JPH11325823A - 距離計測装置およびこれを用いた物体検出装置ならびに受光信号処理回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】正規光が外乱光と共に受光素子で受光されても
距離計測対象までの距離を正確に測定できるようにす
る。 【解決手段】距離計測対象に向けての投光とその反射光
の受光とに関連する時間に基づいて該距離計測対象まで
の距離を計測する距離計測装置において、あらかじめ所
定の受光時間を想定してゲートを設定し、該ゲートを通
過した受光信号を距離計測対象までの距離計測のための
受光信号として用いる構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、距離計測対象に向
けて投光し、距離計測対象での反射光を受光し、前記投
光と受光との時間に基づいて距離計測対象までの距離計
測を行う距離計測装置およびこれを用いた車両等の物体
検出装置、ならびに受光信号処理回路に関する。

【０００２】本明細書で言う距離計測対象とは車両等の
有形形状を備えた物体のみならず無形形状の物体例えば
液体、流体、流動体などの物体をも含む広い概念であ
る。

【０００３】

【従来の技術】図１１および図１２を参照して公知では
なく本発明者らが従来技術の説明のために作成した距離
計測装置においては、投光信号Ｓ１００とこれに同期す
る投光タイミング信号Ｓ２００とを出力する投光回路５
０と、この投光回路５０からの投光信号Ｓ１００に応答
して発光駆動されて不図示の距離計測対象に投光する投
光素子５１と、距離計測対象からの反射光を受光する受
光素子５２と、電流／電圧変換回路５３と、バンドパス
フィルタ５４と、投光タイミング信号Ｓ２００の入力に
応答してバンドパスフィルタ５４からの受光信号Ｓ３０
０をゼロクロス点を検出し、このゼロクロス点に対応し
た信号を受光タイミング信号Ｓ４００として出力するゼ
ロクロス点検出回路５５と、投光タイミング信号Ｓ２０
０と受光タイミング信号Ｓ４００との間、積分動作をし
て積分信号Ｓ５００を出力する積分回路５６と、前記積
分回路５６出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器５７と、
Ａ／Ｄ変換器５７出力から距離計測演算をする演算回路
５８とを有したものがある。

【０００４】上記装置では受光信号Ｓ３００のゼロクロ
ス点を受光タイミングとするのは、距離計測対象には光
反射率に差異があること、距離計測対象の距離に差異が
あるために受光素子５２での受光量にバラツキがあり、
単に受光量にしきい値を設定し、そのしきい値を越える
点を受光タイミングとすると、同一の距離でも、受光タ
イミングにバラツキが発生してしまうことがある。これ
に対し、受光信号Ｓ３００のゼロクロス点では受光量に
大小があってもゼロクロス点は距離計測対象までの距離
に対応している。そのため、この距離計測においては、
受光信号Ｓ３００のゼロクロス点で受光タイミングが決
定されるのである。なお、電流／電圧変換された受光素
子の出力はバンドパスフィルタ５４で所定周波数成分だ
けでフィルタされることでゼロクロス点のある交流波形
を有する受光信号とされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】こうした距離計測装置
においては、受光信号Ｓ３００のゼロクロス点で受光タ
イミングを決定しているために受光量の変動に影響され
ることなく距離計測ができることになるが、受光素子５
２に受光されるパルス光としては投光素子５１から投光
されて反射された正規光とは無関係に発生する外乱光つ
まり距離計測対象との距離とは無関係の外乱光もあたか
も正規光として受光され、この外乱光もバンドパスフィ
ルタ５４で処理されるとゼロクロス点のある交流波形信
号となってしまい、ゼロクロス点検出回路５５では正規
光に基づくゼロクロス点と外乱光に基づくゼロクロス点
のいずれも検出しそれを受光タイミング信号として出力
することになる。その結果、距離計測対象までの距離計
測がそれとは無関係の外乱光に基づいて距離計測される
可能性がある。

【０００６】すなわち、図１２で示すように本来の積分
は投光タイミング信号Ｓ２００の立ち上がりから正規光
のゼロクロス点に対応する受光タイミング信号Ｓ４００
の立ち下がりまでの時間Ｔｔであり、この時間Ｔｔで積
分されるべきであるのに対し、外乱光がある場合は、そ
の積分が投光タイミング信号Ｓ２００の立ち上がりから
最初の外乱光のゼロクロス点に対応する受光タイミング
信号Ｓ４００の立ち下がりまでの時間Ｔｆで積分されて
しまい、これでは距離計測対象の正しい距離計測ができ
ないことになる。

【０００７】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、正規光が外乱光と共に受光素子で受光されても距
離計測対象までの距離を正確に測定できるようにするこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明においては、距離
計測対象に向けての投光とその反射光の受光とに関連す
る時間に基づいて該距離計測対象までの距離を計測する
距離計測装置において、あらかじめ想定された所定の受
光時間に対応する受光信号を距離計測対象までの距離計
測のための受光信号として用いることで上述の課題を解
決している。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１０】（実施の形態１）本実施の形態１の距離計
測装置は固定ゲート方式で行うものである。この固定ゲ
ートの原理については後述する。

【００１１】本実施の形態１の距離計測装置について図
１および図２を参照して説明する。図１は本実施の形態
１の距離計測装置の回路ブロック図、図２は該装置の動
作説明に供するタイミングチャートである。図１を参照
して、本実施の形態１の距離計測装置は、距離計測動作
を行ううえでのタイミング信号Ｓ０を出力するタイミン
グ同期回路１、タイミング信号Ｓ０の入力に同期して投
光信号Ｓ１と投光タイミング信号Ｓ２とを出力する投光
回路２、投光信号Ｓ１の立ち上がりに同期して投光動作
する投光素子３を備えている。これらは少なくとも投光
素子３を含めて距離計測用光を投光するための投光手段
を構成する。この距離計測装置はまた、投光タイミング
信号Ｓ２の入力に同期して積分動作を開始する積分回路
４、積分回路出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器５、Ａ
／Ｄ変換器出力から距離計測のための演算を行う演算回
路６、距離計測対象からの反射光を受光して受光信号Ｓ
３を出力する受光素子７を備えている。この受光素子７
を含めて距離計測用光の対象物からの反射光を受光する
ための受光手段を構成する。この距離計測装置はまた、
電流形態の受光信号Ｓ３を電圧形態の受光信号Ｓ４に変
換する電流／電圧変換回路８、電圧形態の受光信号Ｓ４
をフィルタしてゼロクロス点を有する交流波形の受光信
号Ｓ５を出力するバンドパスフィルタ９、バンドパスフ
ィルタ出力を増幅してこれを前段増幅受光信号Ｓ６とし
て出力する前段アンプ１０、前記受光信号Ｓ６をさらに
増幅しこれを後段増幅受光信号Ｓ７として出力する後段
アンプ１１、基準信号Ｓ７を出力する基準信号発生回路
１２、増幅受光信号Ｓ７を基準信号Ｓ８と比較し、この
比較信号をゲート処理前受光タイミングＳ９として出力
する比較回路１３、タイミング信号Ｓ０に同期して固定
ゲート信号Ｓ１０を出力する固定ゲート回路１４、比較
回路１３からの比較信号Ｓ９と固定ゲート信号Ｓ１０と
の論理積をとり、これを受光タイミング信号Ｓ１１とし
て出力するＡＮＤ回路１５を有している。これらは少な
くとも信号処理手段を構成する。以下の説明での投光手
段、受光手段、信号処理手段も同様である。

【００１２】ここで、固定ゲート回路１４が固定ゲート
信号Ｓ１０を出力する時間について説明する。受光信号
には投光素子３の投光に対する受光素子７での受光に関
わる受光信号（正規受光信号）のみならず投光素子３の
投光とは無関係の外乱光の受光に関わる受光信号（外乱
光受光信号）も含まれている。したがって、ゲート処理
前受光タイミング信号Ｓ９をそのまま積分回路４に入力
したのでは、外乱光の方が投光素子３の投光にかかる反
射光（正規光）よりも先に受光されると、その外乱光の
受光タイミングで距離計測が行われることもあり不都合
である。

【００１３】そこで本実施の形態１では投光されてから
一定時間経過後にその正規受光信号に対応する光が受光
される受光時間をあらかじめ想定し、その受光時間内に
正規光の受光に関わる受光信号のみを通過できるように
ゲートをかけるための固定ゲート信号Ｓ１０を出力し、
この固定ゲート信号Ｓ１０で設定された固定ゲートを通
過した受光信号を距離計測対象までの距離計測のための
受光信号として用いることができるようにしている。

【００１４】上述した構成を有する本実施の形態１の距
離計測装置における固定ゲート方式について図２のタイ
ミングチャートを参照して説明する。

【００１５】まず、要点の動作について図２を参照し
て、投光信号Ｓ１によって投光素子３が投光駆動される
一方で、受光素子７で外乱光を含めて正規光が受光さ
れ、その受光信号Ｓ３（本実施の形態では正規受光信号
および外乱光受光信号の両方）は電流／電圧変換回路
８、バンドパスフィルタ９を介して受光信号Ｓ５として
処理されていく。そのときの投光タイミング信号Ｓ２は
積分回路４に入力されて該積分回路４は積分動作を開始
する。そして、その後段アンプ１１の受光信号Ｓ７は比
較回路１３で基準信号Ｓ８と比較されたうえで該比較回
路１３からゲート処理前受光タイミング信号Ｓ９として
ＡＮＤ回路１５に入力される。この場合、上述のように
ゲート処理前受光タイミング信号Ｓ９中には正規光によ
る信号成分のみならず外乱光による信号成分も含まれて
いる。

【００１６】固定ゲート回路１４はタイミング同期回路
１からのタイミング信号Ｓ０の入力に応答してそれから
一定時間の経過後に一定のゲート幅を有する固定ゲート
信号Ｓ１０を出力し、この固定ゲート信号Ｓ１０はＡＮ
Ｄ回路１５に入力される。こうしてＡＮＤ回路１５には
ゲート処理前受光タイミング信号Ｓ９と固定ゲート信号
Ｓ１０との論理積がとられる結果、ＡＮＤ回路１５から
はゲート処理後受光タイミング信号Ｓ１１が出力され
る。このゲート処理後受光タイミング信号Ｓ１１中には
外乱光による信号成分は含まれず、正規光による信号成
分つまり距離計測対象での投光の反射光に関わる受光信
号つまり正規受光信号のみとなる。

【００１７】そして、このゲート処理後受光タイミング
信号Ｓ１１が積分回路４に入力されると、該積分回路４
は積分動作を停止する。Ａ／Ｄ変換器５ではその積分出
力をＡ／Ｄ変換して演算回路６にそれを出力する。演算
回路６はその積分出力から距離計測対象までの距離を演
算する。

【００１８】このように本実施の形態１の距離計測装置
では距離計測対象までの距離をあらかじめ所定の受光時
間にあると想定しておき、投光素子３が投光動作してか
ら一定時間の経過後の所定の時間範囲つまり前記ゲート
幅内における受光タイミング信号Ｓ９のみをＡＮＤ回路
１５のゲートを通過させて、投光信号Ｓ１に対応する受
光信号のみに基づいて受光タイミングを決定できるよう
にし、これによって外乱光の影響のない距離計測動作を
可能としている。

【００１９】次に、全体の動作を同じく図２を参照して
説明する。

【００２０】距離計測動作開始に伴いタイミング同期回
路１が駆動されて該タイミング同期回路１からタイミン
グ信号Ｓ０が投光回路２と固定ゲート回路１４それぞれ
に対して出力される。投光回路２は、タイミング信号Ｓ
０の入力に同期して駆動されることで投光素子３には投
光信号Ｓ１を、また積分回路４には投光信号Ｓ１の立ち
上がりに同期した投光タイミング信号Ｓ２をそれぞれ出
力する。

【００２１】投光素子３は、例えば半導体レーザから構
成され、投光回路２から投光信号Ｓ１が入力されること
で駆動されてパルス状のレーザ光を発光し、これをパル
ス光として距離計測対象に向けて投光する。積分回路４
は、投光回路２からの投光タイミング信号Ｓ２の入力に
同期して積分動作を開始する。積分回路４出力はＡ／Ｄ
変換器５でＡ／Ｄ変換され、このＡ／Ｄ変換された積分
回路４出力は演算回路６で演算される。

【００２２】一方、距離計測対象は、投光素子３および
受光素子７それぞれから距離計測すべき距離離れた位置
に配置されている。投光素子３からのパルス光は、その
距離計測対象で反射されたうえで受光素子７で受光され
る。受光素子７で受光されたパルス光はここで電流形態
の受光信号Ｓ３にされ、さらに電流／電圧変換回路８で
電圧形態の受光信号Ｓ４に変換されたうえでバンドパス
フィルタ９でフィルタ処理されることでゼロクロス点を
有する交流波形の受光信号Ｓ５にされる。ここで、受光
素子７への受光内容には、投光素子３からのパルス光に
よる距離計測対象での反射光（正規パルス光）以外にも
外乱光が含まれている。したがって、外乱光も前記バン
ドパスフィルタ９でゼロクロス点を有する交流波形の受
光信号Ｓ５として取り扱われてしまうことになる。

【００２３】これらの交流波形の受光信号Ｓ５は両アン
プ１０，１１で増幅されたうえで比較回路１３に受光信
号Ｓ７として入力され、さらに比較回路１３で基準信号
発生回路１２の基準信号Ｓ８と比較され、その比較信号
はゲート処理前受光タイミング信号Ｓ９としてＡＮＤ回
路１５に入力される。一方、タイミング同期回路１のタ
イミング信号Ｓ０は固定ゲート回路１４に入力されてお
り、固定ゲート回路１４は一定時間経過後に固定ゲート
信号Ｓ１０を出力する。

【００２４】そして、ＡＮＤ回路１５ではゲート処理前
受光タイミング信号Ｓ９と固定ゲート信号Ｓ１０との論
理積がとられ、ゲート処理後受光タイミング信号Ｓ１１
として積分回路４に入力される。積分回路４はゲート処
理後受光タイミング信号Ｓ１１の入力によって積分動作
を停止する。

【００２５】その結果、Ａ／Ｄ変換器５においては投光
タイミング信号Ｓ２の入力からゲート処理後受光タイミ
ング信号Ｓ１１の入力までの間の積分回路４出力をＡ／
Ｄ変換し、演算回路６ではこの積分出力に基づいて距離
計測対象までの距離計測を行うことができる。

【００２６】以上のことから、ゲート処理後受光タイミ
ング信号Ｓ１１には外乱光に基づく信号は含まれず、こ
の信号Ｓ１１を用いることで正確な測定が可能となる。

【００２７】なお、固定ゲート回路１４は、タイミング
同期回路１からのタイミング信号Ｓ０の入力に同期して
その入力から一定の時間経過後に一定幅の固定ゲート信
号Ｓ１０をＡＮＤ回路１５に出力するのであるが、この
場合、固定ゲート回路１４からの固定ゲート信号Ｓ１０
のパルス幅は、固定ではなく距離計測対象の想定される
配置に応じて可変してもよい。また、前記一定の時間も
距離計測対象の想定される配置に応じて可変してもよ
い。

【００２８】以上のようにして本実施の形態１の距離計
測装置によれば、固定ゲート回路１４によるゲート動作
によって外乱光に影響されることなく投光素子３からの
投光による距離計測対象での反射光に基づいて正確な距
離計測ができる。

【００２９】（実施の形態２）上述した固定ゲート方式
では、図３を参照して説明するように距離計測の限界が
ある。すなわち、固定ゲート信号Ｓ１０は投光時から一
定の時間経過後の固定時間であるために、近距離の距離
計測対象の場合では、近距離時の受光タイミング信号Ｓ
１１が限界となりそれよりさらに近距離の距離計測対象
の距離計測はできず、また、遠距離の距離計測対象の場
合では遠距離時の受光タイミング信号Ｓ１１が限界とな
りそれよりさらに遠距離の距離計測対象の距離計測はで
きない。

【００３０】そこで、本実施の形態２の距離計測装置に
おいては、図１の回路に図４で示すようなアクティブゲ
ート回路とＯＲ回路とを付加して固定ゲートとアクティ
ブゲートとを備えたハイブリッドゲート構成を有し、図
５および図６のタイミングチャートに従う動作をする距
離計測装置を提供するものである。

【００３１】以下本実施の形態２の距離計測装置につい
て説明する。

【００３２】本実施の形態２の距離計測装置は、実施の
形態１の回路を具備し、かつ、破線で囲まれるアクティ
ブゲート回路１６と、ＯＲ回路１７とをさらに備え、両
回路１６，１７でハイブリッドゲート回路を構成してい
る。アクティブゲート回路１６は、簡単には、固定ゲー
ト回路１４の固定ゲート信号Ｓ１０とアクティブゲート
信号Ｓ１７との論理和をＯＲ回路１７でとるとともにＯ
Ｒ回路１７出力をハイブリッドゲート信号Ｓ１８として
ＡＮＤ回路１５に入力するようにしている。

【００３３】アクティブゲート回路１６は、タイミング
同期回路１からのタイミング信号Ｓ０の入力に同期して
近距離検出ゲート信号Ｓ１３を出力する近距離検出ゲー
ト回路１８と、基準信号Ｓ１４を出力する基準信号発生
回路１９と、前段アンプ１０からの受光信号Ｓ６と基準
信号Ｓ１４との比較を行いこれを比較信号Ｓ１５として
出力する比較回路２０と、近距離検出ゲート信号Ｓ１３
と比較信号Ｓ１５との論理積をとりこの論理積信号Ｓ１
６を出力するＡＮＤ回路２１と、ＡＮＤ回路２１からの
論理積信号Ｓ１６を入力し、これによりアクティブゲー
ト信号Ｓ１７を出力する近距離ゲート発生回路２２とで
構成されている。

【００３４】固定ゲート回路１４は、あらかじめ想定さ
れる受光時間に対応して固定ゲートを設定する設定手段
を構成し、かつ、アクティブゲート回路１６はあらかじ
め前記想定とは異なる受光時間に対応してアクティブゲ
ートを設定する設定手段を構成する。また、ＯＲ回路１
７、ＡＮＤ回路１５などは固定ゲートを通過した受光信
号を距離計測対象までの距離計測のための受光信号とし
て用いる一方、受光量に関連して前記アクティブゲート
を通過した受光信号を距離計測対象までの距離計測のた
めの受光信号として用いる信号処理手段を構成する。

【００３５】ここで、アクティブゲートについて説明す
る。固定ゲートは、あらかじめ所定の受光時間を想定し
て設定されたゲートであり、この固定ゲートを通過した
受光信号を距離計測対象までの距離計測のための正規受
光信号として用いるのであるが、固定ゲートにおける受
光時間は固定されたものであり、この受光時間より短い
受光時間における正規受光信号については距離計測がで
きない。しかし、距離計測対象の位置によっては投光素
子３からの投光の反射光に関わる正規受光信号も存在し
得るので、固定ゲートだけでは距離計測できる範囲が狭
くなるという問題がある。そこで、本実施の形態２で
は、固定ゲートにおける受光時間よりも短い受光時間を
あらかじめ想定し、この短い受光時間でアクティブゲー
トを設定可能とすることで正規受光信号の通過ができる
ようにしている。この場合、常にアクティブゲートを開
いたのでは外乱光受光信号も通過されてしまうおそれが
あるから、距離計測対象が近距離の場合では、前段アン
プ１０での出力レベルつまり受光量は、外乱光受光信号
では小さく、正規受光信号では大きいことを利用して正
規受光信号と外乱光受光信号との該アクティブゲートに
対する通過を選択可能とするのである。また、距離計測
対象が遠距離の場合では、アクティブゲートを閉じる一
方、固定ゲートを開いて正規受光信号を通過可能として
いる。

【００３６】以下、アクティブゲート回路１６を中心と
して近距離計測における動作について図５を参照して説
明すると、近距離検出ゲート回路１８は、例えば計測距
離が数センチ範囲程度の近距離の距離計測対象を検出す
るための回路であり、タイミング信号Ｓ０の入力後から
一定時間経過後に近距離検出ゲート信号Ｓ１３を出力す
る。この近距離ゲート回路１８の近距離検出ゲート信号
Ｓ１３は、比較回路２０の比較信号Ｓ１５とＡＮＤ回路
２１で論理積をとられる。この比較回路２０は、前段ア
ンプ１０の受光信号Ｓ６を基準信号Ｓ１４で比較し、こ
れを比較信号Ｓ１５として出力するものであり、距離計
測対象までの距離が近距離の場合では比較回路２０の比
較信号Ｓ１５と近距離検出ゲート信号Ｓ１３との論理積
を可能とし、これによって近距離ゲート回路２２は、ア
クティブゲート信号Ｓ１７を出力できる。このアクティ
ブゲート信号Ｓ１７と固定ゲート信号Ｓ１０とはＯＲ回
路１７で論理和される結果、ハイブリッドゲート信号Ｓ
１８が出力される。

【００３７】ハイブリッドゲート信号Ｓ１８は、ＡＮＤ
回路１５で比較信号である近距離時のゲート処理前受光
タイミング信号Ｓ９との論理積をとられ、これによって
ＡＮＤ回路１５からは近距離時のゲート処理後受光タイ
ミング信号Ｓ１１が積分回路４に入力される。この近距
離時ゲート処理後受光タイミング信号Ｓ１１は、正規光
によるものが時間的に先に発生し、外乱光によるものが
時間的に後に発生するので、距離計測対象に対する近距
離時の距離計測が可能となる。

【００３８】次に、遠距離計測における動作について図
６を参照して説明する。すなわち、距離計測対象が７．
５メートル範囲程度の遠距離に位置する場合では、アク
ティブゲート回路１６からはアクティブゲート信号Ｓ１
７が出力されないので、ＯＲ回路１７出力は固定ゲート
信号Ｓ１０のみとなり、ゲート処理前受光タイミング信
号Ｓ９はＡＮＤ回路１５で固定ゲート信号Ｓ１０と論理
積をとられてゲート処理後受光タイミング信号Ｓ１１と
して積分回路４に入力される。したがって、この場合で
は、固定ゲート信号Ｓ１０のみで遠距離計測ができる。

【００３９】このようにして本実施の形態２の距離計測
装置においては、距離計測対象が近距離に位置する場合
では、固定ゲート信号Ｓ１０にアクティブゲート回路１
６からのアクティブゲート信号Ｓ１７が加わってハイブ
リッドゲート信号Ｓ１８とされ、また距離計測対象が遠
距離の場合ではハイブリッドゲート信号Ｓ１８は実質固
定ゲート信号Ｓ１０だけで構成され、これによって距離
計測される。そのため、近距離から遠距離までの広い範
囲で外乱光の影響なく距離計測対象までの正確な距離計
測が可能となる。

【００４０】（実施の形態３）本実施の形態３の距離計
測装置について図７および図８を参照して説明する。本
実施の形態３が実施の形態１と異なって特徴とする回路
構成は、図７で示すように前段アンプ１０で増幅された
受光信号Ｓ６と、後段アンプ１１で増幅された受光信号
Ｓ７とをそれぞれ基準信号発生回路１２，２３からの基
準信号Ｓ１９，Ｓ８でもって比較回路１３，２４で比較
し、それぞれの比較信号Ｓ２０，Ｓ９を得るとともに、
信号選択手段としての信号切替／タイミング補正回路２
５にそれら比較信号Ｓ２０，Ｓ９を入力させ、かつ、前
段アンプ１０の増幅受光信号Ｓ６のレベルをレベル検知
回路２６で検知したうえでこの検知信号Ｓ２１も信号切
替／タイミング補正回路２５に入力させ、そして、この
信号切替／タイミング補正回路２５の出力を受光タイミ
ング信号Ｓ１１として積分回路４に出力するようにした
ことである。

【００４１】次に動作を図８を参照して説明すると、受
光の信号レベル小で示されるタイミングチャートにおい
ては、前段アンプ１０の増幅受光信号Ｓ６中の正規受光
信号のレベルに比べて外乱光のレベルは相対的に小さい
状態で示され、後段アンプ１１の増幅受光信号Ｓ７では
正規受光信号と外乱光受光信号とが共に同レベルで示さ
れている。受光の信号レベル大で示されるタイミングチ
ャートにおいては、前段アンプ１０の増幅受光信号Ｓ６
中の正規受光信号のレベルも外乱光受光信号のレベルも
共に小さい状態で示され、後段アンプ１１の増幅受光信
号Ｓ７では正規受光信号のみが示されている。

【００４２】このような受光信号のレベルについてはレ
ベル検知回路２６で前段アンプ１０の増幅受光信号Ｓ６
のレベルを検知し、受光信号のレベルが大のときは、前
段アンプ１０の受光信号Ｓ６では外乱光受光信号がな
く、後段アンプ１１の受光信号Ｓ７には外乱光受光信号
があるとして、信号切替／タイミング補正回路２５では
比較信号Ｓ２０を受光タイミング信号Ｓ１１として出力
する。また、受光信号のレベルが小のときは、前段アン
プ１０の受光信号Ｓ６では信号レベルが不十分である一
方、後段アンプ１１の受光信号Ｓ７には外乱光受光信号
が無いとして、信号切替／タイミング補正回路２５では
比較信号Ｓ９を受光タイミング信号Ｓ１１として出力す
る。

【００４３】なお、前段アンプ１０の受光信号Ｓ６と後
段アンプ１１の受光信号Ｓ７との間では、信号の伝播遅
延があるので、この遅延を信号切替／タイミング補正回
路２５では補正したうえで受光タイミング信号Ｓ１１と
して出力するようしている。

【００４４】（実施の形態４）上述の各実施の形態の距
離計測装置は図９で示すように車両の有無検出、車両ま
での距離検出ないしは車両の形状検出の装置に適用実施
できる。すなわち、高速道路あるいは一般道路などの道
路２７にガントリー２８を設置し、このガントリー２８
に道路２７横断方向に複数この例では３つの距離計測装
置２９〜３１それぞれにおける投光素子と受光素子を設
置するとともに、ガントリー２８に制御ボックス３６を
設置し、制御ボックス３６からの制御によって道路２７
を走行ないしは停止する車両３２に向けて投光素子から
スキャニング投光し、その投光範囲３３〜３５内それぞ
れを車両３２が通過するときに、その投光タイミング
と、車両３２からのその投光による反射光と道路２７か
らの反射光とによる受光素子への受光タイミングとが車
両３２の形状に応じて変化することを利用して、車両３
２の形状を判別認識するようにすることができる。

【００４５】図１０では、実施の形態１ないし３それぞ
れの回路のうち、投光素子３と受光素子７がそれぞれガ
ントリー２８に配備され、それ以外の回路は制御ボック
ス３６内に収納し、この制御ボックス３６は監視センタ
３７に接続されている状態が示されている。なお、単に
車両３２の有無検出も可能であるし、車両３２までの距
離すなわち車高も検出でき、また演算により車幅も検出
できる。この場合、検出対象は車両３２に限定されるも
のではなく実施の形態の距離計測装置を用いて他の物体
の検出に用いても構わない。

【００４６】なお、上述の実施の形態においては、アン
プが前段アンプと後段アンプの２つであったが、これに
限定されるものではない。

【００４７】なお、上述の実施の形態においては、図４
で固定ゲートとアクティブゲートとのハイブリッドゲー
ト構成であったが、アクティブゲート単独構成としても
構わない。この場合は、固定ゲート回路１４とＯＲ回路
１７を省略し、アクティブゲート回路１６をＡＮＤ回路
１５に接続するとよい。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば次の効果を
得られる。

【００４９】請求項１の距離計測装置の発明によれば、
距離計測対象に向けての投光とその反射光の受光とに関
連する時間に基づいて該距離計測対象までの距離を計測
する距離計測装置において、あらかじめ想定された所定
の受光時間に対応する受光信号を距離計測対象までの距
離計測のための受光信号として用いるので、外乱光の受
光時間外で距離計測用光だけを正確に用いることがで
き、これによって、外乱光の影響なく正確な距離計測が
可能となる。

【００５０】請求項２の距離計測装置の発明によれば、
距離計測対象に向けて投光する投光手段と、距離計測対
象からの反射光を受光する受光手段と、あらかじめ想定
された受光時間に対応する受光信号を距離計測対象まで
の距離計測のための受光信号として処理する信号処理手
段とを具備したので、請求項１と同様に、外乱光の影響
なく正確な距離計測ができる。

【００５１】請求項３の距離計測装置の発明によれば、
距離計測対象に向けての投光とその反射光の受光とに関
連する時間に基づいて該距離計測対象までの距離を計測
する距離計測装置において、所定の計測距離にある距離
計測対象からの反射光の受光時間を想定し、その想定時
間の到来と前記反射光の受光量とに関連する受光信号を
前記距離計測のための受光信号として用いるので、受光
信号を増幅した場合、正規受光信号と外乱光受光信号と
の受光量の相違から外乱光受光信号を除去し正規受光信
号のみで距離計測が可能となり、これによって正確な距
離計測ができることになる。

【００５２】請求項４の距離計測装置の発明によれば、
距離計測対象に向けての投光とその反射光の受光とに関
連する時間に基づいて該距離計測対象までの距離を計測
する距離計測装置において、あらかじ想定された所定の
受光時間に対応する受光信号を前記距離計測のための受
光信号として用いる一方、所定の計測距離にある距離計
測対象からの反射光の受光時間を想定し、その想定時間
の到来と前記反射光の受光量とに関連する受光信号を前
記距離計測のための受光信号として用いるので、所定の
受光時間に対応する受光信号でそれに対応する位置にあ
る距離計測対象までの正確な距離計測が可能となると同
時に、それよりも例えば近距離の距離計測対象までの距
離計測はその受光量が大きいのでその受光量から近距離
に距離計測対象が位置するとしてその距離計測が可能と
なり、結局、距離計測範囲を広く正確にできる。

【００５３】請求項５の距離計測装置の発明によれば、
距離計測対象に向けて投光する投光手段と、距離計測対
象からの反射光を受光する受光手段と、あらかじめ想定
される少なくとも２つの受光時間に対応してそれぞれゲ
ートを設定する設定手段と、一方のゲートについてはこ
れを通過した受光信号を距離計測対象までの距離計測の
ための受光信号とし、他方のゲートについてはこれを前
記反射光の受光量に関連して通過した受光信号を前記距
離計測のための受光信号とする信号処理手段とを具備し
たので、請求項４と同様に正確な距離計測が可能とな
る。

【００５４】請求項６の距離計測装置の発明によれば、
距離計測対象に向けて投光する投光手段と、距離計測対
象からの反射光を受光する受光手段と、前記受光手段の
出力に関わる受光信号を増幅する第１アンプと、前記第
１アンプで増幅された受光信号を増幅する第２アンプ
と、前記第１アンプ出力のレベルが大のときは該第１ア
ンプ出力である受光信号を、前記第１アンプ出力のレベ
ルが小のときは前記第２アンプ出力である受光信号を、
それぞれ、距離計測対象までの距離計測の処理をするた
めの信号として選択する信号選択手段とを具備したの
で、単にアンプ出力レベルでもって正規受光信号と外乱
光受光信号とを距離計測のための信号として選択できる
ので、簡単な構成でもって外乱光に影響されずに正確な
距離計測に寄与できる。

【００５５】請求項７の距離計測装置の発明によれば、
請求項６において、前記信号処理手段が、第１アンプ出
力と第２アンプ出力との伝播の遅延を前記距離計測の処
理に際して補正するので、両アンプ出力間の伝播遅延が
補正されるので請求項６のものよりも正確な距離計測に
寄与できる。

【００５６】請求項８の物体検出装置の発明によれば、
請求項１ないし７いずれかに記載の距離計測装置を有
し、前記距離計測装置の距離計測データにより物体の検
出を行うので、物体の検出を正確に行うことができる。

【００５７】請求項９の受光信号処理回路の発明によれ
ば、距離計測対象に向けての投光とその反射光の受光と
に関連する時間に基づいて該距離計測対象までの距離を
計測する距離計測装置内に設けられて該受光信号の処理
をする受光信号処理回路において、あらかじめ想定され
る前記反射光の受光時間においてゲート信号を発生する
ゲート回路と、前記ゲート信号と受光信号との論理積を
とり、かつ、この論理積出力を距離計測のための信号と
して出力する論理回路とを具備したから、これを備えた
距離計測装置ではその論理積出力が外乱光受光信号が除
去された正規受光信号となるので、この論理積出力を用
いて距離計測対象までの距離を正確に計測できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る距離計測装置の回路
ブロック図

【図２】実施の形態１の概略動作説明に供するタイミン
グチャート

【図３】固定ゲート方式の限界の説明に切り替えタイミ
ングチャート

【図４】本発明の実施形態２に係る距離計測装置の回路
ブロック図

【図５】実施の形態２の近距離計測における動作説明に
供するタイミングチャート

【図６】実施の形態２の遠距離計測における動作説明に
供するタイミングチャート

【図７】実施の形態３に係る距離計測装置の回路ブロッ
ク図

【図８】実施の形態３の動作説明に供するタイミングチ
ャート

【図９】実施の形態の距離計測装置を適用した車両形状
検出装置の構成図

【図１０】図９の装置の回路ブロック図

【図１１】従来の距離計測装置の回路ブロック図

【図１２】従来の距離計測装置の動作説明に供するタイ
ミングチャート

【符号の説明】

１ タイミング同期回路 ２ 投光回路 ３ 投光素子 ４ 積分回路 ７ 受光素子 ８ 電流／電圧変換回路 ９ バンドパスフィルタ １０ 前段アンプ １１ 後段アンプ １２ 基準信号発生回路 １３ 比較回路 １４ 固定ゲート回路 １５ ＡＮＤ回路 Ｓ１ 投光信号 Ｓ２ 投光タイミング信号 Ｓ３ 受光信号 Ｓ４ 受光信号 Ｓ５ 受光信号 Ｓ８ 基準信号 Ｓ９ ゲート処理前受光タイミング信号 Ｓ１０ 固定ゲート信号 Ｓ１１ ゲート処理後受光タイミング信号

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】距離計測対象に向けての投光とその反射光
   の受光とに関連する時間に基づいて該距離計測対象まで
   の距離を計測する距離計測装置において、 あらかじめ想定された所定の受光時間に対応する受光信
   号を距離計測対象までの距離計測のための受光信号とし
   て用いる、 ことを特徴とする距離計測装置。
2. 【請求項２】距離計測対象に向けて投光する投光手段
   と、 距離計測対象からの反射光を受光する受光手段と、 あらかじめ想定された受光時間に対応する受光信号を距
   離計測対象までの距離計測のための受光信号として処理
   する信号処理手段と、 を具備したことを特徴とする距離計測装置。
3. 【請求項３】距離計測対象に向けての投光とその反射光
   の受光とに関連する時間に基づいて該距離計測対象まで
   の距離を計測する距離計測装置において、 所定の計測距離にある距離計測対象からの反射光の受光
   時間を想定し、その想定時間の到来と前記反射光の受光
   量とに関連する受光信号を前記距離計測のための受光信
   号として用いる、 ことを特徴とする距離計測装置。
4. 【請求項４】距離計測対象に向けての投光とその反射光
   の受光とに関連する時間に基づいて該距離計測対象まで
   の距離を計測する距離計測装置において、 あらかじ想定された所定の受光時間に対応する受光信号
   を前記距離計測のための受光信号として用いる一方、 所定の計測距離にある距離計測対象からの反射光の受光
   時間を想定し、その想定時間の到来と前記反射光の受光
   量とに関連する受光信号を前記距離計測のための受光信
   号として用いる、 ことを特徴とする距離計測装置。
5. 【請求項５】距離計測対象に向けて投光する投光手段
   と、 距離計測対象からの反射光を受光する受光手段と、 あらかじめ想定される少なくとも２つの受光時間に対応
   してそれぞれゲートを設定する設定手段と、 一方のゲートについてはこれを通過した受光信号を距離
   計測対象までの距離計測のための受光信号とし、他方の
   ゲートについてはこれを前記反射光の受光量に関連して
   通過した受光信号を前記距離計測のための受光信号とす
   る信号処理手段と、 を具備したことを特徴とする距離計測装置。
6. 【請求項６】距離計測対象に向けて投光する投光手段
   と、 距離計測対象からの反射光を受光する受光手段と、 前記受光手段の出力に関わる受光信号を増幅する第１ア
   ンプと、 前記第１アンプで増幅された受光信号を増幅する第２ア
   ンプと、 前記第１アンプ出力のレベルが大のときは該第１アンプ
   出力である受光信号を、前記第１アンプ出力のレベルが
   小のときは前記第２アンプ出力である受光信号を、それ
   ぞれ、距離計測対象までの距離計測の処理をするための
   信号として選択する信号選択手段と、 を具備したことを特徴とする距離計測装置。
7. 【請求項７】請求項６において、 前記信号処理手段が、第１アンプ出力と第２アンプ出力
   との伝播の遅延を前記距離計測の処理に際して補正する
   ことを特徴とする距離計測装置。
8. 【請求項８】請求項１ないし７いずれかに記載の距離計
   測装置を有し、前記距離計測装置の距離計測データによ
   り物体の検出を行うことを特徴とする物体検出装置。
9. 【請求項９】距離計測対象に向けての投光とその反射光
   の受光とに関連する時間に基づいて該距離計測対象まで
   の距離を計測する距離計測装置内に設けられて受光信号
   の処理をする受光信号処理回路において、 あらかじめ想定される前記反射光の受光時間においてゲ
   ート信号を発生するゲート回路と、 前記ゲート信号と受光信号との論理積をとり、かつ、こ
   の論理積出力を距離計測のためのゲート処理後受光タイ
   ミング信号として出力する論理回路と、 を具備したことを特徴とする受光信号処理回路。