JPS58211677A

JPS58211677A - 光レ−ダ装置

Info

Publication number: JPS58211677A
Application number: JP57094477A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Endo; 寛遠藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1982-06-02
Filing date: 1982-06-02
Publication date: 1983-12-09
Also published as: DE3315288A1; US4634272A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、光を用いて目標物体までの距離およびこの
目標物体の存在する方向を求める光レーダ装置に関する
。

従来の丸し−ダ＋？買は、例えば第１図に示すように、
投光器１と、受光器２と、信号処理回路３とから概略構
成されて訃り、上記投光器１．　ｆｄｌ、」１記信号処
理回路３からの駆動信号Ａによって、半導体レーデ等の
発光素子４から発生されるレーザ光等のコヒーレントな
光の信号ＩＬｔを、距離を求めようとする目標物体（被
測距体）へ照射するものである。

上記受光器２は、前記信号光１．ｔが被測距体によって
反射されて戻ってくる反射光Ｌｒを集光１７゜受光素子
５へ収束させるものであり、上記信号処理回路３は、上
記受光素子５からの受光信号Ｂに基づいて前記被測距体
までの距離を求めるものである。

上記の如く構成された光レーダ装置において。

前記信号処理回路３を構成しているパルス変調器６から
、例えば第２図（ａ）に示す如く繰返し周朋昨。

パルス幅ＴＷの駆動信号Ａが発生されると、前記発光素
子から第２図６）に示すような波長λ、パルス幅ＴＶの
パルス変調された信号光Ｉ、ｔが発光される。

この信号光ＴＪｔは、集光レンズ９により放射角θｔの
ビーム状に整形されて被測距体へ向けて照射される。

次に、上町被測距体によって反射されてくる微弱な反射
光（第２図（ｃ）に示す）Ｌｒは、受光器２０大口径集
光レンズ１０によって、この集光レンズｌＯの焦点に位
置する受光素子５へ収束される。

このとき、干渉フィルタ１１によって上記反射光Ｌｒ中
の背光ノイズ（太陽光９人工照明光等の外来ノイズ光）
を除去し、信号光Ｌｔの成分のみを受光１子５へ導入し
ている。

そして、上記受光素子５から第２図（ｄ）に示すような
受光信号Ｂが出力され、この受光信号Ｂは前記信号処理
回路３の広帯域増幅器７によって所定レベルまで増幅さ
れ、整形さねて第２図（ｅ）に示すような受光パルス信
号りとして演算回路８へ供給される。

上記演算回路８は、前記パルス変調器６から前記駆動信
号へに同期して供給されるトリガ信号Ｃ（第２図（ｆ）
に示す）に対する前記受光パルス信号りの遅延時間１゛
ｄは基づいて、前記被測距体寸でのｍ＃：Ｒ（Ｒ，＝ｃ
　　−Ｔｄ　／？　、ｃ＝３Ｘ　１０”＋ｎ／ｑ）を瀞
、出して距離データＥとして出力するものである。

上記のような光によって被測距体オでのＶｐ齢を測定す
ることができる光レーダ装置は、例えば、自動車の車体
前面に４５着することＫよって、ｉ＋＋方の車両との車
間距離を自動測定するのに応用することができる。

ところが、上舵のような従来の光レーダ装置にあっては
、その受光器２における受光を子５の受光面は極めて微
小であるため、この受光器２で前記反射光Ｌｒを検出で
きる範囲（感知領嫂）ハ、受光器２の直線前方の非常に
狭い領域に限られてしまう。

このため、例えば上記光レーダ装置を自動車の中間距離
測定に応用した場合、上記受光器の直線前方に先行車が
存在するとき、直線道路を走行中には先行車からの反射
光を受光器が検出ｌ〜Ｃ先行車との車間距離を求めるこ
とができるが、カーブ地点や坂道等で先行車が感知領域
から外れた場合には、」−配光レーダ装置では先行車が
いなくなったことになってし寸う等の不都合が生じる。

この発明は上記問題点に鑑みてなされたもので。

受光器における上記反射光を受光する受光部を、ｊＹｌ
電素子からなる複数の独立する受光領域を並設すること
によって形成し、各受光領域毎に得られる受光信号に基
づいて被測距体までの距離および方向を求めるように構
成したことにより、上記問題点を解決することを目的と
する。

以下に本発明に係る光レーダ装置の一実施例を第３図以
下の図面を用いて詳細に説明する。

第３図は本発明に係る光レーダ装置の一実施例を示す図
であり、この光レーダ装置は、第１図に示した従来の光
レーダ装置と同様Ｋ、投光器２１と、９：光器２２と、
信号処理回路２３とから概略構成されている。

上記投光器２１け、前記従来の光レーダ装置の投光器ｌ
と同様に、上記信号処理回路２３からの駆動信号Ｆによ
って駆動される半導体レーザ等の発光素子２４から発生
するレーザ光等のコヒーレントな光の信号光Ｌｔを、＃
、光レンズ２５によって放射角θｔのビーム状として呻
測１７１ｊ体へ向けて照射するものである。

上記受＊；器２２１Ｊ：、前記信号Ｌ　ｔ　カ％　ｉｔ
’ｌｌ　Ｉ？ｆ”体によって反射さＪｌて戻ってくる反
射光Ｌｒを、集光レンズ２７によってｉｔし、干渉フィ
ルタ２８によって反射）Ｙ：　Ｔ、　ｒ中の背光ノイズ
を除去１〜た後、上記集光レンズ２７の焦点位置に配置
された受光部２６へ収束させるものである。

そして、上記受光部２６の受光面は、光重素子からなる
３つの独立する受光領域２６ａ、２６ｂ。

２６ｅが上記集光レンズの光軸を中心として対称となる
ように並設されており、各々の９′＃、領域２６ａ、２
６ｂ、２６ｃはそれぞれ同一寸法の長方形に形成されて
いるっ上記の如く構成された受光部２６によって、前記受光器
２２における上記反射光Ｌｒの検出可能な入射角範囲（
感知領域）θｒは、上記各畳）Ｙ−領域２６ａ、２６ｂ
、２６ｃ　の感知領域角θａ、θｂ、θＣを合わせたも
のとなる。

すなわち、レンズの公式において、第４図に示すようにｔｉ　ｉｔ’ｌｌ距休４
ｏと体光レンズ２７との距離をＲ９前記年）Ｙｌレンズ
２７の焦点距離をｆ、集光レンズ２７と受光部２６との
距離をｔとすれば、Ｒ＞ｆから１＝１がイリらｉｌ、隼
）ｔレンズ２７で収束された反射光Ｌｒは上記受光部２
６において結像することとなる。

また、各受光領域２６ａ、２６ｂ、２６ｃの受光面の寸
法を各々横ｍ、ｐｎの長方形とすわば、各感知領域角Ｏ
ａ、θｈ、θＣおよび縦方向の感知領域角θＶけ。

θｖ！；２ｔＯｎ　　−・・・・・・　（３）ｆという関係で表わされる。

そして、酊Ｉ配信号処理回路２３は、Ｍ記受光部２６に
おける各受光領域２６ａ、２（ｉｂ、２６ｃ　　がら出
力される各受光信号Ｃ，、Ｈ、Ｉに基づいて、各受光領
域に対応する方向毎に被測囲体までの距離を求めるもの
で、各受光信号Ｃ，、ｔＩ　、　Ｉを増＃ｉ！干るプリ
アンプ１２，３３．３４と、演算ａ？制御回路３１から
のゲート信号Ｌ　、　Ｍ　、　Ｈによって１１ｈ次開閉
されるゲート３５，３６．３７と、各ゲー　ト３５，３
６゜３７を介ｌ〜て順次出力される受光信号を広帯域増
幅器３０によって増幅成影しｔ後、との広帯１ψ増幅器
３０から出力される受光タイミング信号Ｊと前記パルス
変調器２９から前記駆動信号Ｆに同期して出力されるト
リガ信号にとに基づいて被ｉ！１１Ｉ甲体までの距離を
求めて方向別距離データＰとして出力する演算回路３２
とから概略・構成されている。

１＝記の如く構成さえまた光レーダ装置における方向別
測距動作を、第５図に示すような自動車の東間甲離測定
に応用した例を用いて説明する。

同図に示す如く、上記光レーダ装置のけ光器２１および
受光器２２ば、車両４１の車体前面中央に装着さｉｌて
おり、上記投光器２１から押射さｉする信号光Ｌｔの放
射角θｔ　と受光器２２の感知領域角θｒｉｄ１、例え
ば車両走行中の安全直間距離（約５０　ｍ　）のｈｈａ
において走行レーン幅（約３．５ｍ）の幅の広がりとな
るように設定さＪｌている。

−（：ｌ、−（、受光ｎ％　２２　（’）各受ｆｔ　’
Ｎｒ４域２６ａ、２６ｂ。

２６ｒにおける各感知領域は、それぞＪ１東両４１の前
方左側、前方中央、前方右側からの反射光を検出するよ
うに設定されている。

（，仁で、前記パルス変調器２９から第６図Φ）に示す
ように、＃％返し周期Ｔｐ、パルス幅ＴＷの駆ｆｆ１ｌ
ｌ信号Ｆが出力され、前記投光器２１から波長λ。

偶−＋１照Ｔｗの信号光Ｌｔ　が発光さり、た場合、車
両４１曲前方前記受光器２１の各感知領域角θａ。

θｈ　、θＣ内において、それぞれ甲ｍ　Ｒａ　、　Ｒ
Ｔ＞　、　Ｒｅの位置に先行しているバイツ（ｒｌ下バ
イクとして説明する）等の被測距体４２，４３．４４が
存在したとすノ２ば、各被測距体４２，４３．４４によ
って放射されて受光器２２へ導入される反射光Ｌｒａ。

Ｌ　ｒ　ｈ　＋　Ｌ　ｒｅ　は竺６図（ｄ）　、　（ｒ
＞　、　Ｑｌ）に示される如く、ｉｌｌ記信号光ＴＪｔ
の送出タイミングに対してτ８゜τｂ、τＣだけ遅延し
て受光器２２へ到達する。

受光器２２へ到達した上記各反射光Ｌ　ｒ　ｎ　＋　Ｌ
　ｒｈ　。

Ｌ　ｒ　ｃ　　は、集光レンズ２７で収束されて各受光
領域２６．　Ｆｌ　ｔ　２６　ｂ　＊　２６　ｃ　ヘ導
入される。

そ］７て、各受光領域において、受光領域２６ａからは
反射光Ｌｒａの受光信号Ｇが、受光領域２６ｂからは反
射光Ｌｒｂのぞ・光信号■（が、受光領域２６ｃからは
反射光）、ｒｌ・の受光信号■が出力されて前配信号処
ＴＩＴ！Ｉｉ・１路２３へ供給されろ。

次に、−ｈ記各受光１４号（Ｔ’、、！（、ｌ１ｌ１．
各々プリアンプ３２，３３，３４ｆ２　（１〜３０　ｄ
Ｂ増幅された暖、ゲー）３５，３６．３７へそれぞれ供
給される、ト記ゲー　ト３５．３６．３７は、第６図ｆｊ）　、　
（ｋ）　。

（１）に示すような、演算制御回路３１からＩＶｊ記弼
動信号Ｆに同期したトリガ信号Ｋ（第６図−）に示す）
に応答して順次交替してオンとなるゲート信号り。

Ｍ　、　Ｎが供給されて、順番に前記受光信号’−Ｊ　
Ｉ　ＨＩＩを１パルスずつ通過させ、第６゛図（ハ）に
示すようにシリアルな受光信号として出力する。

・七して、広帯域増幅器３ｏによって上Ｍ＋４シリアル
化された受光信号を増幅成形して第６図眞）に示すよう
な受光タイミング信号Ｊとして演算回路３２へ倶給され
る。

上記演算回路３２では、前記トリガ信号Ｋに対する前記
受光タイミング信号Ｊの各受光タイミングパルスの遅延
時間τａ、τｂ、τ。に基づいて、前記各被測距体４２
，４３．４４までの距離Ｒａ、Ｒｂ。

Ｒｃが算出さね、各方向毎の距離データＰが順次出力さ
れることとなる。

上記の如く、車両４１の航方の左右及び中央の３方向に
おける被測距体までの明離を逐時求めることによって、
被測距体の動向が判断できるう例えば先行車が前方中央
の感知領域角θｂ内を走行中であって、受光器’＄２６
ｂから受光信号が出力されているときに、受光信号が受
光領域２６ｃから出力されるようになった後、受光信号
が消滅したとすれば、先行車は、第５図における車両走
行方向に対して左へ曲るカーブ地点に入っていったこと
が判断できる。

なお、上記実施例においては、受光領域を横方ず、縦方
向、また縦横にマトリクス状に並設すれば、さらに被測
距体の動向を確実に検知することができる。

また、受光領域の数を増加させることによって被測距体
の太きさや形を検知することができる。

そして、本発明の光レーダ装置は、上記実施例の屯間距
ｒ＠測定への応用の他に、航空機の着陸誘導装置等への
応用が考えられる。

以上説明したように、本発明の光レーダ装置にあっては
、受光器における受光部を、光電素子からなる複数の独
立する受光領域を並設すること（でよって形唆し、各受
光領域毎に得らり、る受先雪号に基づいて被測距体まで
の中離および方向を求めるように構成したことにより、
移動する神則炬本の動向を把握したシ、障害物を回避す
ることができる等の利点を有しているう

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光レーダ装置の概略構成全油す図、第２
図はその主要出方を示すタイムチャート。第３図は本発明に係る光レーダ装置の投光器および受光
器の平断面と信号処理回路を示す概略構成図、第４図（
は上記受光器における感知領域の関係を示す図、第５図
は本発明の光レーダ装置を直間距離測定に適用した図、
第６図は同光レーダ装置におりる主要出力θり形を示す
タイムチャートである。２１・−・−・投光器２２・−・・・・受光器２３・・・・・・信号処理回路２６・−・・−・受光部２６ａ、２６ｂ、２６ｃｍ　受光領域Ｌｔ・−・−・　信号光Ｌｒａ　、Ｌｒｂ　、Ｌｒｃ・＝−反射光Ｆ・−・・−
・・・　駆動信号Ｇ、！（、Ｉ・・・・・受光信号

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定の駆動信号に応答して被測距体へ信号光を照
射する投光器と；前記被測距体によって反射される前記信号光の反射光を
集光し、光電素子からなる複数の独立する受光領域が並
設された受光部へ収束させる受光器と；前記受光部における各受光領域毎に得られる受光信号の
受光タイミングと前記駆動信号の送出タイミングとに基
づいて、各受光領域に対応する方向毎の被測距体までの
距離を求める信号処理手段とを備えてなることを特徴と
する光レーダ装置。