JP2003270346A - パルス信号生成回路および距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生成するパルス信号のタイミングが入力信号
の振幅の変動の影響を受けないパルス信号生成回路を提
供し、また、精度の高い距離測定を可能とした距離測定
装置を提供すること。 【解決手段】測定対象物にレーザパルス光を照射し、反
射してくるパルス光を受光してその受光信号を入力信号
Ｓ１０５とする。入力信号Ｓ１０５をディレイ４０１に
より半値幅分ディレイさせた信号Ｓ４０１を出力し、入
力信号Ｓ１０５を半値幅の２倍分ディレイさせた信号Ｓ
４０２を出力し、入力信号Ｓ１０５と信号Ｓ４０１との
出力レベルの交点を検出して受信タイミング信号１０６
の前側エッジを生成し、信号Ｓ４０１と信号Ｓ４０２の
出力レベルの交点を検出して受信タイミング信号１０６
の後側エッジを生成して受信タイミング信号１０６を生
成する。レーザパルス光の照射により時間計測を開始
し、受信タイミング信号１０６により時間計測をストッ
プし、得られた光走行時間により測定対象物までの距離
を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力信号に対応す
るパルス信号を生成するパルス信号生成回路、および、
このパルス信号生成回路を使用し、光を用いて測定対象
物までの距離を測定する距離測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な測量機に用いる距離測定装置
は、１ｍ〜数ｋｍといった範囲の距離を精度５ｍｍ＋３
ｐｐｍ×Ｄ（Ｄは測定する距離）という高精度で測定す
る必要がある。この精度を劣化させる要因として受信信
号振幅の変動があげられる。この変動を吸収するための
方法として、微分回路による信号検出がある。パルス状
の受信信号を、定数を最適化した微分回路に通すと、パ
ルスのピークのタイミングで符号が反転する出力信号が
得られる。パルスの振幅が変化してもピーク位置のタイ
ミングは変化しないので、微分回路の出力のゼロクロス
を検出することにより、振幅変動による影響の少ないタ
イミング検出を行うことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この微分回路
による方式は微分回路の定数の最適化が難しく、また１
台の装置について最適化したとしても、装置によってパ
ルス幅の個体差があるため、同じ定数で全数の最適化を
行うと、振幅変動によるタイミングずれの影響が大きく
なるという問題点がある。

【０００４】本発明は、生成するパルス信号のタイミン
グが入力信号の振幅の変動の影響を受けないパルス信号
生成回路を提供し、また、精度の高い距離測定を可能と
した距離測定装置を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、入力
信号に対応するパルス信号を生成するパルス信号生成回
路に適用され、入力信号を、入力信号の信号幅以内の値
である第１の時間遅延させて第１の遅延信号を出力する
第１の遅延手段と、入力信号を、入力信号の信号幅の２
倍以内の値であり第１の時間より長い第２の時間遅延さ
せて第２の遅延信号を出力する第２の遅延手段と、入力
信号と第１の遅延信号と第２の遅延信号とに基づき、入
力信号と第１の遅延信号との出力レベルの交点を検出し
てパルス信号の前側エッジを生成し、第１の遅延信号と
第２の遅延信号の出力レベルの交点を検出してパルス信
号の後側エッジを生成してパルス信号を生成する交点検
出手段とを備えるものである。請求項２の発明は、請求
項１記載のパルス信号生成回路において、交点検出手段
は、入力信号が所定のレベル以上であることを検出した
ときに第１の信号をアクティブとして出力する第１のコ
ンパレータ手段と、第１の信号がアクティブとなったと
きにイネーブルとされ、イネーブルとされているときか
つ入力信号のレベルが第１の遅延信号のレベルより低い
とき第２の信号をアクティブとして出力する第２のコン
パレータ手段と、第２の信号がアクティブとなったとき
イネーブルとされ、イネーブルとされているときかつ第
１の遅延信号のレベルが第２の遅延信号のレベルより高
いときに第３の信号をアクティブとし、第１の遅延信号
のレベルが第２の遅延信号のレベルより低いときに第３
の信号を反転して出力する第３のコンパレータ手段とを
備え、第３のコンパレータ手段が出力する第３の信号を
パルス信号とするものである。請求項３の発明は、請求
項１または２記載のパルス信号生成回路において、第１
の時間は入力信号の振幅の約半分の値におけるパルス幅
に相当し、第２の時間は入力信号の振幅の約半分の値に
おけるパルス幅の約２倍に相当するとするものである。
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載
のパルス信号生成回路において、交点検出手段はＥＣＬ
素子を使用し、ＥＣＬ素子より出力されたパルス信号
を、ＥＣＬレベルからＴＴＬレベルに変換する変換手段
をさらに備えるとするものである。請求項５の発明は、
測距指令信号に基づき距離測定用光を目標物に向けて送
光する送光手段と、目標物で反射された距離測定用光を
受光して受光信号を出力する受光手段と、受光信号に基
づき時間計測終了信号を生成する時間計測終了信号生成
手段と、測距指令信号に基づき時間計測を開始し、時間
計測終了信号に基づき時間計測を終了し、送光から受光
までの光走行時間を計測する時間計測手段と、時間計測
手段により計測された光走行時間を取得し、取得した光
走行時間に基づいて目標物までの距離を演算する演算手
段とを備える距離測定装置に適用され、時間計測終了信
号生成手段は、請求項１から４のいずれか１項記載のパ
ルス信号生成回路を備え、パルス信号生成回路の入力信
号は受光信号に対応し、パルス信号生成回路のパルス信
号は時間計測終了信号に対応するものである。請求項６
の発明は、請求項５記載の距離測定装置を備えるもので
ある。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図を
用いて説明する。図１は、本発明の実施形態である距離
測定装置のブロック図である。本実施の形態の距離測定
装置は、パルス光を用いて測定対象物（目標物）までの
距離を測定するものである。この距離測定装置は、特
に、測定対象物までの距離や測定対象物方向の角度など
を測量する測量機に備えられる。

【０００７】ＣＰＵなどで構成される演算制御部１は、
オペレータ等からの測定指令信号に従い、時間計測部２
に測距指令信号Ｓ１０１を与える。時間計測部２は、送
光部３にパルス発光指令Ｓ１０２を与えると共に、時間
計測を開始する。時間計測部２は、時間計測の開始から
終了までの間基準クロックをカウントするカウンタと、
基準クロック間の時間を補間計算する積分回路（不図
示）を有する。積分回路は、基準クロック間において、
経過時間に応じた電圧信号を出力する。これらのカウン
タと積分回路などの組み合わせにより精密な時間が計測
される。

【０００８】送光部３は、例えば半導体レーザ駆動回路
３１、半導体レーザ３２、及び発光されたパルス光１０
３を送光する送光光学系３３を有する。送光光学系３３
中には、パルス光１０３を外部光路である測距光路１１
０と内部光路である基準光路１１１とに分割する光路分
割部３４が設けられている。光路分割部３４は、例えば
パルス光１０３の入射光路に４５°に配置された半透過
鏡で構成された光路分割部３４が設けられている。従っ
てパルス光１０３は、測距光路１１０に射出されるパル
ス光１０４と基準光路１１１に射出されるパルス光１０
５に分割される。

【０００９】また、送光光学系３３中には光路切り替え
部３６が備えられ、演算制御部１からの切り替え信号
（不図示）により、測距光路１１０または基準光路１１
１のどちらか一方を遮光する。基準光路１１１が遮光さ
れ、測距光路１１０よりパルス光が投光された場合に
は、測定対象物で反射され測距光路１１０を戻った反射
パルス光１０６が、受光部４内にある受光光学系４１ａ
に入射される。受光光学系４１ａに入射したパルス光１
０６は、光量調整フィルタ４４、受光光学系４１ｂを経
由してＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）等の受
光素子４２に集光され、光電変換される。

【００１０】一方、測距光路１１０が遮光された場合に
は、基準パルス光１０５が基準光路１１１に送光され、
減光フィルタ３５で光量を所定のレベルに減衰され、光
量調整フィルタ４４を介して受光部４内の受光光学系４
１ｂに至る。受光光学系４１ｂは、入射光軸に対して４
５°に配置された半透過鏡４３を備え、基準パルス光１
０５も反射パルス光１０６と同じ光軸に導かれ、受光素
子４２に集光され、光電変換される。

【００１１】ＡＰＤ４２の出力である受信パルス信号Ｓ
１０４は、信号増幅部５により増幅され、増幅された受
信パルス信号Ｓ１０５が受信タイミング検出部６に供給
される。受信タイミング検出部６は、コンパレータ部６
１とレベル変換部６２とで構成され、入力の受信パルス
信号Ｓ１０５に対して、振幅が変動した場合にも時間的
に安定な受信タイミング信号Ｓ１０６を時間計測部２に
出力する。受信タイミング検出部６の詳細な動作につい
ては後述する。

【００１２】時間計測部２は、パルス発光指令Ｓ１０２
から受信タイミング信号Ｓ１０６までの時間（パルス光
走行時間）を計測し、時間データＳ１１２を演算制御部
１に送る。演算制御部１は、時間データＳ１１２と光速
をもとに被測定物までの距離を算出する。

【００１３】図２は、図１の装置による測距方法を説明
する図である。図２の（１）と（２）は、基準光路１１
１を選択した場合のパルス発光指令Ｓ１０２と受信タイ
ミング信号Ｓ１０６との関係を示す。また、（３）と
（４）は、測距光路１１０を選択した場合のパルス発光
指令Ｓ１０２と受信タイミング信号Ｓ１０６との関係を
示す。

【００１４】図１に戻り、実際の測距シーケンスについ
て説明する。演算制御部１は、距離測定の前に測距光路
１１０からの受信信号レベルの確認を行う（光量平衡処
理）。まず、演算制御部１は、ゲインコントロール信号
Ｓ１０８より増幅部５のゲインを最小にし、駆動信号Ｓ
１０９により駆動部４５を介して光量調整フィルタ４４
を基準光路１１１、測距光路１１０で共に透過率最大と
なるように設定する。光量調整フィルタ４４は、１枚の
フィルタに対して基準光路１１１の光が通る部分と測距
光路１１０の光が通る部分と別々になっており、基準光
路１１１の光を減衰させる場合には測距光路１１０の光
は開放のまま変化せず、測距光路１１０の光を減衰させ
る場合には基準光路１１１の光は開放のまま変化しない
ように構成されている。

【００１５】次に、光路切り替え部３６を基準光路１１
１側開放とし、演算制御部１は増幅部５の出力Ｓ１０５
をレベル検出部７でピークホールドした受信レベル信号
Ｓ１０７を読み込む。このとき基準光路１１１の受信レ
ベルＳ１０７は、所定のレベルになるようにあらかじめ
減光フィルタ３５で調整されている。次に、光路切り替
え部３６を測距光路１１０側開放とし、被測定物からの
受信信号レベルを同様にＳ１０７を読み込むことにより
測定する。

【００１６】被測定物からの受信信号レベルの方が基準
光路１１１の信号レベルより大きい場合には、駆動信号
Ｓ１０９、駆動部４５を介して光量調整フィルタ４４の
測距光路１１０の光量を減衰させて、２つの光路の信号
レベルが等しくなるように調整する。また、被測定物か
らの受信信号レベルの方が基準光路１１１の信号レベル
より小さい場合には、ゲインコントロール信号Ｓ１０８
を介して増幅部５のゲインを上げ、被測定物からの受信
信号レベルを基準光路１１１の信号レベルに等しくす
る。この場合、増幅部５のゲインを上げたことで基準光
路１１１の信号レベルが上がっているので、駆動信号Ｓ
１０９、駆動部４５を介して光量調整フィルタ４４の基
準光路１１１の光量を減衰させて、２つの光路の信号レ
ベルが等しくなるように調整する。演算制御部１は、２
つの光路の信号レベルが等しくなった後に測距動作に入
る。

【００１７】光路切り替え部３６で基準光路１１１側を
開放とし、パルス光１０３を基準光路１１１に送光す
る。減光フィルタ３５で所定の光量に減衰された基準パ
ルス光１０５が、受光部４、増幅部５、受信タイミング
検出部６を経て時間計測部２へ受信タイミング信号Ｓ１
０６として送られる。前述のように時間計測部２は、パ
ルス発光指令Ｓ１０２から受信タイミング信号Ｓ１０６
までの時間Ｓ１１２を計測し、演算制御部１は、その計
測時間Ｓ１１２と光速をもとに基準光路１１１での測定
距離Ｌrefを求める。

【００１８】次に、光路切り替え部３６で測距光路１１
０側を開放とし、パルス光１０３を測距光路１１０に送
光する。被測定物で反射した反射パルス光１０６は、測
距光路１１０を戻り、受光部４で検出され、基準光路の
場合と同様に受信タイミング信号Ｓ１０６が時間計測部
２に送られ、演算制御部１内で測距光路での測定距離Ｌ
sが求められる。演算制御部１は、測距光路での測定距
離Ｌsから基準光路での測定距離Ｌrefを引くことによ
り、電気系回路の温度等による変動による誤差要因をキ
ャンセルし、正確な被測定物までの距離Ｌを算出する。

【００１９】図３は、図１に示した本実施の形態の距離
測定装置における測距光路１１０、基準光路１１１、及
び、送光部３、受光部４の構成の詳細を示す図である。
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で平行光束となり、半透過プリズム３０２
（光路分割部３４に相当）に入射する。半透過プリズム
３０２は、例えば透過Ｔ：反射Ｒの比がＴ：Ｒ＝１：９
９の特性を有し基準光路１１１側へ送光される基準パル
ス光は大きく減衰される。

【００２０】光路切り替え部３６により基準光路１１１
が選択されているときには、基準パルス光はミラー３１
３で反射し、減光フィルタ３５、光量調整フィルタ４４
を通り、半透過プリズム３１１（半透過鏡４３に相当）
に入射する。基準パルス光は、半透過プリズム３１１で
反射した後、リレーレンズ３１２を介してＡＰＤ４２で
受光される。

【００２１】一方、光路切り替え部３６により測距光路
１１０が選択されているときには、半透過プリズム３０
２で反射されて測距光路１１０側に送光されたパルス光
は、コリメータレンズ３０４からミラー３０５、対物レ
ンズ３０６を介して測定対象物に向けて測距パルス光１
０４として送光される。測定対象物で反射して戻ってき
た反射パルス光１０６は、対物レンズ３０６で受光さ
れ、ダイクロイックミラー３０７を介して光ファイバ３
０９に入射する。

【００２２】上記のダイクロイックミラー３０７は、赤
外光を反射し、可視光を透過する特性を有する。光ファ
イバ３０９に入射した反射パルス光１０６は、光ファイ
バ３０９の他端部に配置されたコリメータレンズ３１０
で平行光とされた後、光量調整フィルタ４４により基準
光路を通る基準パルス光と等しい光量に減衰されて、ミ
ラー３１７で反射され、半透過プリズム３１１、コリメ
ータレンズ３１２を介してＡＰＤ４２で受光される。

【００２３】ここで、光量調整フィルタ４４は、基準パ
ルス光及び測距パルス光の通過位置において、その透過
率が円周方向でそれぞれ所定の勾配で徐々に変化する円
盤状フィルタであり、その中心を駆動部（駆動モータ）
４５で回転駆動される。また、フィルタ上における基準
パルス光の通過位置と測距パルス光の通過位置は、それ
ぞれ別の半径の円周上にあり、基準光路の濃度勾配が徐
々に変化する位置では測距光路の透過率は最大で一定と
なり、逆に測距光路の濃度勾配が徐々に変化する位置で
は基準光路の透過率は最大で一定となる。

【００２４】図３には、さらに測定対象物の方向に送
光、受光光学系の光軸を一致させる為の視準光学系が示
されている。すなわち、オペレータ３２１に対して、接
眼レンズ３２０、レチクル３１９、正立プリズム３１
８、合焦レンズ３０８及び対物レンズ３０６により視準
光学系が構成される。ダイクロイックミラー３０７は、
可視光を透過する特性を有する。本実施の形態において
は、視準光学系及び送光光学系、受光光学系は全て同一
の光軸上に構成される。

【００２５】次に、図４のブロック図及び図５のタイミ
ングチャートに従って本実施の形態による受信タイミン
グ検出部６の詳細について説明する。図４は、受信タイ
ミング検出部６のブロック図である。図５は、図４のブ
ロック図におけるタイミングチャートである。図４にお
ける前段のコンパレータ部６１は、２つのディレイ（遅
延素子）４０１、４０２および３つのコンパレータ４０
３、４０４、４０５で構成される。ディレイ４０１、４
０２は、コイルやコンデンサなどから構成されるパッシ
ブディレイラインを使用する。なお、アクティブディレ
イラインなどのその他のディレイ素子を使用するように
してもよい。

【００２６】高精度化のためには、入力のパルス信号の
パルス幅は狭い程望ましく、１０ｎｓ以下のパルス幅に
なると、コンパレータはＥＣＬタイプを使用することが
望ましい。本構成例は、ＥＣＬタイプのコンパレータを
使用することを前提としており、そのため出力信号をＴ
ＴＬレベルに変換するためのレベル変換部６２が接続さ
れている。

【００２７】次にコンパレータ部６１の動作を説明す
る。受信パルス信号Ｓ１０５がコンパレータ４０３に入
力されると、この信号レベルが所定のスレッショルドを
越えた時点でコンパレータ４０４に出力Ｓ４０３を出
し、コンパレータ４０４はこの信号によりラッチモード
からコンパレートモードへと変化し、同時に出力Ｓ４０
４がレベルＨからレベルＬへと変化する。ラッチモード
とは出力状態を保持するモードであり、コンパレートモ
ードとはコンパレート動作を行うモードである。言い換
えれば、出力Ｓ４０３がアクティブ（レベルＨ）となっ
たとき、コンパレータ４０４はイネーブルとなりコンパ
レート動作を行う。

【００２８】コンパレータ４０４の２つの入力のうちの
Ｓ４０１は、Ｓ１０５をおよそパルスの半値幅（振幅の
約半分の値におけるパルス幅）だけディレイ４０１で遅
らせた信号であり、２つの信号はクロスポイントのタイ
ミングで大小関係が逆転し、出力Ｓ４０４はこのタイミ
ングでレベルＬからレベルＨへと変化する。

【００２９】コンパレータ４０５は、出力Ｓ４０４の立
ち上がりエッジによりラッチモードからコンパレートモ
ードになり、同時に出力Ｓ４０５が、レベルＬからレベ
ルＨへと変化する。コンパレータ４０５の入力のうちの
Ｓ４０２は、Ｓ１０５をディレイ４０１の遅延時間のお
よそ２倍の遅延時間に設定されたディレイ４０２で遅ら
せた信号であり、２つの入力Ｓ４０１とＳ４０２は、ク
ロスポイントのタイミングで大小関係が逆転し、出力Ｓ
４０５はこのタイミングでレベルＨからレベルＬへと変
化する。

【００３０】なお、受信パルス信号Ｓ１０５が所定のス
レッショルドより小さくなった時点で、出力Ｓ４０３は
レベルＨからレベルＬへ変化する。ただし、この所定の
スレッショルドは、クロスポイントの変動するレベルよ
りも十分小さな値を設定しておけばよい。

【００３１】以上により、図５に示すように、コンパレ
ータ４０５の出力Ｓ４０５は、元のパルス信号Ｓ１０５
に対して遅延時間の異なる２つのディレイで遅らせたパ
ルス信号により発生する２つのクロスポイントにより論
理が反転する信号となる。すなわち、元のパルス信号Ｓ
１０５と出力Ｓ４０１のレベルが交差する点（交点）で
出力Ｓ４０５のアクティブパルス信号の前側エッジが生
成され、出力Ｓ４０１と出力Ｓ４０２のレベルが交差す
る点（交点）で出力Ｓ４０５のアクティブパルス信号の
後側エッジが生成される。この出力Ｓ４０５のアクティ
ブパルス信号が受信タイミング信号Ｓ１０６となる。

【００３２】ここで、本実施の形態において、クロスポ
イントにより受信タイミング信号Ｓ１０６を生成してい
る理由について説明する。図６は、受信パルス信号をあ
るスレッショルドレベルで検出したときの受信タイミン
グの変化を示す図である。受信パルス信号の振幅が、温
度やその他の環境変化により、実線の振幅レベルから上
下の破線のレベルに変化したとき、受信タイミング信号
は図６に示すようにδｔだけ前後に変動することがわか
る。この信号をそのまま受信タイミング信号として使用
したのでは、受信タイミングに変動が生じ、精度の高い
測定が達成できない。そこで、本実施の形態では、この
変動を吸収するための方法として、クロスポイントによ
りパルス信号を生成する。

【００３３】例えば、コンパレータ４０４を例に考えて
見る。図７は、コンパレータ４０４に入力する受信パル
ス信号Ｓ１０５と受信パルスＳ１０５をディレイ４０１
で遅らせた信号Ｓ４０１の信号波形を示す図である。図
６に示す通り、受信パルス信号Ｓ１０５と信号Ｓ４０１
の振幅が変動しても、クロスポイントのタイミングは変
動しないことが分かる。これにより、環境変化に影響を
受けないタイミングを取得することができる。

【００３４】１つのクロスポイントにより、受信タイミ
ングの後部エッジが生成できれば、その後部エッジを時
間計測の基準にしていれば精度の高い測定が可能であ
る。しかし、本実施の形態では、上述した通り、コンパ
レータにはＥＣＬタイプを使用し、その出力信号をＴＴ
Ｌレベル（あるいはＣＭＯＳレベル）に変換するための
レベル変換部６２を使用している。図８は、ＥＣＬレベ
ルをＴＴＬレベルに変換する回路例である。このレベル
変換回路では、入力されたパルスはトランジスタのベー
ス容量の影響を受け、入力パルス幅が変化すると、後ろ
側エッジの遅延時間が変化する。

【００３５】例えば、図４のコンパレータ４０４の出力
Ｓ４０４を、そのままレベル変換回路６２を経由して受
信タイミング信号Ｓ１０６として利用する場合を想定す
ればよい。このような場合、出力Ｓ４０４の後部エッジ
はクロスポイントにより生成されているので、変動の受
けないタイミングで生成されるが、前部エッジはパルス
信号Ｓ１０５の振幅の影響を受けて変動する。すなわ
ち、出力Ｓ４０４は、後部エッジのタイミングは変動を
受けないがパルス幅は変動する。このような変動するパ
ルス幅をレベル変換部６２に入力すると、振幅変動に対
してクロスポイントは変化しなくても、最終的なＴＴＬ
出力信号の後部エッジのタイミングは変化してしまうこ
とになる。

【００３６】そこで、本実施の形態では前述したよう
に、パルス幅においても変動を受けないように、受信タ
イミング信号の前部エッジおよび後部エッジの両方おい
て、クロスポイントによりタイミングを生成するように
している。これにより、図８のようなレベル変換回路を
使用するような場合であっても、タイミング的に安定な
受信タイミング信号Ｓ１０６を出力することができる。

【００３７】以上により、受信信号の振幅が変動して
も、タイミング的に安定した受信タイミング信号Ｓ１０
６を生成することができ、ひいては、精度の高い距離測
定が可能となる。また、微分回路を使用する場合に比べ
て、回路定数のばらつきの影響を受けにくく、構成部品
の選定が容易となり、製造工程も容易となる。その結
果、部品コストや製造コストも安くなる。

【００３８】上記の実施の形態では、測量機における距
離測定装置の例を説明したが、この内容に限定する必要
はない。入力信号に対応するパルス信号を生成する場合
に、入力信号の振幅の変動の影響を受けないタイミング
でパルス信号を生成する必要があるあらゆる用途に適用
することができる。また、距離測定装置においては、測
量機に搭載されるものに限定する必要はない。例えば、
車両の車間距離を測定するような装置にも使用すること
ができる。すなわち、目標物までの距離を測定する必要
があるあらゆる用途に適用することができる。

【００３９】上記の実施の形態では、信号Ｓ１０５をお
よそパルスの半値幅（振幅の約半分の値におけるパルス
幅）だけディレイ４０１で遅らせ、さらに信号Ｓ１０５
をパルスの半値幅の２倍だけディレイ４０２で遅らせる
例を説明したが、この内容に限定する必要はない。信号
Ｓ１０５のパルス幅以内の値でクロスポイントが検出で
きる範囲で可変してもよい。

【００４０】上記の実施の形態では、信号Ｓ１０５をデ
ィレイ４０１およびディレイ４０２に入力し、ディレイ
４０２はディレイ４０１に対し約２倍のディレイ値が設
定されている例を説明したが、この内容に限定する必要
はない。ディレイ４０１とディレイ４０２は同じディレ
イ値をもつものを使用し、ディレイ４０１の出力をディ
レイ４０２に入力するようにしてもよい。

【００４１】上記の実施の形態では、コンパレータ４０
３〜４０５にＥＣＬ素子を使用する例を説明したが、こ
の内容に限定する必要はない。ＴＴＬやＣＭＯＳなどの
他のテクノロジーの素子であってもよい。レベル変換回
路を使用しない場合でも本発明は適用することができ
る。

【００４２】上記の実施の形態では、パルスレーザ光の
例を説明したが、この内容に限定する必要はない。目標
物に対しねらいを定めて照射することが可能であり、そ
の光が目標物から反射するときに受光素子で受光できる
ような光であればどのようなものでもよい。

【００４３】上記の実施の形態では、信号がＧＮＤに対
してハイレベルの場合をアクティブである、いわゆる正
論理で説明をしたが、この内容に限定する必要はない。
信号が一定のレベルに対してＧＮＤレベルをアクティブ
とする、いわゆる負論理で回路等を構成する場合にも適
用できる。すなわち、本明細書では、説明の便宜上正論
理を使用して発明を表しているが、本発明は正論理およ
び負論理の両方で構成されるものを含むものである。

【００４４】上記の実施の形態では、２入力のレベルを
比較するのにコンパレータを使用する例で説明をした
が、この内容に限定する必要はない。すなわち、２入力
のレベルを比較し、その比較結果に応じた信号を出力す
ることが可能な回路、素子等であればどのようなもので
もよい。本明細書では、これらをコンパレータ手段と言
う。

【００４５】本明細書で、送光とは、光を送り出すこ
と、照射すること、出射することなどを意味する。

【００４６】上記では、種々の実施の形態および変形例
を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるもの
ではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるそ
の他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

【００４７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成して
いるので、例えば、入力信号の振幅が変動しても、入力
信号に対応するパルス信号を安定したタイミングで生成
することが可能となる。また、このようなパルス信号生
成回路を距離測定装置に使用すると、低コストで精度の
高い距離測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態である距離測定装置のブロッ
ク図である。

【図２】図１の装置による測距方法を説明する図であ
る。

【図３】測距光路、基準光路、送光部、受光部の構成の
詳細を示す図である。

【図４】受信タイミング検出部のブロック図である。

【図５】図４のブロック図におけるタイミングチャート
である。

【図６】受信パルス信号をあるスレッショルドレベルで
検出したときの受信タイミングの変化を示す図である。

【図７】受信パルス信号Ｓ１０５とディレイで遅らせた
信号Ｓ４０１の信号波形を示す図である。

【図８】ＥＣＬレベルをＴＴＬレベルに変換する回路例
である。

【符号の説明】

１ 演算制御部 ２ 時間計測部 ３ 送光部 ４ 受光部 ５ 信号増幅部 ６ 受信タイミング検出部 ６１ コンパレータ部 ６２ レベル変換部 ４０１、４０２ ディレイ ４０３〜４０５ コンパレータ

フロントページの続き (72)発明者 渋谷 仁 東京都大田区南蒲田２丁目16番２号 株式 会社ニコンジオテックス内 Ｆターム(参考） 5J084 AA05 AD01 BA04 BA36 BB04 BB14 BB21 BB31 BB38 CA12 CA19 CA21 CA57 CA64 DA01 DA08 EA04 EA31 EA33

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号に対応するパルス信号を生成する
   パルス信号生成回路であって、 前記入力信号を、前記入力信号の信号幅以内の値である
   第１の時間遅延させて第１の遅延信号を出力する第１の
   遅延手段と、 前記入力信号を、前記入力信号の信号幅の２倍以内の値
   であり前記第１の時間より長い第２の時間遅延させて第
   ２の遅延信号を出力する第２の遅延手段と、 前記入力信号と前記第１の遅延信号と前記第２の遅延信
   号とに基づき、前記入力信号と前記第１の遅延信号との
   出力レベルの交点を検出して前記パルス信号の前側エッ
   ジを生成し、前記第１の遅延信号と前記第２の遅延信号
   の出力レベルの交点を検出して前記パルス信号の後側エ
   ッジを生成して前記パルス信号を生成する交点検出手段
   とを備えることを特徴とするパルス信号生成回路。
2. 【請求項２】請求項１記載のパルス信号生成回路におい
   て、 前記交点検出手段は、 前記入力信号が所定のレベル以上であることを検出した
   ときに第１の信号をアクティブとして出力する第１のコ
   ンパレータ手段と、 前記第１の信号がアクティブとなったときにイネーブル
   とされ、イネーブルとされているときかつ前記入力信号
   のレベルが前記第１の遅延信号のレベルより低いとき第
   ２の信号をアクティブとして出力する第２のコンパレー
   タ手段と、 前記第２の信号がアクティブとなったときイネーブルと
   され、イネーブルとされているときかつ前記第１の遅延
   信号のレベルが前記第２の遅延信号のレベルより高いと
   きに第３の信号をアクティブとし、前記第１の遅延信号
   のレベルが前記第２の遅延信号のレベルより低いときに
   第３の信号を反転して出力する第３のコンパレータ手段
   とを備え、 前記第３のコンパレータ手段が出力する前記第３の信号
   を前記パルス信号とすることを特徴とするパルス信号生
   成回路。
3. 【請求項３】請求項１または２記載のパルス信号生成回
   路において、 前記第１の時間は前記入力信号の振幅の約半分の値にお
   けるパルス幅に相当し、前記第２の時間は前記入力信号
   の振幅の約半分の値におけるパルス幅の約２倍に相当す
   ることを特徴とするパルス信号生成回路。
4. 【請求項４】請求項１から３のいずれか１項記載のパル
   ス信号生成回路において、 前記交点検出手段はＥＣＬ素子を使用し、 ＥＣＬ素子より出力された前記パルス信号を、ＥＣＬレ
   ベルからＴＴＬレベルに変換する変換手段をさらに備え
   ることを特徴とするパルス信号生成回路。
5. 【請求項５】測距指令信号に基づき距離測定用光を目標
   物に向けて送光する送光手段と、 前記目標物で反射された前記距離測定用光を受光して受
   光信号を出力する受光手段と、 前記受光信号に基づき時間計測終了信号を生成する時間
   計測終了信号生成手段と、 前記測距指令信号に基づき時間計測を開始し、前記時間
   計測終了信号に基づき時間計測を終了し、前記送光から
   前記受光までの光走行時間を計測する時間計測手段と、 前記時間計測手段により計測された光走行時間を取得
   し、取得した光走行時間に基づいて前記目標物までの距
   離を演算する演算手段とを備える距離測定装置であっ
   て、 前記時間計測終了信号生成手段は、請求項１から４のい
   ずれか１項記載のパルス信号生成回路を備え、 前記パルス信号生成回路の入力信号は前記受光信号に対
   応し、前記パルス信号生成回路のパルス信号は前記時間
   計測終了信号に対応することを特徴とする距離測定装
   置。
6. 【請求項６】請求項５記載の距離測定装置を備えたこと
   を特徴とする測量機。