JP3022987U - Electronic control device for photoelectric rangefinder - Google Patents

Electronic control device for photoelectric rangefinder

Info

Publication number
JP3022987U
JP3022987U JP1995009999U JP999995U JP3022987U JP 3022987 U JP3022987 U JP 3022987U JP 1995009999 U JP1995009999 U JP 1995009999U JP 999995 U JP999995 U JP 999995U JP 3022987 U JP3022987 U JP 3022987U
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulse
signal
amplitude
stop
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1995009999U
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
啓治 冨田
Original Assignee
株式会社ソキア
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ソキア filed Critical 株式会社ソキア
Priority to JP1995009999U priority Critical patent/JP3022987U/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3022987U publication Critical patent/JP3022987U/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】光パルス遅延時間測定法を用いた測距儀用の制
御電子機器を、測定の精度を高めると同時に、該方法の
利点を有効ならしめるように製造すること。 【解決手段】スタート信号及びストップ信号の振幅を直
接的に測定する。測定された振幅に従って、制御技術手
段によってもたらせるのは、一定の帯域以内の振幅を有
するストップパルスのみが測定のために受け入れられる
ように、ストップパルス用の平均値が目標値に制御さ
れ、スタートパルス及びストップパルス用の常に同一の
平均値が各々の測距のために用いられるように、スター
トパルスの振幅が各々の測定のために一定の大きさに制
御されることである。目標値と実際値の差に応じて測定
が開始され、個々の測定が抑えられたり、許容される。
(57) Abstract: To manufacture a control electronic device for a rangefinder using an optical pulse delay time measuring method so as to enhance the accuracy of the measurement and at the same time make the advantages of the method effective. SOLUTION: The amplitudes of a start signal and a stop signal are directly measured. According to the measured amplitude, the control technology means can provide that the average value for the stop pulse is controlled to a target value, so that only stop pulses having an amplitude within a certain band are accepted for measurement, The amplitude of the start pulse is controlled to a constant magnitude for each measurement, so that always the same average value for the start pulse and the stop pulse is used for each distance measurement. The measurement is started according to the difference between the target value and the actual value, and individual measurement is suppressed or allowed.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【考案の属する技術分野】[Technical field to which the device belongs]

本考案は、短い光パルスの光遅延時間の直接的な測定が測距のために用いられ る光電測距儀に設けられた電子制御装置に関する。 The present invention relates to an electronic control device provided in a photoelectric rangefinder in which direct measurement of the optical delay time of a short optical pulse is used for ranging.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

従来、土地測量のために光電測距儀が用いられた。該光電測距儀の測定原理は 、正弦状に変調され・発信され・距離をあけて置かれた反射体から反射されて・ 到着する光波の間の位相差を評価し、そこから距離を推論することにある。この ような測定法では、数キロにおいて±5mmの精度が得られる。しかし、この測定 法の欠点は、測定経過が比較的複雑であることであり、該測定法では、あり得る 位相差の周期性に基づき、漸進的な変調周波数変化によって、測距の明確性を得 る必要がある。このプロセスは比較的長く続くので、用いられる装置は最大限1 0秒の測定時間を必要とする。更に、こうした装置は、距離が数10メートルを 越える場合には、高質な反射体への測定にのみ適当である。到達範囲が非常に大 きいこと、又反射体を有しない目標へ測距すること(受動的な測距)に対しては 、パルス遅延時間測定法が種々の理由により極めて好適である。光パルスを生起 するために、レーザ、例えばパルス駆動のダイオードレーザ(半導体レーザ)が 用いられるときは、反射体又は特に、受動反射の機能を有する目標への到達範囲 は著しく拡大され、測定時間は著しく減少される。しかし、従来、土地測量にこ の方法を用いるのに十分な精度を得ることができなかった。 Traditionally, photoelectric rangefinders have been used for land surveying. The measurement principle of the photoelectric rangefinder is that the phase difference between the arriving light waves that are modulated in a sine shape, transmitted, reflected from a reflector placed at a distance, and arriving is estimated, and the distance is inferred from that. To do. With such a measurement method, an accuracy of ± 5 mm can be obtained in several kilometers. However, the drawback of this measurement method is that the measurement process is relatively complicated, and in this measurement method, the clarity of distance measurement is improved by the gradual modulation frequency change based on the periodicity of the possible phase difference. Need to get. Since this process is relatively long, the equipment used requires a maximum measurement time of 10 seconds. Moreover, such devices are only suitable for measurements on high quality reflectors at distances in excess of tens of meters. The pulse delay time measurement method is extremely suitable for a very large range and for distance measurement to a target having no reflector (passive distance measurement) for various reasons. When a laser, for example a pulsed diode laser (semiconductor laser), is used to generate the light pulses, the reach of the reflector or, in particular, the target with the function of passive reflection is greatly extended and the measuring time is Significantly reduced. However, in the past, it was not possible to obtain sufficient accuracy to use this method for land surveying.

【0003】[0003]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

本考案の課題は、光パルス遅延時間測定法を用いた測距儀用の制御電子機器を 、測定の精度を高めると同時に、該方法の利点を有効ならしめるように製造する ことである。 An object of the present invention is to manufacture a control electronic device for a rangefinder using an optical pulse delay time measuring method so as to enhance the accuracy of the measurement and at the same time make the advantages of the method effective.

【0004】 上記課題を妨げる従来の主な理由は、レーザ光パルスがパルス駆動の半導体レ ーザの高い温度依存性に基づいて比較的高いこと、反射された信号の振幅が大気 の影響により非常に変動すること、及び光パルスの最終的な立上り時間と受光器 の最終的な帯域幅が、信号が一定でないので、かなりのエラーを引き起こすこと である。従って、発信された光パルス(スタートパルス)及び反射され受信され た光パルス(ストップパルス)を、測定精度を損なわない方法で、常に同一の大 きさに制御し、何時目標値が得られるかを確定することが前提となる。この場合 、ストップパルス用の制御範囲は数10乗を越える。何故ならば、高質な反射体 における近い範囲では、不良な反射体での又は反射体を有しない反射における遠 い範囲よりも遥かに大きな反射信号が得られるからである。The main reasons for hindering the above problems are that the laser light pulse is relatively high due to the high temperature dependence of the pulse-driven semiconductor laser, and the amplitude of the reflected signal is extremely high due to the influence of the atmosphere. And the final rise time of the optical pulse and the final bandwidth of the receiver cause significant error because the signal is not constant. Therefore, the emitted light pulse (start pulse) and the reflected and received light pulse (stop pulse) are always controlled to the same magnitude in a way that does not impair the measurement accuracy, and when the target value can be obtained. The premise is to confirm. In this case, the control range for the stop pulse exceeds tens of powers. This is because the near range in a high quality reflector gives a much larger reflection signal than the far range in a poor reflector or in reflection without a reflector.

【0005】 上記課題は、本考案に基づき、請求項1の特徴部分に記載の特徴によって解決 される。本考案の電子制御装置では、スタートパルス及びストップパルスが同一 の受光器によって受信されることが前提になっている。この場合、受光器は、実 質的に、受信した光を電気信号に変換する光感度の高い素子、例えばホトダイオ ード、該ホトダイオードの給電用の制御電子機器、ホトダイオード又は増幅器の 自動的な感度制御のための割込み可能な回路により構成される。The problem is solved according to the invention by the features of the characterizing part of claim 1. In the electronic control device of the present invention, it is premised that the start pulse and the stop pulse are received by the same light receiver. In this case, the receiver is essentially a highly photo-sensitive element that converts the received light into an electrical signal, such as a photodiode, control electronics for powering the photodiode, the automatic sensitivity of the photodiode or amplifier. It is composed of an interruptable circuit for control.

【0006】 測定プロセスで周期的に発信される光パルスは、装置内で、わずかな部分、ダ イオードに向けられ、合成する電気パルスが増幅器で増幅される。距離に応じて 、少し遅れて、反射された信号が到着し、増幅された電気信号にも変換される。 増幅器のアナログ式の変調範囲にある2つのパルスが常に一定の大きさに制御さ れねばならないので、2つのパルスは分離したラインに送られて、振幅を別々に 測定することができる。この場合、パルスがわずかなナノ秒のパルス幅を有する のは、パルス繰返し数が高いにも拘らず、用いられた光学出力電力によって、危 険な範囲に至らないようにするため、及び連続的な直接的なアナログ・デジタル 変換等のような技術が目的に適わないので、パルスの短い立上り時間と幅によっ て、測距の不鮮明を予め制限するため、であることが前提になっている。The light pulses emitted periodically in the measurement process are directed in the device to a small part, the diode, and the combined electrical pulse is amplified by an amplifier. Depending on the distance, the reflected signal arrives after a short delay and is also converted into an amplified electrical signal. Since the two pulses in the analog modulation range of the amplifier must always be controlled to a constant magnitude, the two pulses can be sent on separate lines and the amplitudes can be measured separately. In this case, the pulse has a pulse width of only a few nanoseconds, in order to ensure that the optical output power used does not lead to a dangerous range, despite the high pulse repetition rate, and is continuous. Since techniques such as direct analog-to-digital conversion are not suitable for the purpose, it is premised that it is because the short rise time and width of the pulse limits the blurring of the distance measurement in advance. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】 光パルス遅延時間測定法を用いた光電測距儀用の電子制御装置において、一定 の時間間隔で周期的に発信された短い光パルスのうちの小成分(スタートパルス )が受光器に直接向けられ、測距されるべき対象物から反射された光パルス(ス トップパルス)が、往復の遅延時間だけ遅れて、スタートパルスと同様に、受光 器に制御可能に減衰して向けられ、2つの光パルスが、前記受光器によって、距 離に依存しており時間間隔で密に連続している2つのアナログ電気パルスすなわ ちスタートパルス及びストップパルスに変換されることによって生起されるスタ ートパルス及びストップパルスの各々の振幅は、実際の測定プロセスの前及びそ の最中に、測距に必要な条件を創出するために、各々のパルス発信によって直接 的に測定され、詳しくは、電気出力ラインを通って前記受光器から送られる2つ のパルスはコンパレータによって論理信号に変換され、時間測定装置に送られ、 他方では他の論理信号を生起するために用いられ、該論理信号は、スタートパル スが前記コンパレータを通過した直後に、2つのアナログスイッチ(双方のうち 予め一方は導通され、他方は阻止された)を反転させるので、コンパレータ分路 に対し平行に直接又は緩衝増幅器を介して前記2つのアナログスイッチに送られ かつ切換プロセスによって2つの別個のラインに分離されるアナログ電気パルス は、その都度ダイオードを介して、他のアナログスイッチによってその都度パル スの到着前に放電された夫々のコンパレータで積分され、前記コンデンサに残留 している電圧は、2つのサンプルホールド回路によって次のパルス発信まで固定 される振幅を表わし、常に新たなパルスが発信されることによって、サンプルホ ールド回路の出力端には段階状電圧信号が生じており、ストップパルスの振幅は 、以下のために、すなわち、平均のストップパルス信号振幅を、正確な測距のた めに常に一定の平均値に制御し、詳しくは、対応する段階状電圧信号が、光学ス トップパルスの光路に設けられ、これにより該光学ストップパルスの振幅を変化 する減衰フィルタ又は遮光手段を回動又は回転する装置に作用するモータの駆動 のために評価されるために、及び/又は、コンパレータにより、個々のパルス発 信のために、段階状電圧信号を目標値範囲と比較することによって、ストップパ ルス振幅が測距のために予め設定された振幅以下にあるか否かを確認するために 、及び/又は、コンパレータにより、平均化された段階状電圧信号を目標値範囲 又は目標値と比較することによって、ストップパルス振幅の平均値が測距に必要 な範囲以内にあるか否かを確認するために、及び、これから実際の測距プロセス のためのスタート信号を供給するために用いられ、スタートパルスの振幅は、以 下のために、すなわち、演算増幅器又はコンパレータにより、段階状電圧信号を 、スタートパルスのために予め設定された基準値と比較することによって、受光 器の感度制御のための制御信号を受信するために、及び、目標値及び実際値が狭 い範囲内で一致するように、前記受光器の感度を制御するために用いられること を特徴とする。In an electronic control device for a photoelectric rangefinder using an optical pulse delay time measuring method, a small component (start signal) of short optical pulses periodically emitted at a constant time interval is used. Pulse) is directly directed to the receiver, and the light pulse (stop pulse) reflected from the object to be measured is delayed by the round-trip delay time and can be controlled by the receiver like the start pulse. Attenuated and directed two light pulses are converted by the receiver into two analog electrical pulses, namely a start pulse and a stop pulse, which are distance-dependent and closely spaced in time intervals. The amplitude of each of the start and stop pulses caused by the pulse pulses is generated before and during the actual measurement process in order to create the conditions necessary for ranging. Two pulses, which are measured directly by the sensor and, in particular, through the electrical output line from the photoreceiver, are converted by a comparator into a logic signal and sent to a time measuring device, while on the other hand another logic signal is generated. The logic signal inverts two analog switches (one of which was previously conducting and the other was blocked) immediately after the start pulse passed through the comparator, so that the comparator component The analog electrical pulse, which is sent parallel to the path either directly or via a buffer amplifier to the two analog switches and which is separated into two separate lines by the switching process, is in each case via a diode and by another analog switch. Each time it is integrated by each comparator discharged before the arrival of the pulse, it remains in the capacitor. The generated voltage represents the amplitude that is fixed by the two sample and hold circuits until the next pulse is emitted, and a new pulse is always emitted, so that a stepped voltage signal is generated at the output end of the sample and hold circuit. The amplitude of the stop pulse is controlled for the following reasons: that is, the average stop pulse signal amplitude is controlled to a constant average value for accurate distance measurement. Is provided in the optical path of the optical stop pulse, and thereby evaluated for driving a motor acting on a device that rotates or rotates an attenuation filter or a light shielding means that changes the amplitude of the optical stop pulse, And / or a comparator is used to determine the stop pulse amplitude by comparing the stepped voltage signal with a setpoint range for individual pulse emission. Stop to check if the amplitude is below a preset amplitude for distance and / or by comparing the averaged stepped voltage signal with a target value range or target value by a comparator. The amplitude of the start pulse is used to check whether the average value of the pulse amplitude is within the range required for distance measurement and to supply the start signal for the actual distance measurement process. , For receiving a control signal for controlling the sensitivity of the photoreceiver by comparing the stepped voltage signal with a preset reference value for the start pulse, by: And to control the sensitivity of the photodetector so that the target value and the actual value match within a narrow range.

【0008】[0008]

【考案の実施の形態】[Embodiment of device]

以下、添付した図面に基づき、本考案の光パルス遅延時間測定法を用いた光電 測距儀用の制御技術装置に関する一実施の形態を詳述する。 Hereinafter, an embodiment of a control technology device for a photoelectric rangefinder using the optical pulse delay time measuring method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0009】 図1は光電測距儀用の制御技術装置の第1の実施の形態を示している。FIG. 1 shows a first embodiment of a control technology device for a photoelectric rangefinder.

【0010】 増幅器のアナログ式の出力信号1はコンパレータ2を介して送られて、論理パ ルス3に形成され、該論理パルス3は一方では実際の測距回路4に送られ、他方 ではフリップフロップ6のクロック入力端5に送られる。測距回路4では、スタ ートパルスとストップパルスの制御に基づいて、測距のために評価が行なわれる が、ここではこれ以上記述しない。論理パルス3を送る際には、短いパルスに基 づいてECL互換性の出力段を有する必要があるコンパレータ2の出力信号は、 予めリセットされたフリップフロップ6が、第1のパルスの終りすなわちスター トパルス7の後縁でセットされるように選択される。フリップフロップ6の出力 信号は、増幅器段8内で、高速のアナログスイッチ9,10を制御するためのレ ベルで、一方のスイッチが開くと同時に他方が閉じるように適合される。アナロ グ信号は増幅器を離れた後に、緩衝増幅器1Aを介して2つのアナログスイッチ 9,10に送られる。例えば一方のアナログスイッチ9が導通され、他方のアナ ログスイッチ10が遮断されている場合には、スタートパルスは伝導性のあるア ナログスイッチ9を通過し、該アナログスイッチ9はその直後閉じられ、これと 同時に、ストップパルスは、導通される他方のアナログスイッチ10を通過する 。その後に、信号は分離され、2つの同一の分離された回路で更に処理される。 その際に、まず更なる増幅がなされ、次にダイオード11によって通過方向に整 流がなされる。小型のコンデンサ12は他のアナログスイッチ13によって放電 された後に、ダイオード11によって充電される。コンデンサ12でパルスの整 流後にコンデンサ12に残留する電圧はパルス振幅のための尺度である。この電 圧はサンプルホールド回路14に固定され、そこで、その時々のパルスの振幅を 表わし、かつ発信された測定パルスの同期で変化する段階状電圧信号として残留 している。スタートパルスの発信後、最大限の通達範囲に対応する一定の時間後 に、ストップパルスが到達したに違いない。そうでなければ、その都度の個々の 測定を評価することができない(但し、実際の測定プロセスが既に開始された場 合に限る)。こうした監視を担う信号を、サンプルホールド回路15を制御し続 いてアナログスイッチ13によってコンデンサ12を(符号16で)消去するた めに用いることができるので、いずれの個々の測定の後にも振幅測定回路が次の 測定のために解放され、測定された振幅値は次のパルスの到着まで残留している 。The analog output signal 1 of the amplifier is sent via a comparator 2 and formed into a logic pulse 3, which on the one hand is sent to the actual ranging circuit 4 and on the other hand to a flip-flop. Sent to the clock input terminal 5 of 6. In the distance measuring circuit 4, the evaluation is performed for distance measurement based on the control of the start pulse and the stop pulse, but it will not be described further here. When sending a logic pulse 3, the output signal of the comparator 2, which must have an ECL compatible output stage based on a short pulse, is the flip-flop 6, which was reset beforehand, at the end of the first pulse or star. Pulse 7 is selected to be set at the trailing edge. The output signal of the flip-flop 6 is adapted in the amplifier stage 8 to control the high speed analog switches 9, 10 such that one switch opens while the other closes. After leaving the amplifier, the analog signal is sent to the two analog switches 9, 10 via the buffer amplifier 1A. For example, if one analog switch 9 is conducting and the other analog switch 10 is shut off, the start pulse will pass through the conductive analog switch 9, which will be closed immediately thereafter, At the same time, the stop pulse passes through the other analog switch 10 that is made conductive. After that, the signal is separated and further processed in two identical separated circuits. In that case, further amplification is first carried out, and then rectification is carried out in the passing direction by the diode 11. The small capacitor 12 is discharged by another analog switch 13 and then charged by the diode 11. The voltage remaining on capacitor 12 after rectifying the pulse on capacitor 12 is a measure for the pulse amplitude. This voltage is fixed in the sample-and-hold circuit 14 where it remains as a stepwise voltage signal which represents the amplitude of the pulse at each moment and which changes in synchronization with the emitted measuring pulse. After the start pulse is issued, the stop pulse must have arrived after a certain time corresponding to the maximum coverage. Otherwise, it is not possible to evaluate each individual measurement (provided that the actual measurement process has already started). The signal responsible for such monitoring can be used to control the sample-and-hold circuit 15 and subsequently to erase the capacitor 12 (at reference numeral 16) by the analog switch 13, so that the amplitude measuring circuit after any individual measurement. Is released for the next measurement, and the measured amplitude value remains until the arrival of the next pulse.

【0011】 これによって、個々のパルスの振幅を表わす段階状電圧信号が、スタートパル ス及びストップパルスのために、次の個々の測定のための次のパルスの到着まで 残留して、制御のために用いられるようになる。This allows a stepped voltage signal, which represents the amplitude of the individual pulses, to remain due to the start and stop pulses until the arrival of the next pulse for the next individual measurement, for control. Will be used for.

【0012】 どのパルスも直接に測定することが重要である。スタートパルス段階状電圧信 号は演算増幅器17に送られ、目標値18と比較される。例えばアバランシェホ トダイオード(APD)20が用いられる場合に、回路22でホトダイオードの 熱的に安定化されたバイアスは、目標値と測定された実際値とが一致するまで、 コンパレータ又は演算増幅器の出力信号によって変化される。これと共に、周囲 温度又は漏れ電力によってレーザ19に発生する温度変化と、レーザ又は受光器 の老化によって生じる変化とが調整される。APDが用いられる場合には、AP Dのバイアス21は、周知のごとく、ダイオードの内部増幅率が回路22で温度 によって一定に保たれるように、予め熱的に安定化される。スタートパルスの制 御によって、感度を、予め調節されかつ最大限に許容され得る感度から、(AP Dの温度安定化によって)より低い値に制御することができる。温度が上昇する につれてレーザの出力電力が低下するので、目標値の設定が一定であるときは、 発信されかつスタートパルスとしてホトダイオードに導かれる光パルスの成分を 温度に対応して増大することによって、制御が初めから最大限の感度以下の値に 強制されるが故に、どのような場合にも十分な制御範囲が確実に形成される。測 距儀を製造する場合には、1度成分がこうして調節される。It is important to measure every pulse directly. The start pulse stepped voltage signal is sent to the operational amplifier 17 and compared with the target value 18. If, for example, an avalanche photodiode (APD) 20 is used, the thermally stabilized bias of the photodiode in circuit 22 is the output of the comparator or operational amplifier until the target value and the measured actual value match. It is changed by the signal. At the same time, the temperature change caused in the laser 19 by the ambient temperature or the leakage power and the change caused by the aging of the laser or the light receiver are adjusted. If an APD is used, the bias 21 of the APD is pre-thermally stabilized so that the internal gain of the diode remains constant with temperature in circuit 22, as is well known. By controlling the start pulse, the sensitivity can be controlled to a lower value (by temperature stabilization of the APD) from a pre-adjusted and maximally acceptable sensitivity. Since the output power of the laser decreases as the temperature rises, by increasing the component of the optical pulse emitted and guided to the photodiode as a start pulse corresponding to the temperature, when the setting of the target value is constant, Since the control is forced from the beginning to a value below the maximum sensitivity, a sufficient control range is ensured in all cases. When manufacturing a rangefinder, the components are thus adjusted once.

【0013】 スタートパルス段階状電圧信号は3通りの制御技術的な目的に用いられる。第 1に、該信号はストップ信号を所定の目標値に制御するために用いられる。第2 に、個々の測定のいずれの場合にも、目標値と実際値との差が一定の大きさを越 えないか否かが決められる。第3に、目標値と、実際値の平均値とが一定の時間 の間に同一であるときに、実際の測定プロセスが開始される。ストップパルス振 動の変化範囲は、目標及び距離の上記の種々の反射度の点で、スタートパルスの 振動の変化範囲とは著しく異なっている。更に、ストップパルスは大気の影響下 にあり、該大気は密度変化及びビーム偏位によって数10乗以上の振動変化を引 き起こすことがある。この理由から、まず第1に、スタートパルス段階状電圧信 号は演算増幅器23によって目標値24と比較され、差が演算増幅器25で増幅 かつ平均化されて、以下のモータ26を制御するために用いられる。このモータ 26は減衰フィルタ27又は遮光手段をストップパルス用の光路に出し入れして 、ストップパルスを目標値に制御する。大気の影響が統計的なプロセスであるの で、かくして平均値のみがしかるべく制御される。何故ならば、大気の影響に関 する研究が示すように、振幅変動はモータ26によって制御することができない 程に高い周波数成分を有するからである。平均化されたスタートパルス段階状電 圧信号は、2つのコンパレータ28による、正確に調節された基準電圧との比較 によって、同様に情報を伝送する。すなわち、振幅が大きすぎる信号30、振幅 が小さすぎる信号32、振幅が適切な信号31である。該情報は利用者に適切に 表示されるので、利用者は容易に測距儀を目標に向けることができる。振幅が適 当である信号が一定の時間生起されている(すなわち、モータ制御の時定数より 大きい)場合には、実際の測定プロセスは自動的に符号31で開始される。The start pulse stepped voltage signal is used for three control technical purposes. First, it is used to control the stop signal to a predetermined target value. Secondly, in each of the individual measurements it is determined whether the difference between the target value and the actual value does not exceed a certain magnitude. Third, the actual measurement process is initiated when the target value and the average of the actual values are the same for a given time. The variation range of the stop pulse oscillation differs significantly from the variation range of the start pulse oscillation in the above-mentioned various reflectivities of the target and the distance. Furthermore, the stop pulse is under the influence of the atmosphere, and the atmosphere may cause a vibration change of several tenth power or more due to the density change and the beam deviation. For this reason, first of all, the start pulse stepped voltage signal is compared with the target value 24 by the operational amplifier 23 and the difference is amplified and averaged by the operational amplifier 25 in order to control the motor 26 below. Used. This motor 26 puts an attenuation filter 27 or a light shielding means in and out of the optical path for the stop pulse to control the stop pulse to a target value. Since atmospheric effects are a statistical process, only the mean value is thus controlled accordingly. This is because amplitude fluctuations have frequency components that are too high to be controlled by the motor 26, as shown by studies on atmospheric effects. The averaged start pulse stepped voltage signal also conveys information by comparison with an accurately adjusted reference voltage by two comparators 28. That is, a signal 30 having an excessively large amplitude, a signal 32 having an excessively small amplitude, and a signal 31 having an appropriate amplitude. Since the information is properly displayed to the user, the user can easily aim the rangefinder at the target. If a signal of suitable amplitude has been generated for a certain time (ie, greater than the motor control time constant), the actual measurement process is automatically started at 31.

【0014】 他の回路では、ウインドコンパレータ34によって、スタートパルス段階状電 圧信号が、測距に適切でありかつ基準電圧33によって予め設定された範囲にあ るか否かが調べられる。こうして生起された評価信号35は、十分に正確には調 整されない振幅値によってなされた個々の測定を測距回路4で消去するために用 いられる。かくして、通行人、走行する自動車、葉又は大気中の甚だしい妨害、 すなわち反射体との直接的な視覚的結付を妨げるあらゆる妨害によって及ぼされ る測定精度への影響を、測定時間を中断時間だけ延長することによって、容易に 排除することができる。In another circuit, the window comparator 34 checks whether the start pulse stepped voltage signal is suitable for distance measurement and is within the range preset by the reference voltage 33. The evaluation signal 35 generated in this way is used by the distance measuring circuit 4 to cancel individual measurements made by amplitude values which are not adjusted sufficiently accurately. Thus, the effect on the measurement accuracy caused by terrible disturbances in pedestrians, moving cars, leaves or the atmosphere, i.e. any disturbances that prevent direct visual connection with the reflector, is measured only by the interruption time. It can be easily eliminated by extension.

【0015】 本考案の電子制御装置の種々の好ましい実施の形態も、従属の請求項の内容も 考えられる。Various preferred embodiments of the electronic control device according to the invention as well as the subject matter of the dependent claims are conceivable.

【0016】 図2は制御技術装置に通じかつ特に非常な短距離の測定に適切である光学系の 略図である。FIG. 2 is a schematic representation of an optical system which is suitable for control technology equipment and which is particularly suitable for measuring very short distances.

【0017】 スタートパルスとストップパルスを、分離されたラインに接続し、続いて振幅 を測定するために自由になる時間は、特に、光パルスのパルス幅が光遅延時間を 上回るときには、数センチ乃至数メートルの範囲での測定にとって短すぎるので 、好ましくは投光器36及び受光器37用の別個の光路を設ける場合には、光源 39に非接触によって、更に、ロールとして形成され出力端の後方にあるグラス ファイバ部分40を通って送られる光パルスが、目標を往復する純粋な光遅延時 間を越えかつ本考案の制御技術装置を利用できる時間差だけ、遅れることによっ て、スタートパルス38が発生される。The time to connect the start pulse and the stop pulse to separate lines, and subsequently to be free to measure the amplitude, can be several centimeters to several centimeters, especially when the pulse width of the light pulse exceeds the light delay time. It is too short for measurements in the range of a few meters, so that if a separate light path is preferably provided for the sender 36 and the receiver 37, it is contactless to the light source 39 and is also formed as a roll and behind the output end. The start pulse 38 is generated by the light pulse sent through the glass fiber section 40 being delayed beyond the pure light delay time to and from the target and by the time difference available to the control technology device of the present invention. It

【0018】 図3は、本考案の第2の実施の形態を示す回路図であり、受光素子が2つある 他は第1の実施の形態と同じである。FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention, which is the same as the first embodiment except that there are two light receiving elements.

【0019】 図4は本考案の第2の実施の形態を示す概略図である。受光素子が2つあるた めビームスプリッタは1つですみ、反射されるスタートパルスの角度を小さくと れるため装置の小型化がはかれる。FIG. 4 is a schematic view showing a second embodiment of the present invention. Since there are two light receiving elements, only one beam splitter is required, and the angle of the reflected start pulse can be made small, so the device can be downsized.

【0020】[0020]

【考案の効果】[Effect of device]

要約すれば、以下の利点が生じる。 In summary, the following advantages arise.

【0021】 スタートパルスとストップパルスのパルス振幅を別個に測定することによって 、簡単な制御技術手段によるあらゆる測距のための常に同一の前提がもたらされ る。The separate measurement of the pulse amplitudes of the start pulse and the stop pulse leads to the always same premise for any ranging with simple control technology means.

【0022】 受光器を通過する双方のパルスの通過遅延時間は同一であるように、スタート パルスとストップパルスの処理は異ならない。The processing of the start pulse and the stop pulse does not differ so that the transit delay times of both pulses passing through the light receiver are the same.

【0023】 統計的な振幅変動、及び反射体との直接的な視覚的結付の妨害があっても、測 定精度が悪化しないように、個々の測定が振幅測定のための条件を満たしている か否かを即座に調べる。In order to prevent the measurement accuracy from deteriorating even if there are statistical fluctuations in amplitude and interference with direct visual connection with the reflector, each measurement must meet the conditions for measuring amplitude. Immediately check whether or not there is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】光電測距儀用の制御技術装置の第1の実施の形
態を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a control technology device for a photoelectric rangefinder.

【図2】短距離の測定に適した光学系の構成を示す図FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an optical system suitable for measuring a short distance.

【図3】第2の実施の形態を示す回路図FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment;

【図4】第2の実施の形態を示す構成図FIG. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 コンパレータ 4 時間測定装置 7 スタートパルス 9 アナログスイッチ 10 アナログスイッチ 11 ダイオード 12 コンパレータ 13 アナログスイッチ 14 サンプルホールド回路 1A 緩衝増幅器 2 comparator 4 time measuring device 7 start pulse 9 analog switch 10 analog switch 11 diode 12 comparator 13 analog switch 14 sample hold circuit 1A buffer amplifier

Claims (10)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】光パルス遅延時間測定法を用いた光電測距
儀用の電子制御装置において、 一定の時間間隔で周期的に発信された短い光パルスのう
ちの小成分(スタートパルス)が受光器に直接向けら
れ、測距されるべき対象物から反射された光パルス(ス
トップパルス)が、往復の遅延時間だけ遅れて、スター
トパルスと同様に、受光器に制御可能に減衰して向けら
れ、2つの光パルスが、前記受光器によって、距離に依
存しており時間間隔で密に連続している2つのアナログ
電気パルスすなわちスタートパルス及びストップパルス
に変換されることによって生起されるスタートパルス及
びストップパルスの各々の振幅は、実際の測定プロセス
の前及びその最中に、測距に必要な条件を創出するため
に、各々のパルス発信によって直接的に測定され、詳し
くは、電気出力ラインを通って前記受光器から送られる
2つのパルスはコンパレータ2によって論理信号に変換
され、時間測定装置4に送られ、他方では他の論理信号
を生起するために用いられ、該論理信号は、スタートパ
ルスが前記コンパレータを通過した直後に、2つのアナ
ログスイッチ9,10(双方のうち予め一方は導通さ
れ、他方は阻止された)を反転させるので、コンパレー
タ分路に対し平行に直接又は緩衝増幅器1Aを介して前
記2つのアナログスイッチ9,10に送られかつ切換プ
ロセスによって2つの別個のラインに分離されるアナロ
グ電気パルスは、その都度ダイオード11を介して、他
のアナログスイッチ13によってその都度パルスの到着
前に放電された夫々のコンパレータ12で積分され、前
記コンデンサに残留している電圧は、2つのサンプルホ
ールド回路14によって次のパルス発信まで固定される
振幅を表わし、常に新たなパルスが発信されることによ
って、サンプルホールド回路の出力端には段階状電圧信
号が生じており、 ストップパルスの振幅は、以下のために、すなわち平均
のストップパルス信号振幅を、正確な測距のために常に
一定の平均値に制御し、詳しくは、対応する段階状電圧
信号が、光学ストップパルスの光路に設けられ、これに
より該光学ストップパルスの振幅を変化する減衰フィル
タ又は遮光手段を回動又は回転する装置に作用するモー
タの駆動のために評価されるために、及び/又はコンパ
レータにより、個々のパルス発信のために、段階状電圧
信号を目標値範囲と比較することによって、ストップパ
ルス振幅が測距のために予め設定された振幅以下にある
か否かを確認するために、及び/又はコンパレータによ
り、平均化された段階状電圧信号を目標値範囲又は目標
値と比較することによって、ストップパルス振幅の平均
値が測距に必要な範囲以内にあるか否かを確認するため
に、及びこれから実際の測距プロセスのためのスタート
信号を供給するために用いられ、 スタートパルスの振幅は、以下のために、すなわち演算
増幅器又はコンパレータにより、段階状電圧信号を、ス
タートパルスのために予め設定された基準値と比較する
ことによって、受光器の感度制御のための制御信号を受
信するために、及び目標値及び実際値が狭い範囲内で一
致するように、前記受光器の感度を制御するために用い
られること、を特徴とする光電測距儀用の電子制御装
置。
1. An electronic control device for a photoelectric rangefinder using an optical pulse delay time measuring method, wherein a small component (start pulse) of a short optical pulse periodically emitted at a fixed time interval is received. A light pulse (stop pulse), which is directed directly to the receiver and reflected from the object to be measured, is delayed by the round-trip delay time and is controllably attenuated to the receiver, just like the start pulse. A start pulse produced by the conversion of two light pulses by the receiver into two analog electrical pulses, namely a start pulse and a stop pulse, which are distance-dependent and closely continuous in time intervals; The amplitude of each stop pulse is measured directly by each pulse emission in order to create the necessary conditions for ranging before and during the actual measurement process. In particular, the two pulses sent from the photoreceiver through the electrical output line are converted into a logic signal by the comparator 2 and sent to the time measuring device 4, which on the other hand is used to generate another logic signal. The logic signal inverts the two analog switches 9 and 10 (one of which has been previously conducted and the other of which has been blocked) immediately after the start pulse has passed through the comparator, so that the comparator circuit is shunted. In parallel, the analog electrical pulse, which is sent directly or via the buffer amplifier 1A to the two analog switches 9, 10 and which is separated into two separate lines by the switching process, is in each case connected via a diode 11 to the other. The analog switches 13 integrate the respective comparators 12 discharged before the arrival of the pulse each time, and The voltage remaining in the sampler represents an amplitude that is fixed by the two sample and hold circuits 14 until the next pulse is emitted, and a new pulse is constantly emitted, so that the output terminal of the sample and hold circuit has a stepped voltage. The signal is generated, the amplitude of the stop pulse is controlled for the following reasons: the average stop pulse signal amplitude is controlled to a constant average value for accurate distance measurement, and more specifically, the corresponding step voltage. A signal is provided in the optical path of the optical stop pulse, whereby it is evaluated for driving a motor acting on a device for rotating or rotating an attenuation filter or a shading means for changing the amplitude of the optical stop pulse, And / or by means of a comparator, by comparing the stepped voltage signal with a setpoint range for individual pulse generation, the stop pulse amplitude Stop by checking if it is below a preset amplitude for ranging and / or by comparing the averaged stepped voltage signal with a target value range or value by a comparator The amplitude of the start pulse is used to check whether the average value of the pulse amplitude is within the range required for distance measurement and to supply the start signal for the actual distance measurement process. To receive a control signal for the sensitivity control of the receiver, by comparing the stepped voltage signal with a preset reference value for the start pulse by: by means of an operational amplifier or a comparator , And used for controlling the sensitivity of the photodetector so that the target value and the actual value match within a narrow range. Apparatus.
【請求項2】 上記受光器は2つありスタートパルスは
2つのうち1つの受光器に、ストップパルスは別の一方
の受光器に向けられることを特徴とする請求項1に記載
の光電測距儀用の電子制御装置。
2. The photoelectric distance measuring device according to claim 1, wherein there are two light receivers, and the start pulse is directed to one of the two light receivers and the stop pulse is directed to another one of the light receivers. Electronic control device for the purpose.
【請求項3】 出力でのECL互換性のある高速コンパ
レータはコンパレータ2として用いられ、該コンパレー
タの反転出力はECL互換性のあるフリップフロップ6
に送られ、該フリップフロップ6は論理信号に変換され
たスタートパルス7の後縁でセットされ、前記フリップ
フロップ6の、レベルリミッタ素子8を介して適切に適
合された相補的な出力信号により、前記アナログスイッ
チ9,10は、前記スタートパルスの後縁が前記アナロ
グスイッチ9を通過したばかりの正にその時点で、制御
されること、を特徴とする請求項1に記載の光電測距儀
用の電子制御装置。
3. A high speed ECL compatible comparator at the output is used as comparator 2, the inverted output of which is an ECL compatible flip-flop 6.
To the flip-flop 6, which is set at the trailing edge of the start pulse 7 converted into a logic signal, by means of a suitably adapted complementary output signal of the flip-flop 6 via a level limiter element 8. 2. The photoelectric rangefinder according to claim 1, wherein the analog switches 9 and 10 are controlled when the trailing edge of the start pulse has just passed through the analog switch 9 at that time. Electronic control unit.
【請求項4】 クロックにより周期的に論理信号が生起
され、該論理信号は光パルスを発信させ、それから導出
されて、 次の光パルスを発信するまでの時間よりも短い所定の時
間内に、ストップ信号が到着し、該信号が以下のために
用いられるか否か、 すなわち、最大限の測定距離に対応するこの所定の時間
経過後に、正に残留している電圧値を積分コンデンサ1
2で引き受けるサンプルホールド回路14を制御して、
スタートパルス及びストップパルス用の連続的な段階状
電圧信号が前記サンプルホールド回路の出力端に残留す
るようにするために用いられるか否か、を監視する信号
が形成されること、を特徴とする請求項1に記載の光電
測距儀用の電子制御装置。
4. A clock periodically causes a logic signal to be generated, which logic signal causes an optical pulse to be emitted and derived therefrom within a predetermined time which is less than the time to emit the next optical pulse. Whether the stop signal arrives and is used for the following: after this predetermined time corresponding to the maximum measuring distance, the positively remaining voltage value is integrated into the integration capacitor 1
By controlling the sample hold circuit 14 undertaken by 2,
A signal is formed to monitor whether or not a continuous stepwise voltage signal for the start pulse and the stop pulse is used for remaining at the output of the sample and hold circuit. An electronic control device for the photoelectric ranging device according to claim 1.
【請求項5】 前記スタートパルスの前記段階状電圧信
号はコンパレータ又は演算増幅器17によって目標値1
8と比較され、 スタートパルス振幅の目標値と実際値が狭い範囲内で一
致するまで、前記受光器のアバランシュホトダイオード
20用の、ローパスフィルタによって平均化されたバイ
アスが、前記演算増幅器17の出力電力で制御されるこ
と、を特徴とする請求項1に記載の光電測距儀用の電子
制御装置。
5. The comparator or operational amplifier 17 sets the stepped voltage signal of the start pulse to a target value 1
8 and the bias averaged by the low-pass filter for the avalanche photodiode 20 of the photodetector is the output power of the operational amplifier 17 until the target value and the actual value of the start pulse amplitude match within a narrow range. The electronic control device for a photoelectric range finder according to claim 1, wherein the electronic control device is controlled by.
【請求項6】 前記ストップパルスの前記段階状電圧信
号はウインドコンパレータ34によって目標値範囲と比
較され、「振幅が大きすぎる、振幅が小さすぎる」信号
35は、測距回路4において、関連の個々の測定を抑え
ること、を特徴とする請求項1に記載の光電測距儀用の
電子制御装置。
6. The step voltage signal of the stop pulse is compared with a target value range by a window comparator 34, and the "amplitude too large, amplitude too small" signal 35 is generated in the ranging circuit 4 by the relevant individual 2. The electronic control device for a photoelectric rangefinder according to claim 1, wherein the measurement of is suppressed.
【請求項7】 前記演算増幅器23の、ローパスフィル
タによって平均化された出力信号は、2つのコンパレー
タ28によって前記ストップパルス29の目標値範囲と
比較され、「振幅が大きすぎる、振幅が小さすぎる、振
幅が適当である」信号30,31,32は、前記測距儀
に適切に表示されて、操作者に、前記測距儀を目標に向
けることができるようにすること、を特徴とする請求項
1に記載の光電測距儀用の電子制御装置。
7. The output signal of the operational amplifier 23, which is averaged by a low-pass filter, is compared with a target value range of the stop pulse 29 by two comparators 28, and "amplitude is too large, amplitude is too small, The "appropriate in amplitude" signals 30, 31, 32 are properly displayed on the rangefinder to enable the operator to aim the rangefinder at a target. Item 2. An electronic control device for a photoelectric rangefinder according to Item 1.
【請求項8】 目標値範囲にあるストップパルスの振幅
が平均化された信号31が積分され、 積分された電圧がコンパレータ又は演算増幅器によって
論理信号に変換されるのは、積分された電圧が一定の値
を越えてしまい、そこから形成された論理信号が測距プ
ロセスを開始するために前記測距回路4で用いられると
きであること、を特徴とする請求項1に記載の光電測距
儀用の電子制御装置。
8. A signal 31 in which the amplitudes of stop pulses in a target value range are averaged is integrated, and the integrated voltage is converted into a logic signal by a comparator or operational amplifier so that the integrated voltage is constant. 2. The photoelectric rangefinder according to claim 1, characterized in that it exceeds the value of, and the logic signal formed therefrom is used in the range finding circuit 4 for initiating the range finding process. Electronic control unit.
【請求項9】 グラスファイバで結合され、パルスで駆
動される光源、好ましくはグラスファイバで結合された
半導体レーザダイオードが光伝送素子として用いられ、
前記光学スタート信号30が結合箇所で区分され、前記
受光器に送られる一方、送られた光パルスはなおグラス
ファイバ部分40を通過しなければならないので、スト
ップパルスは、スタートパルスに比べて、目標を往復す
る光遅延時間を越えて遅延させられること、を特徴とす
る請求項1に記載の光電測距儀用の電子制御装置。
9. A glass fiber coupled, pulse driven light source, preferably a glass fiber coupled semiconductor laser diode is used as an optical transmission element,
The stop pulse is compared to the start pulse because the optical start signal 30 is split at the coupling point and sent to the receiver, while the sent optical pulse must still pass through the glass fiber portion 40. 2. The electronic control device for a photoelectric rangefinder according to claim 1, wherein the optical control device is delayed beyond the optical delay time for going back and forth.
【請求項10】 光学装置部分を電子装置部分と分離す
ることができるのは、光源及びホトダイオードがグラス
ファイバで結合された設計になっており、グラスファイ
バ40,41が前記2つの装置部分を結合する光伝送ケ
ーブルとして形成されていることによってであること、
を特徴とする請求項1に記載の光電測距儀用の電子制御
装置。
10. The optical device part can be separated from the electronic device part by a design in which the light source and the photodiode are coupled by a glass fiber, and the glass fibers 40, 41 couple the two device parts. By being formed as an optical transmission cable,
An electronic control device for a photoelectric rangefinder according to claim 1, wherein:
JP1995009999U 1995-09-22 1995-09-22 Electronic control device for photoelectric rangefinder Expired - Lifetime JP3022987U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1995009999U JP3022987U (en) 1995-09-22 1995-09-22 Electronic control device for photoelectric rangefinder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1995009999U JP3022987U (en) 1995-09-22 1995-09-22 Electronic control device for photoelectric rangefinder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP3022987U true JP3022987U (en) 1996-04-02

Family

ID=43158274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1995009999U Expired - Lifetime JP3022987U (en) 1995-09-22 1995-09-22 Electronic control device for photoelectric rangefinder

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3022987U (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112985541A (en) * 2019-12-12 2021-06-18 上海梅山钢铁股份有限公司 Zinc pot liquid level detection device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112985541A (en) * 2019-12-12 2021-06-18 上海梅山钢铁股份有限公司 Zinc pot liquid level detection device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6469778B2 (en) Coherent laser radar system and target measurement method
FI98766C (en) Device and method for measuring visibility and prevailing weather conditions
US4849644A (en) Optoelectric distance measuring apparatus with delay and zero cross detector
US8854609B2 (en) Integrated optical time domain reflectometer
JPH11506825A (en) Light beam rangefinder
Koskinen et al. Comparison of continuous-wave and pulsed time-of-flight laser range-finding techniques
JPH1123709A (en) Distance-measuring device
CN108387902A (en) A kind of ligh-ranging method and apparatus
JPH10227857A (en) Optical range finder
JP2007085758A (en) Lidar device
WO1991001482A1 (en) Wind shear detector
JP2820095B2 (en) Laser measuring device
JP2006010696A (en) Method and device for measuring light signal flight time
FI94559B (en) Method and apparatus for measuring the visibility and light scattering in the atmosphere, in which apparatus a common optic is used for transmission and reception
CN116679310B (en) FMCW laser measuring device
JP3022987U (en) Electronic control device for photoelectric rangefinder
CN107272011B (en) Time point identification method, time point identification circuit system and laser ranging system
CN212749236U (en) Two-dimensional scanning remote laser radar
CN210690828U (en) Laser radar receiving device, laser radar transmitting device and laser radar transmitting system
JP2757638B2 (en) Inter-vehicle distance detection device
FI103218B (en) Remote sensing method and apparatus
JPS6023739Y2 (en) light wave distance meter
JPH04307387A (en) Range finder device
JPH08105971A (en) Ranging method using multi-pulse and device therefor
JPH06289137A (en) Optical range finder