JPH03293581A - 距離測定装置 - 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〉 この発明は、発生させた光信号と距離測定対象から反射
された光信号との位相差を検知して距離を測定する距離
測定装置に関する。

〈従来の技術〉 従来の距離測定装置では、パルス状の駆動信号に同期し
た光信号を対象物に投光し、その反射光を入力して波形
整形し受信信号を得ている。

そして駆動信号と受信信号とに基づいて、これらの位相
差に対応ずにパルス幅のパルス信号を発生させ、このパ
ルス幅を計測することにより距離測定対象までの距離を
測定している。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記のパルス信号のパルス幅を計測するために、このパ
ルス信号の周波数よりも高い周波数のカウント用パルス
信号を発生させ、前記パルス幅に相当する期間に発生す
るカウント用パルス信号の個数を計数回路などを用いて
計測する技術が採用されている。このような従来技術は
、高周波のカウント用パルス信号を発生させる回路や、
前記計数回路などが必要であり、回路構成が大型化、複
雑化すると共に、装置も大型化してしまうという問題を
有している。

こ′の発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、構成が簡略化され、小型化された距離測
定装置を得ることを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 この発明にかかる距離測定装置は、予め定める信号周期
の駆動パルス信号を発生する駆動パルス信号発生手段と
、駆動パルス信号発生手段からの駆動パルス信号に同期
した光信号を発生する光信号発生手段と、光信号発生手
段からの光信号の距離測定対象からの反射光を入力して
２値化された受信信号を生成し出力する受信手段と、前
記駆動パルス信号発生手段からの駆動パルス信号に基づ
き駆動パルス信号と同じ信号周期であって判定基準距離
に応じたパルス幅の制御パルス信号を生成する制御パル
ス信号生成手段と、基準パルス信号生成手段からの制御
パルス信号の立ち下がりタイミングと受信手段からの受
信信号の立ち上がりタイミングとを比較して距離測定対
象までの距離が前記判定基準距離より大きいかどうかの
判定結果を出力する判定手段とを具備することを特徴と
している。

〈作用〉 駆動パルス信号に同期した光信号を発生し、距離測定対
象からの反射光を入力して２値化することにより受信信
号が得られる。この受信信号の立ち上がりタイミングが
制御パルス信号の立ち下がりタイミングより早ければ、
距離測定対象までの距離は判定基準距離より小さいと判
断され、一方受信信号の立ち上がりタイミングが制御パ
ルス信号の立ち下がりタイミングより遅ければ、距離測
定対象までの距離は判定基準距離より大きいと判断され
る。

〈実施例〉 第１図は、この発明の一実施例の距離測定装置１の電気
的構成を示している。

この距離測定装置１はパルス発生回路２を備え、信号周
期がＴＩ、パルス幅がＷｌの駆動信号Ａを出力する。駆
動信号Ａは駆動回路３に入力され、発光ダイオードなど
の発光素子４を前記駆動信号Ａに同期させて発光駆動す
る。

発光素子４からの光信号は対象物５で反射され、その反
射光はフォトダイオードなどの受光°素子６に入射する
。受光素子６からは入射光の有無に対応して電流出力が
オン・オフし、増幅器７によって電流値が電圧レベルに
変換され、また電圧レベルが増幅される。増幅器７の出
力は比較器８に入力されて２値化される。

前記パルス発生回路２からの駆動信号Ａは可変抵抗回路
９が外付けされた単安定型のマルチバイブレータ１０へ
入力される。このマルチバイブレータ１０は、前記可変
抵抗回路９の設定抵抗値ＶＲに対応してパルス幅Ｗ２が
変化する制御パルス信号Ｂを出力する。制御パルス信号
Ｂと前記比較回路８から出力される受信信号Ｃとは、論
理積演算を行う演算回路１１に入力される。

演算回路１１からの出力信号りは固定抵抗Ｉ２が外付け
されたマルチバイブレータ１３へ入力される。このマル
チバイブレータ１３は、前記固定抵抗１２の抵抗値Ｒに
対応したパルス幅Ｗ３の判定出力Ｅを生成して出力する
。この実施例では後述するように、マルチバイブレータ
１３の判定出力Ｅはハイレベルまたはローレベルに固定
されており、いずれのレベルの出力が得られるかによっ
て、対象物５までの距離が可変抵抗回路９の抵抗値ＶＲ
で規定される判定基準距離より大きいかどうかを判定す
る。

第２図はこの実施例の動作を説明するタイムチャートで
ある。

第２図（１）の駆動パルス信号Ａは、この信号波形で発
光素子４を発光駆動すると共に、マルチバイブレータ１
０に入力され、この信号の立ち上がりタイミングに同期
した第２図（２）の制御パルス信号Ｂを出力する。一方
、比較器８から出力される第２図（３）の受信信号Ｃは
、駆動パルス信号Ａに対し対象物５までの距離Ｌ１に対
応する位相差δを有している。この位相差δが大きい程
、対象物５はより遠くにあることになる。

演算回路１１では、制御パルス信号Ｂと受信信号Ｃとの
間で論理積演算を行い、第２図（４）の出力信号りが得
られる。マルチバイブレータ１３は、出力信号りのレベ
ルが「１」のとき、判定出力Ｅのパルス幅Ｗ３が駆動パ
ルス信号Ａの信号周期Ｔ１よりも長くなるよう設定され
るもので、これにより演算回路１１の出力信号レベルが
「１」のときはマルチバイブレータ１３の判定出力Ｅは
ハイレベルに、また演算回路１１の出力信号レベルが「
０」のときは、ローレベルに、それぞれ固定される。

すなわち受信信号Ｃの位相差δが大きくなって制御パル
ス信号Ｂの立ち下がり後に受信信号Ｃが立ち上がった場
合（第２図（３）中、破線で示す状態）、演算回路１１
の出力信号りはパルス波形としては現れず、判定出力Ｅ
はローレベルに固定される。一方、前記位相差δが小さ
くなって制御パルス信号Ｂの立ち下がり前に受信信号Ｃ
が立ち上がった場合、演算回路１１の出力信号りはパル
ス波形としては現れ、判定出力Ｅはハイレベルに固定さ
れる。

このようにして判定出力Ｅの信号レベルを検知すれば、
対象物５までの距離Ｌ１が抵抗値ＶＲによって決まる判
定基準距離より大きいかどうかを容易に判定できる。

この実施例は、従来技術の項目で述べたような複雑な回
路を付加することなく距離の測定を行うことができ、従
来技術と比べ構成を簡略化し、小型化し得る。また抵抗
値ＶＲは可変抵抗回路９により調節可能であり、したが
って対象物５までの距離の判定基準を抵抗値ＶＲを変更
することにより任意に設定できる。

第３図は、この発明の他の実施例の距離測定装置１ａの
電気的構成を示している。この距離測定装置１ａは前記
実施例の構成と類似し、対応する部分には同一の参照符
号が付しである。

この実施例の構成上の特徴は、前記実施例のパルス発生
回路２に代えて正弦波形のアナログ信号を出力する基本
発振回路１５を設け、また正弦波形のアナログ信号を出
力する局部発振回路１６を設けた点にある。すなわちこ
の実施例は、前記第１実施例における前記位相差δが比
較的小さいとき、距離測定精度を向上する構成を含むも
のである。

基本発振回路１５からの発振出力と対象物５からの反射
光に基づく増幅器７からの出力とは、それぞれ混合器１
７．１８で局部発振信号と乗算された後、ローパスフィ
ルタ１９．２０を通過させてビート信号を得ている。こ
のビート信号は基本発振回路１５からの発振出力や増幅
器７からの出力に比べて周波数が例えば数分の１から数
１０分の１に低下されている。このビート信号は比較器
２１．２２で２値化することにより、前記第１実施例に
おける駆動信号Ａおよび受信信号Ｃと同等の信号が得ら
れ、マルチバイブレータ１０．１３および演算回路１１
により第１実施例と同様の距離判定動作が実行される。

この実施例における各部の信号波形を第４図に示すが、
前記実施例とほぼ同様であり、ここでは説明を省略する
。

〈発明の効果〉 この発明は上記の如く、駆動信号により発生させた光信
号の距離測定対象からの反射光を入力して受信信号を生
成し、この受信信号の立ち上がりタイミングと駆動パル
ス信号に基づき生成された制御パルス信号の立ち下がり
タイミングとを比較して距離測定対象までの距離が前記
判定基準距離より大きいかどうかを判定するようにした
から、簡略化されかつ小型された構成の簡易な距離測定
装置を実現できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の距離測定装置のブロック
図、第２図は第１図の実施例の動作を示すタイムチャー
ト、第３図はこの発明の他の実施例のブロック図、第４
図は第３図の実施例の動作を示すタイムチャートである
。 １．１８・・・・距離測定装置 ２・・・・パルス発生回路 ４・・・・発光素子　　　　　６・・・・受光素子８、
２Ｌ　２２・・・・比較器 １０、１３・・・・マルチバイブレータ１１・・・・演
算回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 予め定める信号周期の駆動パルス信号を発生する駆動パ
   ルス信号発生手段と、 駆動パルス信号発生手段からの駆動パルス信号に同期し
   た光信号を発生する光信号発生手段と、 光信号発生手段からの光信号の距離測定対象からの反射
   光を入力して２値化された受信信号を生成し出力する受
   信手段と、 前記駆動パルス信号発生手段からの駆動パルス信号に基
   づき駆動パルス信号と同じ信号周期であって判定基準距
   離に応じたパルス幅の制御パルス信号を生成する制御パ
   ルス信号生成手段と、 基準パルス信号生成手段からの制御パルス信号の立ち下
   がりタイミングと受信手段からの受信信号の立ち上がり
   タイミングとを比較して離測定対象までの距離が前記判
   定基準距離より大きいかどうかの判定結果を出力する判
   定手段とを具備して成る距離測定装置。