测量装置及测量方法

专利名称：测量装置及测量方法
技术领域：
本发明涉及一种测量装置及测量方法。详细而言，涉及到用来对测量 对象物照射光并接收其反射光来测量延迟时间或距离的测量装置及测量方 法。
背景技术：
以往，有一种由光电倍增管或雪崩光电二极管(APD)等放大并接收 从目标等测量对象物反射回来的反射光，并实施规定的处理，测量延迟时 间或距离的装置。在此装置中，求取接收从来自近距离的强反射光到来自 远处的微小反射光的等级范围宽的光，并且这种情况下，由于受光信号的 强度变化易于表现为测量误差，所以提出了一种检测从受光信号取出其一 部分频率成分后的阻尼信号的零交叉点且进行放大，测量延迟时间测量或 距离的装置。(例如，参见专利文献l)专利文献l:日本特开平7-191144号公报(段落0056 0062、 0113 0120、图1、图9 (a))但是，就以往装置而言，虽然可以利用受光信号的衰减振荡波形，减 弱振幅或强度大小的影响，但是只是通过同样进行放大，无法消除测量误 差，而在高精度的测量中还是不足的。另一方面，却越发要求高准确度的 测量。因此，人们期望一种用来进一步减小测量误差的测量装置和测量方 法。发明内容本发明的目的为提供一种测量装置及测量方法，当对测量对象物照射 光并接收其反射光来测量延迟时间或距离时，更进一步使测量误差变得微小。为了解决上述课题，本发明方式(1)的测量装置例如图1 图3所示， 具备受光部9，接收作为受光信号的基准脉冲光r及测量脉冲光O,;提取信号形成机构35，形成从受光信号r、 o,提取其一部分频率成分后的提取信号S3U;放大器19，将提取信号S3U中微小电平的信号放大率高幅放大;定时信号形成部20，利用由放大器19将微小电平的信号放大后的信号，从 受光信号r、 o，形成定时信号r'、 o,';测量值计算部33，根据从基准脉冲光 r形成的定时信号r'和从测量脉冲光o,形成的定时信号o,之间的受光时间 差，测量测量脉冲光Oi对基准脉冲光r的延迟时间或从测量对象物开始的 距离。在这里，在测量装置中除了测量距离或方向的装置之外，还包含测量 光的需要时间差或受光时间差的装置。另外，延迟时间和距离的测量既可 以进行其一个，也可以在测量延迟时间之后测量距离，还可以在测量距离之后测量延迟时间，另外测量值计算部33等的各单元也可以不必整体构成， 例如运算所使用的计算机也可以和电路分开构成。另外，所谓的一部分频 率成分虽然最佳的是相当于脉冲半宽度的频率，但是并不一定限于此，另 外还可以具有某种程度的频率宽度。只要按上述方法来构成，就可以提供 一种测量装置，当对测量对象物照射光并接收其反射光来测量延迟时间或 距离时，更进一步使测量误差变得微小。另外，本发明方式(2)的发明在方式(1)的测量装置中，例如图3 所示，定时信号形成部36在检测到受光信号r、 01的重心相当位置时，生 成定时信号r'、 01'。只要按上述方法来构成，由于检测受光信号r、 01的重心相当位置来生 成定时信号r'、 01'，因而可以减小测量误差。这里，所谓r、 01的重心或者重心相当位置指的是， 一维时间轴上的重 心及其位置，并且进行根据振幅的加权来确定。例如在图3所示的那种对 垂直于时间轴的线呈对称的线对称图形时，重心的位置和对称轴的位置一 致。也就是说，如图3所示，在图形例如是等腰三角形时，重心相当位置和从顶点沿时间轴下垂的垂直线下部位置一致，在是左右对称的长方形时， 和左右的边穿过时间轴的点之间的中心位置一致。另外，本发明方式(3)的发明在方式(2)的测量装置中，例如图2所示，定时信号形成部36检测作为受光信号r、 o,的重心相当位置的提取 信号S3U的零交叉点Qo附近。在这里，在提取信号中包含放大后的信号。只要按上述方法来构成， 由于利用零交叉点Qo附近陡峭波形的斜率，因而可以使测量误差变得微小。另外，本发明方式(4)的发明在方式(3)的测量装置中，例如图2 所示，提取信号S3U是阻尼信号或者图5的提取信号S4u所示的微分信号。只要按上述方法来构成，就能够精度很好地检测受光信号r、 01的重心 相当位置。另外，本发明方式(5)的发明在方式(4)的测量装置中，例如图2 所示，提取信号形成机构35在受光部9和接地之间具有电感器。只要按上述方法来构成，就可以借助于电感器35的使用，通过简单的 电路轻易获得阻尼信号。另外，还可以通过恰当设定电感，获得准确的阻 尼信号。另外，本发明方式(6)的发明在方式(3)至方式(5)的任一个所述 的测量装置中，例如图2所示，放大器19是一种对高电平的信号进行低幅 放大或者使因饱和而产生的提取信号S3U的零交叉点Qq的位置几乎不产 生变化的放大器。只要按上述方法来构成，由于对高电平的受光信号r、 o"咸低放大率或 者对放大后的值设定限制，因而非常适合扩大动态范围。另外，本发明方式(7)的发明在方式(1)至方式(6)的任一项所述 的测量装置中，测量对象物包含目标。只要按上述方法来构成，就可以使用目标，来执行效率良好且高精度 的测量。还有，所谓的目标是指，为了在测量中以高准确度确定测量对象 物的位置、形状，粘贴于测量对象物上的标识。为了解决上述课题，本发明方式(8)的测量方法例如图4所示，具备受光步骤(SOl)，由受光部9接收作为受光信号的基准脉冲光r及测量脉 冲光o,;提取信号形成步骤(S02)，形成从受光信号r、 o,提取其一部分频 率成分后的提取信号S3U;放大步骤(S03)，将提取信号中微小电平的信 号放大率高幅放大；定时信号形成步骤(S04)，利用由放大器19将微小电 平的信号放大后的信号，从受光信号r、 Oi形成定时信号r'、 0l';测量值运 算步骤(S05)，根据从基准脉冲光r形成的定时信号r'和从测量脉冲光0l 形成的定时信号o,'之间的受光时间差，测量测量脉冲光0|对基准脉冲光r 的延迟时间或从测量对象物开始的距离。只要按上述方法来构成，就可以提供一种测量方法，当对测量对象物 照射光并接收其反射光来测量延迟时间或距离时，更进一步使测量误差变 得微小。另外，本发明方式(9)的发明在方式(8)的测量方法中，例如图2 所示，提取信号包含阻尼信号或微分信号。只要按上述方法来构成，由于以精度良好地检测受光信号r、 o,的重心 相当位置，生成定时信号r'、 01'，因而可以使测量误差变得微小。发明效果根据本发明，可以提供一种测量装置及测量方法，当对测量对象物照 射光并接收其反射光来测量延迟时间或距离时，更进一步使测量误差变得 微小。本申请根据在日本于2005年9月26日所申请的特愿2005-278905号， 并且其内容作为本申请的内容，构成本申请的一部分。本发明可以通过下面的详细说明进一步全面理解。本发明更广泛的应 用范围将通过下面的详细说明，得以明确。但是，详细的说明及特定的实 例是本发明优选的实施方式，只是为了说明的目的所记述的。其原因为， 根据该详细说明，各种变更、改变在本发明的宗旨和范围内对于本领域技 术人员来说是清楚的。申请人没有将所述实施方式的全部呈献给公众的意图，所公示的改变、替代案例之中，或许在字面上不包含于专利请求范围内的案例也作为均等 论下发明的一部分。在本说明书或请求范围的记述中，名词及相同指示词的使用只要没有 特别指明，或者只要没有通过前后文予以明确否定，就应该解释为包括单 个及多个的双方。本说明书中所提供的全部示例或者示例的词汇(例如， "等")的使用也只不过是易于说明本发明的意图，只要没有特别记述于请 求范围中，就不是用来对本发明的范围加以限制。


图1是本发明第1实施方式中装置结构例的框图。图2是表示第1实施方式中负载和APD动作波形之间关系的附图。图3是说明受光后的信号流动所用的附图。图4是概略表示第1实施方式中的测量方法处理流程的附图。图5是表示第2实施方式中负载和APD动作波形之间关系的附图。符号说明1发光部(PLD)2准直透镜光束分光器4聚光透镜基准光纤6透镜7光束分光器8透镜9受光部(APD)10聚光透镜11发光光纤12透镜13 镜子14 镜子15 透镜16 受光光纤17 透镜18 负载19 前置放大器20 定时信号形成部(比较仪)21 受光处理部22 计算电路部23 基准时钟发生电路24 基准SIN/COS信号发生电路25 双电路输入A/D转换器26 存储器27 运算部28 CPU29 峰值保持电路30 偏压调整器31 PLD驱动器32 驱动部33 测量值计算部34 电阻35 提取信号形成机构(电感器)36 提取信号形成机构(微分电路)37 电容器 38、 39 电阻 Fl 参考光路F2 测量脉冲光路Ll、 L2 阈值ml m4 受光处理部的电路结构(负载和前置放大器的部分)01 测量脉冲光信号Q 上升点Q。 零交叉点r 基准脉冲光信号r'、 01' 定时信号S1U S4U、 S1V S4V 信号波形具体实施方式
下面，根据附图，对于本发明的实施方式进行说明。 在实施方式中，将对于测量装置及测量方法进行说明，该测量装置使 用发光元件(脉冲激光二极管PLD)作为光源，通过由测量对象物反射 从光源所照射的测量脉冲光，并检测其反射光返回之前所需的需要时间， 来测量测量脉冲光对基准脉冲光的延迟时间(需要时间差)或者到测量对 象物的距离，并且使用TOF (Time of Flight)测量。图1表示本发明第1实施方式中装置结构例的框图。 来自作为发光元件的PLD1的光束在通过准直透镜2成为平行光束之 后，向光束分光器3入射，分为外部测量脉冲光束(测量脉冲光)o,和内 部测量脉冲光束(基准脉冲光)r。由光束分光器3所反射的基准脉冲光r在由聚光透镜4聚光并经过基 准光纤5之后，再通过透镜6变换为平行光束，入射到光束分光器7中， 其反射光通过透镜8在作为受光元件的APD (雪崩光电二极管)9上进行 聚光。这里，将从PLD1经过光束分光器3、基准光纤5及透镜8到达APD9 的光路称为参考光路Fl ，将该基准脉冲光r被接收的时间称为基准时间。透过光束分光器3后的测量脉冲光01通过聚光透镜10在发光光纤11 上进行聚光。通过将该发光光纤11对基准光纤5充分加长，就可以使之具 有作为延迟光纤的功能，该延迟光纤使测量脉冲光01对基准脉冲光r在时间上延迟。另外，还可以使之具有混合功能，用来除去光源的发光不均或 光斑。来自发光光纤11的射出光在通过透镜12进行校正之后，由镜子13反射，再由镜子14反射并引导到装置外部，对未图示的测量对象物进行照射。 镜子14的构成为可以在光轴上进行旋转，并且能够在360度全部的范围内 测量本装置的外周。从测量对象物反射的测量脉冲光o,在由镜子14反射之后，通过透镜 15在受光光纤16上进行聚光。透过受光光纤16后的测量脉冲光0l通过透 镜17变换为平行光束，并透过光束分光器7，通过透镜8在APD9上进行 聚光。在这里，将从PLD1经过光束分光器3、发光光纤11并由测量对象物 反射、经过受光光纤16、透镜8到达APD9的光路，称为测量脉冲光路F2。 另外，将测量脉冲光o,被接收的时间称为测量时间，能够通过求取测量时 间和基准时间之间的时间差，来求取测量脉冲光01对基准脉冲光r的延迟 时间及到测量物的距离。因为从测量对象物远离本测量装置在远处的情形到在近处的情形，预 测的光量变化变得非常大，所以对受光处理系统要求宽的动态范围。驱动部32包括PLD驱动器31，驱动发光元件PLD1;偏压调整器 30，调整受光元件APD9的偏压；等。借助于PLD驱动器31的驱动，从 PLD1发生单脉冲。受光处理部21用来在测量值计算部33的处理前处理由 APD9接收到的受光信号r、 0l，由负载18、前置放大器19、比较仪20及 峰值保持电路29等来构成。受光信号按基准脉冲光信号r、测量脉冲光信 号oJ勺顺序入射到受光元件APD9中，由APD9进行放大。APD9的反偏 压由偏压调整器30进行控制，调整电流放大率。来自APD9的输出信号通过负载18进行电流电压变换，由前置放大器 19进一步放大，并输入到比较仪20和峰值保持电路29。通过比较仪20， 基准脉冲光信号r及测量脉冲光信号01分别变换为数字的定时信号r'、 01'。 这样，受光处理部21的比较仪20就作为从受光信号形成定时信号的定时信号形成部，来发挥作用。另外，通过峰值保持电路29，基准脉冲光信号r及测量脉冲光信号01同受光处理部21适当动态范围的范围(标准范围) 进行比较，并且比较的结果被反映给偏压调整器30，来调整反偏压。有关 测量值计算部33 (运算部27+计算电路部22)，将在下面进行说明。还有，驱动光源PLD1的PLD驱动电路31其构成为，由运算部27进 行控制。根据该结构，就可以构成不易受到受光光量变化影响的受光处理 部21。下面，对于受光信号处理进行说明。图2表示连接于作为受光元件的APD9与接地之间的负载18和APD9 的动作波形之间的关系。图2 (a)表示APD9的动作波形，图2 (b)表示 作为受光处理部21的负载18和前置放大器19的阻尼电路结构(ml m3)。 在脉冲发光后的光束被APD9接收到时，如果负载18是通常使用的电阻34 (参见ml)，则其受光信号如同波形S1U那样，并且若将其O电平附近放 大则如同波形S1V那样。为了去除噪声的影响，虽然一般进行波形S1V和阈值L1 (用点划线来 表示电平)之间的比较，按其大小来判断受光，但是在如同波形S1V那样 波形具有平缓斜率的情况下，在受光光量出现变化时存在误差增大这样的 问题。也就是说，斜率越小，波形S1V在阈值L1上交叉的点离波形的上 升点Q越远，斜率越大，波形S1V和阈值Ll交叉的点离波形的上升点Q 越近。从而，在和阈值L1之间的交叉点上判定受光时间的情况下，若在波 形的斜率平缓时受光信号的变动量增大，则判明受光时间的测量值产生较 大变化。另外，虽然也有时为了防止因噪声导致的误差进行使之具有迟滞 特性(在上升时和下降时使用不同的阈值)等的处理，但是在受光光量出 现变化时存在无法避免误差这样的问题。然而，优选的是，在受光信号r、 q的重心位置上使之发生定时信号r'、 o,'，就可以减小受光时间的测量误差。如波形S2U所示，若在负载18中 使用电感器35 (参见m2)，从受光信号r、 01提取某个频率成分(所谓的 某个频率成分虽然最佳的是相当于脉冲半宽度的频率，但是不一定限于此，另外还可以具有某种程度的频率宽度)，并取出衰减振荡波形，则由于其零交叉点Qo即便振幅产生变化也不进行移动，而当作受光信号r、 O,的重心相当位置，因而将零交叉点Qo使用于测量的方法己被广泛采用。 一部分频率成分的提取可以使用例如由电感器35和寄生电容形成的谐振电路，从脉 冲信号提取衰减振荡波形。在图2中，构成形成下述提取信号S2U的提取 信号形成机构，该提取信号S2U是由受光部9和作为负载18的电感器35 构成的电路m2之中电感器35的部分从受光信号r、 o,提取其一部分频率 成分后的信号。这里所取出的衰减振荡波形S2U是阻尼信号。若将波形S2U的零交叉点QO附近放大，则如同波形S2V那样。而且， 附图中假设上面的点划线为阈值L2，下面的点划线为零位线，则在该衰减 振荡波形中波形的斜率也较为平缓时，若受光信号r、 o,的变动量增大，则 按照波形S2V的斜率，与阈值L2交叉的点进行变化，受光时间的测量值 产生较大变化。在本实施方式中，如波形S3U所示，在受光元件(APD) 9的负载18 中直接配置电感器35，使之发生衰减振荡，并且在其输出上配置将微小电 平信号放大率高幅放大的前置放大器19，构成不易受到光量变化影响的受 光处理部21 (参见m3)。也就是说，如波形S3V所示，使零交叉点Qo附 近的斜率变得陡峭。附图中，假设上面的点划线为阈值L2，下面的点划线 为零位线，则其构成为，通过将微小电平的信号放大率高幅放大，来尽量 抑制因光量变化导致的与阈值L2之间的交叉点的时间变化。也就是说，构成形成下述提取信号S3U的提取信号形成机构，该提取 信号S3U是由受光部9、作为负载18的电感器35及前置放大器19构成的 电路m3之中电感器35的部分从受光信号r、 o,提取其一部分频率成分后 的信号。这里所取出的衰减振荡波形S3U和S2U相同，是阻尼信号。在电 路m3中，通过在提取信号形成机构35的输出方配置前置放大器19，使衰 减振荡波形S3U的零交叉点Qo上的斜率变得陡峭。另外，前置放大器19优选的是，对于波形高的电平没有因放大导致的 相位变化，也就是不使零交叉点移动的放大器，因此，优选的是，放大率低或者即使饱和也没有相位变化的放大器。作为这些放大器，通过使用限 制放大器或对数放大器，就可以获得期望的特性。这样，在将测量点设为阻尼信号的零交叉时，虽然按照阈值等因信号 振幅的不同而产生误差，但是如同本实施方式那样，通过由对数放大器或 限制放大器进行放大，并增大零交叉附近的放大率，就可以减少因上升的 倾斜导致的误差影响。下面，说明延迟时间、距离测量的流程。图3是说明受光后的信号流动所用的附图。通过PLD驱动器31的驱 动，由发光元件PLD1发生单脉冲(参见(a))。入射到受光元件APD9中 的受光信号由负载18进行电流电压转换，并通过前置放大器19进行放大。 受光信号如前置放大器19输出所示，按基准脉冲光信号r、测量脉冲光信 号o,的顺序发生(参见(b))。基准脉冲光信号r及测量脉冲光信号o,通 过作为定时信号形成部的比较仪20分别变换为数字的定时信号r'、 01'(参 见(c))。作为比较仪20的输出的定时信号r'、 0,'传送给计算电路部22， 并输入到A/D转换器25，用于延迟时间或距离的测量。计算电路部22包括基准时钟发生电路(TCXO) 23、基准SIN/COS信 号发生电路24、双电路(基准SIN/COS信号用)输入A/D转换器25及存 储器26等，并且同运算部27合作，来计算测量脉冲光ch对基准脉冲光r 的延迟时间(需要时间差)或者到测量对象物的距离。也就是说，计算延 迟时间或到测量对象物的距离的测量值计算部33由运算部27和计算电路 部22构成。通过计算电路部22，使之由基准时钟发生电路(TCXO) 23发生作为 装置基准的时钟，并由基准SIN/COS信号发生电路24生成某个规定频率 的基准正弦/余弦信号(参见(d)、 (e))。基准正弦/余弦信号只要正确作为 具有90度相位差的已知同一频率的信号被生成，就可以通过向双电路输入 A/D转换器25的2个A/D转换器事先输入各自的波形，利用基准脉冲光r、 测量脉冲光01的受光定时进行抽样，并将其保存于存储器26中，来根据所 抽样的正弦/余弦各自的相位由计算求取测量脉冲光01对基准脉冲光r的延迟时间或从测量对象物开始的距离。按上面的顺序所存储的数据只有在基准脉冲光r及测量脉冲光0l的光 量处于受光处理部21恰当的动态范围的范围(标准范围)内时，才不用修正就可以检测正确的值。因此，为了判断基准脉冲光r及测量脉冲光c^的 光量是否恰当，要对前置放大器19的输出进行峰值保持。前置放大器19 的输出被输入到峰值保持电路29，并且某个一定时间内保持DC电平(参 见(f))。峰值保持电路29的输出被输入到CPU (中央处理器)28，判断 受光信号r、 01的光量是否恰当。如果测量脉冲光o,的光量恰当，则可以 使用这些测量脉冲光01来运算正确的测量值。被A/D转换并保存到存储器26中的基准正弦/余弦波形的相位数据由 运算部27的CPU28进行计算处理，计算测量脉冲光o,对基准脉冲光r的 延迟时间或到对象物的距离。另外，在测量脉冲光01的光量不恰当并且这些信号相位差或振幅出现 误差时，可以通过修正来纠正其时间差。也就是说，针对受光电平的变化 进行测量值变动的修正。再者，在进行准确度高的测量时，要计算反偏压 VK及基准脉冲光r和测量脉冲光Oi之间的精确光量差，修正因其差的原因 而发生的延迟时间或距离的测量值误差。此时，可以将光量差和测量值误 差的关系预先制成表格，每次测量都根据该表格的值来执行修正。若受光时间相差0.01ns，则在距离上产生1.5mm的差别。从而，为了 以小于等于lmm的精度进行测量，必须使脉冲重心的精度小于等于 0.02/3m。若使用上述表格来实现实际修正的精度以便标准偏差小于等于 0.3mm，就可以确保l.Omm的精度。从而，要制作ps级的修正表。图4概略表示本实施方式中测量方法的处理流程。首先，通过受光部9接收作为受光信号的基准脉冲光r及测量脉冲光 01 (受光步骤SOl)。接着，形成从受光信号r、 cn提取其一部分频率成分 后的提取信号(提取信号形成步骤S02)。提取信号优选的是阻尼信号或 者微分信号。接着，提取信号中微小电平的信号放大率高幅放大(放大步 骤S03)。接着，利用由放大器19将微小电平的信号放大后的信号，从受光信号r、 o,形成定时信号r'、 01'(定时信号形成步骤S04)。接着，根据从基准 脉冲光r形成的定时信号r'和从测量脉冲光0l形成的定时信号o卩之间的受 光时间差，测量测量脉冲光o,对基准脉冲光r的延迟时间或从测量对象物 开始的距离(测量值运算步骤S05)。下面，对于本发明的第2实施方式进行说明。本例子为，取代第l实 施方式中的阻尼信号，而使用微分信号。图5表示第2实施方式中负载和APD的动作波形关系。波形S1U及 电路ml和图2相同。电路m4将图2电路m3的阻尼电路35置换成了微 分电路36。作为微分电路36，例如可以使用通过电阻38、 39将电容器37 的输入端子和输出端子接地的电路。若使受光信号波形S1U通过微分电路 36，则按照图2的S2U—个周期获得类似的波形(但是没有衰减)，接着， 若通过了将微小电平信号放大率高幅放大的前置放大器19，则如S4U所示， 获得使零交叉点Q。附近的斜率变得陡峭的波形。该波形按照图2的S3U — 个周期成为类似的波形(但是没有衰减)。若将波形S4U的零交叉点Qo附 近放大，则如同波形S4V那样。而且，附图中假设上面的点划线为阈值L2， 下面的点划线为零位线，则可以通过将微小电平的信号放大率高幅放大， 尽量抑制因光量变化导致的与阈值L2之间的交叉点的时间变化，减少因信号上升的倾斜导致的误差影响。这样，就构成形成下述提取信号的提取信号形成机构，该提取信号是 由受光部9、微分电路36和前置放大器19构成的电路m4之中微分电路 36的部分从受光信号r、 01提取其一部分频率成分后的信号。这里所取出 的提取信号波形是微分信号波形。另外，所谓的一部分频率成分虽然最佳 的是相当于脉冲半宽度的频率，但是不一定限于此，另外还可以具有某种 程度的频率宽度。本实施方式中其他的结构和第1实施方式相同，并且产生大致相同的 效果。上面，对于本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限定为上述实施方式，明确的是，在不脱离本发明宗旨的范围内能适当对实施方式 加以变更。例如，在上述实施方式中，虽然说明了提取信号形成机构35是电感器的例子，但是作为提取信号形成机构35也可以使用LC谐振电路等的谐振 电路。另外，在上述实施方式中，虽然其构成为，由峰值保持电路29来检 测受光部(APD) 9的前置放大器19输出，通过运算部27的CPU28按照 受光信号r、 o,的电平由驱动部32的偏压调整器30来进行APD9的反偏压 控制，但是也可以由偏压调整器30直接接受峰值保持电路29的数据，控 制APD9的反偏压。另外，在上述实施方式中，虽然为了使测量脉冲光o, 照射到测量对象物上，令镜子14进行旋转，但是也可以使来自镜子13的 反射光直接在测量对象物进行聚光，并且还能够采用其他的结构。另外， 对于光源1来说不限于发光元件，对于受光部9来说不限于APD。产业上的可利用性本发明是一种测量装置及测量方法，用来对测量对象物照射光并接收 其反射光来测量延迟时间或距离。
权利要求
1.一种测量装置，其特征为，具备受光部，接收作为受光信号的基准脉冲光及测量脉冲光；提取信号形成机构，形成从上述受光信号提取其一部分频率成分后的提取信号；放大器，将上述提取信号中微小电平的信号放大率高幅放大；定时信号形成部，利用由上述放大器将上述微小电平的信号放大后的信号，从上述受光信号形成定时信号；以及测量值计算部，根据从上述基准脉冲光形成的定时信号和从上述测量脉冲光形成的定时信号之间的受光时间差，测量上述测量脉冲光对上述基准脉冲光的延迟时间或从测量对象物开始的距离。
2. 根据权利要求1所述的测量装置，其特征为上述定时信号形成部在检测到上述受光信号的重心相当位置时，生成 上述定时信号。
3. 根据权利要求2所述的测量装置，其特征为上述定时信号形成部检测作为上述受光信号的重心相当位置的上述提 取信号的零交叉点附近。
4. 根据权利要求3所述的测量装置，其特征为 上述提取信号是阻尼信号或者微分信号。
5. 根据权利要求4所述的测量装置，其特征为 上述提取信号形成机构在上述受光部和接地之间具有电感器。
6. 根据权利要求3至5的任一项所述的测量装置，其特征为 上述放大器是一种对高电平的信号进行低幅放大或者使因饱和而产生的上述提取信号的零交叉点的位置几乎不变化的放大器。
7. 根据权利要求1至6的任一项所述的测量装置，其特征为 上述测量对象物包含目标。
8. —种测量方法，其特征为， 具备受光步骤，由受光部接收作为受光信号的基准脉冲光及测量脉冲光； 提取信号形成步骤，形成从上述受光信号提取其一部分频率成分后的提取信号；放大步骤，将上述提取信号中微小电平的信号放大率高幅放大； 定时信号形成步骤，利用由上述放大步骤将上述微小电平的信号放大后的信号，从上述受光信号形成定时信号；以及测量值运算步骤，根据从上述基准脉冲光形成的定时信号和从上述测量脉冲光形成的定时信号之间的受光时间差，测量上述测量脉冲光对上述基准脉冲光的延迟时间或从测量对象物开始的距离。
9. 根据权利要求8所述的测量方法，其特征为 上述提取信号包括阻尼信号或者微分信号。
全文摘要
一种测量装置及测量方法，当对测量对象物照射光并接收其反射光来测量延迟时间或距离时，更进一步使测量误差变得微小。由受光部(9)接收作为受光信号的基准脉冲光(r)及测量脉冲光(o₁)，从受光信号(r、o₁)形成阻尼信号(S3U)，将阻尼信号(S3U)的零交叉点Q₀附近微小电平的信号放大率高幅放大，使用放大后的信号，来形成定时信号(r′、o₁′)。由此，可以使测量误差变得微小。
文档编号G01C15/00GK101273282SQ20068003541
公开日2008年9月24日 申请日期2006年8月10日 优先权日2005年9月26日
发明者大石政裕, 峰岸功 申请人:株式会社拓普康