JPH04145390A - Distance measuring device - Google Patents
Distance measuring deviceInfo
- Publication number
- JPH04145390A JPH04145390A JP26878990A JP26878990A JPH04145390A JP H04145390 A JPH04145390 A JP H04145390A JP 26878990 A JP26878990 A JP 26878990A JP 26878990 A JP26878990 A JP 26878990A JP H04145390 A JPH04145390 A JP H04145390A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse
- clock pulse
- distance
- reflected
- conversion
- 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.)
- Granted
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 abstract 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 14
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明はパルス光を物体に向は照射し、その物体によ
る反射パルス光を受光し、照射から受光までの所要時間
を計測することにより物体までの距離を求める距離測定
装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention illuminates an object with pulsed light, receives the pulsed light reflected by the object, and measures the time required from irradiation to light reception. This invention relates to a distance measuring device for determining the distance to.
この種の距離測定装置としては、特公昭４６−１６３２
号公報等で開示されているような、高強度のレーザパル
ス光を使用したものが知られている。As a distance measuring device of this type,
A method using high-intensity laser pulse light is known, as disclosed in Japanese Patent Publication No.
第３図はその構成を示す図であり、パルスレーザ１のパ
ルス発光に同期してカウンタ９はクロックパルス発生器
２のクロックパルスの計数を開始する。光検出器３はレ
ーザパルス光を照射された物体１０からの反射パルス光
を電気信号に変換し増幅出力する。パルス弁別器８は光
検出器３の出力信号と所定の闇値とを比較して反射パル
ス光成分のみをパルス弁別し、パルス弁別器８の出力パ
ルスでカウンタ９の計数値を読み出して、上記計数値を
処理装置７Ａにより下記ｆｌ１式により距離ムこ換算し
、距離測定装置と物体の間の距離を求める。FIG. 3 is a diagram showing its configuration. In synchronization with the pulse emission of the pulse laser 1, the counter 9 starts counting the clock pulses of the clock pulse generator 2. The photodetector 3 converts the reflected pulsed light from the object 10 irradiated with the laser pulsed light into an electrical signal, and amplifies and outputs the electrical signal. The pulse discriminator 8 compares the output signal of the photodetector 3 with a predetermined darkness value, pulse-discriminates only the reflected pulse light component, reads the count value of the counter 9 with the output pulse of the pulse discriminator 8, The processing device 7A converts the counted value into a distance value using the fl1 formula below to determine the distance between the distance measuring device and the object.
距離−計数値×クロックパルス周期×光速／２・・・（
１１
すなわち距離は、上記カウンタ９の計数値から求めた発
光から受光までの時間に光の速度を乗して求められるパ
ルス光の行程の１７２となる。Distance - Count value x Clock pulse period x Speed of light/2... (
11 That is, the distance is 172 of the travel of the pulsed light, which is determined by multiplying the time from light emission to light reception, determined from the count value of the counter 9, by the speed of light.
この種の距離測定装置では距離測定の分解能は（１）式
により示されるようにクロックパルスの周期に依存する
。例えばクロックパルスの周波数を汎用のディジタルＩ
Ｃが応答できる周波数の上限に近い３０ＭＨｚ とする
と距離の分解能は５ｍとなる。In this type of distance measuring device, the resolution of distance measurement depends on the period of the clock pulse, as shown by equation (1). For example, the frequency of the clock pulse can be set using a general-purpose digital I
If the frequency is 30 MHz, which is close to the upper limit of the frequency that C can respond to, the distance resolution will be 5 m.
距離の分解能を良くするには、クロックパルスの周波数
を上げる必要があるが（例えば分解能を５０ａｍとすれ
ば、クロックパルスの周波数は３００ＭＨｚ）、そうす
るとカウンタ９、クロックパルス発生器２等の距離測定
装置を構成する装置には超高速の応答性を有する素子を
使用しなければならず、汎用のディジタルｒｃ等は使用
できず、特殊で高価な部品を使用することになり、距離
測定装置の価格は非常に高価なものとなる。更に分解能
を向上させようとすれば超高速動作の素子開発から始め
なければならない。In order to improve the distance resolution, it is necessary to increase the frequency of the clock pulse (for example, if the resolution is 50 am, the frequency of the clock pulse is 300 MHz), but in this case, the distance measuring devices such as the counter 9 and the clock pulse generator 2 The device that makes up the distance measurement device must use elements with ultra-high-speed response, and general-purpose digital RC etc. cannot be used; special and expensive parts are required, and the price of the distance measurement device is low. It will be very expensive. If we want to further improve resolution, we must start by developing elements that operate at ultra-high speeds.
また、このような距離測定装置では、距離を測定しよう
とする対象の物体１０が距離測定装置の近傍にあり反射
パルス光の強度が高く光検出器３のＳ／Ｎ比が十分確保
される場合には、光検出器３の出力信号に対するパルス
弁別器８の閾値を上げることにより、確実に物体１０か
らの反射パルス光を検出しカウンタ９に対して計数停止
パルスを発生することができ、確実に距離を測定するこ
とができる。しかし、物体■０が遠方にあったり、その
反射係数が低くて反射パルス光の強度が低くなってしま
う場合には、上記パルス弁別器８の閾値を上げることが
できず、光検出器３の出力信号に含まれるノイズにより
物体１０の真の反射パルス光以前にこれらノイズによる
誤検出が発生する。In addition, in such a distance measuring device, when the object 10 whose distance is to be measured is near the distance measuring device, the intensity of the reflected pulsed light is high, and the S/N ratio of the photodetector 3 is ensured sufficiently. By increasing the threshold value of the pulse discriminator 8 for the output signal of the photodetector 3, it is possible to reliably detect the reflected pulsed light from the object 10 and generate a counting stop pulse for the counter 9. The distance can be measured. However, if the object 0 is far away or its reflection coefficient is low, resulting in a low intensity of the reflected pulsed light, the threshold of the pulse discriminator 8 cannot be raised, and the photodetector 3 Due to the noise contained in the output signal, erroneous detection due to these noises occurs before the true reflected pulsed light of the object 10 is detected.
すなわちノイズの誤検出による距離測定の誤差の発生を
少なくするにはパルス弁別器８の閾値を上げる必要があ
り、そうすると真の反射パルス光も検出できなくなる可
能性が高くなり、測定可能な距離範囲が制限されてしま
う課題があった。In other words, in order to reduce the occurrence of errors in distance measurement due to false detection of noise, it is necessary to raise the threshold of the pulse discriminator 8, which increases the possibility that true reflected pulsed light cannot be detected, and the measurable distance range There was an issue in which it was limited.
そして、この光検出器３の出力信号をある闇値と比較す
るという方式は、闇値の大きさによって計数停止のパル
スの発生時期が変わるという特性があり、結果として距
離検出に誤差を生じるという課題があった。This method of comparing the output signal of the photodetector 3 with a certain dark value has the characteristic that the timing at which the counting stop pulse is generated changes depending on the size of the dark value, resulting in an error in distance detection. There was an issue.
この課題を第４図を用いて説明すれば、すなわちパルス
レーザ１の発光波形はパルスレーザ１の駆動装置の特性
や緩和時間等の影響により一般には矩形波とはならず、
徐々に立ち上がり、徐々に立ち下がるガウス形やｒａｉ
ｓｅｄ ｃｏｓｉｎｅ（レイズドコサイン）形の波形で
近似される形状となる（第４図（ａｌ）、物体ＩＯで反
射して光検出器３で検出され出力される信号は、光検出
器３で必ず帯域制限を受けるためパルスレーザ１の発光
波形よりもさらに広がった波形となる（第４図（ｂ））
この時間的に広がった波形をパルス弁別器８で所定
の閾値Ｖと比較すると、光検出器３で検出出力される信
号振幅によってパルス弁別器８の出力パルス発生時期が
異なってしまう。第４図（ｃｌにおいて、実線は出力振
幅の大きい時を示し、点線は出力振幅の小さい時を示し
ている。小振幅では、パルス弁別器８の出力パルス発注
時期が遅れるので距離は大きく測定される。このことは
物体１０の反射係数によって測定距離に誤差が生しるこ
とを意味している。To explain this problem using FIG. 4, the emission waveform of the pulsed laser 1 generally does not become a rectangular wave due to the characteristics of the driving device of the pulsed laser 1, the relaxation time, etc.
Gaussian shape or rai that gradually rises and falls gradually
The shape is approximated by a sed cosine (raised cosine) waveform (Fig. 4 (al), the signal reflected by the object IO, detected by the photodetector 3, and outputted by the photodetector 3 is always in the band Due to the limitations, the waveform becomes wider than the emission waveform of pulsed laser 1 (Figure 4 (b)).
When this temporally spread waveform is compared with a predetermined threshold value V by the pulse discriminator 8, the output pulse generation timing of the pulse discriminator 8 differs depending on the signal amplitude detected and output by the photodetector 3. In FIG. 4 (cl), the solid line indicates when the output amplitude is large, and the dotted line indicates when the output amplitude is small. When the amplitude is small, the output pulse order timing of the pulse discriminator 8 is delayed, so the distance is measured large. This means that an error occurs in the measured distance due to the reflection coefficient of the object 10.
さらには、一般に反射パルス光の強度は距離の２乗ない
しそれ以上の係数で減衰するため、被検出物体までの距
離によって測定誤差が異なり、距離測定の直線性が阻害
される。Furthermore, since the intensity of the reflected pulsed light generally attenuates by a coefficient equal to or greater than the square of the distance, the measurement error varies depending on the distance to the object to be detected, which impairs the linearity of distance measurement.
この発明はこのような課題を解消するためになされたも
のであり、特殊な高速の素子を使用せずに汎用ディジタ
ルＩＣが応答できるクロックパルスの周波数範囲でも距
離検出の分解能を飛躍的に向上させることができ、さら
に反射パルス光の検出信号のＳ／Ｎ比が良くない状態で
も距離測定対象物体からの反射パルス光を弁別し、また
、距離測定対象物体の反射係数や距離に応じて誤差の発
生するような不具合が無く、距離測定の直線性の良い距
離測定装置を得ることを目的とする。This invention was made to solve these problems, and dramatically improves the resolution of distance detection even in the clock pulse frequency range that general-purpose digital ICs can respond to without using special high-speed elements. Furthermore, even when the S/N ratio of the detection signal of the reflected pulsed light is not good, the reflected pulsed light from the object to be measured can be discriminated, and the error can be reduced depending on the reflection coefficient of the object to be measured and the distance. It is an object of the present invention to obtain a distance measuring device that is free from such defects and has good linearity in distance measurement.
（課題を解決するための手段〕
この発明の距離測定装置は、クロ、クバルス発生手段と
、クロックパルスの周期を２以上の整数であるＮで除し
た時間間隔の整数倍の時間クロックパルスを遅延させた
遅延クロックパルスを発生するクロックパルス遅延手段
と、遅延クロックパルスのある１つのパルスと同期した
タイミングでパルス光を発生するパルス光発生手段と、
このパルス光が物体により反射された時の反射パルス光
を受光して光電変換する光検出手段と、この光検出手段
の出力信号をクロックパルスに同期してディジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換値を記憶する
記憶手段と、Ｎ回のパルス光発生について、遅延クロッ
クパルスには異なる遅延時間を与え、記憶手段に記憶さ
れたＮ組の反射パルス光サンプル波形を時系列的に並べ
替えることにより合成された反射パルス光波形をもとに
演算処理して距離を算出する処理手段を設けたものであ
る。(Means for Solving the Problems) The distance measuring device of the present invention includes a clock pulse generating means and a clock pulse that delays a clock pulse by an integral multiple of the time interval obtained by dividing the period of the clock pulse by N, which is an integer of 2 or more. a clock pulse delay means for generating a delayed clock pulse; and a pulsed light generating means for generating pulsed light at a timing synchronized with one pulse of the delayed clock pulse;
A photodetection means that receives and photoelectrically converts the reflected pulsed light when the pulsed light is reflected by an object, and an A/D conversion means that converts the output signal of the photodetection means into a digital signal in synchronization with a clock pulse. and storage means for storing A/D conversion values; and for N times of pulsed light generation, different delay times are given to the delayed clock pulses, and the N sets of reflected pulsed light sample waveforms stored in the storage means are chronologically stored. A processing means is provided for calculating the distance by performing arithmetic processing based on the reflected pulse light waveform synthesized by rearranging the reflected light pulses.
この発明における距離測定装置は、クロックパルス発生
手段が一定の周波数のクロックパルスを発生し、このク
ロックパルスを処理手段により設定された遅延時間分ク
ロックパルス遅延手段が遅延させて遅延クロックパルス
を発生する。さらに、処理手段は反射パルス光の記憶手
段上の記憶領域を決定し、パルス光発生手段に発光を指
令する。In the distance measuring device according to the present invention, the clock pulse generating means generates a clock pulse of a constant frequency, and the clock pulse delaying means delays this clock pulse by a delay time set by the processing means to generate a delayed clock pulse. . Further, the processing means determines a storage area on the storage means for the reflected pulsed light, and instructs the pulsed light generation means to emit light.
パルス光発生手段はこの発光指令を受けて最初に発生す
る遅延クロックパルスに同期してパルス光を発生する。The pulsed light generating means receives this light emission command and generates pulsed light in synchronization with the first generated delay clock pulse.
このパルス光を測距対象の物体が反射し、その反射パル
ス光を光検出手段が入力して光電変換し、以降のＡ／Ｄ
変換に必要なレベルにまで増幅する。Ａ／Ｄ変換手段は
クロックパルスに同期して光検出手段の出力信号をＡ／
Ｄ変換する。このＡ／Ｄ変換結果は処理手段で決定した
記憶手段領域内にクロックパルスに同期して順次に記憶
される。距離測定範囲に相当する時間の間Ａ／Ｄ変換及
び記憶手段への記憶を繰り返した後、Ａ／Ｄ変換を停止
する。次に処理手段は記憶手段の記憶領域を前回のパル
ス発光の領域から変更し、遅延クロックパルスの遅延時
間を変更設定して再びパルス発光から記憶手段への記憶
を行う。この過程を複数回繰り返す。尚、遅延クロック
パルスの遅延時間はクロックパルスの周期を繰り返しの
回数で除したものを単位時間遅れとする。処理手段は、
記憶手段に記憶されているＡ／Ｄ変換結果を各領域毎に
、すなわち複数回の各パルスのＡ／Ｄ変換結果をそれぞ
れ読み出す。この複数回のパルス発光に対するＡ／Ｄ変
換結果の記憶値をパルス発光からの時系列として並べ替
え、この波形をもとに演算処理で物体までの距離を求め
る。This pulsed light is reflected by the object to be measured, and the reflected pulsed light is input to the photodetection means and photoelectrically converted, and the subsequent A/D
Amplify to the level required for conversion. The A/D converter converts the output signal of the photodetector into an A/D converter in synchronization with the clock pulse.
D-convert. The A/D conversion results are sequentially stored in the storage area determined by the processing means in synchronization with the clock pulse. After repeating A/D conversion and storage in the storage means for a time corresponding to the distance measurement range, A/D conversion is stopped. Next, the processing means changes the storage area of the storage means from the area of the previous pulsed light emission, changes and sets the delay time of the delay clock pulse, and stores the pulsed light emission into the storage means again. Repeat this process multiple times. Note that the delay time of the delayed clock pulse is defined as the unit time delay obtained by dividing the period of the clock pulse by the number of repetitions. The processing means are
The A/D conversion results stored in the storage means are read out for each region, that is, the A/D conversion results of each pulse of a plurality of times are read out. The stored values of the A/D conversion results for the plurality of pulsed emissions are rearranged as a time series from the pulsed emissions, and the distance to the object is determined by arithmetic processing based on this waveform.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、ｌは遅延クロックパルスのある１つのパル
スに同期したタイミングでパルス光を発生するパルスレ
ーザ、２は３０ＭＨｚ＋７）周波数のクロックパルスを
発生するクロックパルス発生器、１１はプログラマブル
デイレイジェネレータ（例えばアナログ・デバイセズ社
製のＩＣＡＤ９５０１）によるクロックパルス遅延装置
であり、クロックパルス発生器２からの上記クロックパ
ルスを所定の遅延時間例えば（Ｎ−１）Ｘ ２０．８ｎ
ｓ （但し、Ｎは発光回数で１〜１６の整数）遅延させ
て上記遅延クロックパルスをパルスレーザＩに与えるよ
うになっている。３は光電変換機能と増幅機能を有する
光検出器、４は光検出器３の出力信号を上記クロックパ
ルスに同期してＡ／Ｄ変換する高速のＡ／Ｄ変換が可能
なフラッシュタイプのＡ／Ｄ変換器、５はそのＡ／Ｄ変
換値を記憶するメモリである。６は上記クロックパルス
に同期してＡ／Ｄ変換器４にＡ／Ｄ変換タイミング信号
を発生しかつ上記クロックパルスを計数してＡ／Ｄ変換
器４の変換結果を格納するメモリ５の下位アドレスを決
定し、さらにパルスレーザ１の１回の発光当たりのＡ／
Ｄ変換回数を決めるアドレス発生器である。７はパルス
レーザ１へのパルス発光のトリガ、メモリ５の上位アド
レスの設定、クロックパルス遅延量Ｎ１１に対する遅延
時間の設定、メモリ５の記憶値から合成した反射パルス
光波形をもとに距離測定演算する処理装置、ＩＯは距離
測定対象の物体である。ここで処理装置７がクロックパ
ルス遅延装置１１に指定する遅延時間の単位は上記３０
ＭＨｚのクロックパルス周期の１７１６に、即ち２０．
８ｎｓに選ばれている。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
In the figure, l is a pulse laser that generates pulsed light at a timing synchronized with one delayed clock pulse, 2 is a clock pulse generator that generates clock pulses at a frequency of 30 MHz + 7), and 11 is a programmable delay generator (for example, an analog・This is a clock pulse delay device based on ICAD9501 manufactured by Devices Inc., which delays the clock pulse from the clock pulse generator 2 by a predetermined delay time, for example (N-1) x 20.8n.
The delayed clock pulse is applied to the pulse laser I with a delay of s (N is the number of times of light emission, an integer from 1 to 16). 3 is a photodetector having a photoelectric conversion function and an amplification function, and 4 is a flash type A/D converter capable of A/D conversion of the output signal of the photodetector 3 in synchronization with the above clock pulse. The D converter 5 is a memory that stores the A/D converted value. Reference numeral 6 indicates a lower address of the memory 5 which generates an A/D conversion timing signal to the A/D converter 4 in synchronization with the clock pulse, counts the clock pulses, and stores the conversion result of the A/D converter 4. is determined, and further A/ per one emission of pulsed laser 1 is determined.
This is an address generator that determines the number of D conversions. 7 triggers the pulsed laser 1 to emit pulses, sets the upper address of the memory 5, sets the delay time for the clock pulse delay amount N11, and calculates distance measurement based on the reflected pulse light waveform synthesized from the values stored in the memory 5. The processing device IO is the object to be measured. Here, the unit of delay time specified by the processing device 7 to the clock pulse delay device 11 is the above-mentioned 30
1716 of the clock pulse period of MHz, i.e. 20.
8ns is selected.
第２図は上記構成の装置の動作を示すタイミングチャー
トである。FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the apparatus having the above configuration.
次にこのように構成された装置の動作を第１図および第
２図を用いて説明する。処理装置７はメモリ５の上位ア
ドレスに０を設定し、クロックパルス遅延装置１１に遅
延時間Ｏｎｓを発生させるために０を設定する。これに
より、クロックパルス遅延装置１１はクロックパルス発
生器２から出力されるクロックパルス（第２図（ｄ））
を設定遅延量分遅延させた遅延クロックパルスを発生し
てパルスレーザ１に出力する。そして、次に処理装置７
はパルスレーザ１に対してパルス発光のトリガをかける
（第２図（ａ）） このトリガに応じて最初に遭遇す
る遅延クロックパルス（第２図（ｅ））に同期してパル
スレーザ１はパルス発光をする（第２図（ｂｌ ）。遅
延量が０の場合、実際には第２図１ｄｌと第２図（ｅｌ
のクロックの位相差はない。Next, the operation of the apparatus configured as described above will be explained using FIG. 1 and FIG. 2. The processing device 7 sets the upper address of the memory 5 to 0, and sets the clock pulse delay device 11 to 0 in order to generate the delay time Ons. As a result, the clock pulse delay device 11 receives the clock pulses output from the clock pulse generator 2 (FIG. 2(d)).
A delayed clock pulse that is delayed by a set delay amount is generated and output to the pulse laser 1. Then, processing device 7
triggers the pulsed laser 1 to emit a pulse (Fig. 2(a)). In response to this trigger, the pulsed laser 1 emits a pulse in synchronization with the first delayed clock pulse encountered (Fig. 2(e)). emits light (Fig. 2 (bl). When the delay amount is 0, in reality, Fig. 2 1dl and Fig. 2 (el
There is no phase difference between the clocks.
処理装置７からのトリガに応動してアドレス発生器６は
クロックパルス発生器２から人力したクロックパルスの
計数を０から開始し、予め定めた距離測定範囲の時間に
相当する計数値に到達した時点で計数を停止する（第２
図（ｆ））。パルスレーザ１から発光されたパルス光は
物体１０で反射され、光検出器３はその反射パルス光を
入力して光電変換した後、増幅して信号出力する（第２
図（Ｃ）） この光検出器３の出力信号をＡ／Ｄ変換
器４はアドレス発生器６からのＡ／Ｄ変換タイミング信
号によりクロックパルス発生器２のクロックパルスの立
ち上がりに同期したＡ／Ｄ変換タイミングでＡ／Ｄ変換
する（第２図（ｇｌ ）。但し、第２図（船において、
数字は発光回数を、丸印はＡ／Ｄ変換値を示す、このＡ
／Ｄ変換結果は上位アドレスが先に処理装置７で決定さ
れ、下位アドレスが上記アドレス発生器６の計数値で決
定されたメモリ５上の番地にクロックパルスの立ち下が
りに同期して記憶される。このＡ／Ｄ変換は上記アドレ
ス発生器６の計数が停止されるまで繰り返される。In response to a trigger from the processing device 7, the address generator 6 starts counting the clock pulses manually generated from the clock pulse generator 2 from 0, and when the count value corresponding to the time of a predetermined distance measurement range is reached. to stop counting (second
Figure (f)). The pulsed light emitted from the pulsed laser 1 is reflected by the object 10, and the photodetector 3 inputs the reflected pulsed light, photoelectrically converts it, amplifies it, and outputs a signal (second
(Figure (C)) The A/D converter 4 converts the output signal of the photodetector 3 into an A/D converter synchronized with the rising edge of the clock pulse of the clock pulse generator 2 using the A/D conversion timing signal from the address generator 6. A/D conversion is performed at the conversion timing (Fig. 2 (gl). However, in Fig. 2 (on a ship,
The numbers indicate the number of times the light is emitted, and the circles indicate the A/D conversion values.
The upper address of the /D conversion result is first determined by the processing device 7, and the lower address is stored in the address in the memory 5 determined by the count value of the address generator 6 in synchronization with the falling edge of the clock pulse. . This A/D conversion is repeated until the address generator 6 stops counting.
１回のパルス発光に対する上記Ａ／Ｄ変換からメモリ５
への記憶までの動作が完了すると処理装置７はメモリ５
の上位アドレスをインクリメントして次回のＡ／Ｄ変換
値記憶のためのメモリ５の上位アドレスを決定する。さ
らに処理装置７はクロックパルス遅延装置１１の遅延時
間指令を１単位増して２０．８ｎｓとする。再びパルス
レーザ１にパルス発光のトリガをかけて以下同様の処理
を繰り返す。Memory 5 from the above A/D conversion for one pulse emission
When the operation up to storage in the memory 5 is completed, the processing device 7 stores the data in the memory 5.
The upper address of the memory 5 for storing the next A/D conversion value is determined by incrementing the upper address of the memory 5. Further, the processing device 7 increases the delay time command of the clock pulse delay device 11 by one unit to 20.8 ns. The pulsed laser 1 is again triggered to emit pulsed light and the same process is repeated.
上記のようにしてパルス発光回数が１６回に達して１６
回分の反射パルスのＡ／Ｄ変換結果がメモリ５の各領域
に記憶されると、処理装置７は、１６回の反射パルスＡ
／Ｄ変換結果をメモリ５から順次読み出して、パルス発
光からの時間順に並べ変えて、１６回の反射パルス光に
対するＡ／Ｄ変換結果である１６Ｍ１の反射パルス光サ
ンプル波形を１つの波形に合成する。すなわち、例えば
１回目のパルス発光に対して連続した２つのＡ／Ｄ変換
結果の間に１６〜２回目までの対応する時刻のデータを
挿入する事により、１６倍のサンプリング周波数（４８
０ＭＨｚ）でＡ／Ｄ変換された波形に等価な波形が合成
される（第２図（ｈ））この合成された反射パルス光波
形で最大値を物体ｌＯからの反射パルス光のピークと判
定し、その発生１１１１（メモリの下位アドレスに相当
する）からパルスレーザ１の発光から反射パルス光ｔ＝
”−りまでの時間（第２図におけるＴに相当する）を求
めて距離に換算する。距離の換算は下記（２）式で行・
・・（２）
例えばピークが２００番目のサンプリングにより現れた
とすれば物体１０までの距離は、２００ｘ ３ ｘｌｏ
”（・／・）＝６２．釦物体までの距離”” １６ ｘ
３ｏ（ＭＨ・）×２と求めることができる。When the number of pulse emissions reaches 16 as described above,
When the A/D conversion results of the 16 reflected pulses are stored in each area of the memory 5, the processing device 7 converts the 16 reflected pulses A
/D conversion results are sequentially read from the memory 5, rearranged in time order from pulse emission, and 16M1 reflected pulse light sample waveforms, which are A/D conversion results for 16 reflected pulse lights, are combined into one waveform. . That is, for example, by inserting data from the 16th to 2nd times between two successive A/D conversion results for the first pulse emission, the sampling frequency can be increased by 16 times (48
A waveform equivalent to the A/D converted waveform is synthesized (Fig. 2 (h)). The maximum value of this synthesized reflected pulsed light waveform is determined to be the peak of the reflected pulsed light from the object IO. , from the generation 1111 (corresponding to the lower address of the memory) to the reflected pulsed light t=
” - Find the time (corresponding to T in Figure 2) and convert it to distance. To convert the distance, use the following formula (2) to calculate the line ・
...(2) For example, if the peak appears at the 200th sampling, the distance to object 10 is 200x 3 xlo
“(・/・)=62.Distance to button object”” 16 x
It can be calculated as 3o(MH·)×2.
このように実施例では、３０ＭＨｚ という一般のディ
ジタルＩＣが応答可能な周波数帯で反射パルス光の受信
波形をＡ／Ｄ変換器でサンプリングしながら、その周波
数の１６倍の周波数（４８０ＭＨｚ）に等価なサンプリ
ングができる。その結果、３０ＭＨｚのサンプリングで
は測定距離の分解能が５ｍであったものが、１／１６す
なわち０．３１．２５ｍに向上できる。単位遅延時間の
設定をより小さくして等価サンプリング周波数を上げれ
ばさらに分解能を向上させることができる。In this example, while sampling the received waveform of the reflected pulsed light using an A/D converter in a frequency band of 30 MHz, which a general digital IC can respond to, a frequency equivalent to 16 times that frequency (480 MHz) is sampled. Sampling is possible. As a result, with 30 MHz sampling, the resolution of the measurement distance can be improved from 5 m to 1/16, or 0.31.25 m. The resolution can be further improved by setting the unit delay time smaller and increasing the equivalent sampling frequency.
また実施例では、反射パルス光をＡ／Ｄ変換して信号波
形のピーク位置を物体１０の位置と認識するので従来例
で問題となる闇値による誤差といったものが原理上無く
、正確な距離測定が可能である。闇値による誤差が無い
ために距離測定の直線性の誤差も全く生じないことにな
る。In addition, in the embodiment, since the reflected pulsed light is A/D converted and the peak position of the signal waveform is recognized as the position of the object 10, there is no error due to dark values, which is a problem in the conventional example, in principle, and accurate distance measurement is possible. is possible. Since there is no error due to the dark value, there is no error in the linearity of distance measurement at all.
以上のように、この発明によればクロックパルスを所定
の時間遅延させた遅延クロックパルスに同期したタイミ
ングで物体にパルス光を照射して、その反射パルス光を
光電変換し、クロックパルスに同期してＡ／Ｄ変換を行
い逐次記憶するという操作を複数回のパルス発光の度に
遅延時間を変更して行い、その後、記憶された複数回の
反射パルス光信号のＡ／Ｄ変換値を順次読み出し、時系
列を考慮して読み出したデータを並べ替え１つの波形を
合成して信号の最大値を与えるデータ位置から演算によ
り物体までの距離を測定するように構成したので、特殊
な高周波用の回路素子を使用せず、−船釣なディジタル
ＩＣ等を使用しても分解能が高くかつ高精度の距離測定
ができる効果がある。As described above, according to the present invention, an object is irradiated with pulsed light at a timing synchronized with a delayed clock pulse obtained by delaying a clock pulse by a predetermined time, and the reflected pulsed light is photoelectrically converted to synchronize with the clock pulse. The operation of A/D conversion and sequential storage is performed by changing the delay time each time the pulse is emitted multiple times, and then the A/D converted values of the stored multiple reflected pulse light signals are sequentially read out. , the distance to the object is measured from the data position by sorting the read data taking into account the time series and synthesizing one waveform to give the maximum value of the signal, so a special high-frequency circuit is used to measure the distance to the object. Even if a digital IC or the like is used instead of using an element, high resolution and highly accurate distance measurement can be achieved.
また、サンプリングされた波形から演算で距離を求める
ように構成しているので、ノイズに対しても誤動作のな
いものが得られる効果がある。Further, since the distance is calculated by calculation from the sampled waveform, there is an effect that no malfunction can be obtained even with noise.
尚、上記実施例では、光パルス発生器としてパルスレー
ザを用いているが、これはＬＥＤ等の他の光源でもよく
、また、この距離測定装置は光の電磁波的性質を利用し
ているので、光パルス発生器、光検出器の代わりにそれ
ぞれ電磁波パルス発生器、１を磁波パルス検出器を用い
て距離測定装置を構成しても同様の効果が得られる。In the above embodiment, a pulse laser is used as the optical pulse generator, but this may be any other light source such as an LED. Also, since this distance measuring device utilizes the electromagnetic properties of light, A similar effect can be obtained by configuring the distance measuring device using an electromagnetic wave pulse generator instead of the optical pulse generator and the photodetector, respectively, and a magnetic wave pulse detector as 1.
第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は一
実施例の動作を説明するための波形図、第３図は従来の
距離測定装置の構成図、第４図は従来例の動作を示す波
形図である。
図中、１・・・パルスレーザ、２・・・クロックパルス
発生器、３・・・光検出器、４・・・Ａ／Ｄ変換器、５
・・・メモリ、６・・・アドレス発生器、７・・・処理
装置、１０・・・物体、１１・・・クロックパルス遅延
装置。
なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the embodiment, Fig. 3 is a block diagram of a conventional distance measuring device, and Fig. 4 is a conventional distance measuring device. FIG. 3 is a waveform diagram showing an example operation. In the figure, 1... Pulse laser, 2... Clock pulse generator, 3... Photodetector, 4... A/D converter, 5
. . . Memory, 6. Address generator, 7. Processing device, 10. Object, 11. Clock pulse delay device. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
ス発生手段と、該クロックパルスの周期を２以上の整数
であるＮで除した時間間隔の整数倍の時間上記クロック
パルスを遅延させて遅延クロックパルスを発生するクロ
ックパルス遅延手段と、該遅延クロックパルスのある一
つのパルスと同期したタイミングでパルス光を発生する
パルス光発生手段と、該パルス光発生手段より発生され
たパルス光が物体により反射された時の反射パルス光を
受光して光電変換する光検出手段と、該光検出手段の出
力信号を上記クロックパルスに同期してディジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段のデ
ィジタル出力信号を順次記憶する記憶手段と、Ｎ回のパ
ルス光発生について上記遅延クロックパルスには異なる
遅延時間を与え、Ａ／Ｄ変換により上記記憶手段に記憶
されたＮ組の反射パルス光サンプル波形を時系列的に並
べ替えることにより合成された反射パルス光波形をもと
に演算処理して上記物体までの距離を算出する処理手段
とを備えた距離測定装置。A clock pulse generating means for generating a clock pulse of a predetermined frequency, and generating a delayed clock pulse by delaying the clock pulse for a time that is an integral multiple of a time interval obtained by dividing the period of the clock pulse by N, which is an integer of 2 or more. a clock pulse delay means for delaying clock pulses; a pulse light generation means for generating pulsed light at a timing synchronized with one pulse of the delayed clock pulse; A/D conversion means for converting an output signal of the photodetection means into a digital signal in synchronization with the clock pulse; storage means for sequentially storing digital output signals; and N sets of reflected pulse light sample waveforms stored in the storage means by A/D conversion, giving different delay times to the delayed clock pulses for N pulse light generation. processing means for calculating the distance to the object by performing arithmetic processing based on the reflected pulse light waveform synthesized by chronologically rearranging the reflected pulse light waveforms.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26878990A JPH0833444B2 (en) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | Distance measuring device |
| US07/770,263 US5179286A (en) | 1990-10-05 | 1991-10-03 | Distance measuring apparatus receiving echo light pulses |
| FR9112317A FR2670905B1 (en) | 1990-10-05 | 1991-10-07 | DISTANCE MEASURING APPARATUS. |
| DE4133196A DE4133196C2 (en) | 1990-10-05 | 1991-10-07 | Distance measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26878990A JPH0833444B2 (en) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | Distance measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04145390A true JPH04145390A (en) | 1992-05-19 |
| JPH0833444B2 JPH0833444B2 (en) | 1996-03-29 |
Family
ID=17463301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26878990A Expired - Lifetime JPH0833444B2 (en) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | Distance measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0833444B2 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001159734A (en) * | 1999-09-24 | 2001-06-12 | Olympus Optical Co Ltd | Laser scanning microscope |
| JP2011506979A (en) * | 2007-12-21 | 2011-03-03 | レッダーテック インコーポレイテッド | Detection and ranging method and system |
| KR101146218B1 (en) * | 2007-12-13 | 2012-05-25 | (주)이오시스템 | Device and method for measuring distance |
| WO2012133282A1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | 古河電気工業株式会社 | Radar device |
| JP2013003071A (en) * | 2011-06-21 | 2013-01-07 | Seiko Epson Corp | Detection device and detection method |
| US9235988B2 (en) | 2012-03-02 | 2016-01-12 | Leddartech Inc. | System and method for multipurpose traffic detection and characterization |
| US9378640B2 (en) | 2011-06-17 | 2016-06-28 | Leddartech Inc. | System and method for traffic side detection and characterization |
| USRE46930E1 (en) | 2007-12-21 | 2018-07-03 | Leddartech Inc. | Distance detection method and system |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2459717B (en) | 2008-05-02 | 2011-09-14 | Brandenburg | An insect trap |
-
1990
- 1990-10-05 JP JP26878990A patent/JPH0833444B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001159734A (en) * | 1999-09-24 | 2001-06-12 | Olympus Optical Co Ltd | Laser scanning microscope |
| JP4667571B2 (en) * | 1999-09-24 | 2011-04-13 | オリンパス株式会社 | Laser scanning microscope |
| KR101146218B1 (en) * | 2007-12-13 | 2012-05-25 | (주)이오시스템 | Device and method for measuring distance |
| US8619241B2 (en) | 2007-12-21 | 2013-12-31 | Leddartech Inc. | Distance detection method and system |
| JP2011506979A (en) * | 2007-12-21 | 2011-03-03 | レッダーテック インコーポレイテッド | Detection and ranging method and system |
| JP2015017994A (en) * | 2007-12-21 | 2015-01-29 | レッダーテック インコーポレイテッド | Detection, distance metering method and system |
| USRE46930E1 (en) | 2007-12-21 | 2018-07-03 | Leddartech Inc. | Distance detection method and system |
| USRE49342E1 (en) | 2007-12-21 | 2022-12-20 | Leddartech Inc. | Distance detection method and system |
| USRE49950E1 (en) | 2007-12-21 | 2024-04-30 | Leddartech Inc. | Distance detection method and system |
| WO2012133282A1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | 古河電気工業株式会社 | Radar device |
| US9378640B2 (en) | 2011-06-17 | 2016-06-28 | Leddartech Inc. | System and method for traffic side detection and characterization |
| JP2013003071A (en) * | 2011-06-21 | 2013-01-07 | Seiko Epson Corp | Detection device and detection method |
| US9235988B2 (en) | 2012-03-02 | 2016-01-12 | Leddartech Inc. | System and method for multipurpose traffic detection and characterization |
| USRE48914E1 (en) | 2012-03-02 | 2022-02-01 | Leddartech Inc. | System and method for multipurpose traffic detection and characterization |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0833444B2 (en) | 1996-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5179286A (en) | Distance measuring apparatus receiving echo light pulses | |
| JP3120202B2 (en) | Pulse type lightwave distance meter | |
| US9182500B2 (en) | Method and system for amplitude digitization of nuclear radiation pulses | |
| US7945408B2 (en) | Time delay estimation | |
| JP2007256191A (en) | Distance measuring method and range finder | |
| JPH04145390A (en) | Distance measuring device | |
| JPH04145391A (en) | Distance measuring device | |
| CN114415144A (en) | Laser radar echo signal processing circuit, optical flight time measuring device and method | |
| US5216259A (en) | Apparatus and method for improved determination of the spatial location of object surface points | |
| JP2006329902A (en) | Distance measuring apparatus and distance measuring method | |
| US20030035097A1 (en) | Method and apparatus for locating object by using laser range finder | |
| US4970390A (en) | Apparatus for counting individual particles in time-of-flight spectrometry, and method of use | |
| US6717656B2 (en) | Method and apparatus of a laser range detector | |
| JPH04172285A (en) | Distance measuring apparatus | |
| EP3730967A1 (en) | Method of generating a time domain echo waveform and electromagnetic radiation echo waveform generation system | |
| JP2006266772A (en) | Distance measuring equipment | |
| US4332475A (en) | Edge timing in an optical measuring apparatus | |
| JP4199589B2 (en) | Distance measuring device | |
| JP4437804B2 (en) | Radar apparatus and distance measuring method | |
| JPH04166787A (en) | Apparatus for measuring distance | |
| JP2572249B2 (en) | Laser doppler velocimeter | |
| JPS6312543B2 (en) | ||
| JPH1138136A (en) | Distance measuring equipment | |
| JPH0769422B2 (en) | Pulse laser range finder | |
| KR102567575B1 (en) | Time to digital converter and lidar comprising the same |