JPS604135Y2 - 障害物検知装置 - Google Patents

障害物検知装置

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JPS604135Y2
JPS604135Y2 JP1980105201U JP10520180U JPS604135Y2 JP S604135 Y2 JPS604135 Y2 JP S604135Y2 JP 1980105201 U JP1980105201 U JP 1980105201U JP 10520180 U JP10520180 U JP 10520180U JP S604135 Y2 JPS604135 Y2 JP S604135Y2
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light
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optical filter
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寛 遠藤
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    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/26—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to indicate the vehicle, or parts thereof, or to give signals, to other traffic
    • B60Q1/50—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to indicate the vehicle, or parts thereof, or to give signals, to other traffic for indicating other intentions or conditions, e.g. request for waiting or overtaking
    • B60Q1/52—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to indicate the vehicle, or parts thereof, or to give signals, to other traffic for indicating other intentions or conditions, e.g. request for waiting or overtaking for indicating emergencies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
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    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は太陽光および車両前照灯、街路灯等の照射光の
雑音に影響されないようにして障害物を検知するように
した障害物検知装置に関する。
障害物検知装置として、光信号の波長を地上における太
陽光エネルギ密度が最も低くなる波長、例えば、1.3
8μm±0.02μmに選定することによって太陽光の
雑音に影響されないようにして障害物を検知するように
したものがある。
第1図は、この障害物検知装置を示し、送信信号fを出
力する情報処理部11と、送信信号fを入力して発光波
長λpの変調送信光gを出力する。
例えば、レーザダイオード、発光ダイオード等の発光素
子12と、送信光gを車両前方に送出する送信光学系1
3と、車両前方の障害物による反射光を捕捉する受信光
学系14と、受信光学系14が出力する受信光りを入力
して太陽光等の背光を除去する半値肉入1/2の狭帯域
バンドパス型の光学フィルタ15と光学フィルタ15の
出力を入力し、前述の発光波長丸pに対して十分な分光
感度を有する受光素子16とを有し、前述の情報処理部
11が、受光素子16が出力する反射信号iを入力し、
障害物の距離、方位、相対速度を算出して必要な場。
合に警報信号eを出力する。
送信光学系13は、ビーム巾0.1°以下のペンシルビ
ーム13aを偏向してφ丁″=4°の範囲で走査する場
合と、φ丁=:=4°のビーム巾を有する光ビームを送
出する場合があり、また受信光学系14は、φR==:
4°の受光ビーム巾を有する。
なお、発光波長丸pは、レーザダイオードにおいては発
振波長であり、発光ダイオードにおいてはピーク波長で
ある。
第2図イは、太陽光の波長入とエネルギ密度Pとの関係
を示し、(昭和49年1月号1エレクトロニクス、より
)、曲線Aは大気圏外におけるスペクトル分布であり、
曲線Bは大気の減裏を受けた地表のスペクトル分布であ
る。
曲線Bから明らかなように、波長λ、=1.38μm付
近において、エネルギ密度P1は極めて小さい。
第2図口は、伝播距離30077Lにおける波長入と大
気中の光の透過率Tとの関係を示しく昭和41年4月号
1エレクトロニクスヨより)、前述の波長λ□= 1.
38μmを中心にしたΔλ中0.05μmの範囲即ち、
λo ”1.38±0.025 (1,355〜1.4
05) μmの範囲では、大気中の水蒸気による吸収を
受けて光の透過率T==:25%と与えられる。
今、大気の厚さWを、水蒸気の濃度をも考慮してW=5
X1σ汎とすれば、λ、 =1.38μmにおける損失
りは、前述の光の透過率25%に相当する損失α旧から
1以上より、前述のエネルギ密度P1は、波長λ1の曲
線Aの値PA1=35(mW/c7I!・μ)から、P
i =35X 10−”=35X 1010−9(/c
n! +17& )と与えられる。
従って、発光素子12(第1図)の発光波長λpをλ1
に選定し、送信光学系13より送信エネルギP。
(尖頭値10rrLW)で送出すると十分な信号対雑音
の比(S/N)を得ることができる。
発光素子1,2としては、InGaAsP/InP ヘ
テロ構造、例えば、日立HLP5400を使用すること
によって1.2〜1.4μmの発光波長を得ることがで
きる。
第3図イは光学フィルタ15の透過率特性を示し、通過
帯域中心波長λCは前述の波長入□=1.38μmに選
定され、−3dB帯域巾入1/2=0.010pm=1
0nm、 −20dB帯域巾入1/100≦4Qnmの
特性を有する。
尚、図中Bは、第2図イの曲線Bを拡大して示すもので
ある。
第3図口は光学フィルタ15の通過損失特性を単純化し
て示すものである。
受信光学系14(第1図)の受光面積をS (alt)
、通過損失をLs(dB)とし、光学フィルタ15の挿
入損失をり。
(dB)とすれば、Ls +Lo==7dB、 S
=7 (crl)とし太陽光が受光面に垂直に入射して
いる場合に光学フィルタ15を通過した後の太陽光雑音
電力P′□は、 ”1 = lQlog (P A 1 ・λ1/2・
S)−(Lo+しり=−103(dB)となる。
一方、波長入2=0.85μmにおいては、太陽光雑音
電力P′2は、同様にして P’2: ldBとなる(波長入2の曲線Aの値P A
2=90(mW/cIt・μ)から)。
従って、λp = 1.38μmに選んだ場合は、λp
=0.85μmに選んだ場合に比較して受光雑音のレベ
ル差は104dBにも達する。
以上の構成において、情報処理部11が送信信号fを出
力すると、発光素子12がそれを入力して入p=1.3
8μmの変調送信光gを出力し、送信光学系13が車両
前方に送出する。
車両前方の障害物から反射した光は、受信光学系14に
よって受信され、中心波長入Cが発光波長丸pに等しく
、半値巾λ1/2=10mmの光学フィルタ15に受信
光りを通過させることにより通過帯域外の太陽光を遮断
する。
受光素子16は光学フィルタ15の出力を入力して反射
信号iを出力し、情報処理部11が反射信号iを処理す
る。
発光素子12の発光波長丸pが太陽光のエネルギ密度が
最も低くなる1、38μmに選定されているため、反射
信号iは高いS/N比を有しており、従って、誤検出を
的確に防ぐことができる。
また、この波長は、第2図イ9口から明らかなように、
伝播損失が他の波長に比して極めて大きいため、送信信
号が必要以上にして障害物を検知するようにするため、
大気の透過率及びガラスの透過率が低く、反対に光学フ
ィルタの透過率が高く、太陽光、照射光の雑音に影響さ
れない波長に障害物検知用光信号の波長を選定するよう
にした障害物検知装置を提供するものである。
以下本考案による障害物検知装置を詳細に説明する。
第4図は本考案の一実施例を示し、第1図と同一の部分
は同一の引用数字で示されているので重複する説明は省
略する。
ただ、送信信号fを入力して変調送信号gを出力する発
光素子12aは、例えば、6.4〜8.3μmの発光波
長を得ることができる半導体赤外レーザ(Pbl −x
SnxTe )より構成され、受信光学系14aは、例
えば、厚さ2鴫において1〜21μmの波長を透過する
ヒ素酸塩(As203)ガラス、セレン(Se)ガラス
、アンチモン酸塩(Sb203)ガラス等より構成され
、光学フィルタ15aは、例えば、6.5μmの通過帯
域中心波長を有するファブリペロ−型の干渉フィルタよ
り構成され、また、受光素子16aは、例えば、2〜1
2μmの範囲の波長に良好分光感度を有するフォトダイ
オード(PnSnTe)より構成されている。
以上の構成において、第5図イ9口によって操作を説明
すると次の通りである。
第5図イは、大気の透過率特性a、ガラスの透過率特性
すおよび光学フィルタ15aの透過率特性Cを示し、光
学フィルタ15aの通過帯域中心波長6.5μmの近傍
において大気およびガラスの光透過特性が著しく低下す
ることを示している。
また、第5図口は、光学フィルタ15aの透過率特性を
示し、通過帯域中心波長λCが6.5μmに選定され、
−m帯域幅λ1/2= 0−1 μm、 20dB帯
域幅A 1/100≦0.5μmの特性が与えられてい
る。
いま、情報処理部11が送信信号fを出力すると、発光
素子12aがそれを入力して、λp=6.5μmの変調
送信光gを出力し、送信光学系13が車両前方に送出す
る。
車両前方の障害物から反射した光は、受信光学系14a
によって受信され、前述の中心波長入cが発光波長丸p
に等しく、半値巾λ1/2=0.1μmの光学フィルタ
15aに受信光りを通過させることにより、通過帯域外
の太陽光照明光を遮断する。
受光素子16aは光学フィルタ15aの出力を入力して
、反射信号iを出力し、情報処理部11が反射信号iを
処理する。
発光素子12aの発光波長λpが太陽光の工・ネルギ密
度が最も低く、かつ、車両前照灯、街路灯等の光源前面
のガラスの光透過範囲の波長である6、5μmに選定さ
れているため、反射信号iは高いS/N比を有しており
、従って、誤検出を的確に防ぐことができる。
また、この波長は、大気の透過率が低く、伝播損失が他
の波長に比して極めて大きいため、送信信号が必要以上
に遠方に到達しないことから、他の光システムとの干渉
を低減することができる。
尚、波長λと大気の光の透過率Tとの関係において、前
述のように、波長入t ”6.5μmを中心にしたΔλ
字2μmの範囲、即ち、λo ”6.5±1 (5,5
〜7.5)μmの範囲では、大気中の水蒸気の影響によ
って光の透過率が殆んど零に等しくなることか例えば、
富士通株式会社月間誌 ″FUJITSUJvO1・27.N016(1976
)ニ示すレテいる。
また、車両前照灯、街路灯等の光源前面ガラスを構成す
るガラスの光透過率については、第5図イに示したが、
一般的なガラスの光の透過範囲は次の通りである。
はうけい酸(Pyrex)ガラス 0.28〜4.5μ
mシュランク(Vycor)ガラス 0.21〜5.O
ILm石英(SiO2)ガラス(クォーツ)0.12〜
45μm石英(Sin2)ガラス(溶解シリカ) 0.
21〜4.5μ従って、前述の光源前面ガラスを通過す
る照射光は、最大で5μmの波長であり、5μm以上の
波長成分は殆んど零に等しくなる。
更に、受信光学系14aを構成するガラスの透過波長は
、厚さ2簡において1〜21μmであると述べたが、こ
れを数枚組み合わせるとその範囲をもつと狭くすること
ができるため、障害物検知用の光だけを受光させること
ができる。
以上説明した通り、本考案による障害物検知装置によれ
ば、大気の透過率及びガラスの透過率が低く、反対に光
学フィルタの透過率が高く太陽光、照射光の雑音に影響
されない波長を選定したため太陽光および前記照射光の
雑音に影響されないようにして障害物を検知することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の障害物検知装置の説明図、第2図イは太
陽光の波長入とエネルギ密度Pとの関係を、第2図口は
波長入と大気中の光の透過率Tとの関係を示す説明図、
第3図イ9口は光学フィルタの透過率特性および通過損
失特性を示す説明図。 第4図は本考案の一実施例を示す説明図、第5図イは波
長λと大気中およびガラスの光の透過率Tとの関係を、
第5図口は光学フィルタの透過率特性を示す説明図。 符号の説明11・・・・・・情報処理部、12,12a
・・・・・・発光素子、13・・・・・・送信光学系、
14,14a・・・・・・受信光学系、15,15a・
・・・・・光学フィルタ、16,16a・・・・・・受
光素子。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 大気の透過率及びガラスの透過率が低く、反対に光学フ
    ィルタの透過率が高く、太陽光、照射光の雑音に影響さ
    れない波長である6、5μm±1μmの送信光を出力す
    る発光素子と、 前記送信光を変調して変調送信光を出力する変調回路と
    、 前記変調送信光を車両進行方向に送出する送信光学系と
    、 車両進行方向に存在する物体からの反射光を受信して受
    信光を出力する受信光学系と、 前記受信光を入力し、前記変調送信光の前記波長の帯域
    の前記受信光を通過させる光学フィルタと、 前記光学フィルタを通過した前記受信光を入力して反射
    信号を出力する受光素子と、 前記反射信号を入力処理して障害物を検知する処理回路
    とを有したことを特徴とする障害物検知装置。
JP1980105201U 1980-07-25 1980-07-25 障害物検知装置 Expired JPS604135Y2 (ja)

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