CH696820A5

CH696820A5 - Elektrischer Abstandsmesser.

Info

Publication number: CH696820A5
Application number: CH00050/04A
Authority: CH
Inventors: Kenichiro Yoshino; Kumagai Kaoru
Original assignee: Topcon Corp
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2007-12-14
Also published as: CN100419456C; JP2004219285A; CN1519580A; US7095490B2; DE102004002530B4; JP4104991B2; US20040145723A1; DE102004002530A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung bei einem elektrischen Abstandsmesser, der ein moduliertes Messlicht auf einen zu projizierenden Gegenstand strahlt und das von dem zu messenden Gegenstand reflektierte Messlicht empfängt und dann einen Abstand zu dem zu messenden Gegenstand durch die Phasendifferenz zwischen dem Messlicht und dem reflektierten Messlicht misst.

[0002] Ein elektrischer Distanzmesser strahlt herkömmlicherweise Messlicht von dem elektrischen Distanzmesser zu einem Reflexionsprisma als einem zu messenden Gegenstand, der sich an einer zu messenden Stelle befindet, und empfängt das von dem Reflexionsprisma reflektierte Messlicht und misst dann den Abstand zu der zu messenden Stelle durch die Phasendifferenz des reflektierten Messlichts (siehe z.B.

japanische Patent-Offenlegungsschrift H05-232 232).

[0003] In jüngster Zeit gibt es mit der Nachfrage zum Messen einer Stelle, die nicht direkt erreicht wird, eine zunehmende Nachfrage nach einem elektrischen Abstandsmesser zum Messen des Abstands zu einem zu messenden Gegenstand durch Empfangen und Erfassen des von dem zu messenden Gegenstand reflektierten Messlichts ohne Verwendung eines Reflexionsprismas (japanische Patent-Offenlegungsschrift H05-232 232).

[0004] Eine Überwachungsvorrichtung zum Durchführen einer Abstandsmessung ohne Verwendung eines Reflexionsprismas hat im Allgemeinen ein geringes Reflexionsvermögen des zu messenden Gegenstands, und sie hat einen kurzen Messabstand, da sie leicht durch Störungen beeinträchtigt wird, so dass gefordert wird, den messbaren Abstand zu erweitern.

Da die Erweiterung des messbaren Abstands proportional zum Bestrahlungslichtvolumen ist, hängt sie von der Ausgangsstärke des von dem elektrischen Abstandsmesser ausgestrahlten Messlichts ab.

[0005] Jedoch wird im Allgemeinen ein Laserstrahl als Messlicht verwendet, und die Ausgangsstärke des von dem elektrischen Abstandsmesser ausgestrahlten Messlichts ist durch einen Sicherheitsstandard und dergleichen beschränkt, der die Augensicherheit berücksichtigt.

Zusammenfassung der Erfindung

[0006] Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorgenannten Probleme gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Abstandsmesser oder eine Laserfernmessvorrichtung zu schaffen, die den Bereich des messbaren Abstands erweitern können,

währen die Augensicherheit beibehalten wird.

[0007] Gemäss einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein elektrischer Abstandsmesser eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals zum Modulieren von Messlicht, das zu einem zu messenden Gegenstand gestrahlt wird, eine Impulssignal-Erzeugungsvorrichtung zum periodischen Erzeugen eines intermittierenden Impulssignals zum Erzeugen von intermittierendem moduliertem Messlicht durch intermittierendes Hinzufügen des Modulationssignals zu einem Licht emittierenden Element, eine Frequenzsignal-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines internen Frequenzsignals mit einer von der des Modulationssignals unterschiedlichen Frequenz, ein Lichtempfangselement zum Ausgeben eines Lichtempfangssignals durch Empfangen des intermittierenden modulierten Messlichts,

eine Differenzfrequenzsignal-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines intermittierenden Differenzfrequenzsignals durch Eingabe des Lichtempfangssignals und des internen Frequenzsignals, und eine arithmetische Logikeinheit zum Berechnen eines Abstands zu dem zu messenden Gegenstand auf der Grundlage einer Phasendifferenz zwischen einer Phase des von der Differenzfrequenzsignal-Erzeugungsvorrichtung ausgegebenen intermittierenden Differenzfrequenzsignals und einer Phase des durch einen optischen Bezugspfad erhaltenen intermittierenden Differenzfrequenzsignals.

[0008] Gemäss einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält der elektrische Abstandsmesser gemäss dem ersten Aspekt eine Schaltung zum Abtasten einer Signalerzeugungsperiode des intermittierenden Differenzfrequenzsignals mit einem vorbestimmten Intervall und eine Speichervorrichtung zum Speichern von Abtastdaten,

und die arithmetische Logikeinheit berechnet die Phasendifferenz auf der Grundlage der in der Speichervorrichtung gespeicherten Abtastdaten.

[0009] Gemäss einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält der elektrische Abstandsmesser gemäss dem ersten Aspekt eine Verarbeitungsschaltung zum Bilden des Durchschnitts der Signalerzeugungsperiode des intermittierenden Differenzfrequenzsignals, eine Schaltung zum Abtasten des Signals, dessen Durchschnitt durch die Verarbeitungsschaltung gebildet wurde, und eine Speichervorrichtung zum Speichern von Abtastdaten,

[0010] Gemäss einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung erzeugt in dem elektrischen Abstandsmesser nach dem ersten Aspekt die arithmetische Logikeinheit eine Sinuswellenkurve auf der Grundlage der durch Abtastung der Signalerzeugungsperiode des intermittierenden Differenzfrequenzsignals mit dem vorbestimmten Intervall erhaltenen Abtastdaten, während sie eine Sinuswellenkurve auf der Grundlage der Abtastdaten erzeugt, die durch Abtasten einer Signalerzeugungsperiode des durch den optischen Bezugspfad erhaltenen intermittierenden Differenzfrequenzsignals erhalten wurden,

und sie berechnet einen Abstand auf der Grundlage der Phasendifferenz zwischen den beiden Sinuswellenkurven.

[0011] Gemäss einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung werden in dem elektrischen Abstandsmesser nach dem vierten Aspekt die Abtastdaten über mehrere Perioden des intermittierenden Differenzfrequenzsignals integriert, und die arithmetische Logikeinheit erzeugten die Sinuswellenkurve auf der Grundlage der über die mehreren Perioden integrierten Daten.

[0012] Gemäss einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung sammelt in dem elektrischen Abstandsmesser nach dem vierten Aspekt die arithmetische Logikeinheit Störungen in einer Nichterzeugungsperiode des intermittierenden Impulssignals durch die Erzeugungsvorrichtung für ein intermittierendes Impulssignal als Abtaststörungsdaten,

erzeugt eine Störungskurve auf der Grundlage der Abtaststörungsdaten und korrigiert die Sinuswellenkurve durch Bilden der Differenz zwischen der Störungskurve und der durch Abtasten der Signalerzeugungsperiode erhaltenen Sinuswellenkurve.

[0013] Gemäss einem siebenten Aspekt der vorliegenden Erfindung entspricht bei dem elektrischen Abstandsmesser nach dem ersten Aspekt die Periode des intermittierenden Impulssignals der Periode des Modulationssignals mit einem Intervall.

[0014] Gemäss einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung erzeugt der elektrische Abstandsmesser nach dem ersten Aspekt das intermittierende Differenzfrequenzsignal durch Eingabe des internen Frequenzsignals direkt in das Lichtempfangselement.

Kurzbeschreibung der beigefügten Zeichnungen

[0015]
<tb>Fig.

1<sep>ist ein Blockschaltbild, das eine Messschaltung eines elektrischen Abstandsmessers gemäss der vorliegenden Erfindung illustriert.

<tb>Fig. 2<sep>ist eine schematische Ansicht, die ein optisches Bereichsfindungssystem des elektrischen Abstandsmessers nach der vorliegenden Erfindung illustriert.

<tb>Fig. 3<sep>ist ein Rahmenformat zum Beschreiben der Beziehung zwischen einer 3kHz-Frequenz und einem intermittierenden Impulssignal nach der vorliegenden Erfindung.

<tb>Fig. 4<sep> ist ein Wellenformdiagramm, das intermittierende Impulssignals nach der vorliegenden Erfindung illustriert.

<tb>Fig. 5<sep>ist eine teilweise vergrösserte Ansicht, die in einem intermittierenden Impulssignal enthaltene Modulationssignale mit einer Frequenz von 30 MHz beschreibt.

<tb>Fig. 6<sep>ist eine teilweise vergrösserte Ansicht, die ein in einem intermittierenden Impulssignal enthaltenes Modulationssignal mit einer Frequenz von 300 kHz beschreibt.

<tb>Fig. 7<sep>ist eine Ansicht, die die Energiebeziehung zwischen moduliertem Licht und allgemein kontinuierlich moduliertem Messlicht nach der vorliegenden Erfindung beschreibt.

<tb>Fig. 8A bis 8F<sep>sind erläuternde Ansichten, die ein intermittierendes Differenzfrequenzsignal illustrieren, das gemäss der vorliegenden Erfindung durch moduliertes Empfangslicht erhalten wurde.

<tb>Fig. 9<sep>ist eine Ansicht, die ein Rahmenformat von integrierten Frequenzsignaldaten illustriert, die durch Hinzufügen eines intermittierenden Differenzfrequenzsignals gemäss der vorliegenden Erfindung für mehrere Perioden erhalten wurden.

<tb>Fig. 10<sep>ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben eines Beispiels für die Arbeitsweise des elektrischen Abstandsmessers gemäss der vorliegenden Erfindung.

<tb>Fig. 11<sep>ist eine Ansicht, die ein Rahmenformat der Phasendifferenz zwischen der durch einen optischen Bezugspfad erhaltenen Sinuswellenkurve und der durch Messung erhaltenen Sinuswellenkurve beschreibt.

<tb>Fig. 12<sep>ist eine erläuternde Ansicht zum Erhalten einer korrigierten Sinuswellenkurve durch Korrigieren von integrierten Frequenzsignaldaten mit Abtaststörungsdaten.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

[0016] Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das eine Messschaltung eines elektrischen Abstandsmesser gemäss der vorliegenden Erfindung illustriert, und Fig. 2 ist ein Diagramm, das ein optisches System hiervon illustriert. In Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 1 einen Bezugssignalgenerator, die Bezugszahlen 2 und 3 sind Teilerschaltungen, und die Bezugszahl 4 ist ein Generator für ein intermittierendes Impulssignal (Impulssignal-Erzeugungsvorrichtung).

[0017] Der Bezugssignalgenerator 1 erzeugt ein Modulationssignal mit einer Frequenz von 30 MHz zum Modulieren des Messlichts, das zu einem zu messenden Gegenstand gestrahlt wird.

Die Teilerschaltung 2 teilt das 30 MHz-Modulationssignal durch 100 und erzeugt ein 300 kHz-Modulationssignal. Der Bezugssignalgenerator 1 und die Teilerschaltung 2 werden als eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Modulationssignals betrieben. Die Teilerschaltung 3 teilt das 300 kHz-Modulationssignal durch 100 und erzeugt ein 3 kHz-Signal.

[0018] Das 3 kHz-Signal wird in einen ersten Signalgenerator 5A und einen zweiten Signalgenerator 5B eingegeben.

Der erste Signalgenerator 5A erzeugt ein internes Frequenzsignal S5 mit einer Frequenz im Wesentlichen von 30 MHz bis 3 kHz, das sich geringfügig von dem Modulationssignal mit einer Frequenz von 30 MHz unterscheidet.

[0019] Der zweite Signalgenerator 5B erzeugt ein internes Frequenzsignal S6 mit einer Frequenz im Wesentlichen von 300 kHz bis 3 kHz, das sich geringfügig von dem Modulationssignal mit einer Frequenz von 300 kHz unterscheidet. Das interne Frequenzsignal S5 von dem ersten Signalgenerator 5A und das interne Frequenzsignal S6 von dem Signalgenerator 5B werden in eine Mischschaltung 7 (Differenzfrequenzsignal-Erzeugungsschaltung) über ein Schalttor 6A eingegeben.

Das Schalttor 6A wird zwischen einem Betrieb zum Ausgeben des internen Frequenzsignals S5 von 30 MHz bis 3 kHz zu der Mischschaltung 7 und einem Betrieb zum Ausgeben des internen Frequenzsignals S6 von 300 kHz bis 3 kHz zu der Mischschaltung 7 durch eine arithmetische Logikeinheit 36 geschaltet.

[0020] Wie in Fig. 3 gezeigt ist, erzeugt der Impulssignalgenerator 4 ein intermittierendes Impulssignal 1, das mit dem Bezugssignalgenerator 1 synchronisiert ist und eine 1/12-Periode der Periode eines 3 kHz-Frequenzsignals S1 hat. Die Periode des intermittierenden Impulssignals P1 beträgt 27,78 Micros, wie in Fig. 4 gezeigt ist, und seine Impulsbreite beträgt 3,3 Micros. Die Periode und die Breite des Impulses können willkürlich geändert werden.

[0021] Das intermittierende Impulssignal P1 wird an einem negativen Anschluss einer UND-Schaltung 8 eingegeben.

Ein Modulationssignal S2 von dem Bezugssignalgenerator 1 und ein Modulationssignal S3 von der Teilerschaltung 2 werden an dem anderen Anschluss der UND-Schaltung 8 über ein Schalttor 6B eingegeben. Das Schalttor 6B wird zwischen einem Betrieb zum Ausgeben des 30 MHz-Modulationssignals S2, das mit dem Schalttor 6A synchronisiert ist, zu einem Anschluss der UND-Schaltung 8, und einem Betrieb zum Ausgeben des 300 kHz-Modulationssignals S3, das mit dem Schalttor 6A synchronisiert ist, zu dem anderen Anschluss der UND-Schaltung 8 umgeschaltet. Das Modulationssignal S2 mit einer Frequenz von 30 MHz wird für eine Messung eines kurzen Abstands verwendet. Das Modulationssignal S3 mit einer Frequenz von 300 kHz wird für eine Messung eines langen Abstands verwendet.

An diesem Punkt wird das Modulationssignal S2 mit einer Frequenz von 30 MHz ausgewählt.

[0022] Wie in Fig. 5 in vergrössert Ansicht illustriert ist, gibt, wenn das Schalttor 6B zu dem Betrieb zum Ausgeben der 30 MHz-Frequenz geschaltet ist, die UND-Schaltung 8 100 Modulationssignale S2 mit einer Frequenz von 30 MHz zu einer Treiberschaltung 9 während der Periode, in der das intermittierende Impulssignal P1 erzeugt wird, aus. Wenn das Schalttor 6B zu dem Betrieb zum Ausgeben der 300 kHz-Frequenz geschaltet ist, wie in Fig. 6 gezeigt ist, gibt die UND-Schaltung 8 ein Modulationssignal S3 mit einer Frequenz von 300 kHz zu der Treiberschaltung 9 während der Periode, in der das intermittierende Impulssignal P1 erzeugt wird, aus.

Die Treiberschaltung 9 treibt eine Laserdiode oder LED als ein Licht emittierendes Element 10.

[0023] Folglich wird, wie in Fig. 7 gezeigt, das modulierte Licht Q intermittierend zu dem nachfolgend beschriebenen zu messenden Gegenstand gestrahlt. An diesem Punkt wird unter der Annahme, dass eine durchschnittliche Energie e ist, wenn ein moduliertes Messlicht q kontinuierlich emittiert wird, die durchschnittliche Energie e um A erhöht, und wenn angenommen ist, dass das zu emittierende modulierte Licht während der Periode von 1/A einer Emissionsperiode T gleich Q ist, wird die durchschnittliche Energie von emittiertem Licht dieselbe, wie wenn das Messlicht q kontinuierlich emittiert wird;

jedoch wird der Rauschabstand um A<1/2> verbessert, während der Sicherheitsstand für die Augen gehalten wird.

[0024] Die Laserdiode bildet einen Teil des in Fig. 2 gezeigten optischen Bereichsfindungssystems 11. Das optische Bereichsfindungssystem 11 enthält ein optisches Projektionssystem 12 und ein optisches Lichtempfangssystem 13. Das optische Projektionssystem 12 enthält eine Kollimatorlinse 14, einen Teilerspiegel 15, eine Lichtvolumen-Einstellvorrichtung 17, einen Totalreflexionsspiegel 18, einen Reflexionsspiegel 19 und eine Objektlinse 20.

[0025] Die Kollimatorlinse 14 wandelt das von dem Lichtemissionselement 10 emittierte modulierte Licht Q um in einen parallelen Lichtstrom als moduliertes Messlicht Q ¾.

Eine Schaltvorrichtung 22 für einen optischen Pfad zum Schalten des parallelen Stroms zwischen einem optischen Messpfad enthaltend den Totalreflexionsspiegel 18 und einem optischen Bezugspfad enthaltend einen Totalreflexionsspiegel 21, die den parallelen Strom zu dem nachfolgend beschriebenen Lichtempfangselement leitet, befindet sich in der Nähe des Teilerspiegels 15. Die Lichtvolumen-Einstellvorrichtung 17 dient zum Einstellen des Lichtvolumens von Messlicht.

[0026] Das modulierte Messlicht Q ¾ wird von dem Totalreflexionsspiegel 18 reflektiert und zu dem Reflexionsspiegel 19 geleitet. Die Mitte des Reflexionsspiegels 19 ist koaxial zu der Mitte 0 der Objektivlinse 20 angeordnet.

Der Reflexionsspiegel 19 reflektiert das von dem Totalreflexionsspiegel 18 reflektierte Messlicht Q ¾ zu der Objektivlinse 20.

[0027] Wenn ein zu messender Gegenstand ein rückstrahlendes Prisma 24 ist, wird das modulierte Messlicht Q ¾, das durch einen mittleren Bereich 20A der Objektivlinse 20 hindurchgegangen ist, von dem rückstrahlenden Prisma 24 reflektiert.

Wenn ein zu messender Gegenstand eine streuende Oberfläche hat und nicht das rückstrahlende Prisma 24 ist, wird das modulierte Messlicht Q ¾, das durch den mittleren Bereich 20A der Objektivlinse 20 hindurchgegangen ist, wieder zu der Richtung gerichtet, in der sich die Objektivlinse 20 befindet, als von der streuenden Oberfläche reflektiertes moduliertes Messlicht Q ¾ ¾.

[0028] Das von dem rückstrahlenden Prisma 24 oder der streuenden Oberfläche reflektierte modulierte Messlicht Q ¾ ¾ wird durch den peripheren Bereich 20B der Objektivlinse 20 zu dem optischen Lichtempfangssystem 13 geleitet. Das optische Lichtempfangssystem 13 ist mit einem Wellenlängen-Teilerspiegel 26, der einen Teil eines optischen Kollimationssystems 25 bildet, und einem Lichtempfangselement 27 versehen.

Sichtbares Licht geht durch den Wellenlängen-Teilerspiegel 26 hindurch und wird zu einem Okular 28 geleitet. Eine Überwachungsperson kann das rückstrahlende Prisma 24 durch das Okular 28 kollimieren.

[0029] Eine Lawinenfotodiode oder APD wird beispielsweise als Lichtempfangselement 27 verwendet. Das Lichtempfangselement 27 empfängt das reflektierte modulierte Messlicht Q ¾ ¾ und gibt ein Lichtempfangssignal (Messsignal) S4 aus, das in Fig. 8C gezeigt ist.

[0030] Das Lichtempfangssignal S4 wird in die Mischschaltung 7 eingegeben, nachdem es durch einen Verstärker 29 verstärkt wurde, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Mischschaltung 7 erzeugt ein intermittierendes Differenzfrequenzsignal S7 auf der Grundlage des Lichtempfangssignals S4 und des Frequenzsignals S5 oder S6. Fig. 8B illustriert das interne Frequenzsignal S5 mit einer Frequenz von 30 MHz bis 3 kHz.

Fig. 8A illustriert das teilweise vergrösserte interne Frequenzsignal S5 und das Lichtempfangssignal S4. Fig. 8D illustriert das intermittierende Differenzfrequenzsignal S7. Fig. 8E illustriert das teilweise vergrösserte intermittierende Differenzfrequenzsignal S7.

[0031] Da die Differenz zwischen dem Lichtempfangssignal S4 und dem internen Frequenzsignal S5 gleich 3 kHz ist, wird das intermittierende Differenzfrequenzsignal S7 ein Schwebungssignal mit einer Frequenz von 3 kHz, mit anderen Worten, das in Fig. 8D gezeigt Schwebungssignal S9. Das intermittierende Differenzfrequenzsignal S7 wird durch einen Verstärker 30 verstärkt und in eine Durchschnittwertbildungsschaltung 31 eingegeben. Wenn die Durchschnittswertbildungsschaltung 31 nicht vorhanden ist, wird das verstärkte intermittierende Differenzfrequenzsignal S7 direkt in einen A/D-Wandler 32 eingegeben.

Die Durchschnittswertbildungsschaltung 31 dient zum Bilden des Durchschnitts eines Signals S8, das in dem intermittierenden Differenzfrequenzsignal S7 enthalten ist, durch einen Zeitimpulsgenerator 33. Z.B. enthält eine Durchschnittswertbildungsschaltung ein Tiefpassfilter. An diesem Punkt ist die Zeitkonstante des Tiefpassfilters kürzer als eine intermittierende Impulsbreite.

[0032] Der Zeitimpulsgenerator 33 gibt einen Zeitimpuls, der mit dem 30 MHz- oder 300 kHz-Modulationssignal synchronisiert ist, zu einem A/D-Wandler 32 und einer arithmetischen Logikeinheit 36 aus.

[0033] Wenn das intermittierende Differenzfrequenzsignal S7, das durch den Empfang des reflektierten modulierten Messlichts Q ¾ ¾, das durch das Modulationssignal S2 mit einer Frequenz von 30 MHz moduliert ist, und des Durchschnittswertes des Ausgangssignals erhalten wurde,

mit einer 3 MHz-Frequenz abgetastet wird, werden 10 analoge Abtastdaten während einer Periode H erhalten, der in Fig. 8F gezeigten Signalerzeugungsperiode des intermittierenden Impulssignals P1. Die Durchschnittswertbildungsschaltung 31 gibt den gebildeten Durchschnitt der analogen Daten zu dem A/D-Wandler 32 aus.

[0034] Der A/D-Wandler 32 tastet Daten ab, die mit dem Zeitimpulsgenerator 33 synchronisiert sind. Hier wird das intermittierende 3 kHz-Differenzfrequenzsignal S7 mit 3 MHz abgetastet, so dass die Gesamtzahl während einer Frequenz des intermittierenden Differenzfrequenzsignals S7 gleich 1000 wird.

[0035] Die Abtastdaten werden über einen Addierer 34 in einem Speicher 35 als einer Speichervorrichtung gespeichert. Die in dem Speicher 35 gespeicherten Abtastdaten werden in den Addierer 34 eingegeben.

Der Addierer 34 dient zum Addieren der Abtastdaten des intermittierenden Differenzfrequenzsignals S7 während beispielsweise 10 Periode (n Perioden), und gibt den integrierten Wert des intermittierenden Differenzfrequenzsignals S7 aus. Danach werden integrierte Differenzfrequenzsignal-Daten (integrierte Daten) S10 erhalten.

Die Daten sind der integrierte Wert von 10 Daten, und wenn 1/10 des jeweiligen integrierten Wertes erhalten wird, wird der Durchschnitt der zehn Daten erhalten.

[0036] Informationen werden gesendet und empfangen zwischen der arithmetischen Logikeinheit 36 und dem Speicher 35, und die arithmetische Logikeinheit 36 erzeugt eine Sinuswellenkurve auf der Grundlage der in dem Speicher 35 gespeicherten Abtastdaten.

[0037] Genauer gesagt, sucht, wie in Fig. 10 illustriert ist, die arithmetische Logikeinheit 36 den maximalen Wert in dem Speicher 35 (S1), berechnet die Position von 10 kontinuierlichen Daten nahe dem maximalen Wert (S2), tastet 12 Punkte von 10 Daten jeweils von der Position des maximalen Wertes in dem Speicher mit einer Wellenlänge 1/12 Sekunden (S3) ab, erhält den Durchschnittswert von jeweils 10 Daten und erzeugt eine in Fig.

11 gezeigte Sinuswellenkurve S11 aus den integrierten Frequenzsignaldaten von 12 Punkten (addierte Wertdaten von 12 Punkten (S4). Die arithmetische Logikeinheit 36 erzeugt auch eine Sinuswellenkurve S12 auf der Grundlage des Modulationssignals, das in dem intermittierenden Differenzfrequenzsignal enthalten ist, das durch den optischen Bezugspfad erhalten wurde. Die arithmetische Logikeinheit 36 berechnet die Phasendifferenz der Sinuswellenkurve S11 mit Bezug zu der Sinuswellenkurve S12, und der Abstand eines zu messenden Gegenstands wird hierdurch erhalten.

[0038] Es wird hier angenommen, dass die arithmetische Logikeinheit 36 einen Abstand auf der Grundlage der Phasendifferenz durch Erhalten der Sinuswellenkurve S11 auf der Grundlage der integrierten Frequenzsignaldaten S10 berechnet.

Jedoch ist es möglich, wie in Fig. 12 illustriert ist, dass die arithmetische Logikeinheit 36 die Daten während H ¾ abtastet, der Nichterzeugungsperiode des intermittierenden Impulssignals P1, eine Störungskurve S13 auf der Grundlage der Abtaststörungsdaten erzeugt, eine korrigierte Sinuswellenkurve S11 ¾ bildet durch Korrigieren der Differenz der Sinuswellenkurve S11 auf der Grundlage der Störungskurve S13, und die Phasendifferenz auf der Grundlage der Differenz zwischen der korrigierten Sinuswellenkurve S11 ¾ und der Sinuswellenkurve S12 bildet.

[0039] Wenn die korrigierte Sinuswellenkurve S11 ¾ erhalten wird, können die Störungen, die in dem reflektierten modulierten Messlicht Q ¾ ¾ enthalten sind, und die in der Messschaltung enthaltenen induzierten Störungen eliminiert werden,

so dass ein Abstand weiterhin genauer gemessen werden kann.

[0040] Mit der vorbeschriebenen Anordnung kann die vorliegende Erfindung eine Erweiterung des messbaren Abstandsbereichs verbessern, während die Sicherheit für die Augen beibehalten wird.

Claims

1. Elektrischer Abstandsmesser, gekennzeichnet durch: eine Vorrichtung (1) zum Erzeugen eines Modulationssignals zum Modulieren von Messlicht, das auf einen zu messenden Gegenstand gestrahlt wird; eine Impulssignal-Erzeugungsvorrichtung (4) zum periodischen Erzeugen eines intermittierenden Impulssignals für die Erzeugung von intermittierendem moduliertem Messlicht durch intermittierendes Addieren des Modulationssignals zu einem Lichtemissionselement (10); eine Frequenzsignal-Erzeugungsvorrichtung (5A) zum Erzeugen eines internen Frequenzsignals (S5) mit einer Frequenz, die sich von der des Modulationssignals (S2) unterscheidet; ein Lichtempfangselement (27) zum Ausgeben eines Lichtempfangssignals durch Empfang des intermittierenden modulierten Messlichts;

eine Differenzfrequenzsignal-Erzeugungsvorrichtung (7) zum Erzeugen eines intermittierenden Differenzfrequenzsignals (S7) durch Eingabe des Lichtempfangssignals (S4) und des internen Frequenzsignals (S5); und eine arithmetische Logikeinheit (36) zum Berechnen eines Abstands zu dem zu messenden Gegenstand auf der Grundlage einer Phasendifferenz zwischen einer Phase des intermittierenden Differenzfrequenzsignals (S7), das von der Differenzfrequenzsignal-Erzeugungsvorrichtung (7) ausgegeben wurde, und einer Phase eines intermittierenden Differenzfrequenzsignals, das durch einen optischen Bezugspfad erhalten wurde.

2. Elektrischer Abstandsmesser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schaltung zum Abtasten einer Signalerzeugungsperiode des intermittierenden Differenzfrequenzsignals (S7) mit einem vorbestimmten Intervall und eine Speichervorrichtung (35) zum Speichern von Abtastdaten, wobei die arithmetische logische Einheit (36) die Phasendifferenz auf der Grundlage der in der Speichervorrichtung (35) gespeicherten Abtastdaten berechnet.

3. Elektrischer Abstandsmesser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verarbeitungsschaltung (31) zur Bildung des Durchschnitts der Signalerzeugungsperiode des intermittierenden Differenzfrequenzsignals (S7), eine Schaltung zum Abtasten des Signals, dessen Durchschnitt durch die Durchschnittswertbildungsschaltung (31) gebildet wurde, und eine Speichervorrichtung (35) zum Speichern von Abtastdaten, wobei die arithmetische Logikeinheit (36) die Phasendifferenz auf der Grundlage der in der Speichervorrichtung (35) gespeicherten Abtastdaten berechnet.

4. Elektrischer Abstandsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die arithmetische Logikeinheit (36) eine Sinuswellenkurve auf der Grundlage der durch Abtasten der Signalerzeugungsperiode des intermittierenden Differenzfrequenzsignals (S7) mit dem vorbestimmten Intervall erhaltenen Abtastdaten erzeugt, während sie eine Sinuswellenkurve auf der Grundlage von durch Abtasten einer Signalerzeugungsperiode des durch den optischen Bezugspfad erhaltenen intermittierenden Differenzfrequenzsignals erhalten wurden, erzeugt, und einen Abstand auf der Grundlage der Phasendifferenz zwischen den beiden Sinuswellenkurven berechnet.

5. Elektrischer Abstandsmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastdaten über mehrere Perioden des intermittierenden Differenzfrequenzsignals (S7) integriert werden und die arithmetische Logikeinheit (36) die Sinuswellenkurve auf der Grundlage der über die mehreren Perioden integrierten Daten erzeugt.

6. Elektrischer Abstandsmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die arithmetische Logikeinheit (36) Störungen in einer Nichterzeugungsperiode des intermittierenden Impulssignals durch die Erzeugungsvorrichtung für intermittierende Impulssignale als Abtaststörungsdaten sammelt, eine Störungskurve auf der Grundlage der Abtaststörungsdaten erzeugt und die Sinuswellenkurve korrigiert durch Bilden einer Differenz der Störungskurve von der durch Abtasten der Signalerzeugungsperiode erhaltenen Sinuswellenkurve.

7. Elektrischer Abstandsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Periode des intermittierenden Impulssignals (S7) der Periode des Modulationssignals mit einem Intervall entspricht.

8. Elektrischer Abstandsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das intermittierende Differenzfrequenzsignal 1(S7) durch direkte Eingabe des internen Frequenzsignals in das Lichtempfangselement (27) erzeugt wird.