專利名稱：脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置及距離測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置及距離測(cè)量裝置的改良。
技術(shù)背景從以往開(kāi)始，就一直在開(kāi)發(fā)一種下述這樣的距離測(cè)量裝置，即該裝置為將脈沖光照射到測(cè)量對(duì)象物上，利用光接收電路的收光元件，來(lái) 接收來(lái)自測(cè)量對(duì)象物的反射光，通過(guò)測(cè)量從脈沖光的發(fā)射時(shí)刻開(kāi)始到由 測(cè)量對(duì)象物反射后的反射光到達(dá)收光元件的時(shí)間，來(lái)高速地進(jìn)行從裝置 主體到測(cè)量對(duì)象物的距離測(cè)量(例如，參考日本特開(kāi)2005 - 214786號(hào) 公報(bào))。近年來(lái)，高速距離測(cè)量的必要性不斷有所提高，該高速距離測(cè)量是 指，以高速進(jìn)行從反射率低的自然對(duì)象物到反射率高的遞歸反射部件的 測(cè)量對(duì)象物的三維測(cè)量。在以高速進(jìn)行從裝置主體到測(cè)量對(duì)象物的距離的測(cè)量時(shí)，采用以往 的測(cè)量機(jī)進(jìn)行的這種光學(xué)的光量調(diào)整在時(shí)間上是無(wú)法滿足需要的，并 且，需要光接收電路容許對(duì)從微弱光量的檢測(cè)到大光量的檢測(cè)。然而，用于光接收電路上的放大器的每一級(jí)的動(dòng)態(tài)范圍通常為5~ IO倍左右。可是，在測(cè)定從自然對(duì)象體到遞歸反射部件的反射光時(shí)，需 要1000倍以上的動(dòng)態(tài)范圍。因此，為了得到1000倍以上的動(dòng)態(tài)范圍， 就必須將放大器做成多級(jí)的構(gòu)造。但是，又會(huì)有這樣的問(wèn)題，即，若在多級(jí)放大器的各級(jí)上添加用來(lái) 測(cè)量光脈沖的接收時(shí)間的脈沖光接收時(shí)間測(cè)量電路的話，電路規(guī)模將會(huì) 變大。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供一種動(dòng)態(tài)范圍較寬的脈沖光接收時(shí)間測(cè)量5 裝置及距離測(cè)量裝置，其不會(huì)使電路規(guī)模大型化，并適合用于以高速進(jìn) 行從反射率低的自然對(duì)象到反射率高的遞歸反射部件的測(cè)量對(duì)象物的 三維測(cè)量的距離測(cè)量裝置。本發(fā)明的脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置是，將脈沖光照射到測(cè)量對(duì)象物 上，接收來(lái)自測(cè)量對(duì)象物的反射脈沖光，根據(jù)脈沖光的往返時(shí)間來(lái)測(cè)定距離，其特征在于，具有收光元件，接收來(lái)自測(cè)量對(duì)象物的反射脈沖 光；共振電路部，將來(lái)自上述收光元件的基于反射脈沖光的光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn) 換成衰減信號(hào)；多亂故大器群，對(duì)來(lái)自上述共振電路部的衰減信號(hào)進(jìn)行放 大；衰減信號(hào)處理電路，由振幅比較器和零交叉比較器構(gòu)成，而該振幅比 較器是對(duì)來(lái)自上述多級(jí)放大器群的各級(jí)的衰減信號(hào)進(jìn)行處理；以及集成邏 輯電路，將來(lái)自零交叉比較器的多根信號(hào)線匯集到一根信號(hào)線上，并向脈 沖光接收時(shí)間測(cè)量電路輸出，而該零交叉比較器是連接在上述多亂故大器 群的各級(jí)的放大器上；根據(jù)上述放大器群的各振幅比較器的比較結(jié)果， 來(lái)選擇上述零交叉比較器的動(dòng)作。在該脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置中，為了處理大光量的接收光脈沖，最 好是，將衰減器介于上述共振電路部和上述多級(jí)放大器群之間，而該衰 減器是以任意的衰減率對(duì)振幅進(jìn)行衰減。另外，上述脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置，最好是，將來(lái)自上述共振電路 部的衰減信號(hào)輸入給由梯形電阻器構(gòu)成的衰減器，將通過(guò)上述梯形電阻器 而任意地被分壓了的多個(gè)衰減信號(hào)和未被分壓的衰減信號(hào)輸入給多級(jí)的 放大器群，以擴(kuò)大從微弱光量的檢測(cè)到大光量的檢測(cè)的檢測(cè)范圍。本發(fā)明的脈沖光接收時(shí)間測(cè)定電路，也可以具有收光元件，接收來(lái) 自測(cè)量對(duì)象物的反射脈沖光和被引導(dǎo)到內(nèi)部參考光路的脈沖光；共振電 路部，將從該收光元件輸出的基于各脈沖光的光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成衰減信 號(hào);多級(jí)放大器群，對(duì)從該共振電路部輸出的衰減信號(hào)進(jìn)行放大；以及 衰減信號(hào)處理電路，由振幅比較器和零交叉比較器構(gòu)成，并且根據(jù)上述 各振幅比較器的比較結(jié)果，來(lái)選擇上述零交叉比較器的動(dòng)作，而該振幅 比較器對(duì)從上述多級(jí)放大器群的各級(jí)輸出的衰減信號(hào)進(jìn)行處理。也可以將衰減器介于上述共振電路部和上述多級(jí)放大器群之間。上述衰減器由梯形電阻器構(gòu)成，將從上述共振電路部輸出的衰減信號(hào)
輸入給上述衰減器，將通過(guò)上述梯形電阻器而被分壓了的多個(gè)衰減信號(hào)和 未被分壓的衰減信號(hào)輸入給上述多級(jí)放大器群。本發(fā)明涉及的距離測(cè)量裝置，其特征在于，具有收光元件，接收來(lái) 自測(cè)量對(duì)象物的反射脈沖光和被引導(dǎo)到內(nèi)部參考光路的脈沖光；共振電 路部，將從該收光元件輸出的基于各脈沖光的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成衰減信 號(hào)；多級(jí)放大器群，對(duì)從該共振電路部輸出的衰減信號(hào)進(jìn)行放大；衰減 信號(hào)處理電路，將從該多級(jí)放大器群的各級(jí)輸出的衰減信號(hào)處理成用于 求解下述時(shí)間差的信號(hào)，即該時(shí)間差是指，反射脈沖光和被引導(dǎo)到內(nèi)部 參考光路的脈沖光從脈沖光發(fā)射時(shí)間點(diǎn)到到達(dá)上述收光元件的時(shí)間之 差；以及演算處理裝置，輸入由該衰減信號(hào)處理電路處理過(guò)的信號(hào)，并 且根據(jù)得到的時(shí)間差，來(lái)求解從裝置主體到測(cè)量對(duì)象物的距離。優(yōu)選是，上述衰減信號(hào)處理電路包括振幅比較器群和零交叉比較器 群，且該振幅比較器群由多個(gè)振幅比較器構(gòu)成，而該零交叉比較器群由 與上述振幅比較器的個(gè)數(shù)相同數(shù)量的零交叉比較器構(gòu)成。優(yōu)選是，上述各零交叉比較器將用于求解上述時(shí)間差的信號(hào)向上述 演算處理裝置輸出；上述各振幅比較器向上述各零交叉比較器輸出許 可 禁止信號(hào)，而該許可 禁止信號(hào)是用于選擇性地許可 禁止:將用 于求解上述時(shí)間差的信號(hào)向上述演算處理裝置輸出。也可以將衰減器介于上述共振電路部和上述多級(jí)放大器群之間。上述衰減器由梯形電阻器構(gòu)成，將從上述共振電路部輸出的衰減信號(hào) 輸入給該衰減器，將通過(guò)上述梯形電阻器而被分壓了的多個(gè)衰減信號(hào)和未 被分壓的衰減信號(hào)輸入給上述多級(jí)放大器群。也可以是，上述共振電路部由多個(gè)電阻器和1個(gè)以上的電感構(gòu)成； 上述衰減器由1個(gè)以上的晶體管和多個(gè)電阻器構(gòu)成。也可以將集成邏輯電路設(shè)置在上述衰減信號(hào)處理電路和上述演算 處理裝置之間，且該集成邏輯電路是將從上述各零交叉比較器來(lái)的各信 號(hào)線匯集到一根信號(hào)線上，并向上述演算處理裝置輸出。上述多級(jí)放大器群也可以由放大率相同的多個(gè)放大器構(gòu)成。 從上述共振電路部輸出的衰減信號(hào)也可以每經(jīng)過(guò)上述各放大器時(shí)， 被放大到上述放大率的乘數(shù)倍。
圖l是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例所涉及的距離測(cè)量裝置的一個(gè)例子的 方框電路圖。圖2是圖1所示的光接收電路的方框電路圖。圖3 (a)是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明所涉及的衰減信號(hào)的一個(gè)例子的圖，U于^Jt脈沖光的脈沖信號(hào)的波形圖。圖3 (b)是響應(yīng)圖3(a)所示的脈沖信號(hào)的衰減信號(hào)的波形圖。圖4是用于說(shuō)明圖2所示的光接收電路的作用的時(shí)間流程圖。圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明所涉及的脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置的第2實(shí)施例的光接收電路的方框電路圖。圖6是用于說(shuō)明本發(fā)明所涉及的脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置的第3實(shí)施例的光接收電路的方框電路圖。圖7是表示圖6所示的梯形電阻器的詳細(xì)構(gòu)成的方框電路圖。
具體實(shí)施方式
以下，參考附圖，對(duì)本發(fā)明涉及的脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置和距離 測(cè)量裝置的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。圖l是用于說(shuō)明本發(fā)明所涉及的脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置的第1實(shí)施 例的光接收電路的方框圖。在該圖1中，l是本發(fā)明所涉及的距離測(cè)量裝置，0T是測(cè)量對(duì)象物。 距離測(cè)量裝置1具有演算處理裝置2、定時(shí)信號(hào)發(fā)生電路3、激光振蕩 電路4、發(fā)光元件5、半透鏡6、光閥7、光導(dǎo)纖維8、三棱鏡9、物鏡IO、 光導(dǎo)纖維ll、半透鏡12、光接收電路13、內(nèi)部參考光路14、振蕩器15、 光閥16。演算處理裝置2發(fā)揮對(duì)到測(cè)量對(duì)象物0T的距離進(jìn)行測(cè)量的功能。即， 演算處理裝置2主要具有作為測(cè)量光脈沖的接收時(shí)間的脈沖光接收時(shí)間測(cè) 量電路的功能。定時(shí)信號(hào)發(fā)生電路3按照演算處理裝置2的指示，并根據(jù)來(lái)自振蕩器15的基準(zhǔn)信號(hào)，向激光振蕩電路4提供定時(shí)信號(hào)。激光振蕩電路4根據(jù)該 定時(shí)信號(hào)，向發(fā)光元件5輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。發(fā)光元件5例如，由脈沖激光二 極管構(gòu)成。發(fā)光元件5，在規(guī)定的時(shí)間產(chǎn)生脈沖激光。半透鏡6，使來(lái)自發(fā)光元件5的脈沖激光的一部分原樣不變地透過(guò)， 將余下的部分向內(nèi)部參考光路14反射。光岡7具有選擇是否將透射過(guò)半透鏡6的脈沖激光引導(dǎo)給光導(dǎo)纖 維8的功能。光閥16具有選擇是否將被半透鏡6反射了的脈沖激光 引導(dǎo)給內(nèi)部參考光路14的功能。光導(dǎo)纖維8將透射過(guò)光閥7的脈沖激光引導(dǎo)給三棱鏡9。三棱鏡9 將從光導(dǎo)纖維8發(fā)射來(lái)的脈沖激光又向物鏡10反射。由三棱鏡9反射 來(lái)的脈沖激光又經(jīng)過(guò)物鏡10而照射到測(cè)量對(duì)象物0T上。由測(cè)量對(duì)象物OT反射來(lái)的脈沖激光，通過(guò)物鏡10被聚光，再被引 導(dǎo)給三棱鏡9。隨后，該脈沖激光利用該三棱鏡9，向光導(dǎo)纖維11反射。 由三棱鏡9反射來(lái)的脈沖激光，通過(guò)光導(dǎo)纖維ll，被引導(dǎo)給半透鏡12。被引導(dǎo)到內(nèi)部參考光路14的脈沖激光又被引導(dǎo)給半透鏡12。隨后， 上述脈沖激光利用該半透鏡12，向構(gòu)成光接收電路13的一部分的收光 元件13a反射。被引導(dǎo)到光導(dǎo)纖維11的脈沖激光又透過(guò)半透鏡12，被 引導(dǎo)給收光元件13a。光接收電路13,如圖2所示，具有共振電路部13b、多級(jí)放大器(放 大器)群13c、衰減信號(hào)處理部13d、集成邏輯電路部13e。收光元件13a，對(duì)反射脈沖光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，與上述反射脈沖光對(duì) 應(yīng)地輸出如圖3 (a)所示的脈沖信號(hào)RP。共振電路部13b,響應(yīng)上述脈 沖信號(hào)RP的輸入而輸出衰減振動(dòng)波形信號(hào)(衰減信號(hào))DP。例如，若將如圖3(a)所示的脈沖信號(hào)RP輸入給共振電路部13b， 則如圖3(b)所示，可得到波峰和波谷交替周期性地出現(xiàn)且振幅逐漸 減小的衰減振動(dòng)波形信號(hào)DP。多級(jí)放大器群13c,由放大率固定為A的放大器13cl、 13c2、 13c3、 13c4構(gòu)成。例如，若設(shè)放大率A-IO,從共振電路部13b輸出的衰減信 號(hào)DP，則被放大器13cl放大到10倍，被放大器13c2放大到100倍， 被放大器13c3放大到1000倍，被放大器13c4放大到10000倍。衰減信號(hào)處理部13d,由振幅比較器群13f和零交叉比較器群13g 構(gòu)成。振幅比較器群13f,由振幅比較器13fl、 13f2、 13f3、 13f4構(gòu) 成。零交叉比較器群13g,由零交叉比較器13gl、 13g2、 13g3、 13g4 構(gòu)成。放大器13cl的輸出端13co，連接到振幅比較器13f 1的輸入端13fi、 零交叉比較器13gl的輸入端13gi、和放大器13c2的輸入端13ci上。 放大器13c2的輸出端13co連接到振幅比較器13f2的輸入端13fi、零 交叉比較器13g2的輸入端13gi、和放大器13c3的輸入端13ci上。放 大器13c3的輸出端13co連接到振幅比較器13f 3的輸入端13fi、零交 叉比較器13g3的輸入端13gi、和放大器13c4的輸入端13ci上。放大 器13c4的輸出端13co連接到振幅比較器13f4的輸入端13fi、和零交 叉比較器13g4的輸入端13gi上。振幅比較器13fl、 13f2、 13f3、 13f4如圖4所示，將衰減信號(hào)DP 的規(guī)定的響應(yīng)波形DPI的大小和基準(zhǔn)電平Rl進(jìn)行比較，當(dāng)響應(yīng)波形DPI 的絕對(duì)值小于基準(zhǔn)電平R1時(shí)，則輸出L信號(hào)(低電平信號(hào))，當(dāng)響應(yīng)波 形DP1的絕對(duì)值大于基準(zhǔn)電平R1時(shí)，則輸出H信號(hào)(高電平信號(hào))。這 里，H信號(hào)有作為許可信號(hào)和禁止信號(hào)的功能。振幅比較器13fl的輸出端13fo連接到零交叉比較器13gl的許可 端子Ql、和零交叉比較器13g2的禁止端子Q2，上。振幅比較器13f2 的輸出端13fo連接到零交叉比較器13g2的許可端子Q2、和零交叉比較 器13g3的禁止端子Q3，上。振幅比較器13f3的輸出端13fo連接到零 交叉比較器13g3的許可端子Q3、和零交叉比較器13g4的禁止端子Q4， 上。振幅比較器13f4的輸出端13fo連接到零交叉比較器13g4的許可 端子Q4上。零交叉比較器13gl、 13g2、 13g3、 13g4，在其許可端子上輸入了 L 信號(hào)時(shí)，則其輸出為L(zhǎng)信號(hào)(低電平信號(hào))，并且，若在其許可端子上 輸入了 H信號(hào)而在其禁止端子上輸入H信號(hào)時(shí)，則其輸出為L(zhǎng)信號(hào)(低 電平信號(hào))。
零交叉比較器13gl、 13g2、 13g3、 13g4，若在其許可端子輸入H信 號(hào)而在其禁止端子輸入L信號(hào)時(shí)，則從其輸出端子輸出H信號(hào)(高電平 信號(hào))。例如，如圖4所示，將第1級(jí)的放大器13cl的衰減信號(hào)DP的響應(yīng) 波形DPI和基準(zhǔn)電平Rl進(jìn)行比較，因?yàn)轫憫?yīng)波形DPI的絕對(duì)值小于該 基準(zhǔn)電平R1，所以，振幅比較器13fl的輸出為L(zhǎng)信號(hào)。因此，零交叉 比較器13gl的輸出為L(zhǎng)信號(hào)。隨后，將第2級(jí)的放大器13c2的衰減信號(hào)DP的響應(yīng)波形DPI和基 準(zhǔn)電平Rl進(jìn)行比較，因?yàn)轫憫?yīng)波形DPI的絕對(duì)值大于該基準(zhǔn)電平Rl， 所以，振幅比較器13f2的輸出變成H信號(hào)。因此，零交叉比較器13g2 的輸出在零交叉時(shí)變成H信號(hào)。將第3級(jí)的放大器13c3的衰減信號(hào)DP的響應(yīng)波形DPI和基準(zhǔn)電平 Rl進(jìn)行比較，因?yàn)轫憫?yīng)波形DPI的絕對(duì)值大于該基準(zhǔn)電平Rl，所以， 零交叉比較器13g3的狀態(tài)變成H。但是，因?yàn)檎穹容^器13f2的輸出 為H信號(hào)，所以，零交叉比較器13g3的輸出被禁止，零交叉比較器13g3 的輸出為原來(lái)的L信號(hào)。零交叉比較器13g4的狀態(tài)也變成H。但是，因 為振幅比較器13f3的輸出變?yōu)镠信號(hào)，所以零交叉比較器13g4的輸出 被禁止，零交叉比較器13g4的輸出為原來(lái)的L信號(hào)。因此，從4個(gè)零交叉比較器13gl、 13g2、 13g3、 13g4中的任意一 個(gè)零交叉比較器輸出H信號(hào)，并輸入給集成邏輯電路部13e。集成邏輯 電路部13e，例如由"或"電路構(gòu)成。零交叉比較器的H信號(hào)被輸入給 構(gòu)成時(shí)間軸測(cè)量電路的一部分的演算處理裝置2。演算處理裝置2，根 據(jù)該H信號(hào)的上升時(shí)刻tO,來(lái)求解出到測(cè)量對(duì)象物OT的距離。上述振幅比較器13fl、 13f2、 13f3、 13f4、零交叉比較器13gl、 13g2、 13g3、 13g4，在上述衰減信號(hào)DP的檢測(cè)后，由解除信號(hào)RS來(lái)復(fù) 位。在此，如圖4所示，因?yàn)榱憬徊姹容^器13g2的輸出變成H信號(hào)， 所以，演算處理裝置2根據(jù)下述兩個(gè)瞬間上升時(shí)刻tO之間的時(shí)間差， 來(lái)求解出裝置主體到測(cè)量對(duì)象物OT的距離，即，瞬間上升時(shí)刻tO之其一是指通過(guò)被引導(dǎo)到內(nèi)部參考光路14的基于脈沖激光的衰減信號(hào)DP 而得到的零交叉比較器13g2的H信號(hào)的瞬間上升時(shí)刻t0;其二是指 通過(guò)與來(lái)自測(cè)距對(duì)象體OT的反射脈沖光對(duì)應(yīng)的衰減信號(hào)DP而得到的H 信號(hào)的瞬間上升時(shí)刻to。圖5表示用于說(shuō)明本發(fā)明所涉及的脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置的第2 實(shí)施例的光接收電路。在該第2實(shí)施例中，在共振電路部13b和多級(jí)放 大器群13c之間設(shè)置有衰減器13h。若采用這樣的構(gòu)造，則即使是在人為的測(cè)量對(duì)象物OT存在于近距 離位置，收光元件13a接收明亮的反射脈沖光的情況下，也能給后段的 多級(jí)放大器群提供同樣衰減后的衰減信號(hào)DP。因此，即使是在人為的測(cè) 量對(duì)象物OT存在于近距離位置，收光元件13a接收明亮的反射脈沖光 的情況下，也能不使衰減信號(hào)DP飽和，而求出光接收時(shí)間。即，若根據(jù)該第2實(shí)施例，為了處理大光量的接收光脈沖，能夠以 任意的衰減率對(duì)衰減信號(hào)的振幅進(jìn)行衰減，所以，即使在收光元件13a 接收了明亮的反射脈沖光的情況下，也能不使衰減信號(hào)DP飽和，而求 出光接收時(shí)間。圖6表示用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明所涉及的脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置的第3 實(shí)施例的光接收電路。在該第3實(shí)施例中，在共振電路部13b和多級(jí)放 大器群13c之間，設(shè)置有梯形衰減器(梯形電阻器)13i。在該第3是實(shí)施例中，如圖7所示，共振電路部13b由電阻器R1、 R2、電感L1構(gòu)成。在電阻器R1的一端，外加電源電壓Vcc，電阻器R1 的另一端則連接于電阻器R2的一端和電感Ll的一端。電阻器R2的另 一端接地(GND)。電感Ll的另一端，連接到收光元件13a的陽(yáng)極上， 在收光元件13a的陰極上，外加電源電壓Vcc.梯形衰減器13i由晶體管Tr和電阻器R3、 R4、 R5構(gòu)成。在晶體管 Tr的集電極上外加有電源電壓Vcc。晶體管Tr的基極連接到收光元件 13a的陽(yáng)極上。晶體管Tr的發(fā)射極連接于電阻器R3的一端和放大器13c3 的輸入端13ci。電阻器R3的另一端連接于電阻器R4的一端和放大器13c2的輸入
端13ci。電阻器R4的另一端連接于電阻器R5的一端和放大器13cl的 輸入端13ci。電阻器R5的另一端接地(GND)。收光元件13a若接收反射脈沖光，其光電轉(zhuǎn)換信號(hào)則通過(guò)共振電路 部13b被轉(zhuǎn)換成衰減信號(hào)DP，然后被輸入給晶體管Tr的基極。該衰減 信號(hào)DP以振幅系數(shù)為l倍地被輸入到放大器13c3的輸入端13ci。另外， 該衰減信號(hào)DP由電阻器R3，例如被衰減為振幅系數(shù)1/10倍，并被輸入 到放大器13c2的輸入端13ci。并且，該衰減信號(hào)DP由電阻器R4，例 如被衰減為振幅系數(shù)1/100，并被輸入給放大器13cl的輸入端13ci。因此，若將各放大器的放大率A設(shè)為10，則從放大器13c4的輸出 端13co輸出被放大了 100倍的衰減信號(hào)DP。從放大器13c3的輸出端 13co輸出被放大了 IO倍的衰減信號(hào)DP。從放大器13c2的輸出端13co 輸出被放大了 1倍的衰減信號(hào)DP。從放大器13cl的輸出端13co輸出被 放大了 1/10倍的衰減信號(hào)。若如此設(shè)置梯形衰減器13i，就能由放大率為1以下的衰減信號(hào)DP 生成放大率為1以上的衰減信號(hào)DP。其結(jié)果是，在從反射率較高且存在 于近距離的測(cè)量對(duì)象物0T到反射率較低且存在于遠(yuǎn)距離的測(cè)量對(duì)象物 0T的范圍較大的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，都可以進(jìn)行從裝置主體到測(cè)量對(duì)象物0T 的距離測(cè)量。即，根據(jù)該實(shí)施例3，由于其構(gòu)成如下將通過(guò)上述梯形衰減器(梯 形電阻器)13i而被分壓了的多個(gè)衰減信號(hào)和未被分壓的衰減信號(hào)輸入 給上述多級(jí)放大器群13c,所以能擴(kuò)大從微弱光量的檢測(cè)到大光量的檢 測(cè)的檢測(cè)范圍。根據(jù)本發(fā)明，可提供一種動(dòng)態(tài)范圍較寬的脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置 及距離測(cè)量裝置，其不會(huì)使電路規(guī)模大型化，并適合用于以高速進(jìn)行從 反射率低的自然對(duì)象到反射率高的遞歸反射部件的測(cè)量對(duì)象物的三維 測(cè)量的距離測(cè)量裝置。
權(quán)利要求
1.一種脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置，其特征在于，具有收光元件，接收來(lái)自測(cè)量對(duì)象物的反射脈沖光；共振電路部，將來(lái)自上述收光元件的基于反射脈沖光的光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成衰減信號(hào)；多級(jí)放大器群，對(duì)來(lái)自上述共振電路部的衰減信號(hào)進(jìn)行放大；衰減信號(hào)處理電路，由振幅比較器和零交叉比較器構(gòu)成，該振幅比較器對(duì)來(lái)自上述多級(jí)的放大器群的各級(jí)的衰減信號(hào)進(jìn)行處理；以及集成邏輯電路，將來(lái)自零交叉比較器的多根信號(hào)線匯集到一根信號(hào)線上，并向脈沖光接收時(shí)間測(cè)量電路輸出，該零交叉比較器連接在上述多級(jí)放大器群的各級(jí)的放大器上；根據(jù)上述放大器群的各振幅比較器的比較結(jié)果，來(lái)選擇上述零交叉比較器的動(dòng)作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置，其特征在于， 為了處理大光量的接收光脈沖，而將衰減器介于上述共振電路部和上述 多級(jí)放大器群之間，且該衰減器是以任意的衰減率對(duì)振幅進(jìn)行衰減。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置，其特征在于， 將來(lái)自上述共振電路部的衰減信號(hào)輸入給由梯形電阻器構(gòu)成的衰減器， 將通過(guò)上述梯形電阻器而任意地被分壓了的多個(gè)衰減信號(hào)和未被分壓 的衰減信號(hào)輸入給多級(jí)放大器群，以擴(kuò)大從微弱光量的檢測(cè)到大光量的 檢測(cè)的檢測(cè)范圍。
4. 一種脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置，其特征在于，具有 收光元件，接收來(lái)自測(cè)量對(duì)象物的反射脈沖光和被引導(dǎo)到內(nèi)部參考光路的脈沖光；共振電路部，將從該收光元件輸出的基于各脈沖光的光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn) 換成衰減信號(hào)；多級(jí)放大器群，對(duì)從該共振電路部輸出的衰減信號(hào)進(jìn)行放大；以及 衰減信號(hào)處理電路，由振幅比較器和零交叉比較器構(gòu)成，并且根據(jù) 上述各振幅比較器的比較結(jié)果，來(lái)選擇上述零交叉比較器的動(dòng)作，該振 幅比較器對(duì)從上述多級(jí)放大器群的各級(jí)輸出的衰減信號(hào)進(jìn)行處理。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置，其特征在于，衰減器介于上述共振電路部和上述多級(jí)放大器群之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置，其特征在于， 上述衰減器由梯形電阻器構(gòu)成，將從上述共振電路部輸出的衰減信號(hào)輸 入給上述衰減器，將通過(guò)上述梯形電阻器而被分壓了的多個(gè)衰減信號(hào)和 未被分壓的衰減信號(hào)輸入給上述多級(jí)放大器群。
7. —種距離測(cè)量裝置，具有收光元件，接收來(lái)自測(cè)量對(duì)象物的反射脈沖光和被引導(dǎo)到內(nèi)部參考 光路的脈沖光；共振電路部，將從該收光元件輸出的基于各脈沖光的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換 成衰減信號(hào)；多級(jí)放大器群，對(duì)從該共振電路部輸出的衰減信號(hào)進(jìn)行放大； 衰減信號(hào)處理電路，將從該多級(jí)放大器群的各級(jí)輸出的衰減信號(hào)處理成用于求解下述時(shí)間差的信號(hào)，即該時(shí)間差是指通過(guò)參考光路和測(cè)定光路時(shí)所需要的各自的時(shí)間差；以及演算處理裝置，輸入由該衰減信號(hào)處理電路處理過(guò)的信號(hào)，并且根據(jù)得到的時(shí)間差，來(lái)求解從裝置主體到測(cè)量對(duì)象物的距離。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的距離測(cè)量裝置，其特征在于，上述衰減 信號(hào)處理電路包括振幅比較器群和零交叉比較器群，且該振幅比較器群 由多個(gè)振幅比較器構(gòu)成，而該零交叉比較器群由與上述振幅比較器的個(gè) 數(shù)相同數(shù)量的零交叉比較器構(gòu)成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的距離測(cè)量裝置，其特征在于，上述各零 交叉比較器將用于求解上述時(shí)間差的信號(hào)向上述演算處理裝置輸出；上 述各振幅比較器向上述各零交叉比較器輸出許可/禁止信號(hào)，該許可/禁 止信號(hào)用于選擇性地許可/禁止將用于求解上述時(shí)間差的信號(hào)向上述演 算處理裝置輸出。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的距離測(cè)量裝置，其特征在于，衰減器介 于上述共振電路部和上述多級(jí)放大器群之間。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的距離測(cè)量裝置，其特征在于，上述衰 減器由梯形電阻器構(gòu)成，將從上述共振電路部輸出的衰減信號(hào)輸入給該 衰減器，將通過(guò)上述梯形電阻器而被分壓了的多個(gè)衰減信號(hào)和未被分壓 的衰減信號(hào)輸入給上述多級(jí)放大器群。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的距離測(cè)量裝置，其特征在于，上述共 振電路部由多個(gè)電阻器和1個(gè)以上的電感構(gòu)成；上述衰減器由1個(gè)以上 的晶體管和多個(gè)電阻器構(gòu)成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8至12的任意一項(xiàng)所述的距離測(cè)量裝置，其特 征在于，集成邏輯電路被設(shè)置在上述衰減信號(hào)處理電路和上述演算處理 裝置之間，且該集成邏輯電路將來(lái)自上述各零交叉比較器的各信號(hào)線匯 集到一根信號(hào)線上，并向上述演算處理裝置輸出。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7至12的任意一項(xiàng)所述的距離測(cè)量裝置，其特 征在于，上述多級(jí)放大器群是由放大率相同的多個(gè)放大器構(gòu)成的。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的距離測(cè)量裝置，其特征在于，從上述 共振電路部輸出的衰減信號(hào)，每經(jīng)過(guò)上述各放大器時(shí)，被放大到上述放 大率的乘數(shù)倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種脈沖光接收時(shí)間測(cè)量裝置，其具有共振電路部(13b)，將來(lái)自收光元件(13a)的基于反射脈沖光的光脈沖信號(hào)(RP)轉(zhuǎn)換成衰減信號(hào)(DP)，且該收光元件(13a)接收來(lái)自測(cè)量對(duì)象物的反射脈沖光；多級(jí)放大器群(13c1)～(13c4)，對(duì)來(lái)自共振電路部(13b)的衰減信號(hào)(DP)進(jìn)行放大；以及衰減信號(hào)處理電路，包括振幅比較器(13f)和零交叉比較器(13g)，且該振幅比較器對(duì)來(lái)自多級(jí)放大器群的各級(jí)的衰減信號(hào)(DP)進(jìn)行處理；根據(jù)上述放大器群的各振幅比較器(13f)的比較結(jié)果，來(lái)選擇零交叉比較器(13g)的動(dòng)作。
文檔編號(hào)G01S7/48GK101149431SQ200710154168
公開(kāi)日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者吉野健一郎, 峯岸功 申請(qǐng)人:株式會(huì)社拓普康