JP2690673B2 - イメージレーザレーダ装置 - Google Patents
イメージレーザレーダ装置Info
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- JP2690673B2 JP2690673B2 JP5080799A JP8079993A JP2690673B2 JP 2690673 B2 JP2690673 B2 JP 2690673B2 JP 5080799 A JP5080799 A JP 5080799A JP 8079993 A JP8079993 A JP 8079993A JP 2690673 B2 JP2690673 B2 JP 2690673B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はイメージレーザレーダ装
置に関するものである。
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】位相比較法（光変調位相比較法）を用い
た測距が知られている。これは、正弦波で輝度変調した
連続波（光ビーム）を送出し、被写体からの反射光を受
信して検波した後、送出波と検出波の位相を比較するこ
とにより測距するものである。この測距において、受信
器側でゲートをかけることにより測距のＳ／Ｎを向上さ
せる技術が、例えば特開平２−１３８７８号公報に開示
されている。これによれば、被写体までの大気中に存在
する散乱体などに影響されることなく、被写体までの距
離を正確に測定することができる。
た測距が知られている。これは、正弦波で輝度変調した
連続波（光ビーム）を送出し、被写体からの反射光を受
信して検波した後、送出波と検出波の位相を比較するこ
とにより測距するものである。この測距において、受信
器側でゲートをかけることにより測距のＳ／Ｎを向上さ
せる技術が、例えば特開平２−１３８７８号公報に開示
されている。これによれば、被写体までの大気中に存在
する散乱体などに影響されることなく、被写体までの距
離を正確に測定することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来技
術では、被写体からの反射光の受信手段について、格別
の工夫がされておらず、このため実用的価値が不十分で
ある。ところで、レーザレンジゲート動作を行なう受信
手段として、近接型ＩＩ（イメージインテンシファイヤ
ー）管と呼ばれるものがある。このデバイスによれば、
被写体からの微弱な光信号をも、増強したイメージとし
て再生できる。
術では、被写体からの反射光の受信手段について、格別
の工夫がされておらず、このため実用的価値が不十分で
ある。ところで、レーザレンジゲート動作を行なう受信
手段として、近接型ＩＩ（イメージインテンシファイヤ
ー）管と呼ばれるものがある。このデバイスによれば、
被写体からの微弱な光信号をも、増強したイメージとし
て再生できる。
【０００４】そこで本発明は、この近接型ＩＩ管の特徴
を活用することにより、従来にはない新規のイメージレ
ーザレーダ装置を提供することを目的としている。
を活用することにより、従来にはない新規のイメージレ
ーザレーダ装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるイメージ
レーザレーダ装置は、所定周波数で輝度変調された出射
光を被写体に投射するレーザ光源と、被写体からの反射
光を受光して像増強する機能を有し、所定周波数でゲイ
ンが変調されるイメージインテンシファイヤー管と、こ
のイメージインテンシファイヤー管のゲイン変調周期の
略１／４以下の周期であってゲインが単調に増加または
減少する期間においてのみイメージインテンシファイヤ
の出力をオンとするゲート手段とを備えることを特徴と
する。
レーザレーダ装置は、所定周波数で輝度変調された出射
光を被写体に投射するレーザ光源と、被写体からの反射
光を受光して像増強する機能を有し、所定周波数でゲイ
ンが変調されるイメージインテンシファイヤー管と、こ
のイメージインテンシファイヤー管のゲイン変調周期の
略１／４以下の周期であってゲインが単調に増加または
減少する期間においてのみイメージインテンシファイヤ
の出力をオンとするゲート手段とを備えることを特徴と
する。
【０００６】
【作用】本発明では、イメージインテンシファイヤ管の
光電面またはＭＣＰ（マイクロチャンネルプレート）に
パルスまたは正弦波電圧を印加し、同時に被写体には上
記イメージインテンシファイヤ管の変調周波数と同一ま
たは少しずれた周波数で輝度変調されたレーザ光を照射
しているため、イメージインテンシファイヤ管への印加
電圧信号と被写体からの反射光強度信号は互いに同期し
ている。従って、イメージレーザレーダ装置から被写体
までの距離に応じて（正確には変調波の１／２波長の範
囲内で）、上記印加電圧信号と反射光強度信号の位相差
が変化し、イメージインテンシファイヤ管によって増幅
される信号の強度が変化する。よって、イメージレーザ
レーダ装置と被写体との距離が、変調波の１／２波長だ
け変化する度に、濃淡が周期的に繰り返される。また、
ゲート手段による制御により、イメージインテンシファ
イヤ管のゲイン変調周期の略１／４以下の周期であって
ゲインが単調増加（または単調減少）する期間のみイメ
ージインテンシファイヤ管の出力をオンとすることで、
上記周期的に変化する濃淡イメージのうち、特定の１周
期に対応する距離範囲内において、被写体までの距離情
報を、近い位置は明るく（または暗く）、遠い位置では
暗い（または明るい）画像の濃淡イメージで得ることが
できる。
光電面またはＭＣＰ（マイクロチャンネルプレート）に
パルスまたは正弦波電圧を印加し、同時に被写体には上
記イメージインテンシファイヤ管の変調周波数と同一ま
たは少しずれた周波数で輝度変調されたレーザ光を照射
しているため、イメージインテンシファイヤ管への印加
電圧信号と被写体からの反射光強度信号は互いに同期し
ている。従って、イメージレーザレーダ装置から被写体
までの距離に応じて（正確には変調波の１／２波長の範
囲内で）、上記印加電圧信号と反射光強度信号の位相差
が変化し、イメージインテンシファイヤ管によって増幅
される信号の強度が変化する。よって、イメージレーザ
レーダ装置と被写体との距離が、変調波の１／２波長だ
け変化する度に、濃淡が周期的に繰り返される。また、
ゲート手段による制御により、イメージインテンシファ
イヤ管のゲイン変調周期の略１／４以下の周期であって
ゲインが単調増加（または単調減少）する期間のみイメ
ージインテンシファイヤ管の出力をオンとすることで、
上記周期的に変化する濃淡イメージのうち、特定の１周
期に対応する距離範囲内において、被写体までの距離情
報を、近い位置は明るく（または暗く）、遠い位置では
暗い（または明るい）画像の濃淡イメージで得ることが
できる。
【０００７】
【実施例】以下、図１，２を参照して本発明の一実施例
を説明する。図１は実施例に係るイメージレーザレーダ
装置の構成を示すブロック図であり、図２はこの実施例
の動作を示す波形図である。図１に示す通り、本実施例
のイメージレーザレーダ装置は、被写体１に正弦波で輝
度変調されたレーザ光を投射するレーザ光源２と、被写
体１からの反射光を受光するイメージインテンシファイ
ヤ管３と、これらの動作をコントロールする回路系とを
備えて構成されている。
を説明する。図１は実施例に係るイメージレーザレーダ
装置の構成を示すブロック図であり、図２はこの実施例
の動作を示す波形図である。図１に示す通り、本実施例
のイメージレーザレーダ装置は、被写体１に正弦波で輝
度変調されたレーザ光を投射するレーザ光源２と、被写
体１からの反射光を受光するイメージインテンシファイ
ヤ管３と、これらの動作をコントロールする回路系とを
備えて構成されている。
【０００８】正弦波発生回路４１は輝度変調、ゲイン変
調およびゲート動作タイミングの基準となる正弦波電圧
を発生するもので、その出力は位相調整回路４２Ａ，４
２Ｂを経て増幅器４３Ａ，４３Ｂに与えられる。位相調
整回路４２Ａ，Ｂは正弦波発生回路４１の出力に位相差
を与えるもので、増幅器４３Ａ，Ｂは位相差の与えられ
た正弦波電圧を単に増幅する。ＤＣ電源回路４４からＤ
Ｃ電力が供給されるＲＦ重畳回路４５は、増幅器４３Ａ
からの正弦波電圧を搬送波すなわち所定のＲＦに重畳
し、レーザ光源２に与える。レーザダイオード等のレー
ザ光源２からのレーザ光はミラー５に形成されたスルー
ホールを通して、被写体１に向けて空間中に投射され
る。なお、被写体１とレーザ光源２の間の空間中には、
散乱等を生じさせる障害物質６が浮遊して存在してい
る。
調およびゲート動作タイミングの基準となる正弦波電圧
を発生するもので、その出力は位相調整回路４２Ａ，４
２Ｂを経て増幅器４３Ａ，４３Ｂに与えられる。位相調
整回路４２Ａ，Ｂは正弦波発生回路４１の出力に位相差
を与えるもので、増幅器４３Ａ，Ｂは位相差の与えられ
た正弦波電圧を単に増幅する。ＤＣ電源回路４４からＤ
Ｃ電力が供給されるＲＦ重畳回路４５は、増幅器４３Ａ
からの正弦波電圧を搬送波すなわち所定のＲＦに重畳
し、レーザ光源２に与える。レーザダイオード等のレー
ザ光源２からのレーザ光はミラー５に形成されたスルー
ホールを通して、被写体１に向けて空間中に投射され
る。なお、被写体１とレーザ光源２の間の空間中には、
散乱等を生じさせる障害物質６が浮遊して存在してい
る。
【０００９】被写体１からの反射光は、ミラー５で反射
されレンズ７を介してイメージインテンシファイヤ管３
に入射されるよう構成される。イメージインテンシファ
イヤ管３は受光面板の内面に光電面３１を有し、出力面
であるファイバ光学プレート３２の内面には螢光面３３
を有し、光電面３１と螢光面３３の間の真空容器中には
電子増倍用のＭＣＰ３４が設けられている。そして、螢
光面３３の光学像はファイバ光学プレート３２およびリ
レーレンズ８を介してＴＶカメラ９により撮像される。
されレンズ７を介してイメージインテンシファイヤ管３
に入射されるよう構成される。イメージインテンシファ
イヤ管３は受光面板の内面に光電面３１を有し、出力面
であるファイバ光学プレート３２の内面には螢光面３３
を有し、光電面３１と螢光面３３の間の真空容器中には
電子増倍用のＭＣＰ３４が設けられている。そして、螢
光面３３の光学像はファイバ光学プレート３２およびリ
レーレンズ８を介してＴＶカメラ９により撮像される。
【００１０】ここで、イメージインテンシファイヤ管３
の光電面３１には増幅器４３Ｂの出力、すなわち正弦波
電圧が与えられ、これによってゲイン変調がなされてい
る。また、正弦波発生回路４１からの正弦波電圧は波形
整形回路４６で波形整形され、分周および遅延回路４７
を経てゲート幅設定回路４８に与えられる。そして、ゲ
ート幅設定回路４８の出力はＭＣＰゲート駆動回路４８
に与えられ、この出力はＭＣＰ３４に印加されてゲート
動作がされる。
の光電面３１には増幅器４３Ｂの出力、すなわち正弦波
電圧が与えられ、これによってゲイン変調がなされてい
る。また、正弦波発生回路４１からの正弦波電圧は波形
整形回路４６で波形整形され、分周および遅延回路４７
を経てゲート幅設定回路４８に与えられる。そして、ゲ
ート幅設定回路４８の出力はＭＣＰゲート駆動回路４８
に与えられ、この出力はＭＣＰ３４に印加されてゲート
動作がされる。
【００１１】上記実施例の動作を図２のタイミングチャ
ートにより説明する。図２において、正弦波電圧波形
（Ａ）は正弦波発生回路４１の出力波形、光強度波形
（Ｂ）はレーザ光源２の出力レーザ光の強度波形、波形
（Ｃ）はイメージインテンシファイヤ管３の光電面３１
に入射する被写体１からの反射光の強度波形を示してい
る。ここで、波形（Ａ）と波形（Ｂ）の間の位相差Ｔ1
は、位相調整回路４２Ａによって設定されたものであ
り、波形（Ｂ）と（Ｃ）の間の位相差Ｔ2 は、レーザ光
の空間中の伝播による時間遅れである。
ートにより説明する。図２において、正弦波電圧波形
（Ａ）は正弦波発生回路４１の出力波形、光強度波形
（Ｂ）はレーザ光源２の出力レーザ光の強度波形、波形
（Ｃ）はイメージインテンシファイヤ管３の光電面３１
に入射する被写体１からの反射光の強度波形を示してい
る。ここで、波形（Ａ）と波形（Ｂ）の間の位相差Ｔ1
は、位相調整回路４２Ａによって設定されたものであ
り、波形（Ｂ）と（Ｃ）の間の位相差Ｔ2 は、レーザ光
の空間中の伝播による時間遅れである。
【００１２】円周の波形（Ｄ）は光電面３１の電圧波形
であり、これは波形（Ｃ）つまりイメージインテンシフ
ァイヤ管３への入力光の強度変化と同期している。波形
（Ｅ）はＭＣＰ３４に与えられるゲート電圧であり、ゲ
ート電圧が正になっている期間のみ、ＭＣＰ３４による
光電子増倍がされる。つまり、その前後の期間Ｔ3 ，Ｔ
4 の期間はシャッタが閉じられたのと同じになるので、
波形（Ｅ）のパルス期間のみ、被写体１の情報がイメー
ジとして撮られることになる。なお、波形（Ｅ）のパル
ス間隔Ｔ5 のタイミングは分周および遅延回路４７によ
って調整される。
であり、これは波形（Ｃ）つまりイメージインテンシフ
ァイヤ管３への入力光の強度変化と同期している。波形
（Ｅ）はＭＣＰ３４に与えられるゲート電圧であり、ゲ
ート電圧が正になっている期間のみ、ＭＣＰ３４による
光電子増倍がされる。つまり、その前後の期間Ｔ3 ，Ｔ
4 の期間はシャッタが閉じられたのと同じになるので、
波形（Ｅ）のパルス期間のみ、被写体１の情報がイメー
ジとして撮られることになる。なお、波形（Ｅ）のパル
ス間隔Ｔ5 のタイミングは分周および遅延回路４７によ
って調整される。
【００１３】図２の波形（Ｆ）はイメージインテンシフ
ァイヤ管３の螢光面３３の電圧波形、つまりＴＶカメラ
９への光出力波形である。すなわち、波形（Ｅ）のよう
にＭＣＰ３４の電圧が正のとき以外は、螢光面３３の光
出力はゼロとなり、ＭＣＰ３４の電圧が正でゲートが開
いているときのみ、螢光面３３はイメージを出力する。
このとき、ゲートが開いている期間は、波形（Ｃ）に示
す光電面３１への入力光強度が単調に減少する期間およ
び光電面３１への電圧（波形（Ｄ））が単調に減少する
（つまり、ゲインが単調に減少する）期間の両方に対応
しているので、ＭＣＰ電圧がオンの期間のみの像は一定
の距離範囲の像となり、かつ近い位置は明るく、遠い位
置は暗く濃淡で表示されることになる。
ァイヤ管３の螢光面３３の電圧波形、つまりＴＶカメラ
９への光出力波形である。すなわち、波形（Ｅ）のよう
にＭＣＰ３４の電圧が正のとき以外は、螢光面３３の光
出力はゼロとなり、ＭＣＰ３４の電圧が正でゲートが開
いているときのみ、螢光面３３はイメージを出力する。
このとき、ゲートが開いている期間は、波形（Ｃ）に示
す光電面３１への入力光強度が単調に減少する期間およ
び光電面３１への電圧（波形（Ｄ））が単調に減少する
（つまり、ゲインが単調に減少する）期間の両方に対応
しているので、ＭＣＰ電圧がオンの期間のみの像は一定
の距離範囲の像となり、かつ近い位置は明るく、遠い位
置は暗く濃淡で表示されることになる。
【００１４】上記実施例では、イメージインテンシファ
イヤ管３のゲインおよび被写体１からの反射光の強度が
単調減少する期間に、イメージインテンシファイヤ管３
のゲート期間を設定しているが、ゲインおよびイメージ
インテンシファイヤ管３への入射光強度が単調増加する
期間に、イメージインテンシファイヤ管３のゲート期間
を設定してもよい。このようにすると、一定の距離範囲
内にある被写体のうち、近いものが暗く、遠いものが明
るく濃淡表示される。
イヤ管３のゲインおよび被写体１からの反射光の強度が
単調減少する期間に、イメージインテンシファイヤ管３
のゲート期間を設定しているが、ゲインおよびイメージ
インテンシファイヤ管３への入射光強度が単調増加する
期間に、イメージインテンシファイヤ管３のゲート期間
を設定してもよい。このようにすると、一定の距離範囲
内にある被写体のうち、近いものが暗く、遠いものが明
るく濃淡表示される。
【００１５】また、ゲインの変調はイメージインテンシ
ファイヤ管３のＭＣＰへの印加電圧を正弦波変調するこ
とで行ない、イメージインテンシファイヤ管３の光電面
３１への電圧をオン，オフさせることでゲート動作を行
なわせてもよい。
ファイヤ管３のＭＣＰへの印加電圧を正弦波変調するこ
とで行ない、イメージインテンシファイヤ管３の光電面
３１への電圧をオン，オフさせることでゲート動作を行
なわせてもよい。
【００１６】さらに、被写体１の反射率の差によるイメ
ージの濃淡差を補正してもよい。すなわち、レーザ光源
２を直流点灯させてイメージインテンシファイヤ管３も
変調動作させないで、被写体１からの反射光をあらかじ
め計測しておく。そして、上述した実施例の計測を行な
うときに、この直流点灯、無変調で計測しておいたデー
タを用いて、正弦波点灯および正弦波変調におけるイメ
ージデータを補正することにより、被写体１の反射率の
差による濃淡の差をキャンセルする。ここで、距離情報
の読み出しをＴＶカメラ９で行なうものとすれば、画像
メモリを用いて補正用の撮像と計測用の撮像を交互に繰
り返すことにより、ダイナミックに距離情報が得られ
る。
ージの濃淡差を補正してもよい。すなわち、レーザ光源
２を直流点灯させてイメージインテンシファイヤ管３も
変調動作させないで、被写体１からの反射光をあらかじ
め計測しておく。そして、上述した実施例の計測を行な
うときに、この直流点灯、無変調で計測しておいたデー
タを用いて、正弦波点灯および正弦波変調におけるイメ
ージデータを補正することにより、被写体１の反射率の
差による濃淡の差をキャンセルする。ここで、距離情報
の読み出しをＴＶカメラ９で行なうものとすれば、画像
メモリを用いて補正用の撮像と計測用の撮像を交互に繰
り返すことにより、ダイナミックに距離情報が得られ
る。
【００１７】
【発明の効果】以上の通り、本発明では、イメージイン
テンシファイヤ管のゲインを正弦波変調し、同時に被写
体には上記イメージインテンシファイヤ管の変調周波数
と同一または少しずれた周波数で輝度変調されたレーザ
光を照射しているので、距離に応じて濃淡が周期的に繰
り返して変化する情報が得られる。さらに、ゲート手段
の制御により、イメージインテンシファイヤ管のゲイン
変調周期の略１／４以下の周期であってゲインが単調増
加（または単調減少）する期間のみイメージインテンシ
ファイヤ管の出力をオンとすることで、特定の距離範囲
内における被写体までの距離情報を、近い位置は明るく
（または暗く）、遠い位置では暗い（または明るい）画
像の濃淡イメージで得ることができる。
テンシファイヤ管のゲインを正弦波変調し、同時に被写
体には上記イメージインテンシファイヤ管の変調周波数
と同一または少しずれた周波数で輝度変調されたレーザ
光を照射しているので、距離に応じて濃淡が周期的に繰
り返して変化する情報が得られる。さらに、ゲート手段
の制御により、イメージインテンシファイヤ管のゲイン
変調周期の略１／４以下の周期であってゲインが単調増
加（または単調減少）する期間のみイメージインテンシ
ファイヤ管の出力をオンとすることで、特定の距離範囲
内における被写体までの距離情報を、近い位置は明るく
（または暗く）、遠い位置では暗い（または明るい）画
像の濃淡イメージで得ることができる。
【図１】実施例のイメージレーザレーダ装置の構成図。
【図２】実施例の動作を示す波形図。
１…被写体、２…レーザ光源、３…イメージインテンシ
ファイヤ管、３１…光電面、３２…ファイバ光学プレー
ト、３３…螢光面、３４…ＭＣＰ、４１…正弦波発生回
路、４２…位相調整回路、４３…増幅器、４４…ＤＣ電
源回路、４５…ＲＦ重畳回路、４６…波形整形回路、４
７…分周および遅延回路、４８…ゲート幅設定回路、４
９…ＭＣＰゲート駆動回路。
ファイヤ管、３１…光電面、３２…ファイバ光学プレー
ト、３３…螢光面、３４…ＭＣＰ、４１…正弦波発生回
路、４２…位相調整回路、４３…増幅器、４４…ＤＣ電
源回路、４５…ＲＦ重畳回路、４６…波形整形回路、４
７…分周および遅延回路、４８…ゲート幅設定回路、４
９…ＭＣＰゲート駆動回路。
Claims (1)
- 【請求項１】 所定周波数で輝度変調された、出射光を
被写体に投射するレーザ光源と、前記被写体からの反射
光を受光して像増強する機能を有し、前記所定周波数で
ゲインが変調されるイメージインテンシファイヤー管
と、このイメージインテンシファイヤー管のゲイン変調
周期の略１／４以下の周期であってゲインが単調に増加
または減少する期間においてのみ前記イメージインテン
シファイヤの出力をオンとするゲート手段とを備えるこ
とを特徴とするイメージレーザレーダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5080799A JP2690673B2 (ja) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | イメージレーザレーダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5080799A JP2690673B2 (ja) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | イメージレーザレーダ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06294868A JPH06294868A (ja) | 1994-10-21 |
| JP2690673B2 true JP2690673B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=13728514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5080799A Expired - Fee Related JP2690673B2 (ja) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | イメージレーザレーダ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2690673B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3840341B2 (ja) | 1998-10-15 | 2006-11-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 立体情報検出方法及び装置 |
| CN104457590A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-03-25 | 上海电缆研究所 | 基于激光测距的导线弧垂监测装置及监测方法 |
-
1993
- 1993-04-07 JP JP5080799A patent/JP2690673B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06294868A (ja) | 1994-10-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080829 Year of fee payment: 11 |
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