JPH1184003A

JPH1184003A - 光波測距装置

Info

Publication number: JPH1184003A
Application number: JP9239873A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Yoshida; 久吉田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-09-04
Filing date: 1997-09-04
Publication date: 1999-03-26
Also published as: WO1999012052A1; US6226076B1; EP1012621B1; DE69804468D1; EP1012621A1; DE69804468T2

Abstract

(57)【要約】【課題】最大測距範囲を増大し、ノンプリズム測距能力
を向上させ、かつ迷光の影響を受けない高精度な光波測
距装置を提供する。【解決手段】パルス光を対象物に送光する送光手段と、
前記対象物からの反射パルス光を受光する受光手段と、
前記受光手段による受光時を検出する信号検出手段とを
有し、前記送光手段による送光時から前記受光時までの
時間を計測し、前記対象物までの距離を測距する光波測
距装置において、前記測距により求めた距離が所定の値
未満の場合、前記信号検出手段は、前記受光時の検出を
前記送光後所定時間以降の受光時のみを検出可能とし
て、再度前記測距を行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルス光を用いて
対象物までの距離を測定する光波測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光を用いた測距装置の光学系には、送光
光路及び受光光路の配置により、大別して２軸型及び同
軸型の二つの光学系が知られている。これら二つの光学
系のうち、装置の小型化、パララックスの回避及び送光
光路を対象物へ照準するための視準光路と一致させる観
点からは、同軸型光学系が有利である。なぜならば、同
軸型光学系は、対象物に送光する光の送光軸と、対象物
からの反射光を受光する受光軸が一致する構成となって
いるからである。

【０００３】また、この種の測距装置には、光源にＬＥ
Ｄ又は半導体レーザを用いて光源を連続変調させ、送信
光と受信光との位相差から対象物までの距離を求める連
続変調方式のものと、半導体レーザを光源に用い、パル
ス光を送信してから対象物で反射して戻ってくるまでの
時間から対象物までの距離を求めるパルス方式のものと
がある。

【０００４】最大測距範囲の増大化の要求と、省力化・
作業の効率化のために、測定点に例えばコーナーキュー
ブのような反射器を使用しないノンプリズム測定能力の
要求に応えるためには、大きなピークパワーを用いるこ
とのできるパルス方式が断然有利である。

【０００５】ところで、送受光同軸型光学系を用いた光
波測距装置では、最大測距範囲の増大化やノンプリズム
測定能力の要求のために光源の出力を強化すると、対物
レンズ内側面や鏡筒内面などの機械内反射が受光素子に
迷光として受光され、測定値に大きな誤差が生じてしま
う。最大測距範囲の増大化等の要求のためには、パルス
方式が断然有利であるが、パルス方式では光のピークが
大きくなるので、迷光の大きさも大きくなり、測定値の
誤差も大きくなる。

【０００６】この迷光による測定値の誤差を除去するた
めの方法には、例えば特公昭５９−２４３９７号公報、
実公平３−２１５０２号公報に開示されているものがあ
る。これらは、送光光学系と受光光学系とを光学的に分
離した構造として迷光を除去しようするものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の公報に開示されている光学系は、受光系を収納する大
口径の鏡筒の前方に、発光系を納めた小径の鏡筒を配置
して同軸支持する構造である。そのため、対象物を視準
する視準光学系を測距光学系の光軸と同軸に設けること
は、前方に配置した小径の鏡筒によって視準光路が遮ら
れるので不可能である。このことは、特にノンプリズム
測定の場合、測定者が測点を認識することが困難となっ
て、測距装置にとって大きな欠点となる。また、受光レ
ンズである大口径レンズの前方に光源を配置しているた
め、光源に供給する電源の配線等が受光レンズを遮って
しまい、受光光量の低下を及ぼす問題点があることは明
らかである。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、最大測距範囲を増大し、ノンプリズ
ム測距能力を向上させ、かつ迷光の影響を受けない高精
度な光波測距装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する為
に、本発明は、パルス光を対象物に送光する送光手段
と、前記対象物からの反射パルス光を受光する受光手段
と、前記受光手段による受光時を検出する信号検出手段
とを有し、前記送光手段による送光時から前記受光時ま
での時間を計測し、前記対象物までの距離を測距する光
波測距装置において、前記測距により求めた距離が所定
の値未満の場合、前記信号検出手段は、前記受光時の検
出を前記送光後所定時間以降の受光時のみを検出可能と
して、再度前記測距を行うことを特徴とする。

【００１０】この発明の光波測距装置は、最初の測距に
より求めた距離が所定の値未満の場合、迷光による受信
信号を検出していると判断する。そして、信号検出手段
は、受光時の検出を送光後所定時間以降の受光時のみを
検出可能として再度測距を行い、迷光の影響を排除す
る。

【００１１】上記の目的を達成する為の別の発明は、パ
ルス光を対象物に送光する送光手段と、前記対象物から
の反射パルス光を受光する受光手段と、前記受光手段に
よる前記受光時を検出する信号検出手段とを有し、前記
送光時から前記信号検出手段が検出した前記受光時まで
の時間を計測し、前記対象物までの距離を測距する光波
測距装置において、前記対象物の像を所定の位置に合焦
させる光学系を有する視準装置を有し、該視準装置の光
学系の合焦位置に対応する前記対象物までの距離が所定
の値以上の場合、前記信号検出手段による受光時の検出
を前記送光後所定時間検出不能として、前記測距を行う
ことを特徴とする。

【００１２】即ち、対象物までの距離が所定の値以上の
場合は、対象物からの反射パルスは小さくなり、迷光に
よる誤った測距が発生する場合が多くなる。そこで本発
明においては、視準装置の光学系の合焦位置に対応する
対象物までの距離が所定の値以上の場合は、信号検出手
段による受光時の検出を送光後所定時間検出不能として
測距を行い、迷光による誤った測距を排除する。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態によ
る光波測距装置のブロック図を示す。まず、基本測距動
作について説明する。演算制御部１は、例えばＣＰＵお
よびその周辺回路等で構成され、信号処理部２へ測距指
令信号Ｓ１０１を出力する。信号処理部２はカウンタ等
で構成され、測距指令信号Ｓ１０１に応答して、送光手
段３へ発光指令信号Ｓ１０２を出力すると共に時間計測
を開始する。また発光指令信号Ｓ１０２は、受信信号検
出手段６へも出力される。受信信号検出手段６は、発光
指令信号Ｓ１０２を受信すると内部に設けられたコンパ
レータを活性化し信号検出可能状態（活性状態）とな
る。

【００１４】送光手段３は、半導体レーザ駆動回路３
１、光源である半導体レーザ３２及び送光光学系３３で
構成される。送光光学系３３は、半導体レーザ３２で発
光したパルス光１０３を測距光路１１０経由で対象物へ
向けて送光するか、あるいは基準光路１１１経由で送光
するかを選択し、それぞれの光路にパルス光を送光す
る。

【００１５】送光光学系３３により測距光路１１０に送
光され対象物で反射されたパルス光、あるいは基準光路
１１１経由で送光されたパルス光は、受光手段４で受光
される。受光手段４は、受光光学系４１、高感度受光素
子であるＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）４
２、ＡＰＤ駆動回路４３で構成される。受光光学系４１
で受光されたパルス光１０４は、ＡＰＤ４２で光電変換
され、ＡＰＤ出力信号Ｓ１０９として、受信信号増幅手
段５へ出力される。

【００１６】ＡＰＤ出力信号Ｓ１０９は、受信信号増幅
手段５で増幅され、ＡＰＤ出力信号Ｓ１０９の大きさに
応じたパルス高の受信パルス信号Ｓ１０５として、受信
信号検出手段６へ出力される。受信信号検出手段６は、
所定のしきい値以上の受信パルス信号Ｓ１０５を受けた
時、受信パルス信号Ｓ１０５から時間計測終了の受信タ
イミング信号Ｓ１０６を生成し、信号処理部２へ出力す
る。

【００１７】尚、演算制御部１は、受信信号検出手段６
にパルス選択信号Ｓ１０７を出力し、受信信号検出手段
６内に設けられるコンパレータの活性化を遅延させるか
否かを指令する。即ち、パルス選択信号Ｓ１０７が論理
Ｈの時は、活性化の遅延を行わず、発光指令信号Ｓ１０
２の出力（論理Ｈ）と同時に、受信信号検出手段６は活
性状態となる。一方、パルス選択信号Ｓ１０７が論理Ｌ
の時は、活性化は所定時間遅延され、発光指令信号Ｓ１
０２の出力（論理Ｈ）から所定時間後に、受信信号検出
手段６は活性状態となる。

【００１８】受信タイミング信号Ｓ１０６を受けた信号
処理部２は時間計測を終了し、発光指令信号Ｓ１０２か
ら受信タイミング信号Ｓ１０６までの時間データを取得
する。この時間データは演算制御部１へ信号Ｓ１１２と
して転送され、光速度を基に距離データに変換される。

【００１９】また、リミットスイッチ３３０は、対象物
が所定の値よりも遠距離にあるか否かを検出するために
設けられている。即ち、所定の値よりも遠距離にある測
距対象物に合焦するために、後述する合焦レンズ３０６
を遠距離側へ移動させると、合焦レンズ３０６が所定の
位置よりも遠距離側にあることを検出し演算制御部１に
検出信号Ｓ１０８を出力する。

【００２０】図２は、本発明の実施の形態による光波測
距装置の光学系の構成ブロック図を示す。光源である半
導体レーザ３２で発光されたパルス光は、コリメータレ
ンズ３０１でその放射角度が平行光束となり、プリズム
３０２へ入射される。プリズム３０２は、例えば透過対
反射の比がＴ：Ｒ＝１：９９なる特性を有し、基準光路
３５０側へ送光されるパルス光は大きく減衰される。

【００２１】ここで、演算制御部１（図１参照）によっ
て、基準光路を選択した場合を説明する。演算制御部１
は、光路選択手段である光路切り替えシャッター３２１
によって、基準光路開放状態、測距光路閉鎖状態に設定
する。

【００２２】プリズム３０２を透過したパルス光は、ミ
ラー３１２で反射され、予め組み立て調整時に設定され
たフィルタ３１３で所定のレベルに減衰されて透過し、
光量調整フィルタ３１４を透過する。ここでは、基準光
路の光量は通常減衰されない。光量調整フィルタ３１４
は、測距光路の信号レベルが基準光路の信号レベルより
小さくなった時のみ、基準光路の信号レベルを小さくす
るように設定される。

【００２３】光量調整フィルタ３１４を透過したパルス
光は、ミラー３１５で反射され、基準光路開放状態に設
定された光路切り替えシャッター３２１を透過して、プ
リズム３１０へ入射する。プリズム３１０は、プリズム
３０２と同等の特性を有しており、プリズム３１０を透
過したパルス光は、コリメータレンズ３１１によって受
光素子であるＡＰＤ４２へ入射する。

【００２４】なお、装置内部のみを経由する基準光路
は、受信信号増幅手段５、受信信号検出手段６などの温
度変動による遅延時間の変動を補正して測距を高精度に
する目的と、測距の基準点を、光波測距装置の測定点上
に設置した時、該測定点を通る鉛直線上に位置する機械
中心点に一致させる目的で設置されている。

【００２５】次に演算制御部１によって、測距光路を選
択した場合を説明する。演算制御部１は、光路選択手段
である光路切り替えシャッター３２１によって、測距光
路開放状態、基準光路閉鎖状態に設定する。

【００２６】プリズム３０２で反射されたパルス光は、
コリメータレンズ３０３を透過し、ダイクロイックミラ
ー３０４で反射される。ダイクロイックミラー３０４
は、赤外光を反射し、可視光を透過する特性を有する。
ダイクロイックミラー３０４で反射されたパルス光は、
対物レンズ３０５を透過し、対象物へ向けて送光され
る。

【００２７】対象物で反射されたパルス光３５２は、対
物レンズ３０５で集光される。対物レンズ３０５で集光
されたパルス光は、合焦レンズ３０６を透過し、ダイク
ロイックミラー３０７で反射され、光ファイバ３０８へ
入射する。

【００２８】光ファイバ３０８で放射されたパルス光
は、コリメータレンズ３０９によって平行光束となり、
光量調整フィルタ駆動モータ３２２により駆動される光
量調整フィルタ３１４によって所定量に減衰され、プリ
ズム３１０へ入射する。光路切り替えシャッター３２１
は、光路選択時に測距光路開放状態に設定されているの
で、プリズム３１０で反射したパルス光は、コリメータ
レンズ３１１によって受光素子であるＡＰＤ４２へ入射
する。

【００２９】上記したハイパワーのパルス光が測距光路
に送られると、例えば対物レンズ３０５の内面側で反射
されてダイクロイックミラー３０７を介して光ファイバ
３０８に入射する光が存在する。かかる光が迷光であ
り、上記した様に測距光路の測定誤差の原因となる。

【００３０】光ファイバ３０８から出射された迷光およ
び反射パルス光は、送光された光パルスに対して、対物
レンズ３０５までの距離、又は対象物までの距離に比例
した時間差をもって受光素子であるＡＰＤ４２へ入射す
る。

【００３１】なお、測距開始前に、視準光学系を通して
測定者の眼３１９で対象物を見ながら合焦レンズ３０６
を前後に移動することにより、対象物に焦点が合わされ
ている。視準光学系は、接眼レンズ３１８、レチクル
（焦点板）３１７、正立プリズム（ポロプリズム）３１
６、合焦レンズ（アナラクレンズ）３０６、対物レンズ
３０５によって構成される。また、リミットスイッチ３
３０は、合焦レンズ３０６が所定の位置の遠距離側へ移
動することを検出することにより、対象物が所定の値よ
り遠方にあるか否かを検出するものである。

【００３２】図３は、パルス光を利用した測距方法の説
明図である。図３（１）（２）は、パルス光が基準光路
１１１を通過した場合の発光指令信号Ｓ１０２と受信タ
イミング信号Ｓ１０６との関係を示す。また、図３
（３）（４）は、パルス光が測距光路１１０を通過した
場合の発光指令信号Ｓ１０２と受信タイミング信号Ｓ１
０６との関係を示す。

【００３３】基準光路１１１は、測距装置内に設けられ
ており、パルス光は、図１に示す送光手段３から送光さ
れ、基準光路１１１を経由して受光手段４で受光され
る。信号処理部２は、上述した通り、図３（１）に示す
発光指令信号Ｓ１０２から図３（２）に示す受信タイミ
ング信号Ｓ１０６までの時間を計測し、演算制御部１は
その計測時間と光速とによって基準光路１１１での測定
距離Ｌｒｅｆを求める。

【００３４】一方、測距光路１１０では、送光手段３か
ら対象物に向けてパルス光が送光され、対象物で反射し
たパルス光が、受光手段４で検出される。そして、図３
（３）に示す発光指令信号Ｓ１０２と図３（４）に示す
受信タイミング信号Ｓ１０６とから、上記と同様にして
測距光路での測定距離Ｌｓを求める。そして、測定距離
Ｌｓと測定距離Ｌｒｅｆとの差から対象物までの距離を
求める。

【００３５】電子回路は一般に温度等に依存した遅延特
性を有する。そこで、既知の長さの基準光路１１１での
測定距離Ｌｒｅｆを測距光路１１０での測定距離Ｌｓか
ら減じることにより、温度等による遅延誤差をキャンセ
ルする。

【００３６】測距光路１１０における時間計測は、図３
（３）に示す発光指令信号Ｓ１０２から、受信信号検出
手段６がしきい値以上のパルス信号を受信したことを示
す図３（４）に示す受信タイミング信号Ｓ１０６までの
時間を計測する。

【００３７】ところで、迷光が比較的強いパルス光とし
て受光素子４２に入射すると、その迷光による図３
（４）に破線で示した受信タイミング信号Ｓ１０６が発
生し、誤った測定距離Ｌｓが求められる。

【００３８】しかも、この迷光によるパルス信号は、常
に受信信号検出手段６が検出するしきい値以上の大きさ
になるとは限らない。即ち、距離測定に先立ち、測距光
路１１０における反射パルスの受光光量と、基準光路１
１１のパルス光の受光光量とを同等レベルにする光量調
整が行われる。対象物までの距離が大きい等により反射
パルス光の光量が小さい時は、光量調整が行われても反
射パルス光は減衰されない。従って、迷光も減衰され
ず、迷光によるパルス信号は受信信号検出手段６に検出
される。

【００３９】一方、対象物までの距離が小さい等により
反射パルス光の光量が大きい時は、光量調整により反射
パルス光は減衰される。この時、迷光も同様に減衰され
て、迷光によるパルス信号は受信信号検出手段６に検出
されない場合もある。

【００４０】尚、距離測定に先立ち光量調整を行うの
は、一般に電子回路は、入力された信号のパワーによっ
てその遅延特性が異なるからである。光量調整は、基準
光路１１１を経由して受光されたパルス光と測距光路１
１０を経由して受光されたパルス光とのパワーが同等に
なる様に、光量調整フィルタにより調整される。

【００４１】前述した従来例では、光学系の構造を改良
することによりこの迷光自体をなくす努力をしている。
しかし、その結果、受光光量が少なくなり最大測定距離
の増大の目的に反することになっている。

【００４２】そこで、本発明の実施の形態では、迷光に
よる測定誤差を信号処理によって解決する。即ち、大き
なピークパワーを出力可能なパルス光源を用いて、測距
範囲の増大やノンプリズム測定能力の向上を実現し、そ
れに付随して発生し大きな測定誤差をもたらす迷光の影
響を、以下に記述するようにして排除している。尚、送
光手段からのパルス光が基準光路１１１経由で受光手段
へ入射した場合には、対物レンズ等からの反射による迷
光は存在しない。

【００４３】送光手段からのパルス光が測距光路１１０
経由で受光手段へ入射した場合には、対物レンズ等から
の反射による迷光も受光される。対象物が近距離にある
場合と、対象物が遠距離にある場合との２つの場合につ
いて迷光の影響を説明する。

【００４４】（１）対象物が近距離にある場合第一の場合は、対象物からの反射により測距光路１１０
経由で受光された光量が、基準光路１１１経由で受光さ
れた光量に比べ大きい場合である。すなわち、対象物が
比較的近距離にある場合に該当する。

【００４５】この場合は、測距光路１１０経由で受光さ
れた光量を基準光路１１１経由で受光された光量に合致
させるため、光量調整手段により測距光路１１０経由で
受光された光量を減衰させるが、同時に迷光も減衰さ
れ、迷光によるパルス信号は受信信号検出手段で検出さ
れないレベルとなる。

【００４６】図４は、対象物が近距離にある場合のタイ
ミングチャートを示す。図４（１）は、光量調整前の受
信パルス信号Ｓ１０５である。対象物が近距離にあるた
め、対象物による反射パルス信号Ｓ８１は、迷光による
迷光パルス信号Ｓ８０よりピークレベルが高い。

【００４７】図４（２）は、光量調整後の受信パルス信
号Ｓ１０５を示す。光量調整は、受信パルス信号Ｓ１０
５の最大ピークレベルに対応する、対象物からの反射パ
ルス光の光量を、基準光路１１１を通ったパルス光の光
量と同等になるように調整する。しかも、基準光路から
のパルス光は、遠距離にある対象物からの反射パルス光
の光量と同程度になるようにフィルタで減衰されてい
る。従って、反射パルス信号Ｓ８１は、図４（２）の反
射パルス信号Ｓ８３のレベルまで小さくなる。この時、
迷光パルス信号Ｓ８０も同様に迷光パルス信号Ｓ８２の
レベルまで小さくなる。

【００４８】図４（３）は、受信信号検出手段６が活性
状態にあるか否かを示す活性状態信号を示す。活性状態
信号は、図１で説明した通り発光指令信号Ｓ１０２に応
答して論理Ｈにされ、受信信号検出手段６が活性化され
る。活性化された受信信号検出手段６は、しきい値レベ
ルを越える受信パルス信号Ｓ１０５が入力されたとき、
受信タイミング信号Ｓ１０６を生成する。

【００４９】図４の場合、受信パルス信号Ｓ１０５とし
て迷光パルス信号Ｓ８２も存在するが、迷光パルス信号
Ｓ８２は上記の通り小さくなり前述のしきい値に達せ
ず、図４（４）の様に反射パルス信号Ｓ８３に対してだ
け受信タイミング信号Ｓ１０６が生成される。

【００５０】したがって、演算制御部１で演算された距
離は、対象物までの距離となり、迷光は受光されるが迷
光による測距誤差の発生は無い。

【００５１】（２）対象物が遠距離にある場合第二の場合は、対象物からの反射により測距光路１１０
経由で受光された光量が、基準光路１１１経由で受光さ
れた光量と、同等又はそれ以下の場合である。すなわ
ち、対象物が遠距離に存在する場合に該当する。この場
合は、光量調整手段で測距光路１１０経由で受光された
光量を、基準光路１１１経由で受光された光量に合致さ
せた場合でも、迷光によるパルス信号が受信信号検出手
段６で検出される。

【００５２】図５は、対象物が遠距離にある場合のタイ
ミングチャートを示す。図５（１）は、図４（１）と同
様に光量調整前の受信パルス信号Ｓ１０５を示す。対象
物が遠距離にあるので、対象物からの反射パルス信号Ｓ
８６の信号レベルが低く、迷光パルス信号Ｓ８５と同じ
くらいのレベルである。

【００５３】図５（２）は、光量調整後の受信パルス信
号Ｓ１０５を示す。図５（１）の反射パルス信号Ｓ８６
はもともと低レベルで、半導体レーザ３２からのパルス
光を減衰させるプリズム３０２、フィルタ３１３を含む
基準光路から受光した受光信号のレベルに近いので、光
量調整による受光光量の調節はわずかである。従って、
迷光パルス信号Ｓ８７の大きさもほとんど変化せず、反
射パルス信号Ｓ８８と同程度のレベルのまま残ってしま
う。

【００５４】図５（４）は、受信タイミング信号Ｓ１０
６を示す。この場合は、迷光パルス信号Ｓ８７は反射パ
ルス信号Ｓ８８と同程度の大きさなので、受信タイミン
グ信号Ｓ１０６は、迷光パルス信号Ｓ８７のタイミング
でも受信タイミング信号Ｓ８９を発生してしまう。

【００５５】このため演算制御部１は、最初に検出され
る受信タイミング信号Ｓ８９による時間計測を行う。そ
の結果、測距光路１１０で計測された時間は、基準光路
１１１で計測された時間とほぼ等しくなり、この計測時
間を基に演算された測距値Ｌは例えば１ｍ未満と極端に
短い距離になる。迷光は装置内の対物レンズ等で発生
し、装置内部の光路長は通常１ｍ未満であるからであ
る。この測距値１ｍを基準値と称する。

【００５６】そこで、本発明の実施の形態によれば、演
算結果により測距値Ｌが基準値１ｍ未満、又は計測時間
が測距値Ｌが１ｍに相当する値以下となった場合、演算
制御部１は、受信信号検出手段６を活性化するタイミン
グを所定時間遅延させる。

【００５７】また、本発明の他の実施の形態では、合焦
光学系で合焦すべき対象物が所定の値よりも遠距離にあ
ることをリミットスイッチ３３０が検出することによ
り、演算制御部１は、受信信号検出手段６を活性化する
タイミングを所定時間遅延させる。

【００５８】図６は、対象物が遠距離にある場合に、受
信信号検出手段６を活性化するタイミングを所定時間ｔ
１遅延させた時のタイミングチャートを示す。即ち、迷
光によって発生した受信タイミング信号を無視するよう
にした場合である。

【００５９】図６（１）（２）は、図５（１）（２）の
場合と同様で、図６（２）の迷光パルス信号Ｓ９７が減
衰されず存在している。但し、図６（３）の受信信号検
出手段６の活性状態信号は、所定時間ｔ１遅延して論理
Ｈにされる。従って、迷光パルス信号Ｓ９７に対して
は、受信タイミング信号Ｓ１０６は発生せず、対象物か
らの反射パルス信号Ｓ９８のタイミングの時だけ、受信
タイミング信号Ｓ１０６がパルス信号Ｓ９９として発生
する。

【００６０】以上の本発明の実施の形態における動作を
概略フローチャート図で説明する。図７は、予備的な測
距であるプレ測距により得られた測距値により、迷光に
よる信号を無視するようにするか否かを判断する場合の
概略フローチャートを示す。

【００６１】測距が開始されると、まず基準光路におい
て測距が行われる（ステップ２１０）。これにより基準
光路の光路長Ｌｒｅｆが求まる。Ｌｒｅｆは通常１ｍ未
満である。

【００６２】次に光路を測距光路に切替え、対象物まで
の距離を予備的に測定するプレ測距が行われる（ステッ
プ２２０）。そして、求められた測距値Ｌが所定の基準
値、例えば１ｍより短いか否かにより迷光を無視するよ
うにするか否かを判断する（ステップ２３０）。そし
て、プレ測距により求められた測距値Ｌが１ｍ未満であ
れば迷光による信号を無視するようにし（ステップ２４
０）、測距値Ｌが１ｍ以上であればステップ２４０の処
理は行わない。迷光による信号の無視は、上記した通
り、受信信号検出手段６の活性状態信号をｔ１だけ遅延
することにより行われる。

【００６３】迷光による信号を無視するようにするか否
かを判断した後、測距光路のメイン測距を行う（ステッ
プ２５０）。従って、メイン測距は、迷光が存在する場
合でも、迷光による信号が無視されているので、対象物
からの反射パルスに基いた測距が行われる。

【００６４】図８は、リミットスイッチ３３０を用いて
対象物が遠距離にあるか近距離にあるかを判断し、測距
を行う場合の概略フローチャートを示す。図７の場合と
ほぼ同様であるが、基準光路の測距（ステップ２１０）
に先立ち後述する視準を行い（ステップ２７０）、対象
物が遠距離にあるか近距離にあるかを判断する点が相違
する。尚、視準は、合焦レンズの位置を光軸方向に調節
して対象物の像をレチクル３１７上に結像させるもので
ある。合焦レンズの近くには図２に示した様にリミット
スイッチ３３０があり、合焦レンズの位置により対象物
が遠距離にあるか近距離にあるかを判断する（ステップ
２８０）。

【００６５】対象物が遠距離にある場合は光量調整によ
っても迷光は減衰されないので、迷光による信号を無視
できるように受信信号検出手段６の活性状態信号を遅延
する（ステップ２４０）。対象物が近距離にある場合は
光量調整により迷光は減衰されるので、迷光による信号
の無視は行わない。その後に測距光路において測距（ス
テップ２５０）するのは図７の場合と同様である。

【００６６】このように、迷光が減衰されない場合で
も、迷光が受光されるタイミングの後に受信信号検出回
路６が活性化されるので、迷光の影響を受けることなく
対象物までの距離を算出することができる。すなわち、
測距値に迷光による誤差が発生することは無い。

【００６７】図９は、本発明の実施の形態による受信信
号検出手段６の構成ブロックを示す。また図１０は、基
準光路、及び迷光の影響が無い測距光路における測距の
タイミングチャートを示す。また図１１は、本実施の形
態によるプレ測距による測定フローチャート図を示す。
これらの図を用いて、迷光に影響を受けない本発明の実
施の形態における動作を詳述する。

【００６８】まず最初に、基準光路が選択される。図１
１の測定フローチャートでは、ステップ２１１からステ
ップ２１３がこれに該当する。ステップ２１１により設
定される基準光路では、パルス光は対物レンズ３０５を
経由しないので、迷光の発生は無い。基準光路を選択す
る場合、演算制御部１のＣＰＵは、パルス選択信号Ｓ１
０７を論理Ｈに設定する（ステップ２１２）。このとき
信号処理部２の発光指令信号Ｓ１０２が論理Ｈとなれ
ば、ＡＮＤ回路６６の出力信号Ｓ６０１、続いてＯＲ回
路６５の出力信号信号Ｓ６０３が論理Ｈとなり、コンパ
レータ６２が動作可能状態となる。この動作のタイミン
グチャートは、図１０（１）から図１０（７）に示され
ている。

【００６９】尚、図１０（７）のＯＲ回路６５の出力Ｓ
６０３が、前述した受信信号検出手段６の活性状態信号
である。図１０（１）のパルス選択信号Ｓ１０７が論理
Ｈの時は、図１０（７）の活性状態信号Ｓ６０３は、図
１０（３）の発光指令信号Ｓ１０２と同時に論理Ｈとな
る。

【００７０】ステップ２１３における測距において、基
準光路経由で受光されたパルス光１０４は、ＡＰＤ４２
で光電変換され受信信号増幅手段５に入力される。受信
信号増幅手段５から出力される受信パルス信号Ｓ１０５
は、コンパレータ６２の非反転入力端子へ入力する。コ
ンパレータ６２の反転入力端子は、予め所定のレベルに
設定されている。これは、回路ノイズ等による誤動作を
防止するためである。

【００７１】コンパレータ６２は、上記所定のレベル以
上の受信パルス信号Ｓ１０５の入力により、パルス信号
Ｓ６０４を出力する。パルス信号Ｓ６０４の立ち上がり
エッジによりラッチ回路７０がラッチされ、ラッチ回路
７０の出力Ｓ６０５によって、受信タイミング決定手段
であるコンパレータ６１が動作可能となる。コンパレー
タ６１は、その非反転入力端子には受信パルス信号Ｓ１
０５が入力され、反転入力端子には、受信パルス信号Ｓ
１０５が予め設定された遅延量を有する遅延手段６４に
よって遅延された信号Ｓ１０５Ａが入力される。

【００７２】したがって、コンパレータ６１の出力は、
受信パルス信号Ｓ１０５の立上りでＨレベルとなり、受
信パルス信号Ｓ１０５と遅延された信号Ｓ１０５Ａがク
ロスするポイントでＬレベルとなるようなパルス信号Ｓ
１０６となり、信号処理部２へ伝達される。信号処理部
２ではその立下りエッジが検出される。その結果、基準
光路における測距値Ｌｒｅｆが求まる（ステップ２１
３）。以上の動作のタイミングチャートは、図１０
（８）から図１０（１３）に示されている。

【００７３】また、演算制御部１のＣＰＵは、受信信号
検出手段６内のピーク検出回路６３によって、受信パル
ス信号Ｓ１０５のピークレベルを検出する。これは、光
量調整フィルタ３１４を駆動する光量調整フィルタ駆動
モータ３２２を制御するために必要となる。

【００７４】次に、測距光路が選択される。この場合、
演算制御部１のＣＰＵは、パルス選択信号Ｓ１０７を論
理Ｈのまま、測距光路を設定する（図１１のステップ２
２１）。次に光量調整の動作を行い（ステップ２２
２）、プレ測距を行う（ステップ２２３、２２４）。

【００７５】（１）対象物が近距離にある場合対象物が近距離にある場合には、対象物からの反射受光
光量が大きいため、上記ピーク検出回路６３の出力は、
対象物からの反射パルスのレベルになる。したがって、
光量調整時に光量調整フィルタ３１４が濃い方へ動き、
信号光の減衰と共に迷光も減衰する。よって、実質的に
は迷光の影響は受けない。

【００７６】従って、プレ測距（ステップ２２３）によ
る測距値演算（ステップ２２４）の結果Ｌは、対象物ま
での距離となり測距値Ｌは１ｍ以上となる。従って、活
性状態信号を遅延させて迷光による信号を無視すること
は行わず、メイン測距（ステップ２５２）に移行する。

【００７７】（２）対象物が遠距離にある場合対象物が遠距離にある場合には、対象物からの反射光量
が小さいため、上記ピーク検出回路６３の出力は、迷光
による信号のレベルになる。したがって、光量調整時に
も光量調整フィルタ３１４の位置はほとんど動かず、迷
光による信号で時間計測を行うことになる。

【００７８】プレ測距（ステップ２２３）の結果、算出
された距離Ｌが１ｍ未満であれば、測距光路で計測され
た距離が基準光路で計測された距離とほぼ等しいことか
ら、迷光によって測距しているものと判断し（ステップ
２３０）、パルス選択信号Ｓ１０７を論理Ｌ（ステップ
２４０）として光量調整の動作を行い（ステップ２５
１）、さらにメイン測距動作に移る（ステップ２５
２）。尚、距離Ｌが１ｍ以上の場合には（ステップ２３
０）、前述のように直接測距動作へ移行する（ステップ
２５２）。

【００７９】一方、本発明の他の実施の形態では、迷光
による信号を無視するか否かの判断をプレ測距の計測結
果によらず、視準装置による合焦動作に応じて得られる
リミットスイッチ３３０からの検出信号により行う。

【００８０】図１２は、視準装置に連動したリミットス
イッチ３３０を用いた場合の測定フローチャート図を示
す。図１１のプレ測距による測定フローチャートとほぼ
同様であるので、対応するステップには同じ符号を付し
説明を省略する。但し、この例は、リミットスイッチ３
３０により対象物が遠距離にあるか近距離にあるかを判
断する点で異なる。

【００８１】即ち、基準光路による測距（ステップ２１
１からステップ２１３）に先立つ視準工程（ステップ２
７０）において、合焦光学系の合焦レンズ３０６が遠距
離側へ移動することにより、リミットスイッチ３３０は
対象物が遠距離にあることを検出し（ステップ２８
０）、パルス選択信号Ｓ１０７を論理Ｌとする（ステッ
プ２４０）。そして、光量調整を行い（ステップ２５
１）、さらに測距動作に移る（ステップ２５２）。もち
ろん、リミットスイッチ３３０からの信号が無い場合に
は、直接測距動作へ移行するのは、言うまでもない。

【００８２】図１３は、測距光路で迷光が検出される場
合の受信信号検出手段６の主要部分のタイミングチャー
トを示す。プレ測距による測距値Ｌが１ｍ未満の場合に
ついて、図９及び図１３を参照して詳述する。演算制御
部１内のＣＰＵが、パルス選択信号Ｓ１０７を論理Ｌに
設定する。これにより、パルス選択信号Ｓ１０７を入力
とした反転回路６８の出力信号Ｓ１０７Ａは、論理Ｈと
なる。したがって、ＡＮＤ回路６６の出力信号Ｓ６０１
は、その入力信号Ｓ１０７が論理Ｌであることから、発
光指令信号Ｓ１０２にかかわらず論理Ｌである。このタ
イミングチャートは、図１３（１）から図１３（４）に
示されている。

【００８３】また、信号Ｓ１０７Ａが論理Ｈであるの
で、ＡＮＤ回路６７の出力信号Ｓ６０２は、他方の入力
信号である発光指令信号Ｓ１０２に依存する。さらに、
ＯＲ回路６５の出力信号Ｓ６０３は、その入力信号Ｓ６
０１は論理Ｌであるから、もう一方の入力信号Ｓ６０２
Ａに依存する。信号Ｓ６０２Ａは、信号Ｓ６０２を所定
の量ｔ１だけ遅延させた信号である。この遅延量は、遅
延手段６９によってもたらされる。この信号Ｓ６０３Ａ
がＯＲ回路６５を通過し、活性状態信号Ｓ６０３とな
る。

【００８４】このように図１３（１）のパルス選択信号
Ｓ１０７が論理Ｌの場合は、図１３（３）の発光指令信
号Ｓ１０２が論理Ｈとなっても、それと同時に活性状態
信号Ｓ６０３は論理Ｈとならず、遅延手段６９による遅
延時間ｔ１後に論理Ｈとなる。これにより遅延時間ｔ１
中に発生する迷光による信号を無視することができる。

【００８５】遅延手段６９による遅延量は、測距値Ｌが
数１０ｍの時に、信号Ｓ６０２Ａが、論理Ｌから論理Ｈ
となるタイミングに設定されている。以上のタイミング
チャートは、図１３（５）から図１３（７）に示されて
いる。

【００８６】尚、上記いずれの場合も上記遅延量は、遅
延手段６９の構成によっては、ＣＰＵによりプログラマ
ブルに設定可能である。これによって設定した遅延量に
応じた距離以内に存在する物体からの反射光が迷光とし
て受光される場合、その影響を排除することができる。

【００８７】従って、図１３（８）に示すように、迷光
による受信パルス信号Ｓ１０５Ｘは存在しても、遅延手
段６９による遅延により受信信号検出手段６の活性化が
遅れ、受信タイミング信号Ｓ１０６としては検出されな
い。そして、遅延手段６９による遅延時間ｔ１後にコン
パレータ６２及びコンパレータ６１が活性化され、図１
３（１３）に示すように、対象物からの反射パルス光に
よる受信パルス信号Ｓ１０５Ｙに対する受信タイミング
信号Ｓ１０６が検出される。

【００８８】このことから、迷光による受信パルス信号
Ｓ１０５Ｘは時間計測には使用されない。よって、測距
の時間計測において迷光の影響を受けないことになる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、迷光によ
る迷光パルス信号に影響されることなく高精度な測距装
置を提供することができる。

【００８９】なお、以上の説明は迷光を受光し易い同軸
型光学系の測距装置を例として説明した。２軸型光学系
の測距装置では、装置自身で発生する迷光を受光するこ
とはないが、対象物以下からの反射光を迷光として受光
することがある。本発明を２軸型光学系の測距装置に適
用すればそのような迷光の影響をなくすことができる。

【００９０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、演算され
た測距値により迷光による受信信号か否かを判断して、
迷光による受信信号であれば、迷光受信時に受信信号検
出手段が非活性の状態になる様に活性化を遅延させてそ
の影響を排除し、再度測距を行う。したがって、迷光の
影響を受けずに高い測定精度を実現しつつ、測距範囲を
増大し、ノンプリズム測定能力の向上を実現できる。

【００９１】また、視準光学系を合焦位置に設定すると
同時に対象物が遠距離にある場合を検出し、受信信号検
出手段を活性化するタイミングを遅延させることで、簡
易な構成により迷光による誤測定のない測距を迅速に行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による光波測距装置のブロ
ック図である。

【図２】本発明の実施の形態による光波測距装置の光学
系の構成ブロック図である。

【図３】パルス光を利用した測距方法の説明図である。

【図４】対象物が近距離の場合のタイミングチャート図
である。

【図５】対象物が遠距離の場合のタイミングチャート図
である。

【図６】対象物が遠距離の場合に迷光をマスクした時の
タイミングチャート図である。

【図７】本発明の実施の形態によるプレ測距による概略
フローチャート図である。

【図８】本発明の実施の形態によるリミットスイッチを
用いた概略フローチャート図である。

【図９】本発明の実施の形態による受信信号検出手段の
構成ブロック図である。

【図１０】基準光路および測距光路（迷光無し）の場合
のタイミングチャート図である。

【図１１】本発明の実施の形態によるプレ測距による測
定フローチャート図である。

【図１２】本発明の実施の形態によるリミットスイッチ
を用いた測定フローチャート図である。

【図１３】測距光路（迷光有り）の場合のタイミングチ
ャート図である。

【符号の説明】

１演算制御部２信号処理部３送光手段４受光手段５受信信号増幅手段６受信信号検出手段３１半導体レーザ駆動回路３２半導体レーザ３３送光光学系４１受光光学系４２ＡＰＤ４３ＡＰＤ駆動回路３３０リミットスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルス光を対象物に送光する送光手段と、前記対象物からの反射パルス光を受光する受光手段と、前記受光手段による受光時を検出する信号検出手段とを
有し、前記送光手段による送光時から前記受光時までの時間を
計測し、前記対象物までの距離を測距する光波測距装置
において、前記測距により求めた距離が所定の値未満の場合、前記
信号検出手段は、前記受光時の検出を前記送光後所定時
間以降の受光時のみを検出可能として、再度前記測距を
行うことを特徴とする光波測距装置。
【請求項２】パルス光を対象物に送光する送光手段と、前記対象物からの反射パルス光を受光する受光手段と、前記受光手段による前記受光時を検出する信号検出手段
とを有し、前記送光時から前記信号検出手段が検出した前記受光時
までの時間を計測し、前記対象物までの距離を測距する
光波測距装置において、前記対象物の像を所定の位置に合焦させる光学系を有す
る視準装置を有し、該視準装置の光学系の合焦位置に対応する前記対象物ま
での距離が所定の値以上の場合、前記信号検出手段によ
る受光時の検出を前記送光後所定時間検出不能として、
前記測距を行うことを特徴とする光波測距装置。