JP2002277547A - Laser range finder device - Google Patents
Laser range finder deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、特に自動ピーク値制御
回路を備えて、極めて高い精度で距離を測定するレーザ
レンジファインダー装置に関するものでる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser range finder having an automatic peak value control circuit for measuring a distance with extremely high accuracy.
【０００２】[0002]
【従来の技術】周知のように、レーザレンジファインダ
ーは、距離測定には欠かせない重要な装置の一つであ
り、その原理は、レーザ発信器によって、目標物へレー
ザパルス信号を発信し、そしてレーザ受信器により、目
標物から反射したレーザパルス信号を受信すると共に、
その反射したレーザパルス信号に基づいて距離を計算す
るものであり、その計算式は、Ｔｄ＝２Ｌ／Ｃである。2. Description of the Related Art As is well known, a laser range finder is one of the important devices indispensable for distance measurement. Its principle is that a laser transmitter transmits a laser pulse signal to a target object. And by the laser receiver, while receiving the laser pulse signal reflected from the target,
The distance is calculated based on the reflected laser pulse signal, and the calculation formula is Td = 2L / C.
【０００３】上記の式において、Ｔｄは発信されたレー
ザパルス信号と受信されたレーザパルス信号との遅延時
間であり、Ｌは目標物までの距離であり、Ｃは光速であ
る。従って、若し遅延時間Ｔｄを正確に測定できれば、
目標物までの距離Ｌを求めることができる。又、より正
確に目標物までの距離を測定するためには、遅延時間Ｔ
ｄを高精度で測定する必要があり、上記の目的を達成す
るめに、一般に下記のような手段がよく用いられてい
る。 １． 発信されたレーザパルス信号のパルス幅をなるべ
く狭くさせる。 ２． 受信した目標物からのレーザパルス信号を安定さ
せて、目標物の異なる反射率によるレーザパルス信号の
受信開始時間の変動を最小限に抑える。 ３． 高感度の遅延時間測定回路によって、レーザレン
ジファインダーの測定分解能を向上させる。In the above equation, Td is the delay time between the transmitted laser pulse signal and the received laser pulse signal, L is the distance to the target, and C is the speed of light. Therefore, if the delay time Td can be accurately measured,
The distance L to the target can be obtained. In order to more accurately measure the distance to the target, the delay time T
It is necessary to measure d with high accuracy, and in order to achieve the above object, generally the following means are often used. 1. The pulse width of the transmitted laser pulse signal is made as narrow as possible. 2. Stabilizing the received laser pulse signal from the target object minimizes fluctuations in the laser pulse signal reception start time due to different reflectivities of the target object. 3. A highly sensitive delay time measurement circuit improves the measurement resolution of the laser range finder.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】又、米国特許第３，９
２１，０９５号では、始動式位相ロックループ(startab
le phase-locked loop)により、遅延時間の測定を向上
させることで、その分解能を１０−１２秒に向上させる
ものが提出されている。しかし、この発明では、始動式
発振器の発振周波数を参考周波数にすることにより、参
考周波数は始動式発振器が始動する瞬間の最初の位相を
正確に保持することができるが、その始動式発振器は単
に高速の時間パルス信号のみで作動し、特にＥＣＬロジ
ックゲート素子で作動されるので、バッテリを電源とし
た装置においては、その電力消耗の問題を解決しなけれ
ばならない。Further, US Pat.
No. 21,095 describes a start-up phase locked loop (startab
le phase-locked loop) to improve the resolution of the delay time to 10-12 seconds by improving the measurement of the delay time. However, in the present invention, by setting the oscillation frequency of the start-up oscillator to the reference frequency, the reference frequency can accurately hold the initial phase at the moment when the start-up oscillator starts up, but the start-up oscillator is simply Since the operation is performed only by the high-speed time pulse signal and particularly by the ECL logic gate element, the problem of power consumption must be solved in a battery-powered device.
【０００５】又、米国特許第５，０７５，８７８号で
は、サンプリング技術によって、遅延時間測定の正確性
を向上させるものも提出されている。この発明では、発
振されたレーザパルス信号及び受信されたレーザパルス
信号から一つの参考信号をサンプリングして、該参考信
号によって、一つのサンプリングされた波形信号を求
め、該サンプリングされた波形信号の周期は上記のレー
ザパルス信号より長い。しかし、サンプリング回路にお
いて歪みを発生する可能性があり、測定の信頼性に欠け
る。In US Pat. No. 5,075,878, a technique for improving the accuracy of delay time measurement by a sampling technique is also proposed. According to the present invention, one reference signal is sampled from the oscillated laser pulse signal and the received laser pulse signal, and one sampled waveform signal is obtained by the reference signal, and the period of the sampled waveform signal is calculated. Is longer than the above laser pulse signal. However, distortion may occur in the sampling circuit, and measurement reliability is poor.
【０００６】本発明は上記の問題を解決するものであ
り、測定分解能を向上できると共に、低電力の消耗を実
現でき、更にバッテリを電源とする装置に適用できる高
精度のレーザレンジファインダー装置を提供することを
目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems, and provides a high-precision laser range finder which can improve measurement resolution, consume less power, and can be applied to a battery-powered device. The purpose is to do.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザレンジ
ファインダー装置において、赤外線レーザダイオード
（２１）を駆動させて、目標物へレーザパルス信号を発
信する駆動回路（２０）と、目標物から反射したレーザ
パルス信号を受信すると共に、駆動回路（２０）に出力
されたレーザパルス信号の強度を制御する自動ピーク値
制御回路（３０）と、目標物から反射したレーザパルス
信号を増幅させる増幅回路（４０）と、増幅回路（４
０）に出力された電圧信号を時間パルス信号に変換する
ワンショット回路（５０）と、ワンショット回路（５
０）の出力端に接続され、時間パルス信号をデジタル信
号に変換する時間―振幅変換回路（６０）と、時間・振
幅変換回路（６０）及び駆動回路（２０）に接続され、
駆動回路（２０）のトリガタイミングを制御すると共
に、時間・振幅変換回路（６０）にリセット信号を送信
するマイクロプロセッサ（７０）と、マイクロプロセッ
サ（７０）に接続され、マイクロプロセッサ（７０）の
距離測定結果を表示する液晶ディスプレイ（８０）と、
を備えたことを特徴とするレーザレンジファインダー装
置を提供する。According to the present invention, there is provided a laser range finder, comprising: a driving circuit (20) for driving an infrared laser diode (21) to transmit a laser pulse signal to a target; An automatic peak value control circuit (30) that receives the laser pulse signal thus output and controls the intensity of the laser pulse signal output to the drive circuit (20), and an amplification circuit (amplifies the laser pulse signal reflected from the target). 40) and an amplifier circuit (4
0), a one-shot circuit (50) for converting the voltage signal output to the time pulse signal, and a one-shot circuit (5).
0), which is connected to a time-amplitude conversion circuit (60) for converting a time pulse signal into a digital signal, a time-amplitude conversion circuit (60), and a drive circuit (20),
A microprocessor (70) for controlling a trigger timing of the drive circuit (20) and transmitting a reset signal to the time / amplitude conversion circuit (60); and a distance between the microprocessor (70) and the microprocessor (70). A liquid crystal display (80) for displaying measurement results;
A laser range finder device provided with:
【０００８】以下、添付図面を参照して本発明の好適な
実施の形態を詳細に説明する。Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】図１は本発明に係わるレーザレン
ジファインダー装置の一つの実施例の回路を示すブロッ
ク図であり、図２は本発明に係わるレーザレンジファイ
ンダー装置における駆動回路の回路図であり、図３は本
発明に係わるレーザレンジファインダー装置における受
信回路の回路図であり、図４は本発明に係わるレーザレ
ンジファインダー装置におけるピーク値保持回路の回路
図であり、図５は本発明に係わるレーザレンジファイン
ダー装置における積分回路の回路図であり、図６は本発
明に係わるレーザレンジファインダー装置における高圧
電源回路の回路図であり、図７は本発明に係わるレーザ
レンジファインダー装置における増幅回路及びワンショ
ット回路の回路図であり、図８（Ａ）及び（Ｂ）はそれ
ぞれ本発明に係わるレーザレンジファインダー装置にお
ける増幅回路及びワンショット回路に出力された波形を
示す図であり、図９は本発明に係わるレーザレンジファ
インダー装置におけるＲ−Ｓフリップフロップの回路図
であり、図１０は本発明に係わるレーザレンジファイン
ダー装置における線形充電回路の回路図であり、図１１
は本発明に係わるレーザレンジファインダー装置におけ
る時間・振幅変換回路のタイミング図であり、図１２は
本発明に係わるレーザレンジファインダー装置の他の実
施例の回路を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a circuit of one embodiment of a laser range finder device according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of a drive circuit in the laser range finder device according to the present invention. FIG. 3 is a circuit diagram of a receiving circuit in the laser range finder device according to the present invention, FIG. 4 is a circuit diagram of a peak value holding circuit in the laser range finder device according to the present invention, and FIG. FIG. 6 is a circuit diagram of an integrating circuit in the laser range finder device according to the present invention, FIG. 6 is a circuit diagram of a high voltage power supply circuit in the laser range finder device according to the present invention, and FIG. FIG. 8A is a circuit diagram of a one-shot circuit, and FIGS. FIG. 9 is a diagram showing waveforms output to an amplifier circuit and a one-shot circuit in the laser range finder device, FIG. 9 is a circuit diagram of an RS flip-flop in the laser range finder device according to the present invention, and FIG. FIG. 11 is a circuit diagram of a linear charging circuit in the laser range finder device according to FIG.
12 is a timing chart of a time / amplitude conversion circuit in the laser range finder device according to the present invention, and FIG. 12 is a block diagram showing a circuit of another embodiment of the laser range finder device according to the present invention.
【００１０】図１に示すように、本発明のレーザレンジ
ファインダー装置は、発振されたレーザパルス信号への
ビーム集束処理を行う分極ビームスプリッター（１０）
と、赤外線レーザダイオード（２１）を駆動させて、目
標物へレーザパルス信号を発信する駆動回路（２０）
と、アバランシェ光検出機構（３５）を有し、目標物か
ら反射したレーザパルス信号を受信すると共に、駆動回
路（２０）に出力されたレーザパルス信号の強度及びア
バランシェ光検出機構（３５）のバイアス値を制御する
自動ピーク値制御回路（３０）と、自動ピーク値制御回
路（３０）に接続され、目標物から反射したレーザパル
ス信号を増幅させる増幅回路（４０）と、増幅回路（４
０）の出力端に接続され、増幅回路（４０）に出力され
た電圧信号を時間パルス信号に変換するワンショット回
路（５０）と、ワンショット回路（５０）の出力端に接
続され、時間パルス信号をデジタル信号に変換する時間
・振幅変換回路（６０）と、時間・振幅変換回路（６
０）及び駆動回路（２０）に接続され、駆動回路（２
０）のトリガタイミングを制御すると共に、デジタル信
号に基づいて距離の計算を行うマイクロプロセッサ（７
０）と、マイクロプロセッサ（７０）に接続され、マイ
クロプロセッサ（７０）の距離測定結果を表示する液晶
ディスプレイ（８０）と、を備えている。As shown in FIG. 1, a laser range finder according to the present invention comprises a polarized beam splitter (10) for performing a beam focusing process on an oscillated laser pulse signal.
And a driving circuit (20) for driving an infrared laser diode (21) to transmit a laser pulse signal to a target object
And an avalanche light detection mechanism (35), which receives the laser pulse signal reflected from the target, and outputs the intensity of the laser pulse signal output to the drive circuit (20) and the bias of the avalanche light detection mechanism (35). An automatic peak value control circuit (30) for controlling the value; an amplifier circuit (40) connected to the automatic peak value control circuit (30) for amplifying the laser pulse signal reflected from the target; and an amplifier circuit (4).
0), which is connected to the output terminal of the one-shot circuit (50) and is connected to the output terminal of the one-shot circuit (50) to convert the voltage signal output to the amplifier circuit (40) into a time pulse signal. A time / amplitude conversion circuit (60) for converting a signal into a digital signal;
0) and the drive circuit (20).
Microprocessor (7) that controls the trigger timing of (0) and calculates the distance based on the digital signal.
0) and a liquid crystal display (80) connected to the microprocessor (70) and displaying the distance measurement result of the microprocessor (70).
【００１１】又、前記自動ピーク値制御回路（３０）
は、目標物から反射したレーザパルス信号を受信すると
共に、該レーザパルス信号を電流信号に変換して出力す
るアバランシェ光検出機構（３５）と、アバランシェ光
検出機構（３５）に接続され、アバランシェ光検出機構
（３５）からの電流信号を電圧信号に変換する受信回路
（３１）と、受信回路（３１）の出力端に接続され、電
圧信号のピーク値を保持するピーク値保持回路（３２）
と、ピーク値保持回路（３２）の出力端に接続されると
共に、ピーク値保持回路（３２）から出力された電圧信
号と一つの参考電圧とを比較して、一つの電圧差の値を
求め、その求めた電圧差の値を積分する積分回路（３
３）と、積分回路（３３）の出力端に接続され、自らの
出力端に駆動回路（２０）及び受信回路（３１）を接続
して、駆動回路（２０）に発信されたレーザパルス信号
の強度及びアバランシェ光検出機構（３５）のゲインを
制御する高圧電源回路（３４）と、を備えている。The automatic peak value control circuit (30)
Is connected to an avalanche light detection mechanism (35) that receives a laser pulse signal reflected from a target object, converts the laser pulse signal into a current signal and outputs the current signal, and is connected to an avalanche light detection mechanism (35). A receiving circuit (31) for converting a current signal from the detection mechanism (35) into a voltage signal; and a peak value holding circuit (32) connected to an output terminal of the receiving circuit (31) and holding a peak value of the voltage signal.
And a voltage signal which is connected to an output terminal of the peak value holding circuit (32) and is output from the peak value holding circuit (32) and one reference voltage to obtain a value of one voltage difference. , An integrating circuit (3) for integrating the value of the obtained voltage difference.
3) is connected to the output terminal of the integrating circuit (33), and the driving circuit (20) and the receiving circuit (31) are connected to the output terminal of the integrating circuit (33), and the laser pulse signal transmitted to the driving circuit (20) is output. A high-voltage power supply circuit (34) for controlling the intensity and the gain of the avalanche light detection mechanism (35).
【００１２】前記自動ピーク値制御回路（３０）は、ア
バランシェ光検出機構（３５）により、目標物から反射
したレーザパルス信号を受信すると共に、該レーザパル
ス信号を電流信号に変換して受信回路（３１）へ出力
し、そして受信回路（３１）が電流信号を受信すると共
に、電流信号を電圧信号に変換してピーク値保持回路
（３２）へ出力する。その後、ピーク値保持回路（３
２）が電圧信号の強度を検出して積分回路（３３）へ出
力すると共に、積分回路（３３）が電圧信号と一つの参
考電圧（図５のＶref）とを比較して、その電圧差の値
を求め、その求めた電圧差の値を積分して一つの制御信
号を高圧電源回路（３４）へ出力し、高圧電源回路（３
４）の出力電圧を制御する。更に、高圧電源回路（３
４）の出力電圧によって、駆動回路（２０）に出力され
たレーザパルス信号の強度及びアバランシェ光検出機構
（３５）のゲインを制御し、一旦、自動ピーク値制御回
路（３０）が安定状態になった場合、前記電圧差の値を
０に維持する。The automatic peak value control circuit (30) receives the laser pulse signal reflected from the target by the avalanche light detection mechanism (35), converts the laser pulse signal into a current signal, and converts the laser pulse signal into a current signal. 31), and the receiving circuit (31) receives the current signal, converts the current signal into a voltage signal, and outputs the voltage signal to the peak value holding circuit (32). Then, the peak value holding circuit (3
2) detects the intensity of the voltage signal and outputs it to the integration circuit (33), and the integration circuit (33) compares the voltage signal with one reference voltage (Vref in FIG. 5), A value is obtained, the obtained voltage difference value is integrated, and one control signal is output to the high-voltage power supply circuit (34).
4) controlling the output voltage. Furthermore, a high voltage power supply circuit (3
The intensity of the laser pulse signal output to the drive circuit (20) and the gain of the avalanche light detection mechanism (35) are controlled by the output voltage of 4), and the automatic peak value control circuit (30) is once in a stable state. In this case, the value of the voltage difference is maintained at zero.
【００１３】図２に示すように、駆動回路（２０）は、
高圧電源回路（３４）から供給された電圧を受けると共
に、マイクロプロセッサ（７０）からのトリガ信号を受
信することによって、適当な時間に赤外線レーザダイオ
ード（２１）にレーザパルス信号を発信する。As shown in FIG. 2, the driving circuit (20)
A laser pulse signal is transmitted to the infrared laser diode (21) at an appropriate time by receiving a voltage supplied from the high voltage power supply circuit (34) and receiving a trigger signal from the microprocessor (70).
【００１４】図３に示すように、受信回路（３１）は、
デカップリングフィルタ（３１０）と、トランスインピ
ータンス増幅器（３１１）と、エミッタフォロワ（３１
２）と、共通エミッタ増幅器（３１３）とから構成さ
れ、デカップリングフィルタ（３１０）は、アバランシ
ェ光検出機構から出力された電流信号を受信すると共
に、電流信号をトランスインピータンス増幅器（３１
１）へ出力し、トランスインピータンス増幅器（３１
１）は、電流信号を電圧信号に変換させると共に、該電
圧信号をエミッタフォロワ（３１２）及び共通エミッタ
増幅器（３１３）へ出力する。そして、エミッタフォロ
ワ（３１２）及び共通エミッタ増幅器（３１３）によ
り、該電圧信号を増幅させて、その増幅された電圧信号
をピーク値保持回路（３２）及び増幅回路（４０）へ発
信する。As shown in FIG. 3, the receiving circuit (31)
A decoupling filter (310), a transimpedance amplifier (311), and an emitter follower (31)
2) and a common emitter amplifier (313). The decoupling filter (310) receives the current signal output from the avalanche photodetection mechanism and converts the current signal into a transimpedance amplifier (31).
1) to the transimpedance amplifier (31).
1) converts a current signal into a voltage signal and outputs the voltage signal to the emitter follower (312) and the common emitter amplifier (313). Then, the voltage signal is amplified by the emitter follower (312) and the common emitter amplifier (313), and the amplified voltage signal is transmitted to the peak value holding circuit (32) and the amplifier circuit (40).
【００１５】図４に示すように、ピーク値保持回路（３
２）は、緩衝回路（３２１）とピーク値維持回路（３２
２）とからなり、緩衝回路（３２１）により、受信回路
（３１）から出力された電圧信号を受信すると共に、ピ
ーク値維持回路（３２２）により、該電圧信号のピーク
値を維持させて積分回路（３３）へ出力する。As shown in FIG. 4, a peak value holding circuit (3
2) is a buffer circuit (321) and a peak value maintaining circuit (32)
2), the buffer circuit (321) receives the voltage signal output from the receiving circuit (31), and the peak value maintaining circuit (322) maintains the peak value of the voltage signal, thereby integrating the voltage signal. Output to (33).
【００１６】図５に示すように、積分回路（３３）は、
ピーク値保持回路（３２）からの電圧信号と参考電圧
（Ｖref）とを比較して、その電圧差の値を増幅し且つ
積分した後、高圧電源回路（３４）へ出力することによ
り、自動ピーク値制御回路（３０）の定常誤差を除去す
る。As shown in FIG. 5, the integrating circuit (33)
By comparing the voltage signal from the peak value holding circuit (32) with the reference voltage (Vref), amplifying and integrating the value of the voltage difference, and outputting the result to the high voltage power supply circuit (34), an automatic peak is obtained. The steady-state error of the value control circuit (30) is removed.
【００１７】図６に示すように、高圧電源回路（３４）
は、パルス幅変調器（Ｕ５０１）を備え、そのパルス幅
変調器（Ｕ５０１）に出力されるパルス幅は、積分回路
（３３）から出力された電圧信号によって制御され、高
圧電源回路（３４）の電圧がそれぞれ駆動回路（２０）
及びアバランシェ光検出機構（３５）に供給されること
により、駆動回路（２０）に出力されたレーザパルス信
号の強度及びアバランシェ光検出機構（３５）のゲイン
を制御する。As shown in FIG. 6, the high voltage power supply circuit (34)
Has a pulse width modulator (U501), the pulse width of which is output to the pulse width modulator (U501) is controlled by the voltage signal output from the integration circuit (33). Voltage is the driving circuit (20)
The power is supplied to the avalanche light detection mechanism (35) to control the intensity of the laser pulse signal output to the drive circuit (20) and the gain of the avalanche light detection mechanism (35).
【００１８】図７に示すように、増幅回路（４０）は、
バイアス安定回路（４１）と、増幅器（Ｕ２０１）と、
ローパスフィルタ（４２）とから構成され、バイアス安
定回路（４１）は、受信回路（３１）から出力された電
圧信号を受信すると共に、安定したバイアスを増幅器
（Ｕ２０１）へ供給する。又、増幅器（Ｕ２０１）の入
力端のバイアスは、出力端からフィードバックされたバ
イアスをローパスフィルタ（４２）を介して調整するの
で、温度変化の影響を受けない。As shown in FIG. 7, the amplifier circuit (40)
A bias stabilizing circuit (41), an amplifier (U201),
The bias stabilizing circuit (41), which includes a low-pass filter (42), receives the voltage signal output from the receiving circuit (31) and supplies a stable bias to the amplifier (U201). The bias at the input terminal of the amplifier (U201) is not affected by a change in temperature because the bias fed back from the output terminal is adjusted via the low-pass filter (42).
【００１９】更に、ワンショット回路（５０）は、主に
集積回路（Ｕ４０１）から構成されると共に、増幅回路
（４０）に接続され、その機能は、増幅回路（４０）か
ら出力された電圧信号を一定のデジタルパルス信号に変
換してＲ−Ｓフリップフロップ（６１）へ出力すること
である。従って、目標物の反射率の相違による反射信号
の強度が異なっても、該反射信号が自動ピーク値制御回
路（３０）によって処理された後、その出力されたパル
ス信号の振幅は一定の値に保持されるので、該信号を増
幅回路（４０）及びワンショット回路（５０）によって
処理すれば、振幅の変化によるタイミングジッタ（時間
測定の誤差）が防止される。Further, the one-shot circuit (50) is mainly composed of an integrated circuit (U401) and is connected to the amplifier circuit (40), and the function of the one-shot circuit (50) is a voltage signal output from the amplifier circuit (40). Is converted into a constant digital pulse signal and output to the RS flip-flop (61). Therefore, even if the intensity of the reflected signal is different due to the difference in the reflectivity of the target, after the reflected signal is processed by the automatic peak value control circuit (30), the amplitude of the output pulse signal becomes constant. Since the signal is retained, if the signal is processed by the amplifier circuit (40) and the one-shot circuit (50), timing jitter (error in time measurement) due to a change in amplitude is prevented.
【００２０】図８（Ａ）に示す増幅回路（４０）から出
力された信号を示す図のように、Ｃは高反射率の目標物
に反射した信号であり、Ｄは低反射率の目標物に反射し
た信号である。従って、目標物の反射率は異なり、同一
の距離であっても、反射した信号の強度が相違するの
で、タイミングジッタの問題が発生する。しかし、図８
（Ｂ）に示すワンショット回路（５０）から出力された
信号を示す図のように、C'とD'はそれぞれ図８（Ａ）に
おけるＣ及びＤの信号をワンショット回路（５０）によ
って処理した信号である。そして、ワンショット回路
（５０）によって処理された信号を自動ピーク値制御回
路（３０）で処理すると、その出力する信号の幅は同一
になるので、上記タイミングジッタの問題を解決するこ
とができる。As shown in FIG. 8A, the signal output from the amplifier circuit (40) is a signal reflected on a target having a high reflectivity, and D is a target reflected on a target having a low reflectivity. This is the signal reflected on. Therefore, the reflectivity of the target is different, and the intensity of the reflected signal is different even at the same distance, so that a problem of timing jitter occurs. However, FIG.
As shown in the diagram showing the signal output from the one-shot circuit (50) shown in (B), C ′ and D ′ process the C and D signals in FIG. 8A by the one-shot circuit (50), respectively. Signal. When the signal processed by the one-shot circuit (50) is processed by the automatic peak value control circuit (30), the width of the output signal becomes the same, so that the problem of the timing jitter can be solved.
【００２１】又、図１に示すように、時間・振幅変換回
路（６０）は、Ｒ−Ｓフリップフロップ（６１）、線形
充電回路（６２）、A/D(アナログ・デジタル)変換器
（６３）から構成される。As shown in FIG. 1, the time / amplitude conversion circuit (60) includes an RS flip-flop (61), a linear charging circuit (62), and an A / D (analog / digital) converter (63). ).
【００２２】前記Ｒ−Ｓフリップフロップ（６１）は、
図９に示すように、ワンショット回路（５０）からのパ
ルス信号及びマイクロプロセッサ（７０）からのトリガ
信号を受信して処理した後、Ｒ−Ｓフリップフロップ
（６１）の正位相の出力端に線形充電回路（６２）にお
けるトランジスタ（Ｑ９）（図１０参照）のオン及びオ
フを制御するためのトリガ信号を出力する。トリガ信号
のパルス幅は本実施例におけるレーザレンジファインダ
ー装置の送受信レーザ信号の遅延時間と比例関係にあ
る。The RS flip-flop (61)
As shown in FIG. 9, after receiving and processing the pulse signal from the one-shot circuit (50) and the trigger signal from the microprocessor (70), the positive-phase output terminal of the RS flip-flop (61) is connected to the output terminal. A trigger signal for controlling ON and OFF of the transistor (Q9) (see FIG. 10) in the linear charging circuit (62) is output. The pulse width of the trigger signal is proportional to the delay time of the transmission / reception laser signal of the laser range finder in this embodiment.
【００２３】前記線形充電回路（６２）には、図１０に
示すように、定電流源（６２１）が設けられ、トランジ
スタ（Ｑ９）がＲ−Ｓフリップフロップ（６１）のトリ
ガ信号によってオン状態になると、電力がトランジスタ
（Ｑ９）を介してコンデンサ（Ｃ２３）へ充電されるの
で、コンデンサ（Ｃ２３）の電圧により、トリガ信号の
パルス幅を求めることができる。又、線形充電回路（６
２）における演算増幅器（ＯＰ４）はバッファ増幅器と
され、他の演算増幅器（ＯＰ５）はA/D変換器（６３）
のゲインを調整するために使用される。As shown in FIG. 10, the linear charging circuit (62) is provided with a constant current source (621), and the transistor (Q9) is turned on by a trigger signal of the RS flip-flop (61). Then, power is charged to the capacitor (C23) via the transistor (Q9), so that the pulse width of the trigger signal can be obtained from the voltage of the capacitor (C23). In addition, the linear charging circuit (6
The operational amplifier (OP4) in 2) is a buffer amplifier, and the other operational amplifier (OP5) is an A / D converter (63).
Used to adjust the gain of the
【００２４】更に、A/D変換器（６３）は線形充電回路
（６２）からの電圧信号をデジタル信号に変換してマイ
クロプロセッサ（７０）へ出力し、マイクロプロセッサ
（７０）はデジタル信号に基づいて目標物までの距離を
計算して、計算した結果を液晶ディスプレイ（８０）で
表示する。そして、マイクロプロセッサ（７０）がA/D
変換器（６３）からのデジタル信号を受信した場合、直
ちにリセット信号を線形充電回路（６２）へ発信し、線
形充電回路（６２）におけるコンデンサ（Ｃ２３）の電
圧を放電させる。Further, the A / D converter (63) converts the voltage signal from the linear charging circuit (62) into a digital signal and outputs the digital signal to the microprocessor (70). Then, the distance to the target is calculated, and the calculated result is displayed on the liquid crystal display (80). And the microprocessor (70) is A / D
When a digital signal is received from the converter (63), a reset signal is immediately transmitted to the linear charging circuit (62), and the voltage of the capacitor (C23) in the linear charging circuit (62) is discharged.
【００２５】図１１は本実施例における時間・振幅変換
回路（６０）のタイミング図であり、その中のａは発信
されたレーザパルス信号であり、ｂは受信されたレーザ
パルス信号であり、ｃはＲ−Ｓフリップフロップ（６
１）から出力された信号であり、ｄは線形充電回路（６
２）の充電状態であり、ｅはマイクロプロセッサ（７
０）から発信されたリセット信号である。FIG. 11 is a timing chart of the time / amplitude conversion circuit (60) in the present embodiment, wherein a is a transmitted laser pulse signal, b is a received laser pulse signal, and c Is an RS flip-flop (6
1) and d is a signal output from the linear charging circuit (6).
2) is the state of charge, and e is the microprocessor (7
0).
【００２６】図１２は本発明に係わるレーザレンジファ
インダー装置の他の実施例の回路を示すブロック図であ
り、本実施例と上記の実施例との相違点は自動ピーク値
制御回路（３０）の設計にある。即ち、上記実施例にお
ける自動ピーク値制御回路（３０）における積分回路
（３３）のかわりに、A/D変換器（３６）及びD/A変換器
（３７）を用いてもよく、その場合、A/D変換器（３
６）は、ピーク値保持回路（３２）の出力端とマイクロ
プロセッサ（７０）との間に接続され、ピーク値保持回
路（３２）から出力されたアナログ信号をデジタル信号
に変換して、マイクロプロセッサ（７０）へ出力する。
そして、マイクロプロセッサ（７０）は、そのデジタル
信号とマイクロプロセッサ（７０）内に設定された省略
時の値とを比較すると共に、自動的にデジタル信号の強
度を調整して、D/A変換器（３７）へ出力し、そして、D
/A変換器（３７）は、調整されたデジタル信号をアナロ
グ信号に変換して、高圧電源回路（３４）へ出力する。FIG. 12 is a block diagram showing a circuit of another embodiment of the laser range finder according to the present invention. The difference between this embodiment and the above embodiment is that the automatic peak value control circuit (30) is different from the embodiment shown in FIG. In the design. That is, an A / D converter (36) and a D / A converter (37) may be used instead of the integration circuit (33) in the automatic peak value control circuit (30) in the above embodiment. A / D converter (3
6) is connected between the output terminal of the peak value holding circuit (32) and the microprocessor (70), converts an analog signal output from the peak value holding circuit (32) into a digital signal, Output to (70).
Then, the microprocessor (70) compares the digital signal with a default value set in the microprocessor (70), and automatically adjusts the intensity of the digital signal, thereby obtaining a D / A converter. Output to (37) and D
The / A converter (37) converts the adjusted digital signal into an analog signal and outputs the analog signal to the high-voltage power supply circuit (34).
【００２７】[0027]
【発明の効果】本発明は、上記の構成を有するので、自
動ピーク値制御回路によりレーザパルス信号を受信する
と共に、積分回路による高圧電源回路の制御を行い、ア
バランシェ光検出機構のゲイン及び駆動回路に発信され
るレーザパルス信号の強度を制御することによって、反
射率の異なる目標物からのレーザパルス信号の強度を一
定の値に保つので、タイミングジッタの問題は発生しな
く、極めて高い精度で距離を測定することができる。Since the present invention has the above configuration, the automatic peak value control circuit receives the laser pulse signal, controls the high voltage power supply circuit by the integration circuit, and controls the gain and drive circuit of the avalanche light detection mechanism. By controlling the intensity of the laser pulse signal transmitted to the target, the intensity of the laser pulse signal from a target having a different reflectivity is maintained at a constant value, so that the timing jitter problem does not occur, and the distance can be extremely accurately calculated. Can be measured.
【図１】本発明に係わるレーザレンジファインダー装置
の一つの実施例の回路を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a circuit of one embodiment of a laser range finder device according to the present invention.
【図２】本発明に係わるレーザレンジファインダー装置
における駆動回路の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a drive circuit in the laser range finder device according to the present invention.
【図３】本発明に係わるレーザレンジファインダー装置
における受信回路の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a receiving circuit in the laser range finder device according to the present invention.
【図４】本発明に係わるレーザレンジファインダー装置
におけるピーク値保持回路の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a peak value holding circuit in the laser range finder device according to the present invention.
【図５】本発明に係わるレーザレンジファインダー装置
における積分回路の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of an integrating circuit in the laser range finder device according to the present invention.
【図６】本発明に係わるレーザレンジファインダー装置
における高圧電源回路の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a high-voltage power supply circuit in the laser range finder device according to the present invention.
【図７】本発明に係わるレーザレンジファインダー装置
における増幅回路及びワンショット回路の回路図であ
る。FIG. 7 is a circuit diagram of an amplifier circuit and a one-shot circuit in the laser range finder device according to the present invention.
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本発明に係わるレ
ーザレンジファインダー装置における増幅回路及びワン
ショット回路に出力された波形を示す図である。FIGS. 8A and 8B are diagrams showing waveforms output to an amplifier circuit and a one-shot circuit, respectively, in a laser range finder device according to the present invention.
【図９】本発明に係わるレーザレンジファインダー装置
におけるＲ−Ｓフリップフロップの回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram of an RS flip-flop in the laser range finder device according to the present invention.
【図１０】本発明に係わるレーザレンジファインダー装
置における線形充電回路の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a linear charging circuit in the laser range finder device according to the present invention.
【図１１】本発明に係わるレーザレンジファインダー装
置における時間・振幅変換回路のタイミング図である。FIG. 11 is a timing chart of a time / amplitude conversion circuit in the laser range finder device according to the present invention.
【図１２】本発明に係わるレーザレンジファインダー装
置の他の実施例の回路を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing a circuit of another embodiment of the laser range finder device according to the present invention.
１０ 分極ビームスプリッター １１ 赤光レーザダイオード ２０ 駆動回路 ２１ 赤外線レーザダイオード ３０ 自動ピーク値制御回路 ３１ 受信回路 ３１０ デカップリングフィルタ ３１１ トランスインピータンス増幅器 ３１２ エミッタフォロワ ３１３ 共通エミッタ増幅器 ３２ ピーク値保持回路 ３２１ 緩衝回路 ３２２ ピーク値維持回路 ３３ 積分回路 ３４ 高圧電源回路 ３５ アバランシェ光検出機構 ３６ A/D変換器 ３７ D/A変換器 ４０ 増幅回路 ４１ バイアス安定回路 ４２ ローパスフィルタ ５０ ワンショット回路 ６０ 時間・振幅変換回路 ６１ Ｒ−Ｓフリップフロップ ６２ 線形充電回路 ６２１ 定電流源 ６３ A/D変換器 ７０ マイクロプロセッサ ８０ 液晶ディスプレイ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Polarization beam splitter 11 Red laser diode 20 Drive circuit 21 Infrared laser diode 30 Automatic peak value control circuit 31 Receiving circuit 310 Decoupling filter 311 Transimpedance amplifier 312 Emitter follower 313 Common emitter amplifier 32 Peak value holding circuit 321 Buffer circuit 322 Peak value maintaining circuit 33 Integrating circuit 34 High voltage power supply circuit 35 Avalanche light detecting mechanism 36 A / D converter 37 D / A converter 40 Amplifying circuit 41 Bias stabilizing circuit 42 Low pass filter 50 One shot circuit 60 Time / amplitude converting circuit 61 R −S flip-flop 62 Linear charging circuit 621 Constant current source 63 A / D converter 70 Microprocessor 80 Liquid crystal display
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 劉徳偉 台湾台中縣潭子郷台中加工出口區南二路22 −３號 (72)発明者 林志賢 台湾台中縣潭子郷台中加工出口區南二路22 −３號 (72)発明者 黄瑞峰 台湾台中縣潭子郷台中加工出口區南二路22 −３號 (72)発明者 劉華唐 台湾台中縣潭子郷台中加工出口區南二路22 −３號 Ｆターム(参考） 5J084 AA05 AB17 AC08 AD01 BA04 BA20 BA36 BB14 CA11 CA26 CA31 CA44 CA47 CA49 CA57 CA59 CA72 CA78 DA01 DA08 EA04 ────────────────────────────────────────────────── 72 Continuing on the front page (72) Inventor Liu Dewei, Nanzi Road, Nanzi Road, Tanzi Town, Taizi County, Taiwan 22-3 No. 72 No. -3 No. (72) Inventor Huang Ruifeng, Nanzi Road, Nanzi Road, Tanzi Township, Tamzi Town, Taichung County, Taiwan 22-3 No. (72) F term (reference) 5J084 AA05 AB17 AC08 AD01 BA04 BA20 BA36 BB14 CA11 CA26 CA31 CA44 CA47 CA49 CA57 CA59 CA72 CA78 DA01 DA08 EA04
Claims (6)
て、 赤外線レーザダイオードを駆動させて、目標物へレーザ
パルス信号を発信する駆動回路と、 目標物から反射したレーザパルス信号を受信すると共
に、駆動回路に出力されたレーザパルス信号の強度を制
御する自動ピーク値制御回路と、 目標物から反射したレーザパルス信号を増幅させる増幅
回路と、 増幅回路に出力された電圧信号を時間パルス信号に変換
するワンショット回路と、 ワンショット回路の出力端に接続され、時間パルス信号
をデジタル信号に変換する時間―振幅変換回路と、 時間・振幅変換回路及び駆動回路に接続され、駆動回路
のトリガタイミングを制御すると共に、時間・振幅変換
回路にリセット信号を送信するマイクロプロセッサと、 マイクロプロセッサに接続され、マイクロプロセッサの
距離測定結果を表示する液晶ディスプレイと、を備えた
ことを特徴とするレーザレンジファインダー装置。1. A laser range finder device, comprising: a driving circuit that drives an infrared laser diode to transmit a laser pulse signal to a target; receives a laser pulse signal reflected from the target and outputs the laser pulse signal to the driving circuit. An automatic peak value control circuit for controlling the intensity of the laser pulse signal, an amplifier circuit for amplifying the laser pulse signal reflected from the target, and a one-shot circuit for converting a voltage signal output to the amplifier circuit to a time pulse signal. A time-amplitude conversion circuit that is connected to the output terminal of the one-shot circuit and converts the time pulse signal into a digital signal; and is connected to the time-amplitude conversion circuit and the drive circuit, and controls the trigger timing of the drive circuit and A microprocessor that sends a reset signal to the amplitude conversion circuit; Is, the laser range finder apparatus characterized by comprising a liquid crystal display for displaying the distance measuring result of the microprocessor.
に、該レーザパルス信号を電流信号に変換して出力する
アバランシェ光検出機構と、 アバランシェ光検出機構からの電流信号を受信すると共
に、該電流信号を電圧信号に変換する受信回路と、 受信回路の出力端に接続され、電圧信号のピーク値を保
持するピーク値保持回路と、 ピーク値保持回路の出力端に接続されると共に、ピーク
値保持回路から出力された電圧信号と一つの参考電圧と
を比較して、一つの電圧差の値を求め、その求めた電圧
差の値を積分する積分回路と、 積分回路の出力端に接続され、自らの出力端に駆動回路
及び受信回路を接続して、駆動回路に発信されたレーザ
パルス信号の強度及びアバランシェ光検出機構のゲイン
を制御する高圧電源回路と、を備えたことを特徴とする
請求項１に記載のレーザレンジファインダー装置。2. An automatic peak value control circuit, comprising: an avalanche light detection mechanism for receiving a laser pulse signal reflected from a target, converting the laser pulse signal into a current signal, and outputting the current signal; A receiving circuit for receiving the current signal and converting the current signal into a voltage signal; a peak value holding circuit connected to an output terminal of the receiving circuit for holding a peak value of the voltage signal; and an output terminal of the peak value holding circuit And an integration circuit that compares the voltage signal output from the peak value holding circuit and one reference voltage to obtain one voltage difference value, and integrates the obtained voltage difference value. Connected to the output terminal of the integrating circuit, the drive circuit and the receiving circuit are connected to its own output terminal, and the intensity of the laser pulse signal transmitted to the drive circuit and the gain of the avalanche light detection mechanism are adjusted. Laser range finder apparatus of claim 1, comprising: the high-voltage power supply circuit, a the Gosuru.
に、該レーザパルス信号を電流信号に変換して出力する
アバランシェ光検出機構と、 アバランシェ光検出機構からの電流信号を受信すると共
に、該電流信号を電圧信号に変換する受信回路と、 受信回路の出力端に接続され、電圧信号のピーク値を保
持するピーク値保持回路と、 ピーク値保持回路の出力端に接続されると共に、前記ピ
ーク値保持回路から出力された電圧信号をデジタル信号
に変換してマイクロプロセッサへ送信するA/D変換器
と、 マイクロプロセッサの出力端に接続されると共に、マイ
クロプロセッサから出力された信号をアナログ信号に変
換するD/A変換器と、 D/A変換器の出力端に接続されると共に、D/A変換器から
出力されたアナログ信号を受信し、自らの出力端に駆動
回路及び受信回路を接続して、駆動回路に発信されたレ
ーザパルス信号の強度及びアバランシェ光検出機構のゲ
インを制御する高圧電源回路と、を備えたことを特徴と
する請求項１に記載のレーザレンジファインダー装置。3. An automatic peak value control circuit, comprising: an avalanche light detection mechanism for receiving a laser pulse signal reflected from a target object, converting the laser pulse signal into a current signal, and outputting the current signal; A receiving circuit for receiving the current signal and converting the current signal into a voltage signal; a peak value holding circuit connected to an output terminal of the receiving circuit for holding a peak value of the voltage signal; and an output terminal of the peak value holding circuit A / D converter that converts the voltage signal output from the peak value holding circuit into a digital signal and transmits the digital signal to the microprocessor, and is connected to the output terminal of the microprocessor and is connected to the microprocessor. A D / A converter for converting the output signal to an analog signal, and an analog output connected to the output terminal of the D / A converter and output from the D / A converter. A high-voltage power supply circuit that receives a log signal, connects a driving circuit and a receiving circuit to its own output terminal, and controls the intensity of the laser pulse signal transmitted to the driving circuit and the gain of the avalanche light detection mechanism. The laser range finder device according to claim 1, wherein:
ッサを接続し、ワンショット回路及びマイクロプロセッ
サにより、出力する時間パルス信号の幅を制御するフリ
ップフロップと、 フリップフロップから出力された時間パルス信号を電圧
信号に変換する線形充電回路と、を備えたことを特徴と
する請求項２又は３に記載のレーザレンジファインダー
装置。4. The time / amplitude conversion circuit has an input terminal connected to an output terminal of a one-shot circuit and a microprocessor, and the one-shot circuit and the microprocessor control a width of a time pulse signal to be output; 4. The laser range finder according to claim 2, further comprising: a linear charging circuit that converts a time pulse signal output from the flip-flop into a voltage signal.
介して、送信するレーザパルス信号へのビーム集束処理
を行うことを特徴とする請求項４に記載のレーザレンジ
ファインダー装置。5. The laser range finder according to claim 4, wherein the drive circuit performs a beam focusing process on a laser pulse signal to be transmitted via a polarization beam splitter.
プであることを特徴とする請求項５に記載のレーザレン
ジファインダー装置。6. The laser range finder according to claim 5, wherein the flip-flop is an RS flip-flop.
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