JP3188282B2 - 距離測定装置 - Google Patents

距離測定装置

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  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は、光電受光器及び好ましくはこの
光電受光器に沿って延在する光電発光器からなり、当該
光電発光器は測定経路及びその端部に設けられた反射性
ターゲットを介して高周波変調光ビーム列を交互に発す
る距離測定装置に関する。
【０００２】
【背景技術】この距離測定装置においては、発光器／受
光器からターゲットへの距離が、該発光器／受光器間に
設けられた既知の長さの基準経路を介して測定される。
更に、電子評価回路はマイクロプロセッサを含み、かつ
測定経路を経て伝送時間の相違について択一的に光ビー
ムパルス列を評価する一方、これによって、光速及び基
準経路のに既知長を考慮しつつ発光器／受光器とターゲ
ットとの間の距離を推定する。かかる距離測定装置が西
独公開公報ＤＥ−ＯＳ ３４ ２９ ０６２に開示され
ており、この装置は、２ないし１０メートルの範囲の距
離を数ミリメートルの範囲の精度をもって測定する。こ
のようにして、コンテナ又は棚の充填度が検知されて、
この検知情報が電子経路を経て中央制御手段に供給され
る。
【０００３】かかる距離測定装置は、通常、測定受光器
及び基準受光器を含み、これらの２つの受光器の異なる
ドリフトが問題であり、しかも、受光用のホトダイオー
ドの異なる空乏層容量及び反応的差による好ましからざ
る影響が生ずる。他方、単一の発光ダイオードを用いた
場合は、測定及び基準経路間のクロストークの問題があ
る。
【０００４】
【発明の目的】本発明の目的はドリフトに対して感応し
ない受信回路を有してＳ／Ｎ比が改善され、スタート位
置に拘らず測定及び基準経路が選択自在であってクロス
トークダンピング作用が大なる距離測定装置を提供する
ことである。
【０００５】
【発明の構成】上記した目的を達成するために本発明に
よる距離測定装置は２つの光電発光素子、特に、半導体
発光素子好ましくはレーザダイオードを有し、これらの
２つの発光素子は相補的態様にて電子的に切り換えら
れ、一方の発光素子は測定経路を経て光波列を送出し、
他方の発光素子は基準経路を経て光波列を送出する。そ
して、受光器は、特に半導体受光素子、好ましくは、ホ
トダイオードからなる発光素子を有し、このホトダイオ
ード素子は測定経路を経た光パルス列及び基準経路を経
た光パルス列の双方を受光する。
【０００６】本発明の構成における特徴点は、測定さる
べき距離の大きさのオーダの波長を光パルス列が有する
点と、電子的評価回路が測定経路を経た光パルス列及び
基準経路を経た光パルス列の変調の位相差を測定する点
とである。本発明による距離測定装置においては、相補
的にスイッチングされる２つのレーザダイオードが発光
側において測定及び基準チャンネル用として用いられ、
受光側において単一のフォトダイオード素子が設けられ
る。このような構成によって、測定及び基準チャンネル
用の２つの受光素子を用いる方式又は単一の電気的基準
経路を用いる方式に比して次のような有利点が挙げられ
る。
【０００７】−受光回路はドリフトが大である。受光回
路のホトダイオードの空乏層容量又は応答時間変化が基
準経路によって検知されること。 −アバランシェ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ）ホトダイオード
による単純な動作が可能であること。電圧の温度依存性
フォローアップ制御によって対応するホトダイオードの
パラメータ変化を生ずるがこれは基準経路によって検知
される。本発明によれば、唯一のアバランシェダイオー
ドが必要である。
【０００８】−Ｓ／Ｎ比が改善されること。本発明によ
れば、ホトダイオードの容量は高Ｑファクタの発振回路
に組み合せられる。インピーダンスの実数部が高周波域
において増大する。基準経路から位相ドリフトが検知さ
れる。 −測定及び基準チャンネルの間の高クロストークダンピ
ングが実現出来ること。オフ状態のレーザダイオードの
空乏方向において負ポテンシァルが与えられるという回
路構成の故にオフ状態のレーザダイオード光信号を発す
ることがない。クロストークダンピングは、測定及び遷
移経路の間における光学的分離及び／又は受光素子への
発光素子への電磁的結合により決定される。
【０００９】−測定経路用の光学的コリメーション系の
単純化が可能であり、ビームスプリッタが基準経路にお
いては不要である。基準経路は基準レーザダイオード及
び受光ホトダイオードとの空間によって定まる。 −本発明によれば、半導体素子の切替が単純化されるこ
と。すなわち、半導体スイッチの阻止帯域について高度
な要求がない。スイッチング素子の伝播時間差がダブル
ダイオードを用いることによる直列な抵抗及び空乏容量
の寄生パラメータによって非常に小さく維持出来る。切
り換えは、高いレベルにてなされ、妨害についての技術
的理由に対して有利である。
【００１０】−小なる伝播時間ドリフトが達成されるこ
と。共通の変調経路が測定及び基準チャンネルのために
ダイオード切り換えの前に用いられる。測定及び基準レ
ーザの高変調帯域（１ＧＨｚ）及び相対的動作条件（温
度、動作点）の故に、最終的な伝播時間差は無視出来る
程度に小さい。 −２つのレーザダイオードが空間的に配置されて、理想
的な光の案内が測定及び基準経路について達成されるこ
と。両方の光路が高光エネルギによって供給され、よっ
て外部妨害の影響が抑制される。
【００１１】本発明の実施例においては、相互的にスイ
ッチング動作をなす補助スイッチを介してレーザダイオ
ードがＤＣ電源電圧に接続され、更に、好ましくは該補
助スイッチと同期して互いに相補的なスイッチングする
高周波スイッチを介して高周波変調電圧に接続され得
る。この構成においては、該補助スイッチがレーザダイ
オードへの正電源ラインに挿入され、高周波スイッチは
レーザダイオードへの負電源ラインに挿入される。
【００１２】所定の時間において非活性化されるレーザ
ダイオードの好ましい励起停止はレーザダイオードが非
導通となる空乏方向において負のポテンシャルを与える
ことによって改善される。更に、各レーザダイオードの
正端子が導通したレーザダイオードの抵抗値より大なる
抵抗を介して好ましくは負のＴＣブロッキングポテンシ
ャルに接続されるのが望ましい。
【００１３】−各レーザダイオードの正端子は好ましく
は補助スイッチを形成するトランジスタを介して正の電
源電圧に接続される。この後者の実施例はレーザダイオ
ードのスイッチング及びレギュレーションにおいて好ま
しい。この点に関し、トランジスタは好ましくはスイッ
チング信号及びレギュレーション信号の双方によって励
起されて所定の光強度が維持されて、好ましくはレーザ
ダイオードの劣化も防止するのである。更に、ベースに
スイッチング信号が供給され、コレクタにレギュレーシ
ョン信号が供給されるトランジスタは好ましくはスイッ
チングレギュレーショントランジスタの前に接続され
る。 高周波回路の好ましい実施例においては、請求項
１０において記載した構成を含む。すなわち、レーザー
ダイオードと同一方向に極性が設けられたスイッチング
ダイオードが高周波スイッチとしてレーザダイオードへ
の負電源ラインに挿入され、高周波延長ポテンシャルに
よって励起される広域通過フィルタのインダクタにを介
して電源電圧の負端子又はアースに共に接続される。各
スイッチングダイオードのレーザダイオードとの接続点
はレーザダイオードが非導通の時の負ポテンシャルにあ
るのが好ましい。更に高周波デカップリングキャパシタ
がレーザダイオードの正電源ライン及び電源の負端子又
はアースの間に挿入されるのが好ましい。
【００１４】レーザダイオードの強さは各レーザダイオ
ードに対応して好ましくは一体的に設けられるモニタダ
イオードによって調整されるのが好ましい。このモニタ
ダイオードは好ましくはスイッチングダイオードと同じ
方向に極性が向けられたダイオードを介してＰＩ−レギ
ュレータの入力に接続される。このＰＩ−レギュレータ
は好ましくはスイッチングレギュレーティングトランジ
スタを介してレーザダイオードを好ましい発光強度に調
整する。
【００１５】この実施例においては更に次のような改良
がなされている。すなわち、レーザダイオードの劣化を
考慮しレーザダイオードの輝度の調整をなす所望値信号
をＰＩレギュレータに供給するのである。このようにし
て各レーザダイオードに対し特別な所望値信号が供給さ
れるのである。本発明は伝播時間プロセスにおける距離
測定装置の自己較正をなす装置に関する。
【００１６】本発明においては、伝播時間の観点からす
れば中立な電子的スイッチが測定経路及び基準経路の間
に設けられ、このスイッチは２つの光電トランジスタ好
ましくは半導体レーザダイオードである。半導体スイッ
チは、特に、スイッチングダイオードは切り換え手段と
して用いられる。もし各ダイオードが動作電流回路が切
り離されていればスイッチングダイオードが同時に変調
回路から対応する高周波情報を切り離す作用をなす。非
導通状態において変調素子からの光発射を防止するため
にレーザダイオードの空乏方向において補助ポテンシャ
ルが与えられる。活性スイッチングプロセスはレギュレ
ーション回路の低周波部のトランジスタスイッチからな
る２つの補助スイッチによって開始される。これらは２
つのレーザに共通なＰＩレギュレータの設定素子として
同時に用いられる。レギュレーション回路は２つのモニ
タダイオードの電流和回路を経て閉成される。
【００１７】このようにして、本発明によれば、１つの
基準受光器による１つの基準を光量することによる不都
合が回避される。ダイオードスイッチと共に用いられる
レーザダイオードの高変調帯域は好ましい伝播時間の一
定性を達成し、自己較正のオフセットドリフトを小さく
する。１つの基準受光器を設けることによって基準経路
が狭帯域になすことが可能であり、従って外部妨害ノイ
ズに対して影響を受けず従って検知能力が改善される。
【００１８】
【実施例】図１において主発振器４３は例えば１０ＭＨ
ｚの周波数の信号を発生しこの周波数信号は位相比較器
４４を経て可変発振器４５に供給される。可変発振器４
５はディジタル位相シフタ４６に接続されている。ディ
ジタル位相シフタ４６の１つ出力Ｐ’には位相比較器４
４の第２入力が供給され、ＰＬＬが形成され、その結果
可変発振器はディジタル位相シフタ４６に３００ＭＨｚ
の周波数信号を供給する。マイクロプロセッサ１６によ
って９９の点において位相比較器４４に適当な周波数設
定信号が供給されて周波数調整がなされる。ディジタル
位相シフタ４６の出力信号Ｐ’は更に合成段４７の１の
入力に供給されこの合成段４７はこの信号受光器１２か
らの信号に乗算的に合成する。
【００１９】近似フィルタ４８は合成段４７の出力に接
続されており、特に狭い帯域の特性を有している。そし
てその出力には積分Ｐ × Ｐ′が表れる。Ｐはディジ
タル位相シフタ４６から発光器１１に伝送される光パル
ス信号である。ディジタル位相シフタ４６の位相設定は
マイクロプロセッサ１６によって８８の点になされる。
ディジタル位相シフタ４６においては９０度ラスター
において調整可能な４つの位相対が７５ＭＨｚの周波数
にて次々と生成され、パルス列信号Ｐ及びＰ′として発
光器１１又は合成段４７に供給される。
【００２０】マイクロプロセッサ１６によって８９の点
において制御されて所望の輝度値が定められ更に後述す
る態様にてスイッチング信号を９０の点において受ける
る発光器１１においては２つのレーザダイオード１８，
１９が設けられている。レーザダイオード１８，１９は
経路８９を介してマイクロプロセッサ１６によって相補
的にスイッチングされる。一方のレーザダイオード１８
は測定経路１４を介してターゲット１３に高周波変調光
パルスを発光し、その光はターゲットに反射されて発光
器１１の側方に設けられた受光器１２に戻る。受光器に
おいては単一のフォトダイオード２０が設けられ測定経
路１４からの光及び基準経路１５からの光双方を受光す
る。基準経路１５は発光器１１及び受光器１２の同一の
ハウジング１７において設けられている。第２のレーザ
ダイオード１９によって光ビームが基準経路１５に供給
される。
【００２１】受光器１２においては、アンプが設けら
れ、そのアンプの出力は合成段４７に供給される。受光
器１２における受信回路同調はマイクロプロセッサ１６
によって９１の点においてなされる。更に制御ライン９
２が受光器１２からマイクロプロセッサ１６に設けら
れ、マイクロプロセッサ１６によってダイナミック評価
がなされる。近似フィルタ４８は制御ライン９３を介し
てマイクロプロセッサ１６によって制御され、その帯域
が変化する。
【００２２】近似フィルタ４８の出力はアナログ−ディ
ジタル回路４９を経てマイクロプロセッサ１６に供給さ
れ、マイクロプロセッサ１６は以下の対応にて信号評価
を実行する。ディジタル位相シフタ４６から供給され、
各々互いに９０度位相が異なる光パルス信号は、一方に
おいて、合成段４７の入力に直接供給され（Ｐ’）、他
方において、発光器１１、測定経路１４又は基準経路１
５及び受光器１２を交互に介して合成段４７の他方の入
力に間接的に供給される（Ｐ）。合成段４７において、
信号Ｐと信号Ｐ’との乗算がなされる。測定経路１４を
通過した光パルス列と基準経路１５を通過した光パルス
列との位相差に基づく位相差信号が近似フィルタの出力
に生ずる。測定経路１４を経た光パルス列の伝播時間と
基準経路を経た光パルス列との伝播時間との差によって
これらの信号から結論が得られる。この伝播時間差がマ
イクロプロセッサ１６によって評価される。すなわち、
ハウジングのターゲット１３からの距離が光速を勘案し
て決定されるのである。
【００２３】本発明によれば、単一のフォトダイオード
が受光器１２において設けられ測定経路１４及び基準経
路１５を経た光によって照射されるのである。図２にお
いて示した如く発光器１１は２つのレーザダイオード１
８，１９を有し、一方のレーザダイオードは測定経路１
４に光を発し他方は基準経路１５に光ビームを発する。
【００２４】図２において示した如くダイオード１８，
１９の正極は補助スイッチ２１，２２によって例えば
５．２Ｖの正のＤＣ電圧源に２３の点で接続されてい
る。レーザーダイオード１８，１９の負の端子は高周波
スイッチ２４及び２５を介してキャパシタ３４と共に広
域通過フィルタを形成する設置されたインダクタ３３に
接続されている。キャパシタ３４は光パルス信号Ｐ（図
１）が供給される高周波変調電圧端子２６，２７によっ
て励起される。
【００２５】例えば、マイナス１２Ｖの負の補助電圧が
レーザダイオード１８，１９の正端子に各々高抵抗２９
及び３０及び端子２８を介して接続している。補助スイ
ッチ 補的に駆動される。スイッチ２１が閉じている時は（図
２の如く）他方のスイッチ２２は開放されており、また
その反対の場合もある。
【００２６】モニタダイオード１８’及び１９’は各々
レーザダイオード１８，１９に対応し、モニタダイオー
ドはＰＩレギュレータ４１を交互に制御する。ＰＩレギ
ュレータ４１には補助スイッチ２１，２２の動作に各々
対応し、スイッチング端子
【外２】 に供給される所望値Ｓ１及びＳ２が供給される。ＰＩレ
ギュレータ４１はスイッチ２１，２２の制御部にレギュ
レーションコントロール信号９４，９５を供給する。こ
のようにしてレーザダイオード１８，１９への電流が制
御されて、レーザダイオード１８，１９の発光強度が一
定に保たれる。更に所望値源Ｓ１，Ｓ２が設けられてい
る故、スイッチ２１，２２の開度の制御によりレーザダ
イオード１８，１９の劣化が補償される。又、所望値Ｓ
１，Ｓ２の調整によって発光強度の予めの調整も可能で
ある。レーザダイオード１８，１９の正端子及び接地間
のキャパシタ３５，３７はダイオード１８，１９の正端
子及び設置間のキャパシタ３５，３７はダイオードスイ
ッチ２４、２５を介して供給される高周波変調電圧の為
の広域通過フィルタである。
【００２７】図２の回路は以下の如く動作する。 ング信号が供給され、一方のスイッチが常に閉成し他方
のスイッチが常に開放状態となる。高周波スイッチ２
４，２５もこれに同期して閉成し且つ開放する。このこ
とは破線９６，９７によって示されている。いま、スイ
ッチ２１，２４が共に閉成しているとする（第２図の左
側に示されている）と、対応するレーザダイオード１８
が導通する。直流電流がこのレーザダイオード１８を流
れ、例えば７５ＭＨｚの高周波電圧によって広域通過フ
ィルタ３３，３４，３５を介して変調される。
【００２８】適当な長さの光パルス列がこうして生成さ
れ測定経路１４を介して受光ダイオ イッチ２１及びスイッチ２４を開放位置にせしめ、一
方、これと相互的なスイッ 成せしめる。そして、レーザダイオード１９から光パル
ス列が基準経路１５（図１）を経て発せられる。
【００２９】レーザダイオード１８及び１９の活性状態
に応じてモニタダイオード１８，１８′，１９′のいず
れかが共通ライン９８を介して実際値信号ＰＩレギュレ
ータ 望値信号Ｓ１，Ｓ２のＰＩレギュレータへの供給を確保
する。よって、ＰＩレギュレータは対応するスイッチ２
１，２２のレギュレータを設定しレーザダイオード１
８，１９は所定の強度の光パルス列を発するのである。
【００３０】図３によって図２のブロック図の原理に従
う回路例の動作について説明する。２つのレーザダイオ
ード１８，１９は、一方において、スイッチングレギュ
レーショントランジスタ２１，２２及びそのエミッタ抵
抗５０，５１を経てプラス５．２Ｖの正の直流電源電圧
に接続されている。レーザダイオード１８，１９の負端
子は、他方において、高周波スイッチングダイオード２
４，２５を経て更に共通インダクタ３３を経てアースに
接続されている。アースポテンシャルは端子５２を経て
与えられる。インダクタ３３はキャパシタ３４と共に広
域通過フィルタを形成し抵抗５３を介して変調駆動段５
４に接続されている。変調駆動段５４はベースを経て互
いに接続された２つのトランジスタ及びこれらに対応す
る抵抗を含む。変調駆動段５４はアース及び直流電源端
子２３の間に接続されている。キャパシタ５５及びイン
ダクタ５６は直流電源ラインから離れた高周波変調電圧
を維持する。トランス５９の出力電圧は抵抗５７及びキ
ャパシタ５８を経て駆動段５４のトランジスタのエミッ
タに接続されている。トランスの入力巻線はポテンショ
メータ６０を介して高周波変調電圧端子２６，２７が接
続されている。この端子２６，２７は光パルス信号Ｐ
（図１）が供給される。レーザダイオード１８，１９の
正端子は高周波微分キャパシタ３５，３６及び３７，３
８を介してアースに接続され高抵抗２９及び３０を介し
て−１２Ｖの補助電圧の為の端子２８に接続されてい
る。レーザダイオード１８，１９と対応するスイッチン
グダイオード２４，２５の間の接続点はレーザダイオー
ド１８，１９とは逆方向の補助ダイオード６１及び６２
を介してレーザダイオード１８，１９の正電圧供給ライ
ンに接続されている。補助ダイオード６１，６２のトラ
ンジスタ２１，２２から遠い側の端子は抵抗６３，６４
を介してアースされている。
【００３１】モニタダイオード１８′，１９′はレーザ
ダイオード１８，１９に対応している。モニタダイオー
ド１８′，１９′は一方において正の電源ラインに接続
し、他方において、ダイオード２４，２５と同じ方向に
接続されたダイオード３９，４０を介してＰＩレギュレ
ータ４１の入力に接続されている。ＰＩレギュレータ４
１は２つのオペアンプ６５及び６６を有しこれらのオペ
アンプは直列に接続されている。作動電圧は図示した如
く−１２Ｖの端子２８及び＋１２Ｖの端子６７から得ら
れる。２つの所望値信号Ｓ１、Ｓ２はオペアンプ６６の
負入力端子に供給される。これらの所望値信号は並列に
接続された所望値設定ポテンショメータ６８及び６９を
経て且つ低直流電圧を担う端子４２からスイッチングト
ランジスタ７０及び７１を経て得られる。この直流電圧
はスイッチングトランジスタ７０，７１を経てポテンシ
ョメータ６８，６９に供給される。スイッチングトラン
ジ １８，１９と同期して開閉せしめられる。このようにし
て、レーザダイオード１８，１９の導通時において所望
値信号Ｓ１又はＳ２がオペアンプ６６の入力に供給され
るのである。
【００３２】ＰＩレギュレータ４６の出力は抵抗７２及
び７３を介してスイッチングトランジスタ３１及び３２
のコレクタに供給される。スイッチングトランジスタ３
１及び３２はダイオード７４及び７５を介して＋５．２
Ｖの正の直流電源ポテンシャルに接続される。正の直流
電源ラインは高周波デカップリングの為のキャパシタ７
６を介してアースされている。
【００３３】レーザダイオード１８，１９の為のスイッ
チング電圧はスイッチングトランジスタ３１及び３２の
コレクタに与えられる。そして抵抗７７，７８を介して
端子 スイッチングトランジスタ３１，３２のエミッタはキャ
パシタ７９及び８０及び抵抗８１及び８２を介して正の
直流電圧端子２３に接続されている。更にトランジスタ
３１，３２のエミッタはトランジスタ２１，２２の各ベ
ースに接続されている。トランジスタ２１，２２のエミ
ッタは、既に述べたごとく＋５．２Ｖの正の直流電源電
圧に抵抗５０及び５１を介して接続されている。トラン
ジスタ２１，２２のコレクタはレーザダイオード１８及
び１９の為に正の電源ラインに接続されている。
【００３４】レギュレーションスイッチングトランジス
タ２１及び２２のエミッタのポテンシャルは抵抗８３及
び８４を介して端子８５に供給される。この信号はレー
ザダイオード１８，１９を流れる電流を表しレーザの保
護状態の維持又は２つのレーザの劣化に対して電流調整
をモニタするためにマイクロプロセッサ１６（図１）に
よって評価される。このような目的の為に更なるモニタ
端子８６が設けられこのモニタ端子８６は抵抗８７を介
してＰＩレギュレータ４１のオペアンプ６５の出力に接
続されている。この信号はモニタダイオード１８′，１
９′の光入力に応じておりレーザダイオード１８，１９
の輝度を表わし、端子８５において測定される。このよ
うにして端子８５，８６に接続されるマイクロプロセッ
サ１６によって、例えば、ダイオード電流によって光パ
ワーの低下を検知することができる。以下に上記した回
路の動作を説明する。
【００３５】レーザダイオード１８，１９の為のスイッ
チング信号がマイクロプロセッサ１ れスイッチングトランジスタ３１及び３２を介してレギ
ュレーションスイッチングトランジスタ２１，２２が非
導通となり、結局、トランジスタ２１及び２２のいずれ
か一方が導通の時は他方が非導通となる。
【００３６】ダイオードを発光させるために必要な直流
電流は抵抗５０を介してレーザダイオード１８に供給さ
れ抵抗５１を介してレーザダイオード１９に供給され、
スイッチングダイオード２４又は２５及びインダクタ３
３を経てアースに流れ込む。ダイオードを発光させるた
めに必要な直流電流は抵抗５０を介してレーザダイオー
ド１８に供給されるか又は抵抗５１を介してレーザダイ
オード１９に供給されるかであり、スイッチングダイオ
ード２４又は２５及びインダクタ３３を介してアースに
流れる。
【００３７】−１２Ｖの負ポテンシャルが抵抗２９及び
３０に供給されスイッチングダイオード２４，２５がオ
ープンとなり、レーザダイオード１８又は１９が対応す
るトランジスタ２１又は２２を経て正ポテンシャルを受
ける。このようにして、ダイオード６１及び６２及び抵
抗６３及び６４を経た負のポテンシャルからの電流が回
避されてスイッチングダイオードが非導通状態になる。
スイッチングダイオード２４，２５は対応するレーザダ
イオード１８，１９と同期して開閉する。
【００３８】例えば１８のレーザダイオードが活性化さ
れるや否や、広域通過フィルタ３３，３４から２６，２
７において高周波変調ポテンシャルが与えられこれがダ
イオード１８に今導通したスイッチングダイオード２４
を介して供給される。この高周波変調電圧はキャパシタ
３５，３６又は３７，３８を介してアースに導かれる。
このようにしてレーザダイオード１８，１９の変調が生
じ、他方においてこれらのダイオードは直流ポテンシャ
ルによって提起されて発光する。変調の深さは供給され
る高周波変調ポテンシャルのリズムで点滅する大きさで
あり、ポテンショメータ６０によって調整され得る。ト
ランジスタ３１，３２のコレクタのＰＩレギュレータ４
１の出力への接続の結果、レギュレーションスイッチン
グトランジスタ２１及び２２の開度が正確に調整されレ
ーザダイオード１８及び１９はポテンショメータ６８及
び６９によって設定された発光輝度で発光する。レギュ
レーションスイッチングトランジスタ２１，２２はレギ
ュレーション回路の設定手段として又レーザダイオード
１８，１９の開閉スイッチング手段として２つの機能を
満たすのである。
【００３９】従って、本発明によれば、スイッチングダ
イオード２４，２５は直流レーザ電流及びこれに重畳さ
れた高周波変調電流の双方を送出する。これらのダイオ
ードは高周波スイッチであり対応するレーザダイオード
１８，１９の開閉をなすのである。更に重要なことはレ
ーザダイオード１８又は１９が非導通状態にあるときレ
ーザダイオードの正側電源ラインが抵抗２９，３０を介
して負の補助ポテンシャルに接続し、この間においてレ
ーザダイオードが完全にカットオフされることである。
レーザダイオード１８又は１９の非導通状態において、
一方において抵抗６３及びダイオード６１によって、他
方において抵抗２９及び抵抗６４ダイオード６２及び抵
抗３０を介して各々電圧回路が形成される。ダイオード
６１，６２はこの補助ポテンシャルを許容される値に制
限する。このようにして所望の特性すなわち所望期間の
みにおけるレーザダイオードの発光が確実になされるの
である。２つのレーザダイオードの発光輝度はポテンシ
ョメータ６８又は６９によってプリセットされ得る。
【００４０】ＰＩレギュレータ４１の帯域調整は変調周
波数より非常に小さい。レーザダイオード１８，１９の
一方の導通期間においては、高周波変調された光パルス
列の数千個が測定経路１４及び基準経路１５を経て送出
される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による距離測定装置の全体を示すブロ
ック図である。
【図２】 図１に示した発光器の詳細を示すブロック図
である。
【図３】 図２に示された発光器を示す回路図である。
【主要部分の符号の説明】
１１……発光器 １２……受光器 １３……ターゲット １４……測定経路 １５……基準経路 １６……マイクロプロセッサ １７……ハウジング ４３……主発振器 ４４……位相比較器 ４５……可変発振器 ４６……ディジタル位相シフタ ４７……合成段 ４８……近似フィルタ ４９……アナログ−ディジタル回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−304380（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−35686（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−55219（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−70379（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−1366（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4699508（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/48 - 7/51 G01S 17/00 - 17/95

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光電受光器(12)と、前記光電受光器の側
    方に配設される光電発光器(11)とからなり、前記受光器
    及び前記発光器から反射性ターゲット(13)までの距離を
    測定する距離測定装置であって、 前記発光器(11)は、相補的に駆動される２つの発光素子
    (18,19)からなり、発振装置によって駆動され、前記反
    射性ターゲットが一端部に配置された測定経路(14)と前
    記発光器(11)及び前記受光器(12)の間に設けられて長さ
    の知られた基準経路(15)とのいずれか一方を経由して交
    互に、測定されるべき距離の大きさのオーダの波長を有
    する高周波変調光パルス列を前記受光器(12)に供給し、 前記受光器(12)は、単一の受光素子（20)からなり、前
    記測定経路を経た光パルス列と前記基準経路を経た光パ
    ルス列との両方を受光し、 さらに、 光速及び前記基準経路の長さを勘案して前記受光器(12)
    によって交互に受光された光パルス列の位相から前記発
    光器(11)及び受光器(12)と前記ターゲットとの間の距離
    を導く評価回路と、 ９０度ラスターに調節可能な４つの位相対(P, P')を変
    調周波数で逐次生成するディジタル位相シフタ(46)と、 前記評価回路に含まれて２つの入力部と１つの出力部と
    を有し、第１の入力部に前記測定経路(14)及び前記基準
    経路(15)を通過したパルス列信号(P)が交互に供給さ
    れ、第２の入力部に前記ディジタル位相シフタ(46)の出
    力パルス列信号(P')が供給される合成段(47)と、 特定の狭帯域構成を有するとともに前記合成段の出力部
    に接続される近似フィルタと、 前記評価回路に属するマイクロプロセッサと、 を有し、 前記ディジタル位相シフタは出力パルス列信号を前記発
    光器に供給し、 前記近似フィルタは２つの光パルス列信号(P, P')の積
    分(P×P')を算出し、 前記評価回路は前記測定経路(14)を経由した光パルス列
    と前記基準経路(15)を経由した光パルス列との位相差を
    測定し、 前記近似フィルタの出力部に現れる信号が前記マイクロ
    プロセッサにおいて評価されて測定経路を経由した光パ
    ルス列の伝達時間と基準経路を経由した光パルス列の伝
    達時間との差を得ることを特徴とする距離測定装置。
  2. 【請求項２】 前記発光素子(18,19)は、相補的にスイ
    ッチングする補助スイッチ(21,22)を介して直流電源電
    圧(23)に接続され、更に、前記補助スイッチと好ましく
    は同期して相補的にスイッチングをなす高周波スイッチ
    (24,25)を介して高周波変調電圧(26,27)に接続されてい
    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】 前記補助スイッチ(21,22)は、正の電源
    ラインに挿入され、前記高周波スイッチ(24,25)は前記
    発光素子(18,19)への負の電源供給ラインに接続されて
    い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】 前記発光素子(18,19)の非導通時には空
    乏方向において負のポテンシァルが与えられることを特
    徴とする請求項２又は３記載の距離測定装置。
  5. 【請求項５】 前記発光素子(18,19)の各々の正端子
    は、前記発光素子(18,19)の導通時の抵抗値より大なる
    大きさの抵抗値を有する抵抗(29,30)を介して負の直流
    ブロッキングポテンシァル(28)に接続されていることを
    特徴とする請求項４記載の距離測定装置。
  6. 【請求項６】 前記補助スイッチがトランジスタ(21,2
    2)により形成され、前記発光素子(18,19)の正端子は前
    記トランジスタ(21,22)を介して正の電源電圧(23)に接
    続されていることを特徴とする請求項２ないし５のうち
    のいずれか１記載の距離測定装置。
  7. 【請求項７】 前記トランジスタ(21,22)がスイッチン
    グ信号及びレギュレーション信号によって駆動されて、
    所定の発光輝度を維持しかつ前記発光素子の劣化を補償
    することを特徴とする請求項６記載の距離測定装置。
  8. 【請求項８】 前記スイッチング信号がベースに供給さ
    れ、コレクタに前記レギュレーション信号が供給される
    スイッチングトランジスタ(31,32)が前記トランジスタ
    (21,22)の前段に接続されていることを特徴とする請求
    項７記載の距離測定装置。
  9. 【請求項９】 前記発光素子(18,19)と同一方向のスイ
    ッチングダイオード(24,25)が高周波スイッチとして前
    記発光素子(18,19)への負電源供給ラインに挿入され、
    電源の負端子又はアースに高周波変調ポテンシァル(26,
    27)によって励起される高域通過フィルタ(33.34)のイン
    ダクタ(33)を介して共に接続されていることを特徴とす
    る請求項２ないし８のうちのいずれか１記載の距離測定
    装置。
  10. 【請求項１０】 前記スイッチングダイオード(24,25)
    の前記発光素子(18,19)への接続点が、前記発光素子(1
    8,19)の非導通時においては負ポテンシァル(28)にある
    ことを特徴とする請求項９記載の距離測定装置。
  11. 【請求項１１】 高周波デカップリングキャパシタ(35,
    36,37,38)が前記発光素子(18,19)の正の電源ラインと負
    の電源ライン又はアースの間に挿入されていることを特
    徴とする請求項９又は１０記載の距離測定装置。
  12. 【請求項１２】 モニタダイオード(18',19')が各発光
    素子(18,19)に対応して好ましくは一体的に設けられ、
    前記モニタダイオードは前記スイッチングダイオード(2
    4,25)と同一極性方向に接続されたダイオード(39,40)を
    介してＰＩ−レギュレータ(41)の入力に接続され、前記
    補助スイッチがトランジスタ(21,22;31,32)により形成
    され、前記トランジスタ(21,22;31,32)を介して、前記
    ＰＩ−レギュレータ(41)が前記発光素子(18,19)の発光
    強度を所望値に調整することを特徴とする請求項２ない
    し１１のうちのいずれか１記載の距離測定装置。
  13. 【請求項１３】 前記発光素子(18,19)の劣化を表し又
    は発光強度を調整する所望値信号がＰＩ−レギュレータ
    (41)に供給され、前記所望値信号(S1,S2)が前記発光素
    子毎に生成されることを特徴とする請求項１２記載の距
    離測定装置。
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