JP4887803B2 - Distance measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、測定対象物に向けて光を投光し、測定対象物からの反射光を受光することにより、測定対象物までの距離を測定する距離計測装置に関する。   The present invention relates to a distance measuring device that measures a distance to a measurement object by projecting light toward the measurement object and receiving reflected light from the measurement object.

従来より、ノイズ光の影響によって測定対象物までの距離が正確に計測できなくなることを防止するために、測定対象物に向けて光を投光してから一定時間経過後に光信号を受光する受光時間を設定し、反射光のみを受光できるようにゲート区間を設定する距離計測装置が知られている(特許文献1,2参照)。
特開平11−325823号公報 特開2003−75534号公報
Conventionally, in order to prevent the distance to the measurement object from being accurately measured due to the influence of noise light, light reception that receives an optical signal after a certain time has elapsed after projecting light toward the measurement object A distance measuring device that sets time and sets a gate section so that only reflected light can be received is known (see Patent Documents 1 and 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-325823 JP 2003-75534 A

しかしながら、従来の距離計測装置は、最終段のアンプからの出力信号とその直前のアンプからの出力信号に基づいてゲート区間を設定するゲート信号を生成するように構成されているために、受光信号のレベルが小さく、複数段のアンプによって受光信号を増幅させなければ受光信号を検出できない場合等、アンプの出力信号レベルによっては、反射光を検出できないことがある。   However, since the conventional distance measuring device is configured to generate a gate signal for setting a gate interval based on the output signal from the amplifier at the final stage and the output signal from the amplifier immediately before, the light receiving signal The reflected light cannot be detected depending on the output signal level of the amplifier, such as when the received light signal cannot be detected unless the received light signal is amplified by a plurality of stages of amplifiers.

また、従来の距離計測装置によれば、ゲート信号は予め設定された時刻に発生するために、測定対象物までの距離が変化する場合にはゲート信号が対応できないことがある。なお、このような問題を解決するために、ゲート区間の幅を広く設定することも考えられるが、ゲート区間を広く設定した場合にはノイズ光が検出されやすくなるために、測定対象物までの距離を誤って計測してしまうことがある。   Further, according to the conventional distance measuring device, since the gate signal is generated at a preset time, the gate signal may not be able to respond when the distance to the measurement object changes. In order to solve such a problem, it is conceivable to set the width of the gate section wide, but when the gate section is set wide, noise light is easily detected. The distance may be measured incorrectly.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、反射光及び参照光に対応する電気パルス信号とノイズ光とを正確に分離することが可能な距離計測装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a distance measuring device capable of accurately separating an electric pulse signal corresponding to reflected light and reference light and noise light. There is to do.

上記課題を解決するために、本発明に係る距離計測装置は、測定対象物までの距離の計測を開始する前に、反射光及び参照光に対応する電気パルス信号が検出される検出時刻を想定し、測定対象物までの距離を計測する際は、想定された検出時刻の近傍時刻のみ電気パルス信号を検出可能にするゲート区間を設定し、設定されたゲート区間により検出可能な電気パルス信号を制限して測定対象物までの距離を計測する。   In order to solve the above problem, the distance measuring device according to the present invention assumes a detection time at which an electric pulse signal corresponding to reflected light and reference light is detected before starting measurement of the distance to the measurement object. When measuring the distance to the object to be measured, set a gate section that can detect the electric pulse signal only at the time near the assumed detection time, and set the electric pulse signal that can be detected by the set gate section. Limit and measure the distance to the measurement object.

本発明に係る距離計測装置によれば、反射光及び参照光に対応する電気パルス信号が検出される時刻を含んだ区間のみ電気パルス信号を検出できるので、反射光及び参照光に対応する電気パルス信号とノイズ光とを正確に分離することができる。   According to the distance measuring device of the present invention, the electric pulse signal can be detected only in the section including the time when the electric pulse signal corresponding to the reflected light and the reference light is detected, so that the electric pulse corresponding to the reflected light and the reference light is detected. The signal and noise light can be accurately separated.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる距離計測装置の構成と動作について詳しく説明する。   Hereinafter, the configuration and operation of a distance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〔距離計測装置の構成〕
本発明の実施形態となる距離計測装置1は、図1に示すように、測定対象物に向けて光を投光する光源部2と、測定対象物からの反射光と光源部2から送出された参照光を検出する受光部3と、受光部3における反射光及び参照光の検出タイミング差に基づいて測定対象物までの距離を算出,表示する演算部4とを主な構成要素として備える。
[Configuration of distance measuring device]
As shown in FIG. 1, a distance measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention emits light toward a measurement target, a reflected light from the measurement target, and the light source 2. The light receiving unit 3 that detects the reference light and the calculation unit 4 that calculates and displays the distance to the measurement object based on the detection timing difference between the reflected light and the reference light in the light receiving unit 3 are provided as main components.

上記光源部2は、投光レンズ5を介して測定対象物に向けてパルス幅10[ns]程度のパルス状の光を投光するレーザダイオード(LD)6と、演算部4から出力されるLD駆動信号に従ってLD6に電圧を印加することによりLD6を駆動するLD駆動回路7と、LD6が送出した光を参照光として受光部3側に分岐する光ファイバ8と、装置外部から到達した光を集光する受光レンズ9とを備える。   The light source unit 2 is output from a laser diode (LD) 6 that projects pulsed light having a pulse width of about 10 [ns] toward a measurement object via a light projecting lens 5 and a calculation unit 4. An LD driving circuit 7 that drives the LD 6 by applying a voltage to the LD 6 according to the LD driving signal, an optical fiber 8 that branches to the light receiving unit 3 side using the light transmitted by the LD 6 as reference light, and the light that has reached from the outside of the apparatus And a light receiving lens 9 for collecting light.

上記受光部3は、受光レンズ9により集光された光と光ファイバ8から出力された参照光を受光するアバランシェフォトダイオード(APD)10と、DAC20から出力される高圧制御信号に従ってAPD10に電圧を印加することによりAPD10を駆動する高圧電源11と、APD10が受光した光信号(受光信号)を電気パルス信号(以下、受信パルスと表記)に光電変換するトランスインピーダンスアンプ12と、CPU19から出力されるゲイン制御信号に従ってトランスピンピーダンスアンプ12から出力される受信パルスの振幅レベルを調整する可変ゲインアンプ13と、DAC20から出力されるスレッシュレベル制御信号に従って可変ゲインアンプ13から出力される受信パルスの振幅レベルとスレッシュレベルとを比較することにより反射光及び参照光に対応する受信パルスを検出するコンパレータ14,レベルコンバータ15,及びフリップフロップ16とを備える。   The light receiving unit 3 applies a voltage to the APD 10 in accordance with an avalanche photodiode (APD) 10 that receives the light collected by the light receiving lens 9 and the reference light output from the optical fiber 8 and a high-voltage control signal output from the DAC 20. A high-voltage power supply 11 that drives the APD 10 by applying, a transimpedance amplifier 12 that photoelectrically converts an optical signal (light reception signal) received by the APD 10 into an electric pulse signal (hereinafter referred to as a reception pulse), and output from the CPU 19 A variable gain amplifier 13 that adjusts the amplitude level of the reception pulse output from the trans-pin impedance amplifier 12 according to the gain control signal, and an amplitude level of the reception pulse that is output from the variable gain amplifier 13 according to the threshold level control signal output from the DAC 20 And the threshold level And a comparator 14, the level converter 15 and a flip-flop 16, which detects the received pulse corresponding to the reflected light and reference light by.

上記演算部4は、CPLD17と、CPU18と、DAC19を備える。CPLD17は、フリップフロップ16から出力された反射光及び参照光に対応する受信パルスの検出タイミング差を出力すると共に、CPU18により生成されるLD駆動信号に従ってLD駆動回路7の印加電圧を制御する。また、CPLD17は、図2に示すような構成を有し、CPU18から出力されるゲート制御信号に従って受信パルスを受付可能にするゲート区間を設定し、設定されたゲート区間に検出された反射光及び参照光に対応する受信パルスのタイミング差を出力する。なお、CPLD17の詳細な動作について後述する。   The arithmetic unit 4 includes a CPLD 17, a CPU 18, and a DAC 19. The CPLD 17 outputs a detection timing difference between reception pulses corresponding to the reflected light and the reference light output from the flip-flop 16 and controls the applied voltage of the LD drive circuit 7 according to the LD drive signal generated by the CPU 18. Further, the CPLD 17 has a configuration as shown in FIG. 2, sets a gate section that can receive a received pulse in accordance with a gate control signal output from the CPU 18, and reflects reflected light detected in the set gate section. A timing difference between reception pulses corresponding to the reference light is output. The detailed operation of the CPLD 17 will be described later.

上記CPU18は、CPLD17から出力される反射光及び参照光に対応する受信パルスの検出タイミングに従って測定対象物までの距離を算出する。また、CPU18は、LD駆動回路7の印加電圧を制御するLD駆動信号,高圧電源11の印加電圧を制御する高圧制御信号,可変ゲインアンプ13の増幅率を制御するゲイン制御信号,及びフリップフロップ16のスレッシュレベルを制御するスレッシュレベル制御信号を生成する。上記DAC19は、CPU18により生成された高圧制御信号とスレッシュレベル制御信号に従って高圧電源11とフリップフロップ16を制御する。   The CPU 18 calculates the distance to the measurement object according to the detection timing of the received pulse corresponding to the reflected light and the reference light output from the CPLD 17. Further, the CPU 18 controls an LD drive signal for controlling the applied voltage of the LD drive circuit 7, a high voltage control signal for controlling the applied voltage of the high voltage power supply 11, a gain control signal for controlling the gain of the variable gain amplifier 13, and the flip-flop 16. A threshold level control signal for controlling the threshold level of the signal is generated. The DAC 19 controls the high voltage power supply 11 and the flip-flop 16 in accordance with the high voltage control signal and the threshold level control signal generated by the CPU 18.

〔距離計測処理の流れ〕
従来技術において述べたように、測定対象物に向けて光を投光してから反射光及び参照光に対応する受信パルスを検出するまでの間には様々なノイズ信号が検出される(図3参照)。そして、反射光及び参照光に対応する受信パルスを検出する前にノイズ信号を反射光及び参照光に対応する受信パルスとして誤って認識してしまうと、測定対象物までの距離が誤って計測されてしまう。そこで、上記距離計測装置1は、以下に示す距離計測処理を実行することにより、受信パルスのレベルに係わらず反射光及び参照光に対応する受信パルスとノイズ信号とを正確に分離し、測定対象物までの距離を計測する。以下、図4に示すフローチャートを参照して、この距離計測処理を実行する際の距離計測装置1の動作について説明する。
[Flow of distance measurement processing]
As described in the prior art, various noise signals are detected from when light is projected toward the measurement object until reception pulses corresponding to the reflected light and the reference light are detected (FIG. 3). reference). If the noise signal is erroneously recognized as a reception pulse corresponding to the reflected light and the reference light before detecting the reception pulse corresponding to the reflected light and the reference light, the distance to the measurement object is erroneously measured. End up. Therefore, the distance measuring apparatus 1 performs the distance measuring process shown below to accurately separate the received pulse and the noise signal corresponding to the reflected light and the reference light regardless of the level of the received pulse, and to measure Measure the distance to the object. Hereinafter, with reference to the flowchart shown in FIG. 4, the operation of the distance measuring device 1 when executing this distance measuring process will be described.

図4に示すフローチャートは、距離計測装置1の距離計測開始とするトリガ信号に応じて開始となり、距離計測処理はステップS1の処理に進む。   The flowchart shown in FIG. 4 starts in response to a trigger signal for starting the distance measurement of the distance measuring device 1, and the distance measurement process proceeds to the process of step S1.

ステップS1の処理では、CPU18が、距離計測装置1内の各部の設定値を初期値に設定する。これにより、ステップS1の処理は完了し、距離計測処理はステップS2の処理に進む。   In the process of step S1, the CPU 18 sets the set values of the respective units in the distance measuring device 1 to initial values. Thereby, the process of step S1 is completed and a distance measurement process progresses to the process of step S2.

ステップS2の処理では、CPU18が、反射光と参照光に対応する受信パルスを検出していない状態(LD6の消灯状態)でも光を検出可能な電圧にAPD10への印加電圧を制御するようにDAC20を介して高圧電源11に高圧制御信号を出力する。これにより、ステップS2の処理は完了し、距離計測処理はステップS3の処理に進む。 In the process of step S2, the DAC 18 controls the voltage applied to the APD 10 to a voltage at which the light can be detected even when the CPU 18 does not detect the received pulse corresponding to the reflected light and the reference light (the LD 6 is turned off). A high-voltage control signal is output to the high-voltage power supply 11 via Thereby, the process of step S2 is completed, and the distance measurement process proceeds to the process of step S3.

ステップS3の処理では、CPU18が、ステップS2の処理において設定されたAPD10への印加電圧を基準として、該APD10が光を検出できない電圧までAPD10への印加電圧を調整する。これにより、ステップS3の処理は完了し、距離計測処理はステップS4の処理に進む。 In the process of step S3, the CPU 18 adjusts the applied voltage to the APD 10 up to a voltage at which the APD 10 cannot detect light with reference to the applied voltage to the APD 10 set in the process of step S2. Thereby, the process of step S3 is completed and the distance measurement process proceeds to the process of step S4.

ステップS4の処理では、CPLD17が、CPU18から出力されるゲート制御信号に従って受信パルスを検出可能にするゲート区間を反射光及び参照光それぞれに対し設定する(ゲート設定処理)。なお、このゲート設定処理の詳細について後述する。これにより、ステップS4の処理は完了し、距離計測処理はステップS5の処理に進む。   In the process of step S4, the CPLD 17 sets a gate interval for enabling detection of the received pulse according to the gate control signal output from the CPU 18 for each of the reflected light and the reference light (gate setting process). Details of the gate setting process will be described later. Thereby, the process of step S4 is completed and the distance measurement process proceeds to the process of step S5.

ステップS5の処理では、CPLD17が、ステップS4の処理により設定されたゲート区間内において検出された反射光及び参照光に対応する受信パルスの検出タイミング差を出力し、CPU18が、CPLD17から出力された検出タイミング差に基づいて測定対象物までの距離を算出する。これにより、ステップS5の処理は完了し、一連の距離計測処理は終了する。   In the process of step S5, the CPLD 17 outputs the detection timing difference of the received pulse corresponding to the reflected light and the reference light detected in the gate interval set by the process of step S4, and the CPU 18 is output from the CPLD 17. The distance to the measurement object is calculated based on the detection timing difference. Thereby, the process of step S5 is completed and a series of distance measurement processes are complete | finished.

〔ゲート設定処理〕
次に、図5に示すフローチャートを参照して、上記ステップS4のゲート設定処理を実行する際の距離計測装置1の動作について説明する。
[Gate setting process]
Next, the operation of the distance measuring device 1 when executing the gate setting process in step S4 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

図5に示すフローチャートは、上記ステップS3の処理が完了するのに応じて開始となり、ゲート設定処理はステップS11の処理に進む。   The flowchart shown in FIG. 5 starts when the process of step S3 is completed, and the gate setting process proceeds to the process of step S11.

ステップS11の処理では、CPLD17が、ゲート制御信号とゲート1制御信号(詳しくは後述)の設定値を初期値に設定する。これにより、ステップS11の処理は完了し、ゲート設定処理はステップS12の処理に進む。   In the process of step S11, the CPLD 17 sets the set values of the gate control signal and the gate 1 control signal (described later in detail) to initial values. Thereby, the process of step S11 is completed and the gate setting process proceeds to the process of step S12.

ステップS12の処理では、CPLD17が、CPU18から出力されるゲート制御信号に従ってゲート区間を定義するゲート信号の起動タイミングを設定する。なお、本実施形態では、ゲート制御信号は、1〜15の値を有し、設定値が0である場合、ゲート信号はLD6が光を投光したタイミングと同期して起動され、設定値が15である場合には、ゲート信号はLD6が光を投光してから180(=15×20)[nS]後に起動される。これにより、ステップS12の処理は完了し、ゲート設定処理はステップS13の処理に進む。   In the process of step S12, the CPLD 17 sets the start timing of the gate signal that defines the gate section according to the gate control signal output from the CPU 18. In this embodiment, the gate control signal has a value of 1 to 15, and when the set value is 0, the gate signal is activated in synchronization with the timing when the LD 6 projects light, and the set value is In the case of 15, the gate signal is activated 180 (= 15 × 20) [nS] after the LD 6 projects light. Thereby, the process of step S12 is completed, and the gate setting process proceeds to the process of step S13.

ステップS13の処理では、CPU18が、CPLD17を介してLD駆動回路7にLD駆動信号を出力することによりLD6から測定対象物に向けて光を投光する。これにより、ステップS13の処理は完了し、ゲート設定処理はステップS14の処理に進む。   In the process of step S <b> 13, the CPU 18 emits light from the LD 6 toward the measurement object by outputting an LD drive signal to the LD drive circuit 7 via the CPLD 17. Thereby, the process of step S13 is completed, and the gate setting process proceeds to the process of step S14.

ステップS14の処理では、CPLD17が、反射光及び参照光に対応する受信パルスが所定時間内に検出されたか否かを判別する。そして、判別の結果、反射光及び参照光に対応する受信パルスが所定時間内に検出されていない場合、CPLD17はゲート設定処理をステップ15の処理に進める。一方、反射光及び参照光に対応する受信パルスが所定時間内に検出された場合には、CPLD17はゲート設定処理をステップS18の処理に進める。 In the process of step S14, the CPLD 17 determines whether or not a reception pulse corresponding to the reflected light and the reference light has been detected within a predetermined time. As a result of the determination, if the received pulse corresponding to the reflected light and the reference light is not detected within the predetermined time, CPLD17 advances the gate setting process to the process of step S 15. On the other hand, when the reception pulse corresponding to the reflected light and the reference light is detected within a predetermined time, the CPLD 17 advances the gate setting process to the process of step S18.

ステップS15の処理では、CPU18が、ゲート制御信号の設定値が1であるか否かを判別する。そして、判別の結果、設定値が1である場合、CPU18は、ステップS16の処理として現在の設定値をゲート制御信号の最終的な設定値に設定した後、一連のゲート設定処理を終了する。一方、設定値が1でない場合には、CPU18は、ステップS17の処理として現在の設定値から2減算した値をゲート制御信号の最終的な設定値に設定した後、一連のゲート設定処理を終了する。 In the process of step S15, the CPU 18 determines whether or not the set value of the gate control signal is 1. If the set value is 1 as a result of the determination, the CPU 18 sets the current set value as the final set value of the gate control signal as the process of step S16, and then ends the series of gate setting processes. On the other hand, if the set value is not 1, the CPU 18 sets a value obtained by subtracting 2 from the current set value as the process of step S17 as the final set value of the gate control signal, and then ends the series of gate setting processes. To do.

ステップS18の処理では、CPU18が、ゲート制御信号の設定値を1増数する。これにより、ステップS18の処理は完了し、ゲート設定処理はステップS19の処理に進む。   In the process of step S18, the CPU 18 increments the set value of the gate control signal by one. Thereby, the process of step S18 is completed, and the gate setting process proceeds to the process of step S19.

ステップS19の処理では、CPU18が、ゲート制御信号の設定値が15以下であるか否かを判別する。そして、判別の結果、設定値が15以下である場合、CPU18は、ゲート設定処理をステップS12の処理に戻す。一方、設定値が15以下でない場合には、CPU18は、ステップS20の処理として現在の設定値から3減算した値をゲート制御信号の最終的な設定値に設定した後、一連のゲート設定処理を終了する。   In the process of step S19, the CPU 18 determines whether or not the set value of the gate control signal is 15 or less. If it is determined that the set value is 15 or less, the CPU 18 returns the gate setting process to the process of step S12. On the other hand, if the set value is not 15 or less, the CPU 18 sets a value obtained by subtracting 3 from the current set value as the process of step S20 as the final set value of the gate control signal, and then performs a series of gate setting processes. finish.

〔具体例〕
最後に、図6を参照して、上述のゲート設定処理によって設定されたゲート区間に従って反射光及び参照光に対応する受信パルスを検出する際のCPLD17の動作について説明する。なお、図6に示す例はゲート制御信号の設定値が1である時のCPLD17の動作である。
〔Concrete example〕
Finally, with reference to FIG. 6, the operation of the CPLD 17 when detecting the reception pulse corresponding to the reflected light and the reference light in accordance with the gate interval set by the above-described gate setting process will be described. The example shown in FIG. 6 is the operation of the CPLD 17 when the set value of the gate control signal is 1.

図6(a)に示す時刻t1においてLD駆動信号が立ち上がると、ゲート1はn個のフリップフロップを介してクロック信号(ループクロック)をループさせ、カウンタは、クロック信号がループされる度毎にn−1番目のフリップフロップから出力されるカウンタクロック信号(図6(b)参照)を受信することにより、ループクロックのループ回数を監視する。その後、カウンタは、ループクロックのループ回数がゲート制御信号の設定値と同じになったタイミング(図6(b)に示す時刻t2)において、受信パルスの検出を許容するゲート1制御信号を立ち上げ、ループクロックのループ回数がゲート制御信号の設定値以上になったタイミング(図6(b)に示す時刻t3)において、ゲート1制御信号を立ち下げる。そして、ゲート2は、ゲート1制御信号と受信パルスの論路積を算出し、論理和の信号の立ち上がり時刻(図6(e)に示す時刻t4)を受信パルスの検出タイミングとしてCPU18に通知する。   When the LD drive signal rises at time t1 shown in FIG. 6A, the gate 1 loops the clock signal (loop clock) through n flip-flops, and the counter is turned on every time the clock signal is looped. By receiving the counter clock signal (see FIG. 6B) output from the (n-1) th flip-flop, the number of loops of the loop clock is monitored. Thereafter, the counter starts the gate 1 control signal that allows detection of the received pulse at the timing (time t2 shown in FIG. 6B) when the loop clock loop count becomes the same as the set value of the gate control signal. The gate 1 control signal falls at the timing (time t3 shown in FIG. 6B) when the loop clock loop count becomes equal to or greater than the set value of the gate control signal. Then, the gate 2 calculates the logical product of the gate 1 control signal and the reception pulse, and notifies the CPU 18 of the rise time of the logical sum signal (time t4 shown in FIG. 6 (e)) as the reception pulse detection timing. .

以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる距離計測装置1では、測定対象物までの距離の計測を開始する前に、CPU18が、反射光及び参照光に対応する受信パルスが検出される時刻を想定し、測定対象物までの距離を計測する際は、想定された時刻の近傍時刻のみ受信パルスを検出可能にするゲート区間を設定し、設定されたゲート区間によってCPLD17により検出される受信パルスを制限するので、反射光及び参照光に対応する受信パルスとノイズ光とを正確に分離し、正確な距離計測を行うことができる。   As is clear from the above description, in the distance measuring apparatus 1 according to the embodiment of the present invention, before the measurement of the distance to the measurement object is started, the CPU 18 receives a reception pulse corresponding to the reflected light and the reference light. When measuring the distance to the object to be measured assuming the detected time, a gate interval is set so that the received pulse can be detected only in the vicinity of the assumed time, and detected by the CPLD 17 by the set gate interval. Since the received pulse is limited, the received pulse corresponding to the reflected light and the reference light can be accurately separated from the noise light, and accurate distance measurement can be performed.

また、本発明の実施形態となる距離計測装置1では、CPU18は、反射光及び参照光の検出レベルを測定対象物までの距離を計測する際の検出レベルに設定し、LD6が光を送出してから所定時間経過後に所定パルス幅を有するゲート信号を起動し、ゲート信号が起動されている間に検出された受信パルスを反射光及び参照光の受信パルスとし、ゲート信号が起動されている間に受信パルスが検出されなくなるまでゲート信号起動時刻をLD6の光の送出時刻から所定時間毎に遅らせ、受信パルスが検出されなくなったゲート信号起動時刻の1つ以上前のゲート信号起動時刻をゲート信号起動時刻として設定するので、測定対象物の状態,回路状態,測定距離に応じてゲート区間の起動時刻を微調整し、より正確な距離計測を行うことができる。 In the distance measuring apparatus 1 according to the embodiment of the present invention, the CPU 18 sets the detection level of the reflected light and the reference light to the detection level when measuring the distance to the measurement object, and the LD 6 sends out the light. When a gate signal having a predetermined pulse width is activated after a predetermined time has elapsed, the received pulse detected while the gate signal is activated is used as a received pulse of reflected light and reference light, and the gate signal is activated The gate signal activation time is delayed by a predetermined time from the light transmission time of the LD 6 until the reception pulse is not detected at a predetermined time, and the gate signal activation time one or more times before the gate signal activation time at which the reception pulse is no longer detected is the gate signal. since set as start time, the state of the measuring object, the circuit state, to fine-tune the start time of the gate section in accordance with the measurement distance, be performed more accurate distance measurement That.

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、CPLD17のゲート区間は外部又はCPU18を介して可変設定できるようにしてもよい。このような構成によれば、測定距離が固定値である場合等のゲート区間がが事前に設定可能な場合には、不要な処理を行うことなくゲート区間を設定することができる。また、参照光に対するゲート区間はLD6が光を送出する時刻より最短のタイミング又は最長のタイミングで起動することが望ましい。このような構成によれば、参照光の検出時刻は規定時刻であるので、不要な処理を追加することなく最小限の処理で距離測定を行うことができる。さらに、CPU18は、測定対象物までの距離の計測を開始する前に測定対象物までの距離を複数回実行し、複数回の処理の実行中にゲート区間を設定するようにしてもよい。このような構成によれば、CPU18の発熱状態を一定にしてCPU18の処理を安定させることができると共に、余分な処理を最低限にすることができるので、距離計測処理を安定させることができると共に、測定対象物までの距離に応じてゲート区間を最適化することができる。また、CPLD17とCPU18を一体により構成してもよい。このように、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。   As mentioned above, although the embodiment to which the invention made by the present inventors was applied has been described, the present invention is not limited by the description and the drawings that form part of the disclosure of the present invention according to this embodiment. For example, the gate section of the CPLD 17 may be variably set externally or via the CPU 18. According to such a configuration, when the gate interval such as when the measurement distance is a fixed value can be set in advance, the gate interval can be set without performing unnecessary processing. Further, it is desirable that the gate section for the reference light is started at the shortest timing or the longest timing from the time when the LD 6 transmits the light. According to such a configuration, since the detection time of the reference light is a specified time, it is possible to perform distance measurement with minimum processing without adding unnecessary processing. Further, the CPU 18 may execute the distance to the measurement object a plurality of times before starting the measurement of the distance to the measurement object, and set the gate section during the execution of the plurality of processes. According to such a configuration, the heat generation state of the CPU 18 can be kept constant, the processing of the CPU 18 can be stabilized, and unnecessary processing can be minimized, so that the distance measurement processing can be stabilized. The gate section can be optimized according to the distance to the measurement object. Further, the CPLD 17 and the CPU 18 may be integrally configured. As described above, it is a matter of course that all other embodiments, examples, operation techniques, and the like made by those skilled in the art based on the above embodiments are included in the scope of the present invention.

本発明の実施形態となる距離計測装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the distance measuring device used as embodiment of this invention. 図1に示すCPLDの内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of CPLD shown in FIG. 測定対象物に向けて光を投光してから反射光と参照光に対応する受信パルスを検出するまでの間にノイズ信号が検出される様子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a noise signal being detected after projecting light toward a measuring object until it detects the received pulse corresponding to reflected light and reference light. 本発明の実施形態となる距離計測処理の流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow of the distance measurement process used as embodiment of this invention. 図4に示すゲート設定処理の流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow of the gate setting process shown in FIG. 図2に示すCPLDの動作を説明するためのタイミングチャート図である。FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the CPLD shown in FIG. 2.

符号の説明Explanation of symbols

1:距離計測装置
2:光源部
3:受光部
4:演算部
5:投光レンズ
6:レーザダイオード(LD)
7:LD駆動回路
8:光ファイバ
9:受光レンズ
10:アバランシェフォトダイオード(APD)
11:高圧電源
12:トランスインピーダンスアンプ
13:可変ゲインアンプ
14:コンパレータ
15:レベルコンバータ
16:フリップフロップ
17:CPLD17
18:CPU
19:DAC
1: Distance measuring device 2: Light source unit 3: Light receiving unit 4: Calculation unit 5: Projection lens 6: Laser diode (LD)
7: LD drive circuit 8: Optical fiber 9: Light receiving lens 10: Avalanche photodiode (APD)
11: high-voltage power supply 12: transimpedance amplifier 13: variable gain amplifier 14: comparator 15: level converter 16: flip-flop 17: CPLD 17
18: CPU
19: DAC

Claims (3)

測定対象物に向けてパルス状の光を送出する光源部と、
前記光源部から送出された光を参照光として分岐する分岐部と、
前記測定対象物からの反射光と前記分岐手段によって分岐された参照光を受光する受光素子と、
前記反射光、及び前記参照光を電気パルス信号に変換する受光部と、
前記受光部にて変換された電気パルス信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部により増幅された電気パルス信号の中から前記反射光及び前記参照光に対応する電気パルス信号を検出する検出部と、
前記検出部における反射光及び参照光に対応する電気パルス信号の検出タイミング差から前記測定対象物までの距離を算出する演算部と、
前記測定対象物までの距離の計測を開始する前に、前記パルス状の光を送出し、且つ、前記参照光を送出し、更に、前記検出部が前記反射光及び前記参照光に対応する電気パルス信号を受光し、この電気パルス信号が受光される時刻に基づいてゲート区間を設定し、その後、前記測定対象物までの距離を計測する際には、前記ゲート区間として設定した時間帯を、電気パルス信号を検出可能な時間帯として設定する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記光源部が消灯しているときに光が検出されないように、前記受光素子の検出レベルを決定するための印加電圧を設定し、
更に、時系列的に設定される所定時間間隔とされた時刻毎に光を照射し、今回の時刻で光を照射した後、所定時間内に受信パルスが検出される場合には、次回の時刻で光を照射する処理を繰り返し、
所定時間内に受信パルスが検出されない場合の光の照射時刻よりも時間的に早い時刻をゲート開始時刻として、前記ゲート区間を設定することを特徴とする距離計測装置。
A light source unit that emits pulsed light toward the measurement object;
A branching unit that branches the light transmitted from the light source unit as reference light;
A light receiving element that receives reflected light from the measurement object and reference light branched by the branching unit;
A light receiving unit that converts the reflected light and the reference light into an electrical pulse signal;
An amplifying unit for amplifying the electric pulse signal converted by the light receiving unit;
A detection unit for detecting an electric pulse signal corresponding to the reflected light and the reference light from the electric pulse signal amplified by the amplification unit;
A calculation unit that calculates a distance from the detection timing difference of the electric pulse signal corresponding to the reflected light and the reference light in the detection unit to the measurement object;
Before starting the measurement of the distance to the object to be measured, the pulsed light is transmitted and the reference light is transmitted, and further, the detection unit generates electricity corresponding to the reflected light and the reference light. When receiving a pulse signal and setting a gate interval based on the time when this electrical pulse signal is received, and then measuring the distance to the measurement object, the time zone set as the gate interval, A control unit for setting an electric pulse signal as a detectable time zone;
Have
The control unit sets an applied voltage for determining a detection level of the light receiving element so that light is not detected when the light source unit is turned off.
Further, when the received pulse is detected within a predetermined time after irradiating light at a predetermined time interval set in time series and irradiating light at the current time, the next time Repeat the process of irradiating light with
A distance measuring device characterized in that the gate section is set with a gate start time as a time earlier than a light irradiation time when a received pulse is not detected within a predetermined time.
請求項1に記載の距離計測装置であって、
前記ゲート区間は外部又は演算部を介して可変設定できることを特徴とする距離計測装置。
The distance measuring device according to claim 1,
The distance measuring device according to claim 1, wherein the gate section can be variably set externally or via a calculation unit .
請求項1に記載の距離計測装置であって、
前記制御部は前記演算部と一体で形成されていることを特徴とする距離計測装置。
The distance measuring device according to claim 1,
The distance measuring device, wherein the control unit is formed integrally with the calculation unit .
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