JPH0381687A

JPH0381687A - レーザ測距装置

Info

Publication number: JPH0381687A
Application number: JP21695989A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Hatsuda; 初田　洋司雄
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-08-23
Filing date: 1989-08-23
Publication date: 1991-04-08

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】（産業上の利用分野）本発明はパルスレーザ光を用いた測距装置に関する。

（従来の技術〉従来の技術で作られたパルスレーザ光を用いる方式のレ
ーザ測距装置を第３図に示す、１はＱスイッチパルスレ
ーザ発振器であり、パルス幅数０秒から数十ｎ秒の極短
パルスのレーザ光を発生する。２は半透明鏡であり、大
部分のレーザ光を透過するが、一部の光を光検出器３へ
送る。光検出器３において、レーザ光が発射された時に
、そのパルスレーザ光を電気パルス信号に変換して、パ
ルスレーザ光が発射されたタイミングを検知する。

Ｑスイッチパルスレーザ発振器１の出力光の大部分は送
信光学系４に入射し、ビーム拡がり角を狭くされてから
測距目標５に送出される。測距目標５に照射されたレー
ザ光６はその表面で散乱される。散乱されたレーザの一
部は測距すべき空間を伝搬してから受信光学系７で集光
され、受光系８においてパルスレーザ光のみを光フィル
ターで選択透過されてから電気パルス信号に変換され、
レーザ光が受光されたタイミングを検知するのに用いら
れる。測距カウンター９において、光検出器３および受
光系８の電気パルス信号により、パルスレーザ光発射と
受光のタイミング間の時間間隔を測定して、パルスレー
ザ光がレーザ測距装置と測距目標５とを往復する時間を
決定することにより距離を求める。求められた距離の値
を表示回路１０で表示する。Ｑスイッチパルスレーザ発
振器１と測距カウンター９と表示回路１０との動作を制
御回路１１でタイミングを合わせて制御する。

〈発明が解決しようとする課題〉上述した従来のパルスレーザ光を用いる方式のレーザ測
距装置は、測距目標に再帰性反射体を置く必要が無く、
装置が簡単であり、しかも測定に時間がかからない等の
長所があり、数百ｍから１０ｋ１１程度の測距に非常に
便利である。しかし、一方ではＱスイッチパルスレーザ
光のパルス幅は半値幅で数ｎ秒から３０ｎ秒の値を有す
るため、第４図に示すように測距距離の値に誤差を混入
させる要因となる。即ち、第３図において、受光系８は
レーザ光を受光して光信号を電気信号に変換し、適当な
受光スレッショルドレベルと比較して、受光タイミング
信号として出力している。第４図に示す如く、受光系の
光信号１２の場合はレベルが大きく時刻１３での受光タ
イミング信号となるが、全く同じ時刻に受光系に小振幅
の光信号１４が入っても受光タイミング信号は時刻１５
となり時刻１３に対し遅れを生じる。この遅れの大きさ
は最大ではパルスレーザ光の半値幅程度である。

パルスレーザ光の半値幅を３０ｎ秒とすると、この誤差
により発生する距離測定値への誤差量は約５ｍとなり本
方式のレーザ測距装置の測定誤差の最大の要因となって
いた。

また同様な問題は第３図の光検出器３が出力するパルス
レーザ光が発射されたタイミングを検知する場合でも存
在していて、出力パルスレーザ光のレベルが変動するこ
とにより、若干の誤差が発生する可能性があった。これ
らの要因のため測距精度を上げることが困難であり、そ
の使用分野は一部のあまり精度を必要としない用途に限
定されていた。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑みて、光検
出器の出力波形や受光系の光信号の出力波形のなまりと
振幅の大小によって生ずる測距誤差を除去する回路を設
け、測距誤差の少ないレーザ測距装置を提供することに
ある。

〈課題を解決するための手段）本発明は上記の目的を達成するために次の手段構成を有
する。

即ち、本発明のレーザ測距装置は、゛Ｑスイッチパルス
レーザ発振器と；　その出力レーザ光の一部を検知して
電気パルス信号に変換する光検出器と；　前記Ｑスイッ
チパルスレーザ発振器の出力レーザ光の大部分を測距目
標に送出するための送信光学系と；　測距目標で散乱し
たレーザ光の中の一部を受信する受信光学系と；　該受
信光学系で集光されたパルスレーザ光を電気パルス信号
に変換する受光系と；　前記光検出器がらの電気パルス
信号の立上りでスタートし、前記受光系の電気パルス信
号の立上りでストップして時間間隔を測定する測距カウ
ンターと；　前記光検出器がら出力される出力レーザ光
の電気パルス信号の時間幅を測定する第１パルス幅測定
回路と：　前記受光系から出力される受光レーザ光の電
気パルス信号の時間幅を測定する第２パルス幅測定回路
と；前記測距カウンターの測定した時間間隔から前記第
１パルス幅測定回路が測定した送光パルスの時間幅の２
分の１を減じ前記第２パルス幅測定回路が測定した受光
パルスの時間幅の２分の１を加えた時間間隔を算出しそ
れから距離データに変換する演算回路と；　を具備する
ことを特徴とするレーザ測距装置である。

（実　施　例）次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示すものである。

１はＱスイッチパルスレーザ発振器であり、極短パルス
幅のレーザ光を発生する。２は半透明鏡であり、大部分
のレーザ光を透過するが、一部の光を光検出器３に送る
。光検出器３においてはレーザ光が発射された時にその
パルスレーザ光を電気パルス信号に変え、次にコンパレ
ータ回路でスレッショルド以上のレベルの間を１”、そ
の他を“０”とする信号に変換する。レーザ光の大部分
は送信光学系４に入射して、ビーム拡がり角を狭められ
てから、測距目標５へ向けて送出される。

測距目標５に照射されたレーザ光６はその表面で散乱さ
れる。散乱されたレーザ光の１部は空間を伝搬して受信
光学系７で集光され、受光系８においてパルスレーザ光
のみを光フィルターで選択透過されてから、電気信号に
変え、同じくコンパレータ回路でスレッショルド以上の
レベルの間をパ１”、その他を０”とする信号に変換さ
れる。

測距カウンター９において光検出器３および受光系８の
電気パルス信号を受け、光検出器３からの信号の立上り
でカウントをスタートさせ、受光系８の信号の立上りで
カウントをストップしてその間の時間間隔を適当な周波
数のクロック信号でカウントすることにより測定する。

第１パルス幅測定回路１６は光検出器３の出力信号が“
１”である時間を測定し、第２パルス幅測定回路１７は
受光系８の出力信号が“１”である時間間隔を測定する
。

測距カウンター９、第１パルス幅測定回路１６および第
２パルス幅測定回路１７の測定値は演算回路１８に入−
力して、この内部で演算を行うことにより誤差を大幅に
減少させる。その原理を第２図に示す、第２図において
１９はＱスイッチパルスレーザ光が発射された時に光検
出器３が受ける信号であり、２０は光検出器３の出力信
号波形である。２１は測距目標で散乱されたレーザ光の
１部を受光系８で受けた時の波形であり、２２は受光系
８の出力信号波形である。２３は測距カウンター９がク
ロック信号をカウントする期間を示す。

２４は本発明のレーザ測距装置と測距目標との間を光が
往復した時間をパルスのピークをとらえて正しく測った
場合の期間を示す。

第２図より、正確な光の往復時間Ｔは、Ｔ＝ＴＤ−±Ｔ
１＋寺Ｔ２となり、距離りは、光の速度をＣとすると、Ｄ＝寺ＣＴ
＝号（Ｔｏ−寺Ｔ１＋＋Ｔ２）となる、演算回路１８内
部で上式の計算を行い、Ｔ１やＴ２の変動による誤差を
除去して正確な距離りを求め、表示回路１０で表示する
。

以上述べた動作を制御回路１１により順次行わせる。

（発明の効果〉以上説明したように、本発明のレーザ測距装置は、光検
出器の出力信号のパルス幅を測定する回路と受光系の出
力信号のパルス幅を測定する回路と演算回路を設けるこ
とにより両パルスの中央同士の時間間隔を測定するよう
にしたので光検出器や受光系が受ける信号のなまりと振
幅の大小に起因する測距時間の誤差を除去することがで
き測定値の精度を大幅に向上させることができるという
利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例の構成ブロック図、第２図
は本発明の詳細な説明するタイミング図、第３図は従来
のパルスレーザ測距装置の構成ブロック図、第４図は受
光系が受ける信号の立上りがなまっていることにより出
力レベルが変動するとタイミングが変化することを示す
説明図である。１・・・・・・Ｑスイッチパルスレーザ発振器、　２・
・・・・・半透明鏡、　３・・・・・・光検出器、　４
・・・・・・送信光学系、　５・・・・・・測距目標、
　６・・・・・・レーザ光、７・・・・・・受信光学系
、　８・・・・・・受光系、　９・・・・・・測距カウ
ンター　　１０・・・・・・表示回路、　　１１・・・
・・・制御回路、　１６・・・・・・第１パルス幅測定
回路、１７・・・・・・第２パルス幅測定回路、　１８
・・・・・・演算回路。

Claims

【特許請求の範囲】

Ｑスイッチパルスレーザ発振器と；その出力レーザ光の
一部を検知して電気パルス信号に変換する光検出器と；
前記Ｑスイッチパルスレーザ発振器の出力レーザ光の大
部分を測距目標に送出するための送信光学系と；測距目
標で散乱したレーザ光の中の一部を受信する受信光学系
と；該受信光学系で集光されたパルスレーザ光を電気パ
ルス信号に変換する受光系と；前記光検出器からの電気
パルス信号の立上りでスタートし、前記受光系の電気パ
ルス信号の立上りでストップして時間間隔を測定する測
距カウンターと；前記光検出器から出力される出力レー
ザ光の電気パルス信号の時間幅を測定する第１パルス幅
測定回路と；前記受光系から出力される受光レーザ光の
電気パルス信号の時間幅を測定する第２パルス幅測定回
路と；前記測距カウンターの測定した時間間隔から前記
第１パルス幅測定回路が測定した送光パルスの時間幅の
２分の１を減じ前記第２パルス幅測定回路が測定した受
光パルスの時間幅の２分の１を加えた時間間隔を算出し
それから距離データに変換する演算回路と；を具備する
ことを特徴とするレーザ測距装置。