JPH0587583U - 距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光源を１つ使用するだけで、機械的可動部を
必要とすることなく、反射率の異なる種々の測定対象物
に対する距離測定を可能とする。 【構成】 半導体レーザ１０から発生された光を、パワ
ーが異なる複数の光に分波して出力するビームスプリッ
タ１２、１３、１４および１５を設け、反射光のレベル
をピークホールド回路４３によって検出し、検出された
レベルに応じて、複数の光のうちのいずれかを選択して
出力する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、移動体に搭載して使用するのに好適な距離測定装置に係わり、特に パルス状のレ−ザ光を測定対象物に向けて出射してから、その反射または散乱光 を検出するまでの時間に基づいて測定対象物までの距離を測定する距離測定装置 に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来のこの種の距離測定装置は、反射率の異なる種々の測定対象物までの測距 を行うため、または、同一の位置にある測定対象物を測距した場合でも、測定対 象物からの光パルスの反射による受信光量によって測距デ−タに誤差が生ずるの を防止するため、発光パワ−の異なる複数の光源を設けて、受信光量レベルに応 じて演算制御装置によって発光させる光源を選択的に切り替えることにより測定 対象物へ出射するレ−ザ光パワ−を選択する方法、または単一光源から発光され たレ−ザ光を濃度連続可変光学フィルタを通す構成とし、このフィルタを機械的 可動部により受信光量レベルに応じて演算制御装置によって制御することで測定 対象物へ出射するレ−ザ光パワ−を制御する方法がとられていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上述の複数の光源を設けて、測定対象物への出射光量を選択的に切り替える方 法においては、当然の事ながら、複数の光源、およびそれぞれの光源に対応した 発光回路を必要とすることからコスト高になってしまい、さらに送信光学系も複 雑になるという問題点があった。

【０００４】 また、濃度連続可変光学フィルタを使用して、測定対象物への出射光量を制御 する場合には、上述のように、濃度連続可変光学フィルタを機械的可動部により 制御することとなるが、距離測定装置が移動体に搭載される場合には、機械的可 動部が、移動体から発生する振動等の影響を受けるため、距離測定装置の信頼性 が低下してしまうという問題点があった。

【０００５】 本考案は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、光源を１つ使用 するだけで、機械的可動部を必要とすることなく、反射率の異なる種々の測定対 象物に対する距離測定を可能とすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案の距離測定装置は、測定対象物に対して光を射出し、測定対象物からの 反射光を受けて、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、光を 発生する光源（例えば、実施例の半導体レーザ１０）と、この光源から発生され た光を、パワーが異なる複数の光に分波して出力する分波手段（例えば、実施例 のビームスプリッタ１２、１３、１４および１５）と、反射光のレベルを検出す るレベル検出手段（例えば、実施例のピークホールド回路４３およびＡ／Ｄコン バータ４４）と、このレベル検出手段によって検出されたレベルに応じて、複数 の光のうちのいずれかを示す選択信号を出力する制御手段（例えば、実施例の演 算制御装置１００）と、分波手段が出力する複数の光のうち、選択信号が示す光 を選択して出力する光選択手段（例えば、実施例の光スイッチ２４）とを備える ことを特徴とする。

【０００７】

【作用】

上記構成の本考案の距離測定装置においては、制御手段が、レベル検出手段に よって検出された反射光のレベルに応じて、分波手段が出力する複数の光のうち のいずれかを示す選択信号を出力し、光選択手段が、選択信号が示す光を選択し て出力する。従って、光源を１つ使用するだけで、機械的可動部を必要とするこ となく、反射率の異なる種々の測定対象物への距離測定が可能となる。

【０００８】

【実施例】

図１は、本考案の距離測定装置の一実施例を示す。演算制御装置１００は、点 灯タイミング信号を、レーザドライバ１０Ｄおよび時間計測回路４６に出力する 。レーザドライバ１０Ｄは、点灯タイミング信号の立ち上がりに同期して、幅の 狭い点灯パルスを、光源である半導体レ−ザ１０に供給する。これにより、半導 体レーザ１０は、２０Ｗのパワ−の光パルスを射出する。この光パルスは、コリ メ−タレンズ１１を通過後、透過率Ｔと反射率Ｒとの比（Ｔ：Ｒ）が８：２であ るビ−ムスプリッタ１２により、１６Ｗの透過光Ｐ１ｔと４Ｗの反射光Ｐ１ｒに 分波される。

【０００９】 ビ−ムスプリッタ１２を透過した光パルスＰ１ｔは、集光レンズ１６を経て光 ファイバ２０へ入射され、光ファイバ２０と光結合されている光スイッチ２４の 第１の入力端子２４Ａへ入射される。

【００１０】 一方、ビ−ムスプリッタ１２で反射された光パルスＰ１ｒは、透過率Ｔと反射 率Ｒとの比（Ｔ：Ｒ）が６：４であるビ−ムスプリッタ１３へ入射され、このビ −ムスプリッタ１３により１．６Ｗの反射光Ｐ２ｒと３．２Ｗの透過光に分波さ れる。

【００１１】 ビ−ムスプリッタ１３で反射された光パルスＰ２ｒは、集光レンズ１７を経て ファイバ２１ヘ入射され、光ファイバ２１と光結合されている光スイッチ２４の 第２の入力端子２４Ｂへ入射される。

【００１２】 一方、ビ−ムスプリッタ１３を透過した光パルスＰ２ｔは、透過率Ｔと反射率 Ｒとの比（Ｔ：Ｒ）が９３：７であるビ−ムスプリッタ１４へ入射され、このビ −ムスプリッタ１４により１６８ｍＷの反射光Ｐ３ｒと２．２３２Ｗの透過光Ｐ ３ｔに分波される。

【００１３】 ビ−ムスプリッタ１４で反射された光パルスＰ３ｒは、集光レンズ１８を経て 光ファイバ２２へ入射され、光ファイバ２２と光結合されている光スイッチ２４ の第３の入力端子２４Ｃへ入射される。

【００１４】 一方、ビ−ムスプリッタ１４を透過した光パルスＰ３ｔは、透過率Ｔと反射率 Ｒとの比（Ｔ：Ｒ）が１４９：１であるビ−ムスプリッタ１５ヘ入射され、この ビ−ムスプリッタ１５により１４．８ｍＷの反射光Ｐ４ｒと２．２１７Ｗの透過 光Ｐ４ｔに分波される。

【００１５】 ビ−ムスプリッタ１５で反射された光パルスＰ４ｒは、集光レンズ１９を経て 光ファイバ２３へ入射され、光ファイバ２３と光結合されている光スイッチ２４ の第４の入力端子２４Ｄへ入射される。

【００１６】 すなわち、ビームスプリッタ１２、１３、１４および１５は、出射レ−ザパワ −を１０００：１００：１０：１程度に分割する。

【００１７】 なお、ここでは、実施例を分かりやすく説明するため、光学部品の光量損失は 無視して説明しているが、この損失があっても同様な考え方をとれば問題はない 。

【００１８】 演算制御装置１００は、デ−タバス３１、出力セレクタ３２および光スイッチ 駆動回路３３を通して、光スイッチ２４の入力として第１の入力端子２４Ａを電 気的に選択する。この状態では、光スイッチ２４の出力は光スイッチ２４の第１ の入力端子２４Ａから入力された光信号のみに限定される。従って、光ファイバ ２０より入射された光パルスのみが、光スイッチ２４の出力端子２４Ｙと光結合 されている光ファイバ２５ヘ入射され、送信光学系２６を通過し、測定対象物（ 図示せず）へ射出される。

【００１９】 この射出された光パルスは、測定対象物で反射され、受信光学系４０へ入射さ れる。受信光学系４０へ入射された光パルスは、受光素子４１へ入射され電気信 号である受信パルス信号に変換される。この受信パルス信号は、増幅器４２によ って増幅され、増幅された受信パルス信号は、ピークホールド回路４３および比 較器４５に供給される。

【００２０】 比較器４５は、受信パルス信号を、ディジタル信号である受光タイミング信号 に変換し、時間計測回路４６に出力する。時間計測回路４６は、点灯タイミング 信号を受けた時点から、受光タイミング信号を受けた時点までの時間を計測し、 計測した時間を距離データとして演算制御装置１００に供給する。

【００２１】 一方、ピークホールド回路４３は、増幅器４２から供給された受信パルス信号 の最大値をホールドして、受信パルス信号のレベルに対応した直流電圧信号をＡ ／Ｄコンバータ４４に出力する。Ａ／Ｄコンバータ４４は、入力された直流電圧 をディジタル信号に変換して、これを、受信光量を示すディジタルデ−タとして デ−タバス３１を介して、演算制御装置１００に供給する。

【００２２】 演算制御装置１００は、Ａ／Ｄコンバータ４４から供給された受信光量データ と、予め記憶してある受信光量対Ｓ／Ｎデ−タに基づいて、この発光パワ−が測 距に関して最適か否かを判断する。この判断の結果、発光パワ−が最適であれば 、そのまま距離測定を継続し、最適でない場合には、デ−タバス３１、出力セレ クタ３２、光スイッチ駆動回路３３を通して、光スイッチ２４の入力として光ス イッチ２４の第２の入力端子２４Ｂを電気的に選択する。

【００２３】 以下、上記の発光パワ−の最適か否かの判断、発光パワ−の切り替えを行い、 最終的には最適な発光パワ−で、距離測定を行う。この場合、発光パワ−のダイ ナミックレンジは、３０ｄＢ以上得られることとなる。そして、演算制御装置１ ００は、最適な発光パワーのときに時間計測回路４６から得られた距離データを 正しいデータとして採用し、距離測定値を出力する。

【００２４】 上述した本考案の実施例によれば、光源を１つ設けるだけで、機械的可動部を 有することなく、測定対象物への出射レ−ザ光パワ−を変えることが出来、その 結果、反射率の異なる種々の測定対象物への距離測定が可能となる。また、背景 光量の違いによって、同一の位置にある測定対象物からの光パルスの反射受信光 量が変動するが、この変動から生ずる距離測定誤差が無くなり、高精度な距離測 定が可能となる。

【００２５】 なお、上記実施例においては、出射レ−ザパワ−を１０００：１００：１０： １程度に分割したが、本考案は、これに限定されず、必要に応じて、種々の値を とることができる。

【００２６】 また、上記実施例においては、光源から発生された光を、パワーが異なる複数 の光に分波して出力する分波手段として、ビームスプリッタを使用したが、本考 案は、これに限定されず、光ファイバを使用してパワーが異なる複数の光に分波 、することもでき、あるいは光導波路型分波器を使用してもよい。

【００２７】 また、上記実施例では、複数のレーザ光のうちの１つを選択する手段として、 光スイッチを使用したが、光入力が電気的に選択可能な多入力単出力な他の光機 能素子を使用することもできる。

【００２８】

【考案の効果】

以上のように、本考案の距離測定装置によれば、光源から発生された光を、パ ワーが異なる複数の光に分波して出力する分波手段を設け、制御手段が、レベル 検出手段によって検出された反射光のレベルに応じて、分波手段が出力する複数 の光のうちのいずれかを示す選択信号を出力し、光選択手段が、選択信号が示す 光を選択して出力するようにしたので、光源を１つ使用するだけで、機械的可動 部を必要とすることなく、反射率の異なる種々の測定対象物への距離測定が可能 となる。また、背景光量の違いによって、同一の位置にある測定対象物からの光 パルスの反射受信光量が変動するが、この変動から生ずる距離測定誤差が無くな り、高精度な距離測定を行うことができる効果がある。

【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を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１０ 発光素子 １０Ｄ レーザドライバ １１ コリメ−タレンズ １２，１３，１４，１５ ビ−ムスプリッタ １６，１７，１８，１９ 集光レンズ ２０，２１，２２，２３，２５ 光ファイバ ２４ 光スイッチ ２６ 送信光学系 ３１ デ−タバス ３２ 出力セレクタ ３３ 光スイッチ駆動回路 ４０ 受信光学系 ４１ 受光素子 ４２ 増幅器 ４３ ピークホールド回路 ４４ Ａ／コンバータ ４５ 比較器 ４６ 時間計測回路 １００ 演算制御装置

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象物に対して光を射出し、前記測
   定対象物からの反射光を受けて、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、 光を発生する光源と、 前記光源から発生された光を、パワーが異なる複数の光
   に分波して出力する分波手段と、 前記受けた反射光のレベルを検出するレベル検出手段
   と、 前記レベル検出手段によって検出されたレベルに応じ
   て、前記複数の光のうちのいずれかを示す選択信号を出
   力する制御手段と、 前記分波手段が出力する複数の光のうち、前記選択信号
   が示す光を選択して出力する光選択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】 前記測定対象物に対して光を射出した時
   点から、前記測定対象物からの反射光を受けた時点まで
   の時間を測定して、前記測定対象物までの距離を測定す
   ることを特徴とする請求項１記載の距離測定装置。