CN116804746A - 光波距离计 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光波距离计。在不使用切换参照光路与测距光路的闸门的相位差式的光波距离计中，在降低温度相位漂移的同时成为比以往简单的构成。光波距离计(100)具备将通过主调制频率(F2、F3)进行调制后的测距光向测距光路(21)送出的第一发光元件(20)、将通过接近主调制频率(F2、F3)的副调制频率(F2+b·F2、F3+b·F3)进行调制后的参照光向参照光路(31)送出的第二发光元件(30)、对测距光以及参照光进行受光的受光元件(40)、以及输入基于测距光以及参照光的受光信号与本地频率(2+a·F2、F3+a·F3)的信号而产生基于测距光的测距中间频率信号以及基于参照光的参照中间频率信号的变频器(44、49)，从测距中间频率信号减去参照中间频率信号而计算出到目标反射物(22)的距离，主调制频率(F2、F3)为10MHz以下。

Description

光波距离计
技术领域
本发明涉及一种光波距离计，更详细地说涉及相位差式的光波距离计。
背景技术
在这样的相位差式的光波距离计中，在仅通过测距光来测定距离的情况下，由于发光驱动电路、受光电路的温度相位漂移、电路引起的延迟会成为测定误差而出现，因此一般根据测距光与参照光之间的相位差来进行准确的距离测定。这利用了相位差根据距离发生变化的情况，如果将相位差设为Δφ、测定距离设为D、调制频率设为f、光速设为C，则相位差Δφ通过
Δφ＝4πfD/C (式1)
表示，能够通过测定相位差Δφ来求出距离D。实际上，在测定中使用通过2个以上的大小不同的频率的输送波信号进行调制后的调制光，并根据各自的分辨率来决定距离值的各位。
因此，在相位差式的光波距离计中设置有用于切换测距光路与参照光路的闸门。但是，在该方法中，由于闸门的切换而观测时间变长，并且无法同时进行测距光与参照光的测定，因此存在由于发光部与受光部的受发光元件以及电气部件引起的温度相位漂移产生差而成为误差的原因这样的问题。因此，提出有不使用闸门的光波距离计。
作为不使用闸门的光波距离计，例如提出有专利文献1的光波距离计。专利文献1的光波距离计分别各具备两个的发光元件、受光元件。其构成为，从第一发光元件射出的光由分束器分割，一方经由测距光路向第一受光元件入射，另一方经由第一参照光路向第二受光元件入射。从第二发光元件射出的光由分束器分割，一方经由第二参照光路向第二受光元件入射，另一方经由第三参照光路向第一受光元件入射。
然后，如下那样下工夫：从第一以及第二发光元件向测距光路以及第一～第三参照光路同时送出通过主调制频率以及接近主调制频率的副调制频率的两种信号进行调制后的光，通过第一以及第二受光元件同时进行受光，对测距光路与第一～第三参照光路同时进行测距，在运算处理部中通过计算使各光路中的温度相位漂移抵消，使测定误差降低。
专利文献1：日本特开2011-013068号公报
但是，在专利文献1的光波距离计中，分别各使用两个的发光元件与受光元件，且具备三个参照光路(光纤)，因此构成较复杂。因此，在不使用闸门的光波距离计中，在降低温度相位漂移的同时，要求更简单的构成。
发明内容
本发明是鉴于所述情况而进行的，其目的在于，在不使用对参照光路与测距光路进行切换的闸门的相位差式的光波距离计中，降低温度相位漂移且成为比以往简单的构成。
为了实现上述目的，本发明的一个方式的光波距离计具备：第一发光元件，将通过多个主调制频率进行调制后的光作为测距光，向到目标反射物进行往复的测距光路送出；第二发光元件，将通过与上述主调制频率分别接近的副调制频率进行调制后的光作为参照光，向参照光路送出；受光元件，对从上述第一以及上述第二发光元件送出的光进行受光；变频器组，与上述受光元件连接，将基于上述测距光以及上述参照光各自的受光信号转换为中间频率信号；以及运算处理部，基于上述中间频率信号计算出到上述目标反射物的距离，上述变频器组由与上述主调制频率为同值的变频器构成，对各变频器分别输入与各主调制频率对应的本地频率的信号，各本地频率是与对应的上述主调制频率以及接近上述主调制频率的副调制频率的双方接近的频率，各变频器产生基于上述测距光的测距中间频率信号、以及基于上述参照光的参照中间频率信号，上述运算处理部从上述测距中间频率信号减去上述参照中间频率信号而计算出到上述目标反射物的距离，上述多个主调制频率为10MHz以下。
在上述方式中还优选为，各主调制频率和与各主调制频率对应的本地频率之间的偏差，是各副调制频率和接近各副调制频率的上述主调制频率之间的偏差的10倍以上。
另外，在上述方式中还优选为，具备：放大器，将上述受光信号进行放大而向上述变频器组输入；以及受光光量调节机构，对由上述受光元件检测到的受光光量等级进行调节，上述放大器的放大率被设定为低于上述测距中间频率信号的电平成为满足上述测距光的到达极限飞行距离的最小的大小的适当值，上述受光光量调节机构设定为，在上述放大率被设定为低于上述适当值的状态下，上述测距中间频率信号的电平成为满足上述到达极限飞行距离的最小的大小。
另外，在上述方式中还优选构成为，上述第一以及上述第二发光元件为激光二极管，上述第一发光元件，除了上述多个主调制频率以外，还将通过比上述多个主调制频率高频的高频主调制频率进行调制后的光向上述测距光路送出，上述第二发光元件，除了接近上述多个主调制频率的上述副调制频率以外，还将通过接近上述高频主调制频率的高频副调制频率进行调制后的光向上述参照光路送出，基于通过上述高频主调制频率进行调制后的上述测距光的测距信号以及基于通过上述高频副调制频率进行调制后的上述参照光的测距信号不向上述变频器组输入。
发明效果
根据上述方式的光波距离计，在不使用闸门的相位差式的光波距离计中，能够在降低温度相位漂移的同时，成为比以往简单的构成。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的光波距离计的框图。
图2是表示该光波距离计的测距光的受光光量调节机构即可变浓度滤波器的图。
图3的(A)～(C)是表示该光波距离计的受光信号频谱的图，且是说明通过放大器以及受光光量调节机构的设定而使S/N(信号对噪声)比提高的图。
图4是表示该光波距离计的主调制频率、副调制频率、本地频率以及中间频率的例子的表。
图5是本方式的一个变形例的光波距离计的框图。
符号说明
20、20A：第一发光元件
21：测距光路
22：目标反射物
23：测距光路
24：可变浓度滤波器(受光光量调节机构)
30、30A：第二发光元件
31：参照光路
32：浓度滤波器(受光光量调节机构)
40：受光元件
41：放大器
43：变频器组
44：第一变频器(变频器)
49：第二变频器(变频器)
60：运算处理部
100、100A：光波距离计
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明，但本发明并不限定于此。另外，在各实施方式中，对于具有相同机械构成的要素标注相同的附图标记而适当地省略重复说明。
(第一实施方式)
图1是第一实施方式的光波距离计100的框图。光波距离计100是根据测距光与参照光的相位差来计算出到目标反射物22的距离的相位差式的光波距离计。光波距离计100主要具备两个发光元件(即第一发光元件20以及第二发光元件30)、受光元件40、运算处理部60、以及存储部70。
第一发光元件20以及第二发光元件30例如为激光二极管，送出可视或者红外的激光。第一发光元件20送出通过多个主调制频率F1、F2、F3进行调制后的光。第二发光元件30送出通过与各主调制频率F1、F2、F3分别接近的副调制频率F1+b·F1、F2+b·F2、F3+b·F3进行调制后的光。在此，系数b为0＜b，|b|是相对于1为足够小的值(|b|＜＜1)。
主调制频率F1、F2、F3的频率为从高到低的顺序(F1＞F2＞F3)，例如，频率F1大于10MHz，频率F2为10MHz～1MHz，频率F3为1MHz以下。另外，各主调制频率F1、F2、F3和与各主调制频率F1、F2、F3分别接近的副调制频率F1+b·F1、F2+b·F2、F3+b·F3之间的偏差|b|·F1、|b|·F2、|b|·F3优选为几十kHz～几kHz。
受光元件40例如为雪崩光电二极管，将所受光的测距光以及参照光分别作为电信号(测距信号以及参照信号)输出。
运算处理部60例如是具备至少一个处理器(例如CPU(Central·Processing·Unit))以及存储器(SRAM(Static·Random·Access·Memory)DRAM(Dynamic·RAM)等)的控制运算单元。运算处理部60为，处理器通过将用于执行其功能的程序读出到存储器而执行来实现其功能。
或者，也可以使运算处理部60的至少一部分由CPLD(Complex·Programmable·Logic·Device)、FPGA(Field·Programmable·Gate·Array)等硬件构成。另外，在使用了这些CPLD、FPGA的情况下，在这些的元件上构成的电路等实现其功能。
运算处理部60对第一发光元件20以及第二发光元件30的发光进行控制，基于受光元件40的受光信号计算出到目标反射物的距离。详细情况将后述。
存储部70是闪存器、硬盘驱动器等计算机能够读取的存储介质。存储部70储存下述说明的用于由运算处理部60执行测定、受光光量的调节、距离值的计算等的程序、初始设定数据、测定数据等。
以下，对光波距离计100的构成以及距离测定的详细内容进行说明。
首先，根据来自运算处理部60的指示，由振荡器1产生主调制频率F1的信号。该主调制频率F1的信号向分频部2输入，并且经由PLL(Phase·Locked·Loop)9、10向振荡器5以及本地信号振荡器11输入。PLL9、10用于使振荡器5以及本地信号振荡器11与主调制频率F1准确地同步振荡。
分频部2对主调制频率F1的信号进行分频而产生主调制频率F2以及F3的信号。该主调制频率F2以及F3的信号以及主调制频率F1的信号经由频率叠加电路3向驱动电路4输入。第一发光元件20由驱动电路4驱动，射出通过主调制频率F1、F2以及F3进行调制后的光。
振荡器5产生副调制频率F1+b·F1的信号。该副调制频率F1+b·F1的信号的频率进一步由分频部6分频而成为副调制频率F2+b·F2以及F3+b·F3的信号。这些副调制频率F1+b·F1、F2+b·F2以及F3+b·F3的信号经由频率叠加电路7向驱动电路8输入。第二发光元件30由驱动电路8驱动，送出通过副调制频率F1+b·F1、F2+b·F2以及F3+b·F3进行调制后的光。
本地信号振荡器11产生本地频率F1+a·F1的信号。在此，系数a为0＜a，|a|是相对于1足够小的值(|a|＜＜1)。该本地频率F1+a·F1的信号由频率生成电路12分频而生成本地频率F2+a·F2的信号以及本地频率F3+a·F3的信号。如后述那样，这些本地频率F2+a·F2信号以及本地频率F3+a·F3的信号分别向第一变频器44以及第二变频器49输入。各主调制频率F1、F2、F3、和与各主调制频率对应的本地频率F1+a·F1、F2+a·F2、F3+a·F3之间的偏差|a|·F1、|a|·F2、|a|·F3为几百kHz～几十kHz。由此，本地频率F1+a·F1、F2+a·F2、F3+a·F3成为与对应的主调制频率F1、F2、F3以及副调制频率F1+b·F1、F2+b·F2、F3+b·F3的双方接近的频率。
特别优选为，各主调制频率F1、F2、F3、和与各主调制频率F1、F2、F3对应的本地频率F1+a·F1、F2+a·F2、F3+a·F3的主调制频率之间的偏差|a|·F1、|a|·F2、|a|·F3，是各主调制频率F1、F2、F3、和与各主调制频率F1、F2、F3对应的副调制频率F1+b·F1、F2+b·F2、F3+b·F3之间的偏差|b|·F1、|b|·F2、|b|·F3的10倍以上，即|a|≥10|b|。关于理由将后述。
从第一发光元件20送出的光经由测距光路21而被目标反射物22反射，并经由测距光路23到达受光元件40。
在测距光路23上，在受光元件40之前配置有作为受光光量调节机构的可变浓度滤波器24以及受光光学系统25。可变浓度滤波器24例如是图2所示那样的较薄的圆盘状的中性浓度滤波器。
可变浓度滤波器24构成为，具有开口部241，在从开口部241朝向周向的另一端部242的图2中箭头X所示的圆周方向上滤波器浓度连续地变浓，以使光量衰减率成为0～100％。可变浓度滤波器24在中心部243与滤波器驱动马达24a的旋转轴连接。可变浓度滤波器24为，由滤波器驱动马达24a根据运算处理部60的指示而旋转驱动，对透射的光的衰减率进行调节，由此对测距光的受光光量等级进行调节。
另一方面，从第二发光元件30送出的光经由参照光路31而到达受光元件40。
在参照光路31上，在受光元件40之前配置有作为受光光量调节机构的浓度滤波器32。浓度滤波器32例如将与可变浓度滤波器24为相同构成的中性浓度滤波器固定来使用。或者，也可以使用浓度固定的中性浓度滤波器。浓度滤波器32按照预先设定的衰减率使参照光衰减，由此对参照光的受光光量等级进行调节。
受光元件40与放大器41连接，放大器41经由带通滤波器42与变频器组43连接。变频器组43由第一变频器44以及第二变频器49这两个变频器构成。
由受光元件40受光的光被转换为具有六个频率F1、F1+b·F1、F2、F2+b·F2、F3、F3+b·F3的信号。这些信号由放大器41放大信号振幅。这些信号中的高频的主调制频率(以下，也称作高频主调制频率。)F1以及副调制频率(以下，也称作高频副调制频率。)F1+b·F1的信号，不用于距离值的计算。因此，放大后的信号中的频率F1、F1+b·F1的信号由带通滤波器42除去，并向第一变频器44、第二变频器49分别输入。
在第一变频器44中，输入本地频率F2+a·F2的本地信号而进行频率相乘。相乘后的信号向带通滤波器45以及带通滤波器47输出。通过带通滤波器45将高频区域除去，频率a·F2的中间频率信号(测距中间频率信号)向A/D转换器46输入。通过带通滤波器47将高频区域除去，频率(a-b)·F2的中间频率信号(参照中间频率信号)向A/D转换器48输入。
在第二变频器49中，输入本地频率F3+a·F3的本地信号而进行频率相乘。相乘后的信号向带通滤波器50以及带通滤波器52输出。通过带通滤波器50将高频区域除去，频率a·F3的中间频率信号(测距中间频率信号)向A/D转换器51输入。通过带通滤波器52将高频区域除去，频率(a-b)·F3的中间频率信号(参照中间频率信号)向A/D转换器53输入。
如此，变频器组43具备与在距离值的计算中使用的主调制频率的值对应的值的变频器。
在A/D转换器46、48、51、53中，将模拟信号转换为多值数字信号，并使信号的波形成为正弦波，由此在运算处理部60中能够取得信号振幅信息、相位信息。信号振幅信息以及相位信息被用于距离值的计算。另外，信号振幅信息被用于受光光量调节。
A/D转换器46、48、51、53分别与运算处理部60连接，运算处理部60对频率a·F2、a·F3的中间频率信号的信号振幅以及相位信息进行解析，而计算出基于调制频率F2、F3的测距光的测距光路测定值。另外，运算处理部60对频率(a-b)·F2、(a-b)·F3的中间频率信号的信号振幅以及相位信息进行解析，而计算出基于调制频率F2+b·F2、F3+b·F3的参照光的参照光路测定值。然后，运算处理部60从测距光路测定值减去参照光路测定值，由此计算出基于频率F2、F3的测距光各自的到目标反射物的距离值。
在此，说明在运算处理部60的到目标反射物22的距离值的计算中能够降低温度相位漂移的影响的理由。无论在频率F2、F3的哪个的情况下都同样地产生温度相位漂移，但能够降低影响的理由相同，因此作为代表对主调制频率F2的信号进行说明。
在将对第一发光元件20施加的电信号的频率设为F2＝(1+0)f2，将对第二发光元件30施加的电信号的频率设为F2+b·F2＝(1+b)f2，将对第一变频器44施加的本地信号的频率设为F2+a·F2＝(1+a)f2时，在此优选为，a＞0且b＞0，绝对值|a|相对于|b|为10倍以上(|a|≥10|b|)。
受光元件40的波形的算式成为以下的式2那样。
【数1】
其中，yAPD,LD1为第一发光元件20、受光元件40间的信号的振幅，
yAPD,LD2为第二发光元件30、受光元件40间的信号的振幅，
φLD1为第一发光元件20的温度相位漂移，
φLD2为第二发光元件30的温度相位漂移，
φAPD为受光元件40的温度相位漂移，
2D0为从光波距离计到目标反射物22的往复距离，
D1为参照光路31的光路长度，
c为光速。
接下来，对频率转换后的波形的算式进行考虑。当将在第一变频器44中与y1相乘的本地频率(1+a)·F2的本地信号的波形设为y2时，y2如式3那样表示。
y2＝yLOCOS{2π(1+a)f2t+φ}(式3)
其中，yLO为本地信号的振幅，φ为局部振荡信号的相位。
接下来，在第一变频器44中，在将y1与y2进行了频率转换(相乘)之后，基于通过了带通滤波器45的测距光的频率a·F2的中间频率信号的波形y3如式4那样表示。
【数2】
其中，φAMP1为带通滤波器45的温度相位漂移。
另外，在第一变频器44中将y1与y2进行频率转换(相乘)之后，基于通过了带通滤波器47的参照光的频率(a-b)·F2的中间频率信号的波形y4如式5那样表示。
【数3】
其中，φAMP2为带通滤波器47的温度相位漂移。
接着求出距离值。测距值d能够通过如下的一般式(式6)进行转换。
【数4】
(在此，θ为通过测定得到的初始相位，f为调制频率，c为光速。)
将基于测距光的频率Δf2的中间频率信号的波形y3的相位成分的测距光路测定值设为d0，将基于参照光的频率2Δf2的中间频率信号的波形y4的相位成分的参照光路测定值设为d1时，d0、d1分别能够通过以下的式7、式8表示。
【数5】
在此，由于|b|相对于1足够小，因此能够近似为1+b≈1。另外，φLD1(f2)是由频率F2的信号引起的第一发光元件20的温度相位漂移，φLD2((1+b)f2)是由频率F2-Δf2的信号引起的第二发光元件30的温度相位漂移，φAPD(f2)是由频率F2的信号引起的受光元件40的温度相位漂移，φAPD((1+b)f2)是由频率F2-Δf2的信号引起的受光元件40的温度相位漂移，但已知在调制频率低于10MHz的情况下，发光元件以及受光元件的温度相位漂移小到能够忽略的程度。由此，φLD1(f2)、φLD2((1+b)f2)、φAPD(f2)、φAPD((1+b)f2)能够忽略，因此式7、式8分别表示为式9、式10。
【数6】
当将这2个算式进行减法时，成为式11那样。
【数7】
根据式11能够求出从光波距离计100到目标反射物22的距离值，但可知从式11中除去了源自于第一发光元件20、第二发光元件30以及受光元件40的温度相位漂移φLD1(f2)、φLD2((1+b)f2)、φAPD(f2)、φAPD((1+b)f2)，温度相位漂移降低。
通过式11求出的从光波距离计100到目标反射物22的距离值中包含源自于受光侧的电子部件(带通滤波器45、47)的温度相位漂移φAMP1、φAMP2。一般来说，已知所施加的信号越是高频率，则在电子部件、发光元件、受光元件等元件中产生的温度相位漂移越大。在带通滤波器45、47中产生的温度相位漂移是由频率转换后的低频率(中间频率)的信号引起的温度相位漂移，与使用高频的调制频率F1的以往的光波距离计中的基于调制频率F1的信号而在发光元件、受光元件中产生的温度相位漂移相比，影响较小。由此，在光波距离计100中，通过使用温度相位漂移较小的10MHz以下的调制频率，能够降低温度相位漂移的影响。
在此，在|a|≥10|b|的情况下，能够以下那样，从式11中消除源自于受光侧的电子部件(带通滤波器45、47)的温度相位漂移φAMP1、φAMP2，因此特别有利。
在|a|≥10|b|的情况下，|b|相对于|a|足够小，因此能够近似为式12那样。
【数8】
φAMP2((a-b)f2)≈φAMP1(af2)(式12)
当如此进行近似时，式11能够变形为式13那样。
【数9】
d0-d1＝2D0-D1(式13)
其结果，能够除去源自于受光侧的电子部件(带通滤波器45、47)的温度相位漂移φAMP1、φAMP2的影响，而计算出到目标反射物的距离。
为了起到源自于该受光侧的电子部件(带通滤波器45、47)的温度相位漂移φAMP1、φAMP2的影响的降低效果，除了a＞0且b＞0以外，也可以是a＜0且b＞0、a＞0且b＜0、a＜0且b＜0的条件。使用α＝|a|、β＝|b|，在图4中表示这种条件情况下的主调制频率、副调制频率、本地频率以及中间频率。在上述条件中，如果|a|≥10|b|，则|b|相对于|a|足够小，因此能够近似为：
α·F2≈(α-β)·F2(式14)
或者，
α·F2≈(α+β)·F2(式15)。
如此，在本实施方式中，通过使两个发光元件同时发光，并使用通过调制频率低于10MHz(F2、F3)的信号进行调制后的光，能够忽略在发光元件、受光元件中产生的温度相位漂移、特别是由于两个发光元件间的温度相位漂移差而产生的误差的影响，来计算测距值。
其结果，能够省略构成从具备两个发光元件和两个受光元件的以往的未使用闸门的光波距离计到第二受光元件、从第一发光元件到第二受光元件、从第二发光元件到第一受光元件之间的参照光路的光纤，能够使整体构成简单。另外，由于能够使构成简单，因此能够降低成本。
另外，根据本实施方式的光波距离计100，在对测距光与参照光进行切换时不使用闸门，而同时求出测距光路与参照光路的各中间频率信号的初始相位，因此能够比以往的闸门式光波距离计更高速地进行距离测定。另外，由于不使用闸门而能够降低成本。而且，以往，为了减少由测定的时间差引起的温度相位漂移差，将连续测距中的发光元件的电源保持接通。但是，根据光波距离计100，由于能够进行测距光路与参照光路的同时测距，因此不受由时间差引起的温度相位漂移的影响，能够在每次测距时使发光元件的电源接通/断开，能够起到能够实现节电这样的与专利文献1记载的光波距离计同等的效果。
在光波距离计100中，由振荡器1生成频率F1的信号，通过频率F1、F2、F3对驱动电路4进行驱动，但基于频率F1的受光信号在带通滤波器42中被除去，在测距值的计算中不使用。如在下述的变形例中说明的那样，不必须通过大于10MHz的高频频率F1使振荡器1振荡。但是，在本实施方式那样的第一发光元件20以及第二发光元件30为激光二极管的情况下，当构成为，通过高于调制频率F2、F3的调制频率F1使振荡器1振荡，并通过主调制频率F1对第一发光元件20进行驱动、通过副调制频率F1+b·F1对第二发光元件30进行驱动时，信号的相位稳定，因此较有利。
然而，一般来说，已知在使用较高的调制频率的信号的情况下，测距值的精度较高。因此，在不使用高频调制频率F1的本实施方式的光波距离计100中，测距值的精度有时会降低，因此，在光波距离计100中，根据需要如以下那样设定放大器41的放大率与受光光量，由此能够确保与使用了主调制频率F1的信号的情况同等的精度。
在以往的光波距离计(例如，专利文献1，参照图4)中，也能够与光波距离计100同样地通过放大器放大受光信号而用于距离值的计算。在以往的光波距离计中，根据光波距离计的规格，放大器的放大率的成为满足测距光的到达极限飞行距离的最小的受光光量(具体地说，为A/D转换器的计数成为1的信号电平)的值被设定为适当值。另外，在光波距离计100中，放大器41的放大率被设定为低于满足极限到达距离的最小的受光光量的适当值。另外，在光波距离计100中，受光光量调节机构的衰减率被设定为低于在相同条件下设定的受光光量调节机构的衰减率。
由此，对精度改善的理由进行说明。图3的(A)是模式化地表示将放大器41的放大率设定为适当值的情况下的光波距离计100中的基于测距光的中间频率信号(例如，图1中的频率Δf2的中间频率信号)的信号频谱的图。放大后的中间频率信号包含信号和噪声，但当将放大率设定为低于适当值时，如图3的(B)所示那样，信号和噪声以相同比例降低。
在该状态下，以透过的光量增大的方式设定可变浓度滤波器24的衰减率，以使向A/D转换器输入的受光信号电平成为同等的适当光量。即，在使放大器41的放大率降低到适当值的1/N(N为自然数)的情况下，以可变浓度滤波器24的透射率成为N倍的方式设定衰减率。例如，在以往的光波距离计中，在放大率的适当值为10倍时、可变浓度滤波器的透射率在9％(即衰减率91％)成为适当光量的情况下，为了使放大率成为1倍(1/10)而成为相同程度的受光信号电平，将可变浓度滤波器24的透射率设定为10倍的百分之90(使衰减率设定为10/91倍的10％)。如此，受光信号电平增大，但在发光元件侧产生的噪声的电平不变化。另外，随着受光信号电平的增大，在受光元件侧产生的噪声的电平也增大一些，但与信号相比较微小。其结果，不像图3的(C)所示那样增大噪声电平就能够增大信号电平，信号对噪声比(S/N比)提高。其结果，能够改善精度。
然而，运算处理部60构成为，在测定时，根据检测到的受光光量(从A/D转换器46、51输出的中间频率信号的信号电平(信号振幅的大小))，对滤波器驱动马达24a进行驱动，而使受光光量成为A/D转换器46、51的输入范围内的最大值。在A/D转换器46、51中，在超过能够测定的信号电平的输入范围的饱和区域中，测定不到信号振幅。由此，运算处理部60在受光光量大于A/D转换器46、51的输入范围的情况下，以成为输入范围内的最大值的方式驱动滤波器驱动马达24a，在处于A/D转换器46、51的输入范围的情况下，以受光光量成为输入范围内的最大值的方式驱动滤波器驱动马达24a。另外，在小于A/D转换器46、51的输入范围的情况下，以受光光量成为输入范围内的最大值的方式驱动滤波器驱动马达24a。该情况下的光的衰减率被设定为，在放大率为适当值的情况下，与使用了同样的可变浓度滤波器的情况相比变低。
另外，通过使放大器41的放大率降低，基于参照光的中间频率信号的信号振幅也变小，因此作为受光光量调节机构的浓度滤波器32的衰减率也同样被设定为，在放大率为适当值的情况下，与使用了同样的浓度滤波器的情况相比变低。
另外，当将放大器41的放大率设定为低于适当值时，通过A/D转换器无法适当地分解振幅，在信号转换时无法检测出1计数以下的信号振幅，错误地数字化为0而无法检测出信号，测距光的极限到达飞行距离变短。但是，关于该问题，通过将所使用的A/D转换器的分辨率提高，即使用较高分辨率的A/D转换器将在放大率被设定为较低的状态下的检测极限设为与放大率被设定为适当值的状态下的检测极限相同程度，由此能够解决这样的问题。
(变形例)
图5是本实施方式的变形例的光波距离计100A的框图。光波距离计100A概略地具有与光波距离计100相同的构成，但第一发光元件20A以及第二发光元件30A不是激光二极管而是LED(Light-Emitting·Diode发光二极管)这一点不同。然后，振荡器1不以大于10MHz的频率F1而以10MHz～1MHz的频率F2进行振荡。分频器2对频率F2的信号进行分频而输出1MHz以下的频率F3的信号。振荡器5产生副调制频率F2+b·F2的信号。该副调制频率F2+b·F2的信号由分频部6分频而成为副调制频率F3+b·F3的信号。本地信号振荡器11产生本地频率F2+a·F2的信号。该本地频率F2+a·F2的信号由频率生成电路12分频而生成本地频率F3+a·F3的信号。
由此，驱动电路4仅通过频率F2、F3的信号驱动，驱动电路8仅通过频率F2+b·F2、F3+b·F3的信号驱动。受光元件40的受光信号中不存在源自于频率F1的信号的信号，因此也不需要带通滤波器42。如此，在第一发光元件20A、以及第二发光元件30A为LED的情况下，即使不送出通过高频调制频率F1进行调制后的光，对信号相位的稳定也不产生影响，因此能够起到与光波距离计100同等的效果。
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但上述的实施方式是本发明的一个例子，基于本领域技术人员的知识能够将这些进行组合，这样的方式也包含在本发明的范围中。

Claims (5)

1.一种光波距离计，其特征在于，具备：
第一发光元件，将通过多个主调制频率进行调制后的光作为测距光，向到目标反射物进行往复的测距光路送出；
第二发光元件，将通过与上述主调制频率分别接近的副调制频率进行调制后的光作为参照光，向参照光路送出；
受光元件，对从上述第一发光元件以及上述第二发光元件送出的光进行受光；
变频器组，与上述受光元件连接，将基于上述测距光以及上述参照光各自的受光信号转换为中间频率信号；以及
运算处理部，基于上述中间频率信号计算出到上述目标反射物的距离，
上述变频器组由与上述主调制频率同值的变频器构成，对各变频器分别输入与各主调制频率对应的本地频率的信号，
各本地频率是与对应的上述主调制频率以及接近上述主调制频率的副调制频率的双方接近的频率，
各变频器产生基于上述测距光的测距中间频率信号、以及基于上述参照光的参照中间频率信号，
上述运算处理部从上述测距中间频率信号减去上述参照中间频率信号而计算出到上述目标反射物的距离，
上述多个主调制频率为10MHz以下。
2.如权利要求1所述的光波距离计，其特征在于，
各主调制频率和与各主调制频率对应的本地频率之间的偏差，是各副调制频率和接近各副调制频率的上述主调制频率之间的偏差的10倍以上。
3.如权利要求1或2所述的光波距离计，其特征在于，具备：
放大器，将上述受光信号进行放大而向上述变频器组输入；以及
受光光量调节机构，对由上述受光元件检测到的受光光量等级进行调节，
上述放大器的放大率被设定为，低于上述测距中间频率信号的电平成为满足上述测距光的到达极限飞行距离的最小的大小的适当值，
上述受光光量调节机构被设定为，在上述放大率被设定为低于上述适当值的状态下，上述测距中间频率信号的电平成为满足上述到达极限飞行距离的最小的大小。
4.如权利要求1～3任一项所述的光波距离计，其特征在于，构成为，
上述第一发光元件以及上述第二发光元件为激光二极管，
上述第一发光元件，除了上述多个主调制频率以外，还将通过比上述多个主调制频率高频的高频主调制频率进行调制后的光向上述测距光路送出，
上述第二发光元件，除了接近上述多个主调制频率的上述副调制频率以外，还将通过接近上述高频主调制频率的高频副调制频率进行调制后的光向上述参照光路送出，
基于通过上述高频主调制频率进行调制后的上述测距光的测距信号以及基于通过上述高频副调制频率进行调制后的上述参照光的测距信号不向上述变频器组输入。
5.如权利要求1～3任一项所述的光波距离计，其特征在于，
上述第一发光元件以及上述第二发光元件为LED即发光二极管。
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