JP2003139857A - Laser distance measuring apparatus - Google Patents
Laser distance measuring apparatusInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ測距装置に関
し、特にパルス状のレーザ光を測距対象物に対して照射
した時間と、反射による対象物からの受光信号を検知し
た時間との時間差をタイマ（カウンタ）を使用して検出
することにより対象物までの距離を測定するレーザ測距
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser distance measuring device, and more particularly, to a time difference between the time when a pulsed laser beam is applied to a distance measuring object and the time when a light receiving signal from the object due to reflection is detected. The present invention relates to a laser distance measuring device for measuring a distance to an object by detecting a value using a timer (counter).
【０００２】[0002]
【従来の技術】レーザを測距又は被測定対象物又は目標
物（以下、単に対象物という）に照射し、反射波を検出
して対象物までの距離を正確に測定するレーザ測距装置
は、測量装置等に使用されている。一般的なレーザ測距
装置は、レーザ光を対象物に照射し、反射波を検出し、
レーザ光の発射から反射波の受信までの時間差をタイ
マ、即ち一定周期のクロックを計数するカウンタの計数
値により求める。空気中又は水中におけるレーザ光の伝
播速度は既知であるので、この伝播速度と時間差により
距離を求めることが可能である。レーザ光の発射から反
射波の受信までの時間差をタイマにより測定すると、反
射波はクロックと非同期であるため、最大１クロック分
の測定誤差を生じる。そこで、高精度の測定には、クロ
ック周波数を高くする必要がある。2. Description of the Related Art A laser range finder for measuring the distance to an object by irradiating an object to be measured or a target object (hereinafter simply referred to as "object") with a laser and detecting a reflected wave is known. Used in surveying equipment, etc. A general laser distance measuring device irradiates an object with laser light, detects a reflected wave,
The time difference from the emission of the laser light to the reception of the reflected wave is determined by a timer, that is, the count value of a counter that counts a clock having a constant period. Since the propagation speed of the laser light in air or water is known, it is possible to determine the distance from this propagation speed and the time difference. When the time difference between the emission of the laser light and the reception of the reflected wave is measured by the timer, the reflected wave is asynchronous with the clock, and therefore a measurement error of up to 1 clock occurs. Therefore, it is necessary to increase the clock frequency for highly accurate measurement.
【０００３】斯かる課題を解決するための従来技術は、
例えば実開平５−２８９８３号公報の「レーザ測距装
置」等に開示されている。図4は、上述した従来のレー
ザ測距装置の構成を示すブロック図である。このレーザ
測距装置１００は、レーザ発振器１０１、受光素子１０
６、増幅部１０８、コンパレータ１１０、基準時間（ク
ロック）発生部１１２、カウンタ１１４、積分器１１
７、サンプルホールド器１１９、Ａ／Ｄ（アナログ・デ
ジタル）変換器１２１および演算部１２３により構成さ
れる。A conventional technique for solving such a problem is as follows.
For example, it is disclosed in "Laser distance measuring device" of Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-28983. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the above-described conventional laser distance measuring device. The laser range finder 100 includes a laser oscillator 101 and a light receiving element 10.
6, amplification section 108, comparator 110, reference time (clock) generation section 112, counter 114, integrator 11
7, a sample-and-hold device 119, an A / D (analog / digital) converter 121, and a calculation unit 123.
【０００４】図５は、図４に示すレーザ測距装置１００
の動作を説明するタイミングチャートである。図５にお
いて、（ａ）はレーザ発振器１０１からのスタート信号
１０３、（ｂ）はコンパレータ１１０からのストップ信
号１１１、（ｃ）は基準時間発生部１１２からのクロッ
ク信号１１３、（ｄ）はカウンタ１１４のカウント（計
数）値１１５および（ｅ）は積分器１１７が出力する積
分信号１１８である。FIG. 5 shows a laser distance measuring device 100 shown in FIG.
3 is a timing chart for explaining the operation of FIG. 5, (a) is a start signal 103 from the laser oscillator 101, (b) is a stop signal 111 from the comparator 110, (c) is a clock signal 113 from the reference time generator 112, and (d) is a counter 114. The count values 115 and (e) are the integrated signal 118 output by the integrator 117.
【０００５】動作を説明すると、レーザ発振器１０１が
出力するレーザ光１０２を対象物１０４に向けて照射す
る。対象物１０４からの反射光１０５は、受光素子１０
６で受光１０７された後、増幅部１０８で増幅されて受
信信号１０９となり、コンパレータ１１０によりストッ
プ信号１１１（図５（ｂ）参照）を得る。このストップ
信号１１１は、カウンタ１１４と積分器１１７との両方
に入力される。積分器１１７の積分信号１１８（図５
（ｅ）参照）は、ストップ信号１１１が発生したときか
ら上昇し始め、ストップ信号１１１が発生した次のクロ
ック信号１１３（図５（ｃ）参照）で、サンプルホール
ド器１１９によりサンプルホールドされる。このホール
ド電圧１２０は、Ａ／Ｄ変換器１２１でデジタル値のス
トップ信号強度１２２となって演算部１２３に入力され
る。演算部１２３は、上述のカウンタ１１４のカウント
値１１５（図５（ｄ）参照）を、ストップ信号強度１２
２と積分器１１７の時間対電圧の関数を使用して補正す
ることによって、従来装置で生じていた測距値の量子化
誤差を軽減している。The operation will be described. A laser beam 102 output from a laser oscillator 101 is directed toward an object 104. The reflected light 105 from the object 104 is received by the light receiving element 10.
After the light is received 107 at 6, it is amplified by the amplifier 108 to become the received signal 109, and the stop signal 111 (see FIG. 5B) is obtained by the comparator 110. The stop signal 111 is input to both the counter 114 and the integrator 117. The integrated signal 118 of the integrator 117 (see FIG.
(See (e)) starts rising after the stop signal 111 is generated, and is the next clock signal 113 (see FIG. 5C) at which the stop signal 111 is generated, and is sampled and held by the sample and hold unit 119. The hold voltage 120 becomes a stop signal intensity 122 of a digital value in the A / D converter 121, and is input to the calculation unit 123. The calculation unit 123 uses the count value 115 (see FIG. 5D) of the counter 114 described above as the stop signal strength 12
2 and the function of the voltage of the integrator 117 with respect to time are used for correction to reduce the quantization error of the distance measurement value which has occurred in the conventional apparatus.
【０００６】即ち、レーザ測距のために求めたい時間
は、レーザ発振器１０１からのレーザ光１０２が発射さ
れたスタート信号１０３（図５（ａ）参照）の立ち上が
り時点ｔ0からコンパレータ１１０が出力するストップ
信号１１１（図５（ｂ）参照）の立ち上がり時点ｔ1ま
での時間差（ｔ0−ｔ1）である。しかし、図５（ｄ）に
示す如く、カウンタ１１４により測定されるカウント値
１１５は、レーザ光１０２の発生に対応するクロックＣ
0の時点ｔ0からストップ信号１１１が発生する直後のク
ロックＣｎの時点ｔ2までの時間（ｔ0−ｔ2）である。
そこで、図５（ｅ）に示す如く、時間（ｔ1−ｔ2）を積
分器１１７から出力される一定傾斜の傾斜電圧である積
分信号１１８のサンプルホールド電圧１２０をＡ／Ｄ変
換器１２１でデジタル変換して求め、上述した時間（ｔ
0−ｔ2）からこの時間（ｔ1−ｔ2）を演算部１２３で差
し引いている。That is, the time to be obtained for the laser distance measurement is the stop output from the comparator 110 from the rising time t0 of the start signal 103 (see FIG. 5A) when the laser beam 102 from the laser oscillator 101 is emitted. It is a time difference (t0-t1) until the rising time point t1 of the signal 111 (see FIG. 5B). However, as shown in FIG. 5D, the count value 115 measured by the counter 114 is the clock C corresponding to the generation of the laser light 102.
It is the time (t0-t2) from the time t0 of 0 to the time t2 of the clock Cn immediately after the stop signal 111 is generated.
Therefore, as shown in FIG. 5E, the sample-hold voltage 120 of the integrated signal 118, which is the ramp voltage of a constant ramp output from the integrator 117, is converted into digital by the A / D converter 121 as time (t1−t2). Then, the time (t
This time (t1-t2) is subtracted from the 0-t2) by the arithmetic unit 123.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来のレー
ザ測距装置は幾つかの課題を有する。第１に、ストップ
信号１１１は、受光素子１０６で受信した対象物１０４
からの反射波１０５を増幅部１０８で増幅した受信信号
１０９をコンパレータ１１０でしきい値と比較して出力
である。しかし、反射波（又は受信信号）の幅を考慮し
ていない。即ち、実際の反射波は幅を有し、この幅は対
象物からの距離により変化する。高精度測定には、この
受信信号の中心値に基づいて時間測定する必要がある。The conventional laser distance measuring device as described above has some problems. First, the stop signal 111 is the object 104 received by the light receiving element 106.
The received signal 109 obtained by amplifying the reflected wave 105 from the signal is amplified by the amplification unit 108, and is compared with a threshold value by the comparator 110 to output. However, the width of the reflected wave (or received signal) is not taken into consideration. That is, the actual reflected wave has a width, and this width changes with the distance from the object. For highly accurate measurement, it is necessary to measure time based on the center value of the received signal.
【０００８】第２に、カウンタ１４４のカウント値１１
５とＡ／Ｄ変換器１２１の出力であるストップ信号強度
１２２の減算を行う演算部１２３が必須である。斯かる
演算部１２３は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）等
を含むマイコンであって、比較的高価である。Second, the count value 11 of the counter 144
5 and the stop signal strength 122, which is the output of the A / D converter 121, are required to be subtracted from the calculation unit 123. The arithmetic unit 123 is a microcomputer including, for example, a CPU (central processing unit) and is relatively expensive.
【０００９】[0009]
【発明の目的】本発明は、従来技術の上述した課題に鑑
みなされたものであり、比較的低速のクロックを使用し
て低消費電力化を図ると共に、高精度で距離測定を可能
にするレーザ測距装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. A laser which uses a relatively low speed clock to reduce power consumption and enables distance measurement with high accuracy. An object is to provide a distance measuring device.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明のレーザ測距装置
は、パルス状のレーザ光を対象物に照射し、この対象物
から反射された受信信号を検知し、レーザ光の照射から
受信信号の受信までの時間差を、カウンタでクロック信
号をカウントすることにより求めて、対象物までの距離
を測定する装置であって、カウンタのカウント値が入力
される上位レジスタと、受信信号の受信からこの受信直
後のクロック信号までのアナログ時間測定のデジタル変
換値が入力される下位レジスタとを備えることを特徴と
する。本発明の好適実施形態によると、アナログ時間測
定は、受信信号のピークをホールドするピークホールド
回路、このピークホールド回路の出力を積分するアナロ
グ積分器および受信信号をしきい値と比較するコンパレ
ータを含んでいる。積分器は、受信信号がピークレベル
になった時点から積分を開始する。上位レジスタのデー
タから「１」を差し引き、下位レジスタのデータを反転
して「１」を加えた値を測距データとする。A laser range finder according to the present invention irradiates an object with pulsed laser light, detects a reception signal reflected from the object, and receives the reception signal from the irradiation of the laser light. A device for measuring the distance to the object by obtaining the time difference until the reception of the counter by counting the clock signal with the counter, and the upper register to which the count value of the counter is input and the reception signal And a lower register to which a digital conversion value of analog time measurement up to a clock signal immediately after reception is input. According to a preferred embodiment of the present invention, the analog time measurement comprises a peak hold circuit for holding the peak of the received signal, an analog integrator for integrating the output of this peak hold circuit and a comparator for comparing the received signal with a threshold value. I'm out. The integrator starts integration at the time when the received signal reaches the peak level. The value obtained by subtracting "1" from the data in the upper register, inverting the data in the lower register and adding "1" is used as the distance measurement data.
【００１１】また、本発明のレーザ測距装置は、一定周
期のクロック信号を発生するクロックジェネレータと、
クロック信号をカウントする測距カウンタと、クロック
信号を受け測距カウンタのクリア信号およびスタート信
号を発生するパルス発生部と、このパルス発生部の出力
に基づいて対象物へ照射するレーザ光を発生するレーザ
光発生部と、対象物からの反射波を検出して電気信号に
変換する検知器と、この検知器からの電気信号を増幅し
て受信信号を出力するアンプと、受信信号をしきい値と
比較するコンパレータと、受信信号のピークレベルを検
出するピークホールド回路と、このピークホールド回路
の出力を積分するアナログ積分器と、このアナログ積分
器の出力をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、測距カウ
ンタの出力を一時的に記憶する上位レジスタと、Ａ／Ｄ
変換器の出力を一時的に記憶する下位レジスタとを備え
る。本発明の好適実施形態によると、ピークホールド回
路は、クロックジェネレータからのクロック信号により
動作する。Ａ／Ｄ変換器は、ピークホールド回路の出力
を、クロック信号の１周期分積分すると、全てのビット
が「１」となる。Further, the laser distance measuring apparatus of the present invention comprises a clock generator for generating a clock signal having a constant period,
A distance measuring counter that counts a clock signal, a pulse generating unit that receives the clock signal and generates a clear signal and a start signal of the distance measuring counter, and a laser beam that irradiates an object based on the output of the pulse generating unit. A laser light generator, a detector that detects the reflected wave from the target object and converts it into an electric signal, an amplifier that amplifies the electric signal from this detector and outputs a received signal, and a threshold for the received signal. A comparator for comparing with a peak hold circuit for detecting the peak level of the received signal, an analog integrator for integrating the output of the peak hold circuit, and an A / D converter for digitally converting the output of the analog integrator, An upper register for temporarily storing the output of the distance measuring counter and an A / D
A lower register for temporarily storing the output of the converter. According to a preferred embodiment of the present invention, the peak hold circuit operates on the clock signal from the clock generator. In the A / D converter, when the output of the peak hold circuit is integrated for one cycle of the clock signal, all bits become "1".
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】次に、本発明によるレーザ測距装
置の好適実施形態の構成および動作を、添付図面を参照
して詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the configuration and operation of a preferred embodiment of a laser distance measuring device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
【００１３】先ず、図１は、本発明によるレーザ測距装
置の好適実施形態の全体構成を示すブロック図である。
このレーザ測距装置２０は、クロックジェネレータ（ク
ロック発生部）１、パルス発生部２、レーザ光発生部
３、送光光学系４、受光光学系５、検知器６、アンプ
（増幅部）７、コンパレータ（比較部）８、ピークホー
ルド回路９、アナログ積分器１０、測距カウンタ１１、
上位レジスタ１２、Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換
器１３および下位レジスタ１４により構成される。First, FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a preferred embodiment of a laser distance measuring apparatus according to the present invention.
The laser range finder 20 includes a clock generator (clock generator) 1, a pulse generator 2, a laser light generator 3, a light sending optical system 4, a light receiving optical system 5, a detector 6, an amplifier (amplifier) 7, A comparator (comparator) 8, a peak hold circuit 9, an analog integrator 10, a distance measuring counter 11,
It is composed of an upper register 12, an A / D (analog / digital) converter 13, and a lower register 14.
【００１４】図１のレーザ測距装置２０において、クロ
ックジェネレータ１は、対象物０に対して照射するパル
ス状のレーザ光の発生および照射した時刻から受光信号
の受信時点までの時間を測定するクロック信号を発生す
る。パルス発生部２は、クロックジェネレータ１からの
クロック信号に基づきレーザ光発生部３からパルス状の
レーザ光発生に必要な制御パルス信号を発生する。ま
た、パルス発生部２は、後述する如く、測距カウンタ１
１にカウンタクリア信号およびスタート信号を送出す
る。レーザ光発生部３により発生したパルス状のレーザ
光は、送光光学系４を介して対象物０に照射される。対
象物０により反射された信号は、受光光学系５を通過し
た後に、検知器６に入射する。検知器６は、受信した光
信号を電気信号に変換し、アンプ７はこれを増幅する。In the laser distance measuring apparatus 20 of FIG. 1, the clock generator 1 is a clock for measuring the time from the time when the pulsed laser light for irradiating the object 0 is generated and the time it is irradiated until the light reception signal is received. Generate a signal. The pulse generator 2 generates a control pulse signal required for generating pulsed laser light from the laser light generator 3 based on the clock signal from the clock generator 1. In addition, the pulse generator 2 includes a distance measuring counter 1 as described later.
The counter clear signal and the start signal are sent to 1. The pulsed laser light generated by the laser light generator 3 is applied to the object 0 via the light transmission optical system 4. The signal reflected by the object 0 enters the detector 6 after passing through the light receiving optical system 5. The detector 6 converts the received optical signal into an electric signal, and the amplifier 7 amplifies this.
【００１５】次に、図２は、検知器６による受光パルス
のピークレベルとしきい値の関係を示す。横軸は時間を
表し、縦軸は受光パルスレベルを表す。このレーザ測距
装置２０と対象物０との距離が近い場合には、特性曲線
ａに示す如く、受光パルスのピークレベルは高く、波形
は急峻となる（即ち、受光パルス幅は狭い）。一方、対
象物０までの距離が遠い場合には、受光パルスのピーク
レベルは、低く、波形の立上りおよび立ち下がりは緩や
かになる（即ち、受光パルス幅は広い）。対象物０から
の反射信号であるか否かは、予め設定されるしきい値ｃ
と受光レベル（又は受信信号の振幅）を比較することに
より判定される。Next, FIG. 2 shows the relationship between the peak level of the light receiving pulse from the detector 6 and the threshold value. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the received light pulse level. When the distance between the laser range finder 20 and the object 0 is short, the peak level of the received light pulse is high and the waveform is steep (that is, the received light pulse width is narrow), as indicated by the characteristic curve a. On the other hand, when the distance to the object 0 is long, the peak level of the received light pulse is low and the rising and falling of the waveform are gentle (that is, the received light pulse width is wide). Whether the signal is a reflection signal from the object 0 is determined by a preset threshold value c
And the received light level (or the amplitude of the received signal) are compared with each other.
【００１６】アンプ７により増幅された信号は、コンパ
レータ８およびピークホールド回路９に入力される。コ
ンパレータ８は、予め設定された受信判定しきい値（図
２のｃ参照）と入力信号のレベルを比較する。入力信号
がしきい値以上であれば、受信信号と判定し、その判定
結果をアナログ積分器１０に通知する。一方、入力信号
がしきい値以下のとき、ノイズと判定する。測距カウン
タ１１には、レーザ光発生前にパルス発生部２からカウ
ンタクリア信号が入力され、測距カウンタ１１のデータ
がクリアされる。The signal amplified by the amplifier 7 is input to the comparator 8 and the peak hold circuit 9. The comparator 8 compares the level of the input signal with a preset reception determination threshold value (see c in FIG. 2). If the input signal is greater than or equal to the threshold value, it is determined as a received signal and the determination result is notified to the analog integrator 10. On the other hand, when the input signal is below the threshold value, it is determined to be noise. A counter clear signal is input to the distance measuring counter 11 from the pulse generator 2 before the laser light is generated, and the data of the distance measuring counter 11 is cleared.
【００１７】測距カウンタ１１は、レーザ光発生部３に
制御信号を送出した時点にパルス発生部２が出力するス
タート信号から、ピークホールド回路９が受信信号のピ
ークレベルを検出した直後にクロック信号が入力される
までの時間をカウント（計数）し、そのカウント結果を
上位レジスタ１２に一時的に記憶させる。アナログ積分
器１０は、受光パルスがピークレベルに達した時点から
一定電圧レベルの電圧値を持つピークホールド信号の積
分を開始し、直後のクロック信号の立上りで積分を終了
する。この電圧レベルは、積分区間がクロック１周期の
場合には、下位レジスタ１４の各ビットの値が全て
「１」となるように調整されている。積分結果は、Ａ／
Ｄ変換器１３によりアナログ・デジタル変換され、その
結果は下位レジスタ１４に一時的に記憶される。The distance measuring counter 11 outputs the clock signal immediately after the peak hold circuit 9 detects the peak level of the received signal from the start signal output from the pulse generator 2 when the control signal is transmitted to the laser light generator 3. Is counted (counted), and the count result is temporarily stored in the upper register 12. The analog integrator 10 starts the integration of the peak hold signal having the voltage value of the constant voltage level from the time when the light receiving pulse reaches the peak level, and ends the integration at the rising edge of the clock signal immediately after. The voltage level is adjusted so that the values of the bits of the lower register 14 are all "1" when the integration period is one clock cycle. The integration result is A /
Analog-to-digital conversion is performed by the D converter 13, and the result is temporarily stored in the lower register 14.
【００１８】次に、図３は、図１に示すレーザ測距装置
２０のタイミングチャートである。図３中において、
（ａ）は、レーザ送信パルスおよび受光パルスを示す。
（ｂ）は、クロック信号を示す。（ｃ）は、ピークホー
ルド回路９のピークホールド信号を示す。（ｄ）は、パ
ルス発生部２が測距カウンタ１１に入力するスタート信
号を示す。Next, FIG. 3 is a timing chart of the laser distance measuring device 20 shown in FIG. In FIG.
(A) shows a laser transmission pulse and a light reception pulse.
(B) shows a clock signal. (C) shows a peak hold signal of the peak hold circuit 9. (D) shows a start signal input to the distance measuring counter 11 by the pulse generator 2.
【００１９】距離を測定する対象となるのは、レーザ光
発生部３からレーザ光が発射される時点から受光パルス
レベルのピーク値まで（図３中の時点ｔ0〜ｔ2）であ
り、これは測距カウンタ１１の値から、アナログ時間測
定部でアナログ積分された値の分を補正、即ち差し引く
ことにより得ることができる。本発明のレーザ測距装置
２０は、上位レジスタ１２のデータから「１」を差し引
き、下位レジスタ１４のデータを反転し「１」を加えた
値を測距離データとする。The distance is measured from the time when the laser light is emitted from the laser light generator 3 to the peak value of the received light pulse level (time t0 to t2 in FIG. 3). It can be obtained by correcting, that is, subtracting, the value of the value integrated in the analog time measuring unit from the value of the distance counter 11. The laser range finder 20 of the present invention subtracts "1" from the data in the upper register 12, inverts the data in the lower register 14 and adds "1" as the distance measurement data.
【００２０】次に、図1に示す本発明によるレーザ測距
装置２０の好適実施形態の具体例について説明する。測
距カウンタ１１のデータを１６ビットおよび測距データ
を２０ビットとする場合のレーザ測距装置の具体例を説
明する。クロックジェネレータ１は、対象物０に対する
パルスレーザ光の発生および照射した時点（図3中の時
点ｔ0）から受光信号の受信時点（図3中の時点ｔ2）ま
での時間を測定するクロック信号を発生する。パルス発
生部２は、クロックジェネレータ１からのクロック信号
に基づきレーザ光発生部３のレーザ発生に必要な制御パ
ルス信号を発生すると同時に、後述する測距カウンタ１
１にカウンタクリア信号およびスタート信号（図３
（ｄ）参照）を送出する。レーザ光発生部３により発生
した送信パルスレーザ（図３（ａ）中の左側に示す）
は、送光光学系４を介して対象物０に照射される。対象
物０により反射した信号は、受光光学系５を通過した後
に、検知器６に入射する。検知器６は、受信した光信号
を電気信号に変換し、アンプ７はこれを増幅する。アン
プ７で増幅された受信信号は、コンパレータ８およびピ
ークホールド回路９に入力される。Next, a specific example of a preferred embodiment of the laser distance measuring device 20 according to the present invention shown in FIG. 1 will be described. A specific example of the laser distance measuring device in the case where the data of the distance measuring counter 11 is 16 bits and the distance measuring data is 20 bits will be described. The clock generator 1 generates a clock signal for measuring the time from the time point of generation and irradiation of the pulsed laser light to the object 0 (time point t0 in FIG. 3) to the time point of receiving the light reception signal (time point t2 in FIG. 3). To do. The pulse generator 2 generates a control pulse signal necessary for laser generation of the laser light generator 3 based on the clock signal from the clock generator 1, and at the same time, the distance measuring counter 1 described later.
1 is a counter clear signal and a start signal (see FIG.
(See (d)). Transmitted pulse laser generated by the laser light generator 3 (shown on the left side in FIG. 3A)
Is irradiated onto the object 0 via the light transmission optical system 4. The signal reflected by the object 0 enters the detector 6 after passing through the light receiving optical system 5. The detector 6 converts the received optical signal into an electric signal, and the amplifier 7 amplifies this. The reception signal amplified by the amplifier 7 is input to the comparator 8 and the peak hold circuit 9.
【００２１】コンパレータ８は、予め設定された受信判
定しきい値と入力信号のレベルを比較する。入力信号が
しきい値以上ならば、受信信号と判定し、その判定結果
をアナログ積分器１０に通知する。測距カウンタ１１に
は、パルス発生部２によりレーザ光発生前にカウンタク
リア信号が入力され、カウンタデータがクリアされる。
測距カウンタ１１は、レーザ光発生部３に制御信号を送
出した時点にパルス発生部２から出力されるスタート信
号（図３（ｄ）参照）から、ピークホールド回路９が受
信信号のピークレベルを検出した直後にクロック信号が
入力されるまでの時間（図３中の時点ｔ3）をカウント
し、その結果を上位レジスタ１２に一時的に記憶させ
る。The comparator 8 compares the level of the input signal with a preset reception judgment threshold value. If the input signal is greater than or equal to the threshold value, it is determined as a received signal and the determination result is notified to the analog integrator 10. A counter clear signal is input to the distance measuring counter 11 by the pulse generator 2 before the laser light is generated, and the counter data is cleared.
In the distance measuring counter 11, the peak hold circuit 9 indicates the peak level of the received signal from the start signal (see FIG. 3D) output from the pulse generation unit 2 at the time when the control signal is transmitted to the laser light generation unit 3. The time until the clock signal is input immediately after the detection (time t3 in FIG. 3) is counted, and the result is temporarily stored in the upper register 12.
【００２２】アナログ時間測定部を構成するアナログ積
分器１０は、受光パルスがピークレベルに達した時刻か
ら一定電圧レベルの電圧値を持つピークホールド信号
（図３（ｃ）参照）の積分を開始し、直後のクロック信
号の立上り時点（図３中、時点ｔ3）で積分を終了す
る。この電圧レベルは、アナログ積分器１０によるクロ
ック１周期分の積分結果を4ビットのＡ／Ｄ変換器１３
が「Ｆ［ＨＥＸ］」とエンコードするように予め調整さ
れており、その結果は下位レジスタ１４に一時的に記憶
される。このレーザ測距装置２０は、上位レジスタ１２
のデータから「１」を差し引き、下位レジスタ１４のデ
ータを反転し「１」を加えた値を測距データとする。The analog integrator 10 constituting the analog time measuring section starts integration of a peak hold signal (see FIG. 3C) having a voltage value of a constant voltage level from the time when the light receiving pulse reaches the peak level. , And immediately after the rise of the clock signal (time t3 in FIG. 3), the integration is completed. This voltage level is a 4-bit A / D converter 13 based on the integration result of one clock cycle by the analog integrator 10.
Are pre-adjusted to encode as “F [HEX]”, and the result is temporarily stored in the lower register 14. This laser distance measuring device 20 is provided with the upper register 12
The value obtained by subtracting "1" from the data of 1 and inverting the data of the lower register 14 and adding "1" is used as the distance measurement data.
【００２３】例えば、測距カウンタ１１から上位レジス
タ１２が受け取った１６ビットデータを「０ＡＡＡ［Ｈ
ＥＸ］」、Ａ／Ｄ変換器１３から下位レジスタ１４が受
け取った４ビットデータを「Ａ［ＨＥＸ］」とする。こ
れは、測距カウンタ１１が、受光パルスのピーク値とな
る時点からクロック１周期の１０／１６の時間を経過し
た時点でカウントを終了したことを意味する。この場合
には、上位レジスタ１２から「１」を差し引いた「０Ａ
Ａ９」および下位レジスタ１４の反転データ「５［ＨＥ
Ｘ］」に「１」を加えた「６［ＨＥＸ］」を付け足した
「０ＡＡ９６」が測距データとなる。For example, the 16-bit data received by the upper register 12 from the distance measuring counter 11 is set to "0AAA [H
EX] ”, and the 4-bit data received by the lower register 14 from the A / D converter 13 is referred to as“ A [HEX] ”. This means that the distance measuring counter 11 has finished counting at the time when 10/16 of one clock cycle elapses from the time when the light receiving pulse reaches the peak value. In this case, "0A" obtained by subtracting "1" from the upper register 12
A9 ”and the inverted data“ 5 [HE
"0AA96" obtained by adding "6 [HEX]" obtained by adding "1" to "X]" becomes the distance measurement data.
【００２４】以上、本発明によるレーザ測距装置の好適
実施形態の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる
実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明
を限定するものではない。本発明の要旨を逸脱すること
なく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であるこ
と、当業者には容易に理解できよう。The configuration and operation of the preferred embodiment of the laser distance measuring apparatus according to the present invention have been described above in detail. However, such an embodiment is merely an example of the present invention and does not limit the present invention in any way. Those skilled in the art can easily understand that various modifications and changes can be made according to a specific application without departing from the gist of the present invention.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、本発明
のレーザ測距装置によると、次の如き実用上の顕著な効
果が得られる。第１に、比較的低速のクロック信号を使
用するにも拘らず高精度の測距が可能である。その理由
は、測距カウンタの出力を上位レジスタに入力し、受光
信号のピークレベルから直後のクロック信号の立上りま
での時間アナログ積分を行い、デジタル変換して下位レ
ジスタに入力し、これら上位および下位レジスタの出力
を合成して測距データとするためである。As will be understood from the above description, the laser range finder of the present invention provides the following remarkable practical effects. First, high-accuracy distance measurement is possible despite the use of a relatively low-speed clock signal. The reason is that the output of the distance measuring counter is input to the upper register, the time analog integration from the peak level of the received light signal to the rising of the clock signal immediately after is performed, digitally converted and input to the lower register. This is because the outputs of the registers are combined into distance measurement data.
【００２６】第２に、低速のクロック信号を使用するこ
とにより低消費電力にすると共に、例えば測距カウンタ
のデータを１６ビット、Ａ／Ｄ変換器を４ビットとし
て、それぞれ上位レジスタおよび下位レジスタに入力し
て、合計２０ビットの高精度測距データが得られる。Second, low power consumption is achieved by using a low-speed clock signal, and, for example, the data of the distance measuring counter is 16 bits and the A / D converter is 4 bits, which are respectively set in the upper register and the lower register. By inputting, high-precision ranging data of 20 bits in total can be obtained.
【００２７】第３に、受信信号の形状（幅）に関係なく
高精度の測距データが得られる。その理由は、ピークホ
ールド回路を使用して、受信信号のピークを検出して測
距データを得るからである。Thirdly, highly accurate distance measurement data can be obtained regardless of the shape (width) of the received signal. The reason is that the peak hold circuit is used to detect the peak of the received signal to obtain the ranging data.
【図１】本発明によるレーザ測距装置の好適実施形態の
構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a preferred embodiment of a laser distance measuring device according to the present invention.
【図２】受光パルスのピークレベルとしきい値との関係
を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a peak level of a light receiving pulse and a threshold value.
【図３】本発明のレーザ測距装置の動作を説明するタイ
ミングチャートである。FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the laser distance measuring device of the present invention.
【図４】従来のレーザ測距装置の構成を示すブロック図
である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional laser distance measuring device.
【図５】図４のレーザ測距装置の動作を説明するタイミ
ングチャートである。5 is a timing chart illustrating the operation of the laser distance measuring device in FIG.
０ 測距対象物 １ クロックジェネレータ ２ パルス発生部 ３ レーザ光発生部 ４ 送光光学系 ５ 受光光学系 ６ 検知器 ７ アンプ ８ コンパレータ ９ ピークホールド回路 １０ アナログ積分器 １１ 測距カウンタ １２ 上位レジスタ １３ Ａ／Ｄ変換器 １４ 下位レジスタ 0 Distance measurement object 1 clock generator 2 pulse generator 3 Laser light generator 4 Light transmission optical system 5 Light receiving optical system 6 detector 7 amplifier 8 comparator 9 Peak hold circuit 10 Analog integrator 11 Distance counter 12 Upper register 13 A / D converter 14 Lower register
Claims (7)
対象物から反射された受信信号を検知し、前記レーザ光
の照射から前記受信信号の受信までの時間差を、カウン
タでクロック信号をカウントして求めて前記対象物まで
の距離を測定するレーザ測距装置において、 前記カウンタのカウント値が入力される上位レジスタ
と、前記受信信号の受信から該受信直後の前記クロック
信号までのアナログ時間測定のデジタル変換値が入力さ
れる下位レジスタとを備えることを特徴とするレーザ測
距装置。1. A pulsed laser beam is applied to an object, a reception signal reflected from the object is detected, and a time difference from the irradiation of the laser beam to the reception of the reception signal is clocked by a counter. In a laser range finder for measuring the distance to the target object by counting and counting, an upper register to which the count value of the counter is input, and an analog from the reception of the reception signal to the clock signal immediately after the reception And a lower register to which a digital conversion value of time measurement is input.
ピークホールドするピークホールド回路、該ピークホー
ルド回路の出力を積分するアナログ積分器および前記受
信信号をしきい値と比較するコンパレータを含むことを
特徴とする請求項１に記載のレーザ測距装置。2. The analog time measurement includes a peak hold circuit for peak-holding the received signal, an analog integrator for integrating the output of the peak hold circuit, and a comparator for comparing the received signal with a threshold value. The laser range finder according to claim 1, which is characterized in that.
ルになった時点から積分を開始することを特徴とする請
求項２に記載のレーザ測距装置。3. The laser range finder according to claim 2, wherein the integrator starts integration at a time point when the received signal reaches a peak level.
し引き、前記下位レジスタのデータを反転し「１」を加
えた値を測距データとすることを特徴とする請求項１、
２又は３に記載のレーザ測距装置。4. A value obtained by subtracting "1" from the data of the upper register, inverting the data of the lower register and adding "1" to the distance measurement data.
The laser distance measuring device according to 2 or 3.
クジェネレータと、前記クロック信号をカウントする測
距カウンタと、前記クロック信号を受け前記測距カウン
タのクリア信号およびスタート信号を発生するパルス発
生器と、該パルス発生器の出力に基づいて対象物へ照射
するレーザ光を発生するレーザ光発生部と、前記対象物
からの反射波を検出して電気信号に変換する検知器と、
該検知器からの電気信号を増幅して受信信号を出力する
アンプと、前記受信信号をしきい値と比較するコンパレ
ータと、前記受信信号のピークレベルを検出するピーク
ホールド回路と、該ピークホールド回路の出力を積分す
るアナログ積分器と、該アナログ積分器の出力をデジタ
ル変換するＡ／Ｄ変換器と、前記測距カウンタの出力を
一時的に記憶する上位レジスタと、前記Ａ／Ｄカウンタ
の出力を一時的に記憶する下位レジスタとを備えること
を特徴とするレーザ測距装置。5. A clock generator for generating a clock signal of a constant cycle, a distance measuring counter for counting the clock signal, and a pulse generator for receiving the clock signal and generating a clear signal and a start signal for the distance measuring counter. A laser light generator that generates a laser light to be applied to an object based on the output of the pulse generator; and a detector that detects a reflected wave from the object and converts it into an electric signal.
An amplifier that amplifies an electric signal from the detector and outputs a reception signal, a comparator that compares the reception signal with a threshold value, a peak hold circuit that detects a peak level of the reception signal, and the peak hold circuit. Of the output of the analog integrator, an A / D converter for converting the output of the analog integrator into a digital signal, an upper register for temporarily storing the output of the distance measuring counter, and an output of the A / D counter And a low-order register for temporarily storing the laser range finder.
ジェネレータからのクロック信号により動作することを
特徴とする請求項５に記載のレーザ測距装置。6. The laser distance measuring apparatus according to claim 5, wherein the peak hold circuit is operated by a clock signal from the clock generator.
回路の出力を、前記クロック信号の１周期間積分すると
全ビットが「１」となることを特徴とする請求項５又は
６に記載のレーザ測距装置。7. The A / D converter according to claim 5, wherein when the output of the peak hold circuit is integrated for one period of the clock signal, all bits become “1”. Laser range finder.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013003114A (en) * | 2011-06-21 | 2013-01-07 | Yamaha Motor Co Ltd | Distance measuring instrument and transportation apparatus including the same |
| KR20200056201A (en) * | 2018-11-14 | 2020-05-22 | 현대오트론 주식회사 | An Apparatus and A Method For Lidar Time Of Flight measurement |
| JP2020085537A (en) * | 2018-11-19 | 2020-06-04 | 株式会社東芝 | Semiconductor device and distance measurement device |
| CN112904354A (en) * | 2021-01-22 | 2021-06-04 | 西安应用光学研究所 | High-precision laser ranging distance simulation device |
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2001
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013003114A (en) * | 2011-06-21 | 2013-01-07 | Yamaha Motor Co Ltd | Distance measuring instrument and transportation apparatus including the same |
| KR20200056201A (en) * | 2018-11-14 | 2020-05-22 | 현대오트론 주식회사 | An Apparatus and A Method For Lidar Time Of Flight measurement |
| KR102163661B1 (en) * | 2018-11-14 | 2020-10-08 | 현대오트론 주식회사 | An Apparatus and A Method For Lidar Time Of Flight measurement |
| JP2020085537A (en) * | 2018-11-19 | 2020-06-04 | 株式会社東芝 | Semiconductor device and distance measurement device |
| JP7169171B2 (en) | 2018-11-19 | 2022-11-10 | 株式会社東芝 | Semiconductor device and distance measuring device |
| JP2022186902A (en) * | 2018-11-19 | 2022-12-15 | 株式会社東芝 | Semiconductor circuit and distance measuring device |
| JP7431924B2 (en) | 2018-11-19 | 2024-02-15 | 株式会社東芝 | Semiconductor circuit and distance measuring device |
| CN112904354A (en) * | 2021-01-22 | 2021-06-04 | 西安应用光学研究所 | High-precision laser ranging distance simulation device |
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