JPS62127685A - Laser distance measuring instrument - Google Patents
Laser distance measuring instrumentInfo
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- JPS62127685A JPS62127685A JP60267866A JP26786685A JPS62127685A JP S62127685 A JPS62127685 A JP S62127685A JP 60267866 A JP60267866 A JP 60267866A JP 26786685 A JP26786685 A JP 26786685A JP S62127685 A JPS62127685 A JP S62127685A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は、レーザー光を用いて対象柳井での距離を測
定するレーザー測距装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention relates to a laser distance measuring device that uses laser light to measure the distance to a target Yanai.
従来の技術
対象物寸での絶対距離をレーザーを用いて測定すること
はロボットの遠隔操作のための視覚情報源として最近注
目されている。とのようなレーザー測距装置は五角法を
用いるものと光の往復時間を測定するものとに大別され
、後者はさらにパルスレーザ−を用いる方式と連続波発
振レーザーを強度変調する方式に分けられる。ロボ、l
・の視覚等の比較的短い距離の測定には連続波発振レー
ザー強度変調方式が適しており、この方式に関して例え
ばデビノトニソツ7ノ(David N1tzan)ら
がブロシーディングスオブアイイーイーイー第65巻、
206頁、1977年(Proc、 IEEE Vol
、65 。BACKGROUND ART Measuring the absolute distance of an object using a laser has recently attracted attention as a visual information source for remote control of robots. Laser ranging devices such as these are broadly divided into those that use the pentagonal method and those that measure the round trip time of light, and the latter are further divided into those that use pulsed lasers and those that modulate the intensity of continuous wave lasers. It will be done. robot, l
Continuous wave laser intensity modulation is suitable for measuring relatively short distances such as vision, and David N1tzan et al.
206 pages, 1977 (Proc, IEEE Vol.
, 65.
])、206 、1977 )に記載1〜でいる。以下
、第4図を参照して、従来の強度変調方式レーザー測距
装置について説明する。]), 206, 1977). Hereinafter, a conventional intensity modulation type laser distance measuring device will be explained with reference to FIG.
第4図にJ・・いてレーザー1からの出力光を発振器3
によって駆動される電気光学光変調器2によって強度変
調する。強度変調されたレーザー光の一部はビームスプ
リンター4を通り反射鏡5によって対象物(図示せず)
に11(1射される。レーザー光の他の一部はビームス
プリンター 4によって光検出器6にカかれ、レーザー
出力をモご一ターする3 へ−7
と同時に、測距のだめの参照信号rを発生する。In Figure 4, the output light from laser 1 is transferred to oscillator 3.
Intensity modulation is performed by an electro-optic light modulator 2 driven by. A part of the intensity-modulated laser beam passes through a beam splinter 4 and is directed to a target (not shown) by a reflecting mirror 5.
The other part of the laser beam is focused on the photodetector 6 by the beam splinter 4, which monitors the laser output. At the same time, the reference signal r of the distance measuring device is occurs.
対象物からの反射光は反射鏡7によ−、て光検出器8に
導かれ、情報信号lを発生ずる。このとき、情報信号1
の振幅はレーザー光に対する対象物の反射率ならびに対
象物外での距離に対応して異なるため、強度検出器9に
よって情報信号1の強度を検出し、反射鏡5によってレ
ーザー光の走査を行なえば、テレビカメラによる測定と
類似の画像情報が得られる。寸だ、情報化+31の位相
は対象物1での距離に比例して遅れる。従一つで、位相
検出器10によって参照信号rと情報信号1との位相差
を測定することによって対象物外での距離が測定できる
。位相差より距離を測定には例えば特願昭59−733
57号に示された演算をすればよい。The reflected light from the object is guided by a reflecting mirror 7 to a photodetector 8, which generates an information signal l. At this time, information signal 1
Since the amplitude of differs depending on the reflectance of the object to the laser beam and the distance outside the object, if the intensity of the information signal 1 is detected by the intensity detector 9 and the laser beam is scanned by the reflector 5, , image information similar to that measured by a television camera can be obtained. The phase of informationization +31 is delayed in proportion to the distance to object 1. By measuring the phase difference between the reference signal r and the information signal 1 using the phase detector 10, the distance outside the object can be measured. To measure distance by phase difference, for example, Japanese Patent Application No. 59-733
What is necessary is to perform the calculation shown in No. 57.
発明が解決しようとする問題点
以上のような構成において、距離分解能は位相検出精度
によって決する。例えば、レーザー光の強度変調周波数
1.5MHz とすると、位相が360゜ずれるのは1
00 mである。位相ズレの検出精度が±1/200周
期、すなわち[18°であるとすれば、距illの分1
竹能は=t−50<:mとなる。さらに、距離の測定精
度を向−I−きせるにし11、観測時間を長くして平均
化を行なうことが考えられるが、この場合には一点の測
定時間が長くなってし1い、距離画像としての情報をイ
4するには非常に長い時間を要I〜でし寸う。逆に、強
度変調周波数を1.50MHzとすれば、位相検出精度
が±18° ならば距離分解能は±0.5 cmとなり
、距離の測定精度はよい。Problems to be Solved by the Invention In the configuration described above, distance resolution is determined by phase detection accuracy. For example, if the intensity modulation frequency of laser light is 1.5MHz, the phase shift of 360° is 1.
00 m. If the detection accuracy of the phase shift is ±1/200 cycle, that is, [18°, then the distance ill is divided by 1
Bamboo power is =t-50<:m. Furthermore, it is conceivable to increase the accuracy of distance measurement11 and lengthen the observation time to perform averaging, but in this case, the measurement time for one point becomes longer and the distance image is It would take a very long time to compile this information. Conversely, if the intensity modulation frequency is 1.50 MHz, if the phase detection accuracy is ±18°, the distance resolution is ±0.5 cm, and the distance measurement accuracy is good.
しかし、との場合、3600 の位相ズレは]、mの距
離に対して起こってし計い、1mの整数倍の不定さが残
る。寸なわち、0.37?1 、 ]、 3 m 、
2.3 tn・・・等ノI?[−1W、1に−t、t
ヘテ0.3 yn ト認識シテL i イ、絶対距離が
測定できない。However, in the case of , a phase shift of 3600 degrees occurs for a distance of m, and an indeterminacy of an integer multiple of 1 m remains. The dimensions are 0.37?1, ], 3 m,
2.3 tn... etc. I? [-1W, 1 to -t, t
Absolute distance cannot be measured.
本発明は上記問題を解決するもので、対象物外での絶対
距離を高精度に測定するレーザー測距装置を提供するこ
とを11的とするものである。The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and has an eleventh object to provide a laser distance measuring device that measures an absolute distance outside an object with high precision.
問題点を解決するだめの手段
上記問題点をIW決するために、本発明はレーザー光を
複数の周波数で強度変調し、被測定物に1!α射して得
られ/こ反射光の位相おくれを各周波数に5Q−:・
ついて検出するようにしたレーザー測距装置である。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention modulates the intensity of a laser beam at a plurality of frequencies, and applies 1! This is a laser distance measuring device that detects the phase lag of the reflected light obtained by emitting α at each frequency.
作用
本発明にし上記の構成により以下のように作用する。低
い変調周波数による位相検出によって概略の絶対距離を
検出し、他方、高い変調周波数による位相検出によって
精度よく相対距離を測定し、上記2つの変調周波数によ
る距離の測定結果から、絶対距離を精度よく求めるもの
である。Function The present invention operates as follows by virtue of the above-mentioned configuration. The approximate absolute distance is detected by phase detection using a low modulation frequency, and the relative distance is accurately measured by phase detection using a high modulation frequency, and the absolute distance is accurately determined from the distance measurement results using the above two modulation frequencies. It is something.
実施例
以下、本発明の実施例について図面とともに詳細に説明
する。EXAMPLES Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は本発明のレーザー測距装置の概略図である。第
4図の従来例と同じ部位には同じ番号を付し、詳しい説
明は省略する。本実施例の特徴は、2つの異なる周波数
の発振器11. 、1.2 を用いて光の強度変調を行
なうととである。周波数の低い方の発振器11を低周波
発振器、周波数の高い方の発振器12を高周波発振器と
便宜的に呼ぶこととする。駆動回路1:3は2つの発振
器]、 1 、126 ・\−1
からの信号を重畳して光変調器2を駆動する。レーザー
1からのレーザー光は第2図に示したように2つの周波
数で変調きれ、反射鏡5により被測定物を照射する。被
測定物からの反射光は光検出器8で検11負\れ、光検
出器8からの信号は、3つに分配される。一つけ、復調
された後に強度検出器9で強度を検出され、画像情報と
なる。ぴらに、光検出器8からの信号は、低周波帯域フ
ィルター14ならびに高周波帯域フィルター15によっ
てそれぞれ低周波成分と高層θq成分とを取り出し、整
形される。取り出された低周波成分および高周波成分の
信号はそれぞれ第3図(a)(1))のようになる。FIG. 1 is a schematic diagram of a laser distance measuring device of the present invention. The same parts as in the conventional example shown in FIG. 4 are given the same numbers, and detailed explanations will be omitted. This embodiment is characterized by two different frequency oscillators 11. , 1.2 to perform intensity modulation of light. For convenience, the oscillator 11 with a lower frequency will be referred to as a low-frequency oscillator, and the oscillator 12 with a higher frequency will be referred to as a high-frequency oscillator. The drive circuit 1:3 drives the optical modulator 2 by superimposing signals from two oscillators], 1, 126 and \-1. The laser light from the laser 1 can be modulated at two frequencies as shown in FIG. 2, and is irradiated onto the object to be measured by the reflecting mirror 5. The reflected light from the object to be measured is detected by a photodetector 8, and the signal from the photodetector 8 is divided into three parts. After being demodulated, the intensity is detected by the intensity detector 9 and becomes image information. In addition, the signal from the photodetector 8 is shaped by a low frequency band filter 14 and a high frequency band filter 15, which extract low frequency components and high frequency θq components, respectively. The extracted low frequency component and high frequency component signals are as shown in FIG. 3(a)(1)).
帯域フィルター14からの低周波成分と低周波発振器1
1かもの参照信号との位相差を位相検出器16によって
検出し、距離情報とするのは従来例と同じであるが、こ
の場合得られる距離情報は概略の距離と1〜で用いるこ
とでは絶対距離情報と呼ぶ。他方、帯域フィルター 1
5からの高周波成分も同様に高周波発振器12との位相
差を位相検出器17で位相検出を行ない、距離情報とす
る。?−7 ・・−
の距離情報は整数倍の不定さを付なうが、精度のよい距
離を示している。ここでは、相対距離情報と呼ぶことに
する。これらの絶対距離情報と相対距離情報とから、広
範囲の距離における対象物の距離が正確に求まる。以下
、具体的な数値によって説明する。Low frequency component from bandpass filter 14 and low frequency oscillator 1
It is the same as the conventional example that the phase difference with the reference signal 1 is detected by the phase detector 16 and used as distance information, but the distance information obtained in this case cannot be used as the approximate distance and This is called distance information. On the other hand, bandpass filter 1
Similarly, the phase difference between the high frequency component from 5 and the high frequency oscillator 12 is detected by the phase detector 17, and the result is used as distance information. ? Although the distance information of −7 . Here, it will be referred to as relative distance information. From these absolute distance information and relative distance information, the distance of the object over a wide range of distances can be accurately determined. This will be explained below using specific numerical values.
低周波発振器11の発振周波数は1.5MHz、高周波
発振器12の発振周波数は150 MHzであるとし、
捷だ、位相検出器16.17の位相測定精度は、±18
′とする。また、100771以内の距離にある対象物
のみを測定するものとする。このとき、位相検出器16
からの出力は0〜100m4での距離を±50cmの精
度で一義的に定める13他方、位相検出器17からの出
力は]、 tnの整数倍の不定さを含みながら、1m以
下の桁を±0.5 cmの精度で指し示す。従って、例
えば、位相検出器16からの出力が38771であるな
らば、対象物は3757nから:38.5 mの距離範
囲にある。他方、位相検出器17かもの出力が83cm
を示すならば、対象柳井での正確な距離は37 m 8
3 cwr4−0.5cm fある。このようにして、
10(1+++iでにある対象物の距離を精度よく求め
ることができる。Assume that the oscillation frequency of the low frequency oscillator 11 is 1.5 MHz, and the oscillation frequency of the high frequency oscillator 12 is 150 MHz.
Well, the phase measurement accuracy of phase detector 16.17 is ±18
'. Further, it is assumed that only objects within a distance of 100,771 points are measured. At this time, the phase detector 16
The output from the phase detector 17 uniquely determines the distance from 0 to 100 m4 with an accuracy of ±50 cm.13 On the other hand, the output from the phase detector 17], while containing an indeterminacy of an integer multiple of tn, Points with an accuracy of 0.5 cm. Thus, for example, if the output from the phase detector 16 is 38771, the object is within a distance range of: 38.5 m from 3757n. On the other hand, the output of phase detector 17 is 83 cm
, the exact distance at target Yanai is 37 m 8
3 cwr4-0.5cm f. In this way,
10(1+++i), the distance of a certain object can be determined with high accuracy.
なお、数値は例として示し/こものであり、]、 km
寸での距餅(を一義的に定め/こければ、低周波変調周
波数を150 kTTZ とすJ]津1:よく、測定し
たい距離と精度に応じた変調周波数の絹の合せを用いれ
ばよいわけである。吐だ、用途に応じで、変調周波数を
3つ以上11]いても、同様の測定が可能である。In addition, the numerical values are shown as examples. ], km
Uniquely define the distance in terms of distance (if possible, set the low frequency modulation frequency to 150 kTTZ) Tsu 1: It is best to use a combination of modulation frequencies depending on the distance and accuracy you want to measure. Therefore, depending on the application, similar measurements can be made with three or more modulation frequencies.
本実施例では、参照仏月は従来例と異なり、光検出器か
らではなく、発振器+ 1 、 ]、 2から取ってい
るが、従来例のとと〈光検出器から復調を行ない、参照
信号としてもよく、これに11、本質的な違いではない
。」/ξ、レーザー光の強度変調の手段としては、電気
光学変調器以外に、レーザー発振器の直接変調あるいは
光音響変調器等も利用でき、本発明は、光変調の手段に
ついては規定しない。In this embodiment, unlike the conventional example, the reference Buddha/moon is taken not from the photodetector but from the oscillators +1, ], 2, but unlike the conventional example, the reference signal is obtained by demodulating from the photodetector. 11, but there is no essential difference. /ξ, In addition to an electro-optic modulator, direct modulation of a laser oscillator or a photoacoustic modulator can be used as a means for modulating the intensity of laser light, and the present invention does not specify the means for optical modulation.
さらに、レーザー光をスキャンしたが、スキャンを行な
わずに固定点のみの測距を行なう場合にも、本発明が有
効であることは明らかである。Furthermore, although the laser beam is scanned, it is clear that the present invention is effective even when distance measurement is performed only at a fixed point without scanning.
9 へ−7
発明の効果
以」−述べたように本発明は、複数の周波数で同時に強
度変調されたレーザー光の位相遅れを測定することによ
り対象物寸での距離の測定を行なうもので、広範囲の距
離にある対象物才での距離を正確に精度よく測定するこ
とができる。9 - 7 Effects of the Invention As stated above, the present invention measures the distance at the target object size by measuring the phase delay of laser light whose intensity is modulated at the same time at a plurality of frequencies. It is possible to accurately and accurately measure the distance of objects over a wide range of distances.
第1図は本発明の一実施例におけるレーザー測距装置の
プロ、り図、第2図は同実施例における変調されたレー
ザー光の波形を示す図、第3図(a)(1〕)は同実施
例における光検出器からの信号から取り出され/?−,
低周波成分ならひに高周波成分の波形を示す図、第4図
は従来例のレーザー測距装置のブロック図である。
1・・・レータ−12・・・光変調器、3・・発振器、
4・・・ビートスプリッター、5,7・・反射/a、6
.8・・・光検出器、10,16,1.7・・・位相検
出器、14.15・・・帯域フィルタ。Figure 1 is a schematic diagram of a laser distance measuring device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a diagram showing the waveform of a modulated laser beam in the same embodiment, and Figure 3 (a) (1) is extracted from the signal from the photodetector in the same example. −、
FIG. 4 is a block diagram of a conventional laser distance measuring device. 1... Lator-12... Optical modulator, 3... Oscillator,
4... Beat splitter, 5, 7... Reflection/a, 6
.. 8... Photodetector, 10, 16, 1.7... Phase detector, 14.15... Bandpass filter.
Claims (1)
強度変調されたレーザー光を被測定物に照射する手段と
、被測定物からの反射光を検出する光検出器と、光検出
器の出力より前記複数の周波数の各周波数に対応する周
波数成分を分離する手段と、分離された各周波数成分の
各々の位相遅れを検出する手段とを具備したことを特徴
とするレーザー測距装置。an optical modulator that modulates the intensity of laser light at multiple frequencies;
means for irradiating an object to be measured with intensity-modulated laser light; a photodetector for detecting reflected light from the object; and a means for detecting frequency components corresponding to each of the plurality of frequencies from the output of the photodetector. 1. A laser ranging device comprising: means for separating; and means for detecting a phase delay of each separated frequency component.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60267866A JPS62127685A (en) | 1985-11-28 | 1985-11-28 | Laser distance measuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60267866A JPS62127685A (en) | 1985-11-28 | 1985-11-28 | Laser distance measuring instrument |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62127685A true JPS62127685A (en) | 1987-06-09 |
Family
ID=17450723
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60267866A Pending JPS62127685A (en) | 1985-11-28 | 1985-11-28 | Laser distance measuring instrument |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62127685A (en) |
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