JPH06186333A - レーザレーダ - Google Patents
レーザレーダInfo
- Publication number
- JPH06186333A JPH06186333A JP4354292A JP35429292A JPH06186333A JP H06186333 A JPH06186333 A JP H06186333A JP 4354292 A JP4354292 A JP 4354292A JP 35429292 A JP35429292 A JP 35429292A JP H06186333 A JPH06186333 A JP H06186333A
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- JP
- Japan
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- light
- laser
- distance
- section
- target
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- Pending
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
〔目的〕 素子特性の温度変化や経時変化に起因する測
定誤差を除去した高精度のレーザレーザを提供する。 〔構成〕 送光部(10)から放射されるパルス状のレーザ
光の一部を一部を受光部(20)に導く所定長の導光路(50)
を備え、距離算定部(40)は導光路(50)を介して受光部(2
0)に受光されたレーザ光の受光時点と標的で反射され受
信光部(20)に受光されたレーザ光の受光時点との時間差
に基づき標的の距離を算定し、あるいは上記導光路(50)
を介して受光されたレーザ光に基づき算定すべき標的の
距離を補正する。
定誤差を除去した高精度のレーザレーザを提供する。 〔構成〕 送光部(10)から放射されるパルス状のレーザ
光の一部を一部を受光部(20)に導く所定長の導光路(50)
を備え、距離算定部(40)は導光路(50)を介して受光部(2
0)に受光されたレーザ光の受光時点と標的で反射され受
信光部(20)に受光されたレーザ光の受光時点との時間差
に基づき標的の距離を算定し、あるいは上記導光路(50)
を介して受光されたレーザ光に基づき算定すべき標的の
距離を補正する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、距離や相対速度の検出
に利用されるレーザレーダに関するものである。
に利用されるレーザレーダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】標的までの距離や標的との相対速度を高
精度で検出するための装置としてレーザレーダが使用さ
れる。このレーザレーダは、レーザダイオードを含む送
光部から急峻なパルス状のレーザ光を放射し、標的で反
射されて戻ってきた反射光をホトダイオードなどの受光
素子を含む受光部で受け、レーザ光を放射してから反射
光を受けるまでに要した時間の半分をレーザ光の伝播速
度で除算することにより標的までの距離を検出する構成
となっている。検出した距離の時間変化率を算定するこ
とにより、標的との相対速度を検出することもできる。
このようなレーザレーダは、従来の超音波レーダに比べ
て極めて高い測定精度を実現できる。これは、光の伝播
速度が音波のそれとは異なり温度によってほとんど変化
しないことが一因となっている。
精度で検出するための装置としてレーザレーダが使用さ
れる。このレーザレーダは、レーザダイオードを含む送
光部から急峻なパルス状のレーザ光を放射し、標的で反
射されて戻ってきた反射光をホトダイオードなどの受光
素子を含む受光部で受け、レーザ光を放射してから反射
光を受けるまでに要した時間の半分をレーザ光の伝播速
度で除算することにより標的までの距離を検出する構成
となっている。検出した距離の時間変化率を算定するこ
とにより、標的との相対速度を検出することもできる。
このようなレーザレーダは、従来の超音波レーダに比べ
て極めて高い測定精度を実現できる。これは、光の伝播
速度が音波のそれとは異なり温度によってほとんど変化
しないことが一因となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記レーザレーダで
は、空間伝播路上の光の伝播速度の温度依存性を無視で
きるため極めて高い測定精度が実現できるが、測定精度
の向上に伴い装置内部で生じる信号の伝播遅延時間の温
度変化が問題になる。すなわち、この種のレーザレーザ
を構成する送光部は、レーザ光の放射タイミングを定め
る放射トリガ信号を発生するタイミング信号発生回路、
この放射トリガ信号を受けてレーザダイオードを駆動す
る駆動回路、この駆動回路によってレーザ光を放射する
レーザダイオードなどから構成されるが、これらの回路
やレーザダイオードは、比較的大きな温度特性を有する
半導体素子などの回路素子で構成されるため、放射トリ
ガ信号の発生時点から実際にレーザ光が放射されるまで
の信号遅延時間が温度によって変動する。同様に、回路
体素子で構成される受光部内でも遅延時間の温度変動が
生ずる。このような装置内部における信号の伝播遅延時
間の温度変動に伴い、測定精度が低下するという問題が
ある。
は、空間伝播路上の光の伝播速度の温度依存性を無視で
きるため極めて高い測定精度が実現できるが、測定精度
の向上に伴い装置内部で生じる信号の伝播遅延時間の温
度変化が問題になる。すなわち、この種のレーザレーザ
を構成する送光部は、レーザ光の放射タイミングを定め
る放射トリガ信号を発生するタイミング信号発生回路、
この放射トリガ信号を受けてレーザダイオードを駆動す
る駆動回路、この駆動回路によってレーザ光を放射する
レーザダイオードなどから構成されるが、これらの回路
やレーザダイオードは、比較的大きな温度特性を有する
半導体素子などの回路素子で構成されるため、放射トリ
ガ信号の発生時点から実際にレーザ光が放射されるまで
の信号遅延時間が温度によって変動する。同様に、回路
体素子で構成される受光部内でも遅延時間の温度変動が
生ずる。このような装置内部における信号の伝播遅延時
間の温度変動に伴い、測定精度が低下するという問題が
ある。
【０００４】このような温度変動に起因する測定精度の
低下を回避するために、装置全体を恒温槽内に設置する
という対策も考えられるが、機器全体が大型かつ高価に
なると共に、恒温槽を動作させるための商用電源が必要
になり使用場所が制限されてしまうという問題がある。
この種のレーザレーダは接岸速度計などとして屋外で使
用される場合が多いため、このような電源の問題は重要
である。
低下を回避するために、装置全体を恒温槽内に設置する
という対策も考えられるが、機器全体が大型かつ高価に
なると共に、恒温槽を動作させるための商用電源が必要
になり使用場所が制限されてしまうという問題がある。
この種のレーザレーダは接岸速度計などとして屋外で使
用される場合が多いため、このような電源の問題は重要
である。
【０００５】また、装置を構成する各種の回路について
温度特性の安定化を施すという対策も考えられる。この
ような回路の温度特性の安定化は、温度特性が相殺し合
うように各種の回路素子を組合せることなどにより実現
可能である。しかしながら、回路素子ごとに異なる経時
変化が生ずることにより素子相互の特性のバランスが崩
れると、温度安定性が劣化して測定精度が大幅に低下し
かねないという問題がある。特に、そのような素子の経
時変化に起因して測定精度が低下してもユーザがそのこ
とに気づくのが遅れがちになり、接岸速度計として利用
する場合などには桟橋や船舶の損傷など大きな損失を被
りかねないと問題もある。従って、本発明の主要な目的
は、比較的大きな温度変化や回路素子の経時変化のもと
でも高い測定精度を実現できるレーザレーダを提供する
ことにある。
温度特性の安定化を施すという対策も考えられる。この
ような回路の温度特性の安定化は、温度特性が相殺し合
うように各種の回路素子を組合せることなどにより実現
可能である。しかしながら、回路素子ごとに異なる経時
変化が生ずることにより素子相互の特性のバランスが崩
れると、温度安定性が劣化して測定精度が大幅に低下し
かねないという問題がある。特に、そのような素子の経
時変化に起因して測定精度が低下してもユーザがそのこ
とに気づくのが遅れがちになり、接岸速度計として利用
する場合などには桟橋や船舶の損傷など大きな損失を被
りかねないと問題もある。従って、本発明の主要な目的
は、比較的大きな温度変化や回路素子の経時変化のもと
でも高い測定精度を実現できるレーザレーダを提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決する本発明のレーザレーダは、送光部から放射される
レーダ光の一部を受光部に導く所定長の導光路と、この
導光路を通して受光部に受光されたレーダ光の受光時点
に基づき標的の距離を算定し、あるいは算定値を補正す
る算定手段とを備えている。
決する本発明のレーザレーダは、送光部から放射される
レーダ光の一部を受光部に導く所定長の導光路と、この
導光路を通して受光部に受光されたレーダ光の受光時点
に基づき標的の距離を算定し、あるいは算定値を補正す
る算定手段とを備えている。
【０００７】
【作用】本発明のレーザレーダによれば、放射されたレ
ーザ光の一部が所定長の光ファイバなどで構成される導
光路内を伝播し、この伝播に要する一定時間後に受光部
の光電変換素子に入射し、増幅器などを経て受信信号と
して検出される。すなわち、このような所定長の導光路
の付加は、その長さの半分に等しい既知の距離に仮想的
な標的を設置したことに相当する。従って、この仮想的
な標的までの距離が既知であることを利用して距離が未
知である実際の標的について算定した測定値を較正する
ことができる。これは、そのような導光路を経て入射す
るレーザ光の放射時点と受信時点のそれぞれが、標的で
反射されて受光部に入射するレーザ光と全く同様に、送
光部や受光部を構成する各種素子の温度特性によってば
らつくことになるからである。本発明の更に詳細につい
ては以下の実施例と共に説明する。
ーザ光の一部が所定長の光ファイバなどで構成される導
光路内を伝播し、この伝播に要する一定時間後に受光部
の光電変換素子に入射し、増幅器などを経て受信信号と
して検出される。すなわち、このような所定長の導光路
の付加は、その長さの半分に等しい既知の距離に仮想的
な標的を設置したことに相当する。従って、この仮想的
な標的までの距離が既知であることを利用して距離が未
知である実際の標的について算定した測定値を較正する
ことができる。これは、そのような導光路を経て入射す
るレーザ光の放射時点と受信時点のそれぞれが、標的で
反射されて受光部に入射するレーザ光と全く同様に、送
光部や受光部を構成する各種素子の温度特性によってば
らつくことになるからである。本発明の更に詳細につい
ては以下の実施例と共に説明する。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明の一実施例のレーザレーダの
構成を示すブロック図であり、１０は送光部、２０は受
光部、３０はタイミング信号発生部、４０は距離算定
部、５０は所定長の光ファイバから成る導光路である。
送光部１０は、パルス発生回路１１，レーザ駆動回路１
２及びレーザ発光回路１３から構成され、受光部２０は
光電変換回路２１、増幅回路２２、サンプリング回路２
３から構成されている。
構成を示すブロック図であり、１０は送光部、２０は受
光部、３０はタイミング信号発生部、４０は距離算定
部、５０は所定長の光ファイバから成る導光路である。
送光部１０は、パルス発生回路１１，レーザ駆動回路１
２及びレーザ発光回路１３から構成され、受光部２０は
光電変換回路２１、増幅回路２２、サンプリング回路２
３から構成されている。
【０００９】送光部１０のパルス発生回路１１は、図２
の最上段に例示するような所定周期で発生される送光ト
リガ信号をタイミング信号発生部３０から受けると、鋭
い波形のパルスを発生してレーザ駆動回路１２に供給す
る。このパルスを受けたレーザ駆動回路１２はレーザ発
光回路１３を駆動し、レーザ発光回路１３からは図２の
中段に実線や点線で例示するようなレーザ光が放射され
る。この放射レーザ光の時間軸上の出現位置は、パルス
発生回路１１やレーザ駆動回路１２やレーザ発光回路１
３を構成する半導体素子などの回路素子の温度依存性の
ために変化する。例えば、温度がＴ1 の時には実線で示
す位置に出現し、温度がＴ2 の時には点線の位置に出現
する。
の最上段に例示するような所定周期で発生される送光ト
リガ信号をタイミング信号発生部３０から受けると、鋭
い波形のパルスを発生してレーザ駆動回路１２に供給す
る。このパルスを受けたレーザ駆動回路１２はレーザ発
光回路１３を駆動し、レーザ発光回路１３からは図２の
中段に実線や点線で例示するようなレーザ光が放射され
る。この放射レーザ光の時間軸上の出現位置は、パルス
発生回路１１やレーザ駆動回路１２やレーザ発光回路１
３を構成する半導体素子などの回路素子の温度依存性の
ために変化する。例えば、温度がＴ1 の時には実線で示
す位置に出現し、温度がＴ2 の時には点線の位置に出現
する。
【００１０】レーザ発光回路１３から放射されたパルス
状のレーザ光は、標的まで伝播しこれによって反射され
て受光部２０の光電変換回路２１に入射する。これと相
前後して、レーザ発光回路１３から放射されたレーザ光
の一部も、所定長の光ファイバから成る導光路５０を通
って受光部２０の光電変換回路２１に入射する。光電変
換回路２１に入射したレーザ光は、ＡＰＤなどで構成さ
れる光電変換素子により電気信号に変換され、増幅回路
２２で増幅されたのち、サンプリング回路２３に入力
し、タイミング信号発生部３０から供給される位相が徐
々にずらされたサンプリングパルスに同期してサンプリ
ングされ、各サンプリングデータの組立てにより図３の
最下段に実線や点線で例示するような受信信号に復元さ
れ、距離算定部４０に供給される。このサンプリングパ
ルスとサンプリング回路２３とを用いた入射レーザ光の
サンプリング受信については、必要に応じて、本出願人
が先に出願し既に出願公開されている特願平２ー９０２
６４号などの明細書を参照されたい。
状のレーザ光は、標的まで伝播しこれによって反射され
て受光部２０の光電変換回路２１に入射する。これと相
前後して、レーザ発光回路１３から放射されたレーザ光
の一部も、所定長の光ファイバから成る導光路５０を通
って受光部２０の光電変換回路２１に入射する。光電変
換回路２１に入射したレーザ光は、ＡＰＤなどで構成さ
れる光電変換素子により電気信号に変換され、増幅回路
２２で増幅されたのち、サンプリング回路２３に入力
し、タイミング信号発生部３０から供給される位相が徐
々にずらされたサンプリングパルスに同期してサンプリ
ングされ、各サンプリングデータの組立てにより図３の
最下段に実線や点線で例示するような受信信号に復元さ
れ、距離算定部４０に供給される。このサンプリングパ
ルスとサンプリング回路２３とを用いた入射レーザ光の
サンプリング受信については、必要に応じて、本出願人
が先に出願し既に出願公開されている特願平２ー９０２
６４号などの明細書を参照されたい。
【００１１】距離算定部４０に供給される受信信号の時
間軸上の出現位置は、上述した送光部１０だけではなく
受光部２０を構成する各種の回路素子の特性の温度変化
も累積されるため、図２の最下段に実線や点線で例示す
る波形のように、放射レーザ光の場合よりも大きく変動
する。受信信号としては、導光路５０内を伝播したレー
ザ光によるものと空間を伝播して標的で反射されたレー
ザ光によるものとが相前後して出現するが、いずれにつ
いても温度による出現時点の変化δτ1 とδτ2 とを生
じさせる要因が共通であるため、δτ1 とδτ2 とは等
しくなる。従って、温度Ｔ1 における両受信信号の時間
間隔τ1 と温度Ｔ2 における両受信信号の間隔τ2 は等
しくなる。
間軸上の出現位置は、上述した送光部１０だけではなく
受光部２０を構成する各種の回路素子の特性の温度変化
も累積されるため、図２の最下段に実線や点線で例示す
る波形のように、放射レーザ光の場合よりも大きく変動
する。受信信号としては、導光路５０内を伝播したレー
ザ光によるものと空間を伝播して標的で反射されたレー
ザ光によるものとが相前後して出現するが、いずれにつ
いても温度による出現時点の変化δτ1 とδτ2 とを生
じさせる要因が共通であるため、δτ1 とδτ2 とは等
しくなる。従って、温度Ｔ1 における両受信信号の時間
間隔τ1 と温度Ｔ2 における両受信信号の間隔τ2 は等
しくなる。
【００１２】距離演算部４０は、両受信信号の時間間隔
τ1 やτ2 を検出し、これの時間間隔の半分を光の伝播
速度Ｃで除算することにより仮想的な標的と実際の標的
との距離を算定し、この算定値に仮想的な標的の既知の
距離を加算することにより、実際の標的までの距離を算
定する。上述のように、両受信信号の時間間隔と、仮想
的な標的の距離は温度変化や経時変化の影響を受けない
ため、実際の標的までの距離が高精度で算定される。
τ1 やτ2 を検出し、これの時間間隔の半分を光の伝播
速度Ｃで除算することにより仮想的な標的と実際の標的
との距離を算定し、この算定値に仮想的な標的の既知の
距離を加算することにより、実際の標的までの距離を算
定する。上述のように、両受信信号の時間間隔と、仮想
的な標的の距離は温度変化や経時変化の影響を受けない
ため、実際の標的までの距離が高精度で算定される。
【００１３】あるいはまた、レーザ光の送光時点と受光
時点との時間差から仮想的な標的の距離を算定し、この
算定値と仮想的な標的の既知の距離との差から温度変化
や経時変化などによって生じた測定誤差δＲを算定し、
更に、レーザ光の送光時点と実際の標的からの反射光の
受光時点の時間差から標的の距離を算定し、この算定値
を上記仮想的な標的について得られた測定誤差δＲで補
正することによって高精度の測定値を得るようにしても
よい。
時点との時間差から仮想的な標的の距離を算定し、この
算定値と仮想的な標的の既知の距離との差から温度変化
や経時変化などによって生じた測定誤差δＲを算定し、
更に、レーザ光の送光時点と実際の標的からの反射光の
受光時点の時間差から標的の距離を算定し、この算定値
を上記仮想的な標的について得られた測定誤差δＲで補
正することによって高精度の測定値を得るようにしても
よい。
【００１４】図３は、送光部１０のレーザ発光回路１３
から放射されるレーザ光の一部を光ファイバの導光路５
０内に導く方法の一例を示している。レーザダイオード
１３ａから送光レンズ１３ｂに至る光路の周縁部分に図
示しない適宜な保持機構を用いて光ファイバの一端をレ
ーザダイオード１３ａに向けて配置している。この光フ
ァイバの他端は、図３と同様に、受光レンズからＡＰＤ
などの受光素子に至る光路の周縁部分に受光素子に向け
て配置される。
から放射されるレーザ光の一部を光ファイバの導光路５
０内に導く方法の一例を示している。レーザダイオード
１３ａから送光レンズ１３ｂに至る光路の周縁部分に図
示しない適宜な保持機構を用いて光ファイバの一端をレ
ーザダイオード１３ａに向けて配置している。この光フ
ァイバの他端は、図３と同様に、受光レンズからＡＰＤ
などの受光素子に至る光路の周縁部分に受光素子に向け
て配置される。
【００１５】以上、サンプリング方式によるレーザレー
ダを例にとって本発明を説明したが、典型的な非サンプ
リング方式を適用するレーザレーダについても本発明が
適用できることは勿論である。
ダを例にとって本発明を説明したが、典型的な非サンプ
リング方式を適用するレーザレーダについても本発明が
適用できることは勿論である。
【００１６】また、標的の距離を測定する場合を例にと
って本発明を説明したが、測定した距離の時間変化率か
ら標的との相対速度を検出する接岸速度計などにも本発
明を適用できることは勿論である。
って本発明を説明したが、測定した距離の時間変化率か
ら標的との相対速度を検出する接岸速度計などにも本発
明を適用できることは勿論である。
【００１７】更に、所定長の導光路を光ファイバで構成
する例を説明したが、プリズムなどの光学要素の組合わ
によってそのような導光路を構成することもできる。
する例を説明したが、プリズムなどの光学要素の組合わ
によってそのような導光路を構成することもできる。
【００１８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のレ
ーザレーダは、所定長の導光路によって較正用の仮想的
な標的を導入する構成であるから、温度変化や経時変化
に伴う測定誤差を較正によって除去することが可能とな
り、極めて高精度の測定結果が得られる。
ーザレーダは、所定長の導光路によって較正用の仮想的
な標的を導入する構成であるから、温度変化や経時変化
に伴う測定誤差を較正によって除去することが可能とな
り、極めて高精度の測定結果が得られる。
【図１】本発明の一実施例のレーザレーダの構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】図１の動作の説明を補足する波形図である。
【図３】送光部から放射されるレーザ光の一部を導光路
に導く方法の一例を示す図である。
に導く方法の一例を示す図である。
１０ 送光部 ２０ 受光部 ４０ 距離算定部 ５０ 光ファイバによる所定長の導光路
Claims (3)
- 【請求項１】パルス状のレーザ光を放射する送光部と、
パルス状のレーザ光を受光する受光部と、前記送光部に
よるレーザ光の送光時点と前記受光部によるレーザ光の
受光時点との差に基づき放射されたレーザ光に反射を生
じさせた標的の距離を算定する算定部とを備えたレーザ
レーダにおいて、 前記送光部から放射されるレーザ光の一部を前記受光部
に導く所定長の導光路を備え、前記算定部は前記導光路
を通して前記受光部に受光されたレーザ光の受光時点と
前記標的で反射され前記受光部に受光されたレーザ光の
受光時点との時間差に基づき前記標的の距離を算定する
ことを特徴とするレーザレーダ。 - 【請求項２】パルス状のレーザ光を放射する送光部と、
パルス状のレーザ光を受光する受光部と、前記送光部に
よるレーザ光の送光時点と前記受光部によるレーザ光の
受光時点との差に基づき放射されたレーザ光に反射を生
じさせた標的の距離を算定する算定部とを備えたレーザ
レーダにおいて、 前記送光部から放射されるレーザ光の一部を前記受光部
に導く所定長の導光路を備え、前記算定部は前記導光路
を通して前記受光部に受光されたレーザ光に基づき前記
算定すべき標的の距離を補正することを特徴とするレー
ザレーダ。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、 前記所定長の導光路は光ファイバから成ることを特徴と
するレーザレーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4354292A JPH06186333A (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | レーザレーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4354292A JPH06186333A (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | レーザレーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06186333A true JPH06186333A (ja) | 1994-07-08 |
Family
ID=18436559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4354292A Pending JPH06186333A (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | レーザレーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06186333A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002098763A (ja) * | 2000-07-27 | 2002-04-05 | Leuze Electronic Gmbh & Co | オブジェクトを検出するためのオプトエレクトロニク装置 |
| CN107167813A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-15 | 深圳市瑞大科技有限公司 | 光学雷达 |
-
1992
- 1992-12-15 JP JP4354292A patent/JPH06186333A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002098763A (ja) * | 2000-07-27 | 2002-04-05 | Leuze Electronic Gmbh & Co | オブジェクトを検出するためのオプトエレクトロニク装置 |
| CN107167813A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-15 | 深圳市瑞大科技有限公司 | 光学雷达 |
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