JPH0735860A - レーザ測遠機 - Google Patents

レーザ測遠機

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JPH0735860A
JPH0735860A JP20207593A JP20207593A JPH0735860A JP H0735860 A JPH0735860 A JP H0735860A JP 20207593 A JP20207593 A JP 20207593A JP 20207593 A JP20207593 A JP 20207593A JP H0735860 A JPH0735860 A JP H0735860A
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JP
Japan
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light
pulsed laser
laser
reflected
laser light
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Pending
Application number
JP20207593A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiro Asakawa
義博 浅川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特別な光学部品を用いることなく、簡単な構
成で正確な近距離測定を可能にする単眼光学系レーザ測
遠機を提供する。 【構成】 単眼光学系を通してパルスレーザ光が出射す
ると共にその反射パルスレーザ光が入射し、その反射パ
ルスレーザ光がシャッタを通して受光器によって検出さ
れる。そのシャッタは、パルスレーザ光を出力するタイ
ミングに合わせて所定時間だけクローズ状態となり、こ
れによって単眼光学系を構成する光学部品で反射された
まわり込み光の受光器への入射が防止され、受光器の出
力信号は暗レベルに維持される。パルスレーザ光の出力
から所定時間が経過すると、シャッタは光を通過させる
オープン状態となり、反射パルスレーザ光が受光器に到
達する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はパルスレーザ光を利用し
たレーザ測遠機に係り、特に単眼光学系を有するレーザ
測遠機に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザ測遠機は、その測定対象によって
各種開発されている。たとえば、比較的短い距離を正確
に測定する方法としては干渉法や変調法が知られてお
り、長距離測定としては、高出力のパルスレーザ光を用
いたエコー法が知られている。
【0003】パルスエコー法は、パルスレーザ光を遠方
の測定対象物に反射させ、その往復に要する時間を測定
することによって、対象物までの距離を測定するもので
ある。図3に、このようなパルスエコー法のレーザ測遠
機を用いた距離測定の一例を示す。
【0004】同図に示すシステムは、単眼光学系を有す
るレーザ測遠機である。この単眼光学系を有するレーザ
測遠機は送信光と受信光との光軸が同一であり、構造的
な制限がある場合あるいは視差(パララクス)の問題が
生じる場合に利用されるレーザ測遠機である。
【0005】図3において、測定対象物10までの距離
を測定する場合、まず、レーザ発振器1から出力するQ
スイッチング・パルスレーザ光(11a)は、光軸合成
ミラー2、更にプリズム3を透過して、測定対象物10
に到達する。
【0006】測定対象物10において反射したパルスレ
ーザ光(13a)は、再びプリズム3を透過し(12
a)、光軸合成ミラー2、折返しミラー4、及び集光レ
ンズ5を通して受光器6に到達する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような単眼光学系を有するレーザ測遠機では、測定対象
物10で反射したレーザ光とプリズム3などの光学部品
で反射したレーザ光(以下、「まわり込み光」とい
う。)とが同一光軸を通って受光器6に入射するため
に、まわり込み光が先に受光器6に入射して受光器の出
力を飽和させてしまい、近距離の測定が不可能になると
いう問題点を有していた。この点を図面を用いて更に詳
細に説明する。
【0008】図3において、レーザ発振器1から出力
し、光軸合成ミラー2を透過したパルスレーザ光(送信
時の12a)と、測定対象物10で反射して再びプリズ
ム3を透過した反射パルスレーザ光(受信時の12a)
とは同一光軸である。したがって、レーザ発振器1から
出力され、その一部がプリズム3やその他の光学部品に
よって反射されたまわり込み光(12b)は、測定対象
物10で反射されたパルスレーザと全く同じ光路を経由
(14b〜16b)して受光器6に到達する。
【0009】なお、図中実線で示した反射パルスレーザ
光(12a,14a〜16a)の光軸と、破線で示した
まわり込み光(12b,14b〜16b)の光軸とは、
説明の都合で分離して示されているが、実際は同一光軸
である。
【0010】図4は、測定対象物10からの反射パルス
レーザ光とまわり込み光とによる受光器6の出力波形図
である。
【0011】まず、レーザ発振器1が時刻toでレーザ
光を出力すると、まわり込み光が受光器6に入力する。
まわり込み光は、光学部品で反射して直接受光器に入力
するために、反射パルスレーザ光に比べて非常に強い光
であり、受光器6の出力16(図中の破線)は時刻to
直後に飽和状態となる。このために、レーザ発振器1か
らのパルスレーザ光が立ち下がっても、受光器6の出力
は即座に立ち下がらない。
【0012】一方、測定対象物10で反射したパルスレ
ーザ光も単眼光学系を通して受光器6に入力するが、測
定対象物10が遠くにある場合は、往復に時間を要する
ために、受光器6のまわり込み光出力16が十分低下し
た状態で、反射パルスレーザ光が受光器6に入力する。
この場合は、パルスレーザ出力時toから十分離れてい
るために、距離測定が可能である。
【0013】しかし、測定対象物10が近距離にある場
合には、レーザ発振器1から出力されたパルスレーザ光
が、測定対象物10で反射して受光器6に到達するまで
の時間が短い。このために、まわり込み光によって飽和
状態となった受光器6の出力16が下がり切らない間
に、反射パルスレーザ光が受光器6に入力してしまう。
このために、反射パルスレーザ光による受光器出力17
はまわり込み光出力16によって全く識別不可能とな
り、その結果、近距離の測定が不可能となる。
【0014】このような問題を解決する方法としては、
プリズムなどの光学系の入射面を光軸に対して傾けて反
射光が受光器に到達しないようにするもの、あるいは反
射面を制御して反射光を阻止する構成(特開平2−10
2412号公報)などがある。しかし、このような方法
は構成が複雑であり、更に光学部品の透過率の仕様を厳
しくする必要がある等、装置全体が高価になるという問
題もある。
【0015】このように、単眼光学系を有する従来のレ
ーザ測遠機では、安価な光学部品を用いて、正確な近距
離測定ができなかった。
【0016】そこで、本発明の目的は、特別な光学部品
を用いることなく、簡単な構成で正確な近距離測定を可
能にするレーザ測遠機を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザ測遠機
は、パルスレーザ光を出力するレーザ発振手段と、前記
パルスレーザ光が前記対象物へ向けて出射し、その対象
物からの反射パルスレーザ光が入射する単眼光学系と、
前記単眼光学系を通して前記反射パルスレーザ光を受光
し電気信号に変換する受光手段と、前記レーザ発振手段
が前記パルスレーザ光を出力するタイミングに合わせ
て、前記受光手段へ入射する光を所定時間だけ遮断する
遮光手段と、からなることを特徴とする。
【0018】
【作用】レーザ発振手段がパルスレーザ光を出力するタ
イミングに合わせて(又は直前に)、遮光手段によって
受光手段に入射する光が遮断される。これによって、単
眼光学系を構成する光学部品で反射されたまわり込み光
の受光手段への入射が防止され、受光手段の出力信号は
暗レベルに維持される。
【0019】パルスレーザ光の出力から所定時間が経過
すると、遮光手段は光を通過させるオープン状態とな
り、測定対象物で反射した反射パルスレーザ光が受光手
段に到達する。
【0020】
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の実施例
を説明する。
【0021】図1は、本発明による単眼光学系を有する
レーザ測遠機の一実施例を示す構成図である。なお、図
3において使用した符号と同じものは、同じ部分を表
す。
【0022】同図において、レーザ発振器1は、Qスイ
ッチングにより高出力のパルスレーザ光(11a)を出
力する。このパルスレーザ光(11a)は、光軸合成ミ
ラー2を透過し(12a)、更にプリズム3を透過して
(13a)、測定対象物10に到達する。そして、測定
対象物10において反射したパルスレーザ光(13a)
は、再びプリズム3を透過し(12a)、光軸合成ミラ
ー2で反射し(14a)、折返しミラー4で方向を変え
られ(15a)、集光レンズ5によって集光された後
(16a)、シャッタ7を通過して受光器6に到達す
る。
【0023】上記パルスレーザ光が、測定対象物10と
の間を往復するのに要した時間、すなわちレーザ発振器
1がパルスレーザ光を出力してから受光器6がその反射
パルスレーザ光を受信するまでに要した時間を測定する
ことによって、測定対象物10までの距離を算出する。
【0024】単眼光学系を構成する光学部品は、光軸合
成ミラー2、プリズム3、折返しミラー4、および集光
レンズ5である。これら光学部品は、単眼光学系で一般
に使用されている部品によって構成されている。
【0025】受光器6は、上記単眼光学系の集光レンズ
5によって集光された反射パルスレーザを受光し、その
パルスレーザ光を光電変換して光量に応じたレベルの電
気信号を出力する。受光器6としては、フォトダイオー
ドやAPD(アバランシェ・フォトダイオード)などを
用いることができる。
【0026】シャッタ7は、集光レンズ5と受光器6と
の間の光軸上に設置され、オープン状態では集光レンズ
5を透過した光が受光器6へ到達し、クローズ状態では
受光器6へ到達しないように遮断する。
【0027】このシャッタ7はシャッタ駆動モータ8に
よってオープン/クローズ動作し、シャッタ駆動モータ
8はモータドライバ9を介してレーザ光の出力タイミン
グに従って動作する。即ち、モータドライバ9は、少な
くともレーザ光出力時点でシャッタ7をクローズし、所
定時間経過後にオープンするようにモータ8を制御す
る。
【0028】なお、レーザ発振器1のパルスレーザ光の
出力から受光器6による反射パルスレーザ光の受光まで
の時間間隔は、図示されていないコンピュータにより計
測され、それに基づいて測定対象物10までの距離が算
出される。
【0029】上記タイミング関係を図2に示す。同図に
おいて、レーザ発振器1がパルスレーザ光を出力する時
刻toのタイミングに合わせて又はその直前に、モータ
ドライバ9はシャッタ駆動モータ8を駆動し、シャッタ
7をクローズ状態にする。
【0030】時刻toにおいて、レーザ発振器1はパル
ス幅Tのパルスレーザ光を出力したとする。この時、プ
リズム3等の光学系で反射したまわり込み光を受光器6
に到達させないためには、シャッタ7を時間T1(T1
>T)だけクローズ状態とすればよい。言い換えれば、
シャッタ駆動モータ8は時間T1に相当するシャッタス
ピードでシャッタ7を動作させる。なお、T1>Tとし
たのは、まわり込み光を完全に遮断するためであるが、
次に述べるように近距離の反射パルスレーザ光の入射を
阻害しない程度の時間間隔に設定することは当然であ
る。
【0031】こうして、まわり込み光はシャッタ7によ
って遮断され、受光器6に入射しないために、受光器6
の出力は暗レベルに維持される。
【0032】一方、レーザ発振器1から出力されプリズ
ム3を透過(13a)したパルスレーザ光は、比較的近
距離にある測定対象物10で反射し、再びプリズム3を
透過した後、さらに光軸合成ミラー2、折返しミラー
4、および集光レンズ5を経由(14a〜16a)し
て、受光器6へ到達する。この時点で、シャッター7は
既にオープン状態となっているので、集光レンズ5が集
光する反射パルスレーザ光は、シャッター7に遮断され
ることなく受光器6に到達する。この時、受光器6の出
力は暗レベルに維持されているから、反射パルスレーザ
光による受光器6の出力17が正確に検出される。した
がって、測定対象物10が近距離にあっても、距離測定
を正確に行える。
【0033】なお、上記実施例においては、シャッター
7を設置する位置を、集光レンズ5と受光器6との間と
しているが、この位置に限定されることはなく、装置構
造を考慮しつつ最も効果的に遮光できる位置に設置すれ
ば良く、たとえば図1の光軸14aまたは15a上であ
ってもよい。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるレー
ザ測遠機は、単眼光学系を構成する光学部品で反射した
まわり込み光が受光器に到達しないように遮断し、測定
対象物で反射した反射パルスレーザ光のみを受光器に到
達するようにしたので、測定対象物が近距離にある場合
でも、その距離測定を正確に行える。
【0035】また、単眼光学系を構成する光学部品とし
て、特殊な形状の部品や、高価な材質の部品を用いる必
要がないので、安価な光学部品を用いたレーザ測遠機を
実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるレーザ測遠機の一実施例を示す構
成図である。
【図2】本実施例におけるパルスレーザ光とシャッタの
オープン/クローズとのタイミングを説明するための信
号波形図である。
【図3】従来のレーザ測遠機の構成図である。
【図4】従来のレーザ測遠機におけるパルスレーザの送
光と受光のタイミングを説明するための信号波形図であ
る。
【符号の説明】
1 レーザ発振器 2 光軸合成ミラー 3 プリズム 4 折返しミラー 5 集光レンズ 6 受光器 7 シャッター 8 シャッター駆動モータ 9 モータドライバ 10 測定対象物 15 遠距離の反射パルスレーザ光による受光器出力 17 近距離の反射パルスレーザ光による受光器出力

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パルスレーザ光を発射し、その反射光を
    受光することで対象物との距離を測定するレーザ測遠機
    において、 前記パルスレーザ光を出力するレーザ発振手段と、 前記パルスレーザ光が前記対象物へ向けて出射し、その
    対象物からの反射パルスレーザ光が入射する単眼光学系
    と、 前記単眼光学系を通して前記反射パルスレーザ光を受光
    し電気信号に変換する受光手段と、 前記レーザ発振手段が前記パルスレーザ光を出力するタ
    イミングに合わせて、前記受光手段へ入射する光を所定
    時間だけ遮断する遮光手段と、 からなることを特徴とするレーザ測遠機。
  2. 【請求項2】 前記遮光手段が前記受光手段への光の入
    射を遮断する時間は、前記パルスレーザ光のパルス幅以
    上であることを特徴とする請求項1記載のレーザ測遠
    機。
  3. 【請求項3】 前記遮光手段が前記受光手段への光の入
    射を遮断するタイミングは、前記パルスレーザ光の立上
    り直前であることを特徴とする請求項1記載のレーザ測
    遠機。
  4. 【請求項4】 前記遮光手段は、前記受光手段の直前に
    設けられたことを特徴とする請求項1記載のレーザ測遠
    機。
JP20207593A 1993-07-23 1993-07-23 レーザ測遠機 Pending JPH0735860A (ja)

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JP20207593A JPH0735860A (ja) 1993-07-23 1993-07-23 レーザ測遠機

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ID=16451543

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JP20207593A Pending JPH0735860A (ja) 1993-07-23 1993-07-23 レーザ測遠機

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11326515A (ja) * 1998-05-15 1999-11-26 Nikon Corp 光波測距定装置
JP2015117970A (ja) * 2013-12-17 2015-06-25 株式会社デンソー レーダ装置
JP2019158523A (ja) * 2018-03-12 2019-09-19 株式会社デンソー 測距装置及び測距方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02102412A (ja) * 1988-10-11 1990-04-16 Nec Corp レーザ測遠機

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