JPH0266484A - パルスレーザ測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はパルスレーザを用いた測距装置に係夛、特にパ
ルスレーザ光の往復時間を計時することによって距離を
計測するパルスレーザ測距装置に関するものである。

〔従来の技術〕

この種のパルスレーザ測距装置は、単一短パルスレーザ
光を測距対象物に照射し、その反射光を検出する。その
レーザ光送信時と反射光受信時の時間間隔が光の往復時
間であることからこの計時によって距離を計測する。

そして、測距対象物から反射して測距装置に捕捉された
反射光は減衰してノイズを含んでいるので、ノイズによ
る誤測距を避けるため、受信回路に閾値を設定した波高
弁別器を用いて波形整形した信号のみ取シ出す必要があ
る。

従来のこの種のパルスレーザ測距装置は、このような処
理回路を送信および受信回路にもち、各々波高弁別され
た立ち上がシ点の時間間隔を計時していた。

この従来のパルスレーザ測距装置の一例を第３図に示し
説明する。

図において、３１は短パルスレーザ光を発生するレーザ
装置、３２はビームスグリツタ、３３は測距対象物、３
４は光減衰器、３５は送信用光電変換器、３６は受信光
学系、３Ｔは受信用光電変換器、３８．３９は波高弁別
波形整形回路、４０はカウンタ回路、４１はクロック回
路である。

つぎに動作について説明する。

まず、レーザ装置３１で発生した短パルスレーザ光はビ
ームスプリッタ３２によシ測距対象物３３に向けて投射
されると同時に光減衰器３４を透過して送信用光電変換
器３５に入力し送光信号になる。この送光信号は波高弁
別波形整形回路３８で整形され、カウンタ回路４０に供
給される。

一方、測距対象物３３からの反射光は受信光学系３６に
よって集められる。集められた反射光は受信用光電変換
器３７に入力し、受光信号になる。

この受光信号は波高弁別波形整形回路３９で整形され、
カウンタ回路４０に供給される。

つぎにカウンタ回路４０はクロック回路４１よシクロツ
クパルスの供給を受け、各波高弁別波形整形回路３８．
３９から入力したパルスの立ち上がシタイミングの時間
をカウントし、おのおの波高弁別された立ち上がυ点の
時間間隔を計時する。

このカウントされた時間データは測距対象物３３までの
距離の光の往復時間に和尚するので、測距対象物３３ま
での距離データとすることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のパルスレーザ測距装置は、送光信号およ
び受光信号の波高弁別された立ち上がシ点の時間間隔を
計時している。そして、パルスレーザの時間波形は通常
ガウシアン型をしているので、波高弁別器の閾値がどの
強度のレベルで波高弁別するかで、整形波形の立ち上が
る点が決まる。

ここで、波高弁別器の閾値はノイズから分離できる一定
値にされ、送信光強度もこれに応じた一定値に設定され
るが、受信光は測距対象物までの距離や途中の大気の透
過率、測距対象物のレーザ光反射率によシ大きく変化す
る。そして、受信光強度が大きい場合は、波高弁別され
たあとの立ち上が９点は、レーザ光時間波形のうちで強
度の小さいレベルでも波高弁別器の閾値に達するため、
レーザ光時間波形のうち早い時点で立ち上がる。しかし
、受信強度が小さい場合には、レーザ光時間波形のうち
の最大強度のレベルで閾値に達するため、時間波形のほ
ぼ中央で立ち上がる。この態様を第４図のタイムチャー
トに示す。

この第４図において、（ａ）は送光信号を示したもので
あシ、（、）は受光信号を示したものである。そして、
ＶＴｈは弁別閾値を示す。

すなわち、測距対象物の条件や、大気の状態で受信強度
が変動し、この結果計時がこれらの変動によって変化す
るためこの種のパルスレーザ測距装置の測距精度は、測
距に用いるパルスレーザ光の立ち上がシから最大レベル
に達するまでの時間・すなわち、立ち上がシ時間によっ
て定まる。したがって、測距精度が低精度であるという
課題があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のパルスレーザ測距装置は、パルスレーザ光の往
復時間を計時することにより距離を計測するレーザ測距
装置において、おのおの異なった光減衰量を有する複数
の光減衰器と、この複数の光減衰器と一対になりその光
減衰器を通過してくる反射光を受信する複数の光電変換
器と、この複数の光電変換器から出力される信号のうち
最も適切な信号を選択する適訳回路を有するものである
。

〔作用〕

本発明においては、測距対象物からの反射光を複数の異
なった強度で受信し、最も適切な信号を選択する。

〔実施例〕

以下、図面に基づき本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明によるパルスレーザ測距装置の一実施例
を示すブロック図である。

図において、１は短パルスレーザ光を発生するレーザ装
置、２はビームスプリッタ、３は測距対象物、４は光減
衰器、５は送信用光電変換器、６は受信光学系、７は受
信用光電変換器、８，９はビームスグリツタ、１０．１
１はおのおの異なった光減衰量を有する光減衰器、１２
．１３はこの光減衰器１０．１１と一対になりその光減
衰器１０゜１１を通過してくる反射光を受信する受信用
光電変換器、１４．１５，１６．１７は波高弁別波形整
形回路、１８は受信用光電変換器７，１２．１３から出
ヵされる信号のうち最も適切な信号を選択する選択回路
、１９はカウンタ回路、２０はクロック回路である。

第２図は第１図の動作説明に供するタイムチャートで、
（、）は送光信号を示したものであシ、（ｂ）は光減衰
量の最も少ない受光信号、（Ｃ）は光減衰量が中程度の
受光信号、（ｄ）は光減衰量が最も大きい受光信号を示
したものである。そして、ＶＴｈは弁別閾値を示す。

つぎに第１図に示す実施例の動作を第２図を参照して説
明する。

まず、レーザ装置１で発生した短パルスレーザ光はビー
ムスグリツタ２によシ、測距対象物３に向けて投射され
ると同時に光減衰器４を透過して送信用光電変換器５に
はいυ送光信号になる。第２図の（、）の波形がこの送
光信号である。

一方、測距対象物３からの反射光は、受信光学系６によ
って集められる。集められた反射光は受信用光電変換器
７にはいるが、途中その一部はビームスプリッタ８およ
び９によυ分離され、光減衰器１０および１１を透過し
てそれぞれ受信用光電変換器１２および１３にはいる。

この中で光減衰器１０は減衰量が非常に大きく、光減衰
器１１の光減衰量が中程度とすると、受信用光電変換器
７．１２および１３にはいる受信光はそれぞれ相対的に
非常に犬、中、非常に小というととＫなる。

ζこで、短パルスレーザ光の時間波形は第２図の６）に
示すようにガウシアン形であるので、測距対象物３から
の反射光も同様の波形になる。したがって、反射光を受
信する時、受信光量が大きい場合と、小さい場合を受信
用光電変換器で受信し、一定の弁別閾値ｖ’ｒｈをもつ
波高弁別波形整形回路で波形整形した後で比較してみる
と、受信光量が大きい場合は整形波形の時間幅が広く、
受信光量が小さい場合は整形波形の時間幅が狭い。これ
を第２図（ｂ）　、　（ｅ）　、　（ｄ）で示す。

つぎに、送信用光電変換器５よシ得られた送光信号は波
高弁別波形鼓形回路１４で整形され、整形波形の立ち下
がシでカウンタ回路１９のスタート入力へはいる。

一方、受信用光電変換器Ｔ、１２および１３よシ得られ
た受光信号はおのおの波高弁別波形整形回路１５．１６
および１Ｔで整形される。そして、おのおのの波形整形
のうち整形波形の立ち下がシタイミングの最も早いタイ
ミングが選択回路１８で選択され、カウンタ回路１９の
ストップ入力へはいる。

この場合、検出された受信光のうち最も小さいものが整
形波形の時間幅が狭いため、整形波形の立ち下がυタイ
ミングが早くなシカウンタ回路１９のストップ入力へは
いることになる。

カウンタ回路１９はクロック回路２０よシクロツクパル
スの供給をうけスタート入力へはいったパルスの立ち下
がシタイミングとストップ入力へはいったパルスの立ち
下がシタイミングの間の時間をカウントする。そして、
カウントされた時間データは測距対象物３ｔでの距離の
光の往復時間に相当するので測距対象物３までの距離デ
ータとすることができる。第２図においては時間ｔに相
当する距離が計測される。

パルスレーザ測遠機の場合、反射光の光量は、測距対象
物までの距離、測距対象物の反射率、大気の透過率によ
シ非常に大きく変動する。

この第１図に示す実施例において、反射光量が非常に大
きいときは、受信用光電変換器７，１２および１３で受
信されるが、光減衰量が非常に大きい光減衰器１０を通
過した受信光を検出する受信用光電変換器１２が最も小
さい受信信号を出力し、カウンタ回路１９のストップ入
力へはいることになる。

そして、反射光量が非常に小さいときは、受信用光電変
換器１２および１３は光減衰器１０および１１がそれぞ
れはいって受信光を減衰させているので、受信光は検出
されず、受信用光電変換器７で受信される。このときは
反射光量がもともと小さいので受光信号も小さい。

また、反射光量が非常に大きくもなく、非常に小さくも
ない場合には、受信用光電変換器１２では検出されず、
受信用光電変換器７および１３で受信されるが光減衰器
１１で減衰した受信光を受信する受信用光電変換器１３
が最も小さい受光信号を出力し、カウンタ回路１９のス
トップ入力へはいることになる。

これらの受信光強度と測距計時のタイミングを第２図に
示す。

すなわち、この第１図に示す実施例では、反射光量の大
きな変動があってもほぼ同一レベルの受光信号を選択で
きることで、レーザパルスの立ち上がシ時間に起因する
測距誤差を小さくすることがてきる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、測距対象物からの反射光
を複数の異なった強度で受信し、最も適切な信号を選択
することにより、パルスレーザ波形の立ち上がり時間に
よシ定まる測距精度をよυ高精度にすることができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパルスレーザ測距装置の一実施例
を示すブロック図、第２図は第１図の動作説明に供する
タイムチャート、第３図は従来のパルスレーザ測距装置
の一例を示すブロック図、第４図は第３因の動作説明に
供するタイムチャートである。 １ｅ・・・レーザ装置、２・φ・・ビームスグリツタ、
３・・・・測距対象物、６・・・・受信光学系、７・・
・・受信用光電変換器、８，９・・φ・ビームスプリッ
タ、ｌ、１１・・・・光減衰器、１２．１３−・・Φ受
信用光電変換器、１８・・・拳選択回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パルスレーザ光の往復時間を計時することにより距離を
   計測するレーザ測距装置において、おのおの異なつた光
   減衰量を有する複数の光減衰器と、この複数の光減衰器
   と一対になり該光減衰器を通過してくる反射光を受信す
   る複数の光電変換器と、この複数の光電変換器から出力
   される信号のうち最も適切な信号を選択する選択回路を
   有することを特徴とするパルスレーザ測距装置。