JPH0821872A - Laser radar device - Google Patents

Laser radar device

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Publication number
JPH0821872A
JPH0821872A JP17940094A JP17940094A JPH0821872A JP H0821872 A JPH0821872 A JP H0821872A JP 17940094 A JP17940094 A JP 17940094A JP 17940094 A JP17940094 A JP 17940094A JP H0821872 A JPH0821872 A JP H0821872A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
photodetector
control
level
attenuation
Prior art date
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Pending
Application number
JP17940094A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazumitsu Nakajima
一光 中島
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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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH0821872A publication Critical patent/JPH0821872A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a laser radar capable of controlling the received light quantity in a short response time and preventing the saturation of a light detector by controlling the number of blackened regions among multiple split regions of the transmission surface of a liquid crystal. CONSTITUTION:The reflected light from an object 11 is collected by a transceiver optical system 2 and fed to a light attenuator 4a. The reflected light transmitting the light attenuator 4a is fed to a light detector 5 for photoelectric transfer. An arriving time detecting circuit 6 calculates the reciprocating time of a laser beam and calculates the distance from a device to the object 11. A light level detecting circuit 6 judges whether there is a light input of a fixed level or above or not and outputs the judged result to an attenuation quantity control circuit 8. Light attenuators 4a, 4b are provided for multiple split regions of the light transmission surface, multiple split regions are controlled to on or off based on the control signals from the attenuation quantity control circuit 8 respectively, and the attenuation quantity is set by the ratio of the split regions controlled to off.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はレーザ・レーダ装置に係
り、特にレーザ光を利用して物体までの距離を測定した
り、距離と指向方向から3次元の情報を得るレーザ・レ
ーダ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser radar device, and more particularly to a laser radar device that measures a distance to an object by using laser light and obtains three-dimensional information from the distance and the pointing direction.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のレーザ・レーダ装置では、レーザ
光を利用して所望の物体までの距離を測定する場合、遠
距離からの信号も受光することを想定して、そのような
遠距離でも十分な受信入力が得られる強度を有するレー
ザ光を用いている。しかし、その強度のレーザ光で近距
離の物体の距離を測定しようとすると、入力レベルが強
過ぎて光検出器等が飽和してしまい、正確な測距ができ
ない。
2. Description of the Related Art In a conventional laser radar device, when a distance to a desired object is measured by using a laser beam, it is assumed that a signal from a long distance is also received, and such a long distance is detected. A laser beam having an intensity capable of obtaining a sufficient reception input is used. However, if an attempt is made to measure the distance of an object at a short distance with the laser light of that intensity, the input level becomes too strong and the photodetector or the like is saturated, so that accurate distance measurement cannot be performed.

【0003】そこで、従来のレーザ・レーダ装置では、
予め測距しようとする物体までの距離の概略値がわかっ
ている場合には、発射するレーザ光の強度を落とす等の
手段により、光検出器の飽和を抑えたり、また光検出器
の飽和しない範囲での入力レベル変動ならば、CFD
(Constant Fraction Discri
minator)回路を利用して、レベルによらず受信
波形のピーク等を検知する計測を行うものが知られてい
る。
Therefore, in the conventional laser radar device,
When the approximate value of the distance to the object to be measured is known in advance, the saturation of the photodetector can be suppressed or the saturation of the photodetector can be prevented by reducing the intensity of the emitted laser light. If the input level changes within the range, CFD
(Constant Fraction Discri
It is known that a measurement is performed using a (minor) circuit to detect a peak of a received waveform regardless of the level.

【0004】また、移動物体を追跡しながら移動物体ま
での距離を測定する従来のレーザ・レーダ装置において
は、距離が徐々に変化するので、一度に調整する減衰量
が僅かで済むことから、この場合や単に一方向のみの計
測のように、特に計測時間制限が無いときには、前回計
測した時の入力レベル等を基にカメラの自動絞り等を利
用した受光量制限を行うことにより、光検出器の飽和を
防止するものも知られている。
Further, in the conventional laser radar device for measuring the distance to a moving object while tracking the moving object, the distance is gradually changed, and therefore the amount of attenuation to be adjusted at one time is small. When there is no time limit, such as when measuring in only one direction, the photodetector can be controlled by limiting the amount of light received using the camera's automatic diaphragm based on the input level at the previous measurement. It is also known to prevent saturation of.

【0005】また、従来のレーザ・レーダ装置の中に
は、上記の光検出器の飽和を防止するために、メカニカ
ルな方法で受光量を制限するものも知られている。この
メカニカルな方法としては、上記の自動絞りの他に、例
えば、減衰量の異なる多数のフィルタを円周上に配列し
て回転させる方法、徐々に減衰量が変化するフィルタを
回転させる方法、2枚の偏光子のうちの一つを回転さ
せ、透過量を変化させる方法、ナイフエッジ等により光
検出器の受光面の一部を遮る方法などが考えられてい
る。
Further, among conventional laser radar devices, there is known a device which limits the amount of received light by a mechanical method in order to prevent the above-mentioned photodetector from being saturated. Examples of this mechanical method include, in addition to the above automatic diaphragm, for example, a method of arranging and rotating a number of filters having different attenuation amounts on the circumference, a method of rotating a filter whose attenuation amount changes gradually, and A method of rotating one of the polarizers to change the transmission amount, a method of blocking a part of the light receiving surface of the photodetector with a knife edge, and the like have been considered.

【0006】更に、 従来のレーザ・レーダ装置の中に
は、上記の光検出器の飽和を防止するために、電子的な
方法で受光量を制限するものも知られている。この電子
的な方法としては、例えば2枚の偏光子の間に電気光学
効果により偏光の状態が変化する素子を挿入する方法
や、液晶に印加する電圧を変えて液晶を透過して光検出
器へ入射する光量を調整する方法などが考えられてい
る。
Further, among the conventional laser radar devices, there is known a device which limits the amount of received light by an electronic method in order to prevent the above-mentioned photodetector from being saturated. This electronic method includes, for example, a method of inserting an element whose polarization state is changed by an electro-optical effect between two polarizers, and a photodetector which transmits the liquid crystal by changing the voltage applied to the liquid crystal. A method of adjusting the amount of light incident on is considered.

【0007】後者の液晶を用いた従来のレーザ・レーダ
装置は、光検出器の出力信号の直流分に比例する振幅の
制御信号を減衰量制御回路により生成して板状の液晶に
印加し、制御信号の振幅に応じて液晶の通過減衰量を変
化させることにより、入射光の背光雑音が著しく増大し
ても液晶を通過して光検出器に入射する光の背光雑音を
あまり変動しないようにして光検出器の飽和を防止する
ようにしたものである(特開昭59−65279号公
報)。
In the latter laser radar device using the latter liquid crystal, a control signal having an amplitude proportional to the direct current component of the output signal of the photodetector is generated by the attenuation control circuit and applied to the plate-shaped liquid crystal. By changing the amount of attenuation of the liquid crystal passing through according to the amplitude of the control signal, the background noise of the light passing through the liquid crystal and entering the photodetector does not fluctuate much even if the background noise of the incident light increases significantly. To prevent saturation of the photodetector (Japanese Patent Laid-Open No. 59-65279).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記の従来
の各レーザ・レーダ装置のうち、発射するレーザ光の強
度を落とす手段を有するものは、予め物体までの距離の
概略値がわからない場合には光検出器の飽和を抑えるこ
とができなかったり、十分な受信光量が得られない。ま
た、CFD(Constant Fraction D
iscriminator)回路を利用するものでは光
検出器の飽和を防止することができない。
However, among the conventional laser radar devices described above, those having means for reducing the intensity of the emitted laser beam are used when the approximate value of the distance to the object is not known in advance. Saturation of the photodetector cannot be suppressed, or a sufficient amount of received light cannot be obtained. In addition, CFD (Constant Fraction D)
It is not possible to prevent saturation of the photodetector by using an iscriminator) circuit.

【0009】また、メカニカルな方法で光検出器の飽和
を防止する従来のレーザ・レーダ装置は応答が遅く、2
次元の走査を行いながら距離を計測して3次元情報を得
る場合等の急激に距離が変化する可能性がある、高速度
で距離を計測する用途に適さないという問題がある。
Further, the conventional laser radar device which prevents saturation of the photodetector by a mechanical method has a slow response and
There is a problem that the distance may change abruptly, such as when three-dimensional information is obtained by measuring the distance while performing two-dimensional scanning, and it is not suitable for the purpose of measuring the distance at high speed.

【0010】更に、電子的な方法で光検出器の飽和を防
止する従来のレーザ・レーダ装置は、高速度で光検出器
に入射する光の減衰量を制御することができ、また、受
光側だけでなくレーザ送信側にも適用できる反面、高価
な制御回路が必要となると共に、大きさ(特に長さ)が
増大するという問題がある。
Further, the conventional laser radar device for preventing the saturation of the photodetector by an electronic method can control the attenuation amount of the light incident on the photodetector at a high speed, and the light receiving side. Not only is it applicable to the laser transmitting side, but there is a problem that an expensive control circuit is required and the size (particularly length) increases.

【0011】また、前記の電子的な方法で光検出器の飽
和を防止する従来のレーザ・レーダ装置のうち、前者の
2枚の偏光子の間に電気光学効果を有する素子を挿入す
る装置では、電気光学効果を有する素子に印加する電圧
が僅かに異なると、減衰量が大きく変化する領域もある
ので、減衰量の事前設定のみでは十分でなく、実際に透
過した光の強さを基に制御する必要がある。しかし、パ
ルス幅の短いレーザ光ではこの制御は困難である。
Further, among the conventional laser radar devices for preventing the saturation of the photodetector by the above-mentioned electronic method, in the former device in which an element having an electro-optical effect is inserted between two polarizers. , If there is a slight difference in the voltage applied to the element that has the electro-optical effect, the amount of attenuation may change significantly.Therefore, it is not sufficient to set the amount of attenuation in advance, but based on the intensity of light actually transmitted. Need to control. However, this control is difficult with laser light having a short pulse width.

【0012】一方、前記の電子的な方法で光検出器の飽
和を防止する従来のレーザ・レーダ装置のうち、後者の
液晶を用いる装置では、液晶の印加電圧と透過率特性と
は図2(A)に示すように、液晶の印加電圧と透過率と
が対応して変化する可変範囲が狭く、また、温度条件等
により印加電圧と透過率との関係が変動する可能性も考
えられるため、ある条件で測定したデータを基に所要透
過率に対応する電圧を液晶に印加しても、設定値通りの
透過率が得られるとは限らない。すなわち、液晶への印
加電圧で液晶の透過光量を規定することは困難である。
On the other hand, of the conventional laser radar devices that prevent the saturation of the photodetector by the electronic method described above, in the latter device using liquid crystal, the applied voltage and the transmittance characteristic of the liquid crystal are shown in FIG. As shown in A), the variable range in which the applied voltage and the transmittance of the liquid crystal change correspondingly is narrow, and the relationship between the applied voltage and the transmittance may change due to temperature conditions and the like. Even if the voltage corresponding to the required transmittance is applied to the liquid crystal based on the data measured under a certain condition, the transmittance as set value is not always obtained. That is, it is difficult to regulate the amount of transmitted light of the liquid crystal by the voltage applied to the liquid crystal.

【0013】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
液晶への印加電圧により減衰量を制御するのではなく、
液晶の透過面を分割する複数の分割領域の黒化数を制御
することにより、速い応答時間で受光量を制御して光検
出器の飽和を防止し得るレーザ・レーダ装置を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points,
Instead of controlling the amount of attenuation by the voltage applied to the liquid crystal,
An object of the present invention is to provide a laser radar device capable of preventing the saturation of a photodetector by controlling the amount of received light with a fast response time by controlling the number of blackenings of a plurality of divided areas that divide the transmission surface of liquid crystal. And

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、レーザ光を間欠的に出射するレーザ発振
器と、レーザ発振器よりのレーザ光を所定のビーム拡が
り角で空間へ放射し、外部からの入射光を集光する送受
信光学系と、受信光を光電変換して受光信号を出力する
光検出器と、光検出器の出力受光信号とレーザ発振器の
出力信号とに基づいて外部の物体までの到達時間を少な
くとも算出する到達時間検知回路と、レーザ発振器から
送受信光学系へ入射されるレーザ光の光路、及び送受信
光学系で受信集光されて光検出器へ入射される光の光路
の少なくともいずれか一方に設けられた液晶からなる光
減衰器と、光検出器の出力受光信号のレベルを検知する
光レベル検知回路と、光レベル検知回路の出力信号に基
づき光減衰器の減衰量を設定制御する減衰量制御手段と
を有し、光減衰器の光透過面を複数の分割領域に分割し
た構成とし、かつ、複数の分割領域のそれぞれを減衰量
制御手段よりの制御信号に基づきオン又はオフに制御
し、複数の分割領域のうちのオフに制御された分割領域
の割合により前記減衰量を設定するようにしたものであ
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides a laser oscillator for intermittently emitting a laser beam and a laser beam emitted from the laser oscillator at a predetermined beam divergence angle into a space. , A transmission / reception optical system that collects incident light from the outside, a photodetector that photoelectrically converts the received light and outputs a received light signal, and an external device based on the received light output signal of the photodetector and the output signal of the laser oscillator Arrival time detection circuit that calculates at least the arrival time to the object, the optical path of the laser light that enters the transmission / reception optical system from the laser oscillator, and the light that is received and condensed by the transmission / reception optical system and that enters the photodetector. An optical attenuator made of liquid crystal provided in at least one of the optical paths, an optical level detection circuit that detects the level of the received light output signal of the photodetector, and an optical attenuator reduction based on the output signal of the optical level detection circuit. An attenuation amount control means for setting and controlling the amount, and the light transmitting surface of the optical attenuator is divided into a plurality of divided regions, and each of the plurality of divided regions to the control signal from the attenuation amount control means. On the basis of this, the amount of attenuation is set to ON or OFF, and the attenuation amount is set according to the ratio of the divided regions that are controlled to be OFF of the plurality of divided regions.

【0015】また、本発明は較正用の光を発光して送受
信光学系から光検出器に至る光路中へ入射する較正用光
源を設けると共に、減衰量制御手段を、物体で反射され
た光が入射されていない期間、較正用光源を駆動して、
その時に得られた光検出器の出力受光信号のレベルより
トータルの減衰量を求めて光減衰器の減衰量を補正する
ようにしたものである。
Further, the present invention provides a calibration light source which emits calibration light and makes it enter the optical path from the transmission / reception optical system to the photodetector, and the attenuation amount control means controls the light reflected by the object. Drive the calibration light source during the period when it is not incident,
The total amount of attenuation is obtained from the level of the output light reception signal of the photodetector obtained at that time, and the amount of attenuation of the optical attenuator is corrected.

【0016】更に、本発明は光検出器の出力受光信号を
入力制御電圧に応じた減衰量で減衰して前記到達時間検
知回路へ出力する電圧制御減衰器と、電圧制御減衰器の
出力信号が分岐して入力されその入力レベルを検出する
レベル検出回路と、レベル検出回路の出力検出信号に応
じて電圧制御減衰器の出力信号が一定レベルとなるよう
に前記制御電圧を電圧制御減衰器へ出力して減衰量を制
御する制御電圧発生回路とを設けたものである。
Further, according to the present invention, the output light receiving signal of the photodetector is attenuated by an attenuation amount according to the input control voltage and is output to the arrival time detection circuit, and the output signal of the voltage control attenuator is Outputs the control voltage to the voltage control attenuator so that the output signal of the voltage control attenuator is a constant level according to the output detection signal of the level detection circuit which is branched and input to detect the input level. And a control voltage generating circuit for controlling the attenuation amount.

【0017】[0017]

【作用】本発明では、液晶からなる光減衰器を介して受
信光を光検出器に入射するか又はレーザ発振器よりの光
を光減衰器を介して出射し、光レベル検知回路で検知し
た受光信号のレベルに基づき、減衰量制御手段により光
減衰器の複数の分割領域のそれぞれをオン又はオフに制
御し、複数の分割領域のうちのオフに制御された分割領
域の割合により減衰量を設定するようにしたため、多少
の温度変動があっても液晶の各分割領域の透過率を正確
に、しかもメカニカルな方法に比べて高速に制御でき、
従って減衰量を正確、かつ、高速に制御できる。
According to the present invention, the received light is incident on the photodetector via the optical attenuator made of liquid crystal, or the light from the laser oscillator is emitted via the optical attenuator, and is detected by the optical level detection circuit. Based on the level of the signal, the attenuation amount control means controls each of the plurality of divided regions of the optical attenuator to be turned on or off, and the attenuation amount is set by the ratio of the divided regions which are controlled to be off of the plurality of divided regions. Therefore, even if there is some temperature fluctuation, the transmittance of each divided area of the liquid crystal can be controlled accurately, and faster than the mechanical method.
Therefore, the amount of attenuation can be controlled accurately and at high speed.

【0018】また、本発明では、減衰量制御手段が物体
で反射された光の非入射期間に較正用光源を駆動して、
その時に得られた光検出器の出力受光信号のレベルより
トータルの減衰量を求めて光減衰器の減衰量を補正する
ようにしているため、パルスレーザを送信して物体との
距離などを測定する装置においても、実際の光減衰器の
減衰量を所期の設定値に正確に制御することができる。
In the present invention, the attenuation control means drives the calibration light source during the non-incident period of the light reflected by the object,
Since the total amount of attenuation is calculated from the level of the received light output signal of the photodetector obtained at that time and the amount of attenuation of the optical attenuator is corrected, the pulse laser is transmitted to measure the distance to the object. Even in such a device, the actual attenuation amount of the optical attenuator can be accurately controlled to a desired set value.

【0019】更に、本発明では、光検出器の出力受光信
号を電圧制御減衰器を介してレベル検出回路に入力して
レベルを検出し、そのレベル検出信号に応じて電圧制御
減衰器の出力信号が一定レベルとなるように、制御電圧
発生回路により電圧制御減衰器の減衰量を制御するよう
にしたため、光検出器の出力受光信号の位相を変えずに
レベルを一定として到達時間検知回路へ出力することが
できる。
Further, according to the present invention, the output light reception signal of the photodetector is input to the level detection circuit via the voltage control attenuator to detect the level, and the output signal of the voltage control attenuator is detected according to the level detection signal. The control voltage generation circuit controls the amount of attenuation of the voltage-controlled attenuator so that the output level is constant, so that the level of the received light output signal from the photodetector is not changed and the level is output to the arrival time detection circuit. can do.

【0020】[0020]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の一実施例の構成図を示す。
同図に示すように、本実施例はレーザ光を発光するレー
ザ発振器1と、送信レーザ光を或るビーム拡がり角と
し、受信レーザ光を集光する送受信光学系2と、走査を
行う光走査装置3と、受信レーザ光を減衰する光減衰器
4aと、光検出器5と、光検出器5の出力検出信号とレ
ーザ発振器1の出力信号とから物体11までの到達時間
を検知する到達時間検知回路6と、光検出器5の光レベ
ルを検知する光レベル検知回路7と、光減衰器4aの減
衰量を電子的に制御する減衰量制御回路8と、中央処理
装置(CPU)9とより構成されている。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of the present invention.
As shown in the figure, in this embodiment, a laser oscillator 1 that emits laser light, a transmission / reception optical system 2 that condenses received laser light with a transmitted laser light having a certain beam divergence angle, and optical scanning for scanning Arrival time for detecting the arrival time to the object 11 from the device 3, the optical attenuator 4a that attenuates the received laser light, the photodetector 5, and the output detection signal of the photodetector 5 and the output signal of the laser oscillator 1. A detection circuit 6, a light level detection circuit 7 for detecting the light level of the photodetector 5, an attenuation amount control circuit 8 for electronically controlling the attenuation amount of the optical attenuator 4a, and a central processing unit (CPU) 9. It is composed of

【0021】更に、必要に応じて較正用光源10が設け
られている。また、光減衰器4aに代えて、又は光減衰
器4aと共にレーザ発振器1の送信レーザ光を減衰する
光減衰器4bが設けられることもある。
Further, a calibration light source 10 is provided as needed. Further, instead of the optical attenuator 4a or together with the optical attenuator 4a, an optical attenuator 4b for attenuating the transmission laser light of the laser oscillator 1 may be provided.

【0022】本実施例は、光減衰器4a及び4b、光レ
ベル検知回路7、減衰量制御回路8、較正用光源10以
外は従来装置と同様の構成である。また、本実施例は光
減衰器4aに液晶を用いると共に、その構成及び制御の
仕方に第1の特徴がある。更に、較正用光源10を用い
てトータル減衰量を正確に設定することに第2の特徴が
ある。
The present embodiment has the same structure as the conventional device except for the optical attenuators 4a and 4b, the optical level detection circuit 7, the attenuation control circuit 8 and the calibration light source 10. In addition, the present embodiment uses a liquid crystal for the optical attenuator 4a, and has a first feature in its configuration and control method. Further, the second feature is that the total attenuation is accurately set using the calibration light source 10.

【0023】次に、本実施例の動作について説明する。
レーザ発振器1より間欠的に発振出力されたパルスレー
ザ光は、送受信光学系2により所定のビーム拡がり角で
空間に放射される。この時、状況に応じて光走査装置3
により走査されることもある。空間に放射されたパルス
レーザ光は物体11で反射され、その反射光が送受信光
学系2により集光されて光減衰器4aに入射される。な
お、光走査装置3を送信時に用いたときには、これを再
び経由した後に、送受信光学系2に入射される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
The pulsed laser light that is intermittently oscillated and output from the laser oscillator 1 is radiated into space at a predetermined beam divergence angle by the transmission / reception optical system 2. At this time, depending on the situation, the optical scanning device 3
May be scanned by. The pulsed laser light emitted into the space is reflected by the object 11, and the reflected light is condensed by the transmission / reception optical system 2 and is incident on the optical attenuator 4a. When the optical scanning device 3 is used at the time of transmission, it passes through this again and then enters the transmission / reception optical system 2.

【0024】光減衰器4aを透過した反射光は、光検出
器5に入射されて光電変換される。光検出器5より取り
出された電気信号である光検出信号(受光信号)は、到
達時間検知回路6に供給される一方、光レベル検知回路
7に供給される。
The reflected light that has passed through the optical attenuator 4a enters the photodetector 5 and is photoelectrically converted. The photodetection signal (light reception signal), which is an electric signal extracted from the photodetector 5, is supplied to the arrival time detection circuit 6 and is also supplied to the light level detection circuit 7.

【0025】到達時間検知回路6は、レーザ発振器1か
らそのパルスレーザ光の出射時刻に同期したスタート信
号が供給された時点から一定周期のクロック信号の計数
を開始し、一定レベル以上の受光信号が光検出器5より
供給された時点で計数を停止するカウンタの計数値に基
づいてレーザ光の往復時間を算出した後、この往復時間
を1/2倍することにより物体11までの到達時間を検
知し、更にこの到達時間に光速を乗じることにより、装
置から物体11までの距離を算出する。
The arrival time detection circuit 6 starts counting the clock signal of a constant cycle from the time when the start signal synchronized with the emission time of the pulsed laser light is supplied from the laser oscillator 1, and the received light signal of a certain level or higher is received. The round trip time of the laser light is calculated based on the count value of the counter that stops counting when supplied from the photodetector 5, and the round trip time is halved to detect the arrival time to the object 11. Then, the arrival time is further multiplied by the speed of light to calculate the distance from the device to the object 11.

【0026】また、光レベル検知回路7は一定レベル
(光検出器5が飽和するよりも若干低いレベル)以上の
光入力があるか否かを判定し、その判定結果を減衰量制
御回路8へ出力する。減衰量制御回路8は上記の入力判
定結果に基づいて光減衰器4a及び/又は4bの減衰量
を電子的に制御するための制御信号を光減衰器4a及び
/又は4bへ出力する。実際には、上記の制御信号は最
適制御を行うために、CPU9を経由する場合が多い。
Further, the light level detection circuit 7 judges whether or not there is a light input above a certain level (a level slightly lower than the saturation of the photodetector 5), and the judgment result is sent to the attenuation amount control circuit 8. Output. The attenuation amount control circuit 8 outputs a control signal for electronically controlling the attenuation amount of the optical attenuators 4a and / or 4b to the optical attenuators 4a and / or 4b based on the input determination result. In practice, the above control signal often goes through the CPU 9 for optimal control.

【0027】また、光減衰器4bにより送信レーザ光を
減衰させる場合は、強い強度のレーザ光によるダメージ
等を考慮する必要がある。
Further, when the transmitted laser light is attenuated by the optical attenuator 4b, it is necessary to consider damages and the like due to the laser light of high intensity.

【0028】本実施例では、受信用光減衰器4aに液晶
を用いることを特徴の一つとしているが、レーザ光によ
るダメージのおそれがない場合には、送信用光減衰器4
bに液晶を用いることもできる。液晶は、前回又は数回
前の受光レベルを検知した信号を基に液晶に印加する電
圧を制御して、光の透過率を図2(A)に示したように
変化させることができる素子である。テレビジョン受像
機等にも利用されているように、液晶はメカニカルな方
法に比べて遥かに高速で透過率を制御できるという特長
があり、また、厚みも少ないので小型にすることも可能
である。
One of the features of this embodiment is that liquid crystal is used for the receiving optical attenuator 4a. However, when there is no risk of damage due to laser light, the transmitting optical attenuator 4 is used.
A liquid crystal may be used for b. The liquid crystal is an element that can control the voltage applied to the liquid crystal based on the signal that detected the received light level last time or several times before, and change the light transmittance as shown in FIG. 2 (A). is there. As used in television receivers and the like, liquid crystal has the feature that the transmittance can be controlled at a much higher speed than mechanical methods, and since it has a small thickness, it can be miniaturized. .

【0029】液晶の印加電圧と透過率との関係は、図2
(A)に示すように、印加電圧がbからcに示す電圧範
囲内では透過率が印加電圧に対応して変化するので、単
に印加電圧をこの電圧範囲内で制御するだけでも透過率
を変えることができる。しかし、広い温度範囲での使用
を想定すると、上記の印加電圧対透過率特性が温度によ
りシフトすることも考えられるので、透過光量を直接モ
ニタせずに印加した電圧のみにより透過率を推定するこ
とは簡単ではあるが、注意を要する。
The relationship between the applied voltage and the transmittance of the liquid crystal is shown in FIG.
As shown in (A), the transmittance changes in accordance with the applied voltage within the voltage range shown by b to c, so that the transmittance is changed by simply controlling the applied voltage within this voltage range. be able to. However, assuming that it is used in a wide temperature range, it is possible that the above-mentioned applied voltage vs. transmittance characteristics may shift depending on the temperature, so the transmittance should be estimated only by the applied voltage without directly monitoring the transmitted light amount. Is simple but requires attention.

【0030】本実施例では、上記の温度による印加電圧
対透過率特性のシフトの影響を除去し、確実に減衰量
(透過率)を決定する方法として、図2(A)の印加電
圧対透過率特性において、両端の特性変化が無くなる電
圧、すなわち、「多少の温度変動があっても、必ず透過
率が最小となる電圧と最大となる電圧」となるような電
圧設定を行い、液晶のオン、オフ制御を行うものであ
る。図2(A)において、電圧aは多少の温度変動があ
っても透過率が最小に制御されるオフ電圧であり、電圧
dは多少の温度変動があっても透過率が最大に制御され
るオン電圧である。
In the present embodiment, as a method of removing the influence of the shift of the applied voltage-transmittance characteristic due to the above temperature and reliably determining the attenuation amount (transmittance), the applied voltage-transmittance shown in FIG. In the rate characteristics, set the voltage at which the characteristic changes at both ends disappear, that is, the voltage at which the transmittance is always minimum and maximum even if there is a slight temperature change, and then turn on the liquid crystal. , OFF control is performed. In FIG. 2 (A), voltage a is an off voltage whose transmittance is controlled to be minimum even if there is some temperature fluctuation, and voltage d is controlled to be maximum even if there is some temperature fluctuation. ON voltage.

【0031】ただし、印加電圧を単にオン電圧とオフ電
圧の一方に制御するだけでは、透過率が最大又は最小と
なるだけで、細かな減衰量の制御ができない。そこで、
本実施例では、液晶の液晶面を例えば図2(B)に示す
ように、複数の升目状領域に分割するか、図2(C)に
示すように、複数の放射状領域に分割し、各分割領域の
それぞれに対してオン電圧又はオフ電圧を印加して個別
に透過率を最大又は最小に制御する。
However, if the applied voltage is simply controlled to one of the on-voltage and the off-voltage, the transmittance is maximized or minimized, and the fine attenuation cannot be controlled. Therefore,
In this embodiment, the liquid crystal surface of the liquid crystal is divided into a plurality of grid-like regions as shown in FIG. 2B, or a plurality of radial regions as shown in FIG. An ON voltage or an OFF voltage is applied to each of the divided regions to individually control the transmittance to the maximum or minimum.

【0032】図2(B)及び(C)において、分割領域
のうち白い部分はオン電圧が印加されて透過率最大状態
にある(オン状態にある)液晶領域を示し、黒い部分は
オフ電圧が印加されて透過率最小状態にある(オフ状態
にある)液晶領域、すなわち黒化している分割領域を示
す。
In FIGS. 2B and 2C, the white portion of the divided area indicates the liquid crystal area in which the ON voltage is applied and the transmittance is maximum (ON state), and the black portion indicates the OFF voltage. The liquid crystal region which is in the minimum transmittance state (off state) by being applied, that is, the divided region which is blackened is shown.

【0033】本実施例では、この黒化している分割領域
の数を必要とする透過率(減衰量)に応じて制御するよ
うにしたものである。例えば、分割領域の総数を仮に1
000とすれば、黒化数0の完全透過から黒化数999
まで変化させることにより、温度変動その他の影響を受
けずに、理論的には1/1000単位で減衰量を調整す
ることができる。
In the present embodiment, the number of blackened divided areas is controlled according to the required transmittance (attenuation). For example, if the total number of divided areas is 1
If it is 000, the black transmission number is 999 when the black transmission number is 0.
It is theoretically possible to adjust the amount of attenuation in 1/1000 units without being affected by temperature fluctuations and the like.

【0034】なお、上記の複数の分割領域の大きさをそ
れぞれ同一とせずに、大小を付けることにより、制御す
る分割領域総数を増加させずに、より大きな範囲の減衰
量調整を行うことも可能である。
It is also possible to adjust the amount of attenuation in a larger range without increasing the total number of divided regions to be controlled, by making the sizes of the plurality of divided regions not the same, but by adding sizes to each other. Is.

【0035】更に、本実施例では液晶面を複数の領域に
分割して、それぞれをオン/オフ制御するようにしてい
るため、送受信光を減衰する光束部分を選べるという特
長も有する。このことについて、図3と共に詳細に説明
する。同図(A)〜(E)中、同一構成部分には同一符
号を付してある。
Further, in this embodiment, since the liquid crystal surface is divided into a plurality of areas and each of the areas is controlled to be turned on / off, there is a feature that a light flux portion for attenuating the transmitted / received light can be selected. This will be described in detail with reference to FIG. In FIGS. 9A to 9E, the same components are designated by the same reference numerals.

【0036】送信と受信とで別の光学系を使用する場
合、図3(A)に示すように、レーザ発振器1より出射
されたレーザ光が送受信光学系2の一部を構成するレン
ズ15を介して空間へ放射され、物体から反射された反
射光が送受信光学系の一部を構成するレンズ16により
集束されて光検出器5に入射される場合、送信ビーム拡
がり角αで放射されたレーザ光の光束と受信視野角βで
入射される反射光の光束とが重なる部分Iは受信できる
が、両者が重ならないIIで示す位置よりレンズ15及
び16側の近距離範囲では、レーザ光を照射した位置と
受信視野とが一致しなくなる所謂パララックスが生じる
ことが一般に知られている。
When different optical systems are used for transmission and reception, as shown in FIG. 3 (A), the laser light emitted from the laser oscillator 1 forms a lens 15 which constitutes a part of the transmission / reception optical system 2. When the reflected light, which is radiated into the space through the light and reflected from the object, is focused by the lens 16 forming a part of the transmission / reception optical system and is incident on the photodetector 5, the laser radiated at the transmission beam divergence angle α The portion I where the light flux and the reflected light flux incident at the reception viewing angle β overlap can be received, but laser light is emitted in the short range on the lens 15 and 16 sides from the position II where they do not overlap. It is generally known that a so-called parallax occurs in which the received position and the received visual field do not match.

【0037】その対策として、一般に送信光学系と受信
光学系の端同士を限りなく近付けることが行われるが、
ある一定の限度がある。また、図3(B)に示すように
自動絞り17をレンズ16と光検出器5との間に配置し
て、受信した光の周辺部からの光をカットして光検出器
5への透過光量を減らす方法では、受信光の中心部は変
化しないものの、図3(B)にIIIで示すように送信
光学系と受信光学系の端の重なる点が自動絞り17を設
けない場合よりも遠い位置に生じるため、この点III
より近距離では受信視野と送信光ビームの当たる位置と
が合致しなくなり、受光できない。
As a countermeasure, the ends of the transmission optical system and the reception optical system are generally brought as close as possible to each other.
There are certain limits. Further, as shown in FIG. 3B, an automatic diaphragm 17 is arranged between the lens 16 and the photodetector 5 to cut the received light from the peripheral portion and transmit it to the photodetector 5. In the method of reducing the amount of light, the center of the received light does not change, but the point where the ends of the transmission optical system and the reception optical system overlap is farther than in the case where the automatic diaphragm 17 is not provided, as indicated by III in FIG. 3B. This point III because it occurs in the position
At a shorter distance, the reception field of view and the position where the transmission light beam hits do not match, and the light cannot be received.

【0038】これに対し、本実施例では、受信用光減衰
器4aの液晶面を図3(C)に示すように、送信光学系
と反対の端から順次に黒化させた複数の分割領域からな
る部分18を設け、送信光学系に近い側の複数の分割領
域からなる部分19を透過部分とすることができるた
め、透過部分19が最後の一つの分割領域からなるまで
送信光学系の端と受信光学系の端の距離を変えずに済
み、近距離でも視野とレーザ光の当たる位置を合致させ
ることができる。すなわち、この場合はパララックスに
よる影響を最小限に抑えることができる。
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 3C, the liquid crystal surface of the receiving optical attenuator 4a is divided into a plurality of divided areas in which the liquid crystal surface is sequentially blackened from the end opposite to the transmitting optical system. Since a part 18 composed of a plurality of divided areas on the side close to the transmission optical system can be used as a transmission part, the end of the transmission optical system can be formed until the transmission part 19 is composed of one last divided area. Therefore, it is not necessary to change the distance between the ends of the receiving optical system, and the field of view and the position where the laser light strikes can be matched even at a short distance. That is, in this case, the effect of parallax can be minimized.

【0039】一方、上記とは反対に、受信用光減衰器4
aの液晶面を図3(D)に示すように、送信光学系の端
から反対の端へ順次黒化させ、黒化領域21と透過領域
22とを形成するようにすることもできる。この場合
は、ガラス窓を通して比較的遠方の物体の距離を計測す
るときに、ガラス窓からの反射光により装置が従来は誤
動作することがあったが、光減衰器4aの上記の黒化領
域21により、図3(E)にVで示す位置にあるガラス
窓からの反射光に対して意識的にパララックスを大きく
して、反射光のIVで示す部分をカットでき、これによ
り上記の誤動作を避けることができる。
On the other hand, contrary to the above, the receiving optical attenuator 4
As shown in FIG. 3D, the liquid crystal surface of a may be sequentially blackened from the end of the transmission optical system to the opposite end to form a blackened region 21 and a transmissive region 22. In this case, when measuring the distance of a relatively distant object through the glass window, the device may conventionally malfunction due to the reflected light from the glass window. As a result, the parallax can be intentionally increased with respect to the reflected light from the glass window at the position indicated by V in FIG. 3 (E), and the portion indicated by IV of the reflected light can be cut. Can be avoided.

【0040】なお、図3(E)において、光減衰器4a
は図示を省略してあるが、レンズ16と光検出器5との
間、あるいはレンズ16の前面に設けられる。
In FIG. 3 (E), the optical attenuator 4a is used.
Although not shown, it is provided between the lens 16 and the photodetector 5 or on the front surface of the lens 16.

【0041】また、受信光学系の中央部分から送信光を
出射する所謂同軸型の構成であっても、光減衰器4aと
して図2(C)に示した放射状パターンの分割領域を有
する光減衰器を用い、周辺部から又は中心部からの光を
順次カットすることにより、視野の一致点を加減して、
上述と同様の効果を得ることもできる。
Further, even in the so-called coaxial type structure in which the transmitted light is emitted from the central portion of the receiving optical system, the optical attenuator having the radial pattern divided regions shown in FIG. 2C as the optical attenuator 4a. By sequentially cutting the light from the peripheral part or from the center part, the matching points of the visual field are adjusted,
The same effect as described above can be obtained.

【0042】また、屋外にて使用する場合、遮光筒があ
っても受光レンズの一部に太陽光が当たることもあり、
この場合には光検出器に不要な電流が流れ、光検出器の
飽和等の原因になるが、太陽光が当たった部分からの光
が透過する光減衰器4aの箇所を黒化させることによ
り、影響を最小限にすることもできる。予測しない方向
からの外乱光の影響や光検出器の感度の不均一の影響を
除くため、光減衰器4aの黒化させるパターンをランダ
ムに配置し、時間と共に変化させて入力を平均化するこ
となども可能となる。
When used outdoors, even if there is a light-shielding cylinder, sunlight may hit a part of the light-receiving lens.
In this case, an unnecessary current flows through the photodetector, which may cause saturation of the photodetector, etc. However, by blackening the portion of the optical attenuator 4a through which the light from the portion exposed to sunlight passes. , The effect can be minimized. In order to eliminate the influence of disturbance light from an unpredictable direction and the influence of non-uniformity of the sensitivity of the photodetector, the blackening pattern of the optical attenuator 4a is randomly arranged and changed over time to average the input. It becomes possible.

【0043】なお、液晶の光遮断特性には限界があり、
距離変化による受信光の全レベル変動量に対応しきれな
いことも考えられるので、実際の装置では既知の受信光
レベル抑制手段である光検出器に印加する電圧を変化さ
せて光電子の増倍割合を減らす手段(光電子増倍管、ア
バランシェフォトダイオードなど)を併用することが望
ましい。
There is a limit to the light blocking characteristic of liquid crystal,
It may be possible that the total level fluctuation of the received light due to the distance change cannot be fully supported.Therefore, in the actual device, the voltage applied to the photodetector, which is a known means for suppressing the received light level, is changed to change the multiplication rate It is desirable to use a means for reducing (photomultiplier tube, avalanche photodiode, etc.) together.

【0044】このようにして、図1に示した本実施例で
は減衰量制御回路8により光減衰器4a及び/又は4b
の減衰量を制御することにより光検出器5の飽和を防止
するのであるが、本実施例は更に較正用光源10を用い
てトータル減衰量を正確に設定する。
In this way, in the present embodiment shown in FIG. 1, the optical attenuator 4a and / or 4b is controlled by the attenuation amount control circuit 8.
Although the saturation of the photodetector 5 is prevented by controlling the attenuation amount of, the present embodiment further uses the calibration light source 10 to accurately set the total attenuation amount.

【0045】すなわち、光減衰器4aの液晶面の多数の
分割領域のうちの黒化されている領域の数(黒化数)
は、制御しているCPU9などに記録されているので、
特に問題はないが、光検出器5への印加電圧は測定又は
設定しても、これに対する光電子の増倍割合は変わる可
能性もある。また、電圧制御減衰器の減衰量と電圧の関
係を正確に把握して受光信号レベルの適切なコントロー
ルを行うことも困難である。
That is, the number of blackened areas (the number of blackened areas) in the large number of divided areas of the liquid crystal surface of the optical attenuator 4a.
Is recorded in the controlling CPU 9 or the like,
Although there is no particular problem, even if the applied voltage to the photodetector 5 is measured or set, the multiplication ratio of photoelectrons to this may change. Further, it is difficult to accurately grasp the relationship between the amount of attenuation of the voltage control attenuator and the voltage and to appropriately control the light reception signal level.

【0046】また、連続信号ならば、フィードバックル
ープを構成して受光信号のレベルを一定化することも容
易であるが、本実施例では物体11との距離測定などの
ためにパルスレーザ光を出射するようにしているため
に、短い時間のみレーザ光が送受信光学系2に入ってく
るだけであるので、光検出器5の出力信号を検波して直
流分を得ようとしても殆どゼロになってしまい、自動利
得制御信号に相当するものを簡単に作り出すことができ
ない。
Further, if it is a continuous signal, it is easy to form a feedback loop to make the level of the received light signal constant, but in the present embodiment, pulsed laser light is emitted to measure the distance to the object 11. Since the laser light only enters the transmission / reception optical system 2 for a short time, the output signal of the photodetector 5 is almost zero even if an attempt is made to obtain a direct current component. As a result, it is not possible to easily create the equivalent of the automatic gain control signal.

【0047】従って、受信したレーザ光の強度に相当す
る電圧をピークホールド回路等を用いて保持して、パル
ス幅の長い(直流に近い)信号としてフィードバックす
るのが望ましいが、実用上さまざまな問題がある。
Therefore, it is desirable to hold a voltage corresponding to the intensity of the received laser light by using a peak hold circuit or the like and feed it back as a signal with a long pulse width (close to direct current), but various problems in practical use. There is.

【0048】そこで、本実施例では、受信レベルの強度
を光レベル検知回路7により検知し、その検知情報をC
PU9に通知する。CPU9はこの受信光レベル情報に
基づいて所要減衰量を算出し、光減衰器4aの透過量を
減衰量制御回路8に設定するだけでなく、必要に応じて
光検出器5への印加電圧の電圧設定などを減衰量制御回
路8を介して行う。
Therefore, in this embodiment, the intensity of the reception level is detected by the optical level detection circuit 7, and the detection information is C
Notify PU9. The CPU 9 not only calculates the required attenuation amount based on the received light level information and sets the transmission amount of the optical attenuator 4a in the attenuation amount control circuit 8, but also adjusts the voltage applied to the photodetector 5 as necessary. Voltage setting and the like are performed via the attenuation amount control circuit 8.

【0049】また、CPU9はパルスレーザ光を受信し
た後に次のパルスレーザ光が到達するまでの間に、較正
用光源10を駆動し、これより出射される光を光減衰器
4aを介して光検出器5に入射し、更に光レベル検知回
路7を介して入力される光検知信号に基づき、光減衰器
4aの実際の減衰量と光検出器5への印加電圧の設定値
との誤差を補正する。
Further, the CPU 9 drives the calibration light source 10 until the next pulse laser light arrives after receiving the pulse laser light, and emits the light emitted from this through the optical attenuator 4a. The error between the actual attenuation amount of the optical attenuator 4a and the set value of the voltage applied to the photodetector 5 is determined on the basis of the photodetection signal which is incident on the detector 5 and further input through the optical level detection circuit 7. to correct.

【0050】上記の較正用光源10から光が出力される
期間は例えば10μs〜100μs程度の長い期間必要
であるので、較正用光源10としてはレーザ発振器1の
ように例えばパルス幅が10〜20nsと極めて短いパ
ルスレーザ光を出力するものは使用できず、例えば発光
ダイオードや応答の遅いレーザダイオードが用いられ
る。
Since the period during which light is output from the calibration light source 10 is long, for example, about 10 μs to 100 μs, the pulse width of the calibration light source 10 is, for example, 10 to 20 ns like the laser oscillator 1. A device that outputs an extremely short pulsed laser beam cannot be used, and for example, a light emitting diode or a laser diode having a slow response is used.

【0051】このように、上記の較正用光源10を設け
ることにより、光検出器5の光電子の増倍割合等と設定
値の間に誤差が生じることがない。これにより、本実施
例では、光減衰器4aに最適減衰量を設定したり、又は
光検出器5に最適電圧を印加することができる。
As described above, by providing the above-mentioned calibration light source 10, an error does not occur between the photoelectron multiplication ratio of the photodetector 5 and the set value. As a result, in this embodiment, it is possible to set the optimum attenuation amount in the optical attenuator 4a or apply the optimum voltage to the photodetector 5.

【0052】ところで、上記の実施例において、光減衰
器4a及び/又は4bにより光を減衰させる主目的は、
光検出器5の飽和を防ぐことであり、減衰の度合いも飽
和を防ぐ程度で十分であるが、この減衰のみでは受光レ
ベルの大きな変化にすべて対応できるわけではない。従
って、受光レベルの大きな変化にすべて対応する場合に
は、光検出器5の出力受光信号を更に減衰させて受光レ
ベルを一定にするためのレベル制御回路を設ける必要が
ある。
In the above embodiment, the main purpose of attenuating the light by the optical attenuators 4a and / or 4b is as follows.
This is to prevent the photodetector 5 from being saturated, and the degree of attenuation is sufficient to prevent the saturation, but this attenuation alone cannot handle all large changes in the received light level. Therefore, in the case where all the large changes in the received light level are dealt with, it is necessary to provide a level control circuit for further attenuating the output received light signal of the photodetector 5 to keep the received light level constant.

【0053】このレベル制御回路としては、光検出器5
の出力受光信号を増幅する増幅器のゲインを、その増幅
器の出力信号が一定レベルとなるように可変制御する自
動利得制御(AGC:Automatic Gain
Control)がまず考えられるが、この方法ではバ
イアス電圧を変えることなどにより増幅器のゲインだけ
でなく、位相特性も変化するおそれがある。特に、パル
スレーザのように、速い立ち上がり特性を有するものの
増幅の場合、帯域の広い増幅器を使用しても限界に近い
周波数で使用することとなるが、その周波数領域は位相
特性が大きく変化する領域であるために、増幅波形の歪
み等が生じてしまう。
As the level control circuit, the photodetector 5 is used.
Gain control of the amplifier for amplifying the output light reception signal of the amplifier is variably controlled so that the output signal of the amplifier becomes a constant level (AGC: Automatic Gain Control).
Control is considered first, but in this method, not only the gain of the amplifier but also the phase characteristic may change due to changing the bias voltage. In particular, in the case of amplification of a thing having a fast rise characteristic such as a pulse laser, even if an amplifier with a wide band is used, it will be used at a frequency close to the limit, but the frequency region is a region where the phase characteristic changes greatly. Therefore, distortion or the like of the amplified waveform occurs.

【0054】そこで、本発明の他の実施例では、上記の
レベル制御回路として図4のブロック図に示す如き構成
の回路を用いる。同図に示すように、このレベル制御回
路は、増幅器31、電圧制御減衰器32、レベル検出回
路33及び制御電圧発生回路34とから構成され、光検
出器5と到達時間検知回路6との間に設けられる。
Therefore, in another embodiment of the present invention, a circuit having the structure shown in the block diagram of FIG. 4 is used as the level control circuit. As shown in the figure, this level control circuit is composed of an amplifier 31, a voltage controlled attenuator 32, a level detection circuit 33 and a control voltage generation circuit 34, and is provided between the photodetector 5 and the arrival time detection circuit 6. It is provided in.

【0055】このレベル制御回路の動作について説明す
るに、図1の光検出器5から出力された受光信号は、図
4の一定のゲインの増幅器31で増幅された後、電圧制
御減衰器32に供給される。電圧制御減衰器32はその
減衰量が制御電圧発生回路34よりの制御電圧により制
御される構成であり、その出力信号を図1の到達時間検
知回路6へ出力すると共に、図4のレベル検出回路33
へ供給する。
To explain the operation of this level control circuit, the received light signal output from the photodetector 5 of FIG. 1 is amplified by the amplifier 31 of constant gain shown in FIG. Supplied. The voltage control attenuator 32 has a configuration in which the amount of attenuation is controlled by the control voltage from the control voltage generation circuit 34, and outputs its output signal to the arrival time detection circuit 6 of FIG. 1 and the level detection circuit of FIG. 33
Supply to

【0056】レベル検出回路33は入力信号のレベルを
検出して制御電圧発生回路34へ検出信号を入力し、こ
れより検出信号レベルに応じた制御電圧を発生させる。
制御電圧発生回路34の出力制御電圧は、電圧制御減衰
器32に供給され、その減衰量をレベル検出回路33で
検出されるレベルが一定となるように制御する。
The level detection circuit 33 detects the level of the input signal and inputs the detection signal to the control voltage generation circuit 34 to generate a control voltage corresponding to the detection signal level.
The output control voltage of the control voltage generation circuit 34 is supplied to the voltage controlled attenuator 32, and the attenuation amount is controlled so that the level detected by the level detection circuit 33 becomes constant.

【0057】これにより、受光信号の位相を変化させず
にレベルだけを制御でき、光検出器5に入射した光の波
形を忠実に一定レベルとして図1の到達時間検知回路6
へ出力することができる。なお、CPU9は必要に応じ
て電圧制御減衰器32への印加電圧の電圧設定などを減
衰量制御回路8を介して行う。
As a result, only the level can be controlled without changing the phase of the received light signal, and the arrival time detection circuit 6 of FIG.
Can be output to. The CPU 9 sets the voltage applied to the voltage controlled attenuator 32 via the attenuation amount control circuit 8 as necessary.

【0058】なお、以上の実施例では、パルスレーザを
使用した場合前回あるいは数回前の受信レベルを基に、
受信レベルの一定化を図るものであり、通常その間は大
きなレベル変動はないと考えても差し支えないが、厳密
には受光パルス毎に若干の変動は生ずることになる。こ
の変動があっても、到達時間検知回路6が正確に動作す
るように、この回路6の中にCFD(Constant
FractionDiscriminator)回路
が含まれるのが一般的であるが、本発明の要旨とは直接
の関係はないのでその詳細な説明は省略する。
In the above embodiment, when the pulse laser is used, based on the reception level of the previous time or several times,
It is intended to make the reception level constant, and normally it can be considered that there is no large level fluctuation during that time, but strictly speaking, a slight fluctuation will occur for each light receiving pulse. Even if this variation occurs, the CFD (Constant) is provided in the arrival time detection circuit 6 so that the arrival time detection circuit 6 operates correctly.
A Fraction Discriminator) circuit is generally included, but since it has no direct relation to the gist of the present invention, its detailed description is omitted.

【0059】なお、本発明は以上の実施例に限定される
ものではなく、例えば光減衰器4aの液晶面の多数の分
割領域の分割形状としては、図2(B)の升目状、同図
(C)の放射状(台形状)に限定されるものではなく、
例えば同心円状、多角形状その他の形状にすることもで
きることは勿論である。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and for example, the division shape of a large number of division areas of the liquid crystal surface of the optical attenuator 4a may be a square shape shown in FIG. It is not limited to the radial (trapezoidal) shape of (C),
Of course, for example, concentric circles, polygonal shapes, and other shapes can be used.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶で構成された光減衰器の複数の分割領域のうちのオ
フに制御された分割領域の割合により減衰量を設定し、
多少の温度変動があっても液晶の各分割領域の透過率を
正確に、しかもメカニカルな方法に比べて高速に制御で
きるようにしたため,減衰量を正確、かつ、高速に制御
でき、よって、光検出器の飽和を防止することができ
る。
As described above, according to the present invention,
The attenuation amount is set according to the ratio of the divided regions that are controlled to be off of the plurality of divided regions of the optical attenuator composed of liquid crystal,
Even if there is some temperature fluctuation, the transmittance of each divided area of the liquid crystal can be controlled accurately and at a higher speed than mechanical methods, so the attenuation can be controlled accurately and at a high speed. It is possible to prevent saturation of the detector.

【0061】また、本発明によれば、減衰量制御手段が
物体で反射された光の非入射期間に較正用光源を駆動し
て、その時に得られた光検出器の出力受光信号のレベル
よりトータルの減衰量を求めて光減衰器の減衰量を補正
することにより、実際の光検出器の光電子増倍量、電圧
制御減衰器の減衰量等を所期の設定値に正確に制御する
ようにしたため、光減衰器の減衰量を常に最適減衰量と
なるように設定することができる。
Further, according to the present invention, the attenuation amount control means drives the calibration light source during the non-incident period of the light reflected by the object, and the level of the received light output signal of the photodetector obtained at that time By calculating the total amount of attenuation and correcting the amount of attenuation of the optical attenuator, it is possible to accurately control the actual photoelectron multiplication amount of the photodetector, the amount of attenuation of the voltage control attenuator, etc. to the desired set values. Therefore, the attenuation amount of the optical attenuator can be set to always be the optimum attenuation amount.

【0062】更に、本発明によれば、電圧制御減衰器を
用いて光検出器の出力受光信号の位相を変えずにレベル
を一定として到達時間検知回路へ出力するようにしたた
め、光検出器に入射した光の波形を忠実に一定レベルと
して到達時間検知回路へ出力することができ、従来に比
べて測定精度を向上することができる。
Further, according to the present invention, since the voltage control attenuator is used to output the light-receiving signal output from the photodetector to the arrival time detection circuit with a constant level without changing the phase, the photodetector is provided. The waveform of the incident light can be faithfully output as a constant level to the arrival time detection circuit, and the measurement accuracy can be improved compared to the conventional case.

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

【図1】本発明の一実施例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の光減衰器の特性図とパター
ンの各例を示す図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram of an optical attenuator of an embodiment of the present invention and a diagram showing each example of a pattern.

【図3】本発明の一実施例の特長を説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the features of one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施例の要部のブロック図であ
る。
FIG. 4 is a block diagram of a main part of another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ発振器 2 送受信光学系 3 光走査装置 4a、4b 光減衰器 5 光検出器 6 到達時間検知回路 7 光レベル検知回路 8 減衰量制御回路 9 中央処理装置(CPU) 10 較正用光源 32 電圧制御減衰器 33 レベル検出回路 34 制御電圧発生回路 1 Laser Oscillator 2 Transmitting / Receiving Optical System 3 Optical Scanning Device 4a, 4b Optical Attenuator 5 Photodetector 6 Arrival Time Detection Circuit 7 Optical Level Detection Circuit 8 Attenuation Control Circuit 9 Central Processing Unit (CPU) 10 Calibration Light Source 32 Voltage Control Attenuator 33 Level detection circuit 34 Control voltage generation circuit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ光を間欠的に出射するレーザ発振
器と、 該レーザ発振器よりのレーザ光を所定のビーム拡がり角
で空間へ放射し、外部からの入射光を集光する送受信光
学系と、 受信光を光電変換して受光信号を出力する光検出器と、 該光検出器の出力受光信号と前記レーザ発振器の出力信
号とに基づいて外部の物体までの到達時間を少なくとも
算出する到達時間検知回路と、 前記レーザ発振器から前記送受信光学系へ入射されるレ
ーザ光の光路、及び前記送受信光学系で受信集光されて
前記光検出器へ入射される光の光路の少なくともいずれ
か一方に設けられた液晶からなる光減衰器と、 前記光検出器の出力受光信号のレベルを検知する光レベ
ル検知回路と、 該光レベル検知回路の出力信号に基づき前記光減衰器の
減衰量を設定制御する減衰量制御手段とを有し、前記光
減衰器の光透過面を複数の分割領域に分割した構成と
し、かつ、該複数の分割領域のそれぞれを前記減衰量制
御手段よりの制御信号に基づきオン又はオフに制御し、
該複数の分割領域のうちのオフに制御された分割領域の
割合により前記減衰量を設定することを特徴とするレー
ザ・レーダ装置。
1. A laser oscillator that intermittently emits a laser beam, and a transmission / reception optical system that radiates the laser beam from the laser oscillator into a space at a predetermined beam divergence angle and collects incident light from the outside. A photodetector for photoelectrically converting received light and outputting a light reception signal, and arrival time detection for calculating at least the arrival time to an external object based on the output light reception signal of the photodetector and the output signal of the laser oscillator A circuit, an optical path of laser light incident from the laser oscillator to the transmission / reception optical system, and an optical path of light received and condensed by the transmission / reception optical system and incident on the photodetector. An optical attenuator made of liquid crystal, an optical level detection circuit for detecting the level of an output light reception signal of the photodetector, and a setting control of an attenuation amount of the optical attenuator based on an output signal of the optical level detection circuit. And a configuration in which the light transmitting surface of the optical attenuator is divided into a plurality of divided areas, and each of the plurality of divided areas is based on a control signal from the attenuation amount control means. Control on or off,
A laser radar device, wherein the attenuation amount is set according to a ratio of a divided area controlled to be off of the plurality of divided areas.
【請求項2】 較正用の光を発光して前記送受信光学系
から前記光検出器に至る光路中へ入射する較正用光源を
設け、 前記減衰量制御手段は、物体で反射された光が入射され
ていない期間、該較正用光源を駆動して、その時に得ら
れた該光検出器の出力受光信号のレベルよりトータルの
減衰量を求めて前記光減衰器の減衰量を補正することを
特徴とする請求項1記載のレーザ・レーダ装置。
2. A calibration light source that emits calibration light to enter the optical path from the transmission / reception optical system to the photodetector is provided, and the attenuation amount control means receives the light reflected by an object. The calibration light source is driven for a period during which the light attenuation is not performed, and the total attenuation is obtained from the level of the output light reception signal of the photodetector obtained at that time to correct the attenuation of the optical attenuator. The laser radar device according to claim 1.
【請求項3】 前記光検出器の出力受光信号を入力制御
電圧に応じた減衰量で減衰して前記到達時間検知回路へ
出力する電圧制御減衰器と、該電圧制御減衰器の出力信
号が分岐して入力されその入力レベルを検出するレベル
検出回路と、該レベル検出回路の出力検出信号に応じて
前記電圧制御減衰器の出力信号が一定レベルとなるよう
に前記制御電圧を該電圧制御減衰器へ出力して減衰量を
制御する制御電圧発生回路とを、設けたことを特徴とす
る請求項1又は2記載のレーザ・レーダ装置。
3. A voltage control attenuator for attenuating an output light reception signal of the photodetector with an attenuation amount according to an input control voltage and outputting the attenuated signal to the arrival time detection circuit, and an output signal of the voltage control attenuator is branched. And a level detection circuit for detecting the input level of the voltage control attenuator so that the output signal of the voltage control attenuator becomes a constant level according to the output detection signal of the level detection circuit. 3. The laser radar device according to claim 1, further comprising a control voltage generation circuit which outputs the control voltage to the control voltage generation circuit to control the attenuation amount.
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