WO2002054109A1 - Method for detecting emission timing, emission timing detector and distance measuring apparatus - Google Patents

Method for detecting emission timing, emission timing detector and distance measuring apparatus Download PDF

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Naoto Inaba
Masaya Nagasawa
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    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
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    • G01S17/10Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves

Definitions

  • Light emission timing detection method Description Light emission timing detection method, light emission timing detection device, and distance measuring device
  • the time difference between the light emission timing and the light reception timing of the pulsed laser light is counted by the number of sample clock pulses generated therebetween. Therefore, in the laser ranging method, a high-frequency oscillator and a cPU having a high signal processing capability are used in order to improve the measurement accuracy of the distance to the target.
  • a drive current is supplied from a constant current source in the driver circuit to the semiconductor laser based on the above-described light emission start signal synchronized with the clock pulse. It was found that a certain evening lag ⁇ t (a time delay of the order of several nsec) occurs until the value of the drive current exceeds a certain value at which a predetermined light output can be obtained (Fig. 6).
  • the light emission timing detection method is to detect a voltage applied to the light emitting element, and use a timing at which the detected voltage reaches a predetermined voltage as a light emission timing of the light emitting element. .
  • a distance measuring apparatus is a distance measuring device, comprising: a light emitting element for generating a pulsed optical signal; an irradiating unit for irradiating the optical signal to a target; A light receiving element for detecting an optical signal reflected from the object; and a point in time when the voltage detected by the voltage section reaches a predetermined value, until a light signal reflected from the object is detected. And a distance calculation unit that calculates a distance to the object based on the time measured by the clock unit and the optical signal.
  • FIG. 1 is a perspective view of a laser distance measuring apparatus to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the internal configuration of the laser distance measuring device.
  • FIG. 5 is a timing chart showing how light reception timing is measured when obtaining the distance to the target.
  • FIG. 1 is a perspective view of a laser distance measuring apparatus 100 to which the present invention is applied
  • FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration thereof.
  • the laser distance measuring apparatus 100 is provided with a power and measurement start button 101 and a mode change 102 on its upper surface.
  • the mode button 101 is used to change the unit of the distance.
  • a laser irradiation window 103 and a laser receiving window 104 are provided on the front surface thereof, and a finder window (not shown) is provided on the rear surface thereof.
  • the laser distance measuring device 100 has a collimating lens 111 on the side of the laser irradiation window 103 and a condensing lens 121 on the side of the laser receiving window 104.
  • the semiconductor lens (light emitting element) 112 the pulse generation circuit 130, the light emission detection circuit 14 0 is arranged.
  • a photodiode (light receiving element) 122 and a receiving circuit 150 are arranged on the converging lens 122 side.
  • the irradiation part is constituted by the semiconductor laser 112 and the collimating lens 111.
  • the control circuit 160 controls the above-described pulse generation circuit 130 and the light emission detection circuit 140 so that a predetermined timing (light emission timing) is output from the semiconductor laser 112. ) To irradiate laser light.
  • control circuit 160 detects the timing of receiving the laser beam reflected by the target 1 based on the signal from the receiving circuit 150.
  • the control circuit 160 detects the time difference between the light emission timing and the light reception timing (t in FIG. 2 (b)) by counting clock pulses (see FIG. 5).
  • the control circuit 160 calculates the distance L from the laser range finder 100 to the object 1 based on the counted time difference t and the speed of the laser light.
  • the control circuit 160 displays this calculation result on the liquid crystal display section 170 in the finder.
  • the control circuit 160 functions as a clock unit, a light emission timing detection unit, and a distance calculation unit.
  • the light emission detection circuit 140 outputs a signal indicating the irradiation timing (light emission timing) of the laser light.
  • One terminal of the comparator 140 of the light emission detection circuit 140 is connected to one of the terminals of the constant current source 116 of the semiconductor laser 112, and the other terminal is connected to the constant voltage source 144 of the other terminal. ing.
  • a current source 116 supplying a current thereto is connected to the semiconductor laser 112 via a switch 113.
  • the switch 113 is turned on by the light emission start signal S1 from the pulse generation circuit 130.
  • the light emission start signal S1 is generated in synchronization with a clock pulse as shown in FIG.
  • the timing at which the output signal of the comparator 142 rises is a timing delayed by the drive current delay time ⁇ t with respect to the light emission start signal S1 (FIG. 5).
  • the voltage V applied to the semiconductor laser 112 is a constant value V. (V TH ⁇ V. ⁇ V F ) Outputs a signal that turns on when it becomes equal to or greater than to the control circuit 160.
  • the time difference t When counting the time difference t from the rising of the output signal S2 of the light emission detection circuit to the rising timing (light receiving timing) of the light receiving pulse S3, the time difference t may be directly counted.
  • the time difference t from the rising edge of the light emission start signal S1 to the rising timing of the light reception pulse S3 (light reception time), is determined. From the rising timing of the light emission start signal S1, the light emission detection circuit 140 The time difference At until the rising timing of the output signal S2 may be obtained, and ⁇ t may be subtracted from t.
  • the timing at which a constant light output (P 01) is obtained from the semiconductor laser 112 is detected by the operation of the light emission detection circuit 140. Therefore, the delay time A t between the light emission start signal S 1 from the pulse generation circuit 130 and the light emission timing (equivalent to the rising timing of the output signal) is not included in the measurement of the time difference t. Measurement accuracy is improved.

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Abstract

A laser distance measuring apparatus (100) comprising a semiconductor laser (112) having such an emission timing as a voltage V being applied to the semiconductor laser (112) reaches a specified level (VTH-VF) at which a constant optical output P01 is produced from the semiconductor laser (112). The timing at which light is emitted at a constant output from a light emitting element can thereby be detected accurately.

Description

明 細 発光タイミング検出方法、 発光タイミング検出装置、 及び測距装置 技術分野  Description Light emission timing detection method, light emission timing detection device, and distance measuring device
本発明は、 発光素子の発光タイミング検出方法、 発光タイ ミング検出 装置及び測距装置に関するものであり、 特にパルス状のレーザ光の検出 に適用して有用な発光タイミング検出方法、 発光タイミング検出装置及 びこれを用いた測距装置に関するものである。 背景技術  The present invention relates to a method for detecting a light emission timing of a light emitting element, a light emission timing detection device, and a distance measuring device. And a distance measuring device using the same. Background art
パルス状のレーザ光を目的物に照射して、 その反射光を検出し、 照射 タイミング (発光タイミング) から受光タイミングまでの時間差と、 当 該光の速度から目的物までの距離を求めるレーザ測距方法が知られてい る。  The target object is irradiated with pulsed laser light, and the reflected light is detected. The method is known.
このレーザ光測距方法では、 上記した時間差の計測精度が低いと、 距 離の計測精度を低下させることになる。  In this laser beam ranging method, if the measurement accuracy of the time difference is low, the measurement accuracy of the distance is reduced.
ここで、 パルス状のレーザ光の発光タイミングと受光タイミングとの 時間差は、 その間に発生するサンプルクロックパルスの数でカウントさ れる。 従って、 レーザ測距方法では、 目的物までの距離の計測精度を高 めるため、 高い周波数の発振器と信号処理能力の高い c P U等が用いら れる。  Here, the time difference between the light emission timing and the light reception timing of the pulsed laser light is counted by the number of sample clock pulses generated therebetween. Therefore, in the laser ranging method, a high-frequency oscillator and a cPU having a high signal processing capability are used in order to improve the measurement accuracy of the distance to the target.
例えば、 サンプルクロック周波数が 8 0 M H z (このときクロック周 期は、 12.5nsec) の発信器を用いた場合、 上記した時間差を検出する最 小単位は 12.5nsecである。 これにレーザ光の速度を考慮すれば、 レーザ 測距方法での分解能は 2 m前後となる。 ところで、 レーザ光の発光タイミングは、 クロックパルスに同期した 信号 (発光開始信号) に従って制御される。 このため、 従来のレーザ測 距方法では、 レーザ光の照射タイミング (発光タイミング) を前記発光 開始信号の発生タイ ミングとして、 上記時間差を計数していた。 For example, when a transmitter with a sample clock frequency of 80 MHz (the clock period is 12.5 nsec) is used, the minimum unit for detecting the above time difference is 12.5 nsec. Considering the speed of the laser beam, the resolution in the laser ranging method is about 2 m. Incidentally, the light emission timing of the laser light is controlled according to a signal (light emission start signal) synchronized with the clock pulse. For this reason, in the conventional laser ranging method, the time difference is counted using the irradiation timing (light emission timing) of the laser light as the generation timing of the light emission start signal.
しかしながら、 上記した発光開始信号を、 レーザ光の照射タイ ミング (発光タイミング) とみなすと、 測距の精度が低くなることが、 本発明 者によって確認された。  However, the present inventor has confirmed that the accuracy of distance measurement is reduced when the above-described light emission start signal is regarded as laser light irradiation timing (light emission timing).
すなわち、 レーザ測距を行うために、 クロックパルスに同期した上記 した発光開始信号に基づいて、 ドライバ回路内の定電流源から駆動電流 を半導体レーザに供給するが、 発光開始信号を受けてからこの駆動電流 の値が、 所定の光出力が得られる一定値以上になるまでには、 一定の夕 ィムラグ Δ t (数 nsecオーダの時間遅れ) が生じることが分かった (図 6 ) o  That is, in order to perform laser ranging, a drive current is supplied from a constant current source in the driver circuit to the semiconductor laser based on the above-described light emission start signal synchronized with the clock pulse. It was found that a certain evening lag Δt (a time delay of the order of several nsec) occurs until the value of the drive current exceeds a certain value at which a predetermined light output can be obtained (Fig. 6).
それ故、 上記のように、 クロックパルスと同期する発光開始信号の発 生夕イ ミングを照射タイ ミング (発光タイミング) とすると、 上記した 遅れ時間 Δ tが測距誤差を引き起こし、精度の高い測距ができなかった。  Therefore, as described above, if the generation timing of the light emission start signal synchronized with the clock pulse is the irradiation timing (light emission timing), the above-described delay time Δt causes a distance measurement error, resulting in a highly accurate measurement. I could not distance.
これを避けるために、 例えば、 発光開始信号を受けてから所定の光出 力値が得られるまでの遅れ時間 Δ tを、 測距演算の際に差し引く方法が 考えられるが、 上記遅れ時間 A tは、 温度変動等の使用時の環境によつ て変動するため、 この変化分を考慮した補正が煩雑になる。  In order to avoid this, for example, a method of subtracting the delay time Δt from receiving the light emission start signal to obtaining a predetermined light output value at the time of the distance measurement calculation can be considered. Fluctuates depending on the environment at the time of use such as temperature fluctuation, so that the correction in consideration of the change becomes complicated.
一方で、 半導体レーザの近傍に光検出器を別途配置しておき、 半導体 レーザが実際に発光したタイミングを検出し、 この検出時点より上記時 間差を求めることも考えられる。  On the other hand, it is conceivable that a photodetector is separately arranged near the semiconductor laser, the timing at which the semiconductor laser actually emits light is detected, and the time difference is obtained from the detection time.
しかし、 この場合には、 部品点数の増加を招く。 又、 上記遅れ時間△ tを僅かな時間間隔(数十 c mの分解能で検出するのであれば l nsec程 度) で検出する必要があり、 応答速度の高い高価な光検出器を用意しな ければならず測距装置全体のコスト高を招く。 発明の開示 However, in this case, the number of parts increases. In addition, it is necessary to detect the delay time Δt at a short time interval (about 1 nsec when detecting with a resolution of several tens of cm), and do not prepare an expensive photodetector having a high response speed. The cost of the entire distance measuring device must be increased. Disclosure of the invention
本発明は、 上記問題点に鑑みてなされたものであり、 第 1の目的は、 発光素子から一定の光出力の光が照射されるタイミングを、 精度よく検 出できる発光夕イミング検出方法、 及び発光タイミング検出装置を提供 することである。  The present invention has been made in view of the above problems, and a first object of the present invention is to provide a light emission timing detection method capable of accurately detecting a timing at which light having a constant light output is emitted from a light emitting element, and An object is to provide a light emission timing detection device.
又、 本発明の第 2の目的は、 測距装置において、 レーザ光の照射開始 を指示する信号の発生から、 実際に一定の光出力のレーザ光が照射され るまでに遅れ時間が生じた場合であっても、 目的物までの距離を高精度 に測定できる測距装置を提供することである。  Further, a second object of the present invention is to provide a distance measuring apparatus in which a delay time is generated from the generation of a signal instructing the start of laser beam irradiation to the actual irradiation of a laser beam having a constant light output. Even so, an object of the present invention is to provide a distance measuring device capable of measuring a distance to a target object with high accuracy.
第 1の発明である発光夕イ ミング検出方法は、 発光素子に印加された 電圧を検出し、 該検出された電圧が所定電圧に達したタイミングを、 発 光素子の発光タイミングとするものである。  The light emission timing detection method according to the first invention is to detect a voltage applied to the light emitting element, and use a timing at which the detected voltage reaches a predetermined voltage as a light emission timing of the light emitting element. .
本発明によれば、 発光素子に印加される電圧をモニタするだけで、 光 検出器を別途設けることなく、 発光素子の発光タイ ミングを、 高精度に 検出することが可能になる。  ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to detect the light emission timing of a light emitting element with high precision only by monitoring the voltage applied to a light emitting element, without separately providing a photodetector.
第 2の発明である発光タイ ミング検出装置は、 発光素子と、 前記発光 素子に印加される電圧を検出する検出部と、 該検出された電圧が所定電 圧に達したタイミングを、 発光素子の発光タイ ミングとする発光夕イミ ング検出部とを備えたものである。  According to a second aspect of the present invention, there is provided a light emitting timing detecting device, comprising: a light emitting element; a detecting unit for detecting a voltage applied to the light emitting element; and a timing at which the detected voltage reaches a predetermined voltage. It is provided with a light emission timing detection unit for light emission timing.
本発明によれば、 発光素子に印加される電圧をモニタするだけで、 光 検出器を別途設けることなく、 発光素子の発光タイミングを、 高精度に 検出することが可能になる。  ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to detect the light emission timing of a light emitting element with high precision only by monitoring the voltage applied to a light emitting element, without separately providing a photodetector.
第 3の発明である測距装置は、 供給される電圧が所定値を超えたとき に一定の光出力のパルス状の光信号を発生させる発光素子と、 前記一定 の光出力のパルス状の光信号を目的物に照射する照射部と、 前記発光素 子に供給される電圧を検出する電圧検出部と、 前記目的物から反射され たパルス状の光信号を検知する受光素子と、 前記電圧検出部によって検 出された電圧が所定値に達した時点から前記パルス状の光信号が検知さ れるまでの時間を測定する計時部と、 前記計時部によって測定された時 間と前記パルス状の光信号の速度とに基づいて前記目的物までの距離を 算出する距離演算部とを備えたものである。 A distance measuring apparatus according to a third aspect of the present invention is a distance measuring device comprising: a light emitting element that generates a pulsed optical signal having a constant light output when a supplied voltage exceeds a predetermined value; An irradiating unit that irradiates a target object with a pulsed optical signal having an optical output of the same; a voltage detecting unit that detects a voltage supplied to the light-emitting element; A light receiving element, a time measuring unit for measuring a time from when the voltage detected by the voltage detecting unit reaches a predetermined value until the pulsed optical signal is detected, and a time measuring unit for measuring the time. A distance calculation unit that calculates a distance to the target object based on time and the speed of the pulsed optical signal.
第 4の発明である測距装置は、 パルス状の光信号を発生させる発光素 子と、 前記光信号を目的物に照射する照射部と、 前記発光素子に供給さ れる電圧を検出する電圧検出部と、 前記目的物から反射された光信号を 検知する受光素子と、 前記電圧部により検出された電圧が所定値に達し た時点から、 前記目的物から反射された光信号が検知されるまでの時間 を測定する計時部と、 前記計時部により測定された時間と前記光信号と に基づいて、 前記目的物までの距離を算出する距離演算部とを備えるも のである。 図面の簡単な説明  A distance measuring apparatus according to a fourth aspect of the present invention is a distance measuring device, comprising: a light emitting element for generating a pulsed optical signal; an irradiating unit for irradiating the optical signal to a target; A light receiving element for detecting an optical signal reflected from the object; and a point in time when the voltage detected by the voltage section reaches a predetermined value, until a light signal reflected from the object is detected. And a distance calculation unit that calculates a distance to the object based on the time measured by the clock unit and the optical signal. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、 本発明が適用されたレーザ測距装置の斜視図である。  FIG. 1 is a perspective view of a laser distance measuring apparatus to which the present invention is applied.
図 2は、 レーザ測距装置の内部構成を示すプロック図である。  FIG. 2 is a block diagram showing the internal configuration of the laser distance measuring device.
図 3は、 発光検出回路の構成を示す回路図である。  FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of the light emission detection circuit.
図 4は、 半導体レーザの光出力と印加される電圧と定電圧源との関係 を示すグラフである。  FIG. 4 is a graph showing the relationship between the optical output of the semiconductor laser, the applied voltage, and the constant voltage source.
図 5は、 目的物までの距離を求める際の受光タイミングの測定の様子 を示すタイ ミングチャートである。  FIG. 5 is a timing chart showing how light reception timing is measured when obtaining the distance to the target.
図 6は、 従来のレーザ測距方法で求められる発光タイ ミングと受光夕 イミングとの時間差 tを示すタイミングチャートである。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 6 is a timing chart showing a time difference t between the light emission timing and the light reception timing obtained by the conventional laser ranging method. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 本発明を実施するための形態のうち、 最良と思われるものを説 明するが、 本発明の範囲がこれらの説明によって制限を受けるものでは ない。  Hereinafter, among the modes for carrying out the present invention, the best mode will be described, but the scope of the present invention is not limited by these descriptions.
(第 1の実施の形態)  (First Embodiment)
以下、 本発明の第 1の実施の形態について、 図 1から図 5を用いて説 明する。  Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図 1は、本発明が適用されるレーザ測距装置 1 0 0の斜視図、図 2は、 その内部構成を示すブロック図である。  FIG. 1 is a perspective view of a laser distance measuring apparatus 100 to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration thereof.
レーザ測距装置 1 0 0は、 図 1に示すように、 その上面にパワー及び 測定開始ボタン 1 0 1、 モード変更 1 0 2が設けられている。 モ一ドボ タン 1 0 1は距離の単位の変更等を行うためのものである。 又、 その前 面にレーザ照射窓 1 0 3、 レーザ受光窓 1 0 4が設けられ、 その背面に ファインダ窓 (図示省略) が設けられている。  As shown in FIG. 1, the laser distance measuring apparatus 100 is provided with a power and measurement start button 101 and a mode change 102 on its upper surface. The mode button 101 is used to change the unit of the distance. Further, a laser irradiation window 103 and a laser receiving window 104 are provided on the front surface thereof, and a finder window (not shown) is provided on the rear surface thereof.
レーザ測距装置 1 0 0には、 レーザ照射窓 1 0 3側にコリメートレン ズ 1 1 1が、 レーザ受光窓 1 0 4側に集光レンズ 1 2 1が配置されてい 又、 レーザ測距装置 1 0 0の内部には、 図 2 ( a ) に示すように、 コ リメ一トレンズ 1 1 1側に、 半導体レーザ (発光素子) 1 1 2、 パルス 発生回路 1 3 0、 発光検出回路 1 4 0が配置されている。 又、 集光レン ズ 1 2 1側に、 フォトダイォ一ド (受光素子) 1 2 2、 受信回路 1 5 0 が配置されている。 ここで、 半導体レーザ 1 1 2とコリメ一トレンズ 1 1 1とで照射部が構成されている。  The laser distance measuring device 100 has a collimating lens 111 on the side of the laser irradiation window 103 and a condensing lens 121 on the side of the laser receiving window 104. As shown in Fig. 2 (a), the semiconductor lens (light emitting element) 112, the pulse generation circuit 130, the light emission detection circuit 14 0 is arranged. In addition, a photodiode (light receiving element) 122 and a receiving circuit 150 are arranged on the converging lens 122 side. Here, the irradiation part is constituted by the semiconductor laser 112 and the collimating lens 111.
制御回路 1 6 0は、 上記したパルス発生回路 1 3 0、 発光検出回路 1 4 0を制御して、 半導体レーザ 1 1 2から所定のタイミング (発光タイ ミング) でレーザ光を照射させる。 The control circuit 160 controls the above-described pulse generation circuit 130 and the light emission detection circuit 140 so that a predetermined timing (light emission timing) is output from the semiconductor laser 112. ) To irradiate laser light.
更に、 制御回路 1 6 0は、 目的物 1で反射したレーザ光の受光タイ ミ ングを受信回路 1 5 0からの信号に基づいて検知する。  Further, the control circuit 160 detects the timing of receiving the laser beam reflected by the target 1 based on the signal from the receiving circuit 150.
制御回路 1 6 0は、 発光タイ ミングと受光タイミングとの時間差 (図 2 ( b ) の t ) を、 クロックパルスをカウントすることによって検出す る (図 5参照)。 制御回路 1 6 0は、 この計数した時間差 t と、 レ一ザ 光の速度とに基づいて、 レーザ測距装置 1 0 0から目的物 1までの距離 Lを算出する。 制御回路 1 6 0はこの算出結果を、 ファインダ内の液晶 表示部 1 7 0にて表示する。 ここで、 制御回路 1 6 0は、 計時部、 発光 タイミング検出部、 距離演算部として機能する。  The control circuit 160 detects the time difference between the light emission timing and the light reception timing (t in FIG. 2 (b)) by counting clock pulses (see FIG. 5). The control circuit 160 calculates the distance L from the laser range finder 100 to the object 1 based on the counted time difference t and the speed of the laser light. The control circuit 160 displays this calculation result on the liquid crystal display section 170 in the finder. Here, the control circuit 160 functions as a clock unit, a light emission timing detection unit, and a distance calculation unit.
ところで、 この実施の形態のレーザ測距装置 1 0 0では、 発光検出回 路 1 4 0がレーザ光の照射タイ ミング (発光タイミング) を示す信号を 出力する。  By the way, in the laser distance measuring apparatus 100 of this embodiment, the light emission detection circuit 140 outputs a signal indicating the irradiation timing (light emission timing) of the laser light.
発光検出回路 1 4 0は、 図 3に示すように、 コンパレー夕 1 4 2、 定 電圧源 1 4 3を有する。 このコンパレータ 1 4 2が、 特許請求の範囲に おける検出部、 電圧検出部として機能する。  The light emission detection circuit 140 has a comparator 144 and a constant voltage source 144 as shown in FIG. The comparator 142 functions as a detection unit and a voltage detection unit in the claims.
発光検出回路 1 4 0のコンパレ一夕 1 4 2の一方の端子には、 半導体 レーザ 1 1 2の定電流源 1 1 6側が接続され、 他方の端子には定電圧源 1 4 3が接続されている。  One terminal of the comparator 140 of the light emission detection circuit 140 is connected to one of the terminals of the constant current source 116 of the semiconductor laser 112, and the other terminal is connected to the constant voltage source 144 of the other terminal. ing.
ここで、 半導体レーザ 1 1 2には、 これに電流を供給する電流源 1 1 6が、 スィ ッチ 1 1 3を介して接続されている。  Here, a current source 116 supplying a current thereto is connected to the semiconductor laser 112 via a switch 113.
そして、 スィヅチ 1 1 3は、 パルス発生回路 1 3 0からの発光開始信 号 S 1によってオンされる。 尚、 発光開始信号 S 1は、 図 5に示すよう にクロックパルスに同期して発生する。  Then, the switch 113 is turned on by the light emission start signal S1 from the pulse generation circuit 130. The light emission start signal S1 is generated in synchronization with a clock pulse as shown in FIG.
発光開始信号 S 1によってスィッチ 1 1 3がオンし、 半導体レーザ 1 1 2に電流源 1 1 6から電流が流れると、 半導体レーザ 1 1 2の一方の 端子 (電流源 1 1 6側) の電圧 Vは、 半導体レーザ 1 1 2を流れる電流 値 Iに対応して順方向電圧となる。 このとき、 発光開始信号 S 1の発生 のタイ ミングから、 この電流が所定の電流値になるまでには時間遅れが あ o When the switch 113 is turned on by the light emission start signal S1 and a current flows from the current source 116 to the semiconductor laser 112, one of the semiconductor lasers 112 is turned on. The voltage V at the terminal (current source 1 16 side) becomes a forward voltage corresponding to the current value I flowing through the semiconductor laser 112. At this time, there is a time delay from the timing of the generation of the light emission start signal S1 until this current reaches a predetermined current value.
今、 図 4において、 この所定の電流値を I 1としたのときに光出力 P 01が得られるとすれば、 この光出力 P01が得られる順方向電圧は VF丄 となる。 Now, in FIG. 4, assuming that the optical output P01 is obtained when the predetermined current value is I1, the forward voltage at which the optical output P01 is obtained is V F丄.
従って、 半導体レーザ 1 1 2の一方の端子 (電流源 1 1 6側) の電圧 が VF丄となっているのであれば、 このとき半導体レーザ 1 1 2を流れる 電流が I 1であるから、半導体レ一ザ 1 1 2からは光出力 P 01のレーザ 光が発生しているとみなせる。 Therefore, if the voltage of one terminal (current source 1 16 side) of the semiconductor laser 112 is V F丄, the current flowing through the semiconductor laser 112 at this time is I 1, It can be considered that a laser beam having an optical output P01 is generated from the semiconductor laser 112.
コンパレ一夕 1 4 2は、 この半導体レーザ 1 1 2の一方の端子 (電流 源 1 1 6側)の電圧と、規準電圧 V。( VTH≤ V。 ^ VF) とを比較する。 ここで基準電圧 V。は所望の光出力に相当する値であり、 電圧 VTHは半 導体レ一ザ 1 1 2からレーザ光が発生し得る値、 電圧 VFは半導体レ一 ザ 1 1 2を破壊し得ない値である。 The Comparator 1402 has the voltage of one terminal (current source 116 side) of the semiconductor laser 112 and the reference voltage V. (V TH ≤ V. ^ V F ). Where reference voltage V. Is a value corresponding to a desired optical output, voltage V TH is a value at which laser light can be generated from semiconductor laser 112, and voltage V F is a value at which semiconductor laser 112 cannot be destroyed. It is.
従って、 VF i< VFとし、 V。を VF 1とすれば、 コンパレータ 1 4 2 の出力信号が立上るタイミングが、 半導体レ一ザ 1 1 2から一定の光出 力 P Q iのレ一ザ光が得られるタイミングを示すことになる。 Therefore, the VF i <V F, V. Is V F 1 , the timing at which the output signal of the comparator 14 2 rises indicates the timing at which laser light of a constant light output P Q i is obtained from the semiconductor laser 112. Become.
このコンパレー夕 1 42の出力信号が立上るタイミングは、 発光開始 信号 S 1に対し駆動電流の遅れ時間△ tだけ遅れたタイミングである (図 5 )。  The timing at which the output signal of the comparator 142 rises is a timing delayed by the drive current delay time Δt with respect to the light emission start signal S1 (FIG. 5).
このようにコンパレー夕 142は、 半導体レ一ザ 1 1 2に印加される 電圧 Vが、 一定値 V。 (VTH≤V。≤ VF) 以上になるタイミングでオン となる信号を制御回路 1 6 0に出力する。 Thus, in the comparator 142, the voltage V applied to the semiconductor laser 112 is a constant value V. (V TH ≤ V. ≤ V F ) Outputs a signal that turns on when it becomes equal to or greater than to the control circuit 160.
制御回路 1 6 0は、 図 5に示すように、 このコンパレー夕 1 4 2から の出力信号が立上るタイミングを、 半導体レーザ 1 1 2の照射タイミン グ (発光タイ ミング) とする。 そして、 照射タイミングから、 受信回路 1 5 0からの受光タイミングまでの時間差 tを求め、 この時間差 tと、 レーザ光の速度とに基づいて、 目的物 1までの距離を算出する。 As shown in Fig. 5, the control circuit 160 The timing at which the output signal rises is the irradiation timing (light emission timing) of the semiconductor laser 112. Then, a time difference t from the irradiation timing to the light receiving timing from the receiving circuit 150 is determined, and the distance to the target 1 is calculated based on the time difference t and the speed of the laser light.
尚、 発光検出回路の出力信号 S 2の立上りから、 受光パルス S 3の立 上りタイミング (受光タイミング) までの時間差 tを計数するに当たつ ては、 この時間差 tを直接カウントしてもよいし、 発光開始信号 S 1の 立上り夕イミングから受光パルス S 3の立上りタイ ミング (受光夕イミ ング) までの時間差 t, を求め、 発光開始信号 S 1の立上りタイミング から発光検出回路 1 4 0からの出力信号 S 2の立上りタイミングまでの 時間差 A tを求めて、 tから△ tを減算してもよい。  When counting the time difference t from the rising of the output signal S2 of the light emission detection circuit to the rising timing (light receiving timing) of the light receiving pulse S3, the time difference t may be directly counted. The time difference t, from the rising edge of the light emission start signal S1 to the rising timing of the light reception pulse S3 (light reception time), is determined. From the rising timing of the light emission start signal S1, the light emission detection circuit 140 The time difference At until the rising timing of the output signal S2 may be obtained, and △ t may be subtracted from t.
以上説明したように本実施の形態のレーザ測距装置 1 0 0では、 発光 検出回路 1 4 0の働きによって半導体レーザ 1 1 2から一定の光出力 ( P 01) が得られるタイミングが検知されるために、 パルス発生回路 1 3 0からの発光開始信号 S 1と発光タイミング (出力信号の立上りタイ ミングと等価) までの遅れ時間 A tが、 時間差 tの計測に含まれないの で、 距離の測定精度が向上する。  As described above, in the laser range finder 100 of the present embodiment, the timing at which a constant light output (P 01) is obtained from the semiconductor laser 112 is detected by the operation of the light emission detection circuit 140. Therefore, the delay time A t between the light emission start signal S 1 from the pulse generation circuit 130 and the light emission timing (equivalent to the rising timing of the output signal) is not included in the measurement of the time difference t. Measurement accuracy is improved.
すなわち、 半導体レーザ 1 1 2の一方の端子の電圧をモニタし、 その 電流電圧特性、 電流光出力特性を利用して、 半導体レーザ 1 1 2の発光 タイミング検出しているため、 実際の発光パルスを検出しなくとも、 当 該発光タイ ミングを高速に、 かつ、 高精度に検出可能となる。  In other words, the voltage of one terminal of the semiconductor laser 112 is monitored, and the light emission timing of the semiconductor laser 112 is detected using the current-voltage characteristics and the current light output characteristics. Even without detection, the light emission timing can be detected at high speed and with high accuracy.
従って、 発光開始信号発生のタイ ミングから半導体レーザ 1 1 2の発 光夕イ ミングまでに時間遅れがあっても、 発光夕イミングから受光タイ ミングまでの時間差の計測を誤差なく高精度に行うことができ、 レーザ 測距装置 1 0 0による測距の精度を向上することができる。  Therefore, even if there is a time delay between the timing of generation of the light emission start signal and the timing of light emission of the semiconductor laser 112, the measurement of the time difference from the timing of light emission to the timing of light reception should be performed with high accuracy without error. The accuracy of the distance measurement by the laser distance measuring device 100 can be improved.
尚、 本発明の実施の形態では、 駆動回路及びスィッチに関する具体的 な開示はしていないが、レーザ光の発生に用いられる一般的な駆動回路、 パルス発生回路に本発明を適用できることはいうまでもない。 Note that, in the embodiment of the present invention, specific examples of the drive circuit and the switch are described. Although no specific disclosure is made, it goes without saying that the present invention can be applied to a general driving circuit and a pulse generating circuit used for generating laser light.
又、 上記した実施の形態では、 レーザ測距装置 1 0 0において、 半導 体レ一ザ 1 1 2の発光タイミングを検知する例をあげて説明したが、 他 の発光素子 (例えば、 L E D ) の発光タイミングの検出にも本発明は適 用可能である。 産業上の利用可能性  Also, in the above-described embodiment, an example has been described in which the laser ranging device 100 detects the light emission timing of the semiconductor laser 112, but other light emitting elements (for example, LEDs) The present invention can be applied to the detection of the light emission timing. Industrial applicability
本発明は、 発光素子の発光タイミングを計測して計時を行う計時装置 や、 距離測定に使用できる。  INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a time measuring device for measuring the light emission timing of a light emitting element to measure time, or for distance measurement.

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
1 . 発光素子に印加された電圧を検出し、 該検出された電圧が所定電 圧に達したタイ ミングを、 前記発光素子の発光タイミングとすることを 特徴とする発光素子の発光タイミング検出方法。 1. A method for detecting a light emission timing of a light emitting element, comprising detecting a voltage applied to the light emitting element, and setting a timing at which the detected voltage reaches a predetermined voltage as a light emission timing of the light emitting element.
2 . 発光素子と、前記発光素子に印加される電圧を検出する検出部と、 検出された電圧が所定電圧に達したタイ ミングを、 前記発光素子の発光 タイミングとする発光夕イミング検出部とを備えていることを特徴とす る発光タイ ミング検出器。  2. A light-emitting element, a detection unit that detects a voltage applied to the light-emitting element, and a light-emission timing detection unit that sets a timing at which the detected voltage reaches a predetermined voltage as a light-emission timing of the light-emitting element. An emission timing detector characterized by being provided.
3 . 供給される電圧が所定値を超えたときに一定の光出力のパルス状 の光信号を発生させる発光素子と、 前記一定の光出力のパルス状の光信 号を目的物に照射する照射部と、 前記発光素子に供給される電圧を検出 する電圧検出部と、 前記目的物から反射されたパルス状の光信号を検知 する受光素子と、 前記電圧検出部によって検出された電圧が所定値に達 した時点から、 前記パルス状の光信号が検知されるまでの時間を測定す る計時部と、 前記計時部によって測定された時間と前記パルス状の光信 号の速度とに基づいて前記目的物までの距離を算出する距離演算部とを 備えていることを特徴とする測距装置。 3. A light emitting element that generates a pulsed optical signal with a constant light output when the supplied voltage exceeds a predetermined value, and an irradiation unit that irradiates the target with the pulsed optical signal with a constant light output. A voltage detector that detects a voltage supplied to the light emitting element; a light receiving element that detects a pulsed optical signal reflected from the object; and a voltage detected by the voltage detector that has a predetermined value. A timing unit for measuring a time from when the pulsed optical signal is detected until the pulsed optical signal is detected, and the target object based on the time measured by the timing unit and the speed of the pulsed optical signal. A distance calculating unit for calculating a distance to the distance measuring device.
4 . パルス状の光信号を発生させる発光素子と、 前記光信号を目的物 に照射する照射部と、 前記発光素子に供給される電圧を検出する電圧検 出部と、 前記目的物から反射された光信号を検知する受光素子と、 前記 電圧部により検出された電圧が所定値に達した時点から、 前記目的物か ら反射された光信号が検知されるまでの時間を測定する計時部と、 前記 計時部により測定された時間と前記光信号とに基づいて、 前記目的物ま での距離を算出する距離演算部とを備えていることを特徴とする測距装  4. A light emitting element that generates a pulsed optical signal, an irradiator that irradiates the target with the optical signal, a voltage detector that detects a voltage supplied to the light emitting element, and a light that is reflected from the target. A light receiving element for detecting the optical signal that has been detected, and a timer for measuring the time from when the voltage detected by the voltage unit reaches a predetermined value to when the optical signal reflected from the object is detected. A distance calculating unit that calculates a distance to the target object based on the time measured by the timer unit and the optical signal.
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