JPS6312543B2 - - Google Patents
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- JPS6312543B2 JPS6312543B2 JP56135566A JP13556681A JPS6312543B2 JP S6312543 B2 JPS6312543 B2 JP S6312543B2 JP 56135566 A JP56135566 A JP 56135566A JP 13556681 A JP13556681 A JP 13556681A JP S6312543 B2 JPS6312543 B2 JP S6312543B2
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- JP
- Japan
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- distance
- pulse
- circuit
- time
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 6
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 231100000989 no adverse effect Toxicity 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電波又は光等の電磁波パルスの物体
までの往復時間により、その物体までの距離を測
定するパルス反射型測距装置に関する。
までの往復時間により、その物体までの距離を測
定するパルス反射型測距装置に関する。
従来、この種の装置としては、発射パルスと反
射パルスの時間間隔を、基準クロツクパルスをカ
ウントすることにより測定し、そのカウント量を
距離に換算する第１の方式、および発射パルスと
反射パルスの時間間隔を電圧に変換し、その電圧
を距離に換算する第２の方式を採用するものがあ
つた。
射パルスの時間間隔を、基準クロツクパルスをカ
ウントすることにより測定し、そのカウント量を
距離に換算する第１の方式、および発射パルスと
反射パルスの時間間隔を電圧に変換し、その電圧
を距離に換算する第２の方式を採用するものがあ
つた。
ところが、これらの方式は、取扱う電波や光の
速度が３×108ｍ／ｓと非常に速いため、時間処
理の誤差が精度に大きな影響を与え、例えば2/3
×10-8秒の誤差が１ｍに相当する程である。
速度が３×108ｍ／ｓと非常に速いため、時間処
理の誤差が精度に大きな影響を与え、例えば2/3
×10-8秒の誤差が１ｍに相当する程である。
特に、第１の方式は、測定精度を上げるために
は高周波（例えば、±１ｍの精度で150MHz）の基
準クロツクパルスが必要となり、必然的にカウン
タなども同様に高速応答が要求されるため、回路
構成が複雑となり、非常に高価となる欠点があ
る。
は高周波（例えば、±１ｍの精度で150MHz）の基
準クロツクパルスが必要となり、必然的にカウン
タなども同様に高速応答が要求されるため、回路
構成が複雑となり、非常に高価となる欠点があ
る。
一方、第２の方式は、第１の方式に比べると高
速応答部分が少なくて済み、回路構成が簡単であ
るが、アナログ電圧を扱うために、温度による影
響が大きく、実用的な精度の実現が困難で、実用
化が不可能であつた。
速応答部分が少なくて済み、回路構成が簡単であ
るが、アナログ電圧を扱うために、温度による影
響が大きく、実用的な精度の実現が困難で、実用
化が不可能であつた。
このため、車輌に搭載して車間距離を測定する
装置として使用する場合などのために、ある程度
の精度（±１ｍ程度）が出、且つ安価な測距装置
が望まれていた。
装置として使用する場合などのために、ある程度
の精度（±１ｍ程度）が出、且つ安価な測距装置
が望まれていた。
本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなされた
ものであり、時間間隔を電圧に変換する方式を採
用しながらも、温度などの環境条件の影響を受け
ないようにすることにより、安価で精度の良い測
距装置を提供することを目的とするものである。
ものであり、時間間隔を電圧に変換する方式を採
用しながらも、温度などの環境条件の影響を受け
ないようにすることにより、安価で精度の良い測
距装置を提供することを目的とするものである。
以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。
本実施例においては、時間間隔を距離電圧に変換
するに際して基準電圧を同一の変換手段により別
のタイミングで基準電圧に変換し比較を行うよう
にし、例え温度によつて距離電圧が変化しても同
時に基準電圧も変化する点を利用し、その温度な
どによる影響を受けないようになつている。ま
た、反射光の検出は、その反射パルスの中心位置
検知を行なうようにして、反射パルスの大小によ
る検出誤差を生じないようにすると共に尖鋭なパ
ルスを発射し、該パルスをそのまま受光増幅する
必要をなくし高速応答部分を必要最小限に押えて
いる。
本実施例においては、時間間隔を距離電圧に変換
するに際して基準電圧を同一の変換手段により別
のタイミングで基準電圧に変換し比較を行うよう
にし、例え温度によつて距離電圧が変化しても同
時に基準電圧も変化する点を利用し、その温度な
どによる影響を受けないようになつている。ま
た、反射光の検出は、その反射パルスの中心位置
検知を行なうようにして、反射パルスの大小によ
る検出誤差を生じないようにすると共に尖鋭なパ
ルスを発射し、該パルスをそのまま受光増幅する
必要をなくし高速応答部分を必要最小限に押えて
いる。
第１図において、１は全体を制御するシーケン
ス制御回路であり、レーザダイオード２を駆動す
る駆動回路３に所定周期で駆動パルスａを送ると
共に、その駆動パルスａより約180度位相のずれ
た０ｍ（最短距離）タイミングパルスｂを時間
T0（後記する最大距離75ｍを光が往復するに要す
る時間）の遅延回路４と定勾配傾斜電圧発生回路
５の動作スタート入力に送り、更にサンプリング
ホールド回路６に対して、距離電圧サンプリング
パルスｄを駆動パルスａから時間T0以上遅れた
時間Tcに出し、その後、定勾配傾斜電圧発生回
路をリセツトし、75ｍ（最大距離）電圧サンプリ
ングパルスｄを更に遅れた時間Tdに出し、０ｍ
電圧サンプリングパルスｅを更に遅れた時間Te
に出す。
ス制御回路であり、レーザダイオード２を駆動す
る駆動回路３に所定周期で駆動パルスａを送ると
共に、その駆動パルスａより約180度位相のずれ
た０ｍ（最短距離）タイミングパルスｂを時間
T0（後記する最大距離75ｍを光が往復するに要す
る時間）の遅延回路４と定勾配傾斜電圧発生回路
５の動作スタート入力に送り、更にサンプリング
ホールド回路６に対して、距離電圧サンプリング
パルスｄを駆動パルスａから時間T0以上遅れた
時間Tcに出し、その後、定勾配傾斜電圧発生回
路をリセツトし、75ｍ（最大距離）電圧サンプリ
ングパルスｄを更に遅れた時間Tdに出し、０ｍ
電圧サンプリングパルスｅを更に遅れた時間Te
に出す。
７は第１受光素子であり、上記レーザダイオー
ド２の発光した光をグラスフアイバーによつて導
いて直接（距離０ｍで）受光するようになつてい
る。そして、その出力は参照基準増幅器８で増幅
され、その増幅器８の出力は第２図に示すように
ピーク値をもつ波形の信号であるが、次段の微分
回路９でピーク値の位置つまり中心位置でゼロク
ロスする微分信号に変換され、その微分信号から
次段のゼロクロス検出回路１０によりゼロクロス
時点で立上るパルスが出て、遅延回路４に入力す
る。そして、遅延回路４で時間T0遅れた信号が
定勾配傾斜電圧発生回路５の電圧上昇動作のスト
ツプ信号となる。
ド２の発光した光をグラスフアイバーによつて導
いて直接（距離０ｍで）受光するようになつてい
る。そして、その出力は参照基準増幅器８で増幅
され、その増幅器８の出力は第２図に示すように
ピーク値をもつ波形の信号であるが、次段の微分
回路９でピーク値の位置つまり中心位置でゼロク
ロスする微分信号に変換され、その微分信号から
次段のゼロクロス検出回路１０によりゼロクロス
時点で立上るパルスが出て、遅延回路４に入力す
る。そして、遅延回路４で時間T0遅れた信号が
定勾配傾斜電圧発生回路５の電圧上昇動作のスト
ツプ信号となる。
なお、上記微分回路９とゼロクロス検出回路１
０によつて増幅器８の出力波形の中心位置を検出
するようにした理由は次のとうりであり、本方式
を採らない場合、レーザダイオードの出力波形は
非常に細い方形波の必要があり、また受光素子、
増幅器等もその波形を忠実に再現する素子を使用
する必要がある。すなわち、一般に簡単なレーザ
ダイオードの駆動方式の場合、出力波形は方形波
ではなく山形状の波形で丸味をおびており、また
第１受光素子７や増幅器８などの応答特性により
更に丸味が増える。一方第１受光素子７に入射す
る光には第３図に示すようにランダム雑音が重畳
しているために適当なレベルのしきい値を設けて
本来の信号を検出する必要があるが、この場合丸
味をおびた波形の信号は、その大小によつてしき
い値からの立上り時刻が異なり、この結果その立
上りを検出すると信号の大小によつて検出時刻が
異なり誤差が生じるようになる。しかし、波形の
中心位置を検出するようにすれば、波形の大小に
よる時間誤差は生じない。
０によつて増幅器８の出力波形の中心位置を検出
するようにした理由は次のとうりであり、本方式
を採らない場合、レーザダイオードの出力波形は
非常に細い方形波の必要があり、また受光素子、
増幅器等もその波形を忠実に再現する素子を使用
する必要がある。すなわち、一般に簡単なレーザ
ダイオードの駆動方式の場合、出力波形は方形波
ではなく山形状の波形で丸味をおびており、また
第１受光素子７や増幅器８などの応答特性により
更に丸味が増える。一方第１受光素子７に入射す
る光には第３図に示すようにランダム雑音が重畳
しているために適当なレベルのしきい値を設けて
本来の信号を検出する必要があるが、この場合丸
味をおびた波形の信号は、その大小によつてしき
い値からの立上り時刻が異なり、この結果その立
上りを検出すると信号の大小によつて検出時刻が
異なり誤差が生じるようになる。しかし、波形の
中心位置を検出するようにすれば、波形の大小に
よる時間誤差は生じない。
１１はレーザダイオード２から放射され、且つ
対象物体に当つて反射した光を受光する第２受光
素子で、前記第１受光素子７と同一性能のものが
使用される。そして、この受光素子１１の出力は
前記参照基準増幅器８と同様な受光増幅器１２で
増幅され、ゲート１３を介して微分回路１４とピ
ーク保持回路１５に入力する。ゲート１３は対象
物体の背景ノイズなどの受光素子１１に入射する
ランダムノイズを除去するためのもので、シーケ
ンス制御回路１によつてレーザ光の発射される少
し以前から前記遅延時間T0よりも若干長めの時
間だけ開く。微分回路１４は次段のゼロクロス検
出回路１６とによつて、前記微分回路９と前記ゼ
ロツクス検出回路１０との組合せと同様に、丸味
をおびた信号波形の中心位置を検出する。そし
て、そのゼロクロス検出回路１６の出力が、定勾
配傾斜電圧発生回路５の動作スタート入力に入つ
ている。ピーク保持回路１５は、第４図に示すよ
うに、ゲート１３からの入力信号のピーク値を保
持する回路であり、次段の微分回路１７によつて
その立上りエツジが微分され、ピーク値（中心位
置）より時間的に若干早い微分パルスが得られ、
その微分パルスが次段の比較器１８で比較レベル
と比較されることにより、上記ピーク値より時間
的に若干早い立上りエツジをもつ検出出力が得ら
れ、定勾配傾斜電圧発生回路５のリセツト入力に
入る。なお、ピーク保持回路１５は、シーケンス
制御回路１によつて、距離電圧サンプリングパル
スｃが出る時のタイミングでクリアされる。
対象物体に当つて反射した光を受光する第２受光
素子で、前記第１受光素子７と同一性能のものが
使用される。そして、この受光素子１１の出力は
前記参照基準増幅器８と同様な受光増幅器１２で
増幅され、ゲート１３を介して微分回路１４とピ
ーク保持回路１５に入力する。ゲート１３は対象
物体の背景ノイズなどの受光素子１１に入射する
ランダムノイズを除去するためのもので、シーケ
ンス制御回路１によつてレーザ光の発射される少
し以前から前記遅延時間T0よりも若干長めの時
間だけ開く。微分回路１４は次段のゼロクロス検
出回路１６とによつて、前記微分回路９と前記ゼ
ロツクス検出回路１０との組合せと同様に、丸味
をおびた信号波形の中心位置を検出する。そし
て、そのゼロクロス検出回路１６の出力が、定勾
配傾斜電圧発生回路５の動作スタート入力に入つ
ている。ピーク保持回路１５は、第４図に示すよ
うに、ゲート１３からの入力信号のピーク値を保
持する回路であり、次段の微分回路１７によつて
その立上りエツジが微分され、ピーク値（中心位
置）より時間的に若干早い微分パルスが得られ、
その微分パルスが次段の比較器１８で比較レベル
と比較されることにより、上記ピーク値より時間
的に若干早い立上りエツジをもつ検出出力が得ら
れ、定勾配傾斜電圧発生回路５のリセツト入力に
入る。なお、ピーク保持回路１５は、シーケンス
制御回路１によつて、距離電圧サンプリングパル
スｃが出る時のタイミングでクリアされる。
よつて、この定勾配傾斜電圧発生回路５の出力
側には、比較器１８の出力パルスでリセツトされ
て零となり、ゼロクロス検出回路１６の出力パル
スで動作スタートして一定勾配で増大する電圧出
力が出る。この出力はゲート１３の出力パルスの
内の最大パルス毎リセツト・セツトされ、鋸歯状
波形となる。よつて、最大値の１番大きな反射信
号でスタートされた後はリセツトされない。そし
て、遅延回路４から時間T0経過時にパルスが出
ると、定勾配傾斜電圧発生回路５の出力電圧は、
その時の電圧を保持する。その電圧は、その後所
定時間すると内部リセツトされ零となる。
側には、比較器１８の出力パルスでリセツトされ
て零となり、ゼロクロス検出回路１６の出力パル
スで動作スタートして一定勾配で増大する電圧出
力が出る。この出力はゲート１３の出力パルスの
内の最大パルス毎リセツト・セツトされ、鋸歯状
波形となる。よつて、最大値の１番大きな反射信
号でスタートされた後はリセツトされない。そし
て、遅延回路４から時間T0経過時にパルスが出
ると、定勾配傾斜電圧発生回路５の出力電圧は、
その時の電圧を保持する。その電圧は、その後所
定時間すると内部リセツトされ零となる。
サンプリングホールド回路６は、シーケンス制
御回路１からの距離電圧サンプリングパルスｃを
受けた時にその時の定勾配傾斜電圧発生回路５の
出力電圧（距離電圧Vx）を出力端子６ａに出し
続け、また０ｍ電圧サンプリングパルスｅを受け
た時にその時の回路５の出力電圧（０ｍ電圧V0）
を出力端子６ｂに出し続け、更に75ｍ電圧サンプ
リングパルスｄを受けた時にその時の回路５の出
力電圧（75ｍ電圧V75）を出力端子６ｃに出し続
ける。そして、再度上記サンプリングパルスｃ，
ｅ，ｄを受けることにより内容を更新する。１９
〜２１は次々に更新した距離電圧Vx、０ｍ電圧
V0、75ｍ電圧V75をレーザ発光パルスの10〜100
発分平均化する平均化回路であり、これによつて
距離電圧Vx、０ｍ電圧V0、75ｍ電圧V75の精度向
上を図つている。
御回路１からの距離電圧サンプリングパルスｃを
受けた時にその時の定勾配傾斜電圧発生回路５の
出力電圧（距離電圧Vx）を出力端子６ａに出し
続け、また０ｍ電圧サンプリングパルスｅを受け
た時にその時の回路５の出力電圧（０ｍ電圧V0）
を出力端子６ｂに出し続け、更に75ｍ電圧サンプ
リングパルスｄを受けた時にその時の回路５の出
力電圧（75ｍ電圧V75）を出力端子６ｃに出し続
ける。そして、再度上記サンプリングパルスｃ，
ｅ，ｄを受けることにより内容を更新する。１９
〜２１は次々に更新した距離電圧Vx、０ｍ電圧
V0、75ｍ電圧V75をレーザ発光パルスの10〜100
発分平均化する平均化回路であり、これによつて
距離電圧Vx、０ｍ電圧V0、75ｍ電圧V75の精度向
上を図つている。
なお、距離電圧Vxはレーザ発光パルスの対象
物体に対する往復時間が長いほど低くなり、０ｍ
電圧V0は最大電圧、75ｍ電圧V75は最小（零）で
ある。つまり、V0＞Vx＞V75の関係にある。
物体に対する往復時間が長いほど低くなり、０ｍ
電圧V0は最大電圧、75ｍ電圧V75は最小（零）で
ある。つまり、V0＞Vx＞V75の関係にある。
２２は平均化回路２０の出力電圧V0と平均化
回路１９の出力電圧Vxとの差V0−Vx＝V0xを出
力する第１差分検出回路、２３は平均化回路２０
の出力電圧V0と平均化回路２１の出力電圧V75と
の差V0−V75＝V075を出力する第２差分検出回路
である。そして、これらの電圧V0xとV075は、
Ａ／Ｄ変換器２４において、V0x／V075の比較が
行なわれ、その結果のアナログ電圧がデジタル信
号に変換される。この場合電圧V0xは周囲温度な
どによつて変化するが、同時に電圧V075も同じよ
うに変化するので、V0x／V075の値は温度などに
よつては変化しない。このV0x／V075の値は対象
物体までの距離に比例する。そして変換したデジ
タル信号を距離表示器２５に加えて距離表示を行
なう。また、検出すべき最小距離（例えば自動車
における最小車間距離）の信号を比較基準として
与えた比較器２６に加えることにより、その最小
距離よりも短距離に対象物体が存在する場合に
は、その比較器２６から比較出力が出て、警報器
２７が動作する。以上の動作の全体のタイミング
チヤートを第５図に示した。Txは発射パルスの
対象物体までの往復時間である。
回路１９の出力電圧Vxとの差V0−Vx＝V0xを出
力する第１差分検出回路、２３は平均化回路２０
の出力電圧V0と平均化回路２１の出力電圧V75と
の差V0−V75＝V075を出力する第２差分検出回路
である。そして、これらの電圧V0xとV075は、
Ａ／Ｄ変換器２４において、V0x／V075の比較が
行なわれ、その結果のアナログ電圧がデジタル信
号に変換される。この場合電圧V0xは周囲温度な
どによつて変化するが、同時に電圧V075も同じよ
うに変化するので、V0x／V075の値は温度などに
よつては変化しない。このV0x／V075の値は対象
物体までの距離に比例する。そして変換したデジ
タル信号を距離表示器２５に加えて距離表示を行
なう。また、検出すべき最小距離（例えば自動車
における最小車間距離）の信号を比較基準として
与えた比較器２６に加えることにより、その最小
距離よりも短距離に対象物体が存在する場合に
は、その比較器２６から比較出力が出て、警報器
２７が動作する。以上の動作の全体のタイミング
チヤートを第５図に示した。Txは発射パルスの
対象物体までの往復時間である。
以上説明したように、本発明は電磁波パルスの
対象物体までの往復時間を変換手段にて第１のタ
イミングで変換して距離電圧として保持し、且つ
予じめ定めた基準時間を上記変換手段にて別の第
２のタイミングで変換して基準電圧として保持
し、上記距離電圧と上記基準電圧との比較により
距離検出を行なうようにしたことを要旨とするも
のである。
対象物体までの往復時間を変換手段にて第１のタ
イミングで変換して距離電圧として保持し、且つ
予じめ定めた基準時間を上記変換手段にて別の第
２のタイミングで変換して基準電圧として保持
し、上記距離電圧と上記基準電圧との比較により
距離検出を行なうようにしたことを要旨とするも
のである。
よつて本発明によれば、距離電圧と基準電圧が
温度影響を受けても同様に変化するので、その比
較結果は変らず、よつて温度による悪影響は受け
なくなる。
温度影響を受けても同様に変化するので、その比
較結果は変らず、よつて温度による悪影響は受け
なくなる。
第１図は本発明の一実施例の装置の回路図、第
２図〜第５図は動作説明のためのタイミングチヤ
ートである。 ２…レーザダイオード、７…第１受光素子、８
…参照光基準増幅器、１１…第２受光素子、１５
…ピーク保持回路、２２，２３…第１、第２差分
検出回路。
２図〜第５図は動作説明のためのタイミングチヤ
ートである。 ２…レーザダイオード、７…第１受光素子、８
…参照光基準増幅器、１１…第２受光素子、１５
…ピーク保持回路、２２，２３…第１、第２差分
検出回路。
Claims (1)
- １ 電磁波パルスを発射して対象物体までの該電
磁波パルスの往復時間を電圧信号に変換し、該電
圧信号を上記対象物体までの距離信号として検出
するパルス反射型測距装置において、上記電磁波
パルスの往復時間を時間電圧変換手段にて第１の
タイミングで電圧に変換して距離電圧として保持
し、且つ予じめ定めた基準時間を上記時間電圧変
換手段にて別の第２のタイミングで電圧に変換し
て基準電圧として保持し、上記距離電圧と上記基
準電圧との比較により距離検出を行なうようにし
たことを特徴とするパルス反射型測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56135566A JPS5837576A (ja) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | パルス反射型測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56135566A JPS5837576A (ja) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | パルス反射型測距装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5837576A JPS5837576A (ja) | 1983-03-04 |
| JPS6312543B2 true JPS6312543B2 (ja) | 1988-03-19 |
Family
ID=15154803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56135566A Granted JPS5837576A (ja) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | パルス反射型測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5837576A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62187272A (ja) * | 1986-02-14 | 1987-08-15 | Nec Home Electronics Ltd | パルスレ−ダ |
| JPS6381289A (ja) * | 1986-09-25 | 1988-04-12 | Fujitsu Ten Ltd | 測距装置 |
| JP4492628B2 (ja) | 2007-03-20 | 2010-06-30 | 株式会社デンソー | 干渉判定方法，ｆｍｃｗレーダ |
-
1981
- 1981-08-31 JP JP56135566A patent/JPS5837576A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5837576A (ja) | 1983-03-04 |
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