JP2001174557A - All-weather optical range finder and range finding method - Google Patents

All-weather optical range finder and range finding method

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JP2001174557A
JP2001174557A JP35777699A JP35777699A JP2001174557A JP 2001174557 A JP2001174557 A JP 2001174557A JP 35777699 A JP35777699 A JP 35777699A JP 35777699 A JP35777699 A JP 35777699A JP 2001174557 A JP2001174557 A JP 2001174557A
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JP
Japan
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light
weather
reflected
distance
measurement
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Nakase
重樹 仲瀬
Minayoshi Sugiura
南祥 杉浦
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Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an all-weather optical range finder and a range finding method providing high accuracy measuring results and reducing the load applying to the device. SOLUTION: This all-weather optical range finder 10 usable in rainy weather is provided with light projecting means LD, 12, 14 for sending a light P having a prescribed polarization property towards a measurement object OB, a removal means 30 provided on an optical path of a reflecting light from the measurement object OB and removing a light having a same polarization property with the polarization property sent out from the light projecting means LD, 12, 14, and a light receiving means PD, 20, 22 receiving the light transmitting through the removal means 30.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、対象物までの距離
を測定する光学式の距離計および距離測定方法に関し、
特に雨天においても使用可能な全天候型光学式距離計お
よび距離測定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical distance meter for measuring a distance to an object and a distance measuring method.
In particular, the present invention relates to an all-weather optical distance meter that can be used even in rainy weather and a distance measuring method.

【0002】[0002]

【従来の技術】測定対象物までの距離を非接触で測定す
る装置として、測定対象物にレーザ光を投射するととも
に、測定対象物によって反射する光を受光し、その投射
と受光との時間差から距離を算出する光学式の距離計が
知られている。
2. Description of the Related Art As a device for measuring a distance to a measurement object in a non-contact manner, a laser beam is projected onto the measurement object, light reflected by the measurement object is received, and a time difference between the projection and the light reception is obtained. An optical rangefinder that calculates a distance is known.

【0003】しかし、かかる光学式の距離計は、雨天時
において測定精度が低下する欠点がある。すなわち、雨
天時にはレーザ光が走行する光路中に雨滴が存在し、こ
の雨滴により反射されて戻ってくる光がノイズとして作
用するため、測定精度が低下してしまう。
[0003] However, such an optical distance meter has a drawback that the measurement accuracy is reduced in rainy weather. That is, in rainy weather, raindrops are present in the optical path along which the laser beam travels, and the light reflected and returned by the raindrops acts as noise, resulting in reduced measurement accuracy.

【0004】そこで、例えば特開平10−253760
号公報(以下、文献1という)には、雨滴によるノイズ
の影響を除去して測定精度の向上を図ることを目的とす
る光学式距離計が開示されている。
Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-253760
Japanese Patent Application Publication (hereinafter referred to as Document 1) discloses an optical distance meter that aims to improve the measurement accuracy by removing the influence of noise due to raindrops.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】すなわち文献1に開示
の距離計では、雨滴により反射された光による距離の誤
検知を防止するために、測定対象物と雨の双方からの反
射光を受光素子にて受光し、受光量を所定のしきい値と
比較して2値信号に変換している。そして、所定の統計
処理アルゴリズムに基づいて2値信号から光投射毎の投
射と受光との時間差の頻度分布を作製し、最大頻度とな
る時間差に基づいて測定対象物までの距離を算出してい
る。
That is, in the distance meter disclosed in Document 1, in order to prevent erroneous detection of a distance due to light reflected by raindrops, light reflected from both the object to be measured and rain is detected by a light receiving element. And converts the received light amount into a binary signal by comparing the received light amount with a predetermined threshold value. Then, a frequency distribution of the time difference between the projection and the light reception for each light projection is created from the binary signal based on a predetermined statistical processing algorithm, and the distance to the object to be measured is calculated based on the maximum frequency time difference. .

【0006】これに対し、受光素子にて雨滴と測定対象
物の双方からの反射光を受光する前に、雨滴からの反射
光を予め除去することができれば、精度の高い距離測定
を行い得ると共に、解析すべきデータ量が減少して装置
にかかる負荷が軽減される。
On the other hand, if the reflected light from the raindrop can be removed before the light-receiving element receives the reflected light from both the raindrop and the object to be measured, a highly accurate distance measurement can be performed. Thus, the amount of data to be analyzed is reduced, and the load on the device is reduced.

【0007】そこで本発明は、精度の高い測定結果を得
ることができると共に、装置にかかる負荷を軽減するこ
とが可能な全天候型光学式距離計および距離測定方法を
提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide an all-weather optical distance meter and a distance measuring method capable of obtaining a highly accurate measurement result and reducing the load on the device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記目的を
達成するため、雨滴による照射レーザ光の反射特性につ
いて鋭意検討を行った。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have made intensive studies on the reflection characteristics of irradiation laser light by raindrops.

【0009】すなわち、図4(a)に示すように、シャ
ワーを使用して雨天時の状態を局所的に作り出し、シャ
ワー中に可視のレーザ光(波長λ=632.8nm)を照
射して水滴によって反射される反射光を観察した。
That is, as shown in FIG. 4 (a), a state in rainy weather is locally created using a shower, and a visible laser beam (wavelength λ = 632.8 nm) is irradiated during the shower to form water droplets. The reflected light reflected by was observed.

【0010】その結果、図4(b)に示すように、シャ
ワーの周囲の領域は4つに分割され、領域(1)>領域
(3)>領域(2)、領域(4)の順で反射光の強度が
変化することが分かった。次に、偏光板を通して反射光
を観察すると、領域(1)および領域(3)において観
察される反射光は照射レーザ光の偏光特性と同じ所定方
向の直線偏光の状態を維持しており、一方、領域(2)
および領域(4)において観察される反射光は照射レー
ザ光の偏光特性を維持せず、照射レーザ光の偏光方向か
ら90度変化していることが分かった。なお、領域
(2)および領域(4)の大きさを規定する角度θは、
約60〜90度であった。
As a result, as shown in FIG. 4B, the area around the shower is divided into four areas, and the area (1)> the area (3)> the area (2) and the area (4) in this order. It was found that the intensity of the reflected light changed. Next, when the reflected light is observed through the polarizing plate, the reflected light observed in the region (1) and the region (3) maintains a state of linear polarization in the same predetermined direction as the polarization characteristic of the irradiation laser light. , Area (2)
Also, it was found that the reflected light observed in the region (4) did not maintain the polarization characteristics of the irradiation laser light, and changed by 90 degrees from the polarization direction of the irradiation laser light. Note that the angle θ defining the size of the region (2) and the region (4) is
About 60-90 degrees.

【0011】一方、水滴以外に紙、鉄板、コンクリート
等に対して同様にレーザ光を照射し、その反射光を偏光
板を通して観察すると、照射レーザ光の持つ偏光特性は
ほとんど観察されず、自然光と同じ偏光特性が観察され
た。
On the other hand, when a laser beam is similarly irradiated on paper, an iron plate, concrete, or the like other than water droplets and the reflected light is observed through a polarizing plate, the polarization characteristics of the irradiated laser light are hardly observed, and natural light and natural light are not observed. The same polarization characteristics were observed.

【0012】これらの実験結果に基づいて、発明者は次
のような結論に至った。
On the basis of these experimental results, the inventors have reached the following conclusions.

【0013】上記した領域(3)において観察される水
滴からの反射光は、照射レーザ光の偏光特性を維持して
おり、一方、水滴以外の物体からの反射光は照射レーザ
光の偏光特性を維持せず、自然光と同じ偏光特性を有し
ている。したがって、雨天時において測定対象物による
反射光と雨による反射光とが混在した反射光を受光セン
サにより受光する前に、光反射特性の相違を利用して照
射レーザ光と同じ偏光特性を有する雨による反射光を予
め除去することができれば、測定対象物からの反射光の
みを検出することが可能であるとの結論に至った。
The reflected light from the water droplet observed in the region (3) maintains the polarization characteristics of the irradiation laser light, while the reflection light from an object other than the water droplet changes the polarization characteristics of the irradiation laser light. Without maintaining, it has the same polarization characteristics as natural light. Therefore, before the reflected light mixed with the reflected light from the object to be measured and the reflected light from the rain is received by the light receiving sensor in rainy weather, the rain having the same polarization characteristic as the irradiation laser light is utilized by utilizing the difference in the light reflection characteristics. It has been concluded that if the reflected light from the object can be removed in advance, it is possible to detect only the reflected light from the object to be measured.

【0014】この結論に基づき、照射レーザ光と同じ偏
光特性を有する雨による反射光を取り除くため様々な試
行錯誤を行った結果、本発明を次のような構成とするこ
ととした。
Based on this conclusion, various trials and errors have been made to remove reflected light due to rain having the same polarization characteristics as the irradiation laser light, and as a result, the present invention has the following configuration.

【0015】本発明の全天候型光学式距離計は、(1)
雨天においても使用可能とした全天候型光学式距離計で
あって、(2)所定の偏光特性を有する光を測定対象物
に向けて送出するための投光手段と、(3)測定対象物
からの反射光の光路上に設けられており、投光手段から
送出された光の偏光特性と同一の偏光特性を有する光を
除去するための除去手段と、(4)除去手段を透過した
光を受光するための受光手段と、を備えることを特徴と
する。
The all-weather optical rangefinder of the present invention comprises (1)
An all-weather optical distance meter that can be used even in rainy weather, wherein (2) light emitting means for transmitting light having a predetermined polarization characteristic toward a measurement target; Removing means for removing light having the same polarization characteristic as that of the light sent from the light projecting means; and (4) removing the light transmitted through the removing means. Light receiving means for receiving light.

【0016】この全天候型光学式距離計では、投光手段
により所定の偏光特性を有する光が測定対象物に向けて
送出される。そして、送出された光が測定対象物によっ
て反射される。ここで、測定対象物からの反射光は、投
光手段から送出された光とは偏光特性が異なり、自然光
と同じ偏光特性を有する。したがって、測定対象物から
の反射光のうち、送出された光の偏光特性と同一の偏光
特性を有する光が除去手段によって除去され、残った光
は除去手段を透過して受光手段により受光される。そし
て、受光手段により受光された光に基づいて測定対象物
までの距離が求められる。
In this all-weather optical rangefinder, light having predetermined polarization characteristics is transmitted toward the object to be measured by the light projecting means. Then, the transmitted light is reflected by the object to be measured. Here, the reflected light from the object to be measured has a different polarization characteristic from the light transmitted from the light projecting means, and has the same polarization characteristic as natural light. Therefore, of the reflected light from the object to be measured, light having the same polarization characteristic as that of the transmitted light is removed by the removing means, and the remaining light passes through the removing means and is received by the light receiving means. . Then, the distance to the object to be measured is obtained based on the light received by the light receiving means.

【0017】ここで、雨天時には投光手段から送出され
た光は、測定対象物だけでなく光が走行する光路中に存
在する雨滴によっても反射される。この雨滴からの反射
光は、投光手段から送出された光の偏光特性を維持して
いる。したがって、雨滴からの反射光は除去手段によっ
て除去される一方、測定対象物からの反射光の一部は、
上述のとおり除去手段を透過して受光手段により受光さ
れる。そして、受光手段により受光された光に基づいて
測定対象物までの距離が求められる。
Here, when it is raining, the light emitted from the light projecting means is reflected not only by the object to be measured but also by raindrops existing in the optical path along which the light travels. The reflected light from the raindrop maintains the polarization characteristics of the light sent from the light projecting means. Therefore, while the reflected light from the raindrop is removed by the removing means, a part of the reflected light from the measurement target is
As described above, the light passes through the removing means and is received by the light receiving means. Then, the distance to the object to be measured is obtained based on the light received by the light receiving means.

【0018】このように本発明の全天候型光学式距離計
は、測定対象物からの反射光の光路上に、投光手段から
送出された光の偏光特性と同一の偏光特性を有する光を
除去する除去手段を備えているため、測定対象物と雨滴
の光反射特性の相違を利用して雨滴からの反射光を予め
除去すると共に、測定対象物からの反射光の一部を受光
することができる。したがって、解析すべきデータ量が
減少して装置にかかる負荷を軽減することが可能となる
と共に、晴天時のみならず雨天時においても精度の高い
距離測定を行うことが可能となる。
As described above, the all-weather optical rangefinder of the present invention removes, on the optical path of the reflected light from the object to be measured, light having the same polarization characteristic as the light transmitted from the light projecting means. The removal of light reflected from raindrops in advance by utilizing the difference in light reflection characteristics between the measurement target and the raindrop, and receiving a part of the reflection light from the measurement target. it can. Therefore, the amount of data to be analyzed is reduced, so that the load on the apparatus can be reduced, and highly accurate distance measurement can be performed not only in fine weather but also in rainy weather.

【0019】また、本発明の全天候型光学式距離計で
は、投光手段は、所定方向の直線偏光のパルス光を発生
するレーザ発振器を含むことを特徴としてもよい。この
ようにすれば、レーザ発振器から発生するパルス光は所
定方向の直線偏光特性を有する。そして、測定対象物か
らの反射光は、レーザ発振器から発生するパルス光とは
偏光特性が異なり、自然光と同じ偏光特性を有する。一
方、雨滴からの反射光はレーザ発振器から発生するパル
ス光と同じ所定方向の直線偏光特性を維持する。
Further, in the all-weather optical rangefinder of the present invention, the light projecting means may include a laser oscillator that generates linearly polarized pulse light in a predetermined direction. With this configuration, the pulse light generated from the laser oscillator has a linear polarization characteristic in a predetermined direction. The reflected light from the measurement target has a different polarization characteristic from the pulsed light generated from the laser oscillator, and has the same polarization characteristic as natural light. On the other hand, the reflected light from the raindrop maintains the same linear polarization characteristic in a predetermined direction as the pulsed light generated from the laser oscillator.

【0020】また、本発明の距離測定方法は、測定対象
物に向けて特定の偏光成分を有する光を送出し、測定対
象物からの直接の反射光から特定の偏光成分を除去し、
特定の偏光成分が除去された残りの光成分の受光を行
い、送出と受光のタイミングに基づいて、測定対象物ま
での距離を決定する、ことを特徴とする。
Further, the distance measuring method according to the present invention transmits light having a specific polarization component toward an object to be measured, and removes a specific polarization component from light directly reflected from the object to be measured.
The remaining light component from which a specific polarization component has been removed is received, and the distance to the measurement object is determined based on the timing of transmission and reception.

【0021】この方法では、測定対象物に向けて特定の
偏光成分を有する光を送出すると、測定対象物により光
が反射され、その反射光は偏光特性が変化して自然光と
同じ偏光特性を有するようになる。ここで、送出された
光の走行する光路中に雨滴が存在すると、雨滴によって
も光が反射される。この雨滴からの反射光は、送出され
た光の偏光特性を維持した特定の偏光成分を有する光と
なる。そして、測定対象物からの直接の反射光から特定
の偏光成分を除去し、残りの光成分を受光する。その
際、当該特定の偏光成分を有する雨滴からの反射光は併
せて除去される。その結果、送出と受光のタイミングに
基づいて距離を決定することで、晴天時のみならず雨天
時においても精度の高い距離測定が可能となる。
In this method, when light having a specific polarization component is transmitted toward the object to be measured, the light is reflected by the object to be measured, and the reflected light changes its polarization characteristic and has the same polarization characteristic as natural light. Become like Here, if raindrops exist in the optical path in which the transmitted light travels, the raindrops also reflect the light. The reflected light from the raindrop becomes light having a specific polarization component that maintains the polarization characteristics of the transmitted light. Then, a specific polarization component is removed from the reflected light directly from the measurement object, and the remaining light components are received. At that time, the reflected light from the raindrop having the specific polarization component is also removed. As a result, by determining the distance based on the timing of transmission and light reception, highly accurate distance measurement can be performed not only in fine weather but also in rainy weather.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の全天候型光学式距離計および距離測定方法の好適
な一実施形態について説明する。なお、同一の要素には
同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of an all-weather optical distance meter and a distance measuring method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0023】図1は、本発明の実施形態にかかる全天候
型光学式距離計(以下、「距離計」ともいう)の構成を
示すブロック図、図2は、本距離計の距離測定原理を説
明するための説明図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an all-weather optical distance meter (hereinafter, also referred to as a “distance meter”) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 explains the principle of distance measurement of the distance meter. FIG.

【0024】図1に示すように、本距離計10は大別し
て投光手段、受光手段、除去手段としての偏光板、信号
処理手段および演算制御手段とを備えている。
As shown in FIG. 1, the distance meter 10 is roughly divided into a light projecting unit, a light receiving unit, a polarizing plate as a removing unit, a signal processing unit, and an arithmetic control unit.

【0025】投光手段は、半導体レーザ等の発光素子L
Dと、発光素子LDを駆動するためのレーザドライバ1
2と、発光素子LDから投射されるパルス光Pを測定対
象物OBへ送出するための投光レンズ14を備えてい
る。レーザドライバ12は、コントローラ40からの制
御信号STRで指定される測定期間T内において、所定
の計測周期τに同期したパルス光Pを投射させるべく発
光素子LDを駆動する。発光素子LDは所定の偏光特性
を有するパルス光Pを発するレーザ発振器であって、本
実施形態では垂直方向の偏光成分からなる直線偏光の光
を発する。なお、偏光方向を完全に均一なものとするた
めに、投光レンズ14の近傍に偏光板を配置してもよ
い。
The light emitting means is a light emitting element L such as a semiconductor laser.
D and a laser driver 1 for driving the light emitting element LD
2 and a light projecting lens 14 for transmitting the pulse light P projected from the light emitting element LD to the measurement object OB. The laser driver 12 drives the light emitting element LD so as to project the pulse light P synchronized with a predetermined measurement cycle τ during the measurement period T specified by the control signal STR from the controller 40. The light emitting element LD is a laser oscillator that emits a pulse light P having a predetermined polarization characteristic. In the present embodiment, the light emitting element LD emits linearly polarized light composed of vertically polarized components. Note that a polarizing plate may be arranged near the light projecting lens 14 in order to make the polarization direction completely uniform.

【0026】受光手段は、フォトダイオード等の受光素
子PDと、測定対象物OBからの反射光Itを受光素子
PDに入射させるための受光レンズ20と、受光素子P
Dから出力される光電変換信号を増幅して検出信号SPD
として出力する増幅器22を備えている。
The light receiving means includes a receiving lens 20 for incident and a light receiving element PD such as a photodiode, the reflected light I t from the measurement object OB on the light-receiving element PD, the light receiving elements P
Amplifies the photoelectric conversion signal output from D and outputs a detection signal S PD
The amplifier 22 is provided as an output.

【0027】偏光板30は、発光素子LDにより投射さ
れるパルス光Pの偏光特性と同一偏光の光を除去するも
のであり、本実施形態では発光素子LDにより投射され
るパルス光Pの偏光方向から90度だけ傾斜した水平方
向の偏光成分のみ透過させる。この偏光板30は、受光
レンズ20の近傍であって測定対象物OBからの反射光
tの光路上に配設されている。
The polarizing plate 30 removes light having the same polarization as the polarization characteristics of the pulse light P projected by the light emitting element LD. In the present embodiment, the polarization direction of the pulse light P projected by the light emitting element LD is used. Only the horizontal polarization component inclined by 90 degrees from the light is transmitted. The polarizing plate 30 is disposed on the optical path of the reflected light I t from the measurement object OB to a vicinity of the light receiving lens 20.

【0028】信号処理手段は、コントローラ40の出力
する閾値設定信号DTHにて指定される所定の閾値電圧V
THを発生する閾値設定回路42と、閾値電圧VTHと検出
信号SPDとを比較して検出信号SPDを2値信号CPDに変
換するコンパレータ44と、を備えている。
The signal processing means includes a predetermined threshold voltage V specified by a threshold setting signal D TH output from the controller 40.
A threshold setting circuit 42 for generating a TH, includes a comparator 44 for converting the detection signal S PD into a binary signal C PD compares the detection signal S PD and the threshold voltage V TH, the.

【0029】演算制御手段は、演算および制御機能を有
するマイクロコンピュータシステム等からなるコントロ
ーラ40を備えている。コントローラ40は、レーザド
ライバ12および閾値設定回路42を制御すると共に、
コンパレータ44より出力される2値信号CPDを処理し
て測定対象物OBまでの距離Lを求める。
The arithmetic and control means includes a controller 40 comprising a microcomputer system or the like having arithmetic and control functions. The controller 40 controls the laser driver 12 and the threshold setting circuit 42,
The binary signal C PD output from the comparator 44 is processed to determine the distance L to the measurement object OB.

【0030】上記した投光手段LD,12,14、受光
手段PD,20,22、除去手段としての偏光板30、
信号処理手段42,44および演算制御手段40のすべ
てがABS樹脂からなる保護ケース46によって覆われ
ており、雨天時に問題となる防水対策が施されている。
The above-mentioned light projecting means LD, 12, 14, light receiving means PD, 20, 22, polarizing plate 30 as removing means,
All of the signal processing means 42 and 44 and the arithmetic control means 40 are covered by a protective case 46 made of ABS resin, and waterproof measures which are problematic in rainy weather are taken.

【0031】次に、図2(a)〜(c)を参照して本距
離計10の距離測定原理について説明する。
Next, the principle of distance measurement of the distance meter 10 will be described with reference to FIGS.

【0032】図2(a)に示すように、投光手段から投
射されたパルス光Pは、所定方向、ここでは垂直方向の
偏光成分からなる直線偏光の光となる。
As shown in FIG. 2A, the pulse light P projected from the light projecting means is linearly polarized light composed of a polarized component in a predetermined direction, here, a vertical direction.

【0033】そしてこのパルス光Pは、測定対象物OB
によって反射される。測定対象物OBからの反射光It
は、図2(b)に示すように投光手段から投射された垂
直方向の直線偏光のパルス光Pとは偏光特性が異なり、
偏光状態がバラバラで自然光と同じ偏光特性を有する。
したがって、測定対象物OBからの反射光Itの一部
は、パルス光Pの偏光方向から90度傾斜した水平方向
の偏光成分のみを透過する偏光板30を透過して受光手
段により受光される。
The pulse light P is applied to the object OB to be measured.
Is reflected by Reflected light I t from the object to be measured OB
Has a polarization characteristic different from that of the pulse light P of linearly polarized light in the vertical direction projected from the light projecting means as shown in FIG.
The polarization state is different and has the same polarization characteristics as natural light.
Therefore, part of the reflected light I t from the measurement object OB is received by the light receiving means is transmitted through the polarizer 30 that transmits only the polarization component in the horizontal direction inclined 90 degrees from the polarization direction of the pulsed light P .

【0034】上記のように晴天時には測定対象物OBか
らの反射光Itのみが距離計10に戻ってくるが、雨天
時には測定対象物OBからの反射光Itの他に、パルス
光Pが走行する光路中に存在する雨滴からの反射光Ir
も戻ってくる。この雨滴からの反射光Irは、図2
(c)に示すように投光手段から投射されたパルス光P
の偏光特性を維持し、垂直方向の偏光成分からなる直線
偏光の光となる。したがって、雨滴からの反射光I
rは、水平方向の偏光成分のみを透過する偏光板30に
よって除去される。
[0034] only the reflected light I t from the measurement object OB is at the time of fine weather as described above returns to the distance meter 10, but in addition to the reflected light I t from the measurement object OB at the time of rainy weather, the pulse beam P reflected light I r from the raindrops present in the optical path of travel
Will also come back. Reflected light I r from the raindrops, 2
The pulse light P projected from the light projecting means as shown in FIG.
Is maintained, and the light becomes linearly polarized light composed of a polarization component in the vertical direction. Therefore, the reflected light I from the raindrop
r is removed by the polarizing plate 30 that transmits only the polarization component in the horizontal direction.

【0035】このように本距離計10では、投光手段に
より投射されたパルス光Pの偏光特性と同一の偏光特性
を有する光を除去する偏光板30を使用し、測定対象物
OBと雨滴の光反射特性の相違を利用して雨滴からの反
射光Irを予め除去することで、距離計10にかかる負
荷の低減・測定精度の向上を図るものである。
As described above, the distance meter 10 uses the polarizing plate 30 that removes light having the same polarization characteristic as that of the pulsed light P projected by the light projecting means. by utilizing the difference in light reflection characteristics removed beforehand reflected light I r from raindrops, but to reduce and improve the measurement accuracy of the distance according to the total of 10 load.

【0036】次に、図1および図3を参照して上記した
全天候型光学式距離計10を用いた本発明の実施形態に
かかる距離測定方法について説明する。
Next, a distance measuring method according to an embodiment of the present invention using the above-mentioned all-weather optical distance meter 10 will be described with reference to FIGS.

【0037】まず、コントローラ40からレーザドライ
バ12に向かって所定の測定期間Tにわたる制御信号S
TRを出力し、発光素子LDを駆動して所定の計測周期
τに同期した垂直方向の偏光成分からなる直線偏光のパ
ルス光Pを発振する。このパルス光Pを、投光レンズ1
4を経て偏光特性を維持した状態で測定対象物OBに向
けて送出する。また、レーザドライバ12からパルス光
Pの投射タイミングに同期した投射タイミング信号LD
ONをコントローラ40に出力して、実際の計測周期τを
知らせる。
First, the control signal S from the controller 40 to the laser driver 12 over a predetermined measurement period T
TR is output, and the light emitting element LD is driven to oscillate a linearly polarized pulse light P composed of a vertically polarized component synchronized with a predetermined measurement period τ. This pulse light P is transmitted to the light projecting lens 1
After passing through 4, the light is transmitted toward the object OB while maintaining the polarization characteristics. A projection timing signal LD synchronized with the projection timing of the pulse light P from the laser driver 12
ON is output to the controller 40 to notify the actual measurement period τ.

【0038】発光素子LDから発信したパルス光Pは、
偏光特性を変えることなく測定対象物OBに向かって直
進し、測定対象物OBによって直接反射されてその一部
が距離計10に直接戻ってくる。この測定対象物OBに
よって反射された反射光Itは、投光手段から送出した
垂直方向の直線偏光のパルス光Pとは偏光特性が異な
り、偏光状態がバラバラで自然光と同じ偏光特性を有す
る。
The pulse light P transmitted from the light emitting element LD is
The light travels straight toward the measurement object OB without changing the polarization characteristics, is directly reflected by the measurement object OB, and a part of the light directly returns to the distance meter 10. Reflected light I t which is reflected by the measurement object OB has different polarization characteristics from the pulse light P in the vertical direction of the linearly polarized light transmitted from the light projecting means, have the same polarization characteristics as natural light polarization state disjointed.

【0039】そして、距離計10に戻ってきた測定対象
物OBからの直接の反射光Itを偏光板30に入射さ
せ、垂直方向の偏光成分を除去し、パルス光Pの偏光方
向から90度だけ傾斜した水平方向の偏光成分のみ透過
させる。そして偏光板30を透過した光を、受光レンズ
20を経て受光素子PDにて受光する。
[0039] Then, a direct reflected light I t from the distance meter measuring object has returned to 10 OB to be incident on the polarizing plate 30 to remove the vertical polarization component, 90 degrees from the polarization direction of the pulsed light P Only the polarized light component in the horizontal direction that is inclined only is transmitted. Then, the light transmitted through the polarizing plate 30 is received by the light receiving element PD via the light receiving lens 20.

【0040】そして、受光素子PDにて受光した光信号
を電気信号に変換して増幅器22に出力し、増幅器22
にてこの電気信号を増幅して検出信号SPDとしてコンパ
レータ44に出力する。また、コンパレータ44にはコ
ントローラ40の閾値設定信号DTHに基づいて閾値設定
回路42から出力された閾値電圧VTHを入力する。
The light signal received by the light receiving element PD is converted into an electric signal and output to the amplifier 22.
And amplifies this electric signal and outputs it to the comparator 44 as a detection signal SPD . The threshold voltage V TH output from the threshold setting circuit 42 based on the threshold setting signal D TH of the controller 40 is input to the comparator 44.

【0041】そして、コンパレータ44にて閾値電圧V
THと検出信号SPDとを比較することにより、検出信号S
PDを2値信号CPDに変換する。2値信号CPDは、図3に
示すように反射光Itに相当する信号成分Srの発生時点
に同期して論理”H”となる矩形信号となる。
Then, the threshold voltage V
By comparing TH with the detection signal S PD , the detection signal S
Converting the PD into a binary signal C PD. Binary signal C PD is defined, a rectangular signal which becomes logical "H" in synchronism with the generation timing of the signal component S r corresponding to the reflected light I t as shown in FIG.

【0042】コンパレータ44から出力した2値信号C
PDを、コントローラ40に入力し、コントローラ40に
おいて投射タイミング信号LDONと2値信号CPDとに基
づいて、送出と受光の時間差δtを求めて測定対象物O
Bまでの距離Lを算出する。この作業を、制御信号ST
Rで規定される測定期間Tにわたって実際の計測周期τ
毎に行い、測定対象物OBまでの距離Lを算出する。そ
して、その平均値を実際の測定対象物OBまでの距離L
として出力する。
The binary signal C output from the comparator 44
The PD is input to the controller 40, and the controller 40 obtains a time difference δt between transmission and reception based on the projection timing signal LD ON and the binary signal C PD to obtain the measurement object O.
The distance L to B is calculated. This operation is performed using the control signal ST
The actual measurement period τ over the measurement period T defined by R
Each time, the distance L to the measurement object OB is calculated. Then, the average value is calculated as the distance L to the actual measurement object OB.
Output as

【0043】ここで、本実施形態にかかる距離計10を
用いた距離測定方法では、雨天時における距離測定に特
徴がある。すなわち雨天時には、発光素子LDから送出
したパルス光Pは、パルス光Pが走行する光路中に存在
する雨滴によっても反射され、その反射光の一部が距離
計10に戻ってくる。この雨滴からの反射光Irは、投
光手段から送出したパルス光Pの偏光特性を維持し、垂
直方向の偏光成分からなる直線偏光の光である。したが
って、雨滴からの反射光Irは、水平方向の偏光成分の
みを透過させる偏光板30によって除去することができ
る。一方、測定対象物OBからの直接の反射光Itは、
上述したとおり投光手段から送出したパルス光Pとは偏
光特性が異なり、偏光状態がバラバラで自然光と同じ偏
光特性を有する。したがって、偏光板30によって測定
対象物OBからの直接の反射光I tのうち水平方向の偏
光成分のみを透過させ、透過させた光成分を受光レンズ
20を経て受光素子PDにて受光する。そして、送出と
受光の時間差δtを求めて測定対象物OBまでの距離L
を算出する。
Here, the distance meter 10 according to the present embodiment is
In the distance measurement method used, it is
There is a sign. That is, when it rains, the light is transmitted from the light emitting element LD.
Pulsed light P exists in the optical path on which the pulsed light P travels.
Is reflected by the raindrops, and some of the reflected light
Return to total 10. Reflected light I from this raindroprIs
The polarization characteristic of the pulse light P sent from the optical means is maintained,
This is linearly polarized light composed of a polarization component in a perpendicular direction. But
The reflected light from raindrops IrIs the horizontal polarization component
Can be removed by the polarizing plate 30 which transmits only
You. On the other hand, the direct reflected light I from the measurement object OBtIs
As described above, the pulse light P transmitted from the light projecting means is polarized.
The light characteristics are different, the polarization state is different and the same polarization as natural light
Has optical properties. Therefore, it is measured by the polarizing plate 30.
Reflected light I directly from the object OB tOut of the horizontal
A light-receiving lens that transmits only light components and transmits the transmitted light components
After passing through 20, the light is received by the light receiving element PD. And sending
Obtain the time difference δt of the light reception and determine the distance L to the object OB.
Is calculated.

【0044】このように、本実施形態にかかる距離計1
0では、測定対象物OBからの反射光Itの光路上に、
投光手段から送出されたパルス光Pの偏光特性と同一の
偏光特性を有する光を除去する偏光板30を備えている
ため、測定対象物OBと雨滴の光反射特性の相違を利用
して雨滴からの反射光Irを予め除去することができ
る。したがって、解析すべきデータ量が減少して装置に
かかる負荷を軽減することが可能となると共に、晴天時
だけでなく雨天時においても高い測定精度で測定対象物
OBまでの距離Lを測定することができる。
As described above, the distance meter 1 according to this embodiment is
In 0, the optical path of the reflected light I t from the measurement object OB,
Since the polarizing plate 30 is provided to remove light having the same polarization characteristic as that of the pulse light P sent from the light projecting means, the raindrop is made using the difference between the light reflection characteristics of the measurement object OB and the raindrop. it can be removed in advance reflected light I r from. Therefore, it is possible to reduce the amount of data to be analyzed and reduce the load on the apparatus, and to measure the distance L to the measurement object OB with high measurement accuracy not only in fine weather but also in rainy weather. Can be.

【0045】また、本実施形態にかかる距離測定方法で
は、垂直方向の偏光成分を有するパルス光Pを測定対象
物OBに向けて送出し、測定対象物OBからの直接の反
射光Itおよび雨滴からの直接の反射光Irを偏光板30
に入射させ、測定対象物OBからの反射光Itのうち垂
直方向の偏光成分を除去すると同時に、垂直方向の偏光
成分を有する雨滴からの反射光Irを除去し、残りの光
成分を受光することができる。そして、この送出と受光
のタイミングに基づいて測定対象物OBまでの距離Lを
決定することが可能となる。このように、測定対象物O
Bと雨滴の光反射特性の相違を利用することで、晴天時
だけでなく雨天時においても高い測定精度で測定対象物
OBまでの距離Lを測定することができる。
Further, in such distance measuring method in the present embodiment, and it sends toward the pulse light P having a vertical polarization component in the measuring object OB, the direct reflected light I t and raindrops from the measurement object OB polarizer direct reflected light I r from 30
To be incident on, and at the same time to remove the vertical polarization component of the reflected light I t from the measurement object OB, to remove the reflected light I r from the raindrops with a vertical polarization component, receiving the remaining light component can do. Then, it is possible to determine the distance L to the measurement object OB based on the timing of the transmission and the light reception. Thus, the measurement object O
By utilizing the difference in light reflection characteristics between B and raindrops, the distance L to the measurement object OB can be measured with high measurement accuracy not only in fine weather but also in rainy weather.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明によれば、測定対象物からの反射
光の光路上に、投光手段から送出された光の偏光特性と
同一の偏光特性を有する光を除去する除去手段を備えて
いるため、測定対象物と雨滴の光反射特性の相違を利用
して雨滴からの反射光を予め除去することができる。そ
の結果、解析すべきデータ量を減少して装置にかかる負
荷を軽減することが可能となると共に、晴天時のみなら
ず雨天時においても精度の高い測定結果を得ることがで
きる全天候型の光学式距離計の提供が可能となる。
According to the present invention, on the optical path of the reflected light from the object to be measured, there is provided a removing means for removing light having the same polarization characteristic as that of the light transmitted from the light projecting means. Therefore, the reflected light from the raindrop can be removed in advance by using the difference between the light reflection characteristics of the measurement object and the raindrop. As a result, it is possible to reduce the amount of data to be analyzed and reduce the load on the device, and to obtain highly accurate measurement results not only in fine weather but also in rainy weather. It becomes possible to provide a range finder.

【0047】また本発明によれば、測定対象物からの直
接の反射光から特定の偏光成分を除去する際に、当該特
定の偏光成分を有する雨滴からの直接の反射光を併せて
除去し、測定対象物からの直接の反射光のうち残りの光
成分を受光することができる。そして、この送出と受光
のタイミングに基づいて測定対象物までの距離を決定す
ることができる。このように、測定対象物と雨滴の光反
射特性の相違を利用することで、晴天時だけでなく雨天
時においても高い測定精度で測定対象物までの距離を測
定することができる距離測定方法の提供が可能となる。
According to the present invention, when a specific polarized light component is removed from the reflected light directly from the object to be measured, the direct reflected light from the raindrop having the specific polarized light component is also removed, The remaining light component of the reflected light directly from the measurement object can be received. Then, the distance to the object to be measured can be determined based on the timing of the transmission and the light reception. As described above, by utilizing the difference between the light reflection characteristics of the measurement target and the raindrop, a distance measurement method capable of measuring the distance to the measurement target with high measurement accuracy not only in fine weather but also in rainy weather is proposed. Provision is possible.

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

【図1】図1は、本発明の実施形態にかかる全天候型光
学式距離計の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an all-weather optical distance meter according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2(a)〜(c)は、実施形態にかかる全天
候型光学式距離計の距離測定原理を説明するための説明
図である。
FIGS. 2A to 2C are explanatory diagrams for explaining the principle of distance measurement of the all-weather optical distance meter according to the embodiment;

【図3】図3は、実施形態にかかる全天候型光学式距離
計の動作を説明するための説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the operation of the all-weather optical distance meter according to the embodiment;

【図4】図4(a)および(b)は、照射したレーザ光
の雨滴による反射特性を調べるための実験の様子を説明
するための説明図である。
FIGS. 4A and 4B are explanatory diagrams for explaining a state of an experiment for examining a reflection characteristic of irradiated laser light by raindrops.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…全天候型光学式距離計、12…レーザドライバ、
14…投光レンズ、20…受光レンズ、22…増幅器、
30…偏光板、P…パルス光、OB…測定対象物、LD
…発光素子、PD…受光素子。
10: all-weather optical distance meter, 12: laser driver,
14: light projecting lens, 20: light receiving lens, 22: amplifier,
30: polarizing plate, P: pulsed light, OB: object to be measured, LD
... Light emitting element, PD ... Light receiving element.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 雨天においても使用可能とした全天候型
光学式距離計であって、 所定の偏光特性を有する光を測定対象物に向けて送出す
るための投光手段と、 前記測定対象物からの反射光の光路上に設けられてお
り、前記投光手段から送出された光の偏光特性と同一の
偏光特性を有する光を除去するための除去手段と、 前記除去手段を透過した光を受光するための受光手段
と、を備えることを特徴とする全天候型光学式距離計。
1. An all-weather optical distance meter that can be used even in rainy weather, comprising: a light projecting means for transmitting light having a predetermined polarization characteristic toward a measurement target; Removing means for removing light having the same polarization characteristic as that of the light emitted from the light projecting means, and receiving light transmitted through the removing means. An all-weather optical rangefinder.
【請求項2】 前記投光手段は、所定方向の直線偏光の
パルス光を発生するレーザ発振器を含むことを特徴とす
る請求項1に記載の全天候型光学式距離計。
2. The all-weather optical rangefinder according to claim 1, wherein the light projecting means includes a laser oscillator that generates linearly polarized pulse light in a predetermined direction.
【請求項3】 測定対象物に向けて特定の偏光成分を有
する光を送出し、 前記測定対象物からの直接の反射光から前記特定の偏光
成分を除去し、 前記特定の偏光成分が除去された残りの光成分の受光を
行い、 前記送出と前記受光のタイミングに基づいて、前記測定
対象物までの距離を決定する、ことを特徴とする距離測
定方法。
3. Transmitting light having a specific polarization component toward the measurement target, removing the specific polarization component from light directly reflected from the measurement target, and removing the specific polarization component. Receiving the remaining light component, and determining a distance to the object to be measured based on the timing of the transmission and the light reception.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007333592A (en) * 2006-06-15 2007-12-27 Denso Corp Distance measurement device
JP2009145340A (en) * 2007-12-12 2009-07-02 Hilti Ag Laser rangefinder
JP2016224021A (en) * 2015-06-03 2016-12-28 上田 智章 Depth camera
WO2020217267A1 (en) * 2019-04-22 2020-10-29 三菱電機株式会社 Laser radar device
US11733362B2 (en) 2018-06-08 2023-08-22 Fanuc Corporation Distance measuring apparatus comprising deterioration determination of polarizing filters based on a reflected polarized intensity from a reference reflector

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007333592A (en) * 2006-06-15 2007-12-27 Denso Corp Distance measurement device
JP2009145340A (en) * 2007-12-12 2009-07-02 Hilti Ag Laser rangefinder
JP2016224021A (en) * 2015-06-03 2016-12-28 上田 智章 Depth camera
US11733362B2 (en) 2018-06-08 2023-08-22 Fanuc Corporation Distance measuring apparatus comprising deterioration determination of polarizing filters based on a reflected polarized intensity from a reference reflector
WO2020217267A1 (en) * 2019-04-22 2020-10-29 三菱電機株式会社 Laser radar device
JPWO2020217267A1 (en) * 2019-04-22 2021-10-28 三菱電機株式会社 Laser radar device

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