JP3486223B2 - Distance measuring device - Google Patents
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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とともに、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(t
3)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
とを入力し、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−V2)+t
2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。
【0006】
【0007】
【作用】本発明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
(tST1 )、第2のパルスと第4のパルスの時間間隔
(tST2 )はそれぞれ既知であり、時間間隔(tST1 )
より時間間隔(tST2)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(VD )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(VST1 )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
(VST2 )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(tD )が求められる。
【0021】
tD =(tST2 −tST1 )×(VD −VST1 )/(VST2 −VST1 )+t
ST1
……(式1)
このようにして得られた時間間隔(tD )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(VD )の
みが検出され、この増加量(VD )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(tr )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td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td +tr
/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(tr )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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the emission of pulsed light to a target.
And measure the time it takes for the reflected light to return.
And a distance measuring device that measures the distance to the target
Related.
[0002]
2. Description of the Related Art Conventionally, technologies in such a field include:
Japanese Patent Laying-Open No. 4-1289 is known. This publication
The configuration of the conventional distance measuring device described in FIG.
Shown in the figure. As shown in FIG.
Emits laser diode 201 in response to a light emission signal from
And emit a laser beam toward the target. laser
The light is reflected by the target, and the photodiode of the receiving unit 220
221 is received. Light emission of laser diode 201
Light emission output from the transmission unit 200 according to the timing
The timing signal and the light receiving time of the photodiode 221
Reflected signal output from the receiving unit 220 according to the timing
Are given to the time measuring unit 230. Time measurement unit 230
Now, a time difference pulse signal corresponding to the time difference between these signals
Is generated, and the pulse width of this time difference pulse signal is
It is counted by a counter 211 of 210. In the control unit 210
Is calculated based on the count value of the counter 211
Then, the distance to the target is detected.
[0003]
SUMMARY OF THE INVENTION However, the conventional
In the distance measuring device, the distance is determined by the clock cycle of the counter 211.
Because accuracy is determined, improvement in distance accuracy cannot be expected
There was a problem.
[0004] The present invention solves such a problem and solves the problem.
An object of the present invention is to provide a highly accurate distance measuring device.
[0005]
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS]
The distance measuring device according to the present invention includes: (a) emitting pulse light;
(B) the pulsed light emitted from the light emitting element
An analog that partially receives light and has an amplitude corresponding to the received light intensity
A monitor light-receiving element for outputting a pulse voltage signal; and (c)
The other part of the pulsed light emitted from the light emitting element is
Receives light reflected by objects and has an amplitude corresponding to the received light intensity
Detector for outputting analog pulse voltage signal
And (d) input the signal output from the monitoring light receiving element
Output a digital pulse signal with reduced time jitter.
(E) detecting means for detecting light,
Input signal and reduce the time jitter.
Second discriminating means for outputting a pulse signal;
A first signal output from the first discriminating means and a second discriminating means;
The second signal output from the stage is input, and the signal of the first signal is input.
Pulse is input after the pulse is input.
Analog voltage whose voltage value increases at a fixed rate
Time-voltage conversion means for outputting a pressure signal;
The analog voltage signal output from the conversion means is input and the
The pulse of the second signal after the pulse of the first signal is input
To the target based on the amount of increase in the voltage value until the
Calculating means for calculating the distance at the first position, and the first discriminating means
And a second discriminating means for inputting signals to these discriminating means.
From the signal whose signal has been delayed for a predetermined time,
Subtract the attenuated signal and subtract the value
Digital pulse signal that gives a pulse when
And the first correction signal and the first correction signal.
Correction signal output for providing the correction signal of No. 2 to the time-voltage conversion means
Means, wherein the first correction signal has a pulse in the first signal.
Before or after the second signal is pulsed
And a first pulse and a second pulse at predetermined time intervals.
And a second correction signal.
After the first pulse is given to the first correction signal and
Give a third pulse before one second pulse is given
And after the second pulse is given to the first correction signal
A digital pulse signal for giving a fourth pulse;
The third pulse is given after the first pulse is given
Time interval (t2) until the second pulse is given
Time interval from when the fourth pulse is given (t)
3) is different, and in the time-voltage converting means, the first
Signal, the second signal, the first correction signal, and the second correction signal
And the second signal after the pulse of the first signal is input.
The first pulse until the signal pulse of
From input to the input of the third pulse
The fourth pulse during and between the input of the second pulse
The voltage value increases at a fixed rate during the period until
And outputs the analog voltage signal to the arithmetic means.
The analog voltage signal is analyzed and the pulse of the first signal is
From the input to the input of the second signal pulse
The voltage value increase (V1) and the first pulse are input
Of the voltage value until the third pulse is input from
(V2) and the fourth pulse after the input of the second pulse
The amount of increase (V3) in the voltage value until the power is input is detected
Then, after the pulse of the first signal is input, the second signal
The time interval (t1) until a pulse is input is expressed as t1 =
(T3-t2) × (V1-V2) / (V3-V2) + t
Calculate the distance to the target by obtaining from 2
Things.
[0006]
[0007]
According to the distance measuring device of the present invention, from the light emitting element
A part of the emitted pulse light is received by the monitor light receiving element.
It is. Another part of the pulsed light is emitted toward the target
The light reflected by the target is received by the light receiving element for detection.
You. The monitor light receiving element controls the light intensity of the received pulse light.
An analog pulse voltage signal having a corresponding amplitude is generated.
Is supplied to the first discriminating means. First discrimination
Means to reduce the time jitter of the input signal
A pulse signal is generated and output. Specifically, input
Attenuates the amplitude of the input signal and the signal obtained by delaying the signal for a predetermined time
And a signal delayed by a predetermined time.
Subtract the signal whose width has been attenuated, and subtract
Digital pulse signal that gives a pulse when the value of
Generate and output a signal. Similarly, the detection light-receiving element
The analog pulse voltage signal is provided to the second discriminating means,
Digital pulse signal with reduced jitter
You.
The first signal output from the first discriminating means
And the second signal output from the second discriminating means is a time voltage
Provided to the conversion means, and the pulse of the first signal is inputted.
Constant during the period until the pulse of the second signal is input from
The analog voltage signal whose voltage value increases by the ratio of
You. This analog voltage signal is given to the arithmetic means,
After the pulse of the second signal is input, the pulse of the second signal
Up to the target based on the amount of increase in the voltage value until input
Is calculated.
According to the distance measuring device of the present invention,
A first correction signal output from the correction signal output means;
The second correction signal is a time signal together with the first and second signals.
Pressure conversion means. By inputting these correction signals
Therefore, the pulse of the first signal is input from the time-voltage conversion means.
Period from the input to the input of the second signal pulse
During the period, the third pulse is input after the first pulse is input
Until the second pulse is input
At a fixed rate during the period until the fourth pulse is input
An analog voltage signal whose voltage value increases is output.
In the arithmetic means, a pulse of the first signal is inputted.
From the time when the second signal pulse is input
The amount of increase in the third pulse after the input of the first pulse
The amount of increase in the voltage value until the pulse is input and the second pulse
From the input of the pulse to the input of the fourth pulse.
The distance to the target is calculated while compensating for the increase in the pressure value
Is done.
[0011]
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
It will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a distance measuring device according to the present embodiment.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a device 1. Based on the figure,
The example distance measuring device 1 is a pulse laser that emits laser light.
Laser 10 and a laser light emitting module
A monitoring sensor 20 for monitoring the imaging, and a laser beam
A detection sensor that receives light reflected from the target object
And 30. In addition, pulse laser 10
Pulse laser oscillation circuit 40 for providing a laser emission signal
And an amplifier 50 for amplifying the output of the monitor sensor 20
And the time jitter of the light emission pulse signal amplified by the amplifier 50.
CFD (Constant Fraction)
Discriminator) circuit 60.
Further, the output of the detection sensor 30 is amplified.
Amplifier 70 and the detected pulse signal amplified by amplifier 70.
CFD circuit 80 for detecting time jitter of signal
And the output (start signal) of CFD circuit 60 and CF
Input the output (stop signal) of the D circuit 80
Output an analog voltage signal proportional to the pulse interval
TAC (Time-to-Amplitude Converter) circuit 90
Have. Furthermore, the output from the TAC circuit 90
A that converts an analog voltage signal into a digital voltage signal
The DC circuit 100 and the data output from the ADC circuit 100
Input a digital voltage signal and calculate the distance to the target
Control circuit 110 to generate a reference sequence inside the apparatus.
And an internal sequence generation circuit 120 for generating
You.
A laser beam is focused on the front surface of the pulse laser 10.
The projection lens 11 for irradiating the target is used for detection.
The light reflected by the target is collected on the front surface of the sensor 30.
Light receiving lens 31 and band pass filter for removing disturbance light
32 are arranged respectively.
FIG. 2 is a perspective view of the distance measuring device 1 of the present embodiment.
It has the appearance as shown in the figure. From this figure, this device
The case 1 is housed in a rectangular parallelepiped case 150.
An emission window 151 for emitting laser light is provided on the front surface of
An entrance window 152 through which the laser light reflected by the target is incident is provided.
Have been. Inside the case 150 is the front regions 150a, 15
0b and a rear region 150c. Soshi
In the front region 150a behind the exit window 151,
The laser 10, the projection lens 11, the monitor sensor 20, and the laser
Printed circuit board 16 incorporating a loose laser oscillation circuit 40
0 is disposed at a predetermined position. In addition, the entrance window 15
2 in the front area 150b behind, the light detection sensor 30
Light receiving lens 31, band pass filter 32, and amplifier 70
The printed board 161 with the built-in is arranged in a predetermined position
Have been. Further, the rear region 150c includes CFD times.
Pudding incorporating the roads 60 and 80, the TAC circuit 90, etc.
Printed circuit board incorporating the control board 110 and the control board 162
163 are arranged in two stages.
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to the timing chart of FIG.
You. Pal output from internal sequence generation circuit 120
The laser emission signal 130 (FIG. 3A) is a pulsed laser.
The pulse laser 10 is input to the oscillation circuit 40 and emits light.
You. Most of the emitted laser light passes through the projection lens 11
The target is irradiated toward the target. In addition, the emitted laser light
Part of the light is received by the monitor sensor 20 and depends on the received light intensity.
An analog pulse voltage signal having the same amplitude is output.
After the analog pulse voltage signal is amplified by the amplifier 50
The CFD is used as the light emission pulse signal 131 (FIG. 3B).
The circuit 60 is provided.
The laser beam reflected by the target is received by the light receiving lens 3
1 for detection through a bandpass filter 32
The light is received by the sensor 30. The bandpass filter 32 is
Function to pass only light of the same wavelength as the laser light
Therefore, most of the disturbance light is
It is not removed and given to the detection sensor 30.
The detection sensor 30 has an amplitude corresponding to the received light intensity.
An analog pulse voltage signal is output. Analog pulse
After the voltage signal is amplified by the amplifier 70, the detection pulse signal
No. 132 (FIG. 3C) to the CFD circuit 80.
It is.
The CFD circuits 60 and 80 include pulse lasers.
O in accordance with the pulse rising timing of the light emission signal 130
During the period corresponding to the N state and the maximum distance measured by the device
The gate signal 133 (FIG. 3D) holding this state is
Given. When the gate signal 133 is turned on
Therefore, each of the CFD circuits 60 and 80 becomes operable.
The detection of the reflected light is performed only during the period.
The distance to the target is the maximum distance measured by the device.
In the following cases, each CFD circuit 60, 80
Start signal 135 (FIG. 3E) and stop signal 136
(FIG. 3 (f)) is output and given to the TAC circuit 90.
You. These signals 135 and 136 are light emission pulse signals 1
31 and detection pulse signal 132
Signal. The TAC circuit 90 has an internal sequence.
The correction start signal 137 (FIG.
(G)) and the correction stop signal 138 (FIG. 3 (h)).
Given. The correction start signal 137 is a stop signal.
After a pulse is given to the signal 136, at a predetermined time interval,
A digital pulse for providing a first pulse and a second pulse;
Luz signal. The correction stop signal 138 is
After the first pulse is given to the positive start signal 137
And a third pulse is given before the second pulse is given.
And a second pulse as the correction start signal 137.
Digital pulse giving the fourth pulse after
Signal. Time interval between first pulse and third pulse
(TST1), The time interval between the second pulse and the fourth pulse
(TST2) Are known and the time interval (tST1)
More time interval (tST2) Is adjusted to be wider
ing.
In the TAC circuit 90, the start signal 135
Pulse of the stop signal 136 after the pulse of
Until the first pulse is input
And the period until the third pulse is input, and the second
From the input of the pulse until the input of the fourth pulse
Voltage signal whose voltage value increases at a fixed rate during
No. 139 (FIG. 3 (i)) is generated. This analog phone
The pressure signal 139 is input to the ADC circuit 100,
AD timing signal supplied from the cans generation circuit 120
A / D conversion is performed in synchronization with signal 140 (FIG. 3 (j)).
You. This A / D conversion allows a high-resolution digital
A pressure signal 141 (FIG. 3 (k)) is generated and the control circuit 11
0 is given.
In the control circuit 110, the input digital
The voltage signal 141 is analyzed, and the
Pulse is input after the stop signal 136 is input.
The amount of increase in the voltage value untilD) And the first pal
From the input of the pulse to the input of the third pulse.
Increase in pressure value (VST1) And the second pulse is input
Of the voltage value from the time till when the fourth pulse is input
(VST2) Is detected. Then, the following formula (formula
The calculation according to 1) is performed, and the pulse of the start signal 135 is output.
Is input, and then a pulse of the stop signal 136 is input.
Time interval (tD) Is required.
[0021]
tD= (TST2-TST1) × (VD-VST1) / (VST2-VST1) + T
ST1
... (Equation 1)
The time interval thus obtained (tD)On the basis of the
By calculating the distance to the target, the TAC circuit 9
0 low-frequency range baseline due to external temperature fluctuations
Distance fluctuations and ramp waveform gradient fluctuations for stable distance measurement
Measurement can be performed in a short time.
If the distance to the target is the maximum measured by the device
If the distance is longer than the distance, an undetected signal from the CFD circuit 80 is output.
134 is given to the control circuit 110 and the target
The distance measurement to the object ends.
In the control circuit 110, in addition to the above calculations,
Error signal 14 output from loose laser oscillation circuit 40
2 and the undetected signal 134 output from the CFD circuit 80.
The input is used to manage the operation state of the apparatus. Further
In addition, the control circuit 110 controls the interface with external devices.
I am going.
The distance measuring apparatus 1 according to the present embodiment
The distance of the laser light emitted from the pulse laser 10
Until it is reflected by the target and returns to the detection sensor 30
This is a device that obtains by measuring the time interval.
CFD times for higher accuracy and shorter measurement time
The circuits 60 and 80 and the TAC circuit 90 are combined.
It is characterized by the fact that In other words, the same distance measurement
The output fluctuation of the pulse laser 10 and the reflectivity of the target object.
Analog pulse voltage signal due to light intensity fluctuation due to difference
(Outputs from the monitor sensor 20 and the detection sensor 30)
Force signal), these analog pulses
By changing the voltage signal through the CFD circuits 60 and 80,
Digital that is not affected by motion (no time jitter)
A (trigger) signal is generated. This digital signal is T
Since it is provided to the AC circuit 90, the distance to the target is increased.
It can be measured with high accuracy.
Further, the distance measuring device 1 of the present embodiment
Measurement signal (start signal 135, stop signal 13
6) and a correction signal having a known pulse interval (correction star).
TAC signal and the correction stop signal 138)
To the circuit 90 and output from the TAC circuit 90.
The distance to the target based on the three types of voltage increase
There is a characteristic in that it is calculated. Thus multiple voltage increases
By calculating based on the amount, T
Stable distance measurement by suppressing low frequency fluctuation of AC circuit 90
Can be performed.
Here, the characteristics of the preceding stage (CFD circuit)
By combining the TAC circuit 90 with the 60, 80
In order to achieve high measurement accuracy), TA
A correction signal (correction start signal 137,
A correction stop signal 138) must be given to perform the correction processing.
The point is not necessarily. In other words, an environment where temperature fluctuations are unlikely
When the distance measuring device 1 is used, the TAC circuit 90
It is not necessary to consider the correction of low-frequency fluctuations in
In such a case, there is no need to supply a correction signal to the TAC circuit 90.
Good. When no correction signal is given, the control circuit 110
Is the amount of increase in the voltage value of the analog voltage signal 139 (VD)of
Is detected, and this increase (VD)
Is calculated.
Next, the CFD times used in the present embodiment will be described.
The road will be described. A CFD circuit is an analog input signal
Signal rise time (leading edge) time is constant and amplitude
A constant timing pulse (di-
Digital). 4 (a)
Road blocks are shown in FIGS. 4 (b) to 4 (f).
Shown. The operation of the CFD circuit will be described with reference to these figures.
You. Constant rise time (tr) And the amplitude voltage (V)
Is different from the analog input signal A (see FIG. 4B).
When input to the D circuit, the input signal A
This is provided to delay circuit 171. Input in the attenuation circuit 170
The signal B in which the amplitude of the signal A is attenuated to 1 / n (see FIG. 4C)
Is generated. In the delay circuit 171, the input signal A
To tdSignal C (see FIG. 4 (d)) delayed by
Is done. These two signals B and C are applied to the differential amplifier 172
And a signal D obtained by subtracting the signal B from the signal C (see FIG.
4 (e)) is generated. The signal D is output from the ADC circuit 17
3 and a point a crossing zero (ground potential) is detected.
Will be issued. Then, it is turned on at the detection timing of the point a.
The rising digital pulse signal E (see FIG. 4 (f))
Is output.
Here, the time at which the point a occurs is td+ Tr
/ N can be expressed as a digital pulse signal.
E is a signal irrelevant to the amplitude voltage (V) of the analog input signal A.
It turns out that it is a number. This means that the analog input signal A
Rise time (trEven if not fluctuating, even if the amplitude
Even if the voltage (V) fluctuates, the digital pulse signal E
This means that there is no fluctuation between signals.
The distance measuring device 1 of the present embodiment shown in FIG.
Is caused by fluctuations in the output of the pulse laser 10 and the reflectivity of the target.
The effect of light intensity fluctuation due to
A certain light emission pulse signal 131 and a detection pulse signal 132
Appears in the waveform. The effect of this variation is that amplifiers 50 and 70
By providing CFD circuits 60 and 80 at the subsequent stage.
A digital pulse signal (star
Signal 135 and stop signal 136) can be obtained.
You.
Although the technical field is different from that of this embodiment, CF
Conventional circuit technology combining D circuit and TAC circuit
Is disclosed in the document of JP-A-61-266942.
Have been.
Next, a distance measurement according to another embodiment of the present invention will be described.
For the device 2, the block diagram of FIG.
This will be described with reference to the waveform diagram. The distance measuring device of this embodiment
The device 2 is used to change the output of the pulsed laser light or
From the signal containing the light intensity fluctuation due to the difference in the reflectance of the target,
AGC circuits 180 and 181 for generating a constant pulse waveform,
The rising edge of the pulse waveform signal is detected at a constant voltage level.
LED that generates timing pulse with little time jitter
By combining the circuits 182 and 183,
It is characterized in that accurate distance measurement can be performed.
Here, the distance measuring device 2 shown in FIG.
The difference from the distance measuring device 1 is that the amplifiers 50 and 70
AGC circuits 180 and 181 and a CFD circuit 6
LED circuits 182 and 183 are provided instead of 0 and 80
It is a point. For this reason, the distance measuring device 2 is as follows.
Operate.
First, the internal sequence generating circuit 120
The output pulse laser emission signal 130 (FIG. 6A)
Is input to the pulse laser oscillation circuit 40, and the pulse laser
10 is caused to emit light. Most of the emitted laser light is
The target 11 is irradiated through the lens 11. Also luminous
A part of the laser light is received by the monitor sensor 20,
Analog pulse voltage signal with amplitude corresponding to received light intensity
(FIG. 6B) is output. Analog pulse voltage signal
Is controlled by the AGC circuit 180 so that the voltage amplitude becomes constant
Then, as the light emission pulse signal 131 (FIG. 6C), LE
D circuit 182 is provided. In the LED circuit 182,
Detect rising edge of optical pulse signal 131 at constant voltage level
Digital pulse start signal with reduced time fluctuation
135 (FIG. 6D) is output.
The laser light reflected by the target is received by the light receiving lens 3
1 for detection through a bandpass filter 32
The light is received by the sensor 30. Receives light from detection sensor 30
Analog pulse voltage signal with amplitude corresponding to the intensity (Figure
6 (e)) is output. Analog pulse voltage signal is A
Control is performed by the GC circuit 181 so that the voltage amplitude becomes constant.
The detection pulse signal 132 (FIG. 6 (f))
The circuit 183 is provided. The LED circuit 183 detects
The rising of the pulse signal 132 is detected at a constant voltage level,
Digital pulse stop signal 13 with reduced time fluctuation
6 (FIG. 6 (g)).
Start signal 135 and stop signal 1
36 is input to the TAC circuit 90 and the start signal 135
The voltage increases in proportion to time from the leading edge of
And the leading edge of the stop signal 136
Analog voltage signal 139 for stopping voltage increase
(FIG. 6 (h)) is generated. Generated analog voltage
The signal 139 is input to the ADC circuit 100, and the internal sequence
AD timing signal given from the sense generation circuit 120
A / D conversion is performed in synchronization with 140 (FIG. 6 (i)).
You. This A / D conversion allows a high-resolution digital
A pressure signal 141 (FIG. 6 (j)) is generated and the control circuit 11
0 is given. In the control circuit 110, the inputted digital
The digital voltage signal 141 is analyzed, and the distance to the target is
Is calculated.
Thus, the time difference proportional to the distance (l)
By measuring (Δt) as an analog voltage (V),
This enables highly accurate distance measurement. AGC circuit
181 and the LED circuit 183 for detection
Weak light detection by the sensor 30 has become possible. For this reason,
Easy even when the target is far away and the reflected light is very weak
Distance measurement.
The present invention is not limited to the above embodiment.
Various modifications are possible. For example, in this embodiment,
Is the correction star after the pulse is given to the stop signal.
Pulse (first pulse ~)
4th pulse), but the start signal
Before the pulse is given, the correction start signal and the correction
A pulse may be given to the tap signal.
In the distance measuring device 2, the TAC circuit 9
At 0, only the start signal 135 and the stop signal 136
Input, but the correction start signal 137 and the correction
When the stop signal 138 is input to the TAC circuit 90,
Corrects output voltage fluctuation of TAC circuit 90 due to temperature fluctuation
May be.
[0039]
As described in detail above, the distance according to the present invention is
If it is a distance measurement device, it is not affected by output fluctuation of the input signal.
Digital pulse signal is separated from the first discriminating means and the second discriminating means.
The digital pulse signal generated by
Input to the conversion means. For this reason, the output fluctuation of the light emitting element
Monitor by output fluctuation due to difference in reflectance of target and target
Of the signal output from the photo detector for detection and the photo detector for detection fluctuate
However, the voltage signal generated by the time-voltage conversion means
It is not affected by output fluctuations. Therefore, the calculation means
Now, based on the voltage signal generated by the time-voltage converter
The distance to the target with high accuracy.
You.
Further, according to the present invention, reception is performed after the pulse light is emitted.
Analog voltage signal proportional to the time until light is emitted
Generated by the voltage conversion means, the distance from this analog voltage signal
Is calculated, the time is counted by a counter, and the distance is calculated.
Obtain higher distance accuracy than conventional technology that calculates
Can be.
【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。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a distance measuring device according to the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing an appearance of the distance measuring device according to the embodiment. FIG. 3 is a timing waveform chart of the distance measuring device according to the embodiment. FIG. 4 is an equivalent circuit block diagram and a timing waveform diagram of the CFD circuit. FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a distance measurement device according to another embodiment. FIG. 6 is a timing waveform chart of the distance measuring device according to another embodiment. FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a conventional distance measuring device. [Description of Signs] 1, 2 ... Distance measuring device, 10 ... Pulse laser, 11 ... Light emitting lens, 20 ... Monitoring sensor, 30 ... Detecting sensor, 31 ... Light receiving lens, 32 ... Bandpass filter, 4
0: pulse laser oscillation circuit, 50, 70: amplifier, 6
0,80 ... CFD circuit, 90 ... TAC circuit, 100 ... A
DC circuit, 110 control circuit, 120 internal sequence generation circuit, 130 pulse laser emission signal, 131 emission pulse signal, 132 detection pulse signal, 133 gate signal, 134 undetected signal, 135 start signal,
136: Stop signal, 137: Start signal for correction,
138: Stop signal for correction, 139: Analog voltage signal, 140: AD timing signal, 141: Digital voltage signal, 142: Error signal, 150: Case, 15
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Outgoing window, 152 ... Ingress window, 160-163 ... Printed board, 170 ... Attenuation circuit, 171 ... Delay circuit, 172 ...
Differential amplifier, 173 ADC circuit, 180, 181 A
GC circuit, 182, 183 ... LED circuit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−106587(JP,A) 特開 平6−118173(JP,A) 特開 昭58−37576(JP,A) 特開 平3−81687(JP,A) 特開 昭61−266942(JP,A) 特開 昭59−60271(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/48 - 7/51 G01S 17/00 - 17/95 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-106587 (JP, A) JP-A-6-118173 (JP, A) JP-A-58-37576 (JP, A) JP-A-3- 81687 (JP, A) JP-A-61-266942 (JP, A) JP-A-59-60271 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01S 7/48-7 / 51 G01S 17/00-17/95
Claims (1)
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とともに、 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(V
1)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距離計測装置。(57) [Claim 1] A light emitting element for emitting pulsed light, and an analog pulse voltage signal which receives a part of the pulsed light emitted from the light emitting element and has an amplitude corresponding to the received light intensity A light receiving element for monitoring, which outputs a pulsed light emitted from the light emitting element, receives light reflected by a predetermined target, and outputs an analog pulse voltage signal having an amplitude corresponding to the received light intensity. A detection light receiving element, first discriminating means for receiving a signal output from the monitoring light receiving element and outputting a digital pulse signal with reduced time jitter, and a signal output from the detection light receiving element. A second discriminating means for inputting and outputting a digital pulse signal with reduced time jitter; a first signal outputted from the first discriminating means and a second signal outputted from the second discriminating means. A time-to-voltage converter that inputs a signal and outputs an analog voltage signal whose voltage value increases at a fixed rate during a period from when the pulse of the first signal is input to when the pulse of the second signal is input. Means for inputting an analog voltage signal output from the time-to-voltage conversion means, and increasing the voltage value from the input of the pulse of the first signal to the input of the pulse of the second signal. Computing means for calculating a distance to the target based on the input signal, wherein the first discriminating means and the second discriminating means determine whether the input signal to the discriminating means is delayed by a predetermined time from the input signal. Subtract the signal with the signal amplitude attenuated,
And a correction signal output means for outputting a digital pulse signal for giving a pulse when the subtracted value becomes a predetermined value, and for giving a first correction signal and a second correction signal to the time-voltage conversion means. The first correction signal includes a first pulse and a second pulse at predetermined time intervals before a pulse is applied to the first signal or after a pulse is applied to the second signal. A digital pulse signal to be provided, wherein the second correction signal provides a third pulse after the first pulse is supplied to the first correction signal and before the second pulse is supplied. A digital pulse signal that provides a fourth pulse after a second pulse is supplied to the first correction signal, and further receives the third pulse after the first pulse is supplied. And the time interval (t3) from when the second pulse is applied to when the fourth pulse is applied is different. Signal and said second
, The first correction signal, and the second correction signal are input, and during the period from when the pulse of the first signal is input to when the pulse of the second signal is input, 1
At a fixed rate during a period from the input of the first pulse to the input of the third pulse, and a period between the input of the second pulse and the input of the fourth pulse. Is output, and the arithmetic means analyzes the input analog voltage signal and outputs the second signal after the pulse of the first signal is input.
(V) until the signal pulse is input
1) and the amount of increase (V2) in the voltage value from the input of the first pulse to the input of the third pulse;
Detecting the amount of increase (V3) in the voltage value from the input of the second pulse to the input of the fourth pulse,
The time interval (t1) from the input of the pulse of the first signal to the input of the pulse of the second signal is represented by: t1 = (t3-t2) × (V1-V2) / (V3-V
2) A distance measuring device for calculating the distance to the target by obtaining the distance from + t2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP09977394A JP3486223B2 (en) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | Distance measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH07306266A JPH07306266A (en) | 1995-11-21 |
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JP09977394A Expired - Lifetime JP3486223B2 (en) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | Distance measuring device |
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-
1994
- 1994-05-13 JP JP09977394A patent/JP3486223B2/en not_active Expired - Lifetime
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