JPH08105971A - マルチパルスによる測距方法とその装置 - Google Patents
マルチパルスによる測距方法とその装置Info
- Publication number
- JPH08105971A JPH08105971A JP24132194A JP24132194A JPH08105971A JP H08105971 A JPH08105971 A JP H08105971A JP 24132194 A JP24132194 A JP 24132194A JP 24132194 A JP24132194 A JP 24132194A JP H08105971 A JPH08105971 A JP H08105971A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser pulse
- transmission
- time
- pulse
- laser
- 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
Links
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 タイムウォークによる影響を受けることな
く、測距対象までの距離が高精度に測距すること。 【構成】 測距対象５への送信レーザパルス（着目送信
レーザパルス、参照レーザパルスを含む）各々に対し、
対象５からの反射レーザパルスが受信されるが、その
際、着目送信レーザパルス、参照レーザパルス各々につ
いての各種検出量から検出される、その着目送信レーザ
パルスの立上り時点から、その着目送信レーザパルスに
対する反射レーザパルスの立上り時点までの時間差（測
距対象までの往復時間）からは、測距対象までの距離が
高精度に測距され得るものである。
く、測距対象までの距離が高精度に測距すること。 【構成】 測距対象５への送信レーザパルス（着目送信
レーザパルス、参照レーザパルスを含む）各々に対し、
対象５からの反射レーザパルスが受信されるが、その
際、着目送信レーザパルス、参照レーザパルス各々につ
いての各種検出量から検出される、その着目送信レーザ
パルスの立上り時点から、その着目送信レーザパルスに
対する反射レーザパルスの立上り時点までの時間差（測
距対象までの往復時間）からは、測距対象までの距離が
高精度に測距され得るものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数のレーザパルスを
順次測距対象に向けて送信する一方、その測距対象から
の、上記複数のレーザパルス各々に対する反射レーザパ
ルスが順次受信されつつ、測距対象までの距離が高精度
に測距されるようにした、マルチパルスによる測距方法
とその装置に関するものである。
順次測距対象に向けて送信する一方、その測距対象から
の、上記複数のレーザパルス各々に対する反射レーザパ
ルスが順次受信されつつ、測距対象までの距離が高精度
に測距されるようにした、マルチパルスによる測距方法
とその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】測距対象までの距離を求めるレーザ測距
装置としては、これまでに、例えば特開平１−２５７２
８９号公報に記載のものが知られている。測距対象へ
の、１つの送信光パルスに対する、測距対象からの反射
光パルスが受信検出されることによって、光パルスの測
距対象との間の往復時間から、測距対象までの距離が求
められていたものである。
装置としては、これまでに、例えば特開平１−２５７２
８９号公報に記載のものが知られている。測距対象へ
の、１つの送信光パルスに対する、測距対象からの反射
光パルスが受信検出されることによって、光パルスの測
距対象との間の往復時間から、測距対象までの距離が求
められていたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】さて、レーザ測距一般
においては、例えばパルス幅が７０ｐ秒〜１００ｐ秒程
度とされた立上り急峻のレーザパルスが測距対象（衛星
など）に向けて送信されるが、その送信レーザパルスの
測距対象での反射状態は、その測距対象についての形状
関数（反射位置や反射面積等をパラメータとする関数）
に依存しており、その送信レーザパルス波形はそのパル
ス幅が数ｎ秒に拡大変化された状態として反射・受信検
出されるものとなっている。一般的に、反射レーザパル
スが立上るに際しては、そのパルス波形は一時関数的に
立上り変化し、立上り時間は数百ｐ秒程度とされる。ま
た、反射レーザパルスの波形形状は測距対象の形状関数
によってほぼ決定されているので、たとえ、その波形の
信号レベルに変動がある場合でも、その波形形状が維持
されたまま、強度（波形の振幅値）のみが変化するもの
となっている。
においては、例えばパルス幅が７０ｐ秒〜１００ｐ秒程
度とされた立上り急峻のレーザパルスが測距対象（衛星
など）に向けて送信されるが、その送信レーザパルスの
測距対象での反射状態は、その測距対象についての形状
関数（反射位置や反射面積等をパラメータとする関数）
に依存しており、その送信レーザパルス波形はそのパル
ス幅が数ｎ秒に拡大変化された状態として反射・受信検
出されるものとなっている。一般的に、反射レーザパル
スが立上るに際しては、そのパルス波形は一時関数的に
立上り変化し、立上り時間は数百ｐ秒程度とされる。ま
た、反射レーザパルスの波形形状は測距対象の形状関数
によってほぼ決定されているので、たとえ、その波形の
信号レベルに変動がある場合でも、その波形形状が維持
されたまま、強度（波形の振幅値）のみが変化するもの
となっている。
【０００４】ところで、これまでにあっては、振幅値が
未知とされた１つの反射レーザパルス受信波形は１つの
閾値で単純に検出されていることから、その振幅値が不
規則に変動する場合には、タイムウォークによる測距上
への影響を無視し得なく、これがために、測距精度の向
上が図れないでいるのが実情である。より詳細には、反
射レーザパルス受信波形の振幅値が不規則に変動する場
合での波形検出時点としては、その振幅値が大きい場合
にはより早期に検出されるも、その振幅値が小さい場合
には、遅く検出されるといった具合に、その検出時点は
振幅値に応じ変動していたものである（この現象をタイ
ムウォークと称す）。レーザ測距装置においては、これ
が、測距上での誤差の主要因として挙げられ、したがっ
て、測距精度向上のためには、タイムウォークによる影
響を受けることなく測距が行われるのが望ましいものと
なっている。本発明の目的は、タイムウォークによる影
響を受けることなく、測距対象までの距離が高精度に測
距され得るマルチパルスによる測距方法とその装置を供
するにある。
未知とされた１つの反射レーザパルス受信波形は１つの
閾値で単純に検出されていることから、その振幅値が不
規則に変動する場合には、タイムウォークによる測距上
への影響を無視し得なく、これがために、測距精度の向
上が図れないでいるのが実情である。より詳細には、反
射レーザパルス受信波形の振幅値が不規則に変動する場
合での波形検出時点としては、その振幅値が大きい場合
にはより早期に検出されるも、その振幅値が小さい場合
には、遅く検出されるといった具合に、その検出時点は
振幅値に応じ変動していたものである（この現象をタイ
ムウォークと称す）。レーザ測距装置においては、これ
が、測距上での誤差の主要因として挙げられ、したがっ
て、測距精度向上のためには、タイムウォークによる影
響を受けることなく測距が行われるのが望ましいものと
なっている。本発明の目的は、タイムウォークによる影
響を受けることなく、測距対象までの距離が高精度に測
距され得るマルチパルスによる測距方法とその装置を供
するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、複数のレー
ザパルス各々が送信されるに際し、送信レーザパルス各
々についてのモニタピーク振幅値およびモニタレーザパ
ルス波形が検出されるとともに、該モニタレーザパルス
波形と閾値Ｔh との比較からは、該閾値Ｔh との一致時
点が送信レーザパルス各々についての立上り時点として
検出されつつ、送信レーザパルス各々に対する反射レー
ザパルスが順次受信されるに際しては、該反射レーザパ
ルス各々についてのレーザパルス波形の閾値Ｔh との比
較から、該反射レーザパルス各々についての受信検出時
点が検出された後、着目送信レーザパルスに対する反射
レーザパルスの立上り時点が、該着目送信レーザパル
ス、参照送信レーザパルス各々についての受信検出時点
と、該着目送信レーザパルス、参照送信レーザパルス間
時間間隔ｎ（ｎ：１以上の整数）Ｔと、該着目送信レー
ザパルス、参照送信レーザパルス間のモニタピーク振幅
値の比とから所定に求められた上、着目送信レーザパル
スの立上り時点との時間差から、測距対象までの距離が
測距されることで達成される。
ザパルス各々が送信されるに際し、送信レーザパルス各
々についてのモニタピーク振幅値およびモニタレーザパ
ルス波形が検出されるとともに、該モニタレーザパルス
波形と閾値Ｔh との比較からは、該閾値Ｔh との一致時
点が送信レーザパルス各々についての立上り時点として
検出されつつ、送信レーザパルス各々に対する反射レー
ザパルスが順次受信されるに際しては、該反射レーザパ
ルス各々についてのレーザパルス波形の閾値Ｔh との比
較から、該反射レーザパルス各々についての受信検出時
点が検出された後、着目送信レーザパルスに対する反射
レーザパルスの立上り時点が、該着目送信レーザパル
ス、参照送信レーザパルス各々についての受信検出時点
と、該着目送信レーザパルス、参照送信レーザパルス間
時間間隔ｎ（ｎ：１以上の整数）Ｔと、該着目送信レー
ザパルス、参照送信レーザパルス間のモニタピーク振幅
値の比とから所定に求められた上、着目送信レーザパル
スの立上り時点との時間差から、測距対象までの距離が
測距されることで達成される。
【０００６】また、マルチパルスによる測距装置として
は、その構成要件として、各々のパルス幅が極小とさ
れ、かつ強度としてのピーク振幅値が相異なる複数のレ
ーザパルス各々を一定時間間隔Ｔの時間ずれを以て、送
信レーザパルスとして順次発振出力するレーザパルス発
振手段と、該レーザパルス発振手段からの送信レーザパ
ルス各々から一部抽出されたモニタ出力にもとづき、該
送信レーザパルス各々についてのモニタレーザパルス波
形およびモニタピーク振幅値を検出するレーザパルスモ
ニタ手段と、上記レーザパルス発振手段からの送信レー
ザパルスを測距対象に向けて送信する一方、該測距対象
からの、該送信レーザパルス各々に対する反射レーザパ
ルスを順次光電変換された状態として受信する送受信光
学系と、上記レーザパルスモニタ手段からの、送信レー
ザパルス各々についてのモニタレーザパルス波形と閾値
Ｔh との比較から、該閾値Ｔh との一致時点を送信レー
ザパルス各々についての立上り時点として検出するとと
もに、該送受信光学系からの、光電変換された反射レー
ザパルス各々についてのレーザパルス波形の閾値Ｔhと
の比較から、該反射レーザパルス各々についての受信検
出時点を検出するレーザパルス検出手段と、先頭送信レ
ーザパルスについての立上り時点を時間基準として、反
射レーザパルス各々についての受信検出時点までの時間
を検出する受信時間検出手段と、送信レーザパルスの測
距対象への位置決め送信制御を始めとして、装置全体を
制御するとともに、着目送信レーザパルスに対する反射
レーザパルスの立上り時点を、該着目送信レーザパル
ス、参照送信レーザパルス各々についての受信検出時点
と、該着目送信レーザパルス、参照送信レーザパルス間
時間間隔ｎ（ｎ：１以上の整数）Ｔと、該着目送信レー
ザパルス、参照送信レーザパルス間のモニタピーク振幅
値の比とから所定に求めた上、着目送信レーザパルスの
立上り時点との時間差から、測距対象までの距離を測距
する制御・処理手段とが少なくとも具備されることで達
成される。
は、その構成要件として、各々のパルス幅が極小とさ
れ、かつ強度としてのピーク振幅値が相異なる複数のレ
ーザパルス各々を一定時間間隔Ｔの時間ずれを以て、送
信レーザパルスとして順次発振出力するレーザパルス発
振手段と、該レーザパルス発振手段からの送信レーザパ
ルス各々から一部抽出されたモニタ出力にもとづき、該
送信レーザパルス各々についてのモニタレーザパルス波
形およびモニタピーク振幅値を検出するレーザパルスモ
ニタ手段と、上記レーザパルス発振手段からの送信レー
ザパルスを測距対象に向けて送信する一方、該測距対象
からの、該送信レーザパルス各々に対する反射レーザパ
ルスを順次光電変換された状態として受信する送受信光
学系と、上記レーザパルスモニタ手段からの、送信レー
ザパルス各々についてのモニタレーザパルス波形と閾値
Ｔh との比較から、該閾値Ｔh との一致時点を送信レー
ザパルス各々についての立上り時点として検出するとと
もに、該送受信光学系からの、光電変換された反射レー
ザパルス各々についてのレーザパルス波形の閾値Ｔhと
の比較から、該反射レーザパルス各々についての受信検
出時点を検出するレーザパルス検出手段と、先頭送信レ
ーザパルスについての立上り時点を時間基準として、反
射レーザパルス各々についての受信検出時点までの時間
を検出する受信時間検出手段と、送信レーザパルスの測
距対象への位置決め送信制御を始めとして、装置全体を
制御するとともに、着目送信レーザパルスに対する反射
レーザパルスの立上り時点を、該着目送信レーザパル
ス、参照送信レーザパルス各々についての受信検出時点
と、該着目送信レーザパルス、参照送信レーザパルス間
時間間隔ｎ（ｎ：１以上の整数）Ｔと、該着目送信レー
ザパルス、参照送信レーザパルス間のモニタピーク振幅
値の比とから所定に求めた上、着目送信レーザパルスの
立上り時点との時間差から、測距対象までの距離を測距
する制御・処理手段とが少なくとも具備されることで達
成される。
【０００７】
【作用】要は、各々のパルス幅が極小とされ、かつ強度
としてのピーク振幅値が相異なる複数のレーザパルス各
々を一定時間間隔Ｔの時間ずれを以て、順次測距対象に
向けて送信すれば、その測距対象からは、それら複数の
レーザパルス各々に対する反射レーザパルスが順次受信
されるが、その際、送信レーザパルスの何れかを着目送
信レーザパルス、残りの何れかを参照レーザパルスとし
て、これらレーザパルスについての各種検出量にもとづ
き、その着目送信レーザパルスの立上り時点から、その
着目送信レーザパルスに対する反射レーザパルスの立上
り時点までの時間差を、上記測距対象までの距離を着目
レーザパルスが往復するのに要される時間として検出し
た上、この時間差から測距対象までの距離が測距される
場合には、タイムウォークによる影響を受けることな
く、測距対象までの距離が高精度に測距され得るもので
ある。
としてのピーク振幅値が相異なる複数のレーザパルス各
々を一定時間間隔Ｔの時間ずれを以て、順次測距対象に
向けて送信すれば、その測距対象からは、それら複数の
レーザパルス各々に対する反射レーザパルスが順次受信
されるが、その際、送信レーザパルスの何れかを着目送
信レーザパルス、残りの何れかを参照レーザパルスとし
て、これらレーザパルスについての各種検出量にもとづ
き、その着目送信レーザパルスの立上り時点から、その
着目送信レーザパルスに対する反射レーザパルスの立上
り時点までの時間差を、上記測距対象までの距離を着目
レーザパルスが往復するのに要される時間として検出し
た上、この時間差から測距対象までの距離が測距される
場合には、タイムウォークによる影響を受けることな
く、測距対象までの距離が高精度に測距され得るもので
ある。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を図１，図２により説明する。
先ず本発明によるレーザ測距装置について説明すれば、
図１はその一例での概要全体構成を示したものである。
図示のように、レーザ測距装置は、レーザ発振部１、ビ
ームスプリッタ２、光検出器３、送受信光学系４、測距
対象５、光検出器６、レーザパルス検出部７、カウンタ
部８、パワーデバイダ９、パワーモニタ１０および制御
・処理部１１を含むべく構成されたものとなっている。
先ず本発明によるレーザ測距装置について説明すれば、
図１はその一例での概要全体構成を示したものである。
図示のように、レーザ測距装置は、レーザ発振部１、ビ
ームスプリッタ２、光検出器３、送受信光学系４、測距
対象５、光検出器６、レーザパルス検出部７、カウンタ
部８、パワーデバイダ９、パワーモニタ１０および制御
・処理部１１を含むべく構成されたものとなっている。
【０００９】この場合、レーザ発振部１は制御・処理部
１１による制御下に、各々のパルス幅が極小とされ、か
つ強度としてのピーク振幅値が相異なる複数のレーザパ
ルス各々を一定時間間隔Ｔの時間ずれを以て、送信レー
ザパルスとして順次発振出力すべく制御される。具体的
には、レーザ発振部１は、例えばモードロック型のレー
ザ発振器からモードロックにより生成されるレーザパル
ス列にＱスイッチをかけることで、振幅値（強度）がガ
ウス関数に従い変化するレーザパルス列を発生すべく構
成されているものである。ビームスプリッタ２では、レ
ーザ発振部１からの複数のレーザパルス各々が２方向に
分割されることによって、それらレーザパルス各々の一
部出力は光検出器３に、殆どの出力は送受信光学系４に
分配されるものとなっている。レーザ発振部１からの複
数のレーザパルス各々はそのパワーが殆どが送信レーザ
パルスとして送受信光学系４に与えられるが、その一部
出力がビームスプリッタ２よりモニタ用として抽出され
ているものである。抽出された一部出力は光検出器３で
光電変換された上、パワーデバイダ９を介しレーザパル
ス検出部７、パワーモニタ１０各々に与えられるが、こ
れによりレーザパルス検出部７では、送信レーザパルス
各々についてのモニタレーザパルス波形と閾値Ｔh との
比較から、その閾値Ｔh との一致時点が送信レーザパル
ス各々についての立上り時点として検出されているもの
である（送信レーザパルス各々はその立上りが急峻であ
るが故に、閾値Ｔh との一致時点は立上り時点と見做せ
る）。これら検出された立上り時点のうち、先頭送信レ
ーザパルスについての立上り時点が検出された場合に
は、その時点で受信時間検出手段としてのカウンタ部８
では、送信レーザパルス各々に対応して設けられている
カウンタが一斉にカウント可能状態におかれるが、その
カウント可能状態は、その送信レーザパルスに対する反
射レーザパルスが受信検出されるまでの間、継続される
ものとなっている。換言すれば、後述のように、カウン
タ部８では、先頭送信レーザパルスについての立上り時
点を時間基準として、反射レーザパルス各々についての
受信検出時点までの時間が検出されているものである。
パワーモニタ１０ではまた、送信レーザパルス各々につ
いてのモニタピーク振幅値が検出された上、制御・処理
部１１に与えられているものである。
１１による制御下に、各々のパルス幅が極小とされ、か
つ強度としてのピーク振幅値が相異なる複数のレーザパ
ルス各々を一定時間間隔Ｔの時間ずれを以て、送信レー
ザパルスとして順次発振出力すべく制御される。具体的
には、レーザ発振部１は、例えばモードロック型のレー
ザ発振器からモードロックにより生成されるレーザパル
ス列にＱスイッチをかけることで、振幅値（強度）がガ
ウス関数に従い変化するレーザパルス列を発生すべく構
成されているものである。ビームスプリッタ２では、レ
ーザ発振部１からの複数のレーザパルス各々が２方向に
分割されることによって、それらレーザパルス各々の一
部出力は光検出器３に、殆どの出力は送受信光学系４に
分配されるものとなっている。レーザ発振部１からの複
数のレーザパルス各々はそのパワーが殆どが送信レーザ
パルスとして送受信光学系４に与えられるが、その一部
出力がビームスプリッタ２よりモニタ用として抽出され
ているものである。抽出された一部出力は光検出器３で
光電変換された上、パワーデバイダ９を介しレーザパル
ス検出部７、パワーモニタ１０各々に与えられるが、こ
れによりレーザパルス検出部７では、送信レーザパルス
各々についてのモニタレーザパルス波形と閾値Ｔh との
比較から、その閾値Ｔh との一致時点が送信レーザパル
ス各々についての立上り時点として検出されているもの
である（送信レーザパルス各々はその立上りが急峻であ
るが故に、閾値Ｔh との一致時点は立上り時点と見做せ
る）。これら検出された立上り時点のうち、先頭送信レ
ーザパルスについての立上り時点が検出された場合に
は、その時点で受信時間検出手段としてのカウンタ部８
では、送信レーザパルス各々に対応して設けられている
カウンタが一斉にカウント可能状態におかれるが、その
カウント可能状態は、その送信レーザパルスに対する反
射レーザパルスが受信検出されるまでの間、継続される
ものとなっている。換言すれば、後述のように、カウン
タ部８では、先頭送信レーザパルスについての立上り時
点を時間基準として、反射レーザパルス各々についての
受信検出時点までの時間が検出されているものである。
パワーモニタ１０ではまた、送信レーザパルス各々につ
いてのモニタピーク振幅値が検出された上、制御・処理
部１１に与えられているものである。
【００１０】一方、ビームスプリッタ２からの送信レー
ザパルスは送受信光学系（光学架台上に支持）４を介し
測距対象５に向け所望の状態として送信されるものとな
っている。送受信光学系４内部では、制御・処理部１１
による制御下に、送信ビーム方向が測距対象５に向くべ
く、クーデミラーと称される複数の鏡が予め制御されて
いるばかりか、距離の大きさや測距時での大気の状況に
応じビーム拡がり角を適切に設定制御されているもので
ある。
ザパルスは送受信光学系（光学架台上に支持）４を介し
測距対象５に向け所望の状態として送信されるものとな
っている。送受信光学系４内部では、制御・処理部１１
による制御下に、送信ビーム方向が測距対象５に向くべ
く、クーデミラーと称される複数の鏡が予め制御されて
いるばかりか、距離の大きさや測距時での大気の状況に
応じビーム拡がり角を適切に設定制御されているもので
ある。
【００１１】結局なところ、レーザ発振部１からは、各
々のパルス幅が極小とされ、かつ強度としての振幅値が
相異なる複数のレーザパルス各々が一定時間間隔Ｔの時
間ずれを以て、ビームスプリッタ２、送受信光学系４を
介し順次測距対象５に向けて送信されているが、複数の
レーザパルス各々の送信に並行して、送信レーザパルス
各々についてのモニタピーク振幅値がパワーモニタ１０
で検出されているとともに、レーザパルス検出部７で
は、そのレーザパルス波形と閾値Ｔh との比較からは、
その閾値Ｔh との一致時点が送信レーザパルス各々につ
いての立上り時点として検出されているものである。
々のパルス幅が極小とされ、かつ強度としての振幅値が
相異なる複数のレーザパルス各々が一定時間間隔Ｔの時
間ずれを以て、ビームスプリッタ２、送受信光学系４を
介し順次測距対象５に向けて送信されているが、複数の
レーザパルス各々の送信に並行して、送信レーザパルス
各々についてのモニタピーク振幅値がパワーモニタ１０
で検出されているとともに、レーザパルス検出部７で
は、そのレーザパルス波形と閾値Ｔh との比較からは、
その閾値Ｔh との一致時点が送信レーザパルス各々につ
いての立上り時点として検出されているものである。
【００１２】以上の如くに、レーザ発振部１からの複数
のレーザパルス各々は測距対象５に向けて送信されてい
るが、本例では、測距対象５として、測地衛星と称され
る人工衛星が想定されており、これにはレーザ逆反射板
と称される特殊なプリズムが搭載されたものとなってい
る。このレーザ逆反射板では、入射レーザパルスはその
入射方向とは逆方向に正確に反射され、逆経路を介しレ
ーザパルス送信点まで反射されるが、測距対象５との間
を往復する間にレーザパルスはその強度が徐々に減衰さ
れているばかりか、伝播媒体としての大気のシンチレー
ションなどの影響により、結局、反射レーザパルスはそ
の波形レベルが不規則に変動した状態としてレーザパル
ス送信点で受信検出されるものとなっている。微弱な反
射レーザパルスを検出すべく、送受信光学系４には光学
効率が良好な高精度な望遠鏡が装備されているが、その
望遠鏡で集光された受信反射レーザパルスは干渉フィル
タやアパーチャなどにより反射レーザ光以外の不要な光
成分が除去された上、光電子増倍管などの高感度な光検
出器６で光電変換されているものである。その後、光検
出器６からの、反射レーザパルスとしての光電変換信号
はプリアンプを介し、レーザパルス検出部７でそのレー
ザパルス波形各々が閾値Ｔh と比較されることによっ
て、反射レーザパルス各々についての受信検出時点が検
出されているが、反射レーザパルス各々についての受信
検出時点が検出された時点で、カウンタ部８では、送信
レーザパルス各々に対応して設けられているカウンタが
カウント動作停止されることによって、カウンタ部８で
は、先頭送信レーザパルスについての立上り時点を時間
基準として、反射レーザパルス各々についての受信検出
時点までの時間が検出されているものである。この時点
までに、測距対象までの距離を測距するのに必要とされ
る各種検出量が制御・処理部１１に収集されているが、
したがって、制御・処理部１１では、着目送信レーザパ
ルスに対する反射レーザパルスの立上り時点を、その着
目送信レーザパルス、参照送信レーザパルス各々につい
ての受信検出時点と、その着目送信レーザパルス、参照
送信レーザパルス間時間間隔ｎ（ｎ：１以上の整数）Ｔ
と、その着目送信レーザパルス、参照送信レーザパルス
間のモニタピーク振幅値の比とから所定に求めた上、着
目送信レーザパルスの立上り時点との時間差から、測距
対象までの距離が測距されているものである。
のレーザパルス各々は測距対象５に向けて送信されてい
るが、本例では、測距対象５として、測地衛星と称され
る人工衛星が想定されており、これにはレーザ逆反射板
と称される特殊なプリズムが搭載されたものとなってい
る。このレーザ逆反射板では、入射レーザパルスはその
入射方向とは逆方向に正確に反射され、逆経路を介しレ
ーザパルス送信点まで反射されるが、測距対象５との間
を往復する間にレーザパルスはその強度が徐々に減衰さ
れているばかりか、伝播媒体としての大気のシンチレー
ションなどの影響により、結局、反射レーザパルスはそ
の波形レベルが不規則に変動した状態としてレーザパル
ス送信点で受信検出されるものとなっている。微弱な反
射レーザパルスを検出すべく、送受信光学系４には光学
効率が良好な高精度な望遠鏡が装備されているが、その
望遠鏡で集光された受信反射レーザパルスは干渉フィル
タやアパーチャなどにより反射レーザ光以外の不要な光
成分が除去された上、光電子増倍管などの高感度な光検
出器６で光電変換されているものである。その後、光検
出器６からの、反射レーザパルスとしての光電変換信号
はプリアンプを介し、レーザパルス検出部７でそのレー
ザパルス波形各々が閾値Ｔh と比較されることによっ
て、反射レーザパルス各々についての受信検出時点が検
出されているが、反射レーザパルス各々についての受信
検出時点が検出された時点で、カウンタ部８では、送信
レーザパルス各々に対応して設けられているカウンタが
カウント動作停止されることによって、カウンタ部８で
は、先頭送信レーザパルスについての立上り時点を時間
基準として、反射レーザパルス各々についての受信検出
時点までの時間が検出されているものである。この時点
までに、測距対象までの距離を測距するのに必要とされ
る各種検出量が制御・処理部１１に収集されているが、
したがって、制御・処理部１１では、着目送信レーザパ
ルスに対する反射レーザパルスの立上り時点を、その着
目送信レーザパルス、参照送信レーザパルス各々につい
ての受信検出時点と、その着目送信レーザパルス、参照
送信レーザパルス間時間間隔ｎ（ｎ：１以上の整数）Ｔ
と、その着目送信レーザパルス、参照送信レーザパルス
間のモニタピーク振幅値の比とから所定に求めた上、着
目送信レーザパルスの立上り時点との時間差から、測距
対象までの距離が測距されているものである。
【００１３】さて、以上の如くにしてなるレーザ測距装
置でのレーザ測距方法についてより具体的に説明すれ
ば、図２はそのレーザ測距装置における受信信号検出原
理を示したものである。ここで、送信レーザパルス列の
中から、例えば第１番目（先頭）、第２番目の送信レー
ザパルスをそれぞれ着目送信レーザパルス、参照送信レ
ーザパルスとして選択し、また、図２に示すように、受
信反射レーザパルス波形が得られたとすれば、波形１，
２はそれぞれ着目送信レーザパルス、参照送信レーザパ
ルスに対する受信反射レーザパルス波形として得られる
ものとなっている。それら波形１，２についてのピーク
振幅値の比Ａ1 ／Ａ2 はレーザパルス送信時でのモニタ
検出により予め知れているが、それら波形１，２につい
ての閾値Ｔh による受信検出時点をそれぞれｔ1 、ｔ2
とし、しかも立上り波形が一次関数で近似されるとすれ
ば、以下のような関係が数式１として成立することにな
る。
置でのレーザ測距方法についてより具体的に説明すれ
ば、図２はそのレーザ測距装置における受信信号検出原
理を示したものである。ここで、送信レーザパルス列の
中から、例えば第１番目（先頭）、第２番目の送信レー
ザパルスをそれぞれ着目送信レーザパルス、参照送信レ
ーザパルスとして選択し、また、図２に示すように、受
信反射レーザパルス波形が得られたとすれば、波形１，
２はそれぞれ着目送信レーザパルス、参照送信レーザパ
ルスに対する受信反射レーザパルス波形として得られる
ものとなっている。それら波形１，２についてのピーク
振幅値の比Ａ1 ／Ａ2 はレーザパルス送信時でのモニタ
検出により予め知れているが、それら波形１，２につい
ての閾値Ｔh による受信検出時点をそれぞれｔ1 、ｔ2
とし、しかも立上り波形が一次関数で近似されるとすれ
ば、以下のような関係が数式１として成立することにな
る。
【００１４】
【数１】
【００１５】数式１中、波形１の立上り時点ｔ0 のみが
未知とされているわけであるが、ここれより立上り時点
ｔ0 は以下の数式２として求められるものである。
未知とされているわけであるが、ここれより立上り時点
ｔ0 は以下の数式２として求められるものである。
【００１６】
【数２】
【００１７】このように、ピーク振幅値の比が既知の複
数のレーザパルス波形を用いる場合には、受信反射レー
ザパルス波形の振幅値が未知な場合にも、単一の閾値に
よるリーディングエッジ検出方法であっても、反射レー
ザパルス波形の立上り時点を振幅変動の影響を受けるこ
となく高精度に検出し得るものである。結局、本例で
は、着目送信レーザパルスについての立上り時点から、
波形１についての受信検出時点ｔ1 までの時間（この時
間はカウンタ部８より得られる）から、時点ｔ0ｔ1 か
ら時点ｔ1 までの時間を差し引くようにすれば、差引結
果として、測距対象５までの距離を着目レーザパルスが
往復するのに要される時間が求められるものである。
数のレーザパルス波形を用いる場合には、受信反射レー
ザパルス波形の振幅値が未知な場合にも、単一の閾値に
よるリーディングエッジ検出方法であっても、反射レー
ザパルス波形の立上り時点を振幅変動の影響を受けるこ
となく高精度に検出し得るものである。結局、本例で
は、着目送信レーザパルスについての立上り時点から、
波形１についての受信検出時点ｔ1 までの時間（この時
間はカウンタ部８より得られる）から、時点ｔ0ｔ1 か
ら時点ｔ1 までの時間を差し引くようにすれば、差引結
果として、測距対象５までの距離を着目レーザパルスが
往復するのに要される時間が求められるものである。
【００１８】
【発明の効果】以上、説明したように、請求項１による
場合は、タイムウォークによる影響を受けることなく、
測距対象までの距離が高精度に測距され得るマルチパル
スによる測距方法が、また、請求項２による場合には、
タイムウォークによる影響を受けることなく、測距対象
までの距離が高精度に測距され得るマルチパルスによる
測距装置が得られるものとなっている。
場合は、タイムウォークによる影響を受けることなく、
測距対象までの距離が高精度に測距され得るマルチパル
スによる測距方法が、また、請求項２による場合には、
タイムウォークによる影響を受けることなく、測距対象
までの距離が高精度に測距され得るマルチパルスによる
測距装置が得られるものとなっている。
【図１】図１は、本発明によるレーザ測距装置の一例で
の概要全体構成を示す図
の概要全体構成を示す図
【図２】図２は、そのレーザ測距装置における受信信号
検出原理を説明するための図
検出原理を説明するための図
１…レーザ発振部、２…ビームスプリッタ、３，６…光
検出器、４…送受信光学系、５…測距対象、７…レーザ
パルス検出部、８…カウンタ部、９…パワーデバイダ、
１０…パワーモニタ、１１…制御・処理部
検出器、４…送受信光学系、５…測距対象、７…レーザ
パルス検出部、８…カウンタ部、９…パワーデバイダ、
１０…パワーモニタ、１１…制御・処理部
Claims (2)
- 【請求項１】 各々のパルス幅が極小とされ、かつ強度
としてのピーク振幅値が相異なる複数のレーザパルス各
々が一定時間間隔Ｔの時間ずれを以て、順次測距対象に
向けて送信される一方、該測距対象からの、上記複数の
レーザパルス各々に対する反射レーザパルスが順次受信
されるに際し、着目送信レーザパルスの立上り時点か
ら、該着目送信レーザパルスに対する反射レーザパルス
の立上り時点までの時間差を、上記測距対象までの距離
を着目レーザパルスが往復するのに要される時間として
検出した上、該時間差から測距対象までの距離が測距さ
れるようにした測距方法であって、複数のレーザパルス
各々が送信されるに際し、送信レーザパルス各々につい
てのモニタピーク振幅値およびモニタレーザパルス波形
が検出されるとともに、該モニタレーザパルス波形と閾
値Ｔh との比較からは、該閾値Ｔh との一致時点が送信
レーザパルス各々についての立上り時点として検出され
つつ、送信レーザパルス各々に対する反射レーザパルス
が順次受信されるに際しては、該反射レーザパルス各々
についてのレーザパルス波形の閾値Ｔh との比較から、
該反射レーザパルス各々についての受信検出時点が検出
された後、着目送信レーザパルスに対する反射レーザパ
ルスの立上り時点が、該着目送信レーザパルス、参照送
信レーザパルス各々についての受信検出時点と、該着目
送信レーザパルス、参照送信レーザパルス間時間間隔ｎ
（ｎ：１以上の整数）Ｔと、該着目送信レーザパルス、
参照送信レーザパルス間のモニタピーク振幅値の比とか
ら所定に求められた上、着目送信レーザパルスの立上り
時点との時間差から、測距対象までの距離が測距される
ようにした、マルチパルスによる測距方法。 - 【請求項２】 各々のパルス幅が極小とされ、かつ強度
としてのピーク振幅値が相異なる複数のレーザパルス各
々が一定時間間隔Ｔの時間ずれを以て、順次測距対象に
向けて送信される一方、該測距対象からの、上記複数の
レーザパルス各々に対する反射レーザパルスが順次受信
されるに際し、着目送信レーザパルスの立上り時点か
ら、該着目送信レーザパルスに対する反射レーザパルス
の立上り時点までの時間差を、上記測距対象までの距離
を着目レーザパルスが往復するのに要される時間として
検出した上、該時間差から測距対象までの距離が測距さ
れるようにした測距装置であって、各々のパルス幅が極
小とされ、かつ強度としてのピーク振幅値が相異なる複
数のレーザパルス各々を一定時間間隔Ｔの時間ずれを以
て、送信レーザパルスとして順次発振出力するレーザパ
ルス発振手段と、該レーザパルス発振手段からの送信レ
ーザパルス各々から一部抽出されたモニタ出力にもとづ
き、該送信レーザパルス各々についてのモニタレーザパ
ルス波形およびモニタピーク振幅値を検出するレーザパ
ルスモニタ手段と、上記レーザパルス発振手段からの送
信レーザパルスを測距対象に向けて送信する一方、該測
距対象からの、該送信レーザパルス各々に対する反射レ
ーザパルスを順次光電変換された状態として受信する送
受信光学系と、上記レーザパルスモニタ手段からの、送
信レーザパルス各々についてのモニタレーザパルス波形
と閾値Ｔh との比較から、該閾値Ｔh との一致時点を送
信レーザパルス各々についての立上り時点として検出す
るとともに、該送受信光学系からの、光電変換された反
射レーザパルス各々についてのレーザパルス波形の閾値
Ｔh との比較から、該反射レーザパルス各々についての
受信検出時点を検出するレーザパルス検出手段と、先頭
送信レーザパルスについての立上り時点を時間基準とし
て、反射レーザパルス各々についての受信検出時点まで
の時間を検出する受信時間検出手段と、送信レーザパル
スの測距対象への位置決め送信制御を始めとして、装置
全体を制御するとともに、着目送信レーザパルスに対す
る反射レーザパルスの立上り時点を、該着目送信レーザ
パルス、参照送信レーザパルス各々についての受信検出
時点と、該着目送信レーザパルス、参照送信レーザパル
ス間時間間隔ｎ（ｎ：１以上の整数）Ｔと、該着目送信
レーザパルス、参照送信レーザパルス間のモニタピーク
振幅値の比とから所定に求めた上、着目送信レーザパル
スの立上り時点との時間差から、測距対象までの距離を
測距する制御・処理手段とを少なくとも含む構成の、マ
ルチパルスによる測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24132194A JPH08105971A (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | マルチパルスによる測距方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24132194A JPH08105971A (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | マルチパルスによる測距方法とその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08105971A true JPH08105971A (ja) | 1996-04-23 |
Family
ID=17072563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24132194A Pending JPH08105971A (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | マルチパルスによる測距方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08105971A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011530712A (ja) * | 2008-08-12 | 2011-12-22 | ジェイケイ ヴィジョン アーエス | 船舶の航路上の物体の検知と画像化のシステム |
| JP2017032459A (ja) * | 2015-08-04 | 2017-02-09 | 日本電気株式会社 | 目標識別レーザ観測システム |
| WO2017042993A1 (ja) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | ソニー株式会社 | 補正装置、補正方法および測距装置 |
| EP3567397A1 (de) * | 2018-05-09 | 2019-11-13 | Pepperl & Fuchs GmbH | Verfahren und optoelektronischer sensor zum messen einer entfernung von objekten |
| CN113552558A (zh) * | 2020-04-20 | 2021-10-26 | 北京一径科技有限公司 | 激光测距系统的校正方法及装置、处理设备及存储介质 |
-
1994
- 1994-10-05 JP JP24132194A patent/JPH08105971A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011530712A (ja) * | 2008-08-12 | 2011-12-22 | ジェイケイ ヴィジョン アーエス | 船舶の航路上の物体の検知と画像化のシステム |
| JP2017032459A (ja) * | 2015-08-04 | 2017-02-09 | 日本電気株式会社 | 目標識別レーザ観測システム |
| WO2017042993A1 (ja) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | ソニー株式会社 | 補正装置、補正方法および測距装置 |
| JPWO2017042993A1 (ja) * | 2015-09-10 | 2018-06-28 | ソニー株式会社 | 補正装置、補正方法および測距装置 |
| US11125863B2 (en) | 2015-09-10 | 2021-09-21 | Sony Corporation | Correction device, correction method, and distance measuring device |
| EP3567397A1 (de) * | 2018-05-09 | 2019-11-13 | Pepperl & Fuchs GmbH | Verfahren und optoelektronischer sensor zum messen einer entfernung von objekten |
| CN113552558A (zh) * | 2020-04-20 | 2021-10-26 | 北京一径科技有限公司 | 激光测距系统的校正方法及装置、处理设备及存储介质 |
| CN113552558B (zh) * | 2020-04-20 | 2022-09-16 | 北京一径科技有限公司 | 激光测距系统的校正方法及装置、处理设备及存储介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5742379A (en) | Device and method for electronically measuring distances | |
| JP2896782B2 (ja) | パルス方式の光波距離計 | |
| US7339655B2 (en) | Electric optical distance wavelength meter | |
| EP1560041B1 (en) | Processing apparatus for pulsed signal and processing method for pulsed signal and program therefor | |
| EP0830566B1 (en) | Light beam range finder | |
| US7911589B2 (en) | Optical distance measuring method and corresponding optical distance measurement device | |
| US7940378B2 (en) | Hand-held laser distance measuring device with a pulse reflection mixing method | |
| JP2909742B2 (ja) | 遅延時間測定装置 | |
| JP5502262B2 (ja) | 測地距離データを得る方法及び装置 | |
| US4268167A (en) | Distance measuring system | |
| US7777865B2 (en) | Time difference measuring device, measuring method, distance measuring device, and distance measuring method | |
| JP2006521536A5 (ja) | ||
| US5523835A (en) | Distance measuring equipment | |
| JPH08105971A (ja) | マルチパルスによる測距方法とその装置 | |
| US20060132754A1 (en) | Hand-held laser distance measuring device with a pulse reflection mixing method | |
| Araki | Optical distance meter using a short pulse width laser diode and a fast avalanche photodiode | |
| US7548829B2 (en) | Hand-held pulse laser distance measuring device | |
| JP3141119B2 (ja) | パルス信号検出装置及び光波距離計 | |
| US20050279913A1 (en) | Target tracking device for a flight vehicle | |
| JP3241857B2 (ja) | 光学式距離計 | |
| JP2853350B2 (ja) | レーザ測距装置 | |
| JP3236941B2 (ja) | 光波距離計における測距方法 | |
| US7714990B2 (en) | Hand-held laser distance measuring device with a pulse reflection mixing method | |
| JPH04307387A (ja) | 測距装置 | |
| SU1760315A1 (ru) | Импульсный дальномер |