JP2001074827A

JP2001074827A - 測距装置

Info

Publication number: JP2001074827A
Application number: JP25253999A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kanbe; 幸一掃部
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2001-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】近距離の測定を可能とし、かつ遠距離測定の精
度を高める。【解決手段】外部及び内部光路へパルス光を射出する送
信手段と、外部で反射したパルス光である反射パルス光
及び前記内部光路を伝搬したパルス光である基準パルス
光を受光して光電変換をする受信手段とを備え、基準パ
ルス光と反射パルス光の受光の時間差に応じた測定デー
タを出力する測距装置において、基準パルス光の受光時
点を特定するための参照データｉｐ０’を記憶するデー
タ記憶手段４１と、基準パルス光と反射パルス光との重
畳を検出する重畳検出手段３５とを設け、重畳が検出さ
れた場合には、参照データｉｐ０’に基づいて基準パル
ス光の受光時点を特定し、受光手段の受光出力Ｓ２０に
基づいて反射パルス光の受光時点を特定するように構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、飛行時間測定方式
の測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パルス光の送信から物体で反射して戻っ
たパルス光の受信までのいわゆる飛行時間（ＴＯＦ：ti
me of flight）を測定することにより、既知の光伝搬速
度を適用して対物間距離を求めることができる。飛行時
間の計時を開始する送信時点については、発光制御信号
の出力時点から予め定めた一定時間が経過した時点とす
ることもできるが、実際の発光量をモニターしてパルス
を検出することにより、発光素子の特性変化や制御信号
の遅延による誤差を無くすことができる。

【０００３】特開平７−６３８５３号公報には、光源が
射出するパルス光の一部を基準パルス光として光ファイ
バで受光部に導く構成の測距装置が記載されている。受
光部には基準パルス光と外部で反射して戻ったパルス光
（これを反射パルス光という）とが順に入射する。これ
らの入射時点を検出して飛行時間を算出する。また、特
開平１０−１２３２５０号公報には、光源を２回発光さ
せる測距装置が記載されている。１回目の発光では、基
準パルス光が受光部に入射しないように光路を設定して
受信時点を検出する。２回目の発光では、反射パルス光
が受光部に入射しないように光路を設定して送信時点を
検出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般の測距装置におけ
るパルス光の幅は５０〜１００ｎｓ程度である。パルス
幅が零に近いのが望ましいが、実際には光源の応答性や
受信感度などの制約がある。したがって、１回の発光で
測距を行う従来装置では、数ｍ乃至十数ｍ程度の比較的
に近距離の測距を行う際に２つのパルスが重畳してしま
い、送信時点と受信時点とが弁別不能となって、対物間
距離が求まらない。

【０００５】また、２回の発光を行う従来装置では、近
距離の測距でも２つのパルスが重畳することはないが、
１回目のパルス波形と２回目のパルス波形との微妙な違
いによる測距誤差が生じてしまう。

【０００６】本発明は近距離の測定を可能とし、かつ遠
距離測定の精度を高めることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の装置
は、外部及び内部光路へパルス光を射出する送信手段
と、外部で反射した前記パルス光である反射パルス光及
び前記内部光路を伝搬した前記パルス光である基準パル
ス光を受光して光電変換をする受信手段とを備え、前記
基準パルス光と前記反射パルス光の受光の時間差に応じ
た測定データを出力する測距装置であって、前記基準パ
ルス光の受光時点を特定するための参照データを記憶す
るデータ記憶手段と、前記基準パルス光の光電変換信号
と前記反射パルス光の光電変換信号との重畳を検出する
重畳検出手段とを備え、前記重畳検出手段により重畳が
検出されなかった場合には、前記受光手段の受光出力に
基づいて、前記基準パルス光及び前記反射パルス光のそ
れぞれの受光時点を特定して前記測定データを生成し、
前記重畳検出手段により重畳が検出された場合には、前
記参照データに基づいて前記基準パルス光の受光時点を
特定し、前記受光手段の受光出力に基づいて前記反射パ
ルス光の受光時点を特定して前記測定データを生成す
る。

【０００８】請求項２の発明の測距装置は、前記受光手
段に対して前記基準パルス光を遮断する受光制限手段を
備え、前記重畳検出手段により重畳が検出された場合
に、前記受光制限手段により前記基準パルス光を遮断し
た状態でパルス光を射出したときの前記受光手段の受光
出力に基づいて、前記反射パルス光の受光時点を特定し
て前記測定データを生成する。

【０００９】請求項３の発明の測距装置は、前記反射パ
ルス光を遮断して前記基準パルス光を入射させたときの
前記受光手段の出力波形を記憶する波形記憶手段を備
え、前記重畳検出手段により重畳が検出された場合に
は、前記波形記憶手段に記憶されている出力波形を参照
して前記受光出力から前記反射パルス光の光電変換信号
波形を抽出し、前記反射パルス光の受光時点を特定す
る。請求項４の発明の測距装置は、前記参照データとし
て前記反射パルス光を遮断して前記基準パルス光を入射
させたときの前記受光手段の出力におけるパルスの後端
部を示すデータを記憶し、前記重畳検出手段により重畳
が検出された場合に、前記基準パルス光及び前記反射パ
ルス光を入射させたときの、前記受光手段の受光出力に
おけるパルスの後端部を前記反射パルス光の受光時点と
して前記測定データを生成する。

【００１０】請求項５の発明の装置は、パルス光の射出
角度を変更する走査手段を備え、複数の方向のそれぞれ
にパルス光を投射して各方向における前記測定データを
３次元データとして出力する。

【００１１】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕図１は第１実施
形態の測距装置１の全体構成図、図２は送信部１０の構
成を示す図、図３は受信部２０の構成を示す図、図４は
受信処理回路３０のブロック図である。

【００１２】測距装置１は、投光手段としての送信部１
０、受光手段としての受信部２０、受信処理回路３０、
コントローラ４０、及びクロックジェネレータ５０を備
えている。

【００１３】送信部１０は、発光素子（半導体レーザ）
１１、発光用のドライバ１２、発光時間を規定するパル
ス回路１３、投光用のレンズ１４、及び光量分配器１５
から構成されており、コントローラ４０からの照射タイ
ミング信号ＳＣ１３に呼応して１００ｎｓ程度のパルス
幅のパルス光Ｐを外部と内部光路１９とに射出する。光
量分配器１５による外部と内部との分配の比率は、例え
ば１００〜１０００：１程度である。外部に射出された
パルス光Ｐは物体Ｑで反射して測距装置１に戻り、反射
パルス光Ｐ１として受信部２０に入射する。内部光路１
９に射出されたパルス光Ｐは、送信時点を特定するため
の基準パルス光Ｐ０として受信部２０に入射する。

【００１４】受信部２０は、受光素子（例えばフォトダ
イオード）２１、受光用のドライバ２２、光電流を電圧
に変換する回路２３、受光用のレンズ２４、受光素子２
１に対する基準パルス光Ｐ０の入射を遮断する内光シャ
ッタ２５、基準パルス光Ｐ０を受光素子２１に導くミラ
ー２６、受光素子２１に対する外光Ｒ１（反射パルス光
Ｐ１を含む）の入射を遮断する外光シャッタ２７、及び
シャッタ駆動回路２８から構成されている。シャッタ駆
動回路２８は、コントローラ４０からの制御信号ＳＣ２
８に従って内光シャッタ２５及び外光シャッタ２７を開
閉し、基準パルス光Ｐ０及び反射パルス光Ｐ１の両方又
は片方を受光素子２１に入射させる。受信部２０は受光
素子２１の受光量に応じた信号Ｓ２０を受信処理回路３
０へ出力する。

【００１５】受信処理回路３０は、増幅部３１、Ａ／Ｄ
変換器３２、メモリ３３、重心演算部３４、及び重畳検
出部３５から構成されている。受信部２０からの信号Ｓ
２０は適切に増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３２でクロッ
クＣＬＫに同期して周期的にサンプリングホールドされ
てディジタル化される。クロック周期はパルス光Ｐのパ
ルス幅より十分に短く、具体的には１０ｎｓ程度であ
る。サンプリングで得られた時系列の受信データＤ３２
は逐次にメモリ３３に送られ、サンプリング順位に対応
したアドレス番号のエリアに格納される。すなわち、メ
モリ３３によって受光波形が記憶される。最大測定距離
に対応した所定長さの期間にわたるサンプリングが終了
した後、そのサンプリング期間分の受光波形を示す一群
の受信データＤ３２（これを波形データＤＷという）が
メモリ３３から読み出されて重心演算部３４及び重畳検
出部３５へ送られる。

【００１６】重心演算部３４は、基準パルス光Ｐ０に対
応した時間重心ｉｐ０及び反射パルス光Ｐ１に対応した
時間重心ｉｐ１を算出し、送信時点及び受信時点を示す
データとしてコントローラ４０に送る。重畳検出部３５
は、本発明に特有の構成要素であり、基準パルス光Ｐ０
と反射パルス光Ｐ１との受光時期の重複の有無、すなわ
ち信号Ｓ２０におけるパルスの重畳の有無を検出する。
この検出の結果を示すデータＤ３５に応じて、以下に説
明する動作が行われる。

【００１７】図５はパルスの重畳がない場合の波形デー
タを示す図である。内光シャッタ２５及び外光シャッタ
２７を開いた状態でパルス光Ｐを射出する通常の送受信
動作において、対物間距離Ｌが比較的に大きい場合に
は、基準パルス光Ｐ０に対して十分に遅れて反射パルス
光Ｐ１が受光素子２１に入射する。したがって、図５の
ように互いに離れた２つのパルスを有する受光波形が得
られる。

【００１８】重畳検出部３５は、各アドレス番号（サン
プリング順位）ｉの受信データＤ３２の値Ｘｉと閾値Ｘ
ｔｈとを比較し、波形データＤＷのうちで（１）式を満
足し且つアドレス番号ｉが連続する受信データＤ３２の
集合をパルスデータ（受信パルス）として抽出する。

【００１９】Ｘｉ≧Ｘｔｈ …（１）そして、重畳検出部３５は、２組のパルスデータを抽出
できれば波形データＤＷに対して“パルスの重畳がな
い”と判定する。この場合において重心演算部３４は、
抽出された２組のパルスデータに基づいて、基準パルス
光Ｐ０の波形の時間重心ｉｐ０及び反射パルス光Ｐ１の
波形の時間重心ｉｐ１を求める演算を行う。時間重心ｉ
ｐ０，ｉｐ１は次式で表される。

【００２０】

【数１】

【００２１】ｉ０：第１番目のパルスデータの先頭アド
レス番号（送信パルスの前縁）ｉ１：第１番目のパルスデータの最終アドレス番号（送
信パルスの後縁）

【００２２】

【数２】

【００２３】ｉ２：第２番目のパルスデータの先頭アド
レス番号（受信パルスの前縁）ｉ３：第２番目のパルスデータの最終アドレス番号（受
信パルスの後縁）コントローラ４０は、時間重心ｉｐ０を送信時点とし且
つ時間重心ｉｐ１を受信時点として光伝搬時間Ｔａを算
出し、光伝搬時間Ｔａと既知の光伝搬速度（３×１０⁸
ｍ／ｓ）とから距離Ｌを算出する。算出された距離Ｌ
は、測定データＤＬとして他の装置（ディスプレイ、コ
ンピュータなど）へ出力される。

【００２４】図６はパルスの重畳がある場合の波形デー
タの第１例を示す図、図７はパルスの重畳がある場合の
波形データの第２例を示す図である。対物間距離Ｌが過
小の場合には、基準パルス光Ｐ０と反射パルス光Ｐ１と
の受光時期が重なり、受光波形は図６のように２峰状の
１つのパルスを有するものとなる。１組のパルスデータ
しか抽出できなければ、重畳検出部３５は、波形データ
ＤＷａに対して“パルスの重畳がある”と判定する。ま
た、図７の例のように２組のパルスデータを抽出できる
ものの、２つのパルスが近づき過ぎて各パルスデータ値
に他方のパルスデータ値が加わっているおそれがある場
合、すなわちパルス間隔が所定値ｍ（ｍアドレス分の時
間）以下の場合にも、重畳検出部３５は波形データＤＷ
ｂに対して“パルスの重畳がある”と判定する。なお、
ここでのパルス幅としては、ｉ０〜ｉ２、ｉ１〜ｉ２、
ｉ１〜ｉ３、ｉｐ０〜ｉｐ１のいずれであってもよく、
いずれか１つを選んでそれに応じた値ｍを実験などによ
り求めて比較値として設定しておけばよい。

【００２５】“パルスの重畳がある”と判定された場
合、本実施形態の測距装置１は、内光シャッタ２５を閉
じた状態で再びパルス光Ｐを射出する。これにより反射
パルス光Ｐ１に対応した１つのパルスのみを有した受光
波形が得られるので、波形データＤＷからパルスデータ
を抽出して時間重心ｉｐ１を求めることができる。一
方、時間重心ｉｐ０については、内光シャッタ２５及び
外光シャッタ２７を開いた状態でパルス光Ｐを射出する
通常の送受信動作の以前（以後でもよい）に、外光シャ
ッタ２７を閉じた状態でパルス光Ｐを射出する。そし
て、そのときの波形データＤＷから基準パルス光Ｐ１に
対応したパルスデータを抽出して時間重心ｉｐ０’を求
めておく。時間重心ｉｐ０’を時間重心ｉｐ０として用
いることにより、パルスが重畳する近距離であっても測
定データＤＬを出力することができる。

【００２６】図８は測距装置１の動作の概要を示すフロ
ーチャートである。測距装置１は、測距開始の指示操作
に呼応して、まず上述の時間重心ｉｐ０’を求める送信
時点の検出を行う（＃１１、＃１２）。なお、ステップ
＃１１とステップ＃１２の順序を入れ換え、電源投入に
呼応して送信時点の検出を行うようにしてもよい。

【００２７】時間重心ｉｐ０’を求めた後、内光シャッ
タ２５及び外光シャッタ２７を開き、パルス光Ｐの射出
（送信）を行うと同時に受信データＤ３２のメモリ３３
への書込みを開始する（＃１３、＃１４）。最大測定距
離に対応した所定時間が経過すると、受信データＤ３２
の書込みを終了し、メモリ３３から受信データＤ３２
（波形データ）を読み出して重畳検出を行う（＃１５〜
＃１８）。

【００２８】パルスの重畳がない場合には、再びメモリ
３３から受信データＤ３２を読み出して時間重心ｉｐ
０，ｉｐ１を算出し、光伝搬時間Ｔａを求めて距離Ｌを
算出する（＃１９〜＃２２）。

【００２９】一方、パルスの重畳がある場合には、内光
シャッタ２５を閉じ、ステップ＃１４〜ステップ＃１７
と同様の送受信動作をＮ回繰り返す（＃１９、＃２３、
＃２４）。ただし、Ｎは１以上の整数であり、送受信動
作を１回だけ行うようにしてもよい。重心演算部３４に
より各回の送受信動作毎に時間重心ｉｐ１を求め、コン
トローラ４０によりＮ個の時間重心ｉｐ１の平均を求め
る（＃２５）。求めた平均値を受信時点とする。コント
ローラ４０の内部のＲＡＭ４１（図４参照）から予め求
めておいた時間重心ｉｐ０’を送信時点として読み出
し、光伝搬時間Ｔａを求めて距離Ｌを算出する（＃２
６、＃２７）。

【００３０】図９は送信時点の検出のフローチャートで
ある。外光シャッタ２７を閉じ、パルス光Ｐの射出を行
うと同時に受信データＤ３２のメモリ３３への書込みを
開始する（＃２０１、＃２０２）。最大測定距離に対応
した所定時間が経過すると、受信データＤ３２の書込み
を終了する（＃２０３、＃２０４）。ステップ＃２０２
〜ステップ＃２０４と同様の送受信動作をＫ回繰り返
し、各回の送受信動作毎に受信データＤ３２（波形デー
タ）を読み出して時間重心を求める（＃２０５、＃２０
６）。Ｋ個の時間重心の平均を求め、求めた平均値を時
間重心ｉｐ０’としてＲＡＭ４１で記憶する（＃２０
７）。

【００３１】図１０は重畳検出のフローチャートであ
る。波形データＤＷから上述の（１）式を満足し且つア
ドレス番号ｉが連続する３個以上の受信データＤ３２か
らなるデータ集合をパルスデータ（受信パルス）として
抽出する（＃３０１）。該当するパルスデータがなけれ
ば、検出結果として“受信パルスなし”をセットする
（＃３０７）。この場合には、例えばエラー処理が行わ
れる。

【００３２】抽出した受信パルスを数え（＃３０２）、
受信パルス数が１であれば、検出結果として“パルスの
重畳あり”をセットする（＃３０３、＃３０４）。受信
パルス数が２であり且つパルス間隔がｍアドレス以上で
あれば、検出結果として“パルスの重畳なし”をセット
する（＃３０５、＃３０６）。また、受信パルス数が２
であってもパルス間隔がｍアドレス未満であれば、検出
結果として“パルスの重畳あり”をセットする（＃３０
５、＃３０４）。ステップ＃３０５のチェックは、図７
で説明した不都合を避けるためのものであり、閾値Ｘｔ
ｈを十分に小さくできる場合やパルスが裾野の急峻な波
形である場合などでは、ステップ＃３０５を省略するこ
とができる。〔第２実施形態〕上述の第１実施形態では、パルスの重
畳があった場合に内光シャッタ２５を閉じて改めてパル
ス光Ｐ１の送受信を行うので、測距の高速化が難しい。
これに対して次の実施形態では高速の測距が可能であ
る。

【００３３】図１１は第２実施形態に係る測距装置２の
受信処理回路６０の構成を示す図、図１２は基準パルス
波形データＤＷ０の一例を示す図、図１３はパルスデー
タ抽出の概念図である。

【００３４】測距装置２は、測距装置１の受信処理回路
３０及びコントローラ４０に代えて受信処理回路６０及
びコントローラ７０を有する。これら以外の構成につい
ては、測距装置１と同様であるので図示及び説明を省略
する。

【００３５】受信処理回路６０は、増幅部６１、Ａ／Ｄ
変換器６２、第１のメモリ６３、重心演算部６４、重畳
検出部６５、第２のメモリ６６、及びデータ抽出部６７
を備える。第２のメモリ６６及びデータ抽出部６７を除
く各部の機能は図４の受信処理回路３０と同様である。

【００３６】第２のメモリ６６は、基準パルス波形デー
タＤＷ０を記憶するために設けられている。基準パルス
波形データＤＷ０は、反射パルス光Ｐ１を遮断して基準
パルス光Ｐ０を受光したときの波形データである。

【００３７】測距装置２おいては、パルスの重畳があっ
た場合に、データ抽出部６７がパルスの重畳した波形デ
ータと基準パルス波形データＤＷ０との減算を行い、基
準パルス光Ｐ０を遮断したときのデータに相当する波形
データＤＷ’を生成する。つまり、反射パルスＰ１の受
光波形の抽出を行う。重心演算部６４は、データ抽出部
６７の出力に基づいて時間重心ｉｐ１を算出する。コン
トローラ７０は、重心演算部６４からの時間重心ｉｐ１
と、予め基準パルス波形データＤＷ０を得る段階でＲＡ
Ｍ７１に記憶しておいた時間重心ｉｐ０’とに基づいて
距離Ｌを算出する。

【００３８】このようにデータ処理によって受信時点を
特定するので、パルスの重畳があった場合でも改めてパ
ルス光Ｐの送受を行う必要がない分、測距の高速化を図
ることができる。

【００３９】図１４は基準パルス波形データの検出のフ
ローチャートである。上述の図９の送信時点の検出と同
様に、外光シャッタを閉じてパルス光Ｐの送受信を所定
回繰り返し、平均の時間重心ｉｐ０’を求めてＲＡＭ７
１で記憶しておく（＃４０１〜＃４０７）。

【００４０】その後、第１のメモリ６３からＫ回分の波
形データを読み出し、アドレス番号毎にＫ個の受信デー
タＤ６２の平均を求めて基準パルス波形データＤＷ０を
生成する（＃４０８、＃４０９）。平均演算はコントロ
ーラ７０が担う。そして、基準パルス波形データＤＷ０
を第２のメモリ６６に書き込む（＃４１０）。〔第３実施形態〕上述の第２実施形態では、測距の高速
化が可能であるが、第２のメモリ６６及びデータ抽出部
６７が必要であることから、第１実施形態と比べて回路
構成が複雑になる。次の実施形態のようにパルスエッジ
を検出して送信時点及び受信時点を特定することによ
り、回路を複雑にすることなく高速化を図ることができ
る。

【００４１】図１５は第３実施形態に係る測距装置３の
受信処理回路８０の構成を示す図、図１６はパルスエッ
ジ検出による受信時点の特定の概念図、図１７は基準パ
ルス波形データを用いた送信時点の特定の概念図であ
る。

【００４２】測距装置３は、測距装置１の受信処理回路
３０及びコントローラ４０に代えて受信処理回路８０及
びコントローラ９０を有する。これら以外の構成につい
ては、測距装置１と同様であるので図示及び説明を省略
する。

【００４３】受信処理回路８０は、増幅部８１、Ａ／Ｄ
変換器８２、メモリ８３、立下がり検出部８４、及び重
畳検出部８５を備える。受信処理回路８０では、重心演
算部に代えて立下がり検出部８４が設けられている。

【００４４】重畳検出部８５は、第１実施形態と同様
に、受信データ値Ｘと閾値Ｘｔｈとの比較により波形デ
ータからパルスデータを抽出し、パルスデータ数及びパ
ルス間隔から重畳の有無を検出する。検出結果を示すデ
ータＤ８５はコントローラ９０に送られる。

【００４５】立下がり検出部８４は、抽出されたパルス
データの最終アドレス番号を検出し、例えばその次のア
ドレス番号を立下がり時点ｉｔ１，ｉｔ２として出力す
る。図１６において、受光波形は“パルスの重畳のあ
る”波形であり、波形データから１組のパルスデータが
抽出される。この場合の立下がり検出部８４の出力は、
受信時点に相当する立下がり時点ｉｔ２としてコントロ
ーラ９０に取り込まれる。図１６の波形データからは送
信時点を特定することができない。したがって、コント
ローラ９０は、予めＲＡＭ９１に格納しておいた立下が
り時点ｉｔ１’を送信時点とみなして距離Ｌを求める演
算を行う。立下がり時点ｉｔ１’は、反射パルス光Ｐ１
を遮断して基準パルス光Ｐ０を受光したときの波形デー
タにおける立下がり時点（厳密には、パルス光Ｐの送受
を繰り返して得られた複数個の立下がり時点の平均値）
である。

【００４６】なお、“パルスの重畳のない”場合には、
立下がり検出部８４は２つの立下がり時点ｉｔ１，ｉｔ
２を出力し、コントローラ９０はそれらを送信時点及び
受信時点として距離Ｌを求める演算を行う。

【００４７】この実施形態では、立下がりを検出するだ
けなので、必ずしも波形を記憶しておく必要はない。順
次出力される受光出力と所定値とを比較し、受光出力が
所定値を上回る状態から下回る状態に返歌した時点を記
憶するだけでよい。〔第４実施形態〕以上の各実施形態の装置構成を３次元
計測に応用することができる。

【００４８】図１８は第４実施形態の測距装置４の全体
構成図である。測距装置４は、投光手段としての送信部
１００、受光手段としての受信部２００、受信処理回路
３００、コントローラ４００、クロックジェネレータ５
００、及び走査部６００から構成されている。

【００４９】走査部６００は、回転可能なミラー、ミラ
ー駆動機構、及び固定ミラーなどを備え、送信部１００
から射出されたパルス光Ｐの投射角を２方向に変更し
て、物体Ｑを２方向走査する。これによって、測距装置
４は、物体Ｑの多数箇所のそれぞれとの対物間距離を示
す３次元形状データＤＬＳを外部装置に出力する。

【００５０】上述の実施形態においては、波形データに
パルスの重畳があった場合でも送信時点及び受信時点を
所定精度で特定することができるので、近距離の測定が
可能となる。また、パルスの重畳がない場合の測距は、
１度のパルス光の送信で得られた波形データに基づいて
行われるので、遠距離測定については高精度を確保する
ことができる。

【００５１】上述の第１実施形態においては、パルスの
重畳があった場合に用いる参照データとして、波形デー
タに基づく演算で求めた時間重心を記憶したが、実験な
どで得られた所定の時点を送信時点として記憶してもよ
い。

【００５２】上述の実施形態において、参照データとし
てＲＡＭ４１，７１，９１又は第２のメモリ６６に記憶
するデータは、必ずしも複数回の送受信の結果の平均デ
ータである必要はなく、１回の送受信で得たものであっ
てもよい。

【００５３】第１実施形態及び第２実施形態において、
重心演算に代えて受光信号のピーク検出やパルスエッジ
検出の結果に基づいて送信時点及び受信時点を特定して
もよい。

【００５４】上述の実施形態においては、送信時点の検
出を測距動作の開始時に行っているが、測距装置の電源
投入時に行うようにしてもよい。また、ユーザーが設定
する任意のタイミングで参照データを記憶させておくこ
とのできるモードを設けてもよい。

【００５５】上述の実施形態において、対象物の測距を
複数回行い、得られた測距値の平均値を測距値とするこ
とも可能である。第１実施形態及び第２実施形態におけ
る時間重心ｉｐ０’、第３実施形態における時点ｉｔ
１’は、実際に測定した結果である必要はなく、予め適
当なデータを記憶しておいてそれをパルスの重畳があっ
た場合の演算に使用してもよい。

【００５６】上述の実施形態では、基準パルスと反射パ
ルスとの重畳を実際に検出された受光出力に基づいて判
定するように構成したが、別の簡易的な距離測定装置
（例えばオートフォーカス装置）から、おおよその対物
間距離情報を取得し、それに基づいてパルスが重畳する
か否かを予測して判定するようにしてもよい。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、近距離の測定を可能と
し、かつ遠距離測定の精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の測距装置の全体構成図である。

【図２】送信部の構成を示す図である。

【図３】受信部の構成を示す図である。

【図４】受信処理回路のブロック図である。

【図５】パルスの重畳がない場合の波形データを示す図
である。

【図６】パルスの重畳がある場合の波形データの第１例
を示す図である。

【図７】パルスの重畳がある場合の波形データの第２例
を示す図である。

【図８】測距装置の動作の概要を示すフローチャートで
ある。

【図９】送信時点の検出のフローチャートである。

【図１０】重畳検出のフローチャートである。

【図１１】第２実施形態に係る測距装置の受信処理回路
の構成を示す図である。

【図１２】基準パルス波形データの一例を示す図であ
る。

【図１３】パルスデータ抽出の概念図である。

【図１４】基準パルス波形データの検出のフローチャー
トである。

【図１５】第３実施形態に係る測距装置の受信処理回路
の構成を示す図である。

【図１６】パルスエッジ検出による受信時点の特定の概
念図である。

【図１７】基準パルス波形データを用いた送信時点の特
定の概念図である。

【図１８】第４実施形態の測距装置４の全体構成図であ
る。

【符号の説明】

１，２，３，４測距装置１０，１００送信部（送信手段）２０，２００受信部（受信手段）１９，１９０内部光路２５内光シャッタ（受光制限手段）３５重畳検出部（重畳検出手段）４１，７１，９１ＲＡＭ（データ記憶手段）６６第２のメモリ（波形記憶手段）６００走査部（走査手段）ＤＬ，ＤＬＳ測定データＳ２０信号（受光出力）ＤＷ波形データ（出力波形）Ｐパルス光Ｐ１反射パルス光Ｐ０基準パルス光Ｔａ光伝搬時間（時間差）ＤＷ０基準パルス波形データｉｐ０，ｉｐ１時間重心（受光時点）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部及び内部光路へパルス光を射出する送
信手段と、外部で反射した前記パルス光である反射パル
ス光及び前記内部光路を伝搬した前記パルス光である基
準パルス光を受光して光電変換をする受信手段とを備
え、前記基準パルス光と前記反射パルス光の受光の時間
差に応じた測定データを出力する測距装置であって、前記基準パルス光の受光時点を特定するための参照デー
タを記憶するデータ記憶手段と、前記基準パルス光の光電変換信号と前記反射パルス光の
光電変換信号との重畳を検出する重畳検出手段とを備
え、前記重畳検出手段により重畳が検出されなかった場合に
は、前記受光手段の受光出力に基づいて、前記基準パル
ス光及び前記反射パルス光のそれぞれの受光時点を特定
して前記測定データを生成し、前記重畳検出手段により重畳が検出された場合には、前
記参照データに基づいて前記基準パルス光の受光時点を
特定し、前記受光手段の受光出力に基づいて前記反射パ
ルス光の受光時点を特定して前記測定データを生成する
ことを特徴とする測距装置。
【請求項２】前記受光手段に対して前記基準パルス光を
遮断する受光制限手段を備え、前記重畳検出手段により重畳が検出された場合に、前記
受光制限手段により前記基準パルス光を遮断した状態で
パルス光を射出したときの前記受光手段の受光出力に基
づいて、前記反射パルス光の受光時点を特定して前記測
定データを生成する請求項１記載の測距装置。
【請求項３】前記反射パルス光を遮断して前記基準パル
ス光を入射させたときの前記受光手段の出力波形を記憶
する波形記憶手段を備え、前記重畳検出手段により重畳が検出された場合には、前
記波形記憶手段に記憶されている出力波形を参照して前
記受光出力から前記反射パルス光の光電変換信号波形を
抽出し、前記反射パルス光の受光時点を特定する請求項
１記載の測距装置。
【請求項４】前記参照データは、前記反射パルス光を遮
断して前記基準パルス光を入射させたときの前記受光手
段の出力におけるパルスの後端部を示すデータであり、前記重畳検出手段により重畳が検出された場合に、前記
基準パルス光及び前記反射パルス光を入射させたとき
の、前記受光手段の受光出力におけるパルスの後端部を
前記反射パルス光の受光時点として前記測定データを生
成する請求項１記載の測距装置。
【請求項５】パルス光の射出角度を変更する走査手段を
備え、複数の方向のそれぞれにパルス光を投射して各方向にお
ける前記測定データを３次元データとして出力する請求
項１乃至請求項４のいずれかに記載の測距装置。