JPH03189584A - 距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、変調光の伝搬距離に対する位相遅れを検出
して対象物までの距離を計測する強度変調方式の距離測
定装置に関する。

〈従来の技術〉 第６図は従来のこの種距離測定装置の回路構成を、また
第７図はそのタイムチャートを、それぞれ示している。

発光部１は、レーザダイオードなどの光源を含み、一定
の周波数（変調周波数ｒ＋）で発振する発振部２の発振
出力により前記光源を駆動して、強度変調された光を対
象物３に投射する。

この投射光の強度変調された成分を取り出して示したの
が第７図（１）の参照信号である。

受光部４は、フォトダイオードなどの受光素子を含み、
この受光部４で対象物からの反射光を受光して測定信号
（第７図（２）に示す）を得ている。この測定信号は増
幅部５へゝ出力されて増幅される。

上記参照信号および測定信号は計測処理部６に与えられ
、両信号の位相差φより対象物までの距離が算出される
。

この計測処理部６は、参照信号を処理する信号処理系７
と、測定信号を処理する信号処理系８とを含むもので、
各信号処理系はヘテロダイン回路を構成する同一の回路
構成、すなわち乗算部９，１２．ＡＧＣ回路１０，１３
．２値化部１１．１４を含んでいる。一方の乗算部９は
参照信号と局部発振器１５の発振出力（発振周波数ｒｚ
）とを掛は合わせ、他方の乗算部１２は測定信号と局部
発振器１５の発振出力とを掛は合わせることにより、第
７図（３）（４）に示すような低い周波数Ｃｆ＋　　　
ｆｚの周波数）の参照信号や測定信号を得ている。ＡＧ
Ｃ回路１０．１３はこれらの信号の振幅を一定にする回
路である。

２値化部１１．１４は入力信号を２値化し、第７図（５
）（６）に示すような参照信号および測定信号の各２値
化信号を生成する。これら２値化信号は位相差計数部１
６に与えられ、両者の位相差φに相当するパルス幅のゲ
ート信号（第７図（７）に示す）が生成される。このゲ
ート信号はゲートを開いてクロックを通過させ、そのク
ロックを計数することにより位相差φを計測する。

上記構成の距離測定装置において、発光部１による投射
光は対象物３で反射し、その反射光は受光部４の受光素
子で受光される。この場合の受光部４での受光レベル、
すなわち測定信号の振幅は対象物３までの距離に応じて
変化するもので、これが測定誤差を生じさせて精度を低
下させる要因となる。

そこで前記発光部１を大きな発光パワーで発光させ、受
光部４には第８図に示す如く、測定信号の振幅を測定す
る振幅測定部１７と、振幅の測定値に応じて入射光量を
制限する絞り１８とを設けることにより、受光部４での
受光レベルを一定化する方式が提案されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながらこの種の方式では、絞り１８のような機構
を用いるから、装置のコスト高を招き、実用的でない。

そこで受光部４での受光レベル（測定信号の振幅）が一
定の範囲内である場合に限り、その測定信号を用いて距
離計測のための処理を行うようにした方式が提案されて
いる。

第９図は、対象物までの距離と測定信号の振幅（受光レ
ベル）との関係を示しており、実線ａが小さい発光パワ
ーで発光させた場合の距離と測定信号の振幅との関係を
、また鎖線すが大きい発光パワーで発光させた場合の距
離と測定信号の振幅との関係を、それぞれ示している。

同図中、Ｌ、、Ｌ、は歪のない測定信号の振幅の上限値
と下限値を示し、Ｓが距離計測の対象となる範囲である
。

同図において、Ａ、Ｂは発光パワーが小さい場合と大き
い場合の測距範囲を示すが、両者の測距範囲Ａ、Ｂは大
差がなく、発光パワーを大きくしても測距範囲は殆ど拡
大していない。

しかも発振部２の発振出力の振幅や増幅部５のゲインが
温度変化により変化すると、測定信号の振幅も変動し、
測距範囲がばらついて一層狭められるという問題もある
。

この発明は、上記問題に着目してなされたもので、測距
範囲を拡大し、しかも温度ドリフトの影響も小さく抑え
た新規な距離測定装置を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、請求項１の発明にかかる距離
測定装置では、強度変調された光を対象物へ投射するた
めの発光部と、対象物からの反射光を受光して測定信号
を得る第１の受光部と、発光部からの光を受光して参照
信号を得る第２の受光部と、測定信号の振幅を検出する
振幅検出部と、振幅検出部による検出値により発光部の
発光振幅を制御するための振幅制御部と、測定信号と参
照信号との位相差より対象物までの距離を算出する計測
処理部とを具備させている。

また請求項２の発明にかかる距離測定装置では、強度変
調された光を対象物へ投射するための発光部と、対象物
からの反射光を受光して測定信号を得る第１の受光部と
、発光部からの光を受光して参照信号を得る第２の受光
部と、測定信号の振幅を検出する第１の振幅検出部と、
参照信号の振幅を検出する第２の振幅検出部と、第１．
第２の各振幅検出部による検出値により発光部の発光振
幅を制御するための振幅制御部と、測定信号と参照信号
との位相差より対象物までの距離を算出する計測処理部
とを具備させている。

く作用〉 発光部が強度変調された光を対象物へ投射すると、第１
の受光部では対象物からの反射光が受光されて測定信号
が、また第２の受光部では発光部からの光が受光されて
参照信号が、それぞれ求められ、両信号の位相差より対
象物までの距離が算出される。この場合に振幅検出部が
測定信号の振幅を検出し、振幅制御部がその検出値が所
定値を越えないよう発光部の発光振幅を制御する。その
結果、発光部の発光パワーを大きく設定することにより
、測距範囲が第９図中、Ｃで示すように大幅に拡大する
。

また第２の振幅検出部により参照信号の振幅を検出し、
その振幅が一定となるよう発光部の発光振幅を制御すれ
ば、温度ドリフトの影音を抑えることができ、測距範囲
がばらつくのが防止される。

〈実施例〉 第１図は、この発明の一実施例にかかる距離測定装置の
回路構成例を示している。

図示例のものは、参照信号を得るのに発光部ｌの出力光
をモニタする第２の受光部２１を設けたもので、この受
光部２１で得た参照信号を測定信号用の増幅部５と同じ
温度特性を有する同種の増幅部２２で増幅して乗算部９
へ出力している。

また測定信号用の増幅部５の出力側には測定信号の振幅
を検出するための振幅検出部２３が設けてあり、この検
出値に対応する電圧を振幅制御部２４へ与えることによ
り測定信号の振幅が前記の上限値Ｌｌ　　（第９図に示
す）を越えないよう発振部２の発振出力の振幅を制御し
ている。

第９図には、この実施例についての対象物までの距離と
測定信号の振幅との関係を破線Ｃで示しである。同図に
よれば、測距範囲Ｃが従来例と比較して大幅に拡大して
いることが理解される。

第２図は、この振幅制御部２４の具体例を示すもので５
抵抗２５．ＦＥＴ２６．二個のコンデンサ２７．２８が
直列接続されている。

発振部２の発振出力は抵抗２５とＦＥＴ２６とに抵抗分
割され、ＦＥＴ２６への分割出力が発光部１へ与えられ
る。このＦＥＴ２６のソースには一定のバイアスが、ま
たゲートには前記振幅検出部２３の検出値に対応するゲ
ート電圧が、それぞれ与えられ、前記検出値が第９図の
上限値り、の近傍に達するまではゲート電圧が前記バイ
アス値に達せず、ＦＥＴ２６はハイインピーダンスの状
態となる。また検出値が上限値１，１　の近傍に達する
と、ゲート電圧がバイアス値に達し、ＦＥＴ２６に電流
が流れて前記の振幅制御が行われる。

なお第１図中、上記以外の各構成は第６図と同様であり
、ここでは対応する構成に同じ符号を付することでその
説明を省略する。

第３図は、この発明の他の実施例を示している。

同図のものは、測定信Ｂ用の増幅部５の出力側に測定信
号の振幅を検出するための振幅検出部２３が、また参照
信号用の増幅部２２の出力側に参照信号の振幅を検出す
るための振幅検出部３０が、それぞれ設けてあり、これ
ら検出値に対応する電圧を振幅制御部３１へ与えること
により測定信号の振幅が前記の上限値り、（第９図に示
す）を越えないよう、また参照信号の振幅が一定となる
よう、発振部２の発振出力の振幅を制御している。

第４図は、この振幅制御部３１の具体例を示ずものて、
抵抗２５．ＦＥＴ２６．　二個のコンデンサ２７．２８
が直列接続された第２図と同様の回路に対し、抵抗３２
．ＦＥＴ３３．コンデンサ３４の直列回路が付加されて
いる。

この付加された直列回路はＦＥＴ２６とコンデンサ２８
との直列回路に並列接続されたものであり、従って発振
部２の発振出力は抵抗２５とこの並列回路とに抵抗分割
され、この並列回路への分割出力が発光部１へ与えられ
る。

各ＦＥＴ２６．３３のソースには共通のバイアスが与え
られ、一方のＦＥＴ２６のゲートには振幅検出部２３の
検出値に対応するゲート電圧が、また他方のＦＥＴ３３
のゲートには前記振幅検出部３０の検出値に対応するゲ
ート電圧が、それぞれ与えられるが、ＦＥＴ２６には抵
抗が接続されていないので、振幅の減衰量が大きくとれ
、またＦＥＴ３３には抵抗３２が接続されているので、
振幅の減衰量が制限される。

このような構成によると、対象物との距離が小さい場合
は測定信号の振幅による制御が主として働いて所期の効
果が得られる。また対象物との距離が大きい場合は、測
定信号の振幅が小さく、ＦＥＴ２６はハイインピーダン
スの状態であるが、ＦＥＴ３３の方は参照信号の振幅が
距離に関係なく常に動作状態にあり、参照信号の振幅を
一定となす制御が働く。

第５図は、参照信号の振幅制御を行った場合４１と行わ
なかった場合４０とにつき、対象物までの距離と測定信
号の振幅との関係を示している。

同図中、破線ｄ、ｆは０°Ｃのとき、実線ｅｇは７５°
Ｃのときのものであって、参照信号の振幅制御を行った
場合の方が温度変化による振幅変化が小さ（抑えられ、
温度変化による測距範囲のばらつきが小さくなることが
わかる。

なお発光部１の発光素子の劣化も温度変化と同様の現象
を呈するので、この発明の方式は装置の寿命を伸ばす上
でも有効である。

〈発明の効果〉 この発明は上記の如く、測定信号の振幅を検出してその
検出値で発光部の発光振幅を制御するから、発光部の発
光パワーを大きく設定することにより、測距範囲を大幅
に拡大することが可能となった。

また参照信号の振幅を検出してその検出値で発光振幅を
制御するから、温度ドリフトの影客を抑えることができ
、温度変化により測距範囲がばらつくのを防止できると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にかかる距離測定装置を示
すブロック図、第２図は振幅制御部の具体例を示す電気
回路図、第３図はこの発明の他の実施例を示すブロック
図、第４図は第３図の実施例の振幅制御部の具体例を示
す電気回路図、第５図は対象物までの距離と受光レベル
との関係を示す説明図、第６図は従来例の構成を示すブ
ロック図、第７図は第６図の実施例のタイムチャート、
第８図は他の従来例の構成を示すブロック図、第９図は
対象物までの距離と受光レベルとの関係を示す説明図で
ある。 １・・・・発光部　　　　４，２１・・・・受光部６・
・・・測定処理部　　２３．３０・・・・振幅検出部２
４、３１・・・・振幅制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）強度変調された光を対象物へ投射するための発光
   部と、 対象物からの反射光を受光して測定信号を 得る第１の受光部と、 発光部からの光を受光して参照信号を得る 第２の受光部と、 測定信号の振幅を検出する振幅検出部と、 振幅検出部による検出値により発光部の発 光振幅を制御する振幅制御部と、 測定信号と参照信号との位相差より対象物 までの距離を算出する計測処理部とを備えて成る距離測
   定装置。
2. （２）強度変調された光を対象物へ投射するための発光
   部と、 対象物からの反射光を受光して測定信号を 得る第１の受光部と、 発光部からの光を受光して参照信号を得る 第２の受光部と、 測定信号の振幅を検出する第１の振幅検出 部と、 参照信号の振幅を検出する第２の振幅検出 部と、 第１、第２の各振幅検出部による検出値に より発光部の発光振幅を制御する振幅制御部と、 測定信号と参照信号との位相差より対象物 までの距離を算出する計測処理部とを備えて成る距離測
   定装置。