距離測定装置異常としてい
る。しかし、出力パルス光を発生する送光装置に異常が
生じパルス光が発生されなくなったり、受光装置の受光
素子に異常が発生したりすると、物体からの反射パルス
光が受光できないので受光装置の出力は無信号状態とな
り、たとえ距離測定装置の直前に物体が存在したとして
も物体の検出が不可能となり、距離測定装置は物体が存
在しないと判断する。このような状態は距離測定装置が
清浄で汚れが全く付着していない状態でも同様であるの
で、上記汚れ検出装置では装置の異常を検出することが
できないという問題点がある。一方上記のような距離測
定装置の異常を検出するため、例えば、送光装置の異常
を検出するには送光装置から発生されたパルス光を直接
検出するモニタ装置を備えるか、あるいは、受光装置の
異常を検出するには受光装置に反射パルス光相当の疑似
パルス光を照射する光源を設置して動作チェックをする
など、直接距離測定装置の動作を試験することが考えら
れるが、距離測定装置にこれらを内蔵すると装置全体が
複雑化、大型化し、また価格が上昇するという問題点が
生じることとなる。

【０００７】この発明はこのような問題点を解消するた
めになされたものであり、パルス光のモニタ装置や疑似
パルス光発生装置など特別な異常判定用の装置を必要と
せず、ソフトウェア処理や簡単な電子回路の追加のみで
装置の異常を検出する機能を実現し、装置の大型化や高
価格化といった欠点を生じさせることなく、信頼度の高
い距離測定装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１係る
距離測定装置は、光を発生する送光装置と、上記光が照
射された物体からの反射光を受光し、光電変換して受光
信号を発生する受光装置と、上記受光信号から上記物体
の有無を判定し物体までの距離を測定する処理装置と、
上記物体が検出されない連続期間を計測し、この検出さ
れない上記連続期間が所定期間を越えたときに異常発生
と判定する異常判定手段とを備えたものである。

【０００９】又、この発明の請求項２に係る距離測定装
置は、光を発生する送光装置と、上記光が照射された物
体からの反射光を受光し、光電変換して受光信号を発生
する受光装置と、上記受光信号のレベルを基準レベルと
比較し、その大小によって上記物体の有無を判定し物体
までの距離を測定する処理装置と、上記物体が検出され
ない連続期間を計測し、この検出されない上記連続期間
が所定期間を越えたときに異常発生と判定する異常判定
手段と、上記基準レベルまたは上記所定期間を変更する
変更手段とを備えたものである。

【００１０】

【作用】この発明の請求項１に係る距離測定装置は、送
光装置により発生させた光の照射範囲内にある物体から
の反射光を受光して、距離測定装置と物体の間の光の往
復時間を測定して物体との距離を測定する。送光装置を
構成する発光素子、あるいはその駆動回路に故障が発生
し物体に光が照射されないと、受光装置では物体からの
反射光を検出することができず受光装置からは受光信号
が出力されず無信号（光が検出されない）状態となる。
また送光装置は正常でも受光装置に故障があり物体から
の反射光を光電変換できない状態になるとやはり受光装
置の出力は無信号（光が検出されない）状態となる。こ
のように、送光装置、受光装置いずれの故障でも受光装
置からは受光信号は出力されず無信号状態となる。無信
号状態としては上記のような距離測定装置の異常状態の
他に、距離測定装置の測定可能範囲内に物体が存在しな
い場合などが考えられるので、必ずしも無信号状態が装
置の異常とは言えない。しかし、このような装置を自動
車の前面に装着して走行中に先行車との車間距離を測定
したりする、不特定多数の物体との間の距離測定に使用
する場合には距離測定範囲内に物体が存在しない状態が
長時間持続する可能性は極めて低く、物体未検出状態が
長時間連続する場合には装置に異常が発生したと判断で
きる。そこで、この発明では物体を連続して検出しない
無信号時間を測定し、予め設定された時間値と比較する
ことにより距離測定装置の異常を検出する。

【００１１】又、この発明の請求項２に係る距離測定装
置によれば、上記作用に加えて、無信号状態を判断する
ための基準レベル、又は、無信号状態の連続時間を判断
するための所定期間を変更することにより、より現実に
即した使用が可能となる。

【００１２】このように、この発明は、距離測定装置の
距離測定結果より物体の未検出時間を測定したり、受光
装置の出力信号レベルを所定のしきい値（基準レベル）
と比較し常時無信号である状態の連続時間を測定して、
物体を検出していない時間を測り、これらの時間が所定
時間以上持続した場合に故障によって距離測定が不能に
なったと判断して、距離測定装置の異常を検出するもの
である。

【００１３】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例を図面を用いて説明
する。図１はこの発明の実施例１を示すブロック図であ
る。この距離測定装置は、パルス光を発生する送光装置
１と、この送光装置１によって照射されたパルス光の物
体７による反射パルス光を検出する受光装置２と、これ
ら送光装置１と受光装置２の出力側に接続された処理装
置３と、送光装置１及び受光装置２の前面に置かれたそ
れぞれ送光窓４及び受光窓５とを備えている。送光装置
１は、光を発生するレーザダイオード１１と、このレー
ザダイオード１１の入力側に接続されると共に、処理装
置３に接続されたパルス駆動装置１２と、レーザダイオ
ード１１の前面に配置された送光レンズ１３とからなっ
ている。受光装置２は、その前面に配置され反射光を集
光する受光レンズ２１と、この受光レンズ２１の後方に
配置され、受光レンズ２１で集光された反射パルス光を
光電変換して受光信号を発生する受光素子２２とからな
り、この受光素子２２の出力側が処理装置３に接続され
ている。送光窓４及び受光窓５はそれぞれガラスなどの
透明板からなり、送光装置１、受光装置２のカバーとな
っている。

【００１４】以下に実施例１の動作について説明する。
送光装置１でパルス発光された光が物体７により反射さ
れ受光装置２により受光された後、処理装置３で距離測
定装置と物体の間の距離を式（１）により求める過程は
従来装置と同様なのでここでは説明を省き、処理装置３
における異常検出の処理を図２を用いて説明する。

【００１５】この処理装置３における処理は距離測定の
周期０.１秒毎に繰り返して実行される。先ずステップ
Ｓ１で物体７の検出を判定する。もし物体７の検出があ
れば距離測定装置は正常に機能しているのでステップＳ
２に進み、検出がなければステップＳ４に進む。ステッ
プＳ２では未検出状態を計数するカウンタをクリアしス
テップＳ３で装置の状態を記憶するレジスタの異常検出
フラグをクリアして処理を終了する。物体の検出がない
ときはステップＳ４で上記未検出状態を計数するカウン
タの値が６００以上であるか否かを判定し、カウンタの
値が６００未満の時はステップＳ５に進みカウンタの値
をインクリメントして処理を終了する。一方ステップＳ
４でカウンタの値が６００以上と判定されたときはステ
ップＳ６で装置の状態を記憶するレジスタに異常検出フ
ラグをセットして処理を終了する。このようにして装置
の異常検出のための一回の処理を終了し、０.１秒後の
次の距離測定時に再び同じ処理を繰り返す。処理装置３
はこの図２による異常検出処理の結果得られた装置の状
態を記憶するレジスタの内容から、異常検出フラグがク
リアされている時には装置は正常と判断し通常の距離測
定結果を外部に出力し、異常検出フラグがセットされて
いる時には装置に異常が発生したと判断して外部に異常
発生信号を出力する。

【００１６】このようにして、上記実施例では無信号状
態の連続回数を計数し、６０（ｓ）の時間に相当する値
６００と比較して、６０（ｓ）以上の間連続して無信号
状態であることを認識することによって、距離測定装置
の異常を検出している。なお、上記の実施例では異常の
検出のための判定時間を６０（ｓ）としているが、別実
施例としてこの値を変更できる変更手段（図示しない）
を設け、例えばこの時間をさらに大きくすれば、異常の
判定はより確実なものとなる。この判定回数は距離測定
装置を使用するシステムの要求する異常検出のスピー
ド、精度に応じて設定すれば良い。

【００１７】また、先行車のような強い反射を示す物体
が存在せず物体が検出されないような状態でも、実際に
は、路面や周囲の物体などの測距対象外の物体から何ら
かの反射パルス光があるため、距離測定装置が正常であ
れば受光装置の出力信号にはこれら物体検出のしきい値
にかからない測定対象該物体からの微小な反射パルス光
成分も含まれる。そのため、処理装置３において、無信
号状態を検出するための基準レベル変更手段（図示しな
い）を設け、物体検出のしきい値（レベル）よりもさら
に低いしきい値による無信号状態を判定するようにすれ
ば、測定対象外の物体からの弱い反射パルス光さえもな
い無信号状態を検出し得、以下上記実施例１と同様にし
て無信号状態の時間を測定し、所定の時間値と比較する
ことによって装置の異常判定を行うようにすれば、さら
に確実に距離測定装置の異常検出を行うことができる。

【００１８】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明の請求項
１係る距離測定装置によれば、光を発生する送光装置
と、上記光が照射された物体からの反射光を受光し、光
電変換して受光信号を発生する受光装置と、上記受光信
号から上記物体の有無を判定し物体までの距離を測定す
る処理装置と、上記物体が検出されない連続期間を計測
し、この検出されない上記連続期間が所定期間を越えた
ときに異常発生と判定する異常判定手段とを備えたた
め、確実に装置の異常を検出することができると共に、
送光装置の異常を検出するためのモニタ装置や、受光装
置の動作を確認するための発光素子などの特別な装置を
必要とせず、距離を測定する処理装置のソフトウェア処
理で実現できるので、距離測定装置を小型で安価に構成
できるという効果を奏する。

【００１９】又、この発明の請求項２に係る距離測定装
置によれば、光を発生する送光装置と、上記光が照射さ
れた物体からの反射光を受光し、光電変換して受光信号
を発生する受光装置と、上記受光信号のレベルを基準レ
ベルと比較し、その大小によって上記物体の有無を判定
し物体までの距離を測定する処理装置と、上記物体が検
出されない連続期間を計測し、この検出されない上記連
続期間が所定期間を越えたときに異常発生と判定する異
常判定手段と、上記基準レベルまたは上記所定期間を変
更する変更手段とを備えたため、上記効果に加えてより
現実に即した距離測定装置の異常検出が行えるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示すブロック図である。

【図２】この発明の実施例１の処理を示すフローチャー
トである。

【図３】従来の距離測定装置を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 送光装置 ２ 受光装置 ３ 処理装置 ７ 物体

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年６月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】次に、このように構成された従来装置の動
作を説明する。送光装置１のパルス駆動装置１２はレー
ザダイオード１１を駆動してパルス光を発光させる。レ
ーザダイオード１１から発生されたパルス光は送光レン
ズ１３により集光され、送光窓４を通して前方に照射さ
れる。この照射されたパルス光はその照射範囲内に物体
７があれば物体により反射されて受光窓５を通って受光
装置２により受光される。受光装置２では、この反射パ
ルス光を受光レンズ２１で受光素子２２の受光面に集光
させ、受光素子２２は光電変換により反射パルス光を電
気信号に変換する。処理装置３では受光素子２２の出力
信号を所定のしきい値（基準レベル）と比較して物体７
からの反射光による電気信号を検出する。さらに処理装
置は送光装置１のレーザダイオード１１のパルス駆動時
点から、上記物体７からの反射パルス光検出までの光の
往復時間を例えば高速のカウンタなどで計測して距離測
定装置と物体の間の距離を次の式（１）により求める。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】また、先行車のような強い反射を示す物体
が存在せず物体が検出されないような状態でも、実際に
は、路面や周囲の物体などの測距対象外の物体から何ら
かの反射パルス光があるため、距離測定装置が正常であ
れば受光装置の出力信号にはこれら物体検出のしきい値
にかからない測定対象外物体からの微小な反射パルス光
成分も含まれる。そのため、処理装置３において、無信
号状態を検出するための基準レベル変更手段（図示しな
い）を設け、物体検出のしきい値（レベル）よりもさら
に低いしきい値による無信号状態を判定するようにすれ
ば、測定対象外の物体からの弱い反射パルス光さえもな
い無信号状態を検出し得、以下上記実施例１と同様にし
て無信号状態の時間を測定し、所定の時間値と比較する
ことによって装置の異常判定を行うようにすれば、さら
に確実に距離測定装置の異常検出を行うことができる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明の請求項
１に係る距離測定装置によれば、光を発生する送光装置
と、上記光が照射された物体からの反射光を受光し、光
電変換して受光信号を発生する受光装置と、上記受光信
号から上記物体の有無を判定し物体までの距離を測定す
る処理装置と、上記物体が検出されない連続期間を計測
し、この検出されない上記連続期間が所定期間を越えた
ときに異常発生と判定する異常判定手段とを備えたた
め、確実に装置の異常を検出することができると共に、
送光装置の異常を検出するためのモニタ装置や、受光装
置の動作を確認するための発光素子などの特別な装置を
必要とせず、距離を測定する処理装置のソフトウェア処
理で実現できるので、距離測定装置を小型で安価に構成
できるという効果を奏する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を発生する送光装置と、 上記光が照射された物体からの反射光を受光し、光電変
   換して受光信号を発生する受光装置と、 上記受光信号から上記物体の有無を判定し物体までの距
   離を測定する処理装置と、 上記物体が検出されない連続期間を計測し、この検出さ
   れない上記連続期間が所定期間を越えたときに異常発生
   と判定する異常判定手段と、 を備えた距離測定装置。
2. 【請求項２】 光を発生する送光装置と、 上記光が照射された物体からの反射光を受光し、光電変
   換して受光信号を発生する受光装置と、 上記受光信号のレベルを基準レベルと比較し、その大小
   によって上記物体の有無を判定し物体までの距離を測定
   する処理装置と、 上記物体が検出されない連続期間を計測し、この検出さ
   れない上記連続期間が所定期間を越えたときに異常発生
   と判定する異常判定手段と、 上記基準レベルまたは上記所定期間を変更する変更手段
   と、 を備えた距離測定装置。