JPH04339289A - レーザ測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を利用して距
離の測定を行うレーザ測距装置に係わり、特に比較的短
距離の測定を高精度で行うことができるようにしたレー
ザ測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光を用いて目標物までの距離を測定する
測距装置には、大きく分けて次の２種類の装置が存在し
ている。すなわち、（ａ）目標地点に配置した鏡等の反
射物に変調した連続光を照射し、戻ってきた光の移相の
変化を検出して、これから目標地点までの距離を算出す
るようにした装置と、（ｂ）パルス光を目標物に当てて
、散乱する光の一部を受光して、光の伝播時間から距離
を距離を算出するようにした装置とがある。

【０００３】前者の測距装置では測距を高精度で測定す
ることができる。しかしながら目標地点に鏡等の良く反
射する物を配置する必要があり、数キロメートル先とい
った目標を手軽に測定することができない。これに対し
て後者の装置では目標地点に鏡等を配置する必要はなく
、手軽に測距を行うことができるという利点がある。 しかしながら、この後者の装置では発生させるパルス光
の持続時間が長いと、距離の測定を高精度に行うことが
困難となる。

【０００４】そこで、後者のタイプの従来の測距装置で
は（イ）精度を向上させるためにパルス光の計測を行う
カウンタ回路のクロック周波数を高くして分解能の向上
を図ったり、（ロ）パルスの持続時間を短くしたり、（
ハ）目標物の反射率の差異等によって受光信号のレベル
が変動するようなことがあっても、前記したカウンタ回
路に入力される信号のレベルを一定に保つような制御を
行っていた。

【０００５】

【発明の解決しようとする課題】しかしながら、カウン
タ回路のクロック周波数を高くしたり、パルスの持続時
間を十分短くしたり、あるいは受光信号のレベルを一定
に保つといった方策をとると、回路が複雑化するばかり
でなく、周波数が高くなることに伴って雑音の影響が生
じるといった問題が発生した。後者の問題を解決するた
めには、更に回路装置を複雑化する必要があった。した
がって、携帯用の装置では小型、軽量化の要請からこの
ような方策をとることが困難になるといった問題があっ
た。

【０００６】そこで本発明の目的は、小型、軽量化して
も十分高精度な測定が行えるようにしたレーザ測距装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明では
、レーザ発振器と、このレーザ発振器から出力されたレ
ーザ光を目標物に対して送出すると共に、目標物から反
射されたレーザ光を入力するための送受信光学系と、こ
の送受信光学系によって入力されたレーザ光を受光する
受光回路と、レーザ光の送出から受光までの時間をカウ
ントして目標物までの距離データを求めるカウント手段
と、受光したレーザ光のピーク値を保持するためのピー
クホールド回路と、ピークホールド回路で検出したピー
ク値に応じて距離データを補正する補正手段とをレーザ
測距装置に具備させる。

【０００８】すなわち本発明では目標物から反射してこ
のレーザ測距装置に受光したレーザ光のピーク値を求め
て、これに応じて距離データを補正することにして、前
記した目的を達成する。

【０００９】補正に際しては、例えば受光したレーザ光
のピーク値Ｐとこのレーザ光に対するカウント手段のカ
ウント停止が行われるトリガレベルＶとを用いて、カウ
ント手段のカウントから得られる距離データの補正演算
を行うようにすればよい。

【００１０】

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明の一実施例におけるレーザ測
距装置の回路構成を表わしたものである。このレーザ測
距装置は、レーザ光を出力するレーザ発振器１１を備え
ている。レーザ発振器１１から出力されたレーザ光は、
送受信光学系１２によってその広がり角を調整されて、
目標物１３に集光される。

【００１２】目標物１３に当たったレーザ光は、その一
部が送受信光学系１２によって集光され、受光回路１４
に到達して電気信号に変換される。カウンタ回路１５は
、レーザ発振器１５から送られてくるモニタ信号１６に
よってカウントを開始させ、受光回路１４の出力信号１
７によってカウントを終了させる。そして、このカウン
ト値から目標物との間の光の伝播時間を計測する。

【００１３】このレーザ測距装置にはピークホールド回
路１８が配置されている。ピークホールド回路１８は、
受光回路１４の出力信号１７を分岐してレーザ光の入力
レベルのピーク値をホールドする。このピーク値は、演
算回路２１に送出される。

【００１４】演算回路２１はカウンタ回路１５から光の
伝播時間に対応する時間データ２２を受け取り、これを
ピークホールドした値に応じて補正する。そして、この
補正結果を測距データ２３として表示回路２４に送出す
る。表示回路２４は、送受信光学系１２の照準視野の一
部等に測距値を表示する。

【００１５】図２は、ピークホールド回路によってホー
ルドされたピーク値を基にして時間データの補正を行う
原理を説明するためのものである。この図で入力波形Ａ
は受光回路１４（図１）への入力が大きい場合の一例で
あり、他の入力波形Ｂは受光回路１４への入力が小さい
場合の一例である。

【００１６】図１に示したカウンタ回路１５のトリガさ
れるレベルをこの図でＶで表わすことにする。入力波形
について何らの補正も加えないものとする。カウンタ回
路１５のカウント動作がストップするまでの時間は入力
波形ＡについてＴ１　であり、他の入力波形Ｂについて
はこれよりも長いＴ２　である。このように入力波形の
大きさが異なると、これらの波形のピークとなる時間が
同一であったとしてもカウンタ回路１５のカウントが停
止する時間が異なってくる。したがって、同一距離から
の反射であっても、目標物１３の反射率の大小によって
距離の測定に誤差を生じさせることになる。

【００１７】このため、一般入力波形のピークが常にほ
ぼ等しくなるように入力レベルの増幅率を変化させる等
の手段を講ずる必要がある。したがって、前回計測した
入力レベルを基にして増幅率を決定する等の方策が従来
から考えられている。しかしながら、繰り返しの遅いレ
ーザ光を使用する場合には、前にレーザ光を当てた場合
と今回の場合では目標物１３の状況が変化する場合があ
り、必ずしも適切な方策とは言えない。

【００１８】ところで、受光した波形について見ると、
反射率やその他の原因によって入力波形Ａ、Ｂのピーク
値Ｐ１　、Ｐ２　に違いが生じることは当然であるが、
レーザ波形の本来の形は変化していない。すなわち、一
例として波形のピークの１／２となる所からピークに至
るまでの時間ｔは、ピーク値の大小に関わらず一定する
。このようにそれぞれの波形内での相対的な関係は変わ
りがない。

【００１９】したがって、波形自体が既知の場合には、
波形のピーク値が分かれば任意の強さの点に至るまでの
時間を算出することが可能である。例えば図２に示した
入力波形が次の（１）式で表わされるものとする。

【００２０】

【数１】ｙ＝Ｐ×ｅｘｐ（−ｘ２　）　　　　　　　　
……（１）

【００２１】ここでｙは入力波形の信号レベ
ルであり、ｘは時間変化を表わしている。この（１）式
から、ｙとＰが既知ならばｘを逆算することができるこ
とが分かる。

【００２２】今、カウンタ回路１５（図１）のトリガレ
ベルをＶとする。このとき、（１）式は次の（２）式の
ようになる。

【００２３】

【数２】Ｖ＝Ｐ×ｅｘｐ（−ｘ２　）　　　　　　　　
……（２）

【００２４】（２）式の両辺の対数をとると
、入力波形Ａについては次の（３）式のようになる。

【００２５】

【数３】

【００２６】同様に、入力波形Ｂについては次の（４）
式のようになる。

【００２７】

【数４】

【００２８】このように入力波形が既知であれば、レー
ザ光のスタートから受光した信号がピークに達するまで
の時間Ｔ（図でＴ１　＋ｘ１　またはＴ２　＋ｘ２　）
は、「カウント回路１５で計測した時間」に「ピークホ
ールド回路１８にて求めたピーク値から算出した時間」
を加えた時間となり、受光した波形の大小に関係なく一
定となる。演算回路２１はこのような演算を行い、入力
波形の大きさに関わらず目標物１３までの距離を測距デ
ータ２３として正しく求めることができる。

【００２９】

【発明の効果】このように本発明によれば、パルス状の
レーザ光を用いた測距装置において、目標物から反射さ
れたレーザ光の受光レベルが変動しても、これによる距
離の測定誤差を補正することができる。したがって、入
力信号のピーク値を一定にする等の方策をとる必要がな
い。また、カウント手段によって求められた距離データ
をピーク値から算出した補正量で補正するだけで目標物
までの距離を求めることができるので、補正が簡単かつ
迅速に行われるという効果がある。

【図面の詳細な説明】

【図１】レーザ測距装置を用いた測距システムを示した
ブロック図である。

【図２】演算回路による補正の原理を示す説明図である
。

【符号の説明】

１１　　レベル発振器 １２　　送受信光学系 １３　　目標物 １５　　カウンタ回路 １８　　ピークホールド回路 ２１　　演算回路 Ｐ　　ピーク値 Ｖ　　カウンタ回路のトリガレベル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザ発振器と、このレーザ発振器か
   ら出力されたレーザ光を目標物に対して送出すると共に
   、目標物から反射されたレーザ光を入力するための送受
   信光学系と、この送受信光学系によって入力されたレー
   ザ光を受光する受光回路と、レーザ光の送出から受光ま
   での時間をカウントして目標物までの距離データを求め
   るカウント手段と、受光したレーザ光のピーク値を保持
   するためのピークホールド回路と、ピークホールド回路
   で検出したピーク値に応じて前記距離データを補正する
   補正手段とを具備することを特徴とするレーザ測距装置
   。
2. 【請求項２】前記補正手段は、受光したレーザ光のピー
   ク値Ｐとこのレーザ光に対するカウント手段のカウント
   停止が行われるトリガレベルＶとを用いて前記距離デー
   タの補正量を算出する演算回路であることを特徴とする
   請求項１記載のレーザ測距装置。