JPH07167954A

JPH07167954A - 距離測定装置

Info

Publication number: JPH07167954A
Application number: JP5342289A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Yoshida; 久吉田; Yasuhiro Ito; 保博伊東
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-12-15
Filing date: 1993-12-15
Publication date: 1995-07-04

Abstract

(57)【要約】【目的】受信電気信号のＳＴＣ機能による利得変化に
伴う位相変化を減少させ、高い測距精度の距離測定装置
を提供する。【構成】放射され測定対象物で反射した光パルスは、
光電子増倍素子７によって受光され、受信信号増幅回路
部９の受信信号増幅率と、光電子増倍素子７のバイアス
電圧とが光パルスがタイミング制御部２からの信号によ
り、放射されてからの時間の関数に従って変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、距離測定装置に関する
ものである。更に詳しくは測距対象物に対して光パルス
を射出し、測距対象物からの反射光を受光するまでの光
パルスの往復時間を計測することにより測距対象物まで
の距離を測定する距離測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、種々の分野で安全性の向上や自動
化を目的として、移動物体に測距装置を搭載して距離情
報を得る要求が増大している。例えば、ロボットや自動
車や電車に測距装置を搭載してこれらの移動物体の衝突
を防止したり、又は工場内で使用される搬送車に測距装
置を搭載して搬送車の停止位置を制御することに用いら
れている。このような距離測定装置としては、レーザ光
源から光パルスを測定対象物へ射出し、測定対象物によ
って反射した光パルスを受光し、測距対象物までの距離
を測定する装置が広く使用されている。これは短時間に
距離を測定できることから特に移動体等の衝突防止用セ
ンサとして使用されることが多い。

【０００３】測定対象物の移動により測定距離が大きく
且つ急速に変化するのに対応して精度を維持する必要が
あり、従来より受信信号増幅回路部に利得制御機能を有
する光パルス受光装置が開示されている。これらは測定
対象物以外の不要物体、すなわち霧・雨・雪・煙・粉塵
当からの反射・散乱信号を計測しない目的で、レーザ光
パルスが発生する時刻（又は時間計測開始時刻）から、
時間の関数によって、受信信号増幅回路部に利得制御機
能を有する構成であった。ここで利得制御機能は、受信
信号増幅回路部に含まれる自動利得制御（ＡＧＣ）回路
が使用されている。一般に広く使用されている利得制御
方法にはＳＴＣ（ＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙＴｉｍｅＣ
ｏｎｔｒｏｌ）がある。これは近距離（レーザ光パルス
が発生する時刻又は時間計測開始時刻から比較的短い時
間に相当する距離）からの強い反射信号に対しては受信
感度を抑制し、遠距離（レーザ光パルスが発生する時刻
又は時間計測開始時刻から比較的長い時間に相当する距
離）になるに従って受信感度を上げていくようにしたも
のである。

【０００４】図４に示すように、従来例においては、演
算制御部１０１からタイミング制御部１０２に指令信号
１５１が出力すると、タイミング制御部１０２はタイミ
ング信号１５２ａを半導体レーザ駆動部１０３に出力
し、パルス信号１５３に駆動されて光源１０４からレー
ザ光パルスが発光する。レーザ光パルスは送信レンズ１
０５を介して測定対象物（不図示）に向かって送信さ
れ、測定対象物で反射したレーザ光パルスは受光素子１
０７に受信される。受光素子１０７はレーザ光パルスを
受信すると、光電変換し受信信号１５４を出力する。受
光素子１０７から出力した受信信号１５４は受信信号増
幅回路部１０９に入力し、増幅され、アナログ受信信号
１５６が出力する。この際受信信号増幅回路部１０９に
入力するタイミング信号１５２ｃのＳＴＣ動作により利
得が増加させられる。次いでＡ／Ｄ変換器１１０にアナ
ログ受信信号１５６が入力すると、Ａ／Ｄ変換器用基準
電圧発生部１１１から入力する基準電圧を基準としてＡ
／Ｄ変換されてディジタル受信信号１６０が出力する。
ディジタル受信信号１６０は受信信号記憶部１１２に出
力され、次いで演算制御部１０１で時間を算出し、更に
その時間から測定対象物までの距離を演算し、測定対象
物までの距離が表示部１１４に表示されるものであっ
た。

【０００５】又例えば、特公平３−１６２６号公報に開
示された技術は、利得可変増幅手段を有し、その利得を
時間の関数として制御し、利得をスイッチで切り換える
ものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来の技術にお
いては、ＳＴＣ機能を受信信号増幅部のみが負担してい
た。このために、利得を変化させることにより測定対象
物からの受信レーザ光パルス信号による受信電気信号の
信号振幅が変化すると共に、その位相は振幅を大きくす
ると遅れる方向に変化してしまう。位相が変化すると受
信電気信号の位相変化に対応した時間計測に誤差が発生
する。時間計測に誤差が発生すると計測した時間に基づ
き演算される距離測定に誤差が発生する。このようにＳ
ＴＣ機能を受信信号増幅部のみが負担することにより発
生する測距値の誤差が避けられないという問題があっ
た。

【０００７】本発明は上記の課題に鑑み、受信電気信号
のＳＴＣ機能による利得変化に伴う位相変化を減少さ
せ、高い測距精度の距離測定装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１に記載の本発明は、発光タイミング信号を出
力するタイミング制御手段と、前記発光タイミング信号
が入力したとき光パルスを放射する発光手段と、前記発
光手段から放射され測定対象物で反射した前記光パルス
を受光して受光信号を出力する光電素子を有する受光手
段と、可変増幅器を有し、可変な受信信号増幅率で前記
受光信号を増幅してアナログ受信信号を出力する受信信
号増幅手段と、参照電圧発生器を有し、設定された参照
電圧で前記アナログ受信信号をディジタル受信信号に変
換するＡ／Ｄ変換手段と、前記光パルスが放射されてか
らの時間を計測する計時手段と、前記計時手段が前記光
パルスが放射されてから受光するまでに計測した時間に
基づき測定対象物までの距離を演算する演算手段とを具
備し、前記可変増幅器は、前記計時手段が計測した前記
光パルスが放射されてからの時間の関数に従って前記受
信信号増幅率を変更して前記アナログ受信信号を増幅す
る距離測定装置において、前記光電素子を増倍率可変な
光電子増倍素子によって構成し、該光電子増倍素子のバ
イアス電圧を前記計時手段が計測した前記光パルスが放
射されてからの時間の関数に従って変化させたものであ
る。

【０００９】前記参照電圧発生器は前記参照電圧を変更
可能な可変参照電圧発生器であり、前記Ａ／Ｄ変換手段
は、前記可変参照電圧発生器が前記計時手段が計測した
前記光パルスが放射されてからの時間の関数に従って変
更した前記参照電圧を参照して前記アナログ受信信号を
前記ディジタル受信信号に変換することが望ましい。

【００１０】又請求項３に記載の本発明は、発光タイミ
ング信号を発光タイミング信号を出力するタイミング
制御手段と、前記発光タイミング信号が入力したとき光
パルスを放射する発光手段と、前記発光手段から放射さ
れ測定対象物で反射した前記光パルスを受光して受光信
号を出力する光電素子を有する受光手段と、可変増幅器
を有し、可変な受信信号増幅率で前記受光信号を増幅し
てアナログ受信信号を出力する受信信号増幅手段と、し
きい値発生手段を有し、前記アナログ受信信号を前記し
きい値発生手段が発生するしきい値と比較する比較手段
と、前記光パルスが放射されてから、前記アナログ受信
信号が前記しきい値を超えるまでの時間を計測する計時
手段と、前記計時手段が前記光パルスが放射されてから
受光するまでに計測した時間に基づき測定対象物までの
距離を演算する演算手段とを具備し、前記可変増幅器
は、前記計時手段が計測した前記光パルスが放射されて
からの時間の関数に従って前記受信信号増幅率を変更し
て前記アナログ受信信号を増幅する距離測定装置におい
て、前記光電素子を増倍率可変な光電子増倍素子によっ
て構成し、該光電子増倍素子のバイアス電圧を前記計時
手段が計測した前記光パルスが放射されてからの時間の
関数に従って変化させたものである。

【００１１】前記しきい値発生手段は、前記しきい値を
変更可能な可変しきい値発生手段であり、前記比較手段
は、前記可変しきい値発生手段が前記計時手段が計測し
た前記光パルスが放射されてからの時間の関数に従って
変更した前記しきい値と前記アナログ受信信号とを比較
することが好ましい。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の発明では、放射され測定対象
物で反射した光パルスは、光電子増倍素子によって受光
され、受信信号増幅手段の受信信号増幅率と、光電子増
倍素子のバイアス電圧とが光パルスが放射されてからの
時間の関数に従って変化する。請求項３に記載の発明で
は、Ａ／Ｄ変換手段の参照電圧又は比較手段用のしきい
値が光パルスが放射されてからの時間の関数に従って変
化する。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例を図１により説明する。演
算制御部１はタイミング制御部２に指令信号５１を出力
するＣＰＵである。タイミング制御部２は指令信号５１
が入力するとタイミング信号５２（５２ａ、５２ｂ、５
２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、５２ｆ）を出力し、又サンプリ
ングクロック信号５８を出力する回路である。半導体レ
ーザ駆動部３はタイミング信号５２ａを受けて、パルス
信号５３を出力し、光源４はパルス信号５３に駆動され
てレーザ光パルスを発光する半導体レーザである。

【００１４】送信レンズ５はレーザ光パルスを所定のビ
ーム拡がり角で測定対象物（不図示）に向けて送信する
光学系、受信レンズ６は測定対象物（不図示）で反射し
たレーザ光パルスを集光し受信する光学系、受光素子７
は受信したレーザ光パルスを印加されたバイアス電圧に
よる増幅率で光電変換し、受信信号５４を出力するＡＰ
Ｄ（アバランシェ・フォト・ダイオード）である。ＡＰ
Ｄバイアス回路８はタイミング信号５２ｂを受け、受光
素子７にタイミング信号５２ｂにより可変のバイアス電
圧を印加して増倍率を可変にするためのバイアス電圧信
号５５を出力する回路である。

【００１５】受信信号増幅回路部９は受信信号５４を受
け、これをタイミング信号５２ｃにより可変の増幅率で
増幅し、利得を増加させてアナログ受信信号５６を出力
する回路、Ａ／Ｄ変換器１０は入力するアナログ受信信
号５６を、タイミング信号５２ｄにより可変な基準電圧
信号５７を出力するＡ／Ｄ変換器用基準電圧発生部１１
から出力する基準電圧信号５７を受けて設定された基準
電圧を基準としてディジタル受信信号６０を受信信号記
憶部１２に出力する回路である。

【００１６】受信信号記憶部１２はディジタル受信信号
６０を受けて、受信信号レベルデータとして記憶する回
路、ゲート回路１３はタイミング制御部２から出力する
サンプリングクロック信号５８が入力し、タイミング信
号５２ｅが入力した瞬間に、Ａ／Ｄ変換器１０及び受信
信号記憶部１２にサンプリングクロック信号５９（５９
ａ、５９ｂ）を出力する回路である。演算制御部１は、
タイミング信号５２ｆが入力した後、順次受信信号記憶
部１２から受信信号レベルデータ信号６１を受けて受信
信号レベルがピークを示すメモリアドレス（＝光走行時
間）から距離を演算し、距離データ信号６２を表示部１
４に出力する。表示部１４は距離データを表示する表示
器である。

【００１７】次に基本測距動作について図３を参照して
説明する。演算制御部１からタイミング制御部２に指令
信号５１が出力すると、タイミング制御部２は図３
（ａ）に立ち上がりエッジとして示したタイミング信号
５２ａを半導体レーザ駆動部３に出力し、パルス信号５
３が駆動されて光源４からレーザ光パルスが発光する
（図３（ｂ））。レーザ光パルスは送信レンズ５を介し
て測定対象物（不図示）に向かって送信される。測定対
象物（不図示）で反射したレーザ光パルスは受信レベル
６を通して受光素子７に受信される。受光素子７はレー
ザ光パルスを受信すると、ＡＰＤバイアス回路８からの
バイアス電圧信号５５に従ったバイアス電圧による増幅
率で光電変換し図３（ｃ）に示す受信信号５４を出力す
る。この際バイアス電圧信号５５はＡＰＤバイアス回路
８に入力するタイミング信号５２ｂの後に詳述するＳＴ
Ｃ動作により変更され、バイアス電圧は図３（ｄ）のよ
うにブレークダウン電圧に近付いている。

【００１８】受光素子７から出力した受信信号５４は受
信信号増幅回路部９に入力し、増幅され、アナログ受信
信号５６が出力する。この際受信信号増幅回路部９の利
得は、タイミング信号５２ｃが入力した時点から開始す
るＳＴＣ動作により図３（ｅ）のように増加させられ
る。

【００１９】次いでＡ／Ｄ変換器１０にアナログ受信信
号５６が入力すると、基準電圧を基準としてＡ／Ｄ変換
されてディジタル受信信号６０が出力する。この際Ａ／
Ｄ変換器用基準電圧発生部１１にタイミング信号５２ｄ
が入力した時点から開始するＳＴＣ動作により基準電圧
は図３（ｆ）に示すように時間経過に従って低下する。

【００２０】ゲート回路１３にはタイミング制御部２か
ら出力するサンプリングクロック信号５８が常に入力し
ており、タイミング信号５２ｅの入力によりゲートが開
く瞬間よりゲート回路１３からサンプリングクロック信
号５９ａ、５９ｂがＡ／Ｄ変換器１０及び受信信号記憶
部１２に出力される。

【００２１】Ａ／Ｄ変換器１０と受信信号記憶部１２と
はそれぞれサンプリングクロック信号５９ａ、５９ｂを
受けて、それぞれＡ／Ｄ変換動作又は受信信号記憶動作
を開始する。なお受信信号記憶部１２では、サンプリン
グクロック信号５９ｂによってアドレスが順次更新され
る動作も同時に行われる。Ａ／Ｄ変換器１０はアナログ
受信信号５６をサンプリングクロック信号５９ａが入力
した時点からサンプリングクロック周期でＡ／Ｄ変換し
てディジタル受信信号６０を受信信号記憶部１２に出力
する。受信信号記憶部１２はディジタル受信信号６０を
受けてサンプリングクロック信号５９ｂが入力した時点
からサンプリングクロック周期でディジタル受信信号６
０を受信信号レベルとして記憶する。

【００２２】ここでＳＴＣ動作について詳述する。タイ
ミング信号５２ａがタイミング制御部２から半導体レー
ザ駆動部３に出力する他に、ＡＰＤバイアス回路８へタ
イミング信号５２ｂ、受信信号増幅回路部９へタイミン
グ信号５２ｃ、及びＡ／Ｄ変換器用基準電圧発生部１１
へタイミング信号５２ｄを出力する。そして、タイミン
グ信号５２ｂ、５２ｃ、５２ｄがそれぞれに入力した時
刻から予め定められた時間特性を有するように、ＡＰＤ
バイアス回路８ではバイアス電圧信号５５によってＡＰ
Ｄのバイアス電圧をブレークダウン電圧に近づけて従っ
て光電変換の増幅率を増加させ、受信信号増幅回路部９
では増幅率を高めて利得を増加させ、Ａ／Ｄ変換器用基
準電圧発生部１１では基準電圧信号５７によってＡ／Ｄ
変換器１０の基準電圧を下げる（図３（ｄ）、（ｅ）、
（ｆ））。従って小さいレベルの受信信号も高分解能で
検出できるようなＳＴＣ機能が動作する。このＳＴＣ機
能の動作で、予め定められた時間特性によって、次の
（ａ）及び（ｂ）の両作用が同時に発生する。（ａ）ＡＰＤバイアス電圧をブレークダウン電圧に近づ
けることによって、ＡＰＤの増倍率が大きくなり、従っ
てＡＰＤの端子間容量が小さくなり、受信周波数帯域が
拡がり、受信信号の位相の遅れは小さくなる。（ｂ）受信信号増幅回路部９での利得を増加さることに
よって、受信信号の位相の遅れは大きくなる。（ａ）と（ｂ）の両者は位相に関する相反する事象であ
るから、両者により位相の変化は極めて小さく抑制さ
れ、位相の変化に伴い発生する受信信号伝達時間の変化
も極めて小さくなり、又は相殺される。

【００２３】さて再び動作について説明する。タイミン
グ制御部２で予め定められた時間が経過すると、タイミ
ング制御部２から図３（ａ）の立ち下がりエッジとして
示したタイミング信号５２′が出力し、信号５２ｅ′に
よりゲート回路１３が閉じ（図３（ｇ））、ゲート回路
１３からはサンプリングクロック信号５９の出力は停止
し、Ａ／Ｄ変換器１０でのＡ／Ｄ変換動作及び受信信号
記憶部１２での記憶動作は終了する。

【００２４】一方、このタイミング信号５２′の出力に
より、信号５２ｂ′でＡＰＤバイアス電圧をブレークダ
ウン電圧に近づける動作、信号５２ｃ′で受信信号増幅
回路部９での利得を増加さる動作、信号５２ｄ′でＡ／
Ｄ変換器用基準電圧発生部１１でのＡ／Ｄ変換器１０の
基準電圧を下げる動作、即ち一連のＳＴＣ機能動作が終
了する。なお、今回のタイミング信号５２′の出力によ
る信号５２ａ′は半導体レーザ駆動部３に何の影響もな
い。

【００２５】又演算制御部１はタイミング信号５２ｆの
出力による信号５２ｆ′を受けて、受信信号記憶部１２
からサンプリングクロック信号５９をトリガとして記憶
された一連の受信信号レベルデータとそのアドレスを受
信信号レベル信号６１として受け、受け取った受信信号
レベルデータから測定対象物を判断し、又判断された受
信信号レベルデータを与えるアドレスから時間を算出
し、更にその時間から測定対象物までの距離を演算す
る。

【００２６】演算制御部１は演算された距離を距離デー
タ信号６２として表示部１４に出力する。表示部１４は
測定対象物までの距離を表示する。以下、上記の一連の
動作を一定周期ごとに繰り返す。

【００２７】上述した基本測距動作において、受信信号
の伝達時間の変化が極めて小さくなるため、受信信号記
憶部１２で記憶された受信信号波形データとそのアドレ
スから算出された時間の正確さが増大し、高精度の距離
測定が可能となる。

【００２８】尚、本実施例においてＡ／Ｄ変換器用基準
電圧発生部１１から出力する基準電圧を固定しても、受
信信号増幅回路部９から出力するアナログ受信信号５６
と、受光素子７から出力する受信信号５４の両者がタイ
ミング信号５２ｂ、５２ｃにより変更されるので問題な
い。

【００２９】次に本発明の他の実施例を図２により説明
する。一実施例と同一又は類似の点の説明は詳述を省略
する。演算制御部１は時間計測回路部２１に指令信号５
１を出力するＣＰＵである。時間計測回路部２１は指令
信号５１が入力するとタイミング信号５２（５２ａ、５
２ｂ、５２ｃ、５２ｇ）を出力する回路である。半導体
レーザ駆動部３はタイミング信号５２ａを受けて、パル
ス信号５３を出力し、光源４はパルス信号５３に駆動さ
れてレーザ光パルスを発光する半導体レーザである。

【００３０】送信レンズ５はレーザ光パルスを所定ビー
ム拡がり角度で測定対象物（不図示）に向けて送信する
光学系、受信レンズ６は測定対象物（不図示）で反射し
たレーザ光パルスを集光し受信する光学系、受光素子７
は受信したレーザ光パルスを印加されたバイアス電圧に
よる増幅率で光電変換し、受信信号５４を出力するＡＰ
Ｄ（アバランシェ・フォト・ダイオード）である。ＡＰ
Ｄバイアス回路８はタイミング信号５２ｂを受け、受光
素子７にタイミング信号５２ｂにより可変のバイアス電
圧を印加して増倍率を可変にするためのバイアス電圧信
号５５を出力する回路である。

【００３１】受信信号増幅回路部９は、受信信号５４を
受け、これをタイミング信号５２ｃにより可変の増幅率
で増幅し、利得を増加させてアナログ受信信号５６を出
力する回路である。

【００３２】比較器２２は入力するアナログ受信信号５
６を、タイミング信号５２ｇにより可変なしきい値信号
７１を出力する比較器用しきい値発生部２３から出力す
るしきい値信号７１を受けて、設定されたしきい値と比
較して其を超える入力があったとき受信信号検知信号７
２を時間計測回路部２１に出力する回路である。時間計
測回路部２１は受信信号検知信号７２を受けて、時間を
計測し、得られた時間データを時間データ信号７３とし
て演算制御部１に出力する回路、演算制御部１は時間デ
ータ信号７３を受けて距離を演算し、距離データ信号６
２を表示部１４に出力する。表示部１４は距離データを
表示する表示器である。

【００３３】次に基本測距動作について説明する。演算
制御部１から時間計測回路部２１に指令信号５１が入力
するとタイミング信号５２ａが半導体レーザ駆動部３に
出力し、パルス信号５３が駆動されて光源４からレーザ
光パルスが発光する。レーザ光パルスは送信レンズ５を
介して測定対象物（不図示）に向かって送信される。

【００３４】測定対象物（不図示）で反射したレーザ光
パルスは受信レンズ６を通して受光素子７に受信され
る。受光素子７はレーザ光パルスを受信すると、ＡＰＤ
バイアス回路８からのバイアス電圧信号５５に従ったバ
イアス電圧による増幅率でで光電変換し受信信号５４を
出力する。この際バイアス電圧信号５５はＡＰＤバイア
ス回路８に入力するタイミング信号５２ｂの後に詳述す
るＳＴＣ動作により変更され、バイアス電圧はブレーク
ダウン電圧に近づくように変化する（図３（ｄ））。

【００３５】受光素子７から出力した受信信号５４は受
信信号増幅回路部９に入力し、増幅され、アナログ受信
信号５６が出力する。この際受信信号増幅回路部９に入
力するタイミング信号５２ｃのＳＴＣ動作により利得が
増加させられる（図３（ｅ）。

【００３６】次いで比較器２２にアナログ受信信号５６
が入力すると、比較器用しきい値発生部２３からのしき
い値信号７１により設定されたしきい値と比較して、ア
ナログ受信信号５６が初めてしきい値信号７１を超えた
とき受信信号検知信号７２を出力する。この際比較器用
しきい値発生部２３に入力するタイミング信号５２ｇの
ＳＴＣ動作によりしきい値は引き下げられる（図３
（ｈ）。

【００３７】タイミング信号５２ａの出力と同時に受信
信号検知信号７２は時間計測回路部２１に入力可能とな
り、時間計測が開始される。得られた時間データは時間
データ信号７３として演算制御部１に入力し、演算制御
部１で距離が演算され、距離データが表示部１４に表示
される。

【００３８】ここでＳＴＣ動作について詳述する。タイ
ミング信号５２ａがタイミング制御部２から半導体レー
ザ駆動部３に出力する他に、ＡＰＤバイアス回路８へタ
イミング信号５２ｂ、受信信号増幅回路部９へタイミン
グ信号５２ｃ及び比較器用しきい値発生部２３へタイミ
ング信号５２ｇを出力する。そして、タイミング信号５
２ｂ、５２ｃ、５２ｄがそれぞれに入力した時刻から予
め定められた時間特性を有するように、ＡＰＤバイアス
回路８ではバイアス電圧信号５５によってＡＰＤのバイ
アス電圧をブレークダウン電圧に近づけ、従って光電変
換の増幅率を増加させ、受信信号増幅回路部９では増幅
率を高めて利得を増加させ、比較器用しきい値発生部２
３ではしきい値信号７１によってしきい値を下げる（図
３（ｄ）、（ｅ）、（ｈ））。したがって、小さいレン
ズの受信信号でも検知できるようなＳＴＣ機能が動作す
る。このＳＴＣ機能の動作で、ＡＰＤのバイアス電圧を
ブレークダウン電圧に近づけ、且つ受信信号増幅回路部
９では増幅率を高めて利得を増加させることにより、位
相の変化に伴い発生する受信信号伝達時間の変化も極め
て小さくなり、又は相殺される。

【００３９】さて再び動作について説明する。タイミン
グ制御部２で予め定められた時間が経過すると、タイミ
ング制御部２からタイミング信号５２ｂ′、５２ｃ′、
５２ｇ′が出力し、ＡＰＤバイアス電圧をブレークダウ
ン電圧に近づける動作、受信信号増幅回路部９での利得
を増加さる動作、比較器用しきい値発生部２３でのしき
い値を下げる動作、即ち一連のＳＴＣ機能動作が終了す
る。なお、今回のタイミング信号５２ｂ′、５２ｃ′、
５２ｇ′の出力は半導体レーザ駆動部３に何の影響もな
い。

【００４０】又演算制御部１は指令信号５１を出力する
時点から時間データ信号７３の入力を待つ状態となり、
時間データ信号７３の入力により、その時間から測定対
象物までの距離を演算する。以下、上記の一連の動作を
一定周期ごとに繰り返す。

【００４１】上述した基本測距動作において、受信信号
の伝達時間の変化が極めて小さくなるため、時間計測回
路部２１で計測された時間の正確さが増大し、高精度の
距離測定が可能となる。

【００４２】尚、本実施例において比較器用しきい値発
生部２３から出力するしきい値を固定しても、受信信号
増幅回路部９から出力するアナログ受信信号５６と、受
光素子７から出力する受信信号５４の両者がタイミング
信号５２ｂ、５２ｃにより変更されるので問題ない。

【００４３】

【発明の効果】本発明の距離測定装置により、放射され
測定対象物で反射した光パルスは、光電子増倍素子によ
って受光され、受信信号増幅手段の受信信号増幅率と、
光電子増倍素子のバイアス電圧による増幅率と、併せ
て、Ａ／Ｄ変換手段の参照電圧又は比較手段用のしきい
値のいずれかが光パルスが放射されてからの時間の関数
に従ってＳＴＣ動作により変更される。受信信号増幅手
段の受信信号増幅率の変更による位相の変化と、光電子
増倍素子のバイアス電圧の変更による位相の変化とが互
いに反対の方向の変化であり、合成した位相の変化は減
少し、又は相殺されることにより、受信電気信号のＳＴ
Ｃ機能による利得変化に伴う位相変化は減少し、高い測
距精度の距離測定装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図。

【図２】本発明の他の実施例のブロック図。

【図３】本発明の各実施例における動作のタイムチャー
ト。

【図４】従来例のブロック図。

【符号の説明】

１・・・・演算制御部２・・・・タイミング制御部３・・・・半導体レーザ駆動部４・・・・光源５・・・・送信レンズ６・・・・受信レンズ７・・・・受光素子８・・・・ＡＰＤバイアス回路９・・・・受信信号増幅回路部１０・・・・Ａ／Ｄ変換器１１・・・・Ａ／Ｄ変換器用基準電圧発生部１２・・・・受信信号記憶部１３・・・・ゲート回路１４・・・・表示部２２・・・・比較器２３・・・・比較器用しきい値発生部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光タイミング信号を出力するタイミング
制御手段と、前記発光タイミング信号が入力したとき光
パルスを放射する発光手段と、前記発光手段から放射さ
れ測定対象物で反射した前記光パルスを受光して受光信
号を出力する光電素子を有する受光手段と、可変増幅器
を有し、可変な受信信号増幅率で前記受光信号を増幅し
てアナログ受信信号を出力する受信信号増幅手段と、参
照電圧発生器を有し、設定された参照電圧で前記アナロ
グ受信信号をディジタル受信信号に変換するＡ／Ｄ変換
手段と、前記光パルスが放射されてからの時間を計測す
る計時手段と、前記計時手段が前記光パルスが放射され
てから受光するまでに計測した時間に基づき測定対象物
までの距離を演算する演算手段とを具備し、前記可変増
幅器は、前記計時手段が計測した前記光パルスが放射さ
れてからの時間の関数に従って前記受信信号増幅率を変
更して前記アナログ受信信号を増幅する距離測定装置に
おいて、前記光電素子を増倍率可変な光電子増倍素子に
よって構成し、該光電子増倍素子のバイアス電圧を前記
計時手段が計測した前記光パルスが放射されてからの時
間の関数に従って変化させたことを特徴とする距離測定
装置。
【請求項２】前記参照電圧発生器は前記参照電圧を変更
可能な可変参照電圧発生器であり、前記Ａ／Ｄ変換手段
は、前記可変参照電圧発生器が前記計時手段が計測した
前記光パルスが放射されてからの時間の関数に従って変
更した前記参照電圧を参照して前記アナログ受信信号を
前記ディジタル受信信号に変換することを特徴とする請
求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】発光タイミング信号を出力するタイミング
制御手段と、前記発光タイミング信号が入力したとき光
パルスを放射する発光手段と、前記発光手段から放射さ
れ測定対象物で反射した前記光パルスを受光して受光信
号を出力する光電素子を有する受光手段と、可変増幅器
を有し、可変な受信信号増幅率で前記受光信号を増幅し
てアナログ受信信号を出力する受信信号増幅手段と、し
きい値発生手段を有し、前記アナログ受信信号を前記し
きい値発生手段が発生するしきい値と比較する比較手段
と、前記光パルスが放射されてから、前記アナログ受信
信号が前記しきい値を超えるまでの時間を計測する計時
手段と、前記計時手段が前記光パルスが放射されてから
受光するまでに計測した時間に基づき測定対象物までの
距離を演算する演算手段とを具備し、前記可変増幅器
は、前記計時手段が計測した前記光パルスが放射されて
からの時間の関数に従って前記受信信号増幅率を変更し
て前記アナログ受信信号を増幅する距離測定装置におい
て、前記光電素子を増倍率可変な光電子増倍素子によっ
て構成し、該光電子増倍素子のバイアス電圧を前記計時
手段が計測した前記光パルスが放射されてからの時間の
関数に従って変化させたことを特徴とする距離測定装
置。
【請求項４】前記しきい値発生手段は、前記しきい値を
変更可能な可変しきい値発生手段であり、前記比較手段
は、前記可変しきい値発生手段が前記計時手段が計測し
た前記光パルスが放射されてからの時間の関数に従って
変更した前記しきい値と前記アナログ受信信号とを比較
することを特徴とする請求項３に記載の距離測定装置。