距離検出装置
【目的】 目標物に向って光を発射する発光手段と、該発光手段から発射された光が前記目標物で反射して戻る反射光を受光する受光手段とを備えた距離検出装置において、クロックパルスを用いず、低い周波数領域を扱う回路で距離検出を可能にする。
【構成】 基準直流電圧源１０と、発光手段が光を発射した第１の時点で閉成されるスイッチＳ1 と、入力端子がスイッチＳ1 を介して基準直流電圧源１０に接続され、かつスイッチＳ1 の閉成に伴って基準直流電圧によって充電されるコンデンサＣ1 を備えた積分回路１１と、前記第１の時点で閉成され、かつ受光手段が反射光を受光した第２の時点で開放されるスイッチＳ2 と、このスイッチＳ2 を介して積分回路１１の出力端子に接続され、かつスイッチＳ2 が閉成されている間、積分回路１１の出力によって充電されるコンデンサＣ2 と、このコンデンサＣ2 に充電された電荷量に基づいて距離を演算する演算手段とを設ける。
【構成】 基準直流電圧源１０と、発光手段が光を発射した第１の時点で閉成されるスイッチＳ1 と、入力端子がスイッチＳ1 を介して基準直流電圧源１０に接続され、かつスイッチＳ1 の閉成に伴って基準直流電圧によって充電されるコンデンサＣ1 を備えた積分回路１１と、前記第１の時点で閉成され、かつ受光手段が反射光を受光した第２の時点で開放されるスイッチＳ2 と、このスイッチＳ2 を介して積分回路１１の出力端子に接続され、かつスイッチＳ2 が閉成されている間、積分回路１１の出力によって充電されるコンデンサＣ2 と、このコンデンサＣ2 に充電された電荷量に基づいて距離を演算する演算手段とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光等の光を用いた距離検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば走行中の車両の前方または後方の目標物に向ってレーザ光等の光を発射し、この光が前記障害物で反射して戻るまでの時間を計測し、この時間から目標物までの距離を検出するようにした距離検出装置が知られている。そして、このような従来の距離検出装置では、一般に、クロックオッシレータから発生するクロックパルスの数をカウンタで計測することによって時間を算出するようにしている（実開昭６１−９９０７２号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のようにクロックパルスを用いる場合、クロックパルスが高周波信号よりなるため、このクロックパルスが周辺回路に漏洩して悪影響を与えるという問題があった。そのため上記漏洩を防止する保護回路が必要となり、回路が複雑かつ高価になる欠点があった。
【０００４】上述の課題に鑑み、本発明はクロックパルスを用いることなしに、距離を検出することが可能な距離検出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による距離検出装置は、目標物に向って光を発射する発光手段と、該発光手段から発射された光が前記目標物で反射して戻る反射光を受光する受光手段とを備えた距離検出装置において、基準直流電圧発生源と、前記発光手段が前記光を発射した第１の時点で閉成される第１のスイッチと、入力端子が前記第１のスイッチを介して前記基準直流電圧に接続され、前記第１のスイッチの閉成に伴って充電される第１のコンデンサを備えた積分回路と、前記第１の時点で閉成され、かつ前記受光手段が前記反射光を受光した第２の時点で開放される第２のスイッチと、一端が前記第２のスイッチを介して前記積分回路の出力端子に接続され、前記第２のスイッチが閉成されている期間中、前記積分回路の出力電圧によって充電される第２のコンデンサと、該第２のコンデンサに充電された電荷量に基づいて距離を演算する演算手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【０００６】また本発明では、上記構成に加えて、前記受光手段が前記第２の時点で閉成されて、前記第１のコンデンサの電荷を放電させる第３のスイッチを備えてなることを特徴とするものである。
【０００７】
【作用および効果】本発明による距離検出装置では、発光手段が光を発射した第１の時点で第１スイッチが閉成されるから、積分回路に直流電圧源が接続されて、積分回路の第１のコンデンサに対する充電が開始され、これに伴って積分回路の出力電圧が徐々に上昇する。また第１のスイッチと同時に第２のスイッチも閉成されるから、積分回路の出力電圧によって第２のコンデンサも充電される。そして受光手段が反射光を受光した第２の時点で第２のスイッチが開放されるから、積分回路と第２のコンデンサとの接続が断たれ、第２のコンデンサの両端間には、第１の時点から第２の時点までの期間に応じた電圧が記憶される。したがって、この第２のコンデンサの両端間の電圧値を測定すれば、目標物までの距離を検出できるのである。
【０００８】本発明によれば、扱う信号の周波数領域が低いために、クロックパルスを用いた場合のような保護回路を設ける必要がなくなり、回路の簡素化を図ることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明による距離検出装置の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１０】図１は本発明の一実施例のブロック図を示し、１はレーザダイオード、２はレーザダイオード駆動部、３は高電圧発生部、４はタイマコントロール回路で、タイマコントロール回路４から発せられるスタートパルスによって、レーザダイオード２からレーザ光が目標物に向って周期的に発射されるとともに、上記スタートパルスは測定部５に入力される。
【００１１】一方、目標物で反射した反射光は受光ダイオード６で受光され、受光アンプ７およびピークホールドアンプ８によって反射光に基づく電気信号が増幅かつ検出され、この検出時点で、パルス発生部９からストップパルスが測定部５に入力され、この測定部で、スタートパルスが発せられた第１の時点Ｔ1と、ストップパルスが発せられた第２の時点Ｔ2 との間の時間が測定され、この測定された時間から目標物までの距離が演算されるようになっている。
【００１２】測定部５は、図２に示すように、基準直流電圧Ｖref を供給するための基準直流電圧源１０を備えており、この基準直流電圧源１０は、スタートパルスによって閉成される第１のスイッチＳ1 を介して積分回路１１の入力端子に接続されている。積分回路１１は、オペアンプ１２と抵抗Ｒおよび第１のコンデンサＣ1 とからなるそれ自体は周知の構成を有する。
【００１３】積分回路１１の出力端子には、ストップパルスがインバータ１３によって極性を反転されたパルスによって閉成される第２のスイッチＳ2 を介して第２のコンデンサＣ2 の一端が接続され、さらにコンデンサＣ2 の両端間の電圧をディジタル化し、かつ距離に換算するＡ／Ｄコンバータ１４とが接続されている。また、積分回路１１内の第１のコンデンサＣ1 の両端には、ストップパルスによって閉成される第３のスイッチＳ3 （リセットスイッチ）が接続されている。
【００１４】次に図２の回路の動作を図３を参照して説明する。まず、図１のレーザダイオード１からレーザ光が目標物に向って発射された時点Ｔ1 から、反射光が受光ダイオード６によって受光された時点Ｔ2 の間、図３（ａ）に示すスタートパルスが「Ｌ」から「Ｈ」となり、このスタートパルスによって制御される第１のスイッチＳ1 は、図３（ｂ）に示すように、時点Ｔ1 からＴ2 まで閉成される。したがって、積分回路１１の出力端子には、図３（ｃ）に示すように、基準直流電圧Ｖref が印加され、これに伴って、積分回路１１のコンデンサＣ1 に対する充電が開始され（時点数＝Ｃ1 Ｒ）、積分回路１１の出力端子には図３（ｄ）に示すような電圧が発生する。
【００１５】一方、ストップパルスは、図３（ｅ）に示すように、時点Ｔ1で「Ｈ」から「Ｌ」になり、時点Ｔ2 で「Ｌ」から「Ｈ」となるから、このストップパルスの極性を反転させるインバータ１３の出力によって制御される第２のスイッチＳ2 は、図３（ｆ）に示すように、時点Ｔ1 からＴ2 まで閉成されるから、この間第２のコンデンサＣ2 が積分回路１１の出力電圧によって充電される。そして時点Ｔ2 になると、第２のスイッチＳ2 が開放されて、積分回路１１の出力端子とコンデンサＣ2 との接続が遮断され、この第２のコンデンサＣ2 の両端間に、時点Ｔ1 からＴ2 までの期間に応じた電圧が記憶される。この第２のコンデンサＣ2 の両端間の電圧は、８ビットのＡ／Ｄコンバータ１４によってディジタル化され、かつ後述のような方法によって距離に換算される。すなわち、第２のコンデンサＣ2 に充電された電荷量は、目標物までの距離に相当するものであるから、この電圧の測定によって、目標物までの距離を検出することができるのである。
【００１６】さらにこの場合、上記ストップパルスが時点Ｔ2 において「Ｌ」から「Ｈ」になることにより、ストップパルスによって制御される第３のスイッチＳ3 が閉成されて第１のコンデンサＣ1 の両端間を短絡するから、コンデンサＣ1 に充電されていた電荷は瞬時に放電され、積分回路１１がリセットされる。
【００１７】ここで、Ａ／Ｄコンバータ１４におけるＡ／Ｄ変換の分解能は、最大測定距離に相当する時間をＡ／Ｄコンバータのビット数で除算した商としてあらわされる。例えば８ビットのＡ／Ｄコンバータを使用し、最大測定距離を１００ｍとした場合、Ａ／Ｄ変換の分解能は、６７００nS／２５６≠２６nS／ビット（１ｍ測定時６７nS）となり、これを距離に換算すると、１００ｍ／２５６≠０．４ｍ／ビットとなる。
【００１８】以上の説明から明らかなように、本実施例によればきわめて簡単な回路によって目標物までの距離検出が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による距離検出装置のブロック図
【図２】図１の測定部の一例構成を示す回路図
【図３】図２の回路の動作を示すタイミングチャート
【符号の説明】
１ レーザダイオード
２ レーザダイオード駆動部
３ 高電圧発生部
４ タイマコントロール回路
５ 測定部
６ 受光ダイオード
７ 受光アンプ
８ ピークホールドアンプ
９ パルス発生部
１０ 基準直流電圧源
１１ 積分回路
１２ オペアンプ
１３ インバータ
１４ Ａ／Ｄコンバータ
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光等の光を用いた距離検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば走行中の車両の前方または後方の目標物に向ってレーザ光等の光を発射し、この光が前記障害物で反射して戻るまでの時間を計測し、この時間から目標物までの距離を検出するようにした距離検出装置が知られている。そして、このような従来の距離検出装置では、一般に、クロックオッシレータから発生するクロックパルスの数をカウンタで計測することによって時間を算出するようにしている（実開昭６１−９９０７２号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のようにクロックパルスを用いる場合、クロックパルスが高周波信号よりなるため、このクロックパルスが周辺回路に漏洩して悪影響を与えるという問題があった。そのため上記漏洩を防止する保護回路が必要となり、回路が複雑かつ高価になる欠点があった。
【０００４】上述の課題に鑑み、本発明はクロックパルスを用いることなしに、距離を検出することが可能な距離検出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による距離検出装置は、目標物に向って光を発射する発光手段と、該発光手段から発射された光が前記目標物で反射して戻る反射光を受光する受光手段とを備えた距離検出装置において、基準直流電圧発生源と、前記発光手段が前記光を発射した第１の時点で閉成される第１のスイッチと、入力端子が前記第１のスイッチを介して前記基準直流電圧に接続され、前記第１のスイッチの閉成に伴って充電される第１のコンデンサを備えた積分回路と、前記第１の時点で閉成され、かつ前記受光手段が前記反射光を受光した第２の時点で開放される第２のスイッチと、一端が前記第２のスイッチを介して前記積分回路の出力端子に接続され、前記第２のスイッチが閉成されている期間中、前記積分回路の出力電圧によって充電される第２のコンデンサと、該第２のコンデンサに充電された電荷量に基づいて距離を演算する演算手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【０００６】また本発明では、上記構成に加えて、前記受光手段が前記第２の時点で閉成されて、前記第１のコンデンサの電荷を放電させる第３のスイッチを備えてなることを特徴とするものである。
【０００７】
【作用および効果】本発明による距離検出装置では、発光手段が光を発射した第１の時点で第１スイッチが閉成されるから、積分回路に直流電圧源が接続されて、積分回路の第１のコンデンサに対する充電が開始され、これに伴って積分回路の出力電圧が徐々に上昇する。また第１のスイッチと同時に第２のスイッチも閉成されるから、積分回路の出力電圧によって第２のコンデンサも充電される。そして受光手段が反射光を受光した第２の時点で第２のスイッチが開放されるから、積分回路と第２のコンデンサとの接続が断たれ、第２のコンデンサの両端間には、第１の時点から第２の時点までの期間に応じた電圧が記憶される。したがって、この第２のコンデンサの両端間の電圧値を測定すれば、目標物までの距離を検出できるのである。
【０００８】本発明によれば、扱う信号の周波数領域が低いために、クロックパルスを用いた場合のような保護回路を設ける必要がなくなり、回路の簡素化を図ることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明による距離検出装置の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１０】図１は本発明の一実施例のブロック図を示し、１はレーザダイオード、２はレーザダイオード駆動部、３は高電圧発生部、４はタイマコントロール回路で、タイマコントロール回路４から発せられるスタートパルスによって、レーザダイオード２からレーザ光が目標物に向って周期的に発射されるとともに、上記スタートパルスは測定部５に入力される。
【００１１】一方、目標物で反射した反射光は受光ダイオード６で受光され、受光アンプ７およびピークホールドアンプ８によって反射光に基づく電気信号が増幅かつ検出され、この検出時点で、パルス発生部９からストップパルスが測定部５に入力され、この測定部で、スタートパルスが発せられた第１の時点Ｔ1と、ストップパルスが発せられた第２の時点Ｔ2 との間の時間が測定され、この測定された時間から目標物までの距離が演算されるようになっている。
【００１２】測定部５は、図２に示すように、基準直流電圧Ｖref を供給するための基準直流電圧源１０を備えており、この基準直流電圧源１０は、スタートパルスによって閉成される第１のスイッチＳ1 を介して積分回路１１の入力端子に接続されている。積分回路１１は、オペアンプ１２と抵抗Ｒおよび第１のコンデンサＣ1 とからなるそれ自体は周知の構成を有する。
【００１３】積分回路１１の出力端子には、ストップパルスがインバータ１３によって極性を反転されたパルスによって閉成される第２のスイッチＳ2 を介して第２のコンデンサＣ2 の一端が接続され、さらにコンデンサＣ2 の両端間の電圧をディジタル化し、かつ距離に換算するＡ／Ｄコンバータ１４とが接続されている。また、積分回路１１内の第１のコンデンサＣ1 の両端には、ストップパルスによって閉成される第３のスイッチＳ3 （リセットスイッチ）が接続されている。
【００１４】次に図２の回路の動作を図３を参照して説明する。まず、図１のレーザダイオード１からレーザ光が目標物に向って発射された時点Ｔ1 から、反射光が受光ダイオード６によって受光された時点Ｔ2 の間、図３（ａ）に示すスタートパルスが「Ｌ」から「Ｈ」となり、このスタートパルスによって制御される第１のスイッチＳ1 は、図３（ｂ）に示すように、時点Ｔ1 からＴ2 まで閉成される。したがって、積分回路１１の出力端子には、図３（ｃ）に示すように、基準直流電圧Ｖref が印加され、これに伴って、積分回路１１のコンデンサＣ1 に対する充電が開始され（時点数＝Ｃ1 Ｒ）、積分回路１１の出力端子には図３（ｄ）に示すような電圧が発生する。
【００１５】一方、ストップパルスは、図３（ｅ）に示すように、時点Ｔ1で「Ｈ」から「Ｌ」になり、時点Ｔ2 で「Ｌ」から「Ｈ」となるから、このストップパルスの極性を反転させるインバータ１３の出力によって制御される第２のスイッチＳ2 は、図３（ｆ）に示すように、時点Ｔ1 からＴ2 まで閉成されるから、この間第２のコンデンサＣ2 が積分回路１１の出力電圧によって充電される。そして時点Ｔ2 になると、第２のスイッチＳ2 が開放されて、積分回路１１の出力端子とコンデンサＣ2 との接続が遮断され、この第２のコンデンサＣ2 の両端間に、時点Ｔ1 からＴ2 までの期間に応じた電圧が記憶される。この第２のコンデンサＣ2 の両端間の電圧は、８ビットのＡ／Ｄコンバータ１４によってディジタル化され、かつ後述のような方法によって距離に換算される。すなわち、第２のコンデンサＣ2 に充電された電荷量は、目標物までの距離に相当するものであるから、この電圧の測定によって、目標物までの距離を検出することができるのである。
【００１６】さらにこの場合、上記ストップパルスが時点Ｔ2 において「Ｌ」から「Ｈ」になることにより、ストップパルスによって制御される第３のスイッチＳ3 が閉成されて第１のコンデンサＣ1 の両端間を短絡するから、コンデンサＣ1 に充電されていた電荷は瞬時に放電され、積分回路１１がリセットされる。
【００１７】ここで、Ａ／Ｄコンバータ１４におけるＡ／Ｄ変換の分解能は、最大測定距離に相当する時間をＡ／Ｄコンバータのビット数で除算した商としてあらわされる。例えば８ビットのＡ／Ｄコンバータを使用し、最大測定距離を１００ｍとした場合、Ａ／Ｄ変換の分解能は、６７００nS／２５６≠２６nS／ビット（１ｍ測定時６７nS）となり、これを距離に換算すると、１００ｍ／２５６≠０．４ｍ／ビットとなる。
【００１８】以上の説明から明らかなように、本実施例によればきわめて簡単な回路によって目標物までの距離検出が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による距離検出装置のブロック図
【図２】図１の測定部の一例構成を示す回路図
【図３】図２の回路の動作を示すタイミングチャート
【符号の説明】
１ レーザダイオード
２ レーザダイオード駆動部
３ 高電圧発生部
４ タイマコントロール回路
５ 測定部
６ 受光ダイオード
７ 受光アンプ
８ ピークホールドアンプ
９ パルス発生部
１０ 基準直流電圧源
１１ 積分回路
１２ オペアンプ
１３ インバータ
１４ Ａ／Ｄコンバータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 目標物に向って光を発射する発光手段と、該発光手段から発射された光が前記目標物で反射して戻る反射光を受光する受光手段とを備えてなる距離検出装置において、基準直流電圧源と、前記発光手段が前記光を発射した第１の時点で閉成される第１のスイッチと、入力端子が前記第１のスイッチを介して前記基準直流電圧源に接続され、前記第１のスイッチの閉成に伴って前記基準直流電圧によって充電される第１のコンデンサを備えた積分回路と、前記第１の時点で閉成され、かつ前記受光手段が前記反射光を受光した第２の時点で開放される第２のスイッチと、一端が前記第２のスイッチを介して前記積分回路の出力端子に接続され、前記第２のスイッチが閉成されている期間中、前記積分回路の出力電圧によって充電される第２のコンデンサと、該第２のコンデンサに充電された電荷量に基づいて前記目標物までの距離を演算する演算手段とを備えてなることを特徴とする距離検出装置。
【請求項２】 前記第２の時点で閉成されて、前記第１のコンデンサの電荷を放電させる第３のスイッチを備えてなることを特徴とする請求項１記載の距離検出装置。
【請求項１】 目標物に向って光を発射する発光手段と、該発光手段から発射された光が前記目標物で反射して戻る反射光を受光する受光手段とを備えてなる距離検出装置において、基準直流電圧源と、前記発光手段が前記光を発射した第１の時点で閉成される第１のスイッチと、入力端子が前記第１のスイッチを介して前記基準直流電圧源に接続され、前記第１のスイッチの閉成に伴って前記基準直流電圧によって充電される第１のコンデンサを備えた積分回路と、前記第１の時点で閉成され、かつ前記受光手段が前記反射光を受光した第２の時点で開放される第２のスイッチと、一端が前記第２のスイッチを介して前記積分回路の出力端子に接続され、前記第２のスイッチが閉成されている期間中、前記積分回路の出力電圧によって充電される第２のコンデンサと、該第２のコンデンサに充電された電荷量に基づいて前記目標物までの距離を演算する演算手段とを備えてなることを特徴とする距離検出装置。
【請求項２】 前記第２の時点で閉成されて、前記第１のコンデンサの電荷を放電させる第３のスイッチを備えてなることを特徴とする請求項１記載の距離検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開平５−１１９１５２
【公開日】平成５年（１９９３）５月１８日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−２８２９６７
【出願日】平成３年（１９９１）１０月２９日
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【公開日】平成５年（１９９３）５月１８日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）１０月２９日
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
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