JP4228829B2 - 距離測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、測距対象物に対してパルス状の光を照射し、光を照射してから反射光が受光されるまでの時間を測定することにより、測距対象物までの距離を測定する方式の距離測定装置に関するものである。

測距対象物に対してパルス状の光を照射し、光を照射してから反射光が受光されるまでの時間を測定することにより、測距対象物までの距離を測定する方式の距離測定装置は、測量装置をはじめとして種々の目的に広く使用されている。このような距離測定装置の構成として考えられる例を、図９〜図１１を使用して説明する。但し、この図９〜図１１に示す回路構成そのものが公知、公用となっているわけではない。

この距離測定装置は、全体をマイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）２１を中心として構成されており、ＭＰＵ２１からの指令により、駆動回路２２を介して半導体レーザ２３からパルス状のレーザ光が放出される。この光はレンズ系２４により平行光に変えられ、測距対象物に向けて照射される。測距対象物からの反射光は、レンズ系２４を通して光検出器２５で電気信号に変えられ、増幅器２６で増幅された後、２値化回路２７により２値信号に変換される。

２値化回路２７からは、増幅器２６の出力が閾値設定回路３３から与えられる閾値を超えたとき「１」、超えないとき「０」の信号が出力される。この出力はサンプリング回路２８によりサンプルホールドされる。サンプリング回路２８には発振器２９からサンプリングパルスが与えられている。このサンプリングパルスはカウンタ回路３０にも与えられている。

今、光速をＣ、測距対象物までの距離をＬ、レーザ光を照射してから反射光が受信されるまでの時間をｔとすると、
Ｌ＝Ｃｔ／２
の関係にある。よって、１ｍの分解能で距離測定を行おうとすると、サンプリングパルスは、150MHzである必要がある。

サンプリング回路２８、発振器２９、カウンタ回路３０の関係を図１０に示す。例えば、０〜255ｍまでの距離測定を行う場合、カウンタ回路３０は８ビットのカウンタとなる。このカウンタの出力は、サンプリング回路２８に入り、デコーダ２８ａにより、２５６ビットにデコードされる。すなわち、デコーダ２８ａは２５６の出力を持ち、カウンタ回路３０がインクリメントされるごとに、「１」の信号を出力する端子が１つずつ右側にシフトされる。発振器２９からの出力と、２値化回路２７からの出力は、デコーダ２８ａの出力と共にＡＮＤゲート群２８ｂに入力される。

図９における発光検出回路３１の出力により、サンプリング回路２８のレジスタ２８ｃはリセットされる。それと同時にカウンタ回路３０もリセットされる。このタイミングではデコーダ２８ａの左端の端子の出力が「１」となり、発振器２９からの出力が「１」となったタイミングでＡＮＤゲート群２８ｂの左端のゲートが開となり、そのときの２値化回路２７の出力がレジスタ２８ｃの左端のビットに入力され記憶される。

発振器２９からのパルスによりカウンタ３０が１だけインクリメントされると、デコーダ２８ａの「１」出力が１つ右に移動し、発振器２９からの出力が「１」となったタイミングでＡＮＤゲート群２８ｂの左端から２番目のゲートが開となり、そのときの２値化回路２７の出力がレジスタ２８ｃの左端から２番目のビットに入力され記憶される。

このようにして、カウンタ３０がインクリメントされるごとに、２値化回路２７の出力が記憶されるレジスタ２８ｃのビットが右側に移動する。よって、カウンタ３０の値が255になったタイミングでは、レジスタ２８ｃには、閾値を超えた反射光の有無が時系列的に記憶されていることになる。なお、カウンタ３０は255になった後では、リセットされない限り、発振器２０からのパルスが入力しても０に戻ることはない。

この状態で、ＭＰＵ２１がサンプリング回路２８の値、すなわちレジスタ２８ｃの値を読み込み、そのメモリの一部である積算値格納メモリ３２に、レジスタ２８ｃの値ごとに積算する。すなわち、積算値格納メモリ３２は、レジスタ２８ｃのビット毎（すなわち、所定分解能の距離毎）に対応して設けられている。

ＭＰＵ２１はこの加算計算が終了すると、再び駆動回路２２に対して、次の光パルスを生じさせるように指令を出す。このようにして、所定回数だけ、レーザ光を測距対象物に照射し、その反射光を受けて処理し、その結果を積算値格納メモリ３２に加算する動作を繰り返す。そして、所定回数の測定が終わった段階で、ＭＰＵ２１は、積算値格納メモリ３２の値を読み出し、レジスタ２８ｃのビット毎に対応して設けられているメモリの値のうち、最大値を与えるメモリに対応する距離を、測距対象物までの距離と判定し、それを出力して測定を終了する。

サンプリング回路２８の他の例を図１１に示す。この例においては、サンプリング回路２８は、シフトレジスタ２８ｄと、ＡＮＤゲート２８ｅ、セレクタ２８ｆから成り立っている。セレクタ２８は、ＭＰＵ２１からのパルスと、発信器２９からのパルスのどちらかを選択して出力するもので、初期状態においては、ＭＰＵ２１からのパルスが選択されている。

そして、発光検出回路３１から、レーザ発光を検出した信号が入力されると共に、セレクタ２８の入力はＡＮＤゲート２８側に切り換えられる。それと同時に、カウンタ３０の入力ゲート（この場合はカウンタ３０に付属し、図示されていない）が開き、発振器２９からのパルスは、カウンタ３０でカウントされると共に、ＡＮＤゲート２８ｅ、セレクタ２８ｆを通ってシフトレジスタ２８ｄにシフトパルスとして入力される。なお、カウンタ３０はカウントの開始に先立ちリセットされる。

シフトレジスタ２８ｄの入力は、２値化回路２７からの２値化信号であり、２値化回路２７の出力が、シフトパルスが１つ入る毎にシフトレジスタ２８ｄに取り込まれシフトされる。

カウンタ３０の値が計測最大距離に相当する値に達すると、カウンタ３０からクロック入力停止信号が出力される（ＡＮＤゲート２８ｅの一つの入力が「０」となる）。これによりＡＮＤゲート２８は閉ざされ、発振器２９のパルスはシフトレジスタ２８ｄに入力されなくなるので、シフトレジスタ２８ｄの値はそのままで保持される。なお、カウンタ３０は、その値が計測最大距離に相当する値に達するとそれ以上インクリメントされないようにされている。

この状態でＭＰＵ２１から読み取り要求信号が来ると、セレクタ２８ｆがＭＰＵ発振器からの信号を入力するように切り換えられる。よって、ＭＰＵ２１からのパルスがシフトレジスタ２８ｄのシフトパルスとなり、シフトレジスタ２８ｄの内容が、シリアルにＭＰＵ２１に転送される。

しかしながら、以上説明したような従来技術による距離測定装置には以下のような問題点があった。
第１は、測定を開始してから終了するまでの時間が長くなることである。すなわち、上述のように、１回の光照射が終わる毎に、ＭＰＵ２１がサンプリング回路２８の内容を読み、それを積算値格納メモリ３２に加算するという演算処理を行っている。ＭＰＵ２１のクロック周波数は10MHz程度であるので、この演算処理には時間がかかる。そして、この演算処理が終了するまで次の光の照射を行うことができないので、その分測定時間が長くなる。ＭＰＵ２１として高速のクロック周波数で作動するものを使用すれば測定時間を短縮できるが、ＭＰＵが高価になるという問題点がある。

又、上述のような方法では、積算値格納メモリ３２を用い、最大値を与えるメモリに対応する距離を、測距対象物までの距離と判定することによりノイズの除去を行っている。しかし、このようにしても、なお、ノイズの除去が十分にできない場合がある。

さらに、測定対象物が遠くにある場合と近くにある場合とでは、反射光の強度が異なるので、それに応じて閾値を変化させる必要がある。従来は、この対策として、閾値を、光の照射からの時間が経過すると共に下げていくようにしたり、図９に示すＭＰＵ２１にて、積算格納メモリに格納されている値の全体の平均値をとり、その平均値が所定値になるように閾値設定回路３３に指令を出して閾値を変更することが行われていた。しかし、このような方法も必ずしも満足の行くものではなかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、上記のような問題点を解決し、短時間での測定を可能にしたり、ノイズにより測定精度が低下するのを防ぐことができる距離測定装置を提供することを課題とする。

本発明に関連する距離測定装置は、測距対象物に対してパルス状の光を照射する光照射部と、
前記測距対象物及びその他の物体からの反射光を受光し、受光強度が閾値を超えた場合に反射光があったと判定する受光部と、
前記光が照射されてからの時間の区分に対応して設けられた複数のカウンタを有するカウンタ部と、
複数回の光の照射が行われた後に前記カウンタ部の内容を読み取って、その結果を演算処理して測距対象物までの距離を算出する演算処理部とを有する距離測定装置であって、
前記カウンタ部は、前記反射光があったと判定されたとき、前記光の照射が行われてから前記反射光が得られるまでの時間の区分に応じた、カウンタ部のカウンタに所定数を加算するものであり、前記演算処理部とは、独立した回路からなることを特徴とする距離測定装置である。

上記の距離測定装置の基本的な作用は、従来技術と変わりはないが、反射光が受光された回数をカウントするカウンタ部が演算処理部とは独立した回路からなる点が異なっている。よって、カウンタ部を演算処理部とは独立した速度で、非同期に動作させることができるので、加算処理を速めることができ、演算処理部全体を高速化することなく、測定時間を短縮できる。

本発明に関連する距離測定装置は、上記の距離測定装置であって、前記カウンタに所定数を加算する加算処理が、前記光が照射されてから前記反射光が受光されるまでの時間の区分を決定するサンプリングパルスに同期して行われることを特徴とするものである。

上記距離測定装置においては、カウンタに所定数を加算する加算処理がサンプリングパルスに同期して行われるので、回路構成が簡単になる。

本発明に関連する距離測定装置は、測距対象物に対してパルス状の光を照射する光照射部と、
前記測距対象物及びその他の物体からの反射光を受光し、受光強度が閾値を超えた場合に反射光があったと判定する受光部と、
前記光が照射されてからの時間の区分に対応して設けられた複数のカウンタを有するカウンタ部と、
複数回の光の照射が行われた後に前記カウンタ部の内容を読み取って、その結果を演算処理して測距対象物までの距離を算出する演算処理部とを有する距離測定装置であって、
連続性判定部を有し、当該連続性判定部は、所定回数の連続した光照射に対して、前記反射光があったとの判定の有無を、前記光の照射が行われてから前記反射光が得られるまでの時間の区分に応じて記憶する記憶部を有し、所定回数連続して前記反射光があったと判定された時間区分について、対応する前記カウンタ部のカウンタに所定数を加算するものであることを特徴とする距離測定装置である。

上記距離測定装置においては、連続性判定部が、所定回数の連続した光照射に対して反射光があったかどうかを、光の照射が行われてから反射光が得られるまでの時間の区分毎に判定し、所定回数連続して反射光があったと判定された時間区分について、対応するカウンタ部のカウンタに所定数を加算する。よって、ノイズのように連続して同じ時間区分の領域に反射光が得られないものについては、カウンタに加算されないので、ノイズをより確実に除去することができる。

本発明に関連する距離測定装置は、測距対象物に対してパルス状の光を照射する光照射部と、
前記測距対象物及びその他の物体からの反射光を受光し、受光強度が閾値を超えた場合に反射光があったと判定する受光部と、
前記光が照射されてからの時間の区分に対応して設けられた複数のカウンタを有するカウンタ部と、
複数回の光の照射が行われた後に前記カウンタ部の内容を読み取って、その結果を演算処理して測距対象物までの距離を算出する演算処理部とを有する距離測定装置であって、
連続性判定部を有し、当該連続性判定部は、所定回数の連続した光照射に対して、前記反射光があったことを、前記光の照射が行われてから前記反射光が得られるまでの時間の区分ごとに判別するものであることを特徴とする距離測定装置である。

上記距離測定装置においては、連続性判定部が、所定回数の連続した光照射に対して反射光があったかどうかを、光の照射が行われてから反射光が得られるまでの時間の区分毎に判定する。よって、もし、このような時間区分があった場合（特に近距離に対応する時間区分において）には、光の強度が強すぎるとして、レーザの発光強度を弱めたり、増幅器のゲインを下げたりして、測定状態を適当なものとすることができる。

前記課題を解決するための第１の手段は、測距対象物に対してパルス状の光を照射する光照射部と、
前記測距対象物及びその他の物体からの反射光を受光し、受光強度が閾値を超えた場合に反射光があったと判定する受光部と、
前記光が照射されてからの時間の区分に対応して設けられた複数のカウンタを有するカウンタ部と、
複数回の光の照射が行われた後に前記カウンタ部の内容を読み取って、その結果を演算処理して測距対象物までの距離を算出する演算処理部とを有する距離測定装置であって、
前記カウンタ部は、前記反射光があったと判定されたとき、前記光の照射が行われてから前記反射光が得られるまでの時間の区分に応じた、カウンタ部のカウンタに所定数を加算するものであり、
かつ、連続性処理部を有し、当該連続性処理部は、１回の光照射に対しての前記反射光があったとの判定の有無を、前記光の照射が行われてから前記反射光が得られるまでの時間の区分毎に記憶する記憶部を有し、所定の時間区分の範囲において、前記反射光があったとの判定の連続性を評価し、それに応じて、前記閾値、光照射部から照射する光の強度、前記受光部の感度の内少なくとも１つを調整するように指示する機能を有することを特徴とする距離測定装置（請求項１）である。

本手段においては、１回の光照射に対して、連続性処理部が、光の照射が行われてから反射光が得られるまでの時間の区分毎に記憶する記憶部を有し、所定の時間区分の範囲において、反射光があったとの判定の連続性を評価し、それに応じて、閾値、光照射部から照射する光の強度、受光部の感度の内少なくとも１つを調整するように指示する。「指示する」とは、これら閾値、光照射部から照射する光の強度、受光部の感度を調整する回路や演算装置に対し、そうするように指令を出すことをいう。これにより、遠距離を測定する場合でも、近距離を測定する場合でも、信号レベルや閾値のレベルを適当な範囲に保つことができ、ノイズによる誤検出を防止できる。

以上説明したように、本発明によれば、短時間での測定を可能にしたり、ノイズにより測定精度が低下するのを防ぐことができる距離測定装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態である距離測定装置の概略構成を示す図である。この距離測定装置は、全体をマイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）１を中心として構成されており、ＭＰＵ１からの指令により、駆動回路２を介して半導体レーザ３からパルス状のレーザ光が放出される。この光はレンズ系４により平行光に変えられ、測距対象物に向けて照射される。測距対象物からの反射光は、レンズ系４を通して光検出器５で電気信号に変えられ、増幅器６で増幅された後、２値化回路７により２値信号に変換される。

２値化回路７からは、増幅器６の出力が閾値設定回路１３から与えられる閾値を超えたとき「１」、超えないとき「０」の信号が出力される。この出力はサンプリング回路８によりサンプリングされて、積算値格納メモリ９に積算される。サンプリング回路８には発振器１０からサンプリングパルスが与えられている。このサンプリングパルスはカウンタ回路１１にも与えられている。

サンプリング回路８、積算値格納メモリ９、発振器１０、カウンタ回路１１の関係を図２に示す。例えば、０〜255ｍまでの距離測定を行う場合、カウンタ回路１１は８ビットのカウンタとなる。このカウンタの出力は、サンプリング回路８に入り、デコーダ８ａにより、２５６ビットにデコードされる。すなわち、デコーダ８ａは２５６の出力を持ち、カウンタ回路１１がインクリメントされるごとに、「１」の信号を出力する端子が１つずつ右側にシフトされる。発振器１０からの出力と、２値化回路７からの出力は、デコーダ８ａの出力と共にＡＮＤゲート群８ｂに入力される。

積算値格納メモリ９は、２５６個のカウンタユニットからなり、１つのカウンタユニットは例えば４ビットのカウンタからなる。各々のカウンタユニットは、ＡＮＤゲート群８ｂの１つのＡＮＤゲートに対応しており、それぞれ対応するＡＮＤゲートから「１」が出力されたタイミングで１だけインクリメントされる。

図１における発光検出回路１４の出力により、積算値格納メモリ９はリセットされる。それと同時にカウンタ回路１１もリセットされる。このタイミングではデコーダ８ａの左端の端子の出力が「１」となり、発振器１０からの出力が「１」となったタイミングでＡＮＤゲート群８ｂの左端のゲートが開となり、そのときの２値化回路７の出力が積算値格納メモリ９の左端のカウンタユニットに入力される。そして、もし２値化回路７の出力が「１」であれば、左端のカウンタユニットが１だけインクリメントされる。

発振器１０からのパルスによりカウンタ回路１１が１だけインクリメントされると、デコーダ８ａの「１」出力が１つ右に移動し、発振器１０からの出力が「１」となったタイミングでＡＮＤゲート群８ｂの左端から２番目のゲートが開となり、そのときの２値化回路７の出力が積算値格納メモリ９の左端から２番目のカウンタユニットに入力される。そして、もし２値化回路７の出力が「１」であれば、左端から２番目のカウンタユニットが１だけインクリメントされる。

このようにして、カウンタ１１がインクリメントされるごとに、２値化回路７の出力が加算記憶される積算値格納メモリ９のカウンタユニットが右側に移動する。よって、カウンタ１０の値が255のなったタイミングでは、積算値格納メモリ９には、そのカウンタユニットに、閾値を超えた反射光の有無が時系列的に積算されていることになる。なお、カウンタ１１は255になった後では、リセットされない限り、発振器１０からのパルスが入力しても０に戻ることはない。

この状態で、ＭＰＵ１は、直ちに駆動回路２２に対して、次の光パルスを生じさせるように指令を出す。このようにして、所定回数だけ、レーザ光を測距対象物に照射し、その反射光を受けて処理し、その結果を積算値格納メモリ９に加算する動作を繰り返す。そして、所定回数の測定が終わった段階で、ＭＰＵ１は、積算値格納メモリ９の各カウンタユニットの値を読み出し、最大値を与えるカウンタユニットに対応する距離を、測距対象物までの距離と判定し、それを出力して測定を終了する。

以上説明した図１に示す回路の作動と、図９に示す従来技術の回路の作動を比べると分かるように、図１に示す本発明の実施の形態では、各光照射毎に得られる反射光の有無の積算を、発振器１０のサンプリングパルスに同期して、積算値格納メモリ９で行っているの対して、図９に示す従来技術ではＭＰＵ２１が行っている。よって、図１に示す本発明の実施の形態の方が、ＭＰＵ２１に積算を行わせる時間が必要ないので、その分、光を照射する間隔を短くすることができ、それにより１回の測定時間を短くすることができる。

サンプリング回路８のＡＮＤゲート群８ｂの出力Ｓ１〜Ｓ２５６は、データ評価回路１２にも導かれる。図３に、データ評価回路の例を示す。データ評価回路は２５６ビットのレジスタ１２ａとＡＮＤゲート１２ｂで構成される。レジスタ１２ａはその各ビットに入力された直前のサンプリング回路８のＡＮＤゲート群８ｂの出力Ｓ１〜Ｓ２５６の値をそれぞれ記憶するようになっている。

そして、この例においては、レジスタ１２ａの３〜７ビット（距離３ｍ〜７ｍ（近距離部）に対応）の値がすべて「１」、すなわちこの間の距離からの反射光があったときにＡＮＤゲート１２ｂの出力が「１」となるようにされている。図１におけるＭＰＵ１は、次の光の放出を指令する前にこの出力を読み取って、閾値設定回路１３に対して閾値を上げるように指令を出す。その代わりに、駆動回路２に対して、半導体レーザ３の出力を下げるように指令を出すようにしてもよいし、増幅器６に対して、ゲインを下げるように指令を出しても、これらのうち２つ以上を同時に行ってもよい。

このようにして、最初は閾値を小さくしておき、順次閾値を上げていき、ＡＮＤゲート１２ｂの出力が始めて「０」となったところで閾値を固定し、測定を行うことにすれば、安定した閾値で測定を行うことができる。同様に、半導体レーザ３の出力を制御したり、増幅器６のゲインを制御する場合でも、適当な出力やゲインで測定を行うことができる。

なお、測定速度を問題にしなければ、従来技術の説明で示した、図９、図１０のような回路構成にしておき、ＭＰＵ２１自身にデータ評価回路の機能を持たせ、レジスタ２８ｃの値を読み込んで、その「１」となっているビットの連続の程度を判定して、それにより、閾値を上下させる等の制御を行うようにすることもできる。このように、ＭＰＵにデータ評価回路の機能を持たせれば、ソフトウエア処理により、フレキシビリティに富んだ制御を行うことができる。もちろん、回路が複雑になることをいとわなければ、ＭＰＵと同じデータ評価を回路で実現することは可能である。

図４に、本発明の第２の実施の形態である距離測定装置の構成の概要を示す。図４に示す実施の形態は、図１に示す実施の形態とは、積算値格納メモリ９とデータ評価回路１２の構成が異なるだけであるので、図１と同じ、他の各構成要素については、図１と同じ符号を付してその作動の説明を省略する。

図４に示す実施の形態においては、サンプリング回路８の出力が、データ評価回路１２を介して積算値格納メモリ９に入力されている。これらの回路の詳細を図５に示す。

図５において、発振器１０、カウンタ１１及びサンプリング回路８の作動は、図２において説明したのと同じであるので説明を省略する。図５においては、データ評価回路１２は、２つの２５６ビットレジスタ１２ｄ、１２ｅを有し、これらは測定開始でリセットされる。サンプリング回路のＡＮＤゲート群８ｂの出力は、データ評価回路１２のレジスタ１２ｄに入力される。そして、レジスタ１２ｄの内容は、発光検出回路１４の出力を受けてレジスタレジスタ１２ｅに移されると共に、レジスタ１２ｄはリセットされる。１回の発光タイミングで測定が終了したときには、レジスタ１２ｄには今回の測定結果が、レジスタ１２ｅには前回の測定結果が格納されていることになる。

レジスタ１２ｄと１２ｅの対応するビットは、それぞれＡＮＤゲート群１２ｃに入力され、レジスタ１２ｄと１２ｅが共に「１」となったビットについて出力が積算値格納メモリ９に出され、積算値格納メモリ９の対応するカウンタユニットがインクリメントされる。このようにして、所定回数だけ、レーザ光を測距対象物に照射し、その反射光を受けて処理し、その結果を積算値格納メモリ９に加算する動作を繰り返す。そして、所定回数の測定が終わった段階で、ＭＰＵ１は、積算値格納メモリ９の各カウンタユニットの値を読み出し、最大値を与えるカウンタユニットに対応する距離を、測距対象物までの距離と判定し、それを出力して測定を終了する。

図５におけるデータ評価回路１２の働きは、２回の測定において、連続して出力が得られたビットについてのみ、積算値格納メモリ９に加算を行うように制御を行うことである。このような処理を行うことにより、瞬間的に現れるノイズを除去することができる。

なお、図５においては、レジスタを２つ設けて２回連続した出力のみを積算するようにしているが、レジスタを３つ以上設けることにより、反射光が３回以上連続して検出された場合のみを検出するようにしてもよい。さらに、測定速度が遅くて差し支えない場合は、データ評価回路１２と積算値格納メモリ９の働きをＭＰＵ１によって行ってもよいことはいうまでもない。

サンプリング回路８と積算値格納メモリ９の別の例を図６に示す。この例は、従来例として図１１に示した回路に相当するものである。２値化回路７の出力は、シフトレジスタ８ｃに入力されている。発光検出回路１４から、レーザの発光を検出した信号が入力されると、カウンタ１１がリセットされて、発振器１０からのパルスの計数を開始すると共に、その出力であるクロック入力停止信号がオフ（「１」）となり、ＡＮＤゲート８ｄが開いて、発振器１０からのパルスがシフトパルスとしてシフトレジスタ８ｃに入力される。よって、２値化回路７の出力は、順次シフトレジスタ８ｃに入力される。

カウンタ１１の値が計測最大距離に相当する値に達すると、カウンタ１１からクロック入力停止信号が出力される（ＡＮＤゲート８ｄの一つの入力が「０」となる）。これによりＡＮＤゲート８は閉ざされ、発振器１０のパルスはシフトレジスタ８ｃに入力されなくなるので、シフトレジスタ８ｃの値はそのままで保持される。なお、カウンタ３０は、その値が計測最大距離に相当する値に達するとそれ以上インクリメントされないようにされている。

この状態で、発光検出回路１４から、次の発光検出信号が来ると、カウンタ１１がリセットされ、再び上記の動作が繰り返される。そのとき、シフトレジスタ８ｃの最終段のラッチ回路からあふれた出力は、積算値格納メモリ９の加算器９ｄに入力される。一方、セレクタ８ｆは、発振器１０の出力を選択しており、従って、発振器１０からのパルスはアドレスカウンタ８ｅに入力される。アドレスカウンタ８ｅは、積算値累積メモリ９のセレクタ９ｂとセレクタ９ｃのゲートを選択するものである。すなわち積算値累積メモリ９のメモリ回路９ａのうち、どのビットを入出力として選択するかを決定する。メモリ回路９ａは、mem1〜memNまでのＮセットのメモリであり、アドレスカウンタ８ｅのカウント値に対応するものの入出力が、セレクタ９ｂとセレクタ９ｃを通して外部とつながるようになっている。mem1〜memNは、それぞれが所定ビット数から成り立っている。

アドレスカウンタ８ｅが１のときは、mem1の内容がセレクタ９ｃを通して加算器９ｄに入力され、シフトレジスタ８ｃの出力と加算され、その結果がセレクタ９ｂを通して再びmem1に格納される。すなわち、シフトレジスタ８ｃの出力が「１」のとき、mem1の内容は１だけインクリメントされ、シフトレジスタ８ｃの出力が「０」の場合は、前の値がそのままホールドされることになる。

以上の動作が、発振器１０からのパルスが来るごとに繰り返され、シフトレジスタ８ｃの出力が、順次mem1〜memNに加算されることになる。このようにして、発光検出回路１４からの出力があり、１回の計測が行われるごとに、計測距離の区分に対応する反射光の有無が、メモリ回路９ａに累算されることになる。

このようにして所定回の距離測定が行われて測定が終了すると、ＭＰＵ１から読み取り要求がなされ、セレクタ８ｆの入力がＭＰＵ発振器からの入力に切り換えられる。そして、それによりアドレスカウンタが歩進し、カウンタの値に対応するメモリ回路９ａ中のmem1〜memNの値が、順次セレクタ９ｃを通してＭＰＵ１に読み込まれる。

図７に、データ評価回路の他の例を示す。これは、図６に示したサンプリング回路に結合されるものであり、近距離からの反射信号の飽和を検知し、レーザの発光強度を落としたり、増幅器６のゲインを下げたりするための制御信号を出力する回路である。図６に示すシフトレジスタ８ｃからの出力が、ビットシリアルな信号としてセレクタ１２ｇに入力される。発振器１０からのパルスは、シフトレジスタ読み出しカウンタ１２ｈに入力され加算される。そして、セレクタ１２ｇのゲートのうち、シフトレジスタ読み出しカウンタ１２ｈのカウント数に対応するゲートに、シフトレジスタ８ｃの出力が出力される。

シフトレジスタ８ｃからのパルスは、発振器１０からのパルスに同期しているので、これにより、シフトレジスタ８ｃからのパルスが、順次（例えば図の上側から下側に）異なるＡＮＤゲート１２ｋに出力されることになる。なお、ＡＮＤゲート１２ｋへのゲートとして選択されていないセレクタ１２ｇの他のゲートからは「１」の信号が出力されている。

ＡＮＤゲート１２ｋの出力は、対応するラッチ回路１２ｍに入力されるが、ラッチ回路１２ｍの出力そのものが、ＡＮＤゲート１２ｋの他の入力となっている。なお、ラッチ回路１２ｍは、測定の開始にあっては「１」となるように初期セットされている。よって、パルス発振器１０のパルス毎にラッチ指令入力がラッチ回路１２ｍに入るので、その時の対応するＡＮＤゲート１２ｋの値がラッチ回路１２ｍの新たな入力となる。

今、ひとたび、所定の距離に対応するシフトレジスタ８ｃからの出力が「０」となったとすると、対応するＡＮＤゲート１２ｋの出力は「０」となり、従ってラッチ回路１２ｍも「０」となる。ひとたびラッチ回路１２ｍが「０」となると、その出力がＡＮＤゲート１２ｋに入力されているので、対応するＡＮＤゲート１２ｋの出力は常に「０」となり、従ってラッチ回路１２ｍの出力は、次にラッチ回路１２ｍが初期セットされるまで「１」となることはない。

このような回路を近距離の出力に対応する信号について設けておけば、所定回数の測定を行った場合に、その測定の全てにおいて信号が「１」であった距離に対応するラッチ回路１２ｍの出力のみが１となり、１回でも信号が「０」となった距離に対応するラッチ回路１２ｍの出力は「０」となっている。

各ラッチ回路１２ｍの出力はＯＲ回路１２ｎに入力され、前記所定回数の測定を行った場合にその全てにおいて信号が「１」であった測定距離があった場合には、ＯＲ回路１２ｎの出力が「１」となって、レーザの発光強度を落としたり、増幅器６のゲインを下げたりするための制御信号を出力する。

図８に、データ評価回路のもう一つの他の例を示す。これは、図６に示したサンプリング回路に結合されるものであり、レーザ光の発光強度が強すぎたり、増幅器のゲインが高すぎるというような場合に、ノイズの影響により、広い範囲の距離に亘って連続して反射信号が得られたような結果が生じ、測定誤差が生じることを防ぐものである。

シフトレジスタ１２ｐには、図６に示すシフトレジスタ８ｃの出力が入力され、パルス発振器１０からのパルスをシフト指令としてシフトしている。シフトレジスタ１２ｐを構成する各ラッチ回路の出力はＡＮＤゲート１２ｑに入力されており、ＡＮＤゲート１２ｑの出力はラッチ回路１２ｒのラッチ指令とされている。ラッチ回路１２ｒの信号入力は常に「１」となっている。よって、一度、シフトレジスタ１２ｐの全てのラッチ回路が「１」となると、すなわち、シフトレジスタ１２ｐがＭビットからなるとき、Ｍ個の距離区間に亘って連続して反射信号が得られたような状態が検出されると、ＡＮＤゲート１２ｑの出力が１となってラッチ回路１２ｒが「１」の状態となりホールドされる。ラッチ回路１２ｒが「１」の状態となると、その制御出力により、レーザの発光強度を下げたり、増幅器のゲインを低下させたりする制御が行われる。

本発明の第１の実施の形態である距離測定装置の概略構成を示す図である。 図１に示す距離測定装置におけるサンプリング回路、積算値格納メモリ、発振器、カウンタ回路の関係を示す図である。 図１におけるデータ評価回路の例を示すである。 本発明の第２の実施の形態である距離測定装置の構成の概要を示す図である。 図４に示すサンプリング回路、データ評価回路、積算値格納メモリの関係を示す図である。 サンプリング回路の他の例を示す図である。 データ評価回路の他の例を示す図である。 データ評価回路の他の例を示す図である。 従来の距離測定装置の構成の例を示す図である。 図９に示すサンプリング回路、発振器、カウンタ回路の関係を示す図である。 サンプリング回路の他の例を示す図である。

符号の説明

１…マイクロプロセッサユニット、２…駆動回路、３…半導体レーザ、４…レンズ系、５…光検出器、６…増幅器、７…２値化回路、８…サンプリング回路、８ａ…デコーダ、８ｂ…ＡＮＤゲート群、８ｃ…シフトレジスタ、８ｄ…ＡＮＤゲート、８ｅ…アドレスカウンタ、８ｆ…セレクタ、９…積算値格納メモリ、９ａ…メモリ回路、９ｂ…セレクタ、９ｃ…セレクタ、９ｄ…加算器、１０…発振器、１１…カウンタ回路、１２…データ評価回路、１２ａ…レジスタ、１２ｂ…ＡＮＤゲート、１２ｃ…レジスタ、１２ｄ…レジスタ、１２ｅ…ＡＮＤゲート群、１２ｇ…セレクタ、１２ｈ…シフトレジスタ読み出しカウンタ、１２ｋ…ＡＮＤゲート、１２ｍ…ラッチ回路、１２ｎ…ＯＲ回路、１２ｐ…シフトレジスタ、１２ｑ…ＡＮＤゲート、１２ｒ…ラッチ回路、１３…閾値設定回路、１４…発光検出回路

Claims (1)

1. 測距対象物に対してパルス状の光を照射する光照射部と、
   前記測距対象物及びその他の物体からの反射光を受光し、受光強度が閾値を超えた場合に反射光があったと判定する受光部と、
   前記光が照射されてからの時間の区分に対応して設けられた複数のカウンタを有するカウンタ部と、
   複数回の光の照射が行われた後に前記カウンタ部の内容を読み取って、その結果を演算処理して測距対象物までの距離を算出する演算処理部とを有する距離測定装置であって、
   前記カウンタ部は、前記反射光があったと判定されたとき、前記光の照射が行われてから前記反射光が得られるまでの時間の区分に応じた、カウンタ部のカウンタに所定数を加算するものであり、
   かつ、連続性処理部を有し、当該連続性処理部は、１回の光照射に対しての前記反射光があったとの判定の有無を、前記光の照射が行われてから前記反射光が得られるまでの時間の区分毎に記憶する記憶部を有し、所定の時間区分の範囲において、前記反射光があったとの判定の連続性を評価し、それに応じて、前記閾値、光照射部から照射する光の強度、前記受光部の感度の内少なくとも１つを調整するように指示する機能を有することを特徴とする距離測定装置。

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