JPS6223828B2 - - Google Patents
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- JPS6223828B2 JPS6223828B2 JP55140237A JP14023780A JPS6223828B2 JP S6223828 B2 JPS6223828 B2 JP S6223828B2 JP 55140237 A JP55140237 A JP 55140237A JP 14023780 A JP14023780 A JP 14023780A JP S6223828 B2 JPS6223828 B2 JP S6223828B2
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- JP
- Japan
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- pulse
- laser
- laser beam
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- circuit
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 8
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は主としてレーザ測距装置において、レ
ーザ光の大気等からの反射光による擬似反射パル
スを消去するためのレーザ測距装置受光回路に関
するものである。
ーザ光の大気等からの反射光による擬似反射パル
スを消去するためのレーザ測距装置受光回路に関
するものである。
レーザ測距装置は周知のレーダの原理と同様
に、レーザ発振器から発生する単一パルスのレー
ザ光を目標に向けて発射し、その目標から反射し
て戻つた光をホトマルチプライヤで検出する。送
信光をスタートパルスとし、反射光をストツプパ
ルスとして標準周波数の発振器を動作させること
によつて、スタートパルスとストツプパルスの時
間差を測定して目標までの距離を求めている。
に、レーザ発振器から発生する単一パルスのレー
ザ光を目標に向けて発射し、その目標から反射し
て戻つた光をホトマルチプライヤで検出する。送
信光をスタートパルスとし、反射光をストツプパ
ルスとして標準周波数の発振器を動作させること
によつて、スタートパルスとストツプパルスの時
間差を測定して目標までの距離を求めている。
一般にレーザ測距装置の使用条件内において
は、目標よりの反射光の強度は距離の２乗に逆比
例すると共に、大気の吸収、散乱を受けて距離と
ともに急に弱くなる。したがつて遠距離の目標を
十分検出し得るように受光系の利得を上げねばな
らない。しかし、この利得を余り増すと近距離の
大気中の霧や塵埃等からの反射パルスが大きくな
り擬似ストツプパルスとして測距を誤らせる。
は、目標よりの反射光の強度は距離の２乗に逆比
例すると共に、大気の吸収、散乱を受けて距離と
ともに急に弱くなる。したがつて遠距離の目標を
十分検出し得るように受光系の利得を上げねばな
らない。しかし、この利得を余り増すと近距離の
大気中の霧や塵埃等からの反射パルスが大きくな
り擬似ストツプパルスとして測距を誤らせる。
従来、レーザ測距装置の受光利得を測距離によ
つて補正するには、ホトマルチプライヤのダイオ
ードに利得補正電圧を加えて行なつている。しか
しホトマルチプライヤのダイノード電圧は通常
1000ボルト程度の高圧を使用するため、利得電圧
も数100ボルトの制御電圧を必要とし、制御素子
も真空管または高耐圧トランジスタを使用しなけ
ればならない。したがつて従来の方式は装置の小
型化、電源効率および素子の簡素化などに改善す
べき点がある。
つて補正するには、ホトマルチプライヤのダイオ
ードに利得補正電圧を加えて行なつている。しか
しホトマルチプライヤのダイノード電圧は通常
1000ボルト程度の高圧を使用するため、利得電圧
も数100ボルトの制御電圧を必要とし、制御素子
も真空管または高耐圧トランジスタを使用しなけ
ればならない。したがつて従来の方式は装置の小
型化、電源効率および素子の簡素化などに改善す
べき点がある。
また、この種のレーザ測距装置は、目標までの
測距用だけでなく、衝突防止のための目標検出用
としても航海中の船舶に搭載されるが、海上にお
ける上記霧や塵埃等による大気条件の時間的変化
は種々（急岐であつたり緩やかであつたりする）
であるため上述のような霧等に起因する反射パル
ス抑圧のため利得補正電圧の変化を固定にしてい
たのでは効率的な目標の測距、検出が非常に困難
であつた。
測距用だけでなく、衝突防止のための目標検出用
としても航海中の船舶に搭載されるが、海上にお
ける上記霧や塵埃等による大気条件の時間的変化
は種々（急岐であつたり緩やかであつたりする）
であるため上述のような霧等に起因する反射パル
ス抑圧のため利得補正電圧の変化を固定にしてい
たのでは効率的な目標の測距、検出が非常に困難
であつた。
また霧や塵埃等に起因する反射パルスと目標か
らの反射パルスを弁別するために、通常演算増幅
器等を用いた振幅弁別回路が使用されるが、演算
増幅器の周波数特性が十分でなく、高測距精度を
目標として100〜200PSの超短光パルスレーザ光
を用いても振幅弁別回路の周波数特性により低い
測距精度に限定されるという欠点があつた。
らの反射パルスを弁別するために、通常演算増幅
器等を用いた振幅弁別回路が使用されるが、演算
増幅器の周波数特性が十分でなく、高測距精度を
目標として100〜200PSの超短光パルスレーザ光
を用いても振幅弁別回路の周波数特性により低い
測距精度に限定されるという欠点があつた。
本発明の目的は、上述の問題点を除去した効率
的な目標の測距、検出を可能とするレーザ装置を
提供することにある。
的な目標の測距、検出を可能とするレーザ装置を
提供することにある。
かかる目的を達成するため本発明は、レーザ測
距装置においてレーザ光の反射パルスを予め定め
しきい値（スレシヨルドレベル）で振幅弁別する
際、振幅弁別回路としてトンネルダイオードを用
いるとともに、このしきい値をレーザ光の発振パ
ルスで起動させ時間的に大きさの変化する電圧と
し、且つこの時間的変化を前記レーザ光の送出毎
に異ならせることにより擬似反射パルスを消去す
るとともに近傍の目標からの情報をも測距検出可
能にするとともに、振幅弁別回路の高速応答性を
も可能にしている。
距装置においてレーザ光の反射パルスを予め定め
しきい値（スレシヨルドレベル）で振幅弁別する
際、振幅弁別回路としてトンネルダイオードを用
いるとともに、このしきい値をレーザ光の発振パ
ルスで起動させ時間的に大きさの変化する電圧と
し、且つこの時間的変化を前記レーザ光の送出毎
に異ならせることにより擬似反射パルスを消去す
るとともに近傍の目標からの情報をも測距検出可
能にするとともに、振幅弁別回路の高速応答性を
も可能にしている。
以下、図面を参照して本発明の詳細を説明す
る。第１図は本発明の一実施例の系統図を示し、
１はＱスイツチレーザ発振器、２は送信光学系、
３はホトダイオード、４はスタートパルス用増幅
器、５は単安定マルチバイブレータ、６は受光光
学系、７はホトマルチプライヤ、８はストツプパ
ルス用増幅器、９は結合コンデンサ、１０はトン
ネルダイオード、１１はインダクタ、１２，１
２′，１２″および１３はバイアス抵抗器、１４は
１０〜１３で構成される単安定マルチバイブレー
タ、１５，１５′，１５″は結合コンデンサ、１６
はインバータである。１７はパルス計数部であつ
て、標準パルス発生器、パルス計数器およびスタ
ートパルス、ストツプパルスにより標準パルスを
パルス計数器で計数の開始、停止を行なう回路を
含むものとする。
る。第１図は本発明の一実施例の系統図を示し、
１はＱスイツチレーザ発振器、２は送信光学系、
３はホトダイオード、４はスタートパルス用増幅
器、５は単安定マルチバイブレータ、６は受光光
学系、７はホトマルチプライヤ、８はストツプパ
ルス用増幅器、９は結合コンデンサ、１０はトン
ネルダイオード、１１はインダクタ、１２，１
２′，１２″および１３はバイアス抵抗器、１４は
１０〜１３で構成される単安定マルチバイブレー
タ、１５，１５′，１５″は結合コンデンサ、１６
はインバータである。１７はパルス計数部であつ
て、標準パルス発生器、パルス計数器およびスタ
ートパルス、ストツプパルスにより標準パルスを
パルス計数器で計数の開始、停止を行なう回路を
含むものとする。
１８はロータリスイツチであり結合コンデンサ
１５，１５′，１５″とバイアス抵抗器１２，１
２′，１２″の値を送信パルス送出毎に可変するた
めのものである。
１５，１５′，１５″とバイアス抵抗器１２，１
２′，１２″の値を送信パルス送出毎に可変するた
めのものである。
Ｑスイツチレーザ発振器１から発生する単一パ
ルスのレーザ光を送信光学系２で集束して、目標
に向けて発射する。この時、レーザ光の一部をホ
イダイオード３で検出し、増幅器４で第２図ａに
示すスタートパルスPsとして増幅整形し、単安
定マルチバイブレータ５およびパルス計数部１７
を起動する。単安定マルチバイブレータ５の出力
パルスは、第２図ｂに示すようにパルス幅を最大
測距離に相当する時間Tmにする。
ルスのレーザ光を送信光学系２で集束して、目標
に向けて発射する。この時、レーザ光の一部をホ
イダイオード３で検出し、増幅器４で第２図ａに
示すスタートパルスPsとして増幅整形し、単安
定マルチバイブレータ５およびパルス計数部１７
を起動する。単安定マルチバイブレータ５の出力
パルスは、第２図ｂに示すようにパルス幅を最大
測距離に相当する時間Tmにする。
目標からの反射光は受光光学系６で受光し、ホ
トマルチプライヤ７で検出すると、第２図ｃに示
すストツプパルスPr1およびストツプパルスPr2が
得られる。こゝで、ストツプパルスPr1は大気中
の霧や塵埃などからの反射光によるものであつ
て、レーザ送信光のビームと受光光学系６の視野
が一致する距離から数100メートルの間の距離で
生じているもので、その大きさは天候状態などに
よつて異なる。またストツプパルスPr2は実際の
目標からの反射光によるものである。
トマルチプライヤ７で検出すると、第２図ｃに示
すストツプパルスPr1およびストツプパルスPr2が
得られる。こゝで、ストツプパルスPr1は大気中
の霧や塵埃などからの反射光によるものであつ
て、レーザ送信光のビームと受光光学系６の視野
が一致する距離から数100メートルの間の距離で
生じているもので、その大きさは天候状態などに
よつて異なる。またストツプパルスPr2は実際の
目標からの反射光によるものである。
ストツプパルスPr1およびストツプパルスPr2は
ストツプパルス用増幅器８で増幅され、それぞれ
ストツプパルスPr′1，Pr′2となり、結合コンデン
サ９を通してトンネルダイオード１０、インダク
タ１１、バイアス抵抗１２，１２′，１２″および
１３から構成される単安定マルチバイブレータ１
４ならびにインバータ１６に印加される。
ストツプパルス用増幅器８で増幅され、それぞれ
ストツプパルスPr′1，Pr′2となり、結合コンデン
サ９を通してトンネルダイオード１０、インダク
タ１１、バイアス抵抗１２，１２′，１２″および
１３から構成される単安定マルチバイブレータ１
４ならびにインバータ１６に印加される。
第３図はトンネルダイオード１０の動作時にお
ける電圧、電流特性を示す波形図である。
ける電圧、電流特性を示す波形図である。
トンネルダイオード１０のアノードには、バイ
アス抵抗器１２，１２′，１２″および１３の抵抗
値によつて定まる固定バイアス電圧と単安定マル
チバイブレータ５の出力パルスが結合コンデンサ
１５，１５′，１５″とバイアス抵抗器１３の時定
数とによつて傾斜した波形の逆バイアス電圧、な
らびにストツプパルス用増幅器８からの出力が重
畳されて加えられる。トンネルダイオード１０の
アノード電圧が第３図に示すＶpを越えるとアノ
ード電圧はＶpから急激にＶnaxまで上昇しインバ
ータ１６を駆動する。なおインバータ１６は第３
図に示すＶp以下の電圧では動作しないがＶnaxで
は動作する特性を持つている。
アス抵抗器１２，１２′，１２″および１３の抵抗
値によつて定まる固定バイアス電圧と単安定マル
チバイブレータ５の出力パルスが結合コンデンサ
１５，１５′，１５″とバイアス抵抗器１３の時定
数とによつて傾斜した波形の逆バイアス電圧、な
らびにストツプパルス用増幅器８からの出力が重
畳されて加えられる。トンネルダイオード１０の
アノード電圧が第３図に示すＶpを越えるとアノ
ード電圧はＶpから急激にＶnaxまで上昇しインバ
ータ１６を駆動する。なおインバータ１６は第３
図に示すＶp以下の電圧では動作しないがＶnaxで
は動作する特性を持つている。
従つて、ストツプパルスPr1′を第３図に示すＶ
p以下に、ストツプパルスPr2′をＶp以上になるよ
うにあらかじめ結合コンデンサ１５，１５′，１
５″、バイアス抵抗１２，１２′，１２″ならびに
１３、ストツプパルス用増幅器８の増幅度を設定
しておくことにより、ストツプパルスとしてスト
ツプパルスPr2′のみを取り出すことができる。
p以下に、ストツプパルスPr2′をＶp以上になるよ
うにあらかじめ結合コンデンサ１５，１５′，１
５″、バイアス抵抗１２，１２′，１２″ならびに
１３、ストツプパルス用増幅器８の増幅度を設定
しておくことにより、ストツプパルスとしてスト
ツプパルスPr2′のみを取り出すことができる。
このように、単安定マルチバイブレータ１４
は、スレツシヨルドトリガ電圧Ｖpを越えたスト
ツプパルスPr2によつてトリガされ第２図のｄに
示すストツプパルスＰrsを発生する。この際トン
ネルダイオード１０は立上り時間0.5ns以下の高
速動作をするので、ストツプパルスＰrsの立上り
時間は極めて早くなる。ストツプパルスPrsはイ
ンバータ１６で極性を反転し、パルス計数部１７
に加えられて、スタートパルスPsで計数を開始
しているパルス計数部１７を停止させ、レーザ光
の目標までの往復時間Ｔに相当する距離を高い精
度で表示させる。
は、スレツシヨルドトリガ電圧Ｖpを越えたスト
ツプパルスPr2によつてトリガされ第２図のｄに
示すストツプパルスＰrsを発生する。この際トン
ネルダイオード１０は立上り時間0.5ns以下の高
速動作をするので、ストツプパルスＰrsの立上り
時間は極めて早くなる。ストツプパルスPrsはイ
ンバータ１６で極性を反転し、パルス計数部１７
に加えられて、スタートパルスPsで計数を開始
しているパルス計数部１７を停止させ、レーザ光
の目標までの往復時間Ｔに相当する距離を高い精
度で表示させる。
また目標がレーザ光の発射方向に継続している
場合、結合コンデンサ１５，１５′，１５″とバイ
アス抵抗器１２，１２′，１２″の値を送信パルス
送信毎にロータリスイツチ１８により可変するこ
とによつて、近距離の目標から順次測距および検
出することができる。
場合、結合コンデンサ１５，１５′，１５″とバイ
アス抵抗器１２，１２′，１２″の値を送信パルス
送信毎にロータリスイツチ１８により可変するこ
とによつて、近距離の目標から順次測距および検
出することができる。
即ち、大気条件の変化がレーザ光送光間隔（通
常３秒程度）に比して非常に緩やかである場合に
は上記CR時定数を一定にして測距する際、擬似
反射パルスよりも低いレベルの目標信号は何回測
定しても検出できず、測距できない。このときレ
ーザ光の送光毎に順次CR時定数を変えてスレシ
ユホールドレベルの傾き（勾配）を急峻なカーブ
から緩やかなカーブに変化させてやれば、上記の
如き近距離の目標についても順次検出、測距でき
る。これは海上における船舶の衝突防止用とした
ときには、より安全な方向への転回（航路の変
更）等、予め次の事態に即応できると言う効果を
奏する。また、大気条件が急激に変化するときに
スレシユホールドを変化させてやれば近距離の目
標をより確実に検出、測距できることは明らかで
ある。この場合には複数回レーザ光の送光により
得られるデータの中から同じデータが所定回数得
られたことを確認したときこのデータを真の目標
データであるとすれば更に高精度な測距が可能で
あることも明らかである。
常３秒程度）に比して非常に緩やかである場合に
は上記CR時定数を一定にして測距する際、擬似
反射パルスよりも低いレベルの目標信号は何回測
定しても検出できず、測距できない。このときレ
ーザ光の送光毎に順次CR時定数を変えてスレシ
ユホールドレベルの傾き（勾配）を急峻なカーブ
から緩やかなカーブに変化させてやれば、上記の
如き近距離の目標についても順次検出、測距でき
る。これは海上における船舶の衝突防止用とした
ときには、より安全な方向への転回（航路の変
更）等、予め次の事態に即応できると言う効果を
奏する。また、大気条件が急激に変化するときに
スレシユホールドを変化させてやれば近距離の目
標をより確実に検出、測距できることは明らかで
ある。この場合には複数回レーザ光の送光により
得られるデータの中から同じデータが所定回数得
られたことを確認したときこのデータを真の目標
データであるとすれば更に高精度な測距が可能で
あることも明らかである。
以上説明したように、本発明によれば比較的簡
単な回路方式で、しかも低電圧回路で大気中の霧
や塵埃などから反射パルスを振幅弁別によつて消
去するとともに目標の距離測定が高精度でできる
とともに効率的な目標の検出が可能となる。
単な回路方式で、しかも低電圧回路で大気中の霧
や塵埃などから反射パルスを振幅弁別によつて消
去するとともに目標の距離測定が高精度でできる
とともに効率的な目標の検出が可能となる。
第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図な
らびに第３図は第１図に示す実施例の動作を説明
するための波形図である。 １……Ｑスイツチレーザ発振器、２……送信光
学系、３……ホトダイオード、４……スタートパ
ルス用増幅器、５，１４……単安定マルチバイブ
レータ、６……受信光学系、７……ホトマルチプ
ライヤ、８……ストツプパルス用増幅器、９，１
５，１５′，１５″……結合コンデンサ、１０……
トンネルダイオード、１１……インダクタ、１
２，１２′，１２″，１３……バイアス抵抗器、１
６……インバータ、１７……パルス計数部、１８
……ロータリースイツチ。
らびに第３図は第１図に示す実施例の動作を説明
するための波形図である。 １……Ｑスイツチレーザ発振器、２……送信光
学系、３……ホトダイオード、４……スタートパ
ルス用増幅器、５，１４……単安定マルチバイブ
レータ、６……受信光学系、７……ホトマルチプ
ライヤ、８……ストツプパルス用増幅器、９，１
５，１５′，１５″……結合コンデンサ、１０……
トンネルダイオード、１１……インダクタ、１
２，１２′，１２″，１３……バイアス抵抗器、１
６……インバータ、１７……パルス計数部、１８
……ロータリースイツチ。
Claims (1)
- １ レーザ光の反射パルスを電気信号に変換する
回路と、該電気信号を増幅する増幅回路と、前記
レーザ光の送光毎に予め定めた複数のCR時定数
に従つた減衰曲線を振幅弁別レベルとして出力す
るスレツシユホルド設定回路と、該レーザ光の発
信パルスで起動し前記振幅弁別レベルと前記増幅
回路からの出力信号を振幅弁別するためのトンネ
ルダイオードを用いた振幅弁別回路とを含むこと
を特徴とするレーザ測距装置受光回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55140237A JPS57184985A (en) | 1980-10-07 | 1980-10-07 | Photo-detecting circuit for laser distance measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55140237A JPS57184985A (en) | 1980-10-07 | 1980-10-07 | Photo-detecting circuit for laser distance measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57184985A JPS57184985A (en) | 1982-11-13 |
| JPS6223828B2 true JPS6223828B2 (ja) | 1987-05-25 |
Family
ID=15264091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55140237A Granted JPS57184985A (en) | 1980-10-07 | 1980-10-07 | Photo-detecting circuit for laser distance measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57184985A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2781387B2 (ja) * | 1988-02-02 | 1998-07-30 | 富士通テン株式会社 | 測距装置 |
| JP2520410Y2 (ja) * | 1990-09-03 | 1996-12-18 | 富士通テン株式会社 | 測距装置 |
| JP3676625B2 (ja) * | 1999-08-10 | 2005-07-27 | 本田技研工業株式会社 | 物体検知装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5347866A (en) * | 1976-10-12 | 1978-04-28 | Nec Corp | Light receptor circuit for laser distance measurement equipment |
-
1980
- 1980-10-07 JP JP55140237A patent/JPS57184985A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5347866A (en) * | 1976-10-12 | 1978-04-28 | Nec Corp | Light receptor circuit for laser distance measurement equipment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57184985A (en) | 1982-11-13 |
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