JPH06342064A - 電磁波の走行時間の測定装置 - Google Patents

電磁波の走行時間の測定装置

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JPH06342064A
JPH06342064A JP6017410A JP1741094A JPH06342064A JP H06342064 A JPH06342064 A JP H06342064A JP 6017410 A JP6017410 A JP 6017410A JP 1741094 A JP1741094 A JP 1741094A JP H06342064 A JPH06342064 A JP H06342064A
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pulse
time
trigger
detector
pulses
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JP6017410A
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Gottfried Hug
フーク ゴットフリート
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Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
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Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0864Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
    • G01R29/0892Details related to signal analysis or treatment; presenting results, e.g. displays; measuring specific signal features other than field strength, e.g. polarisation, field modes, phase, envelope, maximum value
    • 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

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  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノイズを含む信号を処理したり、ノイズスペ
クトラムから受信信号をフィルタ処理する装置を提供す
る。 【構成】 電磁波の走行時間の測定装置は、フィードバ
ックループ12を伝わるパルス9,10によって動作さ
れる。パルス9,10は測定用パス13及びリファレン
スパス14を通過した後で共振器35に供給される。最
終パルス10の180゜位相シフトによって、共振振動
は終了する。共振振動の前の零点通過によって、パルス
シーケンスの受信時間が確定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、光波を含む電磁波の走行時間を
測定する装置に関する。
【0002】
【背景技術】この種(独国特許第3429062号)の
周知の装置において、パルスジェネレータによって送信
された個々のパルスは、鮮明なピークを有する屋根状の
パルスに形成され、パルス信号の差がパルス受信時間検
出回路にて生じる。故に、差動信号の零点通過検出が連
続して生じる。パルスランプの差によって、正及び負の
領域が生じる。これらの領域において、信号のノイズ信
号は信号処理がない状態となっている。しかしながら、
この領域は信号に依存し、増幅部のアナログ信号処理を
必要とする。信号の制限が破壊されるべきフランク情報
につながるために、簡単な制限増幅器は許容されない。
許容されるノイズ範囲の積分が必要とされるので、測定
領域の長さとのエネルギ結合が生じ、送信パルスのエネ
ルギが十分に活用されない。
【0003】
【発明の概要】本発明の目的は、ノイズのある信号を処
理したり、ノイズスペクトラムから受信信号をフィルタ
処理することのできる装置を提供することである。さら
に、アナログ信号処理とディジタル信号処理との途中で
の情報の損失は、できる限り小さくすべきである。しか
しながら、次のディジタルシステムが、アナログ・ディ
ジタル信号処理間の途中及び非常に高価な次の処理シス
テムを形成する情報の負担となることはない。さらに、
装置は、1チップに集積されるように設計されるべきで
ある。
【0004】この目的を達成するために、本発明は請求
項1に記載する特徴を有する。このように、本発明によ
り、単一のパルスではなく短いパルスシーケンスが生
じ、パルスの振幅及び休止時間は一定の大きさを有す
る。最終パルスの特徴は、前のパルスシーケンスに対し
て180゜の位相シフトを有することである。信号用パ
スに所定周波数の共振回路が挿入された場合、信号エネ
ルギはパルスシーケンスを介して蓄積され、最終パルス
によって急速に消失する。信号列の包絡線が受信される
と、指数関数として記載される位相のロッキング(lock
ing )が作用して突然に遮断される。これによって、信
号の評価によって、振動回路の後に接続される零点通過
検出器が、パルスシーケンスの終了時の信号エネルギの
蓄積による受信結果の時間の固定に対し、統計的な精度
の最大値が得られる。統計的な信頼性の最大値、すなわ
ち結果の最も生じ得る時間間隔は、動的行程の包絡線の
最終パルスによってマークされる。
【0005】本発明のパルスシーケンスの同一の長さゆ
えに、リフレッシュまたは回復時間の導入は重要であ
る。リフレッシュパスの測定用パスが遅延時間を挿入せ
ずにかなり短い場合、パルスシーケンスの最終パルスが
送信される前にトリガパルスが起動される。本発明は請
求項1に従属する請求項の各々によってさらなる特徴を
有する。
【0006】請求項2において、包絡線の消滅によっ
て、零点通過検出による受信時間の正確な測定が行われ
る。零点通過検出器は、ノイズ信号を有し最も高い精度
での測定結果を許容するパルスをマークする。包絡線が
消滅した後では、先の零点通過によって起動されたトリ
ガ時間のリセットが行われ、この零点通過が時間を測定
する。
【0007】請求項3記載の包絡線検出器は、先の包絡
線の値の1/√2倍を越えるパルスの各々でタイミング
回路を初期の状態にリセットする。このように、最終の
パルスジャンプの前の最後のパルスシーケンスは、受信
をトリガする結果となる。この結果は、結果空間の最大
精度と一致する。本発明により、請求項8に記載される
ように、装置を1チップに集積させることができる。本
発明の各実施例は、受信結果の正確な時間測定を行うの
みならず、本発明の装置を最適なコストで生産すること
を保証する。
【0008】
【実施例】本発明を好ましい実施例に基づき添付図面を
参照しながら説明する。図1において、中央時間制御回
路25は第1制御ライン41を介してリフレッシュ時間
回路39に接続されている。リフレッシュ時間回路39
の出力はパルスジェネレータ11のトリガ入力部18に
供給される。パルスジェネレータ11は、トリガ信号が
入力されると、図2(A)に示すパルス9,10のショ
ートシーケンスを送信する。パルスシーケンスは、パル
ス持続時間及び振幅が等しく等間隔に配列された矩形の
8つのパルス9からなるパルスグループ8からなり、パ
ルスグループ8の後に180゜増やされた間隔で最終パ
ルス10が続く。
【0009】図2(A)におけるパルス9,10のショ
ートシーケンスの送信は、時間制御回路25からのパル
ス形状のスタート信号によってパルスジェネレータ11
のトリガ入力部18において始められる。取り付けられ
た変調器31において、生じたパルスは対応する光パル
スに変換される。変調器31の出力部はライン48を介
して光送信機32に接続される。光送信機32は、例え
ば半導体送信用ダイオードによって形成される。
【0010】送信機32から放出される光波42は一部
が測定用パス13に送られる。測定用パス13の端部に
は例えば反射体43が整列されている。測定用パス13
の開始点には、送信された光を透過し且つ反射光をピン
ダイオードにて形成された測定用受信機15へと偏向さ
せるビーム分割器44が配置されている。さらに、送信
された光の一部は、可能な限り短く形成されたリファレ
ンスパス14を介してPINダイオードにて形成された
リファレンス受信機16へと向けられる。
【0011】可能な限り、送信機32とリファレンス受
信機16との間隔は、送信機32とビーム分割器44と
の間の間隔とは同一とすべきである。これが不可能であ
れば、間隔の差を数値評価の際に考慮することもでき
る。電子スイッチ26,27がそれぞれ対応する測定用
受信機15とリファレンス受信機16とに接続され、さ
らに、時間制御回路25によって制御ライン46,47
を介してそれぞれ制御される。
【0012】スイッチ26,27の出力は振幅リミッタ
34の入力部に供給される。振幅リミッタ34の次にパ
ルスグループ8の周波数に調整された共振器35が接続
されている。受信用プリアンプを振幅リミッタ34に設
けることもできる。この受信用プリアンプは、実際のリ
ミッタステージへの信号送信用のSN比を改善するため
に入力信号の増幅を行うものである。
【0013】振幅リミッタ34は動作を制限する不動時
間フリー信号を有する。振幅リミッタ34は、次の回路
ステージのマッチングに対して所望の信号入力動作を行
う。大きな増幅によって、かなり高価な調整用増幅器の
特性が、ここでは有効な信号必要条件に取り替わられ
る。原理的に生じた側部の歪みは次の共振器35による
対称性によって除去され、リミッタ34の積分が可能に
なる。これは、高い作動周波数ゆえに、積分可能な減結
合コンデンサともに取り付けられた単一のネガティブフ
ィードバッグ反転器によって行われる。
【0014】装置34から31までのユニットの一構成
要素であり且つ同一の半導体チップに集積されていない
共振器35は、簡単なLC回路からなり、振幅リミッタ
34の後に設けられている。共振器35は、リミッタの
歪みの除去や有効な信号のフィルタリングのために動作
する。図2(B)に共振器35の出力部に現れる振動信
号を示す。信号エネルギはパルスシーケンスに亘り共振
器のマッチングによってパルス9からなるパルスグルー
プ8の周波数に蓄積される。180゜位相がシフトされ
た最終パルス10によって、共振器の振動は急速に停止
される。互いに並列に接続された零点通過検出器36及
び包絡線検出器37が、共振器35に接続されている。
【0015】零点通過検出器36は、タイムジッタの静
電評価に関する対称条件を満足する。また、零点通過検
出器36は、符号に応じた対応する零点通過によって次
に設けられたプレトリガ38をトリガするように接続さ
れている。包絡線検出器37の出力部はプレトリガ38
のリセット入力部Rに接続され、零点通過検出器36の
出力はプレトリガのセット入力部Sに供給される。さら
に、包絡線検出器37は、検出の内容(パルスの数及び
分布状態)に関する情報を双方向接続ライン3を介して
時間制御回路25に供給する。よって、時間制御回路2
5は、所望値及び実測値の比較(ディジタルカウント処
理)によって応答しきい値を調整する。このように、自
動マッチングが共振器レベル及びその入力信号に対して
簡単な方法で行われる。
【0016】プリトリガ38の次にリフレッシュ時間回
路39が接続される。リフレッシュ時間回路39は、瞬
間的な処理の全てに対して必要とされる回復時間を与え
る。非同期でクロック依存性の無い開始及び停止ジェネ
レータ(リングオッシレータ)を短いカウンタチェーン
とともに用いるディジタル化は、この必要条件を満足し
ている。
【0017】リフレッシュ時間回路39の出力はパルス
ジェネレータ11のトリガ入力部18に供給される。こ
のようにして、フィードバック回路12が形成される。
180゜位相シフトパルス10を除く全てのパルス9
は、好ましくはパルスのベース幅及びパルス間の休止時
間に対して対称に形成される。このように、利用可能な
基本波成分が増加され、高調波成分が低減される。パル
ス幅も共振周波数によってプリセットされる。なお、共
振周波数としては、10MHzから1GHzまでが考え
られるが、経済的な理由から動作時には100MHzを
越えることはない。パルス時間は全体で0.5nsから
50nsに達する。
【0018】上記記載の回路の動作を図2を参照しなが
ら以下に説明する。図2(A)のパルスシーケンスは、
共振器35では図2(B)に示す振動7となる。この振
動7は同時に包絡線6を画定する。零点通過検出器36
において、パルスは、振動7の負から正への零点通過に
対して立ち上がり、正から負への零点通過に対してリセ
ットされるので、パルスシーケンスは図2(C)に示す
ように生じる。
【0019】上記サイクルにて検出された内容は、各サ
イクル毎に時間制御回路25に保存される。従って、包
絡線そのものではなく包絡線6の検出結果のみが保存さ
れる。この評価は、包絡線検出器のスイッチングパルス
のカウントや予め設定されたn個のパルスとの比較(図
2(B)では6個のパルスが存在する)によって行われ
るので、検出しきい値5のリセットが実際のパルス時間
の偏差に基づいて行われ、さらにレベルの自動調節が行
われる。
【0020】例えば、図2(B)に示す6個のパルスに
替わりにパルスの5個のみがカウントされた場合、しき
い値5が小さくなるように修正しなければならない。7
個のパルスに対して、しきい値5はあまりにも小さいの
で大きくなるように修正しなければならない。これは、
3つの出力ステージによる3点レギュレータによって行
われる。しきい値5は、図2(B)に示すように6個の
パルスがカウントされるレベルに設定される。検出され
た内容は理想的であって、修正を要しない。パルスの数
が異なる場合、検出された内容は満足できるものではな
く、修正が行われる。この間、先のサイクルの検出の内
容は、次のサイクルのために設定されるしきい値を決め
る。検出結果、すなわち検出内容の保存は、偏差及び出
力を記録することによってディジタルに行われ、正また
は負のパルスに比例した時間で生じる。なお、このパル
スは アナログコンデンサに供給され、しきい値レベル
を表す。この機能は、ディジタルストレージ及びnパル
スの伝送に比例する後の時間によって時間制御回路25
に関係する。
【0021】図2(B)に示すしきい値5は前回の包絡
線6の最大値の1/(√2)倍に相当する。図2(B)
の共振がしきい値5に達しない場合、包絡線検出器37
はプレトリガ38のリセット入力部にパルスを常時伝達
するようになっている。このように、図2(D)に示す
パルスシーケンスが包絡線検出器37の出力部に現れ
る。
【0022】零点通過検出器36からプレトリガ38の
セッティング入力部Sに送られたパルス(図2(C))
の立ち上がり端部がプレトリガ38をセットするのに対
して、プレトリガ38は図2(D)に示す包絡線パルス
の立ち上がり端部によってリセットされる。従って、パ
ルスシーケンスが図2(E)に示すようにプレトリガ3
8の出力部に現れる。プレトリガ38の最終のセッティ
ング処理の立ち上がり端部4は、精度良く測定されてノ
イズフリーであるから、パルスシーケンス到来の測定値
として用いられる。
【0023】次のリフレッシュ時間回路39では、一定
の遅延時間Tが図2(F)に示すように導入される。こ
の遅延時間Tの経過後、この時まで一定であった信号が
ゼロに降下し、トリガパルスの立ち上がり2が図2
(G)に示すように発生する。このトリガパルスは、パ
ルスジェネレータ11のトリガ入力部18にて図2
(A)に示す次のパルスシーケンス9,10をトリガす
る。
【0024】遅延時間Tは、全ての瞬間的な処理に対し
て適切な回復時間が存在するように選択される。遅延時
間Tの導入によって、パルスシーケンス9,10の無視
できない時間の長さが考慮される。図2(A)と図2
(E)とを比較して判るように、結果を測定する図2
(E)のパルス列の立ち上がり4は、パルスシーケンス
9,10の最終パルス10の前に発生して送信される。
より短い測定用パス13とリファレンスパス14の各々
に対し、パルスジェネレータ11の新しいパルスシーケ
ンスがパルスジェネレータ11の先の送信行程が十分に
消滅した後で最初に確実にトリガされるために、対応し
て選択された一定の遅延時間T(図2(F)参照)が、
図2(E)において結果を表す立ち上がり4の後にくわ
えられる。立ち上がり4は、既に示したように、最終パ
ルス10の送信の前の短いパスとともに現れる。このよ
うに、トリガパルスの立ち上がり2は遅延時間Tの終了
時に形成される。遅延時間Tは有効な測定問題に依存し
て確実にプリセットされる。例えば、より長い測定用パ
ス13のみ用いられる場合、またリファレンスパス14
も十分に長い場合、遅延時間Tは比較的短く設定され
る。短い測定用パス及びリファレンスパスに対して、遅
延時間Tは長く設定されなければならない。ショートカ
ウンタチェーンとともに非同期クロック依存性の無い開
始・停止ジェネレータ(リングオッシレータ)を用いた
ディジタル化はこの必要条件を満たしている。
【0025】リフレッシュ時間回路39の出力部はライ
ン40を介して計算・カウントステージ19に接続され
る。計算・カウントステージ19は2つの電子スイッチ
28,29を含み、各スイッチ28,29は電子スイッ
チ26,27と同様に時間制御回路25により制御ライ
ン46’,47’を介して制御される。測定用カウンタ
20とリファレンスカウンタ21とがそれぞれスイッチ
28,29の出力部に接続される。カウント値は分割ス
テージ22,23に供給される。分割ステージ22,2
3には、測定時間間隔T1とリファレンス時間間隔T2
とを表す入力信号がそれぞれさらなる入力信号として供
給される。分割ステージ22,23の出力は差動ステー
ジ(difference forming stage)24に供給される。差
動ステージ24の出力部は表示装置49に接続され、表
示装置49は測定用パス13を通過したパルスの走行時
間を表示する。
【0026】ノイズ帯域幅のかなり制限とこれによる検
出可能性の増大とは別にして、図1に示す装置の動作
は、特に走行時間の測定値の評価に関しては独国特許第
3429062号の明細書に記載の装置と同一である。
本発明により形成され且つ回路25のスイッチングしき
い値の再調整機能が拡大されたスイッチングステージ3
4〜39,及び11,13は、独国特許第342906
2号の回路素子15,16,19,26,27,32,
49として既に周知の回路素子と有効に組み合わせるこ
とができる。
【0027】リフレッシュタイマ39に対するパルスジ
ェネレータの時間に関する同期カップリングは、リング
オッシレータとして作用されるが、これら部品の純粋な
ディジタル設計を可能とする。これのため、状態制御論
理モジュールがコードROMと同様な方法で適してい
る。変調器31は能力が増大した出力ステージからな
る。純粋なディジタル化、すなわちスイッチト変調ゆえ
に、標準的な方法に代えることができる。ワンチップ化
によって、別々の供給ラインを介した入力信号との結合
が回避される。
【0028】本発明により、ノイズが低下された信号を
検出することができる。この間、重畳されたノイズ信号
に対して真の統計的評価を行うことができる。ノイズ帯
域幅は共振器35によってかなり低減される。両者が、
システムの検出感度のかなりの増加につながる。同時
に、同一の共振器35が、信号増幅期間の許容される積
分可能なリミッタの有効走行時間の均等化に対し機能す
る。零点通過検出器によって従来のコンパレータを使用
せずに済む。これらも積分可能なリミッタに替えること
ができる。このように、走行時間の分散の乱れが低減さ
れるのみならず、コストや占有体積、パワー損失が低減
される。これは、零点通過検出器と包絡線検出器との有
効な組み合わせによって可能となる。キーとなる機能
は、送信信号の特別なレイアウトと関連する共振器35
によって有するようになる。また、これによって送信機
の簡単なディジタル変調が可能となる。このディジタル
飽和抵抗設計によって、信号入力部の積分可能なリミッ
タ34に対して適した値を使用することができる。送受
信スペクトルの相互関係によって達成される送信エネル
ギの利用の高さは、効率を増加させる。
【0029】送信素子としてレーザーダイオードを用い
た場合、いわゆるモード補償がパルスレベル制御と関連
して生じる。これによって、数100psの走行時間の
不安定さが生じる。この影響は、高精度での再現の外乱
となるが、送信機側の設計によって整数の位相プロット
の形成によって効率良く減少される。次に、CW法と比
較可能な位相休止が得られる。
【0030】本発明の重要な効果は、ディジタル積分法
との互換性にあるので、低システムコストでの積分が可
能である。トリガパルスは、送信時間から、内部アセン
ブリ、外部媒体固有走行時間、及びノイズに依存する時
間のゆらぎのトリガ開始走行時間成分までを含む。イン
ターン(intern)群走行時間は、特定の装置の走行時間
に依存する静的成分に、さらに走行時間成分に依存する
温度及びエージングにと分割される。特に後者の成分に
よって、必要な短絡測定用パスを有するリファレンス測
定によって補償や修正が行われる。ノイズ依存性を有す
るゆらぎ成分は、かなりのサンプル数を有する統計的方
法によって妨げられる。これらの測定によって、結果の
質的な改善が可能となる。これらは、測定用パスに関し
て意味がある。第1に克服すべき問題は、数ピコ秒また
はそれ以下のかなり速い時間に対してである。このた
め、独国特許第3429062号明細書に記載の基本原
理が用いられている。
【0031】所望の速い時間の解像度は振幅の数オーダ
による時間領域の変換によって獲得される。この間、閉
じた時間鎖が形成される。上述の時間切片の走行時間を
有する送信信号が負担となる受信信号は、全過渡現象の
回復時間として機能する時間回路をトリガし、上述する
パルスシーケンスの新たな送信を生じさせる。評価時間
間隔の間に数千に達するかなりの時間鎖成分によって、
クォーツ安定時間周期内のループ通過を単にカウントす
ることによって、または所定数nのループ通過内の時間
スケールをカウントすることによって、数値化を行うこ
とができる。システム固有の群走行時間は、全体の測定
時間から差し引かれる。
【0032】前述の計算カウントステージ19は次に示
すように簡単になる。本発明の方法による走行時間の形
成後、全測定値tg は測定用パスの走行時間tm を含
み、リファレンス測定値tr に対する時間の必要条件は
一定数のnループ通過に対する全測定値tg のために時
間必要条件から引かれる。この結果は次式で表される。
【0033】tm = tg − tr これは、カウンタ20,21に替わる前方向後方向カウ
ンタを備えた装置の簡単な場合に行われる。これによっ
て、2つの分割ステージ22,23を省略することがで
きる。切り換えスイッチ28,29は、対応するカウン
ト方向を決定する切り換え制御回路に替えられる。この
間、時間スケールがクロックされ、一方全体の測定時間
及びリファレンス測定時間に亘る立上がりが、同一の時
間スケールでクロックされる。時間変換因子が乗算され
た測定用パスからの走行時間の結果がカウンタの中にあ
る。この結果は測定用パスに正比例する。これは、群走
行時間及びそのドリフト成分とは独立で、変換因子の平
方根の下で統計的に作られる。例えば因子10Kでは、
因子100によってさらに安定な結果を得ることができ
る。mm,cmまたはインチ単位の目盛りは、クォーツ
時間ベースの選択によってループ通過の数nの設定によ
って直接可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】走行時間を測定する本発明による装置の回路構
成図を示す。
【図2】(A)は共振器35の入力部に入力された後に
図1のパルスジェネレータによって生じたパルスシーケ
ンスを示し、(B)は図1の共振器に生じた共振を示
し、(C)は零点通過検出器36の出力信号を示し、
(D)は包絡線検出器37の出力信号を示し、(E)は
プレトリガ38の出力信号を示し、(F)はリフレッシ
ュ時間回路39の出力信号を示し、(G)はパルスジェ
ネレータ11のトリガ入力部18におけるトリガ信号を
示す。
【符号の説明】
11 パルスジェネレータ 12 フィードバックループ 13 測定用パス 14 リファレンスパス 15 測定用受信機 16 リファレンス受信機 17 出力部 18 トリガ入力部 19 計算カウントステージ 31 光変調器 32 送信機 35 共振器 36 零点通過検出器 37 包絡線検出器 38 プレトリガ 39 リフレッシュ時間回路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年7月4日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】図1に示す回路におけるパルスジェネレータ1
1の入出力、共振器35の出力、零点通過検出器36の
出力、包絡線検出器37の出力、プレトリガ38の出
力、及びリフレッシュ時間回路39の出力の関係を説明
する図である。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気的パルスジェネレータ(11)によ
    って制御され且つ所定の長さの測定用パス(13)に亘
    って波状パルスの形状をした電気波を送信する送信機
    (32)と、前記測定用パス(13)の一端部に設けら
    れ且つ前記波状パルスを受信して電気的受信信号に変換
    する測定用受信機(15)と、を有し、1パルスフラン
    クによってトリガされる前記パルスジェネレータと前記
    パルスジェネレータによって作動される光変調器(3
    1)とが出力部(17)とトリガ入力部(18)との間
    に延在するフィードバックループ(12)に配列され、
    前記フィードバックループは前記パルスジェネレータ
    (11)の前に受信パルス時間測定回路(34,35,
    36,37,39)を有し、前記受信パルス時間測定回
    路に前記測定用パス(13)またはリファレンス受信機
    (16)を有するリファレンスパス(14)のいずれか
    一方がパルス反復時間に対して長い測定用時間間隔(T
    1)及びリファレンス時間間隔(T2)でそれぞれ交互
    に前記一端部にて組み込まれ、計算カウントステージ
    (19)が前記フィードバックループ(12)の前記波
    状パルスの周回回数をカウントし且つ前記測定時間間隔
    の長さ及び前記リファレンス時間間隔の長さから前記走
    行時間及びその間に送信されたパルスの数を計算し、前
    記測定用パス(13)における光波を含む電磁波の走行
    時間を測定する装置であって、 前記パルスジェネレータ(11)は、最終パルス(1
    0)以外は同一の間隔で配列され且つ好ましくは前記最
    終パルス(10)は最後から2番目のパルスに対して1
    80゜の位相シフトを有する同一の長さ及び同一の振幅
    の短いパルスシーケンス(9,10)がトリガされる度
    に送信し、 前記パルス受信時間測定回路は、180゜位相シフトさ
    れた前記最終パルス(10)の前にある等間隔に配置さ
    れたパルスグループ(8)の周波数に調整される共振器
    (35)と、前記パルスグループ(8)によって励起さ
    れる共振の突然の消滅の結果前記パルス(9,10)の
    ショートシーケンスの受信時間として前の零点通過時間
    を画定し好ましくは所定のリフレッシュ時間の後で次の
    パルス(9,10)のショートシーケンスをトリガする
    検出回路(36,37,38,39)と、を有すること
    を特徴とする装置。
  2. 【請求項2】 前記検出回路は、零点通過検出器(3
    6)と前記零点通過検出器と並列に接続された包絡線検
    出器(37)とを有するとともに前記零点通過検出器
    (36)及び前記包絡線検出器(37)の入力部に接続
    され、前記零点通過検出器(36)及び前記包絡線検出
    器(37)の出力はそれぞれプレトリガ(38)のセッ
    ティング入力部(S)及びリセット入力部(R)に供給
    され、前記パルスグループ(8)によって励起された共
    振(7)の減衰後、前記共振の前の零点通過は直ちに前
    記プレトリガ(38)をセットし、前記共振の次の最大
    値は前記プレトリガ(38)をもはやリセットしないこ
    とを特徴とする請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 前記共振が前のサイクルの共振(7)の
    包絡線の最大値の好ましくは1/√2倍の所定値を越え
    たときに、前記包絡線検出器(37)はリセット信号を
    送信し、これに必要とされるしきい値形成は包絡線パル
    スのカウントによるディジタル3点調整によって行われ
    ることを特徴とする請求項2記載の装置。
  4. 【請求項4】 前記リフレッシュ時間回路(39)は、
    前記パルスジェネレータ(11)及び前記計算カウント
    ステージ(19)へのカウントトリガパルスの送信を所
    定の再生時間だけ遅延させる前記プレトリガ(38)に
    隣接して設けられることを特徴とする先行する請求項記
    載の装置。
  5. 【請求項5】 所定のリフレッシュ時間または再生時
    間は、特に共振周波数の2つの振動周期に対して2乃至
    200ns、好ましくは20乃至100nsに達するこ
    とを特徴とする先行する請求項記載の装置。
  6. 【請求項6】 3乃至10個の、好ましくは5乃至9個
    の、特に8個の等間隔に配置されたパルス(9)が、1
    80゜位相シフトされた最終パルス(10)の前に形成
    されることを特徴とする先行する請求項記載の装置。
  7. 【請求項7】 振幅リミッタ(34)が前記共振器(3
    5)の前に配列されることを特徴とする先行する請求項
    記載の装置。
  8. 【請求項8】 前記リミッタ(34)、前記零点通過検
    出器(36)、前記包絡線検出器(37)、前記リフレ
    ッシュ時間回路(39)及び前記パルスジェネレータ
    (11)は単一の半導体チップに形成されることを特徴
    とする先行する請求項記載の装置。
  9. 【請求項9】 前記計算カウントステージ(19)は、
    測定時間が最初に1カウント方向にクロックされ次に反
    対のカウント方向にクロックされる前方向後方向カウン
    タを含むことを特徴とする先行する請求項記載の装置。
  10. 【請求項10】 前記リフレッシュ時間または再生時間
    (T)は、トリガパルスの立上がり(2)が現れる前に
    前記パルスジェネレータ(11)の対応する送信プロセ
    スが完全に終了する程十分な長さに選択されることを特
    徴とする先行する請求項記載の装置。
JP6017410A 1993-02-12 1994-02-14 電磁波の走行時間の測定装置 Pending JPH06342064A (ja)

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