JPH07198845A - 距離・画像測定装置 - Google Patents
距離・画像測定装置Info
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- JPH07198845A JPH07198845A JP5353282A JP35328293A JPH07198845A JP H07198845 A JPH07198845 A JP H07198845A JP 5353282 A JP5353282 A JP 5353282A JP 35328293 A JP35328293 A JP 35328293A JP H07198845 A JPH07198845 A JP H07198845A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は多数の発光源を逐次発光させること
による電子的走査と機械的走査とを併用して、高速かつ
一方向には大きな角度の走査を行い、短時間で遠距離目
標の距離・画像情報を得る距離・画像測定装置を提供す
ることを目的とする。 【構成】 レーザダイオードアレイ１は一次元に配列さ
れた複数のレーザダイオード１1〜１nからなる。ドライ
バ回路２はレーザダイオード１1〜１nをそれぞれ独立し
て順次に、かつ、どれか一つのみが発光するように駆動
する。機械的走査装置４はレンズ３よりの光ビームをレ
ーザダイオードアレイ１の配列方向と直交する方向に走
査する。光検出器７は光電変換をして受光信号を生成す
る。距離・画像算出回路８はレーザパルスの受光信号に
基づき、この装置と目標１０までの距離を算出し、更に
走査方向と算出した距離とから距離・画像を算出する。
による電子的走査と機械的走査とを併用して、高速かつ
一方向には大きな角度の走査を行い、短時間で遠距離目
標の距離・画像情報を得る距離・画像測定装置を提供す
ることを目的とする。 【構成】 レーザダイオードアレイ１は一次元に配列さ
れた複数のレーザダイオード１1〜１nからなる。ドライ
バ回路２はレーザダイオード１1〜１nをそれぞれ独立し
て順次に、かつ、どれか一つのみが発光するように駆動
する。機械的走査装置４はレンズ３よりの光ビームをレ
ーザダイオードアレイ１の配列方向と直交する方向に走
査する。光検出器７は光電変換をして受光信号を生成す
る。距離・画像算出回路８はレーザパルスの受光信号に
基づき、この装置と目標１０までの距離を算出し、更に
走査方向と算出した距離とから距離・画像を算出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は距離・画像測定装置に係
り、特に目標までの距離と物体の画像としての情報を同
時に測定する距離・画像測定装置に関する。
り、特に目標までの距離と物体の画像としての情報を同
時に測定する距離・画像測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光等を利用して目標までの距離を
測定する場合、鋭い指向性を持たせた光ビームを２次元
に走査して、所定の場所に当てて測定していた。この２
次元の走査角と距離情報とから３次元情報すなわち距離
・画像の情報を得ることができる。走査の方法として
は、鏡の傾き角を変えたり、くさび形のガラス板等を回
転させて光ビームの出射方向を変える機械的走査方法
と、超音波等により粗密を作った物質中に光を通して、
この粗密による光の回折を利用して偏向させ、偏向角を
電子的に制御する電子的走査方法とが従来より知られて
いる。
測定する場合、鋭い指向性を持たせた光ビームを２次元
に走査して、所定の場所に当てて測定していた。この２
次元の走査角と距離情報とから３次元情報すなわち距離
・画像の情報を得ることができる。走査の方法として
は、鏡の傾き角を変えたり、くさび形のガラス板等を回
転させて光ビームの出射方向を変える機械的走査方法
と、超音波等により粗密を作った物質中に光を通して、
この粗密による光の回折を利用して偏向させ、偏向角を
電子的に制御する電子的走査方法とが従来より知られて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の機械
的走査方法は、偏向角を大きくとれる反面、走査速度が
遅いという問題点がある。一方、電子的走査方法は走査
速度を速くできる利点がある反面、偏向角が小さいとい
う問題点がある。また、比較的速い繰り返しで発振で
き、ある程度の距離測定に必要となる強さのピークパワ
ーが得られるパルス発振する半導体レーザも従来知られ
ているが、レーザが発振する領域が極めて狭いことによ
り、その部分での励起電流密度や発振した光の強度が極
めて大きくなり、局部的発熱等による問題が生じる。従
って、高いピークパワーと速い発振繰り返しとを同時に
実現することは従来困難であった。
的走査方法は、偏向角を大きくとれる反面、走査速度が
遅いという問題点がある。一方、電子的走査方法は走査
速度を速くできる利点がある反面、偏向角が小さいとい
う問題点がある。また、比較的速い繰り返しで発振で
き、ある程度の距離測定に必要となる強さのピークパワ
ーが得られるパルス発振する半導体レーザも従来知られ
ているが、レーザが発振する領域が極めて狭いことによ
り、その部分での励起電流密度や発振した光の強度が極
めて大きくなり、局部的発熱等による問題が生じる。従
って、高いピークパワーと速い発振繰り返しとを同時に
実現することは従来困難であった。
【０００４】ただし、極めて近距離の測定ならば、レー
ザ出力を下げて発振繰り返しを上げることにより所望の
走査速度に対応したレーザ発振繰り返しを得ることがで
きる。しかし、ある程度以上の距離を測定するにはピー
クパワーが大きいことが必須条件となる。それゆえ、仮
に走査の速度が解決できたとしても、走査した各方向で
ある程度以上の距離を測定して３次元の情報を得る際に
は、レーザ発振の繰り返しが限定されるため、そのレー
ザ発振の限界により、単位時間当たり一定量のデータし
か得られない。従って、短時間で測定する必要がある場
合は、粗い間隔での測定とならざるを得ない。逆に考え
ると、細かい分解能でデータを取得したい場合は、多量
のデータ数が必要となるから測定時間を長くせねばなら
ないことになる。
ザ出力を下げて発振繰り返しを上げることにより所望の
走査速度に対応したレーザ発振繰り返しを得ることがで
きる。しかし、ある程度以上の距離を測定するにはピー
クパワーが大きいことが必須条件となる。それゆえ、仮
に走査の速度が解決できたとしても、走査した各方向で
ある程度以上の距離を測定して３次元の情報を得る際に
は、レーザ発振の繰り返しが限定されるため、そのレー
ザ発振の限界により、単位時間当たり一定量のデータし
か得られない。従って、短時間で測定する必要がある場
合は、粗い間隔での測定とならざるを得ない。逆に考え
ると、細かい分解能でデータを取得したい場合は、多量
のデータ数が必要となるから測定時間を長くせねばなら
ないことになる。
【０００５】このように、従来の測定装置では機械的走
査方法を採用した場合は走査の速さの限界があり、電子
的走査方法を採用した場合は偏向角の問題があり、また
半導体レーザを光源として用いた場合は発振繰り返しを
増すとレーザ出力を下げなくてはならず、発振繰り返し
を限定すると測定間隔が粗くなるか測定時間が長くなっ
てしまう。
査方法を採用した場合は走査の速さの限界があり、電子
的走査方法を採用した場合は偏向角の問題があり、また
半導体レーザを光源として用いた場合は発振繰り返しを
増すとレーザ出力を下げなくてはならず、発振繰り返し
を限定すると測定間隔が粗くなるか測定時間が長くなっ
てしまう。
【０００６】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
多数の発光源を逐次発光させることによる電子的走査と
機械的走査とを併用して、高速かつ他の一方向には大き
な角度の走査を行い、短時間で遠距離目標の距離・画像
情報を得る距離・画像測定装置を提供することを目的と
する。
多数の発光源を逐次発光させることによる電子的走査と
機械的走査とを併用して、高速かつ他の一方向には大き
な角度の走査を行い、短時間で遠距離目標の距離・画像
情報を得る距離・画像測定装置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】本発明は上記の目的を達
成するため、複数のレーザダイオードが一次元配列され
たレーザダイオードアレイと、複数のレーザダイオード
を１個ずつ順次駆動するドライバ回路と、レーザダイオ
ードアレイよりのレーザ光を平行光とするレンズと、レ
ーザダイオードアレイの配列方向と直交する方向に走査
を行う機械的走査装置と、機械的走査装置の走査方向を
認識する走査方向認識回路と、レーザダイオードから出
射されてレンズ及び機械的走査装置を経て目標に入射し
たレーザ光が、目標で反射し更に機械的走査装置を経て
入射する反射光を受光して受光信号を得る受光手段と、
受光手段よりの受光信号に基づいて目標までの距離を算
出した後、距離と走査方向認識回路の出力信号とにより
距離に応じた画像データを算出する距離・画像算出回路
と、距離・画像算出回路の出力画像データを表示する表
示装置とを有する構成としたものである。
成するため、複数のレーザダイオードが一次元配列され
たレーザダイオードアレイと、複数のレーザダイオード
を１個ずつ順次駆動するドライバ回路と、レーザダイオ
ードアレイよりのレーザ光を平行光とするレンズと、レ
ーザダイオードアレイの配列方向と直交する方向に走査
を行う機械的走査装置と、機械的走査装置の走査方向を
認識する走査方向認識回路と、レーザダイオードから出
射されてレンズ及び機械的走査装置を経て目標に入射し
たレーザ光が、目標で反射し更に機械的走査装置を経て
入射する反射光を受光して受光信号を得る受光手段と、
受光手段よりの受光信号に基づいて目標までの距離を算
出した後、距離と走査方向認識回路の出力信号とにより
距離に応じた画像データを算出する距離・画像算出回路
と、距離・画像算出回路の出力画像データを表示する表
示装置とを有する構成としたものである。
【０００８】また、本発明では装置の傾き角を検出し、
傾き角に応じて前記距離・画像算出回路により画像デー
タの補正処理を行わせる傾き角検出回路を有するもので
ある。
傾き角に応じて前記距離・画像算出回路により画像デー
タの補正処理を行わせる傾き角検出回路を有するもので
ある。
【０００９】
【作用】本発明では、一次元配列された複数のレーザダ
イオードは前記レンズの光軸に対して僅かずつずれてい
るため、ドライバ回路により１個ずつ順番に駆動される
と、機械的走査装置を通過したレーザ光は少しずつ異な
る方向へ出射されることとなり、電子的走査を実現する
ことができる。機械的走査装置はレーザダイオードアレ
イの一次元配列方向と直交する方向に走査するため、機
械的走査装置を通過したレーザ光は実質的に２次元走査
されることとなる。
イオードは前記レンズの光軸に対して僅かずつずれてい
るため、ドライバ回路により１個ずつ順番に駆動される
と、機械的走査装置を通過したレーザ光は少しずつ異な
る方向へ出射されることとなり、電子的走査を実現する
ことができる。機械的走査装置はレーザダイオードアレ
イの一次元配列方向と直交する方向に走査するため、機
械的走査装置を通過したレーザ光は実質的に２次元走査
されることとなる。
【００１０】また、本発明では装置の傾き角を検出して
前記距離・画像算出回路により画像データの補正処理を
行わせているので、装置が車両等に搭載されていて装置
が路面の凹凸やうねりによって上下動しても上下動に影
響の無い画像を得ることができる。
前記距離・画像算出回路により画像データの補正処理を
行わせているので、装置が車両等に搭載されていて装置
が路面の凹凸やうねりによって上下動しても上下動に影
響の無い画像を得ることができる。
【００１１】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。図
１は本発明の一実施例の構成図を示す。同図に示すよう
に、本実施例の距離・画像測定装置は、一次元のレーザ
ダイオードアレイ１と、このレーザダイオードアレイ１
の各素子を順次駆動するドライバ回路２と、レーザダイ
オードアレイ１から出射された光ビームを平行光にする
レンズ３と、レーザダイオードアレイ１の配列方向と直
交する方向に走査を行う機械的走査装置４と、その機械
的走査装置４の走査方向を認識する回路５と、目標１０
からの反射光１１を受光する受光装置６と、光検出器７
と、受光信号から距離・画像情報を算出生成する距離・
画像算出回路８と、表示装置９とよりなる。
１は本発明の一実施例の構成図を示す。同図に示すよう
に、本実施例の距離・画像測定装置は、一次元のレーザ
ダイオードアレイ１と、このレーザダイオードアレイ１
の各素子を順次駆動するドライバ回路２と、レーザダイ
オードアレイ１から出射された光ビームを平行光にする
レンズ３と、レーザダイオードアレイ１の配列方向と直
交する方向に走査を行う機械的走査装置４と、その機械
的走査装置４の走査方向を認識する回路５と、目標１０
からの反射光１１を受光する受光装置６と、光検出器７
と、受光信号から距離・画像情報を算出生成する距離・
画像算出回路８と、表示装置９とよりなる。
【００１２】レーザダイオードアレイ１は一次元に配列
された複数のレーザダイオード１1〜１nからなる。ドラ
イバ回路２はこれら複数のレーザダイオード１1〜１nを
それぞれ独立して順次に、かつ、どれか一つのみが発光
するように駆動する。機械的走査装置４は従来より公知
の機械的走査手段により、レンズ３よりの光ビームをレ
ーザダイオードアレイ１の配列方向と直交する方向に走
査する。
された複数のレーザダイオード１1〜１nからなる。ドラ
イバ回路２はこれら複数のレーザダイオード１1〜１nを
それぞれ独立して順次に、かつ、どれか一つのみが発光
するように駆動する。機械的走査装置４は従来より公知
の機械的走査手段により、レンズ３よりの光ビームをレ
ーザダイオードアレイ１の配列方向と直交する方向に走
査する。
【００１３】受光装置６は集光レンズを有し、更に必要
に応じて集光レンズを透過した反射光を視野絞りを通し
て干渉フィルタへ入射する構成である。光検出器７は光
電変換をして受光信号を生成する。距離・画像算出回路
８はレーザダイオード１1〜１nのそれぞれから出射され
るレーザパルスの受光信号に基づき、この装置と目標１
０までの距離を算出し、更に走査方向と算出した距離と
から距離・画像を算出する回路部とより構成されてお
り、例えば図２に示す如き構成とされている。いる。
に応じて集光レンズを透過した反射光を視野絞りを通し
て干渉フィルタへ入射する構成である。光検出器７は光
電変換をして受光信号を生成する。距離・画像算出回路
８はレーザダイオード１1〜１nのそれぞれから出射され
るレーザパルスの受光信号に基づき、この装置と目標１
０までの距離を算出し、更に走査方向と算出した距離と
から距離・画像を算出する回路部とより構成されてお
り、例えば図２に示す如き構成とされている。いる。
【００１４】図２において、カウンタ回路８１、クロッ
クパルス発生回路８２、ディスクリミネータ８３及び距
離算出部８４とから距離算出回路部が構成され、タイミ
ング回路８５、２次元メモリ８６及び画像処理部８７よ
り画像算出回路部が構成されている。また、傾き角検出
回路８８は必要に応じて画像算出回路部内に設けられ
る。カウンタ回路８１は端子２１を介してレーザダイオ
ード１1〜１nのそれぞれから出射されるレーザパルスの
一部を分岐して光検出器により検出して得た光検出信
号、又はドライバ回路２よりのドライブ信号を分岐して
得た信号がスタート信号として印加されて、クロックパ
ルス発生回路８２よりのクロックパルスを計数開始す
る。
クパルス発生回路８２、ディスクリミネータ８３及び距
離算出部８４とから距離算出回路部が構成され、タイミ
ング回路８５、２次元メモリ８６及び画像処理部８７よ
り画像算出回路部が構成されている。また、傾き角検出
回路８８は必要に応じて画像算出回路部内に設けられ
る。カウンタ回路８１は端子２１を介してレーザダイオ
ード１1〜１nのそれぞれから出射されるレーザパルスの
一部を分岐して光検出器により検出して得た光検出信
号、又はドライバ回路２よりのドライブ信号を分岐して
得た信号がスタート信号として印加されて、クロックパ
ルス発生回路８２よりのクロックパルスを計数開始す
る。
【００１５】ディスクリミネータ８３は光検出器７より
の受光信号を端子２２を介して入力信号として受け、こ
の入力信号がある閾値以上の時に検出パルスを出力す
る。カウンタ８１はこの検出パルスにより計数を停止す
る。距離算出部８４はこのカウンタ８１の計数値から距
離を算出する。タイミング回路８５はドライバ回路２よ
りレーザダイオード１1〜１nのうち何番目のレーザダイ
オードが駆動されているかを示す信号が端子２３を介し
て入力されると共に、走査方向認識回路５より機械的走
査位置を示す信号が入力されて、これらの入力信号に応
じたタイミングの信号を出力する。
の受光信号を端子２２を介して入力信号として受け、こ
の入力信号がある閾値以上の時に検出パルスを出力す
る。カウンタ８１はこの検出パルスにより計数を停止す
る。距離算出部８４はこのカウンタ８１の計数値から距
離を算出する。タイミング回路８５はドライバ回路２よ
りレーザダイオード１1〜１nのうち何番目のレーザダイ
オードが駆動されているかを示す信号が端子２３を介し
て入力されると共に、走査方向認識回路５より機械的走
査位置を示す信号が入力されて、これらの入力信号に応
じたタイミングの信号を出力する。
【００１６】２次元メモリ８６は距離算出部８４よりの
距離データをタイミング回路８５よりのタイミング信号
に応じたアドレスに格納する。画像処理部８７は２次元
メモリ８７より読み出した距離データに基づいて画像デ
ータを生成する。傾き角検出回路８８はこの装置の傾き
角を検出し、その検出信号をタイミング回路８５及び画
像処理部８７へそれぞれ出力する。表示装置９はこの画
像処理部８７の出力画像データである距離・画像を表示
する。
距離データをタイミング回路８５よりのタイミング信号
に応じたアドレスに格納する。画像処理部８７は２次元
メモリ８７より読み出した距離データに基づいて画像デ
ータを生成する。傾き角検出回路８８はこの装置の傾き
角を検出し、その検出信号をタイミング回路８５及び画
像処理部８７へそれぞれ出力する。表示装置９はこの画
像処理部８７の出力画像データである距離・画像を表示
する。
【００１７】次に、本実施例の動作について説明する。
図１において、一次元に配列された複数のレーザダイオ
ード１1〜１nは、ドライバ回路２により順次駆動される
ことにより、順次にパルス状のレーザ光を出射する。こ
のレーザ光はレンズ３により平行光にされて機械的走査
装置４へ入射される。これらのレーザダイオード１1〜
１nはレンズ３の光軸に対して少しずつずれた位置にあ
るので、レンズ３を通過した後のレーザ光はそれぞれ僅
かずつ異なる方向へ向かう平行光となる。例えば、レー
ザダイオード１1より出射されたレーザ光は１２1で示す
平行光となり、またｋ番目のレーザダイオード１kより
出射されたレーザ光は１２kで示す平行光となる。
図１において、一次元に配列された複数のレーザダイオ
ード１1〜１nは、ドライバ回路２により順次駆動される
ことにより、順次にパルス状のレーザ光を出射する。こ
のレーザ光はレンズ３により平行光にされて機械的走査
装置４へ入射される。これらのレーザダイオード１1〜
１nはレンズ３の光軸に対して少しずつずれた位置にあ
るので、レンズ３を通過した後のレーザ光はそれぞれ僅
かずつ異なる方向へ向かう平行光となる。例えば、レー
ザダイオード１1より出射されたレーザ光は１２1で示す
平行光となり、またｋ番目のレーザダイオード１kより
出射されたレーザ光は１２kで示す平行光となる。
【００１８】複数のレーザダイオード１1〜１nを「距離
測定に要する時間よりも長い時間間隔」で順次に駆動す
ることにより、出射レーザ光を混同することなく各々の
レーザダイオードを利用して、距離測定を行うことがで
きる。装置全体を考えると、一つずつのレーザ光を少し
ずつ異なる方向へ順次発射することは、すなわち出射レ
ーザ光１２を走査するのと同様な働きをさせることと同
じである。従ってこれも一種の電子的走査であるといえ
る。
測定に要する時間よりも長い時間間隔」で順次に駆動す
ることにより、出射レーザ光を混同することなく各々の
レーザダイオードを利用して、距離測定を行うことがで
きる。装置全体を考えると、一つずつのレーザ光を少し
ずつ異なる方向へ順次発射することは、すなわち出射レ
ーザ光１２を走査するのと同様な働きをさせることと同
じである。従ってこれも一種の電子的走査であるといえ
る。
【００１９】一次元の走査方向に対してそれぞれ距離情
報が求まることになる。なお、この走査方向に対して
は、受光の走査を行っていないが、目標１０からの反射
光１１を受光する受光装置６の焦点面に置いた光検出器
７の受光面の一方向を長くすることにより、電子的走査
をした全方向からの反射光を受光することができる。こ
の一次元方向に広い視野を有する光検出器７は扇形ビー
ムを利用した一次元走査の距離測定装置などで実用化さ
れているので、特に問題はない。また、当然のことなが
ら、一次元方向に多数のレーザダイオードを並べた光検
出器を用いることも可能である。
報が求まることになる。なお、この走査方向に対して
は、受光の走査を行っていないが、目標１０からの反射
光１１を受光する受光装置６の焦点面に置いた光検出器
７の受光面の一方向を長くすることにより、電子的走査
をした全方向からの反射光を受光することができる。こ
の一次元方向に広い視野を有する光検出器７は扇形ビー
ムを利用した一次元走査の距離測定装置などで実用化さ
れているので、特に問題はない。また、当然のことなが
ら、一次元方向に多数のレーザダイオードを並べた光検
出器を用いることも可能である。
【００２０】１５０ｍの距離、すなわち光の往復時間に
換算すると１μｓ程度までを計測する場合、レーザ発射
間隔をこれと同じ１ＭＨｚの繰り返しにまで上げても、
パルス間の距離測定について別のパルスの戻り光と混同
するおそれはない。しかしながら、実際にはある程度以
上の出力を維持しつつ、これを一つのレーザ素子で実現
するには限界がある。
換算すると１μｓ程度までを計測する場合、レーザ発射
間隔をこれと同じ１ＭＨｚの繰り返しにまで上げても、
パルス間の距離測定について別のパルスの戻り光と混同
するおそれはない。しかしながら、実際にはある程度以
上の出力を維持しつつ、これを一つのレーザ素子で実現
するには限界がある。
【００２１】本実施例では、多数のレーザダイオード１
1〜１nがそれぞれで発振を分担することになるので、各
レーザダイオードのレーザ発射間隔はそれぞれ１０ｋＨ
ｚ程度の繰り返しでも十分となる。その結果、本実施例
では熱的問題等を生じさせずに高繰り返し高出力の発振
を行わせ、しかもそのレーザ光を高速で走査したことと
等価にできる。
1〜１nがそれぞれで発振を分担することになるので、各
レーザダイオードのレーザ発射間隔はそれぞれ１０ｋＨ
ｚ程度の繰り返しでも十分となる。その結果、本実施例
では熱的問題等を生じさせずに高繰り返し高出力の発振
を行わせ、しかもそのレーザ光を高速で走査したことと
等価にできる。
【００２２】このようにして、レーザダイオード１1〜
１nから順次に出射され、更にレンズ３により平行光に
されたパルス状のレーザ光は、機械的走査装置４により
電子的走査と直交する方向へ比較的低速度で走査される
ことにより二次元の走査がされる。この機械的走査方向
と同方向に受光側も走査される。すなわち、機械的走査
装置４により走査されたレーザ光は目標１０で反射され
て反射光１１とされ、機械的走査装置４を通して受光装
置６に入射されて受光される。受光装置６を経た反射光
は光検出器７により光電変換されて受光信号とされた
後、距離・画像算出回路８の図２に示す端子２２を介し
てディスクリミネータ８３に入力される。
１nから順次に出射され、更にレンズ３により平行光に
されたパルス状のレーザ光は、機械的走査装置４により
電子的走査と直交する方向へ比較的低速度で走査される
ことにより二次元の走査がされる。この機械的走査方向
と同方向に受光側も走査される。すなわち、機械的走査
装置４により走査されたレーザ光は目標１０で反射され
て反射光１１とされ、機械的走査装置４を通して受光装
置６に入射されて受光される。受光装置６を経た反射光
は光検出器７により光電変換されて受光信号とされた
後、距離・画像算出回路８の図２に示す端子２２を介し
てディスクリミネータ８３に入力される。
【００２３】ディスクリミネータ８３はこの受光信号が
所定の閾値以上であるときに検出パルスを出力してカウ
ンタ回路８１の計数動作を停止させる。カウンタ回路８
１は端子２１を介してレーザダイオード１1〜１nの各発
光タイミングに同期したスタート信号が入力され、この
スタート信号入力時点でクロックパルス発生回路８２よ
りの一定周期のクロックパルスを計数開始する。
所定の閾値以上であるときに検出パルスを出力してカウ
ンタ回路８１の計数動作を停止させる。カウンタ回路８
１は端子２１を介してレーザダイオード１1〜１nの各発
光タイミングに同期したスタート信号が入力され、この
スタート信号入力時点でクロックパルス発生回路８２よ
りの一定周期のクロックパルスを計数開始する。
【００２４】従って、カウンタ回路８２はある一つのレ
ーザダイオードから出射された、図３（Ａ）にａ１で示
す如きパルスレーザ光の出射時刻から、同図（Ａ）にａ
２で示す反射光が光検出器７により検出された時刻まで
の間、同図（Ｂ）に示すクロックパルスを計数し、その
計数値はレーザ光の往復時間ｔに対応した値を示してい
る。距離算出部８４はこの計数値に基づいて、レーザ光
の往復時間ｔを求めた後、この往復時間ｔに｛（光速）
／２｝を乗じることにより、装置から目標１０までの距
離を算出する。
ーザダイオードから出射された、図３（Ａ）にａ１で示
す如きパルスレーザ光の出射時刻から、同図（Ａ）にａ
２で示す反射光が光検出器７により検出された時刻まで
の間、同図（Ｂ）に示すクロックパルスを計数し、その
計数値はレーザ光の往復時間ｔに対応した値を示してい
る。距離算出部８４はこの計数値に基づいて、レーザ光
の往復時間ｔを求めた後、この往復時間ｔに｛（光速）
／２｝を乗じることにより、装置から目標１０までの距
離を算出する。
【００２５】このようにして、個々のレーザダイオード
１１〜１ｎのそれぞれのレーザ光の往復時間に基づいて
算出された距離データは２次元メモリ８６に供給され、
走査方向認識回路５により検出された機械的走査装置４
の走査位置に基づいたタイミング回路８５よりのタイミ
ングパルスにより書き込まれる。この２次元メモリ８６
は基本的には例えば縦方向にレーザダイオード１1〜１n
のそれぞれに１対１に対応し、横方向に機械的走査装置
４の走査角度に対応した２次元のメモリ領域を有し、各
メモリ領域にそれぞれの距離データを格納する。
１１〜１ｎのそれぞれのレーザ光の往復時間に基づいて
算出された距離データは２次元メモリ８６に供給され、
走査方向認識回路５により検出された機械的走査装置４
の走査位置に基づいたタイミング回路８５よりのタイミ
ングパルスにより書き込まれる。この２次元メモリ８６
は基本的には例えば縦方向にレーザダイオード１1〜１n
のそれぞれに１対１に対応し、横方向に機械的走査装置
４の走査角度に対応した２次元のメモリ領域を有し、各
メモリ領域にそれぞれの距離データを格納する。
【００２６】この２次元メモリ８６から読み出された距
離データは画像処理部８７で画像処理された後表示装置
９へ出力されて表示される。この画像処理部８７による
画像処理としては、ある距離範囲毎に割り当てた色相で
（例えば９０〜９５ｍは赤色、９５〜１００ｍは橙色、
１００〜１０５ｍは黄色など）各画素を表示する方法、
また、等高線のように同一の距離を示す各画素同士を線
で結んで表示する方法、更には距離差が所定距離以上あ
るところのみを表示してそれらを線で結び輪郭を表示す
る方法などがある。これらの画像処理方法のどれを採用
するかは任意に決定できる。
離データは画像処理部８７で画像処理された後表示装置
９へ出力されて表示される。この画像処理部８７による
画像処理としては、ある距離範囲毎に割り当てた色相で
（例えば９０〜９５ｍは赤色、９５〜１００ｍは橙色、
１００〜１０５ｍは黄色など）各画素を表示する方法、
また、等高線のように同一の距離を示す各画素同士を線
で結んで表示する方法、更には距離差が所定距離以上あ
るところのみを表示してそれらを線で結び輪郭を表示す
る方法などがある。これらの画像処理方法のどれを採用
するかは任意に決定できる。
【００２７】なお、この距離データは必要に応じてコン
ピュータ等へ出力するようにしてもよい。また、具体的
に実施する場合は、機械的走査装置４の走査を時間的に
制御するのは困難であるので、一定周期で走査している
機械的走査装置４の走査方向を検出して、その情報を基
に電子的走査を制御するなどの方法が必要となる。
ピュータ等へ出力するようにしてもよい。また、具体的
に実施する場合は、機械的走査装置４の走査を時間的に
制御するのは困難であるので、一定周期で走査している
機械的走査装置４の走査方向を検出して、その情報を基
に電子的走査を制御するなどの方法が必要となる。
【００２８】本実施例を車両等に搭載して走行しながら
測定する場合、地面の形状によっては上下動により装置
全体が傾くことも考えられる。その場合、傾き角検出回
路８８により傾き角を検出して、この傾き角検出情報で
レーザダイオードアレイ１の発光位置をコントロールす
るか距離情報を格納する２次元メモリ８６の格納番地を
変更することにより、走査中に装置の傾きがあっても影
響を受けずに目標１０に対する３次元情報を得ることが
できる。
測定する場合、地面の形状によっては上下動により装置
全体が傾くことも考えられる。その場合、傾き角検出回
路８８により傾き角を検出して、この傾き角検出情報で
レーザダイオードアレイ１の発光位置をコントロールす
るか距離情報を格納する２次元メモリ８６の格納番地を
変更することにより、走査中に装置の傾きがあっても影
響を受けずに目標１０に対する３次元情報を得ることが
できる。
【００２９】図４は走査方向と走査の種類並びに距離の
差が急激に変化する点、すなわち目標の縁に相当する点
を結んだ画像のイメージを表した図である。前記目標１
０がある距離に位置する四角の物体であるものとする
と、表示装置９の表示画面９１には、装置が安定してお
かれている場合はその物体の像が、例えば図４（Ａ）に
３１で示す如くに表示される。この像３１の縁を示す線
３２の内側の各点までの距離はほぼ等しいが、線３２の
外側は距離が大きく変わり、場合によっては測定できな
いほど遠距離となることもある。
差が急激に変化する点、すなわち目標の縁に相当する点
を結んだ画像のイメージを表した図である。前記目標１
０がある距離に位置する四角の物体であるものとする
と、表示装置９の表示画面９１には、装置が安定してお
かれている場合はその物体の像が、例えば図４（Ａ）に
３１で示す如くに表示される。この像３１の縁を示す線
３２の内側の各点までの距離はほぼ等しいが、線３２の
外側は距離が大きく変わり、場合によっては測定できな
いほど遠距離となることもある。
【００３０】ここで、本実施例装置が搭載している車両
等の上下動により傾き、走査レーザ光の出射方向が変動
すると、上記の像３１は例えば図４（Ｂ）に３３で示す
ように、その縁３４がひずんで見える。そこで、本実施
例では傾き角検出回路８８の傾き角検出情報に基づき、
下記のいずれかの方法により画像の補正処理を行う。第
一の補正方法は、レーザダイオードアレイ１の発光タイ
ミングはそのままとして、２次元メモリ８６に格納する
時間タイミングをずらして、例えばレーザダイオード１
個分の角度だけ装置が上向いた時にはレーザダイオード
１2で測距した距離データをレーザダイオード１1で測距
した距離データが本来格納される番地に格納し、以下同
様に各レーザダイオードで測距した距離データを１個ず
つずらした番地に格納する。そして、２次元メモリ８６
の読み出しは通常通り行う。
等の上下動により傾き、走査レーザ光の出射方向が変動
すると、上記の像３１は例えば図４（Ｂ）に３３で示す
ように、その縁３４がひずんで見える。そこで、本実施
例では傾き角検出回路８８の傾き角検出情報に基づき、
下記のいずれかの方法により画像の補正処理を行う。第
一の補正方法は、レーザダイオードアレイ１の発光タイ
ミングはそのままとして、２次元メモリ８６に格納する
時間タイミングをずらして、例えばレーザダイオード１
個分の角度だけ装置が上向いた時にはレーザダイオード
１2で測距した距離データをレーザダイオード１1で測距
した距離データが本来格納される番地に格納し、以下同
様に各レーザダイオードで測距した距離データを１個ず
つずらした番地に格納する。そして、２次元メモリ８６
の読み出しは通常通り行う。
【００３１】第二の補正方法は、２次元メモリ８６に距
離データを格納するタイミングは一定とし、レーザダイ
オードアレイ１の各レーザダイオード１1〜１nの発光タ
イミングをずらして、例えばレーザダイオード１1で測
距した距離データが本来格納される時間タイミングの少
し前にレーザダイオード１2あるいは１3を発光させて測
距した距離データをレーザダイオード１1で測距した距
離データが本来格納される番地に格納する。そして、２
次元メモリ８６の読み出しは通常通り行う。
離データを格納するタイミングは一定とし、レーザダイ
オードアレイ１の各レーザダイオード１1〜１nの発光タ
イミングをずらして、例えばレーザダイオード１1で測
距した距離データが本来格納される時間タイミングの少
し前にレーザダイオード１2あるいは１3を発光させて測
距した距離データをレーザダイオード１1で測距した距
離データが本来格納される番地に格納する。そして、２
次元メモリ８６の読み出しは通常通り行う。
【００３２】第三の補正方法は、レーザダイオードアレ
イ１の発光タイミングと２次元メモリ８６に距離データ
を格納するタイミングはそれぞれ傾き角がゼロである通
常通り行い、傾き角検出回路８８の出力傾き角検出デー
タに基づいて画像処理部８７の読み出し制御を行う。
イ１の発光タイミングと２次元メモリ８６に距離データ
を格納するタイミングはそれぞれ傾き角がゼロである通
常通り行い、傾き角検出回路８８の出力傾き角検出デー
タに基づいて画像処理部８７の読み出し制御を行う。
【００３３】このような画像の補正処理により、表示装
置９の画面９１の画像は図４（Ｃ）に３５で示すように
縁の線３６が直線状となるようにできる。ただし、この
補正処理により斜線で示した画像部分３７は捨てられ、
表示には出さないようにされるため、走査した領域すべ
ての画像をすべて表示することはできないが、実用上は
大部分の領域で車両等の上下動による装置の傾きを補正
した距離・画像情報を得ることができる。また、画面を
はみ出すほどの上下動が生じた場合、１画面分はデータ
を表示しないこと等により測定の連続性を確保すること
も可能となる。
置９の画面９１の画像は図４（Ｃ）に３５で示すように
縁の線３６が直線状となるようにできる。ただし、この
補正処理により斜線で示した画像部分３７は捨てられ、
表示には出さないようにされるため、走査した領域すべ
ての画像をすべて表示することはできないが、実用上は
大部分の領域で車両等の上下動による装置の傾きを補正
した距離・画像情報を得ることができる。また、画面を
はみ出すほどの上下動が生じた場合、１画面分はデータ
を表示しないこと等により測定の連続性を確保すること
も可能となる。
【００３４】このように、本実施例によれば、電子的走
査と機械的走査とを併用しているため、高繰り返し高出
力レーザを高速で走査したのと同様に、比較的遠距離の
目標に対して細かい分解能で、かつ、短時間で距離・画
像情報を得ることができる。レーザダイオードアレイ１
を用いて電子的走査をしているため、レーザダイオード
それぞれの発振繰り返しは限定されるものの、装置全体
としてはレーザダイオードの個数倍だけ早い発振をした
と同じ高速走査ができる。また、機械的走査装置４によ
り遅くても差し支えない方向の走査をしているため、価
格低減が可能であり、走査範囲も大きくとることができ
る。
査と機械的走査とを併用しているため、高繰り返し高出
力レーザを高速で走査したのと同様に、比較的遠距離の
目標に対して細かい分解能で、かつ、短時間で距離・画
像情報を得ることができる。レーザダイオードアレイ１
を用いて電子的走査をしているため、レーザダイオード
それぞれの発振繰り返しは限定されるものの、装置全体
としてはレーザダイオードの個数倍だけ早い発振をした
と同じ高速走査ができる。また、機械的走査装置４によ
り遅くても差し支えない方向の走査をしているため、価
格低減が可能であり、走査範囲も大きくとることができ
る。
【００３５】なお、本発明は以上の実施例に限定される
ものではなく、例えば図４（Ａ）に示す如く電子的走査
方向は画面の縦方向（上下方向）で、機械的走査方向は
画面の横方向（左右方向）であるが、両者は互いに直交
する方向であればよく、よって電子的走査方向は画面の
横方向、機械的走査方向は画面の縦方向とすることも可
能である。ただし、機械的走査方向は走査角を大きくと
れることから、実際には画面の横方向を機械的走査方向
とすることが望ましい。
ものではなく、例えば図４（Ａ）に示す如く電子的走査
方向は画面の縦方向（上下方向）で、機械的走査方向は
画面の横方向（左右方向）であるが、両者は互いに直交
する方向であればよく、よって電子的走査方向は画面の
横方向、機械的走査方向は画面の縦方向とすることも可
能である。ただし、機械的走査方向は走査角を大きくと
れることから、実際には画面の横方向を機械的走査方向
とすることが望ましい。
【００３６】また、本発明を地上を走行する物に対する
障害物の検知等に用いる場合、上下方向は大きく走査す
る必要はないが、左右方向は不意の飛び出しなどを想定
すると走査範囲を変えて対処する必要もあるため、左右
方向を機械的走査方向とした方がより自由度が増すとい
う利点もある。
障害物の検知等に用いる場合、上下方向は大きく走査す
る必要はないが、左右方向は不意の飛び出しなどを想定
すると走査範囲を変えて対処する必要もあるため、左右
方向を機械的走査方向とした方がより自由度が増すとい
う利点もある。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子的走査と機械的走査とを組み合わせて２次元走査す
るようにしているため、高繰り返し高出力レーザを高速
で走査したのと同様に、比較的遠距離の目標に対して細
かい分解能で、かつ、短時間で距離・画像情報を得るこ
とができる。また、本発明によれば、装置の傾き角を検
知して距離・画像を電子的に補正することにより、装置
の上下動に影響されることなく常に見易い画像表示がで
きるため、小さな目標の相対速度等を検出する場合など
のように、同一の物であるか否かを容易に認識させるこ
とができる。
電子的走査と機械的走査とを組み合わせて２次元走査す
るようにしているため、高繰り返し高出力レーザを高速
で走査したのと同様に、比較的遠距離の目標に対して細
かい分解能で、かつ、短時間で距離・画像情報を得るこ
とができる。また、本発明によれば、装置の傾き角を検
知して距離・画像を電子的に補正することにより、装置
の上下動に影響されることなく常に見易い画像表示がで
きるため、小さな目標の相対速度等を検出する場合など
のように、同一の物であるか否かを容易に認識させるこ
とができる。
【００３８】更に、両方向共に電子的走査にした場合は
光検出器を２次元的に大きな構成としなければならず、
ハード面での問題のほかに背景雑音の増加等の原因とな
るが、本発明では１方向のみ電子的走査であるから既に
実用化しているファンビーム用の光検出器を適用するこ
とができ、背景雑音も少なくできる。
光検出器を２次元的に大きな構成としなければならず、
ハード面での問題のほかに背景雑音の増加等の原因とな
るが、本発明では１方向のみ電子的走査であるから既に
実用化しているファンビーム用の光検出器を適用するこ
とができ、背景雑音も少なくできる。
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】図１の距離・画像算出回路の一例のブロック図
である。
である。
【図３】図２の要部の動作説明用タイムチャートであ
る。
る。
【図４】図１における電気的走査と機械的走査の方向と
表示画像の補正を説明する図である。
表示画像の補正を説明する図である。
１ レーザダイオードアレイ １1 〜１n レーザダイオード ２ ドライバ回路 ３ レンズ ４ 機械的走査装置 ５ 走査方向認識回路 ６ 受光装置 ７ 光検出器 ８ 距離・画像算出回路 ９ 表示装置 １０ 目標 ８１ カウンタ回路 ８４ 距離算出部 ８６ ２次元メモリ ８７ 画像処理部 ８８ 傾き角検出回路
Claims (4)
- 【請求項１】 複数のレーザダイオードが一次元配列さ
れたレーザダイオードアレイと、 該レーザダイオードアレイを構成する複数のレーザダイ
オードを１個ずつ順次駆動するドライバ回路と、 該レーザダイオードアレイよりのレーザ光を平行光とす
るレンズと、 該レーザダイオードアレイの配列方向と直交する方向に
走査を行う機械的走査装置と、 該機械的走査装置の走査方向を認識する走査方向認識回
路と、 前記レーザダイオードから出射されて前記レンズ及び機
械的走査装置を経て目標に入射したレーザ光が、該目標
で反射し更に該機械的走査装置を経て入射する反射光を
受光して受光信号を得る受光手段と、 該受光手段よりの受光信号に基づいて前記目標までの距
離を算出した後、該距離と前記走査方向認識回路の出力
信号とにより該距離に応じた画像データを算出する距離
・画像算出回路と、 該距離・画像算出回路の出力画像データを表示する表示
装置とを有することを特徴とする距離・画像測定装置。 - 【請求項２】 前記距離・画像算出回路は、前記レーザ
ダイオードからのレーザ光の伝搬時間を検出する手段
と、該伝搬時間に基づいて距離を算出する距離算出部
と、該距離を示す距離データを前記走査方向認識回路の
出力に応じて格納する２次元メモリと、該２次元メモリ
の出力データを処理して画像データを生成する画像処理
部とを少なくとも有することを特徴とする請求項１記載
の距離・画像測定装置。 - 【請求項３】 装置の傾き角を検出し、該傾き角に応じ
て前記距離・画像算出回路における前記２次元メモリの
書き込みタイミング又は前記画像処理部の出力タイミン
グを制御して画像データの補正処理を行わせる傾き角検
出回路を有することを特徴とする請求項２記載の距離・
画像測定装置。 - 【請求項４】 前記レーザダイオードアレイの配列方向
は、前記画像データによる画像を表示する表示装置の画
面縦方向であり、前記機械的走査装置の走査方向は該表
示装置の画面横方向であることを特徴とする請求項１乃
至３のうちいずれか一項記載の距離・画像測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5353282A JPH07198845A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 距離・画像測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5353282A JPH07198845A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 距離・画像測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07198845A true JPH07198845A (ja) | 1995-08-01 |
Family
ID=18429785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5353282A Pending JPH07198845A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 距離・画像測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07198845A (ja) |
Cited By (13)
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| JPH01100491A (ja) * | 1987-10-14 | 1989-04-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザレーダ画像形成装置 |
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1993
- 1993-12-28 JP JP5353282A patent/JPH07198845A/ja active Pending
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