JPH0675050A - レンジファインダ - Google Patents
レンジファインダInfo
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- JPH0675050A JPH0675050A JP4226165A JP22616592A JPH0675050A JP H0675050 A JPH0675050 A JP H0675050A JP 4226165 A JP4226165 A JP 4226165A JP 22616592 A JP22616592 A JP 22616592A JP H0675050 A JPH0675050 A JP H0675050A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、物標からの反射光の位相に基づき
その物標の位置を検出するレンジファインダに関し、測
定精度を保って高速化できることを目的とする。 【構成】 自己相関特性が急峻であり、同一符号系列内
の異なる符号との相互相関値が小さな個別の符号により
変調処理を施した光を出射する光源１１1〜１１nと、こ
れらの光源から出射された光を方位走査する走査手段１
３と、方位走査された光に応じてその走査の範囲内に位
置する物体から反射された光を走査手段１３を介して取
り込んで復調し、符号を復元する復調手段１５1〜１５n
と、これらの復調手段によって復元された符号につい
て、個別に変調処理に用いられた符号に対する相関値が
最大となる位相を求める相関処理手段１７1〜１７nと、
このようにして求められた位相を方位走査に同期して検
出し、その走査の範囲内に位置する各物体の位置を求め
る処理手段１９とを備えて構成される。
その物標の位置を検出するレンジファインダに関し、測
定精度を保って高速化できることを目的とする。 【構成】 自己相関特性が急峻であり、同一符号系列内
の異なる符号との相互相関値が小さな個別の符号により
変調処理を施した光を出射する光源１１1〜１１nと、こ
れらの光源から出射された光を方位走査する走査手段１
３と、方位走査された光に応じてその走査の範囲内に位
置する物体から反射された光を走査手段１３を介して取
り込んで復調し、符号を復元する復調手段１５1〜１５n
と、これらの復調手段によって復元された符号につい
て、個別に変調処理に用いられた符号に対する相関値が
最大となる位相を求める相関処理手段１７1〜１７nと、
このようにして求められた位相を方位走査に同期して検
出し、その走査の範囲内に位置する各物体の位置を求め
る処理手段１９とを備えて構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光を方位走査させて出
射し、その走査により得られる物標からの反射光の位相
に基づいてその物標の位置を検出するレンジファインダ
に関する。
射し、その走査により得られる物標からの反射光の位相
に基づいてその物標の位置を検出するレンジファインダ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】宇宙空間で所定の作業を行うロボットや
ファクトリーオートメーション（ＦＡ）化された工場内
で予め決められた作業を行うロボットでは、人間の目に
代わって上述した作業の対象となる物体の位置を検出す
ることにより、作業の自動化と効率化とをはかるために
レンジファインダが搭載される。
ファクトリーオートメーション（ＦＡ）化された工場内
で予め決められた作業を行うロボットでは、人間の目に
代わって上述した作業の対象となる物体の位置を検出す
ることにより、作業の自動化と効率化とをはかるために
レンジファインダが搭載される。
【０００３】図７は、従来のレンジファインダの構成例
を示す図である。図において、レーザ距離計測器７１は
その計測器から出射されるレーザ光のビームがミラー７
２1 の回転軸上の一点を示す位置に配置され、そのミラ
ーと対を成してこのような回転軸と直角な回転軸を有す
るミラー７２2 が配置される。
を示す図である。図において、レーザ距離計測器７１は
その計測器から出射されるレーザ光のビームがミラー７
２1 の回転軸上の一点を示す位置に配置され、そのミラ
ーと対を成してこのような回転軸と直角な回転軸を有す
るミラー７２2 が配置される。
【０００４】図８は、レーダ距離計測器の内部構成を示
す図である。なお、本レーダ距離計測器は図７に参照番
号７１で示されるものである。図において、図７に示す
ものと同じものについては、同じ参照番号を付与して示
し、ここではその説明を省略する。
す図である。なお、本レーダ距離計測器は図７に参照番
号７１で示されるものである。図において、図７に示す
ものと同じものについては、同じ参照番号を付与して示
し、ここではその説明を省略する。
【０００５】コントローラ８１の第一の出力はレーザ発
振器８２の制御入力に接続され、その発振器からレーザ
光はハーフミラー８６を通して出射される。ハーフミラ
ー８６を介して受光されたレーザ光は光検出器８３の入
射口に与えられ、その出力は位相検出器８４の入力に接
続される。位相検出器８４の出力はコントローラ８１の
入力に接続され、コントローラ８１の第二の出力はオシ
レータ８５の入力に接続される。オシレータ８５の一方
の出力はレーザ発振器８２の変調入力に接続され、オシ
レータ８５の他方の出力は位相検出器８４の基準信号入
力に接続される。
振器８２の制御入力に接続され、その発振器からレーザ
光はハーフミラー８６を通して出射される。ハーフミラ
ー８６を介して受光されたレーザ光は光検出器８３の入
射口に与えられ、その出力は位相検出器８４の入力に接
続される。位相検出器８４の出力はコントローラ８１の
入力に接続され、コントローラ８１の第二の出力はオシ
レータ８５の入力に接続される。オシレータ８５の一方
の出力はレーザ発振器８２の変調入力に接続され、オシ
レータ８５の他方の出力は位相検出器８４の基準信号入
力に接続される。
【０００６】このような構成のレンジファインダでは、
コントローラ８１はオシレータ８５にミラー７２1 、７
２2 の回転に同期した基準タイミング信号を与え、オシ
レータ８５はその基準信号に同期した正弦波の基準信号
を生成する。レーザ発振器８２は、コントローラ８１の
制御下でレーザ光を出射し、かつそのレーザ光の輝度を
上述した基準信号の振幅により変調する（図９(a))。
コントローラ８１はオシレータ８５にミラー７２1 、７
２2 の回転に同期した基準タイミング信号を与え、オシ
レータ８５はその基準信号に同期した正弦波の基準信号
を生成する。レーザ発振器８２は、コントローラ８１の
制御下でレーザ光を出射し、かつそのレーザ光の輝度を
上述した基準信号の振幅により変調する（図９(a))。
【０００７】一方、ミラー７２1 およびミラー７２2 は
コントローラ８１の制御の下で同期して回転し、図７に
点線枠で示す範囲にレーザ発振器８２から出射されるレ
ーザ光を方向走査する。このような走査の範囲内に位置
する物体から反射されたレーザ光（以下、「反射レーザ
光」という。）は、ミラー７２1 、７２1 を介して受光
される。光検出器８３は反射レーザ光を光−電変換し、
位相検出器８４はその変換により得られたアナログ信号
とオシレータ８５から与えられる基準信号との位相差を
求める（図９(b))。コントローラ８１は、このようにし
て求められた位相差から出射されたレーザ光の物体まで
の飛行時間を求め、その飛行時間に相当する物体までの
距離を算出する。さらに、コントローラ８１は、反射レ
ーザ光が受光されたタイミングにおけるミラー７２1 、
７２2 の角度に基づいて計測点の方向を求める。
コントローラ８１の制御の下で同期して回転し、図７に
点線枠で示す範囲にレーザ発振器８２から出射されるレ
ーザ光を方向走査する。このような走査の範囲内に位置
する物体から反射されたレーザ光（以下、「反射レーザ
光」という。）は、ミラー７２1 、７２1 を介して受光
される。光検出器８３は反射レーザ光を光−電変換し、
位相検出器８４はその変換により得られたアナログ信号
とオシレータ８５から与えられる基準信号との位相差を
求める（図９(b))。コントローラ８１は、このようにし
て求められた位相差から出射されたレーザ光の物体まで
の飛行時間を求め、その飛行時間に相当する物体までの
距離を算出する。さらに、コントローラ８１は、反射レ
ーザ光が受光されたタイミングにおけるミラー７２1 、
７２2 の角度に基づいて計測点の方向を求める。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
レンジファインダでは、特に、そのレンジファインダを
搭載したロボットやそのロボットの作業対象となる物体
が高速で移動する場合には、その物体の方向と相対距離
とを含むレンジデータ（距離画像）を移動に伴う誤差の
補正処理を行わずに実時間で処理することが要求され、
このような要求を達成するためにはレンジデータを精度
よく高速に取得することが必要である。このような高速
化の方法としては、図１０に示すように、同一波長のレ
ーザ光を出射する複数のレーダ距離計測器７１1 〜７１
n を搭載して並行動作させる方法があるが、このような
方法は、これらのレーザ距離計測器から出射されるレー
ザ光相互間に光学的な干渉が生じて正確な測定が実現で
きなかった。
レンジファインダでは、特に、そのレンジファインダを
搭載したロボットやそのロボットの作業対象となる物体
が高速で移動する場合には、その物体の方向と相対距離
とを含むレンジデータ（距離画像）を移動に伴う誤差の
補正処理を行わずに実時間で処理することが要求され、
このような要求を達成するためにはレンジデータを精度
よく高速に取得することが必要である。このような高速
化の方法としては、図１０に示すように、同一波長のレ
ーザ光を出射する複数のレーダ距離計測器７１1 〜７１
n を搭載して並行動作させる方法があるが、このような
方法は、これらのレーザ距離計測器から出射されるレー
ザ光相互間に光学的な干渉が生じて正確な測定が実現で
きなかった。
【０００９】さらに、このような干渉は個々のレーザ距
離計測器から出射されるレーザ光の波長を異なる値に設
定することにより除去できるが、このような方法は、各
レーザ計測器で測定可能なレンジ幅が波長に応じて異な
り、かつ各レーザ距離計測器から得られる計測結果に施
すべき共通の画像処理に先行して波長の違いを吸収する
正規化処理が必要であり、ハードウエアの規模や処理量
が大きくなって高速化、軽量化、小型化その他の要求が
阻まれるために、適用できなかった。
離計測器から出射されるレーザ光の波長を異なる値に設
定することにより除去できるが、このような方法は、各
レーザ計測器で測定可能なレンジ幅が波長に応じて異な
り、かつ各レーザ距離計測器から得られる計測結果に施
すべき共通の画像処理に先行して波長の違いを吸収する
正規化処理が必要であり、ハードウエアの規模や処理量
が大きくなって高速化、軽量化、小型化その他の要求が
阻まれるために、適用できなかった。
【００１０】また、上述した干渉はミラー７２1 上の異
なる点に各レーザ距離計測器からレーザ光を出射するこ
とにより軽減されるが、ミラー７２1 、７２2 の鏡面そ
の他で生じる乱反射に起因した干渉分を除去することは
できなかった。 さらに、上述した干渉は個々のレーザ
距離計測器を時分割方式により稼働させることにより除
去できるが、このような方法は、ミラー７２1 、７２2
を同期させて回転駆動する機構系の機械的な応答速度の
限界により高速化に寄与せず、適用できなかった。
なる点に各レーザ距離計測器からレーザ光を出射するこ
とにより軽減されるが、ミラー７２1 、７２2 の鏡面そ
の他で生じる乱反射に起因した干渉分を除去することは
できなかった。 さらに、上述した干渉は個々のレーザ
距離計測器を時分割方式により稼働させることにより除
去できるが、このような方法は、ミラー７２1 、７２2
を同期させて回転駆動する機構系の機械的な応答速度の
限界により高速化に寄与せず、適用できなかった。
【００１１】本発明は、精度を保ちつつレンジデータを
高速に取得できるレンジファインダを提供することを目
的とする。
高速に取得できるレンジファインダを提供することを目
的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理ブ
ロック図である。本発明は、自己相関特性が急峻であ
り、かつ同一符号系列内の異なる符号との相互相関値が
小さな個別の符号により変調処理を施した光を出射する
光源１１1〜１１n と、光源１１1 〜１１n から出射さ
れた光を方位走査する走査手段１３と、方位走査された
光に応じてその走査の範囲内に位置する物体から反射さ
れた光を走査手段１３を介して取り込んで復調し、符号
を復元する復調手段１５1 〜１５n と、復調手段１５1
〜１５n によって復元された符号について、個別に変調
処理に用いられた符号に対する相関値が最大となる位相
を求める相関処理手段１７1 〜１７n と、相関処理手段
１７1 〜１７n によって求められた位相を方位走査に同
期して検出し、その走査の範囲内に位置する各物体の位
置を求める処理手段１９とを備えたことを特徴とする。
ロック図である。本発明は、自己相関特性が急峻であ
り、かつ同一符号系列内の異なる符号との相互相関値が
小さな個別の符号により変調処理を施した光を出射する
光源１１1〜１１n と、光源１１1 〜１１n から出射さ
れた光を方位走査する走査手段１３と、方位走査された
光に応じてその走査の範囲内に位置する物体から反射さ
れた光を走査手段１３を介して取り込んで復調し、符号
を復元する復調手段１５1 〜１５n と、復調手段１５1
〜１５n によって復元された符号について、個別に変調
処理に用いられた符号に対する相関値が最大となる位相
を求める相関処理手段１７1 〜１７n と、相関処理手段
１７1 〜１７n によって求められた位相を方位走査に同
期して検出し、その走査の範囲内に位置する各物体の位
置を求める処理手段１９とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
【作用】本発明では、光源１１1 〜１１n から個別に出
射される光は、単一の走査手段１３を介して方位走査さ
れる。相関処理手段１７1 〜１７n は、これらの光を変
調する際に各光源で用いられた符号の先鋭な自己相関特
性を示す最大相関値と、ほぼ平坦な相互相関特性で与え
られる小さな相関値との間に予め設定された閾値に基づ
いて、上述した方位走査の範囲内に位置する物体から走
査手段１３および復調手段１５1 〜１５n を介して受光
された反射光を相関検出するので、上述した操作手段１
３に用いるミラー７２1 、７２2 上で生じる光学的な干
渉が抑圧される。
射される光は、単一の走査手段１３を介して方位走査さ
れる。相関処理手段１７1 〜１７n は、これらの光を変
調する際に各光源で用いられた符号の先鋭な自己相関特
性を示す最大相関値と、ほぼ平坦な相互相関特性で与え
られる小さな相関値との間に予め設定された閾値に基づ
いて、上述した方位走査の範囲内に位置する物体から走
査手段１３および復調手段１５1 〜１５n を介して受光
された反射光を相関検出するので、上述した操作手段１
３に用いるミラー７２1 、７２2 上で生じる光学的な干
渉が抑圧される。
【００１４】すなわち、相関処理手段１７1 〜１７
n は、それぞれ複数の光源１１1〜１１nから出射された
光に対応した反射光を上述した干渉を抑圧して検出し、
さらに、その反射光の位相を求めるので、処理手段１９
はこのようにして求められた位相と光の速度とに基づい
て上述した反射光に対応した計測点の位置を精度よく求
めることができる。また、光源１１1〜１１nは走査手段
１３に対する光学的な配置に応じて常に上述した方位走
査の範囲を分割するので、復調手段１５1〜１５nおよび
相関処理手段１７1〜１７nの配置数ｎが大きいほど方位
走査範囲あたりの単位走査数が増大して高速化がはから
れる。
n は、それぞれ複数の光源１１1〜１１nから出射された
光に対応した反射光を上述した干渉を抑圧して検出し、
さらに、その反射光の位相を求めるので、処理手段１９
はこのようにして求められた位相と光の速度とに基づい
て上述した反射光に対応した計測点の位置を精度よく求
めることができる。また、光源１１1〜１１nは走査手段
１３に対する光学的な配置に応じて常に上述した方位走
査の範囲を分割するので、復調手段１５1〜１５nおよび
相関処理手段１７1〜１７nの配置数ｎが大きいほど方位
走査範囲あたりの単位走査数が増大して高速化がはから
れる。
【００１５】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図２は、本発明の一実施例を示す図
である。
て詳細に説明する。図２は、本発明の一実施例を示す図
である。
【００１６】図において、図７に示すものと機能および
構成が同じものについては、同じ参照番号を付与して示
し、ここではその説明を省略する。本発明の特徴とする
構成は、本実施例では、ミラー７２1 、７２2 を含む走
査機構系の構成は従来例と同じであるが、同一波長のレ
ーザ光を出射する複数のレーザ距離計測器２０1 〜２０
n を搭載し、かつ従来のコントローラ８１に代えてこれ
らのレーザ距離計測器を統括的に制御するコントローラ
２１を備えた点にある。
構成が同じものについては、同じ参照番号を付与して示
し、ここではその説明を省略する。本発明の特徴とする
構成は、本実施例では、ミラー７２1 、７２2 を含む走
査機構系の構成は従来例と同じであるが、同一波長のレ
ーザ光を出射する複数のレーザ距離計測器２０1 〜２０
n を搭載し、かつ従来のコントローラ８１に代えてこれ
らのレーザ距離計測器を統括的に制御するコントローラ
２１を備えた点にある。
【００１７】レーザ距離計測器２０1 〜２０n の構成
は、オシレータ８５に代えて符号発生器２２を配置し、
位相検出器８４に代えて相関器２３を配置し、コントロ
ーラ８１を含まない点を除き、図８に示すレーザ距離計
測器と同じである。
は、オシレータ８５に代えて符号発生器２２を配置し、
位相検出器８４に代えて相関器２３を配置し、コントロ
ーラ８１を含まない点を除き、図８に示すレーザ距離計
測器と同じである。
【００１８】図３は、符号発生器の構成を示す図であ
る。図において、複数（＝Ｎ）段のシフトレジスタ３１
の並列出力Ｄ1〜ＤNはそれぞれスイッチ３２1〜３２Nを
介して半加算器３３の対応した入力に接続され、その出
力はシフトレジスタ３１の直列入力に接続される。スイ
ッチ３２1〜３２Nの制御入力にはコントローラ２１の制
御出力が接続され、シフトレジスタ３１の最終段の出力
はレーザ発振器８２の変調入力と相関器２３の基準入力
とに接続される。
る。図において、複数（＝Ｎ）段のシフトレジスタ３１
の並列出力Ｄ1〜ＤNはそれぞれスイッチ３２1〜３２Nを
介して半加算器３３の対応した入力に接続され、その出
力はシフトレジスタ３１の直列入力に接続される。スイ
ッチ３２1〜３２Nの制御入力にはコントローラ２１の制
御出力が接続され、シフトレジスタ３１の最終段の出力
はレーザ発振器８２の変調入力と相関器２３の基準入力
とに接続される。
【００１９】なお、本実施例と図１に示すブロック図と
の対応関係については、レーザ距離計測器２０1 〜２０
n にそれぞれ搭載されたレーザ発振器８２および符号発
生器２２は光源１１1 〜１１n に対応し、ミラー７
２1 、７２2 は走査手段１３に対応し、レーザ距離計測
器２０1 〜２０n にそれぞれ搭載された光検出器８３は
復調手段１５1 〜１５n に対応し、同様に相関器２３は
相関処理手段１７1 〜１７ n に対応し、コントローラ２
１は処理手段１９に対応する。
の対応関係については、レーザ距離計測器２０1 〜２０
n にそれぞれ搭載されたレーザ発振器８２および符号発
生器２２は光源１１1 〜１１n に対応し、ミラー７
２1 、７２2 は走査手段１３に対応し、レーザ距離計測
器２０1 〜２０n にそれぞれ搭載された光検出器８３は
復調手段１５1 〜１５n に対応し、同様に相関器２３は
相関処理手段１７1 〜１７ n に対応し、コントローラ２
１は処理手段１９に対応する。
【００２０】図４は、本実施例の動作を説明する図であ
る。以下、図２〜図４を参照して本実施例の動作を説明
する。コントローラ２１は、例えば、上述した段数Ｎが
「１６」である場合には、図５(a) に示す状態の内、何
れか１つを重複することなく選択してそれぞれレーザ距
離計測器２０1 〜２０n の符号発生器２２に設定する。
符号発生器２２では、このような状態に対応させてスイ
ッチ３２1 〜３２16の接点の断続状態の組み合わせが設
定される。なお、以下では、簡単のためレーダ距離計測
器２０1〜２０nに設けられたシフトレジスタ３１の段数
ｎが「３」であるものとする。
る。以下、図２〜図４を参照して本実施例の動作を説明
する。コントローラ２１は、例えば、上述した段数Ｎが
「１６」である場合には、図５(a) に示す状態の内、何
れか１つを重複することなく選択してそれぞれレーザ距
離計測器２０1 〜２０n の符号発生器２２に設定する。
符号発生器２２では、このような状態に対応させてスイ
ッチ３２1 〜３２16の接点の断続状態の組み合わせが設
定される。なお、以下では、簡単のためレーダ距離計測
器２０1〜２０nに設けられたシフトレジスタ３１の段数
ｎが「３」であるものとする。
【００２１】シフトレジスタ３１は、起動時に「000 」
以外のビットパターンが初期値として設定され、スイッ
チ３２1 〜３２3 の接点に応じて決定される系列のＭ系
列（最長線型）符号（例えば、図５(b) に示すように、
上述した初期値「111 」に対して「11100101」）を７
（＝2N−１）ビットの周期で出力する。このようにして
生成されるＭ系列符号の自己相関特性については、一般
に、図６に示すように、論理値が一致するビットの数と
反対に不一致であるビットの数との差で定義される相関
値は、同相のときには「７（＝2N−１）」であるが、そ
の他の場合には「−１」となる。また、同一系列内で異
なるＭ系列符号間の相互相関特性については、一般に、
これらの符号間の位相差の如何にかかわらず符号長に対
して十分小さな値となる。
以外のビットパターンが初期値として設定され、スイッ
チ３２1 〜３２3 の接点に応じて決定される系列のＭ系
列（最長線型）符号（例えば、図５(b) に示すように、
上述した初期値「111 」に対して「11100101」）を７
（＝2N−１）ビットの周期で出力する。このようにして
生成されるＭ系列符号の自己相関特性については、一般
に、図６に示すように、論理値が一致するビットの数と
反対に不一致であるビットの数との差で定義される相関
値は、同相のときには「７（＝2N−１）」であるが、そ
の他の場合には「−１」となる。また、同一系列内で異
なるＭ系列符号間の相互相関特性については、一般に、
これらの符号間の位相差の如何にかかわらず符号長に対
して十分小さな値となる。
【００２２】レーザ発振器８２はこのようなＭ系列符号
によりその発振出力を断続し、ミラー７２1 、７２2 は
このように断続して出射されたレーザ光を従来例と同様
にして方位走査する。
によりその発振出力を断続し、ミラー７２1 、７２2 は
このように断続して出射されたレーザ光を従来例と同様
にして方位走査する。
【００２３】光検出器８３は、このような方位走査の範
囲内に位置する物体から反射されたレーザ光の内、ミラ
ー７２2 、７２1 を介して受光された反射レーザ光を光
−電変換して２値化する。相関器２３は、符号発生器２
２から与えられるＭ系列符号を基準として上述した２値
化により得られた信号が示すビット列の各位相における
相関値を比較し、その相関値が上述した自己相関特性に
応じた最大値（例えば、「７」）をとる反射レーザ光の
位相（図４）をクロック周期の整数倍値を示すシフト
量としてを求める。相関器２３では、並行して稼働する
複数のレーザ距離計測器２０1 〜２０n から出射された
同一波長のレーザ光の干渉成分も図４に示すように与え
られるが、このような干渉成分は、これらのレーザ距離
計測器の符号発生器２２から生成されるＭ系列符号がそ
れぞれコントローラ２１の制御の下で同一系列内の異な
る符号に設定されるので、上述した自己相関特性と相互
相関特性とに応じて抑圧される。
囲内に位置する物体から反射されたレーザ光の内、ミラ
ー７２2 、７２1 を介して受光された反射レーザ光を光
−電変換して２値化する。相関器２３は、符号発生器２
２から与えられるＭ系列符号を基準として上述した２値
化により得られた信号が示すビット列の各位相における
相関値を比較し、その相関値が上述した自己相関特性に
応じた最大値（例えば、「７」）をとる反射レーザ光の
位相（図４）をクロック周期の整数倍値を示すシフト
量としてを求める。相関器２３では、並行して稼働する
複数のレーザ距離計測器２０1 〜２０n から出射された
同一波長のレーザ光の干渉成分も図４に示すように与え
られるが、このような干渉成分は、これらのレーザ距離
計測器の符号発生器２２から生成されるＭ系列符号がそ
れぞれコントローラ２１の制御の下で同一系列内の異な
る符号に設定されるので、上述した自己相関特性と相互
相関特性とに応じて抑圧される。
【００２４】このようにして求められたシフト量は、レ
ーザ発振器８２（レーザ距離計測器）からハーフミラー
８６、ミラー７２1 、７２2 を介して上述した物体に至
る往路と、その物体からミラー７２2 、７２1 およびハ
ーフミラー８６を介して光検出器８３に至る復路とにお
けるレーザ光の飛行時間に比例した値となり、その飛行
時間との間には 飛行時間＝シフト量×クロック周期 ・・・ の式が成立する。さらに、上述した往路が復路と同じ距
離である場合には、各レーザ距離計測器から物体までの
距離は、 距離＝飛行時間×光の速度÷２ ・・・ の式で与えられる。したがって、コントローラ２１は、
上式、に基づいて物体までの距離を求めることがで
きる。
ーザ発振器８２（レーザ距離計測器）からハーフミラー
８６、ミラー７２1 、７２2 を介して上述した物体に至
る往路と、その物体からミラー７２2 、７２1 およびハ
ーフミラー８６を介して光検出器８３に至る復路とにお
けるレーザ光の飛行時間に比例した値となり、その飛行
時間との間には 飛行時間＝シフト量×クロック周期 ・・・ の式が成立する。さらに、上述した往路が復路と同じ距
離である場合には、各レーザ距離計測器から物体までの
距離は、 距離＝飛行時間×光の速度÷２ ・・・ の式で与えられる。したがって、コントローラ２１は、
上式、に基づいて物体までの距離を求めることがで
きる。
【００２５】このように本実施例によれば、方位走査を
行う機構系の構成を変更せず、かつ複数のレーザ距離計
測器間の光学的な干渉を回避しつつこれらの計測器を並
行して稼働させることにより、精度を保ちつつ共通の画
像処理を施すことが可能なレンジデータを高速に取得す
ることができる。
行う機構系の構成を変更せず、かつ複数のレーザ距離計
測器間の光学的な干渉を回避しつつこれらの計測器を並
行して稼働させることにより、精度を保ちつつ共通の画
像処理を施すことが可能なレンジデータを高速に取得す
ることができる。
【００２６】なお、本実施例では、レーザ発振器８２か
ら出射されるレーザ光の輝度を変調するためにＭ系列符
号を用いているが、本発明は、このような符号に限定さ
れず、符号長の周期で先鋭な自己相関特性を有し、かつ
同一系列内の他の符号との相互相関特性が自己相関値の
先頭値に比べて十分小さな値となる符号であれば、どの
ような符号を用いてもよい。
ら出射されるレーザ光の輝度を変調するためにＭ系列符
号を用いているが、本発明は、このような符号に限定さ
れず、符号長の周期で先鋭な自己相関特性を有し、かつ
同一系列内の他の符号との相互相関特性が自己相関値の
先頭値に比べて十分小さな値となる符号であれば、どの
ような符号を用いてもよい。
【００２７】また、本実施例では、レーザ発振器８２か
ら出射されるレーザ光を上述したＭ系列符号により断続
する変調方式を採用しているが、本発明は、このような
変調方式に限定されず、例えば、レーザ光の輝度をアナ
ログ領域で可変したり、レーザ光の位相や波長を可変す
る変調方式を用いた場合にも同様に適用可能である。
ら出射されるレーザ光を上述したＭ系列符号により断続
する変調方式を採用しているが、本発明は、このような
変調方式に限定されず、例えば、レーザ光の輝度をアナ
ログ領域で可変したり、レーザ光の位相や波長を可変す
る変調方式を用いた場合にも同様に適用可能である。
【００２８】さらに、本実施例では、相関器２３はディ
ジタル処理により最大相関値を検出しているが、本発明
は、このような処理方式に限定されず、アナログ処理に
より同様の相関処理を施す方法を用いてもよい。
ジタル処理により最大相関値を検出しているが、本発明
は、このような処理方式に限定されず、アナログ処理に
より同様の相関処理を施す方法を用いてもよい。
【００２９】また、本実施例では、レーザ光を用いた
が、本発明は、所望の精度のレンジデータが得られるな
らば、どのような光を用いてもよい。さらに、本実施例
では、符号発生器２２から出力される符号の速度につい
ては特に限定されていないが、要求されるレンジデータ
の取得速度および精度が満足されるならば、どのような
値に設定してもよい。
が、本発明は、所望の精度のレンジデータが得られるな
らば、どのような光を用いてもよい。さらに、本実施例
では、符号発生器２２から出力される符号の速度につい
ては特に限定されていないが、要求されるレンジデータ
の取得速度および精度が満足されるならば、どのような
値に設定してもよい。
【００３０】また、本実施例では、コントローラ２１は
上式、に示す算術演算により逐次物体の距離を求め
ているが、本発明は、このような方法に限定されず、例
えば、上述したシフト量に対応した距離を予め算出して
所定のメモリ上にテーブルとして格納し、そのテーブル
の内容を相関器２３から与えられるシフト量に基づいて
参照する方法を用いてもよい。
上式、に示す算術演算により逐次物体の距離を求め
ているが、本発明は、このような方法に限定されず、例
えば、上述したシフト量に対応した距離を予め算出して
所定のメモリ上にテーブルとして格納し、そのテーブル
の内容を相関器２３から与えられるシフト量に基づいて
参照する方法を用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、方位走査
される複数の光を急峻な自己相関特性と平坦な相互相関
特性とを有する同一符号系列内の異なる符号により変調
し、方位走査の範囲内に位置する物体からの反射光にこ
のような相関特性に基づく相関検出を行ってその反射光
の位相を算出することにより、これらの複数の光間の光
学的な干渉を抑圧しつつ並列にレンジデータを取得す
る。
される複数の光を急峻な自己相関特性と平坦な相互相関
特性とを有する同一符号系列内の異なる符号により変調
し、方位走査の範囲内に位置する物体からの反射光にこ
のような相関特性に基づく相関検出を行ってその反射光
の位相を算出することにより、これらの複数の光間の光
学的な干渉を抑圧しつつ並列にレンジデータを取得す
る。
【００３２】すなわち、上述した干渉の影響を最小限に
抑えて方位走査の単位走査幅当たりに多くのレンジデー
タを取得することができるので、精度を保持しつつレン
ジファインダの高速化がはかられ、このようなレンジフ
ァインダを搭載したロボットその他の機器では性能が高
められる。
抑えて方位走査の単位走査幅当たりに多くのレンジデー
タを取得することができるので、精度を保持しつつレン
ジファインダの高速化がはかられ、このようなレンジフ
ァインダを搭載したロボットその他の機器では性能が高
められる。
【図１】本発明の原理ブロック図である。
【図２】本発明の一実施例を示す図である。
【図３】符号発生器の構成を示す図である。
【図４】本実施例の動作を説明する図である。
【図５】符号発生器の動作を説明する図である。
【図６】Ｍ系列符号の自己相関特性を示す図である。
【図７】従来のレンジファインダの構成例を示す図であ
る。
る。
【図８】レーザ距離計測器の内部構成を示す図である。
【図９】物体の位置が検出される原理を説明する図であ
る。
る。
【図１０】複数のレーザ距離計測器を用いたレンジファ
インダの構成を示す図である。
インダの構成を示す図である。
１１ 光源 １３ 走査手段 １５ 復調手段 １７ 相関処理手段 １９ 処理手段 ２０，７１ レーザ距離計測器 ２１，８１ コントローラ ２２ 符号発生器 ２３ 相関器 ３１ シフトレジスタ ３２ スイッチ ３３ 半加算器 ７２ ミラー ８２ レーザ発振器 ８３ 光検出器 ８４ 位相検出器 ８５ オシレータ ８６ ハーフミラー
Claims (1)
- 【請求項１】 自己相関特性が急峻であり、かつ同一符
号系列内の異なる符号との相互相関値が小さな個別の符
号により変調処理を施した光を出射する光源（１１1 〜
１１n ）と、 前記光源（１１1 〜１１n ）から出射された光を方位走
査する走査手段（１３）と、 前記方位走査された光に応じてその走査の範囲内に位置
する物体から反射された光を前記走査手段（１３）を介
して取り込んで復調し、前記符号を復元する復調手段
（１５1 〜１５n ）と、 前記復調手段（１５1 〜１５n ）によって復元された符
号について、個別に前記変調処理に用いられた符号に対
する相関値が最大となる位相を求める相関処理手段（１
７1 〜１７n ）と、 前記相関処理手段（１７1 〜１７n ）によって求められ
た位相を前記方位走査に同期して検出し、その走査の範
囲内に位置する各物体の位置を求める処理手段（１９）
とを備えたことを特徴とするレンジファインダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4226165A JPH0675050A (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | レンジファインダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4226165A JPH0675050A (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | レンジファインダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0675050A true JPH0675050A (ja) | 1994-03-18 |
Family
ID=16840891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4226165A Withdrawn JPH0675050A (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | レンジファインダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0675050A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016014665A (ja) * | 2014-07-03 | 2016-01-28 | アドヴァンスド サイエンティフィック コンセプツ，イン | 密集環境のｌａｄａｒセンサ |
| WO2019188639A1 (ja) * | 2018-03-27 | 2019-10-03 | パイオニア株式会社 | 制御装置、照射装置、制御方法、およびコンピュータプログラム |
| JP2019215320A (ja) * | 2018-04-09 | 2019-12-19 | ジック アーゲー | 光電センサ並びに物体の検出及び距離測定方法 |
| JP2021518562A (ja) * | 2018-03-15 | 2021-08-02 | メトリオ センサーズ アイエヌシー． | 撮像ｌｉｄａｒシステムの性能を改善するためのシステム、装置、及び方法 |
| JP2023512371A (ja) * | 2020-12-30 | 2023-03-27 | リサーチ コーポレーション ファウンデーション オブ ヨンナム ユニバーシティ | ライダーセンサ装置およびレーザー信号の送出方法 |
-
1992
- 1992-08-25 JP JP4226165A patent/JPH0675050A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016014665A (ja) * | 2014-07-03 | 2016-01-28 | アドヴァンスド サイエンティフィック コンセプツ，イン | 密集環境のｌａｄａｒセンサ |
| JP2021518562A (ja) * | 2018-03-15 | 2021-08-02 | メトリオ センサーズ アイエヌシー． | 撮像ｌｉｄａｒシステムの性能を改善するためのシステム、装置、及び方法 |
| WO2019188639A1 (ja) * | 2018-03-27 | 2019-10-03 | パイオニア株式会社 | 制御装置、照射装置、制御方法、およびコンピュータプログラム |
| US11971504B2 (en) | 2018-03-27 | 2024-04-30 | Pioneer Corporation | Control device, irradiation device, control method, and computer program |
| JP2019215320A (ja) * | 2018-04-09 | 2019-12-19 | ジック アーゲー | 光電センサ並びに物体の検出及び距離測定方法 |
| JP2023512371A (ja) * | 2020-12-30 | 2023-03-27 | リサーチ コーポレーション ファウンデーション オブ ヨンナム ユニバーシティ | ライダーセンサ装置およびレーザー信号の送出方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991102 |