JPH07159538A - 光照射式測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学式車間メータによって代表される光照射
式測距装置の検出エリアの最適化を図る。 【構成】 光学式車間メータは走行車体に搭載され、一
対の投光手段１及び受光手段２を備えている。投光手段
１は所定の照射角範囲で中央光束３及び周辺光束４を含
む一次光５を所定の距離領域にある目標車体に投光す
る。受光手段２は目標車体から反射した二次光１０を受
光してその戻り時間を検出し車間距離を測定する。投光
手段１は、周辺光束４の強度を可変的に抑制する液晶フ
ィルタ１５を備えている。これにより、遠距離領域で周
辺光束４を無効化するとともに中央光束３を有効に保っ
て実効照射角範囲を狭角化する。一方近距離領域で周辺
光束４を有効に保って実効照射角範囲を広角化する。さ
らに液晶フィルタ１５を制御して周辺光束４の強度を調
整する制御回路１７を備えており、実効照射角範囲を最
適設定可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は発光体からの出射光を目
標物に照射し、その反射光の戻り時間を検出して目標物
までの距離を測定する光照射式測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から光照射式測距装置は様々な分野
において非接触で遠隔の距離測定に利用されている。例
えば光学式車間メータに応用されている。光学式車間メ
ータは走行車体に搭載され、一対の投光手段及び受光手
段を備えている。投光手段は、所定の照射角範囲で中央
光束及び周辺光束を含む一次光を所定の距離領域にある
目標車体に投光する。一方、受光手段は該目標車体から
反射した二次光を受光してその戻り時間を検出し車間距
離を測定する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図５に示す様に、所定
の車線１００に沿って走行する車体１０１には光学式車
間メータが搭載されている。この車間メータに組み込ま
れている投光手段１０２は前方に向って所定の照射角範
囲１０３で一次光１０４を投光する。前述した様に、こ
の一次光１０４には車線１００の中央ライン１０５に沿
って進行する中央光束と、該中央ラインから斜行する周
辺光束とが含まれる。一次光は前方の目標車体により反
射され二次光として逆進し受光検出される。一次光の到
達距離は有限であり、これを超えると目標物から反射さ
れた二次光の強度が微弱となる為検出不能である。従っ
て、通常測距が可能な検出エリア１０６は図示する様に
略扇形となっている。目標車体が近接した状態では視角
が広がる為照射角範囲１０３を広めに設定しないと目標
車体のターゲット（反射板）を捕捉できない惧れがあ
る。しかしながら、照射角範囲を広げすぎると、遠距離
領域において検出エリア１０６が横方向に拡大し隣接車
線を含む惧れがある。この場合には目標車体外の物体を
検出する惧れがあり問題となっている。

【０００４】一方、図６に示す様に、照射角範囲１０３
を狭く設定すれば、遠距離領域において検出エリア１０
６を縮小化でき、対象となる車線１００のみをカバーで
きる。しかしながら、逆に近距離領域において検出エリ
ア１０６が狭くなりすぎ、目標車体のターゲットを捕捉
できない惧れがある。

【０００５】以上の説明から理解される様に、従来の光
学式車間メータでは遠近両距離範囲において必要且つ十
分な条件で過不足なく検出エリア１０６を設定する事が
困難であるという課題があった。そこで、本発明は遠近
両距離領域に対応した検出エリアの設定を可能とする事
を基本的な目的とする。

【０００６】ところで、投光手段の光源としては例えば
半導体レーザ等が利用されており、所定の出力パワーで
レーザ一次光を前方に照射する。しかしながら、出力パ
ワーは変動する為検出エリアは一定しない。パワーが増
大した時には検出エリアは車線の距離方向及び幅方向に
渡って拡大する。逆に出力パワーが減少した時には検出
エリアは相似的に縮小する。この為、出力パワーの変動
あるいはその他の変動原因により、検出エリアが一定せ
ず、誤った測距を行なう惧れがあるという課題がある。
あるいは、遠距離領域に位置する目標車体の測距精度を
高める為、出力パワーを意図的に増大する事が考えられ
る。この時には検出エリアが距離方向のみならず幅方向
にも拡大する為誤った測距を行なう惧れがある。かかる
従来の技術の問題点に鑑み、本発明は一次光強度の変動
に応じて検出エリアの最適化を行なう事を特に目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した本発明の目的を
達成する為に以下の手段を講じた。即ち投光レンズを介
して発光体からの出射光を目標物に照射し、その反射光
の戻り時間を検出して目標物までの距離を測定する光照
射式測距装置において、該投光レンズの周辺部を通過す
る出射光に対して光透過率を電気的に制御可能な部材を
配設し、且つ該光透過率を外部的に調整して出射光の広
がり角を随意に設定可能とした事を特徴とする。さらに
は、該発光体のパワーに応じて光透過率を最適調整可能
とする事を特徴とする。

【０００８】上述した光照射式測距装置は例えば光学式
車間メータに好適である。即ち、本発明にかかる光学式
車間メータは基本的な構成として、走行車体に搭載され
た一対の投光手段及び受光手段を備えている。投光手段
は所定の照射角範囲で中央光束及び周辺光束を含む一次
光を所定の距離領域にある目標車体に投光する。一方、
受光手段は該目標車体から反射した二次光を受光してそ
の戻り時間を検出し車間距離を測定する。かかる構成に
おいて、該周辺光束の強度を可変的に抑制する可変制限
手段を備えており、遠距離領域で該周辺光束を無効化す
るとともに該中央光束を有効に保って実効照射角範囲を
狭角化する。一方近距離領域では、該周辺光束を有効に
保って実効照射角範囲を広角に維持する。さらに、該可
変制限手段を制御して該周辺光束の強度を調整する制御
手段を備えている。これにより実効照射角範囲を最適設
定可能とする。好ましくは前記制御手段は該一次光の強
度を検出する手段を備えている。測定可能な遠距離領域
を伸長する為一次光強度が増大した事を検出すると、こ
れに応じて選択的に周辺光束の強度を自動低下させ実効
照射角範囲の過大な拡張を防止している。

【０００９】

【作用】本発明によれば、周辺光束の強度を選択的に抑
制する制限手段を備えている。中央光束に比較し強度が
減衰した周辺光束は遠距離領域において十分な強度を有
しておらず、目標物から反射逆進した二次光は極めて微
弱であり受光手段によって検出不能である。換言する
と、周辺光束は遠距離領域で無効化される為、実効照射
角範囲が狭角となり、検出エリアの過大な拡張を防止で
きる。これに対し、近距離領域では減衰を受けた周辺光
束もある程度の強度を有しており、目標物によって反射
逆進した成分も受光手段で十分検出可能である。従って
近距離領域では実効照射角範囲が広角に維持され十分な
検出エリアが確保できる。以上により、遠近両距離範囲
に渡って検出エリアを精度良く設定できる。

【００１０】さらに、上述した制限手段は周辺光束の強
度を可変的に抑制する事ができる。この可変制限手段を
制御して該周辺光束の強度を調整する事により実効照射
角範囲を最適化して常に適切な検出エリアを維持でき
る。例えば、投光手段に含まれる光源の出力パワーが増
大するとこれに応じて検出エリアも拡大する。この場合
には周辺光束の減衰量を大きくして強度を低めに調整す
る事により検出エリアの膨張を防止できる。従って、光
源の出力パワー等の変動要因に対処可能であり、常に安
定した検出エリアを維持できる。

【００１１】

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図１は本発明にかかる光照射式測距装
置の第１実施例を表わしており、光学式車間メータに応
用したものである。図示する様に、光学式車間メータは
一対の投光手段１及び受光手段２を備えている。投光手
段１は所定の照射角範囲で中央光束３及び周辺光束４を
含む一次光５を所定の距離領域にある目標車体（図示せ
ず）に投光する。本例ではこの投光手段１は光源となる
半導体レーザ６と投光レンズ７とから構成されている。
半導体レーザ６は駆動回路８により駆動され、発振回路
９から供給される基準信号に応じてパルス変調された一
次光５を放射する。

【００１２】一方、受光手段２は目標車体から反射した
二次光１０を受光検出する。この受光手段２はフォトダ
イオード１１と集光レンズ１２とから構成されている。
フォトダイオード１１はパルス変調された二次光１０の
受光量変化に応じて電気信号を出力する。この電気信号
は位相比較回路１３に入力され、発振回路９から供給さ
れる基準信号に対して位相比較が行なわれ、遅延時間が
検出される。この遅延時間が二次光１０の戻り時間に相
当し、目標車体が遠方にあるほど戻り時間が長くなる。
演算回路１４は位相比較回路１３から出力された戻り時
間情報を演算処理して車間距離情報を出力する。この車
間距離情報は例えば車載モニタ等に表示される。

【００１３】本発明の特徴事項として、周辺光束４の強
度を可変的に抑制する可変制限手段を備えている。本例
ではこの可変制限手段は液晶フィルタ１５から構成され
ている。図示する様に液晶フィルタ１５は投光レンズ７
の前面に配置され、周辺光束４のみを選択的に減衰して
その強度を抑制する。減衰量は液晶フィルタ１５の透過
率に依存している。液晶フィルタ１５は駆動回路１６に
より駆動され、駆動電圧に応じて透過率が変化する。透
過率が低くなると周辺光束４の減衰量が増大し強度が低
下する。逆に透過率が高くなると、減衰量が小さくなり
周辺光束の強度を高めに設定できる。以上の様に、液晶
フィルタ１５は透過率を可変制御可能であり、周辺光束
４の強度を自在に変化させる事ができる。なお、本例で
は可変制限手段として液晶フィルタ１５を用いている
が、本発明はこれに限られるものではない。液晶フィル
タ１５に代えて他の種類の電気光学変調素子を用いる事
ができる。この様に、液晶フィルタ１５を用いて周辺光
束の強度を抑制する事により、遠距離領域で周辺光束を
無効化するとともに、中央光束３を有効に保って実効照
射角範囲を狭角化できる。一方、近距離領域では該周辺
光束４を有効に保持して実効照射角範囲を広角に維持で
きる。

【００１４】さらに、該液晶フィルタ１５を制御して周
辺光束４の強度（減衰量）を調整する制御回路１７が、
駆動回路１６に接続されている。この制御回路１７は駆
動回路１６を介して液晶フィルタ１５の透過率を制御
し、実効照射角範囲を最適設定するものである。制御回
路１７は例えばボリュームを備えており、駆動回路１６
から出力される駆動電圧のレベルを設定する。

【００１５】図２を参照して、図１に示した光学式車間
メータの動作を詳細に説明する。図示する様に、所定の
車線２１に沿って走行する車体２２に、光学式車間メー
タが搭載されている。この光学式車間メータに組み込ま
れている投光手段１は前方に向って一次光５を照射す
る。前述した様に比較的近距離領域ＣＲでは周辺光束４
が有効に保たれており実効照射角範囲ＣＡは比較的広角
である。一方遠距離領域ＦＲにおいては、周辺光束が減
衰を受けている為到達距離が伸びず無効化される。換言
すると、中央光束のみが測距に対し有効に寄与するの
で、実効照射角範囲ＦＡは狭角となっている。この様
に、近距離領域ＣＲで実効照射角範囲ＣＡを広くし、遠
距離領域ＦＲで実効照射角範囲ＦＡを狭くする事によ
り、精度良く検出エリア２３を車線２１に沿って設定で
きる。

【００１６】ところで、投光手段１に含まれる光源の出
力パワーは様々な変動要因を含んでいる。仮に出力パワ
ーが増大方向に変動すると一次光５の強度レベルが全体
的に上昇する為、実線で示した検出エリア２３は点線で
示す検出エリア２４にまで膨張する事になる。この結果
検出エリア２４は車線２１の幅を超えて隣接車線に及ぶ
事となり、誤った測距を行なう惧れが生じる。従って本
発明では、制御回路１７を動作させて駆動回路１６を介
し液晶フィルタ１５の透過率を低めに設定し直す。これ
により光源の出力パワー増大が相殺的に補正され、検出
エリアは最適な状態に復帰可能である。なお本例では制
御回路１７は手動により操作される。又液晶フィルタ１
５はその透過率が可変制御可能であるが、これに加えて
遮光幅（マスク幅）を可変調整可能とする事により、周
辺光束４及び中央光束３の断面積自体を可変とし、より
精度の高い検出エリア２３の最適化が達成できる。な
お、液晶フィルタ１５等の可変光学変調素子に代えて、
ＮＤフィルタ等の純光学減衰部材を用いて、周辺光束の
強度を抑制する事も考えられる。しかしながらこの場合
には出力パワーの変動を補正する事ができず、検出エリ
アの最適な設定を実現できない。

【００１７】図３は、本発明にかかる光学式車間メータ
の第２実施例を示す模式的なブロック図である。基本的
な構成は図１に示した第１実施例と同様であり、対応す
る部分には対応する参照番号を付して理解を容易にして
いる。第１実施例と異なる点は、位相比較回路１３から
出力される遅延時間情報の演算処理を行なう演算回路１
４をＣＰＵ３１に含ませた事と、同じく液晶フィルタ１
５の透過率調整を行なう制御回路１７をＣＰＵ３１に含
ませた事である。さらに、半導体レーザ６から放射され
る一次光５の強度を検出する手段として、追加のフォト
ダイオード３２を備えている。このフォトダイオード３
２は、増幅器（ＡＭＰ）３３、サンプルアンドホールド
回路（Ｓ／Ｈ）３４、アナログ／デジタルコンバータ
（Ａ／Ｄ）３５を介してＣＰＵ３１に接続されている。

【００１８】駆動回路８により半導体レーザ６がインパ
ルス発光され、投光レンズ７により一次光５が目標車体
（図示せず）に照射される。目標車体から反射された二
次光１０が受光レンズ１２によりフォトダイオード１１
上に集光される。位相比較回路１３は、二次光１０の戻
り時間を検出してその結果をＣＰＵ３１に転送する。Ｃ
ＰＵ３１は戻り時間を演算処理して車間距離を計測す
る。一方、追加のフォトダイオード３２で一次光５の発
光パワーをモニタし対応する電気信号を出力する。この
電気信号は増幅器３３により処理可能なレベルまで増幅
され、さらにサンプルアンドホールド回路３４によりサ
ンプリングホールドされる。サンプリングホールドされ
たアナログ電気信号はアナログ／デジタルコンバータ３
５によりデジタル信号に変換され、ＣＰＵ３１に転送さ
れる。ＣＰＵ３１は入力されたデジタル信号に基き半導
体レーザ６の発光パワーが増大されたと判断した時には
所定のデジタル制御信号を出力する。このデジタル制御
信号はデジタル／アナログコンバータ（Ｄ／Ａ）３６に
よりアナログ制御信号に変換され、駆動回路１６を介し
て液晶フィルタ１５の光透過率を低減させる。

【００１９】図４は、図３に示した光学式車間メータの
動作説明に供する模式図である。理解を容易にする為、
図２の模式図と対応する部分には対応する参照符号が付
されている。遠方に位置する目標車体を精度良く検出す
る為に、投光手段１の発光パワーを増大させると、測定
可能な遠距離領域ＦＲが伸長するとともに、検出エリア
４１も全体として膨張し隣接車線に及ぶ様になり誤った
測距が行なわれる惧れがある。そこで、追加のフォトダ
イオード３２により一次光５の強度が増大した事が検出
された時、これに応じて選択的に周辺光束の強度を自動
低下させる。これにより実効照射角範囲ＣＡ，ＦＡの過
大な拡張を防止する事が可能になる。即ち、周辺光束の
強度が抑えられ所定の検出エリア４２を保持するととも
に、中央光束の強度のみが増大し、より遠方の目標車体
を誤まりなく測距する事が可能になる。

【００２０】以上に説明した第１及び第２実施例は特に
光学式車間メータに関するものであるが、本発明はこれ
に限られるものではない。本発明は広く一般に光照射式
測距装置に適応可能である。即ち、投光レンズを介して
発光体からの出射光を目標物に照射し、その反射光の戻
り時間を検出して目標物までの距離を測定する光照射式
測距装置に適用可能であり、該投光レンズの周辺部を通
過する出射光に対して光透過率を電気的に制御可能な部
材を配設し、該光透過率を外部的に調整して出射光の広
がり角を随意に設定可能とした事を特徴とする。さらに
は該発光体のパワーに応じて光透過率を最適調整可能と
する事を特徴とする。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、一
次光に含まれる周辺光束のみを選択的に抑制して近距離
領域で実効照射角範囲を広角化するとともに遠距離領域
で実効照射角範囲を狭角化している。これにより検出エ
リアを精度良く設定可能である。さらに、周辺光束の強
度を可変的に抑制する事により実効照射角範囲を調整し
検出エリアを最適に設定する事ができるという効果があ
る。特に、遠距離領域に位置する目標物の測定精度を高
める為一次光強度を増大した時、これに応じて周辺光束
の強度を自動低下させ実効照射角範囲の過大な拡張を防
止し最適な検出エリアを維持できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光学式車間メータの第１実施例
を示すブロック図である。

【図２】図１に示した光学式車間メータの動作説明に供
する模式図である。

【図３】本発明にかかる光学式車間メータの第２実施例
を示すブロック図である。

【図４】図３に示した光学式車間メータの動作説明に供
する模式図である。

【図５】従来の光学式車間メータの課題説明に供する模
式図である。

【図６】同じく課題説明に供する模式図である。

【符号の説明】

１ 投光手段 ２ 受光手段 ３ 中央光束 ４ 周辺光束 ５ 一次光 ６ 半導体レーザ ７ 投光レンズ ８ 駆動回路 ９ 発振回路 １０ 二次光 １１ フォトダイオード １２ 集光レンズ １３ 位相比較回路 １４ 演算回路 １５ 液晶フィルタ １６ 駆動回路 １７ 制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂内 郁夫 東京都板橋区志村２丁目16番20号 株式会 社コパル内 (72)発明者 藤村 契二 兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28号 富士通テン株式会社内 (72)発明者 梶岡 英樹 兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28号 富士通テン株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光レンズを介して発光体からの出射光
   を目標物に照射し、その反射光の戻り時間を検出して目
   標物までの距離を測定する光照射式測距装置において、 該投光レンズの周辺部を通過する出射光に対して光透過
   率を電気的に制御可能な部材を配設し、該光透過率を外
   部的に調整して出射光の広がり角を随意に設定可能とし
   た事を特徴とする光照射式測距装置。
2. 【請求項２】 投光レンズを介して発光体からの出射光
   を所定のパワーで目標物に照射し、その反射光の戻り時
   間を検出して目標物までの距離を測定する光照射式測距
   装置において、 該投光レンズの周辺部を通過する出射光に対して光透過
   率を電気的に制御可能な部材を配設し、該発光体のパワ
   ーに応じて該光透過率を最適調整可能とする事を特徴と
   する光照射式測距装置。
3. 【請求項３】 走行車体に搭載された一対の投光手段及
   び受光手段を備えており、所定の照射角範囲で中央光束
   及び周辺光束を含む一次光を所定の距離領域にある目標
   車体に投光するとともに、該目標車体から反射した二次
   光を受光してその戻り時間を検出し車間距離を測定する
   光学式車間メータにおいて、 該周辺光束の強度を可変的に抑制する可変制限手段を備
   えており、遠距離領域で該周辺光束を無効化するととも
   に該中央光束を有効に保って実効照射角範囲を狭角化
   し、近距離領域で該周辺光束を有効に保って実効照射角
   範囲を広角化し、 さらに該可変制限手段を制御して該周辺光束の強度を調
   整する制御手段を備えており、実効照射角範囲を最適設
   定可能とする事を特徴とする光学式車間メータ。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、該一次光の強度を検出
   する手段を備えており、測定可能な遠距離領域を伸長す
   る為一次光強度が増大した時、これに応じて選択的に周
   辺光束の強度を自動低下させ実効照射角範囲の過大な拡
   張を防止する事を特徴とする請求項３記載の光学式車間
   メータ。