JPS60157063A - Laser distance measuring device - Google Patents

Laser distance measuring device

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Publication number
JPS60157063A
JPS60157063A JP59013003A JP1300384A JPS60157063A JP S60157063 A JPS60157063 A JP S60157063A JP 59013003 A JP59013003 A JP 59013003A JP 1300384 A JP1300384 A JP 1300384A JP S60157063 A JPS60157063 A JP S60157063A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulse
signal
stop
reference clock
counter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59013003A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yorio Oomichi
大道 寓男
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP59013003A priority Critical patent/JPS60157063A/en
Publication of JPS60157063A publication Critical patent/JPS60157063A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G01S17/26Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency-modulated or phase-modulated carrier wave, e.g. for pulse compression of received signals

Abstract

PURPOSE:To remove an error due to atmospheric propagation by measuring time intervals between two signals corresponding to two pulse laser light beams, and two stop signals of reflected light, and correcting the time between the 1st start signal and stop signal. CONSTITUTION:Reflected light 9 of two pulse laser light beams 7' of a laser oscillator 1 from a target body (not shown in figure) is converted photoelectrically by a stop pulse detector 10, and the time interval (t) between the 1st and the 2nd reflected pulses is calculated by a counter B27 by passing the signal of a reference clock generator 12 through a count gate B25. The time interval T between the 1st and the 2nd start pulses of the oscillator 1 is counted and calculated by a counter A26 through the count gate A24, and the time interval T0 between the 1st start pulse and the 1st reflected pulse is counted and calculated by a counter 14 through a count gate 13. Then, an arithmetic circuit 28 compares the time intervals T and (t) with each other to calculated the error due to atmospheric propagation and then correct the time interval T0.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明はパルスレーザ光を用いて任意の目標物体まで
の距離を測定するレーザ測距装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a laser distance measuring device that measures the distance to an arbitrary target object using pulsed laser light.

〔従来技術〕[Prior art]

第1図はこの種の従来のレーザ測距装置を示す構成図で
ある。図中(1)はパルスレーザ光を発振するレーザ発
振器、(2)は外部からの測距開始指令(3)に従って
レーザ発振器(1)を駆動させるための充電電圧(4)
、高圧パルス(5)を与える発振制御器、(6)はレー
ザ発振器(1)から発生したパルスレーザ光(7)を拡
大透過させ任意の目標物体(図示せず)に照射するため
の送信光学系、(8)は目標物体からの反射レーザ光(
9)を集光させる受信光学系、α・は受信光学系(8)
から導かれる光を光電変換して距離測定を終了するスト
ップパルスを得るストップパルス検出器、(lυは上記
レーザ発振器+11からのパルスレーザ光の1部を光電
変換して距離の測定を開始するスタートパルス検出るス
タートパルス検出i、 (1々は距離測定のための基準
クロック信号を発生する基準クロック発生器、α榎は上
記スタートパルスが検出された時からストップパルスが
検出されるまで、基準クロック信号を通過させるカウン
トゲート、α4はカウントゲートaυを通過した基準ク
ロック信号の個数を計数して距離を算出するカウンタ。
FIG. 1 is a block diagram showing a conventional laser distance measuring device of this type. In the figure, (1) is a laser oscillator that oscillates a pulsed laser beam, and (2) is a charging voltage (4) for driving the laser oscillator (1) according to an external ranging start command (3).
, an oscillation controller that provides a high-voltage pulse (5), and (6) a transmission optical system that enlarges and transmits the pulsed laser light (7) generated from the laser oscillator (1) and irradiates it onto an arbitrary target object (not shown). system, (8) is the reflected laser beam from the target object (
9) is the receiving optical system that focuses the light, α is the receiving optical system (8)
A stop pulse detector photoelectrically converts the light guided from the laser oscillator to obtain a stop pulse that ends the distance measurement. Start pulse detection i, (1 is a reference clock generator that generates a reference clock signal for distance measurement, α Enoki is a reference clock generator that generates a reference clock signal for distance measurement, and α Enoki is a reference clock generator that generates a reference clock signal for distance measurement. A count gate for passing signals, α4 is a counter for calculating the distance by counting the number of reference clock signals that have passed through the count gate aυ.

任!9はカウンタIで得られる目標物体までの距離を表
示する表示器である。
Appointment! A display 9 displays the distance to the target object obtained by the counter I.

第2図は上記従来装置内のレーザ発振器(11の構成を
示す図で2図中aeは出力ミラー、aηはNd:YAG
ロッド、側はフラッシュランプ、alは色素Qスイッチ
、anは全反射プリズム、なりはトリガワイヤ、g4は
充電コンデンサ、(ハ)はチョークコイルである。
Figure 2 is a diagram showing the configuration of the laser oscillator (11) in the conventional device. In Figure 2, ae is the output mirror, aη is the Nd:YAG
The rod, side is a flash lamp, al is a dye Q switch, an is a total reflection prism, nari is a trigger wire, g4 is a charging capacitor, and (c) is a choke coil.

充電コンデンサ(2)に所定の充電電圧(4)を蓄えた
後、トリガワイヤQ〃に所定の高圧パルス(5)を印加
すると、フラッシュランプ(+8が発光し、その光エネ
ルギーが11(1: YAGロッドαカへ吸収されて。
After storing a predetermined charging voltage (4) in the charging capacitor (2), when a predetermined high voltage pulse (5) is applied to the trigger wire Q〃, the flash lamp (+8) emits light and its light energy becomes 11 (1: YAG Absorbed into the rod α force.

いわゆる光ポンピングを行い、出力ミラーaeと全反射
プリズム(至)で構成される共振器内で光が往復して、
それが所定の光レベル以上になると2色素QスイッチI
が活性化されて、尖頭値の高い、いわゆるジャイアント
パルスレーザ光を発生する。
So-called optical pumping is performed, and light travels back and forth within a resonator consisting of an output mirror ae and a total reflection prism (towards).
When it exceeds a predetermined light level, the two-dye Q-switch I
is activated to generate a so-called giant pulse laser beam with a high peak value.

通常、上記レーザ発振器(1)から単一のパルスレーザ
光を発生させるため、充電コンデンサ翰に蓄える電圧を
制御している。
Normally, in order to generate a single pulsed laser beam from the laser oscillator (1), the voltage stored in the charging capacitor is controlled.

ところで、上記従来の装置を用いて1例えば上記基準ク
ロック信号の周波数を高くして、距離の測定精度を良く
してゆくと、パルスレーザ光が大気中を伝搬するときに
生じるゆらぎや屈折率の変動によって発生する距離測定
誤差を除去する必要がでてくる。特に数10Km以上の
長距離を数αの精度で測定する場合は上記大気伝搬時に
生じる測距誤差を十分考慮しなければならない。
By the way, if you improve the distance measurement accuracy by increasing the frequency of the reference clock signal using the conventional device described above, for example, the fluctuations that occur when the pulsed laser beam propagates through the atmosphere and the refractive index change will be reduced. It becomes necessary to remove distance measurement errors caused by fluctuations. In particular, when measuring long distances of several tens of kilometers or more with an accuracy of several α, sufficient consideration must be given to the distance measurement error that occurs during atmospheric propagation.

一般にレーザ発振器(1)内の色素Qスイッチαηが有
する非線形効果のためフラッシュランプQf9の入力エ
ネルギーを単一パルスレーザ光が発生する値以上に上げ
てゆくと、2つのパルスレーザ光を発生することが知ら
れている。
Generally, due to the nonlinear effect of the dye Q switch αη in the laser oscillator (1), when the input energy of the flash lamp Qf9 is increased beyond the value that generates a single pulse laser beam, two pulse laser beams are generated. It has been known.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この発明は、上記2つのパルスレーザ光を用いて、大気
伝搬で生じる距離測定誤差を除去するようKl、たレー
ザ測距装置を提供するものである。
The present invention provides a laser distance measuring device that uses the above two pulsed laser beams to eliminate distance measurement errors caused by atmospheric propagation.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下この発明の一実施例を図面に従って詳述する。 An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第3図はこの発明の一実施例を示すレーザ測距装置の構
成図で2図中(!)〜(al、 +51. +6)、 
(8)〜a騰は第1図に示したものと同じである。また
図中のレーザ発振器(11の構成も第2図に示したもの
と同一である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a laser distance measuring device showing an embodiment of the present invention. In FIG. 2, (!) to (al, +51. +6),
(8) to a rise are the same as those shown in FIG. Furthermore, the configuration of the laser oscillator (11) in the figure is also the same as that shown in FIG.

レーザ発振器(1)に入力される充1!電圧(4′)は
レーザ発振器(1)が2つのパルスレーザ光(7りを発
生する値に設定されている。
Charge 1 input to laser oscillator (1)! The voltage (4') is set to a value that causes the laser oscillator (1) to generate two pulsed laser beams (7).

(財)はカウントゲートA、@はカウントゲートB。(Foundation) is Count Gate A, @ is Count Gate B.

(ハ)はカウンタA、(5)はカウンタB、(ハ)は演
算回路である。
(c) is a counter A, (5) is a counter B, and (c) is an arithmetic circuit.

カウントゲートA(財)、カウントゲートB(ハ)はカ
ラントゲ−)OJと同一の機能を有し、カウンタ、A(
至)、カウンタB@はカウンターと同一の′+s能を有
する。
Count gate A (goods) and count gate B (c) have the same functions as currant game) OJ.
), the counter B@ has the same '+s capability as the counter.

第4図を用いてこの発明の詳細な説明する。This invention will be explained in detail using FIG. 4.

図において横軸は時間を示す。In the figure, the horizontal axis indicates time.

図中、01はスタートパルス検出器(111から出力さ
れるスタート信号で、上記2つのパルスレーザ光(7′
)に対応し第1スタートパルス(a)と第2スタートパ
ルス(b)を含んでいる。
In the figure, 01 is the start signal output from the start pulse detector (111), and the above two pulsed laser beams (7'
) and includes a first start pulse (a) and a second start pulse (b).

カウントゲートA(2)は上記第1スタートパルス(a
)と第2スタートパルス(b)の各立上シタイミングに
同期してカウントゲート信号1(C)を発生し2時間T
の間だけ基準クロック発生器(L邊からの基準クロック
信号を通過させ、カウンタA@へ出力する。
Count gate A (2) receives the first start pulse (a
) and the second start pulse (b), the count gate signal 1 (C) is generated in synchronization with the rising timing of the second start pulse (b),
The reference clock signal from the reference clock generator (L side) is passed through only during this period and is output to the counter A@.

カウンタA(ハ)は上記基準クロック信号の個数を計数
し、第1スタートパルス(a)、!:第2スタートパル
スの)の時間間隔Tを算出する。OI/a、ストップバ
ルス検出器顛から出力されるストップ信号で、上記レー
ザ発振器(1)で発生した2つのパルスレーザ光(7′
)に対応し、第1反射パルス(cl)、II2反射ノ(
ルス(e)を含んでいる。
Counter A (c) counts the number of the reference clock signals and first start pulses (a), ! : Calculate the time interval T of the second start pulse. OI/a is a stop signal output from the stop pulse detector, and the two pulsed laser beams (7') generated by the laser oscillator (1) are
), the first reflected pulse (cl), the II2 reflected pulse (
Contains rus (e).

カウントゲートB(ハ)は上記カウントゲートAc!4
と同様に動作しカウントゲート信号2(f)を発生させ
、カウンタB@は第1反射パルス(d)とfs2反射パ
ルス(e)の時間間隔tを算出する。−万、カウントゲ
ートa騰は上記カウントゲート信号1(C)とカウント
ゲート信号2(f)の立上ルでカウントゲート信号3(
ロ)を発生させて、カウンタ幀で第1スタートパルス←
)と第1反射パルス(d)間の時間間隔TOを算出する
Count gate B (c) is the above count gate Ac! 4
The counter B@ operates in the same manner as above to generate the count gate signal 2(f), and the counter B@ calculates the time interval t between the first reflected pulse (d) and the fs2 reflected pulse (e). - 10,000, count gate a rises at the rising edge of count gate signal 1 (C) and count gate signal 2 (f).
b)) and generate the first start pulse at the counter ←
) and the first reflected pulse (d).

上記、目標までの距離に相当する時間TO及び2つの反
射パルス(d)、 (θ)間の時間tは、ともに大気伝
搬で生じる誤差を含んでいる。
The time TO corresponding to the distance to the target and the time t between the two reflected pulses (d) and (θ) mentioned above both include errors caused by atmospheric propagation.

一般に、2つのパルスレーザ光(7′)の時間間隔は1
0〜20μsecと非常圧短かいので1時間TO及び1
Vc含まれる誤差は同一とみなせる。
Generally, the time interval between two pulsed laser beams (7') is 1
1 hour TO and 1
The errors included in Vc can be considered to be the same.

一方、カウンタA@で算出した時間Tは大気伝搬に伴う
誤差は含んでいないので、演算回路(財)で。
On the other hand, the time T calculated by the counter A@ does not include the error due to atmospheric propagation, so it is calculated by the arithmetic circuit.

上記時間Tとtの比較から大気伝搬九伴う誤差を算出し
2時間TOを補正することで、誤差を含まない目標まで
の距離を測定することができる。
By calculating the error associated with atmospheric propagation 9 from the comparison of the times T and t and correcting the 2-hour TO, it is possible to measure the distance to the target without including the error.

目標が移動している場合1例えばその速度を毎秒360
m、zつのパルスレーザ光の間隔を20XIO−6秒と
すると第1反射パルス((1)と第2反射パルス(e)
の時間間隔のずれは距離7.2 mに相当するので、精
度1α以下を目的とする場合は2つのパルスレーザ光の
間隔をできるだけ小さくすることが必要である。
If the target is moving1, for example, its speed is 360 per second.
If the interval between m and z pulsed laser beams is 20XIO-6 seconds, the first reflected pulse ((1) and the second reflected pulse (e)
Since the time interval difference corresponds to a distance of 7.2 m, if the aim is to achieve an accuracy of 1α or less, it is necessary to make the interval between the two pulsed laser beams as small as possible.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のようにこの発明を用いることによシ、大気中の伝
搬時に生じる誤差をと多除いて、精度良く距離を祠定す
ることができる浸れたレーザ測距装置を実現することが
できる。
As described above, by using the present invention, it is possible to realize a submerged laser distance measuring device that can accurately measure distances while eliminating many errors that occur during propagation in the atmosphere.

なお、実施例ではカウンタとして3個用いる方法を示し
たが、上記時間T、t、’roの測定祉時間的に同時に
実施する必要はないので、1個のカウンタな時;先割で
使用して実現できることはいりまでもない0
Although the example shows a method of using three counters, it is not necessary to measure the times T, t, and 'ro at the same time. It goes without saying that it can be achieved by

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

#!1図は従来のレーザ測距装置を示す#Ig図。 第2図は纂1図に示したレーザ発振器の構成図。 第3図はこの発明の一実施例を示すレーザ測距装置の構
成図、第4図は第3図に示した橋成の動作を説明する動
作図である。 図中(1)はレーザ発振器、(2)は発振制御器、(3
Jは測距開始指令、 +41 (4勺は光電々圧、(5
)は高圧パルス、(6)は送信光学系、 (7)(7’
)はパルスレーザ光。 (8)は受信光学系、(9)は反射レーザ光、Q1はス
トップパルス検出器、(IOはスタートパルス検出器、
aのは基準クロック発生器、 (IIIはカウントゲー
ト、Q4はカウンタ、Q9は表示器、 cmは出力ミラ
ー、aηはNd : YAGロッド、鱈はフラッシュラ
ンプ、a→は色素qスイッチ、翰紘全反射プリズム、 
aI)はトリガワイヤ、四社充電コンデンサ、Q3はチ
ョークコイル、 94はカウントゲートA、@はカラン
トゲ−) B、(ハ)はカウンタA、@扛カウンタB、
@は演算回路、@はスタート信号、(至)はストップ信
号。 (a)は第1スタートパルス、ψ)は第2スタートパル
ス、(C)はカウントゲート信号1.←)は第1反射パ
ルス、 (e)は第2反射パルス、 (f)はカウント
ゲート信号2.(g)はカウントゲート信号3である。 なお1図中同一あるいは相当部分には同一の符号を付し
て示′しである。 代理人大岩増雄 第 1 図 第2図
#! Figure 1 is a #Ig diagram showing a conventional laser distance measuring device. FIG. 2 is a block diagram of the laser oscillator shown in FIG. FIG. 3 is a configuration diagram of a laser distance measuring device showing an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an operation diagram illustrating the operation of the bridge shown in FIG. 3. In the figure, (1) is a laser oscillator, (2) is an oscillation controller, and (3) is a laser oscillator.
J is distance measurement start command, +41 (4 is photoelectric voltage, (5 is
) is a high-voltage pulse, (6) is a transmission optical system, (7) (7'
) is pulsed laser light. (8) is the receiving optical system, (9) is the reflected laser beam, Q1 is the stop pulse detector, (IO is the start pulse detector,
a is the reference clock generator, (III is the count gate, Q4 is the counter, Q9 is the display, cm is the output mirror, aη is Nd: YAG rod, cod is the flash lamp, a → is the dye q switch, Kankozen reflective prism,
aI) is the trigger wire, Shisha charging capacitor, Q3 is the choke coil, 94 is the count gate A, @ is the current count gate) B, (c) is the counter A, @Kana counter B,
@ is the arithmetic circuit, @ is the start signal, and (to) is the stop signal. (a) is the first start pulse, ψ) is the second start pulse, and (C) is the count gate signal 1. ←) is the first reflected pulse, (e) is the second reflected pulse, and (f) is the count gate signal 2. (g) is the count gate signal 3. In addition, the same or equivalent parts in FIG. 1 are indicated by the same reference numerals. Agent Masuo Oiwa Figure 1 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 2つのパルスレーザ光を発生させるレーザ発振器と、上
記パルスレーザ光を目標に向けて送光する送信光学系と
、上記パルスレーザ光の目標からの反射レーザ光を受光
する受信元学系と、上記受信光学系から導かれた反射レ
ーザ光を光電変換してストップ信号をつくるストップパ
ルス検出器と。 上記パルスレーザ光の一部を受光して光電変換して距離
計測開始のスタート信号をつくるスタートパルス検出器
と、距離測定用の基準クロック信号を発生する基準クロ
ック発生器と、上記基準クロックを計数するカウンタと
、計測した距離を表示する表示器とを備えたレーザ測距
装置において。 上記2つのパルスレーザ光に対応した2つのスタート信
号間の時間、および目標からの反射光に生じる2つのス
トップ信号間の時間を比較演算して。 その差を測定する第1の演算手段と、上記2つのスター
ト信号および2つのストップ信号の各々最初のスタート
信号とストップ信号間の時間から上記第1の演算手段で
得られた値を減算する第2の演算手段とを有することを
特徴とするレーザ測距−装置。
[Claims] A laser oscillator that generates two pulsed laser beams, a transmitting optical system that transmits the pulsed laser beam toward a target, and a receiver that receives the reflected laser beam from the target of the pulsed laser beam. and a stop pulse detector that photoelectrically converts the reflected laser light guided from the receiving optical system to generate a stop signal. A start pulse detector that receives a portion of the pulsed laser beam and photoelectrically converts it to generate a start signal to start distance measurement; a reference clock generator that generates a reference clock signal for distance measurement; and a reference clock generator that counts the reference clock. In a laser distance measuring device equipped with a counter that displays the measured distance and a display that displays the measured distance. The time between the two start signals corresponding to the two pulsed laser beams and the time between the two stop signals generated in the reflected light from the target are compared and calculated. a first arithmetic means for measuring the difference; and a first arithmetic means for subtracting the value obtained by the first arithmetic means from the time between the first start signal and the first stop signal of each of the two start signals and the two stop signals. 1. A laser distance measuring device comprising: 2 calculating means.
JP59013003A 1984-01-27 1984-01-27 Laser distance measuring device Pending JPS60157063A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06281738A (en) * 1993-03-26 1994-10-07 Nec Corp Laser range finder

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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