JPH0462491A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は距離測定装置に関し、特に、被測定体との距離
を光学的手法をｍｍいて測定する距離測定装置に関する
。

［従来の技術］ 第７図は、従来の距離測定装置の機能構成を示す概略図
である。

図示される従来の距離測定装置は光学的手法を用いて、
対象物体（被測定体）との距離りを求めるような機能構
成を有している。

詳細には、該距離測定装置は対象物体に投光するための
投光側と、対象物体における反射光を受光してこの受光
信号について信号処理するための受光側とを含む。

前記投光側には、発光して対象物体に光照射するための
レーザダイオード（以下、ＬＤと呼ぶ）２、前記ＬＤ２
を所定周波数ｆ１を有する信号Ｆ１をａカして前記ＬＤ
２の発光を正弦波状に強度変調して駆動するための発振
器ＦＲＩ、前記ＬＤ２の近傍に設けられてＬＤ２の発光
強度をモニタするフォトダイオード（以下、ＰＤと呼ぶ
）３、およびＡＰＣ（自動電力制御）回路３１を含む。

前言己ＰＤ３は、前記ＬＤ２の発光出力を逆バイアスし
たＰＮ接合で検出モニタし、その検８信号をＬＤ２のレ
ーザ出力を一定に保つために設けられたＡＰＣ回路３１
に供給している。

なお、対象物体に投光するための発光素子としては第７
図に示されたレーザダイオードに限らず、ＬＥＤ　（発
光ダイオード）であってもよい。

さて、対象物体に投光されて、その光照射面で反射され
た光は受光側に入射する。受光側は、前記反射光を受光
してその受光強度に応じて充電変換し、受光信号を圧力
するＰＤ４、前記ＰＤ４の受光信号を入力し以降の信号
処理が容易となるように与えられる信号を増幅して出力
するビデオアンプ３３を含み、同様にして受光側は、前
記モニタＰＤ３によってモニタされた投光信号（以下、
参照信号と称す）を入力し、以降の信号処理が容易とな
るように与えられる信号を増幅して出力するビデオアン
プ３２を含む。前記ビデオアンプ３２および３３の後段
には乗算器３４および３５がそれぞれ接続されており、
発振器ＦＲ２が出力する周波数ｆ２を有した信号Ｆ２が
この乗算器３４および３５に同時に与えられている。し
たがって、乗算器３４においては参照信号（周波数ｆｌ
）と局部発振信号（周波数ｆ２）Ｆ２とによってビート
（うなり）が作られ、参照信号のスペクトルはそのまま
の形で周波数をｆｍ　（＝ｆ　１−ｆ　２）の形に変換
して、いわゆるヘテロダイン変換の操作をして投光側変
換信号ＦＭを出力する。同様にして、乗算器３５では受
光信号と局部発振信号（周波数ｆ２）とによってビート
（うなり）を作りａし、受光信号のスペクトルはそのま
まの形で周波数をｆ　ｒ　（＝ｆ　１−ｆ　２）の形に
ヘテロダイン変換して受光側変換信号ＦＲを出力する。

さらに受光側は、前記乗算器３４および３５の後段に増
幅器ＡＰＩおよびＡＰ２をそれぞれ接続して、所定ゲイ
ンで信号ＦＭおよびＦＲを増幅処理して次に接続される
比較器Ｃ１およびＣ２にそれぞれ与えている。この比較
器Ｃ１およびＣ２においては与えられる信号がパルス成
形される。このパルス成形された信号は、次段に接続さ
れるカウンタ３６に与えられて、パルス発振器ＦＲ３出
力のクロックパルス信号Ｆ３（周波数ｆ３）を用いてカ
ウント処理されることにより距離化に関するデータに変
換されて外部に出力される。

次に、第７図に示された従来の距離測定装置の対象物体
（被測定体）との距離化の測定動作について説明する。

まず、投光側のＬＤ２から発振信号Ｆ１の周波数ｆ１で
強度変調された正弦波状のレーザ光は対象物体に照射さ
れると同時に、この強度変調光はモニタＰＤ３によって
モニタされる。このモニタ圧力である参照信号（周波数
ｆ１を有する）はビデオアンプ３２に与えられる。

一方、対象物体表面で反射された投光は、受光側の受光
用ＰＤ４において受光されて、その受光強度に応じて光
電変換されて受光信号（周波数ｆ１を有する）となって
ビデオアンプ３３に与えられる。

以上のようにして得られた参照信号と受光信号とは、そ
れぞれビデオアンプ３２および３３において低域通過型
の増幅作用を受けた後、局部発振周波数ｆ２に基づいて
ヘテロダイン変換され、うなり（ビート）が発生される
。このようにしてヘテロダイン変換されて（周波数変調
処理されて）得られた参照側変換信号ＦＭおよび受光側
変換信号ＦＲは、増幅器ＡＰＩおよびＡＰ２において、
それぞれ所定ゲインで増幅処理される。その後、次段に
接続された比較器Ｃ１およびＣ２に同時に与えられて、
それぞれパルス成形された後、カウンタ３６に与えられ
る。

ところで、参照側変換信号ＦＭおよび受光側変換信号Ｆ
Ｒは、その周波数について（ｆｍ＝ｆｒ）＝（ｆｌ−ｆ
２）の関係を有している。しかし、受光側変換信号ＦＲ
は参照側変換信号ＦＭに比較して、対象物体までの距離
化に比例した位相遅れθＲＭを有している。この位相遅
れθＲＭは、θＲＭ＝２ｔ／　（ｃ／ｆｌ）ｘ３６０°
−（２ｔｆｌ／ｃ）ｘ３６０゜ と算出される。（ただし、Ｃ：光速） この位相遅れθＲＭは、カウンタ３４においてクロック
パルスＦ３（周波数ｆ３）によりカウントされることに
より、距離糺に関するデータに変換されて装置外部に出
力されることになる。

以上のように、ＬＤ２を用いてその投光パワーを正弦波
状に強度変調し、その対象物体からの反射光による受光
信号とモニタＰＤ３から得られた参照信号とを比較して
、その位相遅れＱ貢。から距離見に関するデータを換算
して得るようにしていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述したような従来の距離測定装置によ
れば、受光により得られた受光信号の投光により得られ
た参照信号に対する位相遅れ分が、被測定距離に関する
情報を含むように処理されていた。ところが、直接にこ
の両信号の位相遅れを測定することは難しく、これを行
なうために、特に周波数変換処理を行なう必要があった
。そのために、従来は前述したようにヘテロダイン変換
のための特別な回路を設けて参照信号および受光信号に
ついて、ヘテロダイン変換処理が行なわれていた。

また、上述したような従来の距離測定装置における信号
処理方法では、装置内部で発振している投光側の駆動信
号（発振信号）が受光側の受光信号にクロストークとし
て漏れ込み、これが原因となって受光信号に、さらなる
位相ずれを発生させる。そのため位相差に基づく測定精
度が低下した。

また、これを回避するためには新たな前記クロストーク
防止用の回路を設ける必要があり、このことから回路構
成が複雑にならざるを得なかった。

つまり、従来の距離測定装置においては、回路構成が複
雑であり、内部においてクロストーク信号の影響を受け
やすく、そのために装置自体の応答速度が遅いという問
題があった。

それゆえに、本発明の目的は装置の小型化と測定精度の
高度化、および装置自体の応答速度を上げた距離測定装
置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る距離測定装置は、被測定体との距離を測定
する距離測定装置であり、詳細には前記被測定体に強度
変調光を照射する投光手段と、前記投光手段から照射さ
れた前記強度変調光が前記被測定体において反射された
反射光を受光するように設けられ、受光強度に応じて光
電変換して受光信号を出力する受光手段と、発振手段と
、駆動手段および距離データ変換手段とを備えて構成さ
れる。

前記発振手段は、前記受光手段が出力する受光信号レベ
ルに応じた周波数で発振し、この発振信号に基づいて前
記駆動手段が前記投光手段を駆動して強度変調光を照射
させる。さらに前記距離データ変換手段は前記発振手段
の出力する発振信号の周波数を前記被測定体との距離に
関するデータに変換して装置外部に出力する。

［作用コ 本発明に係る距離測定装置は上述のように構成されるの
で、受光手段による受光信号を前記発振手段を介して投
光手段に正帰還させることにより該装置内部で自励発振
を行なわせる。さらに、この発振周波数を前記距離デー
タ変換手段により距離データに変換することにより、簡
単な回路でかつ高精度な測定データを得ること、また応
答速度の高速化を実現できる。

［実施例コ 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

第１図は、本発明の一実施例による距離測定装置の機能
構成を示す概略図である。

図示される距離測定装置は、光学系の光源がら発射され
たビーム状の光（レーザ光）を対象物体（被測定体）に
照射し、この対象物体の照射面における反射光を再度、
光学系の受光部に入射させて、受光信号として処理し、
対象物体との距離史を検出するように構成されている。

図において本発明の一実施例による距離測定装置は投光
側と受光側とを含む。

まず、投光側にはレーザ光を対象物体に照射するための
レーザダイオード（以下、ＬＤと呼ぶ）１、前記ＬＤＩ
の近傍に設けられてＬＤＩの発光を受光してその発光強
度をモニタするフォトダイオード（以下、ＰＤと呼ぶ〕
１、ＡＰＣ（自動電力制御）回路１０を含む。前記ＡＰ
Ｃ回路１０はＬＤＩの発光強度を一定に保つために設け
られる電力制御回路である。詳細には、その出力端に設
けられたコイルで高周波成分をカットして、前記ＬＤＩ
に直流成分（ＤＣ成分）信号を印加するように制御して
いる。さらに、ＬＤＩの発光強度をモニタしているＰＤ
Ｉの受光レベルに基づいてＬＤｌの平均発光強度を一定
に保つように動作している。

なお、投光側に設けられる投光用の光源はレーザダイオ
ードに限定されず、光をビーム状に収束させて遠距離ま
で届かせることが可能であれば、これをＬＥＤ　（発光
ダイオード）に代替してもよい。

さらに、ＬＤＩの投光ビームは、ＬＤＩと対象物体との
距離（に応じて変動する発振周波数ｆて強度変調される
が、この詳細については後述する。

一方、投光側から投光されて対象物体の照射面において
反射された反射光は距離測定装置の受光側で受光されて
信号処理される。

該距離測定装置の受光側には、対象物体からの反射光を
受光して、その受光強度に応じて光電変換し受光信号を
出力する受光用のＰＤ２、前記ＰＤ２の受光信号をたと
えば、７　Ｍ　Ｈｚ〜１００ＭＨｚとなるように増幅処
理する増幅器ＡＰＩ、前記増幅器ＡＰＩの出力する受光
信号を入力し、ここに含まれている高調波信号成分の発
振を抑制するように動作する積分回路１１および１２を
含む。

さらにこの受光側には、前記二段重ねの積分回路１１お
よび１２を介して出力された受光信号を入力し、これを
その周波数に応じた電圧信号に変換して電圧信号■２を
出力するＦ／Ｖ　（周波数−電圧）変換器１３、前記電
圧信号ｖＦを入力し、割算処理して電圧信号■。い工を
出力する割算器１４ならびにＡ／Ｄ　（アナログ−ディ
ジタル）変換器１５を含む。

前記二段重ねの積分回路１１および１２は、与えられる
受光信号の振幅の周波数応答を１２ｄＢ／オクターブに
し、さらに位相の周波数応答を一定（＋１８０°）にし
て高調波信号成分の発振を抑制するように動作している
。

次に、第１図に示される距離測定装置の投光用光源のＬ
ＤＩと受光用のＰＤ２とを含んで構成される光学系につ
いて詳細に説明する。

第２図は、前掲第１図に示される距離測定装置に適用さ
れた投光および受光のための光学系の概略構成図である
。

図示される光学系は対象物体として再帰性を有する反射
板１８を想定している。この反射板１８は、その受光面
の傾斜角度に依存することなく光の入射方向に光を反射
させるような光の再帰性を有するものである。つまり、
この光学系は、投光用光源であるＬＤＩと反射光受光用
のＰＤ２とを含み、さらに前記ＰＤ２の受光面に反射光
を収束させて結像させるために設けられるコンデンサレ
ンズ１６、コンデンサレンズ１６の内部に設けられて、
前記ＬＤＩからの発光を収束させて再帰性反射板１８に
照射するためのコリメータレンズ１７を含む。

したがって、上述した第１図の距離測定装置の光学系か
ら距離化をおいて配置された対象物体の光照射面は、第
２図に示された再帰性反射板１８と同様に光の再帰性反
射性質を備えているものと想定する。

第３図（ａ）は、前掲策１図に示された投光用レーザダ
イオードの電流波形を示し、第３図（ｂ）は前掲第１図
に示された受光用フォトダイオードの第３図（ａ）の電
流波形によって発生する電圧波形を示しており、各図と
もに縦軸には振幅の大きさが示され、横軸には同じスケ
ールの時間経過が示されている。

第４図は、前掲第１図に示されたＦ／Ｖ変換器の出力電
圧の距離特性を示す概略図である。

第５図は、前掲第１図に示された割算器の出力電圧の距
離特性を示す概略図である。

次に、前掲第１図に示された距離測定装置の距離」測定
動作について第１図ないし第５図を参照して説明する。

まず、距離測定装置の投光側のＬＤＩは、周波数ｆで駆
動されて強度変調されたレーザ光を再帰性を有した対象
物体の照射面に照射する。この投光用のＬＤＩによる発
光は、その近傍に設けられた発光強度モニタ用のＰＤＩ
によって受光される。

このＰＤＩの受光出力が与えられるＡＰＣ回路１０は前
記ＬＤＩの平均投光強度が一定に維持されるようにＬＤ
ｌに駆動電圧を印加する。

さて、上述のようにしてＬＤＩからのレーザ光は対象物
体の照射面で反射されて、その反射光は受光用のＰＤ２
に入射し、ここで光電変換されて受光信号が次段の増幅
器ＡＰＩに与えられる。増幅器ＡＰＩは、たとえば７Ｍ
Ｈｚ　〜１００ＭＨｚに信号増幅処理して後段に接続さ
れる二段重ねの積分回路１１および１２に与える。その
後、この受光信号は二段積分回路１１および１２によっ
て振幅の周波数応答が１２ｄＢ／オクターブで減衰され
、さらに位相の周波数応答が一定（＋１８００）の位相
進みを有するように処理された後、再度投光側のＬＤＩ
に駆動信号として与えられるというような、一種の帰還
ループを形成している。

以上のように、第１図に示される距離測定装置によれば
、投光側のしＤ１→対象物体−受光側のＰＤ２間の閉ル
ープを形成している。つまり、投光側のＬＤＩにその駆
動用の変調周波数を与えるための発振信号を作るために
前記閉ループが発振ループとなっている。このように、
前記閉ループが発振ループとなるためには、そのループ
内におけるゲインが１以上で、かつ位相遅れが００とな
ると発振が開始されて、この安定した発振周波数ｆで投
光側のしＤｌが投光駆動制御される。

いま、第３図（ａ）および（ｂ）に示されるように投光
用のＬＤＩと受光用のＰＤ２間の信号の位相進みが１８
０°であると仮定する。このとき上記閉ループにおいて
、さらに半波長の位相遅れを生ずる周波数ｆで投光側の
ＬＤＩが駆動制御される。

このとき、その発振周波数ｆは、 ｆ　＝Ｃｖ／　（２Ｘ２　ｔ）＝　　（３Ｘ１０Ｂ）　
　（ｍ）／４１　　　　　　　　　　　　　　　　　・
・・式■（ただし、Ｃｖ：光速、ｔ：光学系と対象物体
との距離） となる。

よって、この周波数ｆを有する受光信号をＦ／■変換器
１３に与えてＦ／Ｖ変換すれば、第４図に示されるよう
に被測定距離見に反比例した電圧信号ＶＦを取出すこと
ができる。つまり、上式■より、電圧信号■２の電圧レ
ベルＶ、は、Ｖｒ　＝ｍｏ’　ｆ＝　（（３ｘｌＯ８”
ｍｏ　）／４）・１／ｌへｍ・１／ｌ　　　　　　　　
　　・・・式■（ただし、ｍ、：Ｆ／Ｖ変換定数、ｍ＝
（３ｘ１０８　／４）　・ｍｏ） として得られる。

さらに、このＦ／Ｖ変換器１３出力電圧信号ＶＦは次段
に接続された割算器１４に与えられると、割算処理され
て電圧信号Ｖ。ＵＴが出力される。

この電圧信号Ｖ。ＬＩＴの電圧レベルＶ０は、Ｖｏ　＝
Ｋｏ　／Ｖ＋　＝Ｋｏ　／ｍｘ　ｔ　　　　・・・式■
（ただし、Ｋｏ：割算定数） と得られる。つまり、電圧信号Ｖ。ＵＴは第５図に示さ
れるように被測定距離化に比例した電圧レベルＶ。を有
することになる。

したがって、被測定距離ｔに比例した電圧レベルＶ。を
有する電圧信号Ｖ。ＵＴをＡ／Ｄ変換器１５に与えて、
ディジタル変換すれば、被測定距離見に比例した大きさ
のディジタル信号を得ることができるので、このディジ
タル値に従えば被測定距離史を容易に算出することがで
きる。

以上のように、第１図に示された距離測定装置では、投
光側ＬＤＩ一対象物対象物体側受光側で構成する閉ルー
プにおいて、この閉ループが発振回路となるような帰還
量（振幅）を前記投光用ＬＤ１に与える必要がある。そ
のために、この閉ループには積分回路１１および１２を
二段に連結して挿入している。これにより以下のような
効果を得ることができる。

■　被測定距離【の変動に対して投光側のＬＤｌの発振
振幅がほぼ一定となる。

■　高調波信号成分の発振を抑制することができる。

上記■および■の効果について以下に詳細に説明する。

まず、第１図に示される距離測定装置に挿入された積分
回路１１および１２は、通常の積分器に、さらに抵抗Ｒ
による負帰還を併用しているので、一般に振幅の周波数
応答が６ｄＢ／オクターブで減衰するという性質を備え
ている。これにより、該積分回路は、与えられる入力信
号に含まれる低い周波数成分（基本波成分）については
何ら減衰作用も与えずに、前記入力信号に含まれる高調
波信号成分については６ｄＢ／オクターブで減衰作用が
起る高域遮断型のフィルタとして作用することもできる
。また、その位相特性については、与えられる入力信号
の位相進みが９０°と一定になる。これを、前掲第１図
に示された積分回路１１および１２を参照して説明する
。

なお、積分回路１１および１２は同様な機能構成および
機能動作を有するので、ここでは特に積分回路１１を参
照して説明し、積分回路１２に関する説明は省略する。

まず、積分回路１１における入力電圧をＶＳ。

出力電圧を■工とし、その他の回路素子の定数を図示さ
れるように設定すると想定すれば、Ｖｓ　／ｒ＝−ＶＴ
Ｘ　（１／Ｒ＋ｊ　ωｃ）ＶＴ　＝　　Ｖｓ／　（ｒ　
（１／Ｒ＋ｊωｃ））ここで、（１／Ｒ）＜＜ωＣとす
れば、ＶＴ　＝　（−１／　（ｊ（ｉ）ｃ　ｒ））　・
Ｖｓ−（ｊ／　（ｊ−ｊ・ωｃｒ））　・■５＝ｊ・１
／（ωｃｒ）　・■。

＝１／（ωｃｒ）　・εＪ′ｔ／２　・■８　　　・・
・■上式■に示されるように、出力電圧ｖＴはその入力
電圧■ｓに対して１／ωｃｒ（６ｄＢ／オクターブ）で
減衰するような振幅の周波数応答を示し、さらに入力電
圧■、に対してεＩ−′／２　　（９００）で一定の位
相進みの周波数応答を示すことが明らかである。

上述したような特性は積分回路１２に関しても同様にい
える。

次に、前述した積分回路１１および１２の二段重ねの接
続による効果■および■について説明する。

まず、■被測定距離先の変動によらず投光側ＬＤ１の発
振振幅がほぼ一定となる。

この効果について詳細に説明する。

前掲第１図において、投光側のＬＤＩから照射されたレ
ーザ光は、被測定距離したけ離れた位置に設けられた対
象物体の表面に照射される。対象物体表面に照射された
レーザ光は、その照射面で反射されて受光側のＰＤ２に
入射する。このとき、投光側ＬＤＩの発光強度を変調す
る振幅ＶＬＤを想定し、これに対する受光側ＰＤ２の受
光強度を示す振幅ｖＰｆ）を想定すると、これらの関係
は、以下のようになる。

ｖＰｏｃｃｖＬＤ・１／１２　・εｊ　　　　　・・・
■（ただし、θ：変調光の位相遅れ） ところが、ωｃｃｉ／ｉであるから、上式■は、Ｖｐ　
Ｄ　Ｏ：ＶＬ　Ｄ　’　ω２’　６　”　　　　　　　
−＠となる。（ただし、ω、変調角周波数）よって、上
式〇の比例関係を示す比例定数を、掲第１図に示された
光学系の減衰定数に１とおけば、 ｖＰＩ）会に１　ｅω”　　ＩＩＶＬ　Ｄ４　ε’　　
　　　−■とおける。

さて、前掲第１図に示された距離測定装置の投光側ＬＤ
Ｉを駆動するための駆動電圧、すなわちＡＰＣ回路１０
に印加する電圧をＶＬ［）Ｉ　とすると、前掲第１図の
回路より、 ＶＬ　ｏ　Ｉ　＝ＶＰ　Ｄ　ＸＡＸ　（１／　（ωｃ　
ｒ）　　°ｔ：ｚｙ２　）　２　　　　　　　　　　　
　　　　　　・・・■で表わせる。（ただし、Ａ：増幅
器ＡＰＩのゲイン） 上式■に式■を代入すると、 ＶＬＤＩ　　　＝　ｋ＋　　　’　　ω　２　　・　Ｖ
　　Ｌ　Ｄ　　＊　　ε　”　　＊　　Ａ　　＠［（１
／　（ωｃ　ｒ）　　、ε”／２］　２に１　　ω２　
・　ＶＬ　Ｄ　−Ａ・　口１／（（Ｊ）ｃｒ）２・ε百
“リリ ”　［（ｋ＋　　・Ａ／　（ｃ　ｒ）　２］　　（ＶＬ
Ｄ　・ε″ｅ゛″）　　　　　　　　　　　　　・・・
■となる。

さて、従来から知られている、閉ループにおいて安定発
振をするための発振条件（■フィードバック・ループ内
の利得（ゲイン）が１以上であること、■フィードバッ
ク・ループ内の位相ずれが３６０°の整数倍であること
）が、上式■において満たされたとき、この投光側ＬＤ
Ｉ→対象物体→受光側ＰＤ２→積分回路→ＬＤ１間の閉
ループにおいて発振が開始されて、以降安定に発振する
。

したがって上式■の右辺において、 （（ｋ、・Ａ）／（ｃｒ）２）≧１゜ かつ （θ＋π）−〇 が満たされたとき、発振する。

つまり、（ｋｔ　−Ａ）／（Ｃｒ）２が発振振幅を決定
しており、この帰還される振幅は周波数（距離ｔ）に依
存しない（一定である）ことがわかる。

次に、前述した積分回路１１および１２を二段連ねて接
続することによってもたらせられる効果■高調波信号成
分の発振抑制について、以下に詳細に述べる。

いま、前掲第１図に示された投光側ＬＤＩ→対象物体−
受光側ＰＤ２＝積分回路−ＬＤＩの閉ループ（帰還ルー
プ）において発振ループが形成され、このとき角周波数
ω。で発振していると想定する。さらに、ｎω。（高調
波成分）の周波数に対する閉ループゲインを求めると、
このとき被測定距離化は同じなので、角周波数ｎω０に
おける受光側ＰＤ２の受光強度を示す振幅Ｖｐ□ｎは、
前述の式■より、 Ｖｐ　Ｄｎ　＝に１　　・ω０２・ＶＬＤＩ’ｌ”ε１
＃ｎが成立する。ところが、一般に積分回路では高調波
周波数ｎω０に対して、そのゲインが１　／　ｎ倍に低
下する。すなわち、減衰効果により、前述の式■から、 ＶＬ　Ｄ　Ｉ　ｎ　＝　ｋ　１　　°ω０２°ＶＬＤ１
１’εＩ０゜ＸＡＸ　［１／　（ｎｃｔ＞ｏ　ｃ　ｒ）
　ａ　ｅ””］　２＝に、−ＶＬ　Ｄｎ　＠Ａ’　１／
　（ｎｃｒ）２　　・εＩ　　（Ｏｎ−ｔ） ＝　（ｋｌ　・Ａ）／（Ｃｒ）２　・１／ｎ２　　ｍ　
ＶＬＤ＊　εＩ　（ａ＊゛ｔｌ　　　　　　　　　、、
、０となる。

したがって、高調波信号成分（周波数ｎω０）について
は、周波数ω０に対して閉ループ（帰還ループ）ゲイン
が１／ｎ２倍となり、基本波を除く高調波信号成分の発
振が抑制される。

つまり、対象物体との距離化が小さい（対象物体が該距
離測定装置近くに位置する）とその光の反射量は太き（
なる。これにより、受光側のＰＤ２による受光信号の周
波数が大きくなるが、上述のように積分回路１１および
１２の連結により、その減衰量が大きくなるので、相殺
効果によって発振振幅は変動しないように調整される。

反対に、対象物体との距離化が大きい（対象物体が該距
離測定装置の遠くに位置する）とその反射光量は小さく
なる。これにより受光側のＰＤ２による受光信号の周波
数が小さくなって、上述したように積分回路１１および
１２においてはその減衰効果か作用しない（高調波信号
成分についてのみ減衰効果が作用する）ので、前述と同
様にして相殺効果を期待できる。

つまり、第１図に示される距離測定装置によれば、対象
物体との被測定距離艷によらず投光側の投光変調強度（
帰還振幅の大きさ）は常時、一定に維持できる。

以上のように、第１図に示される距離測定装置では投光
側ＬＤＩ一対象物体→受光側ＰＤ２→増幅器ＡＰＩ→二
段重ねの積分回路１１および１２→投光側ＬＤＩによっ
て構成される帰還（閉）ループが構成されている。さら
に、この帰還ループによって光学系を含む発振回路が形
成されており、対象物体との被測定距離見に関する情報
を、この発振回路による発振周波数に変換して得ること
ができる。すなわち、Ｆ／Ｖ変換器１３、割算器１４な
らびにＡ／Ｄ変換器１５を経て信号処理することで、こ
の発振周波数から被測定距離化に関するデータを容易に
得ることかできるわけである。

第６図は、本発明の他の実施例による距離測定装置の機
能構成を示す概略図である。

上述したように前掲第１図に示される距離測定装置にお
いては、Ｆ／Ｖ変換器１３、割算器１４およびＡ／Ｄ変
換器１５を介して被測定距離見に関するデータをディジ
タル信号にして得ているが、第６図に示されるようにＦ
／Ｖ変換器１３出力の電圧信号Ｖ、を、１個または複数
の電圧レベルを備えた比較器１６においてそれぞれ比較
して、１個または複数のＯＮ１０　Ｆ　Ｆ信号を外部に
出力して距離データを得るようにしてもよい。

［発明の効果コ 本発明に係る距離測定装置は投光手段→（対象物体）→
受光手段→発振手段→駆動手段とを含んで閉ループを形
成し、この閉ループを発振回路とすることで該装置内部
で自励発振回路を形成している。さらに、距離データ変
換手段を備えて、被測定体との距離に関するデータを前
記発振回路の発振周波数からデータ変換して得るように
している。したがって、水晶発振回路、基準回路および
ヘテロダイン変換用の回路などを備える必要がなくなる
ので、回路構成か簡単となり装置自体の小型化が容易と
なる。また、装置内部の信号処理においてクロストーク
信号の影響を受けないので信号処理精度が高くなるとい
う効果もある。さらに、該装置はアナログ応答のため応
答周波数が高いという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による距離測定装置の機能
構成を示す概略図である。第２図は、第１図の距離測定
装置に適用された投光および受光のための光学系の概略
構成図である。第３図（ａ）は、第１図に示された投光
用レーザダイオードの電流波形を示す概略図である。第
３図（ｂ）は、第１図に示された受光用フォトダイオー
ドの第３図（ａ）の電流波形によって発生する電圧波形
を示す概略図である。第４図は、第１図に示されるＦ／
Ｖ変換器の出力電圧の距離特性を示す概略図である。第
５図は、第１図に示される割算器の出力電圧の距離特性
を示す概略図である。第６図は、本発明の他の実施例に
よる距離測定装置の機能構成を示す概略図である。第７
図は、従来の距離測定装置の機能構成を示す概略図であ
る。 図においてＬＤＩはレーザダイオード、ＰＤｌおよびＰ
Ｄ２はフォトダイオード、ＡＰＩは増幅器、１１および
１２は積分回路、１３はＦ／Ｖ変換器、１４は割算器、
１５はＡ／Ｄ変換器、見は距離、ＶＦおよびＶ。ゎ、は
電圧信号である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 手続補正書 平成２年特許願第　１７３３５１　　号２、発明の名称 距離測定装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　京都市右京区花園土堂町１０番地名　称　　
（２９４）オムロン株式会社熾者　立石義雄 平成３年５月２７日 ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測定体との距離を測定する距離測定装置であって、 前記被測定体に強度変調光を照射する投光手段と、 前記投光手段から照射された前記強度変調光が、前記被
   測定体において反射された反射光を受光するように設け
   られ、受光強度に応じて光電変換して受光信号を出力す
   る受光手段と、 前記受光手段が出力する受光信号レベルに応じた周波数
   で発振する発振手段と、 前記発振手段が出力する発振信号に基づいて前記投光手
   段から照射される光を強度変調駆動する駆動手段と、 前記発振手段が出力する発振信号の周波数を前記距離に
   関するデータに変換する距離データ変換手段とを備えた
   、距離測定装置。