JPH0552957A - 距離測定装置 - Google Patents
距離測定装置Info
- Publication number
- JPH0552957A JPH0552957A JP3210858A JP21085891A JPH0552957A JP H0552957 A JPH0552957 A JP H0552957A JP 3210858 A JP3210858 A JP 3210858A JP 21085891 A JP21085891 A JP 21085891A JP H0552957 A JPH0552957 A JP H0552957A
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- light
- signal
- modulation
- duration
- emitted
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- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速で、信頼性が高く、人間の眼に対する安
全性を考慮した、設計の自由度の大きい、小型の距離測
定装置。 【構成】 所定の変調周波数で振幅変調を受け、その周
期に比較して十分長い持続時間放出され、その持続時間
に比較してより長い繰り返し時間で放出を繰り返す光束
を発生させる光源１と変調駆動部２とからなる変調光発
生手段と、この光束を対象物４に向けて放出する光放出
手段と、対象物４からの散乱光を検出する検出部５と、
検出信号中の変調周波数に対応した周波数の信号を濾波
する狭帯域フィルタ６と、持続時間だけ検出信号を通過
させるゲート手段と、検出信号と光束の変調波との位相
差を検出する振幅・位相検出部７とからなり、位相差に
より距離を求める。
全性を考慮した、設計の自由度の大きい、小型の距離測
定装置。 【構成】 所定の変調周波数で振幅変調を受け、その周
期に比較して十分長い持続時間放出され、その持続時間
に比較してより長い繰り返し時間で放出を繰り返す光束
を発生させる光源１と変調駆動部２とからなる変調光発
生手段と、この光束を対象物４に向けて放出する光放出
手段と、対象物４からの散乱光を検出する検出部５と、
検出信号中の変調周波数に対応した周波数の信号を濾波
する狭帯域フィルタ６と、持続時間だけ検出信号を通過
させるゲート手段と、検出信号と光束の変調波との位相
差を検出する振幅・位相検出部７とからなり、位相差に
より距離を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種の技術分野におい
て対象物までの距離及びその時間的変化を測定する距離
測定装置に関する。
て対象物までの距離及びその時間的変化を測定する距離
測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光による対象物までの距離の測定
方法としては、まず、レーザパルスが対象物までの距離
を往復するのに必要な時間を計測する方式が知られてい
る。この方式は、キロメートルといった長い距離を粗い
精度で測定する場合には適しているが、数十メートル以
下といった短い距離をより高い精度で測定したい場合に
は適当でない。精度の高い方式としては、ヘテロダイン
方式が知られているが、このようなコヒーレント測定は
光源に対する要求が厳しく、スペックルの影響による特
性の劣化に対する配慮も必要となり、技術的困難が多
い。
方法としては、まず、レーザパルスが対象物までの距離
を往復するのに必要な時間を計測する方式が知られてい
る。この方式は、キロメートルといった長い距離を粗い
精度で測定する場合には適しているが、数十メートル以
下といった短い距離をより高い精度で測定したい場合に
は適当でない。精度の高い方式としては、ヘテロダイン
方式が知られているが、このようなコヒーレント測定は
光源に対する要求が厳しく、スペックルの影響による特
性の劣化に対する配慮も必要となり、技術的困難が多
い。
【０００３】振幅変調を用いる方式は、技術的にも困難
が少なく、距離に対応する位相シフト量の測定から、比
較的高い精度で測距が可能である。この方式の従来例の
１つに特開昭６１−１３８１９１号のものがあり、この
構成を図７に示す。この場合、複数の横モードを同時に
発振させて１台のレーザ１０１から僅かに周波数の異な
る２つのレーザ光を発し、部分反射鏡１０２によってこ
の光ビームを２つの光路に分割し、その一方を検出器１
０３に導き、周波数の異なる２つのレーザ光のビート信
号を得る。これは距離測定の参照信号となり、サーボ機
構１０４によって周波数が一定になるように制御されて
いる。部分反射鏡１０２を透過した他方の光ビームは、
対象物１０５により反射され、反射鏡１０６により検出
器１０７に導かれる。この出力のビート信号と検出器１
０３からの参照信号は、それぞれ増幅器１０９、１０８
により増幅された後、位相検出器１１０により対象物１
０５までの距離に対応した位相差が検出される。
が少なく、距離に対応する位相シフト量の測定から、比
較的高い精度で測距が可能である。この方式の従来例の
１つに特開昭６１−１３８１９１号のものがあり、この
構成を図７に示す。この場合、複数の横モードを同時に
発振させて１台のレーザ１０１から僅かに周波数の異な
る２つのレーザ光を発し、部分反射鏡１０２によってこ
の光ビームを２つの光路に分割し、その一方を検出器１
０３に導き、周波数の異なる２つのレーザ光のビート信
号を得る。これは距離測定の参照信号となり、サーボ機
構１０４によって周波数が一定になるように制御されて
いる。部分反射鏡１０２を透過した他方の光ビームは、
対象物１０５により反射され、反射鏡１０６により検出
器１０７に導かれる。この出力のビート信号と検出器１
０３からの参照信号は、それぞれ増幅器１０９、１０８
により増幅された後、位相検出器１１０により対象物１
０５までの距離に対応した位相差が検出される。
【０００４】従来の他の方法は、ＳＰＩＥ ６６３ ｐ
ｐ．８６〜８９ Ｒ．Ｓ．Ｒｏｇｏｗｓｋｉ等によるも
ので、この構成を図８に示す。半導体レーザ１１１は、
発振器１１２により２０ＭＨｚの振幅変調を受けた連続
波を発している。この半導体レーザ１１１から投射され
たレーザ光は対象物１０５により反射され、検出器１１
３により検出される。検出信号は増幅された後、二重平
衡型ミキサ１１４により発振器１１２からの参照信号と
の位相差に対応した低周波数の信号が得られる。これは
フィルタ１１５によりローパスされ、電圧制御型の発振
器１１２のエラー信号となる。言い換えると、対象物１
１２までの距離に対してレーザ光の変調周波数が２０Ｍ
Ｈｚからシフトし、このシフト量を図示されていない周
波数カウンタで監視することにより、１０-6程度の高い
分解能の測距あるいは変位の測定が可能となっている。
また、この場合、測定値の較正用として長尺の遅延線を
用いている。
ｐ．８６〜８９ Ｒ．Ｓ．Ｒｏｇｏｗｓｋｉ等によるも
ので、この構成を図８に示す。半導体レーザ１１１は、
発振器１１２により２０ＭＨｚの振幅変調を受けた連続
波を発している。この半導体レーザ１１１から投射され
たレーザ光は対象物１０５により反射され、検出器１１
３により検出される。検出信号は増幅された後、二重平
衡型ミキサ１１４により発振器１１２からの参照信号と
の位相差に対応した低周波数の信号が得られる。これは
フィルタ１１５によりローパスされ、電圧制御型の発振
器１１２のエラー信号となる。言い換えると、対象物１
１２までの距離に対してレーザ光の変調周波数が２０Ｍ
Ｈｚからシフトし、このシフト量を図示されていない周
波数カウンタで監視することにより、１０-6程度の高い
分解能の測距あるいは変位の測定が可能となっている。
また、この場合、測定値の較正用として長尺の遅延線を
用いている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６１−１３８１９１号に示された従来例の欠点は、レー
ザの横モードという特殊な共振器配置を必要とし、得ら
れる振幅周波数の自由度に制限がある。このため、対象
物までの距離に対して制約が残っている。
６１−１３８１９１号に示された従来例の欠点は、レー
ザの横モードという特殊な共振器配置を必要とし、得ら
れる振幅周波数の自由度に制限がある。このため、対象
物までの距離に対して制約が残っている。
【０００６】また、上記Ｒｏｇｏｗｓｋｉ等の方法は、
測定の分解能は高いが、長尺の遅延線を用いた絶対測長
を主眼としており、小型化、高速化という点で難点があ
る。また、連続波を用いているが、地上での一般的用途
の際に問題になる雑音対策や人間の眼への安全性と、Ｓ
／Ｎとの関係についての配慮がなく、設計の自由度が少
なく、柔軟性に欠ける。
測定の分解能は高いが、長尺の遅延線を用いた絶対測長
を主眼としており、小型化、高速化という点で難点があ
る。また、連続波を用いているが、地上での一般的用途
の際に問題になる雑音対策や人間の眼への安全性と、Ｓ
／Ｎとの関係についての配慮がなく、設計の自由度が少
なく、柔軟性に欠ける。
【０００７】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、上記問題点を解決するため
に、光ビームの振幅変調を用い、変調の仕方に工夫をす
ることにより、高速で、信頼性が高く、人間の眼に対す
る安全性を考慮した、設計の自由度の大きい、小型の距
離測定装置を提供することである。
ものであり、その目的は、上記問題点を解決するため
に、光ビームの振幅変調を用い、変調の仕方に工夫をす
ることにより、高速で、信頼性が高く、人間の眼に対す
る安全性を考慮した、設計の自由度の大きい、小型の距
離測定装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の距離測定装置の
構成の概念ブロック図を図１に、また、送光パルス列、
受光パルス列の波形図を図２に示す。図１において、１
は光源、２は光源１の変調駆動部、３は光源１の放出光
を監視する放出光監視部、４は対象物、５は検出部、６
は狭帯域フィルタ、７は変調駆動部２からの参照信号と
検出部５からの検出信号との位相を比較し、併せて検出
信号の振幅を求める振幅・位相検出部、８は振幅・位相
検出部７及び放出光監視部３からの信号に基づいて信号
かノイズかの判別、対象物４までの距離の算出、及び、
これの時間的変化である速度の算出を行い、その結果を
記憶表示部９に送ったり、変調駆動部２に新しい信号を
送ったりする演算制御部である。
構成の概念ブロック図を図１に、また、送光パルス列、
受光パルス列の波形図を図２に示す。図１において、１
は光源、２は光源１の変調駆動部、３は光源１の放出光
を監視する放出光監視部、４は対象物、５は検出部、６
は狭帯域フィルタ、７は変調駆動部２からの参照信号と
検出部５からの検出信号との位相を比較し、併せて検出
信号の振幅を求める振幅・位相検出部、８は振幅・位相
検出部７及び放出光監視部３からの信号に基づいて信号
かノイズかの判別、対象物４までの距離の算出、及び、
これの時間的変化である速度の算出を行い、その結果を
記憶表示部９に送ったり、変調駆動部２に新しい信号を
送ったりする演算制御部である。
【０００９】次に、各部の作用について述べる。光源１
は、半導体レーザや発光ダイオードか用いられ、図２
（１）に示す周期がｔの矩形波又は正弦波で、接続時間
がＴ、繰り返し時間Ｔr （この時間Ｔr は、必ずしも一
定でなく、各周期毎にランダムに変化する場合も含
む。）のパルス状振幅変調が加えられる。光源１からの
放出光は、一部が放出光監視部３で検出され、その強度
が人間の眼に対して安全か否かが判別され、危険と判別
された場合には、演算制御部８を介して変調駆動部２に
信号が送られ、変調に変更が加えられ、放出光を実質的
に低減するか停止する。逆に、安全度に余裕があれば、
放出光を実質的に増加する。対象物４で反射された信号
光は、検出部５で検出され、検出信号は狭帯域のフィル
タ６に供給される。フィルタ６の帯域幅Δνと一定のＳ
／Ｎをとるための放出光の必要なパワーの最小値Ｐmin
との間には、検出部５の暗電流ｉd が支配的な領域で
は、 Ｐmin ∝（ｉd ×Δν）1/2 の関係があり、フィルタ６の帯域幅Δνが狭い程、信号
光の強度は少なくてすむ。一方、信号光パルスの持続時
間Ｔは、測定の高速応答性の要求から、Ｔ≦Ｔm の制限
を受ける。ただし、Ｔm は測定に許容できる最大時間を
表す。これから、変調周波数スペクトルの拡がりΔｗ
は、Δｗ≒１／Ｔm があり、フィルタ６の帯域幅Δν
は、Δν≧Δｗ≒１／Ｔという制限を受ける。すなわ
ち、フィルタ６の帯域幅は狭ければ良いというものでは
なく、上記の関係を満たす範囲の帯域幅Δν≧１／Ｔを
持っていなければならないということができる。例え
ば、Ｔm ＝１ｍｓと選ぶと、Δν≧１ｋＨｚとなる。
は、半導体レーザや発光ダイオードか用いられ、図２
（１）に示す周期がｔの矩形波又は正弦波で、接続時間
がＴ、繰り返し時間Ｔr （この時間Ｔr は、必ずしも一
定でなく、各周期毎にランダムに変化する場合も含
む。）のパルス状振幅変調が加えられる。光源１からの
放出光は、一部が放出光監視部３で検出され、その強度
が人間の眼に対して安全か否かが判別され、危険と判別
された場合には、演算制御部８を介して変調駆動部２に
信号が送られ、変調に変更が加えられ、放出光を実質的
に低減するか停止する。逆に、安全度に余裕があれば、
放出光を実質的に増加する。対象物４で反射された信号
光は、検出部５で検出され、検出信号は狭帯域のフィル
タ６に供給される。フィルタ６の帯域幅Δνと一定のＳ
／Ｎをとるための放出光の必要なパワーの最小値Ｐmin
との間には、検出部５の暗電流ｉd が支配的な領域で
は、 Ｐmin ∝（ｉd ×Δν）1/2 の関係があり、フィルタ６の帯域幅Δνが狭い程、信号
光の強度は少なくてすむ。一方、信号光パルスの持続時
間Ｔは、測定の高速応答性の要求から、Ｔ≦Ｔm の制限
を受ける。ただし、Ｔm は測定に許容できる最大時間を
表す。これから、変調周波数スペクトルの拡がりΔｗ
は、Δｗ≒１／Ｔm があり、フィルタ６の帯域幅Δν
は、Δν≧Δｗ≒１／Ｔという制限を受ける。すなわ
ち、フィルタ６の帯域幅は狭ければ良いというものでは
なく、上記の関係を満たす範囲の帯域幅Δν≧１／Ｔを
持っていなければならないということができる。例え
ば、Ｔm ＝１ｍｓと選ぶと、Δν≧１ｋＨｚとなる。
【００１０】このようにΔνを選び、持続時間Ｔの中で
人間の眼への安全性から許容し得る最大のパワーを選択
することが、Ｓ／Ｎの観点から有利である。レーザ光に
対する安全基準はＪＩＳＣ６８０２に示されているが、
例えばビーム内観察状態で、波長が８００ｎｍ、露光時
間１ｍｓ〜１ｓの条件で露光時間の影響をみると、露光
量はＴに比例するが、眼のしきい値はＴ0.75でしか増大
しないので、１ｍｓと１ｓとを比較すると、前者のほう
が５倍ほど有利となる。
人間の眼への安全性から許容し得る最大のパワーを選択
することが、Ｓ／Ｎの観点から有利である。レーザ光に
対する安全基準はＪＩＳＣ６８０２に示されているが、
例えばビーム内観察状態で、波長が８００ｎｍ、露光時
間１ｍｓ〜１ｓの条件で露光時間の影響をみると、露光
量はＴに比例するが、眼のしきい値はＴ0.75でしか増大
しないので、１ｍｓと１ｓとを比較すると、前者のほう
が５倍ほど有利となる。
【００１１】フィルタ６を通過した信号は、綺麗な正弦
波となる。その位相は、対象物４までの往復に要する時
間ｔd （図２（２））に対応したΦ＝２πｔd ／ｔだ
け、変調駆動部２からの参照信号からずれる。ただし、
ｔは変調周波数の周期を表す。あるいは、対象物４まで
の距離をＬとすれば、 Φ＝（２Ｌ／ｃ）×（２π／ｔ） ただし ｃ：光速 例えば、変調周波数を１０ＭＨｚとすると、ｔ＝１００
ｎｓとなり、Ｌ＝１５ｍがΦ＝２πに相当する。したが
って、１５ｍを越えて対象物４までの距離を測定する場
合は、Φの値と距離が１対１に対応しなくなる。言い換
えると、数十メートルまでの距離を測定する場合は、変
調周波数を例えば２ＭＨｚ（ｔ＝５００ｎｓ）とする必
要がある。このことから、周期ｔを複数用意し、同時又
は時系列的にこれらを選択できる構成をとるようにする
ことが望ましい。
波となる。その位相は、対象物４までの往復に要する時
間ｔd （図２（２））に対応したΦ＝２πｔd ／ｔだ
け、変調駆動部２からの参照信号からずれる。ただし、
ｔは変調周波数の周期を表す。あるいは、対象物４まで
の距離をＬとすれば、 Φ＝（２Ｌ／ｃ）×（２π／ｔ） ただし ｃ：光速 例えば、変調周波数を１０ＭＨｚとすると、ｔ＝１００
ｎｓとなり、Ｌ＝１５ｍがΦ＝２πに相当する。したが
って、１５ｍを越えて対象物４までの距離を測定する場
合は、Φの値と距離が１対１に対応しなくなる。言い換
えると、数十メートルまでの距離を測定する場合は、変
調周波数を例えば２ＭＨｚ（ｔ＝５００ｎｓ）とする必
要がある。このことから、周期ｔを複数用意し、同時又
は時系列的にこれらを選択できる構成をとるようにする
ことが望ましい。
【００１２】ところで、繰り返し時間Ｔr は、雑音に対
するＳ／Ｎの向上と、同種の測定器間の干渉を避けるた
めに、各繰り返し毎にランダムな値をとることが好まし
い。例えば、疑似ランダムコードのＭ系列を繰り返し時
間Ｔr に採用することが好ましい。また、繰り返し時間
Ｔr を一定にしておき、他の測定器との干渉等による誤
測定値が得られたときに、異なる繰り返し時間に変更す
るようにすることも有効である。
するＳ／Ｎの向上と、同種の測定器間の干渉を避けるた
めに、各繰り返し毎にランダムな値をとることが好まし
い。例えば、疑似ランダムコードのＭ系列を繰り返し時
間Ｔr に採用することが好ましい。また、繰り返し時間
Ｔr を一定にしておき、他の測定器との干渉等による誤
測定値が得られたときに、異なる繰り返し時間に変更す
るようにすることも有効である。
【００１３】なお、振幅・位相検出部７は、変調駆動部
２からの信号を参照信号として位相差Φを求めるので、
位相検出手段として作用するだけでなく、持続時間Ｔだ
け検出信号を通過させるゲート手段としても作用する。
２からの信号を参照信号として位相差Φを求めるので、
位相検出手段として作用するだけでなく、持続時間Ｔだ
け検出信号を通過させるゲート手段としても作用する。
【００１４】以上の構成により、数十メートル以下の領
域で対象物までの距離に対する制約が解消され、高速応
答で、連続波を用いた場合より高いＳ／Ｎで、雑音や人
間の眼に対する安全性を考慮した小型の距離測定装置が
可能となる。
域で対象物までの距離に対する制約が解消され、高速応
答で、連続波を用いた場合より高いＳ／Ｎで、雑音や人
間の眼に対する安全性を考慮した小型の距離測定装置が
可能となる。
【００１５】すなわち、本発明の距離測定装置は、少な
くとも、所定の変調周波数で振幅変調を受け、その周期
に比較して十分長い持続時間放出され、その持続時間に
比較してより長い繰り返し時間で放出を繰り返す光束を
発生させる変調光発生手段と、前記光束を対象物に向け
て放出する光放出手段と、対象物からの散乱光を検出す
る検出部と、検出信号中の前記変調周波数に対応した周
波数の信号を濾波する狭帯域フィルタと、前記持続時間
だけ検出信号を通過させるゲート手段と、検出信号と前
記光束の変調波との位相差を検出する位相差検出手段と
からなることを特徴とするものである。
くとも、所定の変調周波数で振幅変調を受け、その周期
に比較して十分長い持続時間放出され、その持続時間に
比較してより長い繰り返し時間で放出を繰り返す光束を
発生させる変調光発生手段と、前記光束を対象物に向け
て放出する光放出手段と、対象物からの散乱光を検出す
る検出部と、検出信号中の前記変調周波数に対応した周
波数の信号を濾波する狭帯域フィルタと、前記持続時間
だけ検出信号を通過させるゲート手段と、検出信号と前
記光束の変調波との位相差を検出する位相差検出手段と
からなることを特徴とするものである。
【００１６】この場合、変調光発生手段における繰り返
し時間がランダムに変化することが望ましい。
し時間がランダムに変化することが望ましい。
【００１７】なお、上記構成に加えて、変調光発生手段
から放射される光束の繰り返し時間内における積分強度
を求める手段と、求められた積分強度と持続時間及び繰
り返し時間に対応して定まる眼に安全なしきい値とを対
比することにより対象物に向けて放出される光束の強度
監視手段とを設けると、より安全な距離測定装置を構成
することができる。
から放射される光束の繰り返し時間内における積分強度
を求める手段と、求められた積分強度と持続時間及び繰
り返し時間に対応して定まる眼に安全なしきい値とを対
比することにより対象物に向けて放出される光束の強度
監視手段とを設けると、より安全な距離測定装置を構成
することができる。
【００１８】さらに、本発明は、少なくとも、所定の変
調周波数で振幅変調を受け、その周期に比較して十分長
い持続時間放出され、その持続時間に比較してより長い
繰り返し時間で放出を繰り返す光束を発生させる変調光
発生手段と、前記光束を対象物に向けて放出する光放出
手段と、対象物からの散乱光の入射位置を検出する位置
検出部と、検出信号中の前記変調周波数に対応した周波
数の信号を濾波する狭帯域フィルタと、前記持続時間だ
け検出信号を通過させるゲート手段と、得られた複数の
検出信号から散乱光の入射位置を算出する位置算出手段
とからなることを特徴とする距離測定装置を含むもので
ある。
調周波数で振幅変調を受け、その周期に比較して十分長
い持続時間放出され、その持続時間に比較してより長い
繰り返し時間で放出を繰り返す光束を発生させる変調光
発生手段と、前記光束を対象物に向けて放出する光放出
手段と、対象物からの散乱光の入射位置を検出する位置
検出部と、検出信号中の前記変調周波数に対応した周波
数の信号を濾波する狭帯域フィルタと、前記持続時間だ
け検出信号を通過させるゲート手段と、得られた複数の
検出信号から散乱光の入射位置を算出する位置算出手段
とからなることを特徴とする距離測定装置を含むもので
ある。
【００１９】
【作用】本発明においては、所定の変調周波数で振幅変
調を受け、その周期に比較して十分長い持続時間放出さ
れ、その持続時間に比較してより長い繰り返し時間で放
出を繰り返す光束を発生させる変調光発生手段と、前記
光束を対象物に向けて放出する光放出手段と、対象物か
らの散乱光を検出する検出部と、検出信号中の前記変調
周波数に対応した周波数の信号を濾波する狭帯域フィル
タと、前記持続時間だけ検出信号を通過させるゲート手
段と、検出信号と前記光束の変調波との位相差を検出す
る位相差検出手段とからなるので、応答が速く、連続波
を用いた場合より高いＳ／Ｎでノイズによる誤動作の少
ない、正確で、安全な、設計の自由度の大きい、小型の
距離測定装置が可能になる。
調を受け、その周期に比較して十分長い持続時間放出さ
れ、その持続時間に比較してより長い繰り返し時間で放
出を繰り返す光束を発生させる変調光発生手段と、前記
光束を対象物に向けて放出する光放出手段と、対象物か
らの散乱光を検出する検出部と、検出信号中の前記変調
周波数に対応した周波数の信号を濾波する狭帯域フィル
タと、前記持続時間だけ検出信号を通過させるゲート手
段と、検出信号と前記光束の変調波との位相差を検出す
る位相差検出手段とからなるので、応答が速く、連続波
を用いた場合より高いＳ／Ｎでノイズによる誤動作の少
ない、正確で、安全な、設計の自由度の大きい、小型の
距離測定装置が可能になる。
【００２０】
【実施例】次に、本発明の距離測定装置の実施例につい
て、図面を参照にして説明する。図３は１つの実施例の
構成を示すブロック図であり、図において、発振器Ａ２
０、発振器Ｂ２１は水晶発振子であり、それぞれ例えば
１０ＭＨｚ、２ＭＨｚといった異なった中間周波数で発
振する。スイッチ１９は、信号制御部３２からの信号に
基づいて発振器Ａ２０又は発振器Ｂ２１を選択するもの
である。ゲート１８は、ゲートパルス生成部１５からの
図５（ｃ）に示したような持続時間Ｔ、繰り返し時間Ｔ
r 、振幅Ｈのパルス信号に基づいて、スイッチ１９で選
択された周波数の連続波を持続時間Ｔだけ通して、図５
（ｄ）に示したような持続時間Ｔ、繰り返し時間Ｔr 、
振幅Ｈの変調信号に変換し、駆動部１７、位相・振幅検
出部２６に供給する。この際、振幅Ｈは、ゲートパルス
生成部１５からの信号に基づいて複数の値を取り得るも
のとする。駆動部１７は、ゲート１８からの図５（ｄ）
に示したような信号に基づき、光源１６に対し振幅変調
を行う。光源１６には、半導体レーザ又は発光ダイオー
ド等の小型固体発光素子が用いられる。光源１６から放
出された変調光の一部は、放出光検出部１０に検知され
る。放出光検出部１０は、フォトダイオード又はアバラ
ンシュフォトダイオードとプリアンブとから構成され、
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、投射レンズ３５の光
源側あるいは反対側もしくは両側に配置され、光源１６
からの直接光あるいは散乱光を検出する。スイッチ１１
は、ゲートパルス生成部１５からの図５（ｃ）に示した
ような信号に基づき、積分回路１２の入力端子を放出光
検出部１０に接続したり、接地してリセットする役割を
する。判別器１３は、積分回路１２で積分された信号と
ＲＯＭ１４から与えられるしきい値とを比較し、このし
きい値を越える場合は、ゲートパルス生成部１５及び信
号制御部３２に緊急信号を送り、光源１６からの放出光
を停止もしくは低減させる。デコーダ３４は、信号制御
部３２からのパルス持続時間Ｔ及び繰り返し周期Ｔr の
信号を読み取り、ＲＯＭ１４及びゲートパルス生成部１
５に供給する。ＲＯＭ１４は、パルス接続時間Ｔ及び繰
り返し周期Ｔr に対応した眼に許容できるしきい値を予
め記憶しており、デコーダ３４から与えられたパルス接
続時間Ｔ及び繰り返し周期Ｔr の信号に応じたしきい値
を読み出し、判別器１３のしきい値として与える。この
しきい値は、ＪＩＳＣ６８０２に定められた安全基準に
したがって定められ、例えば、Ｔ＝１μｓ、Ｔr ＝１ｍ
ｓの時、７８０ｎｍのレーザ光源のビーム内蔵観察状態
での最大許容露光量は０．０３Ｊｍ-2となる。なお、信
号制御部３２からデコーダ３４へ送られる信号の繰り返
し周期Ｔr は、各パルス毎に又は測定毎に所定の周波数
範囲でランダムに変化するものであるので、ＲＯＭ１４
には、その周波数範囲の各繰り返し周期Ｔr に対応した
しきい値が記憶されている。ゲートパルス生成部１５
は、デコーダ３４及び判別器１３からのデジタル信号を
受けて、図５（ｃ）に示したような、持続時間Ｔ、繰り
返し周期Ｔr 、振幅Ｈのスイッチ切り換え信号ないしゲ
ートパルスをスイッチ１１、ゲート１８に供給する。
て、図面を参照にして説明する。図３は１つの実施例の
構成を示すブロック図であり、図において、発振器Ａ２
０、発振器Ｂ２１は水晶発振子であり、それぞれ例えば
１０ＭＨｚ、２ＭＨｚといった異なった中間周波数で発
振する。スイッチ１９は、信号制御部３２からの信号に
基づいて発振器Ａ２０又は発振器Ｂ２１を選択するもの
である。ゲート１８は、ゲートパルス生成部１５からの
図５（ｃ）に示したような持続時間Ｔ、繰り返し時間Ｔ
r 、振幅Ｈのパルス信号に基づいて、スイッチ１９で選
択された周波数の連続波を持続時間Ｔだけ通して、図５
（ｄ）に示したような持続時間Ｔ、繰り返し時間Ｔr 、
振幅Ｈの変調信号に変換し、駆動部１７、位相・振幅検
出部２６に供給する。この際、振幅Ｈは、ゲートパルス
生成部１５からの信号に基づいて複数の値を取り得るも
のとする。駆動部１７は、ゲート１８からの図５（ｄ）
に示したような信号に基づき、光源１６に対し振幅変調
を行う。光源１６には、半導体レーザ又は発光ダイオー
ド等の小型固体発光素子が用いられる。光源１６から放
出された変調光の一部は、放出光検出部１０に検知され
る。放出光検出部１０は、フォトダイオード又はアバラ
ンシュフォトダイオードとプリアンブとから構成され、
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、投射レンズ３５の光
源側あるいは反対側もしくは両側に配置され、光源１６
からの直接光あるいは散乱光を検出する。スイッチ１１
は、ゲートパルス生成部１５からの図５（ｃ）に示した
ような信号に基づき、積分回路１２の入力端子を放出光
検出部１０に接続したり、接地してリセットする役割を
する。判別器１３は、積分回路１２で積分された信号と
ＲＯＭ１４から与えられるしきい値とを比較し、このし
きい値を越える場合は、ゲートパルス生成部１５及び信
号制御部３２に緊急信号を送り、光源１６からの放出光
を停止もしくは低減させる。デコーダ３４は、信号制御
部３２からのパルス持続時間Ｔ及び繰り返し周期Ｔr の
信号を読み取り、ＲＯＭ１４及びゲートパルス生成部１
５に供給する。ＲＯＭ１４は、パルス接続時間Ｔ及び繰
り返し周期Ｔr に対応した眼に許容できるしきい値を予
め記憶しており、デコーダ３４から与えられたパルス接
続時間Ｔ及び繰り返し周期Ｔr の信号に応じたしきい値
を読み出し、判別器１３のしきい値として与える。この
しきい値は、ＪＩＳＣ６８０２に定められた安全基準に
したがって定められ、例えば、Ｔ＝１μｓ、Ｔr ＝１ｍ
ｓの時、７８０ｎｍのレーザ光源のビーム内蔵観察状態
での最大許容露光量は０．０３Ｊｍ-2となる。なお、信
号制御部３２からデコーダ３４へ送られる信号の繰り返
し周期Ｔr は、各パルス毎に又は測定毎に所定の周波数
範囲でランダムに変化するものであるので、ＲＯＭ１４
には、その周波数範囲の各繰り返し周期Ｔr に対応した
しきい値が記憶されている。ゲートパルス生成部１５
は、デコーダ３４及び判別器１３からのデジタル信号を
受けて、図５（ｃ）に示したような、持続時間Ｔ、繰り
返し周期Ｔr 、振幅Ｈのスイッチ切り換え信号ないしゲ
ートパルスをスイッチ１１、ゲート１８に供給する。
【００２１】受光部２２は、フォトダイオード、アバラ
ンシュフォトダイオード等の受光素子とプリアンプと集
光光学系とから構成される。フィルタＡ２３、フィルタ
Ｂ２４は、それぞれ発振器Ａ２０、発振器Ｂ２１に対応
する周波数の電気的狭帯域フィルタで、水晶フィルタや
セラミックフィルタ等のＱ値の高いメカニカルフィルタ
が用いられる。これらのフィルタの帯域幅Δνは、Δν
≧１／Ｔを満足するように設定されている。受光部２２
で検知された対象物からの散乱光信号は、フィルタＡ２
３、フィルタＢ２４に供給され、スイッチ２５で信号制
御部３２からの信号により、スイッチ１９と運動して何
れかのフィルタが選択される。位相・振幅検出部２６
は、ゲート１８からのパルス信号を参照信号として、対
象物までの距離に対応した位相シフトφの２相信号ｓｉ
ｎφ、ｃｏｓφを発生させる位相情報検出回路と、これ
らの振幅を検出するための絶対値検出回路とから構成さ
れる。サンプルホード２７は、コンパレータ２８からの
サンプリング信号に基づいて位相・振幅検出部２６から
の位相情報をサンプルホールドする。コンパレータ２８
は、予め設定されたしきい値により、位相・振幅検出部
２６からの信号が振幅情報信号かノイズかの弁別を行
い、サンプルホールド２７、時間測定部３０、信号制御
部３２に信号を供給する。距離算出部２９は、サンプル
ホールド２７によりサンプリングされた位相信号から、
位相φしたがって対象物までの距離を算出する。時間測
定部３０は、コンパレータ２８からの信号に基づきカウ
ンタによる時間測定の開始及びサンプリングを行う。速
度算出部３１は、距離算出部２９、時間測定部３０から
の距離・時間情報から速度を算出し、信号制御部３２に
その結果を供給する。信号制御部３２は、スイッチ１
９、２５に周波数選択信号を送り、デコーダ３４に制御
用信号を送ると共に、距離算出部２９、時間測定部３０
及び速度算出部３１、判別器１３からの信号の記憶・処
理・表示を行う。記憶表示部３３は、データの記憶と表
示、警告信号の表示を行う。
ンシュフォトダイオード等の受光素子とプリアンプと集
光光学系とから構成される。フィルタＡ２３、フィルタ
Ｂ２４は、それぞれ発振器Ａ２０、発振器Ｂ２１に対応
する周波数の電気的狭帯域フィルタで、水晶フィルタや
セラミックフィルタ等のＱ値の高いメカニカルフィルタ
が用いられる。これらのフィルタの帯域幅Δνは、Δν
≧１／Ｔを満足するように設定されている。受光部２２
で検知された対象物からの散乱光信号は、フィルタＡ２
３、フィルタＢ２４に供給され、スイッチ２５で信号制
御部３２からの信号により、スイッチ１９と運動して何
れかのフィルタが選択される。位相・振幅検出部２６
は、ゲート１８からのパルス信号を参照信号として、対
象物までの距離に対応した位相シフトφの２相信号ｓｉ
ｎφ、ｃｏｓφを発生させる位相情報検出回路と、これ
らの振幅を検出するための絶対値検出回路とから構成さ
れる。サンプルホード２７は、コンパレータ２８からの
サンプリング信号に基づいて位相・振幅検出部２６から
の位相情報をサンプルホールドする。コンパレータ２８
は、予め設定されたしきい値により、位相・振幅検出部
２６からの信号が振幅情報信号かノイズかの弁別を行
い、サンプルホールド２７、時間測定部３０、信号制御
部３２に信号を供給する。距離算出部２９は、サンプル
ホールド２７によりサンプリングされた位相信号から、
位相φしたがって対象物までの距離を算出する。時間測
定部３０は、コンパレータ２８からの信号に基づきカウ
ンタによる時間測定の開始及びサンプリングを行う。速
度算出部３１は、距離算出部２９、時間測定部３０から
の距離・時間情報から速度を算出し、信号制御部３２に
その結果を供給する。信号制御部３２は、スイッチ１
９、２５に周波数選択信号を送り、デコーダ３４に制御
用信号を送ると共に、距離算出部２９、時間測定部３０
及び速度算出部３１、判別器１３からの信号の記憶・処
理・表示を行う。記憶表示部３３は、データの記憶と表
示、警告信号の表示を行う。
【００２２】次に、上記実施例の作用について述ベる。
対象物からの散乱光が検知されていない第１の状態で
は、信号制御部３２から、図５（ａ）に示したような繰
り返し周期Ｔr の長い信号を生成するための制御信号を
デコーダ３４を介してゲートパルス生成部１５に送ると
共に、関心のある距離全体をカバーする周波数を選択す
るために、信号制御部３２からの周波数選択信号によ
り、周波数のより低い発振器例えば発振器Ｂ２１及びこ
れに対応するフィルタＢ２４がそれぞれスィッチ１９、
２５により選択される。発振器Ｂ２１の周波数を２ＭＨ
ｚとし、パルス接続時間Ｔを１００μｓとすると、１つ
のパルスのなかに５００サイクルの正弦波又は矩形波振
動が含まれる。このパルスにより光源１６は駆動部１７
を介して振幅変調を受ける。光源１６からの放出光の一
部は放出光検出部１０により検出され、図５（ｄ）の持
続時間ＴだけＯＮとなるスイッチ１１を介して積分回路
１２により積分され、一方、デコーダ３４からのこのパ
ルス情報（持続時間Ｔ、繰り返し周期Ｔr ）に対応した
しきい値がＲＯＭ１４から読み出され、このしきい値を
判断基準として判別器１３により安全性についてのチェ
ックを受ける。検知光強度がこのしきい値を越えた場合
には、直接又は信号制御部３２を介して間接にゲートパ
ルス生成部１５に信号が送られ、放出光の停止あるいは
低減の措置がとられる。
対象物からの散乱光が検知されていない第１の状態で
は、信号制御部３２から、図５（ａ）に示したような繰
り返し周期Ｔr の長い信号を生成するための制御信号を
デコーダ３４を介してゲートパルス生成部１５に送ると
共に、関心のある距離全体をカバーする周波数を選択す
るために、信号制御部３２からの周波数選択信号によ
り、周波数のより低い発振器例えば発振器Ｂ２１及びこ
れに対応するフィルタＢ２４がそれぞれスィッチ１９、
２５により選択される。発振器Ｂ２１の周波数を２ＭＨ
ｚとし、パルス接続時間Ｔを１００μｓとすると、１つ
のパルスのなかに５００サイクルの正弦波又は矩形波振
動が含まれる。このパルスにより光源１６は駆動部１７
を介して振幅変調を受ける。光源１６からの放出光の一
部は放出光検出部１０により検出され、図５（ｄ）の持
続時間ＴだけＯＮとなるスイッチ１１を介して積分回路
１２により積分され、一方、デコーダ３４からのこのパ
ルス情報（持続時間Ｔ、繰り返し周期Ｔr ）に対応した
しきい値がＲＯＭ１４から読み出され、このしきい値を
判断基準として判別器１３により安全性についてのチェ
ックを受ける。検知光強度がこのしきい値を越えた場合
には、直接又は信号制御部３２を介して間接にゲートパ
ルス生成部１５に信号が送られ、放出光の停止あるいは
低減の措置がとられる。
【００２３】光源１６からの放出光の大部分は対象物に
向けて放射され、対象物からの散乱光の一部は受光部２
２によって検出される。発振器Ｂ２１の周波数に対応し
たフィルタＢ２４がスイッチ２５により選択され、例え
ば２ＭＨｚの正弦波が位相・振幅検出部２６に送られ
る。ここでは、ゲート１８からの信号あるいは端子Ｐよ
り得られる放出光検出信号とそれと位相が９０°異なる
信号とを参照信号として、フィルタＢ２４を通過した信
号とこれら参照信号の積をとりローパスフィルタを通過
させることにより、例えば５００サイクルの平均的シフ
ト量φがｓｉｎφ、ｃｏｓφの２相信号の形で得られ
る。また、同時に２相信号の振幅情報が得られ、検出信
号の振幅値が求められ、予め定められたしきい値とコン
パレータ２８で比較され、これを越えた時に信号と認め
られ、サンプルホールド２７、時間測定部３０にサンプ
リング信号あるいは時間測定開始信号を送る。サンプリ
ングされた位相信号から、距離算出部２９により距離が
算出され、サンプリングされた時間測定の情報と合わせ
て速度算出部３１において速度が求められる。距離と速
度情報の時系列的情報から、対象物の存在が予め設定さ
れた領域に認められる第２の状態に移ったと信号制御部
３２で判断されると、これらの情報を記憶表示すると共
に、デコーダ３４に図５（ｂ）に示すように繰り返し時
間Ｔr の短縮と振幅Ｈの増大を指示する信号を送り、ス
イッチ１９、２５に発振器、フィルタをＢからＡに切り
換える信号を送り、より最適な変調周波数の選択が行わ
れる。切り換えた時の安全性の確認は、放出光検出部１
０の方で上記と同様にしてチェックされる。これらの操
作により、対象物の正確な距離と速度の情報が得られ
る。なお、光源１６の変調信号における繰り返し時間Ｔ
r は、雑音に対するＳ／Ｎの向上と、同種の測定器間の
干渉を避けるために、各周期毎に所定周波数内でランダ
ムな値をとるようになっている。
向けて放射され、対象物からの散乱光の一部は受光部２
２によって検出される。発振器Ｂ２１の周波数に対応し
たフィルタＢ２４がスイッチ２５により選択され、例え
ば２ＭＨｚの正弦波が位相・振幅検出部２６に送られ
る。ここでは、ゲート１８からの信号あるいは端子Ｐよ
り得られる放出光検出信号とそれと位相が９０°異なる
信号とを参照信号として、フィルタＢ２４を通過した信
号とこれら参照信号の積をとりローパスフィルタを通過
させることにより、例えば５００サイクルの平均的シフ
ト量φがｓｉｎφ、ｃｏｓφの２相信号の形で得られ
る。また、同時に２相信号の振幅情報が得られ、検出信
号の振幅値が求められ、予め定められたしきい値とコン
パレータ２８で比較され、これを越えた時に信号と認め
られ、サンプルホールド２７、時間測定部３０にサンプ
リング信号あるいは時間測定開始信号を送る。サンプリ
ングされた位相信号から、距離算出部２９により距離が
算出され、サンプリングされた時間測定の情報と合わせ
て速度算出部３１において速度が求められる。距離と速
度情報の時系列的情報から、対象物の存在が予め設定さ
れた領域に認められる第２の状態に移ったと信号制御部
３２で判断されると、これらの情報を記憶表示すると共
に、デコーダ３４に図５（ｂ）に示すように繰り返し時
間Ｔr の短縮と振幅Ｈの増大を指示する信号を送り、ス
イッチ１９、２５に発振器、フィルタをＢからＡに切り
換える信号を送り、より最適な変調周波数の選択が行わ
れる。切り換えた時の安全性の確認は、放出光検出部１
０の方で上記と同様にしてチェックされる。これらの操
作により、対象物の正確な距離と速度の情報が得られ
る。なお、光源１６の変調信号における繰り返し時間Ｔ
r は、雑音に対するＳ／Ｎの向上と、同種の測定器間の
干渉を避けるために、各周期毎に所定周波数内でランダ
ムな値をとるようになっている。
【００２４】以上のように、選択可能な複数の変調周波
数と、これに対応した狭帯域フィルタと、変調周波数の
周期と比較して充分長いパルス持続時間内での位相測
定、放出光の監視とから、応答の速い、正確で、安全
な、小型の距離測定装置が可能となる。
数と、これに対応した狭帯域フィルタと、変調周波数の
周期と比較して充分長いパルス持続時間内での位相測
定、放出光の監視とから、応答の速い、正確で、安全
な、小型の距離測定装置が可能となる。
【００２５】以上の実施例は、説明の簡単のために、単
一の光源と受光部について説明したが、これらを複数用
意し、時系列的に切り換えて、対象物の移動方向を知る
ようにすることは容易であり、本発明の範囲に属する。
一の光源と受光部について説明したが、これらを複数用
意し、時系列的に切り換えて、対象物の移動方向を知る
ようにすることは容易であり、本発明の範囲に属する。
【００２６】次に、本発明の第２の実施例の測距部の構
成のブロック図を図６に示す。これは、図３の受光部に
１次元ＰＳＤ（位置検出器）４０を用いたもので、プリ
アンプ４１、４２で増幅された検出信号は、ゲートパル
ス生成部１５からのパルス信号に基づいて放出光の持続
時間Ｔだけゲート４３、４４を通り、狭帯域のフィルタ
４５、４６に信号が供給される。これらのフィルタは中
心周波数が１００ｋＨｚ程度のセラミックフィルタで、
これらを通過した信号は、除算器４７及び加算器４８に
供給され、位置情報と光振幅情報が得られる。位置情報
は、Ａ／Ｄ変換器４９を介してサンプルホールド５１に
送られる。コンパレータ５０は、予め定められたしきい
値により、信号かノイズかの判別を行う。しきい値を越
えれば信号と認め、時間測定部５３にスタートパルスを
送り、サンプルホールド５１、５２にサンブリング信号
を送る。サンプルホールドされた位置、時間情報は、距
離・速度測定部５４に送られ処理される。この場合、距
離は、光源に対し一定の間隔（基線長と言う。）を置い
て１次元ＰＳＤを配置し、三角測量の原理で測定され
る。なお、簡単のため、光源部、放出光検出部は図示を
省略したが、図３の場合と同様に構成される。この場
合、放出光の変調は、図５（ｄ）の形をとり、パルス持
続時間Ｔ＝０．５ｍｓ、繰り返し時間Ｔr ＝１ｍｓ程度
が選ばれる。
成のブロック図を図６に示す。これは、図３の受光部に
１次元ＰＳＤ（位置検出器）４０を用いたもので、プリ
アンプ４１、４２で増幅された検出信号は、ゲートパル
ス生成部１５からのパルス信号に基づいて放出光の持続
時間Ｔだけゲート４３、４４を通り、狭帯域のフィルタ
４５、４６に信号が供給される。これらのフィルタは中
心周波数が１００ｋＨｚ程度のセラミックフィルタで、
これらを通過した信号は、除算器４７及び加算器４８に
供給され、位置情報と光振幅情報が得られる。位置情報
は、Ａ／Ｄ変換器４９を介してサンプルホールド５１に
送られる。コンパレータ５０は、予め定められたしきい
値により、信号かノイズかの判別を行う。しきい値を越
えれば信号と認め、時間測定部５３にスタートパルスを
送り、サンプルホールド５１、５２にサンブリング信号
を送る。サンプルホールドされた位置、時間情報は、距
離・速度測定部５４に送られ処理される。この場合、距
離は、光源に対し一定の間隔（基線長と言う。）を置い
て１次元ＰＳＤを配置し、三角測量の原理で測定され
る。なお、簡単のため、光源部、放出光検出部は図示を
省略したが、図３の場合と同様に構成される。この場
合、放出光の変調は、図５（ｄ）の形をとり、パルス持
続時間Ｔ＝０．５ｍｓ、繰り返し時間Ｔr ＝１ｍｓ程度
が選ばれる。
【００２７】この実施例の特徴は、変調された光のみを
狭帯域のフィルタ４５、４６（この場合も、フィルタの
帯域幅Δνは、Δν≧１／Ｔを満足するように設定され
る。）で抽出しているため、背景光の影響を受け難く、
高Ｓ／Ｎの信号が得られることにある。また、２次元の
ＰＳＤを用いて、同様の処理を行うことも可能である。
狭帯域のフィルタ４５、４６（この場合も、フィルタの
帯域幅Δνは、Δν≧１／Ｔを満足するように設定され
る。）で抽出しているため、背景光の影響を受け難く、
高Ｓ／Ｎの信号が得られることにある。また、２次元の
ＰＳＤを用いて、同様の処理を行うことも可能である。
【００２８】以上、本発明の距離測定装置について、実
施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例
に限定されず種々の変形が可能である。
施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例
に限定されず種々の変形が可能である。
【００２９】
【発明の効果】本発明の距離測定装置によると、所定の
変調周波数で振幅変調を受け、その周期に比較して十分
長い持続時間放出され、その持続時間に比較してより長
い繰り返し時間で放出を繰り返す光束を発生させる変調
光発生手段と、前記光束を対象物に向けて放出する光放
出手段と、対象物からの散乱光を検出する検出部と、検
出信号中の前記変調周波数に対応した周波数の信号を濾
波する狭帯域フィルタと、前記持続時間だけ検出信号を
通過させるゲート手段と、検出信号と前記光束の変調波
との位相差を検出する位相差検出手段とからなるので、
応答が速く、連続波を用いた場合より高いＳ／Ｎでノイ
ズによる誤動作の少ない、正確で、安全な、設計の自由
度の大きい、小型の距離測定装置が可能になる。
変調周波数で振幅変調を受け、その周期に比較して十分
長い持続時間放出され、その持続時間に比較してより長
い繰り返し時間で放出を繰り返す光束を発生させる変調
光発生手段と、前記光束を対象物に向けて放出する光放
出手段と、対象物からの散乱光を検出する検出部と、検
出信号中の前記変調周波数に対応した周波数の信号を濾
波する狭帯域フィルタと、前記持続時間だけ検出信号を
通過させるゲート手段と、検出信号と前記光束の変調波
との位相差を検出する位相差検出手段とからなるので、
応答が速く、連続波を用いた場合より高いＳ／Ｎでノイ
ズによる誤動作の少ない、正確で、安全な、設計の自由
度の大きい、小型の距離測定装置が可能になる。
【図１】本発明の距離測定装置の構成の概念ブロック図
である。
である。
【図２】図１の送光パルス列、受光パルス列の波形図で
ある。
ある。
【図３】本発明の１実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図４】放出光検出部の配置例を示す断面図である。
【図５】実施例１における各部の信号の波形図である。
【図６】本発明の他の実施例の測距部の構成のブロック
図である。
図である。
【図７】従来例の構成を示す図である。
【図８】他の従来例の構成を示す図である。
１…光源 ２…変調駆動部 ３…放出光監視部 ４…対象物 ５…検出部 ６…狭帯域フィルタ ７…振幅・位相検出部 ８…演算制御部 ９…記憶表示部 １０…放出光検出部 １１…スイッチ １２…積分回路 １３…判別器 １４…ＲＯＭ １５…ゲートパルス生成部 １６…光源 １７…駆動部 １８…ゲート １９…スイッチ ２０…発振器Ａ ２１…発振器Ｂ ２２…受光部 ２３…フィルタＡ ２４…フィルタＢ ２５…スイッチ ２６…位相・振幅検出部 ２７…サンプルホード ２８…コンパレータ ２９…距離算出部 ３０…時間測定部 ３１…速度算出部 ３２…信号制御部 ３３…記憶表示部 ３４…デコーダ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】次に、各部の作用について述べる。光源１
は、半導体レーザや発光ダイオードか用いられ、図２
（１）に示す周期がｔの矩形波又は正弦波で、持続時間
がＴ、繰り返し時間Ｔr （この時間Ｔr は、必ずしも一
定でなく、各周期毎にランダムに変化する場合も含
む。）のパルス状振幅変調が加えられる。光源１からの
放出光は、一部が放出光監視部３で検出され、その強度
が人間の眼に対して安全か否かが判別され、危険と判別
された場合には、演算制御部８を介して変調駆動部２に
信号が送られ、変調に変更が加えられ、放出光を実質的
に低減するか停止する。逆に、安全度に余裕があれば、
放出光を実質的に増加する。対象物４で反射された信号
光は、検出部５で検出され、検出信号は狭帯域のフィル
タ６に供給される。フィルタ６の帯域幅Δνと一定のＳ
／Ｎをとるための放出光の必要なパワーの最小値Ｐmin
との間には、検出部５の暗電流ｉd が支配的な領域で
は、 Ｐmin ∝（ｉd ×Δν）1/2 の関係があり、フィルタ６の帯域幅Δνが狭い程、信号
光の強度は少なくてすむ。一方、信号光パルスの持続時
間Ｔは、測定の高速応答性の要求から、Ｔ≦Ｔm の制限
を受ける。ただし、Ｔm は測定に許容できる最大時間を
表す。これから、変調周波数スペクトルの拡がりΔｗ
は、Δｗ≒１／Ｔm があり、フィルタ６の帯域幅Δν
は、Δν≧Δｗ≒１／Ｔという制限を受ける。すなわ
ち、フィルタ６の帯域幅は狭ければ良いというものでは
なく、上記の関係を満たす範囲の帯域幅Δν≧１／Ｔを
持っていなければならないということができる。例え
ば、Ｔm ＝１ｍｓと選ぶと、Δν≧１ｋＨｚとなる。
は、半導体レーザや発光ダイオードか用いられ、図２
（１）に示す周期がｔの矩形波又は正弦波で、持続時間
がＴ、繰り返し時間Ｔr （この時間Ｔr は、必ずしも一
定でなく、各周期毎にランダムに変化する場合も含
む。）のパルス状振幅変調が加えられる。光源１からの
放出光は、一部が放出光監視部３で検出され、その強度
が人間の眼に対して安全か否かが判別され、危険と判別
された場合には、演算制御部８を介して変調駆動部２に
信号が送られ、変調に変更が加えられ、放出光を実質的
に低減するか停止する。逆に、安全度に余裕があれば、
放出光を実質的に増加する。対象物４で反射された信号
光は、検出部５で検出され、検出信号は狭帯域のフィル
タ６に供給される。フィルタ６の帯域幅Δνと一定のＳ
／Ｎをとるための放出光の必要なパワーの最小値Ｐmin
との間には、検出部５の暗電流ｉd が支配的な領域で
は、 Ｐmin ∝（ｉd ×Δν）1/2 の関係があり、フィルタ６の帯域幅Δνが狭い程、信号
光の強度は少なくてすむ。一方、信号光パルスの持続時
間Ｔは、測定の高速応答性の要求から、Ｔ≦Ｔm の制限
を受ける。ただし、Ｔm は測定に許容できる最大時間を
表す。これから、変調周波数スペクトルの拡がりΔｗ
は、Δｗ≒１／Ｔm があり、フィルタ６の帯域幅Δν
は、Δν≧Δｗ≒１／Ｔという制限を受ける。すなわ
ち、フィルタ６の帯域幅は狭ければ良いというものでは
なく、上記の関係を満たす範囲の帯域幅Δν≧１／Ｔを
持っていなければならないということができる。例え
ば、Ｔm ＝１ｍｓと選ぶと、Δν≧１ｋＨｚとなる。
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくとも、所定の変調周波数で振幅変
調を受け、その周期に比較して十分長い持続時間放出さ
れ、その持続時間に比較してより長い繰り返し時間で放
出を繰り返す光束を発生させる変調光発生手段と、前記
光束を対象物に向けて放出する光放出手段と、対象物か
らの散乱光を検出する検出部と、検出信号中の前記変調
周波数に対応した周波数の信号を濾波する狭帯域フィル
タと、前記持続時間だけ検出信号を通過させるゲート手
段と、検出信号と前記光束の変調波との位相差を検出す
る位相差検出手段とからなることを特徴とする距離測定
装置。 - 【請求項２】 前記変調光発生手段における前記繰り返
し時間がランダムに変化することを特徴とする請求項１
記載の距離測定装置。 - 【請求項３】 さらに、前記変調光発生手段から放射さ
れる光束の前記繰り返し時間内における積分強度を求め
る手段と、求められた積分強度と前記持続時間及び繰り
返し時間に対応して定まる眼に安全なしきい値とを対比
することにより対象物に向けて放出される光束の強度監
視手段とを有することを特徴とする請求項１又は２記載
の距離測定装置。 - 【請求項４】 少なくとも、所定の変調周波数で振幅変
調を受け、その周期に比較して十分長い持続時間放出さ
れ、その持続時間に比較してより長い繰り返し時間で放
出を繰り返す光束を発生させる変調光発生手段と、前記
光束を対象物に向けて放出する光放出手段と、対象物か
らの散乱光の入射位置を検出する位置検出部と、検出信
号中の前記変調周波数に対応した周波数の信号を濾波す
る狭帯域フィルタと、前記持続時間だけ検出信号を通過
させるゲート手段と、得られた複数の検出信号から散乱
光の入射位置を算出する位置算出手段とからなることを
特徴とする距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3210858A JPH0552957A (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3210858A JPH0552957A (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | 距離測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0552957A true JPH0552957A (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=16596269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3210858A Withdrawn JPH0552957A (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | 距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0552957A (ja) |
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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