JP2003075534A - 距離測定装置及び受光信号回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】アンプの段数を固定しＡＧＣ回路を設けること
なく高精度な距離測定を行う。 【解決手段】ＬＤ１０で投光したパルス光は対象物１３
で反射して反射光がＰＤ１４で受光される。ＰＤ１４で
受光した信号はＢＰＦ１５で基本波成分が抽出され、ｎ
段のアンプ分１６〜１８で増幅される。ゲート信号形成
回路２０は、ｎ−１段目のアンプ１７の出力と、ｎ段目
のアンプ１８の出力からノイズを検出するノイズ検出回
路１９との出力とに基づいて、ノイズ信号を除去するゲ
ート区間が設定されるゲート信号を形成する。乗算回路
（論理積回路）２１は、このゲート信号とｎ段目のアン
プ１８の出力信号とを乗算（論理積）して、受光信号パ
ルスのみを抽出し、このパルスの立ち下がりタイミング
を検出してストップタイミング信号とし、これを積分回
路１２に出力することにより距離計測を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、外乱光や内部回
路自身に基づいて発生するノイズの影響を受けにくい距
離測定装置及び受光信号回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】対象物にパルス光を投光し、その反射光
を受光するまでの飛行時間を計測することにより対象物
までの距離を検出する距離測定装置では、受光信号をア
ンプで増幅してから信号処理を行う。しかし、アンプ
は、受光信号と共にノイズ成分をも同様に増幅してしま
うために、強い外乱光が入射するとＳ／Ｎ（信号対雑音
比）が著しく低下し、信号処理ができなくなってしま
う。そこで、ノイズ検出量に応じてアンブの利得を自動
的に調整するＡＧＣ回路（自動利得制御回路）を採用し
て、信号処理に必要なＳ／Ｎを確保することが実用化さ
れている。

【０００３】ＡＧＣ回路には、例えば、特開平５−３４
４０６６号公報に示されるように、受光信号を増幅する
アンプを固定したままその利得を変化させるものや、ア
ンプを複数段接続し、ノイズ検出量に応じてアンプの接
続段数を切り換えることによって利得を変化させるもの
がある。図１は後者の受光信号回路を示している。フォ
トダイオード１で受光した受光信号が３段に縦続された
アンプ２〜４で増幅され、２段目のアンプ３の出力と３
段目のアンプ４の出力とが切替え回路５に入力する。ノ
イズ検出回路６は、外乱光のノイズを検出し、その検出
量に応じて、アンプ３またはアンプ４の出力を選択する
信号を切替え回路５に出力する。したがって、この回路
では、ノイズ検出量に応じて、アンプの接続段数が自動
的に切り替えられ、アンプ全体の利得が自動調整され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のＡＧＣ
回路を採用した従来の回路構成では、ノイズ検出量に応
じて利得を変えるために、アンプへの入力前の受光信号
のレベルが一定であってもノイズ次第でアンプからの出
力タイミングが変化してしまうことになる。このため、
これを距離測定装置に採用した場合、利得の高低の変動
がアンプ増幅後の受光信号の検出タイミングに影響を及
ぼし、距離計測精度が低下するという問題がある。特
に、図１に示す回路では、ノイズ検出量に応じてアンプ
の段数が変化するためにそれに伴う信号の遅延時間が変
化するという問題がある。すなわち、光を使った距離測
定装置では、１ｎｓの時間が１５ｃｍ程度に相当する
が、アンプ１段の信号遅延時間はｎｓオーダーであるか
ら、図１のアンプ４の通過有無によって、数１０ｃｍの
距離誤差を生じてしまうことになる。特に、常に動いて
いるターゲット、たとえば車両や人間等に対する距離計
測を行おうとする時には、ターゲットの反射率が常に変
化することになるために、ノイズ検出量も常に変化して
しまい、これに伴ってアンプの接続段数を切り換えるよ
うにすれば、距離計測結果は数１０ｃｍの範囲で常時変
動してしまうこととなって、精度が著しく低下するとい
う不都合がある。

【０００５】この発明の目的は、アンプの段数を固定
し、且つＡＧＣ回路を設けることなく高精度な距離を計
測することのできる距離測定装置及び同装置に使用する
受光信号回路を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するために次のように構成したものである。 （１）対象物にパルス光を投光する投光手段と、前記投
光手段で投光されたパルス光が前記対象物で反射されて
戻ってくる反射光を受光する受光手段と、前記投光手段
による投光から前記受光手段による受光までの所要時間
に基づいて前記対象物までの距離を計測する距離測定装
置において、受光手段から出力される信号中のノイズ信
号を検出するノイズ検出手段と、前記ノイズ信号を除去
するゲート区間が設定されるゲート信号を形成するゲー
ト信号形成手段と、前記受光手段から出力される信号を
利得が一定のアンプで増幅した信号と前記ゲート信号と
に基づいて受光信号だけを抽出して前記対象物までの距
離を計測する距離計測手段と、を備えてなることを特徴
とする。

【０００７】この発明では、ノイズ検出手段によってノ
イズ信号を検出し、そのノイズ信号を除去するゲート信
号とアンプで増幅した受光信号とに基づいてノイズを受
光信号から除去する。また，ノイズの量にかかわらず、
距離測定装置内において受光信号か通過する経路が一定
であるので、反射光による受光信号の検出タイミングが
変化しない。これにより、距離計測が高精度となる。

【０００８】（２）前記ノイズ検出手段は、前記パルス
光の投光タイミング前のノイズ信号を検出することを特
徴とする。

【０００９】パルス光の投光タイミング前のノイズ信号
を検出することによって、外乱光や内部回路に基づくノ
イズを検出でき、このノイズ信号を除去するゲート区間
を形成することかできるから、ノイズ信号の一部を受光
信号として誤って処理することを防ぐことができる。

【００１０】（３）前記アンプはｎ段接続（ｎは２以上
の整数）のアンプで構成し、前記ノイズ検出手段は、ｎ
段目のアンプの出力信号からノイズ信号を検出し、前記
ゲート信号形成手段は、ｎ段目以前のアンプの出力信号
と前記ノイズ検出手段のノイズ検出信号とに基づいて前
記ゲート信号を形成することを特徴とする。

【００１１】この発明では、ノイズ信号は、ｎ段接続の
アンプの最終段のアンプの出力信号から検出しているた
め、全てのアンプの回路に基づくノイズ信号を検出する
ことができ、ノイズ信号を正確に検出できる。

【００１２】また、この発明では、ｎ段接続のアンプを
使用するが、ｎ段目のアンプの出力は、受光信号のレベ
ルが飽和する程度となるように各アンプの利得を設定す
るのが好ましい。そのようにすると、ｎ段目以前のアン
プの出力信号には、ノイズ信号に対し受光信号のレベル
が十分に大きい信号を取り出すことができる。このよう
な出力信号では、受光信号の区間を検出できるから、こ
の受光信号の区間を検出できるｎ段目以前のアンプの出
力信号と、ノイズの発生区間を検出できるノイズ検出手
段のノイズ検出信号とに基づいて、ゲート信号を形成す
ることができる。すなわち、ゲート信号はノイズ信号を
除去するゲート区間が正しく設定されたものとなる。

【００１３】（４）前記受光手段と前記アンプとの間に
前記受光手段から出力される信号の単一周波数成分を通
過させるバンドパスフィルタを接続し、前記ｎ段目のア
ンプの出力信号に前記受光信号として単一周波数成分の
受光信号パルスが形成されるようにしたことを特徴とす
る。

【００１４】バンドパスフィルタは、受光信号の単一周
波数成分を通過させる。この単一周波数成分は、受光信
号の基本波の周波数成分であることが好ましい。このよ
うなフィルタを受光手段の後段に接続することで、正弦
波信号またはそれに類似した信号を形成することができ
るから、その信号のゼロクロスタイミングを検出するこ
とで、距離測定に最適な受光信号パルスを形成すること
ができる。

【００１５】（５）前記距離計測手段は、前記パルス光
の投光タイミングから前記受光信号パルスが基準レベル
に変化するタイミングまでの時間を計測して前記対象物
までの距離を検出することを特徴とする。

【００１６】距離計測は、対象物に投光したパルス光の
投光タイミングから受光信号パルスの受光タイミングま
での時間を計測するが、受光信号パルスを、上記（５）
のようにバンドパスフィルタを通過させた場合、受光信
号パルスの立ち上がりタイミング（受光信号パルスが正
のパルスの時）は不安定であって、立ち下がりタイミン
グ（受光信号パルスが正のパルスの時）は常にゼロクロ
スタイミングであるために安定である。そこで、この発
明では、パルス光の投光タイミングから受光信号パルス
の立ち下がりタイミングまでの時間を計測して距離計測
を行う。なお、受光信号パルスを負のパルスとして処理
する時には、立ち上がりタイミングまでの時間を計測す
る。この発明において、受光信号パルスが基準レベルに
変化するタイミングとは、受光信号パルスを正のパルス
として処理する場合は、受光信号パルスの立ち下がりタ
イミングを意味し、受光信号パルスを負のパルスとして
処理する場合は、受光信号パルスの立ち上がりタイミン
グを意味する。

【００１７】

【発明の実施の形態】図２は、この発明の実施形態であ
る距離測定装置のブロック図である。

【００１８】レーザダイオード（以下、ＬＤという）１
０は、対象物１３に対してパルス光を投光する投光手段
であって、投光ドライバ１１によって駆動される。パル
ス光の投光タイミングの信号は、積分回路１２に入力さ
れ、後述の、距離測定のスタート（開始）タイミング信
号とされる。

【００１９】対象物１３に投光されたパルス光に対する
該対象物１３からの反射光は、フォトダイオード（以
下、ＰＤという）１４に受光される。ＰＤ１４の出力信
号は、バンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦという）１５
に入力し、ここで、受光パルスの基本波成分が抽出され
る。ＢＰＦ１５は、受光パルスの基本波成分の周波数だ
けを通過させるフィルタであって、このフィルタを通過
した受光パルスはその基本波の振動信号となって出力さ
れる。ＢＰＦ１５の出力信号は、ｎ段のアンプ１６〜１
８で増幅され、乗算回路２１でゲート信号形成回路２０
から出力されたゲート信号と論理積されて立ち下がり検
出回路２２に入力される。立ち下がり検出回路２２は、
乗算回路２１から出力される受光信号パルスの立ち下が
りタイミングを検出し、このタイミングの信号を、後述
の、距離測定のエンドタイミング信号として積分回路１
２に出力する。積分回路１２は、投光ドライバ１１から
出力されるスタートタイミング信号から上記エンドタイ
ミング信号までの時間だけ、所定の信号を積分すること
により、その積分値に対応する距離を計測する。

【００２０】前記ゲート信号形成回路２０は、ｎ−１段
目のアンプ１７の出力信号と、ノイズ検出回路１９で検
出したノイズ検出信号とに基づいてゲート信号を形成す
る。ノイズ検出回路１９は、ｎ段目のアンプ１８の出力
からノイズを検出する。ゲート信号形成回路２０で形成
されるゲート信号は、ｎ段目のアンプ１８の出力信号か
らノイズ信号を除去するゲート区間が設定されたもので
あり、これと、ｎ段目のアンプ１８の出力信号とを乗算
回路２１で乗算（論理積）することで、受光信号パルス
を形成する。

【００２１】図３は、上記距離測定装置のより詳細なブ
ロック図を示す。また、図４、図５、図６は、同距離測
定装置の動作波形図である。なお、図４、図５、図６の
信号波形と図３の信号位置との対応関係は、アルファベ
ット小文字で示している。

【００２２】図３において、図２のノイズ検出回路１９
は、タイミング制御回路３０、ワンショットマルチ３
１、乗算回路３２、ワンショットマルチ３３で構成され
る。また、ゲート信号形成回路２０は、コンパレータ３
５、ワンショットマルチ３６、加算回路３７、乗算回路
３８で構成される。また、図２の立ち下がり検出回路２
２は、ワンショットマルチ２２及び乗算回路３９で構成
される。

【００２３】ＬＤ１０を駆動する投光ドライバ１１に対
して、タイミング制御回路３０が投光クロックａを出力
する。投光クロックａは、図６に示すように、投光周期
Ｔの間隔で、出力される。投光ドライバ１１は、上記投
光クロックａを受けると、ＬＤ１０を駆動してＬＤ１０
にパルス光を投光させる。また、投光ドライバ１０は、
上記投光クロックを受けると、上記投光クロックａを微
分したスタートパルスｂを生成し、積分回路１２に出力
する。スタートパルスｂは、投光を開始したタイミング
を意味する。

【００２４】対象物１３（図２参照）で反射されて戻っ
てくる反射光はＰＤ１４で受光され、ＰＤ１４の出力は
Ｉ／Ｖ変換器４０で、電圧レベルの信号に変換される。
この信号は、ＢＰＦ１５で基本波の振動信号に変換され
て、ｎ段のアンプ群の最初のアンプ１６に入力される。

【００２５】ｎ段のアンプ１６〜１８は、各アンプの利
得が、ｎ−１段目のアンプ１７の出力で十分なＳ／Ｎを
確保できるようにされ、且つ、ｎ段目のアンプ１８の利
得が、信号増幅がやや飽和する程度になるように設定さ
れる。したがって、ｎ−１段目のアンプ１７の出力ｃ
と、ｎ段目のアンプ１８の出力ｄは、それぞれ、図４に
示すようになる。図４において、信号Ｓ１は、ＰＤ１４
から出力される信号がＢＰＦ１５を通過してさらにアン
プ１６、１７で増幅された受光信号パルス（基本波信
号）であり、ノイズ成分と十分に識別されうるＳ／Ｎが
確保されている。また、信号Ｓ２は、アンプ１８で増幅
された信号Ｓ１の前後にあるノイズ信号であり、信号Ｓ
３は、アンプ１８で増幅された受光信号パルスである。
この信号Ｓ３は、上記信号Ｓ１がｎ段目のアンプ１８で
増幅されて飽和するためパルス信号となる。ノイズを示
す信号Ｓ２は、外乱光から生じるノイズとアンプ等の回
路自身の特性から出るノイズとが合成されたものであ
る。

【００２６】上記のｃ及びｄの信号波形中、信号Ｓ１及
び信号Ｓ２に基づいてノイズ信号を除去するゲート区間
が設定されるゲート信号が形成される。

【００２７】コンパレタ３５は、ｎ−１段目のアンプ１
７の出力を、一定の基準レベルと比較することによって
パルス信号（信号ｅ）を形成する。図４に示すように、
この一定の基準レベルは、パルス立ち上がり時において
はレベルαとし、立ち下がり時においてはレベルβ（＝
０）とするヒステリシス特性を持たせる。立ち上がり時
の基準レベルをαとすることによって、信号ｅがノイズ
によって立ち上がるのを防ぎ、ヒステリシス特性によ
り、動作の安定を図っている。

【００２８】コンパレータ４１は、ｎ段目のアンプ１８
の飽和状態にある出力信号を、一定の基準レベルと比較
することによってパルス信号を形成する。図４におい
て、このコンパレータ４１の出力信号ｆは、信号Ｓ２に
対応する部分において、ノイズパルスがランダムに表れ
ている。

【００２９】上記コンパレータ４１から出力される信号
ｆは、乗算回路３２に入力され、タイミング制御回路３
０からの出力信号ｇと乗算（論理積）される。信号ｇ
は、ＬＤ１０でパルス光を投光する前のノイズを検出す
るための信号である。この信号ｇは、所定の基準となる
タイミングｔ１で立ち上がり、ｔ２で立ち下がる。ｔ２
は、図６に示すように、受光信号パルスが検出され得る
最短のタイミング、またはそれよりも早いタイミングに
設定される。ここで受光信号パルスが検出され得る最短
のタイミングとは、対象物１３が、距離測定装置の測定
範囲の最短測定距離に存在する場合において、受光信号
パルスが検出されるタイミングである。そして、ｔ３
は、受光信号パルスが受光され得る最長のタイミング、
またはそれよりも遅いタイミングに設定される。ここ
で、受光信号パルスが検出され得る最長のタイミングと
は、対象物１３が、距離測定装置の測定範囲の最長測定
距離に存在する場合において受光信号パルスが検出され
るタイミングである。図６において、信号ｆの「短」で
示す信号は、距離測定装置の測定範囲の最短測定距離に
存在する場合において、パルス光を周期Ｔで投光したと
きの検出した受光信号パルスを示している。また、信号
ｆの「長」で示す信号は、距離測定装置の測定範囲の最
長測定距離に存在する場合において、パルス光を周期Ｔ
で投光したときの検出した受光信号パルスを示してい
る。この２つのパルスの期間ＴＡは、距離測定対象とな
る対象物が存在しえる範囲と距離測定装置の配置位置に
基づいて決定される。図４に示す例では、ｔ２はスター
トパルスｂのタイミングにほぼ一致するように設定され
ている。このｔ２とｔ１の間隔は、約２μｓｅｃであ
る。

【００３０】上記乗算回路３２で、信号ｆと信号ｇを乗
算することによって、信号ｈが得られる。すなわち、信
号ｈは、受光信号の前後に位置するノイズ信号対応パル
スを示す。

【００３１】上記ワンショットマルチ３３は、乗算回路
３２の出力があった時、５μｓｅｃのパルス幅の信号ｉ
を出力する。この信号ｉは、上記ノイズ信号対応パルス
の最初のパルスによって形成されるため、図４に示すよ
うになる。なお、信号ｉのパルス幅は十分に長い期間に
しておくことが必要である。この例では、同パルス幅
を、投光クロックａの周期に等しい５μｓｅｃにされて
いる。

【００３２】前記コンパレータ３５の出力は、ワンショ
ットマルチ３６に入力され、所定のパルス幅の信号ｊが
形成される。コンパレータ３５の出力信号ｅは、ｎ−１
段目のアンプ１７の出力に基づいて形成されるパルス信
号であり、ワンショットマルチ３６は、この信号ｅの立
ち上がりから、一定のパルス幅の信号ｊを形成する。こ
の信号ｊのパルス幅は、図４に示すように、信号ｄの受
光信号パルスＳ３の１個のパルスが約２個分入る長さに
設定される。

【００３３】上記加算回路３７は、信号ｉと信号ｊを加
算（論理和）して、信号ｋを形成する。図４に示すよう
に、この信号ｋは、パルス幅Ｔ２において、信号ｄの受
光信号パルスＳ３を通過させ、その前後の区間Ｔ１およ
びＴ３において、ノイズ信号を除去するゲート区間を備
えている。

【００３４】上記ノイズ検出回路１９内のワンショット
マルチ３１は、スタートパルスｂより、一定のパルス幅
の信号ｌ（エル）を形成する。この信号ｌ（エル）のパ
ルス幅は、ほぼ１μｓｅｃに設定される。１μｓｅｃ
は、上記信号ｋのパルス幅Ｔ２を十分に含む長さであ
る。

【００３５】上記ゲート信号形成回路２０の乗算回路３
８は、信号ｋと信号ｌ（エル）を乗算（論理積）して、
信号ｍを形成する。この信号ｍは、受光信号パルスＳ３
を受信するタイミングにより、図５のｍ１の実線で示す
パルスになったり、ｍ２の点線で示すパルスになったり
する等、時間軸上で変動する。この乗算回路３８の出力
信号ｍが、ノイズ信号を除去するゲート区間の設定され
た最終的なゲート信号である。

【００３６】上記乗算回路２１は、乗算回路３８の出力
信号ｍとコンパレータ４１の出力信号ｆとを乗算（論理
積）して、信号ｎを形成する。図５に示すように、信号
ｎは、信号ｄにおいて、ノイズを示す信号Ｓ２が除去さ
れ、受光信号パルスＳ３だけが表れたものなっている。
ワンショットマルチ２２は、この信号ｎの立ち下がりタ
イミングｔ５を検出する。そして、乗算回路３９は、ワ
ンショットマルチ２２の出力信号ｏと信号ｎとを乗算
（論理積）して、信号ｐを出力する。信号ｐはストップ
パルスとして上記積分回路１２に出力される。

【００３７】ここで、ワンショットマルチ２２を設ける
ことによって、信号ｎの立ち下がりタイミングｔ５を検
出し、このタイミングをストップタイミングとしてスト
ップパルスｐを積分回路１２に出力しているが、このタ
イミングｔ５は、信号ｄから明らかなように、受光パル
ス信号Ｓ３のゼロクロスタイミングである。したがっ
て、このタイミングｔ５は受光信号のレベルに係わらず
安定したタイミングとなり、距離計測の正確性を担保す
ることができる。ストップパルスｐの立ち上がりタイミ
ングは、信号ｃから形成される信号ｍによって、実際の
信号よりも遅れが生じているため、距離計測を行う上に
おいて正確なものとはならない。なお、ストップパルス
ｐを負のパルスとして形成した時には、その立ち上がり
タイミングがストップタイミングとなる。

【００３８】このようにして、スタートパルスｂによる
スタートタイミングとストップパルスｐによるストップ
タイミングとが形成され、積分回路１２において、それ
らのタイミング間において、所定の信号の積分が行われ
る。信号ｑは、積分回路１２の出力信号である。この信
号ｑは、Ａ／Ｄ変換器４２でディジタル化され、演算回
路４３に入力されて、所定の演算式により距離が求めら
れる。なお、演算回路４３で実際に距離を求めるには、
次の連立方程式からａ及びｂを求め、Ｌ＝ａＤ＋ｂの式
によって、距離Ｌを求める。

【００３９】Ｌ１＝ａＤ１＋ｂ Ｌ２＝ａＤ２＋ｂ すなわち、上記式において、任意の２点までの既知の距
離Ｌ１、Ｌ２におけるディジタル値（Ａ／Ｄ変換器４２
の出力値）Ｄ１、Ｄ２を取得する。この値を上記連立方
程式に代入することによって、ａ及びｂの値を求める。
なお、ＰＤ１４の出力信号から上記ＢＰＦ１５で基本波
成分を抽出することによって、距離計測が正確になる理
由について図７を参照して説明する。

【００４０】図７に示すように、ＢＰＦ１５を使用せず
に、受光信号のタイミングを検出しようとすれば、その
立ち上がりタイミングは、受光信号のパワーが「大」の
場合と「小」の場合とで異なってくるために、この時間
差に相当する距離計測誤差が生じる。これに対し、この
受光信号をＢＰＦ１５を通過させて、単一周波数成分の
信号、すなわち基本波成分の信号を抽出すれば、受信信
号のパワーが「大」であろうと「小」であろうと、ゼロ
クロス、を通過するタイミングは変わらない。

【００４１】以上の理由から、アンプ１６に入力する信
号をＢＰＦ１５で抽出した基本波成分とする。

【００４２】本実施形態の距離測定装置では、ｎ段目の
アンプの出力信号と、ｎ−１段目のアンプの出力信号の
状態によって、ゲート信号ｋの形状が変わってくる。ま
た、ｎ−１段目のアンプ１７の出力信号の状態と、ｎ段
目のアンプ１８の出力信号の状態によっては距離計測が
できない場合もある。

【００４３】以下、このことについて図８及び図９を参
照して説明する。図８は、ｎ−１段目のアンプ１７の出
力信号の状態と、ｎ段目のアンプ１８の出力信号の状態
と、距離計測の可能性の関係を示している。図におい
て、「ｎ段目の信号」は、ｎ段目のアンプ１８の出力信
号中の受光信号パルス（図４の信号Ｓ３）を意味し、
「ｎ−１段目の信号」は、ｎ−１段目のアンプ１７の出
力信号中の受光信号パルス（図４の信号Ｓ１）を意味す
る。また、「ｎ段目のノイズ」は、ｎ段目のアンプ１８
の出力信号中のノイズ信号（図４の信号Ｓ２）を意味す
る。また、図中○は計測可能であることを示し、×は計
測不可であることを示し、／は状態があり得ないことを
示している。

【００４４】図９は、図８の〜の状態の時のゲート
信号ｋを示している。及びの状態は、あり得ない
（ｎ−１段目の受光信号パルスがあって、ｎ段目の受光
信号パルスがない、ことはあり得ない）ので、図９にお
いては信号ｋを示していない。なお、の状態は、計測
不可となっているが、これは、図９に示すように、信号
ｋが、受信信号の存在期間（図の中央部分）において
“Ｌ”となっているからである。この期間で“Ｌ”とな
るのは、ｎー１段目の受光信号パルス（図４の信号Ｓ
１）を検出出来ないため、信号ｅが形成されないためで
ある。しかし、ｎ−１段目のアンプ１７で受光信号を検
出できず、ｎ段目のアンプ１８で受光信号を検出できる
状態は、受光信号がかなり低レベルである状態であるた
め、このような場合は距離測定できなくてもそれほど大
きな問題とはならない。むしろ、ｎ−１段目のアンプ１
７で、対象物に対応する受光信号パルスを十分なＳ／Ｎ
で検出できるよう、アンプ１６〜１７の利得が設定され
ているため、の状態は略ありえない状態である。

【００４５】一方、の状態は、ノイズがほとんど検出
されない状態であるため、受光信号パルスのレベルが低
くても距離計測が可能である。したがって、の状態で
は、ゲート信号ｋは”Ｈ”を維持する。また、および
の状態は、検出可能なゲート信号が出力されるだけで
あって、ｎ段目のアンプ１８の出力に受光信号パルスが
表れない状態である。この状態は、対象物のない状態で
あるから、実際には距離計測については考慮する必要が
ない。

【００４６】以上、詳述したように、図３の乗算回路２
１でゲート信号に乗算される受光信号パルスｆは、常
に、ｎ段目（最終段）のアンプ１８の出力信号をコンパ
レータ４１を通して得られる信号であるため、受光信号
パルスのＳ／Ｎの状況にかかわらず、積分回路１２で積
分を停止するストップタイミングは一定である。このた
め、高精度な距離計測を行うことができる。

【００４７】なお、本実施形態では、ＢＰＦ１５を用い
て、受光パルスの基本波成分（単一周波数成分）を得る
ようにしたが、ゼロクロスタイミングの信号を得るに
は、微分回路を用いることも可能である。また、多少計
測精度は低下するが、ＢＰＦ１５がなくても振動波形は
表れるため、距離計測は可能である。また、ゲート信号
を形成するのに、ｎ−１段目のアンプ１７の出力信号を
利用したが、これ以前のアンプの出力信号を利用するこ
とも可能である。

【００４８】

【発明の効果】この発明によれば、受信信号のレベルの
大小に関わらず、信号処理は同じであるため、正確に対
象物までの距離を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の受光信号回路の構成図

【図２】この発明の実施形態の距離測定装置のブロック
図

【図３】上記距離測定装置のより詳細なブロック図

【図４】上記距離測定装置の動作波形図

【図５】上記距離測定装置の他の動作波形図

【図６】上記距離測定装置の他の動作波形図

【図７】ＢＰＦの動作を説明する図

【図８】受光信号とノイズの関係を示す図

【図９】ゲート信号の変化を示す図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F112 AD01 BA07 CA12 EA05 EA11 FA33 5J084 AA05 AD01 BA04 BA36 CA03 CA27 CA44 CA49 CA55 EA04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対象物にパルス光を投光する投光手段と、 前記投光手段で投光されたパルス光が前記対象物で反射
   されて戻ってくる反射光を受光する受光手段と、 前記投光手段による投光から前記受光手段による受光ま
   での所要時間に基づいて前記対象物までの距離を計測す
   る距離測定装置において、 受光手段から出力される信号中のノイズ信号を検出する
   ノイズ検出手段と、 前記ノイズ信号を除去するゲート区間が設定されるゲー
   ト信号を形成するゲート信号形成手段と、 前記受光手段から出力される信号を利得が一定のアンプ
   で増幅した信号と前記ゲート信号とに基づいて受光信号
   だけを抽出して前記対象物までの距離を計測する距離計
   測手段と、 を備えてなる距離測定装置。
2. 【請求項２】 前記ノイズ検出手段は、前記パルス光の
   投光タイミング前のノイズ信号を検出することを特徴と
   する、請求項１記載の距離測定装置。
3. 【請求項３】前記アンプはｎ段接続のアンプで構成し、
   前記ノイズ検出手段は、ｎ段目のアンプの出力信号から
   ノイズ信号を検出し、前記ゲート信号形成手段は、ｎ段
   目以前のアンプの出力信号と前記ノイズ検出手段のノイ
   ズ検出信号とに基づいて前記ゲート信号を形成すること
   を特徴とする、請求項２記載の距離測定装置。
4. 【請求項４】前記受光手段と前記アンプとの間に前記受
   光手段から出力される信号の単一周波数成分を通過させ
   るバンドパスフィルタを接続し、前記ｎ段目のアンプの
   出力信号に前記受光信号として単一周波数成分の受光信
   号パルスが形成されるようにしたことを特徴とする、請
   求項２または３のいずれかに記載の距離測定装置。
5. 【請求項５】前記距離計測手段は、前記パルス光の投光
   タイミングから前記受光信号パルスが基準レベルに変化
   するタイミングまでの時間を計測して前記対象物までの
   距離を検出することを特徴とする請求項４記載の距離測
   定装置。
6. 【請求項６】対象物にパルス光を投光する投光手段と、 前記投光手段で投光されたパルス光が前記対象物で反射
   されて戻ってくる反射光を受光する受光手段と、 前記受光手段の出力信号を増幅するｎ段接続のアンプ
   と、 ｎ段目のアンプの出力信号からノイズ信号を検出するノ
   イズ検出手段と、 ｎ段目以前のアンプの出力信号と前記ノイズ検出手段の
   ノイズ検出信号とに基づいて前記ノイズ信号を除去する
   ゲート区間が形成されるゲート信号を形成するゲート信
   号形成手段と、 前記受光手段から出力される信号と前記ゲート信号を論
   理積することにより受光信号だけを抽出して出力する受
   光信号出力手段と、 を備えたことを特徴とする、受光信号回路。