JPH0755939A - High-resolution distance measuring system - Google Patents

High-resolution distance measuring system

Info

Publication number
JPH0755939A
JPH0755939A JP5227860A JP22786093A JPH0755939A JP H0755939 A JPH0755939 A JP H0755939A JP 5227860 A JP5227860 A JP 5227860A JP 22786093 A JP22786093 A JP 22786093A JP H0755939 A JPH0755939 A JP H0755939A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
clock
pseudo random
light
generating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5227860A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisashi Yoshida
久 吉田
Hideo Yamada
英夫 山田
Akio Takahama
昭夫 高浜
Toshiyuki Ueno
敏行 上野
Nobuo Takeuchi
延夫 竹内
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.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP5227860A priority Critical patent/JPH0755939A/en
Publication of JPH0755939A publication Critical patent/JPH0755939A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To provide a high-resolution distance measuring system which is inexpensive, compact and lightweight, having a high distance resolution. CONSTITUTION:A high-speed clock generating means 13 generates a high-speed clock with a shorter cycle than that of a reference clock, and a delay generating means 14 gives a delay to an artificial random signal using the reference clock. Then, such a modulation wave picks up the correlation between the reception signal and artificial signal that are reflected on an object to be measured, and the distance to the object is calculated by using the delay time as a function, so that the distance resolution equivalent to the cycle of the high-speed clock can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、距離測定装置に関する
ものである。さらに詳しくは、擬似ランダム変調連続出
力型レーザレーダ方式の距離測定装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance measuring device. More specifically, the present invention relates to a pseudo-random modulation continuous output type laser radar type distance measuring device.

【0002】[0002]

【従来の技術】擬似ランダム変調連続出力型レーザレー
ダは、連続光を使用した、パルス光方式よりも電源電圧
の効率や動作の安定性がよい距離測定装置である。従来
この種の擬似ランダム変調連続出力型レーザレーダ方式
の距離測定装置には、特公昭64−2903号に開示さ
れたものがある。図10は、特公昭64−2903号に
開示された距離測定装置の構成を示す概略ブロック図で
ある。図10において、送信部1は、レーザ2、変調器
3、送信光学系4、擬似ランダム信号発生器5及び基準
クロック発生器6からなり、受信部7は、受信光学系
8、受光検出器9、遅延相関器10、高速記憶装置11
および表示記録器12からなっている。レーザ2から放
射された連続光(CW光ともいう)は、変調器3におい
て擬似ランダム信号発生器5で発生された信号、例えば
M系列(最長符号系列)、バーカー系列などの信号で変
調を受け、測定対象物へ向けて放射される。なお、擬似
ランダム信号発生器クロックは、基準クロック発生器6
からの出力が用いられる。測定対象物で反射・散乱され
た光の一部を受信光学系8で受信し、受光検出器9で電
気信号に変換する。この受信信号を高速記憶装置11で
記憶し、遅延相関器10で遅延された変調信号と相関を
とって応答関数を得て、それより測定対象物までの距離
を求めている。
2. Description of the Related Art Pseudo-random modulation continuous output type laser radar is a distance measuring device which uses continuous light and has better power supply voltage efficiency and stable operation than the pulsed light system. Conventionally, a pseudo-random modulation continuous output type laser radar type distance measuring apparatus of this type is disclosed in Japanese Patent Publication No. 64-2903. FIG. 10 is a schematic block diagram showing the configuration of the distance measuring device disclosed in Japanese Patent Publication No. 64-2903. In FIG. 10, the transmitting unit 1 includes a laser 2, a modulator 3, a transmitting optical system 4, a pseudo random signal generator 5 and a reference clock generator 6, and a receiving unit 7 includes a receiving optical system 8 and a light receiving detector 9. , Delay correlator 10, high speed storage device 11
And a display recorder 12. Continuous light (also referred to as CW light) emitted from the laser 2 is modulated by a signal generated by the pseudo random signal generator 5 in the modulator 3, for example, a signal such as M series (longest code series) or Barker series. , Is emitted toward the measurement target. The pseudo random signal generator clock is the reference clock generator 6
The output from is used. A part of the light reflected / scattered by the measuring object is received by the receiving optical system 8 and converted into an electric signal by the light receiving detector 9. The received signal is stored in the high-speed storage device 11, the response signal is obtained by correlating with the modulated signal delayed by the delay correlator 10, and the distance to the measurement object is obtained from the response function.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記の特公昭64−2
903号に開示された技術においては、測定対象物まで
の距離分解能Rは R=td C/2 で示される。
(C:光速) すなわち、擬似ランダム信号の遅延時間
d によって決定され、これは擬似ランダム信号発生器
5に入力する基準クロックの周期T0 が距離分解能を決
定することをあらわしている。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
In the technique disclosed in No. 903, the distance resolution R to the measurement object is represented by R = t d C / 2.
(C: speed of light) That is, it is determined by the delay time t d of the pseudo random signal, and this indicates that the period T 0 of the reference clock input to the pseudo random signal generator 5 determines the distance resolution.

【0004】ところで、装置を安価で小型軽量化して製
作するために、汎用のIC等(例えばCMOS)を使用
するが、この場合、擬似ランダム信号発生器で使用する
基準クロックの周期の下限、又は周波数の上限は回路に
用いるCMOS IC等の素子の応答速度に依存し、周
期として20ns程度、又は周波数として50MHz程
度に制限される。これは距離分解能、R=3mに相当す
る。この種の装置を反射率が低く、且つコーナー・キュ
ーブ・プリズム等の高反射率の光学部材の設置が困難な
反射体、例えば橋梁、送電線やロケット等の距離測定や
変位量計測等に応用する場合、所要の計測精度は距離分
解能3mの計測装置では達成できないという問題があ
る。
By the way, a general-purpose IC or the like (for example, CMOS) is used in order to manufacture the device at low cost, in a small size and in a light weight. In this case, the lower limit of the cycle of the reference clock used in the pseudo random signal generator, or The upper limit of the frequency depends on the response speed of an element such as a CMOS IC used in the circuit, and is limited to a period of about 20 ns or a frequency of about 50 MHz. This corresponds to range resolution, R = 3 m. This type of device is applied to the distance measurement and displacement measurement of reflectors such as bridges, transmission lines and rockets where it is difficult to install optical components with low reflectance and high reflectivity such as corners, cubes and prisms. In that case, there is a problem that the required measurement accuracy cannot be achieved with a measuring device having a distance resolution of 3 m.

【0005】本発明は上記の課題に鑑み、高い距離分解
能を有し、安価でかつ小型軽量な構成の高分解能距離測
定装置を提供することを目的とする。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a high resolution distance measuring device which has a high distance resolution, is inexpensive, and is compact and lightweight.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項1及び
2に記載したものは、連続光を放射する光源と、基準ク
ロックを発生する基準クロック発生手段と、前記基準ク
ロックを用いて擬似ランダム信号を発生する擬似ランダ
ム信号発生手段と、前記連続光を前記擬似ランダム信号
で変調光に変調する変調手段と、前記変調光を測定対象
物へ送信する送信光学手段と、前記測定対象物で反射さ
れた前記変調光を受信する受信光学手段と、前記受信光
学手段で受信された前記変調光を検出し、受信信号を出
力する受光検出手段と、前記擬似ランダム信号と前記受
信信号との相関をとり、遅延時間の関数として前記測定
対象物までの距離を演算する遅延相関手段とを具備する
距離測定装置において、前記基準クロックの周期よりも
短い周期を有する高速クロックを発生する高速クロック
発生手段と、前記高速クロックにより、前記測定対象物
へ送信する前記変調光に遅延を与える遅延量可変な遅延
生成手段とを具備するものである。
According to a first aspect of the present invention, a light source for emitting continuous light, a reference clock generating means for generating a reference clock, and a pseudo clock using the reference clock are provided. Pseudo-random signal generating means for generating a random signal, modulation means for modulating the continuous light into modulated light with the pseudo-random signal, transmission optical means for transmitting the modulated light to a measurement object, and the measurement object A receiving optical means for receiving the reflected modulated light, a light receiving detecting means for detecting the modulated light received by the receiving optical means and outputting a received signal, and a correlation between the pseudo random signal and the received signal. And a delay correlating means for calculating the distance to the object to be measured as a function of delay time, the distance measuring apparatus having a cycle shorter than that of the reference clock. And the high-speed clock generating means for generating a fast clock, by the high-speed clock is for and a delay amount variable delay generating means for giving a delay to the modulated light to be transmitted to the measurement object.

【0007】又、請求項3及び4に記載したものは、連
続光を放射する光源と、基準クロックを発生する基準ク
ロック発生手段と、前記基準クロックを用いて擬似ラン
ダム信号を発生する擬似ランダム信号発生手段と、前記
連続光を前記擬似ランダム信号で変調光に変調する変調
手段と、前記変調光を測定対象物へ送信する送信光学手
段と、前記測定対象物で反射された前記変調光を受信す
る受信光学手段と、前記受信光学手段で受信された前記
変調光を検出し、受信信号を出力する受光検出手段とを
具備する距離測定装置において、前記基準クロックの周
期と僅かに異なる周期を有する第2クロックを発生する
第2クロック発生手段と、前記基準クロック及び前記第
2クロックとの位相同期を制御する位相同期制御手段
と、前記第2クロックを用いて第2の擬似ランダム信号
を発生する第2の擬似ランダム信号発生手段と、前記第
2の擬似ランダム信号と前記受信信号との相関をとり、
遅延時間の関数として前記測定対象物までの距離を演算
する遅延相関手段とを具備するものである。
Further, according to the third and fourth aspects, a light source for emitting continuous light, a reference clock generating means for generating a reference clock, and a pseudo random signal for generating a pseudo random signal using the reference clock. Generating means, modulating means for modulating the continuous light into modulated light by the pseudo random signal, transmission optical means for transmitting the modulated light to a measurement object, and receiving the modulated light reflected by the measurement object In a distance measuring device comprising a receiving optical unit for detecting the modulated light received by the receiving optical unit and outputting a received signal, the distance measuring device has a cycle slightly different from the cycle of the reference clock. Second clock generation means for generating a second clock; phase synchronization control means for controlling phase synchronization between the reference clock and the second clock; and the second clock. Taking a second pseudo random signal generating means for generating a second pseudo random signal, the correlation between the second pseudo random signal and the reception signal using,
And a delay correlation means for calculating the distance to the measurement object as a function of the delay time.

【0008】尚、請求項2及び4に記載したものは、高
速記憶手段が付加されている。
The high-speed storage means is added to the apparatus described in claims 2 and 4.

【0009】[0009]

【作用】基準クロックを用いた擬似ランダム信号で変調
された変調光が、高速クロック発生手段から発生する高
速クロックによる遅延が与えられて測定対象物へ送信さ
れる。測定対象物で反射して受信された変調光の受信信
号が得られる。この受信信号と、基準クロックを用いて
生成した擬似ランダム信号との相関をとり、遅延時間の
関数として前記測定対象物までの距離を演算して、高速
クロックの周期に相当する距離分解能を得る。
The modulated light modulated by the pseudo random signal using the reference clock is transmitted to the object to be measured after being delayed by the high speed clock generated by the high speed clock generating means. A reception signal of the modulated light reflected by the measurement object and received is obtained. By correlating this received signal with a pseudo-random signal generated using a reference clock, the distance to the measurement object is calculated as a function of the delay time, and the distance resolution corresponding to the cycle of the high speed clock is obtained.

【0010】又は、基準クロックを用いた擬似ランダム
信号で変調された変調光が測定対象物へ送信され、反射
して受信された変調光の受信信号が得られる。基準クロ
ックの周期と僅かに異なる周期を有する第2のクロック
を用いた擬似ランダム信号と受信信号との相関をとり、
遅延時間の関数として前記測定対象物までの距離を演算
して、基準クロックの周期と第2のクロックの周期の差
に相当する距離分解能を得る。
Alternatively, the modulated light modulated by the pseudo random signal using the reference clock is transmitted to the object to be measured, and the received signal of the reflected modulated light is obtained. Correlating the received signal with the pseudo-random signal using the second clock having a period slightly different from that of the reference clock,
The distance to the measurement object is calculated as a function of the delay time to obtain the distance resolution corresponding to the difference between the cycle of the reference clock and the cycle of the second clock.

【0011】[0011]

【実施例】本発明の第1の実施例を図1により説明す
る。送信部1は、レーザ2、変調器3、送信光学系4、
擬似ランダム信号発生器5、基準クロック発生器6、高
速クロック発生器13及び遅延発生器14からなってい
る。レーザ2は連続光を放射する光源である。基準クロ
ック発生器6は基本クロックを擬似ランダム信号発生器
5に出力し、高速クロック発生器13は高速クロックを
遅延発生器14に出力する。遅延発生器14は擬似ラン
ダム信号発生器5から擬似ランダム信号をうけ、これに
高速クロック発生器13からの高速クロックにより可変
の遅延を与える回路である。変調器3は擬似ランダム信
号発生器5で発生し、高速クロックにより可変の遅延を
与えられた信号、例えばM系列(最長符号系列)の信号
で連続光を変調する。送信光学系4は変調光を測定対象
物へ向けて放射する対物レンズである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The transmitter 1 includes a laser 2, a modulator 3, a transmission optical system 4,
It comprises a pseudo random signal generator 5, a reference clock generator 6, a high speed clock generator 13 and a delay generator 14. The laser 2 is a light source that emits continuous light. The reference clock generator 6 outputs the basic clock to the pseudo random signal generator 5, and the high speed clock generator 13 outputs the high speed clock to the delay generator 14. The delay generator 14 is a circuit which receives a pseudo random signal from the pseudo random signal generator 5 and gives a variable delay thereto by a high speed clock from the high speed clock generator 13. The modulator 3 modulates continuous light with a signal generated by the pseudo random signal generator 5 and provided with a variable delay by a high-speed clock, for example, an M-sequence (longest code sequence) signal. The transmission optical system 4 is an objective lens that emits the modulated light toward the measurement target.

【0012】受信部7は、受信光学系8、受光検出器
9、遅延相関器10、高速記憶装置11および表示記録
器12からなっている。受信光学系8は測定対象物で反
射・散乱された光の一部を受光する対物レンズである。
受光検出器9は受光した光を電気信号に変換し受信信号
を出力する光電素子である。高速記憶装置11はこの受
信信号を擬似ランダム信号の要素数のシフトレジスタに
擬似ランダム信号の周期ごとに例えば4095周期繰り
返し周期的連続加算して記憶し、一定加算回数ごとに得
られた積算受信信号を遅延相関器10へ転送する記憶装
置である。遅延相関器10は擬似ランダム信号と積算受
信信号との相関を遅延時間を変えながら相関をとって応
答関数を得て、それより測定対象物までの距離を求め
る。表示記録器12は求められた距離を表示され、且つ
記録する記録器である。
The receiving section 7 comprises a receiving optical system 8, a light receiving detector 9, a delay correlator 10, a high speed storage device 11 and a display recorder 12. The receiving optical system 8 is an objective lens that receives a part of the light reflected and scattered by the measurement object.
The light receiving detector 9 is a photoelectric element that converts received light into an electric signal and outputs a received signal. The high-speed storage device 11 stores this received signal in a shift register having the number of elements of the pseudo-random signal by, for example, repeating 4095 cycles cyclically and continuously for each cycle of the pseudo-random signal, and stores the integrated received signal obtained every fixed number of additions. To a delay correlator 10. The delay correlator 10 obtains a response function by correlating the correlation between the pseudo random signal and the integrated reception signal while changing the delay time, and thereby obtains the distance to the measurement object. The display recorder 12 is a recorder for displaying and recording the obtained distance.

【0013】ここで擬似ランダム変調連続出力方式距離
測定器の基本的動作について説明する。擬似ランダム信
号発生器5で基準クロックを用いて発生する擬似ランダ
ム信号をM(t)(周期T)とする。連続光は擬似ラン
ダム信号で変調され周期Tで測定対象物へ送信される。
又、測定対象物への送信信号の出力信号P0 をP0
(t)と表す。測定対象物で反射・散乱されて受光され
た光は電気信号に変換される。この受信信号P(t)は
高速記憶装置11で記憶され、遅延相関器10におい
て、遅延された変調信号M(t+td )と相関をとって
応答関数S(td )が得られる。応答関数S(td )は
エコー信号である。
Here, the basic operation of the pseudo random modulation continuous output type distance finder will be described. The pseudo random signal generated by the pseudo random signal generator 5 using the reference clock is M (t) (cycle T). Continuous light is modulated with a pseudo-random signal and transmitted to the measurement object at a cycle T.
In addition, the output signal P 0 of the transmission signal to the measurement object is changed to P 0 M
Represented as (t). The light reflected and scattered by the measurement target and received is converted into an electric signal. The received signal P (t) is stored in the high speed storage device 11, and the delayed correlator 10 correlates with the delayed modulated signal M (t + t d ) to obtain the response function S (t d ). The response function S (t d ) is an echo signal.

【0014】応答関数S(td )は、擬似ランダム信号
をM(t)の性質を用いて式(1)のように表される。
The response function S (t d ) is expressed by the equation (1) using the property of M (t) for the pseudo random signal.

【0015】[0015]

【数1】 [Equation 1]

【0016】また、受信信号P(t)は、応答関数S
(td )を用いて式(2)のように表される。
The received signal P (t) has a response function S
It is expressed as in Expression (2) using (t d ).

【0017】[0017]

【数2】 [Equation 2]

【0018】式(2)を式(1)へ代入して展開する
と、b0 (t)を含む項はM系列の性質により消去され
る。したがって、応答関数S(td )は、式(3)のよ
うに表される。
When equation (2) is substituted into equation (1) and expanded, the term containing b 0 (t) is eliminated due to the nature of the M series. Therefore, the response function S (t d ) is expressed by the equation (3).

【0019】[0019]

【数3】 [Equation 3]

【0020】ただし、 R=td C/2 η :受光光学系の効率 Ar :受光望遠鏡の面積 βr (R):距離Rにおける後方散乱係数 T(R) :透過率 Y(R) :視野の重なり関数(送信光が受光望遠鏡視
野に含まれる割合) C :光速度 である。
[0020] However, R = t d C / 2 η: Efficiency A r of the light-receiving optical system: the area of the light receiving telescope beta r (R): The distance backscatter coefficient at R T (R): transmittance Y (R): Field of view overlap function (ratio in which transmitted light is included in the field of view of the receiving telescope) C: Light velocity.

【0021】次に本実施例の動作について説明する。レ
ーザ2からは出力信号P0 の連続光が放射される。一
方、基準クロック発生器6からの基本クロックを用い
て、疑似ランダム信号発生器5で発生した疑似ランダム
信号M(t)は、M系列(最長符号系列)信号であり、
遅延発生器14において高速クロック発生器13からの
高速クロックにより可変の遅延が与えられる。与えられ
る可変遅延量は、δT×N (N=0、1、2、・・
・)である。ここにδTは高速クロック発生器13で発
生する高速クロックの周期であり、Nは0以上の整数で
あり、又δT×N<T0 である。出力信号P0 の連続光
は、遅延された擬似ランダム信号M(t)により、変調
器3において周期的擬似ランダムコードに変調された変
調光となる。この送信信号はP0 M(t)で表される。
送信光学系4から変調光が測定対象物へ向けて放射され
る。
Next, the operation of this embodiment will be described. A continuous wave of the output signal P 0 is emitted from the laser 2. On the other hand, the pseudo random signal M (t) generated by the pseudo random signal generator 5 using the basic clock from the reference clock generator 6 is an M sequence (longest code sequence) signal,
In the delay generator 14, a variable delay is given by the high speed clock from the high speed clock generator 13. The variable delay amount given is δT × N (N = 0, 1, 2, ...
・) Here, δT is the period of the high-speed clock generated by the high-speed clock generator 13, N is an integer of 0 or more, and δT × N <T 0 . The continuous light of the output signal P 0 becomes modulated light that is modulated into a periodic pseudo random code by the modulator 3 by the delayed pseudo random signal M (t). This transmitted signal is represented by P 0 M (t).
Modulated light is emitted from the transmission optical system 4 toward the measurement target.

【0022】測定対象物で反射・散乱された光の一部は
受信光学系8で受光される。受光した光は光電変換され
受信信号P(t)が出力する。受信信号P(t)は高速
記憶装置11で擬似ランダム信号の要素数のシフトレジ
スタに擬似ランダム信号の周期ごとに繰り返し周期的連
続加算され、記憶される。そして得られた積算受信信号
は一定加算回数ごとに遅延相関器10へ転送される。擬
似ランダム信号と積算受信信号と遅延時間を変えながら
相関をとって応答関数を得て、それより測定対象物まで
の距離が求められる。求められた距離は、表示記録器1
2に表示され、且つ記録される。
A part of the light reflected and scattered by the object to be measured is received by the receiving optical system 8. The received light is photoelectrically converted and the received signal P (t) is output. The received signal P (t) is repeatedly and periodically added to the shift register having the number of elements of the pseudo random signal in the high speed storage device 11 and stored for each cycle of the pseudo random signal. Then, the obtained integrated reception signal is transferred to the delay correlator 10 every fixed number of additions. A response function is obtained by correlating the pseudo random signal, the integrated reception signal, and the delay time while changing the delay time, and the distance to the measurement object is obtained from the response function. The obtained distance is displayed and recorded by the display recorder 1.
2 is displayed and recorded.

【0023】遅延発生器14において与えられる遅延量
は可変であり、高速クロックの周期δTの整数倍(0を
含む)に順次変えて距離を測定する。先ず、遅延生成回
路14において遅延量0(N=0)を選択すると、擬似
ランダム信号M(t)で変調された変調光は送信信号P
0 M(t)で測定対象物に放射される。測定対象物で反
射・散乱し受信光学系8に入射した光の受信信号P
(t)は、積算受信信号として擬似ランダム信号M
(t)の遅延時間Tdを変えながら相関をとる。これに
より、応答関数S(Td)、すなわち、測定対象物のプ
ロファイルに距離の関数 T2 (R)/R2 を乗じたも
のを得ることができ、かつ、これから測定対象物までの
距離を算出することができる。
The amount of delay provided by the delay generator 14 is variable, and the distance is measured by sequentially changing it to an integral multiple (including 0) of the period δT of the high speed clock. First, when the delay amount of 0 (N = 0) is selected in the delay generation circuit 14, the modulated light modulated by the pseudo random signal M (t) is transmitted signal P.
It is radiated to the measuring object at 0 M (t). Received signal P of the light reflected / scattered by the measuring object and incident on the receiving optical system 8
(T) is a pseudo random signal M as an integrated reception signal
Correlation is performed while changing the delay time Td of (t). As a result, it is possible to obtain the response function S (Td), that is, the profile of the measurement object multiplied by the distance function T 2 (R) / R 2 and calculate the distance from this to the measurement object. can do.

【0024】次に、遅延生成回路14において遅延量δ
T(N=1)を選択すると、変調器3へ入力する擬似ラ
ンダム信号M(t)は遅延量δTだけ遅延する。遅延量
δT遅延した擬似ランダム信号M(t)により、上記と
同様の処理を行う。さらに遅延量を2δT、・・・、N
δTとして上記と同様の処理を行い、遅延量ごとに値を
得る。そして相関レベルの最も高い値が距離測定値とし
て求められる。この処理により、距離分解能はδTに対
応した大きさに、高分解能化する。
Next, in the delay generation circuit 14, the delay amount δ
When T (N = 1) is selected, the pseudo random signal M (t) input to the modulator 3 is delayed by the delay amount δT. The same process as above is performed by the pseudo random signal M (t) delayed by the delay amount δT. Further, the delay amount is set to 2δT, ..., N
The same processing as above is performed as δT, and a value is obtained for each delay amount. Then, the highest value of the correlation level is obtained as the distance measurement value. By this processing, the distance resolution is increased to a size corresponding to δT.

【0025】図2により各信号の位相関係及び距離分解
能について説明する。図2において(1)は基準クロッ
ク信号、(2)は擬似ランダム信号、(3)は高速クロ
ックN期分に相当する量の遅延信号、(4)は送信信
号、(5)は受信信号、(6)は遅延相関の結果を示し
ている。なお(7)及び(8)は後述の第2の実施例に
おける鋸歯状波信号による遅延を説明するためのもので
ある。基準クロックは周期T0 であり、これを用いた擬
似ランダム信号及び高速クロックN周期分(N×δT)
の遅延信号が同期している。送信信号は擬似ランダム信
号より(3)の遅延信号分だけ遅延している。光は測定
対象物まで往復するのに約K×T0 の時間がかかり、受
信信号は基準クロック信号の周期T0 の約K倍遅れて出
力し、遅延相関の結果Td≒K×T0 が得られ、測定対
象物までの距離が測定される。
The phase relationship and distance resolution of each signal will be described with reference to FIG. In FIG. 2, (1) is a reference clock signal, (2) is a pseudo-random signal, (3) is a delayed signal of an amount corresponding to N periods of the high-speed clock, (4) is a transmission signal, (5) is a reception signal, (6) shows the result of delayed correlation. It should be noted that (7) and (8) are for explaining the delay due to the sawtooth wave signal in the second embodiment described later. The reference clock has a period T 0 , and a pseudo-random signal using this and a high-speed clock for N periods (N × δT)
The delay signals of are synchronized. The transmission signal is delayed from the pseudo random signal by the delay signal of (3). The light takes about K × T 0 to reciprocate to the object to be measured, the received signal is output with a delay of about K times the period T 0 of the reference clock signal, and the result of the delay correlation is Td≈K × T 0. Obtained and the distance to the measurement object is measured.

【0026】送信信号が擬似ランダム信号と同位相であ
ると、距離分解能はT0 に依存している。しかし、送信
信号は擬似ランダム信号に高速クロックN周期分に相当
する量の遅延が与えられていると、遅延量と相関レベル
との関係は、図3及び図3を遅延量方向に拡大した図4
から明らかなように、距離分解能は高速クロックの周期
δTに依存し、δT×C/2となる。そして距離Dは D=(K×T0 +N×δT)×C/2 (C:光速度) である。このように、高速クロック発生器及び遅延生成
回路の付加により、距離分解能は従来のT0 からδTに
対応して小さくなり、距離分解能の高分解能化が実現さ
れる。
When the transmitted signal is in phase with the pseudo-random signal, the range resolution depends on T 0 . However, when the transmission signal is delayed by an amount corresponding to N cycles of the high-speed clock in the pseudo random signal, the relationship between the delay amount and the correlation level is shown in FIGS. Four
As is clear from the above, the distance resolution depends on the period δT of the high-speed clock and is δT × C / 2. The distance D is D = (K × T 0 + N × δT) × C / 2 (C: speed of light). In this way, by adding the high-speed clock generator and the delay generation circuit, the distance resolution is reduced from the conventional T 0 to δT, and the distance resolution is improved.

【0027】このように、受信信号を高速記憶装置で周
期的連続加算して積算受信信号として、相関をとると、
反射率が低くレトロリフレクタ等の設置が困難な測定対
象物までの距離測定に十分な距離精度をもって使用可能
となるし、又媒体中の散乱物のような測定対象物につい
ての空間プロファイルの測定も可能である。
In this way, when the received signals are periodically continuously added by the high speed storage device to obtain the integrated received signal and the correlation is obtained,
It can be used with sufficient distance accuracy to measure the distance to a measurement object that has low reflectance and is difficult to install a retro reflector, and also can measure the spatial profile of the measurement object such as a scattering object in the medium. It is possible.

【0028】なお、高速記憶装置11は、反射率の低い
測定対象物からの微弱な受信信号に対してS/N比を向
上させるためのものであるから、測定対象物がコーナー
・キューブ・プリズム等のように、一点に限定されてい
てしかも強い受信信号が得られる場合には、高速記憶装
置11を省略することができる。
Since the high-speed storage device 11 is for improving the S / N ratio with respect to a weak received signal from the measuring object having a low reflectance, the measuring object is a corner cube prism. The high-speed storage device 11 can be omitted when a strong reception signal is obtained while being limited to one point, as described above.

【0029】次に第2の実施例につき図5により説明す
る。なお第1と同一又は類似の点の説明は省略する。本
実施例においては、高速クロックの発生方法が第1の実
施例と異なり、鋸歯状波発生回路15において基準クロ
ック発生器6で発生した基準クロックを用いて、鋸歯状
波を発生させる。図5の(7)、(8)に示すように、
この鋸歯状波の出力を直流信号と比較して遅延量が決め
られる。直流信号のレベルを大小に変化することによ
り、遅延量を長く又は短く変化させるものである。所定
の遅延量により、擬似ランダム信号を遅延変調する。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. The description of the same or similar points as the first is omitted. In this embodiment, the method of generating the high speed clock is different from that of the first embodiment, and the sawtooth wave is generated using the reference clock generated by the reference clock generator 6 in the sawtooth wave generation circuit 15. As shown in (7) and (8) of FIG.
The delay amount is determined by comparing the output of the sawtooth wave with the DC signal. By varying the level of the DC signal, the delay amount is changed to be longer or shorter. The pseudo random signal is delay-modulated by a predetermined delay amount.

【0030】次に第3の実施例につき図6により説明す
る。なお第1と同一又は類似の点の説明は省略する。本
実施例においては、基準クロック発生器6は基準クロッ
ク(周期T0 )を、又、第2クロック発生器16は、基
本クロックの周期T0 と僅かに異なる周期を有する第2
クロック(周期T2 )を発生し、基準クロック及び第2
クロックは共に位相同期制御回路17に入力する。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. The description of the same or similar points as the first is omitted. In the present embodiment, the reference clock generator 6 has a reference clock (cycle T 0 ) and the second clock generator 16 has a second clock having a cycle slightly different from the cycle T 0 of the basic clock.
Generate a clock (cycle T 2 ) and generate a reference clock and a second
Both clocks are input to the phase synchronization control circuit 17.

【0031】位相同期制御回路17は、基本クロックと
第2クロックについて、立ち上がり又は立ち下がりエッ
ジに同期をかけ、基本クロックと第2クロックを同期し
た後、出力を開始する。位相同期制御回路17から位相
同期して出力された基準クロックは、擬似ランダム信号
発生器5に入力する。そして、この基準クロックを用い
て擬似ランダム信号発生器5から擬似ランダム信号M
(t)が発生する。この擬似ランダム信号M(t)は変
調器3へ出力し、変調器3はレーザ2からの連続光を擬
似ランダム信号M(t)で変調し、変調光は、送信光学
系4を介し測定対象物へ放射される。放射された光は、
測定対象物で反射・散乱され、その光の一部を受信光学
系8で受光し、受光検出器9で光電変換され、その出力
信号は、高速記憶装置11に擬似ランダム信号M(t)
の要素数のシフトレジスタに周期T(T=To×要素
数)で繰り返し加算され、一定加算回数ごとに積算受信
信号として遅延相関器10へ転送される。
The phase synchronization control circuit 17 synchronizes the rising edge or falling edge of the basic clock and the second clock, synchronizes the basic clock with the second clock, and then starts output. The reference clock output in phase synchronization from the phase synchronization control circuit 17 is input to the pseudo random signal generator 5. Then, using this reference clock, the pseudo random signal generator 5 outputs the pseudo random signal M
(T) occurs. This pseudo-random signal M (t) is output to the modulator 3, and the modulator 3 modulates the continuous light from the laser 2 with the pseudo-random signal M (t), and the modulated light passes through the transmission optical system 4 and is measured. It is radiated to objects. The emitted light is
The light is reflected / scattered by the object to be measured, part of the light is received by the receiving optical system 8 and photoelectrically converted by the light receiving detector 9, and the output signal is stored in the high speed storage device 11 as a pseudo random signal M (t).
Are repeatedly added to the shift register having the number of elements at a cycle T (T = To × the number of elements), and are transferred to the delay correlator 10 as an integrated reception signal at every constant number of additions.

【0032】一方、位相同期制御回路17から位相同期
して出力された第2クロックは、擬似ランダム信号発生
器18に出力される。擬似ランダム信号発生器18は擬
似ランダム信号発生器5とほぼ同様の構成を有し、擬似
ランダム信号発生器18では、第2クロックを用いた擬
似ランダム信号M´(t)が発生し、遅延相関器10に
出力する。
On the other hand, the second clock output in phase synchronization from the phase synchronization control circuit 17 is output to the pseudo random signal generator 18. The pseudo random signal generator 18 has almost the same configuration as the pseudo random signal generator 5, and the pseudo random signal generator 18 generates a pseudo random signal M ′ (t) using the second clock and delay correlation. Output to the container 10.

【0033】遅延相関器10では、高速記憶装置11か
らの積算受信信号と、擬似ランダム信号発生器18で発
生した前記擬似ランダム信号M´(t)の相関がとられ
る。これにより、応答関数S(Td)、すなわち、測定
対象物のプロファイルに距離の関数T2 (R)/R2
乗じたものを得ることができ、かつ、これから測定対象
物までの距離を算出することができる。
In the delay correlator 10, the integrated reception signal from the high speed storage device 11 and the pseudo random signal M '(t) generated by the pseudo random signal generator 18 are correlated. This makes it possible to obtain the response function S (Td), that is, the product of the profile of the measuring object multiplied by the function of distance T 2 (R) / R 2 , and calculate the distance from this to the measuring object. can do.

【0034】ここで、送信信号用、すなわち受信信号用
の擬似ランダム信号M(t)に用いた基本クロックの周
波数と、遅延相関用の擬似ランダム信号M´(t)に用
いた第2クロックの周波数は僅かに異なっているから、
積算受信信号と第2のクロックを用いた擬似ランダム信
号M´(t)の相対位相は連続的に徐々に変化する。す
なわち、遅延相関関数をとるのに必要な遅延時間Td
徐々に変化する。そして、基本クロックの周期TO と第
2クロックの周期T2 の差 δT=|T0 −T2 | に
相当する距離分解能 δR=δTC/2 が得られる。
すなわち、T0とT2 との差は極めて小さく、したがっ
てδTはT0 より極めて小さいから、擬似ランダム変調
連続出力距離測定装置の高分解能化が実現できる。
Here, the frequency of the basic clock used for the pseudo random signal M (t) for the transmission signal, that is, the reception signal, and the second clock used for the pseudo random signal M '(t) for the delay correlation. The frequencies are slightly different,
The relative phase of the integrated reception signal and the pseudo random signal M ′ (t) using the second clock continuously and gradually changes. That is, the delay time T d required to obtain the delayed correlation function gradually changes. The basic clock cycle T O and the difference between the period T 2 of the second clock δT = | T 0 -T 2 | distance resolution &Dgr; R = .DELTA.Tc / 2 corresponding to obtain.
That is, since the difference between T 0 and T 2 is extremely small, and δT is much smaller than T 0, it is possible to realize high resolution of the pseudo random modulation continuous output distance measuring device.

【0035】次に第4の実施例につき図7及び図8によ
り説明する。図7において、装置全体は、送信部21及
び受信部材22からなり、図示されていない制御部が付
随している。送信部21は、クロック発生器23、サブ
キャリア発生器24、擬似ランダム信号発生器25、P
SK(Phase Shift Keying)変調器
26、発光器27及び送信光学系28とからなり、受信
部22は、受信光学系29、受光検出器30、A/D変
換器31、高速積算記憶器32、D/A変換器33、積
算器34、バンドパスフィルタ35、位相測定器36、
PSK復調器37、相関器38、演算器39、表示記録
器40及び遅延器41からなっている。
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8. In FIG. 7, the entire apparatus includes a transmitter 21 and a receiver 22 and is accompanied by a controller (not shown). The transmitter 21 includes a clock generator 23, a subcarrier generator 24, a pseudo random signal generator 25, and a P
It comprises an SK (Phase Shift Keying) modulator 26, a light emitter 27 and a transmission optical system 28, and the receiver 22 includes a reception optical system 29, a light reception detector 30, an A / D converter 31, a high-speed integration memory 32, D / A converter 33, integrator 34, bandpass filter 35, phase measuring device 36,
The PSK demodulator 37, the correlator 38, the calculator 39, the display recorder 40, and the delay device 41 are included.

【0036】次に各部の動作について説明する。図8に
おいて、(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、
(f)、(g)、(h)及び(i)はそれぞれ各信号の
波形を示している。即ち(a)はクロックS1、(b)
は送信サブキャリアS2、(c)は送信擬似ランダム信
号S3、(d)は送信PSK変調波S4、(e)は送信
光S6、(f)は受信光S7、(g)は受信PSK変調
波S8及び積算PSK変調波S9、(h)は受信サブキ
ャリアS12、(i)は受信擬似ランダムS10の波形
を示している。
Next, the operation of each section will be described. In FIG. 8, (a), (b), (c), (d), (e),
(F), (g), (h) and (i) show the waveforms of the respective signals. That is, (a) is the clock S1, (b)
Is a transmission subcarrier S2, (c) is a transmission pseudo random signal S3, (d) is a transmission PSK modulated wave S4, (e) is a transmission light S6, (f) is a reception light S7, and (g) is a reception PSK modulation wave. S8 and integrated PSK modulated wave S9, (h) shows the received subcarrier S12, and (i) shows the received pseudorandom S10 waveform.

【0037】送信部21では、クロック発生器23から
発生するクロックS1(a)を用いて、サブキャリア発
生器24は正弦波である送信サブキャリアS2(b)を
発生し、又擬似ランダム信号発生器25は送信擬似ラン
ダム信号S3(c)を発生する。(a)、(b)、
(c)に示すように、送信サブキャリアS2はクロック
S1により送信擬似ランダム信号S3と同期している。
In the transmission section 21, the subcarrier generator 24 uses the clock S1 (a) generated from the clock generator 23 to generate the transmission subcarrier S2 (b) which is a sine wave, and also generates the pseudo random signal. The device 25 generates a transmission pseudo random signal S3 (c). (A), (b),
As shown in (c), the transmission subcarrier S2 is synchronized with the transmission pseudo random signal S3 by the clock S1.

【0038】送信サブキャリアS2は、PSK変調器2
6で送信擬似ランダム信号S3により変調されて送信P
SK変調波S4(d)を作り、さらに送信PSK変調波
S4は発光器27の光源を振幅変調して変調光S5を作
る。変調光S5は送信光学系28から送信光S6(e)
として測定対象物に放射される。
The transmission subcarrier S2 is a PSK modulator 2
In 6 the transmission P is modulated by the transmission pseudo random signal S3
The SK modulated wave S4 (d) is generated, and the transmitted PSK modulated wave S4 amplitude-modulates the light source of the light emitter 27 to generate the modulated light S5. The modulated light S5 is transmitted from the transmission optical system 28 to the transmission light S6 (e).
Is emitted to the measurement object as

【0039】受信部22においては、測定対象物から反
射して戻ってきた受信光S7(f)は、受信光学系29
に入射する。図15(e)、(f)では送信光S6と受
信光S7とを上下に並べて書いてあるが、実際は光が測
定対象物まで往復するに要した時間だけ遅延している。
受信光S7は、受光検出器30で光電変換及び増幅され
て、受信PSK変調波S8(g)になる。受信PSK変
調波S8はA/D変換器31でデジタル変換されて、高
速積算記憶器32で擬似ランダム信号の要素数の周期で
繰り返し加算され、一定加算回数ごとにD/A変換器3
3でアナログ信号に戻されて、積算PSK変調波S9
(g)としてPSK復調器37へ転送される。PSK復
調器37で復調された受信擬似ランダムS10(i)は
相関器38で遅延擬似ランダム信号S11と相関がとら
れる。なお遅延擬似ランダム信号S11は送信擬似ラン
ダム信号S3を遅延器41でクロックS1の1クロック
ごとに遅延して作られる。
In the receiver 22, the received light S7 (f) reflected and returned from the object to be measured is received by the receiving optical system 29.
Incident on. In FIGS. 15E and 15F, the transmission light S6 and the reception light S7 are written side by side, but in reality they are delayed by the time required for the light to reciprocate to the measurement object.
The received light S7 is photoelectrically converted and amplified by the light reception detector 30 to become a received PSK modulated wave S8 (g). The received PSK modulated wave S8 is digitally converted by the A / D converter 31 and repeatedly added by the high-speed integration storage unit 32 at a cycle of the number of elements of the pseudo-random signal, and the D / A converter 3 is added every fixed number of additions.
In 3 the analog signal is returned to the integrated PSK modulated wave S9
It is transferred to the PSK demodulator 37 as (g). The received pseudo random S10 (i) demodulated by the PSK demodulator 37 is correlated with the delayed pseudo random signal S11 by the correlator 38. The delayed pseudo-random signal S11 is generated by delaying the transmission pseudo-random signal S3 by the delay device 41 every one clock of the clock S1.

【0040】一方、積算PSK変調波S9は積算器34
へも出力し、遅延擬似ランダム信号S11と積算され
て、バンドパスフィルタ35に通される。バンドパスフ
ィルタ35は積算PSK変調波S9の遅延擬似ランダム
信号S11に同期しない信号成分を除去し、同期し連続
した正弦波になった成分のみを通すので、受信サブキャ
リアS12(h)が復調される。
On the other hand, the integrated PSK modulated wave S9 is transferred to the integrator 34.
Is also output to, is integrated with the delayed pseudo random signal S11, and is passed through the band pass filter 35. Since the bandpass filter 35 removes the signal component that is not synchronized with the delayed pseudo random signal S11 of the integrated PSK modulated wave S9 and passes only the component that is synchronized and becomes a continuous sine wave, the reception subcarrier S12 (h) is demodulated. It

【0041】更に受信サブキャリアS12は位相測定器
36で送信サブキャリアS2を基準に位相測定される。
演算器39は相関器38からの相関値S13と、位相測
定器36からの位相測定値S14と、遅延器41からの
遅延量S15とで測定対象物までの距離を算出し、表示
記録器40により表示と記録とを行う。これらの一連の
送信部21と受信部22の動作制御はCPU(不図示)
により行われる。
Further, the phase of the reception subcarrier S12 is measured by the phase measuring device 36 with reference to the transmission subcarrier S2.
The calculator 39 calculates the distance to the object to be measured by the correlation value S13 from the correlator 38, the phase measurement value S14 from the phase measuring device 36, and the delay amount S15 from the delay device 41, and the display recorder 40 Display and record by. The CPU (not shown) controls the operation of the series of transmitter 21 and receiver 22.
Done by.

【0042】このようにして、受信サブキャリアS12
の位相を測定することで、受信擬似ランダム信号S10
のクロックの周期以上の分解能を得ることができる。
In this way, the reception subcarrier S12
Of the received pseudo-random signal S10
It is possible to obtain a resolution equal to or higher than the period of the clock.

【0043】更に、送信サブキャリアS2と受信サブキ
ャリアS12の周期を受信擬似ランダムS10のクロッ
クの周期より遙に短くすると、更に分解能を上げること
ができる。積算器34、バンドパスフィルタ35、PS
K復調器37、相関器38、遅延器41をコード同期回
路(ディレイロックループ)(不図示)やマッチドフィ
ルタ(不図示)やコンボルバ(不図示)に置き換えるこ
とができ、コード同期回路を使った場合は積算PSK変
調波S9を前記コード同期回路に入力し、出力された受
信サブキャリアを位相測定器36に入力することで、演
算器39は位相測定値S14とコード同期回路からの遅
延量とで被測定物までの距離を算出し、表示記録器35
により表示と記録を行うことができる。この場合、A/
D変換器31、高速積算記憶器32、D/A変換器33
を取り除き、積算器39内に積算記憶器を含めた方が回
路を簡略化することができる。測定対象物が一点に限定
されていてしかも受信光S7が強い場合は、A/D変換
器31、高速積算記憶器32及びD/A変換器33を省
略することができる。又、受信部22が行っている機能
の一部をソフト処理で実行し、D/A変換器33、遅延
器41、積算器34、バンドパスフィルタ35、位相測
定器36、PSK復調器37、相関器38、演算器39
等をコンピュータに置き換えることも可能である。この
とき、送信サブキャリアS2は、A/D変換してコンピ
ュータに入力する。
Further, if the cycle of the transmission subcarrier S2 and the reception subcarrier S12 is much shorter than the cycle of the clock of the reception pseudo random S10, the resolution can be further improved. Integrator 34, bandpass filter 35, PS
The K demodulator 37, the correlator 38, and the delay device 41 can be replaced with a code synchronization circuit (delay lock loop) (not shown), a matched filter (not shown), or a convolver (not shown). In this case, the integrated PSK modulated wave S9 is input to the code synchronization circuit, and the output reception subcarrier is input to the phase measuring device 36, whereby the calculator 39 calculates the phase measurement value S14 and the delay amount from the code synchronizing circuit. Calculate the distance to the object to be measured with the display recorder 35
Can be displayed and recorded. In this case, A /
D converter 31, high-speed integration memory 32, D / A converter 33
It is possible to simplify the circuit by removing the above and including an integration storage unit in the integration unit 39. When the measurement object is limited to one point and the received light S7 is strong, the A / D converter 31, the high speed integration memory 32 and the D / A converter 33 can be omitted. In addition, a part of the function performed by the reception unit 22 is executed by software processing, and the D / A converter 33, the delay device 41, the integrator 34, the band pass filter 35, the phase measuring device 36, the PSK demodulator 37, Correlator 38, calculator 39
It is also possible to replace etc. with a computer. At this time, the transmission subcarrier S2 is A / D converted and input to the computer.

【0044】次に第5の実施例につき説明する。第5の
実施例は第4の実施例における、PSK変調器26及び
PSK復調器37とに代え、ASK(Amplitud
eShift Keying)変調器及びASK復調器
を設けたものであり、その他に変更はないから説明の詳
述は省略する。送信部ではサブキャリアを擬似ランダム
信号でASK変調し、受信部ではPLLを用いたバンド
パスフィルタでサブキャリアを再生し、第4の実施例と
同様にして、位相測定をすることができる。
Next, a fifth embodiment will be described. In the fifth embodiment, the PSK modulator 26 and the PSK demodulator 37 in the fourth embodiment are replaced with ASK (Amplitude).
Since an eShift Keying modulator and an ASK demodulator are provided and there is no other change, detailed description thereof will be omitted. In the transmitting section, the subcarriers are ASK-modulated with the pseudo-random signal, and in the receiving section, the subcarriers are reproduced by the bandpass filter using the PLL, and the phase can be measured in the same manner as in the fourth embodiment.

【0045】図9を参照して第5実施例の動作について
説明する。図9において、(a)はクロックS1、
(b)は送信サブキャリアS2、(c)は送信擬似ラン
ダム信号S3、(d)は送信ASK変調波S4、(e)
は送信光S6、(f)は受信光S7、(g)は受信AS
K変調波S8及び積算ASK変調波S9、(h)は受信
サブキャリアS12、(i)は受信擬似ランダムS10
の波形を示している。(e)に示す送信光S6及び
(f)に示す受信光S7の波形が、第4の実施例の図8
の(e)に示す送信光S6及び(f)に示す受信光S7
の波形と異なっている。これはASK変調が光の所定振
幅に一定の振幅変調を重畳するものだからである。
The operation of the fifth embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 9, (a) shows the clock S1,
(B) is transmission subcarrier S2, (c) is transmission pseudo random signal S3, (d) is transmission ASK modulated wave S4, (e)
Is transmitted light S6, (f) is received light S7, (g) is received AS
The K modulation wave S8 and the integrated ASK modulation wave S9, (h) is the reception subcarrier S12, and (i) is the reception pseudo random S10.
Shows the waveform of. The waveforms of the transmission light S6 shown in (e) and the reception light S7 shown in (f) are shown in FIG. 8 of the fourth embodiment.
(E) of the transmitted light S6 and (f) of the received light S7
The waveform is different. This is because the ASK modulation superimposes a constant amplitude modulation on a predetermined amplitude of light.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明により、距離分解能が向上し、反
射率が低い測定対象物に対して使用可能な、安価でかつ
小型軽量な構成の高分解能距離測定装置が提供できる。
According to the present invention, it is possible to provide an inexpensive, small-sized and high-resolution high-resolution distance measuring device which has improved distance resolution and can be used for a measuring object having a low reflectance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例にかかる各信号のタイム
チャート例および相関レベル例を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a time chart example and a correlation level example of each signal according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例にかかる送信信号に対す
る受信信号の遅延量と相関レベルとの関係を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a delay amount of a reception signal and a correlation level with respect to a transmission signal according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例にかかる送信信号に対す
る受信信号の遅延量と相関レベルとの関係を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a delay amount of a reception signal and a correlation level with respect to a transmission signal according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例のブロック図。FIG. 5 is a block diagram of a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施例のブロック図。FIG. 6 is a block diagram of a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4の実施例のブロック図。FIG. 7 is a block diagram of a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4の実施例にかかる各信号のタイム
チャート例を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a time chart of each signal according to the fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施例にかかる各信号のタイム
チャート例を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a time chart of each signal according to the fifth embodiment of the present invention.

【図10】従来例のブロック図。FIG. 10 is a block diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・・送信部 2・・・・・レーザ 3・・・・・変調器 4・・・・・送信光学系 5・・・・・擬似ランダム信号発生器 6・・・・・基準クロック発生器 7・・・・・受信部 8・・・・・受信光学系 9・・・・・受光検出器 10・・・・・遅延相関器 11・・・・・高速記憶装置 12・・・・・表示記録器 13・・・・・高速クロック発生器 14・・・・・遅延発生器 15・・・・・鋸歯状波発生回路 16・・・・・第2クロック発生器 17・・・・・位相同期制御回路 18・・・・・擬似ランダム信号発生器 1-Transmitting unit 2--Laser 3--Modulator 4--Transmitting optical system 5--Pseudo random signal generator 6-Reference Clock generator 7-Reception unit 8-Reception optical system 9-Reception detector 10-Delay correlator 11-High-speed storage device 12 ...・ ・ ・ Display recorder 13 ・ ・ ・ High-speed clock generator 14 ・ ・ ・ Delay generator 15 ・ ・ ・ Sawtooth wave generation circuit 16 ・ ・ ・ ・ ・ Second clock generator 17 ・ ・ ・... Phase synchronization control circuit 18 ... Pseudo random signal generator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 敏行 千葉県千葉市稲毛区弥生町1ー33 千葉大 学内 (72)発明者 竹内 延夫 千葉県千葉市稲毛区弥生町1ー33 千葉大 学内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshiyuki Ueno 1-33 Yayoicho, Inage-ku, Chiba-shi, Chiba University Chiba University (72) Inobu Takeuchi 1-33 Yayoi-cho, Inage-ku, Chiba Prefecture Chiba University

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】連続光を放射する光源と、基準クロックを
発生する基準クロック発生手段と、前記基準クロックを
用いて擬似ランダム信号を発生する擬似ランダム信号発
生手段と、前記連続光を前記擬似ランダム信号で変調光
に変調する変調手段と、前記変調光を測定対象物へ送信
する送信光学手段と、前記測定対象物で反射された前記
変調光を受信する受信光学手段と、前記受信光学手段で
受信された前記変調光を検出し、受信信号を出力する受
光検出手段と、前記擬似ランダム信号と前記受信信号と
の相関をとり、遅延時間の関数として前記測定対象物ま
での距離を演算する遅延相関手段とを具備する距離測定
装置において、前記基準クロックの周期よりも短い周期
を有する高速クロックを発生する高速クロック発生手段
と、前記高速クロックにより、前記測定対象物へ送信す
る前記変調光に遅延を与える遅延量可変な遅延生成手段
とを具備することを特徴とする高分解能距離測定装置。
1. A light source for emitting continuous light, a reference clock generating means for generating a reference clock, a pseudo random signal generating means for generating a pseudo random signal using the reference clock, and the continuous light for the pseudo random signal. A modulating means for modulating the modulated light with a signal, a transmitting optical means for transmitting the modulated light to an object to be measured, a receiving optical means for receiving the modulated light reflected by the object to be measured, and the receiving optical means. A light receiving detection unit that detects the received modulated light and outputs a received signal, and a delay that calculates the distance to the measurement object as a function of delay time by correlating the pseudo random signal and the received signal. A distance measuring device comprising a correlating means, a high-speed clock generating means for generating a high-speed clock having a cycle shorter than that of the reference clock, and the high-speed clock. Click, the high resolution distance measurement apparatus characterized by comprising a delay amount variable delay generating means for giving a delay to the modulated light to be transmitted to the measurement object.
【請求項2】連続光を放射する光源と、基準クロックを
発生する基準クロック発生手段と、前記基準クロックを
用いて擬似ランダム信号を発生する擬似ランダム信号発
生手段と、前記連続光を前記擬似ランダム信号で変調光
に変調する変調手段と、前記変調光を測定対象物へ送信
する送信光学手段と、前記測定対象物で反射された前記
変調光を受信する受信光学手段と、前記受信光学手段で
受信された前記変調光を検出し、受信信号を出力する受
光検出手段と、前記受信信号を周期的連続加算して積算
受信信号を出力する高速記憶手段と、前記擬似ランダム
信号と前記積算受信信号との相関をとり、遅延時間の関
数として前記測定対象物までの距離を演算する遅延相関
手段とを具備する距離測定装置において、前記基準クロ
ックの周期よりも短い周期を有する高速クロックを発生
する高速クロック発生手段と、前記高速クロックによ
り、前記測定対象物へ送信する前記変調光に遅延を与え
る遅延量可変な遅延生成手段とを具備することを特徴と
する高分解能距離測定装置。
2. A light source for emitting continuous light, a reference clock generating means for generating a reference clock, a pseudo random signal generating means for generating a pseudo random signal using the reference clock, and the continuous light for the pseudo random signal. A modulating means for modulating the modulated light with a signal, a transmitting optical means for transmitting the modulated light to an object to be measured, a receiving optical means for receiving the modulated light reflected by the object to be measured, and the receiving optical means. Light receiving detection means for detecting the received modulated light and outputting a received signal, high-speed storage means for outputting the integrated received signal by periodically and continuously adding the received signals, the pseudo-random signal and the integrated received signal In the distance measuring device, the distance measuring device is provided with a delay correlating means for calculating a distance to the object to be measured as a function of delay time. A high-speed clock generating means for generating a high-speed clock having a constant period; and a delay-variable delay generating means for delaying the modulated light transmitted to the measurement object by the high-speed clock. High resolution distance measuring device.
【請求項3】連続光を放射する光源と、基準クロックを
発生する基準クロック発生手段と、前記基準クロックを
用いて擬似ランダム信号を発生する擬似ランダム信号発
生手段と、前記連続光を前記擬似ランダム信号で変調光
に変調する変調手段と、前記変調光を測定対象物へ送信
する送信光学手段と、前記測定対象物で反射された前記
変調光を受信する受信光学手段と、前記受信光学手段で
受信された前記変調光を検出し、受信信号を出力する受
光検出手段とを具備する距離測定装置において、前記基
準クロックの周期と僅かに異なる周期を有する第2クロ
ックを発生する第2クロック発生手段と、前記基準クロ
ック及び前記第2クロックとの位相同期を制御する位相
同期制御手段と、前記第2クロックを用いて第2の擬似
ランダム信号を発生する第2の擬似ランダム信号発生手
段と、前記第2の擬似ランダム信号と前記受信信号との
相関をとり、遅延時間の関数として前記測定対象物まで
の距離を演算する遅延相関手段とを具備することを特徴
とする高分解能距離測定装置。
3. A light source for emitting continuous light, a reference clock generating means for generating a reference clock, a pseudo random signal generating means for generating a pseudo random signal using the reference clock, and the continuous light for the pseudo random signal. A modulating means for modulating the modulated light with a signal, a transmitting optical means for transmitting the modulated light to an object to be measured, a receiving optical means for receiving the modulated light reflected by the object to be measured, and the receiving optical means. In a distance measuring device comprising a received light detecting means for detecting the received modulated light and outputting a received signal, a second clock generating means for generating a second clock having a cycle slightly different from the cycle of the reference clock. And phase synchronization control means for controlling the phase synchronization between the reference clock and the second clock, and a second pseudo-random signal generated using the second clock. And a delay correlating means for calculating the distance to the object to be measured as a function of delay time by correlating the second pseudo random signal with the received signal. A high resolution distance measuring device characterized in that
【請求項4】連続光を放射する光源と、基準クロックを
発生する基準クロック発生手段と、前記基準クロックを
用いて擬似ランダム信号を発生する擬似ランダム信号発
生手段と、前記連続光を前記擬似ランダム信号で変調光
に変調する変調手段と、前記変調光を測定対象物へ送信
する送信光学手段と、前記測定対象物で反射された前記
変調光を受信する受信光学手段と、前記受信光学手段で
受信された前記変調光を検出し、受信信号を出力する受
光検出手段と、前記受信信号を周期的連続加算して積算
受信信号を出力する高速記憶手段とを具備する距離測定
装置において、前記基準クロックの周期と僅かに異なる
周期を有する第2クロックを発生する第2クロック発生
手段と、前記基準クロック及び前記第2クロックとの位
相同期を制御する位相同期制御手段と、前記第2クロッ
クを用いて第2の擬似ランダム信号を発生する第2の擬
似ランダム信号発生手段と、前記第2の擬似ランダム信
号と前記積算受信信号との相関をとり、遅延時間の関数
として前記測定対象物までの距離を演算する遅延相関手
段とを具備することを特徴とする高分解能距離測定装
置。
4. A light source for emitting continuous light, a reference clock generating means for generating a reference clock, a pseudo random signal generating means for generating a pseudo random signal using the reference clock, and the continuous light for the pseudo random signal. A modulating means for modulating the modulated light with a signal, a transmitting optical means for transmitting the modulated light to an object to be measured, a receiving optical means for receiving the modulated light reflected by the object to be measured, and the receiving optical means. In the distance measuring device, the received light detecting unit for detecting the received modulated light and outputting the received signal, and the high-speed storage unit for periodically and continuously adding the received signals and outputting an integrated received signal are provided. Phase synchronization between the second clock generating means for generating a second clock having a cycle slightly different from that of the clock and the reference clock and the second clock is controlled. Phase correlation control means, second pseudo random signal generation means for generating a second pseudo random signal using the second clock, and correlation between the second pseudo random signal and the integrated received signal, A high-resolution distance measuring device, comprising: delay correlating means for calculating a distance to the measurement object as a function of delay time.
JP5227860A 1993-08-23 1993-08-23 High-resolution distance measuring system Pending JPH0755939A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5227860A JPH0755939A (en) 1993-08-23 1993-08-23 High-resolution distance measuring system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5227860A JPH0755939A (en) 1993-08-23 1993-08-23 High-resolution distance measuring system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0755939A true JPH0755939A (en) 1995-03-03

Family

ID=16867502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5227860A Pending JPH0755939A (en) 1993-08-23 1993-08-23 High-resolution distance measuring system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0755939A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003521692A (en) * 2000-01-26 2003-07-15 インストロ プレシジョン リミテッド Optical distance measurement
JP2017513013A (en) * 2014-03-06 2017-05-25 アコネール アクチボラグAcconeer Ab Transceiver system
JP2017524955A (en) * 2014-07-17 2017-08-31 インフィブラ・テクノロジーズ・ソチエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータInfibra Technologies S.R.L. Method and apparatus for measuring a physical value allocated to an optical device under test

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003521692A (en) * 2000-01-26 2003-07-15 インストロ プレシジョン リミテッド Optical distance measurement
JP2017513013A (en) * 2014-03-06 2017-05-25 アコネール アクチボラグAcconeer Ab Transceiver system
US10444338B2 (en) 2014-03-06 2019-10-15 Acconeer Ab Transmitter-receiver system
JP2017524955A (en) * 2014-07-17 2017-08-31 インフィブラ・テクノロジーズ・ソチエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータInfibra Technologies S.R.L. Method and apparatus for measuring a physical value allocated to an optical device under test

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR940009241B1 (en) Distance measuring method and apparatus therefor
JP3935897B2 (en) Lightwave ranging device
US9857469B2 (en) System and method for multi TOF camera operation using phase hopping
EP2038815B1 (en) Method and system for fast calibration of three-dimensional (3d) sensors
US9325920B2 (en) Processing of time-of-flight signals
US6753950B2 (en) Optical distance measurement
EP2594959B1 (en) System and method for multi TOF camera operation using phase hopping
JP4464416B2 (en) Lightwave ranging method and ranging device
WO2010098454A1 (en) Distance measuring apparatus
EP2264481A1 (en) Method and device for acquiring a range image
WO2012115083A1 (en) Spatial information detection device
JPS62249089A (en) Method and device for optically measuring distance and speedof target
JP2006133214A (en) Device and method for measuring time difference, and range finding device and method
CN102073051A (en) Laser multi-pulse time spreading and distance measuring device
JP2000509485A (en) Object position detection method
US11333760B2 (en) Frequency modulation for interference free optical time of flight system
US20210041541A1 (en) Phase anti-aliasing using spread-spectrum techniques in an optical distance measurement system
EP2275833A1 (en) Range camera and range image acquisition method
KR950019772A (en) Optical distance measuring device using phase change and its method
JPH0755939A (en) High-resolution distance measuring system
JP2940260B2 (en) Distance measuring device and method
JP2529616B2 (en) Distance measuring device
Gupta Depth from Time-of-Flight Imaging
RU2626973C1 (en) Optical device for determining distances to object
JPH0587913A (en) Distance measuring apparatus and method