JPH0921871A - 半導体レーザ距離測定装置 - Google Patents
半導体レーザ距離測定装置Info
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- JPH0921871A JPH0921871A JP17077895A JP17077895A JPH0921871A JP H0921871 A JPH0921871 A JP H0921871A JP 17077895 A JP17077895 A JP 17077895A JP 17077895 A JP17077895 A JP 17077895A JP H0921871 A JPH0921871 A JP H0921871A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザを用いた距離測定装置に関し、
粗測定と精測定を同時に行い、高精度、短時間で長距離
での測定を可能にする。 【解決手段】 クロック発生部１からの基準パルス１５
とパルス生成部２からのパルス信号１６とをＡＮＤ演算
器３に入力し、投光信号１７を出力し、レーザ駆動部４
とパルス半導体レーザ５で物体に投光し、その反射を受
光素子８、増幅器９で受信し、位相検出器１１と受光タ
イミング検出部１０へ出力する。精測定では位相検出器
１１で基準パルス１５との位相差を、粗測定では時間計
測部１２でパルス信号１６との時間差を、同時に測定
し、両出力２０，２１を演算部１３で演算して距離を算
出し、表示部１４へ表示するので高精度、短時間、かつ
大出力で半導体レーザにより長距離の測定を可能にす
る。
粗測定と精測定を同時に行い、高精度、短時間で長距離
での測定を可能にする。 【解決手段】 クロック発生部１からの基準パルス１５
とパルス生成部２からのパルス信号１６とをＡＮＤ演算
器３に入力し、投光信号１７を出力し、レーザ駆動部４
とパルス半導体レーザ５で物体に投光し、その反射を受
光素子８、増幅器９で受信し、位相検出器１１と受光タ
イミング検出部１０へ出力する。精測定では位相検出器
１１で基準パルス１５との位相差を、粗測定では時間計
測部１２でパルス信号１６との時間差を、同時に測定
し、両出力２０，２１を演算部１３で演算して距離を算
出し、表示部１４へ表示するので高精度、短時間、かつ
大出力で半導体レーザにより長距離の測定を可能にす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザを用い
た距離の測定に適用され、特に測距範囲が１０cm以上の
長距離を高精度で測定できる半導体レーザ距離測定装置
に関する。
た距離の測定に適用され、特に測距範囲が１０cm以上の
長距離を高精度で測定できる半導体レーザ距離測定装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体レーザを用いた距離測定の
方法としては、（ａ）単一パルス光を用いて、発光して
から物体に反射して返ってくるまでの飛行時間を計測す
る方法（飛行時間計測方式）、（ｂ）単一周波数の変調
光を用いて、発光してから物体に反射して返ってくる間
の位相差を検知する方法（位相差検知方式）が用いられ
ている。
方法としては、（ａ）単一パルス光を用いて、発光して
から物体に反射して返ってくるまでの飛行時間を計測す
る方法（飛行時間計測方式）、（ｂ）単一周波数の変調
光を用いて、発光してから物体に反射して返ってくる間
の位相差を検知する方法（位相差検知方式）が用いられ
ている。
【０００３】図８はこのような従来の半導体レーザを用
いた距離計測方式の構成を示す図であり、発光信号４０
でドライバ４２を駆動し、半導体レーザ４３からレーザ
光を発し、光学系４４を通して距離Ｌにある物体３７に
照射する。物体３７より反射したレーザ光は受光系４５
で集光して受光素子４６で受光し、アンプ４７で増幅さ
れて受光信号４８となる。
いた距離計測方式の構成を示す図であり、発光信号４０
でドライバ４２を駆動し、半導体レーザ４３からレーザ
光を発し、光学系４４を通して距離Ｌにある物体３７に
照射する。物体３７より反射したレーザ光は受光系４５
で集光して受光素子４６で受光し、アンプ４７で増幅さ
れて受光信号４８となる。
【０００４】図９（ａ）はこのような距離測定の方法の
１つとして前述した飛行時間計測方式の計測原理を示
し、前述の発光信号４０と受光信号４８が物体３７から
反射して返ってくるまでの時間Δｔを測定し、距離を；
Ｌ＝（Ｃ／２）×Δｔとして求める。但し、Ｃは光速で
ある。
１つとして前述した飛行時間計測方式の計測原理を示
し、前述の発光信号４０と受光信号４８が物体３７から
反射して返ってくるまでの時間Δｔを測定し、距離を；
Ｌ＝（Ｃ／２）×Δｔとして求める。但し、Ｃは光速で
ある。
【０００５】図９（ｂ）は前述の位相差検出方式の原理
を示し、発光信号４０としては周波数ｆ1 のパルス列で
あり、受光信号４８はこのパルス列が物体３７に反射し
て返ってくると位相差θが生ずるので、距離を；Ｌ＝
（Ｃ／２ｆ1 ）×（θ／２π）として求める。但し、Ｃ
は光速である。
を示し、発光信号４０としては周波数ｆ1 のパルス列で
あり、受光信号４８はこのパルス列が物体３７に反射し
て返ってくると位相差θが生ずるので、距離を；Ｌ＝
（Ｃ／２ｆ1 ）×（θ／２π）として求める。但し、Ｃ
は光速である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来の図９
（ａ）に示す飛行時間計測方式では、パルス半導体レー
ザを使用することにより高出力が得られ、長距離の測距
が可能である。しかしながら、１cmの精度を得るために
は数１００ｐｓの時間分解能が必要となるが、高分解能
の時間計測カウンタ及び短発光パルス生成の実現性及び
受光レベル変化による受光タイミング検出時間ずれの誤
差により、高精度化が困難である。現状、携行型のもの
では精度５cm程度のものが製品化されている。
（ａ）に示す飛行時間計測方式では、パルス半導体レー
ザを使用することにより高出力が得られ、長距離の測距
が可能である。しかしながら、１cmの精度を得るために
は数１００ｐｓの時間分解能が必要となるが、高分解能
の時間計測カウンタ及び短発光パルス生成の実現性及び
受光レベル変化による受光タイミング検出時間ずれの誤
差により、高精度化が困難である。現状、携行型のもの
では精度５cm程度のものが製品化されている。
【０００７】図９（ｂ）で説明の位相差検出方式では、
位相検出器を使用することにより高精度の測距が可能で
ある。現状では測量用として精度５mm程度のものが製品
化されている。しかしながら、ＣＷ半導体レーザを使用
するために低出力であり、長距離の測距が困難であり、
反射板を目標物とする場合が多い。
位相検出器を使用することにより高精度の測距が可能で
ある。現状では測量用として精度５mm程度のものが製品
化されている。しかしながら、ＣＷ半導体レーザを使用
するために低出力であり、長距離の測距が困難であり、
反射板を目標物とする場合が多い。
【０００８】また、この位相差検出方式では位相が２π
ずれると同位相となるため０〜２πに相当する距離しか
計測できず、長距離の測距を行うためには、２種以上の
周波数に対して位相差を検出し、演算する必要があるた
め、１回の距離出力に対して、数回の計測が必要であり
時間がかかるという問題がある。
ずれると同位相となるため０〜２πに相当する距離しか
計測できず、長距離の測距を行うためには、２種以上の
周波数に対して位相差を検出し、演算する必要があるた
め、１回の距離出力に対して、数回の計測が必要であり
時間がかかるという問題がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために、クロック発生部、パルス生成部、
駆動部、パルス半導体レーザ装置、受光部、受光部から
の信号により精測位相信号を出力する位相検出部、同じ
く受光部からの信号より粗測時間信号を出力する時間計
測部、これら精測位相信号及び粗測時間信号を入力し、
距離を算出する演算部及び表示部からなることを特徴と
する。
題を解決するために、クロック発生部、パルス生成部、
駆動部、パルス半導体レーザ装置、受光部、受光部から
の信号により精測位相信号を出力する位相検出部、同じ
く受光部からの信号より粗測時間信号を出力する時間計
測部、これら精測位相信号及び粗測時間信号を入力し、
距離を算出する演算部及び表示部からなることを特徴と
する。
【００１０】即ち、本発明は、基準信号となるクロック
パルスを発生するクロック発生部と、出力パルスを発生
するパルス生成部と、同パルス生成部からの出力パルス
の間で前記クロックパルスを出力させて投光信号とする
駆動部と、同駆動部からの投光信号で物体に向けてパル
スレーザ光を発するパルス半導体レーザ装置と、同パル
ス半導体レーザ装置から発し、前記物体から反射するパ
ルスレーザ光を受光する受光部と、同受光部からの受光
信号を入力し、前記クロックパルスとの位相差を検出
し、精測位相信号を出力する位相検出部と、前記受光部
からの受光信号を入力し、前記出力パルス生成部からの
出力パルス信号と比較し、それとの時間差を求め、粗測
時間信号を出力する時間計測部と、前記位相検出部から
の精測位相信号及び前記時間計測部からの粗測時間信号
を入力し、精測距離及び粗測距離を求めると共に、これ
らの値に基づいて前記物体までの距離を算出する演算部
と、同演算部の出力を受け、これを表示する表示部とを
具備してなることを特徴とする半導体レーザ距離測定装
置を提供する。
パルスを発生するクロック発生部と、出力パルスを発生
するパルス生成部と、同パルス生成部からの出力パルス
の間で前記クロックパルスを出力させて投光信号とする
駆動部と、同駆動部からの投光信号で物体に向けてパル
スレーザ光を発するパルス半導体レーザ装置と、同パル
ス半導体レーザ装置から発し、前記物体から反射するパ
ルスレーザ光を受光する受光部と、同受光部からの受光
信号を入力し、前記クロックパルスとの位相差を検出
し、精測位相信号を出力する位相検出部と、前記受光部
からの受光信号を入力し、前記出力パルス生成部からの
出力パルス信号と比較し、それとの時間差を求め、粗測
時間信号を出力する時間計測部と、前記位相検出部から
の精測位相信号及び前記時間計測部からの粗測時間信号
を入力し、精測距離及び粗測距離を求めると共に、これ
らの値に基づいて前記物体までの距離を算出する演算部
と、同演算部の出力を受け、これを表示する表示部とを
具備してなることを特徴とする半導体レーザ距離測定装
置を提供する。
【００１１】本発明はこのような手段により次のような
作用を奏する。クロック発生部からは基準信号となるク
ロックパルスが発しており、まず、パルス生成部が出力
パルスを発すると駆動部がこの出力パルス幅の間でクロ
ックパルスを出力させる投光信号を出力する。パルス半
導体レーザ装置はこの駆動部の投光信号を受け、物体に
対してパルスレーザ光を発する。
作用を奏する。クロック発生部からは基準信号となるク
ロックパルスが発しており、まず、パルス生成部が出力
パルスを発すると駆動部がこの出力パルス幅の間でクロ
ックパルスを出力させる投光信号を出力する。パルス半
導体レーザ装置はこの駆動部の投光信号を受け、物体に
対してパルスレーザ光を発する。
【００１２】物体から反射し、戻ってくるパルスレーザ
光は受光部で受光され、位相検出部と時間計測部に受光
信号を出力する。この受光信号により位相検出部では受
光信号とクロックパルスとを比較し、位相を計測するこ
とにより、精測位相信号を出力し、位相差検出方式と同
等の精度の距離計測を可能とする。同時に時間計測部で
は受光信号と出力パルス信号とを比較し、その時間を計
測することにより粗測時間信号を出力し、おおまかな距
離計測を可能とする。
光は受光部で受光され、位相検出部と時間計測部に受光
信号を出力する。この受光信号により位相検出部では受
光信号とクロックパルスとを比較し、位相を計測するこ
とにより、精測位相信号を出力し、位相差検出方式と同
等の精度の距離計測を可能とする。同時に時間計測部で
は受光信号と出力パルス信号とを比較し、その時間を計
測することにより粗測時間信号を出力し、おおまかな距
離計測を可能とする。
【００１３】これら精測位相信号と粗測時間信号とを演
算部に入力し、演算部では、光速、周波数により精測距
離及び粗測距離を算出し、これらの精測距離の結果と粗
測距離の結果を演算することにより物体の距離を距離に
制限なく位相差検出方式と同等の精度で計測可能とな
る。これらの距離情報は必要に応じて表示部に表示され
る。
算部に入力し、演算部では、光速、周波数により精測距
離及び粗測距離を算出し、これらの精測距離の結果と粗
測距離の結果を演算することにより物体の距離を距離に
制限なく位相差検出方式と同等の精度で計測可能とな
る。これらの距離情報は必要に応じて表示部に表示され
る。
【００１４】また、粗測と精測は１回の発光で同時に処
理できるため、計測時間が短い。さらに高出力のパルス
半導体レーザ装置を使用することにより長距離の距離計
測が可能である。
理できるため、計測時間が短い。さらに高出力のパルス
半導体レーザ装置を使用することにより長距離の距離計
測が可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係る半導体レーザ距離測定装置の構成を示
すブロック図である。図において、１はクロックパルス
を発生するクロック発生部、２はクロック発生部１から
の基準信号１５を受け、パルス信号１６を発生するパル
ス生成部、３は基準信号１５とパルス生成部２からのパ
ルス信号１６とを入力し、投光信号１７を出力するＡＮ
Ｄ演算器、４はこの投光信号１７によりパルス半導体レ
ーザ５を駆動するレーザ駆動部、５は前述のパルスレー
ザ光を発するパルス半導体レーザ、６は物体にレーザ光
を投光する投光光学系である。
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係る半導体レーザ距離測定装置の構成を示
すブロック図である。図において、１はクロックパルス
を発生するクロック発生部、２はクロック発生部１から
の基準信号１５を受け、パルス信号１６を発生するパル
ス生成部、３は基準信号１５とパルス生成部２からのパ
ルス信号１６とを入力し、投光信号１７を出力するＡＮ
Ｄ演算器、４はこの投光信号１７によりパルス半導体レ
ーザ５を駆動するレーザ駆動部、５は前述のパルスレー
ザ光を発するパルス半導体レーザ、６は物体にレーザ光
を投光する投光光学系である。
【００１６】７は物体より反射して戻ってくるパルスレ
ーザ光を受ける受光光学系、８は受光素子、９は増幅
器、１０は受光タイミング検出部、１１は増幅器９で増
幅された受光信号１８と基準信号１５とを入力し、位相
差を検出する位相検出部、１２は受光タイミング検出部
１０からの受光タイミング信号１９とパルス生成部２か
らのパルス信号１６とを入力し、時間差を計測する時間
計測部、１３は位相検出部１１からの精測位相出力２０
と時間計測部１２からの粗測時間出力２１とを入力し、
距離を演算する演算部、１４は演算部１３からの測距出
力２２を受け、これを表示する表示部である。
ーザ光を受ける受光光学系、８は受光素子、９は増幅
器、１０は受光タイミング検出部、１１は増幅器９で増
幅された受光信号１８と基準信号１５とを入力し、位相
差を検出する位相検出部、１２は受光タイミング検出部
１０からの受光タイミング信号１９とパルス生成部２か
らのパルス信号１６とを入力し、時間差を計測する時間
計測部、１３は位相検出部１１からの精測位相出力２０
と時間計測部１２からの粗測時間出力２１とを入力し、
距離を演算する演算部、１４は演算部１３からの測距出
力２２を受け、これを表示する表示部である。
【００１７】図２は図１に示す距離測定装置における各
信号とそれらのタイミングを示す波形図であり、（ａ）
はクロック発生部１の発生する基準信号１５を、（ｂ）
はパルス生成部２が発生し、パルス幅２４を有するパル
ス信号１６を、（ｃ）は基準信号１５とパルス信号１６
とによりＡＮＤ演算器３が出力する投光信号１７を、
（ｄ）は受光素子８で受光し、増幅器９で増幅された受
光信号１８と基準信号１５との位相差θを、（ｅ）は受
光タイミング検出部１０で検出された受光タイミング信
号１９とパルス信号１６からの時間おくれΔｔ２６とを
それぞれ示す。
信号とそれらのタイミングを示す波形図であり、（ａ）
はクロック発生部１の発生する基準信号１５を、（ｂ）
はパルス生成部２が発生し、パルス幅２４を有するパル
ス信号１６を、（ｃ）は基準信号１５とパルス信号１６
とによりＡＮＤ演算器３が出力する投光信号１７を、
（ｄ）は受光素子８で受光し、増幅器９で増幅された受
光信号１８と基準信号１５との位相差θを、（ｅ）は受
光タイミング検出部１０で検出された受光タイミング信
号１９とパルス信号１６からの時間おくれΔｔ２６とを
それぞれ示す。
【００１８】このような距離測定装置において、クロッ
ク発生部１より周波数ｆ1 の基準信号１５が出力され、
この基準信号１５とパルス生成部２より出力されたパル
ス信号１６とがＡＮＤ演算器３に入力し、ここでＡＮＤ
演算が行われ、投光信号１７が生成される。この投光信
号１７は図２（ｂ），（ｃ）に示すように基準信号１５
のパルスのうちパルス信号１６のパルス幅２４の間だけ
パルスを発生させる。この投光信号１７でレーザ駆動部
４を駆動し、パルス半導体レーザ５からレーザ光を発す
る。
ク発生部１より周波数ｆ1 の基準信号１５が出力され、
この基準信号１５とパルス生成部２より出力されたパル
ス信号１６とがＡＮＤ演算器３に入力し、ここでＡＮＤ
演算が行われ、投光信号１７が生成される。この投光信
号１７は図２（ｂ），（ｃ）に示すように基準信号１５
のパルスのうちパルス信号１６のパルス幅２４の間だけ
パルスを発生させる。この投光信号１７でレーザ駆動部
４を駆動し、パルス半導体レーザ５からレーザ光を発す
る。
【００１９】パルス半導体レーザ５からの光は投光光学
系６を通して物体に反射し、受光光学系７で集光して受
光素子８に入射した後、増幅器９により受光信号１８と
なる。
系６を通して物体に反射し、受光光学系７で集光して受
光素子８に入射した後、増幅器９により受光信号１８と
なる。
【００２０】受光信号１８を受け、距離を求める場合
に、まず、精測方法について説明を行う。受光信号１８
は位相検出部１１により基準信号１５と位相比較され
る。図３に位相検出部１１の内部構成を示す。
に、まず、精測方法について説明を行う。受光信号１８
は位相検出部１１により基準信号１５と位相比較され
る。図３に位相検出部１１の内部構成を示す。
【００２１】図３において、基準信号１５をｓｉｎ（２
πｆ1 ｔ）と表したとき、受光信号１８はｓｉｎ（２π
ｆ1 −θ）と表される。これらの信号１５と１８を入力
した乗算器２７の出力はｃｏｓ（４πｆ1 ｔ−θ）とｃ
ｏｓθの成分からなる。この出力を積分器２８により積
分するとｃｏｓθが精測位相出力２０として出力され
る。これを演算部１３において逆変換することによりθ
が求まり、次の（１）式に示す位相差θと距離Ｒ1 の関
係により精測距離Ｒ1 が求められる。
πｆ1 ｔ）と表したとき、受光信号１８はｓｉｎ（２π
ｆ1 −θ）と表される。これらの信号１５と１８を入力
した乗算器２７の出力はｃｏｓ（４πｆ1 ｔ−θ）とｃ
ｏｓθの成分からなる。この出力を積分器２８により積
分するとｃｏｓθが精測位相出力２０として出力され
る。これを演算部１３において逆変換することによりθ
が求まり、次の（１）式に示す位相差θと距離Ｒ1 の関
係により精測距離Ｒ1 が求められる。
【００２２】
【数１】
【００２３】ここで、ｄ1 は光学系及び回路における位
相遅れに対する距離補正値であり、あらかじめ距離が既
知の物体を計測又はミラー等により投光した光を直接受
光することにより求められる。
相遅れに対する距離補正値であり、あらかじめ距離が既
知の物体を計測又はミラー等により投光した光を直接受
光することにより求められる。
【００２４】次に、粗測方法について説明を行う。受光
信号１８は受光タイミング検出部１０に入力され、受光
タイミングが検出される。図４，図５，図６に受光タイ
ミング検出部１０の代表的な構成を示す。
信号１８は受光タイミング検出部１０に入力され、受光
タイミングが検出される。図４，図５，図６に受光タイ
ミング検出部１０の代表的な構成を示す。
【００２５】図４は（ａ）に示すようにコンパレータ２
９、ラッチ３０、リセット信号３３で受光信号１８の立
上り時間を計測し、（ｂ）に示すように受光タイミング
信号１９を出力する（方法１）。
９、ラッチ３０、リセット信号３３で受光信号１８の立
上り時間を計測し、（ｂ）に示すように受光タイミング
信号１９を出力する（方法１）。
【００２６】図５は（ａ）に示すように、受光信号１８
を検波器３１で検波し、検波信号３２を出力し、これを
コンパレータ２９で比較し、ラッチ３０、リセット信号
３３とでしきい値を超えると受光タイミング信号１９を
出力する。この方法は（ｂ）に示すように、受光信号１
８の検波信号３２と所定のしきい値３５とを比較し、時
間おくれΔｔ′３６を求め、この時間Δｔ′で受光タイ
ミング信号１９を出力する（方法２）。
を検波器３１で検波し、検波信号３２を出力し、これを
コンパレータ２９で比較し、ラッチ３０、リセット信号
３３とでしきい値を超えると受光タイミング信号１９を
出力する。この方法は（ｂ）に示すように、受光信号１
８の検波信号３２と所定のしきい値３５とを比較し、時
間おくれΔｔ′３６を求め、この時間Δｔ′で受光タイ
ミング信号１９を出力する（方法２）。
【００２７】図６は（ａ）に示すように受光信号１８を
検波器３１で検波し、検波信号３２を出力し、これを微
分器３３で微分し、微分信号３４をコンパレータ２９に
入力して検波信号３２のピークを求め、ラッチ３０とリ
セット信号３３でこのピーク時に受光タイミング信号１
９を出力する。この方法は（ｂ）に示すように、受光信
号１８を検波した検波信号３２を微粉した微分信号３４
を求め、この信号により検波信号３２のピークとなる時
間を時間おくれΔｔ′３６とし、このΔｔ′で受光タイ
ミング信号１９を出力する。
検波器３１で検波し、検波信号３２を出力し、これを微
分器３３で微分し、微分信号３４をコンパレータ２９に
入力して検波信号３２のピークを求め、ラッチ３０とリ
セット信号３３でこのピーク時に受光タイミング信号１
９を出力する。この方法は（ｂ）に示すように、受光信
号１８を検波した検波信号３２を微粉した微分信号３４
を求め、この信号により検波信号３２のピークとなる時
間を時間おくれΔｔ′３６とし、このΔｔ′で受光タイ
ミング信号１９を出力する。
【００２８】ここで、図５，図６の方法の場合、受光タ
イミング検出部１０内での時間おくれΔｔ′３６が図２
（ｅ）に示す受光タイミング信号の時間おくれΔｔ２６
に含まれる。図１に戻り、パルス信号１６の立上りより
受光タイミング信号１９の立上りまでの時間おくれΔｔ
２６が時間計測部１２により計測され、粗測時間出力２
１として出力される。これを次の（２）式により演算部
１３において時間おくれΔｔ２６と距離Ｒ2 の関係から
粗測距離Ｒ2 が求められる。
イミング検出部１０内での時間おくれΔｔ′３６が図２
（ｅ）に示す受光タイミング信号の時間おくれΔｔ２６
に含まれる。図１に戻り、パルス信号１６の立上りより
受光タイミング信号１９の立上りまでの時間おくれΔｔ
２６が時間計測部１２により計測され、粗測時間出力２
１として出力される。これを次の（２）式により演算部
１３において時間おくれΔｔ２６と距離Ｒ2 の関係から
粗測距離Ｒ2 が求められる。
【００２９】
【数２】
【００３０】ここで、ｄ2 は光学系及び回路（受光タイ
ミング検出部における時間遅れΔｔ′３６を含む）にお
ける時間遅れに対する距離補正値であり、精測距離にお
けるｄ1 と同様な方法で求められる。
ミング検出部における時間遅れΔｔ′３６を含む）にお
ける時間遅れに対する距離補正値であり、精測距離にお
けるｄ1 と同様な方法で求められる。
【００３１】次に精測距離Ｒ1 と粗測距離Ｒ2 より物体
の距離Ｒを求める方法について説明を行う。ここで精測
距離誤差を±ΔＲ1 、粗測距離誤差を±ΔＲ2 とする。
精測は位相が２πずれると同位相になることによる距離
のくり返しがあり、物体の距離Ｒは次の（３）式のよう
に表される。
の距離Ｒを求める方法について説明を行う。ここで精測
距離誤差を±ΔＲ1 、粗測距離誤差を±ΔＲ2 とする。
精測は位相が２πずれると同位相になることによる距離
のくり返しがあり、物体の距離Ｒは次の（３）式のよう
に表される。
【００３２】
【数３】
【００３３】図７に精測・粗測距離と物体の距離の関係
を示す。この（３）式において、粗測距離Ｒ2 との差が
最小になるｎを求めることにより、物体３７の距離Ｒが
求められる。ただし、周波数ｆ1 は次の（４）式を満足
するように選定される。この条件のときの距離精度は±
ΔＲ1 となる。
を示す。この（３）式において、粗測距離Ｒ2 との差が
最小になるｎを求めることにより、物体３７の距離Ｒが
求められる。ただし、周波数ｆ1 は次の（４）式を満足
するように選定される。この条件のときの距離精度は±
ΔＲ1 となる。
【００３４】
【数４】
【００３５】図１において、以上により求められた物体
の位置Ｒが測距出力２２として表示部１４に渡され、外
部に表示又は出力される。また、このような距離測定装
置においては、精測と粗測は同時に処理されるため、１
回の発光で測距が可能である。
の位置Ｒが測距出力２２として表示部１４に渡され、外
部に表示又は出力される。また、このような距離測定装
置においては、精測と粗測は同時に処理されるため、１
回の発光で測距が可能である。
【００３６】以上説明の実施の形態によれば、クロック
発生部１、パルス生成部２、ＡＮＤ演算器３、レーザ駆
動部４及びパルス半導体レーザ５でパルスを発生し、受
光素子８、増幅器９、受光タイミング検出部１０及び時
間計測部１２で物体に反射して返ってくるまでの時間を
計測することによりおおまかな距離計測（粗測）が可能
であり、基準パルス１５内の変調信号の位相を位相検出
部１１で計測することにより位相差検出方式と同等の精
度の距離計測（精測）が可能である。これらの粗測結果
と精測結果を演算部１３で演算することにより物体の距
離Ｒを距離に制限なく位相差検出方式と同等の精度で計
測可能となる。
発生部１、パルス生成部２、ＡＮＤ演算器３、レーザ駆
動部４及びパルス半導体レーザ５でパルスを発生し、受
光素子８、増幅器９、受光タイミング検出部１０及び時
間計測部１２で物体に反射して返ってくるまでの時間を
計測することによりおおまかな距離計測（粗測）が可能
であり、基準パルス１５内の変調信号の位相を位相検出
部１１で計測することにより位相差検出方式と同等の精
度の距離計測（精測）が可能である。これらの粗測結果
と精測結果を演算部１３で演算することにより物体の距
離Ｒを距離に制限なく位相差検出方式と同等の精度で計
測可能となる。
【００３７】また、粗測と精測は１回の発光で同時に処
理できるため、計測時間が短い。さらに、高出力のパル
ス半導体レーザ５を使用することにより長距離の距離計
測が可能である。
理できるため、計測時間が短い。さらに、高出力のパル
ス半導体レーザ５を使用することにより長距離の距離計
測が可能である。
【００３８】
【発明の効果】以上、具体的に説明したように本発明
は、クロック発生部、パルス生成部、駆動部、パルス半
導体レーザ装置、受光部、受光部からの信号により精測
位相信号を出力する位相検出部、同じく受光部からの信
号より粗測時間信号を出力する時間計測部、これら精測
位相信号及び粗測時間信号を入力し、距離を算出する演
算部及び表示部からなることを特徴とする半導体レーザ
距離測定装置を特徴とするので、パルスの遅れ時間測定
（粗測）と位相差検出（精測）により、距離に制限なく
位相差検出方式と同等の精度で短時間に計測が可能とな
る。また、パルス半導体レーザを使用することにより長
距離の距離計測が可能である。
は、クロック発生部、パルス生成部、駆動部、パルス半
導体レーザ装置、受光部、受光部からの信号により精測
位相信号を出力する位相検出部、同じく受光部からの信
号より粗測時間信号を出力する時間計測部、これら精測
位相信号及び粗測時間信号を入力し、距離を算出する演
算部及び表示部からなることを特徴とする半導体レーザ
距離測定装置を特徴とするので、パルスの遅れ時間測定
（粗測）と位相差検出（精測）により、距離に制限なく
位相差検出方式と同等の精度で短時間に計測が可能とな
る。また、パルス半導体レーザを使用することにより長
距離の距離計測が可能である。
【図１】本発明の実施の一形態に係る半導体レーザ距離
測定装置の構成を示すブロック図である。
測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る半導体レーザ距離
測定装置における信号のタイミングと波形図である。
測定装置における信号のタイミングと波形図である。
【図３】図１における位相検出部の内部の詳細なブロッ
ク図である。
ク図である。
【図４】図１における（ａ）受光タイミング検出部内部
の詳細なブロック図（方法１）と（ｂ）その波形図であ
る。
の詳細なブロック図（方法１）と（ｂ）その波形図であ
る。
【図５】図１における（ａ）受光タイミング検出部内部
の詳細なブロック図（方法２）と（ｂ）その波形図であ
る。
の詳細なブロック図（方法２）と（ｂ）その波形図であ
る。
【図６】図１における（ａ）受光タイミング検出部内部
の詳細なブロック図（方法３）と（ｂ）その波形図であ
る。
の詳細なブロック図（方法３）と（ｂ）その波形図であ
る。
【図７】本発明の実施の一形態に係る半導体レーザ距離
測定装置における精測距離、粗測距離と物体の距離との
関係を示す図である。
測定装置における精測距離、粗測距離と物体の距離との
関係を示す図である。
【図８】従来の距離計測方式の構成図である。
【図９】従来の距離計測方式の原理を示し、（ａ）は飛
行時間計測方式、（ｂ）は位相差検出方式を示す図であ
る。
行時間計測方式、（ｂ）は位相差検出方式を示す図であ
る。
１ クロック発生部 ２ パルス生成部 ３ ＡＮＤ演算器 ４ レーザ駆動部 ５ パルス半導体レーザ ８ 受光素子 ９ 増幅器 １０ 受光タイミング検出器 １１ 位相検出部 １２ 時間計測部 １３ 演算部 １４ 表示部 １５ 基準信号 １６ パルス信号 １７ 投光信号 １８ 受光信号 １９ 受光タイミング信号 ２０ 精測位相出力 ２１ 粗測時間出力 ２２ 測距出力
Claims (1)
- 【請求項１】 基準信号となるクロックパルスを発生す
るクロック発生部と、出力パルスを発生するパルス生成
部と、同パルス生成部からの出力パルスの間で前記クロ
ックパルスを出力させて投光信号とする駆動部と、同駆
動部からの投光信号で物体に向けてパルスレーザ光を発
するパルス半導体レーザ装置と、同パルス半導体レーザ
装置から発し、前記物体から反射するパルスレーザ光を
受光する受光部と、同受光部からの受光信号を入力し、
前記クロックパルスとの位相差を検出し、精測位相信号
を出力する位相検出部と、前記受光部からの受光信号を
入力し、前記出力パルス生成部からの出力パルス信号と
比較し、それとの時間差を求め、粗測時間信号を出力す
る時間計測部と、前記位相検出部からの精測位相信号及
び前記時間計測部からの粗測時間信号を入力し、精測距
離及び粗測距離を求めると共に、これらの値に基づいて
前記物体までの距離を算出する演算部と、同演算部の出
力を受け、これを表示する表示部とを具備してなること
を特徴とする半導体レーザ距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17077895A JPH0921871A (ja) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | 半導体レーザ距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17077895A JPH0921871A (ja) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | 半導体レーザ距離測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0921871A true JPH0921871A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=15911205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17077895A Withdrawn JPH0921871A (ja) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | 半導体レーザ距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0921871A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009063573A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Samsung Electronics Co Ltd | 距離測定方法及び装置 |
| JP2011257402A (ja) * | 2010-06-09 | 2011-12-22 | Thomson Licensing | 飛行時間撮像装置 |
| CN102323591A (zh) * | 2011-08-04 | 2012-01-18 | 长春理工大学 | 基于皮秒脉冲的高精度激光测距装置 |
| CN112711009A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-27 | 苏州易行电子科技有限公司 | 一种复合激光测距方法 |
-
1995
- 1995-07-06 JP JP17077895A patent/JPH0921871A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009063573A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Samsung Electronics Co Ltd | 距離測定方法及び装置 |
| JP2011257402A (ja) * | 2010-06-09 | 2011-12-22 | Thomson Licensing | 飛行時間撮像装置 |
| US9188663B2 (en) | 2010-06-09 | 2015-11-17 | Thomson Licensing | Time-of-flight imager |
| CN102323591A (zh) * | 2011-08-04 | 2012-01-18 | 长春理工大学 | 基于皮秒脉冲的高精度激光测距装置 |
| CN112711009A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-27 | 苏州易行电子科技有限公司 | 一种复合激光测距方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021001 |