JPH06174843A - 測距装置 - Google Patents
測距装置Info
- Publication number
- JPH06174843A JPH06174843A JP4351688A JP35168892A JPH06174843A JP H06174843 A JPH06174843 A JP H06174843A JP 4351688 A JP4351688 A JP 4351688A JP 35168892 A JP35168892 A JP 35168892A JP H06174843 A JPH06174843 A JP H06174843A
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- Japan
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- optical path
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 点灯ノイズの影響を受けない、精度の高い測
距値を得る測距装置を提供することである。 【構成】 外部光路と内部光路との共通部分に光パルス
の受光を遅延させる光ファイバを設け、点灯ノイズの減
衰する時間以上受光を遅延する。
距値を得る測距装置を提供することである。 【構成】 外部光路と内部光路との共通部分に光パルス
の受光を遅延させる光ファイバを設け、点灯ノイズの減
衰する時間以上受光を遅延する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、測距装置に関するもの
である。更に詳しくは光パルス発光により発生するノイ
ズの影響を受けない光パルス方式の測距装置に関するも
のである。
である。更に詳しくは光パルス発光により発生するノイ
ズの影響を受けない光パルス方式の測距装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】光パルス方式の測距装置は、光パルスが
発光してから、目標物に到達し、反射して戻ってきた光
を受光するまでの時間を測定して距離を求めるものであ
る。また、一般に測距装置では電気回路の温度ドリフト
等の不安定要素を取り除くために、装置内部のみを経由
する内部光路が設けられている。装置・目標物間を往復
する外部光路と内部光路との２つの光路について光パル
ス発光から受光までの時間を計測し、外部光路で要した
時間から内部光路で要した時間を引いて差を求めこれか
ら測距値を算出している。又内部光路と外部光路はセク
タによって交互に遮断される。
発光してから、目標物に到達し、反射して戻ってきた光
を受光するまでの時間を測定して距離を求めるものであ
る。また、一般に測距装置では電気回路の温度ドリフト
等の不安定要素を取り除くために、装置内部のみを経由
する内部光路が設けられている。装置・目標物間を往復
する外部光路と内部光路との２つの光路について光パル
ス発光から受光までの時間を計測し、外部光路で要した
時間から内部光路で要した時間を引いて差を求めこれか
ら測距値を算出している。又内部光路と外部光路はセク
タによって交互に遮断される。
【０００３】従来の測距装置の例を図２に示す。図２は
従来例の構成図である。光パルス光源１にはファイバ１
１が結合しており、ファイバ１１に導かれた光はハーフ
プリズム２に入射する。ハーフプリズム２で直進し、セ
クタ８によって外部光路に分岐する光は対物レンズ３を
経て目標物４に到達してから反射し、対物レンズ５を経
てハーフプリズム６に入射する。ハーフプリズム２に入
射した後直角に反射して、内部光路に分岐する光はセク
タ８によって装置内の光路を経て、ハーフプリズム６に
入射する。ハーフプリズム６に入射した光パルスはファ
イバ９に導かれて受光素子７に集光する。
従来例の構成図である。光パルス光源１にはファイバ１
１が結合しており、ファイバ１１に導かれた光はハーフ
プリズム２に入射する。ハーフプリズム２で直進し、セ
クタ８によって外部光路に分岐する光は対物レンズ３を
経て目標物４に到達してから反射し、対物レンズ５を経
てハーフプリズム６に入射する。ハーフプリズム２に入
射した後直角に反射して、内部光路に分岐する光はセク
タ８によって装置内の光路を経て、ハーフプリズム６に
入射する。ハーフプリズム６に入射した光パルスはファ
イバ９に導かれて受光素子７に集光する。
【０００４】内部光路は装置内部に構成されている。フ
ァイバ１１は光源の点灯位相ムラを混ぜ合わせて均一に
するため、また光源の形状を整形するために、光源と光
学系を結合するもので短くて充分であり、又ファイバ１
１及びファイバ９はただ狭い装置内に光路を引き回すも
のだから、スペースが限られる等の問題から普通は実際
の光路長は数センチメートルから数十センチメートルで
ある。その結果、光パルス発光と内部光路経由の受光と
の時間差は数百ピコ秒から数ナノ秒と極めて短く、時間
的に接近したものである。近距離測距時は更に外部光路
経由の受光も光パルス発光の時から極めて短く、時間的
に接近したものとなる。
ァイバ１１は光源の点灯位相ムラを混ぜ合わせて均一に
するため、また光源の形状を整形するために、光源と光
学系を結合するもので短くて充分であり、又ファイバ１
１及びファイバ９はただ狭い装置内に光路を引き回すも
のだから、スペースが限られる等の問題から普通は実際
の光路長は数センチメートルから数十センチメートルで
ある。その結果、光パルス発光と内部光路経由の受光と
の時間差は数百ピコ秒から数ナノ秒と極めて短く、時間
的に接近したものである。近距離測距時は更に外部光路
経由の受光も光パルス発光の時から極めて短く、時間的
に接近したものとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光パル
ス発光のためには瞬間的に大きな電流を流す必要があ
り、それが原因で発生する誘導ノイズ（以下、発光ノイ
ズと称す）が電気回路に発生しやすく、受光検出部にも
ノイズとなって現れる。発光ノイズは、光パルス発光と
同時に発生し、時間とともに減衰するが、内部光路の受
光時や近距離測距時の外部光路の受光時には、光パルス
発光と受光が時間的に接近しているために、発光ノイズ
が減衰するまえに、その発光ノイズが重なった受光波形
を検出することになる。
ス発光のためには瞬間的に大きな電流を流す必要があ
り、それが原因で発生する誘導ノイズ（以下、発光ノイ
ズと称す）が電気回路に発生しやすく、受光検出部にも
ノイズとなって現れる。発光ノイズは、光パルス発光と
同時に発生し、時間とともに減衰するが、内部光路の受
光時や近距離測距時の外部光路の受光時には、光パルス
発光と受光が時間的に接近しているために、発光ノイズ
が減衰するまえに、その発光ノイズが重なった受光波形
を検出することになる。
【０００６】内部光路の受光時に発光ノイズが加わった
様子を図４に、また近距離測距時の様子を図５に示す。
図４及び図５はそれぞれ従来例の中遠距離測距時及び近
距離測距時の光パルス発光波形、内部光路受光波形及び
外部光路受光波形の時間的関係を示すタイムチャートで
ある。図４から明らかなように、通常の中遠距離測距時
には外部光路受光波形は鋭い波形を示し受光時が精度良
く測定可能であるが、内部光路受光波形には発光ノイズ
が重なって波形が乱れており受光時が精度良く測定でき
ない。しかし目標物が特に近距離にある近距離測距時に
は図５から明らかなように、内部光路受光波形のみなら
ず、外部光路受光波形も発光ノイズが重なって波形が乱
れており両者共受光時が精度良く測定できない。これら
の場合、光路の時間計測値が発光ノイズによって変動す
ることになり、測距値の精度が低下する原因となってい
た。
様子を図４に、また近距離測距時の様子を図５に示す。
図４及び図５はそれぞれ従来例の中遠距離測距時及び近
距離測距時の光パルス発光波形、内部光路受光波形及び
外部光路受光波形の時間的関係を示すタイムチャートで
ある。図４から明らかなように、通常の中遠距離測距時
には外部光路受光波形は鋭い波形を示し受光時が精度良
く測定可能であるが、内部光路受光波形には発光ノイズ
が重なって波形が乱れており受光時が精度良く測定でき
ない。しかし目標物が特に近距離にある近距離測距時に
は図５から明らかなように、内部光路受光波形のみなら
ず、外部光路受光波形も発光ノイズが重なって波形が乱
れており両者共受光時が精度良く測定できない。これら
の場合、光路の時間計測値が発光ノイズによって変動す
ることになり、測距値の精度が低下する原因となってい
た。
【０００７】本発明は上記の課題に鑑み、発光ノイズの
影響を受けない、精度の高い測距値を得る測距装置を提
供することを目的とする。
影響を受けない、精度の高い測距値を得る測距装置を提
供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、光パルスを発
光する光源と、光パルスを受光する受光手段と、光パル
スを目標物を経由して受光手段に導く外部光学系と、光
パルスを装置内部のみを経由して受光手段に導く内部光
学系と、光パルスの発光から受光までの伝播時間を計測
する計時手段と、外部光学系経由の伝播時間と内部光学
系経由の伝播時間の差から目標物までの距離を算出する
算出手段とを有する測距装置において、外部光学系と内
部光学系とに共通の光路上に、光路長を延長する光学的
遅延手段を配置した測距装置を構成した。そして、光学
的遅延手段が、光源側の共通光路と受光手段側の共通光
路とのいずれかに設けられれば足りるものとして構成し
た。
光する光源と、光パルスを受光する受光手段と、光パル
スを目標物を経由して受光手段に導く外部光学系と、光
パルスを装置内部のみを経由して受光手段に導く内部光
学系と、光パルスの発光から受光までの伝播時間を計測
する計時手段と、外部光学系経由の伝播時間と内部光学
系経由の伝播時間の差から目標物までの距離を算出する
算出手段とを有する測距装置において、外部光学系と内
部光学系とに共通の光路上に、光路長を延長する光学的
遅延手段を配置した測距装置を構成した。そして、光学
的遅延手段が、光源側の共通光路と受光手段側の共通光
路とのいずれかに設けられれば足りるものとして構成し
た。
【０００９】実際には、光パルス発光による誘導ノイズ
の減衰する時間を算出、又は計測し、その時間以上の光
の通過時間を要する長さだけ光路長を延長すればよい。
の減衰する時間を算出、又は計測し、その時間以上の光
の通過時間を要する長さだけ光路長を延長すればよい。
【００１０】
【作用】外部光路と内部光路とに光パルスの受光を遅延
させる光学的遅延手段が設けられ、光パルス発光による
誘導ノイズの減衰する時間以上受光が遅延される。光学
的遅延手段が外部光路と内部光路との共通部分に設けら
れ光路差に変化がないので、受光が遅延される時間が外
部光路と内部光路とで等しく、従って伝播時間の差に影
響を与えない。
させる光学的遅延手段が設けられ、光パルス発光による
誘導ノイズの減衰する時間以上受光が遅延される。光学
的遅延手段が外部光路と内部光路との共通部分に設けら
れ光路差に変化がないので、受光が遅延される時間が外
部光路と内部光路とで等しく、従って伝播時間の差に影
響を与えない。
【００１１】
【実施例】本発明にかかる測距装置の一実施例を図１及
び図３により説明する。図１は、一実施例の構成図、図
３は一実施例の光パルス発光波形、内部光路受光波形及
び外部光路受光波形の時間的関係を示すタイムチャート
である。光パルス光源１には遅延兼用ファイバ１０が結
合している。光パルスは数乃至数十メートルの長さを有
する遅延兼用ファイバ１０を通過して光路分割用のハー
フプリズム２に入射する。ハーフプリズム２を直進し内
部光路・外部光路切替え用のセクタ８の開放時に外部光
路に出射される光は対物レンズ３を経て目標物４に到達
して反射し、戻って対物レンズ５を経て光路合成用のハ
ーフプリズム６に入射し直進して、ファイバ９を通過し
受光素子７に集光する。このようにして外部光路が形成
されている。
び図３により説明する。図１は、一実施例の構成図、図
３は一実施例の光パルス発光波形、内部光路受光波形及
び外部光路受光波形の時間的関係を示すタイムチャート
である。光パルス光源１には遅延兼用ファイバ１０が結
合している。光パルスは数乃至数十メートルの長さを有
する遅延兼用ファイバ１０を通過して光路分割用のハー
フプリズム２に入射する。ハーフプリズム２を直進し内
部光路・外部光路切替え用のセクタ８の開放時に外部光
路に出射される光は対物レンズ３を経て目標物４に到達
して反射し、戻って対物レンズ５を経て光路合成用のハ
ーフプリズム６に入射し直進して、ファイバ９を通過し
受光素子７に集光する。このようにして外部光路が形成
されている。
【００１２】ハーフプリズム２に入射した直後に直角に
反射し、セクタ８の切り換えによる開放時に内部光路に
出射される光は装置内の光路を経て、ハーフプリズム６
に入射する。ハーフプリズム６に入射した光パルスは直
角に反射して、ファイバ９を通過し受光素子７に集光す
る。このようにして内部光路が形成されている。
反射し、セクタ８の切り換えによる開放時に内部光路に
出射される光は装置内の光路を経て、ハーフプリズム６
に入射する。ハーフプリズム６に入射した光パルスは直
角に反射して、ファイバ９を通過し受光素子７に集光す
る。このようにして内部光路が形成されている。
【００１３】光パルスの発光が原因で発生するノイズと
遅延兼用ファイバ１０との関係につき、図３により説明
する。光パルス発光の時ｔ0 の直後のｔ 1に発光ノイズ
が発生し、やや長い時間経過するとして、ｔ2 に発光ノ
イズが減衰して波形に影響を与えないようになる。内部
光路を経由した光パルスは、発光ノイズが減衰したｔ2
より後のｔ 3に受光され、更に外部光路を経由した光パ
ルスは、内部受光時ｔ 3より後のｔ4 に受光される。
遅延兼用ファイバ１０との関係につき、図３により説明
する。光パルス発光の時ｔ0 の直後のｔ 1に発光ノイズ
が発生し、やや長い時間経過するとして、ｔ2 に発光ノ
イズが減衰して波形に影響を与えないようになる。内部
光路を経由した光パルスは、発光ノイズが減衰したｔ2
より後のｔ 3に受光され、更に外部光路を経由した光パ
ルスは、内部受光時ｔ 3より後のｔ4 に受光される。
【００１４】このように内部受光時ｔ 3及び外部受光時
ｔ4 が発光ノイズ減衰時ｔ2 より後であるから何れの受
光波形も発光ノイズの影響を受けない明確な波形を示
し、受光時を精度良く計測することが可能である。従っ
て内部光路を経由した光パルスの受光時と、外部光路を
経由した光パルスの受光時の差から、目標物までの距離
が精度良く測定可能となる。
ｔ4 が発光ノイズ減衰時ｔ2 より後であるから何れの受
光波形も発光ノイズの影響を受けない明確な波形を示
し、受光時を精度良く計測することが可能である。従っ
て内部光路を経由した光パルスの受光時と、外部光路を
経由した光パルスの受光時の差から、目標物までの距離
が精度良く測定可能となる。
【００１５】なお、本実施例において、遅延兼用ファイ
バ１０は光源１とハーフプリズム２の間、つまり出射側
に用いたが、受光素子７とハーフプリズム６の間にある
ファイバ９の位置、つまり受光側に用いても同様な効果
が得られる。又内部光路と外部光路との共通部分に設け
られば１本の遅延兼用ファイバで良い。
バ１０は光源１とハーフプリズム２の間、つまり出射側
に用いたが、受光素子７とハーフプリズム６の間にある
ファイバ９の位置、つまり受光側に用いても同様な効果
が得られる。又内部光路と外部光路との共通部分に設け
られば１本の遅延兼用ファイバで良い。
【００１６】また、遅延兼用ファイバ１０は光パルスの
遅延手段の一つであり、光パルス発光後、受光までの時
間を光学的に遅延するものであれば何でもよい。
遅延手段の一つであり、光パルス発光後、受光までの時
間を光学的に遅延するものであれば何でもよい。
【００１７】光学的な遅延方法は、電気的な遅延方法に
比べて温度等の環境変化に対して変化量が小さく、また
反応も鈍い。よって今回の構成のように、内部光路と外
部光路との共通部分に用い、かつセクタによる内部光路
と外部光路との切替えが数Ｈｚ程度の場合には、測距値
の精度を落とすことなく容易に採用することができる。
比べて温度等の環境変化に対して変化量が小さく、また
反応も鈍い。よって今回の構成のように、内部光路と外
部光路との共通部分に用い、かつセクタによる内部光路
と外部光路との切替えが数Ｈｚ程度の場合には、測距値
の精度を落とすことなく容易に採用することができる。
【００１８】本実施例によれば光源と光学系を連絡する
光ファイバを、光パルス発光が原因で発生するノイズに
相当する長さ以上に充分に長く設定したから、内部光路
と外部光路共に光路長が延長され、光パルス発光と受光
との時間間隔が長くなる。しかも内部光路と外部光路と
に共通な位置で長い光ファイバを設定したから、内部光
路と外部光路との光路差に変化はない。これによって、
光パルス発光が原因で発生するノイズの継続する時間が
経過し減衰した後に、内部光路及び外部光路を経由した
光の受光が行われ、特に内部光路の受光時期がノイズと
時間的にずれて発光ノイズの影響が低減できる。
光ファイバを、光パルス発光が原因で発生するノイズに
相当する長さ以上に充分に長く設定したから、内部光路
と外部光路共に光路長が延長され、光パルス発光と受光
との時間間隔が長くなる。しかも内部光路と外部光路と
に共通な位置で長い光ファイバを設定したから、内部光
路と外部光路との光路差に変化はない。これによって、
光パルス発光が原因で発生するノイズの継続する時間が
経過し減衰した後に、内部光路及び外部光路を経由した
光の受光が行われ、特に内部光路の受光時期がノイズと
時間的にずれて発光ノイズの影響が低減できる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、発光ノイズが減衰した
後に内部光路と外部光路を経由した光を受光・検出でき
るので、光路長の時間計測値が発光ノイズの影響を受け
ず、したがって測距値の精度を向上することができる。
後に内部光路と外部光路を経由した光を受光・検出でき
るので、光路長の時間計測値が発光ノイズの影響を受け
ず、したがって測距値の精度を向上することができる。
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】従来例の構成図である。
【図３】本発明の一実施例による光パルス発光波形、内
部光路受光波形、外部光路受光波形の時間的関係を示す
タイムチャートである。
部光路受光波形、外部光路受光波形の時間的関係を示す
タイムチャートである。
【図４】従来例による光パルス発光波形、内部光路受光
波形、外部光路受光波形の時間的関係を示すタイムチャ
ートである。
波形、外部光路受光波形の時間的関係を示すタイムチャ
ートである。
【図５】従来例による近距離測距時の光パルス発光波
形、内部光路受光波形、外部光路受光波形の時間的関係
を示すタイムチャートである。
形、内部光路受光波形、外部光路受光波形の時間的関係
を示すタイムチャートである。
１．光パルス光源 ２．ハーフプリズム ３．対物レンズ ４．目標物 ５．対物レ
ンズ ６．ハーフプリズム ７．受光素子 ８．セクタ ９．光ファイバ １０．遅延兼用光ファイバ １１．光ファイ
バ
ンズ ６．ハーフプリズム ７．受光素子 ８．セクタ ９．光ファイバ １０．遅延兼用光ファイバ １１．光ファイ
バ
Claims (2)
- 【請求項１】 光パルスを発光する光源と、前記光パル
スを受光する受光手段と、前記光パルスを目標物を経由
して前記受光手段に導く外部光学系と、前記光パルスを
装置内部のみを経由して前記受光手段に導く内部光学系
と、前記光パルスの発光から受光までの伝播時間を計測
する計時手段と、前記外部光学系経由の前記伝播時間と
前記内部光学系経由の前記伝播時間との差から目標物ま
での距離を算出する算出手段とを有する測距装置におい
て、前記外部光学系と前記内部光学系とに共通の光路上
に、光路長を延長する光学的遅延手段を配置したことを
特徴とする測距装置。 - 【請求項２】 前記光学的遅延手段が、前記光源側の共
通光路と前記受光手段側の共通光路とのいずれかに設け
られていることを特徴とする請求項１に記載の測距装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4351688A JPH06174843A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4351688A JPH06174843A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 測距装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06174843A true JPH06174843A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18418954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4351688A Pending JPH06174843A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06174843A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100905881B1 (ko) * | 2007-10-05 | 2009-07-03 | 삼성전기주식회사 | 레이저 측량장치 |
-
1992
- 1992-12-08 JP JP4351688A patent/JPH06174843A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100905881B1 (ko) * | 2007-10-05 | 2009-07-03 | 삼성전기주식회사 | 레이저 측량장치 |
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