JP4771795B2 - 光測距装置 - Google Patents
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Description
また、請求項3のように、前記高レベル領域を予め設定した基準波高値より大きい領域とし、前記低レベル領域を前記基準波高値以下の領域として設定する構成としてもよく、請求項4のように、前記高レベル領域と前記低レベル領域との間に、中間レベル領域を設定し、前記波高値検出手段の検出した波高値が前記中間レベル領域のときは、前記第1及び第2測距手段の両算出距離に基づいて前記測距対象物までの距離を算出する構成としてもよい。
図1は、本発明に係る光測距装置の一実施形態を示す構成図である。
光パルス投光部2からターゲット1に向けて例えばパルス幅が数ns程度と狭い光パルスを発射し、ターゲット1からの反射散乱光の一部を光パルス受光部3で受光する。また、光パルス投光部2から光パルスを発射した際、光パルスの一部を投光タイミング検出部4が受光して、例えば立上りエッジ検出方法により投光パルスの投光タイミング(投光時刻)を検出し、第1測距部5の第1計時部12と第2測距部6の第2計時部22にそれぞれ計時のスタートタイミング信号を送信する。光パルス受光部3は、反射パルス光を受光すると受光パルスを発生し、この受光パルスは第1及び第2測距部5,6と波高値検出部7にそれぞれ入力する。
かかる本実施形態の光測距装置によれば、波高値レベルが低レベルときにはゼロクロス検出方式により取得した受光時刻情報から算出した測距値を採用し、波高値レベルが高レベルのときには立上りエッジ検出方式により取得した受光時刻情報から算出した測距値を採用することで、受光パルスの波高値レベルに影響されることなく高精度な受光時刻情報が取得でき、測距精度を向上できる。
図2に示すように、波高値E0の投光パルスを投光して波高値E(E<E0)の受光パルスを受光したとする。投光パルスのレベルが閾値Ethに到達するエッジ点を検出して投光タイミング検出部4からスタートタイミング信号が発生し、受光パルスのレベルが閾値Ethに到達するエッジ点を検出して立上りエッジ検出部11からストップタイミング信号が発生する。第2計時部22はスタートタイミング信号が発生してからストップタイミング信号が発生するまでの時間tを計測するものとする。
前記Δtの算出方法を、図3に基づいて説明する。尚、図3は、受光パルス波形を直線近似したものである。
受光パルスdの波高値をE、全立上り時間(0−100%)をta、立上り時間(10−90%)をtbとし、閾値をEthとすると、
ta=1.25×tb ・・・ (1)
E/ta=Eth/Δt ・・・ (2)
となる。
(2)式から、
Δt=ta×Eth/E ・・・ (3)
従って、(1)式と(3)式から、
Δt=1.25×tb×Eth/E ・・・ (4)
であり、閾値Eth=5Esとすると、
Δt=6.25×tb×Es/E ・・・ (5)
となる。ここで、Esは前述したシステム所要の測距精度を満足するゼロクロス検出での最小光量レベルである。
T=t0+(t−Δt) ・・・ (6)
であり、投光タイミング検出部4で受光する投光パルスのレベルは安定しているので、投光パルスにおける時間t0は略一定と考えられるので、例えば時間t0を固定値として予め記憶させておけば、(6)式から容易に計測時間の補正ができる。
特許文献1に記載されているような受光パルスのパルス幅を検出して受光時刻の補正を行うものでは、投光パルスとしてパルス幅の極めて狭い光パルスを用いる場合、受光パルスのパルス幅も極めて狭いためにパルス幅を高精度に検出することが難しく、受光時刻を精度良く補正すること難しい。しかし、本実施形態の計時補正部22Aでは、受光パルスの波高値により受光時刻を補正するので、パルス幅に基づいて補正する従来方法に比べて精度良く受光時刻が補正できる。
2 光パルス投光部
3 光パルス受光部
4 投光タイミング検出部
5 第1測距部
6 第2測距部
7 波高値検出部
8 波高値判別部
9 測距値選択部
22A 計時補正部
Claims (6)
- 測距対象物に光パルスを投光してからその反射パルスを受光するまでの時間を計測し、この計測時間に基づいて前記測距対象物までの距離を計測する光測距装置において、
前記反射パルスの受光により発生する受光パルスをフィルタリングした後の信号のゼロクロス点を前記反射パルスの受光時刻として前記光パルスの投光時刻から前記受光時刻までの時間を計測し当該計測時間に基づいて前記測距対象物までの距離を算出する第1測距手段と、
前記反射パルスの受光により発生する受光パルスのレベルが所定の閾値に到達した時点を前記反射パルスの受光時刻として前記光パルスの投光時刻から前記受光時刻までの時間を計測し当該計測時間に基づいて前記測距対象物までの距離を算出する第2測距手段と、
前記反射パルスの受光により発生する受光パルスの波高値を検出する波高値検出手段と、
該波高値検出手段の検出した波高値に基づいて、前記検出波高値が所定の低レベル領域のときは前記第1測距手段の算出距離を前記測距対象物までの距離として選択し、所定の高レベル領域のときは第2測距手段の算出距離を前記測距対象物までの距離として選択する選択手段と、
を備え、
前記第2測距手段が、前記波高値検出手段の検出した波高値に応じて前記計測時間を補正し、前記測距対象物に投光する光パルスの立上り起点から前記受光パルスの立上り起点までの時間を補正計測時間として算出する計測時間補正手段を備え、前記補正計測時間を用いて前記測距対象物までの距離を算出する構成としたことを特徴とする光測距装置。 - 前記計測時間補正手段は、受光パルス波形を直線近似したときの全立上り時間と立上り時間とその時の波高値とに基づいて、波高値に応じて変化する受光パルスの立上り起点から前記所定の閾値到達までの時間を算出し、この算出時間と、受光パルスのレベルが閾値に到達した時点を反射パルスの受光時刻として光パルスの投光時刻から受光時刻までの前記計測時間と、固定値として予め記憶させた投光パルスにおける立上り起点から前記所定の閾値到達までの時間とを用いて、前記補正計測時間を算出する構成とした請求項1に記載の光測距装置。
- 前記高レベル領域を予め設定した基準波高値より大きい領域とし、前記低レベル領域を前記基準波高値以下の領域として設定する構成である請求項1又は2に記載の光測距装置。
- 前記高レベル領域と前記低レベル領域との間に、中間レベル領域を設定し、前記波高値検出手段の検出した波高値が前記中間レベル領域のときは、前記第1及び第2測距手段の両算出距離に基づいて前記測距対象物までの距離を算出する構成とした請求項1又は2に記載の光測距装置。
- 前記光パルスの投光時刻を検出してスタートタイミング信号を出力する投光時刻検出手段を備え、
前記第1測距手段は、前記スタートタイミング信号の入力により前記計測時間の計測を開始し、ゼロクロス点の検出によるストップタイミング信号の発生により前記計測時間の計測を停止し、前記第2測距手段は、前記スタートタイミング信号の入力により前記計測時間の計測を開始し、受光パルスレベルの閾値到達検出によるストップタイミング信号の発生により前記計測時間の計測を停止する構成である請求項1〜4のいずれか1つに記載の光測距装置。 - 前記選択手段は、前記波高値検出手段の検出した波高値が前記高レベル領域か前記低レベル領域かを判別する判別手段と、該判別手段の判別結果に基づいて前記第1測距手段の算出距離値と前記第2測距手段の算出距離値のいずれかを選択して測距値として出力する測距出力選択手段とを備える構成とした請求項1〜5のいずれか1つに記載の光測距装置。
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