JPH09287914A - レーザ測距装置 - Google Patents
レーザ測距装置Info
- Publication number
- JPH09287914A JPH09287914A JP9804796A JP9804796A JPH09287914A JP H09287914 A JPH09287914 A JP H09287914A JP 9804796 A JP9804796 A JP 9804796A JP 9804796 A JP9804796 A JP 9804796A JP H09287914 A JPH09287914 A JP H09287914A
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- distance
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Links
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構成で、受信光量が大きく変化した場
合でも正確な測定結果を得ることができるレーザ測距装
置を提供することである。 【解決手段】 パルスレーザ光の送信から反射光の受信
までの時間から距離を求めるとともに、受信パルスレー
ザ光を電気信号に変換した電気パルス信号を微分し
（７）、次に微分波形のピークレベル電圧を検出し
（８）、この微分ピーク値を用いて距離を補正して、正
確な値とする。
合でも正確な測定結果を得ることができるレーザ測距装
置を提供することである。 【解決手段】 パルスレーザ光の送信から反射光の受信
までの時間から距離を求めるとともに、受信パルスレー
ザ光を電気信号に変換した電気パルス信号を微分し
（７）、次に微分波形のピークレベル電圧を検出し
（８）、この微分ピーク値を用いて距離を補正して、正
確な値とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルスレーザ光の
送出から反射光の受信までの時間を計測してそれから対
象物までの距離を求めるパルスレーザ測距装置に関し、
特に、その高精度化技術に関する。
送出から反射光の受信までの時間を計測してそれから対
象物までの距離を求めるパルスレーザ測距装置に関し、
特に、その高精度化技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にパルスレーザ測距方式は、レーザ
光が照射されたタイミングｔ1 と、対象物で反射して戻
って来た（受信された）タイミングｔ2 との差Δｔ＝ｔ
2 −ｔ1 を計測し、次の式で距離ｌを算出する。
光が照射されたタイミングｔ1 と、対象物で反射して戻
って来た（受信された）タイミングｔ2 との差Δｔ＝ｔ
2 −ｔ1 を計測し、次の式で距離ｌを算出する。
【０００３】 Ｌ＝Ｃ・Δｔ／２ Ｃ：光速＝３×１０8 ｍ／ｓｅｃ ここで、光速Ｃは３×１０8 ｍ／ｓｅｃと非常に速い
為、Δｔのわずかな計測誤差が、距離Ｌの大きな誤差と
なって表われる。ｔ1 は既知であるから、Δｔの計測精
度は、ｔ2 の検出精度によって決まる。
為、Δｔのわずかな計測誤差が、距離Ｌの大きな誤差と
なって表われる。ｔ1 は既知であるから、Δｔの計測精
度は、ｔ2 の検出精度によって決まる。
【０００４】パルスレーザ光は一般にガウス分布に近い
発光パルスパタンを有し、そのパルス幅は数ｎｓｅｃ〜
数１０ｎｓｅｃである。このパルスレーザ光の対象物か
らの反射光は、検知器により、電気パルス信号に変換さ
れるが、その波形形状は受信光量によって図６の様に変
化する。
発光パルスパタンを有し、そのパルス幅は数ｎｓｅｃ〜
数１０ｎｓｅｃである。このパルスレーザ光の対象物か
らの反射光は、検知器により、電気パルス信号に変換さ
れるが、その波形形状は受信光量によって図６の様に変
化する。
【０００５】一方、受信波形形状が変化した場合でも、
ｔ2 の検出誤差が生じないように、波形のピーク点時刻
を検出する方法が用いられている。しかし、この方式を
用いても、図６（ａ）の波形からもわかるように、受信
光量が非常に微弱な場合や、逆に非常に大きく、検知器
が飽和し、ピーク点が欠落した場合、ｔ2 の検出誤差が
大きくなる。図６（ｂ）は受信光量と測定誤差の例を示
す図である。
ｔ2 の検出誤差が生じないように、波形のピーク点時刻
を検出する方法が用いられている。しかし、この方式を
用いても、図６（ａ）の波形からもわかるように、受信
光量が非常に微弱な場合や、逆に非常に大きく、検知器
が飽和し、ピーク点が欠落した場合、ｔ2 の検出誤差が
大きくなる。図６（ｂ）は受信光量と測定誤差の例を示
す図である。
【０００６】そこでこの受信光量の大小によって生じる
ｔ2 の検出誤差を補正する為に、受信光量に比例した信
号量として、受信波形がその立上り時に一定電圧変化す
る時間Δｔを計測し、この時間Δｔにより、ｔ2 の検出
誤差を補正する方式が提案されている（特開平３−６５
６７８号公報）。
ｔ2 の検出誤差を補正する為に、受信光量に比例した信
号量として、受信波形がその立上り時に一定電圧変化す
る時間Δｔを計測し、この時間Δｔにより、ｔ2 の検出
誤差を補正する方式が提案されている（特開平３−６５
６７８号公報）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術（特開平３
−６５６７８号公報）においては、測距精度改善の為に
回路規模が大きくなるという問題点があった。その理由
は、２つの超高速コンパレータ回路及び超高速カウンタ
回路等の非常に高級な回路を追加する必要がある為であ
る。
−６５６７８号公報）においては、測距精度改善の為に
回路規模が大きくなるという問題点があった。その理由
は、２つの超高速コンパレータ回路及び超高速カウンタ
回路等の非常に高級な回路を追加する必要がある為であ
る。
【０００８】また、第２の問題点は、高精度化にも限界
があるということである。その理由は、高精度化の為に
は、前記コンパレータ回路及び超高速カウンタ回路の性
能を上げる必要があり、測距精度にｃｍレベルを求める
と、これらハードウェアにサブナノ秒の高速性が要求さ
れることになる。しかし実現は困難である為である。
があるということである。その理由は、高精度化の為に
は、前記コンパレータ回路及び超高速カウンタ回路の性
能を上げる必要があり、測距精度にｃｍレベルを求める
と、これらハードウェアにサブナノ秒の高速性が要求さ
れることになる。しかし実現は困難である為である。
【０００９】そこで、本発明の目的は、非常に簡単な付
加回路により、受信光量が大きく変化しても、１ｃｍ以
下の精度の距離測定を可能とする高精度レーザ測距装置
を提供することにある。
加回路により、受信光量が大きく変化しても、１ｃｍ以
下の精度の距離測定を可能とする高精度レーザ測距装置
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の高精度レーザ測
距装置は、送信と受信タイミングの時間差からタイムイ
ンターバルカウンタ部で距離を求めるとともに、受信光
量に応じてこの結果を補正するものである。すなわち、
受信波形の微分回路と、その微分波形のピークホールド
回路と、ピークホールド回路で検出された微分ピーク値
に基づいて、タイムインターバルカウンタ部で計測され
た距離を補正する補正部とを有する。
距装置は、送信と受信タイミングの時間差からタイムイ
ンターバルカウンタ部で距離を求めるとともに、受信光
量に応じてこの結果を補正するものである。すなわち、
受信波形の微分回路と、その微分波形のピークホールド
回路と、ピークホールド回路で検出された微分ピーク値
に基づいて、タイムインターバルカウンタ部で計測され
た距離を補正する補正部とを有する。
【００１１】本発明において、上記補正値は受信波形
（それを変換した電気信号）に応じて、あらかじめ実験
等で求めた値、あるいはこれに基づいて関数化した値を
用いればよい。
（それを変換した電気信号）に応じて、あらかじめ実験
等で求めた値、あるいはこれに基づいて関数化した値を
用いればよい。
【００１２】本発明は、通常用いられている非常に簡単
な微分回路とピーク検出回路とを付加するだけで、受信
光量に比例した微分ピーク信号を感度良く検出する事が
でき、受信光量の変化によって生ずる測距誤差を、この
信号を用いてｃｍ以下の精度で補正するものである。
な微分回路とピーク検出回路とを付加するだけで、受信
光量に比例した微分ピーク信号を感度良く検出する事が
でき、受信光量の変化によって生ずる測距誤差を、この
信号を用いてｃｍ以下の精度で補正するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して詳細に説明する。図１はこの実施の形態
例を示し、図２はその動作を説明するための図である。
図面を参照して詳細に説明する。図１はこの実施の形態
例を示し、図２はその動作を説明するための図である。
【００１４】図１で、パルスレーザ送信部１からパルス
レーザ光１０が対象物９に送信される。このとき、送信
タイミング検出部３で、送信タイミングが検出される。
対象物９で反射された反射光１１はパルスレーザ受信部
２に到達し、ここで電気パルス信号に変換される。受信
タイミング検出部４でこの電気パルス信号から受信タイ
ミングが検出される。タイムインターバルカウンタ部５
は送信タイミング検出部３及び受信タイミング検出部４
からのタイミング信号を受け、この時間差から対象物９
までの距離Ｌ（ｍ）を求め、これを距離補正部６へ送
る。
レーザ光１０が対象物９に送信される。このとき、送信
タイミング検出部３で、送信タイミングが検出される。
対象物９で反射された反射光１１はパルスレーザ受信部
２に到達し、ここで電気パルス信号に変換される。受信
タイミング検出部４でこの電気パルス信号から受信タイ
ミングが検出される。タイムインターバルカウンタ部５
は送信タイミング検出部３及び受信タイミング検出部４
からのタイミング信号を受け、この時間差から対象物９
までの距離Ｌ（ｍ）を求め、これを距離補正部６へ送
る。
【００１５】一方、パルスレーザ受信部２からの電気パ
ルス信号は微分回路７に送られ、更にピーク検出回路８
により、受信光量に比例した微分ピーク値Ｖp ′が検出
される。一般に受信タイミング信号は図２（あるいは図
６）で示す様に、受信光量によって、その検出タイミン
グｔ2 に誤差が生じ、これが測距誤差の原因となる。そ
こで、本発明では、ＣＰＵ上のソフトウェアで実現され
る補正部６は、図３の様に受信光量に比例した微分ピー
ク値と発生する測距誤差との関係を予め調べ、これを関
数化Ｆ（Ｖp ′）し、記憶しておき、この関数に基づい
て、受信光量変動によって発生する測距誤差を補正す
る。尚、図３で（ａ）は受信光量と微分ピーク値との関
係を示す図で、（ｂ）は微分ピーク値と測距誤差を示す
図である。
ルス信号は微分回路７に送られ、更にピーク検出回路８
により、受信光量に比例した微分ピーク値Ｖp ′が検出
される。一般に受信タイミング信号は図２（あるいは図
６）で示す様に、受信光量によって、その検出タイミン
グｔ2 に誤差が生じ、これが測距誤差の原因となる。そ
こで、本発明では、ＣＰＵ上のソフトウェアで実現され
る補正部６は、図３の様に受信光量に比例した微分ピー
ク値と発生する測距誤差との関係を予め調べ、これを関
数化Ｆ（Ｖp ′）し、記憶しておき、この関数に基づい
て、受信光量変動によって発生する測距誤差を補正す
る。尚、図３で（ａ）は受信光量と微分ピーク値との関
係を示す図で、（ｂ）は微分ピーク値と測距誤差を示す
図である。
【００１６】本実施の形態において、微分回路７及びピ
ーク検出回路８は例えば図４及び図５に示すような簡単
な構成のものでよく、極めて安価に実現できる。
ーク検出回路８は例えば図４及び図５に示すような簡単
な構成のものでよく、極めて安価に実現できる。
【００１７】
【発明の効果】本発明の第１の効果は、回路規模をほと
んど増加させる事なく、測距精度を改善できることであ
る。その理由は、測距精度改善の為に必要な受信光量に
比例した信号が、非常に簡単な微分回路やピーク検出回
路で検出できる為である。
んど増加させる事なく、測距精度を改善できることであ
る。その理由は、測距精度改善の為に必要な受信光量に
比例した信号が、非常に簡単な微分回路やピーク検出回
路で検出できる為である。
【００１８】第２の効果は、１ｃｍ以下の精度を有す
る、測距装置の提供を可能にできることである。その理
由は、本発明においては、受信光量を、微分ピーク値の
電圧レベルで検知する為、１ｃｍ以下の補正に必要なｍ
Ｖ〜数ｍＶの分解能を得る事は十分可能であるからであ
る。
る、測距装置の提供を可能にできることである。その理
由は、本発明においては、受信光量を、微分ピーク値の
電圧レベルで検知する為、１ｃｍ以下の補正に必要なｍ
Ｖ〜数ｍＶの分解能を得る事は十分可能であるからであ
る。
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の動作を説明するための波形図。
【図３】本発明の動作を説明するための図で、（ａ）は
受信光量と微分ピーク値との関係を示し、（ｂ）は微分
ピーク値と測定誤差との関係を示す図。
受信光量と微分ピーク値との関係を示し、（ｂ）は微分
ピーク値と測定誤差との関係を示す図。
【図４】本発明の実施の形態に用いられる微分回路の例
を示す図。
を示す図。
【図５】本発明の実施の形態に用いられるピーク検出回
路の例を示す図。
路の例を示す図。
【図６】従来技術の問題を示す図で、（ａ）はパルスレ
ーザ光の受信光量と検出電気信号の波形形状との関係を
示す図で、（ｂ）は受信光量と測定誤差との関係の１例
を示す図。
ーザ光の受信光量と検出電気信号の波形形状との関係を
示す図で、（ｂ）は受信光量と測定誤差との関係の１例
を示す図。
１ パルスレーザ送信部 ２ パルスレーザ受信部 ３ 送信タイミング検出部 ４ 受信タイミング検出部 ５ タイムインターバル部 ６ 距離補正部 ７ 微分回路部 ８ ピーク検出部 ９ 測距対象物 １０ パルスレーザ光 １１ 反射光
Claims (6)
- 【請求項１】 パルスレーザ光の送信から反射光の受信
までの時間から距離を求める手段と、反射光を電気信号
に変換した信号の立ち上りの最大値を求める手段と、こ
の最大値に応じて距離を補正する補正手段とを具備する
レーザ測距装置。 - 【請求項２】 前記最大値を求める手段が微分回路と、
微粉回路の出力を受けるピーク検出部とを含むことを特
徴とする請求項１のレーザ測距装置。 - 【請求項３】 前記補正手段は反射光の受光量に関係付
られた補正値をあらかじめ格納した格納手段を含み、前
記最大値に応じて補正値を読み出すことを特徴とする請
求項１のレーザ測距装置。 - 【請求項４】 前記補正値は前記電気信号の波形に応じ
てあらかじめ関係付られることを特徴とする請求項３の
レーザ測距装置。 - 【請求項５】 パルスレーザ光を送信するパルスレーザ
送信部と、前記パルスレーザ光の対象物からの反射光を
受信しパルスレーザ光を電気パルス信号に変換するパル
スレーザ受信部と、前記電気パルス信号のピークレベル
到達時刻を検出し受信タイミングとして出力する受信タ
イミング検出部と、前記パルスレーザ光送信タイミング
検出部と、前記送信タイミングと受信タイミング間の時
間間隔を計測し、対象物までの距離を計測するタイムイ
ンターバルカウンタ部と、前記反射光の強度を表わす量
として、前記電気パルス信号の立上り時間の最大値を検
出する最大値検出部と、前記最大値によって前記計測距
離を補正する距離補正部とを有することを特徴とするレ
ーザ測距装置。 - 【請求項６】 前記最大値検出部が、前記電気パルス信
号を受ける微分回路と、前記微分回路の出力を受けるピ
ークホールド回路とを具備することを特徴とする請求項
５のレーザ測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9804796A JPH09287914A (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | レーザ測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9804796A JPH09287914A (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | レーザ測距装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09287914A true JPH09287914A (ja) | 1997-11-04 |
Family
ID=14209261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9804796A Pending JPH09287914A (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | レーザ測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09287914A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100684636B1 (ko) * | 2005-04-20 | 2007-02-20 | 김인광 | 거리측정 방법 및 장치 |
| JP2007093210A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-12 | Topcon Corp | 測量装置及び測量方法 |
| JP2007147333A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Nippon Signal Co Ltd:The | パルス信号の波高値検出回路 |
-
1996
- 1996-04-19 JP JP9804796A patent/JPH09287914A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100684636B1 (ko) * | 2005-04-20 | 2007-02-20 | 김인광 | 거리측정 방법 및 장치 |
| JP2007093210A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-12 | Topcon Corp | 測量装置及び測量方法 |
| JP2007147333A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Nippon Signal Co Ltd:The | パルス信号の波高値検出回路 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19981104 |