JP2002277548A - High-precision distance measuring laser radar device - Google Patents
High-precision distance measuring laser radar deviceInfo
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- JP2002277548A JP2002277548A JP2001075400A JP2001075400A JP2002277548A JP 2002277548 A JP2002277548 A JP 2002277548A JP 2001075400 A JP2001075400 A JP 2001075400A JP 2001075400 A JP2001075400 A JP 2001075400A JP 2002277548 A JP2002277548 A JP 2002277548A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高精度測距レーザレ
ーダ装置に関し、特にレーザレーダ装置で認識対象物を
探査するだけでなく、この認識対象物迄の距離を高精度
に計測する場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】雨天，霧中等の悪天候時、また夜間，薄
暮にも安定した認識対象物の長距離且つ高分解能での画
像監視を可能とする装置としてレーザレーダ装置があ
る。このレーザレーダ装置は、ストロボ写真撮影と類似
した動作原理を有しており、ストロボフラッシュの代わ
りに、「極短パルスレーザ光」を、また写真機の代わり
に、「高速ゲート付きＩＣＣＤカメラ」を用いたアクテ
ィブな撮像装置である。さらに詳言すると、図４に示す
ように、レーザ装置１から極短パルスのレーザ光を認識
対象物２に向けて照射し、高速度で動作するシャッター
機能を有する超高速ゲート付ＩＣＣＤカメラ（以下、Ｉ
ＣＣＤカメラと称す。）３にて認識対象物２からの反射
光を観測する。すなわち、認識対象物２からの反射光が
ＩＣＣＤカメラ３に到達する瞬間のみ、シャッタをＯＮ
（開）状態にすることにより、認識対象物２の発見とと
もに、レーザ光の伝搬速度（光速）に基づき認識対象物
２迄の距離も検知する。
【０００３】かかるレーザレーダ装置を用いれば、レー
ザ装置１及びＩＣＣＤカメラ３と認識対象物２間の外乱
（霧、雨、波浪等）の影響を大幅に低減することが可能
であるばかりでなく、レーザ光を用いたアクティブな探
査方法であるため昼夜を問わず運用できるという特長も
有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来技術に
係るレーザレーダ装置における測距精度は、ＩＣＣＤカ
メラ３のシャッタのＯＮ（開）時間に対応する。シャッ
タのＯＮ時間で認識対象物２が存在する範囲が特定され
るからである。ちなみに、シャッタのＯＮ時間は、通常
数１０ｎｓｅｃ乃至１００ｎｓｅｃ程度であり、例えば
１００ｎｓｅｃの場合、この間の光速ｃに基づいて求ま
る認識対象物２の存在する範囲は１５ｍとなる。すなわ
ち、この場合の距離は最大で１５ｍの誤差を含むことに
なる。
【０００５】このように、従来技術に係るレーザレーダ
装置において測距精度を向上させようとすればＩＣＣＤ
カメラ３のシャッタのＯＮ時間を短縮する必要がある。
ターゲット２が存在する範囲を特定することはできる
が、当該特定範囲におけるター認識対象物２の位置を特
定することはできないからである。ところが、ＩＣＣＤ
カメラ３のシャッタのＯＮ時間を短縮するためには、シ
ャッタのさらなる高速動作を実現する必要があり、当該
レーザレーダ装置のコストアップの原因となる。また、
シャッタのＯＮ時間を短縮した場合には、得られる画像
情報において奥行き方向（レーザ光の照射方向）の情報
が欠落するという問題もある。
【０００６】本発明は、上記従来技術に鑑み、シャッタ
のＯＮ時間を短縮することなく（レーザレーダ装置のコ
ストアップを生起することなく）、また奥行き方向の画
像情報の欠落を生起することなく、測距精度を向上させ
ることができる高精度測距レーザレーダ装置を提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。
【０００８】１） 認識対象物に向けてパルスレーザ光
を照射するとともに、この照射に同期した所定時間後に
シャッタを開いて前記パルスレーザ光の反射光を撮像手
段に取り込み、さらにこの撮像手段の出力信号を信号処
理手段で処理してその画像を表示手段で再生するレーザ
レーダ装置において、前記反射光の一部を取り込んでこ
れを検出する光センサと、前記パルスレーザ光の照射時
点を表す照射タイミングパルスと、前記光センサによる
反射光の受光時点を表す受光タイミングパルスとの時間
的な間隔に基づき認識対象物までの距離を演算する計数
手段とを有すること。
【０００９】２） 上記１）に記載する高精度測距レー
ザレーダ装置において、光センサは、複数個の光電変換
素子を面状に配設するとともに、表示手段の物理的な位
置をそのまま保持して各光電変換素子に対応させたもの
としたこと。
【００１０】３） 上記１）に記載する高精度測距レー
ザレーダ装置において、光センサは、複数個の光電変換
素子を面状に配設するとともに、表示手段の物理的な位
置をそのまま保持して各光電変換素子に対応させたもの
とし、さらに表示手段に再生された再生画像上で、選択
手段により選択した認識対象物の位置に対応する光電変
換素子の出力信号である受光タイミングパルスを利用し
て当該認識対象物迄の距離を検出するようにしたこと。
【００１１】４） 上記１）に記載する高精度測距レー
ザレーダ装置において、光センサは、複数個の光電変換
素子を線状に配設して表示手段におけるその再生画像の
一部の領域に対応させたものとし、さらに表示手段に再
生された画面を視認しながら目標の認識対象物からの反
射光が光センサの特定の光電変換素子に取り込まれるよ
う、当該高精度測距レーザレーダ装置を旋回してパルス
レーザ光の照射方向を調節し得るように構成したこと。
【００１２】５） 上記１）に記載する高精度測距レー
ザレーダ装置において、光センサは、表示手段における
再生画像の一部の領域に対応させた単体の光電変換素子
で構成し、さらに表示手段に再生された画面を視認しな
がら目標の認識対象物からの反射光が光センサの光電変
換素子に取り込まれるよう、当該高精度測距レーザレー
ダ装置を旋回してパルスレーザ光の照射方向を調節し得
るように構成したこと。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。
【００１４】図１は本発明の実施の形態に係る高精度測
距レーザレーダ装置を示すブロック線図である。同図に
示すように、本形態の高精度測距レーザレーダ装置は、
図４にその原理を示す従来技術に係るレーザレーダ装置
に、光センサ８、計数回路９及び選択部１０を追加した
ものである。
【００１５】すなわち、レーザ装置１は認識対象物２に
向けてパルスレーザ光を照射するとともに、認識対象物
２で反射したレーザ光を光学系４を介して超高速ゲート
付のＩＣＣＤカメラ３で取り込むようになっている。同
期回路５は、レーザレーダ装置２がパルスレーザ光を照
射した時点を示す照射タイミングパルスＳ1 と、パルス
レーザ光の認識対象物２による反射光とに基づき認識対
象物２迄の距離を計測してその距離情報を信号処理部６
に送出する。この場合の距離情報は、シャッタの開時間
で決まる所定の範囲を特定したものであり、最大その範
囲の奥行き方向（パルスレーザ光の進行方向）の距離の
分の誤差を含むものである。信号処理部６は、前記距離
情報とともに、ＩＣＣＤカメラ３の出力信号を処理して
表示部７に送出する。この結果、表示部７の画面にＩＣ
ＣＤカメラ３の撮像画像が距離情報とともに表示され
る。
【００１６】光センサ８は、例えば光電変換素子を面状
に多数配設してなり、認識対象物２で反射したパルスレ
ーザ光の反射光の一部を取り込んでこれを検出する。こ
のため、光学系４とＩＣＣＤカメラ３との間にはハーフ
ミラー１１が配設してあり、このハーフミラー１１で反
射した前記反射光の一部を取り込んで反射光の受光時点
を表す受光タイミングパルスＳ2 をその出力信号として
送出する。計数回路９は、レーザ装置１から供給される
パルスレーザ光の照射時点を表す照射タイミングパルス
Ｓ1 と、光センサ８による反射光の受光時点を表す受光
タイミングパルスＳ2 との時間的な間隔（パルスレーザ
光が認識対象物２迄の距離を往復する時間）であるパル
スレーザ光の飛行時間ｔf （図２参照。）に基づき認識
対象物２迄の距離Ｌを演算する。具体的には次式によ
る。
距離Ｌ＝１／２（光速ｃ×飛行時間間ｔf ）・・・・・（１）
【００１７】計数回路９は上式（１）により求めた高精
度距離情報を信号処理部６に送出し、この信号処理部６
で所定の信号処理を行うことにより表示部７に表示す
る。ここで計数回路９の出力信号として得る距離情報
は、認識対象物２迄の距離Ｌを精確に反映したものとな
る。光センサ８の出力信号は、反射光量の時間軸におけ
る変化を高精度に検出し得るからである。ちなみに、Ｉ
ＣＣＤカメラ３の出力信号はゲートの開時間に取り込ん
だ反射光量の積分値であるため、同期回路５から信号処
理部６に供給される距離情報は、従来技術の説明で述べ
た如く、シャッタの開時間で決まる所定の範囲としての
距離情報となり、その分精度が劣るものとなる。
【００１８】選択部１０は、表示部７をオペレータが視
認しながら距離Ｌを知りたい目標となる認識対象物２を
選択するためのものである。この点を図３を追加して詳
細に説明する。
【００１９】図３は上記表示部１０に表示される再生画
像の一例である。この再生画像は、ＩＣＣＤカメラ３の
出力信号である画像信号を再生したものである。ここ
で、図中に点線で区切った各区画が光センサ８の各光電
変換素子に位置的に対応させてある。そして、高精度の
距離Ｌを知りたい目標の認識対象物２をポインタ１１で
選択することにより、この選択信号が光センサ８及び計
数回路９に供給され、計数回路９で得る高精度距離情報
を表示部７に表示するようになっている。すなわち、上
述の如くポインタ１１で認識対象物２を選択することに
より発生する選択信号で光センサ８の各光電変換素子か
ら上記認識対象物２に位置的に対応する光電変換素子が
選択され、この選択された光電変換素子の出力信号であ
る受光タイミングパルスＳ2 が計数回路９に送出され
る。計数回路９は上記選択信号の供給により所定の演算
処理を行う。したがって、計数回路９では、上記認識対
象物２迄の距離Ｌを演算し、高精度距離情報として信号
処理部６に送出する。かくして信号処理部６で処理して
高精度距離情報を表す映像信号が形成され、この映像信
号で表示部７に高精度距離情報を表示する。
【００２０】本形態における上記選択部１０は、パーソ
ナルコンピュータのマウスを利用して好適に形成するこ
とができる。マウスで選択部１０を形成した場合、ポイ
ンタ１１をドラッグし、表示部７における目標の認識対
象物２に合わせてクリックすることによりこの認識対象
物２を選択することができる。
【００２１】ただ、必ずしも選択部１０をマウスで形成
する必要は、勿論ない。例えば、表示部７を、図３に示
す点線で区切った各区画に対応するタッチパネルで形成
することによっても、同様の選択操作を行うことができ
る。
【００２２】上述の如き本形態においては、先ず、レー
ザ装置１からパルスレーザ光を認識対象物２に向けて照
射し、その反射光をＩＣＣＤカメラ３に取り込んで所定
の処理をすることにより、表示部７に反射光による画像
を再生する。この点は従来と同様である。
【００２３】次に、オペレータが選択部１０を操作して
表示部７を視認しながら高精度の距離Ｌを知りたい認識
対象物２を選択する。本形態においては、表示部７の物
理的な場所をそのまま保持して、光センサ８を構成する
各光電変換素子に対応させてあるので、選択部１１によ
り選択された認識対象物２に対応する位置の光電変換素
子が選択される。
【００２４】一方、本形態においては、反射光の一部を
ハーフミラー１１で反射して面状の光電変換素子の集合
体である光センサ８に取り込んでいる。この結果、選択
された光電変換素子の出力信号として、反射光の光量の
時間軸における変化を高精度に表す受光タイミングパル
スＳ2 を得る。そこで、レーザ装置１が送出する照射タ
イミングパルスＳ1 及び受光タイミングパルスＳ2 に基
づき計数回路９で所定の演算を行う。かかる演算処理に
より認識対象物２迄の距離Ｌを高精度に検出し得るの
で、この高精度距離情報を信号処理部６で処理して表示
部７に表示する。
【００２５】なお、上記実施の形態における高精度距離
情報は選択部の選択により得るようにしているが、必ず
しもこのように構成する必要はない。例えば、認識対象
物２が複数存在する場合、上述の如き選択をすることな
く、全ての認識対象物２迄の高精度の距離Ｌが表示され
るようにしても良い。要は、光センサ８の出力信号であ
る受光タイミングパルスＳ2 を利用して高精度に距離を
検出し得るような構成となっていれば、本願発明の技術
思想の中に含まれる。
【００２６】また、上記実施の形態における光センサ８
は、複数個の光電変換素子を面状に配設して構成したも
のであるが、必ずしもこのように面状に配設する必要は
ない。単体の光電変換素子又は複数個の光電変換素子を
線状に並べたものでも良い。すなわち、表示部７におけ
る再生画像の一部の領域（単体の光電変換素子の場合に
は、図３に点線で示す区画のうちの、例えば一区画に対
応する領域、光電変換素子を線状に並べたものである場
合には、図３に点線で示す区画の、例えば一列に対応す
る領域）に対応させた光センサとしておく。かくして、
ＩＣＣＤカメラ３の旋回台（図示せず。）を操作してこ
れに取り込む映像を視認しつつ目標となる認識対象物２
を、例えば十字のレチクルの中央に合わせ込み、かかる
状態でパルスレーザ光を照射して、このときの反射光を
光学系４、ハーフミラー１１及び光学系１２を介して光
センサ８に取り込むようにすれば良い。
【００２７】
【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
た通り、〔請求項１〕に記載する発明は、認識対象物に
向けてパルスレーザ光を照射するとともに、この照射に
同期した所定時間後にシャッタを開いて前記パルスレー
ザ光の反射光を撮像手段に取り込み、さらにこの撮像手
段の出力信号を信号処理手段で処理してその画像を表示
手段で再生するレーザレーダ装置において、前記反射光
の一部を取り込んでこれを検出する光センサと、前記パ
ルスレーザ光の照射時点を表す照射タイミングパルス
と、前記光センサによる反射光の受光時点を表す受光タ
イミングパルスとの時間的な間隔に基づき認識対象物ま
での距離を演算する計数手段とを有するので、照射タイ
ミングパルスと受光タイミングパルスとの時間的な間隔
に基づき認識対象物迄の距離を検出し得る。ここで、受
光タイミングパルスは、時間軸における光量の変化を高
精度に検出し得る光センサの出力信号により得ているの
で、上記距離情報は、認識対象物が存在する範囲迄の距
離情報として得る従来技術の測距精度に較べ格段に高精
度なものとなる。また、かかる高精度の距離情報を得る
のに、撮像手段のシャッタ速度を変える必要はないの
で、当該高精度測距レーザレーダ装置のコストアップ及
び奥行き方向の情報の欠落という問題を生起することも
ない。
【００２８】〔請求項２〕に記載する発明は、〔請求項
１〕に記載する高精度測距レーザレーダ装置において、
光センサは、複数個の光電変換素子を面状に配設すると
ともに、表示手段の物理的な位置をそのまま保持して各
光電変換素子に対応させたものとしたので、〔請求項
１〕に記載する発明と同様の作用・効果を、複数個の光
電変換素子を面状に配設した光センサを用いて得ること
ができ、複数の認識対象物の高精度距離情報を同時に得
ることができる。
【００２９】〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項
１〕に記載する高精度測距レーザレーダ装置において、
光センサは、複数個の光電変換素子を面状に配設すると
ともに、表示手段の物理的な位置をそのまま保持して各
光電変換素子に対応させたものとし、さらに表示手段に
再生された再生画像上で、選択手段により選択した認識
対象物の位置に対応する光電変換素子の出力信号である
受光タイミングパルスを利用して当該認識対象物迄の距
離を検出するようにしたので、再生画像を視認した後、
目標の認識対象物を選択することによりこの認識対象物
を特定してその高精度距離情報を得ることができる。
【００３０】〔請求項４〕に記載する発明は、〔請求項
１〕に記載する高精度測距レーザレーダ装置において、
光センサは、複数個の光電変換素子を線状に配設して表
示手段におけるその再生画像の一部の領域に対応させた
ものとし、さらに表示手段に再生された画面を視認しな
がら目標の認識対象物からの反射光が光センサの特定の
光電変換素子に取り込まれるよう、当該高精度測距レー
ザレーダ装置を旋回してパルスレーザ光の照射方向を調
節し得るように構成したので、〔請求項３〕に記載する
発明と同様の効果を複数個の光電変換素子を線状に配設
した光センサを用いて得ることができる。
【００３１】〔請求項５〕に記載する発明は、〔請求項
１〕に記載する高精度測距レーザレーダ装置において、
光センサは、表示手段における再生画像の一部の領域に
対応させた単体の光電変換素子で構成し、さらに表示手
段に再生された画面を視認しながら目標の認識対象物か
らの反射光が光センサの光電変換素子に取り込まれるよ
う、当該高精度測距レーザレーダ装置を旋回してパルス
レーザ光の照射方向を調節し得るように構成したので、
〔請求項３〕に記載する発明と同様の効果を単体の光電
変換素子で形成した光センサを用いて得ることができ
る。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-precision distance-measuring laser radar device, and more particularly to a laser radar device which not only searches for an object to be recognized, but also performs a search for the object to be recognized. This is useful when applied to the case where the distance is measured with high accuracy. 2. Description of the Related Art There is a laser radar device as a device capable of monitoring an image of an object to be recognized stably at a long distance and at a high resolution even in bad weather such as rainy weather or fog, or at night or at dusk. This laser radar device has an operation principle similar to that of strobe photography, and uses "ultra-short pulse laser light" instead of strobe flash and "ICCD camera with high-speed gate" instead of a camera. The active imaging device used. More specifically, as shown in FIG. 4, an ultra-high speed gated ICCD camera having a shutter function (hereinafter referred to as “ICCD camera”) that irradiates a laser beam of an extremely short pulse from the laser device 1 toward the recognition target 2 and operates at a high speed. , I
It is called a CCD camera. In 3), the reflected light from the recognition target 2 is observed. That is, the shutter is turned ON only at the moment when the reflected light from the recognition target 2 reaches the ICCD camera 3.
By setting it to the (open) state, the distance to the recognition target 2 is detected based on the propagation speed (light speed) of the laser light, along with the discovery of the recognition target 2. [0003] The use of such a laser radar device not only makes it possible to greatly reduce the effects of disturbances (fog, rain, waves, etc.) between the laser device 1 and the ICCD camera 3 and the object 2 to be recognized. Since it is an active exploration method using laser light, it also has the feature that it can be operated day and night. [0004] The distance measuring accuracy in the laser radar apparatus according to the prior art as described above corresponds to the ON (open) time of the shutter of the ICCD camera 3. This is because the range where the recognition target object 2 exists is specified by the ON time of the shutter. Incidentally, the ON time of the shutter is usually about several tens to 100 nsec. For example, in the case of 100 nsec, the range in which the recognition target 2 obtained based on the light speed c during this period is 15 m. That is, the distance in this case includes an error of 15 m at the maximum. As described above, in the laser radar apparatus according to the prior art, if the distance measuring accuracy is to be improved, the ICCD is required.
It is necessary to reduce the ON time of the shutter of the camera 3.
This is because the range in which the target 2 exists can be specified, but the position of the target recognition target 2 in the specific range cannot be specified. However, ICCD
In order to shorten the ON time of the shutter of the camera 3, it is necessary to realize a higher-speed operation of the shutter, which causes an increase in the cost of the laser radar device. Also,
If the ON time of the shutter is shortened, there is also a problem that information in the depth direction (the direction of laser beam irradiation) is missing in the obtained image information. SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above prior art, the present invention does not reduce the ON time of the shutter (without increasing the cost of the laser radar device), and does not cause loss of image information in the depth direction. It is an object of the present invention to provide a high-precision distance measuring laser radar device capable of improving the distance measuring accuracy. [0007] The structure of the present invention that achieves the above object has the following features. 1) Irradiating a pulse laser beam toward an object to be recognized, opening a shutter after a predetermined time synchronized with the irradiation, taking in the reflected light of the pulse laser beam into an imaging unit, and further outputting an output of the imaging unit. In a laser radar apparatus for processing a signal by a signal processing means and reproducing an image on a display means, an optical sensor for capturing and detecting a part of the reflected light, and an irradiation timing indicating an irradiation time point of the pulsed laser light Counting means for calculating a distance to a recognition target based on a time interval between a pulse and a light reception timing pulse indicating a light reception point of the reflected light by the optical sensor; 2) In the high-precision distance-measuring laser radar device described in 1) above, the optical sensor has a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a plane and holds the physical position of the display means as it is. Corresponding to each photoelectric conversion element. 3) In the high-precision distance-measuring laser radar device described in 1) above, the optical sensor has a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a plane and holds the physical position of the display means as it is. Using the light-receiving timing pulse which is the output signal of the photoelectric conversion element corresponding to the position of the recognition target object selected by the selection means on the reproduced image reproduced on the display means. To detect the distance to the object to be recognized. 4) In the high-precision distance-measuring laser radar device described in 1) above, the optical sensor is provided with a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a line so as to cover a part of the reproduced image on the display means. The high-precision distance-measuring laser radar device is designed so that reflected light from a target recognition target is captured by a specific photoelectric conversion element of the optical sensor while visually recognizing a screen reproduced on the display means. It is configured to be able to turn to adjust the irradiation direction of the pulse laser light. 5) In the high-precision distance-measuring laser radar device described in 1) above, the optical sensor is constituted by a single photoelectric conversion element corresponding to a partial area of the reproduced image on the display means, and further comprises the display means. Turn the high-precision distance-measuring laser radar device to adjust the irradiation direction of the pulsed laser light so that the reflected light from the target recognition target is captured by the photoelectric conversion element of the optical sensor while visually recognizing the reproduced screen. To be able to do so. Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a high-precision distance measuring laser radar apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the high-precision distance-measuring laser radar device according to the present embodiment includes:
An optical sensor 8, a counting circuit 9, and a selector 10 are added to a laser radar device according to the prior art whose principle is shown in FIG. That is, the laser device 1 irradiates a pulse laser beam toward the recognition object 2 and captures the laser beam reflected by the recognition object 2 by the ICCD camera 3 with an ultra-high speed gate via the optical system 4. It has become. The synchronization circuit 5 measures the distance to the recognition target 2 based on the irradiation timing pulse S 1 indicating the time when the laser radar device 2 irradiates the pulse laser light and the reflected light of the pulse laser light reflected by the recognition target 2. The distance information to the signal processing unit 6
To send to. The distance information in this case specifies a predetermined range determined by the opening time of the shutter, and includes an error corresponding to the maximum distance in the depth direction (the traveling direction of the pulse laser light) of the range. The signal processing unit 6 processes the output signal of the ICCD camera 3 together with the distance information and sends it to the display unit 7. As a result, IC screen is displayed on the screen of the display unit 7.
The captured image of the CD camera 3 is displayed together with the distance information. The optical sensor 8 has, for example, a large number of photoelectric conversion elements arranged in a plane, and takes in and detects a part of the reflected light of the pulse laser light reflected by the recognition object 2. For this reason, a half mirror 11 is disposed between the optical system 4 and the ICCD camera 3, and a part of the reflected light reflected by the half mirror 11 is taken in and a light receiving timing indicating a light receiving point of the reflected light is received. It sends a pulse S 2 as its output signal. The counting circuit 9 sets a time interval between an irradiation timing pulse S 1 indicating the irradiation time of the pulse laser light supplied from the laser device 1 and a light reception timing pulse S 2 indicating the light reception time of the reflected light by the optical sensor 8 ( The distance L to the recognition target 2 is calculated based on the flight time t f (see FIG. 2) of the pulse laser light, which is the time during which the pulse laser light reciprocates the distance to the recognition target 2. Specifically, the following equation is used. Distance L = 1/2 (light speed c × flight time t f ) (1) The counting circuit 9 sends the high precision distance information obtained by the above equation (1) to the signal processing section 6. The signal processing unit 6
The signal is displayed on the display unit 7 by performing predetermined signal processing. Here, the distance information obtained as the output signal of the counting circuit 9 accurately reflects the distance L to the recognition target 2. This is because the output signal of the optical sensor 8 can detect a change in the amount of reflected light on the time axis with high accuracy. By the way, I
Since the output signal of the CCD camera 3 is an integrated value of the amount of reflected light taken in during the opening time of the gate, the distance information supplied from the synchronization circuit 5 to the signal processing unit 6 is, as described in the description of the prior art, the distance information of the shutter. The distance information is a predetermined range determined by the opening time, and the accuracy is inferior to that. The selection section 10 is for selecting an object 2 to be recognized as a target for which the operator wants to know the distance L while the operator visually recognizes the display section 7. This will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 shows an example of a reproduced image displayed on the display unit 10. This reproduced image is obtained by reproducing an image signal which is an output signal of the ICCD camera 3. Here, each section sectioned by a dotted line in the drawing corresponds to each photoelectric conversion element of the optical sensor 8 in position. Then, by selecting the target recognition target object 2 for which the user wants to know the high-precision distance L with the pointer 11, this selection signal is supplied to the optical sensor 8 and the counting circuit 9, and the high-precision distance information obtained by the counting circuit 9 is obtained. The information is displayed on the display unit 7. That is, as described above, a photoelectric conversion element which corresponds in position to the recognition target 2 is selected from each photoelectric conversion element of the optical sensor 8 by a selection signal generated by selecting the recognition target 2 with the pointer 11. receiving the timing pulse S 2 is delivered to the counting circuit 9, which is the output signal of the selected photoelectric conversion elements. The counting circuit 9 performs a predetermined calculation process by supplying the selection signal. Therefore, the counting circuit 9 calculates the distance L to the recognition target object 2 and sends it to the signal processing unit 6 as highly accurate distance information. In this way, a video signal representing the high-precision distance information is formed by processing in the signal processing unit 6, and the high-precision distance information is displayed on the display unit 7 with this video signal. The selection section 10 in this embodiment can be suitably formed by using a mouse of a personal computer. When the selection unit 10 is formed with the mouse, the recognition target 2 can be selected by dragging the pointer 11 and clicking on the target recognition target 2 on the display unit 7. However, it is not always necessary to form the selection unit 10 with a mouse. For example, the same selection operation can be performed by forming the display unit 7 with a touch panel corresponding to each section divided by a dotted line shown in FIG. In the present embodiment as described above, first, a pulse laser beam is irradiated from the laser device 1 toward the object 2 to be recognized, and the reflected light is taken into the ICCD camera 3 and subjected to a predetermined process to perform display. The unit 7 reproduces an image based on the reflected light. This is the same as the conventional case. Next, the operator operates the selection unit 10 to visually recognize the display unit 7 and selects the recognition target 2 for which the user wants to know the distance L with high accuracy. In the present embodiment, since the physical location of the display unit 7 is kept as it is and is associated with each photoelectric conversion element constituting the optical sensor 8, it corresponds to the recognition target object 2 selected by the selection unit 11. The photoelectric conversion element at the position is selected. On the other hand, in the present embodiment, a part of the reflected light is reflected by the half mirror 11 and is taken into the optical sensor 8 which is an aggregate of planar photoelectric conversion elements. As a result, as the output signal of the selected photoelectric conversion elements to obtain a light-receiving timing pulses S 2 representing a change in the time axis of the light amount of the reflected light with high precision. Therefore, a predetermined calculation is performed by the counting circuit 9 based on the irradiation timing pulse S 1 and the light receiving timing pulse S 2 transmitted by the laser device 1. Since the distance L to the recognition target 2 can be detected with high accuracy by such arithmetic processing, the high-precision distance information is processed by the signal processing unit 6 and displayed on the display unit 7. Although the high-accuracy distance information in the above embodiment is obtained by selecting the selection unit, it is not always necessary to configure in this way. For example, when there are a plurality of recognition targets 2, a highly accurate distance L to all the recognition targets 2 may be displayed without making the above selection. In short, if a configuration using the light receiving timing pulses S 2 which is the output signal of the optical sensor 8 can detect the distance with high accuracy, are included in the technical idea of the present invention. In addition, the optical sensor 8 in the above embodiment
Has a structure in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged in a plane, but it is not always necessary to arrange them in such a plane. A single photoelectric conversion element or a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a line may be used. That is, a partial area of the reproduced image on the display unit 7 (in the case of a single photoelectric conversion element, for example, an area corresponding to one section among the sections indicated by dotted lines in FIG. In the case where the light sensors are arranged side by side, the light sensors correspond to the sections indicated by dotted lines in FIG. 3, for example, the areas corresponding to one row. Thus,
The user operates a swivel (not shown) of the ICCD camera 3 to visually recognize an image to be taken in the swivel and recognizes a target recognition target 2
To the center of a cross reticle, for example, and irradiate a pulsed laser beam in this state, and take the reflected light at this time into the optical sensor 8 via the optical system 4, the half mirror 11 and the optical system 12. Just do it. As described above in detail with the embodiments, the invention described in [Claim 1] irradiates a pulsed laser beam to an object to be recognized and synchronizes with the irradiation. After a predetermined time, the shutter is opened, the reflected light of the pulsed laser light is taken into the imaging means, the output signal of the imaging means is processed by the signal processing means, and the image is reproduced on the display means. An optical sensor that captures and detects a part of the light, an irradiation timing pulse indicating the irradiation time of the pulse laser light, and a time interval between a light reception timing pulse indicating a light reception time of the reflected light by the optical sensor. Counting means for calculating the distance to the recognition target based on the time interval between the irradiation timing pulse and the light receiving timing pulse. The distance to the recognition target can be detected. Here, the light-receiving timing pulse is obtained from an output signal of an optical sensor capable of detecting a change in the amount of light on the time axis with high accuracy. Therefore, the distance information is obtained as distance information to a range where the recognition target exists. The accuracy is much higher than the distance measurement accuracy of the prior art. In addition, since it is not necessary to change the shutter speed of the imaging means to obtain such high-accuracy distance information, there is a problem that the cost of the high-accuracy distance-measuring laser radar apparatus is increased and information in the depth direction is missing. Absent. According to a second aspect of the present invention, there is provided a high-precision distance-measuring laser radar apparatus according to the first aspect.
The optical sensor has a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a plane, and the physical position of the display means is kept as it is so as to correspond to each photoelectric conversion element. The same operation and effect as the described invention can be obtained by using an optical sensor in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged in a plane, and highly accurate distance information of a plurality of recognition targets can be obtained at the same time. . According to a third aspect of the present invention, there is provided a high-precision distance measuring laser radar device according to the first aspect.
The optical sensor has a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a plane, and maintains the physical position of the display means as it is so as to correspond to each photoelectric conversion element. On the image, the distance to the object to be recognized is detected by using a light receiving timing pulse which is an output signal of the photoelectric conversion element corresponding to the position of the object to be recognized selected by the selection means. After viewing,
By selecting a target recognition target, this recognition target can be specified and its high-accuracy distance information can be obtained. According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a high-precision distance measuring laser radar device according to the first aspect.
The optical sensor has a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a line so as to correspond to a partial area of the reproduced image on the display means. Since the high-precision distance-measuring laser radar device is turned so as to adjust the irradiation direction of the pulse laser light so that the reflected light from the recognition target is captured by the specific photoelectric conversion element of the optical sensor, The same effect as the invention described in claim 3] can be obtained by using an optical sensor in which a plurality of photoelectric conversion elements are linearly arranged. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a high-precision distance measuring laser radar device according to the first aspect.
The optical sensor is composed of a single photoelectric conversion element corresponding to a partial area of the reproduced image on the display means, and further, while visually recognizing the screen reproduced on the display means, the reflected light from the target recognition target light is emitted. Since the high-precision distance-measuring laser radar device was turned to adjust the irradiation direction of the pulsed laser light so as to be taken into the photoelectric conversion element of the sensor,
The same effect as the invention described in [Claim 3] can be obtained by using an optical sensor formed by a single photoelectric conversion element.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る高精度測距レーザレ
ーダ装置を示すブロック線図である。
【図２】レーザ光の照射による測距原理を示す説明図で
ある。
【図３】図１の高精度測距レーザレーダ装置の表示部を
概念的に示す説明図である。
【図４】レーザレーダ装置の原理を示す説明図である。
【符号の説明】
１ レーザ装置
２ 認識対象物
３ ＩＣＣＤカメラ
６ 信号処理部
７ 表示部
８ 光センサ
９ 計数回路
１０ 選択部
Ｓ1 照射タイミングパルス
Ｓ2 受光タイミングパルスBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a high-precision distance measuring laser radar device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory view showing a principle of distance measurement by laser light irradiation. FIG. 3 is an explanatory view conceptually showing a display unit of the high-precision distance measuring laser radar apparatus of FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the principle of a laser radar device. [Description of Signs] 1 Laser device 2 Recognition target 3 ICCD camera 6 Signal processing unit 7 Display unit 8 Optical sensor 9 Counting circuit 10 Selection unit S 1 Irradiation timing pulse S 2 Light reception timing pulse
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小森 行則 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 Ｆターム(参考） 2F112 AD01 BA06 BA07 CA12 DA08 DA25 EA05 FA03 FA14 FA21 FA45 5J084 AA05 AD01 AD05 BA03 BA35 BB02 BB24 CA03 CA31 CA53 EA04 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yukinori Komori No. 1-1 Akunouramachi, Nagasaki City, Nagasaki Prefecture Mitsubishi Heavy Industries In Nagasaki Shipyard Co., Ltd. F term (reference) 2F112 AD01 BA06 BA07 CA12 DA08 DA25 EA05 FA03 FA14 FA21 FA45 5J084 AA05 AD01 AD05 BA03 BA35 BB02 BB24 CA03 CA31 CA53 EA04
Claims (1)
射するとともに、この照射に同期した所定時間後にシャ
ッタを開いて前記パルスレーザ光の反射光を撮像手段に
取り込み、さらにこの撮像手段の出力信号を信号処理手
段で処理してその画像を表示手段で再生するレーザレー
ダ装置において、 前記反射光の一部を取り込んでこれを検出する光センサ
と、 前記パルスレーザ光の照射時点を表す照射タイミングパ
ルスと、前記光センサによる反射光の受光時点を表す受
光タイミングパルスとの時間的な間隔に基づき認識対象
物までの距離を演算する計数手段とを有することを特徴
とする高精度測距レーザレーダ装置。 【請求項２】 〔請求項１〕に記載する高精度測距レー
ザレーダ装置において、 光センサは、複数個の光電変換素子を面状に配設すると
ともに、表示手段の物理的な位置をそのまま保持して各
光電変換素子に対応させたものとしたことを特徴とする
高精度測距レーザレーダ装置。 【請求項３】 〔請求項１〕に記載する高精度測距レー
ザレーダ装置において、 光センサは、複数個の光電変換素子を面状に配設すると
ともに、表示手段の物理的な位置をそのまま保持して各
光電変換素子に対応させたものとし、 さらに表示手段に再生された再生画像上で、選択手段に
より選択した認識対象物の位置に対応する光電変換素子
の出力信号である受光タイミングパルスを利用して当該
認識対象物迄の距離を検出するようにしたことを特徴と
する高精度測距レーザレーダ装置。 【請求項４】 〔請求項１〕に記載する高精度測距レー
ザレーダ装置において、 光センサは、複数個の光電変換素子を線状に配設して表
示手段におけるその再生画像の一部の領域に対応させた
ものとし、 さらに表示手段に再生された画面を視認しながら目標の
認識対象物からの反射光が光センサの特定の光電変換素
子に取り込まれるよう、当該高精度測距レーザレーダ装
置を旋回してパルスレーザ光の照射方向を調節し得るよ
うに構成したことを特徴とする高精度測距レーザレーダ
装置。 【請求項５】 〔請求項１〕に記載する高精度測距レー
ザレーダ装置において、 光センサは、表示手段における再生画像の一部の領域に
対応させた単体の光電変換素子で構成し、 さらに表示手段に再生された画面を視認しながら目標の
認識対象物からの反射光が光センサの光電変換素子に取
り込まれるよう、当該高精度測距レーザレーダ装置を旋
回してパルスレーザ光の照射方向を調節し得るように構
成したことを特徴とする高精度測距レーザレーダ装置。Claims 1. A pulse laser beam is radiated toward an object to be recognized, and a shutter is opened after a predetermined time synchronized with the irradiation to capture reflected light of the pulse laser beam into an image pickup means. Further, in a laser radar device which processes an output signal of the imaging means by a signal processing means and reproduces an image thereof on a display means, an optical sensor for capturing a part of the reflected light and detecting the reflected light; Counting means for calculating a distance to a recognition target based on a time interval between an irradiation timing pulse indicating an irradiation time point and a light reception timing pulse indicating a light reception time point of the reflected light by the optical sensor. High precision ranging laser radar device. 2. The high-precision distance-measuring laser radar device according to claim 1, wherein the optical sensor has a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a plane and maintains the physical position of the display means as it is. A high-precision distance-measuring laser radar device, which is held so as to correspond to each photoelectric conversion element. 3. The high-precision distance-measuring laser radar device according to claim 1, wherein the optical sensor has a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a plane and maintains the physical position of the display means as it is. The light receiving timing pulse is an output signal of the photoelectric conversion element corresponding to the position of the recognition target object selected by the selection means on the reproduced image reproduced on the display means. A high-precision distance-measuring laser radar device characterized in that the distance to the object to be recognized is detected by utilizing the distance. 4. The high-precision distance-measuring laser radar device according to claim 1, wherein the optical sensor includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a line and a part of the reproduced image on the display means. The high-precision distance-measuring laser radar so that the reflected light from the target recognition target object is taken into a specific photoelectric conversion element of the optical sensor while visually recognizing the screen reproduced on the display means. A high-precision distance-measuring laser radar device characterized in that the device can be turned to adjust the irradiation direction of pulsed laser light. 5. The high-precision distance-measuring laser radar device according to claim 1, wherein the optical sensor comprises a single photoelectric conversion element corresponding to a partial area of a reproduced image on the display means. Turning the high-precision distance-measuring laser radar device so that the reflected light from the target recognition target object is taken into the photoelectric conversion element of the optical sensor while visually recognizing the screen reproduced on the display means, and the irradiation direction of the pulsed laser light. A high-precision distance-measuring laser radar device characterized in that it is configured to be able to adjust the distance.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2001
- 2001-03-16 JP JP2001075400A patent/JP3553515B2/en not_active Expired - Lifetime
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