JP3225682B2 - 距離測定装置 - Google Patents
距離測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光パルスを用いて距
離を測定する装置に関する。レ−ザ光を用いて対象物体
までの距離を測定することができる。レ−ザで発生した
パルス光を対象物体に当てると反射光が戻って来るので
これを受光素子で検知する。往復の時間を（２×光速）
で割れば、レ−ザと対象物体の距離を知ることができ
る。レ−ザ測距ということもある。
離を測定する装置に関する。レ−ザ光を用いて対象物体
までの距離を測定することができる。レ−ザで発生した
パルス光を対象物体に当てると反射光が戻って来るので
これを受光素子で検知する。往復の時間を（２×光速）
で割れば、レ−ザと対象物体の距離を知ることができ
る。レ−ザ測距ということもある。
【０００２】
【従来の技術】レ−ザがパルス光を発生しこれを外部に
送り出した時刻を送信時刻Ｔ1 ということにする。送り
出された光を送り光ということにする。パルス光が対象
物体に当たり反射して戻ってきた時刻を受信時刻Ｔ2 と
いうことにする。戻ってくる光を戻り光ということにす
る。パルス光であるので、光を空間的に局在した波束と
考えることができる。これが装置を出た時刻Ｔ1 と、装
置に戻ってきた時刻Ｔ2を正確に測定しなければならな
い。戻り光が戻ってきた時刻Ｔ2 を計測するには受光素
子を用いる。
送り出した時刻を送信時刻Ｔ1 ということにする。送り
出された光を送り光ということにする。パルス光が対象
物体に当たり反射して戻ってきた時刻を受信時刻Ｔ2 と
いうことにする。戻ってくる光を戻り光ということにす
る。パルス光であるので、光を空間的に局在した波束と
考えることができる。これが装置を出た時刻Ｔ1 と、装
置に戻ってきた時刻Ｔ2を正確に測定しなければならな
い。戻り光が戻ってきた時刻Ｔ2 を計測するには受光素
子を用いる。
【０００３】送信時刻Ｔ1 を知るために、送信光を受光
素子で検出する方法と、レ−ザのパルス光発振のタイミ
ングを電気的手段で検出する方法がある。つまり前者は
送信時刻Ｔ1 も、受信時刻Ｔ2 も受光素子により光学的
手段で計測するものである。
素子で検出する方法と、レ−ザのパルス光発振のタイミ
ングを電気的手段で検出する方法がある。つまり前者は
送信時刻Ｔ1 も、受信時刻Ｔ2 も受光素子により光学的
手段で計測するものである。
【０００４】図１にこのような距離測定装置の概要を示
す。レ−ザ１から出たパルス光がレンズ２を通り、送信
レンズ３で平行光になって対象物体４に送信される。光
の一部がミラ−Ｍ１、Ｍ２によって反射されて送信用光
素子６に入りこれによって検出される。送信時刻Ｔ1 が
分かる。さて送り光が対象物体４に当たり反射されて、
戻ると受信レンズ５を通って集光され、受信用光素子７
に入りこれによって検出される。これが受信時刻Ｔ2 を
与える。二つの受光素子６、７を用いて光信号を検出し
送信、受信の時刻を計測している。
す。レ−ザ１から出たパルス光がレンズ２を通り、送信
レンズ３で平行光になって対象物体４に送信される。光
の一部がミラ−Ｍ１、Ｍ２によって反射されて送信用光
素子６に入りこれによって検出される。送信時刻Ｔ1 が
分かる。さて送り光が対象物体４に当たり反射されて、
戻ると受信レンズ５を通って集光され、受信用光素子７
に入りこれによって検出される。これが受信時刻Ｔ2 を
与える。二つの受光素子６、７を用いて光信号を検出し
送信、受信の時刻を計測している。
【０００５】図２は送信の時刻は電気的な手段によって
知るようにしたものを示す。電気信号として、レ−ザ発
射信号Ｓをレ−ザ１に与えると、レ−ザはパルス光を発
生する。これにより、送信時刻Ｔ1 が与えられる。送り
光（送信光）が対象物体４に当たり反射して戻る。これ
が受信レンズ５を通り、受信用光素子７に入る。これに
より受信時刻Ｔ2 が分かる。これはレ−ザに指令を与え
る電気信号をＴ1 の検出に利用するものである。受信に
受光素子を使うのは同様である。
知るようにしたものを示す。電気信号として、レ−ザ発
射信号Ｓをレ−ザ１に与えると、レ−ザはパルス光を発
生する。これにより、送信時刻Ｔ1 が与えられる。送り
光（送信光）が対象物体４に当たり反射して戻る。これ
が受信レンズ５を通り、受信用光素子７に入る。これに
より受信時刻Ｔ2 が分かる。これはレ−ザに指令を与え
る電気信号をＴ1 の検出に利用するものである。受信に
受光素子を使うのは同様である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図１のように二つの受
光素子を用いる距離測定装置は、別異の受光素子を二つ
使うので受光素子間に応答速度のばらつきがある。これ
が時間測定の誤差を生ずる。光信号が往復する時間（Ｔ
2 −Ｔ1 ）は極短い時間であるから、素子の応答速度が
異なると、これが大きい測定誤差をもたらす。実際、光
は１ｎsec で３０ｃｍ進むから、往復時間をｎsec の精
度で正確に測定しなければならない。配線や回路による
信号遅延を安定化させる必要がある。
光素子を用いる距離測定装置は、別異の受光素子を二つ
使うので受光素子間に応答速度のばらつきがある。これ
が時間測定の誤差を生ずる。光信号が往復する時間（Ｔ
2 −Ｔ1 ）は極短い時間であるから、素子の応答速度が
異なると、これが大きい測定誤差をもたらす。実際、光
は１ｎsec で３０ｃｍ進むから、往復時間をｎsec の精
度で正確に測定しなければならない。配線や回路による
信号遅延を安定化させる必要がある。
【０００７】たとえ同等の受光素子でも、温度も異なる
し入射する光の強度が違うので応答速度が相違する。ま
た受光素子の周辺回路も違う。基板上における配線長や
増幅器などが異なるから回路の遅延時間が違う。また当
然のことであるが二つの受光素子を使うのでコストが押
し上げられる。
し入射する光の強度が違うので応答速度が相違する。ま
た受光素子の周辺回路も違う。基板上における配線長や
増幅器などが異なるから回路の遅延時間が違う。また当
然のことであるが二つの受光素子を使うのでコストが押
し上げられる。
【０００８】図２のようにパルス光を発生させる指令を
与える電気信号を送信の時刻Ｔ1 の計測に用い、戻り光
を受光素子で検出するものは、次のような欠点がある。
レ−ザ発射信号Ｓから実際にパルス光が発射されるまで
の遅延時間がある。この遅延時間が時間的に変動する惧
れがある。ためにＴ1 の計測が誤差を伴う。
与える電気信号を送信の時刻Ｔ1 の計測に用い、戻り光
を受光素子で検出するものは、次のような欠点がある。
レ−ザ発射信号Ｓから実際にパルス光が発射されるまで
の遅延時間がある。この遅延時間が時間的に変動する惧
れがある。ためにＴ1 の計測が誤差を伴う。
【０００９】そこでひとつの受光素子で送り光と戻り光
の両方を検出するということが考えられる。そうすれ
ば、受光素子の素子間の特性ばらつきという問題がな
い。またこれに続く増幅器等の遅延性能なども問題にな
らない。送り光、戻り光の両方が等しく遅延するからで
ある。
の両方を検出するということが考えられる。そうすれ
ば、受光素子の素子間の特性ばらつきという問題がな
い。またこれに続く増幅器等の遅延性能なども問題にな
らない。送り光、戻り光の両方が等しく遅延するからで
ある。
【００１０】ひとつの受光素子を以て、送り光と戻り光
の両方を検出するというような距離測定装置は曽ってな
かった。しかし敢えて想像すれば図３のようになるであ
ろう。ここではレ−ザからの光の一部をミラ−Ｍ3 によ
って分岐し、これを光受光素子８に入れて検出してい
る。戻り光ももちろんこの受光素子８で検出する。
の両方を検出するというような距離測定装置は曽ってな
かった。しかし敢えて想像すれば図３のようになるであ
ろう。ここではレ−ザからの光の一部をミラ−Ｍ3 によ
って分岐し、これを光受光素子８に入れて検出してい
る。戻り光ももちろんこの受光素子８で検出する。
【００１１】このようにすれば送りと戻りの光の検出に
おいて遅延時間が等しくなる筈であるから、より精密な
計測ができる筈である。しかしこのようなことは実際に
なされていない。たとえこのようにしても送信光と受信
光の強度が大きく異なるから受光素子の遅延特性が同じ
にならないであろう。
おいて遅延時間が等しくなる筈であるから、より精密な
計測ができる筈である。しかしこのようなことは実際に
なされていない。たとえこのようにしても送信光と受信
光の強度が大きく異なるから受光素子の遅延特性が同じ
にならないであろう。
【００１２】送り光は極めて強い。これはｋＷのオ−ダ
−である。出力の大きいレ−ザを光源に用いるのでこれ
は当然である。ところが戻り光は極めて弱い。レ−ザ光
は空間中に拡がるし、空気伝搬における吸収もある。ま
た対象物体での反射は普通極めて弱い。ために戻り光は
弱い光である。多くの場合、ｎＷのオ−ダ−である。
−である。出力の大きいレ−ザを光源に用いるのでこれ
は当然である。ところが戻り光は極めて弱い。レ−ザ光
は空間中に拡がるし、空気伝搬における吸収もある。ま
た対象物体での反射は普通極めて弱い。ために戻り光は
弱い光である。多くの場合、ｎＷのオ−ダ−である。
【００１３】単に弱いだけではない。対象物体の反射率
によって戻り光の強度は変動するのである。受光素子は
弱いパルス光を受ける時は飽和しないが、強いパルス光
を受ける時は飽和する。ある閾値を設定し、これと比較
して閾値を越えたときに光を検出する、というふうにす
ると戻り光と送り光で計時の条件が相違することにな
る。閾値と、ピ−ク値の比が、送り光と戻り光では大き
く異なるからである。
によって戻り光の強度は変動するのである。受光素子は
弱いパルス光を受ける時は飽和しないが、強いパルス光
を受ける時は飽和する。ある閾値を設定し、これと比較
して閾値を越えたときに光を検出する、というふうにす
ると戻り光と送り光で計時の条件が相違することにな
る。閾値と、ピ−ク値の比が、送り光と戻り光では大き
く異なるからである。
【００１４】パルスの間隔を計測するのが目的であるか
ら、ピ−クからピ−クまでの時間を測定すべきである。
固定閾値を越える瞬間からピ−クまでの遅れ時間が、送
り光では大きく、戻り光では小さい。送り光のピ−クに
近付けるために固定閾値を高くすると、反射が弱く戻り
光が弱い場合は、戻り光の出力が閾値に及ばないという
ことがあり計測不可能な場合が増える。
ら、ピ−クからピ−クまでの時間を測定すべきである。
固定閾値を越える瞬間からピ−クまでの遅れ時間が、送
り光では大きく、戻り光では小さい。送り光のピ−クに
近付けるために固定閾値を高くすると、反射が弱く戻り
光が弱い場合は、戻り光の出力が閾値に及ばないという
ことがあり計測不可能な場合が増える。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の距離測定装置
は、パルス光を対象物体に当て、反射光が戻ってくるま
での往復の時間を測定することにより、対象物体までの
距離を測定するものであるが、送り光の一部を減衰させ
て受光素子に入射させ送信のタイミングを検出し、同じ
受光素子に戻り光を入射させて受信のタイミングを検出
し、同じ回路で両方の信号を増幅し、両方のパルスの時
間の差ΔＴを求めるものである。減衰の程度は、送り光
タイミング光強度が戻り光のと同程度から１０3 倍程度
とする
は、パルス光を対象物体に当て、反射光が戻ってくるま
での往復の時間を測定することにより、対象物体までの
距離を測定するものであるが、送り光の一部を減衰させ
て受光素子に入射させ送信のタイミングを検出し、同じ
受光素子に戻り光を入射させて受信のタイミングを検出
し、同じ回路で両方の信号を増幅し、両方のパルスの時
間の差ΔＴを求めるものである。減衰の程度は、送り光
タイミング光強度が戻り光のと同程度から１０3 倍程度
とする
【００１６】
【作用】送り光と戻り光を同一の受光素子で検出しよう
とするとき、戻り光が弱いのに、送り光が強すぎるのが
問題であった。そこで本発明では、送り光を充分に減衰
させて同じ受光素子に入射するものとした。送り光パワ
−をｋＷのオ−ダ−とし、戻り光のパワ−をｎＷ〜μＷ
のオ−ダ−とすると、送り光の一部を分岐してｎＷ〜μ
Ｗの程度にすれば、ふたつのパルス光の受光素子におけ
る信号の波形が近似した高さになる。本発明は送り光を
減衰してこのような状況を作り出している。１〜１０3
のパワ−の差であれば、同じ受光素子で検出しタイミン
グ差を正確に求めることができる。
とするとき、戻り光が弱いのに、送り光が強すぎるのが
問題であった。そこで本発明では、送り光を充分に減衰
させて同じ受光素子に入射するものとした。送り光パワ
−をｋＷのオ−ダ−とし、戻り光のパワ−をｎＷ〜μＷ
のオ−ダ−とすると、送り光の一部を分岐してｎＷ〜μ
Ｗの程度にすれば、ふたつのパルス光の受光素子におけ
る信号の波形が近似した高さになる。本発明は送り光を
減衰してこのような状況を作り出している。１〜１０3
のパワ−の差であれば、同じ受光素子で検出しタイミン
グ差を正確に求めることができる。
【００１７】実際には受光素子の光電流を増幅する増幅
器や、これを波形整形する回路や、矩形波の立ち上がり
間または立ち下がり間の時間を測定するカウンタなどを
含む装置となる。これらの受光素子や回路で信号の遅延
がある。しかし信号遅延は両方のパルス信号について共
通に起こることである。したがって、時間の差を求める
場合これは互いに打ち消しあって、遅延時間は問題にな
らない。時間差をｎsec の精度で求めなければならない
が、本発明によれば充分にその程度の精度を確保するこ
とができる。
器や、これを波形整形する回路や、矩形波の立ち上がり
間または立ち下がり間の時間を測定するカウンタなどを
含む装置となる。これらの受光素子や回路で信号の遅延
がある。しかし信号遅延は両方のパルス信号について共
通に起こることである。したがって、時間の差を求める
場合これは互いに打ち消しあって、遅延時間は問題にな
らない。時間差をｎsec の精度で求めなければならない
が、本発明によれば充分にその程度の精度を確保するこ
とができる。
【００１８】
【実施例】図４は本発明の実施例に係る距離測定相違の
概略構成図である。レ−ザ１は強いエネルギ−のパルス
光を発生する。これは送信ビ−ム径調整光学系１１によ
り適当な細さに絞られる。このビ−ムがプリズム１２で
全反射されて、光路を９０度変える。これがさらにプリ
ズム１３に入り、ここで再び反射される。これが前方に
ある送受信レンズ１４を通り平行ビ−ムとなって、対象
物体１に照射される。送信レ−ザ光は強い光である。
概略構成図である。レ−ザ１は強いエネルギ−のパルス
光を発生する。これは送信ビ−ム径調整光学系１１によ
り適当な細さに絞られる。このビ−ムがプリズム１２で
全反射されて、光路を９０度変える。これがさらにプリ
ズム１３に入り、ここで再び反射される。これが前方に
ある送受信レンズ１４を通り平行ビ−ムとなって、対象
物体１に照射される。送信レ−ザ光は強い光である。
【００１９】２番目のプリズム１３で殆どの光が反射さ
れるが、極々一部の光が背面に出る。これが散乱光にな
る。プリズム１３のレンズ１４と反対の方向には、受光
素子８が設けられる。散乱光の一部が受光素子８に向か
いこれに入射する。受光素子８はこれを検出する。図５
の最初のパルス信号がこれによるものである。散乱光に
より生成されたパルス信号は、送信光の極々一部である
が、時間情報を得たいのであるからこれで充分である。
れるが、極々一部の光が背面に出る。これが散乱光にな
る。プリズム１３のレンズ１４と反対の方向には、受光
素子８が設けられる。散乱光の一部が受光素子８に向か
いこれに入射する。受光素子８はこれを検出する。図５
の最初のパルス信号がこれによるものである。散乱光に
より生成されたパルス信号は、送信光の極々一部である
が、時間情報を得たいのであるからこれで充分である。
【００２０】レ−ザ光はｋＷの出力を持つとしても、こ
この散乱光は全反射の洩れであるから充分に小さい。プ
リズムの背面に浸みだす光であるので充分に小さいので
ある。そしてまた方向性がなく４方に拡がる散乱光であ
るから受光素子８には散乱光のまた一部だけが入射す
る。こういう訳で、受光素子に入る散乱光はμＷ〜ｎＷ
にすることができる。１０-6〜１０-9にしているのであ
る。
この散乱光は全反射の洩れであるから充分に小さい。プ
リズムの背面に浸みだす光であるので充分に小さいので
ある。そしてまた方向性がなく４方に拡がる散乱光であ
るから受光素子８には散乱光のまた一部だけが入射す
る。こういう訳で、受光素子に入る散乱光はμＷ〜ｎＷ
にすることができる。１０-6〜１０-9にしているのであ
る。
【００２１】一方送信レ−ザ光は、対象物体４に当たり
反射される。対象物体４は多様な物体であるが表面が凹
凸を持ち光を乱反射する。反射光の内、極一部が送りと
同一の光路を辿って戻ってくる。戻り光の程度は対象物
体１の表面状態に依存する。通常極めて弱い光である。
送り光のエネルギ−はｋＷでも、戻り光はｎＷの程度で
ある。これがレンズ１４で集光されて、受光素子８に入
射する。
反射される。対象物体４は多様な物体であるが表面が凹
凸を持ち光を乱反射する。反射光の内、極一部が送りと
同一の光路を辿って戻ってくる。戻り光の程度は対象物
体１の表面状態に依存する。通常極めて弱い光である。
送り光のエネルギ−はｋＷでも、戻り光はｎＷの程度で
ある。これがレンズ１４で集光されて、受光素子８に入
射する。
【００２２】戻り光を集光するレンズ１４の中央にプリ
ズムがありこれが戻り光を一部遮蔽している。この部分
の光は受光素子８に入射できない。しかし周辺部の光は
レンズで集光でき受光素子８に入ることができる。プリ
ズム１３を小さくすればこれによる戻り光の損失を小さ
くすることができる。
ズムがありこれが戻り光を一部遮蔽している。この部分
の光は受光素子８に入射できない。しかし周辺部の光は
レンズで集光でき受光素子８に入ることができる。プリ
ズム１３を小さくすればこれによる戻り光の損失を小さ
くすることができる。
【００２３】初めに散乱光である送り光が、次に戻り光
が受光素子に入る。図５の（ａ）は光の強度変化を示
す。初めのパルスが送り光、次のパルスが戻り光であ
る。ピ−クからピ−クまでの時間が、光の往復時間であ
る。これをΔＴと書いている。これが求めるものであ
る。
が受光素子に入る。図５の（ａ）は光の強度変化を示
す。初めのパルスが送り光、次のパルスが戻り光であ
る。ピ−クからピ−クまでの時間が、光の往復時間であ
る。これをΔＴと書いている。これが求めるものであ
る。
【００２４】受光素子８に入った光は光電変換されて電
流になり、信号線Ａを経て、増幅器１５で増幅される。
増幅された電気信号は、図５の（ａ）より少し時間があ
とにずれるが、パルスの大きさの比や時間の差ΔＴは変
化がない。さらにタイミング生成回路１６で高さと長さ
の一定な矩形波に変換される。これが図５の（ｂ）に示
すものである。この時信号線Ｂで遅延がある。しかしこ
の遅延も、送り光、戻り光について共通である。さらに
この信号が時間間隔測定用カウンタ１７に入力される。
ここへ行くまでに信号線Ｃによる遅延がある。
流になり、信号線Ａを経て、増幅器１５で増幅される。
増幅された電気信号は、図５の（ａ）より少し時間があ
とにずれるが、パルスの大きさの比や時間の差ΔＴは変
化がない。さらにタイミング生成回路１６で高さと長さ
の一定な矩形波に変換される。これが図５の（ｂ）に示
すものである。この時信号線Ｂで遅延がある。しかしこ
の遅延も、送り光、戻り光について共通である。さらに
この信号が時間間隔測定用カウンタ１７に入力される。
ここへ行くまでに信号線Ｃによる遅延がある。
【００２５】送信タイミング信号は合計でΔｔS の遅延
がある。受信タイミング信号は合計でΔｔR の遅延があ
る。これらは受光素子、増幅器や信号線Ａ、Ｂ、Ｃによ
る遅延の合計である。しかし同一の素子と信号線を用い
ているのでこれらの遅延は等しい。ΔｔS ＝ΔｔR であ
る。従って、（ａ）の光パルスのピ−クからピ−クまで
の時間差と、（ｂ）の送信タイミング信号の立ち上がり
から受信タイミング信号の立ち上がりまでの時間差は等
しい。これが重要である。
がある。受信タイミング信号は合計でΔｔR の遅延があ
る。これらは受光素子、増幅器や信号線Ａ、Ｂ、Ｃによ
る遅延の合計である。しかし同一の素子と信号線を用い
ているのでこれらの遅延は等しい。ΔｔS ＝ΔｔR であ
る。従って、（ａ）の光パルスのピ−クからピ−クまで
の時間差と、（ｂ）の送信タイミング信号の立ち上がり
から受信タイミング信号の立ち上がりまでの時間差は等
しい。これが重要である。
【００２６】この実施例において重要なのは、送り光が
極めて弱められて受光素子に入力されているということ
である。ここではプリズムの全反射光の洩れを利用して
いる。プリズムの背面では４５度の角度をなして反射さ
れるのであるから、幾何光学的には、全反射するのであ
る。
極めて弱められて受光素子に入力されているということ
である。ここではプリズムの全反射光の洩れを利用して
いる。プリズムの背面では４５度の角度をなして反射さ
れるのであるから、幾何光学的には、全反射するのであ
る。
【００２７】しかしながら強い光であるから僅かである
がプリズムの裏面から漏れる光がある。これは裏面から
四方に散乱する。散乱光の一部のみが受光素子に入るか
ら、受光素子に入る光量は初めの送り光に比較して充分
に小さいものである。１０-9〜１０-6程度になる。そう
すると、送り光と戻り光は同程度の大きさになる。対象
物体から反射される戻り光の強度は表面状態や距離によ
り様々であるが、送り光との強度の比が１０3 以内に収
められる。そうすると、受光素子の検出波形が余り異な
らず、タイミング生成回路により、波形整形する場合に
時間的誤差が発生しない。
がプリズムの裏面から漏れる光がある。これは裏面から
四方に散乱する。散乱光の一部のみが受光素子に入るか
ら、受光素子に入る光量は初めの送り光に比較して充分
に小さいものである。１０-9〜１０-6程度になる。そう
すると、送り光と戻り光は同程度の大きさになる。対象
物体から反射される戻り光の強度は表面状態や距離によ
り様々であるが、送り光との強度の比が１０3 以内に収
められる。そうすると、受光素子の検出波形が余り異な
らず、タイミング生成回路により、波形整形する場合に
時間的誤差が発生しない。
【００２８】図５のものは送り光の減衰の強度を自由に
調整することができない。図６、図７に送り光の減衰度
を自由に調整できるものを示す。これはプリズム１３の
後方に円筒形のケ−ス１８を設けたものである。プリズ
ム１３で光が全反射され送り光２２になるが、一部は背
後に漏れる。洩れ光は散乱光である。ケ−ス１８の背面
に穴があり、ここに絞り１９が設けられる。絞り１９の
開度を調整することにより受光素子に入る送信パルスサ
ンプリング光２３の強度を調整することができる。これ
を調整して、戻り光と同程度の強度の光にすれば、より
正確に二つのパルス波形の時間差を求めることができ
る。
調整することができない。図６、図７に送り光の減衰度
を自由に調整できるものを示す。これはプリズム１３の
後方に円筒形のケ−ス１８を設けたものである。プリズ
ム１３で光が全反射され送り光２２になるが、一部は背
後に漏れる。洩れ光は散乱光である。ケ−ス１８の背面
に穴があり、ここに絞り１９が設けられる。絞り１９の
開度を調整することにより受光素子に入る送信パルスサ
ンプリング光２３の強度を調整することができる。これ
を調整して、戻り光と同程度の強度の光にすれば、より
正確に二つのパルス波形の時間差を求めることができ
る。
【００２９】
【発明の効果】本発明の距離測定装置は、レ−ザで発生
した強いパワ−のパルス光を対象物体に当てて、反射光
が戻ってくるまでの時間を測定することにより距離を求
めるものであるが、送り光の一部を分岐し極めて弱くし
てから受光素子に入射させ送信パルスを検出し、反射し
て戻ってきた光を同一の受光素子により検出する。二つ
のパルスの時間差から往復時間を求める。
した強いパワ−のパルス光を対象物体に当てて、反射光
が戻ってくるまでの時間を測定することにより距離を求
めるものであるが、送り光の一部を分岐し極めて弱くし
てから受光素子に入射させ送信パルスを検出し、反射し
て戻ってきた光を同一の受光素子により検出する。二つ
のパルスの時間差から往復時間を求める。
【００３０】これは送り光を極めて弱くしてから受光素
子に入れるので、受光素子に入る送り光と戻り光の間の
強度の比が１０3 程度以下になっている。二つのパルス
の大きさが違い過ぎるということがなく、受光素子が送
り光測定において飽和するということもない。充分に正
確に送信時刻Ｔ1 と受信時刻Ｔ2 を測定することができ
る。同一の受光素子を同一の増幅回路を用いて送り光戻
り光を検出するので、受光素子の特性の違いや、増幅回
路の遅延などが問題にならない。高精度のレ−ザ測距装
置を与えることができる。
子に入れるので、受光素子に入る送り光と戻り光の間の
強度の比が１０3 程度以下になっている。二つのパルス
の大きさが違い過ぎるということがなく、受光素子が送
り光測定において飽和するということもない。充分に正
確に送信時刻Ｔ1 と受信時刻Ｔ2 を測定することができ
る。同一の受光素子を同一の増幅回路を用いて送り光戻
り光を検出するので、受光素子の特性の違いや、増幅回
路の遅延などが問題にならない。高精度のレ−ザ測距装
置を与えることができる。
【図１】送り光と戻り光を異なる受光素子によって測定
するようにしたレ−ザ距離測定装置の概略構成図。
するようにしたレ−ザ距離測定装置の概略構成図。
【図２】パルスレ−ザの電気的なレ−ザ発射信号を送信
のタイミングをして利用するレ−ザ距離測定装置の概略
構成図。
のタイミングをして利用するレ−ザ距離測定装置の概略
構成図。
【図３】送り光の一部を分岐させて、戻り光の検出に用
いる受光素子により送り光を検出するようにしたと想像
した場合のレ−ザ距離測定装置の概略構成図。
いる受光素子により送り光を検出するようにしたと想像
した場合のレ−ザ距離測定装置の概略構成図。
【図４】本発明の実施例に係る距離測定装置の概略構成
図。
図。
【図５】本発明の距離測定装置において同じ受光素子に
より送り光と戻り光を検出したものの波形と、波形整形
した矩形波の波形を示す波形図。
より送り光と戻り光を検出したものの波形と、波形整形
した矩形波の波形を示す波形図。
【図６】プリズムの背面にケ−スを設けて受光素子に入
る光の強度を調整できるようにしたものの図。
る光の強度を調整できるようにしたものの図。
【図７】図６と同じものの背面から見た図。
１ レ−ザ ２ レンズ ３ 送信レンズ ４ 対象物体 ５ 受信レンズ ６ 送信用光素子 ７ 受信用光素子 ８ 受光素子 ９ 送受信レンズ １１ 送信ビ−ム径調整光学系 １２ プリズム １３ プリズム １４ 送受信レンズ １５ 増幅器 １６ タイミング生成回路 １７ 時間間隔測定用カウンタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/48 G01S 17/10 G01C 3/06
Claims (2)
- 【請求項１】 パルス光を発生させこれを外部に送り出
し、対象物体に当て反射光が戻ってくるまでの往復の時
間を測定することにより対象物体までの距離を測定する
距離測定装置であって、パルス光を発生するレ−ザ光の
一部を分岐し減衰させる分岐減衰機構と、前記レ−ザ光
を送出し対象物体に当たり反射されて戻ってくる戻り光
を集光する光学系を持つ構成と、前記の分岐減衰機構を
通った送り光と集光された戻り光を受光する一つの受光
素子よりなり、同一のパルス光から生じた送り光と戻り
光を同一の受光素子で検出して、同一パルスから分岐し
た送り光パルスと戻り光パルスの検出時の時間差を測定
することを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項２】 分岐減衰機構が、パルス光の光路にパル
ス光を全反射するように固定された固定プリズムであっ
て、プリズムの内斜面で全反射されたパルス光を前記光
学系によって送出し対象物体に当てるようにし、プリズ
ムの内斜面において全反射からの漏れ光を受光素子によ
って検出して送り光の送出された瞬間を検出するように
した請求項１に記載の距離測定装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP09673093A JP3225682B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09673093A JP3225682B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 距離測定装置 |
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|---|---|
| JPH06289136A JPH06289136A (ja) | 1994-10-18 |
| JP3225682B2 true JP3225682B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=14172849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09673093A Expired - Fee Related JP3225682B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 距離測定装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3225682B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102540196A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-07-04 | 扬州大学 | 基于激光测距的汽车防撞传感器 |
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| JP2018194564A (ja) * | 2018-09-14 | 2018-12-06 | 株式会社デンソー | 距離測定装置 |
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| US11885958B2 (en) | 2019-01-07 | 2024-01-30 | Velodyne Lidar Usa, Inc. | Systems and methods for a dual axis resonant scanning mirror |
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-
1993
- 1993-03-30 JP JP09673093A patent/JP3225682B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH06289136A (ja) | 1994-10-18 |
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