JPH0688872A - 目標の距離を測定する装置 - Google Patents

目標の距離を測定する装置

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JPH0688872A
JPH0688872A JP13142291A JP13142291A JPH0688872A JP H0688872 A JPH0688872 A JP H0688872A JP 13142291 A JP13142291 A JP 13142291A JP 13142291 A JP13142291 A JP 13142291A JP H0688872 A JPH0688872 A JP H0688872A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は目標の距離を測定する装置を提供す
る。 【構成】 本発明の目標距離測定装置は、送信回路と、
第1の受信回路と、第2の受信回路と、充/放電回路
と、スイッチングゲートと、アナログ・ディジタル変換
器と、マイクロプロセッサ及びモニタとからなる。送信
回路から発せられる変調パルス信号は充/放電回路の充
電を始める第1の受信回路により受信される。変調パル
ス信号が反射物から反射される時、それは第2の受信回
路で受信され、第2の受信回路は充/放電回路のコンデ
ンサの充電を停止させるよう停止信号を受信する。スイ
ッチングゲート、アナログ・ディジタル変換器、マイク
ロプロセッサの制御下での充電時間の期間を計算するこ
とにより、目標物の距離が測定される。更に、第2の受
信回路により受信された変調パルス信号は、受信された
赤外線が送信回路により初めに発せられた変調信号であ
るかどうかを決定するようマイクロプロセッサにより受
信される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【従来の技術】本発明は変調されたパルス信号を目標に
向けて発し、目標から測定装置に戻る反射信号を受信す
るまでの時間間隔を計算することにより目標の距離を測
定する装置に係る。
【0002】レーダ波、光波赤外線、レーザビーム等の
ような高速伝送電磁波を測定する従来の方法は、一般的
に下記の2つのタイプを含む:(1)HF電磁波又は光
波をパルスの形で放出し、パルスの放出と波の復帰数の
カウンタによる計算との間の周波数値を測定し、次に値
を時間値に変換し;又は陰極線オシログラフにより示さ
れた光点幅から時間値を計算する。これは「パルスドレ
ーダ」法として公知である。(2)HF連続波の周波数
を変更するのに所定の比を用い、次に反射した信号の周
波数を放出信号の周波数と比較する。これは「周波数変
調連続波レーダ」法として公知である。しかし、300
−3,000MHzのUHF又は3,000−30,00
0MHzのSHF、又は更に高い周波数が送信及び反射す
るよう波により必要とされる時間を測定し、正確な伝送
時間を得るのに必要とされるよう光波又は電磁波の速度
は非常に速い(C=3×108 M/秒)ので、この波は
1cmから100cmの短い距離に対し用いられる。しか
し、かかるUHF又はSHFの発電回路は、非常に高価
な部品で構成され、非常に厳密な環境制限を受ける。従
って、それは普通の状況では広く適用されえない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主目
的は、目標物と本発明内の赤外線、レーザビーム、レー
ダ波、等の伝送時間を計算することによって目標物の距
離を測定することができる測定装置を提供することであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は下記を特徴とす
る:(1)SHFシステムを必要としない回路、低コス
ト、単純配線、少ない容量、及び通常環境に適してお
り、(2)赤外線、レーザビーム、レーダ波等のような
異なる周波数を有するパルスの伝送時間を測定し、決定
する機能を有する。
【0005】
【実施例】本発明の特定の実施例を以下図面を参照して
説明する。
【0006】図1を参照するに、本発明の伝送回路はト
ランジスタQ3、抵抗器R0 及び赤外光放射ダイオード
Lとからなる。変調パルス信号は、マイクロプロセッサ
U1により供給され、変調された赤外線パルス信号を放
出するよう赤外光放射ダイオードLを制御するようトラ
ンジスタQ3により増幅される。
【0007】図2は、伝送回路、第1の受信回路、第2
の受信回路、充/放電回路、アナログ・ディジタル変換
器U2、マイクロプロセッサU1、スイッチングゲート
U3及びモニタMを含む本発明の回路配置を示す。この
回路配置では、第1の受信回路は:第1の赤外光検出器
LD1;抵抗R8,R5及びR6;トランジスタQ1;
第1の電界効果トランジスタG1からなる。第2の受信
回路は:第2の赤外光検出器LD2;抵抗R7,R4,
R3及びR2;トランジスタQ2及び第2の電界効果ト
ランジスタG2からなる。充/放電回路は抵抗Rと第1
の電界効果トランジスタG1と直列に接続されたコンデ
ンサCとからなる。
【0008】動作時、伝送回路の赤外光放射ダイオード
LはマイクロプロセッサU1の制御下で変調されたパル
ス信号を発する。第1の赤外光検出器LD1が伝送回路
の赤外光放射ダイオードLにより放射された赤外線パル
ス信号を検出する時、電流は放出路に面する第1の赤外
光検出器LD1を通って流れる。この電流は、トランジ
スタQ1のベース・エミッタB−E接合を通って流れ、
そのコレクタ・エミッタC−E接合を導通にする。第1
の電界効果トランジスタG1のゲート・ソースG−S接
合は導通になり、そのドレーン・ソースD−S接合を導
通にする。この時、ソース電圧EはコンデンサCを充電
する。
【0009】赤外線が反射物により反射される時、反射
路に面する第2の赤外光検出器LD2により検出され、
それを通って電流が流れるのを可能にする。この電流
は、トランジスタQ2のB−E接合を通って流れ、第2
の電界効果トランジスタG2のD−S接合が導通となる
ようそのC−E接合を介して第2の電界効果トランジス
タG2をスイッチオンするよう電流を流す。この時に、
第1の赤外光検出器LD1により生じた電流はトランジ
スタQ1の代りに第2の電界効果トランジスタQ2を通
って流れ、それによりトランジスタQ1のC−E接合を
開回路にする。第1の電界効果トランジスタのゲートG
とソースSとの間の閾値電圧が消失する時、第1の電界
効果トランジスタG1のD−S接合は開回路になる。そ
の結果、充/放電回路の充電は停止し、第2の電界効果
トランジスタG2からの信号は、抵抗R10を通って流
れ、マイクロプロセッサU1で受信するためこれを伝え
るようスイッチングゲートU3を作動する信号を発し、
充/放電回路のコンデンサCから電流がアナログ・ディ
ジタル変換器U2に流れるようにする。アナログ・ディ
ジタル変換器U2はコンデンサCの充電電圧をディジタ
ル信号に変換する。マイクロプロセッサU1は更にコン
デンサCの充電時間tを計算する。この時間tは、赤外
光放出ダイオードLから放出される点から、反射物によ
り反射され、第2の赤外光検出器LD2により受信され
る点への赤外線により用いられる伝送時間を示す。マイ
クロプロセッサU1が計算を終了した後、時間tを表示
用モニタMに送る。一方、そのゲートの別な組を起動す
るよう信号をスイッチングゲートU3に再び送り、これ
によりコンデンサCの電圧は抵抗R9を通って放電され
る。トランジスタQ2のC−E接合がなされる時、マイ
クロプロセッサU1は又、第2の赤外光検出器LD2に
より受信された赤外線が初めに発せられた変調信号であ
るかどうかを決定し、更に伝送時間の正確性を決定する
よう、第2の赤外光検出器LD2により送られた変調パ
ルス信号をトランジスタQ2を介して直接に受信しても
よい。
【0010】図3は充/放電回路とスイッチングゲート
U3との間の関係を示す。ここに示す如く、第1の電界
効果トランジスタG1が導通である時、ソース電圧Eは
充/放電回路のコンデンサCを直接に充電する。この時
にコンデンサCの充電電圧をVcとすると、次式が成り
立つ。
【0011】 Vc=E*[1−e(-t/RC) ]、Vr=E*e(-t/RC) ここで、VcはコンデンサCに亘る過渡電圧;Eはソー
ス電圧;Vrは抵抗器Rに亘る過渡電圧;eは自然対数
の基数、約2.718;RCは時定数であり、抵抗Ωと
キャパシタンスfの積である。 第2の電界効果トランジスタG2が導通される時、コン
デンサCの充電は停止し、マイクロプロセッサU1はス
イッチングゲートU3がコンデンサCの充電電圧を測定
用アナログ・ディジタル変換器U2へ送り出すのを可能
とする。
【0012】図4はアナログ・ディジタル変換器U2の
回路を示す。ここに示す如く、コンデンサCにより送り
出された過渡電圧Vcはアナログ・ディジタル変換器U
2で受信され、計算用マイクロプロセッサU1に送られ
るディジタル信号に該変換器で変換される。図では、V
Rは各素子の遅延時間を調整する可変抵抗である。反射
物が、赤外光放出ダイオードLが光を第2の赤外光検出
器LD2に直接に反射する位置に置かれる場合、これに
より該検出器と第1の赤外光検出器LD1同時に作用す
る。この点で、ゼロ値はモニタM上に表示ささる。さも
なければ、図示のものは素子の遅延時間であり、可変抵
抗器VRの抵抗値を調整することによりゼロに復帰され
る。
【0013】図5はマイクロプロセッサU1の回路を示
す。データバスD0 −D9 はアナログ・ディジタル変換
器U2に接続される。マイクロプロセッサU1の制御ピ
ン11はコンデンサCとアナログ・ディジタル変換器U
2を接続するようスイッチングゲートU3を制御するよ
う信号を送るのに用いられ、これによりアナログ・ディ
ジタル変換器U2はコンデンサCの充電電圧を読取りう
る。制御ピン12は、コンデンサCと抵抗R9を接続す
るようスイッチングゲートU3を制御する信号を送るの
に用いられ、これにより、コンデンサCの充電された電
圧は抵抗R9を通って放電される。制御ピン13は、コ
ンデンサCとアナログ・ディジタル変換器U2をスイッ
チングゲートU3を介して接続する時を決定するよう第
2の電界効果トランジスタG2により送られた信号を受
信するのに用いられる。制御ピン14は、第2の赤外光
検出器LD2により受信された赤外線が送信回路自体に
より発せられるかどうかを決定するようトランジスタQ
2を介して第2の赤外光検出器LD2により送信された
変調信号を受信するのに用いられる。
【0014】最後に、図6は本発明のマイクロプロセッ
サにより用される変調モードの波形を示す。これに示す
如く、0.5ms変調識別波が1ms速続波の後に続
く。図2を再び参照するに、第1の赤外光ダイオードL
D1が速続波の前端を受信する時、充/放電回路は、す
ぐ充電を開始し、同じ波が第2の赤外光ダイオードLD
2に反射される時充電を停止する。しかし、パルス信号
は、受信した波が初めに発せられた波であるかどうかを
決定するようトランジスタQ2から抵抗R11を介して
マイクロプロセッサU1へ帰還される。図から、充電す
るのに用いられた波に対する速続時間が発せられるのに
用いられた同じ波により使われ反射される時間即ち送信
時間より長くなければならないことが分かる。測定され
た送信時間が更に長い場合、充電用波はマイクロプロセ
ッサのソフトウェアにより制御されうるよう長くさるべ
きである。
【0015】本発明は種々の産業用途に適用されうる。
いくらかの例は、時間を示すようデコーディングモータ
を直接駆動し;自動式カメラの自動集点合わせを実行す
るよう他のモータを駆動し;又は他の動き等を実行する
ため制御目的用マイクロプロセッサに信号を直接送信す
るために、回路の容量性電圧を用いることである。電磁
ソースから出されたパルスと充電及び放電時間を制御す
るため反射物から反射された同パルスを別々に受信する
よう(望ましい実施例で示されたLD1及びLD2のよ
うな)2つの受信器を用いる全ての場合に対し、コンデ
ンサ又は抵抗の過渡電圧をチェックし読取ること、及び
制御を達成するため表示値を用いること、測定すること
等は本発明の範囲に含まれるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の伝送回路を示す図である。
【図2】本発明の回路配置を示す図である。
【図3】本発明の充/放電回路を示す図である。
【図4】本発明のアナログ・ディジタル変換器を示す図
である。
【図5】本発明のマイクロプロセッサ回路とその制御ラ
インを示す図である。
【図6】本発明に用いられる変調パルス信号を示す図で
ある。
【符号の説明】
B−E ベース・エミッタ C−E コレクタ・エミッタ C コンデンサ D−S ドレイン・ソース E ソース電圧 f キャパシタンス G ゲート G1,G2 電界効果トランジスタ L 赤外光放出ダイオード LD1,LD2 赤外光検出器 M モニタ S ソース t 時間 Q トランジスタ R 抵抗 U1 マイクロプロセッサ U2 アナログ・ディジタル変換器 U3 スイッチングゲート Vc 過渡電圧 VR 可変抵抗

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 変調されたパルス信号を送信する手段
    と;該送信手段により送信された該変調されたパルス信
    号を受信する第1の光検出器と、該第1の光検出器によ
    り制御されて導通となり、ドレーン・ソース電流を生ず
    る第1の電界効果トランジスタとを有する第1の受信回
    路手段と;目標から反射信号を受信する該第1の受信手
    段の該第1の光検出器と直列に接続された第2の光検出
    器と、該第2の光検出器により制御されて導通になり該
    第1の電界効果トランジスタの導電性をターンオフする
    第2の電界効果トランジスタとを有する第2の受信手段
    と;抵抗と直列に接続され、該第1の受信手段の該第1
    の電界効果トランジスタに接続されたコンデンサを有
    し、該コンデンサは該第1の電界効果トランジスタが導
    通になる時該ドレーン・ソース電流で充電され、該第2
    の電界効果トランジスタが、目標の距離を示す充電され
    た静電圧になる時充電が停止される充/放電回路手段
    と;該充電された電圧を該充/放電回路手段の該コンデ
    ンサに亘ってディジタル化電圧に変換するアナログ・デ
    ィジタル変換手段と;測定動作を制御し、送信手段から
    該目標への該変調されたパルス信号の伝達時間を示す該
    ディジタル化電圧を受信し、処理するマイクロプロセッ
    サと;該マイクロプロセッサにより制御され、該充/放
    電回路手段と該充電された静電圧を該コンデンサを介し
    て該アナログ・ディジタル変換手段に結合する該アナロ
    グ・ディジタル変換手段とに接続されたスイッチングゲ
    ート制御手段とからなり、変調されたパルス信号を目標
    に放出し、目標から測定装置に戻る反射信号を受信する
    までの時間間隔を計算することにより目標の距離を測定
    する装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113075673A (zh) * 2021-03-22 2021-07-06 深圳市德明新微电子有限公司 一种测距传感器及测距方法

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CN113075673B (zh) * 2021-03-22 2024-05-03 深圳市德明新微电子有限公司 一种测距传感器及测距方法

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