JPH06317667A - 投受光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】発光器の発光動作に起因して発生するノイズの
悪影響を除く。 【構成】発光器１が発生するレーザ光Ｌ１を対象物９へ
投射し、対象物９での反射光Ｌ２を受光器２で受光す
る。タイミング生成部１０は発光器１の発光タイミング
を与える第２タイミング信号Ｔ２と発光タイミングより
早いタイミングの第１タイミング信号Ｔ１とを生成す
る。信号処理部４は受光器２の受光出力を処理するもの
で、受光器２の受光出力中のノイズを制限する機能をも
つ増幅部７を含む。この増幅部７の動作開始のタイミン
グは前記第１タイミング信号Ｔ１により決定されるもの
で、その結果、発光器１の発光動作に起因して発生する
ノイズが確実に制限される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、発光器の発光出力を
対象物で反射させ、その反射光を受光器で受光するよう
にした投受光装置に関連し、殊にこの発明は、前記受光
器の受光出力中のノイズを制限する手段を具備した投受
光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、その種の投受光装置は、パルスエ
コー方式の距離測定装置などに用いられている。図５に
示した距離測定装置は、発光器１，受光器２，タイミン
グ生成部３，信号処理部４などで構成されるもので、図
６にこの距離測定装置の動作をタイムチャートで示して
ある。

【０００３】前記発光器１は、レーザダイオードなどの
発光素子５を含み、この発光素子５を発光動作させてレ
ーザ光Ｌ１を対象物９に向けて投射する。図６（２）は
発光素子５を流れる電流の波形を示し、同図のＩ_L が発
光時に流れる大電流、すなわち発光信号である。前記受
光器２は、フォトダイオードなどの受光素子６を含み、
この受光素子６により対象物９での反射光Ｌ２を受光し
て電流を電圧に変換し、受光出力を信号処理部４へ与え
る。

【０００４】前記タイミング生成部３は、発光器１の発
光タイミングを与えるタイミング信号Ｔを生成し、この
タイミング信号Ｔを発光器１および信号処理部４へ与え
る。図６（１）はこのタイミング生成部３の出力波形を
示し、同図のＴが前記したタイミング信号である。

【０００５】前記信号処理部４は、増幅部７と比較部８
とから成り、受光器２の受光出力を増幅部７で増幅し、
その増幅出力を比較部８で所定の基準電圧Ｖ_THと比較す
る。図６（３）は前記増幅出力と基準電圧Ｖ_THとを示
し、同図のＶ_L が反射光Ｌ２の受光信号であり、Ｖ_N が
後記するノイズ成分である。前記比較部８の比較出力
は、前記増幅出力の電圧レベルが前記基準電圧Ｖ_TH以上
のときにハイレベルとなり、また基準電圧Ｖ_THより小さ
いときにローレベルとなる。

【０００６】前記増幅部７には、近距離の対象物につい
ては低感度の増幅出力を得、また遠距離の対象物につい
ては高感度の増幅出力を得るためのＳＴＣ（Ｓｅｎｓｉ
ｔｉｖｉｔｙ Ｔｉｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｅｒ）と呼ば
れる回路（詳細は後述する）が用いてある。この増幅部
７は、前記したタイミング信号Ｔにより動作開始のタイ
ミングが決定されるもので、図６（３）に示されるよう
に、タイミング信号Ｔに応答してまず増幅出力の感度が
下り、次第に増幅出力の感度が上っていく。かくしてレ
ーザ光Ｌ１の投射タイミングと反射光Ｌ２の受光タイミ
ングとの時間差により対象物９までの距離が算出され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記した増幅部７は、
物体からの反射光に起因して発生するノイズを除去する
目的で構成されており、発光素子５の発光動作後にノイ
ズ除去機能が有効に働くことになる。

【０００８】ところで発光動作時には、発光素子５に大
電流が流れるため、受光器２の受光出力に発光素子５の
発光動作に起因して発生するノイズが重畳する。図６
（３）に示した前記増幅部７の増幅出力には、この発光
動作に起因するノイズ成分Ｖ_Nが重畳している。

【０００９】遠距離の対象物を検出するのに、前記比較
部８の基準電圧Ｖ_THを低く設定すると、前記したノイズ
成分Ｖ_N のレベルが基準電圧Ｖ_THを越え、前記比較部８
の比較出力がノイズ成分Ｖ_N によってハイレベルとな
る。すなわちノイズ成分Ｖ_N が近距離物体での反射光の
受光信号と誤認識されることなる。そのような理由から
前記基準電圧Ｖ_THを十分に低い値に設定できず、その結
果、図６（４）に示すように、反射光の受光信号Ｖ_L が
基準電圧Ｖ_THを越えず、比較部８の比較出力がローレベ
ルのままとなる。これがため目的とする遠距離の対象物
を検出できず、距離計測が不可能となる。

【００１０】この発明は、上記問題に着目してなされた
もので、発光器の発光動作に起因して発生するノイズの
悪影響を除いて適正かつ確実に対象物を検出できる投受
光装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、発光器の発
光出力を対象物で反射させ、その反射光を受光器で受光
するようにした投受光装置において、前記発光器の発光
タイミングより早いタイミングのタイミング信号を生成
するタイミング生成部と、前記受光器の受光出力を処理
する信号処理部とを備えたものである。前記信号処理部
には、前記受光器の受光出力中のノイズを制限するノイ
ズ制限手段を設けると共に、前記タイミング信号により
ノイズ制限手段の動作タイミングを決定するようにして
いる。

【００１２】

【作用】ノイズ制限手段の動作開始のタイミングが発光
器の発光タイミングより早められるので、発光器の発光
動作に起因して発生するノイズが確実に制限される。

【００１３】

【実施例】図１は、この発明が実施された距離測定装置
の構成例を示すもので、発光器１と受光器２とタイミン
グ生成部１０と信号処理部４とで構成される。なおこの
距離測定装置の動作は図４にタイムチャートとして示し
てある。

【００１４】図１において、発光器１は、レーザダイオ
ードより成る発光素子５を含み、この発光素子５を発光
動作させてレーザ光Ｌ１を対象物９に向けて投射する。
なお発光素子５はレーザダイオードに限らず、発光ダイ
オードなどであってもよい。図４（３）には発光素子５
を流れる電流の波形が示してあり、同図のＩ_L が発光時
に流れる大電流、すなわち発光信号である。前記受光器
２は、フォトダイオードなどの受光素子６を含み、この
受光素子６により対象物９での反射光Ｌ２を受光して電
流を電圧に変換し、受光出力を信号処理部４へ与える。

【００１５】前記タイミング生成部１０は、発光器１の
発光タイミングを与える第２タイミング信号Ｔ２と、前
記発光タイミングより早いタイミングの第１タイミング
信号Ｔ１とを生成するためのもので、このタイミング生
成部１０の具体的な回路構成例が図２に示してある。同
図のタイミング生成部１０は、基本クロックＣＫを発生
するクロック発生回路１１と、前記基本クロックＣＫを
計数するカウンタ１２と、このカウンタ１２の計数出力
Ｑ_N を入力して遅延させるシフトレジスタ１３とから成
る。前記カウンタ１２の計数出力Ｑ_N が前記の第１タイ
ミング信号Ｔ１として、また前記シフトレジスタ１３の
Ｑ出力が前記の第２タイミング信号Ｔ２として、それぞ
れ出力される。

【００１６】図４（１）は、このタイミング生成部３の
出力波形を示し、Ｔ１が信号処理部４へ出力される第１
タイミング信号であり、またＴ２が発光器１へ出力され
る第２タイミング信号である。第１タイミング信号Ｔ１
の発生タイミングに対する第２タイミング信号Ｔ２の発
生タイミングの遅延時間ｔは、増幅部７の増幅出力の感
度が最も低くなる時点の近傍で発光動作に起因して発生
するノイズが重畳するように決定されるもので、この実
施例の場合、前記遅延時間ｔは１０ナノ秒に設定してあ
る。

【００１７】前記信号処理部４は、従来例と同様、増幅
部７と比較部８とから成り、前記受光器２の受光出力を
増幅部７で増幅し、その増幅出力を比較部８で所定の基
準電圧Ｖ_THと比較する。図３は、前記したＳＴＣが用い
られた増幅部７の構成を示すもので、可変バイアス設定
回路１４と加算器１５とアンプ１６とを含んでいる。前
記可変バイアス設定回路１４は時間経過とともにバイア
ス電圧を可変設定するもので、微分回路や積分回路など
を組み合わせて構成されている。この可変バイアス設定
回路１４は、第１タイミング信号Ｔ１により作動を開始
し、まずバイアス電圧を下げ、しかる後にバイアス電圧
を次第に上昇させていく。加算器１５は、受光器２のＩ
−Ｖ変換器１７からの受光出力と前記可変バイアス設定
回路１４からの可変バイアス電圧とを加算する。アンプ
１６は前記加算器１５の加算出力を増幅して増幅出力を
コンパレータより成る比較部８へ出力する。なおこの実
施例では、近距離の対象物については低感度の増幅出力
を得、また遠距離の対象物については高感度の増幅出力
を得るために、バイアス電圧を変化させているが、これ
に限らず、アンプ１６の増幅率を変化させてもよい。

【００１８】図４（３）は、前記増幅出力と基準電圧Ｖ
_THとを示しており、前記したバイアス電圧の可変設定に
より増幅出力が一旦下がり、その後次第に上昇してい
る。同図におけるＶ_L は反射光Ｌ２の受光信号であり、
またＶ_N は発光動作に起因して発生したノイズ成分であ
る。このノイズ成分Ｖ_N はバイアス電圧が最も低くなっ
た時点の近傍位置に重畳している。

【００１９】前記比較部８の比較出力は、前記増幅出力
の電圧レベルが前記基準電圧Ｖ_TH以上のときにハイレベ
ルとなり、また基準電圧Ｖ_THより小さいときにローレベ
ルとなる。図４（３）に示した例では、受光信号Ｖ_L の
レベルは基準電圧Ｖ_THを越えているが、ノイズ成分Ｖ_N
のレベルは基準電圧Ｖ_THより低いため、前記比較出力
は、図４（４）に示すように、ノイズ成分Ｖ_N に対して
はローレベルのままであり、受光信号Ｖ_L に対してはハ
イレベルとなる。

【００２０】上記構成の距離測定装置において、タイミ
ング生成部１０が出力する第１タイミング信号Ｔ１によ
り増幅部８は動作を開始する。この動作に遅れてタイミ
ング生成部１０は第２タイミング信号Ｔ２を発光器１へ
出力して発光動作させる。この発光動作に起因して発生
するノイズは受光器２の受光出力に重畳するが、前記増
幅部７の動作開始のタイミングが発光器１の発光タイミ
ングより早いので、増幅出力が低感度の位置にノイズ成
分Ｖ_N が現れる。そのため、ノイズ成分Ｖ_N のレベルは
比較部８の基準電圧Ｖ_THに達せず、比較部８の比較出力
はローレベルのままとなる。

【００２１】なお上記実施例では、発光動作に起因して
発生するノイズをアナログ処理により制限しているが、
ディジタル処理により制限することも可能である。たと
えば第１タイミング信号Ｔ１によりマスク信号を生成
し、このマスク信号によりゲートを開閉制御して受光器
２の受光出力または比較部８の比較出力の通過を制限す
るのである。

【００２２】

【発明の効果】この発明は上記の如く、発光器の発光タ
イミングより早いタイミングのタイミング信号を生成し
て、このタイミング信号によりノイズ制限手段の動作タ
イミングを決定するようにしたから、ノイズ制限手段の
動作開始のタイミングが発光器の発光タイミングより早
められ、発光器の発光動作に起因して発生するノイズの
悪影響を確実に除くことができるという顕著な効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明が実施された距離測定装置の構成例を
示すブロック図である。

【図２】タイミング生成部の具体的な構成例を示すブロ
ック図である。

【図３】増幅部の具体例を示すブロック図である。

【図４】距離測定装置の動作を示すタイムチャートであ
る。

【図５】従来の距離測定装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図６】従来の距離測定装置の動作を示すタイムチャー
トである。

【符号の説明】

１ 発光器 ２ 受光器 ４ 信号処理部 ７ 増幅部 ８ 比較部 １０ タイミング生成部 １４ 可変バイアス設定回路 １５ 加算器 １６ アンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光器の発光出力を対象物で反射させ、
   その反射光を受光器で受光するようにした投受光装置に
   おいて、 前記発光器の発光タイミングより早いタイミングのタイ
   ミング信号を生成するタイミング生成部と、前記受光器
   の受光出力を処理する信号処理部とを備え、 前記信号処理部には、前記受光器の受光出力中のノイズ
   を制限するノイズ制限手段を設けると共に、前記タイミ
   ング信号により前記ノイズ制限手段の動作タイミングを
   決定するようにした投受光装置。