JP2001124856A - Noise rate reducing method and laser range finder - Google Patents
Noise rate reducing method and laser range finderInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光学のノイズレー
トを低減する技術に関するものであり、特に距離を測る
計器のノイズレート低減方法およびレーザーレンジファ
インダに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for reducing an optical noise rate, and more particularly to a method for reducing a noise rate of an instrument for measuring a distance and a laser range finder.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、距離を測る計器の中、特にレーザ
ー光を基礎としてのレーザーレンジファインダ(Las
er Range Finder)は長い間、遠距離の
物体またはターゲットの距離を測るために応用されてき
た。レーザーレンジファインダを例にとってみると、計
測の基本的な方法はレーザー光のパルス(laserp
ulse)をターゲットへ向かって射出し、同時に、光
の感知器(photosensor)で外界から反射し
て戻ってくるレーザー光の信号を受け取る。そして、レ
ーザー光のパルスを発射した時間と、レーザーの反射光
を受け取った時間とを比較し、両者の時間差に光速をか
けて2で割ると、レーザーレンジファインダとターゲッ
トとの間における距離が計算される。2. Description of the Related Art Conventionally, a laser range finder (Las) based on a laser beam has been used among instruments for measuring a distance.
The er Range Finder has long been applied to measure the distance of distant objects or targets. Taking a laser range finder as an example, the basic method of measurement is a pulse of laser light (laserp).
ulse) toward the target, and at the same time, receives a laser light signal that is reflected back from the outside world by a light sensor (photosensor). Then, the time at which the laser light pulse was emitted is compared with the time at which the laser reflected light was received, and the time difference between the two is multiplied by the speed of light and divided by 2 to calculate the distance between the laser range finder and the target. Is done.
【0003】通常、レーザーレンジファインダは次の構
造から形成される。レーザー発射器(laser di
ode)はレーザー光を発射する。光の感知器(pho
to−detector)は反射されたレーザー光を受
け取る。発射コリメータレンズは、レーザー発射器から
射出したレーザー光を一つの光線束に集中し、平行に射
出する。Usually, a laser range finder is formed from the following structure. Laser launcher (laser di
mode) emits laser light. Light detector (pho
The to-detector receives the reflected laser light. The emission collimator lens concentrates the laser light emitted from the laser emitter into one light beam and emits the light in parallel.
【0004】以上の方法は、レーザー発射器を発射コリ
メータレンズの焦点に置いて、レーザー光が平行に射出
できるようによりよい射出パスをもたらせることによっ
て、分散射出の現象を減らしているのである。その他
に、受信の集中レンズで反射されたレーザー光を焦点に
集めることによって、レーザーの信号を受け取る。前記
の方法により、発射・受信のシステムを構成することが
できる。The above method reduces the phenomenon of dispersive emission by placing the laser emitter at the focal point of the launch collimator lens and providing a better exit path for the laser beam to exit in parallel. . In addition, a laser signal is received by focusing the laser light reflected by the receiving focusing lens. By the above method, a launching / receiving system can be configured.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来の距離を測る計器
は、製造のコストを減らすために、通常、同じ発射コリ
メータレンズと受信の集中レンズを採用するので、光の
感知器に形成された影像がレーザー発射器の寸法に等し
くなる。しかし、一般の光の感知器は面積がレーザー発
射器より大きいので、光の感知器に投影したレーザー発
射器の影像は光の感知器の極めて小さな部分しか占めな
いことになりがちである。例えば図1に示すように、光
の感知器の感光範囲11には受信エリア12、レーザー
発射器の影像(暗い部分で)がある以外、残った部分は
非受信エリア13である。レーザーレンジファインダ
(Laser Range Finder)にとって、
信号分析判断用の部分は、ただレーザー光の信号のみで
あるため、非受信エリア13における信号は全てノイズ
である。残念ながら、従来からの技術では、光の感知器
の面積がレーザー発射器より大きいので、受信エリア1
2と非受信エリア13との比率は相対的に小さくなる。
つまり、既存の技術で、光の感知器で受け取った信号の
ノイズレートは高めであるので、あとから行う処理の難
度が増加されるばかりでなく、距離を測る計器の性能を
も低減させる。Conventional distance measuring instruments typically employ the same launch collimator lens and receive convergent lens to reduce manufacturing costs, thus reducing the image formed on the light sensor. Becomes equal to the dimensions of the laser launcher. However, because the area of a general light sensor is larger than that of a laser emitter, the image of the laser emitter projected on the light detector tends to occupy only a very small part of the light detector. For example, as shown in FIG. 1, the photosensitive area 11 of the light detector has a receiving area 12 and an image of a laser emitter (in a dark area), and the remaining area is a non-receiving area 13. For Laser Range Finder,
Since the portion for signal analysis determination is only a laser beam signal, all signals in the non-receiving area 13 are noise. Unfortunately, with conventional techniques, the area of the light detector is larger than the laser
The ratio between 2 and the non-receiving area 13 becomes relatively small.
That is, in the existing technology, the noise rate of the signal received by the light sensor is high, so that not only the difficulty of subsequent processing is increased, but also the performance of the distance measuring instrument is reduced.
【0006】したがって、本発明の主な目的は、距離を
測る計器のノイズレートを低減する方法およびレーザー
レンジファインダを提供することにある。本発明の他の
目的は、遠距離レンズ(telephoto lens
es)を利用してノイズレートを低減する方法およびレ
ーザーレンジファインダを提供することにある。Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide a method and a laser range finder for reducing the noise rate of a distance measuring instrument. Another object of the present invention is to provide a telephoto lens.
es) to provide a method for reducing a noise rate and a laser range finder.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の主な技術はレーザー発射器が光の感測器
に投影する影像を拡大し、受信エリアと非受信エリアの
比率を向上させることにより、ノイズレートを低減す
る。In order to achieve the above-mentioned object, a main technique of the present invention is to enlarge an image projected by a laser emitter on a light sensor, and to increase a ratio of a reception area to a non-reception area. To reduce the noise rate.
【0008】レーザー発射器が光の感知器に形成した影
像は、例えば図2に示すように、拡大されたら、光の感
知器の感光範囲11で、拡大された受信エリア22の占
める面積が既存技術の受信エリア12よりも大きくな
る。それに対して、非受信エリア13が縮小した後の非
受信のエリア23になり、図2に示すような変化にな
る。それによって受信エリアと非受信エリアとの比率が
向上される。つまり、ノイズレートを縮めることになる
のである。When the image formed by the laser emitter on the light sensor is enlarged, for example, as shown in FIG. 2, the area occupied by the enlarged receiving area 22 in the light-sensitive area 11 of the light sensor is already present. It is larger than the technology reception area 12. On the other hand, the non-reception area 13 becomes the non-reception area 23 after being reduced, and changes as shown in FIG. Thereby, the ratio between the reception area and the non-reception area is improved. That is, the noise rate is reduced.
【0009】光学上では、形成影像と焦点距離との間に
比率の関係が存在するので、発射コリメータレンズの焦
点距離をF1とし、レーザー発射器のサイズをD1と
し、受信集中レンズの焦点をF2とし、受信して形成し
た影像のサイズをD2とすると、それらの間における関
係式は次のようになる。 F1/F2=D1/D2 → D2=(F2/F1)*
D1On the optics, there is a ratio relationship between the formed image and the focal length, so that the focal length of the emitting collimator lens is F1, the size of the laser emitter is D1, and the focal point of the receiving concentrated lens is F2. Assuming that the size of the received and formed image is D2, the relational expression between them is as follows. F1 / F2 = D1 / D2 → D2 = (F2 / F1) *
D1
【0010】よって、受信集中レンズの焦点距離を増加
すると、レーザー発射器の形成影像は拡大されるととも
に、前述したノイズレートを低減する目的にも役立つ。Therefore, when the focal length of the reception focusing lens is increased, the image formed by the laser emitter is enlarged, and also serves the purpose of reducing the above-mentioned noise rate.
【0011】通常焦点距離を拡大したら、レンズを収容
するために、レーザーレンジファインダの長さもそれに
応じて長くなる。レーザーレンジファインダの体積を縮
めるために、本発明はさらに、凹レンズと凸レンズとの
組合せを利用して体積を縮小する。Normally, when the focal length is increased, the length of the laser range finder becomes longer to accommodate the lens. In order to reduce the volume of the laser range finder, the present invention further uses a combination of concave and convex lenses to reduce the volume.
【0012】上述した観念に基づいて、本発明はレーザ
ー発射器の形成した影像を拡大することにより、ノイズ
レートを低減させるという技術を提供する。当技術の設
計には受信レンズがある。その焦点距離は、発射コリメ
ータレンズの焦点距離より大きいので、レーザー発射器
の形成影像を拡大し、その影像がちょうど光の感知器の
感光範囲に入るようにさせてノイズレートを低減する。Based on the above idea, the present invention provides a technique for reducing a noise rate by enlarging an image formed by a laser emitter. There is a receiving lens in the design of the art. Since the focal length is greater than the focal length of the launch collimator lens, the image formed by the laser emitter is magnified and the noise is reduced by causing the image to just fall within the light sensitive area of the light sensor.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図3に示すように、本発明の一実施例
によるレーザーレンジファインダ30は、主に本体3
1、本体31の中に設けられたレーザー受信器32、レ
ーザー発射器33、望遠鏡34、発射コリメータレンズ
35、受信レンズ36などから形成される。望遠鏡34
には、対物レンズ40、接眼レンズ50と両者40、5
0の間に介したプリズムレンズ60を含む。発射コリメ
ータレンズ35は、対物レンズ40とプリズムレンズ6
0を望遠鏡34と共用する。レーザー光がレーザー発射
器33から射出し、プリズムレンズ60で屈折された
後、対物レンズ40に向かって平行にターゲット(第1
パス)へ射出する。反射して戻ったレーザー光は、受信
レンズ36を経由してレーザー受信器32に焦点が集め
られる。受信レンズ36は、非球面凸レンズ361およ
び凹レンズ362を含む。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 3, a laser range finder 30 according to an embodiment of the present invention mainly includes a main body 3.
1. A laser receiver 32, a laser emitter 33, a telescope 34, an emission collimator lens 35, a reception lens 36, and the like provided in a main body 31. Telescope 34
Are the objective lens 40, the eyepiece lens 50,
0 includes a prism lens 60 interposed therebetween. The launch collimator lens 35 includes the objective lens 40 and the prism lens 6.
0 is shared with the telescope 34. After the laser beam is emitted from the laser emitter 33 and refracted by the prism lens 60, the target (first
Inject to pass). The reflected laser light is focused on the laser receiver 32 via the receiving lens 36. The receiving lens 36 includes an aspheric convex lens 361 and a concave lens 362.
【0014】レーザー発射器33は、計測物体へレーザ
ー光のビーム(または適当な波長をもち、かつ本実施例
に利用できる非可視光のビーム)を射出し、前述の光線
束が計測物体の表面に達したと同時に折り返して来る。
レーザー受信器32は、その折り返してきたレーザービ
ームを受信し、所定の図示しない電子回路に連結された
後、計測物体とレーザーレンジファインダ30との間に
おける距離を計算する。望遠鏡34は、ユーザが目で計
測物体から出てくる可視光(つまり、人間の肉眼で観察
できる色のある光)を受け取るために設けてあり、狙い
ながら、計測物体と測る部位が正確かどうか確認するこ
とができる。The laser emitter 33 emits a laser beam (or a non-visible light beam having an appropriate wavelength and usable in the present embodiment) to the measurement object, and the above-mentioned light beam is emitted from the surface of the measurement object. Comes back as soon as you reach.
The laser receiver 32 receives the folded laser beam, and after being connected to a predetermined electronic circuit (not shown), calculates a distance between the measurement object and the laser range finder 30. The telescope 34 is provided for receiving visible light (that is, light having a color that can be observed with the naked eye of the human eye) that the user can see from the measurement object with the eyes. You can check.
【0015】受信レンズ36の光学パスは、図4に示す
ように、アセンブリの空間を節約するため、遠距離レン
ズ(telephoto lenses)の設計を利用
している。光学設計では、光は凸レンズ81で内へ集中
し、凹レンズの分散・発射で焦点83に合わせる。図4
に示すような光学設計は、有効焦点距離84を実際のア
センブリの長さ85より長くすることができる。よっ
て、有効焦点距離84が凸レンズと等しくなるが、より
短い空間だけが必要になり、アセンブリの空間を減らす
目的にも役立つ。The optical path of the receiving lens 36 utilizes a telephoto lens design to save space in the assembly, as shown in FIG. In the optical design, light is concentrated inside by a convex lens 81 and is focused on a focal point 83 by dispersion and emission of a concave lens. FIG.
The effective focal length 84 can be longer than the actual assembly length 85. Thus, although the effective focal length 84 is equal to that of a convex lens, only a shorter space is required, which also serves the purpose of reducing the space of the assembly.
【0016】複合レンズの計算公式から分かるように、
凸レンズ81の焦点距離が小さければ小さいほどよりよ
い効果が得られるので、図3に示す本実施例で、非球面
の凸レンズ361を採用し、空間をさらに縮めて解析度
をより一層向上させている。As can be seen from the calculation formula of the compound lens,
The smaller the focal length of the convex lens 81 is, the better the effect can be obtained. Therefore, in this embodiment shown in FIG. 3, the aspherical convex lens 361 is adopted to further reduce the space and further improve the resolution. .
【図1】従来のレーザーレンジファインダの受信画面を
示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a reception screen of a conventional laser range finder.
【図2】本発明の一実施例によるレーザーレンジファイ
ンダの受信画面を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a reception screen of a laser range finder according to one embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施例によるレーザーレンジファイ
ンダを示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a laser range finder according to an embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施例によるレーザーレンジファイ
ンダの遠距離レンズを示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing a long distance lens of a laser range finder according to an embodiment of the present invention.
11 光感知器の感光範囲 12 受信部 13 非受信エリア 22 拡大された受信エリア 23 縮小された非受信エリア 30 レーザーレンジファインダ 31 本体 32 レーザー受信器 33 レーザー発射器 34 望遠鏡 35 発射コリメータレンズ 36 受信レンズ 40 対物レンズ 50 接眼レンズ 60 プリズム 71 第1パス 81 凸レンズ 82 凹レンズ 83 焦点 84 有効焦点距離 85 アセンブリの長さ 361 非球面凸レンズ 362 凹レンズ Reference Signs List 11 Sensing range of photodetector 12 Receiving part 13 Non-reception area 22 Enlarged reception area 23 Reduced non-reception area 30 Laser range finder 31 Main body 32 Laser receiver 33 Laser emitter 34 Telescope 35 Emission collimator lens 36 Receiving lens Reference Signs List 40 Objective lens 50 Eyepiece 60 Prism 71 First pass 81 Convex lens 82 Concave lens 83 Focus 84 Effective focal length 85 Assembly length 361 Aspheric convex lens 362 Concave lens
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 13/18 G02B 13/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G02B 13/18 G02B 13/18
Claims (6)
る方法であって、 受信レンズの焦点距離を発射コリメータレンズの焦点距
離より大きくし、レーザー発射器が光の感測器に投影す
る影像を拡大し、 光の感測器における受信エリアは、非受信エリアより大
きく、かつ発射コリメータレンズの焦点距離より小さい
かまたは等しいことを特徴とするノイズレート低減方
法。1. A method for reducing the noise rate of an instrument for measuring a distance, the method comprising: setting a focal length of a receiving lens larger than a focal length of an emitting collimator lens; A method for reducing noise rate, wherein the receiving area of the light sensing device is larger than the non-receiving area and smaller than or equal to the focal length of the emitting collimator lens.
ンズを含むことを特徴とする請求項1記載のノイズレー
ト低減方法。2. The method according to claim 1, wherein the receiving lens includes a convex lens and a concave lens.
ことを特徴とする請求項2記載のノイズレート低減方
法。3. The method according to claim 2, wherein the convex lens is an aspheric convex lens.
ジファインダであって、 望遠鏡と、 レーザー発射器と、 発射コリメータレンズと、 受信レンズと、 レーザー受信器とを備え、 前記レーザー受信器の受信面積が前記レーザー発射器よ
り大きく、かつ前記受信レンズの焦点距離が前記発射コ
リメータレンズの焦点より大きく、前記レーザー発射器
は、前記レーザー受信器における画像の形成が前記レー
ザー発射器より大きく、前記レーザー受信器上の受信エ
リアが前記受信レンズの焦点距離より大きく、かつ前記
発射コリメータレンズの焦点距離より小さいかまたは等
しいことを特徴とするレーザーレンジファインダ。4. A laser range finder capable of reducing a noise rate, comprising: a telescope, a laser emitter, a launch collimator lens, a reception lens, and a laser receiver, wherein a reception area of the laser receiver is reduced. The laser emitter, and the focal length of the receiving lens is greater than the focal point of the emitting collimator lens, the laser emitter, the image formation in the laser receiver is larger than the laser emitter, the laser receiver A laser range finder, wherein an upper receiving area is larger than a focal length of the receiving lens and smaller than or equal to a focal length of the emitting collimator lens.
ンズを含むことを特徴とする請求項4記載のレーザーレ
ンジファインダ。5. The laser range finder according to claim 4, wherein said receiving lens includes a convex lens and a concave lens.
ことを特徴とする請求項5記載のレーザーレンジファイ
ンダ。6. The laser range finder according to claim 5, wherein said convex lens is an aspheric convex lens.
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