JPH0562882U - 距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受光量が大きく変動しても、広い範囲の距離
を測定できるようにする。 【構成】 演算処理回路１００は、ピーク検出回路１８
によって検出された受光パルスのピーク値に応じて、受
光パルスのピーク値が適正範囲内に入るように、光量調
整回路４Ｃを制御する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、光パルスを使用する距離測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、無人搬送車やロボットの制御用として、あるいは車の衝突防止用として 、比較的長い距離をリアルタイムで測定可能な距離センサの需要が高まっており 、その一つとしてレ−ザ測距装置の開発が進められている。

【０００３】 レ−ザ測距装置は、光パルスの伝搬時間を利用したものであり、光源より発せ られた光パルスが測定対象物で反射し、再び戻って来るまでの時間を測定するこ とにより距離を求めている。測定対象物までの距離（Ｌ）と伝搬時間（Ｔ）の関 係はＴ＝（２Ｌ）／Ｃで表される（ただし、Ｃは光速である）。

【０００４】 図３は、従来のレ−ザ測距装置の測定系を示す。まず、トリガ発生回路２から 出力されたトリガ信号により、パルス駆動回路４がオンになり、光源６に給電さ れ、光源６から光パルスが発せられる。この光パルスは、送光系（図示せず）を 介して測定対象物に向けて出射される。

【０００５】 一方、時間測定回路１６は、回路２からトリガ信号を受けると、測定を開始す る。測定対象物からの反射光は、図示しない受光系を介して受光器１２で検出さ れ、増幅回路１４で増幅された後、時間測定回路１６に供給される。これにより 、回路１６は、時間測定を終了させる。回路１６で測定された時間Ｔと、前述の 関係より測定対象物までの距離Ｌが求められる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

前述のレ−ザ測距装置では、受光器１２で検出される光量は、距離によって大 きく変化するとともに、測定対象物の反射率や大きさにも依存するため、受光量 の変動範囲は非常に広くなる。

【０００７】 しかしながら、通常の増幅回路１４では、このような広い変動範囲には対応で きず、例えば予想される最小光量に合わせてゲインを設定した場合には、比較的 近距離では受光波形が飽和してしまい、その結果、測定誤差が大きくなるという 問題があった。

【０００８】 本考案は、このような状況に鑑みてなされたものであり、受光量が大きく変動 しても、広い範囲の距離を測定できる距離測定装置を提供することを目的とする 。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、光源から出射された光パルスを、測定対象物に向けて送光し、前記 測定対象物からの反射光パルスを受光して、前記光パルスの伝搬時間を測定する ことにより前記測定対象物までの距離を測定する距離測定装置であって、光源の 発光量を変化させることができる発光量可変回路（例えば、実施例の光量調整回 路４Ｃ）と、受光パルスのピーク値を検出するピーク検出回路（例えば、実施例 のピーク検出回路１８）と、このピーク検出回路によって検出されたピーク値に 応じて、受光パルスのピーク値が所定範囲内に入るように、発光量可変回路を制 御する制御手段（例えば、実施例の演算処理回路１００）とを備えることを特徴 とする。

【００１０】 光源は、パルス電流により光パルスを出射する半導体レーザであることが好ま しく、発光量可変回路は、パルス電流を変化させて出力できるパルス発生回路で あることが好ましい。

【００１１】 制御手段は、演算処理回路を含んで構成されることが好ましい。この場合、ピ ーク検出回路の出力をディジタル信号に変換して演算処理回路に供給するアナロ グ／ディジタル変換回路を備えることが好ましい。

【００１２】

【作用】

上記構成の本考案の距離測定装置においては、受光パルスのピーク値が検出さ れ、検出されたピーク値に応じて、受光パルスのピーク値が所定範囲すなわち適 正範囲内に入るように、発光量が制御される。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案の実施例について図面を参照して詳しく説明する。図１は本考案 による距離測定装置の実施例を示す。トリガ発生回路２は、トリガ信号を出力す る。光量調整回路４Ｃは、トリガ信号を受けると、後述の演算処理回路１００に よって指定された光量の光パルスを光源６から発生させる。この例では、光源６ として、半導体レ−ザが使用されている。一方、時間測定回路１６Ｃは、演算処 理回路１００から測距モード信号を受けているときには、トリガ発生回路２から トリガ信号を受けると、時間測定を開始する。

【００１４】 光パルスは、送光系８により測定対象物へ向けて送光される。測定対象物で反 射した光の一部は、受光系１０を介して受光器１２にて検出される。受光器１２ から出力される受光信号は、増幅回路１４で増幅された後、時間測定回路１６Ｃ およびピ−ク検出回路１８へ入力される。

【００１５】 時間測定回路１６Ｃは、前述のように、演算処理回路１００から測距モード信 号を受けているときには、トリガ信号を受けると同時に時間測定を開始し、受光 信号を受けると時間測定を終了する。このようにして測定された光パルスの伝搬 時間は、演算処理回路１００に供給される。演算処理回路１００は、供給された 伝搬時間測定値に基づいて、測定対象物までの距離を計算する。

【００１６】 一方、ピ−ク検出回路１８は、受光信号のピ−ク値を検出し、Ａ／Ｄ変換回路 ２０に出力する。Ａ／Ｄ変換回路２０は、受けたピーク値をディジタル信号に変 換して、演算処理回路１００に供給する。演算処理回路１００は、光量調整モー ドにあるときには、受光信号のピ−ク値が適正範囲のレベルになるように、光量 調整回路４Ｃに光量指定信号を出力し、すなわち光量調整回路４Ｃを制御して、 光源６の発光量を調整する。なお、ここで言う適正範囲のレベルとは、距離測定 可能であり且つ測距誤差が大きくならない範囲の信号レベルをいう。

【００１７】 図２は、光量調整回路４Ｃの一構成例を示す。光源すなわち半導体レ−ザ６に 直列にスイッチィング素子であるＦＥＴ２２が接続され、光源６およびＦＥＴ２ ２の直列回路に並列にコンデンサ２４が接続され、この並列回路に可変バイアス 電圧源２６が直列に接続されている。可変バイアス電圧源２６は、演算処理回路 １００からの光量指定信号に従って出力電圧を変化させる。コンデンサ２４は、 可変バイアス電圧源２６によって充電される。

【００１８】 ＦＥＴ２２のゲートにトリガ信号が供給されると、コンデンサ２４に蓄積され た電荷が、ＦＥＴ２２を介して光源６に供給される。すなわち、光源６には、パ ルス電流が供給される。これにより、光源６は、光パルスを発生する。この光パ ルスの光量は、コンデンサ２４に蓄積された電荷量、即ち可変バイアス電圧源２ ６の出力電圧に依存する。従って、可変バイアス電圧源２６の出力電圧を、演算 処理回路１００からの光量指定信号によって制御することにより光量の調整が可 能となる。

【００１９】 次に、図１の実施例の動作を説明する。動作は、光量調整モ−ドと測距モ−ド の２つのモ−ドから成っている。まず、光量調整モ−ドから説明する。このモー ドでは、演算処理回路１００から時間測定回路１６Ｃに測距モード信号が供給さ れないので、時間測定回路１６Ｃは、時間測定を行わない。

【００２０】 まず、トリガ発生回路２が、トリガ信号を出力する。光量調整回路４Ｃは、ト リガ信号を受けると、演算処理回路１００によって指定された光量の光パルスを 光源６から発生させる。

【００２１】 光パルスは、送光系８により測定対象物へ向けて送光される。測定対象物で反 射した光の一部は、受光系１０を介して受光器１２にて検出される。受光器１２ から出力される受光信号は、増幅回路１４で増幅された後、ピ−ク検出回路１８ へ入力される。

【００２２】 ピ−ク検出回路１８は、受光信号のピ−ク値を検出し、Ａ／Ｄ変換回路２０に 出力する。Ａ／Ｄ変換回路２０は、受けたピーク値をディジタル信号に変換して 、演算処理回路１００に供給する。演算処理回路１００は、受光信号のピ−ク値 が適正範囲のレベルになるように、光量調整回路４Ｃに光量指定信号を出力し、 光源６の発光量を調整する。

【００２３】 光源６からの光パルスの出射および演算処理回路１００による発光量の制御は 、受光信号のピ−ク値が適正範囲のレベルになるまで繰り返される。ピ−ク値が 所定のレベルになったら、演算処理回路１００は、光量調整モ−ドから測距モ− ドに切り換え、時間測定回路１６Ｃに測距モード信号を出力し、測距を開始する 。

【００２４】 測距モ−ドにおいては、まず、トリガ発生回路２が、トリガ信号を出力する。 光量調整回路４Ｃは、トリガ信号を受けると、演算処理回路１００によって指定 された光量の光パルスを光源６から発生させる。一方、時間測定回路１６Ｃは、 トリガ発生回路２からトリガ信号を受けると、時間測定を開始する。

【００２５】 光パルスは、送光系８により測定対象物へ向けて送光される。測定対象物で反 射した光の一部は、受光系１０を介して受光器１２にて検出される。受光器１２ から出力される受光信号は、増幅回路１４で増幅された後、時間測定回路１６Ｃ へ入力される。

【００２６】 時間測定回路１６Ｃは、前述のように、トリガ信号を受けると同時に時間測定 を開始し、受光信号を受けると時間測定を終了する。このようにして測定された 光パルスの伝搬時間は、演算処理回路１００に供給される。演算処理回路１００ は、供給された伝搬時間測定値に基づいて、測定対象物までの距離を計算する。

【００２７】 なお、上記実施例においては、光源として、半導体レーザを使用したが、ヘリ ウムネオンレーザ等他の光源も使用できる。

【００２８】 また、光源の発光量を可変にする回路も、図２の構成に限定されず、種々の構 成をとることができる。

【００２９】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、受光パルスのピーク値を検出し、受光パルス のピーク値が所定範囲すなわち適正範囲内に入るように、発光量を制御するよう にしたので、受光量が大きく変動しても、広い距離範囲において高精度の距離測 定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の距離測定装置の一実施例の構成を示す
ブロック図である。

【図２】図１の光源が半導体レ−ザである場合の光量調
整回路４Ｃの一構成例を示す回路図である。

【図３】従来のレ−ザ測距装置の測定系を示すブロック
図である。

【符号の説明】

４Ｃ 光量調整回路 １６Ｃ 時間測定回路 １８ ピ−ク検出回路 ２０ Ａ／Ｄ変換回路 １００ 演算処理回路

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から出射された光パルスを、測定対
   象物に向けて送光し、前記測定対象物からの反射光パル
   スを受光して、前記光パルスの伝搬時間を測定すること
   により前記測定対象物までの距離を測定する距離測定装
   置において、 前記光源の発光量を変化させることができる発光量可変
   回路と、 前記受光パルスのピーク値を検出するピーク検出回路
   と、 前記ピーク検出回路によって検出されたピーク値に応じ
   て、前記受光パルスのピーク値が所定範囲内に入るよう
   に、前記発光量可変回路を制御する制御手段とを備える
   ことを特徴とする距離測定装置。
2. 【請求項２】 前記光源が、パルス電流により光パルス
   を出射する半導体レーザであり、前記発光量可変回路
   が、前記パルス電流を変化させて出力できるパルス発生
   回路であることを特徴とする請求項１記載の距離測定装
   置。
3. 【請求項３】 前記制御手段が、演算処理回路を含んで
   構成され、前記ピーク検出回路の出力をディジタル信号
   に変換して前記演算処理回路に供給するアナログ／ディ
   ジタル変換回路を備えることを特徴とする請求項１また
   は請求項２記載の距離測定装置。