JPH07306266A - 距離計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 距離精度の高い距離計測装置を提供する。 【構成】 発光素子１０から出射されたパルス光はモニ
タ用受光素子２０と検出用受光素子３０で受光される。
モニタ用受光素子２０では受光したパルス光の光強度に
応じて振幅するパルス電圧信号１３１が生成され、弁別
手段６０に与えられる。弁別手段６０ではディジタルパ
ルス信号１３５が出力される。同様に、受光素子３０か
ら弁別手段８０を介してディジタルパルス信号１３６が
出力される。信号１３５と信号１３６は時間電圧変換手
段９０に与えられ、信号１３５のパルスが入力されてか
ら信号１３６のパルスが入力されるまでの期間に一定の
比率で電圧値が増加するアナログ電圧信号１３９が出力
され、演算手段１１０において、目標物までの距離が算
出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルス光を目標物に放
射し、その反射光が戻ってくるまでの時間を測定するこ
とによって目標物までの距離を計測する距離計測装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
特開平４−１２２８９号公報が知られている。この公報
に記載された従来の距離計測装置の構成を図７のブロッ
ク図に示す。同図より、送信部２００では制御部２１０
からの発光信号に応じてレーザーダイオード２０１を発
光させ、目標物に向けてレーザ光を出射させる。レーザ
光は目標物で反射し、受信部２２０のフォトダイオード
２２１で受光される。レーザーダイオード２０１の発光
タイミングに合わせて送信部２００から出力される発光
タイミング信号と、フォトダイオード２２１の受光タイ
ミングに合わせて受信部２２０から出力される反射信号
とが時間計測部２３０に与えられる。時間計測部２３０
ではこれらの信号の時間差に対応した時間差パルス信号
が生成され、この時間差パルス信号のパルス幅が制御部
２１０のカウンタ２１１で計数される。制御部２１０で
はカウンタ２１１のカウント値に基づいて演算が行わ
れ、目標物までの距離が検出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
距離計測装置ではカウンタ２１１のクロック周期で距離
精度が決定されるため、距離精度の向上が望めないとい
った問題があった。

【０００４】本発明は、このような問題を解決し、距離
精度の高い距離計測装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の距離計測装置は、（ａ）パルス光を
出射する発光素子と、（ｂ）発光素子から出射したパル
ス光の一部を受光し、受光強度に応じた振幅を有するア
ナログパルス電圧信号を出力するモニタ用受光素子と、
（ｃ）発光素子から出射したパルス光の他の一部が所定
の目標物で反射した光を受光し、受光強度に応じた振幅
を有するアナログパルス電圧信号を出力する検出用受光
素子と、（ｄ）モニタ用受光素子から出力された信号を
入力し、時間ジッタを減少させたディジタルパルス信号
を出力する第１の弁別手段と、（ｅ）検出用受光素子か
ら出力された信号を入力し、時間ジッタを減少させたデ
ィジタルパルス信号を出力する第２の弁別手段と、
（ｆ）第１の弁別手段から出力された第１の信号と第２
の弁別手段から出力された第２の信号を入力し、第１の
信号のパルスが入力されてから第２の信号のパルスが入
力されるまでの期間に一定の比率で電圧値が増加するア
ナログ電圧信号を出力する時間電圧変換手段と、（ｇ）
時間電圧変換手段から出力されたアナログ電圧信号を入
力し、第１の信号のパルスが入力されてから第２の信号
のパルスが入力されるまでの電圧値の増加量に基づいて
目標物までの距離を算出する演算手段とを備え、第１の
弁別手段および第２の弁別手段は、これらの弁別手段へ
の入力信号を所定時間遅延させた信号から当該入力信号
の振幅を減衰させた信号を差し引いて、差し引いた値が
所定の値になったときにパルスを与えるディジタルパル
ス信号を出力するものである。

【０００６】また、本発明の第２の距離計測装置は、本
発明の第１の距離計測装置の構成に加えて第１の補正信
号および第２の補正信号を時間電圧変換手段に与える補
正信号出力手段を備え、第１の補正信号は、第１の信号
にパルスが与えられる前または第２の信号にパルスが与
えられた後に、所定の時間間隔で第１のパルスおよび第
２のパルスを与えるディジタルパルス信号であり、第２
の補正信号は、第１の補正信号に第１のパルスが与えら
れた後で且つ第２のパルスが与えられる前に第３のパル
スを与えると共に第１の補正信号に第２のパルスが与え
られた後に第４のパルスを与えるディジタルパルス信号
であり、さらに第１のパルスが与えられてから第３のパ
ルスが与えられるまでの時間間隔（ｔ２）と第２のパル
スが与えられてから第４のパルスが与えられるまでの時
間間隔（ｔ３）は異なるものであり、時間電圧変換手段
では、第１の信号と第２の信号と第１の補正信号と第２
の補正信号を入力し、第１の信号のパルスが入力されて
から第２の信号のパルスが入力されるまでの期間、第１
のパルスが入力されてから第３のパルスが入力されるま
での期間、および第２のパルスが入力されてから第４の
パルスが入力されるまでの期間に一定の比率で電圧値が
増加するアナログ電圧信号を出力し、演算手段では、入
力されたアナログ電圧信号を解析して、第１の信号のパ
ルスが入力されてから第２の信号のパルスが入力される
までの電圧値の増加量（Ｖ１）と、第１のパルスが入力
されてから第３のパルスが入力されるまでの電圧値の増
加量（Ｖ２）と、第２のパルスが入力されてから第４の
パルスが入力されるまでの電圧値の増加量（Ｖ３）とを
検出し、第１の信号のパルスが入力されてから第２の信
号のパルスが入力されるまでの時間間隔（ｔ１）を、 ｔ１＝（ｔ３−ｔ２）×（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｖ３−Ｖ
２）＋ｔ２ から求めることによって目標物までの距離を算出するも
のである。

【０００７】

【作用】本発明の第１の距離計測装置によれば、発光素
子から出射されたパルス光の一部はモニタ用受光素子で
受光される。また、パルス光の他の一部は目標物に向け
て出射され、目標物で反射した光が検出用受光素子で受
光される。モニタ用受光素子では受光したパルス光の光
強度に応じて振幅するアナログパルス電圧信号が生成さ
れ、この電圧信号は第１の弁別手段に与えられる。第１
の弁別手段では入力信号の時間ジッタを減少させたディ
ジタルパルス信号が生成され、出力される。具体的に
は、入力信号を所定時間遅延させた信号と入力信号の振
幅を減衰させた信号とを生成し、所定時間遅延させた信
号から振幅を減衰させた信号を差し引いて、差し引いた
値が所定の値になったときにパルスを与えるディジタル
パルス信号を生成して出力する。同様に、検出用受光素
子からアナログパルス電圧信号が第２の弁別手段に与え
られ、時間ジッタを減少させたディジタルパルス信号が
出力される。

【０００８】第１の弁別手段から出力された第１の信号
と第２の弁別手段から出力された第２の信号は時間電圧
変換手段に与えられ、第１の信号のパルスが入力されて
から第２の信号のパルスが入力されるまでの期間に一定
の比率で電圧値が増加するアナログ電圧信号が出力され
る。このアナログ電圧信号は演算手段に与えられ、第１
の信号のパルスが入力されてから第２の信号のパルスが
入力されるまでの電圧値の増加量に基づいて目標物まで
の距離が算出される。

【０００９】また、本発明の第２の距離計測装置によれ
ば、補正信号出力手段から出力された第１の補正信号お
よび第２の補正信号が、第１および第２の信号と共に時
間電圧変換手段に与えられる。これらの補正信号の入力
によって時間電圧変換手段からは、第１の信号のパルス
が入力されてから第２の信号のパルスが入力されるまで
の期間、第１のパルスが入力されてから第３のパルスが
入力されるまでの期間、および第２のパルスが入力され
てから第４のパルスが入力されるまでの期間に一定の比
率で電圧値が増加するアナログ電圧信号を出力される。

【００１０】演算手段では、第１の信号のパルスが入力
されてから第２の信号のパルスが入力されるまでの電圧
値の増加量を、第１のパルスが入力されてから第３のパ
ルスが入力されるまでの電圧値の増加量と、第２のパル
スが入力されてから第４のパルスが入力されるまでの電
圧値の増加量とで補正しつつ、目標物までの距離が算出
される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例について添付図面を
参照して説明する。図１は、本実施例に係る距離計測装
置１の構成を示すブロック図である。同図より、本実施
例の距離計測装置１は、レーザ光を放射するパルスレー
ザ１０と、レーザ光の一部を受光してレーザ光の発光タ
イミングをモニタするモニタ用センサ２０と、レーザ光
の他の一部が目標物で反射した光を受光する検出用セン
サ３０とを備えている。また、パルスレーザ１０にパル
スレーザ発光信号を与えるパルスレーザ発振回路４０
と、モニタ用センサ２０の出力を増幅する増幅器５０
と、増幅器５０で増幅された発光パルス信号の時間ジッ
タを減少させるモニタ用のＣＦＤ（Constant Fraction
Discriminator ）回路６０とを備えている。

【００１２】さらに、検出用センサ３０の出力を増幅す
る増幅器７０と、増幅器７０で増幅された検出パルス信
号の時間ジッタを減少させる検出用のＣＦＤ回路８０
と、ＣＦＤ回路６０の出力（スタート信号）およびＣＦ
Ｄ回路８０の出力（ストップ信号）をそれぞれ入力し
て、パルス間隔に比例したアナログ電圧信号を出力する
ＴＡＣ（Time-to-Amplitude Converter ）回路９０とを
備えている。さらにまた、ＴＡＣ回路９０から出力され
たアナログ電圧信号をディジタル電圧信号に変換するＡ
ＤＣ回路１００と、ＡＤＣ回路１００から出力されたデ
ィジタル電圧信号を入力して、目標物までの距離を演算
する制御回路１１０と、装置内部の基準シーケンスを発
生させる内部シーケンス発生回路１２０とを備えてい
る。

【００１３】パルスレーザ１０の前面にはレーザ光を目
標物に向けて照射するための投光レンズ１１が、検出用
センサ３０の前面には目標物で反射した光を集光させる
受光レンズ３１と外乱光を除去するバンドパスフィルタ
３２がそれぞれ配置されている。

【００１４】本実施例の距離計測装置１は、図２の斜視
図に示すような外観を有している。同図より、本装置は
直方体形状のケース１５０に収納されており、ケース１
５０の前面にはレーザ光を出射する出射窓１５１と、目
標物で反射したレーザ光を入射する入射窓１５２が設け
られている。ケース１５０内は前部領域１５０ａ，１５
０ｂと後部領域１５０ｃの３つに仕切られている。そし
て、出射窓１５１後方の前部領域１５０ａには、パルス
レーザ１０と投光レンズ１１とモニタ用センサ２０とパ
ルスレーザ発振回路４０が組み込まれたプリント板１６
０とが所定の位置に配設されている。また、入射窓１５
２後方の前部領域１５０ｂには、光検出用センサ３０と
受光レンズ３１とバンドパスフィルタ３２と増幅器７０
が組み込まれたプリント板１６１とが所定の位置に配設
されている。さらに、後部領域１５０ｃには、ＣＦＤ回
路６０，８０やＴＡＣ回路９０等が組み込まれたプリン
ト板１６２と制御回路１１０が組み込まれたプリント板
１６３とが２段に配設されている。

【００１５】次に、本実施例の動作について図１のブロ
ック図および図３のタイミング波形図を用いて説明す
る。内部シーケンス発生回路１２０から出力されたパル
スレーザ発光信号１３０（図３（ａ））はパルスレーザ
発振回路４０に入力され、パルスレーザ１０を発光させ
る。発光したレーザ光の大部分は投光レンズ１１を通し
て目標物に向けて照射される。また発光したレーザ光の
一部はモニタ用センサ２０で受光され、受光強度に応じ
た振幅を有するアナログパルス電圧信号が出力される。
アナログパルス電圧信号は増幅器５０で増幅された後
に、発光パルス信号１３１（図３（ｂ））としてＣＦＤ
回路６０に与えられる。

【００１６】目標物で反射したレーザ光は受光レンズ３
１で集光され、バンドパスフィルタ３２を通して検出用
センサ３０で受光される。バンドパスフィルタ３２はレ
ーザ光と同一波長の光のみを通過させるように機能する
ので、外乱光の大部分はこのバンドパスフィルタ３２で
除去され、検出用センサ３０に与えられることはない。
検出用センサ３０からは受光強度に応じた振幅を有する
アナログパルス電圧信号が出力される。アナログパルス
電圧信号は増幅器７０で増幅された後に、検出パルス信
号１３２（図３（ｃ））としてＣＦＤ回路８０に与えら
れる。

【００１７】ＣＦＤ回路６０，８０には、パルスレーザ
発光信号１３０のパルス立上りタイミングに合わせてＯ
Ｎ状態になり、本装置の測定最大距離に相当する期間中
この状態を保持するゲート信号１３３（図３（ｄ））が
与えられる。ゲート信号１３３がＯＮ状態になることに
よって各ＣＦＤ回路６０，８０は動作可能となり、この
期間中だけ反射光の検出が行われる。

【００１８】目標物までの距離が本装置の測定最大距離
以下のときは、各ＣＦＤ回路６０，８０からそれぞれス
タート信号１３５（図３（ｅ））とストップ信号１３６
（図３（ｆ））が出力され、ＴＡＣ回路９０に与えられ
る。これらの信号１３５，１３６は、発光パルス信号１
３１および検出パルス信号１３２の時間ジッタを減少さ
せた信号である。またＴＡＣ回路９０には、内部シーケ
ンス回路１２０より補正用スタート信号１３７（図３
（ｇ））と補正用ストップ信号１３８（図３（ｈ））も
与えられる。補正用スタート信号１３７は、ストップ信
号１３６にパルスが与えられた後に、所定の時間間隔で
第１のパルスおよび第２のパルスを与えるディジタルパ
ルス信号である。また補正用ストップ信号１３８は、補
正用スタート信号１３７に第１のパルスが与えられた後
で且つ第２のパルスが与えられる前に第３のパルスを与
えると共に、補正用スタート信号１３７に第２のパルス
が与えられた後に第４のパルスを与えるディジタルパル
ス信号である。第１のパルスと第３のパルスの時間間隔
（ｔ_ST1 ）、第２のパルスと第４のパルスの時間間隔
（ｔ_ST2 ）はそれぞれ既知であり、時間間隔（ｔ_ST1 ）
より時間間隔（ｔ_ST2）のほうが広くなるよう調整され
ている。

【００１９】ＴＡＣ回路９０では、スタート信号１３５
のパルスが入力されてからストップ信号１３６のパルス
が入力されるまでの期間、第１のパルスが入力されてか
ら第３のバルスが入力されるまでの期間、および第２の
パルスが入力されてから第４のパルスが入力されるまで
の期間に一定の比率で電圧値が増加するアナログ電圧信
号１３９（図３（ｉ））が生成される。このアナログ電
圧信号１３９はＡＤＣ回路１００に入力され、内部シー
ケンス発生回路１２０から与えられたＡＤタイミング信
号１４０（図３（ｊ））に同期してＡ／Ｄ変換が行われ
る。このＡ／Ｄ変換によって分解能の高いディジタル電
圧信号１４１（図３（ｋ））が生成され、制御回路１１
０に与えられる。

【００２０】制御回路１１０では、入力されたディジタ
ル電圧信号１４１が解析され、スタート信号１３５のパ
ルスが入力されてからストップ信号１３６のパルスが入
力されるまでの電圧値の増加量（Ｖ_D ）と、第１のパル
スが入力されてから第３のパルスが入力されるまでの電
圧値の増加量（Ｖ_ST1 ）と、第２のパルスが入力されて
から第４のパルスが入力されるまでの電圧値の増加量
（Ｖ_ST2 ）とが検出される。そして、次の計算式（式
１）による演算が行われ、スタート信号１３５のパルス
が入力されてからストップ信号１３６のパルスが入力さ
れるまでの時間間隔（ｔ_D ）が求められる。

【００２１】 ｔ_D ＝（ｔ_ST2 −ｔ_ST1 ）×（Ｖ_D −Ｖ_ST1 ）／（Ｖ_ST2 −Ｖ_ST1 ）＋ｔ
_ＳＴ１ ……（式１） このようにして得られた時間間隔（ｔ_Ｄ ）に基づいて
目標物までの距離を算出することにより、ＴＡＣ回路９
０で発生する外部温度変動による低周波域のベースライ
ン変動とランプ波形勾配変動を抑制し、安定した距離計
測を短時間で行うことができる。

【００２２】もし目標物までの距離が本装置の測定最大
距離より長い場合には、ＣＦＤ回路８０から未検出信号
１３４が制御回路１１０に与えられ、本装置による目標
物までの距離計測は終了する。

【００２３】制御回路１１０では、上記の演算の他にパ
ルスレーザ発振回路４０から出力されるエラー信号１４
２とＣＦＤ回路８０から出力される未検出信号１３４を
入力して、本装置の動作状態の管理を行っている。さら
に、制御回路１１０では外部装置とのインタフェース制
御を行っている。

【００２４】本実施例の距離計測装置１は、目標物まで
の距離を、パルスレーザ１０から出射されたレーザ光が
目標物で反射して検出用センサ３０に戻って来るまでの
時間間隔を計測することにより求める装置であり、計測
の高精度化及び計測時間の短縮化を図るためにＣＦＤ回
路６０，８０と、ＴＡＣ回路９０を組み合わせて回路構
成している点に特徴がある。つまり、同一距離計測にお
いて、パルスレーザ１０の出力変動や目標物の反射率の
違いによる光量変動によってアナログパルス電圧信号
（モニタ用センサ２０および検出用センサ３０からの出
力信号）の変動が発生するが、これらのアナログパルス
電圧信号をＣＦＤ回路６０，８０に通すことによって変
動の影響を受けない（時間ジッタのない）ディジタル
（トリガ）信号が生成される。このディジタル信号がＴ
ＡＣ回路９０に与えられるので、目標物までの距離を高
精度に計測することができる。

【００２５】また、本実施例の距離計測装置１は、実際
の測定信号（スタート信号１３５、ストップ信号１３
６）と既知のパルス間隔を持つ補正用信号（補正用スタ
ート信号１３７、補正用ストップ信号１３８）をＴＡＣ
回路９０に連続して与え、ＴＡＣ回路９０から出力され
る３種類の電圧増加量に基づいて目標物までの距離を演
算している点に特徴がある。このように複数の電圧増加
量に基づいて演算することにより、温度変動等によるＴ
ＡＣ回路９０の低周波変動を抑制し、安定した距離計測
を行うことが可能となる。

【００２６】ここで、上記した前段の特徴（ＣＦＤ回路
６０，８０とＴＡＣ回路９０を組み合わせることにより
計測の高精度化等が図れる）を発揮するためには、ＴＡ
Ｃ回路９０に補正用信号（補正用スタート信号１３７、
補正用ストップ信号１３８）を与えて補正処理を行う必
要は必ずしもない。つまり、温度変動が起こり難い環境
で距離計測装置１を利用するときには、ＴＡＣ回路９０
の低周波変動の補正を考慮する必要性が乏しく、このよ
うな場合にはＴＡＣ回路９０に補正信号を与えなくても
よい。補正信号を与えない場合には、制御回路１１０で
はアナログ電圧信号１３９の電圧値の増加量（Ｖ_D ）の
みが検出され、この増加量（Ｖ_D ）に基づいて目標物ま
での距離が算出される。

【００２７】次に、本実施例で用いられているＣＦＤ回
路について説明する。ＣＦＤ回路とは、アナログ入力信
号の立上り（リーディングエッジ）時間が一定で振幅電
圧の違う波形に対して、一定のタイミングパルス（ディ
ジタル）を発生させる回路である。図４（ａ）に等価回
路ブロックを、図４（ｂ）〜（ｆ）に各部波形をそれぞ
れ示す。これらの図を用いてＣＦＤ回路の動作を説明す
る。一定の立上り時間（ｔ_r ）を持ち、振幅電圧（Ｖ）
の異なるアナログ入力信号Ａ（図４（ｂ）参照）がＣＦ
Ｄ回路に入力されると、入力信号Ａは減衰回路１７０と
遅延回路１７１に与えられる。減衰回路１７０では入力
信号Ａの振幅を１／ｎに減衰した信号Ｂ（図４（ｃ）参
照）が生成される。また遅延回路１７１では入力信号Ａ
をｔ_dだけ遅延させた信号Ｃ（図４（ｄ）参照）が生成
される。これらの２つの信号Ｂ，Ｃは差動アンプ１７２
に与えられ、信号Ｃから信号Ｂを差し引いた信号Ｄ（図
４（ｅ）参照）が生成される。信号ＤはＡＤＣ回路１７
３に与えられ、ゼロ（グランド電位）を横切る点ａが検
出される。そして、点ａの検出タイミングでＯＮ状態に
立上るディジタルパルス信号Ｅが（図４（ｆ）参照）が
出力される。

【００２８】ここで、点ａの発生する時間はｔ_d ＋ｔ_r
／ｎとして表現できることより、ディジタルパルス信号
Ｅはアナログ入力信号Ａの振幅電圧（Ｖ）と無関係な信
号であることが判る。このことは、アナログ入力信号Ａ
の立上り時間（ｔ_r ）さえ変動しなければ、たとえ振幅
電圧（Ｖ）が変動しても、ディジタルパルス信号Ｅは時
間変動のない信号であることを意味する。

【００２９】図１に示した本実施例の距離計測装置１で
は、パルスレーザ１０の出力変動や目標物の反射率の違
いによる光量変動の影響が、増幅器５０，７０の出力で
ある発光パルス信号１３１および検出パルス信号１３２
の波形に現れる。この変動の影響は、増幅器５０，７０
の後段にＣＦＤ回路６０，８０を設けることにより取り
除かれ、時間変動のないディジタルパルス信号（スター
ト信号１３５、ストップ信号１３６）を得ることができ
る。

【００３０】なお、本実施例と技術分野は異なるがＣＦ
Ｄ回路とＴＡＣ回路を組み合わせた回路の従来技術とし
ては、特開昭６１−２６６９４２号公報の文献に開示さ
れている。

【００３１】次に、本発明の別の実施例に係る距離計測
装置２について、図５のブロック図および図６のタイミ
ング波形図を用いて説明する。この実施例の距離計測装
置２は、パルスレーザ光の出力変動や同一距離にある目
標物の反射率の違いによる光量変動を含んだ信号から一
定パルス波形を生成するＡＧＣ回路１８０，１８１と、
パルス波形の信号の立上りを一定電圧レベルで検知して
時間ジッタの少ないタイミングパルスを生成するＬＥＤ
回路１８２，１８３とを組み合わせることにより、高精
度な距離計測が行えることを特徴とする。

【００３２】ここで、図５に示す距離計測装置２が図１
の距離計測装置１と異なるのは、増幅器５０，７０の代
りにＡＧＣ回路１８０，１８１を備え、ＣＦＤ回路６
０，８０の代りにＬＥＤ回路１８２，１８３を備えてい
る点である。このため、距離計測装置２は以下のように
動作する。

【００３３】まず、内部シーケンス発生回路１２０から
出力されたパルスレーザ発光信号１３０（図６（ａ））
はパルスレーザ発振回路４０に入力され、パルスレーザ
１０を発光させる。発光したレーザ光の大部分は投光レ
ンズ１１を通して目標物に向けて照射される。また発光
したレーザ光の一部はモニタ用センサ２０で受光され、
受光強度に応じた振幅を有するアナログパルス電圧信号
（図６（ｂ））が出力される。アナログパルス電圧信号
はＡＧＣ回路１８０で電圧振幅が一定になるように制御
され、発光パルス信号１３１（図６（ｃ））としてＬＥ
Ｄ回路１８２に与えられる。ＬＥＤ回路１８２では、発
光パルス信号１３１の立上りを一定電圧レベルで検知
し、時間変動を抑えたディジタルパルスのスタート信号
１３５（図６（ｄ））を出力する。

【００３４】目標物で反射したレーザ光は受光レンズ３
１で集光され、バンドパスフィルタ３２を通して検出用
センサ３０で受光される。検出用センサ３０からは受光
強度に応じた振幅を有するアナログパルス電圧信号（図
６（ｅ））が出力される。アナログパルス電圧信号はＡ
ＧＣ回路１８１で電圧振幅が一定になるように制御さ
れ、検出パルス信号１３２（図６（ｆ））としてＬＥＤ
回路１８３に与えられる。ＬＥＤ回路１８３では、検出
パルス信号１３２の立上りを一定電圧レベルで検知し、
時間変動を抑えたディジタルパルスのストップ信号１３
６（図６（ｇ））を出力する。

【００３５】スタート信号１３５およびストップ信号１
３６はＴＡＣ回路９０に入力され、スタート信号１３５
のリーディングエッジから時間に比例して電圧を増加さ
せて、ストップ信号１３６のリーディングエッジにより
電圧の増加をストップさせるアナログ電圧信号１３９
（図６（ｈ））が生成される。生成されたアナログ電圧
信号１３９はＡＤＣ回路１００に入力され、内部シーケ
ンス発生回路１２０から与えられたＡＤタイミング信号
１４０（図６（ｉ））に同期してＡ／Ｄ変換が行われ
る。このＡ／Ｄ変換によって分解能の高いディジタル電
圧信号１４１（図６（ｊ））が生成され、制御回路１１
０に与えられる。制御回路１１０では、入力されたディ
ジタル電圧信号１４１が解析され、目標物までの距離が
算出される。

【００３６】このように、距離（ｌ）に比例した時間差
（Δｔ）をアナログ電圧（Ｖ）として計測することによ
り、高精度な距離計測を可能にする。また、ＡＧＣ回路
１８１とＬＥＤ回路１８３を用いることにより、検出用
センサ３０での微弱光検出が可能となった。このため、
目標物が遠距離で反射光が非常に微弱な場合でも、容易
に距離計測を行うことができる。

【００３７】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
となく、種々の変形が可能である。例えば、本実施例で
はストップ信号にパルスが与えられた後に補正用スター
ト信号と補正用ストップ信号にパルス（第１のパルス〜
第４のパルス）が与えられているが、スタート信号にパ
ルスが与えられる前に補正用スタート信号と補正用スト
ップ信号にパルスが与えられてもよい。

【００３８】また、距離計測装置２では、ＴＡＣ回路９
０にはスタート信号１３５とストップ信号１３６だけが
入力されているが、補正用スタート信号１３７と補正用
ストップ信号１３８をＴＡＣ回路９０に入力して、外部
温度の変動によるＴＡＣ回路９０の出力電圧変動を補正
してもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の距
離計測装置であれば、入力信号の出力変動に影響されな
いディジタルパルス信号が第１の弁別手段と第２の弁別
手段で生成され、このディジタルパルス信号が時間電圧
変換手段に入力される。このため、発光素子の出力変動
や目標物の反射率の違いによる出力変動によってモニタ
用受光素子と検出用受光素子から出力される信号が変動
しても、時間電圧変換手段で生成される電圧信号はこの
出力変動の影響を受けることはない。よって、演算手段
では時間電圧変換手段で生成された電圧信号に基づい
て、高精度に目標物までの距離を算出することができ
る。

【００４０】また、本発明はパルス光が出射してから受
光されるまでの時間に比例したアナログ電圧信号を時間
電圧変換手段で生成し、このアナログ電圧信号から距離
を算出しており、カウンタによって時間を計数して距離
を算出する従来技術に比べて、高い距離精度を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る距離計測装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】本実施例に係る距離計測装置の外観を示す斜視
図である。

【図３】本実施例に係る距離計測装置のタイミング波形
図である。

【図４】ＣＦＤ回路の等価回路ブロック図およびタイミ
ング波形図である。

【図５】別の実施例に係る距離計測装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図６】別の実施例に係る距離計測装置のタイミング波
形図である。

【図７】従来の距離計測装置の構成を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１，２…距離計測装置、１０…パルスレーザ、１１…投
光レンズ、２０…モニタ用センサ、３０…検出用セン
サ、３１…受光レンズ、３２…バンドパスフィルタ、４
０…パルスレーザ発振回路、５０，７０…増幅器、６
０，８０…ＣＦＤ回路、９０…ＴＡＣ回路、１００…Ａ
ＤＣ回路、１１０…制御回路、１２０…内部シーケンス
発生回路、１３０…パルスレーザ発光信号、１３１…発
光パルス信号、１３２…検出パルス信号、１３３…ゲー
ト信号、１３４…未検出信号、１３５…スタート信号、
１３６…ストップ信号、１３７…補正用スタート信号、
１３８…補正用ストップ信号、１３９…アナログ電圧信
号、１４０…ＡＤタイミング信号、１４１…ディジタル
電圧信号、１４２…エラー信号、１５０…ケース、１５
１…出射窓、１５２…入射窓、１６０〜１６３…プリン
ト板、１７０…減衰回路、１７１…遅延回路、１７２…
差動アンプ、１７３…ＡＤＣ回路、１８０，１８１…Ａ
ＧＣ回路、１８２，１８３…ＬＥＤ回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルス光を出射する発光素子と、 前記発光素子から出射したパルス光の一部を受光し、受
   光強度に応じた振幅を有するアナログパルス電圧信号を
   出力するモニタ用受光素子と、 前記発光素子から出射したパルス光の他の一部が所定の
   目標物で反射した光を受光し、受光強度に応じた振幅を
   有するアナログパルス電圧信号を出力する検出用受光素
   子と、 前記モニタ用受光素子から出力された信号を入力し、時
   間ジッタを減少させたディジタルパルス信号を出力する
   第１の弁別手段と、 前記検出用受光素子から出力された信号を入力し、時間
   ジッタを減少させたディジタルパルス信号を出力する第
   ２の弁別手段と、 前記第１の弁別手段から出力された第１の信号と前記第
   ２の弁別手段から出力された第２の信号を入力し、前記
   第１の信号のパルスが入力されてから前記第２の信号の
   パルスが入力されるまでの期間に一定の比率で電圧値が
   増加するアナログ電圧信号を出力する時間電圧変換手段
   と、 前記時間電圧変換手段から出力されたアナログ電圧信号
   を入力し、前記第１の信号のパルスが入力されてから前
   記第２の信号のパルスが入力されるまでの電圧値の増加
   量に基づいて前記目標物までの距離を算出する演算手段
   とを備え、 前記第１の弁別手段および前記第２の弁別手段は、これ
   らの弁別手段への入力信号を所定時間遅延させた信号か
   ら当該入力信号の振幅を減衰させた信号を差し引いて、
   差し引いた値が所定の値になったときにパルスを与える
   ディジタルパルス信号を出力するものであることを特徴
   とする距離計測装置。
2. 【請求項２】 第１の補正信号および第２の補正信号を
   前記時間電圧変換手段に与える補正信号出力手段を備
   え、 前記第１の補正信号は、前記第１の信号にパルスが与え
   られる前または前記第２の信号にパルスが与えられた後
   に、所定の時間間隔で第１のパルスおよび第２のパルス
   を与えるディジタルパルス信号であり、 前記第２の補正信号は、前記第１の補正信号に第１のパ
   ルスが与えられた後で且つ第２のパルスが与えられる前
   に第３のパルスを与えると共に前記第１の補正信号に第
   ２のパルスが与えられた後に第４のパルスを与えるディ
   ジタルパルス信号であり、 さらに前記第１のパルスが与えられてから前記第３のパ
   ルスが与えられるまでの時間間隔（ｔ２）と前記第２の
   パルスが与えられてから前記第４のパルスが与えられる
   までの時間間隔（ｔ３）は異なるものであり、 前記時間電圧変換手段では、前記第１の信号と前記第２
   の信号と前記第１の補正信号と前記第２の補正信号とを
   入力し、前記第１の信号のパルスが入力されてから前記
   第２の信号のパルスが入力されるまでの期間、前記第１
   のパルスが入力されてから前記第３のパルスが入力され
   るまでの期間、および前記第２のパルスが入力されてか
   ら前記第４のパルスが入力されるまでの期間に一定の比
   率で電圧値が増加するアナログ電圧信号を出力し、 前記演算手段では、入力されたアナログ電圧信号を解析
   して、前記第１の信号のパルスが入力されてから前記第
   ２の信号のパルスが入力されるまでの電圧値の増加量
   （Ｖ１）と、前記第１のパルスが入力されてから前記第
   ３のパルスが入力されるまでの電圧値の増加量（Ｖ２）
   と、前記第２のパルスが入力されてから前記第４のパル
   スが入力されるまでの電圧値の増加量（Ｖ３）とを検出
   し、前記第１の信号のパルスが入力されてから前記第２
   の信号のパルスが入力されるまでの時間間隔（ｔ１）
   を、 ｔ１＝（ｔ３−ｔ２）×（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｖ３−Ｖ
   ２）＋ｔ２ から求めることによって前記目標物までの距離を算出す
   るものであることを特徴とする請求項１記載の距離計測
   装置。