JPH06138230A - 測距装置 - Google Patents

測距装置

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JPH06138230A
JPH06138230A JP4290494A JP29049492A JPH06138230A JP H06138230 A JPH06138230 A JP H06138230A JP 4290494 A JP4290494 A JP 4290494A JP 29049492 A JP29049492 A JP 29049492A JP H06138230 A JPH06138230 A JP H06138230A
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JP
Japan
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circuit
counter circuits
clock
counter
count
Prior art date
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Pending
Application number
JP4290494A
Other languages
English (en)
Inventor
Jun Ota
純 太田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP4290494A priority Critical patent/JPH06138230A/ja
Publication of JPH06138230A publication Critical patent/JPH06138230A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G01S17/14Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves wherein a voltage or current pulse is initiated and terminated in accordance with the pulse transmission and echo reception respectively, e.g. using counters

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クロック周波数によって定められる1カウン
ト距離分解能よりもさらに細かい距離分解能を得られる
ようにする。 【構成】 パルスレーザ光の往復時間を計測することに
より距離を測定する測距装置において、所定周波数fの
クロック信号を発生するクロック発生器1と、N個のカ
ウンタ回路6−1〜6−Nと、発生したクロック信号に
(1/N)fづつの遅延を与えてカウンタ回路6−1〜
6−Nに供給するN個のディレイ回路5−1〜5−2
と、カウンタ回路6−1〜6−Nの出力を加算する加算
回路3と、この加算回路3の出力を平均化する平均化回
路4とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光パルスを用いた距離
の測定に利用する。本発明は、短パルスレーザの往復時
間を計時することにより距離を計測するレーザ測距装置
に利用するに適する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のレーザ測距装置は、単一
短パルスレーザ光を測距対象物に照射してその錯乱反射
光を検出し、レーザ光送信時から反射光受信時までの時
間を計時して対象物までの距離を計測していた。その距
離lは光速c、時間間隔tとしたときにl=ct/2で
示される。したがって距離分解能は時間分解能によって
定めることができる。
【0003】時間間隔tをクロックカウントにより計時
した場合、光速C=3×108 m/secであることか
ら、クロック周波数150MHzの1カウントが1mに
相当する。クロック周波数を上げれば距離分解を細かく
とれることになるが、それには高度な高周波回路あるい
は超高速デジタル回路が必要である。また、クロック間
をアナログ化して分解し、クロック間をさらに細かく計
時することも行われている。(特開昭61−22357
6号公報、特開昭62−134584号公報、特開平2
−66484号公報、特開平3−142397号公報)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のレー
ザ測距装置は、クロック周波数を上げることにより距離
分解を細かくしているが、これは使用される電子部品の
周波数限界によって制限されるので、大きな電流を必要
とする超高速デジタル回路が必要であり、また、比較的
遅いクロック周波数を使用し、クロック間をアナログ化
して分解し計時する方法では、アナログデジタル回路の
調整が必要となり、その場合アナログ回路はノイズの影
響を受け易い欠点がある。
【0005】本発明はこのような欠点を除去するもの
で、クロック周波数によって定められる1カウント距離
分解能よりさらに細かい距離分解能を得ることができる
装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、被測定距離を
パルス光が往復する時間にわたり周波数fのクロック信
号をカウントするカウンタ回路を備えた測距装置におい
て、前記カウンタ回路をN個(Nは2以上の整数)備
え、このN個のカウンタ回路に与えるクロック信号の位
相をほぼN分の1周期づつ違える手段と、このN個のカ
ウンタ回路のカウント値から前記被測定距離を演算する
ためのカウント値を計算する計算手段とを備えたことを
特徴とする。
【0007】前記計算手段は、前記N個のカウンタ回路
のカウント値の総和を計算する加算回路と、この加算回
路の出力から平均値を計算する平均化回路とを含むこと
が望ましい。
【0008】
【作用】クロック発生器が発生する周波数fのクロック
信号がN個のディレイ回路に供給され、このN個のディ
レイ回路がそのクロック信号を1/N・fづつ遅延させ
てN分の1づつ位相の異なるクロック信号を作る。これ
をN個のカウンタ回路に供給する。一方、スタート・ス
トップゲート回路が測定距離に相当する時間幅のゲート
パルスを生成し、これをN個のカウンタ回路の起動停止
信号とする。N個のカウンタ回路はその二つの出力を受
けてゲートパルス時間の間のクロック数を計数する。N
個のカウンタ回路のクロック信号の位相が違うのでN個
のカウンタ回路のうちの一部だけ、他よりそのカウント
値が「1」だけ異なることになる。これを識別すること
により、カウント値の精度を向上することができる。そ
の一つの方法はこのカウント値を加算回路により加算し
て平均化回路により平均化するものである。
【0009】これにより、クロック周波数fにより定め
られる1カウント距離分解能よりもさらに細かい1/N
の距離分解能を得ることができる。
【0010】
【実施例】次に、本発明時を図面に基づいて説明する。
図1は本発明実施例の構成を示すブロック図である。
【0011】本発明実施例は、被測定距離をパルス光が
往復する時間にわたり周波数fのクロック信号をカウン
トするN個のカウンタ回路6−1〜6−Nを備え、この
N個のカウンタ回路6−1〜6−Nに与えるクロック信
号の位相をほぼN分の1周期づつ違える手段を構成する
N個のディレイ回路5−1〜5−Nと、N個のカウンタ
回路6−1〜6−Nのカウント値から前記被測定距離を
演算するためのカウント値を計算する計算手段とを備え
る。前記計算手段は、N個のカウンタ回路6−1〜6−
Nのカウント値の総和を計算する加算回路3と、この加
算回路3の出力から平均値を計算する平均化回路4とを
含む。
【0012】次に、このように構成された本発明実施例
の動作について説明する。本実施例ではクロック周波数
fで定まる1カウント距離分解能の1/Nを得るための
動作について説明する。
【0013】クロック発生器1からのクロックはN個の
カウンタ回路6−1〜6−Nに供給され、n番目のカウ
ンタ回路6−Nには(n−1)/N・fの遅延を与える
ディレイ回路5−1〜5−Nを通して供給される。
【0014】一方、レーザ送信時タイミングを示すスタ
ートパルスと反射光受信時のタイミングを示すストップ
パルスはスタート・ストップゲート回路2に入力し、光
の往復時間の幅のゲートパルスを生成する。このゲート
パルスはN個のカウンタ回路6−1〜6−Nに入力し、
N個のカウンタ回路6−1〜6−Nはこのゲートパルス
時間の間のクロック数を計数する。N個のカウンタ回路
6−1〜6−Nによってカウントされた数は加算回路3
によって加算され、平均化回路4によって平均化された
カウント数として出力される。
【0015】図2は本発明実施例における距離測定の遅
延動作のタイミングを示すタイミングチャートである。
ここでは、N=10、f=150MHzとして1クロッ
クカウントで1mの1/10の分解能を得る場合につい
て説明する。
【0016】10個のカウンタ回路6−1〜6−10は
各々クロックパルス間隔時間1/N・f、すなわち0.
66nsecづつズレた150MHzのクロックを供給
する。光の往復時間に相当するスタート・ストップゲー
ト時間時間幅だけ各カウンタ回路6−1〜6−10はク
ロックをカウントするが、各カウンタ回路6−1〜6−
10は0.66nsecづつズレているためそれぞれカ
ウントタイミングが異なる。例えば、ストップパルスが
3.7mのタイミングで到来したとすれば、10個のカ
ウンタの回路6−1〜6−10のうち3個が3、7個が
4とカウントする。これは加算平均すれば3.7を得る
ことになる。同様のことがすべてのタイミングにおいて
行われ、150MHz、すなわち1m分解能のクロック
および10個のカウンタ回路6−1〜6−10およびデ
ィレイ回路5−1〜5−10を使用して0.1mの分解
能を得ることができる。
【0017】上記実施例は、N個のカウンタ回路のカウ
ント値から被測定距離に対応するカウント値を得るため
に総和平均を利用するものを述べたが、これに限るもの
でなく、N個のカンウタ回路のうちどこからカウント値
が違っているかを識別することにより精度を向上するこ
とができるから、これを識別する方法はさまざまにあ
り、これらによっても同様に本発明を実施することがで
きる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ク
ロック周波数を大きくしなくともそのクロック周波数に
より定まる1カウント距離分解能よりもさらに高い距離
分解能を得ることができる効果がある。
【0019】本発明の装置は周波数をN倍に逓倍する回
路に比べると、CMOSアレイその他を用いて安価にか
つ簡単に実現することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の構成を示すブロック図。
【図2】本発明実施例における距離測定の遅延動作のタ
イミングを示すタイミングチャート。
【符号の説明】
1 クロック発生器 2 スタート・ストップゲート回路 3 加算回路(Σ) 4 平均化回路(1/N) 5−1〜5−N ディレイ回路 6−1〜6−N カウンタ回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定距離をパルス光が往復する時間に
    わたり周波数fのクロック信号をカウントするカウンタ
    回路を備えた測距装置において、 前記カウンタ回路をN個(Nは2以上の整数)備え、 このN個のカウンタ回路に与えるクロック信号の位相を
    ほぼN分の1周期づつ違える手段と、 このN個のカウンタ回路のカウント値から前記被測定距
    離を演算するためのカウント値を計算する計算手段とを
    備えたことを特徴とする測距装置。
  2. 【請求項2】 前記計算手段は、前記N個のカウンタ回
    路のカウント値の総和を計算する加算回路と、この加算
    回路の出力から平均値を計算する平均化回路とを含む請
    求項1記載の測距装置。
JP4290494A 1992-10-28 1992-10-28 測距装置 Pending JPH06138230A (ja)

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