JPH06105291B2 - Laser distance measuring device - Google Patents

Laser distance measuring device

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JPH06105291B2
JPH06105291B2 JP62102251A JP10225187A JPH06105291B2 JP H06105291 B2 JPH06105291 B2 JP H06105291B2 JP 62102251 A JP62102251 A JP 62102251A JP 10225187 A JP10225187 A JP 10225187A JP H06105291 B2 JPH06105291 B2 JP H06105291B2
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JP
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intensity
phase
characteristic map
signal
laser
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修 山田
秀実 高橋
実 木村
宏之 内藤
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、強度変調されたレーザ光を用いて、反射光
の位相差を検出して測距を行うレーザ測距装置に関する
ものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser distance measuring device that detects a phase difference of reflected light by using intensity-modulated laser light to perform distance measurement.

従来の技術 従来強度変調されたレーザ光を用いたレーザ測距装置と
して種々のものが提案されている。本出願人は先に特願
昭第61-217417号(特開昭第63-71675号公報)におい
て、第3図に示す構成のレーザ測距装置を提案した。
2. Description of the Related Art Conventionally, various types of laser distance measuring devices using intensity-modulated laser light have been proposed. The applicant of the present invention has previously proposed a laser range finder having a structure shown in FIG. 3 in Japanese Patent Application No. 61-217417 (Japanese Patent Laid-Open No. 63-71675).

レーザ発振器1により発振されたレーザ光は、変調器2
によって強度変調される。次に強度変調されたレーザ光
はビームスプリッタ14で2光路に分割され、一方は対象
物3に対して照射され、反射レーザ光となって検出器4
によって検出され、反射光信号11に置き換えられる。他
方は検出器6により検出されてレーザ出力をモニタする
とともに、測距のための参照信号12を発生する。反射信
号11は、まず強度検出器7によって強度を検出されて強
度情報となる。一方で、反射光信号11は、参照信号12と
ともに位相検出器8の入力となり、その位相差を検出さ
れ、位相信号13となる。位相信号13は、強度検出器7の
強度情報を入力として補正値発生器9から算出される補
正値を用いて、位相ずれ補正装置10によって位相ずれを
補正されて位相情報となる。ここでいう位相ずれとは、
具体的には、対象物3からの反射光は反射時に散乱等さ
れるため強度が低くなることを考慮し、位相検出器8に
入力される反射光信号11の強度を不図示のAGC(オート
ゲインコントローラ)等の増幅器によって増幅している
ため、この増幅によって発生する出力信号の位相の遅延
をさす。前述の補正値発生器9は、レーザ測距以前に、
反射信号11の強度と、位相検出器8での位相ずれとの相
関関係を特性マップとして保存し、その固定した特性マ
ップに基づいて補正値を発生させる。
The laser light oscillated by the laser oscillator 1 is modulated by the modulator 2
Intensity is modulated by. Next, the intensity-modulated laser light is split into two optical paths by the beam splitter 14, and one of them is applied to the object 3 to become a reflected laser light and become a detector 4
Is detected and replaced by the reflected light signal 11. The other is detected by the detector 6 to monitor the laser output and generate a reference signal 12 for distance measurement. The intensity of the reflected signal 11 is first detected by the intensity detector 7 and becomes intensity information. On the other hand, the reflected light signal 11 becomes the input of the phase detector 8 together with the reference signal 12, the phase difference between them is detected, and becomes the phase signal 13. The phase signal 13 is phase information after the phase shift is corrected by the phase shift correction device 10 using the correction value calculated from the correction value generator 9 with the intensity information of the intensity detector 7 as an input. The phase shift here means
Specifically, the intensity of the reflected light signal 11 input to the phase detector 8 is adjusted to AGC (not shown) in consideration of the fact that the intensity of the reflected light from the target object 3 is scattered at the time of reflection and so becomes low. Since it is amplified by an amplifier such as a gain controller), it indicates the phase delay of the output signal generated by this amplification. The correction value generator 9 described above is
The correlation between the intensity of the reflected signal 11 and the phase shift in the phase detector 8 is stored as a characteristic map, and a correction value is generated based on the fixed characteristic map.

発明が解決しようとする問題点 第3図の構成では、レーザ測距装置の位相検出上の問題
点であるダイナミックレンジの広い反射光信号に依存す
る位相ずれを、補正値発生器9に、あらかじめ、反射光
信号強度と位相ずれの特性マップ(以下特性マップとす
る)を格納しておき、反射光信号11を、その特性マップ
に照らして、補正値を算出し、位相ずれ補正装置10を用
いて補正するという手段を用いて確消していた。しか
し、以上のような構成では、位相検出器8の中に、又は
位相検出器8の前段階に設けられた不図示の増幅器等に
かかる環境変化や経年変化によって、増幅器への入力信
号強度と増幅後の出力信号の位相ずれとの相関関係が変
動した場合、つまり位相ずれがドリフト等を起した場
合、位相ずれ補正のための特性マップが固定されたもの
であるため対応ができない。
Problems to be Solved by the Invention In the configuration of FIG. 3, the phase shift depending on the reflected light signal having a wide dynamic range, which is a problem in phase detection of the laser range finder, is previously stored in the correction value generator 9. , A reflected light signal intensity and a phase shift characteristic map (hereinafter referred to as a characteristic map) are stored, the reflected light signal 11 is compared with the characteristic map to calculate a correction value, and the phase shift correction apparatus 10 is used. It was confirmed by using a means to correct it. However, in the above-described configuration, the input signal strength to the amplifier may be changed due to the environmental change or the secular change in the amplifier (not shown) provided in the phase detector 8 or in the previous stage of the phase detector 8. If the correlation with the phase shift of the output signal after amplification fluctuates, that is, if the phase shift causes a drift or the like, the characteristic map for correcting the phase shift is fixed and cannot be dealt with.

本発明は、位相ずれドリフトに即応できる構成を提供す
ることを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a structure that can immediately respond to a phase shift drift.

問題点を解決するための手段 本発明は、レーザ光を出射するレーザ発振器と、前記レ
ーザ発振器より出射されたレーザ光を強度変調する強度
変調手段と、前記強度変調手段により強度変調されたレ
ーザ光を被測定物に照射する照射手段と、前記照射手段
により照射されたレーザ光の前記被測定物からの反射光
を検出し対応した検出信号を送出する検出手段と、前記
検出信号と基準信号との位相差を検出する位相検出手段
と、前記位相検出手段で検出した位相差において生じる
前記反射光の強度に対応した位相ずれを補正するための
マップを更新しながら作成するマップ作成手段と、前記
マップ作成手段で作成されたマップを用いて前記位相ず
れを補正する補正手段とを有するレーザ測距装置を構成
することにより、特性マップの更新を可能にし、上記の
問題点を解決する。
Means for Solving the Problems The present invention is directed to a laser oscillator that emits a laser beam, an intensity modulating unit that intensity-modulates the laser beam emitted from the laser oscillator, and a laser beam intensity-modulated by the intensity modulating unit. Irradiating means for irradiating the object to be measured, detection means for detecting reflected light from the object to be measured of the laser beam irradiated by the irradiating means and sending out a corresponding detection signal, the detection signal and the reference signal Phase detecting means for detecting the phase difference of, the map creating means for creating while updating the map for correcting the phase shift corresponding to the intensity of the reflected light generated in the phase difference detected by the phase detecting means, A characteristic map can be updated by configuring a laser range finder having a correction unit that corrects the phase shift using the map created by the map creation unit. And solve the above problems.

作用 本発明では、従来のレーザ測距装置に特性マップが更新
可能な特性マップ作成装置を備えることにより、位相検
出時の位相ずれのドリフトに対し、適正な特性マップを
即時に作成し、レーザ測距装置の測距精度を向上させる
ことができる。
Effect In the present invention, the conventional laser distance measuring device is provided with the characteristic map creating device capable of updating the characteristic map, so that an appropriate characteristic map is immediately created for the drift of the phase shift at the time of phase detection, and the laser measuring device is provided. It is possible to improve the distance measurement accuracy of the distance measuring device.

実施例 以下本発明の実施例について、図面とともに詳細に説明
する。
Embodiments Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明によるレーザ測距装置の実施例を示すブ
ロック図である。図中第3図と同一部分には同一符号を
付して説明を省略する。本実施例においては、位相検出
器8の出力をもとに特性マップを作成する特性マップ作
成装置15および切換スイッチ16が設けられている。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a laser distance measuring device according to the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. In this embodiment, a characteristic map creating device 15 for creating a characteristic map based on the output of the phase detector 8 and a changeover switch 16 are provided.

レーザ測距装置起動時、まず特性マップ作成装置15が切
り換えスイッチ16を特性マップ作成装置15からの入力を
選択するように制御する。特性マップ作成装置15は、特
性マップを作成し、補正値発生器9に特性マップを引き
渡す。特性マップ作成装置15は、特性マップを補正値発
生器9に引き渡した後、切り換えスイッチ16を反射光信
号11を入力とする側へ切り換え、次の特性マップ作成の
指示が入るまで待機する。特性マップ作成装置15が待機
状態に入ってから、次の特性マップ作成の指示が出され
るまで、レーザ測距装置は第3図の場合と同様の動作を
行う。オペレータは位相ずれのドリフトが発生したと判
断した場合、特性マップ作成装置15に特性マップ作成指
示を外部より与える。外部より特性マップ作成の指示を
受けた特性マップ作成装置は、起動時同様の動作を行い
特性マップを作成し、以下、前述の動作を繰り返す。
When the laser range finder is activated, the characteristic map creating device 15 first controls the changeover switch 16 to select an input from the characteristic map creating device 15. The characteristic map creating device 15 creates a characteristic map and delivers the characteristic map to the correction value generator 9. After passing the characteristic map to the correction value generator 9, the characteristic map creating device 15 switches the changeover switch 16 to the side that receives the reflected light signal 11, and waits until the next instruction to create the characteristic map is given. The laser range finder operates in the same manner as in the case of FIG. 3 from the time the characteristic map generator 15 enters the standby state until the next characteristic map generation instruction is issued. When the operator determines that the phase shift drift has occurred, the operator gives a characteristic map generation instruction to the characteristic map generation device 15 from the outside. The characteristic map creating device, which has received an instruction to create a characteristic map from the outside, carries out the same operation as at the time of startup to create a characteristic map, and then repeats the above-described operation.

次に、第2図に従って、特性マップ作成の手順について
詳細に説明する。
Next, the procedure for creating the characteristic map will be described in detail with reference to FIG.

レーザ測距装置は動作起動時あるいは特性マップ作成又
は更新作成の指示をオペレータが出した時点で、特性マ
ップ作成装置15と切り換えスイッチ16と位相検出器8で
閉回路を構成する。これは前述したように特性マップ作
成装置15が切り換えスイッチ16へ制御信号21を送るため
である。一方でレーザ発振器1から発生されたレーザ光
は位相検出器8へ参照信号12として一定強度で入力され
る。このように閉回路が生成された時点で、特性マップ
作成装置15は、不図示のように特性マップ作成装置15入
力された参照信号12と同一の信号に対応して標本信号22
を発生し、切り換えスイッチ16を経て位相検出器8へ送
る。この標本信号22は、参照信号12と同一周波数、同一
位相を有するが、強度のみを数段階に弱めた信号であ
り、例えば強度がいちばん弱い標本信号22から用いるこ
ととする。よって、位相検出器8中の不図示の増幅器に
は、参照信号12と強度のいちばん弱い標本信号22の双方
が入力されるが、この増幅器は参照信号12を基準信号と
して、標本信号22をこの基準信号の強度まで増幅した増
幅信号を作り、位相検出器8は、不図示の位相検出部で
基準信号と増幅信号との位相差を検出し、いちばん強度
が弱く設定された標本信号22に対応した位相ずれ信号23
を特性マップ作成装置15に送出する。ここで、特性マッ
プ作成装置15は、内部クロックでタイミングをとりなが
ら、標本信号22の強度を数段階に変化させるため、まず
一番弱い強度の標本信号22のその強度に対応した位相ず
れ信号23を受信することができる。ついで、2番目に弱
く設定されたもの等の順番で、同様にその強度に対応し
た位相ずれ信号23を受信する。このように、標本信号22
の強度に対応した位相ずれ信号23を受信することによ
り、特性マップ作成装置15は、位相検出器8の増幅器の
増幅量に対応した位相ずれ量、つまり純粋に反射光強度
に対応した位相ずれ量の特性マップを作成することがで
きる。ここで、標本信号22の各強度やそれらの差につい
ては、対象物3の性質や測定の状況等を考慮することに
よって、適当に設定することができることはもちろんで
ある。そして、これらの設定によって決まる必要なサン
プリング数の位相ずれ量を含む特性マップを完成した
後、特性マップ作成装置15は、特性マップのデータを補
正値発生器9に送出する。又、このとき、特性マップ作
成装置15は、切換えスイッチ16を反射信号11の入力側に
切換え、閉回路は解除されて待機状態へと移行する。
In the laser range finder, the characteristic map creating device 15, the changeover switch 16 and the phase detector 8 form a closed circuit when the operation is started or when the operator issues an instruction to create or update the characteristic map. This is because the characteristic map generator 15 sends the control signal 21 to the changeover switch 16 as described above. On the other hand, the laser light generated from the laser oscillator 1 is input to the phase detector 8 as the reference signal 12 with a constant intensity. At the time when the closed circuit is generated in this way, the characteristic map creating device 15 responds to the same signal as the reference signal 12 input to the characteristic map creating device 15 as shown in FIG.
Is transmitted to the phase detector 8 via the changeover switch 16. The sample signal 22 has the same frequency and the same phase as the reference signal 12, but is a signal in which only the intensity is weakened in several steps, and for example, the sample signal 22 having the weakest intensity is used. Therefore, both the reference signal 12 and the sample signal 22 having the weakest intensity are input to an amplifier (not shown) in the phase detector 8, but this amplifier uses the reference signal 12 as a reference signal and outputs the sample signal 22 as a reference signal. The amplified signal amplified to the strength of the reference signal is created, and the phase detector 8 detects the phase difference between the reference signal and the amplified signal by a phase detection unit (not shown), and corresponds to the sample signal 22 set to the weakest strength. Phase shift signal 23
Is sent to the characteristic map creating device 15. Here, since the characteristic map creating device 15 changes the intensity of the sample signal 22 in several steps while timing with the internal clock, first, the phase shift signal 23 corresponding to the intensity of the sample signal 22 of the weakest intensity is generated. Can be received. Then, the phase shift signal 23 corresponding to the intensity is similarly received in the order of the second weakest setting. Thus, the sample signal 22
By receiving the phase shift signal 23 corresponding to the intensity of, the characteristic map creation device 15 causes the phase shift amount corresponding to the amplification amount of the amplifier of the phase detector 8, that is, the phase shift amount corresponding to the reflected light intensity. A characteristic map of can be created. Here, it is needless to say that the respective intensities of the sample signal 22 and their differences can be appropriately set by considering the properties of the object 3 and the measurement conditions. Then, after completing the characteristic map including the required amount of sampling phase shift determined by these settings, the characteristic map creating apparatus 15 sends the characteristic map data to the correction value generator 9. At this time, the characteristic map creating device 15 switches the changeover switch 16 to the input side of the reflected signal 11, the closed circuit is released, and the state shifts to the standby state.

以上の説明において位相検出のための基準波である参照
信号12は検出器6からとっているが、発振器5からのも
のを用いても何ら本質的な違いを生じない。また、レー
ザ光をスキャンしない例を説明したが、レーザ光をスキ
ャンして距離画像を取得する場合にも本発明が有効であ
ることは明らかである。
In the above description, the reference signal 12 which is the reference wave for phase detection is taken from the detector 6, but even if the signal from the oscillator 5 is used, there is no essential difference. Further, although the example in which the laser light is not scanned has been described, it is clear that the present invention is also effective in the case of scanning the laser light to acquire a range image.

発明の効果 以上のように、対象物からの反射光強度に対応した位相
ずれを更新可能な特性マップで補償するようにしたもの
で、レーザ測距装置の位相検出時の問題である反射光強
度の位相ずれによる測距精度の低下を防ぎ、又、装置の
動作中の位相ずれのドリフトによる、不安定な測定の解
消を計ることができ、この効果は大きい。
As described above, the phase shift corresponding to the reflected light intensity from the object is compensated by the updatable characteristic map, and the reflected light intensity which is a problem at the time of phase detection of the laser range finder It is possible to prevent the deterioration of the distance measurement accuracy due to the phase shift and to eliminate the unstable measurement due to the drift of the phase shift during the operation of the apparatus, which is a great effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明によるレーザ測距装置の一実施例に於
ける全体構成を示すブロック図、第2図は、第1図の要
部の動作を説明するためのブロック図、第3図は本出願
人の先行出願に係るレーザ測距装置のブロック図であ
る。 1……レーザ発振器、2……変調器、3……対象物、4
……検出器、8……位相検出器、9……補正値発生器、
10……位相ずれ補正装置、15……特性マップの作成装
置、16……切り換えスイッチ。
FIG. 1 is a block diagram showing the entire configuration of an embodiment of a laser distance measuring device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram for explaining the operation of the main parts of FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is a block diagram of a laser range finder according to a prior application of the present applicant. 1 ... Laser oscillator, 2 ... Modulator, 3 ... Object, 4
...... Detector, 8 …… Phase detector, 9 …… Correction value generator,
10 …… Phase shift correction device, 15 …… Characteristic map creation device, 16 …… Changeover switch.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レーザ光を出射するレーザ発振器と、前記
レーザ発振器より出射されたレーザ光を強度変調する強
度変調手段と、前記強度変調手段により強度変調された
レーザ光を被測定物に照射する照射手段と、前記照射手
段により照射されたレーザ光の前記被測定物からの反射
光を検出し対応した検出信号を送出する検出手段と、前
記検出信号と基準信号との位相差を検出する位相検出手
段と、前記位相検出手段で検出した位相差において生じ
る前記反射光の強度に対応した位相ずれを補正するため
のマップを更新しながら作成するマップ作成手段と、前
記マップ作成手段で作成されたマップを用いて前記位相
ずれを補正する補正手段とを有するレーザ測距装置。
1. A laser oscillator for emitting a laser beam, an intensity modulator for intensity modulating the laser beam emitted from the laser oscillator, and a laser beam intensity-modulated by the intensity modulator for irradiating an object to be measured. Irradiation means, detection means for detecting reflected light of the laser light emitted by the irradiation means from the object to be measured, and transmitting a corresponding detection signal, and a phase for detecting a phase difference between the detection signal and a reference signal The detecting means, the map creating means for creating while updating the map for correcting the phase shift corresponding to the intensity of the reflected light generated in the phase difference detected by the phase detecting means, and the map creating means A laser range finder having a correction means for correcting the phase shift using a map.
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