JP2020530572A - レーザ測距装置及びその使用方法 - Google Patents

レーザ測距装置及びその使用方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2020530572A
JP2020530572A JP2020508374A JP2020508374A JP2020530572A JP 2020530572 A JP2020530572 A JP 2020530572A JP 2020508374 A JP2020508374 A JP 2020508374A JP 2020508374 A JP2020508374 A JP 2020508374A JP 2020530572 A JP2020530572 A JP 2020530572A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light receiving
spectroscope
signal
receiving unit
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020508374A
Other languages
English (en)
Inventor
▲張▼▲甌▼
朱▲亜▼平
Original Assignee
杭州欧▲雷▼激光技▲術▼有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 杭州欧▲雷▼激光技▲術▼有限公司 filed Critical 杭州欧▲雷▼激光技▲術▼有限公司
Publication of JP2020530572A publication Critical patent/JP2020530572A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/46Indirect determination of position data
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G01S7/4812Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver transmitted and received beams following a coaxial path
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4816Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483Details of pulse systems
    • G01S7/486Receivers
    • G01S7/4861Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • G01S7/4863Detector arrays, e.g. charge-transfer gates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483Details of pulse systems
    • G01S7/486Receivers
    • G01S7/4868Controlling received signal intensity or exposure of sensor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483Details of pulse systems
    • G01S7/486Receivers
    • G01S7/487Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection
    • G01S7/4873Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection by deriving and controlling a threshold value
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497Means for monitoring or calibrating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

本発明は、レーザ測距装置及びその使用方法を提供する。レーザ測距装置は、出射ユニット(4)と、反射鏡(3)と、出射レンズ(2)と、受光レンズ(1)と、受光ユニット(8)と、を備え、さらに、前記受光レンズ(1)と前記受光ユニット(8)との間に設けられる少なくとも1つの分光器(7)と、各前記分光器(7)にそれぞれ対応して配置された少なくとも1つの分光受光ユニット(9)と、を備え、各前記分光器(7)が順次に同一の光伝搬経路に配置されている。本技術的解決手段は、測定範囲が広く、異なる距離に位置する測定対象物に適合する。フィードバック調整を繰り返すことなく、短時間で測定データを取得することができ、作業時間を節約する

Description

本発明は、レーザ測距の技術分野に属し、具体的にレーザ測距装置及びその使用方法に関する。
現在、従来のパルスによる測距技術では、レーザ測距装置は、光信号を出射して測定対象物に到達した後に反射される。前記被測定対象とレーザ測距装置との距離は遠くまたは近く、レーザ測距装置は近い距離である被測定対象によって反射された光信号を処理するとき、当該光信号のエネルギーが大きく、光電変換素子は前記光信号をパルス信号に変換するときに飽和状態にさせるため、実際の距離を測定することができない。
従来技術は、近い距離である測定対象物によって反射された光信号を減衰させ、常にフィードバックの方式を用いて、光電変換素子が有効な範囲でデータを収集することができるまでレーザ測距装置の出射強度を徐々に調整することによって、近い距離である測定対象物の測定を達成する。例えば、従来のレーザ測距装置の動作工程は、レーザ発射装置からレーザを発射し、出射レンズを経由して測定対象物に遭った後にレーザ測距装置に反射し、受光レンズ群を通して、その後、光フィルタや集光レンズを通し、光フィルタは非レーザ測距装置によって出射された外部からの漂遊光をフィルタリングし、集光レンズは受光した光を略平行光に変換し、最終的に光電変換素子によって電気信号に変換させて処理する。電気信号を変換する光電変換素子は、測定範囲を満たしていない場合は、レーザ測距装置のレーザ発射装置は、出射パワーを調整し、レーザのエネルギーを減少させ、前記光電変換素子によって変換された電気信号が測定範囲に満たすまで再び測定を行う。
しかしながら、従来技術の主な欠点は、測定に時間がかかり、応答が遅く、有効な測定範囲を達成するために、数個または数十個のパルスを使用する必要がある。この欠陥によって、従来技術のレーザ測距装置は、高速高精度の測定を行うことができない。
従って、測定を複数回行いフィードバックする必要がなく、有効な範囲で測定対象物を測定するためのレーザ測距装置を設計する必要がある。
上記の技術的欠陥を克服するために、本発明は、レーザ測距装置及びその使用方法を提供し、分光器によって光信号を分光すると同時に、複数経路の光信号を受光し、スクリーニングを行い、迅速な測定の技術的効果を達成することを目的とする。
本発明は、出射ユニットと、反射鏡と、出射レンズと、受光レンズと、受光ユニットと、を備えるレーザ測距装置を開示し、前記レーザ測距装置は、前記受光レンズと前記受光ユニットとの間に設けられる少なくとも1つの分光器と、各前記分光器にそれぞれ対応して配置された少なくとも1つの分光受光ユニットと、をさらに備え、各前記分光器が順次に同一の光伝搬経路に配置されている。前記出射ユニットは、光信号を出射し、前記光信号は前記反射鏡によって反射され前記出射レンズを通した後、測定対象物に到達する。前記光信号は、前記測定対象物によって反射されて戻り光信号が形成され、前記戻り光信号は前記受光レンズを通した後、前記受光レンズに一番近い距離にある前記分光器によって、分光比に応じて前記分光器を透過した透過光信号と、前記分光器によって反射された反射光信号と、に分けられている。前記透過光信号は、前記光伝搬経路に沿って別の分光器を順次に通り、各分光器を通すとき、各反射光信号を生成する。各前記反射光信号は、当該反射光信号が生成された分光器に対応する分光受光ユニットによって受光されている。前記透過光信号は、前記受光レンズに一番遠い距離にある前記分光器を透過した後、前記受光ユニットによって受光される。
好ましくは、分光器アレイを構成する前記分光器は、少なくとも2つであり、前記分光器を通す光伝搬経路は直線であり、前記戻り光信号は前記分光器アレイを通すとき、各前記分光器を透過した透過光信号のエネルギーは、各前記分光器の分光比に応じて段階的に減衰している。
好ましくは、前記レーザ測距装置は、3つの前記分光器と、3つの前記分光受光ユニットと、を備え、各前記分光器の分光比は1:4である。
好ましくは、前記分光器の分光比は1:1〜1:10の間である。
好ましくは、前記受光ユニットと前記分光受光ユニットは、受光した光信号を電気信号に変換する光電変換素子であり、前記電気信号の振幅の大きさは、前記光信号のエネルギーの大きさを反映している。
好ましくは、前記レーザ測距装置は、前記受光ユニットと前記分光受光ユニットと接続する解析ユニットをさらに備え、前記解析ユニットに振幅閾値を設定し、前記受光ユニットと前記分光受光ユニットによって変換された電気信号の振幅と前記振幅閾値との大きさを比較する。
好ましくは、前記出射ユニットによって出射された光信号はパルス信号である。
本発明はレーザ測距装置の使用方法を開示し、以下のステップを含む。
ステップS1:前記レーザ測距装置の出射ユニットを制御することによって、光信号を出射し、前記光信号は反射鏡によって反射された後、出射レンズを通し、測定対象物に到達する。
ステップS2:前記測定対象物によって反射された前記光信号は戻り光信号を形成し、前記戻り光信号は受光レンズを通した後、前記受光レンズに一番近い距離にある分光器によって、分光比に応じて前記分光器を透過した透過光信号と、前記分光器によって反射された反射光信号と、に分けられる。
ステップS3:前記透過光信号は前記光伝搬経路に沿って他の分光器を順次に通り、各分光器を通すとき、各反射光信号を生成する。
ステップS4:各前記反射光信号は、当該反射光信号を生成する分光器に対応する分光受光ユニットによって受光されて電気信号に変換する。
ステップS5:前記透過光信号は、前記受光レンズに一番遠い距離にある前記分光器を透過した後、前記受光ユニットによって受光されて前記電気信号に変換する。
ステップS6:前記解析ユニットは前記受光ユニットと前記分光受光ユニットによって変換された前記電気信号の振幅は振幅閾値より小さいか否かを順次に判定する。
ステップS7:前記分光受光ユニットと前記受光ユニットによって変換された前記電気信号の中では、少なくとも1つの前記電気信号の振幅は前記振幅閾値よりも小さい場合、前記振幅閾値より小さい前記電気信号における振幅が最大値である前記電気信号を測定データとして選択する。
上記の技術的解決手段を用いて、従来技術と比較して、以下の利点を有する。
1.測定範囲が広く、異なる距離に位置する測定対象物に適合する。
2.フィードバック調整を繰り返すことなく、短時間で測定データを取得することができ、作業時間を節約する。
本発明に係るレーザ測距装置の1つの好ましい実施形態の構造の概略図である。 本発明に係るレーザ測距装置の使用方法の1つの好ましい実施形態のフローチャートの概略図である。
本発明の好ましい実施形態
次に、図面と具体的な実施例を併せて、本発明の利点を説明する。
図1に示すように、図1は本発明に係るレーザ測距装置の1つの好ましい実施例の構造の概略図である。前記レーザ測距装置は、受光レンズ1と、出射レンズ2と、反射鏡3、出射ユニット4と、光フィルタユニット5と、集光レンズ6と、分光器7と、受光ユニット8と、分光受光ユニット9と、を備える。
前記出射ユニット4はパルス光信号を出射することができるレーザ発射器であってもよく、出射パワーを調整し、出射した光信号のエネルギーを変更することができる。前記反射鏡3は、出射ユニット4から出射した光信号を前記出射レンズ2に反射する全反射鏡面を有している。前記光信号は前記出射レンズ2を通して測定対象物に到達し、前記測定対象物によって反射された前記光信号は、戻り光信号を形成する。前記戻り光信号は前記レーザ測距装置が位置する箇所に戻り、前記受光レンズ1を通過する。本実施の形態は、前記受光レンズ1を2つ有し、前記戻り光信号が受光し易い状態になるようそれらを組み合わせて使用し、例えば、前記受光レンズ1は前記反射光信号を収束し、エネルギーがより集中する。前記戻り光信号は前記受光レンズ1を通過した後に前記光フィルタユニット5を通し、前記光フィルタユニット5は光フィルタであってもよく、非レーザ測距装置によって出射された外部漂遊光をフィルタリングする。前記光フィルタユニット5を通過した戻り光信号が進んで前記集光レンズ6を通過し、前記集光レンズ6が凸レンズであり、受光された戻り光信号を平行または略平行である反射光信号に変換した。前記光フィルタユニット5と前記集光レンズ6は本発明を実施するために必須の素子ではなく、本実施例では、それらの適用によって前記戻り光信号がより良好に受光されることができる。
本実施例では、レーザ測距装置は、前記集光レンズ6と前記受光ユニット8との間に設けられ、分光器アレイを構成する分光器を3つ備える。前記戻り光信号は光伝搬経路に沿って前記分光器アレイを通し、前記受光ユニット8によって受光され、前記光伝搬経路は直線であり、即ち、光ビームが伝搬方向を変えなく前記分光器アレイにおけるすべての分光器7を透過することができる。前記分光器アレイにおける前記分光器7の配置方向を調整して、前記光伝搬経路が折れ線状であってもよく、即ち、ビームは各分光器7を通すとき、一定の屈折角度に従って、前記分光器7を透過する。前記分光器7は、分光機能を有し、分光比に応じて前記分光器7を通した戻り光信号は前記分光器7を透過した透過光信号と、前記分光器7によって反射された反射光信号と、に分けられている。即ち、前記分光器7は、戻り光信号が受光された後、受光された部分の戻り光信号を通すことだけでなく、受光された部分の戻り光信号を反射する。単一の分光器7に対して、前記分光比は、前記分光器7を透過した透過光信号のエネルギーと前記分光器7によって反射された反射光信号のエネルギーとの比率である。本実施例では、各分光器7の分光比は同じであり、前記分光比は1:4である。
本実施例では、前記集光レンズ6からの戻り光信号は、まず前記分光器アレイにおける前記集光レンズ6に一番距離が近い分光器7を通し、前記戻り光信号は前記分光器7によって前記分光器7を透過した透過光信号と、前記分光器7によって反射された反射光信号と、に分けられ、前記透過光信号は前記戻り光信号の伝送方向を保持し、次の分光器7を通し続け、これによって継続して分光される。最後の分光器7も同様である。全体から見ると、前記分光器アレイは前記集光レンズ6からの戻り光信号を受光した後、合計の4組の光信号を生成し、その内、3組の反射光信号はそれぞれ3つの前記分光器7によって反射されて生成し、最終1組の透過光信号は、前記戻り光信号は3つの分光器7を連続的に透過して徐々に減衰した後の残りの戻り光信号である。前記分光器アレイにおける前記集光レンズ6に最も距離が遠い分光器7を透過した透過光信号は最終的に前記受光ユニット8によって受光され、前記受光ユニット8は光電変換素子であり、例えば、アバランシェフォトダイオード(APD)であり、後続の処理のために受光した光信号を電気信号に変換する。
前記レーザ測距装置は、それぞれ前記分光器7に対応する3つの分光受光ユニット9を備える。各分光受光ユニット9は、対応する分光器7によって反射される反射光信号の伝搬経路に配置され、前記反射光信号を受光する。前記分光受光ユニット9も光電変換素子である。
本実施例では、前記分光比は1:4であり、即ち、一つの分光器7に対して、受光された戻り光信号における20%のエネルギーが透過され、80%のエネルギーが反射されている。従って、前記受光ユニット8と各分光受光ユニットにより受光された反射光信号のエネルギー比を計算することができる。仮に前記集光レンズ6からの戻り光信号のエネルギーは100%であると想定すると、他の形態のエネルギー損失を考慮せず、前記戻り光信号は、第1の分光器7を通すとき、80%のエネルギーはその対応する分光受光ユニット9によって受光され、20%のエネルギーは前記分光器7を透過し、第2の分光器7に到達する。前記第2の分光器7は、受光されたエネルギーにおける80%を反射し、即ち総エネルギーの16%をその対応する分光受光ユニット9に反射し、残りの4%のエネルギーは前記第2の分光器7を透過し、第3の分光器7に到達する。前記第3の分光器によって反射されたエネルギー比は3.2%であり、総エネルギーの0.8%だけは前記第3の分光器を透過し前記受光ユニット8によって受光される。従って、3つの分光受光ユニット9と前記受光ユニット8は、受光エネルギー比の段階的変化を構成し、前記レーザ測距装置は、短い測定時間でより正確な測定データを得ることを達成するために、実際の使用状況に応じてどの分光受光ユニット9またはどの受光ユニット8の測定データを使用するかを決定する。その正確な測定データを確実にするために、好ましくは前記分光受光ユニット9または前記受光ユニット8によって受光された光信号のエネルギーが特定のエネルギー範囲内にあり、光信号のエネルギーが高すぎ、または低すぎると、ともに測定データの精度に影響を及ぼす。前記測定対象物と前記レーザ測距装置との距離は常に変化し、前記測定対象物と前記レーザ測距装置との距離が近い場合、前記測定対象物によって反射され形成された戻り光信号のエネルギーが大きいので、前記分光器アレイを通した前記戻り光信号によって形成された各反射光信号と透過光信号のエネルギーも大きく、光信号のエネルギーが大き過ぎて前記分光受光ユニット9または前記受光ユニット8は飽和動作状態にあることを防ぐために、エネルギー比が低い前記分光受光ユニット9または前記受光ユニット8によって変換された電気信号を選択してよい。逆に前記測定対象物と前記レーザ測距装置との距離が遠い場合、前記分光器アレイを通した前記戻り光信号によって形成された各反射光信号と透過光信号のエネルギーも小さく、好ましくは前記集光レンズ6に最も近い分光器7によって受光された光信号を用い、正確な測定データを確実にするために、戻り光信号のエネルギーを最大限に利用する。前記レーザ測距装置は、分光受光ユニット9または受光ユニット8を選択する手段および方法のプロセスを以下に説明する。
この実施例では、前記レーザ測距装置は、前記受光ユニット8と分光受光ユニット9とが接続された解析ユニットをさらに備え、その内に振幅閾値を設置し、前記受光ユニット8及び分光受光ユニット9によって変換された電気信号の振幅と前記振幅閾値との大きさを比較する。前記受光ユニット8と前記分光受光ユニット9によって変換された電気信号は、電圧振幅を有するアナログ量であり、前記電気信号の振幅は、前記受光ユニット8と前記分光受光ユニット9が受光された電気信号のエネルギー強度に影響され、光信号のエネルギー強度が大きければ、前記受光ユニット8と前記分光受光ユニット9によって変換された電気信号の電圧振幅も大きい。前記解析ユニットは電気部品であり、図1に表示されていないが、外部干渉を低減するために、前記レーザ測距装置の電気部品を特殊に集積するハウジングの中に設置される。前記解析ユニットは、前記受光ユニット8と前記分光受光ユニット9に電気的接続する複数のアナログ・デジタル変換回路を備え、前記解析ユニット内のシングルチップコンピューターが前記デジタル量を収集して演算解析を行うようにそれぞれ前記受光ユニット8と前記分光受光ユニット9によって変換された電気信号をデジタル量に変換する。前記解析ユニットは、アナログ量のサンプリング機能を有するシングルチップコンピューターであってもよく、前記受光ユニット8と前記分光受光ユニット9によって変換された電気信号は、電圧を調整した後に前記シングルチップコンピューターが受信できる電圧範囲に変換され、前記シングルチップコンピューターのアナログ量の入力インタフェースに接続される。前記シングルチップコンピューターは、振幅閾値を記憶し、前記振幅閾値は、実験や実際の応用の結果に基づいて設定してもよく、目的は、前記電気信号の振幅の有効な限界値を設定することである。前記電気信号の振幅が前記振幅閾値より小さい場合、これは電気信号が有効な限界値内にあり、測定データとして用いることができることを意味する。前記電気信号の振幅が前記振幅閾値に等しく、または前記振幅閾値より大きい場合、これは電気信号が有効な限界値を超え、測定データとして使用するのに適合しないことを意味する。
本発明の他の実施例では、前記光信号は、赤外線、可視光線などの光学バンドであってもよい。前記分光器7と前記分光受光ユニット9の数は、応用の要件に応じて調整することができ、前記分光器7の分光比も必要に応じて調整することができ、調整範囲は1:1〜1:10の間であり、異なる分光器7によって分光比は異なってもよい。前記分光器7の分光方法は、反射がなく、単一の光透過減衰の分光方法であり、または単一の反射の分光方法であり、または屈折光透過の分光方法と反射の分光方法との組合せであってもよい。
図2に示すように、図2は本発明の好ましい実施例におけるレーザ測距装置の使用方法のフローチャートの概略図であり、前記使用方法は、本発明に係るレーザ距離測定装置に用い、以下のステップを含む。
ステップS1:前記レーザ測距装置の出射ユニット4を制御することによって、光信号を出射し、前記光信号は反射鏡3によって反射された後、出射レンズ2を通し、測定対象物に到達する。
このステップでは、光信号の出射を完成し、前記レーザ測距装置の出射ユニット4が光信号を出射し、前記光信号はパルス信号であってもよい。前記出射ユニット4によって出射された光信号は、測定対象物の方向に直接に向けず、前記反射鏡3によって反射する必要がある測定対象物に向け、その後に前記出射レンズ2によって調整した後、前記測定対象物に到達する。
ステップS2:前記測定対象物によって反射された前記光信号は戻り光信号を形成し、前記戻り光信号は受光レンズ1を通した後、前記受光レンズ1に最も近い分光器7によって分光比に従って、前記分光器7を透過した透過光信号と前記分光器7によって反射された反射光信号とに分けられている。
このステップは、前記戻り光信号の伝搬経路を説明する。前記光信号が前記測定対象物によって反射された後、戻り光信号が形成され、前記戻り光信号の伝搬経路は前記レーザ測距装置に向けて、前記受光レンズ1を通った後、前記分光器7によって分光される。前記戻り光信号は前記分光器7を透過した透過光信号と前記分光器7によって反射された反射光信号に分けられる。前記分光器7が分光比により分光し、前記分光比は、即ち、前記分光器7を透過した透過光信号のエネルギーと前記分光器7によって反射された反射光信号のエネルギーとの比率である。本発明の他の実施例では、前記受光レンズ1と前記分光器7との間に光フィルタユニット5と、集光レンズ6が設けられてもよい。
ステップS3:前記透過光信号は前記光伝搬経路に沿って他の分光器7を順次に通り、各分光器7を通すとき、それぞれの反射光信号を生成する。
このステップは、前記透過光信号の伝搬経路を説明し、即ち、前記受光レンズ1からの戻り光信号は、前記受光レンズ1に最も近い分光器7を通した後、透過光信号を生成し、前記透過光信号が直線の伝搬経路を保持し、前記伝搬経路に配置された他の分光器7を通し続け、各分光器7を通すとき、それぞれ反射光信号と次の透過信号とを生成する。
ステップS4:各前記反射光信号は前記反射光信号を生成する分光器7に対応した分光受光ユニット9によって受光されて電気信号に変換する。
このステップでは、各分光器7によって生成される反射光信号は前記分光器7に対応する分光受光ユニット9によって受光される。前記分光受光ユニット9の数は、各反射光信号をすべて受光することを確保するために、各前記分光器7の数と一致してそれぞれ対応する。後続の処理のために、前記分光受光ユニット9は受光された光信号を電気信号に変換する。
ステップS5:前記透過光信号は前記受光レンズ1に最も遠い分光器7を透過した後、前記受光ユニット8によって受光されて前記電気信号に変換する。
このステップでは、受光レンズ1に最も遠い分光器7は、前記透過光信号の伝搬経路において最後に通した分光器7である。このとき、前記透過光信号は複数の分光器7を通して、そのエネルギーは分光比に応じて段階的に減衰され、最終的に前記受光ユニット8によって受光される。
ステップS6:前記解析ユニットは前記分光受光ユニット9と前記受光ユニット8によって変換された前記電気信号の振幅が閾値振幅よりも小さいか否かを順次に判定する。
このステップでは、前記解析ユニットは前記分光受光ユニット9及び前記受光ユニット8によって変換された電気信号の振幅を判定し、閾値振幅と比較する。このステップの目的は、振幅が前記振幅閾値より小さい電気信号を見つけることである。
ステップS7:前記分光受光ユニット9と前記受光ユニット8によって変換された前記電気信号においての少なくとも1つの前記電気信号の振幅は前記振幅閾値より小さい場合、前記振幅閾値より小さい前記電気信号における最大振幅である前記電気信号を測定データとして選択する。
ステップS6の判定条件を満たす場合、少なくとも1つの電気信号の振幅は振幅閾値より小さいことがあるので、本ステップを実行する。このステップでは、要件を満たす各電気信号における最大振幅である電気信号を測定データとして選択する。振幅閾値の条件を満たす場合、前記電気信号の振幅が大きければ、その測定誤差及び数値範囲の可読性が良くなり、最も正確な測定結果を得るのに有利である。
留意すべきは、本発明の実施例は好ましい実施形態を有し、本発明を如何なる形式で制限するものではなく、当業者は上記に開示の技術的内容と同等の変化である等価の実施形態を変更または修飾することができる。本発明の技術的解決手段内容から逸脱せず、本発明の実質的技術に基づいて上記の実施形態を如何に修正、同等の変化と修飾は、依然として本発明の技術的解決手段の保護範囲に属する。
1 受光レンズ
2 出射レンズ
3 反射鏡
4 出射ユニット
5 光フィルタユニット
6 集光レンズ
7 分光器
8 受光ユニット
9 分光受光ユニット

Claims (8)

  1. 出射ユニットと、反射鏡と、出射レンズと、受光レンズと、受光ユニットと、を備えるレーザ測距装置であって、
    前記レーザ測距装置は、
    前記受光レンズと前記受光ユニットとの間に設けられる少なくとも1つの分光器と、
    各前記分光器にそれぞれ対応して配置された少なくとも1つの分光受光ユニットと、
    をさらに備え、
    各前記分光器が順次に同一の光伝搬経路に配置され、
    前記出射ユニットは、光信号を出射し、前記光信号は前記反射鏡によって反射され前記出射レンズを通した後、測定対象物に到達し、
    前記光信号は、前記測定対象物によって反射されて、戻り光信号が形成され、前記戻り光信号は前記受光レンズを通した後、前記受光レンズに一番近い距離にある前記分光器によって、分光比に応じて前記分光器を透過した透過光信号と、前記分光器によって反射された反射光信号と、に分けられ、
    前記透過光信号は、前記光伝搬経路に沿って別の分光器を順次に通り、各分光器を通すとき、各反射光信号を生成し、
    各前記反射光信号は、当該反射光信号を生成する分光器に対応する分光受光ユニットによって受光され、
    前記透過光信号は、前記受光レンズに一番遠い距離にある前記分光器を透過した後、前記受光ユニットによって受光される
    ことを特徴とするレーザ測距装置。
  2. 分光器アレイを構成する前記分光器は、少なくとも二つであり、
    前記分光器を通す光伝搬経路は直線であり、
    前記戻り光信号は前記分光器アレイを通すとき、各前記分光器を透過した透過光信号のエネルギーは、各前記分光器の分光比に応じて段階的に減衰していることを特徴とする請求項1に記載のレーザ測距装置。
  3. 前記レーザ測距装置は、3つの分光器と、3つの分光受光ユニットと、を備え、各前記分光器の分光比は1:4であることを特徴とする請求項2に記載のレーザ測距装置。
  4. 前記分光器の分光比は1:1〜1:10の間であることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ測距装置。
  5. 前記受光ユニットと前記分光受光ユニットは、受光した光信号を電気信号に変換する光電変換素子であり、前記電気信号の振幅の大きさは、前記光信号のエネルギーの大きさを反映していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のレーザ測距装置。
  6. 前記レーザ測距装置は、前記受光ユニットと前記分光受光ユニットと接続する解析ユニットをさらに備え、前記解析ユニットに振幅閾値を設定し、前記受光ユニットと前記分光受光ユニットによって変換された電気信号の振幅と前記振幅閾値との大きさを比較することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のレーザ測距装置。
  7. 前記出射ユニットによって出射された光信号はパルス信号であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のレーザ測距装置。
  8. レーザ測距装置の使用方法であって、
    以下のステップを含み、
    ステップS1:前記レーザ測距装置の出射ユニットを制御することによって、光信号を出射し、前記光信号は反射鏡によって反射された後、出射レンズを通り、測定対象物に到達し、
    ステップS2:前記測定対象物によって反射された前記光信号は戻り光信号を形成し、前記戻り光信号は受光レンズを通った後、前記受光レンズに一番近い距離にある分光器によって、分光比に応じて前記分光器を透過した透過光信号と、前記分光器によって反射された反射光信号と、に分けられ、
    ステップS3:前記透過光信号は前記光伝搬経路に沿って他の分光器を順次に通り、各分光器を通るとき、各反射光信号を生成し、
    ステップS4:各反射光信号は、当該反射光信号を生成する分光器に対応する分光受光ユニットによって受光されて電気信号に変換し、
    ステップS5:前記透過光信号は、前記受光レンズに一番遠い距離にある前記分光器を透過した後、前記受光ユニットによって受光されて前記電気信号に変換し、
    ステップS6:解析ユニットは前記受光ユニットと前記分光受光ユニットによって変換された前記電気信号の振幅は振幅閾値より小さいか否かを順次に判定し、
    ステップS7:前記分光受光ユニットと前記受光ユニットによって変換された前記電気信号において、少なくとも1つの前記電気信号の振幅は前記振幅閾値よりも小さい場合、前記振幅閾値より小さい前記電気信号における振幅が最大値である前記電気信号を測定データとして選択される
    ことを特徴とするレーザ測距装置の使用方法。
JP2020508374A 2017-08-14 2017-08-15 レーザ測距装置及びその使用方法 Pending JP2020530572A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710693140.5A CN107390225B (zh) 2017-08-14 2017-08-14 一种激光测距装置及其使用方法
CN201710693140.5 2017-08-14
PCT/CN2017/097516 WO2019033270A1 (zh) 2017-08-14 2017-08-15 一种激光测距装置及其使用方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020530572A true JP2020530572A (ja) 2020-10-22

Family

ID=60355840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020508374A Pending JP2020530572A (ja) 2017-08-14 2017-08-15 レーザ測距装置及びその使用方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11662466B2 (ja)
EP (1) EP3671275A4 (ja)
JP (1) JP2020530572A (ja)
CN (1) CN107390225B (ja)
WO (1) WO2019033270A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111090098A (zh) * 2019-12-31 2020-05-01 广东博智林机器人有限公司 测距光学***
CN111458696B (zh) * 2020-05-14 2022-02-22 厦门通测电子有限公司 手持式激光测距仪示值误差的校准方法
CN114342818A (zh) * 2021-11-15 2022-04-15 福州木鸡郎智能科技有限公司 基于机器人的料线点检判别装置及饲料余量评估方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1123710A (ja) * 1997-06-30 1999-01-29 Nec Corp 測距装置
JP2000088566A (ja) * 1998-09-02 2000-03-31 Leica Geosystems Ag 光学的測距装置
JP2009008404A (ja) * 2007-06-26 2009-01-15 Nikon-Trimble Co Ltd 距離測定装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101349757B (zh) * 2008-09-10 2011-02-02 哈尔滨工业大学 有源协作式相位激光测距方法与装置
JP2010107448A (ja) * 2008-10-31 2010-05-13 Toyota Motor Corp 距離測定装置
CN101710178B (zh) * 2009-12-04 2012-10-10 中国海洋大学 实时定标高光谱分辨率激光雷达装置
KR101260280B1 (ko) * 2011-05-31 2013-05-03 (주)이오시스템 3차원 광 스캔 장치 및 방법
CN102262224A (zh) * 2011-07-06 2011-11-30 哈尔滨工业大学 调幅波锁相式激光测距方法与装置
CN103293529B (zh) * 2012-06-04 2015-04-08 南京德朔实业有限公司 激光测距装置
CN203385859U (zh) * 2013-07-30 2014-01-08 桂林理工大学 一种面阵激光雷达测量装置
US9354317B2 (en) 2014-04-09 2016-05-31 Raytheon Company Simultaneous forward and inverse synthetic aperture imaging LADAR
CN104293648B (zh) * 2014-09-29 2016-08-24 大族激光科技产业集团股份有限公司 基因测序光路***
JP6455927B2 (ja) * 2015-02-12 2019-01-23 株式会社小野測器 レーザ測定装置
CN104977725A (zh) * 2015-06-29 2015-10-14 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 用于光电吊舱的光学***
JP2017122673A (ja) * 2016-01-08 2017-07-13 富士通株式会社 レーザ距離測定装置、測定方法及び測定プログラム
CN206002687U (zh) 2016-08-09 2017-03-08 北方民族大学 一种探测拉曼激光雷达光路***
CN206147096U (zh) 2016-09-30 2017-05-03 比亚迪股份有限公司 激光雷达及车辆
CN106597422B (zh) * 2016-11-30 2019-01-18 中国科学院半导体研究所 小型化光电被动测距装置
CN206300636U (zh) 2016-12-20 2017-07-04 常州市新瑞得仪器有限公司 一种具有测距功能的经纬仪
CN106814371B (zh) * 2017-01-20 2020-06-09 武汉大学 一种测量大气温度和水汽以及气溶胶的激光雷达***
CN207352160U (zh) * 2017-08-14 2018-05-11 杭州欧镭激光技术有限公司 一种激光测距装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1123710A (ja) * 1997-06-30 1999-01-29 Nec Corp 測距装置
JP2000088566A (ja) * 1998-09-02 2000-03-31 Leica Geosystems Ag 光学的測距装置
JP2009008404A (ja) * 2007-06-26 2009-01-15 Nikon-Trimble Co Ltd 距離測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
US11662466B2 (en) 2023-05-30
CN107390225A (zh) 2017-11-24
EP3671275A1 (en) 2020-06-24
EP3671275A4 (en) 2021-06-30
CN107390225B (zh) 2024-02-02
US20200174128A1 (en) 2020-06-04
WO2019033270A1 (zh) 2019-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101290246B (zh) 一种快速光谱仪及其测量方法
JP2020530572A (ja) レーザ測距装置及びその使用方法
CN111122496A (zh) 一种免标定的气体浓度测量装置及方法
CN107356914B (zh) 一种星载激光雷达探测器校准***
US10705010B2 (en) Particle counter
WO2010082852A1 (en) Led based coded-source spectrometer
CN113280728A (zh) 光谱共焦位移传感器
CN104267505B (zh) 一种光楔延迟消偏振的光栅转动分光装置及方法
US10690591B2 (en) Measurement time distribution in referencing schemes
CN202748042U (zh) 一种基于透射光栅分光计的高速波长解调***
CN115165762B (zh) 一种具有光谱分辨功能的芯片
CN112213297B (zh) 一种基于环形光束的旁轴双脉冲libs***
CN110849829A (zh) 一种气体浓度检测的高光谱***
Tatyanko et al. Quantum efficiency improvement of optical radiation trap-detectors
CN204757922U (zh) 一种对比式抗干扰微动级联阶梯角反射镜激光干涉仪
CN211877754U (zh) 一种气体浓度检测的高光谱***
JP2011257268A (ja) 分光光度計
CN211505199U (zh) 紫外doas差分吸收光谱技术专用光纤光谱仪
CN111929029B (zh) 一种短波弱信号载荷集成化定标测试***
CN220751964U (zh) 一种基于tdlas技术的多组分气体激光遥测***
CN112067124B (zh) 基于磁流体的可编程光纤光栅光谱仪
CN210802694U (zh) 一种自反射式红外发射率及温度测量装置
CN211553068U (zh) 一种硅光电二极管的光谱响应测量装置
Shulga et al. Combined method of energy and power calibration in optical range
CN116086318A (zh) 大口径望远镜的光学元件位姿测量***

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20200407

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200407

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426

Effective date: 20200407

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210219

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210303

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210601

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211207

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220304

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220712

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230221