JPH06235765A - Laser radar - Google Patents
Laser radarInfo
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- JPH06235765A JPH06235765A JP5020958A JP2095893A JPH06235765A JP H06235765 A JPH06235765 A JP H06235765A JP 5020958 A JP5020958 A JP 5020958A JP 2095893 A JP2095893 A JP 2095893A JP H06235765 A JPH06235765 A JP H06235765A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明はトリガパルスにより光
パルスを発射させ、その反射光パルスを電気信号に変換
して、その電気信号としきい値とを比較器で比較して反
射光パルスを検出して、トリガパルスの発生から反射光
パルスの検出までの時間を検出するレーザレーダに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention emits a light pulse by a trigger pulse, converts the reflected light pulse into an electric signal, and compares the electric signal with a threshold value by a comparator to detect the reflected light pulse. The present invention relates to a laser radar that detects the time from the generation of a trigger pulse to the detection of a reflected light pulse.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のレーザレーダを図３を参照して説
明する。トリガ発生回路１１からのトリガパルスにより
光源１２が駆動されて光パルスが発生されて放射され
る。即ち例えば、レーザ駆動回路１３にトリガパルスが
与えられ、半導体レーザダイオード１４にパルス電流が
流されてこれより光パルスが発生され、その光パルスは
投光レンズ１５により物標１６に向けて放射される。こ
の光パルスは散乱すること無く空中を伝搬して、光パル
スは物標１６に当たってランバート散乱し、その一部が
反射光パルスとして戻り、外来光遮断のフィルタ１７を
通されて、つまり半導体レーザ１４の発光波長成分のみ
を透過するフィルタ１７を通され、更に受光レンズ１８
により集光されて受光素子１９、例えばアバランシエフ
ォトダイオードに入射されて電気信号に変換される。こ
の電気信号に変換された反射光パルスは広帯域増幅器２
１により増幅されて、比較器２２の比較動作が可能なよ
うに充分増幅される。比較器２２はしきい値と増幅器２
１の出力とを比較して、そのしきい値以上の入力がある
と反射光パルスが検出されたとして停止信号を出力して
カウンタ２３の計数動作を停止する。このカウンタ２３
はトリガ発生回路１１からのトリガが起動信号として与
えられて計数が開始され、クロック発生器２４からのク
ロックを計数する。カウンタ２３の計数値はラッチ回路
２５にラッチされて反射物標までの距離計数値として出
力される。2. Description of the Related Art A conventional laser radar will be described with reference to FIG. The light source 12 is driven by the trigger pulse from the trigger generation circuit 11, and a light pulse is generated and emitted. That is, for example, a trigger pulse is given to the laser drive circuit 13, a pulse current is made to flow through the semiconductor laser diode 14 to generate an optical pulse, and the optical pulse is emitted toward the target 16 by the light projecting lens 15. It This light pulse propagates in the air without being scattered, the light pulse hits the target 16 and undergoes Lambertian scattering, and a part of it returns as a reflected light pulse and is passed through the filter 17 for blocking external light, that is, the semiconductor laser 14 Is passed through a filter 17 that transmits only the emission wavelength component of
The light is collected by and is incident on the light receiving element 19, for example, an avalanche photodiode, and is converted into an electric signal. The reflected light pulse converted into this electric signal is the broadband amplifier 2
It is amplified by 1 and is sufficiently amplified to enable the comparison operation of the comparator 22. Comparator 22 is threshold and amplifier 2
The output of 1 is compared, and when there is an input equal to or higher than the threshold value, it is determined that a reflected light pulse is detected and a stop signal is output to stop the counting operation of the counter 23. This counter 23
Is counted by the trigger from the trigger generation circuit 11 being given as an activation signal, and counts the clock from the clock generator 24. The count value of the counter 23 is latched by the latch circuit 25 and output as the distance count value to the reflection target.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このようなレーザレー
ダにおける測定誤差の原因としては次のようなものがあ
る。即ち、トリガ発生回路１１からのトリガパルスの
発生から光パルスを発生するまでの遅延時間、広帯域
増幅器２１に於ける伝搬遅延時間、比較器２２の伝搬
時間、カウンタ２３のセット、リセットの各遅延時
間、反射光パルスレベルの強弱による測定時間の変
化、が考えられる。この内乃至の誤差要因は一定環
境条件のもとでは固定値となるため、これを補正するこ
とは可能である。しかしの反射信号レベルの強弱によ
る誤差は従来においては補正することが困難であった。The causes of the measurement error in such a laser radar are as follows. That is, the delay time from the generation of the trigger pulse from the trigger generation circuit 11 to the generation of the optical pulse, the propagation delay time in the wide band amplifier 21, the propagation time of the comparator 22, the set delay time of the counter 23, and the delay time of the reset of the counter 23. , The change of the measurement time due to the strength of the reflected light pulse level is considered. The error factors in and out of these are fixed values under constant environmental conditions, and can be corrected. However, in the past, it was difficult to correct the error due to the strength of the reflected signal level.
【０００４】即ち、光パルスの立ち上がり時間が、その
１０％から９０％になるまでに２０ｎＳかかるとする
と、図３Ｂに示すように強い反射光パルス２６と弱い反
射光パルス２７とで、その強い反射光パルス２６が１０
％になったレベルをしきい値とすると、この強い反射光
パルス２６が受信されたとする検出時点ｔ1 に対し弱い
反射光パルス２７が検出される時点ｔ2 との差は、この
場合約２０ｎＳとなる。これは最悪値であるが、この誤
差を距離誤差に換算すると２０ｎＳ×１５ｃｍ＝３００
ｃｍとなり（１ｎＳの光の往復では１５ｃｍに相当す
る）、このように比較的大きな誤差が生じる。That is, assuming that the rising time of the light pulse takes 20 nS from 10% to 90% thereof, the strong reflection light pulse 26 and the weak reflection light pulse 27 cause strong reflection as shown in FIG. 3B. 10 light pulses 26
Assuming that the level at which the strong reflected light pulse 26 is received is a threshold value, the difference between the time t 1 at which the strong reflected light pulse 26 is received and the time t 2 at which the weak reflected light pulse 27 is detected is about 20 nS. Becomes This is the worst value, but if this error is converted into a distance error, 20 nS × 15 cm = 300
cm (corresponding to 15 cm in a round trip of 1 nS light), and thus a relatively large error occurs.
【０００５】このように反射光パルスのレベルが変動す
る原因は、レーザダイオード１４の発光レベルの変動、
物標１６の反射損失の変動（白か、黒か）、放射光パル
スが物標１６に入射する角度の違い、大気の状態（雨、
雪、霧）の変動等に因る。このようなため、物標の距離
が同一であっても、例えば図３Ｃに示すように、その反
射光パルスのレベルが異なって、広帯域増幅器２１の出
力ピークレベルが異なっている場合は、その対応トリガ
パルスから広帯域増幅器２１の出力が比較器２２のしき
い値に達する迄の時間がｔa 、ｔb 、ｔc というように
異なり、反射光レベルが大きいとｔb のように時間が短
くなり、反射光レベルが小さいとｔa のように測定時間
ｔa が長くなる。このように従来のレーザレーダにおい
ては、反射光パルスのレベルの強弱に基づく測定誤差を
補正したり、この誤差が小さくなるようにすることは困
難であった。The reason why the level of the reflected light pulse fluctuates in this way is that the light emission level of the laser diode 14 fluctuates.
Variations in reflection loss of the target 16 (whether white or black), differences in the angle at which the synchrotron radiation pulse strikes the target 16, atmospheric conditions (rain,
Due to fluctuations in snow, fog, etc. Therefore, even if the target distances are the same, if the output peak level of the broadband amplifier 21 is different due to the different levels of the reflected light pulses, as shown in FIG. output time t a up to reach the threshold of the comparator 22 of the wide band amplifier 21 from the trigger pulse, unlike so on t b, t c, time as the reflected light level is high t b is shortened , measurement time t a as the reflected light level is less t a is lengthened. As described above, in the conventional laser radar, it is difficult to correct the measurement error based on the strength of the reflected light pulse level or to reduce the error.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明によれば、受光
素子により変換された電気信号のピーク値がピーク保持
回路により検出され、このピーク保持回路はトリガパル
ス毎にリセットされ、そのピーク保持回路の出力ピーク
値に比例した電圧が比較器に供給するしきい値として、
しきい値発生回路により発生される。一方比較器へ供給
する増幅器の出力はピーク保持回路に於けるピーク値の
検出に必要な時間より少なくとも長い一定時間、遅延回
路で遅延される。According to the present invention, the peak value of the electric signal converted by the light receiving element is detected by the peak holding circuit, and the peak holding circuit is reset every trigger pulse, and the peak holding circuit is reset. As the threshold value that the voltage proportional to the output peak value of is supplied to the comparator,
It is generated by a threshold generation circuit. On the other hand, the output of the amplifier supplied to the comparator is delayed by the delay circuit for at least a fixed time longer than the time required for detecting the peak value in the peak holding circuit.
【０００７】[0007]
【実施例】この発明の実施例を図１に示し、図３Ａと対
応する部分には同一符号を付けてある。この実施例にお
いては、広帯域増幅器２１の出力が分岐されてピーク保
持回路３１に供給され、その広帯域増幅器２１のピーク
値が保持される。ピーク保持回路３１はトリガ発生回路
１１からのトリガパルスによってその都度リセットされ
る。そのピーク保持回路３１により検出されたピーク値
がしきい値発生回路３２へ供給され、しきい値発生回路
３２において検出ピーク値Ｖh に対応したしきい値を比
較器２２へ供給する。例えばピーク保持回路３１の出力
を可変抵抗器３３を通じて接地し、その可変抵抗器３３
の可動子から検出ピーク値の半分の値を出力してしきい
値とすることができる。この例においては検出ピーク値
が小さい場合における雑音の影響を避けるため、例えば
オフセット源３４より小さな一定電圧を可変抵抗器３３
の出力に加算して、つまり検出ピーク値の１／２に加算
してしきい値として比較器２２に供給する。一方広帯域
増幅器２１の出力を固定遅延回路３５により一定の遅延
を与えて比較器２２に供給する。遅延回路３５に於ける
遅延量ｔD はピーク保持回路３１におけるピーク値の検
出及びしきい値発生回路３２でのしきい値発生に必要な
時間よりも長い一定時間に選定されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention is shown in FIG. 1, and the portions corresponding to those in FIG. 3A are designated by the same reference numerals. In this embodiment, the output of the wide band amplifier 21 is branched and supplied to the peak holding circuit 31, and the peak value of the wide band amplifier 21 is held. The peak hold circuit 31 is reset each time by the trigger pulse from the trigger generation circuit 11. The peak value detected by the peak hold circuit 31 is supplied to the threshold generator circuit 32, and supplies a threshold value corresponding to a detected peak value V h at threshold generator circuit 32 to the comparator 22. For example, the output of the peak holding circuit 31 is grounded through the variable resistor 33, and the variable resistor 33
A half of the detected peak value can be output as the threshold value from the mover. In this example, in order to avoid the influence of noise when the detected peak value is small, for example, a constant voltage smaller than that of the offset source 34 is applied to the variable resistor 33.
Of the detected peak value, that is, it is added to 1/2 of the detected peak value and supplied to the comparator 22 as a threshold value. On the other hand, the output of the broadband amplifier 21 is given a fixed delay by the fixed delay circuit 35 and supplied to the comparator 22. The delay amount t D in the delay circuit 35 is selected to be a constant time longer than the time required for the peak value detection in the peak holding circuit 31 and the threshold value generation in the threshold value generation circuit 32.
【０００８】このように構成されているため、例えば図
２Ａに示すようにトリガパルスが発生され、その最初の
トリガパルスに対して反射光パルスが図２Ｂに示すよう
に、レベルが低いレベルで受光されるとその低いレベル
に対応したピーク値がピーク保持回路３１において図２
Ｃに示すように検出される。例えばその検出ピーク値の
１／２がしきい値としてしきい値発生回路３２により図
２Ｄに示すように出力され、この比較的小さなしきい値
と増幅器２１で増幅され、遅延回路３５でｔDだけ遅延
された電気信号とが比較器２２で比較され、図２Ｅに示
すようにトリガパルスからその反射光パルスが受信され
るまでの時間ｔと遅延回路の遅延ｔD と増幅されたパル
スがしきい値に達する迄の時間Δｔとの和の時点で停止
パルスが発生し、カウンタ２３の計数が停止される。Due to this structure, for example, a trigger pulse is generated as shown in FIG. 2A, and a reflected light pulse is received at a low level as shown in FIG. 2B with respect to the first trigger pulse. Then, the peak value corresponding to the low level is shown in FIG.
It is detected as shown in C. For example, 1/2 of the detected peak value is output as a threshold value by the threshold value generation circuit 32 as shown in FIG. 2D, amplified by this relatively small threshold value and the amplifier 21, and t D by the delay circuit 35. The electrical signal delayed only by the comparator 22 is compared by the comparator 22, and as shown in FIG. 2E, the time t from the trigger pulse until the reflected light pulse is received, the delay t D of the delay circuit and the amplified pulse are detected. A stop pulse is generated at the sum of the time Δt until the threshold value is reached, and the counting of the counter 23 is stopped.
【０００９】次のトリガパルスによって、その反射光パ
ルスが図２Ｂに示すように大きなレベルであった場合ピ
ーク保持回路の検出は図２Ｃに示すように大きな値とな
り、その１／２がしきい値として比較器に供給される。
この時、比較器で比較されるパルスは図２Ｅに示すよう
に大きなレベルとなるが、小さなレベルと同様に、その
ピークの１／２がしきい値となっており、そのパルスの
初めからピークに達するまでの時間はパルスのレベルの
大小に係わらず同じであるため、パルスがしきい値に達
する時間は同じくΔｔとなり、従って同じ物標までの距
離であればトリガパルスから停止パルスの発生までの時
間は先の反射光パルスレベルが小さい場合と同一値とな
る。When the reflected light pulse has a large level as shown in FIG. 2B by the next trigger pulse, the peak hold circuit detects a large value as shown in FIG. Is supplied to the comparator.
At this time, the pulse compared by the comparator has a large level as shown in FIG. 2E, but as with the small level, half of the peak is the threshold value, and the peak is from the beginning of the pulse. Since the time to reach the same is the same regardless of the level of the pulse, the time for the pulse to reach the threshold value is also Δt, so if the distance to the same target is from the trigger pulse to the generation of the stop pulse. The time of is the same value as when the reflected light pulse level is small.
【００１０】このように広帯域増幅器２１で飽和しない
信号に関しては常にピーク値の１／２の所で比較するこ
とができてレベル変動に係わらず同一物標距離に対して
は一定した距離計数値が得られる。ピーク保持回路はト
リガパルス毎にリセットされるため、発生する光パルス
のレベルのばらつきにも追従して正しく距離を測定する
ことが可能となる。ラッチ回路２５に得られた計数値は
遅延回路３５の遅延時間ｔD に対応した時間だけ多くな
っているから、その分補正回路３６で補正して真の距離
計数値として出力する。この補正回路３６でトリガパル
スの発生から光パルスの放射までの遅延時間、広帯域増
幅器２１の遅延時間、比較器２２の遅延時間、カウンタ
２３の起動停止の各遅延時間等を含めて補正することが
好ましい。As described above, a signal which is not saturated by the wide band amplifier 21 can always be compared at a half of the peak value, and a constant distance count value can be obtained for the same target distance regardless of level fluctuation. can get. Since the peak holding circuit is reset every trigger pulse, it is possible to accurately measure the distance by following the variation in the level of the generated optical pulse. Since the count value obtained in the latch circuit 25 is increased by the time corresponding to the delay time t D of the delay circuit 35, it is corrected by the correction circuit 36 and output as a true distance count value. The correction circuit 36 can correct the delay time from the generation of the trigger pulse to the emission of the optical pulse, the delay time of the wide band amplifier 21, the delay time of the comparator 22, the delay time of starting and stopping the counter 23, and the like. preferable.
【００１１】[0011]
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、反
射光パルスのピークレベルに対応して比較器のしきい値
を決定しているため、その反射光パルスレベルに影響さ
れること無く正しく物標までの距離を求めることができ
る。尚、各光パルスごとにこのようなことをすること無
く、比較器に供給される光パルスのレベルが一定となる
ように利得制御を行うことが考えられるが、反射光パル
スは各パルスごとに変動しているため、高速に利得制御
を行うことは困難である。As described above, according to the present invention, the threshold value of the comparator is determined corresponding to the peak level of the reflected light pulse, so that it is not affected by the reflected light pulse level. The distance to the target can be calculated correctly. Note that it is conceivable to perform gain control so that the level of the optical pulse supplied to the comparator will be constant without doing this for each optical pulse. Since it fluctuates, it is difficult to perform gain control at high speed.
【図１】この発明の実施例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】その動作を説明するためのタイムチャート。FIG. 2 is a time chart for explaining the operation.
【図３】Ａは従来のレーザレーダを示すブロック図、
Ｂ、Ｃは反射光パルスのレベルの大小による時間検出距
離の違いを示す図である。FIG. 3A is a block diagram showing a conventional laser radar,
9B and 9C are diagrams showing a difference in the time detection distance depending on the level of the reflected light pulse.
Claims (1)
放射させ、その反射光パルスを受光素子で電気信号に変
換し、その電気信号としきい値とを比較器で比較して反
射光パルスを検出するレーザレーダにおいて、 上記電気信号のピーク値を保持し、上記トリガパルスご
とにリセットされるピーク保持回路と、 そのピーク保持回路の出力ピーク値に比例した電圧を上
記比較器に対する上記しきい値とするしきい値発生回路
と、 上記比較器へ供給する上記電気信号を少なくとも上記ピ
ーク保持回路におけるピーク値保持に必要な時間以上の
一定時間遅延させる遅延回路と、 を設けたことを特徴とするレーザレーダ。1. A light pulse is generated and emitted by a trigger pulse, the reflected light pulse is converted into an electric signal by a light receiving element, and the electric signal is compared with a threshold value by a comparator to detect the reflected light pulse. In the laser radar, the peak value of the electric signal is held and is reset every trigger pulse, and a voltage proportional to the output peak value of the peak holding circuit is used as the threshold value for the comparator. And a delay circuit for delaying the electric signal to be supplied to the comparator for at least a fixed time longer than the time required for holding the peak value in the peak holding circuit. Radar.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5020958A JPH06235765A (en) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | Laser radar |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5020958A JPH06235765A (en) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | Laser radar |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06235765A true JPH06235765A (en) | 1994-08-23 |
Family
ID=12041693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5020958A Pending JPH06235765A (en) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | Laser radar |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06235765A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008002811A (en) * | 2006-06-20 | 2008-01-10 | Daido Signal Co Ltd | Pulse radar system for measuring short distance |
| US7602477B2 (en) | 2004-03-10 | 2009-10-13 | Denso Corporation | Radar device |
| JP2013251823A (en) * | 2012-06-01 | 2013-12-12 | Nec Network & Sensor Systems Ltd | Waveform automatic shaping control device and waveform automatic shaping control method |
| WO2021059638A1 (en) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Distance measurement device |
-
1993
- 1993-02-09 JP JP5020958A patent/JPH06235765A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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