JPH1138136A - 距離測定装置 - Google Patents
距離測定装置Info
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- JPH1138136A JPH1138136A JP18989197A JP18989197A JPH1138136A JP H1138136 A JPH1138136 A JP H1138136A JP 18989197 A JP18989197 A JP 18989197A JP 18989197 A JP18989197 A JP 18989197A JP H1138136 A JPH1138136 A JP H1138136A
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- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 距離測定に要する処理時間の短縮化や小型
化、測定精度の向上等を実現することができる距離測定
装置を提供する。 【解決手段】 所定の計測周期Ｔに同期して発光素子Ｌ
Ｄから被測定物体ＯＢへパルス光Ｐνを投射し、その反
射光Ｒνを受光素子ＰＤで受光する。受光素子ＰＤで検
出され増幅された検出信号ＳPDの実効値Ｖrmsに比例し
た閾値ＴＨＤを閾値設定器１４で設定し、比較器１６が
検出信号ＳPDを閾値ＴＨＤに基づいて２値信号ＳCOMに
変換する。相関器１８が２値信号ＳCOMについての相関
値ＲOUTを演算して演算制御回路２へ出力する。相関用
比較器２０は、相関器１８で求められる最新の相関値Ｒ
crと信号対雑音特性に基づく相関用閾値Ｓd(n)とを比較
し、Ｓd(n)≦Ｒcrに到達する時点を表す検知データＤＥ
Ｔを出力する。演算制御回路２は、パルス光Ｐνが出射
された時点から検知データＤＥＴの検出時点までの時間
に基づいて被測定物体ＯＢまでの距離を演算する。
化、測定精度の向上等を実現することができる距離測定
装置を提供する。 【解決手段】 所定の計測周期Ｔに同期して発光素子Ｌ
Ｄから被測定物体ＯＢへパルス光Ｐνを投射し、その反
射光Ｒνを受光素子ＰＤで受光する。受光素子ＰＤで検
出され増幅された検出信号ＳPDの実効値Ｖrmsに比例し
た閾値ＴＨＤを閾値設定器１４で設定し、比較器１６が
検出信号ＳPDを閾値ＴＨＤに基づいて２値信号ＳCOMに
変換する。相関器１８が２値信号ＳCOMについての相関
値ＲOUTを演算して演算制御回路２へ出力する。相関用
比較器２０は、相関器１８で求められる最新の相関値Ｒ
crと信号対雑音特性に基づく相関用閾値Ｓd(n)とを比較
し、Ｓd(n)≦Ｒcrに到達する時点を表す検知データＤＥ
Ｔを出力する。演算制御回路２は、パルス光Ｐνが出射
された時点から検知データＤＥＴの検出時点までの時間
に基づいて被測定物体ＯＢまでの距離を演算する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物体に投射
したパルス光が反射パルス光となって戻ってくるまでの
時間を相関演算処理によって求め、その時間に基づいて
被測定物体までの距離を求める距離測定装置に関するも
のである。
したパルス光が反射パルス光となって戻ってくるまでの
時間を相関演算処理によって求め、その時間に基づいて
被測定物体までの距離を求める距離測定装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の距離測定装置として、特
開平４−１７２２８５号公報に開示されたものが知られ
ている。この距離測定装置は、所定周期に同期してパル
ス光を被測定物体に向けて出射するパルス発生手段と、
被測定物体からの反射パルス光を検出する検出手段と、
この検出手段で検出された検出信号をデジタルデータに
変換するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段から出力さ
れるデジタルデータを逐次記憶する記憶手段と、記憶手
段に記憶されたデジタルデータの平均値を求めてこの平
均値に基づいて被測定物体までの距離を算出する処理手
段を備えている。
開平４−１７２２８５号公報に開示されたものが知られ
ている。この距離測定装置は、所定周期に同期してパル
ス光を被測定物体に向けて出射するパルス発生手段と、
被測定物体からの反射パルス光を検出する検出手段と、
この検出手段で検出された検出信号をデジタルデータに
変換するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段から出力さ
れるデジタルデータを逐次記憶する記憶手段と、記憶手
段に記憶されたデジタルデータの平均値を求めてこの平
均値に基づいて被測定物体までの距離を算出する処理手
段を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の距離測定装置にあっては、装置規模の小型化
や、距離測定に要する処理時間の短縮化、測定精度の向
上などを図る上で困難な問題があった。
な従来の距離測定装置にあっては、装置規模の小型化
や、距離測定に要する処理時間の短縮化、測定精度の向
上などを図る上で困難な問題があった。
【０００４】例えば、被測定物体が遠距離になるほど反
射パルス光の強度が微弱になることから、この微弱な反
射パルス光を高感度で検出するために、大規模の光学系
を備える必要があり、装置の小型化が困難であった。ま
た、一般的に、微弱な反射パルス光を受光して得られる
光電変換信号を可変利得増幅器で増幅して信号処理する
こととなるが、この可変利得増幅器の利得を大きくする
ほど群遅延時間が大きくなるので測定誤差も増大すると
いう問題や、単に利得を大きくしただけでは、反射パル
ス光中に混入するノイズ成分も増幅されるため、増幅さ
れたノイズ成分によって本来の反射パルス光の光電変換
信号成分が埋もれてしまい、測定誤差が大きくなるとい
う問題があった。
射パルス光の強度が微弱になることから、この微弱な反
射パルス光を高感度で検出するために、大規模の光学系
を備える必要があり、装置の小型化が困難であった。ま
た、一般的に、微弱な反射パルス光を受光して得られる
光電変換信号を可変利得増幅器で増幅して信号処理する
こととなるが、この可変利得増幅器の利得を大きくする
ほど群遅延時間が大きくなるので測定誤差も増大すると
いう問題や、単に利得を大きくしただけでは、反射パル
ス光中に混入するノイズ成分も増幅されるため、増幅さ
れたノイズ成分によって本来の反射パルス光の光電変換
信号成分が埋もれてしまい、測定誤差が大きくなるとい
う問題があった。
【０００５】また、外部環境に影響されてノイズ成分の
多い反射パルス光を受光する場合には、長時間にわたっ
て測定し、この長時間の測定により得られる光電変換信
号についての平均値を求めることによってノイズ成分の
影響を抑制する必要があるため、測定時間の短縮化が困
難になるという問題があった。特に、高速に移動する移
動物体までの距離を測定するためには、短時間で測定す
ることが可能な優れた応答性を必要とするが、この短時
間の測定ではノイズ成分の影響を除去できないため、高
速移動する移動物体の距離を測定することが実質的に不
可能であった。
多い反射パルス光を受光する場合には、長時間にわたっ
て測定し、この長時間の測定により得られる光電変換信
号についての平均値を求めることによってノイズ成分の
影響を抑制する必要があるため、測定時間の短縮化が困
難になるという問題があった。特に、高速に移動する移
動物体までの距離を測定するためには、短時間で測定す
ることが可能な優れた応答性を必要とするが、この短時
間の測定ではノイズ成分の影響を除去できないため、高
速移動する移動物体の距離を測定することが実質的に不
可能であった。
【０００６】一方、この測定時間を短縮化するために、
前記処理手段の演算処理速度を高速化しようとすれば、
桁数の大きな平均値を求める必要上、ビット幅の大きな
演算回路やＡ／Ｄ変換器を用いることになるため、これ
らの回路やＡ／Ｄ変換器が高価になったり、消費電力の
増加を招くという問題があった。
前記処理手段の演算処理速度を高速化しようとすれば、
桁数の大きな平均値を求める必要上、ビット幅の大きな
演算回路やＡ／Ｄ変換器を用いることになるため、これ
らの回路やＡ／Ｄ変換器が高価になったり、消費電力の
増加を招くという問題があった。
【０００７】本発明は、このような従来技術の課題に鑑
みてなされたものであり、小型化や、距離測定に要する
処理時間の短縮化、測定精度の向上等を実現することが
できる距離測定装置を提供することを目的とする。
みてなされたものであり、小型化や、距離測定に要する
処理時間の短縮化、測定精度の向上等を実現することが
できる距離測定装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る距離測定装
置は、被測定物体に所定の計測周期でパルス光を投射す
る投光手段と、前記パルス光に対応して前記被測定物体
より反射して来る反射パルス光を受光する受光手段と、
前記受光手段より出力される検出信号の実効値を求め、
前記実効値に比例した閾値を発生する閾値設定手段と、
前記受光手段より出力される検出信号を前記閾値と比較
し、前記閾値を越える部分の前記検出信号を出力する比
較手段と、前記比較手段より出力される前記閾値を越え
る部分の検出信号について相関演算をする相関手段と、
前記相関手段で求められる相関値の最大値発生時点に基
づいて前記被測定物体までの距離を求める演算手段とを
備える構成とした。
置は、被測定物体に所定の計測周期でパルス光を投射す
る投光手段と、前記パルス光に対応して前記被測定物体
より反射して来る反射パルス光を受光する受光手段と、
前記受光手段より出力される検出信号の実効値を求め、
前記実効値に比例した閾値を発生する閾値設定手段と、
前記受光手段より出力される検出信号を前記閾値と比較
し、前記閾値を越える部分の前記検出信号を出力する比
較手段と、前記比較手段より出力される前記閾値を越え
る部分の検出信号について相関演算をする相関手段と、
前記相関手段で求められる相関値の最大値発生時点に基
づいて前記被測定物体までの距離を求める演算手段とを
備える構成とした。
【０００９】また、被測定物体に所定の計測周期でパル
ス光を投射する投光手段と、前記パルス光に対応して前
記被測定物体より反射して来る反射パルス光を受光する
受光手段と、前記受光手段より出力される検出信号につ
いて相関演算をする相関手段と、前記相関手段より出力
される相関値の信号対雑音特性に基づいて設定される相
関用閾値と前記相関手段より出力される相関値とを比較
し、前記相関値が前記相関用閾値を越える時点を検知す
る相関用比較手段と、前記相関用比較手段で検知される
前記時点に基づいて前記被測定物体までの距離を求める
演算手段とを備える構成とした。
ス光を投射する投光手段と、前記パルス光に対応して前
記被測定物体より反射して来る反射パルス光を受光する
受光手段と、前記受光手段より出力される検出信号につ
いて相関演算をする相関手段と、前記相関手段より出力
される相関値の信号対雑音特性に基づいて設定される相
関用閾値と前記相関手段より出力される相関値とを比較
し、前記相関値が前記相関用閾値を越える時点を検知す
る相関用比較手段と、前記相関用比較手段で検知される
前記時点に基づいて前記被測定物体までの距離を求める
演算手段とを備える構成とした。
【００１０】また、被測定物体に所定の計測周期でパル
ス光を投射する投光手段と、前記パルス光に対応して前
記被測定物体より反射して来る反射パルス光を受光する
受光手段と、前記受光手段より出力される検出信号の実
効値を求め、前記実効値に比例した閾値を発生する閾値
設定手段と、前記受光手段より出力される検出信号を前
記閾値と比較し、前記閾値を越える部分の前記検出信号
を出力する比較手段と、前記比較手段より出力される前
記閾値を越える部分の検出信号について相関演算をする
相関手段と、前記相関手段より出力される相関値の信号
対雑音特性に基づいて設定される相関用閾値と前記相関
手段より出力される相関値とを比較し、前記相関値が前
記相関用閾値を越える時点を検知する相関用比較手段
と、前記相関用比較手段で検知される前記時点に基づい
て前記被測定物体までの距離を求める演算手段とを備え
る構成とした。
ス光を投射する投光手段と、前記パルス光に対応して前
記被測定物体より反射して来る反射パルス光を受光する
受光手段と、前記受光手段より出力される検出信号の実
効値を求め、前記実効値に比例した閾値を発生する閾値
設定手段と、前記受光手段より出力される検出信号を前
記閾値と比較し、前記閾値を越える部分の前記検出信号
を出力する比較手段と、前記比較手段より出力される前
記閾値を越える部分の検出信号について相関演算をする
相関手段と、前記相関手段より出力される相関値の信号
対雑音特性に基づいて設定される相関用閾値と前記相関
手段より出力される相関値とを比較し、前記相関値が前
記相関用閾値を越える時点を検知する相関用比較手段
と、前記相関用比較手段で検知される前記時点に基づい
て前記被測定物体までの距離を求める演算手段とを備え
る構成とした。
【００１１】
【作用】被測定物体からの反射パルス光に相当する検出
信号が受光手段より出力され、閾値設定手段においてそ
の検出信号の実効値に比例した閾値を求めることによ
り、反射パルス光に混入しているノイズ成分量に相当す
る閾値が比較手段に設定される。比較手段においてこの
閾値と検出信号を比較することにより、ノイズ成分が抑
制された検出信号が発生し、相関手段において信号対雑
音特性の良い相関値が求められる。演算手段において、
信号対雑音特性の良い相関値に基づいて、被測定物体ま
での距離を求めることにより、短時間の距離測定が行わ
れる。
信号が受光手段より出力され、閾値設定手段においてそ
の検出信号の実効値に比例した閾値を求めることによ
り、反射パルス光に混入しているノイズ成分量に相当す
る閾値が比較手段に設定される。比較手段においてこの
閾値と検出信号を比較することにより、ノイズ成分が抑
制された検出信号が発生し、相関手段において信号対雑
音特性の良い相関値が求められる。演算手段において、
信号対雑音特性の良い相関値に基づいて、被測定物体ま
での距離を求めることにより、短時間の距離測定が行わ
れる。
【００１２】相関用比較手段において、相関手段より出
力される相関値の信号対雑音特性に基づいて設定される
相関用閾値と、相関手段より出力される相関値とを比較
し、相関用閾値を相関値が越える時点を、被測定物体ま
での距離に相当する情報として検知することにより、短
時間での距離測定が行われる。
力される相関値の信号対雑音特性に基づいて設定される
相関用閾値と、相関手段より出力される相関値とを比較
し、相関用閾値を相関値が越える時点を、被測定物体ま
での距離に相当する情報として検知することにより、短
時間での距離測定が行われる。
【００１３】
【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面と共に
説明する。図１は実施の形態における距離測定装置の構
成を示す説明図、図２は測定原理を説明するための説明
図、図３は距離測定時の動作を説明するためのタイミン
グチャート、図４ないし図６は更に測定原理を説明する
ための説明図、図７ないし図１４は図１中の構成要素の
具体例を示す説明図である。
説明する。図１は実施の形態における距離測定装置の構
成を示す説明図、図２は測定原理を説明するための説明
図、図３は距離測定時の動作を説明するためのタイミン
グチャート、図４ないし図６は更に測定原理を説明する
ための説明図、図７ないし図１４は図１中の構成要素の
具体例を示す説明図である。
【００１４】図１において、本距離測定装置は、被測定
物体ＯＢに対してパルス光を投射するための投光系と、
そのパルス光が被測定物体ＯＢで反射されて来る反射パ
ルス光を検出する受光系、及び受光系で検出された検出
信号に基づいて被測定物体ＯＢまでの距離を求める信号
処理系が備えられている。
物体ＯＢに対してパルス光を投射するための投光系と、
そのパルス光が被測定物体ＯＢで反射されて来る反射パ
ルス光を検出する受光系、及び受光系で検出された検出
信号に基づいて被測定物体ＯＢまでの距離を求める信号
処理系が備えられている。
【００１５】前記投光系には、演算制御回路２から供給
される制御データＤTRGにて指定される所定周期（以
下、計測周期と呼ぶ）Ｔのトリガ信号ＴＲＧを連続発生
するトリガ発振器４と、トリガ信号ＴＲＧを電力増幅し
て半導体レーザ等の発光素子ＬＤに供給することにより
各計測周期Ｔに同期したパルス光を出射させる駆動回路
６と、前記発光素子ＬＤと、発光素子ＬＤの前方の所定
位置に設けられパルス光の一部を反射して受光素子ＰＤ
の受光面に入射させるハーフミラーＨＭと、ハーフミラ
ーＨＭを透過するパルス光Ｐνを被測定物体ＯＢに照射
する光学レンズ８が備えられている。
される制御データＤTRGにて指定される所定周期（以
下、計測周期と呼ぶ）Ｔのトリガ信号ＴＲＧを連続発生
するトリガ発振器４と、トリガ信号ＴＲＧを電力増幅し
て半導体レーザ等の発光素子ＬＤに供給することにより
各計測周期Ｔに同期したパルス光を出射させる駆動回路
６と、前記発光素子ＬＤと、発光素子ＬＤの前方の所定
位置に設けられパルス光の一部を反射して受光素子ＰＤ
の受光面に入射させるハーフミラーＨＭと、ハーフミラ
ーＨＭを透過するパルス光Ｐνを被測定物体ＯＢに照射
する光学レンズ８が備えられている。
【００１６】受光系には、フォトダイオード等からなる
前記受光素子ＰＤと、被測定物体ＯＢからの反射パルス
光Ｒνを受光素子ＰＤに入射させる受光レンズ１０と、
受光素子ＰＤで光電変換された検出信号ＳPD’を増幅し
て出力する増幅器１２が備えられている。
前記受光素子ＰＤと、被測定物体ＯＢからの反射パルス
光Ｒνを受光素子ＰＤに入射させる受光レンズ１０と、
受光素子ＰＤで光電変換された検出信号ＳPD’を増幅し
て出力する増幅器１２が備えられている。
【００１７】したがって、投光系と受光系は、発光素子
ＬＤが計測周期Ｔでパルス光を出射すると、受光素子Ｐ
Ｄの受光面に、まずハーフミラーＨＭで反射される反射
光（以下、基準パルス光と呼ぶ）Ｈνが入射し、次に、
ハーフミラーＨＭより遠方に存在する被測定物体ＯＢか
らの反射パルス光Ｒνが入射する構成となっている。
ＬＤが計測周期Ｔでパルス光を出射すると、受光素子Ｐ
Ｄの受光面に、まずハーフミラーＨＭで反射される反射
光（以下、基準パルス光と呼ぶ）Ｈνが入射し、次に、
ハーフミラーＨＭより遠方に存在する被測定物体ＯＢか
らの反射パルス光Ｒνが入射する構成となっている。
【００１８】信号処理系には、閾値設定器１４と、比較
器１６、相関器１８、相関用比較器２０、及び通信用イ
ンタフェース２２を有する前記演算制御回路２が備えら
れている。
器１６、相関器１８、相関用比較器２０、及び通信用イ
ンタフェース２２を有する前記演算制御回路２が備えら
れている。
【００１９】閾値設定器１４は、増幅器１２より出力さ
れる検出信号（信号ＳPD’を増幅した信号）ＳPDを積算
することにより実効値Ｖrmsを求め、この実効値Ｖrmsを
演算制御回路２で指定される係数値ＫTHDに基づいて増
幅することにより、電圧ＫTHD×Ｖrmsの閾値ＴＨＤを発
生する。比較器１６は、検出信号ＳPDと閾値ＴＨＤを比
較し、検出信号ＳPDが閾値ＴＨＤより小振幅のときは論
値“Ｌ”、検出信号ＳPDが閾値ＴＨＤより大振幅のとき
は論値“Ｈ”となる、２値信号ＳCOMに変換して出力す
る。
れる検出信号（信号ＳPD’を増幅した信号）ＳPDを積算
することにより実効値Ｖrmsを求め、この実効値Ｖrmsを
演算制御回路２で指定される係数値ＫTHDに基づいて増
幅することにより、電圧ＫTHD×Ｖrmsの閾値ＴＨＤを発
生する。比較器１６は、検出信号ＳPDと閾値ＴＨＤを比
較し、検出信号ＳPDが閾値ＴＨＤより小振幅のときは論
値“Ｌ”、検出信号ＳPDが閾値ＴＨＤより大振幅のとき
は論値“Ｈ”となる、２値信号ＳCOMに変換して出力す
る。
【００２０】相関器１８は、計測周期Ｔに同期し且つこ
の周期Ｔよりも極めて短い標本化周期τ（τ＜＜Ｔ）毎
に２値信号ＳCOMを標本化し、現在計測中の計測周期Ｔ
内において標本化される標本化信号ＳCOM’と１計測周
期Ｔ前に求められた相関値との相関演算を繰り返すこと
によって、複数周期ｎＴにわたる相関値ＲOUTを求め
る。
の周期Ｔよりも極めて短い標本化周期τ（τ＜＜Ｔ）毎
に２値信号ＳCOMを標本化し、現在計測中の計測周期Ｔ
内において標本化される標本化信号ＳCOM’と１計測周
期Ｔ前に求められた相関値との相関演算を繰り返すこと
によって、複数周期ｎＴにわたる相関値ＲOUTを求め
る。
【００２１】即ち、相関器１８は、トリガ発振器４のト
リガ信号ＴＲＧに基づいて各計測周期Ｔを検知する。そ
して、計測開始直後の第１番目の計測周期Ｔ1（０≦Ｔ1
＜Ｔ）において得られる標本化信号ＳCOM’を最初の相
関値ＲOUTとして格納し、第２番目の計測周期Ｔ2（Ｔ≦
Ｔ2＜２Ｔ）では、この周期Ｔ2内に得られる標本化信号
ＳCOM’と前記計測周期Ｔ1の旧い相関値ＲOUTとの相関
演算を行って、新たに求められた相関値ＲOUTを旧い相
関値に置き換えて格納し、第３番目の計測周期Ｔ3（２
Ｔ≦Ｔ3＜３Ｔ）でも同様に新たな標本化信号ＳCOM’と
１計測周期Ｔ前に求められた旧い相関値ＲOUTとの相関
演算を行って、新たな相関値ＲOUTを格納し、それ以降
の周期においても同様の相関演算を繰り返すことによ
り、複数周期ｎＴにわたる相関値ＲOUTを求める。
リガ信号ＴＲＧに基づいて各計測周期Ｔを検知する。そ
して、計測開始直後の第１番目の計測周期Ｔ1（０≦Ｔ1
＜Ｔ）において得られる標本化信号ＳCOM’を最初の相
関値ＲOUTとして格納し、第２番目の計測周期Ｔ2（Ｔ≦
Ｔ2＜２Ｔ）では、この周期Ｔ2内に得られる標本化信号
ＳCOM’と前記計測周期Ｔ1の旧い相関値ＲOUTとの相関
演算を行って、新たに求められた相関値ＲOUTを旧い相
関値に置き換えて格納し、第３番目の計測周期Ｔ3（２
Ｔ≦Ｔ3＜３Ｔ）でも同様に新たな標本化信号ＳCOM’と
１計測周期Ｔ前に求められた旧い相関値ＲOUTとの相関
演算を行って、新たな相関値ＲOUTを格納し、それ以降
の周期においても同様の相関演算を繰り返すことによ
り、複数周期ｎＴにわたる相関値ＲOUTを求める。
【００２２】尚、各計測周期Ｔの終了時点において一括
して前記の相関演算を行うのではなく、標本化周期τ毎
に標本化信号ＳCOM’が得られる度に、その標本化信号
ＳCOM’と１計測周期Ｔ前に得られた旧い相関値ＲOUTと
の相関演算を行うことにより、各計測周期Ｔの終了時点
では、計測周期Ｔ内に得られる全て標本化信号ＳCOM’
と旧い相関値ＲOUTとの相関演算が完了するようになっ
ており、相関演算の高速処理を実現している。
して前記の相関演算を行うのではなく、標本化周期τ毎
に標本化信号ＳCOM’が得られる度に、その標本化信号
ＳCOM’と１計測周期Ｔ前に得られた旧い相関値ＲOUTと
の相関演算を行うことにより、各計測周期Ｔの終了時点
では、計測周期Ｔ内に得られる全て標本化信号ＳCOM’
と旧い相関値ＲOUTとの相関演算が完了するようになっ
ており、相関演算の高速処理を実現している。
【００２３】この相関演算が繰り返されることにより、
相関値ＲOUT中には、被測定物体ＯＢまでの距離に対応
する位置（時点）ｘに相関値のピークが発生し、このピ
ークが次第に顕著に現れるようになる。つまり、図２に
示すように、各計測周期Ｔは測定可能な最長距離（即
ち、最大スパン）に相当し、標本化周期τは測定可能な
最短距離（即ち、分解能）に相当し、相関値ＲOUT中の
前記ピーク発生位置ｘは、パルス光Ｐνが出射された時
点から反射パルス光Ｒνを検出する時点までの光の飛翔
時間ｔdに相当すると共に、標本化周期τの整数倍の時
点となることから、この相関値ＲOUTのピーク発生位置
ｘが被測定物体ＯＢまでの距離Ｌを示すこととなる。そ
して、相関値ＲOUTのピーク以外の部分は、反射パルス
光Ｒνに混入するノイズ成分についての相関値を示し、
複数の計測周期ｎＴにわたって相関演算が繰り返される
ことにより、ピーク発生位置ｘの相関値に較べて相対的
に減少していく。
相関値ＲOUT中には、被測定物体ＯＢまでの距離に対応
する位置（時点）ｘに相関値のピークが発生し、このピ
ークが次第に顕著に現れるようになる。つまり、図２に
示すように、各計測周期Ｔは測定可能な最長距離（即
ち、最大スパン）に相当し、標本化周期τは測定可能な
最短距離（即ち、分解能）に相当し、相関値ＲOUT中の
前記ピーク発生位置ｘは、パルス光Ｐνが出射された時
点から反射パルス光Ｒνを検出する時点までの光の飛翔
時間ｔdに相当すると共に、標本化周期τの整数倍の時
点となることから、この相関値ＲOUTのピーク発生位置
ｘが被測定物体ＯＢまでの距離Ｌを示すこととなる。そ
して、相関値ＲOUTのピーク以外の部分は、反射パルス
光Ｒνに混入するノイズ成分についての相関値を示し、
複数の計測周期ｎＴにわたって相関演算が繰り返される
ことにより、ピーク発生位置ｘの相関値に較べて相対的
に減少していく。
【００２４】相関用比較器２０は、相関器１８において
標本化周期τ毎に求められる最新の相関値Ｒcrと、演算
制御回路２から計測周期ｎＴ毎に供給される相関用閾値
Ｓd(n)のデータとを入力し、相関値Ｒcrと相関用閾値Ｓ
d(n)を比較する。そして、Ｓd(n)≦Ｒcrに達すると、前
記相関値ＲOUTのピーク位置ｘを検知して、その検知デ
ータＤＥＴを演算制御回路２へ転送する。即ち、検知デ
ータＤＥＴは、図２に示したピーク発生位置ｘで発生す
る。
標本化周期τ毎に求められる最新の相関値Ｒcrと、演算
制御回路２から計測周期ｎＴ毎に供給される相関用閾値
Ｓd(n)のデータとを入力し、相関値Ｒcrと相関用閾値Ｓ
d(n)を比較する。そして、Ｓd(n)≦Ｒcrに達すると、前
記相関値ＲOUTのピーク位置ｘを検知して、その検知デ
ータＤＥＴを演算制御回路２へ転送する。即ち、検知デ
ータＤＥＴは、図２に示したピーク発生位置ｘで発生す
る。
【００２５】演算制御回路２は、マイクロコンピュータ
システム等の演算及び制御機能を有する回路から成り、
前記トリガ発振器４の計測周期Ｔの指定、閾値設定回路
１４への係数値ＫTHDのデータ転送、相関用比較器２０
への相関用閾値Ｓd(n)のデータ転送をする。また、検知
データＤＥＴを受信すると、検知データＤＥＴに基づい
て相関値ＲOUT中の前記ピーク発生位置（時点）ｘを特
定して、基準パルス光Ｈνの受光時点からその発生位置
ｘまでの光の飛翔時間ｔdを求め、更に飛翔時間ｔdに基
づいて被測定物体ＯＢまでの距離Ｌを換算する。更に、
演算制御回路２は、通信用インタフェース２２を介して
外部機器が接続されることにより、距離Ｌの測定データ
を外部機器へ転送したり、外部機器からの指令に従って
本距離測定装置全体の動作を制御する等、所謂遠隔操作
やシステム拡張を図ることができる通信機能を備えてい
る。
システム等の演算及び制御機能を有する回路から成り、
前記トリガ発振器４の計測周期Ｔの指定、閾値設定回路
１４への係数値ＫTHDのデータ転送、相関用比較器２０
への相関用閾値Ｓd(n)のデータ転送をする。また、検知
データＤＥＴを受信すると、検知データＤＥＴに基づい
て相関値ＲOUT中の前記ピーク発生位置（時点）ｘを特
定して、基準パルス光Ｈνの受光時点からその発生位置
ｘまでの光の飛翔時間ｔdを求め、更に飛翔時間ｔdに基
づいて被測定物体ＯＢまでの距離Ｌを換算する。更に、
演算制御回路２は、通信用インタフェース２２を介して
外部機器が接続されることにより、距離Ｌの測定データ
を外部機器へ転送したり、外部機器からの指令に従って
本距離測定装置全体の動作を制御する等、所謂遠隔操作
やシステム拡張を図ることができる通信機能を備えてい
る。
【００２６】次に、かかる構成を有する距離測定装置の
一連の距離測定動作を図３に基づいて説明する。トリガ
発振器４で設定される計測周期Ｔのトリガ信号ＴＲＧに
同期して発光素子ＬＤから被測定物体ＯＢへパルス光Ｐ
νを出射し、各計測周期Ｔ内において、受光素子ＰＤに
より基準パルス光Ｈνと反射パルス光Ｒνを順次に受光
する。また、外部環境に応じたノイズ光も受光すること
となる。受光素子ＰＤで検出される検出信号ＳPD’が増
幅器１２で増幅されて、閾値設定器１４及び比較器１６
に入力され、閾値設定器１４では検出信号ＳPDの実効値
Ｖrmsを演算制御回路２からの係数値ＫTHDに基づいて増
幅することによって閾値ＴＨＤを発生し、比較器１６が
この閾値ＴＨＤに基づいて検出信号ＳPDを２値信号Ｓ
COMに変換する。そして、相関器１８により所定の標本
化周期τに同期して２値信号ＳCOMについての相関演算
を行い、相関値ＲOUTを演算制御回路２へ転送すると共
に、最新の相関値Ｒcrを相関用比較器２０へ転送する。
相関用比較器２０では、最新の相関値Ｒcrを演算制御回
路２からの相関用閾値Ｓd(n)と比較し、相関値Ｒcrが相
関用閾値Ｓd(n)を越えると、検知データＤＥＴを演算制
御回路２へ転送する。演算制御回路２は、この検知デー
タＤＥＴを受信すると、基準パルス光Ｈνの受光時点か
らこの検知データＤＥＴの発生時点までの時間ｔdを求
め、更にこの時間ｔdに基づいて被測定物体ＯＢまでの
距離Ｌを演算して、距離測定処理を完了する。
一連の距離測定動作を図３に基づいて説明する。トリガ
発振器４で設定される計測周期Ｔのトリガ信号ＴＲＧに
同期して発光素子ＬＤから被測定物体ＯＢへパルス光Ｐ
νを出射し、各計測周期Ｔ内において、受光素子ＰＤに
より基準パルス光Ｈνと反射パルス光Ｒνを順次に受光
する。また、外部環境に応じたノイズ光も受光すること
となる。受光素子ＰＤで検出される検出信号ＳPD’が増
幅器１２で増幅されて、閾値設定器１４及び比較器１６
に入力され、閾値設定器１４では検出信号ＳPDの実効値
Ｖrmsを演算制御回路２からの係数値ＫTHDに基づいて増
幅することによって閾値ＴＨＤを発生し、比較器１６が
この閾値ＴＨＤに基づいて検出信号ＳPDを２値信号Ｓ
COMに変換する。そして、相関器１８により所定の標本
化周期τに同期して２値信号ＳCOMについての相関演算
を行い、相関値ＲOUTを演算制御回路２へ転送すると共
に、最新の相関値Ｒcrを相関用比較器２０へ転送する。
相関用比較器２０では、最新の相関値Ｒcrを演算制御回
路２からの相関用閾値Ｓd(n)と比較し、相関値Ｒcrが相
関用閾値Ｓd(n)を越えると、検知データＤＥＴを演算制
御回路２へ転送する。演算制御回路２は、この検知デー
タＤＥＴを受信すると、基準パルス光Ｈνの受光時点か
らこの検知データＤＥＴの発生時点までの時間ｔdを求
め、更にこの時間ｔdに基づいて被測定物体ＯＢまでの
距離Ｌを演算して、距離測定処理を完了する。
【００２７】ここで、以上の構成を有する本距離測定装
置の測定原理を図４ないし図６を参照しつつ詳述する。
図４は、相関値ＲOUTのＳ／Ｎを向上させるために比較
器１６に設定される閾値ＴＨＤの最適化原理を説明する
ための説明図であり、縦軸を対数で表している。ノイズ
成分の混入した反射パルス光Ｒνを測定して得られる検
出信号ＳPDの振幅は、図４中の点線で示すように、本来
の反射パルス光Ｒνの光信号レベルにおいてピークを有
するガウス分布になる。また、かかる性質を有する検出
信号ＳPDを比較器１６が閾値ＴＨＤに基づいて２値信号
ＳCOMに変換し、この２値信号ＳC OMについて相関器１８
で相関処理を行うと、相関値ＲOUTのＳ／Ｎ（即ち、光
信号成分の相関値Ｓに対するノイズ成分のみの実効値Ｎ
の比）は、図４中の実線で示すように、変曲点（ピー
ク）を有する特性となる。
置の測定原理を図４ないし図６を参照しつつ詳述する。
図４は、相関値ＲOUTのＳ／Ｎを向上させるために比較
器１６に設定される閾値ＴＨＤの最適化原理を説明する
ための説明図であり、縦軸を対数で表している。ノイズ
成分の混入した反射パルス光Ｒνを測定して得られる検
出信号ＳPDの振幅は、図４中の点線で示すように、本来
の反射パルス光Ｒνの光信号レベルにおいてピークを有
するガウス分布になる。また、かかる性質を有する検出
信号ＳPDを比較器１６が閾値ＴＨＤに基づいて２値信号
ＳCOMに変換し、この２値信号ＳC OMについて相関器１８
で相関処理を行うと、相関値ＲOUTのＳ／Ｎ（即ち、光
信号成分の相関値Ｓに対するノイズ成分のみの実効値Ｎ
の比）は、図４中の実線で示すように、変曲点（ピー
ク）を有する特性となる。
【００２８】尚、説明の都合上、図４中のこれらの特性
は、相関器１８で処理可能な最大相関値を１６（即ち、
相関器１８に備えられる演算用ビット幅をバイナリー４
ビット）とし、計測期間Ｔの繰り返し回数ｎ（即ち、距
離測定のためにパスル光Ｐνを出射する回数）の最大回
数を２５６回とし、検出信号ＳPDに含まれるノイズ成分
のみの実効値をσ（ここでは、σ＝１にしている）、ノ
イズ成分を除いた光信号を０．７σとした場合を示して
いる。したがって、点線で示す特性（ノイズ成分を含ん
だ検出信号ＳPDの頻度分布）は、光信号のレベル０．７
σでピークを有している。一方、実線で示す特性は、４
ビット幅の相関器１８で求められる相関値ＲOUTが最大
値１６に達するか、若しくは繰り返し回数ｎが最大回数
２５６に達するかした際の、相関値ＲOUTのＳ／Ｎ特性
を表している。
は、相関器１８で処理可能な最大相関値を１６（即ち、
相関器１８に備えられる演算用ビット幅をバイナリー４
ビット）とし、計測期間Ｔの繰り返し回数ｎ（即ち、距
離測定のためにパスル光Ｐνを出射する回数）の最大回
数を２５６回とし、検出信号ＳPDに含まれるノイズ成分
のみの実効値をσ（ここでは、σ＝１にしている）、ノ
イズ成分を除いた光信号を０．７σとした場合を示して
いる。したがって、点線で示す特性（ノイズ成分を含ん
だ検出信号ＳPDの頻度分布）は、光信号のレベル０．７
σでピークを有している。一方、実線で示す特性は、４
ビット幅の相関器１８で求められる相関値ＲOUTが最大
値１６に達するか、若しくは繰り返し回数ｎが最大回数
２５６に達するかした際の、相関値ＲOUTのＳ／Ｎ特性
を表している。
【００２９】このＳ／Ｎ特性によれば、Ｓ／Ｎは、比較
器１６に設定される閾値ＴＨＤに依存して変化し、閾値
ＴＨＤが約２．２のときに最大になる変曲点を生じ、そ
れ以外の閾値ＴＨＤでは、Ｓ／Ｎが低下する。つまり、
閾値ＴＨＤを約２．２よりも大きな値に設定した場合に
は、検出信号ＳPD中の光信号が閾値ＴＨＤを越える割合
が低くなるために、２値信号ＳCOM中の光信号の発生頻
度が低下することとなり、たとえ最大２５６回の処理を
繰り返したとしても、相関値ＲOUTのピークが小さくな
って、相関値ＲOUTのＳ／Ｎが悪化することを表してい
る。一方、閾値ＴＨＤを約２．２よりも小さな値に設定
した場合には、繰り返し回数ｎが最大回数２５６に達す
る以前に相関値ＲOUTのピークが最大値１６に達した時
点で、距離測定の処理が完了するため、閾値ＴＨＤが小
さいほど繰り返し回数ｎが減ることとなって、Ｓ／Ｎの
悪化を招くことを表している。
器１６に設定される閾値ＴＨＤに依存して変化し、閾値
ＴＨＤが約２．２のときに最大になる変曲点を生じ、そ
れ以外の閾値ＴＨＤでは、Ｓ／Ｎが低下する。つまり、
閾値ＴＨＤを約２．２よりも大きな値に設定した場合に
は、検出信号ＳPD中の光信号が閾値ＴＨＤを越える割合
が低くなるために、２値信号ＳCOM中の光信号の発生頻
度が低下することとなり、たとえ最大２５６回の処理を
繰り返したとしても、相関値ＲOUTのピークが小さくな
って、相関値ＲOUTのＳ／Ｎが悪化することを表してい
る。一方、閾値ＴＨＤを約２．２よりも小さな値に設定
した場合には、繰り返し回数ｎが最大回数２５６に達す
る以前に相関値ＲOUTのピークが最大値１６に達した時
点で、距離測定の処理が完了するため、閾値ＴＨＤが小
さいほど繰り返し回数ｎが減ることとなって、Ｓ／Ｎの
悪化を招くことを表している。
【００３０】そこで、このＳ／Ｎ特性の前記変曲点（ピ
ーク）に着目して、閾値設定器１４の閾値ＴＨＤを２σ
（即ち、ＫTHD＝２、Ｖrms＝σ）程度に設定することに
より、Ｓ／Ｎの向上を図ることとしている。因みに、閾
値ＴＨＤ（＝２σ）に最適化すると、閾値ＴＨＤを設定
しない場合（即ち、ＴＨＤ＝０のとき）の相関値ＲOU T
のＳ／Ｎに較べて、約３倍のＳ／Ｎの向上を図り得るこ
とが実験的に確認された。更に、僅か４ビット幅の相関
器１８の使用と、最大計測回数（ｎ＝２５６）以内の少
ない相関演算処理によって、かかるＳ／Ｎの向上が図れ
ることから、被測定物体ＯＢまでの距離測定に要する時
間の短縮化と測定精度の向上及び装置規模の小型化とを
同時に実現することができる。
ーク）に着目して、閾値設定器１４の閾値ＴＨＤを２σ
（即ち、ＫTHD＝２、Ｖrms＝σ）程度に設定することに
より、Ｓ／Ｎの向上を図ることとしている。因みに、閾
値ＴＨＤ（＝２σ）に最適化すると、閾値ＴＨＤを設定
しない場合（即ち、ＴＨＤ＝０のとき）の相関値ＲOU T
のＳ／Ｎに較べて、約３倍のＳ／Ｎの向上を図り得るこ
とが実験的に確認された。更に、僅か４ビット幅の相関
器１８の使用と、最大計測回数（ｎ＝２５６）以内の少
ない相関演算処理によって、かかるＳ／Ｎの向上が図れ
ることから、被測定物体ＯＢまでの距離測定に要する時
間の短縮化と測定精度の向上及び装置規模の小型化とを
同時に実現することができる。
【００３１】図１中の閾値設定器１４は、以上に述べた
閾値ＴＨＤの最適化原理に基づいて設計されており、検
出信号ＳPDの実効値Ｖrmsを求め、この実効値Ｖrmsに演
算制御回路２から供給される係数値ＫTHDを乗算するこ
とによって最適な閾値ＴＨＤを発生させ、更に、比較器
１６がこの最適閾値ＴＨＤに基づいて検出信号ＳPDを２
値信号ＳCOMに変換することによって、相関器１８で求
まる相関値ＲOUTのＳ／Ｎの向上を実現している。
閾値ＴＨＤの最適化原理に基づいて設計されており、検
出信号ＳPDの実効値Ｖrmsを求め、この実効値Ｖrmsに演
算制御回路２から供給される係数値ＫTHDを乗算するこ
とによって最適な閾値ＴＨＤを発生させ、更に、比較器
１６がこの最適閾値ＴＨＤに基づいて検出信号ＳPDを２
値信号ＳCOMに変換することによって、相関器１８で求
まる相関値ＲOUTのＳ／Ｎの向上を実現している。
【００３２】尚、説明の都合上、閾値ＴＨＤの最適化原
理を上記特定の場合に限って説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではない。要は、例えば測定可能最長
距離の異なる（仕様の異なる）装置を実現するために、
相関器１８を４ビット以外のビット幅に適宜に設計変更
をする場合であっても、そのビット幅で演算される相関
値のＳ／Ｎ特性を調べて、そのＳ／Ｎが最大となる最適
条件に従って最適閾値ＴＨＤを設定することにより、限
られた資源内で最適のＳ／Ｎ特性を得ることができる。
つまり、被測定物体ＯＢまでの距離測定に要する時間の
短縮化と測定精度の向上及び装置規模の小型化とを達成
し得る最適の距離測定装置を実現できる。
理を上記特定の場合に限って説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではない。要は、例えば測定可能最長
距離の異なる（仕様の異なる）装置を実現するために、
相関器１８を４ビット以外のビット幅に適宜に設計変更
をする場合であっても、そのビット幅で演算される相関
値のＳ／Ｎ特性を調べて、そのＳ／Ｎが最大となる最適
条件に従って最適閾値ＴＨＤを設定することにより、限
られた資源内で最適のＳ／Ｎ特性を得ることができる。
つまり、被測定物体ＯＢまでの距離測定に要する時間の
短縮化と測定精度の向上及び装置規模の小型化とを達成
し得る最適の距離測定装置を実現できる。
【００３３】次に、相関器１８で求められる相関値Ｒ
OUTと相関用閾値Ｓd(n)に基づいて被測定物体ＯＢまで
の距離を判定するための原理を、図５及び図６を参照し
つつ説明する。ここで、図５は、相関用比較器２０に設
定される相関用閾値Ｓd(n)の最適化原理を説明するため
の説明図であって、縦軸及び横軸を共に対数で表してい
る。図６は、相関用閾値Ｓd(n)と相関値ＲOUTとに基づ
いて被測定物体ＯＢまでの距離を判定するための動作原
理を示す説明図である。
OUTと相関用閾値Ｓd(n)に基づいて被測定物体ＯＢまで
の距離を判定するための原理を、図５及び図６を参照し
つつ説明する。ここで、図５は、相関用比較器２０に設
定される相関用閾値Ｓd(n)の最適化原理を説明するため
の説明図であって、縦軸及び横軸を共に対数で表してい
る。図６は、相関用閾値Ｓd(n)と相関値ＲOUTとに基づ
いて被測定物体ＯＢまでの距離を判定するための動作原
理を示す説明図である。
【００３４】相関器１８から出力される相関値ＲOUT中
のノイズ成分のみに関する相関値は、前記計測期間Ｔの
繰り返し回数ｎに応じて、中心値がｎ／２で分散がｎ
0.5／２の分布となる。そこで、相関値ＲOUT中のノイズ
成分の性質に着目し、このノイズ成分に関する相関値と
被測定物体ＯＢまでの距離を表す相関値とを分離するた
めの相関用閾値Ｓd(n)を、下記数１に基づいて設定して
いる。
のノイズ成分のみに関する相関値は、前記計測期間Ｔの
繰り返し回数ｎに応じて、中心値がｎ／２で分散がｎ
0.5／２の分布となる。そこで、相関値ＲOUT中のノイズ
成分の性質に着目し、このノイズ成分に関する相関値と
被測定物体ＯＢまでの距離を表す相関値とを分離するた
めの相関用閾値Ｓd(n)を、下記数１に基づいて設定して
いる。
【００３５】
【数１】
【００３６】より具体的には、演算制御回路２が、計測
周期Ｔの各順番１，２，３…に対応して上記数１の変数
ｎを１，２，３…と変化させることにより、図６中の実
線に示すような各計測周期Ｔにおける相関用閾値Ｓd(n)
を演算し、各計測周期Ｔにおいて求められる相関値Ｒ
OUTがこれらの相関用閾値Ｓd(n)を越えた時点ｘを相関
用比較器２０によって検知することで、被測定物体ＯＢ
までの距離に相当する光の飛翔時間ｔdを求める。ま
た、４ビット幅の相関器１８を用いる場合には、係数値
ＫSDを分散の４〜６倍程度の範囲内の値（例えば、５）
に設定している。
周期Ｔの各順番１，２，３…に対応して上記数１の変数
ｎを１，２，３…と変化させることにより、図６中の実
線に示すような各計測周期Ｔにおける相関用閾値Ｓd(n)
を演算し、各計測周期Ｔにおいて求められる相関値Ｒ
OUTがこれらの相関用閾値Ｓd(n)を越えた時点ｘを相関
用比較器２０によって検知することで、被測定物体ＯＢ
までの距離に相当する光の飛翔時間ｔdを求める。ま
た、４ビット幅の相関器１８を用いる場合には、係数値
ＫSDを分散の４〜６倍程度の範囲内の値（例えば、５）
に設定している。
【００３７】また、図５中、前記数１によって求められ
る相関用閾値Ｓd(n)の変化特性を実線にて示し、同図中
の一点鎖線は、相関値ＲOUTのＳ／Ｎが１．０の場合に
おける、相関値ＲOUT中のピーク相関値（即ち、被測定
物体ＯＢより反射されて来た反射パルス光に基づく相関
値）の変化特性を示し、点線は、相関値ＲOUTのＳ／Ｎ
が０．３の場合における、相関値ＲOUT中のピーク相関
値の変化特性を示している。これらの変化特性を見る
と、相関値ＲOUTのＳ／Ｎが１．０の場合には、繰り返
し回数ｎが５０回程度で、ピーク相関値が相関用閾値Ｓ
d(n)を越えることから、高確度で反射パルス光に含まれ
るノイズ成分を分離することができ、短時間で被測定物
体ＯＢまでの距離を測定することができることが分か
る。また、相関値ＲOUTのＳ／Ｎが０．３の場合には、
繰り返し回数ｎが５００回程度で、ピーク相関値が相関
用閾値Ｓd(n)を越えることが分かる。
る相関用閾値Ｓd(n)の変化特性を実線にて示し、同図中
の一点鎖線は、相関値ＲOUTのＳ／Ｎが１．０の場合に
おける、相関値ＲOUT中のピーク相関値（即ち、被測定
物体ＯＢより反射されて来た反射パルス光に基づく相関
値）の変化特性を示し、点線は、相関値ＲOUTのＳ／Ｎ
が０．３の場合における、相関値ＲOUT中のピーク相関
値の変化特性を示している。これらの変化特性を見る
と、相関値ＲOUTのＳ／Ｎが１．０の場合には、繰り返
し回数ｎが５０回程度で、ピーク相関値が相関用閾値Ｓ
d(n)を越えることから、高確度で反射パルス光に含まれ
るノイズ成分を分離することができ、短時間で被測定物
体ＯＢまでの距離を測定することができることが分か
る。また、相関値ＲOUTのＳ／Ｎが０．３の場合には、
繰り返し回数ｎが５００回程度で、ピーク相関値が相関
用閾値Ｓd(n)を越えることが分かる。
【００３８】したがって、本距離測定装置は、上記原理
に基づく相関用比較器２０を備えたことにより、外部環
境が良好で反射パルス光Ｒνに混入するノイズ成分が少
ないほど（即ち、相関値ＲOUTのＳ／Ｎが高いほど）、
短時間で距離測定を完了させることができ、一方、外部
環境が悪くノイズ成分の混入が多くなるとき（即ち、相
関値のＳ／Ｎが低いとき）は、自動的に測定時間が長く
なることによって測定精度の悪化を抑止するという優れ
た効果を発揮する。尚、通常、被測定物体ＯＢが遠距離
に存在する程、Ｓ／Ｎが悪くなるが、このような場合に
長時間の測定を要しても実用上は問題にならない。
に基づく相関用比較器２０を備えたことにより、外部環
境が良好で反射パルス光Ｒνに混入するノイズ成分が少
ないほど（即ち、相関値ＲOUTのＳ／Ｎが高いほど）、
短時間で距離測定を完了させることができ、一方、外部
環境が悪くノイズ成分の混入が多くなるとき（即ち、相
関値のＳ／Ｎが低いとき）は、自動的に測定時間が長く
なることによって測定精度の悪化を抑止するという優れ
た効果を発揮する。尚、通常、被測定物体ＯＢが遠距離
に存在する程、Ｓ／Ｎが悪くなるが、このような場合に
長時間の測定を要しても実用上は問題にならない。
【００３９】因みに、実用上では、相関値ＲOUTのＳ／
Ｎを３以上にするように閾値設定器１４の閾値ＴＨＤを
設定すると、繰り返し回数ｎが１０〜２０回程度で、相
関値ＲOUTのピーク相関値が相関用閾値Ｓd(n)を越える
ことになり、極めて優れた応答性が得られている。更
に、相関値ＲOUTが相関用閾値Ｓd(n)を越えた時点で検
知データＤＥＴを発生させ、この検知データＤＥＴをト
リガにして距離演算用プログラムを実行することによっ
て被測定物体ＯＢまでの測距演算を行うことができるの
で、演算制御回路２のプログラム制御の負担を大幅に低
減すると共に、設計の自由度を向上させることもでき
る。特に、標本化周波数１／τを数１００ＭＨｚ以上若
しくは数ＧＨｚ以上の高周波にして、測定距離の分解能
を向上させるような場合であっても、相関値ＲOUTが相
関用閾値Ｓd(n)を越える時点を検出することができるた
め、プログラム処理の負担を大幅に低減することができ
るという効果が得られる。
Ｎを３以上にするように閾値設定器１４の閾値ＴＨＤを
設定すると、繰り返し回数ｎが１０〜２０回程度で、相
関値ＲOUTのピーク相関値が相関用閾値Ｓd(n)を越える
ことになり、極めて優れた応答性が得られている。更
に、相関値ＲOUTが相関用閾値Ｓd(n)を越えた時点で検
知データＤＥＴを発生させ、この検知データＤＥＴをト
リガにして距離演算用プログラムを実行することによっ
て被測定物体ＯＢまでの測距演算を行うことができるの
で、演算制御回路２のプログラム制御の負担を大幅に低
減すると共に、設計の自由度を向上させることもでき
る。特に、標本化周波数１／τを数１００ＭＨｚ以上若
しくは数ＧＨｚ以上の高周波にして、測定距離の分解能
を向上させるような場合であっても、相関値ＲOUTが相
関用閾値Ｓd(n)を越える時点を検出することができるた
め、プログラム処理の負担を大幅に低減することができ
るという効果が得られる。
【００４０】また、従来の距離測定装置では、反射パル
ス光Ｒνに混入するノイズ成分の量の多少に係わらず、
常に予め決められた最悪環境下を想定した最大回数の計
測を行っていたために、たとえ良好な外部環境下での測
定であっても実質的に長時間の測定処理を必要とし、応
答性の向上が図れていなかったが、本距離測定装置では
かかる問題を解決している。
ス光Ｒνに混入するノイズ成分の量の多少に係わらず、
常に予め決められた最悪環境下を想定した最大回数の計
測を行っていたために、たとえ良好な外部環境下での測
定であっても実質的に長時間の測定処理を必要とし、応
答性の向上が図れていなかったが、本距離測定装置では
かかる問題を解決している。
【００４１】また、ハーフミラーＨＭによりパルス光Ｐ
νの一部を反射させることにより、パルス光Ｐνの出射
時点を表す基準パルス光Ｈνを発生させ、この基準パル
ス光Ｈνと被測定物体ＯＢからの反射パルス光Ｒνを単
一の受光素子ＰＤで受光すると共に、これらの基準パル
ス光Ｈνと反射パルス光Ｒνを同一の信号処理系で信号
処理することにより、被測定物体ＯＢまでの距離Ｌを求
めるようにしたので、高精度の距離測定が可能となる。
更に、被測定物体ＯＢにパルス光Ｐνを出射するための
投光系と、そのパルス光の出射時点を特定するための出
射タイミングを得るための光学系や回路系を個別に備え
る必要が無く、投光系にハーフミラーＨＭを設けるとい
う簡素な構成で前記パルス光Ｐνの出射タイミングを得
ることができることから、小型且つ低価格の距離測定装
置を実現することができる。
νの一部を反射させることにより、パルス光Ｐνの出射
時点を表す基準パルス光Ｈνを発生させ、この基準パル
ス光Ｈνと被測定物体ＯＢからの反射パルス光Ｒνを単
一の受光素子ＰＤで受光すると共に、これらの基準パル
ス光Ｈνと反射パルス光Ｒνを同一の信号処理系で信号
処理することにより、被測定物体ＯＢまでの距離Ｌを求
めるようにしたので、高精度の距離測定が可能となる。
更に、被測定物体ＯＢにパルス光Ｐνを出射するための
投光系と、そのパルス光の出射時点を特定するための出
射タイミングを得るための光学系や回路系を個別に備え
る必要が無く、投光系にハーフミラーＨＭを設けるとい
う簡素な構成で前記パルス光Ｐνの出射タイミングを得
ることができることから、小型且つ低価格の距離測定装
置を実現することができる。
【００４２】次に、図１に示した相関器１８の具体例を
図７〜図１２を参照しながら説明する。図７に示す相関
器１８は、前記標本化周期τのクロック信号ＣＫを発生
するクロック発生器２４と、クロック信号ＣＫに同期し
てデータを先入れ先出し処理するファーストイン・ファ
ーストアウトメモリ（ＦＩＦＯメモリ）２６と、クロッ
ク信号ＣＫに同期して加算演算を行う加算器２８を備え
ている。そして、加算器２８が、比較器１６から出力さ
れる２値信号ＳCOMとＦＩＦＯメモリ２６から出力され
る相関値ＲOUTを加算することによって最新の相関値Ｒc
rを求め、この加算値ＲcrをＦＩＦＯメモリ２６と相関
用比較器２０に供給する処理を繰り返す。これにより、
ＦＩＦＯメモリ２６が、計測周期Ｔ毎の相関値ＲOUTを
発生して演算制御回路２へ転送し、相関用比較器２０
が、前記相関用閾値Ｓd(n)と最新の相関値Ｒcrとを比較
して被測定物体ＯＢまでの距離Ｌに相当する相関値Ｒ
OUTのピーク発生位置ｘを検知して、その検知データＤ
ＥＴを演算制御回路２へ転送し、更に、演算制御回路２
が、検知データＤＥＴと相関値データＲOUTに基づいて
被測定物体ＯＢまでの距離Ｌを求める。
図７〜図１２を参照しながら説明する。図７に示す相関
器１８は、前記標本化周期τのクロック信号ＣＫを発生
するクロック発生器２４と、クロック信号ＣＫに同期し
てデータを先入れ先出し処理するファーストイン・ファ
ーストアウトメモリ（ＦＩＦＯメモリ）２６と、クロッ
ク信号ＣＫに同期して加算演算を行う加算器２８を備え
ている。そして、加算器２８が、比較器１６から出力さ
れる２値信号ＳCOMとＦＩＦＯメモリ２６から出力され
る相関値ＲOUTを加算することによって最新の相関値Ｒc
rを求め、この加算値ＲcrをＦＩＦＯメモリ２６と相関
用比較器２０に供給する処理を繰り返す。これにより、
ＦＩＦＯメモリ２６が、計測周期Ｔ毎の相関値ＲOUTを
発生して演算制御回路２へ転送し、相関用比較器２０
が、前記相関用閾値Ｓd(n)と最新の相関値Ｒcrとを比較
して被測定物体ＯＢまでの距離Ｌに相当する相関値Ｒ
OUTのピーク発生位置ｘを検知して、その検知データＤ
ＥＴを演算制御回路２へ転送し、更に、演算制御回路２
が、検知データＤＥＴと相関値データＲOUTに基づいて
被測定物体ＯＢまでの距離Ｌを求める。
【００４３】図８に示す相関器１８は、前記標本化周期
τのクロック信号ＣＫを発生するクロック発生器２４
と、クロック信号ＣＫに同期してデータ転送を行う複数
のレジスタ３０1〜３０mから成るシフトレジスタ回路３
０と、加算器２８を備えている。そして、加算器２８
が、比較器１６から出力される２値信号ＳCOMと最終段
のレジスタ３０mから出力される相関値ＲOUTを加算する
ことによって最新の相関値Ｒcrを求め、この加算値Ｒcr
を初段のレジスタ３０1と相関用比較器２０に供給する
処理を繰り返す。これにより、シフトレジスタ回路３０
が、計測周期Ｔ毎の相関値ＲOUTを発生して演算制御回
路２へ転送し、相関用比較器２０が、前記相関用閾値Ｓ
d(n)と最新の相関値Ｒcrとを比較して被測定物体ＯＢま
での距離Ｌに相当する相関値ＲOUTのピーク発生位置ｘ
を検知して、その検知データＤＥＴを演算制御回路２へ
転送し、更に、演算制御回路２が、検知データＤＥＴと
相関値データＲOUTに基づいて被測定物体ＯＢまでの距
離Ｌを求める。
τのクロック信号ＣＫを発生するクロック発生器２４
と、クロック信号ＣＫに同期してデータ転送を行う複数
のレジスタ３０1〜３０mから成るシフトレジスタ回路３
０と、加算器２８を備えている。そして、加算器２８
が、比較器１６から出力される２値信号ＳCOMと最終段
のレジスタ３０mから出力される相関値ＲOUTを加算する
ことによって最新の相関値Ｒcrを求め、この加算値Ｒcr
を初段のレジスタ３０1と相関用比較器２０に供給する
処理を繰り返す。これにより、シフトレジスタ回路３０
が、計測周期Ｔ毎の相関値ＲOUTを発生して演算制御回
路２へ転送し、相関用比較器２０が、前記相関用閾値Ｓ
d(n)と最新の相関値Ｒcrとを比較して被測定物体ＯＢま
での距離Ｌに相当する相関値ＲOUTのピーク発生位置ｘ
を検知して、その検知データＤＥＴを演算制御回路２へ
転送し、更に、演算制御回路２が、検知データＤＥＴと
相関値データＲOUTに基づいて被測定物体ＯＢまでの距
離Ｌを求める。
【００４４】図９に示す相関器１８は、比較器１６の出
力接点に並列接続されたスイッチ素子ＳＷ1〜ＳＷmを有
する所謂マルチプレクサと、各スイッチ素子ＳＷ1〜Ｓ
Ｗmに接続された複数個のカウンタ回路３２1〜３２
mと、これらのスイッチ素子ＳＷ1〜ＳＷmを標本化周期
τに同期して順番にオンオフ動作させることにより、比
較器１６からの２値信号ＳCOMを各カウンタ回路３２1〜
３２mへ転送させる切換クロック発生器３４を備えてい
る。かかる回路構成により、各カウンタ３２1〜３２mに
は、２値信号ＳCOMが標本化周期τに同期して加算され
ることにより計測周期Ｔ毎の相関値ＲOUTが発生し、こ
の相関値ＲOUTのデータが演算制御回路２に転送され
る。また、標本化周期τ毎に求められる最新の相関値Ｒ
crが相関用比較器２０に転送される。そして、相関用比
較器２０が、前記相関用閾値Ｓd(n)と最新の相関値Ｒcr
とを比較して被測定物体ＯＢまでの距離Ｌに相当する相
関値ＲOUTのピーク発生位置ｘを検知して、その検知デ
ータＤＥＴを演算制御回路２へ転送し、更に、演算制御
回路２が、検知データＤＥＴと相関値データＲOUTに基
づいて被測定物体ＯＢまでの距離Ｌを求める。
力接点に並列接続されたスイッチ素子ＳＷ1〜ＳＷmを有
する所謂マルチプレクサと、各スイッチ素子ＳＷ1〜Ｓ
Ｗmに接続された複数個のカウンタ回路３２1〜３２
mと、これらのスイッチ素子ＳＷ1〜ＳＷmを標本化周期
τに同期して順番にオンオフ動作させることにより、比
較器１６からの２値信号ＳCOMを各カウンタ回路３２1〜
３２mへ転送させる切換クロック発生器３４を備えてい
る。かかる回路構成により、各カウンタ３２1〜３２mに
は、２値信号ＳCOMが標本化周期τに同期して加算され
ることにより計測周期Ｔ毎の相関値ＲOUTが発生し、こ
の相関値ＲOUTのデータが演算制御回路２に転送され
る。また、標本化周期τ毎に求められる最新の相関値Ｒ
crが相関用比較器２０に転送される。そして、相関用比
較器２０が、前記相関用閾値Ｓd(n)と最新の相関値Ｒcr
とを比較して被測定物体ＯＢまでの距離Ｌに相当する相
関値ＲOUTのピーク発生位置ｘを検知して、その検知デ
ータＤＥＴを演算制御回路２へ転送し、更に、演算制御
回路２が、検知データＤＥＴと相関値データＲOUTに基
づいて被測定物体ＯＢまでの距離Ｌを求める。
【００４５】図１０に示す相関器１８は、２個のアドレ
ス端子ＡＤin，ＡＤoutにて別々に設定される２個のデ
ータ入出力端子Ｄin，Ｄoutを備えたデュアルポートメ
モリ３６と、前記標本化周期τのクロック信号ＣＫを発
生するクロック発生器２４と、クロック信号ＣＫに同期
してアドレス端子ＡＤin，ＡＤoutへのアドレスデータ
を設定するアドレス発生器３８と、比較器１６より出力
される２値信号ＳCOMとデュアルポートメモリ３６のデ
ータ出力端子Ｄoutから出力される相関値ＲOUTとを加算
することによって最新の相関値Ｒcrを求め、この相関値
Ｒcrをデュアルポートメモリ３６のデータ入力端子Ｄin
に供給して記憶させる処理を繰り返す加算器２８を備え
ている。尚、アドレス発生器３８は、クロック信号ＣＫ
に同期して、アドレス端子ＡＤinとＡＤoutへのアドレ
スデータを順次にカウントアップ若しくはカウントダウ
ンすることによって、加算器２８より出力される新たな
相関値Ｒcrをデュアルポートメモリ３６の所定の記憶域
に格納させて、各計測周期Ｔの相関値ＲOUTを発生させ
る。そして、相関用比較器２０が、前記相関用閾値Ｓd
(n)と最新の相関値Ｒcrとを比較して被測定物体ＯＢま
での距離Ｌに相当する相関値ＲOUTのピーク発生位置ｘ
を検知して、その検知データＤＥＴを演算制御回路２へ
転送し、更に、演算制御回路２が、検知データＤＥＴと
相関値データＲOUTに基づいて被測定物体ＯＢまでの距
離Ｌを求める。
ス端子ＡＤin，ＡＤoutにて別々に設定される２個のデ
ータ入出力端子Ｄin，Ｄoutを備えたデュアルポートメ
モリ３６と、前記標本化周期τのクロック信号ＣＫを発
生するクロック発生器２４と、クロック信号ＣＫに同期
してアドレス端子ＡＤin，ＡＤoutへのアドレスデータ
を設定するアドレス発生器３８と、比較器１６より出力
される２値信号ＳCOMとデュアルポートメモリ３６のデ
ータ出力端子Ｄoutから出力される相関値ＲOUTとを加算
することによって最新の相関値Ｒcrを求め、この相関値
Ｒcrをデュアルポートメモリ３６のデータ入力端子Ｄin
に供給して記憶させる処理を繰り返す加算器２８を備え
ている。尚、アドレス発生器３８は、クロック信号ＣＫ
に同期して、アドレス端子ＡＤinとＡＤoutへのアドレ
スデータを順次にカウントアップ若しくはカウントダウ
ンすることによって、加算器２８より出力される新たな
相関値Ｒcrをデュアルポートメモリ３６の所定の記憶域
に格納させて、各計測周期Ｔの相関値ＲOUTを発生させ
る。そして、相関用比較器２０が、前記相関用閾値Ｓd
(n)と最新の相関値Ｒcrとを比較して被測定物体ＯＢま
での距離Ｌに相当する相関値ＲOUTのピーク発生位置ｘ
を検知して、その検知データＤＥＴを演算制御回路２へ
転送し、更に、演算制御回路２が、検知データＤＥＴと
相関値データＲOUTに基づいて被測定物体ＯＢまでの距
離Ｌを求める。
【００４６】図１１に示す相関器１８は、標本化周期τ
のクロック信号ＣＫを出力するクロック発生器２４と、
ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４０と、クロック信
号ＣＫに同期してランダムアクセスメモリ４０へのデー
タの書込み及び読出し制御を行うアドレス発生器４２
と、相関演算を行うための加算器２８と、加算器２８で
求められた最新の相関値Ｒcrをランダムアクセスメモリ
４０へ転送するスイッチ素子ＳＷfと、ランダムアクセ
スメモリ４０より出力される相関値ＲOUTを演算制御回
路２へ転送するスイッチ素子ＳＷrを備えている。尚、
アドレス発生器４２により、スイッチ素子ＳＷfとＳＷr
の導通／非導通の切換動作が排他的に行われる。かかる
構成によれば、比較器１６よりの２値信号ＳCOMとラン
ダムアクセスメモリ４０から読み出される相関値ＲOUT
とが加算されることにより新たな相関値Ｒcrが求めら
れ、この相関値Ｒcrが順次にランダムアクセスメモリ４
０の所定記憶領域に格納されていくことによって相関値
ＲOUTが得られる。更に、相関用比較器２０に最新の相
関値Ｒcrと前記相関用閾値Ｓd(n)が供給されることによ
り、被測定物体ＯＢまでの距離Ｌに相当するピーク相関
値の位置ｘが検出される。
のクロック信号ＣＫを出力するクロック発生器２４と、
ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４０と、クロック信
号ＣＫに同期してランダムアクセスメモリ４０へのデー
タの書込み及び読出し制御を行うアドレス発生器４２
と、相関演算を行うための加算器２８と、加算器２８で
求められた最新の相関値Ｒcrをランダムアクセスメモリ
４０へ転送するスイッチ素子ＳＷfと、ランダムアクセ
スメモリ４０より出力される相関値ＲOUTを演算制御回
路２へ転送するスイッチ素子ＳＷrを備えている。尚、
アドレス発生器４２により、スイッチ素子ＳＷfとＳＷr
の導通／非導通の切換動作が排他的に行われる。かかる
構成によれば、比較器１６よりの２値信号ＳCOMとラン
ダムアクセスメモリ４０から読み出される相関値ＲOUT
とが加算されることにより新たな相関値Ｒcrが求めら
れ、この相関値Ｒcrが順次にランダムアクセスメモリ４
０の所定記憶領域に格納されていくことによって相関値
ＲOUTが得られる。更に、相関用比較器２０に最新の相
関値Ｒcrと前記相関用閾値Ｓd(n)が供給されることによ
り、被測定物体ＯＢまでの距離Ｌに相当するピーク相関
値の位置ｘが検出される。
【００４７】図１２に示す回路は、標本化周期τのクロ
ック信号ＣＫを発生するクロック発生器２４と、比較器
１６より出力される２値信号ＳCOMを標本化周期τに同
期して入力し且つシルアル転送する複数段のシフトレジ
スタ４４を備えている。更に、シストレジスタ４４は、
蓄積した複数個の２値信号ＳCOMを各計測周期Ｔ毎に一
括して演算制御回路２へ転送し、再び比較器１６からの
２値信号ＳCOMを入力し且つシリアル転送するという処
理を繰り返すことによって、高速の２値信号ＳCOMとそ
れに較べて低速な演算制御回路２との間での信号の受渡
しを可能にしている。尚、この回路構成の場合には、前
記相関器１８及び相関用比較器２０と同等な機能を有す
る演算プログラムが演算制御回路２に予め格納されてお
り、この演算プログラムを実行することによって、シフ
トレジスタ４４から計測周期Ｔ毎に転送されてくる２値
信号のデータについて相関演算することにより相関値Ｒ
OU Tを求め、更に、この相関値ＲOUTを相関用閾値Ｓd(n)
と比較することによって、被測定物体ＯＢまでの距離Ｌ
を求める。
ック信号ＣＫを発生するクロック発生器２４と、比較器
１６より出力される２値信号ＳCOMを標本化周期τに同
期して入力し且つシルアル転送する複数段のシフトレジ
スタ４４を備えている。更に、シストレジスタ４４は、
蓄積した複数個の２値信号ＳCOMを各計測周期Ｔ毎に一
括して演算制御回路２へ転送し、再び比較器１６からの
２値信号ＳCOMを入力し且つシリアル転送するという処
理を繰り返すことによって、高速の２値信号ＳCOMとそ
れに較べて低速な演算制御回路２との間での信号の受渡
しを可能にしている。尚、この回路構成の場合には、前
記相関器１８及び相関用比較器２０と同等な機能を有す
る演算プログラムが演算制御回路２に予め格納されてお
り、この演算プログラムを実行することによって、シフ
トレジスタ４４から計測周期Ｔ毎に転送されてくる２値
信号のデータについて相関演算することにより相関値Ｒ
OU Tを求め、更に、この相関値ＲOUTを相関用閾値Ｓd(n)
と比較することによって、被測定物体ＯＢまでの距離Ｌ
を求める。
【００４８】次に、図１中の閾値設定器１４の具体例を
図１３と共に説明する。この閾値設定器１４は、増幅器
１２より出力される検出信号ＳPDを積算することによっ
て実効値Ｖrmsを求める実効値変換回路４６と、演算制
御回路２から供給される係数値ＫTHDのデータに基づい
て利得を変化させることにより、電圧ＫTHD×Ｖrmsの閾
値ＴＨＤを発生する可変利得増幅回路４８を備えてい
る。そして、比較器１６が、増幅器１２からの検出信号
ＳPDを閾値ＴＨＤと比較することにより、２値信号Ｓ
COMに変換して出力する。
図１３と共に説明する。この閾値設定器１４は、増幅器
１２より出力される検出信号ＳPDを積算することによっ
て実効値Ｖrmsを求める実効値変換回路４６と、演算制
御回路２から供給される係数値ＫTHDのデータに基づい
て利得を変化させることにより、電圧ＫTHD×Ｖrmsの閾
値ＴＨＤを発生する可変利得増幅回路４８を備えてい
る。そして、比較器１６が、増幅器１２からの検出信号
ＳPDを閾値ＴＨＤと比較することにより、２値信号Ｓ
COMに変換して出力する。
【００４９】次に、図１中の相関用比較器２０の具体例
を図１４と共に説明する。この相関用比較器２０は、デ
ジタル比較器５０と、演算制御回路２より計測周期Ｔ毎
に供給される相関用閾値Ｓd(n)を格納してデジタル比較
器５０へ出力する閾値レジスタ５２を備えている。そし
て、デジタル比較器５０は、相関器１８より供給される
最新の相関値Ｒcrと相関用閾値Ｓd(n)を比較し、Ｓd(n)
≦Ｒcrになると、計測途中で有意の相関値を検出したこ
とを示す検知データＤＥＴを演算制御回路２へ出力す
る。
を図１４と共に説明する。この相関用比較器２０は、デ
ジタル比較器５０と、演算制御回路２より計測周期Ｔ毎
に供給される相関用閾値Ｓd(n)を格納してデジタル比較
器５０へ出力する閾値レジスタ５２を備えている。そし
て、デジタル比較器５０は、相関器１８より供給される
最新の相関値Ｒcrと相関用閾値Ｓd(n)を比較し、Ｓd(n)
≦Ｒcrになると、計測途中で有意の相関値を検出したこ
とを示す検知データＤＥＴを演算制御回路２へ出力す
る。
【００５０】尚、図７〜図１４に示した閾値設定器１４
と相関器１８及び相関用比較器２０の具体例はあくまで
も一例であり、同等の機能を有する他の回路を適用する
ことができる。
と相関器１８及び相関用比較器２０の具体例はあくまで
も一例であり、同等の機能を有する他の回路を適用する
ことができる。
【００５１】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、閾値設定
手段が受光手段にて得られる反射パルス光に相当する検
出信号の実効値を求めることにより、反射パルス光に混
入するノイズ成分の実効値を求め、更に比較手段がこの
実効値に比例した閾値に基づいてこの閾値を越える検出
信号の部分を発生することによって、反射パルス光に混
入するノイズ成分を有効に除去することができるので、
距離測定のために演算される相関値の信号対雑音比の向
上を図ることができる。
手段が受光手段にて得られる反射パルス光に相当する検
出信号の実効値を求めることにより、反射パルス光に混
入するノイズ成分の実効値を求め、更に比較手段がこの
実効値に比例した閾値に基づいてこの閾値を越える検出
信号の部分を発生することによって、反射パルス光に混
入するノイズ成分を有効に除去することができるので、
距離測定のために演算される相関値の信号対雑音比の向
上を図ることができる。
【００５２】この結果、高精度の距離測定を可能にする
と共に、特に外部環境の影響を受けてノイズ成分が混入
し易い遠距離の距離測定において、優れた測定精度の得
られる距離測定装置を実現することができる。また、前
記相関値の信号対雑音比の向上を図ることができること
から、少ない相関演算で被測定物体までの距離を検知す
るための相関値を求めることができる。よって、応答性
に優れた距離測定が可能になると共に、相関手段の小型
化が可能となるのに伴って小型の距離測定装置を実現す
ることができる。
と共に、特に外部環境の影響を受けてノイズ成分が混入
し易い遠距離の距離測定において、優れた測定精度の得
られる距離測定装置を実現することができる。また、前
記相関値の信号対雑音比の向上を図ることができること
から、少ない相関演算で被測定物体までの距離を検知す
るための相関値を求めることができる。よって、応答性
に優れた距離測定が可能になると共に、相関手段の小型
化が可能となるのに伴って小型の距離測定装置を実現す
ることができる。
【００５３】請求項２に係る発明によれば、相関手段よ
り出力される相関値の信号対雑音特性に基づいて設定さ
れる相関用閾値と前記相関手段より出力される相関値と
を比較することによって、前記相関値の前記相関用閾値
を越える時点（被測定物体までの距離に相当する時点）
を検知する相関用比較手段を備えたので、前記時点の検
知精度を確率的に向上させ、ひいては被測定物体までの
距離を高精度で求めることができる。この結果、極めて
確度の高い距離測定が可能となる。また、相関値の信号
対雑音特性が良いほど短時間で前記時点を検知すること
ができ、一方、測定時の外部環境に応じて信号対雑音特
性の良くない相関値が求められる場合には、距離計測を
継続することによって測定精度の悪化が抑止されること
となることから、実質的に短時間での距離測定が可能な
距離測定装置を実現することができる。
り出力される相関値の信号対雑音特性に基づいて設定さ
れる相関用閾値と前記相関手段より出力される相関値と
を比較することによって、前記相関値の前記相関用閾値
を越える時点（被測定物体までの距離に相当する時点）
を検知する相関用比較手段を備えたので、前記時点の検
知精度を確率的に向上させ、ひいては被測定物体までの
距離を高精度で求めることができる。この結果、極めて
確度の高い距離測定が可能となる。また、相関値の信号
対雑音特性が良いほど短時間で前記時点を検知すること
ができ、一方、測定時の外部環境に応じて信号対雑音特
性の良くない相関値が求められる場合には、距離計測を
継続することによって測定精度の悪化が抑止されること
となることから、実質的に短時間での距離測定が可能な
距離測定装置を実現することができる。
【００５４】請求項３に係る発明によれば、前記請求項
１及び２に係る有機的な効果が得られるので、小型化や
距離測定に要する処理時間の短縮化、測定精度の向上等
が可能な距離測定装置を実現することができる。
１及び２に係る有機的な効果が得られるので、小型化や
距離測定に要する処理時間の短縮化、測定精度の向上等
が可能な距離測定装置を実現することができる。
【図１】実施の形態における距離測定装置の構成を示す
説明図である。
説明図である。
【図２】本発明の距離測定原理を説明するための説明図
である。
である。
【図３】実施の形態における距離測定装置の動作を説明
するための説明図である。
するための説明図である。
【図４】本発明の距離測定原理を更に説明するための説
明図である。
明図である。
【図５】本発明の距離測定原理を更に説明するための説
明図である。
明図である。
【図６】本発明の距離測定原理を更に説明するための説
明図である。
明図である。
【図７】相関器の具体例の構成を示す説明図である。
【図８】相関器の他の具体例の構成を示す説明図であ
る。
る。
【図９】相関器の更に他の具体例の構成を示す説明図で
ある。
ある。
【図１０】相関器の更に他の具体例の構成を示す説明図
である。
である。
【図１１】相関器の更に他の具体例の構成を示す説明図
である。
である。
【図１２】相関器の更に他の具体例の構成を示す説明図
である。
である。
【図１３】閾値設定器の具体例の構成を示す説明図であ
る。
る。
【図１４】相関器用比較器の具体例の示す説明図であ
る。
る。
２…演算制御回路、４…トリガ発振器、６…駆動回路、
８…投射レンズ、１０…受光レンズ、１２…増幅器、１
４…閾値設定器、１６…比較器、１８…相関器、２０…
相関用比較器、ＬＤ…発光素子、ＰＤ…受光素子。
８…投射レンズ、１０…受光レンズ、１２…増幅器、１
４…閾値設定器、１６…比較器、１８…相関器、２０…
相関用比較器、ＬＤ…発光素子、ＰＤ…受光素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 剛 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 被測定物体に所定の計測周期でパルス光
を投射する投光手段と、 前記パルス光に対応して前記被測定物体より反射して来
る反射パルス光を受光する受光手段と、 前記受光手段より出力される検出信号の実効値を求め、
前記実効値に比例した閾値を発生する閾値設定手段と、 前記受光手段より出力される検出信号を前記閾値と比較
し、前記閾値を越える部分の前記検出信号を出力する比
較手段と、 前記比較手段より出力される前記閾値を越える部分の検
出信号について相関演算をする相関手段と、 前記相関手段で求められる相関値の最大値発生時点に基
づいて前記被測定物体までの距離を求める演算手段と、 を備えたことを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項２】 被測定物体に所定の計測周期でパルス光
を投射する投光手段と、 前記パルス光に対応して前記被測定物体より反射して来
る反射パルス光を受光する受光手段と、 前記受光手段より出力される検出信号について相関演算
をする相関手段と、 前記相関手段より出力される相関値の信号対雑音特性に
基づいて設定される相関用閾値と前記相関手段より出力
される相関値とを比較し、前記相関値が前記相関用閾値
を越える時点を検知する相関用比較手段と、 前記相関用比較手段で検知される前記時点に基づいて前
記被測定物体までの距離を求める演算手段と、を備えた
ことを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項３】 被測定物体に所定の計測周期でパルス光
を投射する投光手段と、 前記パルス光に対応して前記被測定物体より反射して来
る反射パルス光を受光する受光手段と、 前記受光手段より出力される検出信号の実効値を求め、
前記実効値に比例した閾値を発生する閾値設定手段と、 前記受光手段より出力される検出信号を前記閾値と比較
し、前記閾値を越える部分の前記検出信号を出力する比
較手段と、 前記比較手段より出力される前記閾値を越える部分の検
出信号について相関演算をする相関手段と、 前記相関手段より出力される相関値の信号対雑音特性に
基づいて設定される相関用閾値と前記相関手段より出力
される相関値とを比較し、前記相関値が前記相関用閾値
を越える時点を検知する相関用比較手段と、 前記相関用比較手段で検知される前記時点に基づいて前
記被測定物体までの距離を求める演算手段と、を備えた
ことを特徴とする距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18989197A JPH1138136A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18989197A JPH1138136A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 距離測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1138136A true JPH1138136A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16248920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18989197A Pending JPH1138136A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1138136A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001264440A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Toshiba Corp | ヘリコプタ検出装置とこの装置を用いた誘導飛翔体 |
| JP2011521204A (ja) * | 2008-03-25 | 2011-07-21 | テールズ | 電磁波及び／又は弾性波にさらされたオブジェクトの三次元合成再構成の方法 |
| CN108802744A (zh) * | 2017-05-04 | 2018-11-13 | 四川医达科技有限公司 | 一种远程激光测距的方法和设备 |
| JP2021518556A (ja) * | 2018-03-20 | 2021-08-02 | パノセンス インコーポレイテッド | ノイズフロアの適応識別を使用したアクティブ信号検出 |
| WO2022091856A1 (ja) * | 2020-10-30 | 2022-05-05 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 受光装置、受光装置の制御方法、および、測距システム |
| US11681029B2 (en) | 2018-03-20 | 2023-06-20 | Zoox, Inc. | Detecting a laser pulse edge for real time detection |
-
1997
- 1997-07-15 JP JP18989197A patent/JPH1138136A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001264440A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Toshiba Corp | ヘリコプタ検出装置とこの装置を用いた誘導飛翔体 |
| JP2011521204A (ja) * | 2008-03-25 | 2011-07-21 | テールズ | 電磁波及び／又は弾性波にさらされたオブジェクトの三次元合成再構成の方法 |
| CN108802744A (zh) * | 2017-05-04 | 2018-11-13 | 四川医达科技有限公司 | 一种远程激光测距的方法和设备 |
| JP2021518556A (ja) * | 2018-03-20 | 2021-08-02 | パノセンス インコーポレイテッド | ノイズフロアの適応識別を使用したアクティブ信号検出 |
| US11681029B2 (en) | 2018-03-20 | 2023-06-20 | Zoox, Inc. | Detecting a laser pulse edge for real time detection |
| WO2022091856A1 (ja) * | 2020-10-30 | 2022-05-05 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 受光装置、受光装置の制御方法、および、測距システム |
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