JPH06294868A - Image laser radar equipment - Google Patents

Image laser radar equipment

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JPH06294868A
JPH06294868A JP5080799A JP8079993A JPH06294868A JP H06294868 A JPH06294868 A JP H06294868A JP 5080799 A JP5080799 A JP 5080799A JP 8079993 A JP8079993 A JP 8079993A JP H06294868 A JPH06294868 A JP H06294868A
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Abstract

PURPOSE:To display measurement result with the light and gray-scale image of an image by turning on the output of an image intensifier (II) tube only while its gain increases or decreases monotonously. CONSTITUTION:A sinusoidal wave generation circuit 41 generates a sinusoidal voltage and the output is given to amplifiers 43A and 43B via phase adjustment circuits 42A and 42B. A laser beam from a light source 2 is projected to a subject 1. The reflection light is reflected by a mirror 5 and enters an II tube 3. The output of the amplifier 43B, namely a sinusoidal voltage, is given to an photoelectric surface 31, thus modulating gain. The output of a gate amplification constant circuit 48 is given to a gate drive circuit 49 and the output is applied to a micro channel plate 34 for gate operation, thus turning on the output of the II tube only while the gain of the II tube 3 increases or decreases monotonously and hence displaying a close position brightly and a distant position with a dark in gray scale.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はイメージレーザレーダ装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image laser radar device.

【0002】[0002]

【従来の技術】位相比較法(光変調位相比較法)を用い
た測距が知られている。これは、正弦波で輝度変調した
連続波(光ビーム)を送出し、被写体からの反射光を受
信して検波した後、送出波と検出波の位相を比較するこ
とにより測距するものである。この測距において、受信
器側でゲートをかけることにより測距のS/Nを向上さ
せる技術が、例えば特開平2−13878号公報に開示
されている。これによれば、被写体までの大気中に存在
する散乱体などに影響されることなく、被写体までの距
離を正確に測定することができる。
2. Description of the Related Art Distance measurement using a phase comparison method (light modulation phase comparison method) is known. In this method, a continuous wave (light beam) whose brightness is modulated by a sine wave is transmitted, reflected light from a subject is received and detected, and then the distance is measured by comparing the phases of the transmitted wave and the detected wave. . In this distance measurement, a technique for improving the S / N of distance measurement by applying a gate on the receiver side is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-13878. According to this, the distance to the subject can be accurately measured without being affected by the scatterers existing in the atmosphere up to the subject.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来技
術では、被写体からの反射光の受信手段について、格別
の工夫がされておらず、このため実用的価値が不十分で
ある。ところで、レーザレンジゲート動作を行なう受信
手段として、近接型II(イメージインテンシファイヤ
ー)管と呼ばれるものがある。このデバイスによれば、
被写体からの微弱な光信号をも、増強したイメージとし
て再生できる。
However, in the above-mentioned prior art, no particular device has been devised regarding the means for receiving the reflected light from the subject, and therefore the practical value is insufficient. By the way, as a receiving means for performing the laser range gate operation, there is one called a proximity type II (image intensifier) tube. According to this device
Even weak optical signals from the subject can be reproduced as an enhanced image.

【0004】そこで本発明は、この近接型II管の特徴
を活用することにより、従来にはない新規のイメージレ
ーザレーダ装置を提供することを目的としている。
Therefore, an object of the present invention is to provide a novel image laser radar device which has not been available in the past, by utilizing the characteristics of the proximity type II tube.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明にかかるイメージ
レーザレーダ装置は、所定周波数で輝度変調された出射
光を被写体に投射するレーザ光源と、被写体からの反射
光を受光して像増強する機能を有し、所定周波数でゲイ
ンが変調されるイメージインテンシファイヤー管と、こ
のイメージインテンシファイヤー管のゲイン変調周期の
略1/4以下の周期であってゲインが単調に増加または
減少する期間においてのみイメージインテンシファイヤ
の出力をオンとするゲート手段とを備えることを特徴と
する。
An image laser radar device according to the present invention is a laser light source for projecting emitted light whose intensity is modulated at a predetermined frequency onto a subject, and a function for receiving reflected light from the subject to enhance an image. And an image intensifier tube in which the gain is modulated at a predetermined frequency, and a period of about 1/4 or less of the gain modulation cycle of the image intensifier tube, in which the gain monotonously increases or decreases. And a gate means for turning on the output of the image intensifier.

【0006】[0006]

【作用】本発明では、イメージインテンシファイヤ管の
光電面またはMCP(マイクロチャンネルプレート)に
パルスまたは正弦波電圧を印加し、同時に被写体には上
記イメージインテンシファイヤ管の変調周波数と同一ま
たは少しずれた周波数で輝度変調されたレーザ光を照射
しており、したがって、これらの周期が同期することに
より、距離に応じて濃淡が周期的に繰り返して変化する
情報が得られる。このため、ゲート手段による制御によ
り、イメージインテンシファイヤ管のゲイン変調周期の
略1/4以下の周期であってゲインが単調増加または減
少する期間のみイメージインテンシファイヤ管の出力を
オンとすることで、このゲート手段によるレーザレンジ
ゲートにより設定された距離範囲のみ、測距結果を画像
の濃淡イメージで得ることができる。
According to the present invention, a pulse or sine wave voltage is applied to the photocathode or MCP (microchannel plate) of the image intensifier tube, and at the same time, the object is at the same frequency as or slightly deviated from the modulation frequency of the image intensifier tube. Since the laser light whose brightness is modulated at different frequencies is irradiated, and therefore these cycles are synchronized with each other, it is possible to obtain information in which light and shade change periodically according to the distance. Therefore, the output of the image intensifier tube is turned on only during the period when the gain is monotonically increasing or decreasing, which is a period of about 1/4 or less of the gain modulation period of the image intensifier tube, by the control by the gate means. The distance measurement result can be obtained as a grayscale image of the image only in the distance range set by the laser range gate by the gate means.

【0007】[0007]

【実施例】以下、図1,2を参照して本発明の一実施例
を説明する。図1は実施例に係るイメージレーザレーダ
装置の構成を示すブロック図であり、図2はこの実施例
の動作を示す波形図である。図1に示す通り、本実施例
のイメージレーザレーダ装置は、被写体1に正弦波で輝
度変調されたレーザ光を投射するレーザ光源2と、被写
体1からの反射光を受光するイメージインテンシファイ
ヤ管3と、これらの動作をコントロールする回路系とを
備えて構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image laser radar device according to an embodiment, and FIG. 2 is a waveform diagram showing an operation of this embodiment. As shown in FIG. 1, the image laser radar device according to the present embodiment includes a laser light source 2 that projects laser light whose intensity is modulated by a sine wave onto a subject 1, and an image intensifier tube that receives reflected light from the subject 1. 3 and a circuit system for controlling these operations.

【0008】正弦波発生回路41は輝度変調、ゲイン変
調およびゲート動作タイミングの基準となる正弦波電圧
を発生するもので、その出力は位相調整回路42A,4
2Bを経て増幅器43A,43Bに与えられる。位相調
整回路42A,Bは正弦波発生回路41の出力に位相差
を与えるもので、増幅器43A,Bは位相差の与えられ
た正弦波電圧を単に増幅する。DC電源回路44からD
C電力が供給されるRF重畳回路45は、増幅器43A
からの正弦波電圧を搬送波すなわち所定のRFに重畳
し、レーザ光源2に与える。レーザダイオード等のレー
ザ光源2からのレーザ光はミラー5に形成されたスルー
ホールを通して、被写体1に向けて空間中に投射され
る。なお、被写体1とレーザ光源2の間の空間中には、
散乱等を生じさせる障害物質6が浮遊して存在してい
る。
The sine wave generation circuit 41 generates a sine wave voltage which serves as a reference for brightness modulation, gain modulation and gate operation timing, and its output is the phase adjustment circuits 42A, 4A.
It is given to the amplifiers 43A and 43B via 2B. The phase adjustment circuits 42A and 42B give a phase difference to the output of the sine wave generation circuit 41, and the amplifiers 43A and 43B simply amplify the sine wave voltage provided with the phase difference. DC power supply circuit 44 to D
The RF superimposing circuit 45 to which the C power is supplied has an amplifier 43A.
The sine wave voltage from is superposed on a carrier wave, that is, a predetermined RF, and applied to the laser light source 2. Laser light from a laser light source 2 such as a laser diode is projected into space through a through hole formed in the mirror 5 toward the subject 1. In the space between the subject 1 and the laser light source 2,
An obstacle substance 6 that causes scattering and the like exists in a floating state.

【0009】被写体1からの反射光は、ミラー5で反射
されレンズ7を介してイメージインテンシファイヤ管3
に入射されるよう構成される。イメージインテンシファ
イヤ管3は受光面板の内面に光電面31を有し、出力面
であるファイバ光学プレート32の内面には螢光面33
を有し、光電面31と螢光面33の間の真空容器中には
電子増倍用のMCP34が設けられている。そして、螢
光面33の光学像はファイバ光学プレート32およびリ
レーレンズ8を介してTVカメラ9により撮像される。
The reflected light from the subject 1 is reflected by the mirror 5 and passes through the lens 7 to the image intensifier tube 3
Is configured to be incident on. The image intensifier tube 3 has a photocathode 31 on the inner surface of the light-receiving surface plate, and a fluorescent surface 33 on the inner surface of the fiber optic plate 32 which is the output surface.
An MCP 34 for electron multiplication is provided in the vacuum container between the photocathode 31 and the fluorescent surface 33. The optical image on the fluorescent surface 33 is captured by the TV camera 9 via the fiber optical plate 32 and the relay lens 8.

【0010】ここで、イメージインテンシファイヤ管3
の光電面31には増幅器43Bの出力、すなわち正弦波
電圧が与えられ、これによってゲイン変調がなされてい
る。また、正弦波発生回路41からの正弦波電圧は波形
整形回路46で波形整形され、分周および遅延回路47
を経てゲート幅設定回路48に与えられる。そして、ゲ
ート幅設定回路48の出力はMCPゲート駆動回路48
に与えられ、この出力はMCP34に印加されてゲート
動作がされる。
Here, the image intensifier tube 3
The output of the amplifier 43B, that is, a sine wave voltage is applied to the photocathode 31 of, and gain modulation is performed by this. Further, the sine wave voltage from the sine wave generating circuit 41 is waveform shaped by the waveform shaping circuit 46, and the frequency dividing and delay circuit 47
Is given to the gate width setting circuit 48 via The output of the gate width setting circuit 48 is the MCP gate drive circuit 48.
And the output is applied to the MCP 34 to be gated.

【0011】上記実施例の動作を図2のタイミングチャ
ートにより説明する。図2において、正弦波電圧波形
(A)は正弦波発生回路41の出力波形、光強度波形
(B)はレーザ光源2の出力レーザ光の強度波形、波形
(C)はイメージインテンシファイヤ管3の光電面31
に入射する被写体1からの反射光の強度波形を示してい
る。ここで、波形(A)と波形(B)の間の位相差T1
は、位相調整回路42Aによって設定されたものであ
り、波形(B)と(C)の間の位相差T2 は、レーザ光
の空間中の伝播による時間遅れである。
The operation of the above embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG. In FIG. 2, the sine wave voltage waveform (A) is the output waveform of the sine wave generation circuit 41, the light intensity waveform (B) is the intensity waveform of the output laser light of the laser light source 2, and the waveform (C) is the image intensifier tube 3. Photoelectric surface 31
The intensity waveform of the reflected light from the subject 1 that is incident on is shown. Here, the phase difference T 1 between the waveform (A) and the waveform (B)
Is set by the phase adjustment circuit 42A, and the phase difference T 2 between the waveforms (B) and (C) is a time delay due to propagation of the laser light in space.

【0012】円周の波形(D)は光電面31の電圧波形
であり、これは波形(C)つまりイメージインテンシフ
ァイヤ管3への入力光の強度変化と同期している。波形
(E)はMCP34に与えられるゲート電圧であり、ゲ
ート電圧が正になっている期間のみ、MCP34による
光電子増倍がされる。つまり、その前後の期間T3 ,T
4 の期間はシャッタが閉じられたのと同じになるので、
波形(E)のパルス期間のみ、被写体1の情報がイメー
ジとして撮られることになる。なお、波形(E)のパル
ス間隔T5 のタイミングは分周および遅延回路47によ
って調整される。
The waveform (D) on the circumference is the voltage waveform of the photocathode 31, which is synchronized with the waveform (C), that is, the intensity change of the input light to the image intensifier tube 3. A waveform (E) is a gate voltage applied to the MCP 34, and photoelectron multiplication by the MCP 34 is performed only during a period when the gate voltage is positive. That is, the periods T 3 and T before and after that
Since the period of 4 will be the same as when the shutter was closed,
Information of the subject 1 is captured as an image only during the pulse period of the waveform (E). The timing of the pulse interval T 5 of the waveform (E) is adjusted by the frequency dividing and delay circuit 47.

【0013】図2の波形(F)はイメージインテンシフ
ァイヤ管3の螢光面33の電圧波形、つまりTVカメラ
9への光出力波形である。すなわち、波形(E)のよう
にMCP34の電圧が正のとき以外は、螢光面33の光
出力はゼロとなり、MCP34の電圧が正でゲートが開
いているときのみ、螢光面33はイメージを出力する。
このとき、ゲートが開いている期間は、波形(C)に示
す光電面31への入力光強度が単調に減少する期間およ
び光電面31への電圧(波形(D))が単調に減少する
(つまり、ゲインが単調に減少する)期間の両方に対応
しているので、MCP電圧がオンの期間のみの像は一定
の距離範囲の像となり、かつ近い位置は明るく、遠い位
置は暗く濃淡で表示されることになる。
Waveform (F) in FIG. 2 is a voltage waveform on the fluorescent surface 33 of the image intensifier tube 3, that is, an optical output waveform to the TV camera 9. That is, except when the voltage of the MCP 34 is positive as in the waveform (E), the optical output of the fluorescent surface 33 is zero, and the fluorescent surface 33 is an image only when the voltage of the MCP 34 is positive and the gate is open. Is output.
At this time, during the period in which the gate is open, the voltage (waveform (D)) to the photocathode 31 and the period when the input light intensity to the photocathode 31 shown in the waveform (C) monotonously decreases ( That is, since the gain is monotonically decreased), the image only during the period when the MCP voltage is on becomes an image in a certain distance range, and the near position is bright and the far position is dark and shaded. Will be done.

【0014】上記実施例では、イメージインテンシファ
イヤ管3のゲインおよび被写体1からの反射光の強度が
単調減少する期間に、イメージインテンシファイヤ管3
のゲート期間を設定しているが、ゲインおよびイメージ
インテンシファイヤ管3への入射光強度が単調増加する
期間に、イメージインテンシファイヤ管3のゲート期間
を設定してもよい。このようにすると、一定の距離範囲
内にある被写体のうち、近いものが暗く、遠いものが明
るく濃淡表示される。
In the above embodiment, the image intensifier tube 3 is monotonically reduced during the period in which the gain of the image intensifier tube 3 and the intensity of the reflected light from the subject 1 monotonously decrease.
Although the gate period of the image intensifier tube 3 is set, the gate period of the image intensifier tube 3 may be set in a period in which the gain and the intensity of light incident on the image intensifier tube 3 monotonically increase. In this way, among the subjects within a certain distance range, the near one is dark and the far one is bright and light.

【0015】また、ゲインの変調はイメージインテンシ
ファイヤ管3のMCPへの印加電圧を正弦波変調するこ
とで行ない、イメージインテンシファイヤ管3の光電面
31への電圧をオン,オフさせることでゲート動作を行
なわせてもよい。
The gain is modulated by sinusoidally modulating the voltage applied to the MCP of the image intensifier tube 3, and the voltage to the photocathode 31 of the image intensifier tube 3 is turned on and off. A gate operation may be performed.

【0016】さらに、被写体1の反射率の差によるイメ
ージの濃淡差を補正してもよい。すなわち、レーザ光源
2を直流点灯させてイメージインテンシファイヤ管3も
変調動作させないで、被写体1からの反射光をあらかじ
め計測しておく。そして、上述した実施例の計測を行な
うときに、この直流点灯、無変調で計測しておいたデー
タを用いて、正弦波点灯および正弦波変調におけるイメ
ージデータを補正することにより、被写体1の反射率の
差による濃淡の差をキャンセルする。ここで、距離情報
の読み出しをTVカメラ9で行なうものとすれば、画像
メモリを用いて補正用の撮像と計測用の撮像を交互に繰
り返すことにより、ダイナミックに距離情報が得られ
る。
Further, it is possible to correct the difference in shade of the image due to the difference in the reflectance of the subject 1. That is, the laser light source 2 is turned on by direct current, and the image intensifier tube 3 is not modulated, and the reflected light from the subject 1 is measured in advance. Then, when the measurement of the above-described embodiment is performed, the image data in the sine-wave lighting and the sine-wave modulation is corrected by using the data measured without the direct current lighting and the non-modulation, thereby reflecting the subject 1. Cancel the difference in shade due to the difference in rate. Here, if the distance information is read by the TV camera 9, the distance information can be dynamically obtained by alternately repeating the image pickup for correction and the image pickup for measurement using the image memory.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上の通り、本発明では、イメージイン
テンシファイヤ管のゲインを正弦波変調し、同時に被写
体には上記イメージインテンシファイヤ管の変調周波数
と同一または少しずれた周波数で輝度変調されたレーザ
光を照射しているので、距離に応じて濃淡が周期的に繰
り返して変化する情報が得られる。さらに、ゲート手段
の制御により、イメージインテンシファイヤ管のゲイン
変調周期の略1/4以下の周期であってゲインが単調増
加または減少する期間のみイメージインテンシファイヤ
管の出力をオンとすることで、このゲート手段によるレ
ーザレンジゲートにより設定された距離範囲のみ、被写
体の測定結果を濃淡イメージで得ることができる。
As described above, according to the present invention, the gain of the image intensifier tube is sinusoidally modulated, and at the same time, the subject is brightness-modulated at a frequency the same as or slightly deviated from the modulation frequency of the image intensifier tube. Since the laser light is emitted, it is possible to obtain information in which the light and shade changes periodically and repeatedly according to the distance. Further, by controlling the gate means, the output of the image intensifier tube is turned on only during a period of about 1/4 or less of the gain modulation period of the image intensifier tube and the gain monotonously increases or decreases. The measurement result of the subject can be obtained as a grayscale image only in the distance range set by the laser range gate by the gate means.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例のイメージレーザレーダ装置の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of an image laser radar device according to an embodiment.

【図2】実施例の動作を示す波形図。FIG. 2 is a waveform chart showing the operation of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…被写体、2…レーザ光源、3…イメージインテンシ
ファイヤ管、31…光電面、32…ファイバ光学プレー
ト、33…螢光面、34…MCP、41…正弦波発生回
路、42…位相調整回路、43…増幅器、44…DC電
源回路、45…RF重畳回路、46…波形整形回路、4
7…分周および遅延回路、48…ゲート幅設定回路、4
9…MCPゲート駆動回路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Subject, 2 ... Laser light source, 3 ... Image intensifier tube, 31 ... Photoelectric surface, 32 ... Fiber optical plate, 33 ... Fluorescent surface, 34 ... MCP, 41 ... Sine wave generating circuit, 42 ... Phase adjusting circuit , 43 ... Amplifier, 44 ... DC power supply circuit, 45 ... RF superimposing circuit, 46 ... Waveform shaping circuit, 4
7 ... Frequency division and delay circuit, 48 ... Gate width setting circuit, 4
9 ... MCP gate drive circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定周波数で輝度変調された、出射光を
被写体に投射するレーザ光源と、前記被写体からの反射
光を受光して像増強する機能を有し、前記所定周波数で
ゲインが変調されるイメージインテンシファイヤー管
と、このイメージインテンシファイヤー管のゲイン変調
周期の略1/4以下の周期であってゲインが単調に増加
または減少する期間においてのみ前記イメージインテン
シファイヤの出力をオンとするゲート手段とを備えるこ
とを特徴とするイメージレーザレーダ装置。
1. A laser light source for projecting emitted light onto a subject, the intensity of which is modulated at a predetermined frequency, and a function of receiving reflected light from the subject to enhance an image, and gain being modulated at the predetermined frequency. Image intensifier tube and the output of the image intensifier is turned on only during a period of about 1/4 or less of the gain modulation period of the image intensifier tube and the gain monotonously increases or decreases. Image laser radar device.
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CN104457590A (en) * 2014-12-30 2015-03-25 上海电缆研究所 Conductor sag monitoring device based on laser distance measurement and monitoring methods

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