JP2000137077A - パルスレーザ測距装置 - Google Patents
パルスレーザ測距装置Info
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- JP2000137077A JP2000137077A JP10312580A JP31258098A JP2000137077A JP 2000137077 A JP2000137077 A JP 2000137077A JP 10312580 A JP10312580 A JP 10312580A JP 31258098 A JP31258098 A JP 31258098A JP 2000137077 A JP2000137077 A JP 2000137077A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 目標面の角度及び凹凸にに拘わらず光軸中心
までの距離を正確に測定する。 【解決手段】 ３つのカウンタ回路８、９、１０は、レ
ーザ光の発光タイミングで計数値を全てリセットした後
に計数動作を開始し、目標から反射されたレーザ光の受
光タイミングを特性の異なる３つのＣＦＤ回路５、６、
７により検出して計数動作を停止して測距データをそれ
ぞれ出力する。間隔検出回路１１、１２及び判定回路１
３、１４は、ＣＦＤ回路８、９、１０に設定された遅延
時間、出力の受光タイミングとから（受光タイミングの
変化）／（遅延時間の変化）を計算し、最適な受光タイ
ミングを出力するＣＦＤ回路を決定して選択回路１５を
制御し、カウンタ回路８、９、１０のうちの最適な距離
データを出力する。
までの距離を正確に測定する。 【解決手段】 ３つのカウンタ回路８、９、１０は、レ
ーザ光の発光タイミングで計数値を全てリセットした後
に計数動作を開始し、目標から反射されたレーザ光の受
光タイミングを特性の異なる３つのＣＦＤ回路５、６、
７により検出して計数動作を停止して測距データをそれ
ぞれ出力する。間隔検出回路１１、１２及び判定回路１
３、１４は、ＣＦＤ回路８、９、１０に設定された遅延
時間、出力の受光タイミングとから（受光タイミングの
変化）／（遅延時間の変化）を計算し、最適な受光タイ
ミングを出力するＣＦＤ回路を決定して選択回路１５を
制御し、カウンタ回路８、９、１０のうちの最適な距離
データを出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルスレーザ測距
装置に関し、特に、目標面の角度及び凹凸に拘わらず光
軸中心までの測距を高精度に行うことが可能なパルスレ
ーザ測距装置に関する。
装置に関し、特に、目標面の角度及び凹凸に拘わらず光
軸中心までの測距を高精度に行うことが可能なパルスレ
ーザ測距装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】パルスレーザ測距装置は、被測定対象
（目標）に対してレーザ光をパルス状に照射し、目標面
からの反射光を受光して、この照射タイミングと受光タ
イミングとの時間差を計測することにより距離を測定す
る原理に基づくものである。このパルスレーザ測距装置
では、目標面での反射により反射光は鈍ったパルス波形
として受光されることから、このパルス波形から受光タ
イミングを高精度に検出することが重要である。
（目標）に対してレーザ光をパルス状に照射し、目標面
からの反射光を受光して、この照射タイミングと受光タ
イミングとの時間差を計測することにより距離を測定す
る原理に基づくものである。このパルスレーザ測距装置
では、目標面での反射により反射光は鈍ったパルス波形
として受光されることから、このパルス波形から受光タ
イミングを高精度に検出することが重要である。
【０００３】従来のパルスレーザ測距装置では、受光し
たパルス波形から常にそのピーク位置を検出し前記受光
タイミングとする回路が用いられている。このようなピ
ーク検出回路としてＣＦＤ（Constant Fraction Disc
riminator：コンスタントフラクション ディスクリミ
ナータ）回路が使用されている。
たパルス波形から常にそのピーク位置を検出し前記受光
タイミングとする回路が用いられている。このようなピ
ーク検出回路としてＣＦＤ（Constant Fraction Disc
riminator：コンスタントフラクション ディスクリミ
ナータ）回路が使用されている。
【０００４】図３は、従来のＣＦＤ回路の構成を示す図
である。ＣＦＤ回路２０の基本構成は、反射光を検出す
る光検出器からの受光パルスを入力とする減衰回路２１
及び遅延回路２２と、減衰回路２１及び遅延回路２２の
出力を比較するコンパレータ２３とからなる。図４は、
前記ＣＦＤ回路の動作を示す波形図である。
である。ＣＦＤ回路２０の基本構成は、反射光を検出す
る光検出器からの受光パルスを入力とする減衰回路２１
及び遅延回路２２と、減衰回路２１及び遅延回路２２の
出力を比較するコンパレータ２３とからなる。図４は、
前記ＣＦＤ回路の動作を示す波形図である。
【０００５】減衰回路２１は、受光パルスを１／２に減
衰する回路であり、出力として図４に示すように１／２
減衰波形を発生する。また、遅延回路２２は、図４に示
すように振幅が受光パルスと同一であるが、受光パルス
の振幅の１／２におけるパルス幅（半値パルス幅、以下
「受光パルス幅」ともいう）の１／２の遅延時間を有す
る遅延波形を出力する。コンパレータ２３は前記１／２
減衰波形と前記遅延波形との波形比較を行い、波形の交
差点を受光タイミングとして出力する。このＣＦＤ回路
を用いると受光タイミングは目標面が傾斜している場合
においても常に受光パルスのピーク位置となる。
衰する回路であり、出力として図４に示すように１／２
減衰波形を発生する。また、遅延回路２２は、図４に示
すように振幅が受光パルスと同一であるが、受光パルス
の振幅の１／２におけるパルス幅（半値パルス幅、以下
「受光パルス幅」ともいう）の１／２の遅延時間を有す
る遅延波形を出力する。コンパレータ２３は前記１／２
減衰波形と前記遅延波形との波形比較を行い、波形の交
差点を受光タイミングとして出力する。このＣＦＤ回路
を用いると受光タイミングは目標面が傾斜している場合
においても常に受光パルスのピーク位置となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のＣＦＤ回路を使
用したパルスレーザ測距装置においては、受光タイミン
グは目標面が傾斜している場合においても常に受光パル
スのピーク位置となるため、目標面が平面で測距光軸と
直角であれば目標面までの距離を常に正確に測定するこ
とができる。
用したパルスレーザ測距装置においては、受光タイミン
グは目標面が傾斜している場合においても常に受光パル
スのピーク位置となるため、目標面が平面で測距光軸と
直角であれば目標面までの距離を常に正確に測定するこ
とができる。
【０００７】しかしながら、測距の目標面に角度を有し
ていたり凹凸がある場合は、受光パルスのパルス幅が拡
がり、一方遅延回路の遅延時間は一定であるから両者の
比較により受光タイミングを検出するＣＦＤ回路を用い
ると受光タイミングはレーザビーム中心（測距光軸中
心）位置より前方に相当するタイミングとになり、正し
い時間位置より進み測距精度は低下するという問題があ
った。
ていたり凹凸がある場合は、受光パルスのパルス幅が拡
がり、一方遅延回路の遅延時間は一定であるから両者の
比較により受光タイミングを検出するＣＦＤ回路を用い
ると受光タイミングはレーザビーム中心（測距光軸中
心）位置より前方に相当するタイミングとになり、正し
い時間位置より進み測距精度は低下するという問題があ
った。
【０００８】（発明の目的）本発明の目的は、目標面の
角度及び凹凸に拘わらず光軸中心までの距離を正確に測
定することができるパルスレーザ測距装置を提供するこ
とにある。
角度及び凹凸に拘わらず光軸中心までの距離を正確に測
定することができるパルスレーザ測距装置を提供するこ
とにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のパルスレーザ測
距装置は、レーザ光の発光タイミングから反射光の受光
タイミングまでの期間を検出して測距を行うパルスレー
ザ測距装置において、前記受光タイミングの検出手段と
して、受光パルスの減衰波形と遅延波形との比較により
受光パルスのピークを検出するＣＦＤ回路と、前記ＣＦ
Ｄ回路の前記遅延時間の変化量に対する受光タイミング
の変化量を検出し、１以上の場合に前記遅延時間を増加
させることを特徴とする。
距装置は、レーザ光の発光タイミングから反射光の受光
タイミングまでの期間を検出して測距を行うパルスレー
ザ測距装置において、前記受光タイミングの検出手段と
して、受光パルスの減衰波形と遅延波形との比較により
受光パルスのピークを検出するＣＦＤ回路と、前記ＣＦ
Ｄ回路の前記遅延時間の変化量に対する受光タイミング
の変化量を検出し、１以上の場合に前記遅延時間を増加
させることを特徴とする。
【００１０】より具体的には、レーザ光の発光タイミン
グから反射光の受光タイミングまでの期間を検出して測
距を行うパルスレーザ測距装置において、前記反射光の
受光パルスの減衰波形と遅延波形との比較により受光タ
イミングを出力する前記遅延波形の遅延時間が互いに異
なる複数のＣＦＤ回路と、前記発光タイミングにより計
数動作を開始し、前記複数のＣＦＤ回路の出力によりそ
れぞれ計数動作を停止する複数のカウンタ回路と、前記
各ＣＦＤ回路間の時間差を検出する間隔検出回路と、間
隔検出回路の出力から前記遅延波形の遅延時間の変化量
に対する受光タイミングの変化量が１以下のＣＦＤ回路
を検出する検出回路と、前記検出回路で検出されたＣＦ
Ｄ回路のうち最も遅延時間の小さいＣＦＤ回路の出力で
計数動作を停止したカウンタ回路の出力を測距出力とし
て選択する選択回路とを有することを特徴とする。
グから反射光の受光タイミングまでの期間を検出して測
距を行うパルスレーザ測距装置において、前記反射光の
受光パルスの減衰波形と遅延波形との比較により受光タ
イミングを出力する前記遅延波形の遅延時間が互いに異
なる複数のＣＦＤ回路と、前記発光タイミングにより計
数動作を開始し、前記複数のＣＦＤ回路の出力によりそ
れぞれ計数動作を停止する複数のカウンタ回路と、前記
各ＣＦＤ回路間の時間差を検出する間隔検出回路と、間
隔検出回路の出力から前記遅延波形の遅延時間の変化量
に対する受光タイミングの変化量が１以下のＣＦＤ回路
を検出する検出回路と、前記検出回路で検出されたＣＦ
Ｄ回路のうち最も遅延時間の小さいＣＦＤ回路の出力で
計数動作を停止したカウンタ回路の出力を測距出力とし
て選択する選択回路とを有することを特徴とする。
【００１１】また、レーザ光の発光タイミングから反射
光の受光タイミングまでの期間を検出して測距を行うパ
ルスレーザ測距装置において、前記反射光の受光パルス
の減衰波形と順次遅延した遅延波形のそれぞれとの比較
により複数の受光タイミングを出力するＣＦＤ回路と、
前記発光タイミングにより計数動作を開始し、前記複数
の受光タイミングによりそれぞれ計数動作を停止する複
数のカウンタ回路と、前記各受光タイミング間の時間差
を検出する間隔検出回路と、間隔検出回路の出力から前
記遅延波形の遅延時間の変化量に対する受光タイミング
の変化量が１以下の受光タイミングを検出する検出回路
と、前記検出回路で検出された受光タイミングのうち最
も遅延時間の小さい受光タイミングで計数動作を停止し
たカウンタ回路の出力を測距出力として選択する選択回
路とを有することを特徴とする。 （作用）受光パルス波形の減衰波形と目標面の状態に応
じた最適遅延時間の遅延波形との比較により受光タイミ
ングを検出して測距を行う。遅延波形の遅延時間の変化
量に対する受光タイミングの変化量が受光パルス幅の１
／２を境界に変化するので、これを検出して前記遅延時
間を制御し受光タイミングを適正タイミングとする。例
えば、遅延時間の異なる複数のＣＦＤ回路を用い、各Ｃ
ＦＤ回路の出力する受光タイミングから遅延波形の遅延
時間の変化量に対する受光タイミングの変化量の比較を
行い、最適遅延時間のＣＦＤ回路を選択することによ
り、目標面の傾斜等による測距精度の低下を防止する。
光の受光タイミングまでの期間を検出して測距を行うパ
ルスレーザ測距装置において、前記反射光の受光パルス
の減衰波形と順次遅延した遅延波形のそれぞれとの比較
により複数の受光タイミングを出力するＣＦＤ回路と、
前記発光タイミングにより計数動作を開始し、前記複数
の受光タイミングによりそれぞれ計数動作を停止する複
数のカウンタ回路と、前記各受光タイミング間の時間差
を検出する間隔検出回路と、間隔検出回路の出力から前
記遅延波形の遅延時間の変化量に対する受光タイミング
の変化量が１以下の受光タイミングを検出する検出回路
と、前記検出回路で検出された受光タイミングのうち最
も遅延時間の小さい受光タイミングで計数動作を停止し
たカウンタ回路の出力を測距出力として選択する選択回
路とを有することを特徴とする。 （作用）受光パルス波形の減衰波形と目標面の状態に応
じた最適遅延時間の遅延波形との比較により受光タイミ
ングを検出して測距を行う。遅延波形の遅延時間の変化
量に対する受光タイミングの変化量が受光パルス幅の１
／２を境界に変化するので、これを検出して前記遅延時
間を制御し受光タイミングを適正タイミングとする。例
えば、遅延時間の異なる複数のＣＦＤ回路を用い、各Ｃ
ＦＤ回路の出力する受光タイミングから遅延波形の遅延
時間の変化量に対する受光タイミングの変化量の比較を
行い、最適遅延時間のＣＦＤ回路を選択することによ
り、目標面の傾斜等による測距精度の低下を防止する。
【００１２】
【発明の実施の形態】（構成の説明）次に、本発明のパ
ルスレーザ測距方法及び装置の一実施の形態を説明す
る。
ルスレーザ測距方法及び装置の一実施の形態を説明す
る。
【００１３】図１は、本実施の形態の構成を示す図であ
る。本実施の形態は、測距用のレーザ光源より目標に向
けて照射したレーザ光の一部を検出する光検出器１と、
目標からの反射光を検出する光検出器２と、光検出器２
の出力をアンプ４を介して入力する３つの遅延時間の異
なるＣＦＤ回路５、６、７と、光検出器１の出力をアン
プ３介して入力し高繰り返し周波数のクロック（図示し
ない）の計数動作を開始し、各ＣＦＤ回路５、６、７の
出力により前記計数動作を停止して距離を計測するカウ
ンタ回路８、９、１０と、ＣＦＤ回路５、６、７の各出
力の受光タイミング間の時間間隔を検出する間隔検出回
路１１、１２と、間隔検出回路１１、１２の出力から最
適なカウンタ回路８、９、１０の出力を判定する判定回
路１３、１４と、判定回路１３、１４の出力により最適
なカウンタ回路８、９、１０の計数値を選択して出力す
る選択回路１５とから構成される。
る。本実施の形態は、測距用のレーザ光源より目標に向
けて照射したレーザ光の一部を検出する光検出器１と、
目標からの反射光を検出する光検出器２と、光検出器２
の出力をアンプ４を介して入力する３つの遅延時間の異
なるＣＦＤ回路５、６、７と、光検出器１の出力をアン
プ３介して入力し高繰り返し周波数のクロック（図示し
ない）の計数動作を開始し、各ＣＦＤ回路５、６、７の
出力により前記計数動作を停止して距離を計測するカウ
ンタ回路８、９、１０と、ＣＦＤ回路５、６、７の各出
力の受光タイミング間の時間間隔を検出する間隔検出回
路１１、１２と、間隔検出回路１１、１２の出力から最
適なカウンタ回路８、９、１０の出力を判定する判定回
路１３、１４と、判定回路１３、１４の出力により最適
なカウンタ回路８、９、１０の計数値を選択して出力す
る選択回路１５とから構成される。
【００１４】次に、本実施の形態の動作の説明にあたっ
て、まずＣＦＤ回路の基本特性を説明する。前述のよう
にＣＦＤ回路は受光パルスのピーク位置を検出すること
により目標のレーザビーム中心（測距光軸中心）位置を
検出するものであるが、目標面の状態より目標の検出箇
所は変化する。その基本特性は以下〜のようにな
る。すなわち、 遅延時間が常に受光パルス幅の１／２であれば、受光
パルス幅の変化に影響されずに一定の受光タイミングを
発生する。この一定の受光タイミングとは、受光パルス
のピーク位置に対応する。そして、前記条件では目標面
の傾きによらずレーザビーム中心（測距光軸中心）位置
の距離に対応する。
て、まずＣＦＤ回路の基本特性を説明する。前述のよう
にＣＦＤ回路は受光パルスのピーク位置を検出すること
により目標のレーザビーム中心（測距光軸中心）位置を
検出するものであるが、目標面の状態より目標の検出箇
所は変化する。その基本特性は以下〜のようにな
る。すなわち、 遅延時間が常に受光パルス幅の１／２であれば、受光
パルス幅の変化に影響されずに一定の受光タイミングを
発生する。この一定の受光タイミングとは、受光パルス
のピーク位置に対応する。そして、前記条件では目標面
の傾きによらずレーザビーム中心（測距光軸中心）位置
の距離に対応する。
【００１５】遅延時間を一定とした場合、受光パルス
幅が広がると受光タイミングは前倒しとなる。例えば、
目標面に角度を有する斜面目標の場合、測定される距離
値は光軸中心位置よりも近い値となる。
幅が広がると受光タイミングは前倒しとなる。例えば、
目標面に角度を有する斜面目標の場合、測定される距離
値は光軸中心位置よりも近い値となる。
【００１６】受光パルス幅が一定で遅延時間が変化し
た場合、（受信発生タイミングの変化）／（遅延時間の
変化）は、遅延時間が受光パルス幅の１／２より小さい
場合は１以上となり、受光パルス幅の１／２より大きい
場合は１以下となる。
た場合、（受信発生タイミングの変化）／（遅延時間の
変化）は、遅延時間が受光パルス幅の１／２より小さい
場合は１以上となり、受光パルス幅の１／２より大きい
場合は１以下となる。
【００１７】図２は、遅延回路の遅延時間をパラメータ
に受光パルス幅が変化した場合のＣＦＤ回路の受光タイ
ミングの変化を示す図である。同図においてＣＦＤ回路
の特性の傾向としては、遅延時間が受光パルス幅の１／
２の場合に測距時間誤差はゼロとなり、同１／２より大
きい場合は遅れ方向（正）、同１／２より小さい場合に
進み方向（負）となる。例えば受光パルス幅が１２ナノ
秒（ｎｓ）のとき遅延回路の遅延時間が６ｎｓの場合に
測距時間誤差がゼロとなる。
に受光パルス幅が変化した場合のＣＦＤ回路の受光タイ
ミングの変化を示す図である。同図においてＣＦＤ回路
の特性の傾向としては、遅延時間が受光パルス幅の１／
２の場合に測距時間誤差はゼロとなり、同１／２より大
きい場合は遅れ方向（正）、同１／２より小さい場合に
進み方向（負）となる。例えば受光パルス幅が１２ナノ
秒（ｎｓ）のとき遅延回路の遅延時間が６ｎｓの場合に
測距時間誤差がゼロとなる。
【００１８】（動作の説明）次に、本実施の形態の動作
について具体的な数値例を使用して説明する。本実施の
形態は、ＣＦＤ回路を３つ使用して構成した例を示すも
のである。
について具体的な数値例を使用して説明する。本実施の
形態は、ＣＦＤ回路を３つ使用して構成した例を示すも
のである。
【００１９】光検出器１は、測距用のレーザ光源より目
標に向けて照射されたレーザ光の一部を検出して測距を
開始するタイミングパルスを出力する。前記タイミング
パルスはアンプ３を介して測距データを出力する３つの
カウンタ回路８、９、１０に入力され、計数値を全てリ
セットしそれぞれ計数動作を開始させる。カウンタ回路
８、９、１０は前記タイミングパルスから高繰り返し周
波数のクロック信号を計数する。
標に向けて照射されたレーザ光の一部を検出して測距を
開始するタイミングパルスを出力する。前記タイミング
パルスはアンプ３を介して測距データを出力する３つの
カウンタ回路８、９、１０に入力され、計数値を全てリ
セットしそれぞれ計数動作を開始させる。カウンタ回路
８、９、１０は前記タイミングパルスから高繰り返し周
波数のクロック信号を計数する。
【００２０】光検出器２は目標から反射されたレーザ光
を受光し、アンプ４を介して３つの遅延時間の異なるＣ
ＦＤ回路５、６、７に受光パルス波形を出力する。ＣＦ
Ｄ回路５、６、７はそれぞれ遅延時間に差をもたせてい
るので受光パルス波形のピーク及びその近傍のタイミン
グで受光タイミングを出力し、それぞれのタイミングで
カウンタ回路８、９、１０の計数動作を停止させる。
を受光し、アンプ４を介して３つの遅延時間の異なるＣ
ＦＤ回路５、６、７に受光パルス波形を出力する。ＣＦ
Ｄ回路５、６、７はそれぞれ遅延時間に差をもたせてい
るので受光パルス波形のピーク及びその近傍のタイミン
グで受光タイミングを出力し、それぞれのタイミングで
カウンタ回路８、９、１０の計数動作を停止させる。
【００２１】間隔検出回路１１、１２は、各ＣＦＤ回路
８、９、１０に設定された遅延時間と受光タイミングと
から、（受光タイミングの変化）／（遅延時間の変化）
を計算する。本実施の形態ではＣＦＤ回路８と９、ＣＦ
Ｄ回路９と１０の差を検出する。判定回路１３、１４
は、それぞれ検出した前記差と１との大小関係を検出し
最適なカウンタ回路８、９、１０の出力を判定し選択信
号を選択回路１５に出力する。選択回路１５は判定回路
１３、１４の出力により最適なカウンタ回路８、９、１
０の測距データを選択しその計数データを距離データと
して出力する。
８、９、１０に設定された遅延時間と受光タイミングと
から、（受光タイミングの変化）／（遅延時間の変化）
を計算する。本実施の形態ではＣＦＤ回路８と９、ＣＦ
Ｄ回路９と１０の差を検出する。判定回路１３、１４
は、それぞれ検出した前記差と１との大小関係を検出し
最適なカウンタ回路８、９、１０の出力を判定し選択信
号を選択回路１５に出力する。選択回路１５は判定回路
１３、１４の出力により最適なカウンタ回路８、９、１
０の測距データを選択しその計数データを距離データと
して出力する。
【００２２】本実施の形態において、ＣＦＤ回路５、
６、７の各遅延回路の遅延時間は、それぞれＤ0 ｎｓ、
Ｄ0＋１ ｎｓ及びＤ0＋２ ｎｓに設定されており、ここ
で遅延時間Ｄ0ｎｓは目標面がパルスレーザ測距装置の
レーザ光の光軸に対して正対状態での受光パルス幅の１
／２に設定されている。
６、７の各遅延回路の遅延時間は、それぞれＤ0 ｎｓ、
Ｄ0＋１ ｎｓ及びＤ0＋２ ｎｓに設定されており、ここ
で遅延時間Ｄ0ｎｓは目標面がパルスレーザ測距装置の
レーザ光の光軸に対して正対状態での受光パルス幅の１
／２に設定されている。
【００２３】この結果、各ＣＦＤ回路５、６、７の出力
タイミングはＣＦＤ回路５、ＣＦＤ回路６及びＣＦＤ回
路７の順に出力される。そして、前記正対状態において
は、遅延時間１ｎｓの遅延差に対する受光タイミングの
変化量は、ＣＦＤ回路７が１以下でありＣＦ回路５が１
以上である。
タイミングはＣＦＤ回路５、ＣＦＤ回路６及びＣＦＤ回
路７の順に出力される。そして、前記正対状態において
は、遅延時間１ｎｓの遅延差に対する受光タイミングの
変化量は、ＣＦＤ回路７が１以下でありＣＦ回路５が１
以上である。
【００２４】ところで、目標面が傾斜していたり凹凸を
有していた場合には前述のように受光パルス波形のピー
ク位置は前倒しとなるから、遅延時間１ｎｓの遅延差に
対する各ＣＦＤ回路の受光タイミングの変化量は、ＣＦ
Ｄ回路５が１以上から１以下に変化する。間隔検出回路
１１、１２においてこの状態が検出された場合には判定
回路１３、１４はこれを検出し選択回路１５に制御信号
を出力する。選択回路１５はＣＦＤ回路７の出力を選択
して適正な測距データを出力するために判定回路１１、
１２は以下の判定制御を行う。
有していた場合には前述のように受光パルス波形のピー
ク位置は前倒しとなるから、遅延時間１ｎｓの遅延差に
対する各ＣＦＤ回路の受光タイミングの変化量は、ＣＦ
Ｄ回路５が１以上から１以下に変化する。間隔検出回路
１１、１２においてこの状態が検出された場合には判定
回路１３、１４はこれを検出し選択回路１５に制御信号
を出力する。選択回路１５はＣＦＤ回路７の出力を選択
して適正な測距データを出力するために判定回路１１、
１２は以下の判定制御を行う。
【００２５】即ち、判定回路１１、１２は、項に示し
た特性によって以下１）〜３）の受光タイミングの選択
を行う。
た特性によって以下１）〜３）の受光タイミングの選択
を行う。
【００２６】 １）ＣＦＤ回路５−ＣＦＤ回路６＜１、ＣＦＤ回路６−ＣＦＤ回路７＜１ …………ＣＦＤ回路５のタイミングを採用 ２）ＣＦＤ回路５−ＣＦＤ回路６＞１、ＣＦＤ回路６−ＣＦＤ回路７＜１ …………ＣＦＤ回路６のタイミングを採用 ３）ＣＦＤ回路５−ＣＦＤ回路６＞１、ＣＦＤ回路６−ＣＦＤ回路７＞１ …………ＣＦＤ回路７のタイミングを採用 以上の動作を具体的数値により説明すると、例えば、レ
ーザパルス幅１２ｎｓとし、ＣＦＤ回路５、６、１０の
遅延時間をそれぞれ図２に示すような６ｎｓ、７ｎｓ、
８ｎｓとする。
ーザパルス幅１２ｎｓとし、ＣＦＤ回路５、６、１０の
遅延時間をそれぞれ図２に示すような６ｎｓ、７ｎｓ、
８ｎｓとする。
【００２７】この場合、目標が正対状態では、 １）ＣＦＤ回路５−ＣＦＤ回路６＜１、ＣＦＤ回路６−
ＣＦＤ回路７＜１ の条件を満たしているので、判定回路１３、１４はＣＦ
Ｄ回路５の受光タイミングの採用を判定し、選択回路１
５を制御しカウンタ回路８の計数値を測距データとして
出力する。
ＣＦＤ回路７＜１ の条件を満たしているので、判定回路１３、１４はＣＦ
Ｄ回路５の受光タイミングの採用を判定し、選択回路１
５を制御しカウンタ回路８の計数値を測距データとして
出力する。
【００２８】次に、例えば目標位置でのレーザビーム径
が１ｍであり、目標面が正対状態から約１７．５度傾い
ている状態では、目標面が傾くことによってビーム径に
対応する奥行きは約３０ｃｍとなる。また、光速は約３
０ｃｍ／ｎｓであるから、受光パルス幅は１ｎｓ広が
り、前記の遅延時間が受光パルス幅の１／２より小さ
い場合（図２参照）となるから、ＣＦＤ回路５、６、７
の受光タイミングの比較結果は、 ２）ＣＦＤ回路５−ＣＦＤ回路６＞１、ＣＦＤ回路６−
ＣＦＤ回路７＜１ の条件を満たすことになり、判定回路１３、１４はＣＦ
Ｄ回路６の受光タイミングの採用を判定し、選択回路１
５を制御しカウンタ回路９の計数値を測距データとして
出力する。
が１ｍであり、目標面が正対状態から約１７．５度傾い
ている状態では、目標面が傾くことによってビーム径に
対応する奥行きは約３０ｃｍとなる。また、光速は約３
０ｃｍ／ｎｓであるから、受光パルス幅は１ｎｓ広が
り、前記の遅延時間が受光パルス幅の１／２より小さ
い場合（図２参照）となるから、ＣＦＤ回路５、６、７
の受光タイミングの比較結果は、 ２）ＣＦＤ回路５−ＣＦＤ回路６＞１、ＣＦＤ回路６−
ＣＦＤ回路７＜１ の条件を満たすことになり、判定回路１３、１４はＣＦ
Ｄ回路６の受光タイミングの採用を判定し、選択回路１
５を制御しカウンタ回路９の計数値を測距データとして
出力する。
【００２９】更に、目標面の傾きにより受光パルス幅が
広がり、 ３）ＣＦＤ回路５−ＣＦＤ回路６＜１、ＣＦＤ回路６−
ＣＦＤ回路７＜１ の条件を満たすようになった場合には、ＣＦＤ回路７の
受光タイミングを採用することになり、選択回路１５は
カウンタ回路１０の計数値を測距データとして出力す
る。
広がり、 ３）ＣＦＤ回路５−ＣＦＤ回路６＜１、ＣＦＤ回路６−
ＣＦＤ回路７＜１ の条件を満たすようになった場合には、ＣＦＤ回路７の
受光タイミングを採用することになり、選択回路１５は
カウンタ回路１０の計数値を測距データとして出力す
る。
【００３０】このようにして、受光パルス幅の拡大に応
じて生じる受光タイミングの進みをＣＦＤ回路の遅延回
路の遅延時間を増加させることにより遅らせ相殺させる
ことを可能とする。複数のＣＦＤ回路の選択により最適
受光タイミングを選択する方法としては、（受光タイミ
ングの変化）／（遅延時間の変化）が１以下のＣＦＤ回
路のうち最も小さい遅延時間を有するＣＦＤ回路を選択
するように制御すると好適である。
じて生じる受光タイミングの進みをＣＦＤ回路の遅延回
路の遅延時間を増加させることにより遅らせ相殺させる
ことを可能とする。複数のＣＦＤ回路の選択により最適
受光タイミングを選択する方法としては、（受光タイミ
ングの変化）／（遅延時間の変化）が１以下のＣＦＤ回
路のうち最も小さい遅延時間を有するＣＦＤ回路を選択
するように制御すると好適である。
【００３１】以上のように本実施の形態によれば、受光
パルス波形の減衰波形と目標面の状態に応じた最適遅延
時間の遅延波形との比較により受光タイミングを検出し
てレーザビーム中心の距離までの測距を行うので、高精
度な測距装置を構成することが可能である。本実施の形
態の説明においては、目標面としては主に角度をもつ場
合として説明したが、目標面の凹凸により同様な受光パ
ルスのパルス幅が拡大する場合にも有効であることはい
うまでもない。
パルス波形の減衰波形と目標面の状態に応じた最適遅延
時間の遅延波形との比較により受光タイミングを検出し
てレーザビーム中心の距離までの測距を行うので、高精
度な測距装置を構成することが可能である。本実施の形
態の説明においては、目標面としては主に角度をもつ場
合として説明したが、目標面の凹凸により同様な受光パ
ルスのパルス幅が拡大する場合にも有効であることはい
うまでもない。
【００３２】本実施の形態においては、３つのＣＦＤ回
路を用いた例で説明したが、より多くのＣＦＤ回路を用
いてきめ細かい制御を行うように構成することができる
ことはいうまでもない。また、ＣＦＤ回路構成としては
１つの減衰回路と、複数の並列又は直列接続した遅延回
路と、前記減衰回路からの減衰波形と前記複数の遅延回
路の順次遅延した遅延波形とを入力とする複数のコンパ
レータを使用する１つのＣＦＤ回路構成とし、各コンパ
レータから各カウンタ回路への受光タイミングを出力す
るように構成することもできる。
路を用いた例で説明したが、より多くのＣＦＤ回路を用
いてきめ細かい制御を行うように構成することができる
ことはいうまでもない。また、ＣＦＤ回路構成としては
１つの減衰回路と、複数の並列又は直列接続した遅延回
路と、前記減衰回路からの減衰波形と前記複数の遅延回
路の順次遅延した遅延波形とを入力とする複数のコンパ
レータを使用する１つのＣＦＤ回路構成とし、各コンパ
レータから各カウンタ回路への受光タイミングを出力す
るように構成することもできる。
【００３３】更に、本実施の形態では、（受光タイミン
グの変化）／（遅延時間の変化）の算出は、各ＣＦＤ回
路の遅延時間を１ｎｓ単位で変化させた設定とし、間隔
検出回路１１、１２において、ＣＦＤ回路５とＣＦＤ回
路６、ＣＦＤ回路６とＣＦＤ回路７の遅延時間差を単に
算出することにより行った例を示したが、各ＣＦＤ回路
内において、例えば発光レーザの受光パルス毎に遅延時
間を僅かに変化させその変化に対する受光タイミングの
変化を検出する等により、（受光タイミングの変化）／
（遅延時間の変化）を算出するように構成することがで
きることは明らかである。また、この場合カウンタ回路
も１回路とし、所定の遅延時間毎の（受光タイミングの
変化）／（遅延時間の変化）の検出後に最適遅延時間を
決定して測距の計数動作を行うように構成することが可
能である。
グの変化）／（遅延時間の変化）の算出は、各ＣＦＤ回
路の遅延時間を１ｎｓ単位で変化させた設定とし、間隔
検出回路１１、１２において、ＣＦＤ回路５とＣＦＤ回
路６、ＣＦＤ回路６とＣＦＤ回路７の遅延時間差を単に
算出することにより行った例を示したが、各ＣＦＤ回路
内において、例えば発光レーザの受光パルス毎に遅延時
間を僅かに変化させその変化に対する受光タイミングの
変化を検出する等により、（受光タイミングの変化）／
（遅延時間の変化）を算出するように構成することがで
きることは明らかである。また、この場合カウンタ回路
も１回路とし、所定の遅延時間毎の（受光タイミングの
変化）／（遅延時間の変化）の検出後に最適遅延時間を
決定して測距の計数動作を行うように構成することが可
能である。
【００３４】以上説明したように、本発明の基本構成と
しては、受光タイミングの検出手段として、受光パルス
の減衰波形と遅延波形との比較により受光パルスのピー
クを検出するＣＦＤ回路と、前記ＣＦＤ回路の前記遅延
時間の変化量に対する受光タイミングの変化量を検出
し、この検出結果が１以上の場合に前記遅延時間を増加
させることにあることは明らかである。
しては、受光タイミングの検出手段として、受光パルス
の減衰波形と遅延波形との比較により受光パルスのピー
クを検出するＣＦＤ回路と、前記ＣＦＤ回路の前記遅延
時間の変化量に対する受光タイミングの変化量を検出
し、この検出結果が１以上の場合に前記遅延時間を増加
させることにあることは明らかである。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、受光パルス波形の減衰
波形と目標面の状態に応じた最適遅延時間の遅延波形と
の比較により受光タイミングを検出して測距を行うの
で、目標面が傾いた場合でも、より正確にレーザビーム
中心（測距光軸中心）までの距離を測定することがで
き、目標面の傾きによる距離測定誤差を小さくすること
ができる。
波形と目標面の状態に応じた最適遅延時間の遅延波形と
の比較により受光タイミングを検出して測距を行うの
で、目標面が傾いた場合でも、より正確にレーザビーム
中心（測距光軸中心）までの距離を測定することがで
き、目標面の傾きによる距離測定誤差を小さくすること
ができる。
【図１】本発明の一実施の形態の構成を示すブロック図
である。
である。
【図２】遅延時間をパラメータに受光パルス幅が変化し
た場合のＣＦＤ回路の受光タイミング発生の変化例を示
す図である。
た場合のＣＦＤ回路の受光タイミング発生の変化例を示
す図である。
【図３】従来のＣＦＤ回路の構成を示す図である。
【図４】ＣＦＤ回路の動作を示す波形図である。
１、３ 光検出器 ２、４ アンプ ５、６、７ ＣＦＤ回路 ８、９、１０ カウンタ回路 １１、１２ 間隔検出回路 １３、１４ 判定回路 １５ 選択回路 ２１ 減衰回路 ２２ 遅延回路
Claims (7)
- 【請求項１】 レーザ光の発光タイミングから反射光の
受光タイミングまでの期間を検出して測距を行うパルス
レーザ測距装置において、 前記受光タイミングの検出手段として、受光パルスの減
衰波形と遅延波形との比較により受光パルスのピークを
検出するＣＦＤ回路と、前記ＣＦＤ回路の前記遅延時間
の変化量に対する受光タイミングの変化量を検出し、１
以上の場合に前記遅延時間を増加させることを特徴とす
るパルスレーザ測距装置。 - 【請求項２】 レーザ光の発光タイミングから反射光の
受光タイミングまでの期間を検出して測距を行うパルス
レーザ測距装置において、 前記反射光の受光パルスの減衰波形と遅延波形との比較
により受光タイミングを出力する前記遅延波形の遅延時
間が互いに異なる複数のＣＦＤ回路と、前記遅延回路の
遅延時間の変化量に対する受光タイミングの変化量が１
以下のＣＦＤ回路を検出する検出回路と、前記検出回路
で検出されたＣＦＤ回路のうち最も遅延時間の小さいＣ
ＦＤ回路の出力を受光タイミングとして前記測距を行う
ことを特徴とするパルスレーザ測距装置。 - 【請求項３】 レーザ光の発光タイミングから反射光の
受光タイミングまでの期間を検出して測距を行うパルス
レーザ測距装置において、 前記反射光の受光パルスの減衰波形と遅延波形との比較
により受光タイミングを出力する前記遅延波形の遅延時
間が互いに異なる複数のＣＦＤ回路と、前記発光タイミ
ングにより計数動作を開始し、前記複数のＣＦＤ回路の
出力によりそれぞれ計数動作を停止する複数のカウンタ
回路と、前記遅延波形の遅延時間の変化量に対する受光
タイミングの変化量が１以下のＣＦＤ回路を検出する検
出回路と、前記検出回路で検出されたＣＦＤ回路のうち
最も遅延時間の小さいＣＦＤ回路の出力で計数動作を停
止したカウンタ回路の出力を測距出力として選択する選
択回路とを有することを特徴とするパルスレーザ測距装
置。 - 【請求項４】 レーザ光の発光タイミングから反射光の
受光タイミングまでの期間を検出して測距を行うパルス
レーザ測距装置において、 前記反射光の受光パルスの減衰波形と遅延波形との比較
により受光タイミングを出力する前記遅延波形の遅延時
間が互いに異なる複数のＣＦＤ回路と、前記発光タイミ
ングにより計数動作を開始し、前記複数のＣＦＤ回路の
出力によりそれぞれ計数動作を停止する複数のカウンタ
回路と、前記各ＣＦＤ回路間の時間差を検出する間隔検
出回路と、間隔検出回路の出力から前記遅延波形の遅延
時間の変化量に対する受光タイミングの変化量が１以下
のＣＦＤ回路を検出する検出回路と、前記検出回路で検
出されたＣＦＤ回路のうち最も遅延時間の小さいＣＦＤ
回路の出力で計数動作を停止したカウンタ回路の出力を
測距出力として選択する選択回路とを有することを特徴
とするパルスレーザ測距装置。 - 【請求項５】 レーザ光の発光タイミングから反射光の
受光タイミングまでの期間を検出して測距を行うパルス
レーザ測距装置において、 前記反射光の受光パルスの減衰波形と順次遅延した遅延
波形のそれぞれの比較により複数の受光タイミングを出
力するＣＦＤ回路と、前記遅延回路の遅延時間の変化量
に対する受光タイミングの変化量が１以下の受光タイミ
ングを検出する検出回路と、前記検出回路で検出された
受光タイミングのうち最も遅延時間の小さい受光タイミ
ングにより前記測距を行うことを特徴とするパルスレー
ザ測距装置。 - 【請求項６】 レーザ光の発光タイミングから反射光の
受光タイミングまでの期間を検出して測距を行うパルス
レーザ測距装置において、 前記反射光の受光パルスの減衰波形と順次遅延した遅延
波形のそれぞれとの比較により複数の受光タイミングを
出力するＣＦＤ回路と、前記発光タイミングにより計数
動作を開始し、前記複数のＣＦＤ回路の出力によりそれ
ぞれ計数動作を停止する複数のカウンタ回路と、前記遅
延回路の遅延時間の変化量に対する受光タイミングの変
化量が１以下のＣＦＤ回路を検出する検出回路と、前記
検出回路で検出された受信タイミングのうち最も遅延時
間の小さい受信タイミングで計数動作を停止したカウン
タ回路の出力を測距出力として選択する選択回路とを有
することを特徴とするパルスレーザ測距装置。 - 【請求項７】 レーザ光の発光タイミングから反射光の
受光タイミングまでの期間を検出して測距を行うパルス
レーザ測距装置において、 前記反射光の受光パルスの減衰波形と順次遅延した遅延
波形のそれぞれとの比較により複数の受光タイミングを
出力するＣＦＤ回路と、前記発光タイミングにより計数
動作を開始し、前記複数の受光タイミングによりそれぞ
れ計数動作を停止する複数のカウンタ回路と、前記各受
光タイミング間の時間差を検出する間隔検出回路と、間
隔検出回路の出力から前記遅延波形の遅延時間の変化量
に対する受光タイミングの変化量が１以下の受光タイミ
ングを検出する検出回路と、前記検出回路で検出された
受光タイミングのうち最も遅延時間の小さい受光タイミ
ングで計数動作を停止したカウンタ回路の出力を測距出
力として選択する選択回路とを有することを特徴とする
パルスレーザ測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10312580A JP2000137077A (ja) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | パルスレーザ測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10312580A JP2000137077A (ja) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | パルスレーザ測距装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000137077A true JP2000137077A (ja) | 2000-05-16 |
Family
ID=18030923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10312580A Pending JP2000137077A (ja) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | パルスレーザ測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000137077A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102540168A (zh) * | 2012-01-04 | 2012-07-04 | 中国人民解放军总装备部军械技术研究所 | 红外相位测距仪测距能力野外在线模拟检测方法及装置 |
| CN102798865A (zh) * | 2011-05-26 | 2012-11-28 | 付陆欣 | 多计数器并行计数脉冲激光测距方法及应用该方法的手持式脉冲激光测距仪 |
| JP2017110610A (ja) * | 2015-12-18 | 2017-06-22 | 株式会社Ihi | 非接触翼振動計測装置と方法 |
| CN106953224A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-07-14 | 天津大学 | 连续倾斜脉冲波面泵浦铌酸锂产生太赫兹波的方法及装置 |
| KR20180130381A (ko) * | 2017-05-29 | 2018-12-07 | 광주과학기술원 | 라이다 시스템 |
| KR20190017451A (ko) * | 2017-08-11 | 2019-02-20 | 현대오트론 주식회사 | 라이다 센서 및 그것의 동작 방법 |
| JP2020067382A (ja) * | 2018-10-25 | 2020-04-30 | 三菱電機株式会社 | レーザ距離測定装置 |
| WO2020184224A1 (ja) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 距離測定装置及びスキュー補正方法 |
-
1998
- 1998-11-02 JP JP10312580A patent/JP2000137077A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102798865A (zh) * | 2011-05-26 | 2012-11-28 | 付陆欣 | 多计数器并行计数脉冲激光测距方法及应用该方法的手持式脉冲激光测距仪 |
| CN102540168A (zh) * | 2012-01-04 | 2012-07-04 | 中国人民解放军总装备部军械技术研究所 | 红外相位测距仪测距能力野外在线模拟检测方法及装置 |
| JP2017110610A (ja) * | 2015-12-18 | 2017-06-22 | 株式会社Ihi | 非接触翼振動計測装置と方法 |
| CN106953224A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-07-14 | 天津大学 | 连续倾斜脉冲波面泵浦铌酸锂产生太赫兹波的方法及装置 |
| KR20180130381A (ko) * | 2017-05-29 | 2018-12-07 | 광주과학기술원 | 라이다 시스템 |
| KR102013785B1 (ko) * | 2017-05-29 | 2019-08-23 | 광주과학기술원 | 라이다 시스템 |
| KR20190017451A (ko) * | 2017-08-11 | 2019-02-20 | 현대오트론 주식회사 | 라이다 센서 및 그것의 동작 방법 |
| KR102008256B1 (ko) * | 2017-08-11 | 2019-08-07 | 현대오트론 주식회사 | 라이다 센서 및 그것의 동작 방법 |
| JP2020067382A (ja) * | 2018-10-25 | 2020-04-30 | 三菱電機株式会社 | レーザ距離測定装置 |
| WO2020184224A1 (ja) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 距離測定装置及びスキュー補正方法 |
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