JP2001074842A - 測距装置 - Google Patents
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- JP2001074842A JP2001074842A JP25254199A JP25254199A JP2001074842A JP 2001074842 A JP2001074842 A JP 2001074842A JP 25254199 A JP25254199 A JP 25254199A JP 25254199 A JP25254199 A JP 25254199A JP 2001074842 A JP2001074842 A JP 2001074842A
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- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】物体で反射して戻ったパルスと時間的に重なる
ノイズに起因して測距が不正確になる事態を起こりにく
くし、測距装置の有用性を高めること。 【解決手段】外部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を受光して光電変換をする受信手
段とを備え、パルス光の送信時点から受信時点までの時
間に応じた測定データDLを出力する測距装置におい
て、受信手段へのパルス光の入射を遮断するためのシャ
ッタと、シャッタを閉じてパルス光を射出したときの受
信手段の出力S20に応じたデータをノイズデータDN
として記憶する記憶手段34と、シャッタを開いてパル
ス光を射出したときの受信手段の出力S20に応じたデ
ータである受光データDSに対して、ノイズデータDN
を用いてノイズ除去のための演算を行うノイズ除去手段
35とを設け、ノイズ除去手段35の出力ipに基づい
て測定データDLを生成するように構成する。
ノイズに起因して測距が不正確になる事態を起こりにく
くし、測距装置の有用性を高めること。 【解決手段】外部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を受光して光電変換をする受信手
段とを備え、パルス光の送信時点から受信時点までの時
間に応じた測定データDLを出力する測距装置におい
て、受信手段へのパルス光の入射を遮断するためのシャ
ッタと、シャッタを閉じてパルス光を射出したときの受
信手段の出力S20に応じたデータをノイズデータDN
として記憶する記憶手段34と、シャッタを開いてパル
ス光を射出したときの受信手段の出力S20に応じたデ
ータである受光データDSに対して、ノイズデータDN
を用いてノイズ除去のための演算を行うノイズ除去手段
35とを設け、ノイズ除去手段35の出力ipに基づい
て測定データDLを生成するように構成する。
Description
【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。
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時間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。この方法による測距では、物体で反射して戻った
光を光電変換し、必要に応じて増幅し、得られた電気信
号に基づいてパルスの受信時点を特定する。例えば、パ
ルスの前縁及び後縁を検出してパルス幅を求め、前縁か
らパルス幅の1/2が経過した時点を受信時点とする。
また、適当な周期で光電変換信号をサンプリングし、振
幅が最大となるピーク時点を検出して受信時点とする方
法もある。なお、送信時点については、光源の応答性を
考慮して発光制御タイミングを基準に特定する形態と、
発光量をモニターして受信と同様の要領で特定する形態
とがある。
たパルス光の受信までの時間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。この方法による測距では、物体で反射して戻った
光を光電変換し、必要に応じて増幅し、得られた電気信
号に基づいてパルスの受信時点を特定する。例えば、パ
ルスの前縁及び後縁を検出してパルス幅を求め、前縁か
らパルス幅の1/2が経過した時点を受信時点とする。
また、適当な周期で光電変換信号をサンプリングし、振
幅が最大となるピーク時点を検出して受信時点とする方
法もある。なお、送信時点については、光源の応答性を
考慮して発光制御タイミングを基準に特定する形態と、
発光量をモニターして受信と同様の要領で特定する形態
とがある。
【0003】光電変換信号には外乱や回路動作に起因す
る種々のノイズが重畳するので、受信時点を特定するに
あたっての信頼性を確保する上でノイズ対策が必要であ
る。最も簡便な対策は、適切な閾値を設定し、閾値を越
える信号のみを有効とする手法である。特開平9−31
8749号公報には、受信するパルスの強度に応じて閾
値及び信号増幅率を調整する測距装置が提案されてい
る。また、受光素子における光電変換に伴うショットノ
イズの対策としては、特開平10−197621号公報
に、物体からの光を2個の受光素子に入射させ、2系統
の光電変換信号を合成してノイズ成分を打ち消す手法が
記載されている。
る種々のノイズが重畳するので、受信時点を特定するに
あたっての信頼性を確保する上でノイズ対策が必要であ
る。最も簡便な対策は、適切な閾値を設定し、閾値を越
える信号のみを有効とする手法である。特開平9−31
8749号公報には、受信するパルスの強度に応じて閾
値及び信号増幅率を調整する測距装置が提案されてい
る。また、受光素子における光電変換に伴うショットノ
イズの対策としては、特開平10−197621号公報
に、物体からの光を2個の受光素子に入射させ、2系統
の光電変換信号を合成してノイズ成分を打ち消す手法が
記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来においては、物体
で反射して戻ったパルスと時間的に重なるノイズが発生
した場合に、正しく受信時点を特定することができず、
測定誤差が大きくなったり、測定不能になったりすると
いう問題があった。すなわち、上述した閾値を設定する
ノイズ対策では、物体から戻ったパルスと時間的に重な
らないノイズの影響を無くすことはできるものの、ノイ
ズがパルスと重なった場合にパルス波形が歪んで正確な
測定が行えない。また、光電変換を2系統にする手法で
は、系統間で時間的にずれたノイズは除去できるもの
の、偶然に発生時期が一致したノイズどうしは打ち消さ
れない。時間的にパルスと重なるノイズが打ち消されず
に残ると、パルス波形は歪んでしまう。
で反射して戻ったパルスと時間的に重なるノイズが発生
した場合に、正しく受信時点を特定することができず、
測定誤差が大きくなったり、測定不能になったりすると
いう問題があった。すなわち、上述した閾値を設定する
ノイズ対策では、物体から戻ったパルスと時間的に重な
らないノイズの影響を無くすことはできるものの、ノイ
ズがパルスと重なった場合にパルス波形が歪んで正確な
測定が行えない。また、光電変換を2系統にする手法で
は、系統間で時間的にずれたノイズは除去できるもの
の、偶然に発生時期が一致したノイズどうしは打ち消さ
れない。時間的にパルスと重なるノイズが打ち消されず
に残ると、パルス波形は歪んでしまう。
【0005】本発明は、物体で反射して戻ったパルスと
時間的に重なるノイズに起因して測距が不正確になる事
態を起こりにくくし、測距装置の有用性を高めることを
目的とする。
時間的に重なるノイズに起因して測距が不正確になる事
態を起こりにくくし、測距装置の有用性を高めることを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明においては、物体
で反射したパルスを含めて外光を受光素子に入射させな
いようにして測定動作を行ったときの光電変換信号のサ
ンプリングデータ(ノイズデータ)を用いてノイズ除去
を行う。例えば、通常どおり外光を入射させるようにし
て測定動作を行ったときの光電変換信号のサンプリング
データ(受光データ)とノイズデータとの差分データを
算出し、差分データに基づいて受信時点を特定する。こ
れにより、測距装置の内部で発生するノイズのうちの発
生時期及び波形に再現性のあるノイズについて、その影
響を無くすことができる。差分データは受光情報から再
現性のあるノイズを除去した情報に相当するからであ
る。再現性のあるノイズとしては、光源から受光素子へ
迷光が伝搬することに因るノイズ、光源の瞬時発光に伴
うスイッチングノイズ、及びサンプリングクロックに係
わる高周波ノイズがある。なお、ノイズデータ及び受光
データのうち少なくとも一方を記憶すれば差分データを
生成することができる。温度に代表される動作環境条件
に大きな変化がない場合は必ずしも測定毎にノイズデー
タを得る必要はなく、ノイズデータを複数回の測定に共
用することも可能である。したがって、ノイズデータ及
び受光データのどちらかのみを記憶するとすれば、ノイ
ズデータを記憶する方が有利である。
で反射したパルスを含めて外光を受光素子に入射させな
いようにして測定動作を行ったときの光電変換信号のサ
ンプリングデータ(ノイズデータ)を用いてノイズ除去
を行う。例えば、通常どおり外光を入射させるようにし
て測定動作を行ったときの光電変換信号のサンプリング
データ(受光データ)とノイズデータとの差分データを
算出し、差分データに基づいて受信時点を特定する。こ
れにより、測距装置の内部で発生するノイズのうちの発
生時期及び波形に再現性のあるノイズについて、その影
響を無くすことができる。差分データは受光情報から再
現性のあるノイズを除去した情報に相当するからであ
る。再現性のあるノイズとしては、光源から受光素子へ
迷光が伝搬することに因るノイズ、光源の瞬時発光に伴
うスイッチングノイズ、及びサンプリングクロックに係
わる高周波ノイズがある。なお、ノイズデータ及び受光
データのうち少なくとも一方を記憶すれば差分データを
生成することができる。温度に代表される動作環境条件
に大きな変化がない場合は必ずしも測定毎にノイズデー
タを得る必要はなく、ノイズデータを複数回の測定に共
用することも可能である。したがって、ノイズデータ及
び受光データのどちらかのみを記憶するとすれば、ノイ
ズデータを記憶する方が有利である。
【0007】請求項1の発明の装置は、外部へパルス光
を射出する送信手段と、外部で反射した前記パルス光を
受光して光電変換をする受信手段とを備え、前記パルス
光の送信時点から受信時点までの時間に応じた測定デー
タを出力する測距装置であって、前記受信手段への前記
パルス光の入射を遮断するためのシャッタと、前記シャ
ッタを閉じてパルス光を射出したときの前記受信手段の
出力に応じたデータをノイズデータとして記憶する記憶
手段と、前記シャッタを開いてパルス光を射出したとき
の前記受信手段の出力に応じたデータである受光データ
に対して、前記ノイズデータを用いてノイズ除去のため
の演算を行うノイズ除去手段と、を有し、前記ノイズ除
去手段の出力に基づいて前記測定データを生成する。
を射出する送信手段と、外部で反射した前記パルス光を
受光して光電変換をする受信手段とを備え、前記パルス
光の送信時点から受信時点までの時間に応じた測定デー
タを出力する測距装置であって、前記受信手段への前記
パルス光の入射を遮断するためのシャッタと、前記シャ
ッタを閉じてパルス光を射出したときの前記受信手段の
出力に応じたデータをノイズデータとして記憶する記憶
手段と、前記シャッタを開いてパルス光を射出したとき
の前記受信手段の出力に応じたデータである受光データ
に対して、前記ノイズデータを用いてノイズ除去のため
の演算を行うノイズ除去手段と、を有し、前記ノイズ除
去手段の出力に基づいて前記測定データを生成する。
【0008】請求項2の発明の装置は、前記受信手段の
出力を増幅する増幅手段を有し、前記ノイズデータ及び
受光データは、前記増幅手段の出力に応じたデータであ
る。請求項3の発明の装置では、前記増幅手段は互いに
異なる増幅率の増幅が可能であり、前記ノイズ除去手段
は、前記受光データに対して、それと同じ増幅率の増幅
で得られたノイズデータを用いて演算を行う。
出力を増幅する増幅手段を有し、前記ノイズデータ及び
受光データは、前記増幅手段の出力に応じたデータであ
る。請求項3の発明の装置では、前記増幅手段は互いに
異なる増幅率の増幅が可能であり、前記ノイズ除去手段
は、前記受光データに対して、それと同じ増幅率の増幅
で得られたノイズデータを用いて演算を行う。
【0009】請求項4の発明の装置では、前記送信手段
は互いに異なる強さのパルス光の射出が可能であり、前
記ノイズ除去手段は、前記受光データに対して、それと
同じ強さのパルス光を射出して得られたノイズデータを
用いて演算を行う。
は互いに異なる強さのパルス光の射出が可能であり、前
記ノイズ除去手段は、前記受光データに対して、それと
同じ強さのパルス光を射出して得られたノイズデータを
用いて演算を行う。
【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。
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の実施形態〕図1は本発明
の第1の実施形態である測距装置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
を示す図である。
の第1の実施形態である測距装置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
を示す図である。
【0012】図1のように、測距装置1は、投光手段と
しての送信部10、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から構成されている。
しての送信部10、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から構成されている。
【0013】コントローラ40は、CPU、ROM、R
AM、カウンタ、その他の周辺素子、適当なハードウエ
ア回路などから構成され、クロックジェネレータ50か
ら得られるクロックCLKに基づき、送信部10、受信
部20、及び受信処理部30に対して測距動作に必要な
制御信号を送る。これによって、物体Qの測距が行われ
る。対物間の距離L及び後述する平均ノイズデータDN
Hの算出はコントローラ40が担う。
AM、カウンタ、その他の周辺素子、適当なハードウエ
ア回路などから構成され、クロックジェネレータ50か
ら得られるクロックCLKに基づき、送信部10、受信
部20、及び受信処理部30に対して測距動作に必要な
制御信号を送る。これによって、物体Qの測距が行われ
る。対物間の距離L及び後述する平均ノイズデータDN
Hの算出はコントローラ40が担う。
【0014】図2のように、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、及び投光用のレンズ14
を備え、コントローラ40から送られる照射タイミング
信号SC13に呼応して100ns程度のパルス幅のパ
ルス光Pを外部へ射出する。また、パルス光Pの光量
(強さ)は、光量設定信号SC12によって、m段階の
光量p1,p2,…pmに切り換えて設定できる。
(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、及び投光用のレンズ14
を備え、コントローラ40から送られる照射タイミング
信号SC13に呼応して100ns程度のパルス幅のパ
ルス光Pを外部へ射出する。また、パルス光Pの光量
(強さ)は、光量設定信号SC12によって、m段階の
光量p1,p2,…pmに切り換えて設定できる。
【0015】図3のように、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2
2、光電流を電圧に変換する回路23、受光用のレンズ
24、外部から入射する光を遮断するシャッタ25、及
びシャッタ駆動回路26を備え、受光量に応じた信号S
20を出力する。
(例えばフォトダイオード)21、受光用のドライバ2
2、光電流を電圧に変換する回路23、受光用のレンズ
24、外部から入射する光を遮断するシャッタ25、及
びシャッタ駆動回路26を備え、受光量に応じた信号S
20を出力する。
【0016】本実施形態の測距装置1は、操作ボタンの
押下又は外部からのコマンド入力による測距開始指示に
呼応して、まずノイズデータを取得して記憶するノイズ
検出動作を行い、その後に対物間距離Lを測定する測距
動作を行う。
押下又は外部からのコマンド入力による測距開始指示に
呼応して、まずノイズデータを取得して記憶するノイズ
検出動作を行い、その後に対物間距離Lを測定する測距
動作を行う。
【0017】ノイズ検出動作においては、シャッタ25
を閉状態(遮断状態)としてパルス光Pを投射する。し
たがって、外部で反射したパルス光Pは受光素子21に
入射しない。この場合の信号S20をノイズ信号SNと
呼称する。一方、測距動作においては、シャッタ25を
開状態(非遮断状態)としてパルス光Pを投射する。外
部で反射したパルス光Pを含む外光R1がレンズ24に
より集光されて受光素子21に入射する。この場合の信
号S20を受光信号SSと呼称する。シャッタ25の切
替えはシャッタ駆動回路26によって行われる。シャッ
タ駆動回路26の制御はシャッタ開閉信号SC26によ
って行われる。
を閉状態(遮断状態)としてパルス光Pを投射する。し
たがって、外部で反射したパルス光Pは受光素子21に
入射しない。この場合の信号S20をノイズ信号SNと
呼称する。一方、測距動作においては、シャッタ25を
開状態(非遮断状態)としてパルス光Pを投射する。外
部で反射したパルス光Pを含む外光R1がレンズ24に
より集光されて受光素子21に入射する。この場合の信
号S20を受光信号SSと呼称する。シャッタ25の切
替えはシャッタ駆動回路26によって行われる。シャッ
タ駆動回路26の制御はシャッタ開閉信号SC26によ
って行われる。
【0018】なお、シャッタ25の配置に関しては次の
変形例がある。シャッタ25はレンズ24と受光素子2
1との間に配置してもよい。また、パルス光強度に対し
て外光強度が十分に低い場合には、必ずしもシャッタ2
5を受信部20に設ける必要はなく、送信部10におけ
るレンズ14の前側又は後側に配置してもよい。
変形例がある。シャッタ25はレンズ24と受光素子2
1との間に配置してもよい。また、パルス光強度に対し
て外光強度が十分に低い場合には、必ずしもシャッタ2
5を受信部20に設ける必要はなく、送信部10におけ
るレンズ14の前側又は後側に配置してもよい。
【0019】図4は受信処理回路30のブロック図、図
5は第2メモリ34の記憶内容を示す図、図6は平均ノ
イズデータDNHの数値例を示す図、図7は減算部35
の入出力を示す図である。図6においては、送信光量を
p1とし増幅率をA1、A2、Anとして取得された3
種類の平均ノイズデータDNH11,DNH12,DNH 1n
が示されている。
5は第2メモリ34の記憶内容を示す図、図6は平均ノ
イズデータDNHの数値例を示す図、図7は減算部35
の入出力を示す図である。図6においては、送信光量を
p1とし増幅率をA1、A2、Anとして取得された3
種類の平均ノイズデータDNH11,DNH12,DNH 1n
が示されている。
【0020】受信処理回路30は、増幅部31、A/D
変換器32、第1メモリ33、第2メモリ34、減算部
35、及び重心演算部36から構成されている。増幅部
31は、受光部20からの信号S20をそれに適した増
幅率で増幅する。増幅率は、増幅率設定信号SC31に
よって、n段階の値A1,A2,…Anのいずれかに設
定される。A/D変換器32は、増幅部31の出力信号
をクロックCLKに同期して周期的にサンプリングホー
ルドしてディジタル化する。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。第1メモリ33は、A/D変換器32で得られた
サンプリングデータD32を記憶するために設けられ、
測定可能最長距離に対応した光伝搬時間Ta分のデータ
量の少なくともK倍の記憶容量を有する。第2メモリ3
4は、上述のノイズ信号SNのサンプリングデータに基
づいて算出される平均ノイズデータDNHを記憶する。
変換器32、第1メモリ33、第2メモリ34、減算部
35、及び重心演算部36から構成されている。増幅部
31は、受光部20からの信号S20をそれに適した増
幅率で増幅する。増幅率は、増幅率設定信号SC31に
よって、n段階の値A1,A2,…Anのいずれかに設
定される。A/D変換器32は、増幅部31の出力信号
をクロックCLKに同期して周期的にサンプリングホー
ルドしてディジタル化する。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。第1メモリ33は、A/D変換器32で得られた
サンプリングデータD32を記憶するために設けられ、
測定可能最長距離に対応した光伝搬時間Ta分のデータ
量の少なくともK倍の記憶容量を有する。第2メモリ3
4は、上述のノイズ信号SNのサンプリングデータに基
づいて算出される平均ノイズデータDNHを記憶する。
【0021】測距動作において、受光信号SSのサンプ
リングデータD32である受光データDSは、第1メモ
リ33にサンプリング順に一旦格納される。サンプリン
グ及びデータ格納は、パルス光Pの送信に呼応して開始
され、測定可能最長距離に対応した光伝搬時間が経過す
るまで続けられる。所定時間分の受光データの記憶が終
わった後、受光データDSは第1メモリ33から読み出
されて減算部35へ送られる。これと同時に、予め第2
メモリ34に記憶されている種々の動作条件(光量p及
び増幅率A)の平均ノイズデータDNHのうち、受光デ
ータと同じ動作条件で得られたものが減算部35へ送ら
れる。減算部35は、受光データDSに対するノイズ除
去手段であり、受光データDSと平均ノイズデータDN
Hとの差分データDS’を出力する。重心演算部36
は、差分データDS’に基づいて時間重心ipを求める
演算を行う。差分データDS’に基づいて演算を行うこ
とにより、測距装置1の内部で発生するノイズのうちの
発生時期及び波形に再現性のあるノイズについて、その
影響を無くすことができる。差分データDS’は受光情
報から再現性のあるノイズを除去した情報に相当するか
らである。再現性のあるノイズの影響が無くなる分だ
け、ノイズに起因して測定が不正確になる事態が起こり
にくくなる。
リングデータD32である受光データDSは、第1メモ
リ33にサンプリング順に一旦格納される。サンプリン
グ及びデータ格納は、パルス光Pの送信に呼応して開始
され、測定可能最長距離に対応した光伝搬時間が経過す
るまで続けられる。所定時間分の受光データの記憶が終
わった後、受光データDSは第1メモリ33から読み出
されて減算部35へ送られる。これと同時に、予め第2
メモリ34に記憶されている種々の動作条件(光量p及
び増幅率A)の平均ノイズデータDNHのうち、受光デ
ータと同じ動作条件で得られたものが減算部35へ送ら
れる。減算部35は、受光データDSに対するノイズ除
去手段であり、受光データDSと平均ノイズデータDN
Hとの差分データDS’を出力する。重心演算部36
は、差分データDS’に基づいて時間重心ipを求める
演算を行う。差分データDS’に基づいて演算を行うこ
とにより、測距装置1の内部で発生するノイズのうちの
発生時期及び波形に再現性のあるノイズについて、その
影響を無くすことができる。差分データDS’は受光情
報から再現性のあるノイズを除去した情報に相当するか
らである。再現性のあるノイズの影響が無くなる分だ
け、ノイズに起因して測定が不正確になる事態が起こり
にくくなる。
【0022】コントローラ40は、時間重心ipを受信
時点とし、発光制御タイミングに基づく送信時点tp0
から時間重心ip1までの時間を光伝搬時間Taとして
求める。光伝搬時間Taと既知の光伝搬速度(3×10
8 m/s)とから算出された距離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。
時点とし、発光制御タイミングに基づく送信時点tp0
から時間重心ip1までの時間を光伝搬時間Taとして
求める。光伝搬時間Taと既知の光伝搬速度(3×10
8 m/s)とから算出された距離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。
【0023】図8は時間重心ipの概念図である。時間
重心ipは、サンプリング数u(図ではu=30)の受
光データの分布における時間軸上の重心であって、受光
量が最大となるピーク時点に相当する。各サンプリング
時点の受光データ(差分データDS)に1〜uのサンプ
リング番号を付す。i番の受光データはXiで表され
る。iは1〜uの整数であり、受光データを記憶するメ
モリのアドレスに対応している。1〜u番の受光データ
X1〜Xuについての時間重心ipは、u個の受光デー
タについて、i・Xiの総和Σi・XiをXiの総和Σ
Xiで除すことにより求められる。すなわち、
重心ipは、サンプリング数u(図ではu=30)の受
光データの分布における時間軸上の重心であって、受光
量が最大となるピーク時点に相当する。各サンプリング
時点の受光データ(差分データDS)に1〜uのサンプ
リング番号を付す。i番の受光データはXiで表され
る。iは1〜uの整数であり、受光データを記憶するメ
モリのアドレスに対応している。1〜u番の受光データ
X1〜Xuについての時間重心ipは、u個の受光デー
タについて、i・Xiの総和Σi・XiをXiの総和Σ
Xiで除すことにより求められる。すなわち、
【0024】
【数1】
【0025】となる。以下、ノイズ検出動作について説
明する。図9及び図10はノイズ検出の動作を示すフロ
ーチャートである。
明する。図9及び図10はノイズ検出の動作を示すフロ
ーチャートである。
【0026】測距動作の開始が指示されると、コントロ
ーラ40はシャッタ25を閉じ(#11)、送受の動作
条件を設定する(#12、#13)。パルス光Pの送信
光量の設定初期値はp1であり、増幅率の設定初期値は
A1である。
ーラ40はシャッタ25を閉じ(#11)、送受の動作
条件を設定する(#12、#13)。パルス光Pの送信
光量の設定初期値はp1であり、増幅率の設定初期値は
A1である。
【0027】コントローラ40から送信部10へ照射タ
イミング信号SC13が送出されると同時に、第1メモ
リ33はノイズ信号SNのサンプリングデータ(ノイズ
データ)の書込みを開始する(#14)。そして、測定
可能最長距離に対応した所定時間が経過すると、書込み
を一旦終了する(#15、#16)。このようなノイズ
データの書込み動作をK回繰り返す(#17、#1
4)。つまり、1つの動作条件についてノイズ検出をK
回行う。
イミング信号SC13が送出されると同時に、第1メモ
リ33はノイズ信号SNのサンプリングデータ(ノイズ
データ)の書込みを開始する(#14)。そして、測定
可能最長距離に対応した所定時間が経過すると、書込み
を一旦終了する(#15、#16)。このようなノイズ
データの書込み動作をK回繰り返す(#17、#1
4)。つまり、1つの動作条件についてノイズ検出をK
回行う。
【0028】測距装置1は、増幅率の設定をA1からA
2に更新して再びK回の検出を行う。同様に増幅率をA
nまで1段ずつ更新し、各増幅率についてK組のノイズ
データを記憶する(#18、#13)。さらに、送信光
量をp1からpmまで1段ずつ更新し、各送信光量につ
いてn通りの増幅率のノイズデータをK組ずつ取得する
(#19、#12)。第1メモリ33は、m×n×K組
(1組はu個のサンプリングデータ)を記憶することに
なる。
2に更新して再びK回の検出を行う。同様に増幅率をA
nまで1段ずつ更新し、各増幅率についてK組のノイズ
データを記憶する(#18、#13)。さらに、送信光
量をp1からpmまで1段ずつ更新し、各送信光量につ
いてn通りの増幅率のノイズデータをK組ずつ取得する
(#19、#12)。第1メモリ33は、m×n×K組
(1組はu個のサンプリングデータ)を記憶することに
なる。
【0029】測距装置1は、m×n通りの動作条件のそ
れぞれについて、サンプリング順位j(j=1〜u)の
K個のノイズデータに対する平均演算を行い、u個のサ
ンプリング時点のそれぞれのノイズレベルを示す平均ノ
イズデータDNHを算出する(#20、#21)。そし
て、算出したm×n組の平均ノイズデータDNHを第2
メモリ34に格納する(#22、#23)。 〔第2の実施形態〕図11は本発明の第2の実施形態で
ある測距装置2の全体構成を示す図である。
れぞれについて、サンプリング順位j(j=1〜u)の
K個のノイズデータに対する平均演算を行い、u個のサ
ンプリング時点のそれぞれのノイズレベルを示す平均ノ
イズデータDNHを算出する(#20、#21)。そし
て、算出したm×n組の平均ノイズデータDNHを第2
メモリ34に格納する(#22、#23)。 〔第2の実施形態〕図11は本発明の第2の実施形態で
ある測距装置2の全体構成を示す図である。
【0030】測距装置2は、投光手段としての送信部1
00、受光手段としての受信部200、受信処理回路3
00、コントローラ400、クロックジェネレータ50
0、及び走査部600から構成されている。
00、受光手段としての受信部200、受信処理回路3
00、コントローラ400、クロックジェネレータ50
0、及び走査部600から構成されている。
【0031】測距装置2は、測距装置1の構成に加えて
走査部600を有する。走査部600以外の構成につい
ては、測距装置1とほぼ同様であり、それらの説明を省
略する。
走査部600を有する。走査部600以外の構成につい
ては、測距装置1とほぼ同様であり、それらの説明を省
略する。
【0032】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。これにより、物体Qの3
次元形状の計測が可能である。
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。これにより、物体Qの3
次元形状の計測が可能である。
【0033】上述の実施形態において、受信時間の特定
は、差分データDS’に基づいて行われる。差分データ
DS’は、受光データDSからノイズデータDNが除去
された受光データである。したがって、受光データDS
とノイズデータDNとが時間的に重なる場合があって
も、受信時点が不正確になる事態は起こりにくい。
は、差分データDS’に基づいて行われる。差分データ
DS’は、受光データDSからノイズデータDNが除去
された受光データである。したがって、受光データDS
とノイズデータDNとが時間的に重なる場合があって
も、受信時点が不正確になる事態は起こりにくい。
【0034】上述の実施形態では、減算部35において
受光データDSから平均ノイズデータDNHを減算する
ことによりノイズの除去された差分データDS’を求
め、差分データDS’に基づいて受信時間を特定した
が、以下の演算を重心演算部36で行うことにより、受
信時点を特定することも可能である。この場合には減算
部35は不要となる。
受光データDSから平均ノイズデータDNHを減算する
ことによりノイズの除去された差分データDS’を求
め、差分データDS’に基づいて受信時間を特定した
が、以下の演算を重心演算部36で行うことにより、受
信時点を特定することも可能である。この場合には減算
部35は不要となる。
【0035】第2メモリ34により次のデータを記憶す
る。
る。
【0036】
【数2】
【0037】そして、次式で表されるip’を求める。
【0038】
【数3】
【0039】iはメモリのアドレス、Xiはi番目のア
ドレスの受光データDS、Niはi番目のアドレスのノ
イズデータDN、ip’は時間重心(重心アドレス)に
対応する。
ドレスの受光データDS、Niはi番目のアドレスのノ
イズデータDN、ip’は時間重心(重心アドレス)に
対応する。
【0040】上述の実施形態においては、送信光量及び
増幅率の双方を変更してノイズ検出を行っているが、一
方の動作条件のみを変更してもよい。また、ある増幅率
でノイズ検出を行い、その結果に所定の係数を乗じるこ
とによって複数の増幅率に対応するノイズデータを取得
して記憶してもよい。
増幅率の双方を変更してノイズ検出を行っているが、一
方の動作条件のみを変更してもよい。また、ある増幅率
でノイズ検出を行い、その結果に所定の係数を乗じるこ
とによって複数の増幅率に対応するノイズデータを取得
して記憶してもよい。
【0041】上述の実施形態においては、ノイズ検出を
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。上述の実施形態において
は、重心演算によって受信時点を特定しているが、受光
信号SSのピーク検出やパルスエッジ検出の結果に基づ
いて受信時点を特定してもよい。
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。上述の実施形態において
は、重心演算によって受信時点を特定しているが、受光
信号SSのピーク検出やパルスエッジ検出の結果に基づ
いて受信時点を特定してもよい。
【0042】
【発明の効果】本発明によれば、ノイズに起因して測定
が不正確になる事態を起こりにくくし、測距装置の有用
性を高めることができる。
が不正確になる事態を起こりにくくし、測距装置の有用
性を高めることができる。
【図1】本発明の第1の実施形態である測距装置の全体
構成図である。
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】第2メモリの記憶内容を示す図である。
【図6】平均ノイズデータの数値例を示す図である。
【図7】減算部の入出力を示す図である。
【図8】時間重心の概念を示す図である。
【図9】ノイズ検出の動作を示すフローチャートであ
る。
る。
【図10】ノイズ検出の動作を示すフローチャートであ
る。
る。
【図11】本発明の第2の実施形態である3次元データ
入力装置の全体構成を示す図である。
入力装置の全体構成を示す図である。
1,2 測距装置 10,100 送信部(送信手段) 20,200 受信部(受信手段) 25 シャッタ 31 増幅部(増幅手段) 34 第2メモリ(記憶手段) 35 減算部(ノイズ除去手段) 36 重心演算部(ノイズ除去手段) 600 走査部(走査手段) DL 測定データ DN ノイズデータ DS 受光データ P パルス光 S20 信号(出力) tp0 送信時点 ip0 受信時点
フロントページの続き (72)発明者 井手 英一 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Fターム(参考) 2F112 AD01 BA07 CA12 DA13 DA15 EA05 EA20 FA03 FA07 FA21 FA33 FA45 GA10 5J084 AA05 AD01 BA04 BA36 BA50 BB02 BB28 BB35 CA03 CA06 CA12 CA25 CA28 CA31 CA45 CA52 CA70 CA76 DA01 DA07 DA10 EA02 FA01
Claims (5)
- 【請求項1】外部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を受光して光電変換をする受
信手段とを備え、前記パルス光の送信時点から受信時点
までの時間に応じた測定データを出力する測距装置であ
って、 前記受信手段への前記パルス光の入射を遮断するための
シャッタと、 前記シャッタを閉じてパルス光を射出したときの前記受
信手段の出力に応じたデータをノイズデータとして記憶
する記憶手段と、 前記シャッタを開いてパルス光を射出したときの前記受
信手段の出力に応じたデータである受光データに対し
て、前記ノイズデータを用いてノイズ除去のための演算
を行うノイズ除去手段と、を有し、 前記ノイズ除去手段の出力に基づい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】前記受信手段の出力を増幅する増幅手段を
有し、 前記ノイズデータ及び受光データは、前記増幅手段の出
力に応じたデータである請求項1記載の測距装置。 - 【請求項3】前記増幅手段は互いに異なる増幅率の増幅
が可能であり、 前記ノイズ除去手段は、前記受光データに対して、それ
と同じ増幅率の増幅で得られたノイズデータを用いて演
算を行う請求項2記載の測距装置。 - 【請求項4】前記送信手段は互いに異なる強さのパルス
光の射出が可能であり、 前記ノイズ除去手段は、前記受光データに対して、それ
と同じ強さのパルス光を射出して得られたノイズデータ
を用いて演算を行う請求項1乃至請求項3のいずれかに
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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25254199A JP2001074842A (ja) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | 測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25254199A JP2001074842A (ja) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | 測距装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001074842A true JP2001074842A (ja) | 2001-03-23 |
Family
ID=17238819
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25254199A Pending JP2001074842A (ja) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | 測距装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001074842A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2007010432A (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Sunx Ltd | 光電センサ |
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WO2015052839A1 (ja) * | 2013-10-11 | 2015-04-16 | 三菱電機株式会社 | 風計測ライダ装置 |
WO2018011878A1 (ja) * | 2016-07-12 | 2018-01-18 | パイオニア株式会社 | 情報処理装置、光学機器、制御方法、プログラム及び記憶媒体 |
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WO2019004146A1 (ja) * | 2017-06-27 | 2019-01-03 | パイオニア株式会社 | 情報処理装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体 |
JPWO2018101293A1 (ja) * | 2016-11-30 | 2019-10-24 | パイオニア株式会社 | 計測装置、設定装置、設定方法、修正方法、及びプログラム |
-
1999
- 1999-09-07 JP JP25254199A patent/JP2001074842A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105637383A (zh) * | 2013-10-11 | 2016-06-01 | 三菱电机株式会社 | 风测量雷达装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20050615 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20050704 |