JPH1048338A - 距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】受信光パルスの強度が変化しても高精度・高速
度の測距を簡単な構成で可能にする距離測定装置を提供
する。 【解決手段】本発明は、送信した光パルスが目標までの
距離を往復して受信されるまでに要する時間を、光パル
スの送信時刻と受信時刻から測定し、その時間から目標
までの距離を求める距離測定装置であって、受信した光
パルスを電気信号に変換して、受信電気信号パルスとす
る変換手段と、上記受信電気信号パルスを遅延する遅延
素子と、上記受信電気信号パルス及び上記遅延素子によ
って遅延された受信電気信号パルスの両者の波形の交点
の信号強度の値を上記受信電気信号パルスの閾値として
生成・保持する閾値生成回路と、上記閾値生成回路によ
って生成された閾値を用いて前記受信電気信号パルスか
ら受信時刻に対応する信号を生成するコンパレータとを
具備したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、距離測定装置に関
し、特に、パルス状の光ビームを送出して障害物からの
反射光を検出し、光ビームが往復に要する時間を測定し
て、その障害物までの距離を測定する距離測定装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】光パルスを送出して障害物までの距離
を、光パルスがその障害物までの往復に要する時間を測
定することにより求める距離検出方法はよく知られてお
り、例ええば特開平６−２０１８２８号公報に開示され
たレーザ測距装置がある。

【０００３】この種の装置で、特に、問題となるのは、
受信される光強度が少なくとも４桁以上変化することに
ある。このため、受信した光パルスの立ち上がり特性を
利用して固定の閾値を持ったコンパレータで受信した時
間を評価すると、受信した光パルスの強度によってその
立ち上がり特性が大幅に変化するため、測定精度がかな
り低下する。

【０００４】上記の特開平６−２０１８２８号公報に開
示されたレーザ測距装置では、この困難を軽減するため
にログアンプを用いて光強度変化の桁数を圧縮するよう
にしている。

【０００５】このレーザ測距装置のブロック図は図１５
に示すようになっている。すなわち、その構成は、送光
部３１０、受光部３２０及びカウンタ表示部３３０とか
らなる。

【０００６】ここで、送光部３１０は、パルス発生部３
１１、レーザ光発生部３１２及び送光光学系３１３とか
らなる。また、受光部３２０は、受光光学系３２１、光
検出器３２２、ログアンプ３２３、遅延素子３２４、ピ
ークホールド回路３２６、レベルシフタ３２７及びコン
パレータ３２５とからなる。

【０００７】そして、送光光学系３１３から送出された
光パルスは、目標Ｏで反射され、受光光学系３２１を経
て光検出器３２２で検出される。この検出された光信号
は、ログアンプ３２３で上述の光強度変化の桁数の圧縮
処理が施される。

【０００８】次に、遅延素子３２４、ピークホールド３
２６、レベルシフタ３２７、コンパレータ３２５からな
る回路で、光信号のピーク値からΔＶだけシフトした閾
値でコンパレータ３２５から図１６に示す要領で光受信
のタイミングパルスを得る。

【０００９】具体的には、図１６の曲線Ａはピークホー
ルド回路３２６でピークホールドされた値からレベルシ
フタ３２７によりΔＶだけレベルシフトした値に保持さ
れた閾値を表し、曲線Ｂは遅延素子３２４で遅延された
光信号を表している。

【００１０】そして図１６の矩形パルスＣはコンパレー
タ３２５の出力を表している。この矩形パルスＣの立ち
上がり部を光受信のタイミングパルスとする。受信光パ
ルスの頭頂部の形状が光強度の大幅な変化があってもあ
まり変化しない性質を利用して、受信光パルスのピーク
位置と一定の関係にある位置を光受信の時刻としてい
る。

【００１１】カウンタ表示部３３０はレーザ光発生部３
１２から得られたスタートパルスにより時間のカウント
を開始し、上述の光受信のタイミングパルスをストップ
信号とし、その間のカウント数から目標Ｏまでの距離を
表示する。

【００１２】また、別の従来技術である特開平６−１０
９８４１号公報に開示された距離検出方法では、２つの
カウンタを用いる。すなわち、この距離検出方法では、
図１７に示すように、第１のカウンタで送信光の立ち上
がり部から受信光の立ち上がり部までをカウントする。

【００１３】また、第２のカウンタで受信された光パル
スの幅をカウントし、後者の半分を受信光パルスのピー
ク位置とすることにより、求める距離精度の向上を図っ
ている。

【００１４】なお、このとき、第１のカウンタと第２の
カウンタでの測定に用いる閾値はそれぞれ固定である。
光パルスを送出して受信光パルスを検出するまでの時間
を測定する場合、受信光パルスのピーク位置はその受信
光パルス強度が変化しても殆ど一定であるという性質が
ある。

【００１５】このため、従来の殆どの方式は、何らかの
意味でピーク位置を求め、光受信のタイミング時間とし
ている。特開平６−２０１８２８号公報に開示されたも
のではピークホールドを掛け、これを基準にΔＶだけシ
フトした閾値でタイミングパルスを得ている。

【００１６】また、特開平６−１０９８４１号公報に開
示されたものでは受信光パルスの固定閾値によるコンパ
レータ出力である矩形パルスのパルス幅の中間点をピー
ク位置の近似点としている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来例技
術ではピーク位置を基準点とする観点に絞られており、
これ以外の、受信光パルスのピーク位置周辺すなわち頭
頂部周辺の信号強度が急激に変化している部分を基準点
とする観点については、文献等に記載がない。

【００１８】また、図１８に示すように、受信光パルス
のピーク位置すなわち頭頂部を基準点として使用する場
合の不具合点は、受信パルスに重畳されているノイズの
幅ΔＶ_n に対応する測定時刻の幅ΔＴ₁ が、頭頂部周辺
の信号強度が急激に変化している部分を基準点として使
用する場合の時刻の幅ΔＴ₂ と比較してかなり大きいこ
とにある。

【００１９】言い換えると、同じノイズが加わった場合
に、受信光パルスの頭頂部を基準点として使用すると、
その頭頂部周辺の信号強度が急激に変化している部分を
基準点として使用する場合と比較して、時刻の測定精度
がかなり低下することを意味する。

【００２０】また、測定精度あるいは分解能は、クロッ
クパルスあるいはカウンタの１カウントに対応した最小
時間分解能で定められるが、近距離におけるＳＮ比が良
好な状態でも、そのクロックパルスの１カウントで最小
時間分解能が定められ、それ以上分解能を上げられない
という不具合がある。

【００２１】本発明は、上記のような従来技術の問題点
に鑑みてなされたものであり、その目的は、受信光パル
スの強度が変化しても高精度・高速度の測距を簡単な構
成で可能にする距離測定装置を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の距離測定装置は、送信した光パルスが目標
までの距離を往復して受信されるまでに要する時間を、
光パルスの送信時刻と受信時刻から測定し、その時間か
ら目標までの距離を求める距離測定装置であって、受信
した光パルスを電気信号に変換して、受信電気信号パル
スとする変換手段と、上記受信電気信号パルスを遅延す
る遅延素子と、上記受信電気信号パルス及び上記遅延素
子によって遅延された受信電気信号パルスの両者の波形
の交点の信号強度の値を上記受信電気信号パルスの閾値
として生成・保持する閾値生成回路と、上記閾値生成回
路によって生成された閾値を用いて前記受信電気信号パ
ルスから受信時刻に対応する信号を生成するコンパレー
タと、を具備したことを特徴とするものである。

【００２３】この距離測定装置の実施形態は、図１の実
施の形態が対応する。閾値生成回路は図２のものが対応
するが、図５の変形例も含む。この距離測定装置の作用
効果は、変換手段によって受信した光パルスを受信電気
信号パルスに変換し、上記受信電気信号パルス及び遅延
素子によって遅延された受信電気信号パルスの両者を閾
値生成回路に入力してこの両者の波形の交点の信号強度
の値を上記受信電気信号パルスの閾値として生成・保持
し、この生成した閾値を用いてコンパレータによって受
信電気信号パルスから受信時刻に対応する信号を生成す
るようにしているので、実質的に、受信された信号光の
頭頂部周辺の信号強度が急激に変化している部分の値を
閾値として選択している。

【００２４】そのため、頭頂部よりも信号強度の変化が
大きいので、ノイズの影響を受け難い効果がある。本発
明のもう１つの距離測定装置は、送信した光パルスが目
標までの距離を往復して受信されるまでに要する時間
を、光パルスの送信時刻と受信時刻から測定し、その時
間から目標までの距離を求める距離測定装置であって、
光パルスを送光する送光部と、該送光部の出力を検出す
る第１の光検出器と、該第１の光検出器の出力と所定の
閾値と比較する第１のコンパレータと、前記目標からの
散乱光を受信する第２の光検出器と、該第２の光検出器
の出力を遅延させる遅延素子と、前記第２の光検出器の
出力と該遅延素子の出力との交点の信号強度の値を閾値
として保持する閾値生成器と、前記遅延素子の出力と前
記閾値生成器の出力とを比較する第２のコンパレータ
と、前記第１のコンパレータの出力と該第２のコンパレ
ータの出力とに基づき、送信時刻及び受信時刻に対応す
る出力を生成する信号生成器と、該信号生成器の出力を
積分する積分器と、を具備したことを特徴とするもので
ある。

【００２５】この距離測定装置の実施形態は、図１の実
施の形態が対応する。閾値生成回路は図２のものが対応
するが、図５の変形例も含む。また、信号生成器は図８
のものが対応するが、図１１の変形例も含む。

【００２６】この距離測定装置の作用効果は、以下のよ
うである。すなわち、信号生成器により出力される出力
のパルス幅は、光パルスが目標までの距離を往復するの
に要する時間に対応しており、これを積分器で積分する
ことにより蓄積された電荷量がその時間あるいは目標ま
での距離に対応した値をとる。

【００２７】この値は連続的に変化するため、測定精度
あるいは分解能を制限する要因は、信号のＳＮ比で定め
られるものに限定される。この場合も、実質的に、受信
された信号光の頭頂部周辺の信号強度が急激に変化して
いる部分の値を閾値として選択しているため、頭頂部よ
りも信号強度の変化が大きいので、ノイズの影響を受け
難い効果がある。

【００２８】また、上記送光部が、送光された出力光の
一部を第２の光検出器に入力する手段を具備することも
できる。これが対応する実施形態は、図９の（Ａ），
（Ｂ）の実施の形態である。

【００２９】この実施形態の作用効果は、送光部の近傍
に配置された部材からの散乱光あるいは送光された出力
光の一部を積分のスタート信号の生成に使用することが
できる点にある。

【００３０】また、上記遅延素子において、その遅延時
間が受信光パルスの半値全幅の３０〜１００％に相当す
る時間であることが望ましい。これが対応するのは、図
４の説明である。

【００３１】この作用効果は、遅延時間が光パルスの半
値全幅の３０〜１００％がシフトするような遅延時間で
あるならば、第２の光検出器の出力と遅延素子の出力と
の交点が信号強度が緩やかに変化している頭頂部から外
れ、頭頂部周辺の信号強度が急激に変化している部分に
閾値が設定され、しかも、背景ノイズレベルにかからな
いので、良好なＳＮ比で測定が行える点にある。

【００３２】また、上記閾値生成器が、その閾値生成器
にフィードバックされる第２のコンパレータの出力によ
り、第２の光検出器の出力と遅延素子の出力との交点の
信号強度の値を閾値として保持するようにすることもで
きる。

【００３３】これが対応するのは、図２の形態である。
この作用効果は、遅延素子の値を上記受信光パルスの半
値全幅の３０〜１００％に相当する時間範囲に選び、こ
の遅延素子の出力を第２のコンパレータに入力し、第２
のコンパレータの出力を閾値生成器にフィードバックす
ることにより、受信光信号の頭頂部付近よりもその周辺
の信号強度変化の大きい領域で閾値が設定できるため、
ノイズに強い距離測定のスタート、ストップ信号を生成
することができる点にある。

【００３４】また、上記第１の光検出器の出力を遅延さ
せる第２の遅延素子を具備するようにすることもでき
る。これが対応するのは、図１の実施の形態であり、第
１の光検出器で検出される光波形と第２の光検出器で検
出される送信時刻の基準となる光波形との間の遅延じか
んの差を補正することができる。

【００３５】また、上記信号生成器が、第１のコンパレ
ータからの出力と第２のコンパレータからの出力とのエ
クスクルーシブＯＲを取る論理回路と、第１のコンパレ
ータからの出力を遅延させる第３の遅延素子と、この第
３の遅延素子の出力によりＯＮ（セット）され、上記論
理回路の出力信号によりＯＦＦ（リセット）されるフリ
ップフロップとを具備するように構成することができ
る。

【００３６】これが対応するのは、図８の実施の形態で
ある。この作用効果は、このエクスクルーシブＯＲを取
る論理回路により、送光部の近傍に配置された部材から
の散乱光あるいは送光された出力光の一部によりフリッ
プフロップをＯＮ（セット）すると共に、送光部の近傍
に配置された部材からの散乱光あるいは送光された出力
光の一部の利用がない場合にも、第１のコンパレータか
らの出力でそのフリップフロップをＯＮすることもでき
る。

【００３７】また、目標からの光信号でそのフリップフ
ロップをＯＦＦ（リセット）する。距離測定のスタート
・ストップ信号が共通のデジタル回路を利用するため、
そのデジタル回路の温度変化に伴う遅延時間のドリフト
や特性の変化に影響され難い利点がある。

【００３８】また、上記信号生成器が、第１のコンパレ
ータからの出力から積分器のスタート信号に相当するデ
ジタル出力を出力し、第２のコンパレータからの出力の
立ち上がり及び立ち下がりに対応して積分器の２通りの
ストップ信号に相当するデジタル出力を出力するように
構成することもできる。

【００３９】これが対応するのは、図１１の実施の形態
である。この作用効果は、第２のコンパレータからの出
力の立ち上がり及び立ち下がりに対応した２通りのスト
ップ信号を生成し、この中間を取ることで近似的に受信
光信号のピーク位置に対応したストップ信号を得ること
ができる点にある。

【００４０】また、上記第２の遅延素子が、固定の遅延
量を持つ固定遅延素子と信号生成器の出力で制御される
可変の遅延量を持つ可変遅延素子とを具備することが望
ましい。

【００４１】これが対応するのは、図６の実施の形態で
ある。この作用効果は、信号生成器の出力で制御される
可変遅延素子によって第２の遅延素子の遅延量を制御す
ることで、第１の光検出器の信号パルスの遅延量を変化
させて第２の光検出器の信号パルスとの遅延誤差を減じ
ることで、距離測定の精度の向上が期待できる点にあ
る。

【００４２】また、上記積分器に複数回数の距離測定の
後にリセットパルス信号を入力するリセットパルス信号
生成器をさらに具備することが望ましい。これが対応す
るのは、図１３の実施の形態である。

【００４３】このようにすると、ハード的に複数回の距
離測定値の平均の値を高速に求めることができる。ま
た、上記積分器の出力の一部を制御装置により制御可能
に切り替えるスイッチと、そのスイッチに接続された充
電器及び放電器と、その充電器及び放電器に接続された
蓄電器とからなる速度検出器をさらに具備することが望
ましい。

【００４４】これが対応するのは、図１４の実施の形態
である。このようにすると、速度測定値を専用のハード
で算出できるため、ソフト的に求める場合に比べ大幅に
高速化できる。

【００４５】また、前記受信電気信号パルス若しくは前
記遅延素子により遅延済みの受信電気信号パルスのいず
れか一方の出力レベルをシフトする線形変換回路をさら
に具備することが望ましい。

【００４６】これが対応するのは、図２０の実施の形態
である。また、前記線形変換回路は、前記受信電気信号
パルス若しくは前記遅延素子により遅延済みの受信電気
信号パルスのいずれか一方の振幅に係数を乗ずる手段を
有することが望ましい。

【００４７】これが対応するのは、図２０の実施の形態
である。本発明のもう１つの距離測定装置は、送光した
光パルスが目標までの距離を往復して受信されるまでに
要する時間を、前記光パルスの送信時刻及び受信時刻か
ら測定し、その時間から目標までの距離を求める距離測
定装置であって、受信した光パルスを電気信号に変換し
て受信電気信号パルスとする変換手段と、上記受信電気
信号パルスを遅延する遅延素子と、上記受信電気信号パ
ルスと上記遅延素子によって遅延された受信電気信号パ
ルスとの和のピーク値の半分の値を閾値として保持する
閾値生成回路と、上記閾値生成回路によって生成された
閾値を用いて、前記受信電気信号パルスから、上記受信
時刻に対応する信号を生成するコンパレータと、を具備
することを特徴とするものである。これが対応するの
は、図５の実施の形態であり、近似的に高速の応答が可
能である。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の距離測定装置を実
施の形態に基づいて説明する。図１に本発明の１実施形
態の構成を示すブロック図を示す。この距離測定装置
は、光源１、及び、第１の光検出器（ＰＤ１）２、及
び、不図示の光学系からなる送光部１０と、第１の増幅
器３と、第１の遅延素子４と、第１のコンパレータ５
と、第２の光検出器（ＰＤ２）６と、第２の増幅器７
と、第２の遅延素子８と、閾値生成器９と、第２のコン
パレータ１１と、信号生成器１２と、積分器１３と、出
力端子１４とからなる。

【００４９】上記第１の光検出器２は、例えば光源１に
内蔵されたＰＩＮフォトダイオードが用いられ、送光さ
れた光パルスの波形を検出する。その波形は第１の増幅
器３、第１の遅延素子４を経て第１のコンパレータ５に
入力される。

【００５０】その第１の遅延素子４は、遅延時間固定の
遅延素子と信号生成器１２からの出力信号で制御される
遅延時間可変の遅延素子とが接続されて構成される。上
記第１のコンパレータ５の閾値（ｒｅｆ）は、可変とな
っており、送光された光パルスの頭頂部周辺の光強度変
化のより激しい部分の任意の値に設定することができ
る。

【００５１】送光部１０から送光された光パルスは、目
標で反射され、不図示の光学系を経て第２の光検出器６
により受信電気信号パルスとして検出され、第２の増幅
器７により増幅される。

【００５２】この第２の増幅器７としては、対数アンプ
又はＡＧＣ（自動利得制御器）等を使うことができる。
この第２の増幅器７の出力の一部は、第２の遅延素子８
に供給され、他の一部は閾値生成器９に供給される。

【００５３】この閾値生成器９の具体例が図２に示され
ている。図２において、入力端子２１に供給された上記
第２の増幅器７の出力の一方は、第２の遅延素子８に供
給され、所定の遅延Ｔ_d を受ける。

【００５４】残りの出力は閾値生成器９に供給される。
閾値生成器９に供給された出力は、まずバッファーアン
プ２３を経てスイッチ２５に供給される。

【００５５】このスイッチ２５は、第２のコンパレータ
１１の出力から導線２２を介してフィードバックされた
信号で制御される。この第２のコンパレータ１１の出力
が、ＯＦＦ（出力電圧０）のときには、上記スイッチ２
５は導通状態にあり、バッファーアンプ２３の出力は、
第２のコンパレータ１１の一方の端子に入力され基準電
圧を供給する。

【００５６】このとき、コンデンサ２６は、この基準電
圧を一定時間保持する役割を有している。上記コンパレ
ータ１１の出力が反転してＯＮのときは、上記スイッチ
２５は開放となり、コンデンサ２６に蓄えられた電荷が
保持される。

【００５７】具体的には、図３の（Ａ）に示すように、
第２の増幅器７の出力の一方を波形１２１で表せば、第
２の遅延素子８でＴ_d だけ遅延された波形は１２２で表
される。

【００５８】この波形１２１に従って基準電圧は変化
し、波形１２２との交点Ｑにおいてコンパレータ１１の
出力はＯＮとなり、上記スイッチ２５は開放となり、交
点Ｑの電圧値が閾値として保持される。

【００５９】この閾値と波形１２２の交点Ｓで第２のコ
ンパレータ１１の出力は再びＯＦＦとなる。以上によ
り、図３の（Ｂ）に波形１２３で示される第２のコンパ
レータ１１の出力が得られる。

【００６０】上記の第２の遅延素子８での遅延量Ｔ_d の
好ましい値は、上記の光パルスのピーク値の半分のとこ
ろでのパルス幅（半値全幅）の３０〜１００％に相当す
るものである。

【００６１】この理由を図４の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）
を用いて説明する。図４の（Ａ）は、近距離にある目標
からのＳＮ比の高い受信信号の場合で、遅延量Ｔ_d とし
て上記光パルスの半値全幅の３８％に相当する量とした
場合を示している。

【００６２】図４の（Ｂ）は、遠距離にある目標からの
ＳＮ比の低い受信信号の場合で、図４の（Ａ）での光パ
ルスのピーク値と比較すると３〜４桁低い値を示し、遅
延量Ｔ_d として上記光パルスの半値全幅の１００％に相
当する量とした場合を示している。

【００６３】図４の（Ａ）では、光パルスの頭頂部から
少し下がったところに前記交点Ｑがあり、これより小さ
い遅延量では光パルスと遅延された光パルスの重なりが
大きくなり、交点が光パルスの頭頂部に近付きすぎるの
で、計測に不適当である。

【００６４】また、図４の（Ｂ）ではノイズに埋もれか
かった場合で、これ以上の遅延は好ましくない例を示し
ている。以上について、数式を用いて説明すれば、以下
のようになる。

【００６５】簡単のために、受信された光パルスの波形
をｖ＝ｅｘｐ（−ｔ² ）（ｖ：規格化された信号電圧，
ｔ：規格化された時刻）で近似すると、信号電圧にΔｖ
のノイズが加わった場合に対応する受信時刻の不確定さ
をΔｔとすれば、Δｔ＝（ｄｔ／ｄｖ）Δｖとなり、ｄ
ｔ／ｄｖ＝−１／｛２ｔ・ｅｘｐ（−ｔ² ）｝であるか
ら、 ｜Δｔ｜＝｜Δｖ／｛２ｔ・ｅｘｐ（−ｔ² ）｝｜≦ε，ε：許容誤差 である。

【００６６】ＳＮ比はＳ／Ｎ＝１／Δｖであるから、ｙ
＝ｔ・ｅｘｐ（−ｔ² ）≧１／｛２（Ｓ／Ｎ）・ε｝を
満足する時間領域に前記交点Ｑがあればよい。言い換え
ると、図４の（Ｃ）において、曲線はｙ＝ｔ・ｅｘｐ
（−ｔ² ）を表しているが、前記交点Ｑの時刻ｔ₀ がＴ
₁ ≦ｔ₀ ≦Ｔ₂ を満足すればよい。

【００６７】ただし、Ｔ₁ ，Ｔ₂ は、それぞれｙ＝ｔ・
ｅｘｐ（−ｔ² ）＝１／｛２（Ｓ／Ｎ）・ε｝を満足す
る時刻ｔの値を示す。時刻ｔ₀ は、第２の遅延素子８で
の遅延量Ｔ_d の略半分であるから、Ｔ₁ ≦Ｔ_d ／２≦Ｔ
₂ となる。

【００６８】閾値１／｛２（Ｓ／Ｎ）・ε｝は、受信信
号のＳＮ比と許容誤差εに反比例するので、ＳＮ比が良
い程また許容誤差が大きい程、閾値としては低くなり、
遅延量Ｔ_d の許容幅は広がる。

【００６９】例えば、Ｓ／Ｎ＝４、ε＝０．６のとき
に、０．４４≦Ｔ_d ≦２．７５のようになる。受信光パ
ルスの半値全幅２√ｌｎ２＝１．６７を基準とすれば、
２６％≦Ｔ_d≦１６５％となる。

【００７０】遅延量Ｔ_d の許容幅は、受信信号のＳＮ比
や許容誤差ε、受信光パルスの波形により変化するが、
実用的には、受信光パルスの半値全幅の３０％〜１００
％程度が望ましい。

【００７１】図５は、図２の閾値生成器９に代わる他の
例を示す。第２の遅延素子８の入出力の値を加算器２
６′で加算し、ピークホールド（ピーク値保持回路）２
７によりこの加算器２６′の出力のピーク値を保持し、
区分器２８でのピーク値の半分の値を第２のコンパレー
タ１１の一方の端子に供給し基準電圧とする。

【００７２】この基準電圧は、図３の（Ａ）の交点Ｑ電
圧値に相当する。図５中、Ｒで示した矢印はリセットパ
ルスを表す。図１の第１の遅延素子４の遅延量（時間）
は第２の遅延素子８の遅延量と略同じ値に選ばれる。

【００７３】ここで、送光された出力光の一部を第２の
光検出器６に入力して、これから受信時刻と送信時刻を
決定する場合には、第１の光検出器２で検出される光波
形と、第２の光検出器６で検出される信号光の中、送信
時刻の基準となる光波形、例えば自動車の車内においた
場合には、フロントガラスからの散乱光あるいは送光さ
れた出力光の一部を検出して得られる光波形との間の遅
延時間の差を補正する必要がある。

【００７４】そのため、第１の遅延素子４は固定の遅延
素子と共に、可変の遅延素子を備え、これによって遅延
量を制御する。この可変の遅延素子は、図６に示すよう
に、信号生成器１２からの信号で制御することができ
る。

【００７５】図６において、第１のコンパレータ５の出
力の一部と論理素子４１の出力の一部との論理積を論理
素子１５０で取り、その出力を導線１５１で第１の遅延
素子４に帰還させている。

【００７６】この作用は、図７の（Ａ）〜（Ｄ）に示さ
れている。図７の（Ａ）〜（Ｄ）において、図７の
（Ａ）は例えばフロントガラスからの散乱光による受信
信号波形を表すものとし、図７の（Ｂ）は第１のコンパ
レータ５の出力信号波形すなわち第１の光検出器で検出
される信号波形とする。

【００７７】両者に僅かの遅延誤差があれば、図７の
（Ｃ）に示す波形が論理素子（エクスクルーシブＯＲ）
４１の出力として得られる。この出力とコンパレータ５
の出力の一部との論理積を取ると、図７の（Ｄ）の矩形
パルスが得られる。

【００７８】この矩形パルスは前記の遅延誤差に対応し
たものであるから、これができるだけ０となるように遅
延素子４の可変部分を制御すれば、この遅延誤差の影響
を軽減することができる。

【００７９】図１の信号生成器１２は、第１のコンパレ
ータ５及び第２のコンパレータ１１の出力から積分器１
３に供給するデジタル出力を生成する。このデジタル出
力のパルス幅は目標までの距離を往復する時間に比例す
る。

【００８０】この信号生成器１２の具体例の１つを図８
に示す。この例は、送光された出力光の一部を第２の光
検出器６に入力して、これを受信時刻と送信時刻の決定
に用いる場合である。

【００８１】具体的な応用例を図９の（Ａ），（Ｂ）に
示す。前者は、距離センサ６００に近接して配置された
フロントガラス６２によって送光ビーム６３の一部が散
乱されて、その散乱光６４が第２の光検出器６に入射す
る場合を示す。

【００８２】後者は、送光部１０から送光された光の一
部が光ファイバループ６５で第２の光検出器に入射する
場合を示す。その働きを図１０の（Ａ）〜（Ｆ）を用い
て説明する。

【００８３】図８の論理素子４１は、第１、第２のコン
パレータ５，１１の出力のエクスクルーシブＯＲ（コイ
ンシデンス）を取る。図１０の（Ａ）〜（Ｃ）におい
て、目標が近接している場合（図１０の（Ａ））は近接
ターゲットの場合で示され、それ以外（図１０の
（Ｄ））は遠いターゲットの場合に含まれる。

【００８４】図１０の（Ａ）は第２のコンパレータ１１
の出力を表し、近接ターゲットからの反射光と送光部に
近接されて配置されているフロントガラスからの散乱光
とが分離できずに１つの幅の広がったパルスとなった場
合を表す。

【００８５】図１０の（Ｂ）は第１のコンパレータ５の
出力を表す。図１０の（Ａ），（Ｂ）両者のコインシデ
ンスを取ると、図１０の（Ｃ）に表されるパルスが得ら
れる。

【００８６】図１０の（Ｄ）の遠いターゲットの場合
は、フロントガラスからの散乱光と分離されて表され
る。これと図１０の（Ｅ）に示す第１コンパレータ５の
出力とのコインシデンスを取ると、図１０の（Ｆ）に表
されるパルスが得られる。

【００８７】図１０の（Ｂ）または図１０の（Ｅ）に示
すパルスの立ち下がりをフリップフロップ４３（図８）
のセット（ＯＮ）信号とし、図１０の（Ｃ）に示すパル
スあるいは図１０の（Ｆ）に示すパルスの立ち下がりを
フリップフロップ４３のリセット（ＯＦＦ）信号として
いる用いる。

【００８８】言い換えると、それぞれを図１の積分器１
３のスタート、ストップ信号として用いる。第３の遅延
素子４２は論理素子４１での遅延時間に相当した遅延を
与えるために用いられる。

【００８９】４４は出力端子を表す。フロントガラスか
らの散乱光あるいは送光された出力光の一部を積分のス
タート信号の生成に用いない場合にも、図８に示す論理
回路を用いることができる。

【００９０】信号生成器１２の別の例を図１１に示す。
その動作を図１２の（Ａ）〜（Ｊ）に示す。第１のコン
パレータ５の出力は図１２の（Ａ）に示される。

【００９１】その出力を第１のインバータ５５を通すこ
とにより、図１２の（Ｂ）に示すような波形となる。こ
の第１のインバータ５５の出力を第１のフリップフロッ
プ５６に入れると、図１２の（Ｃ）で示されるように、
その出力の立ち下がりでセット（ＯＮ）される。

【００９２】第２のコンパレータ１１の出力は図１２の
（Ｄ）の第２のコンパレータ出力で示され、入力端子２
４から供給される。その一部は第３のフリップフロップ
５３に供給され、図１２の（Ｈ）で示されるように、第
２のコンパレータ出力（図１２の（Ｄ））の立ち下がり
でセット（ＯＮ）される。

【００９３】この出力を第３のインバータ５４に通し、
第１のフリップフロップ５６の出力（図１２の（Ｃ））
との論理積を論理回路５８，６０で取ると、図１２の
（Ｊ）で示される矩形パルスが得られる。

【００９４】一方、入力端子２４から供給された第２の
コンパレータ１１の出力の他の一部は、第２のインバー
タ５１に供給され、図１２の（Ｅ）に示すような、図１
２の（Ｄ）の波形が反転した波形となる。

【００９５】この波形を第２のフリップフロップ５２に
供給し、その反転出力−Ｑを取ると、図１２の（Ｆ）で
示される波形となる。この図１２の（Ｆ）に示す波形
と、フリップフロップ５６の出力（図１２の（Ｃ））と
の論理積を論理回路５７と５９で取ると、図１２の
（Ｇ）で示される矩形パルスが得られる。

【００９６】この矩形パルス（図１２の（Ｇ）及び図１
２の（Ｊ））は、第１のコンパレータ５の出力（図１２
の（Ａ））でセット（ＯＮ）され、受信された光パルス
に対応した第２のコンパレータ１１の出力（図１２の
（Ｄ））の矩形パルスの立ち上がりあるいは立ち下がり
でリセット（ＯＦＦ）される２つの場合を表す。

【００９７】両者の和を加算器５０で取ると、この矩形
パルス（図１２の（Ｇ）及び図１２の（Ｊ））のパルス
幅の加算された値が出力端子４４に出力されることが理
解される。

【００９８】これを２で割れば、矩形パルス（図１２の
（Ｇ）及び図１２の（Ｊ））のパルス幅の平均された値
が得られる。すなわち、パルスの中心（ピーク位置）が
近似的に求められる。

【００９９】積分器１３は信号生成器１２の出力電圧を
電流変換し、パルス幅に比例した電荷量を蓄積する。目
標が遠い場合には光パルスが往復に要する時間は長くな
り、長いパルス幅のデジタル出力が信号生成器１２から
積分器１３に供給されるので、そこに蓄えられる電荷量
も大きい。

【０１００】出力端子１４にはこの電荷量に対応した電
圧が出力される。出力された距離の時系列データから、
対象物との相対速度をコンピュータ（図示せず）により
求めることができる。

【０１０１】積分器１３において、図１３及び図１４に
示すような機能を付加することができる。図１３におい
て、参照符号９１は、信号生成器１２からの出力が供給
される入力端子である。

【０１０２】また、参照符号９３はリセットパルス信号
生成器で、ＣＰＵから入力端子９４に供給されるリセッ
トパルスをカウントし、所定のＮ回に達するとリセット
パルス９２を上記積分器１３に供給する。

【０１０３】この構成により、出力端子１４にはＮ回の
測定の総和の電荷量に対応した電圧が出力される。これ
をＮで割ってやれば、Ｎ回の測定の平均値を求めること
が可能である。

【０１０４】また、図１４に示した構成により、目標と
の相対速度を求めることが可能である。図１４中、参照
符号１３は積分器、参照符号１００は速度検出器、参照
符号１０３は制御装置で、例えばＣＰＵからの制御信号
１０４によって制御されるスイッチ、参照符号１０７は
導線１０５により供給される電圧により制御される充電
器、参照符号１０８は導線１０６により制御される放電
器、参照符号１０９は蓄電器、参照符号１１０は出力端
子を表す。

【０１０５】この速度検出器１００は図１３のリセット
機能を更に進めたもので、速度検出は次のように行われ
る。２Ｎ（Ｎ≧１）回の測定を連続して行うとすると、
最初、図１４においてスイッチ１０３はＣＰＵからの指
示１０４により充電器１０７側に接続され、Ｎ回の距離
測定を行う。

【０１０６】蓄電器１０９には、距離に対応した電荷が
積分器１３から充電器１０７を経由して移動して蓄電さ
れる。言い換えると、積分器１３はリセットされる。

【０１０７】次に、ＣＰＵからの指示によりスイッチ１
０３は、導線１０６側に接続され、Ｎ回の距離測定を行
う。蓄電器１０９からは距離に対応した電荷が、放電器
１０８へ放出される。

【０１０８】これも一種のリセットと言える。目標との
相対速度が０のときには、充電と放電とが等量だけ行わ
れるため、蓄電器１０９に蓄えられる電荷量は０とな
る。

【０１０９】相対速度が０でないときには、その大きさ
に応じた電荷が蓄積され、出力端子１１０にそれに対応
した電圧が出力され、両測定の平均的時間差から相対速
度が検出される。

【０１１０】この説明では、連続して２Ｎ回の測定を行
うとしたが、最初のＮ回と後のＮ回とが離れていてもよ
い。また、ＣＰＵが判断する衝突の危険性や複数の目標
に応じて回数Ｎの変更が可能である。

【０１１１】本実施形態の特徴は、受信された信号光の
頭頂部周辺の信号強度が急激に変化している部分の値を
閾値として選択しているため、頭頂部よりも信号強度の
変化が大きいので、ノイズの影響を受け難いことにあ
る。

【０１１２】図５の閾値生成器の他の例の特徴は、図２
に示したスイッチ２５よりも高速の応答が可能であり、
高速化に適していることである。図８の信号生成器の特
徴は、フロントガラス６２あるいは送光された出力光の
一部を積分のスタート信号とし、目標からの信号光を積
分のストップ信号として使うことができるため、スター
ト、ストップ信号が共通の信号処理回路を利用すること
になり、デジタル回路の温度変化に伴う特性の変化に影
響され難いことにある。

【０１１３】図１１の信号生成器の特徴は、論理回路の
第１，第２，第３のフリップフロップ５２，５３，５６
に対応した３本のルートが基本的に同じ遅延時間を有し
ており、これも温度変化に伴う特性の変化に影響され難
い利点を持つと共に、前述の信号光の頭頂部周辺の信号
強度が急激に変化している部分の値を閾値として選択し
ている特徴を保持しつつ、受信された光パルス幅の立ち
上がり、立ち下がりに対応した２つの情報を有効に利用
していることから、光パルスのピークをも近似している
ことにある。

【０１１４】積分器１３の特徴は、信号生成器１２の出
力パルスの幅の微小な変化に対応して電荷量を蓄積でき
るため、高速のカウンタを利用する場合に課題となる最
小分解能の問題を回避できることは勿論であるが、図１
３のリセット機能や図１４の速度検出器の機能との結合
が簡単にできる利点がある。

【０１１５】図１３のリセット機能はハード化されてい
るため、高速に複数回の距離測定の平均値を求めること
ができる。図１４の速度検出器１００は、このリセット
機能を進化させたもので、高速に目標との相対速度を検
出できる。

【０１１６】また、危険の度合いや周囲の状況に応じて
相対速度検出のプログラムを選択することができるとい
う利点もある。本実施形態は各種の変形、変更が可能で
ある。

【０１１７】例えば、第１の光検出器は光源に内蔵され
たものでなく、送光された光出力の一部を別に設けた光
検出器で検出してもよい。また、第１のコンパレータの
閾値は所定の閾値を与える代わりに、図２あるいは図５
の閾値設定手法を採用することもできる。

【０１１８】また、信号生成器の論理回路は種々の変形
が可能である。さらに、積分器の代わりに高速のカウン
タを用いることができることは勿論である。

【０１１９】図１９に本発明による距離測定装置の更な
る実施形態を示す。図１９において、参照符号６は、目
標とする障害物あるいはターゲットからの散乱光を検出
するための受光素子（ＰＤ２）で不図示の収束用光学系
を介して散乱光を受光する如く構成されている。

【０１２０】また、参照符号７はプリアンプ、参照符号
２００は遅延素子、参照符号１１はコンパレータ、参照
符号１２は信号生成器、参照符号２０３はバッファアン
プである。

【０１２１】そして、入力端子２０１には光源を駆動す
るためのトリガパルスが入力され、出力端子２０２には
距離信号が出力される。図２１の（Ａ）は図１９におけ
る信号波形を示す図である。

【０１２２】波形５００は受信した信号波形であり，プ
リアンプ７の出力を示す。この出力の一方は直接コンパ
レー夕１１の入力端子に供給され、他方は遅延素子２０
０を経て波形５０１となり、コンパレータ１１の他方の
入力端子に供給される。

【０１２３】波形５０３はコンパレータ１１の出力波形
であり、波形５００と波形５０１との交点Ｑで信号が反
転する。図１９の入力端子２０１に加えられたトリガパ
ルスはバッファアンプ２０３を経て信号生成器１２に入
力され、距離信号を得るためのスタートパルス（送信時
刻）として用いられる。

【０１２４】また、コンパレータ１１の出力は信号生成
器１２に入力され、距離信号を得るためのストップパル
ス（受信時刻）として用いられる。この例においては、
前述した図３の例と異なり、コンパレータ１１の反転出
カの立ち上がり部分しか用いていないが、不図示の送光
部から放出される光パルスの半値全幅が短ければ（例え
ば１０ｎｓ以下）、実質的に距離測定信号のストップパ
ルスとして機能することができ、その場合、図１の例で
示した閾値生成回路９を用いなくて良いという利点があ
る。

【０１２５】図２０は、図１９の実施形態の更なる変形
例を示す図であり、図１９のプリアンプ７から直接コン
パレータ１１に向かう配線の途中に、プリアンプ７の出
力にレベルシフトεを施すと共に、プリアンプ７の出力
波形の振幅に係数を乗ずる線形変換回路２０５を付加し
た点のみが異なる。

【０１２６】図２１の（Ｂ）は図２０の変形例における
信号波形を示す図で、図２１の（Ａ）に対して遅延素子
２００を介さない波形５００側が線形変換回路２０５の
働きにより上方へシフトされると共に、増幅されてい
る。

【０１２７】これはノイズレベルでコンパレータ１１が
反転しないための配慮を行ったものである。こうすると
交点はＱの他にＱ´が生ずる。

【０１２８】このうち意味があるのは前者で、波形５０
４の立ち上がりを上述のストップ信号とする。後者は偽
の信号を与えることになる。

【０１２９】この例においても、前述した図１９の例と
同様、不図示の送光部から放出される光パルスの半値全
幅が短ければ（例えば１０ｎｓ以下）、実質的に距離測
定信号のストップパルスとして機能することができ、そ
の場合、図１の例で示した閾値生成回路９を用いなくて
良いという利点がある。

【０１３０】なお、図２１の（Ｂ）では、遅延しない方
のパルスを持ち上げて（上方にシフトして）いるが、図
２０において線形変換回路２０５を遅延素子２００とシ
リアルに配置して遅延パルス側を下方シフトさせるよう
にしても同じ効果を得ることができる。

【０１３１】更に、図１９及び図２０の例において、入
力端子２０１とバッファアンプ２０３との間に図１と同
様の第１の遅延素子４が入っていないのは、ディレイを
かけない状態で送受信時刻あるいは距離を求めた後、第
１の遅延素子４が補償している分を後で補正しても良い
からである。

【０１３２】以上、幾つかの実施形態に基づいて説明し
てきたが、本明細書には、以下の様な発明が含まれてい
る。 （１） 送信した光パルスが目標までの距離を往復して
受信されるまでに要する時間を、光パルスの送信時刻と
受信時刻から測定し、その時間から目標までの距離を求
める距離測定装置であって、受信した光パルスを電気信
号に変換して、受信電気信号パルスとする変換手段と、
上記受信電気信号パルスを遅延する遅延素子と、上記受
信電気信号パルス及び上記遅延素子によって遅延された
受信電気信号パルスの両者の波形の交点の信号強度の値
を上記受信電気信号パルスの閾値として生成・保持する
閾値生成回路と、上記閾値生成回路によって生成された
閾値を用いて前記受信電気信号パルスから受信時刻に対
応する信号を生成するコンパレータと、を具備したこと
を特徴とする距離測定装置。

【０１３３】（２） 送信した光パルスが目標までの距
離を往復して受信されるまでに要する時間を、光パルス
の送信時刻と受信時刻から測定し、その時間から目標ま
での距離を求める距離測定装置であって、光パルスを送
光する送光部と、該送光部の出力を検出する第１の光検
出器と、該第１の光検出器の出力と所定の閾値と比較す
る第１のコンパレータと、前記目標からの散乱光を受信
する第２の光検出器と、該第２の光検出器の出力を遅延
させる遅延素子と、前記第２の光検出器の出力と該遅延
素子の出力との交点の信号強度の値を閾値として保持す
る閾値生成器と、前記遅延素子の出力と前記閾値生成器
の出力とを比較する第２のコンパレータと、前記第１の
コンパレータの出力と該第２のコンパレータの出力とに
基づき、送信時刻及び受信時刻に対応する出力を生成す
る信号生成器と、該信号生成器の出力を積分する積分器
と、を具備したことを特徴とする距離測定装置。

【０１３４】（３） 前記送光部が、該送光部から送光
される出力光の一部を前記第２の光検出器に入力する手
段を具備することを特徴とする（２）に記載の距離測定
装置。

【０１３５】（４） 前記遅延素子において、その遅延
時間が受信光パルスの半値全幅の３０〜１００％に相当
する時間であることを特徴とする（２）に記載の距離測
定装置。

【０１３６】（５） 前記閾値生成器が、該閾値生成器
にフィードバックされる前記第２のコンパレータの出力
により、前記第２の光検出器の出力と前記遅延素子の出
力との交点の信号強度の値を閾値として保持することを
特徴とする（２）に記載の距離測定装置。

【０１３７】（６） 前記第１の光検出器の出力を遅延
させる第２の遅延素子を具備することを特徴とする
（２）に記載の距離測定装置。 （７） 前記信号生成器が、前記第１のコンパレータか
らの出力と前記第２のコンパレータからの出力とのエク
スクルーシブＯＲを取る論理回路と、前記第１のコンパ
レータからの出力を遅延させる第３の遅延素子と、該第
３の遅延素子の出力によりＯＮ（セット）され、前記論
理回路の出力信号によりＯＦＦ（リセット）されるフリ
ップフロップとを具備することを特徴とする（２）に記
載の距離測定装置。

【０１３８】（８） 前記信号生成器が、前記第１のコ
ンパレータからの出力から前記積分器のスタート信号に
相当するデジタル出力を出力し、前記第２のコンパレー
タからの出力の立ち上がり及び立ち下がりに対応して該
積分器の２通りのストップ信号に相当するデジタル出力
を出力することを特徴とする（２）に記載の距離測定装
置。

【０１３９】（９） 前記第２の遅延素子が、固定の遅
延量を持つ固定遅延素子と前記信号生成器の出力で制御
される可変の遅延量を持つ可変遅延素子とを具備するこ
とを特徴とする（６）に記載の距離測定装置。

【０１４０】（１０） 前記積分器に複数回数の距離測
定の後にリセット信号を入力するリセットパルス信号生
成器をさらに具備することを特徴とする（２）に記載の
距離測定装置。

【０１４１】（１１） 前記積分器の出力の一部を制御
装置により制御可能に切り替えるスイッチと、該スイッ
チに接続された充填器及び放電器と、該充電器及び放電
器に接続された蓄電器とを有する速度検出器をさらに具
備することを特徴とする（２）に記載の距離測定装置。

【０１４２】（１２） 前記受信電気信号パルス若しく
は前記遅延素子により遅延済みの受信電気信号パルスの
いずれか一方の出力レベルをシフトする線形変換回路を
さらに具備することを特徴とする（１）に記載の距離測
定装置。

【０１４３】（１３） 前記線形変換回路は、前記受信
電気信号パルス若しくは前記遅延素子により遅延済みの
受信電気信号パルスのいずれか一方の振幅に係数を乗ず
る手段を有することを特徴とする（１２）に記載の距離
測定装置。

【０１４４】（１４） 送光した光パルスが目標までの
距離を往復して受信されるまでに要する時間を、前記光
パルスの送信時刻及び受信時刻から測定し、その時間か
ら目標までの距離を求める距離測定装置であって、受信
した光パルスを電気信号に変換して、受信電気信号パル
スとする変換手段と、上記受信電気信号パルスを遅延す
る遅延素子と、上記受信電気信号パルスと上記遅延素子
によって遅延された受信電気信号パルスとの和のピーク
値の半分の値を閾値として保持する閾値生成回路と、上
記閾値生成回路によって生成された閾値を用いて、前記
受信電気信号パルスから、上記受信時刻に対応する信号
を生成するコンパレータと、を具備することを特徴とす
る距離測定装置。

【０１４５】（１５） 前記遅延素子において、その遅
延時間が前記受信電気信号パルスの半値全幅の３０〜１
００％に相当する時間であることを特徴とする（１４）
に記載の距離測定装置。

【０１４６】そして、以上の説明から明らかなように、
本発明によると、変換手段によって受信した光パルスを
受信電気信号パルスに変換し、上記受信電気信号パルス
及び遅延素子によって遅延された受信電気信号パルスの
両者を閾値生成回路に入力してこの両者の波形の交点の
信号強度の値を上記受信電気信号パルスの閾値として生
成・保持し、この生成した閾値を用いてコンパレータに
よって受信電気信号パルスから受信時刻に対応する信号
を生成するようにしているので、実質的に、受信された
信号光の頭頂部周辺の信号強度が急激に変化している部
分の値を閾値として選択している。

【０１４７】そのため、本発明によると、頭頂部よりも
信号強度の変化が大きいので、ノイズの影響を受け難い
効果がある。また、信号生成器により出力されるデジタ
ル出力のパルス幅は光パルスが目標までの距離を往復す
るのに要する時間に対応しており、これを積分器で積分
することにより蓄積された電荷量がその時間あるいは目
標までの距離に対応した値をとる。

【０１４８】この値は連続的に変化するため、測定精度
あるいは分解能を制限する要因は、信号のＳＮ比で定め
られるものに限定され、クロックパルスの１カウントの
最小時間分解能で制限されることはない。

【０１４９】

【発明の効果】従って、以上詳述したように、本発明に
よれば、受信光パルスの強度が変化しても高精度・高速
度の測距を簡単な構成で可能にする距離測定装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による距離測定装置の１実施形
態の構成を示すブロック図である。

【図２】図２は、図１の閾値生成器の１具体例を示すブ
ロック図である。

【図３】図３の（Ａ），（Ｂ）は、図２に示した閾値生
成器の動作を説明するための図である。

【図４】図４の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図１の第２
の遅延素子での遅延量について説明するための図であ
る。

【図５】図５は、図１の閾値生成器の別の具体例を示す
ブロック図である。

【図６】図６は、図１の第１の遅延素子の可変部の制御
のための構成を示すブロック図である。

【図７】図７の（Ａ）〜（Ｄ）は、図６に示した可変部
の制御のための構成の動作を説明するための波形図であ
る。

【図８】図８は、図１の信号生成器の１具体例を示すブ
ロック図である。

【図９】図９の（Ａ），（Ｂ）は、図８に示した信号生
成器の具体的な応用例を示す図である。

【図１０】図１０の（Ａ）〜（Ｆ）は、図８に示した信
号生成器の動作を説明するための波形図である。

【図１１】図１１は、図１の信号生成器の別の具体例を
示すブロック図である。

【図１２】図１２の（Ａ）〜（Ｊ）は、図１１に示した
信号生成器の動作を説明するための波形図である。

【図１３】図１３は、積分器に付加されるリセットパル
ス信号生成器を説明するための図である。

【図１４】図１４は、相対速度を求めるための変形例の
ブロック図である。

【図１５】図１５は、従来の距離測定装置の１例を示す
ブロック図である。

【図１６】図１６は、図１５の距離測定装置の原理を説
明するための図である。

【図１７】図１７は、別の従来の距離測定装置の原理を
説明するための図である。

【図１８】図１８は、従来の距離測定装置の問題点を説
明するための図である。

【図１９】図１９は、本発明による距離測定装置の別の
実施形態の構成を示すブロック図である。

【図２０】図２０は、図８に示した別の実施形態による
距離測定装置の変形例の構成を示すブロック図である。

【図２１】図２１の（Ａ），（Ｂ）は、図１９、図２０
の距離測定装置の動作を説明するための波形図である。

【符号の説明】

１…光源、 ２…第１の光検出器（ＰＤ１）、 １０…送光部、 ３…第１の増幅器、 ４…第１の遅延素子、 ５…第１のコンパレータ、 ６…第２の光検出器（ＰＤ２）、 ７…第２の増幅器、 ８…第２の遅延素子、 ９…閾値生成器、 １１…第２のコンパレータ、 １２…信号生成器、 １３…積分器、 １４，４４，１１０，２０２…出力端子 ２１，２４，９１，９４，２０１…入力端子、 ２３，２０３…バッファアンプ、 ２５…スイッチ、 ２６…コンデンサ、 ２６′…加算器、 ２７…ピークホールド（ピーク値保持回路）、 ２８…区分器、 ４１，１５０…論理素子、 １５１，１０５，１０６…導線、 ６００…距離センサ、 ５５…第１のインバータ、 ５６…第１のフリップフロップ、 ５３…第３のフリップフロップ、 ５４…第３のインバータ、 ５７，５８，５９，６０…論理回路、 ５１…第２のインバータ、 ５２…第２のフリップフロップ、 ５０…加算器、 ６２…フロントガラス、 ６３…送光ビーム、 ６４…散乱光、 ６５…光ファイバループ、 ９２…リセットパルス、 ９３…リセットパルス信号生成器、 １００…速度検出器、 １０３…制御装置（スイッチ）、 １０７…充電器、 １０８…放電器、 １０９…蓄電器、 １２１…第２の増幅器の出力の一方の波形、 １２２…第２の遅延素子で遅延された波形、 ２００…遅延素子、 ２０５…線形変換回路、 ５００〜５０４…波形。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信した光パルスが目標までの距離を往
   復して受信されるまでに要する時間を、光パルスの送信
   時刻と受信時刻から測定し、その時間から目標までの距
   離を求める距離測定装置であって、 受信した光パルスを電気信号に変換して、受信電気信号
   パルスとする変換手段と、 上記受信電気信号パルスを遅延する遅延素子と、 上記受信電気信号パルス及び上記遅延素子によって遅延
   された受信電気信号パルスの両者の波形の交点の信号強
   度の値を上記受信電気信号パルスの閾値として生成・保
   持する閾値生成回路と、 上記閾値生成回路によって生成された閾値を用いて前記
   受信電気信号パルスから受信時刻に対応する信号を生成
   するコンパレータと、 を具備したことを特徴とする距離測定装置。
2. 【請求項２】 送信した光パルスが目標までの距離を往
   復して受信されるまでに要する時間を、光パルスの送信
   時刻と受信時刻から測定し、その時間から目標までの距
   離を求める距離測定装置であって、 光パルスを送光する送光部と、 該送光部の出力を検出する第１の光検出器と、 該第１の光検出器の出力と所定の閾値と比較する第１の
   コンパレータと、 前記目標からの散乱光を受信する第２の光検出器と、 該第２の光検出器の出力を遅延させる遅延素子と、 前記第２の光検出器の出力と該遅延素子の出力との交点
   の信号強度の値を閾値として保持する閾値生成器と、 前記遅延素子の出力と前記閾値生成器の出力とを比較す
   る第２のコンパレータと、 前記第１のコンパレータの出力と該第２のコンパレータ
   の出力とに基づき、送信時刻及び受信時刻に対応する出
   力を生成する信号生成器と、 該信号生成器の出力を積分する積分器と、 を具備したことを特徴とする距離測定装置。
3. 【請求項３】 前記送光部が、該送光部から送光される
   出力光の一部を前記第２の光検出器に入力する手段を具
   備することを特徴とする請求項２に記載の距離測定装
   置。