JPH0769422B2 - パルスレーザ測距装置 - Google Patents
パルスレーザ測距装置Info
- Publication number
- JPH0769422B2 JPH0769422B2 JP21640888A JP21640888A JPH0769422B2 JP H0769422 B2 JPH0769422 B2 JP H0769422B2 JP 21640888 A JP21640888 A JP 21640888A JP 21640888 A JP21640888 A JP 21640888A JP H0769422 B2 JPH0769422 B2 JP H0769422B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はパルスレーザを用いた測距装置に係り、特にパ
ルスレーザ光の往復時間を計時することによつて距離を
計測するパルスレーザ測距装置に関するものである。
ルスレーザ光の往復時間を計時することによつて距離を
計測するパルスレーザ測距装置に関するものである。
この種のパルスレーザ測距装置は、単一短パルスレーザ
光を測距対象物に照射し、その反射光を検出する。その
レーザ光送信時と反射光受信時の時間間隔が光の往復時
間であることからこの計時によつて距離を計測する。
光を測距対象物に照射し、その反射光を検出する。その
レーザ光送信時と反射光受信時の時間間隔が光の往復時
間であることからこの計時によつて距離を計測する。
そして、測距対象物から反射して測距装置に捕捉された
反射光は減衰してノイズを含んでいるので、ノイズによ
る誤測距を避けるため、受信回路に閾値を設定した波高
弁別器を用いて波形整形した信号のみ取り出す必要があ
る。
反射光は減衰してノイズを含んでいるので、ノイズによ
る誤測距を避けるため、受信回路に閾値を設定した波高
弁別器を用いて波形整形した信号のみ取り出す必要があ
る。
従来この種のパルスレーザ測距装置は、このような処理
回路を送信および受信回路にもち、各々波高弁別された
立ち上がり点の時間間隔を計時していた。
回路を送信および受信回路にもち、各々波高弁別された
立ち上がり点の時間間隔を計時していた。
この従来のパルスレーザ測距装置の一例を第３図に示し
説明する。
説明する。
図において、31は短パルスレーザ光を発生するレーザ装
置、32はビームスプリツタ、33は測距対象物、34は光減
衰器、35は送信用光電変換器、36は受信光学系、37は受
信用光電変換器、38,39は波高弁別波形整形回路、40は
カウンタ回路、41はクロツク回路である。
置、32はビームスプリツタ、33は測距対象物、34は光減
衰器、35は送信用光電変換器、36は受信光学系、37は受
信用光電変換器、38,39は波高弁別波形整形回路、40は
カウンタ回路、41はクロツク回路である。
つぎに動作について説明する。
まず、レーザ装置31で発生した短パルスレーザ光はビー
ムスプリツタ32により測距対象物33に向けて投射される
と同時に光減衰器34を透過して送信用光電変換器35に入
力し送光信号になる。この送光信号は波高弁別波形整形
回路38で整形され、カウンタ回路40に供給される。
ムスプリツタ32により測距対象物33に向けて投射される
と同時に光減衰器34を透過して送信用光電変換器35に入
力し送光信号になる。この送光信号は波高弁別波形整形
回路38で整形され、カウンタ回路40に供給される。
一方、測距対象物33からの反射光は受信光学系36によつ
て集められる。集められた反射光は受信用光電変換器37
に入力し、受光信号になる。この受光信号は波高弁別波
形整形回路39で整形され、カウンタ回路40に供給され
る。
て集められる。集められた反射光は受信用光電変換器37
に入力し、受光信号になる。この受光信号は波高弁別波
形整形回路39で整形され、カウンタ回路40に供給され
る。
つぎにカウンタ回路40はクロツク回路41よりクロツクパ
ルスの供給を受け、各波高弁別波形整形回路38,39から
入力したパルスの立ち上がりタイミングの時間をカウン
トし、おのおの波高弁別された立ち上がり点の時間間隔
を計時する。このカウントされた時間データは測距対象
物33までの距離の光の往復時間に相当するので、測距対
象物33までの距離データとすることができる。
ルスの供給を受け、各波高弁別波形整形回路38,39から
入力したパルスの立ち上がりタイミングの時間をカウン
トし、おのおの波高弁別された立ち上がり点の時間間隔
を計時する。このカウントされた時間データは測距対象
物33までの距離の光の往復時間に相当するので、測距対
象物33までの距離データとすることができる。
上述した従来のパルスレーザ測距装置は、送光信号およ
び受光信号の波高弁別された立ち上がり点の時間間隔を
計時している。そして、パルスレーザの時間波形は通常
ガウシアン型をしているので、波高弁別器の閾値がどの
強度のレベルで波高弁別するかで、整形波形の立ち上が
る点が決まる。ここで波高弁別器の閾値はノイズから分
離できる一定値にされ、送信光強度もこれに応じた一定
値に設定されるが、受信光は測距対象物までの距離や途
中の大気の透過率，測距対象物のレーザ光反射率により
大きく変化する。そして、受信光強度が大きい場合は、
波高弁別されたあとの立ち上がり点は、レーザ光時間波
形のうちで強度の小さいレベルでも波高弁別器の閾値に
達するため、レーザ光時間波形のうち早い時点で立ち上
がる。しかし、受信強度が小さい場合には、レーザ光時
間波形のうちの最大強度のレベルで閾値に達するため、
時間波形のほぼ中央で立ち上がる。この態様を第４図の
タイムチヤートに示す。
び受光信号の波高弁別された立ち上がり点の時間間隔を
計時している。そして、パルスレーザの時間波形は通常
ガウシアン型をしているので、波高弁別器の閾値がどの
強度のレベルで波高弁別するかで、整形波形の立ち上が
る点が決まる。ここで波高弁別器の閾値はノイズから分
離できる一定値にされ、送信光強度もこれに応じた一定
値に設定されるが、受信光は測距対象物までの距離や途
中の大気の透過率，測距対象物のレーザ光反射率により
大きく変化する。そして、受信光強度が大きい場合は、
波高弁別されたあとの立ち上がり点は、レーザ光時間波
形のうちで強度の小さいレベルでも波高弁別器の閾値に
達するため、レーザ光時間波形のうち早い時点で立ち上
がる。しかし、受信強度が小さい場合には、レーザ光時
間波形のうちの最大強度のレベルで閾値に達するため、
時間波形のほぼ中央で立ち上がる。この態様を第４図の
タイムチヤートに示す。
この第４図において、（ａ）は送光信号を示したもので
り、（ｅ）は受光信号を示したものである。そして、V
Thは弁別閾値を示す。
り、（ｅ）は受光信号を示したものである。そして、V
Thは弁別閾値を示す。
すあわち、測距対象物の条件や、大気の状態で受信強度
が変動し、この結果計時がこれらの変動によつて変化す
るためこの種のパルスレーザ測距装置の測距精度は、測
距に用いるパルスレーザ光の立ち上がりから最大レベル
に達するまでの時間、すなわち、立ち上がり時間によつ
て定まる。したがつて、測距精度が低測距であるという
課題があつた。
が変動し、この結果計時がこれらの変動によつて変化す
るためこの種のパルスレーザ測距装置の測距精度は、測
距に用いるパルスレーザ光の立ち上がりから最大レベル
に達するまでの時間、すなわち、立ち上がり時間によつ
て定まる。したがつて、測距精度が低測距であるという
課題があつた。
本発明のパルスレーザ測距装置は、パルスレーザ光の往
復時間を計時することにより距離を計測するレーザ測距
装置において、測距対象物からの反射光を第１〜第Ｎの
受信光に分離する光分離手段と、この光分離手段によっ
て分離された第１の受信光を受信する第１の光電変換手
段と、おのおの異なった光減衰量を有する複数の光減衰
手段と、この複数の光減衰手段と一対になり該光減衰手
段を通過してくる第２〜第Ｎの受信光を受信する第２〜
第Ｎの光電変換手段と、第１〜第Ｎの光電変換手段から
出力される信号のうちそのレベルが所定の弁別閾値以上
でかつ最小の信号を選択する選択手段と、この選択手段
により選択された信号と測距対象物への送信光とに基づ
きパルスレーザ光の往復時間を計時する計時手段とを有
するものである。
復時間を計時することにより距離を計測するレーザ測距
装置において、測距対象物からの反射光を第１〜第Ｎの
受信光に分離する光分離手段と、この光分離手段によっ
て分離された第１の受信光を受信する第１の光電変換手
段と、おのおの異なった光減衰量を有する複数の光減衰
手段と、この複数の光減衰手段と一対になり該光減衰手
段を通過してくる第２〜第Ｎの受信光を受信する第２〜
第Ｎの光電変換手段と、第１〜第Ｎの光電変換手段から
出力される信号のうちそのレベルが所定の弁別閾値以上
でかつ最小の信号を選択する選択手段と、この選択手段
により選択された信号と測距対象物への送信光とに基づ
きパルスレーザ光の往復時間を計時する計時手段とを有
するものである。
本発明においては、測距対象物からの反射光が第１〜第
Ｎの受信光に分離され、第１の受信光が第１の光電変換
手段で受信され、第２〜第Ｎの受信光がおのおの異なっ
た光減衰量を有する光減衰手段を通過して第２〜第Ｎの
光電変換手段で受信され、第１〜第Ｎの光電変換手段か
ら出力される信号のうちそのレベルが所定の弁別閾値以
上でかつ最小の信号が選択され、この選択された信号と
測距対象物への送信光とに基づきパルスレーザ光の往復
時間が計時され、この計時された往復時間により測距対
象物までの距離が計測される。
Ｎの受信光に分離され、第１の受信光が第１の光電変換
手段で受信され、第２〜第Ｎの受信光がおのおの異なっ
た光減衰量を有する光減衰手段を通過して第２〜第Ｎの
光電変換手段で受信され、第１〜第Ｎの光電変換手段か
ら出力される信号のうちそのレベルが所定の弁別閾値以
上でかつ最小の信号が選択され、この選択された信号と
測距対象物への送信光とに基づきパルスレーザ光の往復
時間が計時され、この計時された往復時間により測距対
象物までの距離が計測される。
以下、図面に基づき本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明によるパルスレーザ測距装置の一実施例
を示すブロツク図である。
を示すブロツク図である。
図において、１は短パルスレーザ光を発生するレーザ装
置、２はビームスプリツタ、３は測距対象物、４は光減
衰器、５は送信用光電変換器、６は受信光学系、７は受
信用光電変換器、8,9はビームスプリツタ、10,11はおの
おの異なつた光減衰量を有する光減衰器、12,13はこの
光減衰器10,11と一対になりその光減衰器10,11を通過し
てくる反射光を受信する受信用光電変換器、14,15,16,1
7は波高弁別波形整形回路、18は受信用光電変換器7,12,
13から出力される信号のうち最も適切な信号を選択する
選択回路、19はカウンタ回路、20はクロツク回路であ
る。
置、２はビームスプリツタ、３は測距対象物、４は光減
衰器、５は送信用光電変換器、６は受信光学系、７は受
信用光電変換器、8,9はビームスプリツタ、10,11はおの
おの異なつた光減衰量を有する光減衰器、12,13はこの
光減衰器10,11と一対になりその光減衰器10,11を通過し
てくる反射光を受信する受信用光電変換器、14,15,16,1
7は波高弁別波形整形回路、18は受信用光電変換器7,12,
13から出力される信号のうち最も適切な信号を選択する
選択回路、19はカウンタ回路、20はクロツク回路であ
る。
第２図は第１図の動作説明に供するタイムチヤートで、
（ａ）は送光信号を示したものであり、（ｂ）は光減衰
量の最も少ない受光信号、（ｃ）は光減衰量が中程度の
受光信号、（ｄ）は光減衰量が最も大きい受光信号を示
したものである。そして、VThは弁別閾値を示す。
（ａ）は送光信号を示したものであり、（ｂ）は光減衰
量の最も少ない受光信号、（ｃ）は光減衰量が中程度の
受光信号、（ｄ）は光減衰量が最も大きい受光信号を示
したものである。そして、VThは弁別閾値を示す。
つぎに第１図に示す実施例の動作を第２図を参照して説
明する。
明する。
まず、レーザ装置１で発生した短パルスレーザ光はビー
ムスプリツタ２により、測距対象物３に向けて投射され
ると同時に光減衰器４を透過して送信用光電変換器５に
はいり送光信号になる。第２図の（ａ）の波形がこの送
光信号である。
ムスプリツタ２により、測距対象物３に向けて投射され
ると同時に光減衰器４を透過して送信用光電変換器５に
はいり送光信号になる。第２図の（ａ）の波形がこの送
光信号である。
一方、測距対象物３からの反射光は、受信光学系６によ
つて集められる。集められた反射光は受信用光電変換器
７にはいるが、途中その一部はビームスプリツタ８およ
び９により分離され、光減衰器10および11を通過してそ
れぞれ受信用光電変換器12および13にはいる。この中で
光減衰器10は減衰量が非常に大きく、光減衰器11の光減
衰量が中程度とすると、受信用光電変換器7,12および13
にはいる受信光はそれぞれ相対的に非常に大，中，非常
に小ということになる。
つて集められる。集められた反射光は受信用光電変換器
７にはいるが、途中その一部はビームスプリツタ８およ
び９により分離され、光減衰器10および11を通過してそ
れぞれ受信用光電変換器12および13にはいる。この中で
光減衰器10は減衰量が非常に大きく、光減衰器11の光減
衰量が中程度とすると、受信用光電変換器7,12および13
にはいる受信光はそれぞれ相対的に非常に大，中，非常
に小ということになる。
ここで、短パルスレーザ光の時間波形は第２図の（ａ）
に示すようにガウシアン形であるので、測距対象物３か
らの反射光も同様の波形になる。したがつて、反射光を
受信する時、受信光量が大きい場合と、小さい場合を受
信用光電変換器で受信し、一定の弁別閾値VThをもつ波
高弁別波形整形回路で波形整形した後で比較してみる
と、受信光量が大きい場合は整形波形の時間幅が広く、
受信光量が小さい場合は整形波形の時間幅が狭い。これ
を第２図（ｂ），（ｃ），（ｄ）で示す。
に示すようにガウシアン形であるので、測距対象物３か
らの反射光も同様の波形になる。したがつて、反射光を
受信する時、受信光量が大きい場合と、小さい場合を受
信用光電変換器で受信し、一定の弁別閾値VThをもつ波
高弁別波形整形回路で波形整形した後で比較してみる
と、受信光量が大きい場合は整形波形の時間幅が広く、
受信光量が小さい場合は整形波形の時間幅が狭い。これ
を第２図（ｂ），（ｃ），（ｄ）で示す。
つぎに、送信用光電変換器５より得られた送光信号は波
高弁別波形整形回路14で整形され、整形波形の立ち下が
りでカウンタ回路19のスタート入力へはいる。
高弁別波形整形回路14で整形され、整形波形の立ち下が
りでカウンタ回路19のスタート入力へはいる。
一方、受信用光電変換器7,12および13より得られた受光
信号はおのおの波高弁別波形整形回路15,16および17で
整形される。そして、おのおのの波形整形のうち整形波
形の立ち下がりタイミングの最も早いタイミングが選択
回路18で選択され、カウンタ回路19のストツプ入力へは
いる。
信号はおのおの波高弁別波形整形回路15,16および17で
整形される。そして、おのおのの波形整形のうち整形波
形の立ち下がりタイミングの最も早いタイミングが選択
回路18で選択され、カウンタ回路19のストツプ入力へは
いる。
この場合、受信用光電変換器7,12および13から出力され
る信号のうちそのレベルが弁別閾値VTh以上でかつ最小
の信号が選択され、その信号（整形波形）の立ち下がり
タイミングがカウンタ回路19のストツプ入力へはいるこ
とになる。
る信号のうちそのレベルが弁別閾値VTh以上でかつ最小
の信号が選択され、その信号（整形波形）の立ち下がり
タイミングがカウンタ回路19のストツプ入力へはいるこ
とになる。
カウンタ回路19はクロツク回路20よりクロツクパルスの
供給をうけスタート入力へはいつたパルスの立ち下がり
タイミングとスツプ入力へはいつたパルスの立ち下がり
タイミングの間の時間をカウントする。そして、カウン
トされた時間データは測距対象物３までの距離の光の往
復時間に相当するので測距対象物３までの距離データと
することができる。第２図においては時間ｔに相当する
距離が計測される。
供給をうけスタート入力へはいつたパルスの立ち下がり
タイミングとスツプ入力へはいつたパルスの立ち下がり
タイミングの間の時間をカウントする。そして、カウン
トされた時間データは測距対象物３までの距離の光の往
復時間に相当するので測距対象物３までの距離データと
することができる。第２図においては時間ｔに相当する
距離が計測される。
パルスレーザ測遠機の場合、反射光の光量は、測距対象
物までの距離，測距対象物の反射率，大気の透過率によ
り非常に大きく変動する。
物までの距離，測距対象物の反射率，大気の透過率によ
り非常に大きく変動する。
この第１図に示す実施例において、反射光量が非常に大
きいときは、受信用光電変換器7,12および13で受信され
るが、光減衰量が非常に大きい光減衰器10を通過した受
信光を検出する受信用光電変換器12が最も小さい受信信
号を出力し、カウンタ回路19のストツプ入力へはいるこ
とになる。
きいときは、受信用光電変換器7,12および13で受信され
るが、光減衰量が非常に大きい光減衰器10を通過した受
信光を検出する受信用光電変換器12が最も小さい受信信
号を出力し、カウンタ回路19のストツプ入力へはいるこ
とになる。
そして、反射光量が非常に小さいときは、受信用光電変
換器12および13は光減衰器10および11がそれぞれはいつ
て受信光を減衰させているので、受信光は検出されず、
受信用光電変換器７で受信される。このとき反射光量が
もともと小さいので受光信号も小さい。
換器12および13は光減衰器10および11がそれぞれはいつ
て受信光を減衰させているので、受信光は検出されず、
受信用光電変換器７で受信される。このとき反射光量が
もともと小さいので受光信号も小さい。
また、反射光量が非常に大きくもなく、非常に小さくも
ない場合には、受信用光電変換器12では検出されず、受
信用光電変換器７および13で受信されるが光減衰器11で
減衰した受信光を受信する受信用光電変換器13が最も小
さい受光信号を出力し、カウンタ回路19のストツプ入力
へはいることになる。
ない場合には、受信用光電変換器12では検出されず、受
信用光電変換器７および13で受信されるが光減衰器11で
減衰した受信光を受信する受信用光電変換器13が最も小
さい受光信号を出力し、カウンタ回路19のストツプ入力
へはいることになる。
これらの受信光強度と測距計時のタイミングを第２図に
示す。
示す。
すなわち、この第１図に示す実施例では、反射光量の大
きな変動があつてもほぼ同一レベルの受光信号を選択で
きることで、レーザパルスの立ち上がり時間に起因する
測距誤差を小さくすることができる。
きな変動があつてもほぼ同一レベルの受光信号を選択で
きることで、レーザパルスの立ち上がり時間に起因する
測距誤差を小さくすることができる。
以上説明したように本発明によれば、測距対象物からの
反射光が第１〜第Ｎの受信光に分離し、第１の受信光を
第１の光電変換手段で受信し、第２〜第Ｎの受信光がお
のおの異なった光減衰量を有する光減衰手段を通過させ
て第２〜第Ｎの光電変換手段で受信し、第１〜第Ｎの光
電変換手段から出力される信号のうちそのレベルが所定
の弁別閾値以上でかつ最小の信号を選択し、この選択し
た信号と測距対象物への送信光とに基づきパルスレーザ
光の往復時間が計時し、この計時された往復時間により
測距対象物までの距離を計測することにより、パルスレ
ーザ波形の立ち上がり時間により定まる測距精度をより
高精度にすることができる効果がある。
反射光が第１〜第Ｎの受信光に分離し、第１の受信光を
第１の光電変換手段で受信し、第２〜第Ｎの受信光がお
のおの異なった光減衰量を有する光減衰手段を通過させ
て第２〜第Ｎの光電変換手段で受信し、第１〜第Ｎの光
電変換手段から出力される信号のうちそのレベルが所定
の弁別閾値以上でかつ最小の信号を選択し、この選択し
た信号と測距対象物への送信光とに基づきパルスレーザ
光の往復時間が計時し、この計時された往復時間により
測距対象物までの距離を計測することにより、パルスレ
ーザ波形の立ち上がり時間により定まる測距精度をより
高精度にすることができる効果がある。
第１図は本発明によるパルスレーザ測距装置の一実施例
を示すブロツク図、第２図は第１図の動作説明に供する
タイムチヤート、第３図は従来のパルスレーザ測距装置
の一例を示すブロツク図、第４図は第３図の動作説明に
供するタイムチヤートである。 １……レーザ装置、２……ビームスプリツタ、３……測
距対象物、６……受信光学系、７……受信用光電変換
器、8,9……ビームスプリツタ、10,11……光減衰器、1
2,13……受信用光電変換器、18……選択回路。
を示すブロツク図、第２図は第１図の動作説明に供する
タイムチヤート、第３図は従来のパルスレーザ測距装置
の一例を示すブロツク図、第４図は第３図の動作説明に
供するタイムチヤートである。 １……レーザ装置、２……ビームスプリツタ、３……測
距対象物、６……受信光学系、７……受信用光電変換
器、8,9……ビームスプリツタ、10,11……光減衰器、1
2,13……受信用光電変換器、18……選択回路。
Claims (1)
- 【請求項１】パルスレーザ光の往復時間を計時すること
により距離を計測するレーザ測距装置において、 測距対象物からの反射光を第１〜第Ｎの受信光に分離す
る光分離手段と、 この光分離手段によって分離された第１の受信光を受信
する第１の光電変換手段と、 おのおの異なった光減衰量を有する複数の光減衰手段
と、 この複数の光減衰手段と一対になり該光減衰手段を通過
してくる前記第２〜第Ｎの受信光を受信する第２〜第Ｎ
の光電変換手段と、 前記第１〜第Ｎの光電変換手段から出力される信号のう
ちそのレベルが所定の弁別閾値以上でかつ最小の信号を
選択する選択手段と、 この選択手段により選択された信号と測距対象物への送
信光とに基づきパルスレーザ光の往復時間を計時する計
時手段と を有することを特徴とするパルスレーザ測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21640888A JPH0769422B2 (ja) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | パルスレーザ測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21640888A JPH0769422B2 (ja) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | パルスレーザ測距装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0266484A JPH0266484A (ja) | 1990-03-06 |
| JPH0769422B2 true JPH0769422B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=16688096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21640888A Expired - Fee Related JPH0769422B2 (ja) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | パルスレーザ測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0769422B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04366785A (ja) * | 1991-06-14 | 1992-12-18 | Nec Corp | パルスレーザ測距装置 |
| US7319325B2 (en) * | 2003-06-30 | 2008-01-15 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Table position sensing for magnetic resonance imaging |
| JP5215547B2 (ja) * | 2006-10-25 | 2013-06-19 | パナソニック株式会社 | 空間情報の検出装置 |
| JP5190664B2 (ja) * | 2007-04-25 | 2013-04-24 | 株式会社Ｉｈｉ | レーザレーダ装置の測距方法 |
| JP2011027451A (ja) * | 2009-07-22 | 2011-02-10 | Nikon Vision Co Ltd | 測距装置および測距方法 |
| JP6747115B2 (ja) * | 2015-09-04 | 2020-08-26 | 株式会社デンソーウェーブ | レーザレーダ装置 |
-
1988
- 1988-09-01 JP JP21640888A patent/JPH0769422B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0266484A (ja) | 1990-03-06 |
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