JP3532991B2 - 光波測距装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルス的に発光する光
源部と、該光源部からの光を測定対象物に対して送り出
すための光学手段と、上記測定対象物からの反射項を受
光し、電気信号の受信パルスに変換するための受光手段
と、上記光源部の発光タイミングと上記受光手段の受光
タイミングの時間差から上記測定対象物までの距離を演
算するための演算部と有する光波測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光波測距装置、すなわちパルス的
に発光する光源部と、該光源部からの光を測定対象物に
対して送り出すための光学手段と、上記測定対象物から
の反射光を受光し、電気信号の受信パルスに変換するた
めの受光手段と、上記光源部の発光タイミングと上記受
光手段の受光タイミングの時間差から上記測定対象物ま
での距離を演算するための演算部と有する光波測距装置
においては、測定対象物からの反射光と本体内部の光路
光を測定し、装置のもつ誤差をキャンセルし、測定精度
を上げている。また、受光光量の違いによる受光素子の
特性が測定精度に影響しないように反射光と光路光を一
定に保つ光量調整装置が設けられている。一方、光源部
はパルス光を周期的に発光し、例えばその周期は１００
マイクロ秒、パルス巾は２０ナノ秒であり、各毎にパル
ス光の光量レベルを検出することは不可能である。その
ため、受光量調節を行うための一定時間内のパルス光の
受光レベル値の平均値を用いている。受光からリセット
までの時間と受光ピーク値により得られる積分値につい
て、一定時間内の積分値を演算し平均化している。受光
ピーク値保持のリセットは、発光タイミングから起算し
た時間によって定められている。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】上述した従来技術の
光波測距装置においては、受光ピーク値保持のリセット
信号の発生を、発光タイミングから起算した時間によっ
て定めているため、測距距離が異なると、受光ピーク値
を保持している時間すなわち受光からリセットまでの時
間が測量距離により異なり、測定距離が遠い場合は短
く、近い場合は長く、それに応じて積分値も異なること
になる。本来は受光量に応じたピーク値の積値を用い、
所定時間内の積分値の平均値を求め光量調整するのであ
るが、平均値が測定距離の影響を受け、例えば、測定距
離が遠い場合は平均値が低く設定され、入力する光量を
適正な光量レベルに調整できなくなる。その結果測定誤
差が大きくなったり、測距効率を低下させたり、場合に
よっては測定を停止してしまうという問題があった。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、上述した従来技術の光波測距
装置の問題点に鑑みてなされたものであって、測定距離
の大きさにまったく関係なく常に正しい光量レベルを検
出し、適性な受光量調節を行って効率的にかつ高精度な
測定を行うことができる光波測距装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【発明の構成】本発明は、パルス的に発光する光源部
と、該光源部からの光を測定対象物に対して送り出すた
めの光学手段と、上記測定対象物からの反射光を受光
し、電気信号の受信パルスに変換するための受光手段
と、上記光源部の発光タイミングと上記受光手段の受光
タイミングの時間差から上記測定対象物までの距離を演
算する光波測距装置において、上記受光手段が受光ピー
ク値の平均値により受光光量を調節する受光量調節手段
を有し、上記受光手段がさらに受光タイミングに基づい
て起算した一定時間内の受光ピーク値から得た平均値に
より受光量調節手段を調整し、距離演算を行うことを特
徴とする光波測距装置である。本発明はまた、パルス的
に発光する光源部と、該光源部からの光を測定対象物に
対して送り出すための光学手段と、上記測定対象物から
の反射光を受光し、電気信号の受信パルスに変換するた
めの受光手段と、上記光源部の発光タイミングと上記受
光手段の受光タイミングの時間差から上記測定対象物ま
での距離を演算するための演算部と有し、上記受光手段
が、受光タイミングによって起算した一定時間後に受光
信号ピーク値を保持するためのコンデンサのリセット信
号を発生する１ショットマルチバイブレータを有するこ
とを特徴とする光波測距装置である。

【０００６】

【作用】受光手段が、１ショットマルチバイブレータに
よって受光タイミングに基づいて起算した一定時間後に
受光信号ピーク値を保持するためのコンデンサのリセッ
ト信号を発生することにより、受光ピーク値の平均値を
正確に演算することができ、この正確なピーク値の平均
値により適性な受光量調節を行うことができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例の光波測距装置を図に
基づいて説明する。光波測距装置の測距光学系は、図３
に示すように、レーザー光源１００から放射されたパル
スレーザー光束又は変調レーザー光束を、回転遮光デス
ク１０２、直角プリズム１０４、対物レンズ１０６を介
して測距対象物１０８又はそこに置かれた反射鏡１１０
に向けて投射する。パルスレーザー光束を使用するとき
は、反射物体が、測距対象物１０８であっても反射鏡で
あってもよい変調レーザー光束では測路対象物そのもの
であってもよいが、なるべくなら反射鏡の使用が望まし
い。測距対象物１０８又は反射鏡１１０によって反射さ
れた測距レーザー光束は、直角プリズム１０４及び対物
レンズ１０６、光量減衰フイルター１１２を介して受光
素子１２０に達する。受光素子１２０に入射する測距レ
ーザー光束は、光量減衰フイルター１１２によって光量
調節される。参照光光学系は、レーザー光源１００と回
転遮光デスク１０２との間に配置されたハーフミラー１
３０によって分割された参照レーザー光束を、ミラー１
３２、回転遮光デスク１０２、一対のリレーレンズ１３
４、１３６、ミラー１３８、そして光量減衰フイルター
１１２と受光素子１２０との間に配置されたハーフミラ
ー１４０を介して受光素子１２０に入射させる。レーザ
ー光源１００から放射されたレーザー光束は、回転遮光
デスク１０２の回転によって測距レーザー光束と参照レ
ーザー光束として交互に射出される。

【０００８】光量減衰フイルター１１２の制御は、図４
に示すように、受光素子１２０と光検出部１５０とから
なる受光部１５４によって測距レーザー光束の光量すな
わち測距レーザー光量を検出してＣＰＵ１５６へ出力す
る。ＣＰＵ１５６は測距レーザー光量に基づいて駆動回
路部１５８の制御信号を演算して、参照レーザー光束の
光量制御信号を駆動回路部１５８に出力する。駆動回路
部１５８は、入力された光量制御信号に基づいて光量減
衰フイルター１１２の駆動モータ１６４を駆動制御す
る。光波測距装置のピークレベル検出回路は、図１に示
すように、入力信号が、発光タイミングでＯＮする第１
電子スイッチ１０を介してコンデンサ４４にチャージさ
れて、受光ピーク値として保持される。第１電子スイッ
チ１０は、発光タイミングでＯＮし、受光タイミングに
よってＯＦＦするように構成される。第１電子スイッチ
１０を受光タイミングによってＯＦＦさせることは、受
光タイミング以降に雑音信号がコンデンサ４４に入力し
て、図２に右下がり斜線で示す雑音成分２００を含む誤
ったピーク値信号がチャージされることを防止するため
である。

【０００９】入力信号はまた、１ショットマルチバイブ
レータ１４に入力し、１ショットマルチバイブレータ１
４は受光タイミングに基づいて起算した一定時間後に受
光信号ピーク値を保持するためのコンデンサのリセット
信号を発生することにより、ＳＷ１６スイッチによるコ
ンデンサのリセット信号の制御をする。上記リセット信
号は、コンデンサ４４の放電に時間を要することに鑑
み、コンデンサ４４を一定時間放電状態にするための放
電開始信号である。放電終了信号であるリセット解除信
号は発光の所定前に発生するための発光と同様にＣＰＵ
で制御されている。１ショットマルチバイブレータ１４
は、受光タイミングから一定時間経過後にリセット信号
を第２電子スイッチ１６に出力し、さらに発光タイミン
グから一定時間経過後にリセット解除信号を第２電子ス
イッチ１６に出力する。すなわち、リセット解除信号
は、図２に示すように、受光ピーク保持回路のセットア
ップ時間に必要な時間だけ発光タイミンングから早い方
向にずらした時点で発生される。リセット解除信号をこ
のように発光タイミングの直前に発生させることによっ
て、リセット解除信号が発生されてから受光タイミング
までにコンデンサ４４に入力される雑音信号すなわち図
２に左下がり斜線で示すバイアス成分２０２の入力を極
力小さくする。

【００１０】電源２４に接続された第１抵抗２６及び接
地された第２抵抗２７は、第１コンデンサ１２の一方の
側を一定の電位に維持する。電源２４に接続された第３
抵抗３０はトランジスタ３２を駆動させる。トランジス
タ３２に接続されたコイル４０は、入力信号のＤＣ成分
すなわちバイアス成分を除去する。ダイオード４２及び
第２コンデンサ４４は、入力信号を検波する。バッファ
アンプ４６はダイオード４２及び第２コンデンサ４４か
ら出力されたピーク値信号のドループを防止してピーク
値保持を行う。バッファアンプ４６を介して出力された
ピーク値信号は、レベル判定回路５０においてレベルが
判定される。この判定の結果受光量の調整が必要である
と、駆動回路部１５８を介して、光量減衰フイルター１
１２の駆動モータ１６４を駆動させ、受光量調節を行
う。

【００１１】

【発明の効果】本発明の光波測距装置によれば、測定距
離の大きさにまったく関係なく常に正しい光量レベルを
検出し、適性な受光量調節を行って効率的にかつ高精度
な測定を行うことができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の光波測距装置の受光量調節系
の構成説明図である。

【図２】本発明の実施例の光波測距装置の受光量調節系
の作動を説明するためのタイミングチャート図である。

【図３】本発明の実施例の光波測距装置の構成説明図で
ある。

【図４】本発明の実施例の光波測距装置の受光量調節系
のブロック図である。

【符号の説明】

１０ 第１電子スイッチ １２ 第１コンデンサ １４ １ショットマルチバイブレータ １６ 第２電子スイッチ ２４ 電源 ２６ 第１抵抗 ２７ 第２抵抗 ３０ 第３抵抗 ３２ トランジスタ ４０ コイル ４２ ダイオード ４４ 第２コンデンサ ４６ バッファアンプ ５０ レベル判定回路 １０２ 回転遮光デスク １０４ 直角プリズム１０４ １０６ 対物レンズ １０８ 測距対象物 １１０ 反射鏡 １１２ 光量減衰フイルター １２０ 受光素子 １３０ ハーフミラー １５０ 光検出部 １５２ Ａ／Ｄコンバータ １５６ マイクロコンピュータ １６４ 駆動モータ ２００ 雑音成分 ２０２ バイアス成分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 武重 東京都板橋区蓮沼町75番１号 株式会社 トプコン内 (56)参考文献 特開 平５−297140（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−230130（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−232230（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−131786（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−226971（ＪＰ，Ａ) 特許3141120（ＪＰ，Ｂ２) 特許3141119（ＪＰ，Ｂ２) 特許2860571（ＪＰ，Ｂ２) 特許3256859（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 7/48 - 7/51 G01S 17/00 - 17/95

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルス的に発光する光源部と、該光源部
   からの光を測定対象物に対して送り出すための光学手段
   と、上記測定対象物からの反射光を受光し、電気信号の
   受信パルスに変換するための受光手段と、上記光源部の
   発光タイミングと上記受光手段の受光タイミングの時間
   差から上記測定対象物までの距離を演算する光波測距装
   置において、 上記受光手段が受光ピーク値の平均値により受光光量を
   調節する受光量調節手段を有し、上記受光手段がさらに
   受光タイミングに基づいて起算した一定時間内の受光ピ
   ーク値から得た平均値により受光量調節手段を調整し、
   距離演算を行うことを特徴とする光波測距装置。
2. 【請求項２】 パルス的に発光する光源部と、該光源部
   からの光を測定対象物に対して送り出すための光学手段
   と、上記測定対象物からの反射光を受光し、電気信号の
   受信パルスに変換するための受光手段と、上記光源部の
   発光タイミングと上記受光手段の受光タイミングの時間
   差から上記測定対象物までの距離を演算するための演算
   部と有し、 上記受光手段が、受光タイミングによって起算した一定
   時間後に受光信号ピーク値を保持するためのコンデンサ
   のリセット信号を発生する１ショットマルチバイブレー
   タを有することを特徴とする光波測距装置。