JPH1020035A - レーザ距離測定装置 - Google Patents

レーザ距離測定装置

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JPH1020035A
JPH1020035A JP9034813A JP3481397A JPH1020035A JP H1020035 A JPH1020035 A JP H1020035A JP 9034813 A JP9034813 A JP 9034813A JP 3481397 A JP3481397 A JP 3481397A JP H1020035 A JPH1020035 A JP H1020035A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 簡単な方法で、信号変化の結果生じる走行時
間測定誤差の信頼性のある補償を、確実に常時行うレー
ザ距離測定装置を提供する。 【解決手段】 レーザ距離測定装置は、パルスレーザ１
１と、光偏向装置と、オプトエレクトロニクス光検出器
２３を有する光検出装置２２と、電子制御評価システム
１０とを有する。物体の距離を表す検知信号が、光パル
スの発射と受光との間の時間から、光速を考慮してパル
ス走行時間法により判定される。電子制御評価システム
は、光パルスの受光中に光検出器を流れる全電荷量を測
定するとともに受光パルスのパルス幅を測定する手段を
含む。補償は、反射率が異なるとともに光偏向装置１５
から所定の距離に配置されている基準物体に対して測定
された電荷やパルス幅及びパルス走行時間に対して電子
制御評価システムによって測定された対応する修正値に
基づいている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザによる距離
測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のレーザ距離測定装置は、ドイツ
国特許公開第４３４０７５６号（DE 43 40 756 A1）に
より周知である。この種のレーザレーダにより、光パル
スが入射した物体の距離を測定し、特に空間の予め決め
られた基準方向に対して物体が配置されている角度まで
も測定することができる。物体の距離は、光速を考慮し
て測定されたパルスの走行時間から開始すると測定され
る。この装置において、この距離測定の精度は、本質的
には、次の３つの影響パラメータ、すなわち、(ａ) 電
子制御評価システムに接続された時間測定ユニットの解
像度、(ｂ) 受信信号に重畳されるノイズ、(ｃ) 信号
変化（signal dynamics）の結果生じる走行時間測定誤
差の電子制御評価システムで生じる補償の精度、に依存
する。
【０００３】統計的測定誤差は、最初の２つの影響パラ
メータ(ａ)，(ｂ)から生じ、これらは、複数の測定値に
おける値の生成を平均化することによって低減される。
特に厳しいのは、３番目の影響パラメータ(ｃ)であり、
これは、主に、前置増幅器の増幅の線形範囲が、実際に
現れる信号変化との比較に制限されるという事実に起因
する。なお、前置増幅器は、一般にオプトエレクトロニ
ック光検出器の後に接続されている。従って、ドイツ国
特許第４３４０７５６号にて周知のレーザレーダにおい
て行ったように、対応する測定訂正値に基づいて受光パ
ルスの測定ピーク値に依存する信号変化の結果として生
じる走行時間測定誤差の補償は、変調の比較的小なる範
囲での所望の結果につながるのみである。対照的に、前
置増幅器の変調がその線形増幅範囲を越えて生じた場
合、特に前置増幅器の出力信号の期間の延長を引き起こ
す飽和効果が生じる。これは、走行時間測定誤差につな
がり、これは、もはやピーク値検出によって補償できな
くなる。これは、特に、出力信号の後端縁部や前端縁部
も走行時間測定に使用したときに著しい。これに加え
て、これらの影響が、温度、電圧、バッチ（batch） に
強く依存するという事実がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡単
な方法で、信号変化の結果生じる走行時間測定誤差の信
頼性のある補償を、特に作動条件の違いや物体の反射率
の違いを考慮して、確実に常時行うレーザ距離測定装置
を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、光パル
スの受光中に光検出器を流れる全電荷量を測定するとと
もに受光パルスのパルス幅を測定する手段を含む電子制
御評価システムにおいて満足される。本発明のレーザ距
離測定装置は、パルスレーザと、光偏向装置と、オプト
エレクトロニクス光検出器を有する光検出器と、電子制
御評価システムとを有する。かかる装置において、パル
スレーザが制御されて光パルスを発射し、次に発射され
る光パルスが光偏向装置によって偏向されて角度を変え
て測定領域に入る。測定領域に配置された物体から反射
されて戻る光パルスは、光検出装置によって受光され
る。光偏向装置からの物体の距離を表す検知信号が、光
パルスの発射及び受光間の時間から、光速を考慮してパ
ルス発射時間方法により、電子制御評価システムにおい
て見いだされ、信号変化の結果として現れる走行時間測
定誤差に対して補償も行われる。
【０００６】さらに、本発明において、信号変化の結果
として生じる走行時間誤差の補償が、測定された電荷や
パルス幅に応じて行われる。この補償は、光偏向装置か
ら所定の距離に配置されて反射率が異なる少なくとも１
つの基準物体に対して測定された電荷やパルス幅及びパ
ルス走行時間の結果として、電子制御評価システムによ
って測定された修正値の各々に基づいている。
【０００７】反射率が異なる基準物体を使用することに
よって、物体毎に実際に現れる全反射率を簡単な方法で
考慮することが可能となり、対応する修正値を見つける
ことができる。光偏向装置からの基準物体の距離は分か
っているので、対応する所望の走行時間も分かってい
る。次に、実際に測定されたパルス走行時間と所望の走
行時間との偏差が、関係する修正値の規準として使用さ
れ、または対応する修正機能を形成するために使用され
る。各反射率により導出された修正値や修正機能の関係
は、対応して測定された電荷やパルス幅と関連するよう
に行われる。測定領域に配置された物体から反射されて
戻る光パルスの受光中、光検出器を流れる全電荷量やこ
の受光パルスのパルス幅は、この光パルスの受光中に最
初に測定され、その後、対応する修正値が呼び出された
り、対応する修正機能が起動されたりする。電荷の測定
は、走行時間の測定とは無関係に、すなわち、特別な電
荷測定回路によって行われ、関係する走行時間測定回路
に接続された前置増幅器の起こり得る過剰変調は、電荷
測定値に影響を与えない。対照的に、各走行時間測定回
路によってパルス幅を判定することが基本的に可能であ
る。測定された電荷量やパルス幅に依存して信号変化の
結果として生じた走行時間測定誤差の補償の後、走行時
間測定と関係した前置増幅器の起こり得るオーバ変調と
対応する飽和効果とは、この補償に影響を与えない。本
発明のレーザ距離測定装置の効果は、特に、所定の反射
率が基準物体の画定位置に存在することが必要ではない
という事実にあることが分かる。この基準物体は、較正
されたり、またはアライメントされる必要がない。重大
さが、少しもエージング作用に帰因しない。基準物体に
対しては、光偏向装置から所定の間隔で配置されること
と、測定されるべきシナリオ（scenario）で実際の使用
において現れる反射率を有することだけが必要である。
【０００８】基準物体は、制限されてモニタされる走査
角度範囲の外側に便宜上配置され、故に、連続して角度
を変えることによって偏向される発射パルス光ビームに
よってこの範囲の外側も掃引される。このように、走査
角度範囲内の物体の検出は、基準物体によって邪魔され
ない。基準物体も、物体内に存在することができる。連
続する基準物体の場合、これは、反射率が変化し、特
に、反射率が徐々に変化し、検出すべき物体によって実
際の使用で現れる反射率の全てが現れた場合、これは便
宜的である。
【０００９】また、基準物体は、所定数の基準物体素子
によって形成することもできる。基準物体素子の表面
に、発射パルス光ビームが順々に入射し、これらの表面
は反射率が異なる。この場合、光偏向装置から同じ距離
に配置された基準物体素子に対して得られた測定値は、
電子制御評価システムにおいて１つの適切な多項式にま
とめられ、場合によっては多項式によって中間値を判定
する可能性がある。
【００１０】修正値の測定に必要な測定値を得るために
装置の通常の動作前にまたは通常の動作中に、基準物体
を効率良く走査することができる。反復走査は、特に、
動作中に可能となることが好ましく、修正値が実際の動
作条件に常時適用される。実行する際に好ましい変形例
において、受光パルスの測定されたパルス幅が特定の境
界値を越えたとき、信号変化の結果として生じる走行時
間誤差の補償が、測定された電荷量に依存して、さら
に、対応して導出された修正値や機能に基づいて行われ
る。この境界値は、発射光パルスのパルス幅の２乃至１
０倍と少なくとも同一であることが好ましい。この境界
値を越えた場合、これは、関係する前置増幅器が極端に
過剰変調されて、補償が測定された電荷量に依存して便
宜的に行われたことを示している。
【００１１】本発明のレーザ距離測定装置の有効な実施
例が従属する請求項に示されている。
【００１２】
【実施例】本発明を、実施例及び図面を参照しながら詳
細に説明する。図１において、モータ３１は、水平回転
プレート２８を駆動して垂直軸１７を中心とする連続回
転運動を行う。回転トランスデューサ２９の角度は、回
転プレート２８の周縁部に設けられ、フォーク状の光バ
リアとして形成され、ライン３２を介して電子制御評価
システム１０の図示せぬ制御ステージに接続されてい
る。
【００１３】円形円筒体２７は、上面が回転軸１７に対
して４５度の角度に配置されるように回転プレート２８
に配置されている。本体２７の上面は、回転ミラー１６
として形成されている。回転ミラー１６も、ミラープレ
ートに形成され、これは、ミラーキャリアを介して回転
プレート２８に固定されている。回転ミラー１６の上
に、同様な平坦偏向ミラー１９が配置されている。この
ミラー１９は、幅の狭い形状を採り、そのミラー面は、
回転軸１７に対して４５度の角度をなしている。ミラー
１９も、円形円筒体になっている。しかし、偏向ミラー
１９も、平坦ミラープレートとして形成することもでき
る。
【００１４】偏向ミラー１６の中心領域２４は、パルス
レーザ１１からの光を発射レンズ３３及び偏向ミラー１
９を介して受け取る。光ビームは、最初は水平である
が、レーザレーダのフロントディスク４１までの水平方
向に回転ミラー１６によって偏向せしめるために、反射
ミラー１９で下方に偏向される。発射パルス光ビーム２
１は、フロントディスク４１から測定領域１３に入る。
測定領域１３において、例えば、光反射物体１４が存在
すると仮定する。散乱光は、自動平行ビーム路におい
て、物体１４から受光パルス光ビーム２０としてフロン
トディスク４１を介して通過して回転ミラー１６に戻
る。
【００１５】受光パルス光ビーム２０は、発射光２１及
び特に中心ビーム１８が入射する中心領域２４の周辺の
回転ミラー１６の環状領域４７に入射し、次に、偏向ミ
ラー１９を通り越して干渉フィルタ２６に入る。フィル
タ２６の後方に、受光レンズ２５が配置されている。こ
の受光レンズ２５は、レーザレーダに非常に近接配置さ
れた物体を問題の無い状態で認識するために、焦点距離
が異なる領域２５’，２５”を有する。
【００１６】受光レンズ２５は、受光した光を集束せし
めて光検出器２３に入れる。受光レンズ２５は、光検出
器２３とともに光検出装置２２を形成する。回転ミラー
１６と回転プレート２８とモータ３１とは、光偏向装置
１５の一部であり、これらによって、発射パルス光ビー
ム２１と受光パルス光ビーム２０とを回転軸１７の周囲
に回転させることができる。このように、最大３６０度
までの走査角度領域を実現することができる。
【００１７】図２を参照すると、フロントディスク４１
は、およそ１８０度に亘って延在する。この範囲は、例
えば、乗物の前方に位置する領域をモニタするには十分
である。図２において、図１の平面図に加えて、回転ミ
ラー１６の角度位置と発射光ビーム２１との角度位置と
が示されている。発射パルス光ビーム２１は、角度スキ
ャンを行い、走査面５３を画定する。最大走査角度範囲
５４は、図２によると１８０度に亘り延在する。
【００１８】本実施例において、パルスレーザ１２は、
電子制御評価システム１０によって制御されて、３ナノ
秒（ｎｓ）乃至４ｎｓの持続時間を有する光パルスを発
射する。他の実施例において、光パルスの持続時間は、
例えば、１ｎｓ乃至５０ｎｓの間の値を採る。さらに、
光偏向装置１５も、電子制御評価システム１０に接続さ
れている。例えば、光偏向装置１５は、１５００ｒｐｍ
の回転速度に設定されている。回転速度は、通常５００
ｒｐｍから１０，０００ｒｐｍの範囲内にある。光偏向
装置１５の角度は、角度位置トランスデューサ２９によ
ってライン３２を介して、電子制御評価システム１０に
接続された制御ステージに瞬間に送られる。
【００１９】光パルス１２は、発射レンズ３３及びミラ
ー１９，１６を介して測定領域１３に発射される（図１
及び図５参照）。光パルス１２は、走行時間Ｔの後受光
パルス１２’（図１参照）として光検出装置２２によっ
て受光される。光検出器２３は、本実施例においては、
フォトダイオード、特にアバランシェダイオードによっ
て形成され（図１、図５及び図６参照）、受光した光パ
ルスから対応する電気信号を生成し、電気信号は、図示
した実施例においてはトランスインピーダンス増幅器３
８（図６参照）による前置増幅器によって増幅され、次
にコンパレータ３４の入力部に供給される。このコンパ
レータ３４は、検出しきい値７９を画定する基準入力３
５（図３乃至図４参照）を有する。コンパレータの出力
信号は、受光パルス１２’のパルス幅を測定するために
使用され、本実施例においては、同時に走行時間を測定
するために使用される。トランスインピーダンス増幅器
３８及びコンパレータ３４（図６参照）は、電子制御評
価システム１０（図１参照）に接続している。
【００２０】図６を参照すると、光パルス１２の受光中
に光検出器２３を流れる全電荷量を測定する手段も、設
けられている。この手段は、ショットキダイオード３７
を介して光検出器２３に直列に接続されたコンデンサＣ
と、コンデンサＣの後に接続されたバッファ増幅器３６
とを、含む。コンデンサＣの自由端は接地され、光検出
器２３のカソードは、対応するバイアス電圧を生成する
電位Ｖに接続されている。
【００２１】光パルス１２’の受光中に光検出器２３を
流れる全電荷量を測定するこれらの手段Ｃ，３６，３７
は、受光パルス１２’のパルス幅を測定し且つ走行時間
を測定する手段３４，３８と同様に、電子制御評価シス
テム１０（図１参照）の一部である。コンパレータ３４
の出力信号は、例えば、電子制御評価システムのカウン
タ（図示せず）に供給され、カウンタは、周波数発生器
によってクロックされる。
【００２２】電子制御評価システム１０は、マイクロプ
ロセッサも含む。電子制御評価システム１０に接続され
た図示せぬカウンタは、光検出装置２２によって受光さ
れるパルス１２’の発射で開始され、このカウンタは、
コンパレータ３４の出力信号によって停止される。これ
に対する必須条件は、関係する検出しきい値７９（図３
及び図４参照）を越えていることである。次に、カウン
トの結果が、例えばマイクロプロセッサによって使用さ
れて、関係するパルス走行時間Ｔを計算し、これから次
に示す式により光偏向装置からの物体１４の距離ｄを計
算する。
【００２３】ｄ＝ｃ・ｔ／２ 但し、ｃは、光速である。光偏向装置１５の瞬間の角度
位置も、例えば電子制御評価システム１０のマイクロプ
ロセッサにライン３２（図１参照）を介して送られてい
るので、物体１４の極座標に関する対応する情報は、例
えば、電子制御評価システム１０に接続されたインター
フェースを通過し、システム１０において、例えばナビ
ゲーション信号やエラー信号などのさらなる用途に対し
て利用される。
【００２４】図５に示すように、基準物体８６が、限定
されてモニタされる走査角度範囲５４（図２も参照）の
外側に配列されて、このモニタされる走査角度範囲５４
の外側で発射パルス光ビーム２１によって掃引される。
ビーム２１は、偏向されて角度変化が増大する。図示し
た実施例において、黒色の環形ダイアフラム８７を、基
準物体８６の表面３０の縁部に設けることができ、ここ
に、発射パルス光ビーム２１が入射し、望ましくない散
乱光による影響を防止している。
【００２５】限定されモニタされる角度走査範囲５４の
外側に配置されている基準物体８６の表面３０は、発射
パルス光ビーム２１によって照射され、表面３０の反射
率が異なる。この点において、この表面３０は、好まし
くは回転自在光偏向装置１５の回転軸１７と同心円上の
円弧に沿って延在し、好ましくは、反射率は、円弧に沿
ってステップの無い状態で（in stepless manner）変化
する。
【００２６】この表面３０は、箔や下塗り（undercoa
t） などによって形成することができ、高い初期反射率
を呈し、黒色のダイの上を反射率が増加するように塗ら
れている。または、基準物体８６は、所定数の基準物体
素子によって形成することもでき、これらの素子は、回
転自在光偏向装置１５の回転軸１７と同心円上の円弧上
に間隔を開けて配置され、発射パルス光ビーム２１によ
って順々に照射される基準物体素子の各々は、反射率が
異なる。
【００２７】この関係において、光偏向装置１５から同
一間隔で配置された試験物体素子に対して得られた測定
値は、多項式によって組み合わせることができ、中間値
は、多項式を介して判別できる。図５において、レーザ
レーダによって形成されるレーザ距離測定装置は、フロ
ントディスク４１を備えた筐体１１５に収納されてい
る。フロントディスク４１は、１８０度に亘って湾曲さ
れて、筐体の下方領域に設けられている。
【００２８】図３及び図４から分かるように、走行時間
測定誤差は、信号変化の結果として現れ、後述する方法
で、本発明のレーザ距離測定装置によって補償される。
図３に、光検出装置２２のオプトエレクトロニクス光検
出器２３によって受光され、前置増幅器として機能する
トランスインピーダンス増幅器３８（図６参照）によっ
て増幅された３つの異なる光パルス１２’を示す。これ
らの光パルスは、それぞれ最大信号電圧８０，８１，８
２を有する。対応する低ノイズしきい値の結果、全受光
パルス１２’は、コンパレータ３４の基準入力３５に設
定された検出しきい値７９を確実に越えている。しか
し、受光パルス１２’の立ち上がり端部が検出しきい値
７９を越えた後の時間ｔは、各パルス１２’毎に異な
る。図示した実施例において、時間差は、例えば、１．
２ｎｓであり、これは、およそ２０ｃｍの測定誤差に相
当する。最大値８２の光パルス１２’のベース時間８３
に対するこの時間及び測定誤差（例えば、最大値８０，
８１の信号に対しては８４，８５）は、例えば、電子制
御評価システム１０のマイクロプロセッサに保存され、
修正の目的に対して利用することができる。
【００２９】前置増幅器、本実施例においては、トラン
スインピーダンス増幅器３８（図６参照）が線形増幅範
囲で動作している限りは、最大値、すなわちピーク値８
０，８１，８２に応じて信号変化の結果として生じる走
行時間誤差の補償を行うことが基本的に可能であり、こ
れは、ピーク値検出器によって可能である。しかし、図
４から分かるように、前置増幅器、すなわちトランスイ
ンピーダンス増幅器３８が線形範囲を越えて動作してい
るとき、また、少なくとも後端縁部も走行時間の測定に
使用されないとき、これは、もはや可能ではない。図４
に示すように、過剰変調につながる飽和効果は、前置増
幅器の関係する出力信号が時間について延長される、す
なわち、後端縁部がかなり後で検出しきい値７９よりも
再び小さくなるという飽和につながる（図４、過剰変調
信号参照）。
【００３０】本発明により、電子制御評価システム１０
は、信号変化の結果として生じる走行時間測定誤差の補
償が、前述の手段Ｃ，３６，３７；３４，３８によって
行われるように構成されている。なお、これらの手段
Ｃ，３６，３７；３４，３８は、光検出器２３を流れる
全電荷量を測定し、または、測定された電荷量やパルス
幅に応じて受光パルス１２’のパルス幅を測定する手段
である。さらに、この手段は、反射率が異なるとともに
光偏向装置１５から所定の間隔で配置された少なくとも
１つの基準物体８６（図５参照）に対して測定された電
荷やパルス幅、及びパルス走行時間に対して、電子制御
評価システム１０によって見いだされた各々の訂正値に
基づいて動作するものである。
【００３１】基準物体８６の表面３０の異なる反射率
は、基準物体８６が発射パルス光ビーム２１によって掃
引されると、順々に作用する。補償に必要な訂正値は、
基準物体８６について測定された電荷、パルス幅、パル
ス走行時間を参照して、電子制御評価システム１０によ
って判定される。光偏向装置１５までの基準物体８６の
距離は分かっているので、所望の走行時間を直に測定す
ることができ、次に、これと、実際に測定されたパルス
走行時間とを比較することができる。次に、走行時間の
偏差は、各々の訂正値、または訂正機能の規準として機
能する。結果としての訂正値は、例えば、電子制御評価
システム１０に保存される。
【００３２】次に、各物体１４（図１参照）が走査角度
範囲５４（例えば図２参照）内で検出された場合、光パ
ルスの受光中に光検出器２３を流れる電荷量や、受光パ
ルスのパルス幅が、光パルスの受光中に最初に測定さ
れ、次に、前に測定された訂正値が呼び出されて、対応
する訂正機能を起動せしめることができる。前置増幅
器、またはトランスインピーダンス増幅器３８の起こり
得る過剰変調と、対応する飽和効果とは、関係する補償
に影響を与えず、故に測定装置の精度に影響を与えな
い。
【００３３】前述の如く、光パルス１２’の受光中に光
検出器２３を流れる全電荷量を測定する手段は、オプト
エレクトロニクス光検出器２３とショットキィダイオー
ド３７を介して直列に接続されたコンデンサＣと、この
後に接続されたバッファ増幅器と、からなる（図６参
照）。パルス幅は、例えば、カウンタ（図示せず）によ
って測定することができ、このカウンタは、同様に電子
制御評価システム１０に接続されるとともに、コンパレ
ータ３４の出力信号によって制御される（図６参照）。
このコンパレータ３４の出力信号は、本実施例において
は、走行時間を測定するために同時に使用される。
【００３４】基準物体８６に対する特定数の走査の間に
得られた測定値が、電子制御評価システム１０において
平均化されるとき、より高い測定精度が得られる。電子
制御評価システム１０は、好ましい実施例において次の
ように構成されている。すなわち、電子制御評価システ
ム１０は、受光パルス１２’の測定されたパルス幅が特
定の境界値を越えたときに、信号変化の結果として現れ
る走行時間測定誤差の補償が、測定された電荷量に依存
するとともに対応する測定された訂正値に基づいて最初
に行われるように、構成されている。この境界値は、例
えば、発射光パルス１２のパルス幅の値と少なくとも同
じとすることができる。故に、この境界値は、前置増幅
器、すなわちトランスインピーダンス増幅器３８が過剰
変調されているという事実（図４のオーバ変調信号参
照）の徴候である。補償は、例えば、それぞれ測定され
たパルス幅に応じて前もって行われている。
【００３５】測定が、異なる位置の基準物体８６で行わ
れる場合、前置増幅器の線形及び非線形変調範囲内の出
力パルス幅、または電荷測定によって測定された大きさ
は、所定のしきい値によって見いだされた走行時間に対
してプロットすることかできる。光偏向装置１５から基
準物体８６までの距離が分かっているので、関係機能を
直接形成することができ、これも、外側のシナリオ（ou
ter scenario）での測定に加えられる。解像度を改善す
るために、平均値の算出は、前述の如く、電子制御評価
システム１０において実行される。
【００３６】一方、既述したように、パルス幅と電荷と
を測定することができる。図７を参照して、信号評価の
一例を説明する。この信号評価は、電子制御評価システ
ム１０において行われる。システム１０において、測定
された距離の修正は、信号変化の結果として現れる走行
時間測定誤差を補償するために、受光パルスの測定され
たパルス幅に依存して行われる。図７（ｂ）のグラフに
おいて、信号の大きさは時間に対して記録され、光パル
スの発射と受光パルスの前端縁部の発現との間の時間Ｔ
が測定される。測定時間Ｔ２は、光パルスの発射と、受
光パルスの後端縁部との間の時間である。この関係にお
いて、各端縁部は、検出しきい値を通過した時間につい
ての測定を行うことによって検出される。次に、受光ビ
ームのパルス幅は、２つの値Ｔ１，Ｔ２から判定するこ
とができる。パルス幅の値は、（Ｔ２−Ｔ１）に等し
く、または、（Ｔ１−Ｔ２）の大きさと同じである。図
７（ａ）に、修正の関係を示す。この図において、ｐｓ
の単位で引用された修正値が、測定されたパルス幅ΔＴ
に対して示されている。この修正曲線は、３ｎｓの大き
さのオーダの測定されたパルス幅の値で始まり、次に示
す関係式に応じて測定された距離を修正するために使用
される。
【００３７】 Ｒ ＝ ［Ｔ１−（測定誤差）］ × ｃ／２ ＝ Ｔ１ × ｃ／２ − Ｆ（Ｔ１−Ｔ２） × ｃ／２ ＝ （測定距離） − （訂正（ΔＴ）） 但し、Ｒは、修正された距離であり、Ｆは、測定された
パルス幅の関数となる測定誤差であり、ΔＴは、測定さ
れたパルス幅であり、ｃは、光速である。
【００３８】特定の反射率が基準物体８６の限定された
位置に存在する必要性はない。基準物体８６は、較正さ
れる必要も、またはアライメントされる必要もない。基
準物体８６の表面３０の反射率は、外側のシナリオ（ou
tside scenario）に現れる全反射率を考慮して便宜的に
選択されたり、適宜の次数の多項式についての中間値を
判別するためにこの多項式によってリンクされる特定の
基準点を形成するように選択される。
【００３９】このように、信号変化の結果として生じる
走行時間測定誤差の信頼性のある補償が、いずれの場合
も行われる。所望の反射率を備えたシナリオ（scenari
o）が、組織的な測定誤差が無い状態で検出される。こ
のようにして、１ｍｍ未満の測定精度が、複数の走査に
わたる平均値処理によって得られる。修正値を判別する
ために必要な測定値を得るために、基準物体をレーザレ
ーダの通常の動作前にまたは通常の動作中に検出するこ
とができる。スキャンの反復は、特に、動作中に可能で
あることが好ましく、故に、修正値が実際の動作条件に
いつでも適用される。
【００４０】他の概念において、レーザ距離測定装置、
特に電子制御評価システム１０は、最初に列挙したドイ
ツ国特許公開第４３４０７５６号や、対応するアメリカ
合衆国特許第５４５５６６９号に記載したように構成さ
れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザレーダとして実現されたレーザ距離測定
装置の構成図である。
【図２】図１の回転ミラーとそのスキャンニング角度範
囲とを示す平面図である。
【図３】受光パルスの強度が異なる場合の時間に対する
信号電圧の関係を示すグラフである。
【図４】受光パルスの強度が異なる場合の時間に対する
信号電圧の関係を示し、過剰変調により得られた信号を
前置増幅器の線形範囲内にある２つの信号と対比した様
子を示す図である。
【図５】ビーム路へと導入された基準物体の機能を説明
するために回転ミラーが９０度回転した位置にある図１
と同様な図である。
【図６】電荷測定手段を含むレーザレーダの電子制御評
価システムの一部を示す図である。
【図７】増幅修正の修正曲線を示す図である。
【符号の説明】
１０ 電子制御評価システム １１ パルスレーザ １２ 発射光パルス １２’ 受光パルス １３ 測定領域 １４ 物体 １５ 光偏向装置 １６ 回転ミラー １７ 筐体 １８ 中心入射光ビーム １９ 偏向ミラー ２０ 受光パルスビーム ２１ 発射パルス光ビーム ２２ 光検出装置 ２３ オプトエレクトロニクス光検出器 ２４ 中心領域 ２５ 受光レンズ ２５’，２５” 別々の焦点距離 ２６ 干渉フィルタ ２７ 円形円筒体 ２８ 回転プレート ２９ 角度位置トランスデューサ ３０ 表面 ３１ モータ ３２ ライン ３３ 発射レンズ ３４ コンパレータ ３５ 基準入力 ３６ バッファ増幅器 ３７ ショットキィダイオード ３８ トランスインピーダンス増幅器 ４１ フロントディスク ４７ 環状領域 ５３ 走査面 ５４ 走査角度範囲 ７９ 検出しきい値 ８０ 信号電圧 ８１ 信号電圧 ８２ 信号電圧 ８３ ベース時間 ８４ 時間測定誤差 ８５ 時間測定誤差 ８６ 基準物体 ８７ 環形ダイアフラム １１５ 筐体 Ｃ コンデンサ

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パルスレーザ（１１）と、光偏向装置
    （１５）と、オプトエレクトロニクス光検出器（２３）
    を有する光検出装置（２２）と、電子制御評価システム
    （１０）とを有するレーザ距離測定装置であって、パル
    スレーザ（１１）が制御されて光パルス（１２）を発射
    し、発射される次の光パルス（１２）が光偏向装置（１
    ５）によって偏向されて角度が変化して測定領域（１
    ３）へと入り、測定領域（１３）に配置された物体（１
    ４）から反射されて戻る光パルス（１２’）が光検出装
    置（２２）によって受光され、光偏向装置（１５）から
    の物体（１４）の距離を表す検知信号が光パルス（１
    ２，１２’）の発射及び受光間の時間から光速を考慮し
    てパルス走行時間方法により電子制御評価システム（１
    ０）において見いだされ、信号変化の結果として現れる
    走行時間測定誤差に対して補償も行われるレーザ距離測
    定装置であって、 電子制御評価システム（１０）は、光パルス（１２’）
    の受光中に光検出器（２３）を流れる全電荷量を測定す
    るとともに受光パルス（１２’）のパルス幅を測定する
    手段（Ｃ，３６，３７；３４，３８）を含み、 信号変化の結果として生じる走行時間誤差の補償は、少
    なくとも１つの基準物体（８６）に対して測定された電
    荷やパルス幅及びパルス走行時間の結果として電子制御
    評価システム（１０）によって測定される対応する修正
    値に基づいて、測定された電荷やパルス幅に依存して行
    われ、 基準物体（８６）は、光偏向装置（１５）から画定され
    た距離に配置されるとともに異なる反射率を有すること
    を特徴とするレーザ距離測定装置。
  2. 【請求項２】 基準物体（８６）は、限定されてモニタ
    される走査角度範囲（５４）の外側に配置され、連続的
    に変化する角度によって偏向される発射パルス光ビーム
    （２１）によって掃引されることを特徴とする請求項１
    記載のレーザ距離測定装置。
  3. 【請求項３】 基準物体（８６）は、反射率が変化する
    表面（３０）を有し、この反射率は好ましくはステップ
    の無い状態で変化し、表面（３０）には発射パルス光ビ
    ーム（２１）が入射し、表面（３０）は回転自在光偏向
    手段（１５）の回転軸（１７）と同心円上の円弧に沿っ
    て延在し、反射率は円弧に沿って変化することを特徴と
    する請求項１または請求項２記載のレーザ距離測定装
    置。
  4. 【請求項４】 表面（３０）は、箔、下地、または高い
    初期反射率の部材によって形成され、黒色塗料によって
    反射率が増加するように塗られていることを特徴とする
    請求項３記載のレーザ距離測定装置。
  5. 【請求項５】 基準物体（８６）は、回転自在光偏向装
    置（１５）の回転軸（１７）と同心円上の円弧上に間隙
    を介して好ましくは配置されている所定数の基準物体素
    子によって形成され、 発射パルス光ビーム（２１）が次々と入射する各基準物
    体素子の表面は、反射率が異なることを特徴とする請求
    項１または請求項２記載のレーザ距離測定装置。
  6. 【請求項６】 光偏向装置（１５）から同一の距離に配
    置された基準物体素子について受け入れた測定値は、多
    項式によって１つにリンクされ、中間値は多項式によっ
    て判定されることを特徴とする請求項５記載のレーザ距
    離測定装置。
  7. 【請求項７】 光偏向装置（１５）は、３６０゜の偏向
    角度を掃引し、好ましくは回転の１つの方向に連続して
    回転することを特徴とする先行する請求項の１つに記載
    のレーザ距離測定装置。
  8. 【請求項８】 １つの光パルス（１２’）の受光中に光
    検出器（２３）を流れる全電荷量を測定する手段（Ｃ，
    ３６，３７）は、光検出器（２３）と直列に接続された
    コンデンサ（Ｃ）と、コンデンサの後に接続されたバッ
    ファ増幅器（３６）とを含むことを特徴とする先行する
    請求項の１つに記載のレーザ距離測定装置。
  9. 【請求項９】 コンデンサ（Ｃ）は、ダイオードを介し
    て光検出器（２３）と直列に接続され、前記ダイオード
    は好ましくはショットキィダイオードであることを特徴
    とする請求項８記載のレーザ距離測定装置。
  10. 【請求項１０】 光検出器（２３）は、前置増幅器、好
    ましくはトランスインピーダンス増幅器（３８）を介し
    てコンパレータの１つの入力部に接続され、コンパレー
    タは、検出しきい値（７９）を画定する基準入力を有
    し、コンパレータの出力信号は特に受光パルス（１
    ２’）のパルス幅を測定するために使用されることを特
    徴とする先行する請求項の１つに記載のレーザ距離測定
    装置。
  11. 【請求項１１】 コンパレータ（３４）の出力信号は、
    走行時間を同時に測定するために使用されることを特徴
    とする請求項１０記載のレーザ距離測定装置。
  12. 【請求項１２】 基準物体（８６）は、修正値の測定に
    必要な測定値を得るために装置の通常動作の前または通
    常の動作中に反復して検知されることを特徴とする先行
    する請求項の１つに記載のレーザ距離測定装置。
  13. 【請求項１３】 基準物体（８６）について特定数の走
    査中に得られた測定値は、電子制御評価システム（１
    ０）において精度を上げるために平均処理されることを
    特徴とする先行する請求項の１つに記載のレーザ距離測
    定装置。
  14. 【請求項１４】 受光パルス（１２’）の測定されたパ
    ルス幅が特定のしきい値を越えたときに、信号変化の結
    果として現れる走行時間測定誤差の電子制御評価システ
    ム（１０）における補償は、測定された電荷に応じて、
    さらに対応して導出された修正値や修正機能に基づいて
    行われることを特徴とする先行する請求項の１つに記載
    のレーザ距離測定装置。
  15. 【請求項１５】 しきい値は、発射光パルス（１２）の
    パルス幅の２乃至１０倍、特に２乃至５倍の値と少なく
    とも同一であり、または、前置増幅器がかなり過剰変調
    されたりまたは飽和された値に相当することを特徴とす
    る請求項１４記載のレーザ距離測定装置。
  16. 【請求項１６】 電子制御評価システム（１０）は、走
    行時間及びパルス幅を測定する時間測定ユニットを含む
    ことを特徴とする先行する請求項の１つに記載のレーザ
    距離測定装置。
  17. 【請求項１７】 電子制御評価システム（１０）は、マ
    イクロプロセッサを含むことを特徴とする先行する請求
    項の１つに記載のレーザ距離測定装置。
  18. 【請求項１８】 オプトエレクトロニクス光検出器は、
    フォトダイオードであり、特にアバランシェダイオード
    （２３）であることを特徴とする先行する請求項の１つ
    に記載のレーザ距離測定装置。
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