(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定スタート信号に応答して目標物にパルス光を発光する発光部と、前記目標物からの反射パルス光の受光に応答して測定ストップ信号を出力する受光部と、前記測定スタート信号から前記測定ストップ信号までの計測時間を、前記測定スタート信号から基準クロックの所定クロック数未満のスタート側端数時間と、前記測定ストップ信号から前記基準クロックの所定クロック数未満のストップ側端数時間と、前記スタート側端数時間の終了時から前記ストップ側端数時間の終了時までの前記基準クロックのクロック数とを測定することにより求める時間計測部とを有し、前記計測時間から前記目標物までの距離を求める距離測定装置において、
前記発光部は、前記測定スタート信号から所定の遅延時間経過後に前記パルス光を発光することを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
測定スタート信号に応答して目標物にパルス光を発光する発光部と、前記目標物からの反射パルス光の受光に応答して測定ストップ信号を出力する受光部と、前記測定スタート信号から前記測定ストップ信号までの計測時間を、前記測定スタート信号から基準クロックの所定クロック数未満のスタート側端数時間と、前記測定ストップ信号から前記基準クロックの所定クロック数未満のストップ側端数時間と、前記スタート側端数時間の終了時から前記ストップ側端数時間の終了時までの前記基準クロックのクロック数とを測定することにより求める時間計測部とを有し、前記計測時間から前記目標物までの距離を求める距離測定装置において、
前記受光部は、前記反射パルス光の受光から所定の遅延時間経過後に前記測定ストップ信号を出力することを特徴とする距離測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記遅延時間は、前記スタート側端数時間の最大値よりも長いことを特徴とする距離測定装置。
【請求項４】
測定スタート信号に応答して目標物にパルス光を発光する発光部と、前記目標物からの反射パルス光の受光に応答して測定ストップ信号を出力する受光部と、前記測定スタート信号から前記測定ストップ信号までの計測時間を、前記測定スタート信号から基準クロックの所定クロック数未満のスタート側端数時間と、前記測定ストップ信号から前記基準クロックの所定クロック数未満のストップ側端数時間と、前記スタート側端数時間の終了時から前記ストップ側端数時間の終了時までの前記基準クロックのクロック数とを測定することにより求める時間計測部とを有し、前記計測時間から前記目標物までの距離を求める距離測定装置において、
前記測定スタート信号から前記パルス光を発光するまでの第１の遅延時間と、前記反射パルス光の受光から前記測定ストップ信号を出力するまでの第２の遅延時間との合計が、前記スタート側端数時間の最大値よりも長いことを特徴とする距離測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記時間計測部は、前記スタート側端数時間を測定する第１の端数時間測定部と、前記ストップ側端数時間を測定する第２の端数時間測定部とを有することを特徴とする距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、距離測定装置に関し、特に、ターゲットに向けてパルス光を発光し、ターゲットで反射されたパルス光を受光するまでの時間をもとにターゲットまでの距離を求めるパルス光方式の距離測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の距離測定装置３００の説明図で、図９（１）はそのブロック図である。時間計測部３０１は、測定スタート信号Ｓ５０を生成して計測時間の測定を開始すると同時に、レーザドライブ回路３０２に測定スタート信号Ｓ５０を出力する。レーザドライブ回路３０２は、レーザダイオード３０３にレーザ駆動信号Ｓ５１を出力し、レーザダイオード３０３を発光させる。
【０００３】
レーザダイオード３０３から出射したパルス光Ｌ５０は、ターゲット３０６で反射され、パルス光Ｌ５１となって光電変換部３０４に入射する。光電変換部３０４は、パルス光Ｌ５１を受光すると、その光量に対応した受光信号Ｓ５２をコンパレータ部３０５に出力する。
【０００４】
コンパレータ部３０５は、受光信号Ｓ５２のピーク時点を検出し、そのピーク時点で測定ストップ信号Ｓ５３を時間計測部３０１に出力する。時間計測部３０１は、測定スタート信号Ｓ５０から測定ストップ信号Ｓ５３までの計測時間Ｔを求める。
【０００５】
図９（２）は、時間測定のタイムチャートである。図９（２）▲１▼は、時間計測部３０１内の基準クロック（周波数ｆ）を示し、基準クロックは計測時間Ｔを求める基準となる。図９（２）▲２▼は、測定スタート信号Ｓ５０を示し、この信号の立ち上がりエッジから計測時間Ｔの測定が開始される。
【０００６】
図９（２）▲３▼は、レーザダイオード３０３から出射するパルス光Ｌ５０を示す。レーザダイオード３０３は、測定スタート信号Ｓ５０の立ち上がりエッジと同時に発光を開始する。図９（２）▲４▼は、光電変換部３０４で電気信号に変換された受光信号Ｓ５２を示す。
【０００７】
図９（２）▲５▼は、測定ストップ信号Ｓ５３を示す。前述のように、コンパレータ部３０５は、受光信号Ｓ５２のピーク時点を検出し、そのピーク時点で測定ストップ信号Ｓ５３を時間計測部３０１に出力する。測定スタート信号Ｓ５０から測定ストップ信号Ｓ５３までの時間が、計測時間Ｔである。計測時間Ｔは、レーザダイオード３０３の発光開始から、受光信号Ｓ５２のピーク時までの時間、即ち光走行時間に等しい。
【０００８】
一方、測定スタート信号Ｓ５０と測定ストップ信号Ｓ５３は、基準クロックに同期していない。このため、測定スタート信号Ｓ５０及び測定ストップ信号Ｓ５３から基準クロックの次の立ち上がりエッジまでの間に、それぞれ基準クロックの１クロック以下の端数時間が生じる。
【０００９】
図９（２）▲６▼は、スタート側端数時間信号を示す。スタート側端数時間信号は、測定スタート信号Ｓ５０の立ち上がりエッジから基準クロックの次の次の立ち上がりエッジまでで、そのパルス幅はＴａである。端数時間を基準クロックの次の次の立ち上がりエッジまでとしたのは、基準クロックの次の立ち上がりエッジまでの時間とすると、端数時間が非常に短くなり、測定できない場合が生ずるためである。
【００１０】
図９（２）▲７▼は、ストップ側端数時間信号を示す。ストップ側端数時間信号は、測定ストップ信号Ｓ５３の立ち上がりエッジから基準クロックの次の次の立ち上がりエッジまでで、そのパルス幅はＴｂである。
【００１１】
図９（２）▲８▼は、粗カウント信号を示す。粗カウント信号は、スタート側端数時間信号の立ち下がりエッジからストップ側端数時間信号の立ち下がりエッジまでの期間（Ｎ／ｆ）の基準クロックを抜き出したものである。図９（２）▲８▼では、粗カウント信号は基準クロックのＮ＝４クロック分である。
【００１２】
ここで、測定スタート信号Ｓ５０から測定ストップ信号Ｓ５３までの計測時間Ｔは次のように表される。
【００１３】
Ｔ＝Ｔａ＋Ｎ／ｆ−Ｔｂ  ・・・  （１）
従って、スタート側端数時間信号のパルス幅Ｔａ、ストップ側端数時間信号のパルス幅Ｔｂ、粗カウント信号のクロック数Ｎを測定すれば、（１）式から計測時間Ｔが求まり、計測時間Ｔと光速からターゲット３０６までの距離が求まる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
図１０は、従来の距離測定装置でターゲットまでの距離が短い近距離測定を行った場合のタイムチャートである。近距離測定の場合は、図１０（１）▲２▼に示す測定スタート信号Ｓ５０から、図１０（１）▲５▼に示す測定ストップ信号Ｓ５３までの計測時間Ｔは短くなる。従って、図１０（１）▲６▼に示すスタート側端数時間信号の立ち下がりエッジと、図１０（１）▲７▼に示すストップ側端数時間信号の立ち上がりエッジが時間的にほぼ一致する場合が発生する。
【００１５】
図１０（２）は、スタート側端数時間信号の立ち下がりエッジとストップ側端数時間信号の立ち上がりエッジが時間的にほぼ一致する場合の拡大図である。スタート側端数時間信号が立ち下がる時にストップ側端数時間信号が立ち上がっており、相互のスイッチングノイズの影響でエッジ部分の波形が乱れる。それぞれの信号のパルス幅Ｔａ、Ｔｂは、エッジ部分が所定のしきい値を横切る時間で決まるため、エッジ部分の波形の乱れはパルス幅Ｔａ、Ｔｂの変動となる。
【００１６】
このように、近距離測定の場合は、スタート側及びストップ側端数時間信号の同時スイッチングによる信号エッジのタイミングずれを生じ、それぞれのパルス幅Ｔａ、Ｔｂの測定誤差が大きくなり、ターゲットまでの距離の測定精度が低下する。
【００１７】
そこで本発明は、端数時間の測定誤差をなくし、近距離測定における測定精度を向上させた距離測定装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、測定スタート信号に応答して目標物にパルス光を発光する発光部と、前記目標物からの反射パルス光の受光に応答して測定ストップ信号を出力する受光部と、前記測定スタート信号から前記測定ストップ信号までの計測時間を、前記測定スタート信号から基準クロックの所定クロック数未満のスタート側端数時間と、前記測定ストップ信号から前記基準クロックの所定クロック数未満のストップ側端数時間と、前記スタート側端数時間の終了時から前記ストップ側端数時間の終了時までの前記基準クロックのクロック数とを測定することにより求める時間計測部とを有し、前記計測時間から前記目標物までの距離を求める距離測定装置において、
前記発光部は、前記測定スタート信号から所定の遅延時間経過後に前記パルス光を発光することを特徴とする距離測定装置を提供することにより達成される。
【００１９】
本発明によれば、スタート側端数時間が、測定スタート信号から基準クロックの所定クロック未満であるのに対して、発光部は、測定スタート信号から所定の遅延時間経過後にパルス光を発光する。そして、その遅延時間をスタート側端数時間の最大値である基準クロックの所定クロック以上とすれば、スタート側端数時間信号とストップ側端数時間信号が時間的に重なることはない。従って、同時スイッチングによる端数時間の測定誤差がなくなり、近距離測定における測定精度が向上する。
【００２０】
また、本発明の距離測定装置は、測定スタート信号に応答して目標物にパルス光を発光する発光部と、前記目標物からの反射パルス光の受光に応答して測定ストップ信号を出力する受光部と、前記測定スタート信号から前記測定ストップ信号までの計測時間を、前記測定スタート信号から基準クロックの所定クロック数未満のスタート側端数時間と、前記測定ストップ信号から前記基準クロックの所定クロック数未満のストップ側端数時間と、前記スタート側端数時間の終了時から前記ストップ側端数時間の終了時までの前記基準クロックのクロック数とを測定することにより求める時間計測部とを有し、前記計測時間から前記目標物までの距離を求める距離測定装置において、
前記受光部は、前記反射パルス光の受光から所定の遅延時間経過後に前記測定ストップ信号を出力することを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、スタート側端数時間が、測定スタート信号から基準クロックの所定クロック未満であるのに対して、受光部は、反射パルス光の受光から所定の遅延時間経過後に測定ストップ信号を出力する。従ってこの場合も、その遅延時間をスタート側端数時間の最大値である基準クロックの所定クロック以上とすれば、スタート側端数時間信号とストップ側端数時間信号が時間的に重なることはなく、同時スイッチングによる端数時間の測定誤差がなくなり、近距離測定における測定精度が向上する。
【００２２】
また、本発明の距離測定装置は、測定スタート信号に応答して目標物にパルス光を発光する発光部と、前記目標物からの反射パルス光の受光に応答して測定ストップ信号を出力する受光部と、前記測定スタート信号から前記測定ストップ信号までの計測時間を、前記測定スタート信号から基準クロックの所定クロック数未満のスタート側端数時間と、前記測定ストップ信号から前記基準クロックの所定クロック数未満のストップ側端数時間と、前記スタート側端数時間の終了時から前記ストップ側端数時間の終了時までの前記基準クロックのクロック数とを測定することにより求める時間計測部とを有し、前記計測時間から前記目標物までの距離を求める距離測定装置において、
前記測定スタート信号から前記パルス光を発光するまでの第１の遅延時間と、前記反射パルス光の受光から前記測定ストップ信号を出力するまでの第２の遅延時間との合計が、前記スタート側端数時間の最大値よりも長いことを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、所定の遅延時間を複数の遅延時間の合計で設定できるので、高精度に設定可能な短い遅延時間を合計することにより、所定の遅延時間を高精度に設定することができる。
【００２４】
また、本発明の距離測定装置の時間計測部は、前記スタート側端数時間を測定する第１の端数時間測定部と、前記ストップ側端数時間を測定する第２の端数時間測定部とを有することを特徴とする。
【００２５】
本発明によれば、スタート側端数時間及びストップ側端数時間を別個の端数時間測定部で測定することにより、スタート側端数時間信号とストップ側端数時間信号が接近している場合でも、それぞれの端数時間を高精度に測定し、しかも全体の測定時間を短縮することができる。
【００２６】
即ち、距離測定装置は、測定精度を向上させるために数千回の測定値の平均が取られる。同時スイッチングによる測定誤差の防止のためには、スタート側端数時間信号とストップ側端数時間信号をできるだけ離したほうがよいが、それでは全体の測定時間が長くなってしまう。本発明によれば、別個の端数時間測定部を有することにより、両信号の重なりを避けつつできるだけ近づけることができ、同時スイッチングによる測定誤差を防止し、かつ、全体の測定時間を短縮することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例について図面に従って説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態の距離測定装置１００のブロック図である。マイクロプロセッサ１１５は、測定開始指令Ｓ１を時間計測部１０１に出力して測定動作を開始させると共に、時間計測部１０１から入力される測定データＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２に基づきターゲット１１４までの距離を求める。
【００２９】
時間計測部１０１は、マイクロプロセッサ１１５からの測定開始指令Ｓ１に基づいて、ディレイ回路１０２に測定スタート信号Ｓ２を出力すると同時に、計測時間Ｔの測定を開始する。計測時間Ｔは、測定スタート信号Ｓ２から後述するコンパレータ部１１３から供給される測定ストップ信号Ｓ９までの時間である。なお、信号Ｓ１３は、測定スタート信号Ｓ２に所定の遅延時間Ｔｄを与えるために使用される。
【００３０】
ディレイ回路１０２は、測定スタート信号Ｓ２を遅延時間Ｔｄだけ遅らせ、レーザドライブ回路１０３にディレイ信号Ｓ３を出力する。遅延時間Ｔｄは、後で詳述するように、基準クロックの２クロック分以上に設定される。この遅延時間Ｔｄにより、近距離測定においてもスタート側端数時間信号とストップ側端数時間信号のエッジが時間的に重なることはない。
【００３１】
レーザドライブ回路１０３は、ディレイ信号Ｓ３に同期してレーザダイオード１０４を駆動するレーザ駆動信号Ｓ４をレーザダイオード１０４に出力する。レーザダイオード１０４は、このレーザ駆動信号Ｓ４によりパルス点灯し、パルス光Ｌ１を送光光学系１０５に送る。
【００３２】
送光光学系１０５に入射したパルス光Ｌ１は、内部のハーフミラー等で分岐され、パルス光Ｌ２及びパルス光Ｌ３となる。パルス光Ｌ２の方向が装置の外部へ光を出射する外部光路であり、パルス光Ｌ３の方向が装置の内部のみで光路を形成する内部光路である。
【００３３】
送光光学系１０５の出射側には移動可能な光路切り替え用セクタ１０６があり、パルス光Ｌ２又はパルス光Ｌ３のどちらか一方の光路を塞ぐことにより外部光路又は内部光路を選択する。図１では光路切り替え用セクタ１０６がパルス光Ｌ３を塞いでおり、外部光路が選択された状態を示す。
【００３４】
一方、光路切り替え用セクタ１０６がパルス光Ｌ２を塞ぐ場合は、内部光路が選択された状態となり、送光光学系１０５から出射されるパルス光Ｌ３は、内部用光学式アッテネータ１１６で光量を所定のレベルに調整された後、受光光学系１１０に送られる。
【００３５】
図１に示すように外部光路が選択されている場合は、送光光学系１０５から出射したパルス光Ｌ２は、送光光学系１０７に入射しパルス光Ｌ４となって外部のターゲット１１４を照射する。ターゲット１１４で反射したパルス光Ｌ５は、受光光学系１０８に入射し装置内部に戻る。
【００３６】
受光光学系１０８を通ったパルス光Ｌ６は、外部用光学式アッテネータ１０９で光量を調整され、パルス光Ｌ７となって受光光学系１１０に入射する。外部用光学式アッテネータ１０９は、レベル検出回路１１４からの信号Ｓ７により濃度が連続的に可変される。そして、光電変換部１１１から出力される受光信号Ｓ５が所定のレベルとなるようにパルス光Ｌ７の光量を調整する。
【００３７】
受光光学系１１０は、内部にハーフミラー等を有し、外部光路又は内部光路を通ったパルス光をパルス光Ｌ８として光電変換部１１１に送る。なお、外部光路と内部光路は時分割に交互に選択され、それぞれの光路の距離が測定される。
【００３８】
光電変換部１１１は、光学式バンドパスフィルタ、受光素子及び電流−電圧変換素子等からなり、パルス光Ｌ８を受光信号Ｓ５に変換する。アンプ部１１２は、受光信号Ｓ５を増幅して信号Ｓ８とし、信号Ｓ８をコンパレータ部１１３に出力する。また、アンプ部１１２は、受光信号Ｓ５の大きさに比例した信号Ｓ６を前述のレベル検出回路１１４に出力する。
【００３９】
コンパレータ部１１３は、ピーク検出回路を含み、信号Ｓ８のピーク時点に対応する測定ストップ信号Ｓ９を時間計測部１０１に送る。時間計測部１０１は、内部光路又は外部光路のそれぞれの光路において、測定スタート信号Ｓ２から測定ストップ信号Ｓ９までの計測時間Ｔを測定する。
【００４０】
マイクロプロセッサ１１５は、計測時間Ｔと光速Ｃからそれぞれの光路の距離を求める。また、内部及び外部光路それぞれの測定値の差を取ることにより、電気回路の温度特性等に起因する測定値の変動をキャンセルする。
【００４１】
図２（１）は、本実施の形態の時間計測部１０１のブロック図である。時間計測部１０１は、前述のマイクロプロセッサ１１５から測定開始指令Ｓ１が入力されると、一連の測定動作を開始する。
【００４２】
レーザダイオード点灯クロック発振器（以下、ＬＤ点灯クロックという。）２０４は、マイクロプロセッサ１１５からの測定開始指令Ｓ１に応答して、分周回路２０３と前述のディレイ回路１０２にクロック信号Ｓ１３を出力する。分周回路２０３は、クロック信号Ｓ１３を分周して測定スタート信号Ｓ２とし、前述のディレイ回路１０２及びスタート側端数時間信号生成部２１２に出力する。
【００４３】
基準クロック発振器２１１は、計測時間Ｔの測定の基準となる基準クロック信号Ｓ３０を、スタート側端数時間信号生成部２１２、ストップ側端数時間信号生成部２１７及びＡＮＤ回路２１５に出力する。ストップ側端数時間信号生成部２１７には、測定ストップ信号Ｓ９が入力される。
【００４４】
スタート側又はストップ側端数時間信号生成部２１２、２１７は、前述のように、測定スタート信号Ｓ２又は測定ストップ信号Ｓ９から基準クロック信号Ｓ３０の次の次の立ち上がりエッジまでの時間Ｔａ又はＴｂをパルス幅とする信号Ｓ３１、Ｓ３２を生成する。
【００４５】
時間−電圧変換部２１３、２１８は、スタート側端数時間信号Ｓ３１及びストップ側端数時間信号Ｓ３２のパルス幅をアナログ電圧に変換し、更にそのアナログ電圧をディジタルデータの信号Ｓ１０、Ｓ１２に変換し前述のマイクロプロセッサ１１５に出力する。
【００４６】
ＳＲフリップフロップ２１４は、Ｓ端子及びＲ端子にそれぞれスタート側端数時間信号Ｓ３１、ストップ側端数時間信号Ｓ３２が入力され、信号Ｓ３１の立ち下がりエッジから信号Ｓ３２の立ち下がりエッジまでの期間Ｈレベルとなるゲート信号Ｓ３３を、ＡＮＤ回路２１５に出力する。ＡＮＤ回路２１５は、ゲート信号Ｓ３３がＨレベルの間だけ基準クロック信号Ｓ３０を通過させ、粗カウント信号Ｓ３４をカウンタ２１６に出力する。
【００４７】
カウンタ２１６は、ゲート信号Ｓ３３がＨレベルの期間の基準クロック信号Ｓ３０をカウントし、そのカウント値を粗カウントデータＳ１１として前述のマイクロプロセッサ１１５に出力する。
【００４８】
図２（２）は、時間−電圧変換部２１３、２１８のブロック図である。インバータ２５１は、スタート側又はストップ側端数時間信号Ｓ３１又はＳ３２を反転した信号Ｓ３４をトランジスタ２５２のベース端子に出力する。トランジスタ２５２は、信号Ｓ３４がＬレベルの期間は非導通となるので、その期間の定電流回路２５０の電流は、ダイオード２５３を介してコンデンサ２５７を充電する。従って、コンデンサ２５７の充電電圧は、スタート側又はストップ側端数時間信号Ｓ３１又はＳ３２のパルス幅Ｔａ又はＴｂに比例したアナログ電圧信号Ｓ３５となる。
【００４９】
コンデンサ２５７のアナログ電圧信号Ｓ３５は、アンプ２５４で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ２５５に入力される。Ａ／Ｄコンバータ２５５は、スタート側又はストップ側端数時間信号Ｓ３１、Ｓ３２のパルス幅Ｔａ、Ｔｂに対応したディジタル信号Ｓ１０、Ｓ１２を前述のマイクロプロセッサ１１５に出力する。なお、コンデンサ２５７の充電電圧は、それぞれの測定が終了すると、トランジスタ２５６によりリセットされる。
【００５０】
図３は、本実施の形態の距離測定装置１００で使用されるディレイ回路１０２の１例を示す。図３（１）は、ディレイ回路１０２及び時間計測部１０１の一部のブロック図である。前述のように分周回路２０３の出力である測定スタート信号Ｓ２と、ＬＤ点灯クロック２０４のクロック信号Ｓ１３が、ディレイ回路１０２に入力される。
【００５１】
測定スタート信号Ｓ２は、ディレイ回路１０２のＤフリップフロップ２０２のＤ端子に入力される。Ｄフリップフロップ２０２のＱ１端子は、Ｄフリップフロップ２０１のＤ端子に接続され、Ｄフリップフロップ２０１のＱ２端子からディレイ信号Ｓ３が出力される。また、ＬＤ点灯クロック２０４のクロック信号Ｓ１３が、Ｄフリップフロップ２０１、２０２のクロック端子ｃｌｋに入力される。
【００５２】
図３（２）は、ディレイ回路１０２のタイムチャートである。図３（２）▲１▼は、ＬＤ点灯クロック信号Ｓ１３を示し、図３（２）▲２▼は、測定スタート信号Ｓ２を示す。測定スタート信号Ｓ２は、ＬＤ点灯クロック信号Ｓ１３を分周した信号であり、測定スタート信号Ｓ２とＬＤ点灯クロック信号Ｓ１３は同期する。
【００５３】
図３（２）▲３▼は、Ｄフリップフロップ２０２の出力信号Ｓ２０を示す。出力信号Ｓ２０は、測定スタート信号Ｓ２をＬＤ点灯クロック信号Ｓ１３の１クロック分遅らせた信号となる。また、図３（２）▲４▼は、Ｄフリップフロップ２０１の出力であるディレイ信号Ｓ３を示す。Ｄフリップフロップ２０１においても、信号Ｓ２０はＬＤ点灯クロック信号Ｓ１３の１クロック分遅れるので、ディレイ信号Ｓ３は、測定スタート信号Ｓ２をＬＤ点灯クロック信号Ｓ１３の２クロック分遅れた信号となる。このＬＤ点灯クロック信号Ｓ１３の２クロック分が、ディレイ回路１０２の遅延時間Ｔｄとなる。
【００５４】
ＬＤ点灯クロック信号Ｓ１３の周波数は、前述の計測時間を測定する基準となる基準クロック信号Ｓ３０の周波数より低く設定されているので、ディレイ回路１０２の遅延時間Ｔｄは、基準クロック信号Ｓ３０の２クロック以上となる。この遅延時間Ｔｄにより、近距離測定においてもスタート側端数時間信号Ｓ３１とストップ側端数時間信号Ｓ３２のエッジが時間的に重なることはない。
【００５５】
ここでは、周波数の安定なクロックにより必要なクロック数を遅延させる回路を説明したが、遅延時間が安定なディレイ素子、あるいはマイクロコンピュータの入出力ポートを介して遅延させることも可能である。
【００５６】
図４は、本実施の形態における距離測定装置のタイムチャートである。図４▲１▼は、時間計測部１０１内の基準クロック信号Ｓ３０を示し、図４▲２▼は、測定スタート信号Ｓ２を示す。測定スタート信号Ｓ２は、ディレイ回路１０２で所定の遅延時間Ｔｄが与えられる。図４▲３▼は、ディレイ回路１０２から出力されるディレイ信号Ｓ３を示す。ディレイ信号Ｓ３の遅延時間Ｔｄは、前述のように基準クロック信号Ｓ３０の２クロック分以上に設定される。
【００５７】
図４▲４▼は、レーザダイオード１０４から出射されるパルス光Ｌ１を示し、図４▲５▼は、光電変換部１１１から出力される受光信号Ｓ５を示す。光電変換部１１１では、光量を電気信号に変換すると共に、そのピーク時点を検出し、測定ストップ信号Ｓ９を時間計測部１０１に出力する。図４▲６▼は、受光信号Ｓ５のピーク時点で出力される測定ストップ信号Ｓ９を示す。測定スタート信号Ｓ２から測定ストップ信号Ｓ９までの時間が、計測時間Ｔである。尚、前述のようにレーザダイオード１０４は、測定スタート信号Ｓ２から遅延時間Ｔｄだけ遅延したディレイ信号Ｓ３と同期したレーザ駆動信号Ｓ４によって点灯するので、光の走行時間、即ち、レーザダイオード１０４の発光開始から受光信号Ｓ５のピーク時までの時間は、図４▲４▼のＴｅであり、Ｔ＝Ｔｅ＋Ｔｄである。
【００５８】
図４▲７▼は、スタート側端数時間信号Ｓ３１を示す。前述のように、スタート側端数時間信号は、測定スタート信号Ｓ５０から基準クロック信号Ｓ３０の次の次の立ち上がりエッジまでであり、そのパルス幅はＴａである。このため、パルス幅Ｔａは、基準クロック信号Ｓ３０の２クロック分未満となる。
【００５９】
図４▲８▼は、ストップ側端数時間信号Ｓ３２を示す。ストップ側端数時間信号Ｓ３２は、測定ストップ信号Ｓ９から基準クロック信号Ｓ３０の次の次の立ち上がりエッジまでで、そのパルス幅はＴｂである。
【００６０】
図４▲９▼は、図２（１）に示したＳＲフリップフロップ２１４の出力であるゲート信号Ｓ３３を示す。ゲート信号Ｓ３３は、スタート側端数時間信号Ｓ３１の立ち下がりエッジからストップ側端数時間信号Ｓ３２の立ち下がりエッジまでの期間Ｈレベルとなり、そのパルス幅はＮ／ｆとなる。
【００６１】
図４(10)は、粗カウント信号Ｓ３４を示す。粗カウント信号Ｓ３４は、基準クロック信号Ｓ３０をゲート信号Ｓ３３がＨレベルとなる期間だけ抜き出したものである。粗カウント信号Ｓ３４は、図２（１）に示したカウンタ２１６によりカウントされる。図４の場合、そのカウント値はＮ＝３クロックである。
【００６２】
このように本実施の形態では、測定スタート信号Ｓ２から基準クロック信号Ｓ３０の２クロック分以上の遅延時間Ｔｄの経過後に発光パルスＬ１が出射される。一方、スタート側端数時間信号Ｓ３１は、測定スタート信号Ｓ２から基準クロック信号Ｓ３０の次の次の立ち上がりエッジまでであるので、そのパルス幅Ｔａは、基準クロック信号Ｓ３０の２クロック分未満である。このため、近距離測定においても、スタート側端数時間信号Ｓ３１の立ち下がりエッジとストップ側端数時間信号Ｓ３２の立ち上がりエッジは時間的に重なることはなく、それぞれのパルス幅Ｔａ、Ｔｂを精度良く測定することができる。
【００６３】
なお、外部光路及び内部光路による計測時間は、光の走行時間に対しそれぞれディレイ回路１０２の遅延時間Ｔｄ分だけ長くなるが、このオフセット分は外部光路の計測時間から内部光路の計測時間を引くことによりキャンセルされるため、特に補正計算は必要としない。即ち、外部光路による計測時間Ｔ１＝Td+Te1、内部光路による計測時間Ｔ２＝Td+Te2であるから、両方の差をとると、T1-T2 ＝Te1-Te2 となり、ディレイ時間Ｔｄの影響はない。但し、Ｔe1、Ｔe2はそれぞれの外部光路の光走行時間、内部光路の光走行時間である。
【００６４】
本実施の形態例の距離測定装置１００は、図２（１）で示したように時間計測部１０１内に、別個の端数時間測定部２１２、２１３及び２１７、２１８を有する。即ち、スタート側端数時間Ｔａは、スタート側端数時間信号生成部２１２と時間−電圧変換部２１３により測定され、ストップ側端数時間Ｔｂは、ストップ側端数時間信号生成部２１７と時間−電圧変換部２１８により測定される。
【００６５】
本実施の形態例によれば、スタート側端数時間Ｔａ及びストップ側端数時間Ｔｂを別個の端数時間測定部で測定することにより、スタート側端数時間信号Ｓ３１の立ち下がりエッジとストップ側端数時間信号Ｓ３２の立ち上がりエッジを、従来の誤り測定を防止できる程度にできるだけ接近させることができる。従って、信号Ｓ３１の立ち下がりエッジと信号Ｓ３２の立ち上がりエッジの重なりをなくして、それぞれの端数時間を高精度に測定し、しかも信号Ｓ３１の立ち下がりエッジと信号Ｓ３２の立ち上がりエッジをできるだけ近づけて、全体の測定時間を短縮することができる。
【００６６】
即ち、距離測定装置１００は、測定精度を向上させるためにマイクロプロセッサ１１５からの測定開始指令Ｓ１に応答して数千回の測定を行い、その平均を取って１回の測定値としている。
【００６７】
従って、遅延回路１０２の遅延時間Ｔｄを信号Ｓ３１の立ち下がりエッジと信号Ｓ３２の立ち上がりエッジとが重ならない程度にその間をできるだけ短くすることで、複数回の測定を要する時間を短くすることができる。
【００６８】
端数時間測定部を共通化する場合は、コンデンサ２５７のリセットに伴う放電時間や、Ａ／Ｄコンバータ２５５の変換時間を確保するために、信号Ｓ３１の立ち下がりエッジと信号Ｓ３２の立ち上がりエッジとの間に十分な時間をおく必要があり、測定時間の長期化を招く。
【００６９】
図５は、本発明の他の実施の形態の距離測定装置のブロック図である。図１の実施の形態と同様の部分の説明を省略し異なる部分を説明する。本実施の形態では、ディレイ回路１０２が、コンパレータ部１１３と時間計測部１０１の間に挿入される。ディレイ回路１０２は、受光信号Ｓ５のピーク時点で出力されるコンパレータ信号Ｓ９を遅延時間Ｔｄだけ遅らせ、測定ストップ信号Ｓ４０を時間計測部１０１に出力する。本実施の形態においても、遅延時間Ｔｄは基準クロック信号Ｓ３０の２クロック分以上である。
【００７０】
図６は、図５に示した距離測定装置１００のタイムチャートである。図６▲６▼に示す測定ストップ信号Ｓ４０は、図６▲４▼に示す受光信号Ｓ５のピーク時点から遅延時間Ｔｄだけ遅れている。スタート側端数時間信号Ｓ３１（図６▲７▼）のパルス幅Ｔａは、前述のように、基準クロック信号Ｓ３０の２クロック分未満であるので、スタート側端数時間信号Ｓ３１は、ストップ側端数時間信号Ｓ３２（図６▲８▼）と時間的に重なることはない。
【００７１】
図７は、本発明の第３の実施の形態の距離測定装置のブロック図である。図５の実施の形態と同様の部分には同じ引用番号を与えた。本実施の形態では、図５の実施の形態に加えて、アンプ１１６とコンパレータ１１７が設けられる。この実施の形態では、信号Ｓ２をスタート信号にする代わりに、発光トリガ信号Ｓ４に応答してレーザ１０４が発光したことを検出する信号Ｓ４２を基準にして生成される信号Ｓ４４を、計測のスタート信号に利用する。こうすることにより、ドライブ回路１０３とレーザ１０４の遅延時間の変動分を計測時間から除去することができ、より正確な時間を計測することができる。
【００７２】
図８は、図７に示した距離測定装置１００のタイムチャートである。この図を参照して動作を説明する。まず、マイクロプロセッサ１１５が時間計測部１０１に測定開始信号Ｓ１を送ると、時間計測部１０１内の発振回路が所定の周期の分周クロック信号Ｓ２をドライブ回路１０３に送る。これに同期してドライブ回路１０３は、レーザ１０４に発光トリガ信号Ｓ４を送る。レーザ１０４は、発光トリガ信号Ｓ４に同期してパルス光Ｌ１を出射するが、レーザ１０４には内部に発光モニタ用のフォトダイオードが内蔵されており、パルス光Ｌ１の出射と同時にこのフォトダイオードからパルス電流Ｓ４２がアンプ１１６に出力される。
【００７３】
アンプ１１６は、電流・電圧変換アンプ及び電圧増幅アンプから構成されており、図８▲５▼に示される通り、十分に増幅されて振幅が電源電圧付近で飽和したパルス電圧信号Ｓ４３をコンパレータ１１７に出力する。コンパレータ１１７は、入力信号Ｓ４３の立ち上がりエッジを検出して、時間計測部１０１に時間計測スタート信号Ｓ４４を出力する。その後の動作は、図５，６の実施の形態と同じである。
【００７４】
第３の実施の形態では、レーザが発光したタイミングを時間計測スタートのタイミングにしているため、レーザのトリガから発光までの遅延時間の変動が含まれないので、計測時間のばらつきを小さくすることができる。
【００７５】
以上の実施の形態では、同時スイッチングによる測定誤差を防止するため、図１では単一のディレイ回路１０２をスタート側に設け、図５、図７では単一のディレイ回路１０２をストップ側に設けているが、本発明の実施の形態はこれらには限定されない。
【００７６】
即ち、ディレイ回路をスタート側とストップ側の両方に設けて、それら複数のディレイ回路の遅延時間の合計で必要とする遅延時間Ｔｄを発生させることもできる。例えば、第１のディレイ回路により測定スタート信号Ｓ２を遅延時間Ｔｄ／２だけ遅らせ、第２のディレイ回路によりコンパレータ信号Ｓ９を遅延時間Ｔｄ／２だけ遅らせてもよい。
【００７７】
ディレイ回路の遅延時間は短い程その時間精度が向上するので、高精度の第１と第２のディレイ回路を使用して、より高精度の遅延時間Ｔｄを発生させることができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、測定スタート信号から測定ストップ信号までの間に所定の遅延時間が与えられているため、スタート側端数時間信号とストップ側端数時間信号が時間的に重なることはない。
【００７９】
従って、同時スイッチングによる端数時間の測定誤差がなくなり、近距離測定における測定精度が向上する。また、別個の端数時間測定部を有することにより、全体の測定時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の距離測定装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の距離測定装置の時間計測部のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態の距離測定装置のディレイ回路の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態の距離測定装置のタイムチャートである。
【図５】本発明の他の実施の形態の距離測定装置のブロック図である。
【図６】本発明の他の実施の形態の距離測定装置のタイムチャートである。
【図７】本発明の第３の実施の形態の距離測定装置のブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態の距離測定装置のタイムチャートである。
【図９】従来の距離測定装置の説明図である。
【図１０】従来の距離測定装置の誤差原因の説明図である。
【符号の説明】
１０１  時間計測部
１０２  ディレイ回路
１０３  レーザドライブ回路
１０４  レーザダイオード
１０５、１０７  送光光学系
１０６  光路切り替え用セクタ
１０８、１１０  受光光学系
１０９  光学式アッテネータ
１１１  光電変換部
１１２  アンプ部
１１３  コンパレータ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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