JPH03130691A - 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、パルスレーザ光を用いて、目標までの距離を
測定するレーザ測距装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のレーザ測距装置の一例が第２図に示されている。

このレーザ測距装置のＱスイッチパルスレーザ発振器２
１は、パルス幅数ｎ秒から数十ｎ秒の極短パルスのレー
ザ光を発生する。半透明鏡２２は、大部分のレーザ光を
透過するが、一部の光を光検出器２３に送る。光検出器
２３において、レーザ光が発射された時に、そのパルス
レーザ光を電気パルス信号に変換して、パルスレーザ光
が発射されたタイミングを検知する。Ｑスイッチパルス
レーザ発振器２１の出力光の大部分は、送信光学系２４
に入射し、ビーム拡がり角を狭くされてから、測距目標
２５に送出される。

測距目標２５に照射された照射レーザ光２６は、その表
面で散乱される。散乱されたレーザの一部は、測距すべ
き空間を伝搬してから、受信光学系２７で集光される。

受光系２８において、レーザ光のみが光フィルターで選
択透過されて予め設定されているしきい値により、電気
パルス信号に変換され、レーザ光が受光されたタイミン
グが検知される。

測距カウンタ２９において、光検出器２３および受光系
２８の電気パルス信号により、パルスレーザ光発射と受
光のタイミング間の時間間隔を測定して、パルスレーザ
光がレーザ測距装置と測距目標２５とを往復する時間を
決定することにより、距離を求める。求められた距離の
値を表示回路３０で表示する。Ｑスイッチパルスレーザ
発振器２１と測距カウンタ２９と表示回路３０との動作
を、制御回路３１でタイミングを合わせて制御する。

このように、パルスレーザ光を用いる従来の方式のレー
ザ測距装置は、測距目標に再帰性反射体を置く必要が無
く、装置が簡単であって、測定に時間がかからないなど
の長所があり、数百ｍから１０ｋｍ程度の測距に非常に
便利なものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のレーザ測距装置において、手軽に使用で
きるようにするために、小型軽量にする必要がある。ま
た、使用できるＱスイッチレーザの出力エネルギー値に
限界があり、測距距離を大にするには受光系の感度を上
げ、電気パルス信号に変換する時のしきい値をできるだ
け低くする必要がある。しかし、受光系で発生する雑音
は受光系の検出器自体から生起するものだけでなく、太
陽光などの外来光に起因するものもあり、レベルが安定
しない。このため、しきい値は雑音の最大・レベルに合
わせて決定していた。従って、測距可能距離が低く押さ
えられているという欠点が有る。

本発明の目的は、このような欠点を除去し、太陽光の弱
い場合や夜間には、しきい値を低くすることが可能であ
り、より遠距離の測距が可能で性能を向上できるレベル
測距装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、パルスレーザ光を目標に送信すると同時にこ
のパルスレーザ光に対応する電気パルス信号を出力する
送信部と、目標で散乱したパルスレーザ光を受信して電
気パルス信号に変換する受信部と、ディジタルパルス信
号と前記送信部からの電気パルス信号とに基づいて目標
までの距離を計る測距部とを備えるレーザ測距装置であ
って、前記受信部からの雑音成分の変化に基づいて変化
するしきい値を生成する生成部と、 前記生成部からのしきい値により、前記送信部からの電
気パルス信号を選別して生成したディジタルパルス信号
を前記測距部に出力するコンパレータ部とを有すること
を特徴としている。

また、本発明において、前記生成部は、前記受信部から
の雑音成分を通過し、前記送信部が出力したパルスレー
ザ光に対応する、前記受信部からの電気パルス信号の通
過を阻止するアナログゲートと、 前記アナログゲートからの雑音成分の実効値を求め、こ
の実効値の直流電気信号を出力する変換器と、 前記変換器からの直流電気信号を所定のレベルまで増幅
し、しきい値として前記コンパレータ部に出力する直流
増幅部とを有するのが好適である。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。

第１図に示されるレーザ測距装置は、Ｑスイッチパルス
レーザ発振器１と、半透明鏡２と、光検出器３と、送信
光学系４と、受信光学系７と、受光系８と、アナログゲ
ート１２と、ｒｍｓ　（平方自乗平均）変換器１３と、
直流増幅器１４と、コンパレーク回路１５と、測距カウ
ンタ９と、表示回路１０と、制御回路１１とで構成され
ている。

このような構成のレーザ測距装置では、Ｑスイッチパル
スレーザ発振器１は、パルス幅の短いパルスレーザ光を
発生する。

半透明鏡２は、Ｑスイッチパルスレーザ発振器１からの
パルスレーザ光を透過して、送信光学系４へ送る。同時
に、半透明鏡２は、パルスレーザ光の一部を光検出器３
へ送る。

光検出器３は、半透明鏡２からのパルスレーザ光を電気
パルス信号に変換する。すなわち、パルスレーザ光が発
射された時に、そのパルスレーザ光を電気パルス信号に
変換して、パルスレーザ光が発射されたタイミングを検
知する。

送信光学系４は、半透明鏡２からのパルスレーザ光のビ
ーム拡がり角を狭くして、測距目標５に送出する。

受信光学系７は、測距目標５で散乱されたパルスレーザ
光の一部を集光する。

受光系８は、受信光学系７で集光されたパルスレーザ光
を受信電気パルス信号に変換する。また、受光系８は、
受信電気パルス信号以外にも、例えば受光系８自体の発
生する雑音や受信光学系７に入射する太陽光などに係る
雑音を雑音成分とする出力電圧を出力する。

アナログゲート１２は、Ｑスイッチパルスレーザ発振器
１が作動してから、受光系８の受信電気パルス信号を受
ける可能性がある時間はオフとなる。

また、それ以外の時間はオンとなる。これにより、アナ
ログゲート１２は光学系８からの出力電圧である雑音成
分をｒｍｓ変換器１３に送る。

ｒｍｓ変換器１３は、アナログゲート１２を通った受光
系７の出力電圧の中の交流成分のみをｒ　ｍ　ｓ値に変
換する。そして、ｒｍｓ値の直流電気信号を生成する。

直流増幅器１４は、ｒｍｓ変換器１３の出力であるｒｍ
ｓ値の直流電気信号を一定倍率に増幅し、しきい値とし
て送出する。

コンパレータ回路１５は、直流増幅器１４の出力レベル
をしきい値として、受信系８からの受信電気パルス信号
をデジタルパルス信号化する。

測距カウンタ９は、光検出器３からの電気パルス信号の
立上りでスタートして、コンパレータ回路１５から出力
されるディジタルパルス信号の立上りでストップして、
測距時間間隔を測定する。

表示回路１０は、測距カウンタ９で測定された測距時間
間隔から距離データに変換して表示する。

制御回路１１は、Ｑスイッチパルスレーザ発振器１と、
アナログゲート１２と、測距カウンタ９と、表示回路１
０とに接続され、これら各部位の動作タイミングを合わ
せて動作させる。

次に、このレーザ測距装置の動作について説明する。

Ｑスイッチパルスレーザ発振器１は、パルス幅が極めて
短いパルスレーザ光を発生する。半透明鏡２は、大部分
のパルスレーザ光を透過するが、一部の光を光検出器３
に送る。光検出器３は、パルスレーザ光が発射された時
に、そのパルスレーザ光を電気パルス信号に変換して、
パルスレーザ光が発射されるタイミングを検知する送信
パルス信号を発生する。

半透明鏡２を通過したパルスレーザ光、すなわちパルス
レーザ発振器１の出力光の大部分は送信光学系４に入射
し、ビーム拡がり角を狭くされてから測距目標５に送出
される。測距目標としては数百ｍから１０ｋｍぐらいま
での遠方のものを対象とする。

測距目標５に照射された照射レーザ光６は、その表面で
散乱されて、その一部はまた空間を伝搬して受信光学系
７で集光される。集光されたパルスレーザ光は、受光系
８において、パルスレーザ光のみを光フィルターで選択
透過されてから受信電気パルス信号に変換され、パルス
レーザ光が受光されたタイミングを検知するのに用いら
れる。

受光系８にはアナログゲート１２が接続されていて、Ｑ
スイッチパルスレーザ発振器１が作動してから、受光系
８の電気パルス信号が受ける可能性がある間はオフとな
り、それ以外の時間はオンとなっている。アナログゲー
ト１２がオンとなっている間に、受光系８からの出力電
圧は次に接続されたｒｍｓ変換器１３に印加される。ア
ナログゲート１２を通る受光系８の出力電圧中には、受
光系８自体の発生する雑音や、受信光学系に入射する太
陽光などの外光の雑音成分が交流成分として混入してお
り、出力電圧の交流成分がｒｍｓ変換器１３でｒｍｓ値
の直流電気信号に変換される。この直流電気信号は、直
流増幅器１４で約５倍程度の値に増幅されて、コンパレ
ータ回路１５にしきい値として与えられる。

コンパレータ回路１５では受光系８からの受信電気パル
ス信号を受けており、このしきい値を越えるピーク値を
有するパルス信号はディジタルパルス信号に変え、その
値以下のピーク値のパルス信号は雑音として抑制する。

しきい値を雑音のｒｍｓ値の約５倍にとるのは、雑音と
受信電気パルス信号から区別し、しかもできるだけ受信
電気パルス信号を通すためである。太陽光により雑音が
大きい時にしきい値は大となり、雑音によるディジタル
パルス信号の発生が防止される。逆に、太陽光が弱い時
や夜間にしきい値は下がり、遠方からの弱い受信電気パ
ルス信号がディジタルパルス信号に変換される。

測距カウンタ９は、光検出器３からの送信パルス信号の
立上りでスタートし、コンパレータ回路１５からのディ
ジタルパルス信号の立上りでストップして、レーザが測
距目標５までを往復する測距時間間隔を計測する。表示
回路１０は、測距カウンタ９で測定された測距時間間隔
のデータを変換して、距離データを表示する。制御回路
１１は、各部位の動作タイミングを調節して動作を円滑
に行わせる。

このようにして、本実施例は、Ｑスイッチパルスレーザ
発振器と、その出力レーザ光の一部を検知して送信電気
パルス信号に変換する光検知器と、Ｑスイッチパルスレ
ーザ発振器の出力レーザ光の大部分を測距目標に送出す
るための送信光学系と、測距目標で散乱されたレーザ光
の一部を受信する受信光学系と、この受信光学系で集光
されたパルスレーザ光を受信電気パルス信号に変換する
受光系と、この受光系に接続されてＱスイッチパルスレ
ーザ発振器が作動してから受信電気パルス信号を受ける
可能性がある時間はオフとなるアナログゲートと、アナ
ログゲートを通った受光系の出力電圧の中の交流成分の
みをｒｍｓ値に変換するｒｍｓ変換器と、ｒｍｓ変換器
の出力であるｒｍｓ値の直流信号を一定倍率に直流増幅
する直流増幅器と、この直流増幅器の出力レベルをしき
い値として受信電気パルス信号をディジタルパルス信号
化するコンパレータ回路と、送信パルス信号の立上りで
スタートして、コンパレータ回路から出力されるディジ
タルパルス信号の立上りでストップして測距時間間隔を
測定する測距カウンタと、測距時間間隔から距離データ
に変換して表示する表示回路と、各部位の動作タイミン
グを合わせて動作させる制御回路とから成る。そして、
このような構成により、太陽光の弱い場合や夜間の場合
には、しきい値を低くすることが可能となり、より遠距
離の測距ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、従来のレーザ測距装置
に若干の回路を付加することにより、測定する場所や時
刻の変化による太陽光が弱い場合や夜間の場合に、従来
のものより大幅に遠方までの測距を可能とするものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は、従来のレーザ測距装置の一例を示すブロック図であ
る。 ■・・・・・Ｑスイッチパルスレーザ発振器２・・・・
・半透明鏡 ３・・・・・光検出器 ４・・・・・送信光学系 ５・・・・・測距目標 ６・・・・・照射レーザ光 ７・・・・・受信光学系 ８・・・・・受光系 ９・・・・・測距カウンタ １０・・・・・表示回路 １１・・・・・制御回路 １２・・・・・アナログゲート １３・ ｒｍｓ変換器 １４・ ・直流増幅器 １５・ ・コンパレータ回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）パルスレーザ光を目標に送信すると同時にこのパ
   ルスレーザ光に対応する電気パルス信号を出力する送信
   部と、目標で散乱したパルスレーザ光を受信して電気パ
   ルス信号に変換する受信部と、ディジタルパルス信号と
   前記送信部からの電気パルス信号とに基づいて目標まで
   の距離を計る測距部とを備えるレーザ測距装置であって
   、 前記受信部からの雑音成分の変化に基づいて変化するし
   きい値を生成する生成部と、 前記生成部からのしきい値により、前記送信部からの電
   気パルス信号を選別して生成したディジタルパルス信号
   を前記測距部に出力するコンパレータ部とを有すること
   を特徴とするレーザ測距装置。
2. （２）前記生成部は、 前記受信部からの雑音成分を通過し、前記送信部が出力
   したパルスレーザ光に対応する、前記受信部からの電気
   パルス信号の通過を阻止するアナログゲートと、 前記アナログゲートからの雑音成分の実効値を求め、こ
   の実効値の直流電気信号を出力する変換器と、 前記変換器からの直流電気信号を所定のレベルまで増幅
   し、しきい値として前記コンパレータ部に出力する直流
   増幅部とを有する請求項１記載のレーザ測距装置。