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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abstandmeßvorrichtung
gemäß Anspruch 1.
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Ein konventionelles elektrooptisches Abstandmeßgerät ist aus einem Gehäuse
des Abstandmeßgerätes und einem Reflektor aufgebaut. Eine
Modulationswelle, die von dem Gehäuse erzeugt wird, wird durch den Reflektor
reflektiert und eine von dem Reflektor reflektierte Modulationswelle wird
durch das Gehäuse empfangen. Eine Phasendifferenz zwischen der
Modulationswelle von dem Gehäuse und der reflektierten Modulationswelle von dem
Reflektor entspricht einem Abstand zwischen dem Gehäuse und dem
Reflektor. Daher kann der Abstand zwischen dem Gehäuse und dem
Reflektor durch Erfassen der Phasendifferenz berechnet werden.
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Im Falle des Messens eines kurzen Abstandes muß ein Reflektor, wie z.B.
ein reflektierender Spiegel nicht speziell bereitgestellt sein, sondern ein
Gegenstand, der an dem Meßpunkt angeordnet ist, kann als Reflektor
verwendet werden.
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Im allgemeinen erfordert das elektrooptische Abstandmeßgerät eine hohe
Meßgenauigkeit und es ist daher notwendig, eine Modulationswelle zu
benutzen, die eine relativ kurze Wellenlänge für die Messung aufweist.
Beispielsweise ist es zum Erhalten einer Meßgenauigkeit von ungefähr ± 5
mm notwendig, eine Modulationswelle zu verwenden, die eine erste
Wellenlänge λ&sub1; = 20 m für eine feine Messung aufweist. Die Beziehung
zwischen einer zu messenden Distanz und einer Phase der Modulationswelle
ist jedoch derart, daß die Phase sich in dem Bereich von 0 bis 2π mit einer
Änderung des Abstandes alle 10 m (optische Pfadlänge von 20 m) ändert.
Demgemäß kann nur der Abstand von 10 m oder geringer gemessen werden
(d.h., eine Meßperiode ist 10 m). Um einen Abstand größer als 10 m zu
messen, ist es notwendig, eine Modulationswelle zu verwenden, die eine
zweite Wellenlänge λ&sub2; aufweist, die größer als die erste Wellenlänge λ&sub1; für
die Feinmessung ist, und dadurch eine Grobmessung (ungefähre Messung)
auszuführen. Außerdem ist es notwendig, um einen längeren Abstand zu
messen, eine Modulationswelle zu verwenden, die eine dritte Wellenlänge λ&sub3;
aufweist, die größer als die zweite Wellenlänge λ&sub2; für die grobe Messung
ist, und dadurch eine sehr grobe Messung auszuführen.
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Die Resultate der feinen Messung, der groben Messung und der sehr groben
Messung werden kombiniert, um ein endgültiges Meßresultat zu erhalten. Das
heißt, die Abstandmessung wird unter Verwendung von drei Arten von
Frequenzen entsprechend den drei Arten von Wellenlängen λ&sub1;, λ&sub2;und λ&sub3;
ausgeführt.
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Da das konventionelle elektrooptische Abstandmeßgerät drei oder mehr Arten
von Frequenzen für die Messung verwendet, ist es jedoch notwendig, die
Wellenlänge zeitaufgeteilt auszuwählen, was ein Erhöhen der Gesamtmeßzeit
verursacht. Um die Gesamtmeßzeit zu verkürzen, ist es notwendig, eine Teil-
Meßzeit entsprechend jeder Meßfrequenz zu verkürzen, was eine Reduktion
der Meßgenauigkeit verursacht.
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Außerdem sind die Teil-Meßzeiten, die den jeweiligen Meßfrequenzen
entsprechen, unterschiedlich von einander, was in einer Differenz des
turbulenten Einflusses durch die Atmosphäre oder Ähnliches resultiert. Diese
Differenz verursacht einen Berechnungsfehler der Zahlenanordnung jeder
Meßwellenlänge.
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Die japanischen Patentzusammenfassungen, Band 13, Nr. 284 (P-892), 29.
Juni 1989, und JP-A-1069983 offenbaren eine Meßvorrichtung, die ein
multimoduliertes Signal verwendet, das amplituden oder stärkenmoduliert ist.
In den japanischen Patentzusammenfassungen, Band 7, Nr. 156 (P-209), 9.
Juli 1989 und JP-A-58066880 ist eine Meßvorrichtung offenbart, die
Amplitudenmodulation verwendet. Bei diesen Meßvorrichtungen ist die
Amplitude des reflektierten Lichtes den Einflüssen aufgrujid atmosphärischer
Bedingungen oder anormaler Reflektion unterworfen, was leicht Meßfehler
verursacht.
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Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Abstandmeßvorrichtung zu
realisieren, die die Gesamtmeßzeit verkürzen kann, ohne die Meßgenauigkeit
zu reduzieren.
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Dieses Ziel wird durch eine Meßvorrichtung gemäß Anspruch 1 erreicht.
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Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 2 ist ein Wel]enformdiagramm, das den Betrieb des ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiels zeigt;
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Fig. 3 ist ein Blockdiagram, das den Aufbau eines zweiten
bevorzugteil Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 4 ist ein Graph, der ein Amplitudenspektrum in dem zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt;
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Fig. 5 ist ein Blockdiagram, das den Aufbau eines dritten bevorzugten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 6 ist ein Graph, der ein Amplitudenspektrum in dem dritten
bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt;
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Fig. 7 ist ein Blockdiagram, das den Aufbau eines vierten
bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 8 ist ein Graph, der ein Amplitudenspektrum in dem vierten
bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt;
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Fig. 9 ist ein Blockdiagram, das den Aufbau eines fünften
bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 10 ist ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb des fünften
bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt.
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Einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden
jetzt mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden.
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Bezugnehmend auf Fig. 1, die einen Aufbau eines elektrooptischen
Abstandmeßgerätes eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung zeigt, weist ein elektrooptisches Abstandmeßgerät
einen Referenzsignalgenerator 1, eine Treiberschaltung 3, eine
lichtaussendende Einrichtung 4, lichtempfangende Einrichtungen 5, erste Einrichtungen 6A
zum Erfassen der Phasendifferenz, zweite Einrichtungen 6B zum Erfassen der
Phasendifferenz, einen Mikrocomputer 8, einen ersten Frequenzteiler 91,
einen zweiten Frequenzteiler 92, und eine UND-Schaltung 10 auf.
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Der Referenzsignalgenerator 1 entspricht der Signalerzeugungseinrichtung der
vorliegenden Erfindung und ist bereitgestellt, um ein Modulationssignal zu
erzeugen. Der Referenzsignalgenerator 1 kann ein Signal mit einer Frequenz
f&sub1; erzeugen, während er ein Signal mit einer Frequenz f&sub2; über den ersten
Frequenzteiler 91 zu der UND-Schaltung 10 liefern kann.
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Die Treiberschaltung 3 ist bereitgestellt, um die lichtemittierende Einrichtung
4 zu treiben, und sie kann die lichtemittierende Einrichtung gemäß einem
Signal von dem Mikrocomputer 8 treiben. Die lichtemittierende Einrichtung
4, die der lichtemittierenden Einrichtung der vorliegenden Einrichtung
entspricht, ist bereitgestellt, um ein Modulationslicht gemäß einem
Treibersignal zu erzeugen, das von der Treiberschaltung 3 empfangen worden ist.
is Eine Laserdiode ist als die lichtemittierende Einrichtung 4 in diesem
bevorzugten Ausführungsbeispiel angewandt. Die lichtempfangende Einrichtung
5, die der lichtempfangenden Einrichtung der vorliegenden Einrichtung
entspricht, ist ein fotoelektrisches Umwandlungselement, um ein
Modulationslicht zu empfangen, das durch einen reflektierenden Spiegel reflektiert wird,
der sich an einem Meßpunkt befindet. Ein reflektiertes
Multiplex-Modulationssignal, das durch die lichtempfangende Einrichtung 5 erhalten wird, wird
durch einen Verstärker 51 verstärkt und dann zu der ersten Einrichtung 6A
zum Erfassen der Phasendifferenz und der zweiten Einrichtung 6B zum
Erfassen der Phasendifferenz geliefert.
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Die ersten und zweiten Einrichtungen 6A und 6B zum Erfassen einer
Phasendifferenz, die der Einrichtung zum Erfassen einer Phasendifferenz der
von iegenden Erfindung entsprechen, siiid bereitgestellt, um eine
Phasendifferenz zwischen dem Modulationssignal, das von der lichtemittierenden
Einrichtung erzeugt worden ist, und dem reflektierten
Multiplex-Modulationssignal,
das von der lichtempfangenden Einrichtung 5 erzeugt worden ist, zu
erfassen und dadurch eine feine Messung auszuführen.
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Die erste Einrichtung 6A zum Erfassen einer Phasendifferenz besteht aus
einer Mischvorrichtung 61A, einem ersten Tiefpassfilter 62A, einer ersten
Schaltung zum Umwandeln einer Wellenform 63A, einer ersten Schaltung
64A zum Vergleichen einer Phase und einem ersten Frequenzgenerator 65A.
Der erste Frequenzgenerator 65A, der dem ersten lokalen Oszillator der
vorliegenden Erfindung entspricht, ist bereitgestellt, um ein drittes
periodisches Signal mit einer dritten Frequenz (f&sub3;) zu bilden, die leicht
unterschiedlich der ersten Frequenz (f&sub1;) ist. Die erste Mischeinrichtung 61A ist
bereitgestellt, um ein erstes synthetisches Signal durch Synthetisieren des
reflektierten Multiplex-Modulationssignales von der 1 ichtempfangenden Einheit
5 und des dritten periodischen Signales von dem ersten Frequenzgenerator
65A zu bilden. Der erste Tiefpassfilter 62A ist bereitgestellt, um eine
vorbestimmte Frequenzkomponente von dem ersten synthetischen Signal zu
extrahieren. Die erste Phasenvergleichschaltung 64A ist bereitgestellt, um eine
Phasendifferenz zwischen dem ersten synthetischen Signal und einem Signal
zu erhalten, das dem von dem Referenzsignalgenerator 1 erzeugten Signal
entspricht.
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Ähnlich weist die zweite Phasendifferenz-Erfassungseinrichtung 6B einen
zweiten Mischer 61B, einen zweiten Tiefpassfilter 62B, eine zweite Schaltung
64B zum Vergleichen der Phase und einen ersten Frequenzgenerator 65B auf.
Der zweite Frequenzgenerator 65B, der dem zweiten lokalen Oszillator der
vorliegenden Erfindung entspricht, ist bereitgestellt, um ein viertes
Periodensignal mit einer vierten Frequenz (f&sub4;), die leicht unterschiedlich der zweiten
Frequenz (f&sub2;) ist, bereitzustellen. Der zweite Mischer 61B ist bereitgestellt,
um ein zweites synthetisches Signal durch Synthetisieren des reflektierten
Multiplex-Modulationssignales von der lichtempfangenden Einrichtung 5 und
des vierten periodischen Signales von dem zweiten Frequenzgenerator 65B
zu bilden. Der zweite Tiefpassfilter 62B ist bereitgestellt, um eine
vorbestimmte Frequenzkomponente von dem zweiten synthetischen Signal zu
extrahieren. Die zweite Schaltung 64B zum Vergleichen einer Phase ist
bereitgestellt, um eine Phasendifferenz zwischen dem zweiten synthetischen
Signal und einem Signal zu erhalten, das dem von dem
Referenzsignalgenerator 1 erzeugten Signal entspricht.
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Der Mikrocomputer 8 ist bereitgestellt, um den Betrieb jeder Schaltung zu
steuern und eine Berechnung des Abstandes auszuführen.
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Der Betrieb des ersten bevorzugten Ausführungsbeispieles, das oben aufgebaut
ist, wird jetzt mit Bezug auf die Figuren 1 und 2 beschrieben werden.
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Ein Signal mit einer Frequenz f&sub1; wird von dem Referenzsignalgenerator 1
zu der UND-Schaltung 10 geliefert. Auf der anderen Seite wird die Frequenz
f&sub1; des Signales von dem Referenzsignalgenerator 1 durch den ersten
Frequenzteiler 91 geteilt, um ein Signal zu erhalten, das eine Frequenz f&sub2;
aufweist, die wiederum zu der UND-Schaltung 10 geliefert wird. Außerdem
ist ein Meßstartsignal (Wellenform 1) angepaßt, von dem Mikrocomputer 8
zu der UND-Schaltung 10 geliefert zu werden. Demgemäß, wenn das
Meßstartsignal (Wellenform 1) von dem Mikrocomputer 8 zu der UND-
Schaltung 10 ausgegeben wird, wird ein
Multiplex-Amplitudenmodulationssignal (Wellenform 2) aus dem Signal, das die Frequenz f&sub1; aufweist, die von
dein Referenzsignalgenerator erzeugt worden ist, und dem Signal, das die
Frequenz f&sub2; aufweist, die von dem ersten Frequenzteiler 91 erzeugt worden
ist, gebildet, und wird von der UND-Schaltung 10
(Amplitudenverschiebungs-Verschlüsselungssystem) ausgegeben. Das
Multipiex-Amplitudenmodulatbussignal wird zu der Treiberschaltung 3 geliefert. Das
Multiplex-Amplitudenmodulationssignal entspricht dem Multiplex-Modulationssignal der vorliegenden
Erfindung. Die Treiberschaltung 3 treibt die lichtemittierende Einrichtung
gemäß der Eingabe des Multiplex-Amplitudenmodulationssignals (Wellenform
2) darin, um ein Multiplex-Modulationslicht von der lichtemittierenden
Einrichtung 4 zu erzeugen. Das Licht, das von der lichtemittierenden
Einrichtung 4 emittiert wird, wird durch den reflektierenden Spiegel
reflektiert, der sich an dem Meßpunkt befindet, und wird dann durch die
lichtempfangende Einrichtung 5 empfangen. In der lichtempfangenden
Einrichtung 5 wird eine fotoelektrische Umwandlung ausgeführt, um ein
reflektiertes Multiplex-Amplitudenmodulationssignal zu bilden. Das reflektierte
Multiplex-Amplitudenmodulationssignal wird durch den Verstärker 51 verstärkt
und dann zu der ersten und zweiten Einrichtung zur Erfassung der
Phasendifferenz 6A und 6B geliefert.
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Die erste Einrichtung 6A zum Erfassen der Phasendifferenz arbeitet wie
is folgt:
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Der erste Frequenzgenerator 65A erzeugt ein Signal, das eine Frequenz f&sub3;
(=f&sub1;-f&sub5;) aufweist, die leicht unterschiedlich um eine Frequenz f&sub5; von der
Frequenz f&sub1; ist. Das Signal, das die Frequenz f&sub3; aufweist, wird zu dem
ersten Mischer 61A geliefert, und wird mit dem reflektierten Multiplex-
Amplitudenmodulationssignal reflektiert, das durch den Verstärker 51 verstärkt
worden ist, um eine Frequenzumwandlung auszuführen. Die Komponenten
eines Ausgangssignales (Wellenform 6) von dem ersten Mischer 61A sind
wie folgt:
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Das Ausgangssignal von dem ersten Mischer 61A wird zu dem ersten
Tiefpassfilter 62A geliefert, indem ein Signal, das die vorbestimmte Frequenz
f&sub5; aufweist, nur durchgelassen wird. Das Signal, das durch den ersten
Tiefpassfilter 62A durchlaufen ist, wird in eine Wellenform durch die
Wellenformumwandlungsschaltung 63A (Wellenform 4) geformt.
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Auf der anderen Seite wird das Signal, das die Frequenz f&sub1; aufweist, die
von dem Referenzsignalgenerator 1 erzeugt worden ist, in eine Frequenz
durch den zweiten Frequenzteiler 92 geteilt, um ein Signal zu erhalten, das
eine Frequenz f&sub5;, (gleiche der Frequenz f&sub5;) (Wellenform 3) aufweist. Das
Signal, das die Frequenz f&sub5;, aufweist, wird mit dem Signal phasenverglichen,
das die Frequenz f&sub5; als ein Ausgangssignal von der ersten Schaltung 63A
zum Umwandeln der Wellenform durch die erste Schaltung 64A zum
Vergleichen der Phase aufweist.
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Ähnlich arbeitet die zweite Einrichtung 6B zum Erfassen der Phasendifferenz
wie folgt:
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Der zweite Frequenzgenerator 65B erzeugt ein Signal, das eine Frequenz f&sub4;
(= f&sub2;-f&sub5;) aufweist, die leicht unterschiedlich um eine Frequenz f&sub5; von der
Frequenz f&sub2; ist. Das Signal, das die Frequenz f&sub4; aufweist, wird zu dem
zweiten Mischer 61B geliefert und wird mit dem reflektierten Multiplex-
Amplitudenmodulationssignal reflektiert, das durch den Verstärker 51 verstärkt
ist, um eine Frequenzumwandlung durchzuführen. Die Komponenten eines
Ausgangssignales (Wellenform 7) von dem zweiten Mischer 61B sind wie
folgt:
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Das Ausgangssignal von dem zweiten Mischer 61B wird zu dem zweiten
Tiefpassfilter 62B geliefert, indem ein Signal, das die vorbestimmte Frequenz
f&sub5; aufweist, nur durchgelassen wird. Nachdem das Signal durch den zweiten
Tiefpassfilter 62B gelaufen ist, wird es in eine Wellenform durch die zweite
Schaltung 63B zum Umwandeln der Wellen geformt (Wellenform 5).
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Auf der anderen Seite wird das Signal, das die Frequenz f&sub5;, aufweist, das
von dem zweiten Frequenzteiler 92 ausgegeben wird, in der Phase mit dem
Signal verglichen, das die Frequenz f&sub5; als ein Ausgangssignal von der
zweiten Schaltung 63B zum Umwandeln der Wellenform aufweist durch die
zweite Schaltung 64B zum Vergleichen der Phase.
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Durch Verwenden der Phasendifferenzen, die durch die ersten und zweiten
Schaltungen 64A und 64B zum Vergleichen der Phase erhalten worden sind,
kann der Mikrocomputer 8 den Abstand zwischen dem elektrooptischen
Abstandmeßgerät und dem reflektierenden Spiegel berechnen. Daher
entsprechen die ersten und zweiten Schaltungen 64A und 64B zum
Vergleichen der Phase und der Mikrocomputer 8 der Abstandmeßeinrichtung
der vorliegenden Erfindung.
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Die obigen Phasenvergleichs-Operationen durch die ersten und zweiten
Schaltungen 64A und 64B zum Vergleichen der Phase werden gleichzeitig
ausgeführt.
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Ein typisches Beispiel einer Abstandmessung wird jetzt beschrieben werden.
Es sei beispielsweise angenommen, daß die Frequenz f&sub1; 15 MHz ist und daß
die Phasendifferenz, die durch die erste Einrichtung zum Erfassen der
Phasendifferenz 6A gemessen wird, 90 Grad sei, dann wird ein reduzierter
Abstand in dem Falle des Verwendens der ersten Einrichtung 6A zum
Erfassen der Phasendifferenz 2,5 m, da die Phasendifferenz von 360 Grad
dem Abstand von 10 m entspricht. Ähnlich unter der Annahme, daß die
Frequenz f&sub2; 150 MHz ist und daß die durch die zweite Einrichtung 6B zum
Erfassen der Phasendifferenz gemessene Phasendifferenz 271 Grad beträgt,
ist ein reduzierter Abstand im Falle des Verwendens der zweiten Einrichtung
6B zum Erfassen der Phasendifferenz 753 m, da die Phasendifferenz von 360
Grad dem Abstand von 1000 m entspricht.
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Demzufolge synthetisiert der Mikrocomputer 8 die beiden Abstandsarten, die
von den ersten und zweiten Einrichtungen 6A und 6B zum Erfassen der
Phasendifferenz erhalten worden sind, um einen genauen zu messenden
Abstand zu berechnen. Dies bedeutet, daß der Abstand, der geringer als 10
m ist, aus der Phasendifferenz berechnet wird, die durch die erste
Einrichtung 6A zum Erfassen der Phasendifferenz erfaßt worden ist (die die
erste Frequenz f&sub1; anwendet), und daß der Abstand von 10 m bis 1000 m
aus der Phasendifferenz berechnet wird, die durch die zweite Einrichtung 6B
zum Erfassen der Phasendifferenz (unter Anwendung der Frequenz f&sub2;) erfaßt
ist. Demgemäß wird der genaue Abstand unter den obigen Bedingungen
752,5 m.
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Gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird, wie oben
beschrieben, eine feine Messung durch die ersten und zweiten Einrichtungen
6A und 6B zum Erfassen der Phasendifferenz unter der Verwendung des
Multiplex-Amplitudenmodulationssignals der Frequenz f&sub1; und der Frequenz f&sub2;
ausgeführt. Demgemäß kann die Messung mit einer hohen Genauigkeit durch
Anwenden einer Einzelfrequenz ausgeführt werden. Demgemäß ist es sehr
vorteilhaft, daß eine Meßzeit verglichen mit der in dem konventionellen
elektrooptisclien Abstandineßgerät, das drei Frequenzen verwendet, verkürzt
werden kann. Insbesondere ist dieses bevorzugte Ausführungsbeispiel sehr
effektiv in einem Hochgechwindigkeits-Modus (Nachführmessung) in einem
Abstandmeßgerät, das einen großen Meßbereich in einer kurzen Zeit
erfordert.
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Es wird leicht anerkannt werden, daß die Werte der Frequenz f&sub1;, der
Frequenz f&sub2; und der Oszillatorsfrequenz des Referenzsignalgenerators 1 nicht
auf die obigen erwähnten Werte in dem ersten bevorzugten
Ausführungsbeispiel begrenzt sind, sondern, daß sie geeignet ausgewählt werden können.
(Zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel)
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Ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
jetzt mit Bezug auf die Figuren 3 und 4 beschrieben werden.
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Bezugnehmend auf Fig. 3, die einen Aufbau eines elektrooptischen
Abstandmeßgerätes gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt, weist das elektrooptische Abstandmeßgerät einen
Referenzsignalgenerator 1, eine Treiberschaltung 3, eine lichtemittierende
Einrichtung 4, eine lichtempfangende Einrichtung 5, eine erste Einrichtung
6A zum Erfassen einer Phasendifferenz, eine zweite Einrichtung 6B zum
Erfassen einer Phasendifferenz, einen Mikrocomputer 8, einen ersten
Frequenzteiler 91, einen zweiten Frequenzteiler 92 und einen
Amplitudenmodulator 100 auf. Der Aufbau des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels
ist grundlegend ähnlich zu dem des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels
mit der Ausnahme, daß der Amplitudenmodulator 100 die UND-Schaltung 10
ersetzt, die in dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel angewaiidt wird,
und daß das Meßstartsignal direkt zu der Treiberschaltung 3 geliefert wird.
Die Erklärung des anderen Aufbaus wird demgemäß hiernach weggelassen
werden.
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Bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die
Amplitudenmodulation durch den Amplitudenmodulator 100 unter Verwendung eines Signales
ausgeführt, das eine Frequenz f&sub1; aufweist, die von dem
Referenzsignalgenerator 1 als eine Trägerwelle geliefert wird, und eines Signales, das eine
Frequenz f&sub2; aufweist, das von dem ersten Frequenzteiler als eine
Modulationswelle geliefert wird. Das heißt, die Amplitude des Signales, das die
Frequenz f&sub1; aufweist, ist durch das Signal moduliert, das die Frequenz f&sub2;
aufweist. Demgemäß, wie in Fig. 6 gezeigt, ist ein Amplitudenspektrum
eines Modulationssignales aus drei Trägerwellen aufgebaut, die die
Frequenzen f&sub1;, f&sub1; - f&sub2;, und f&sub1; + f&sub2; aufweisen.
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Wenn das Meßstartsignal von dem Mikrocomputer 8 zu der Treiberschaltung
3 ausgegeben wird, wird die lichtemittierende Einrichtung 4 durch die
Treiberschaltung 3 gemäß einem Multiplex-Amplitudenmodulationssignal
angetrieben, um ein Multiplex-Modulationslicht zu erzeugen. Das Licht, das
von der lichtemittierenden Einrichtung 4 ausgesandt wird, wird durch den
reflektierenden Spiegel reflektiert, der sich an dem Meßpunkt befindet, und
wird dann durch die lichtempfangende Einrichtung 5 empfangen. In der
1 ichtempfangenden Einrichtung 5 wird eine fotoelektrische Umwandlung
ausgeführt, um ein reflektiertes Multiplex-Amplitudenmodulationssignal zu
bilden. Das reflektierte Multiplex-Amplitudenmodulationssignal wird durch den
Verstärker 51 verstärkt und wird dann zu der ersten und zweiten
Einrichtungen 6A und 6B zum Erfassen der Phasendifferenz geliefert.
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Die erste Einrichtung 6A zum Erfassen der Phasendifferenz arbeitet wie
folgt:
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Der erste Frequenzgenerator 65A erzeugt ein Signal, das eine Frequenz t&sub5;
(= f&sub1; - f&sub2; - f&sub4;) aufweist, die leicht unterschiedlich um eine Frequenz f&sub4; von
der Frequenz (f&sub1; - f&sub2;) ist. Das Signal, das die Frequenz f&sub5; aufweist, wird
zu dem ersten Mischer 61A geliefert und wird mit dem reflektierten
Multiplex-Amplitudenmodulationssignal gemischt, das durch den Verstärker 51
verstärkt worden ist, um eine Frequenzumwandlung auszuführen.
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Das Ausgangssignal von dem ersten Mischer 61A wird zu dem ersten
Tiefpassfilter 62A geliefert, in dem ein Signal, das die vorbestimmte
Frequenz f&sub4; aufweist, nur durchgelassen wird. Nachdem das Signal durch
den ersten Tiefpassfilter 62A gelaufen ist, wird es in einer Wellenform durch
die erste Wellenformumwandlungsschaltung 63A geformt.
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Auf der anderen Seite wird das Signal, das die Frequenz f&sub1; aufweist und
das von dem Referenzsignalgenerator 1 erzeugt worden ist, in der Frequenz
durch den zweiten Frequenzteiler 92 geteilt, um ein Signal zu erhalten, das
eine Frequenz f&sub4;, aufweist (die die gleiche wie die Frequenz f&sub4; ist). Das
Signal, das die Frequenz f&sub4;, aufweist, wird in der Phase mit dem Signal
verglichen, das die Frequenz f&sub4; als ein Ausgangssignal von der ersten
Wellenformumwandlungsschaltung 63A durch die erste
Phasenvergleichsschaltung 64A aufweist.
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Ähnlich arbeitet die zweite Einrichtung 6B zum Erfassen der Phasendifferenz
wie folgt:
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Der zweite Frequenzgenerator 65B erzeugt ein Signal, das eine Frequenz f&sub6;
(= f&sub1; - f&sub4;) aufweist, die leicht unterschiedlich um eine Frequenz f&sub4; von der
Frequenz f&sub1; ist. Das Signal, das die Frequenz f&sub6; aufweist, wird zu dem
zweiten Mischer 61B geliefert und wird mit dem reflektierten Multiplex-
Amplitudeninodulationssignal gemischt, das durch den Verstärker 51 verstärkt
worden ist, um eine Frequenzumwandlung auszuführen.
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Das Ausgangssignal voll dem zweiten Mischer 61B wird zu dem zweiten
Tiefpassfilter 62B geliefert, in dem nur ein Signal, das die vorbestimmte
Frequenz f&sub4; aufweist, durchgelassen wird. Nachdem das Signal durch den
zweiten Tiefpassfilter 62B gelaufen ist, wird es in der Wellenform durch den
zweiten Wellenformumwandlungsschaltung 63B geformt.
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Auf der anderen Seite wird das Signal, das die Frequenz f&sub4;, aufweist und
das von dem zweiten Frequenzteiler ausgegeben worden ist, in der Phase mit
dem Signal verglichen, das die Frequenz f&sub4; als ein Ausgangssignal von der
ersten Wellenformumwandlungsschaltung 63B durch die zweite
Phasenvergleichsschaltung 64B aufweist.
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Durch Verwenden der Phasendifferenzen, die durch die ersten und zweiten
Schaltungen 64A und 64B zum Vergleichen der Phase erhalten worden sind,
kann der Mikrocomputer 8 den Abstand zwischen dem elektooptischen
Abstandmeßgerät und dem reflektierenden Spiegel berechnen.
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Die obigen Phasenvergleichsoperationen durch die ersten und zweiten
Schaltungen 64A und 64B zum Vergleichen der Phasen werden gleichzeitig
ausgeführt.
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Ein typisches Beispiel einer Abstandmessung wird hier beschrieben werden.
Beispielsweise soll angenommen werden, daß die Frequenz f&sub1; 15 MHz ist;
die Frequenz f&sub2; 150 kHz, die Phasendifferenz, die durch die erste
Einrichtung zum Erfassen der Phasendifferenz 6A gemessen worden ist, 196.9
Grad ist; und daß die Phasendifferenz, die durch die zweite Einrichtung 6B
zum Erfassen der Phasendifferenz gemessen worden ist, 108 Grad ist. Unter
diesen Bedingungen wird ein reduzierter Abstand im Falle des Verwendens
der ersten Einrichtung 6A zum Erfassen der Phasendifferenz 5,525 in, da
die Phasendifferenz von 360 Grad dein Abstand von 10,101010 in entspricht.
Ähnlich wird ein reduzierter Abstand in dem Falle des Verwendens der
zweiten Einrichtung zum Erfassen der Phasendifferenz 6B 3,000 m, da die
Phasendifferenz von 360 Grad dem Abstand von 10 m entspricht. Außerdem
wird der Abstand, der größer als 10 m ist, aus der Differenz zwischen den
Frequenzen f&sub1; und f&sub2; durch den Mikrocomputer 8 berechnet und demzufolge
wird der Abstand zwischen dem elektrooptischen Abstandmeßgerät und dem
reflektierenden Spiegel als 753,000 m angezeigt.
(Drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel)
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Ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
jetzt mit Bezug auf die Figuren 5 und 6 beschrieben werden.
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Bezugnehmend auf Fig. 5, die einen Aufbau eines elektrooptischen
Abstandmeßgerätes gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt, weist das elektrooptische Abstandmeßgerät einen
ersten Referenzsignalgenerator 1A, einen zweiten Referenzsignalgenerator 1B,
einen dritten Referenzsignalgenerator 1C, eine Treiberschaltung 3, eine
lichtemittierende Einrichtung 4, eine lichtempfangende Einrichtung 5, eine
erste Einrichtung 6A zum Erfassen der Phasendifferenz, eine zweite
Einrichtung 6B zum Erfassen der Phasendifferenz, einen Mikrocomputer 8,
einen ersten Frequenzteiler 91, einen zweiten Frequenzteiler 92 und einen
Frequenzmodulator 1000 auf. Die ersten, zweiten und dritten
Referenzsignalgeneratoren 1A, 1B und 1C entsprechend den Signalerzeugungseinrichtungen
der vorliegenden Erfindung. Der erste Referenzsignalgenerator 1A kann ein
Signal erzeugen, das eine Frequenz f&sub1; aufweist; der zweite Referenzsignalge
nerator 1 B kann ein Signal erzeugen, das eine Frequenz f&sub2; aufweist und der
dritte Referenzsignalgenerator lC kann ein Signal erzeugen, das eine
Frequenz f&sub3; aufweist.
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Das Signal, das die Frequenz f&sub1; von dem ersten Referenzsignaigenerator 1A
aufweist, wird zu dem Frequenzmodulator 1000 geliefert und das Signal, das
die Frequenz f&sub2; von dem zweiten Referenzsignalgenerator 1B aufweist, wird
auch zu dem Frequenzmodulator 1000 geliefert. Der Frequenzmodulator 1000
empfängt das Signal, das die Frequenz f&sub3; von dem dritten
Referenzsignalgenerator 1C aufweist, und gibt alternativ das Signal aus, das die Frequenz f&sub1;
aufweist, und das Signal, das die Frequenz f&sub2; aufweist, gemäß der Periode
des Signais, das die Frequenz f&sub3; aufweist. Demgemäß wird eine Multiplex-
Modulation durch Frequenzmodulation ausgeführt. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist
ein Amplitudenspektrum eines Modulationssignales aus einem Seitenband von
Trägerwellen aufgebaut, die Referenzfrequenzen f&sub1; und f&sub2; und benachbarte
Frequenzen aufweisen, die davon um die Frequenz f&sub3; beabstandet sind.
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Wenn das Meßstartsignal von dem Mikrocomputer 8 zu der Treiberschaltung
3 ausgegeben ist, wird die lichtemittierende Einrichtung 4 durch die
Treiberschaltung gemäß einem Multiplex-Frequenzmodulationssignal
angetrieben, um ein Multiplex-Modulationslicht zu erzeugen. Das Licht, das von der
lichtemittierenden Einrichtung 4 ausgesandt wird, wird durch den
reflektierenden Spiegel reflektiert, der an dem Meßpunkt angeordnet ist, und dann durch
die lichtempfangende Einrichtung 5 empfangen. In der lichtempfangenden
Einrichtung 5 wird eine fotoelektrische Umwandlung ausgeführt, um ein
reflektiertes Multiplex-Frequenzmodulationssignal zu bilden. Das reflektierte
Multiplex-Frequenzmodu]ationssignal wird durch den Verstärker 51 verstärkt
und dann zu den ersten und zweiten Einrichtungen 6A und 6B zur Erfassung
der Phasendifferenz geliefert.
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Die ersten und zweiten Einrichtungen 6A und 6B zum Erfassen der
Phasendifferenz, die den Phasendifferenz-Meßeinrichtung der vorliegenden
Erfindung entsprechen, sind bereitgestellt, um eine Phasendifferenz zwischen
dem Modulationslicht, das von der lichtemittierenden Einrichtung 4 erzeugt
worden ist, und dein reflektierten Multiplex-Frequenzmodulationssignal, das
von der lichtempfangenden Einrichtung 5 erzeugt worden ist, zu erfassen und
dadurch die Abstandsmessung auszuführen.
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Die erste Einrichtung 6A zur Erfassung der Phasendifferenz weist einen
ersten Mischer 61A, einen ersten Tiefpassfilter 62A, eine erste
Wellenformwandlerschaltung 63A und eine erste Schaltung 64A zum Vergleichen der
Phase auf. Während die erste Einrichtung 6A zum Erfassen der
Phasendifferenz in dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel keinen
Frequenzgenerator 65A, angewandt in dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel, aufweist,
wird das Signal, das die Frequenz f&sub2; von dem zweiten
Referenzsignalgenerator 18 aufweist, zu dem ersten Mischer 61A geliefert. Demgemäß entspricht
der zweite Referenzsignalgenerator 1B in dem dritten bevorzugten
Ausführungsbeispiel dem ersten lokalen Oszillator der vorliegenden Erfindung.
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Ähnlich weist die zweite Einrichtung 6B zur Erfassung der Phasendifferenz
einen zweiten Mischer 61B, einen zweiten Tiefpassfilter 62B, eine zweite
Schaltung 63B zur Umwandlung der Wellenform und eine zweite Schaltung
zum Vergleichen der Phase 64B auf. Während die zweite Einrichtung 6B
zum Erfassen der Phasendifferenz in dem vierten bevorzugten Ausführungs
beispiel keinen Frequenzgenerator, der in dem dritten Ausführungsbeispiel
angewandt wird, aufweist, wird das Signal, das die Frequenz f&sub1; von dem
ersten Referenzsignalgenerator 1A aufweist, zu dem zweiten Mischer 61B
geliefert. Demgemäß entspricht der erste Referenzsignalgenerator 1A in dein
vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel dem zweiten lokalen Oszillator der
vorliegenden Erfindung.
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Der Betrieb der ersten und zweiten Einrichtungen 6A und 6B zum Erfassen
der Phasendifferenz wird jetzt beschrieben werden. Wie oben erwähnt, wird
das Multiplex-Frequenzmodulationssignal, das durch den Verstärker 51
verstärkt worden ist, zu sowohl der ersten als auch der zweiten
Phasendifferenz-Erfassungseinrichtung
6A und 6B geliefert.
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Die erste Einrichtung 6A zum Erfassen der Phasendifferenz arbeitet wie
folgt:
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Das Signal, das die Frequenz f&sub2; von dem zweiten Referenzsignalgenerator
1B aufweist, wird zu dem ersten Mischer 61A geliefert und wird mit dem
reflektierten Multiplex-Frequenzmodulationssignal gemischt, das durch den
Verstärker 51 verstärkt worden ist, um eine Frequenzumwandlung
auszuführen. Die Komponenten eines Ausgangssignales von dem ersten Mischer 61a
sind wie folgt:
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Das Ausgangssignal von dem ersten Mischer 61A wird zu dem ersten
Tiefpassfilter 62A geliefert, in dem nur ein Signal, das die vorbestimmte
Frequenz (f&sub1; - f&sub2;) aufweist, durchgelassen wird. Nachdem das Signal durch
den ersten Tiefpassfilter 62A durchgelaufen ist, wird es in einer Wellenform
durch die erste Wellenformumwandlungsschaltung 63A geformt, um ein
Signal zu erhalten, das die Frequenz (f&sub1; - f&sub2;) aufweist.
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Auf der anderen Seite, wird das Signal, das die Frequenz f&sub1;, die von dem
ersten Referenzsignalgenerator 1A erzeugt worden ist, aufweist, iii der
Frequenz durch den ersten Frequenzteiler 91 geteilt, um ein Signal zu
erhalten, das eine Frequenz f&sub5;, (= f&sub1; - f&sub2;) aufweist. Das Signal, das die
Frequenz f&sub5;, aufweist, wird in der Phase mit dem Signal verglichen, das die
Frequenz (f&sub1; - f&sub2;) als ein Ausgangssignal von der ersten
Wellenformumwand 1 ungsschaltung 63A durch die erste Phasenvergleichsschaltung 64A
aufweist.
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Ähnlich arbeitet die zweite Einrichtung 6B zum Erfassen der Phasendifferenz
wie folgt:
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Das Signal, das die Frequenz f&sub1; von dem ersten Referenzsignalgenerator 1A
aufweist, wird zu dem zweiten Mischer 61B geliefert und wird mit dem
reflektierten Multiplex-Frequenzmodulationssignal gemischt, das durch den
Verstärker 51 verstärkt worden ist, um eine Frequenzumwandlung
auszuführen. Die Komponenten eines Ausgangssignales von dem zweiten Mischer 61B
sind wie folgt:
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Das Ausgangssignal von dem zweiten Mischer 61B wird zu dem zweiten
Tiefpassfilter 62B geliefert, in dem nur ein Signal, das die vorbestimmte
Frequenz (f&sub1; - f&sub2;) aufweist, durchgelassen wird. Nachdem das Signal durch
den zweiten Tiefpassfilter 62B durchgelassen worden ist, wird es in der
Wellenform durch den zweiten Wellenformumwandlungsschaltung 63B
geformt, um ein Signal zu erhalten, das die Frequenz (f&sub1; - f&sub2;) aufweist.
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Auf der anderen Seite wird das Signal, das die Frequenz f&sub1; aufweist, das
von dem ersten Referenzsignalgenerator IA erzeugt worden ist, in der
Frequenz durch den zweiten Frequenzteiler 92 geteilt, um ein Signal zu
erhalten, das eine Frequenz f&sub5;, (= f&sub1; - f&sub2;) aufweist. Dann wird das Signal
das die Frequenz f&sub5;, aufweist und das von dem zweiten Frequenzteiler 92
ausgegeben worden ist, in der Phase mit dem Signal verglichen, das die
Frequenz (f&sub1; - f&sub2;) als ein Ausgangssignal von dem zweiten
Wellenformumwandlungsschaltung 63B durch die zweite Vergleichsschaltung 64B
aufweist.
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Durch Verwenden der Phasendifferenzen, die durch die ersten und zweiten
Phasenvergleichsschaltungen 64A und 64B erhalten werden, kann der
Mikrocomputer 8 den Abstand zwischen dem elektrooptischen
Abstandmeßgerät und dem reflektierenden Spiegel berechnen.
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Die obigen Operationen zum Phasenvergleichen durch die ersten und zweiten
Phasenvergleichsschaltungen 64A und 64B werden gleichzeitig ausgeführt.
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Ein typisches Beispiel einer Abstandmessung wird jetzt beschrieben werden.
Beispielsweise wird angenommen, daß die Frequenz f&sub1; 15 MHz beträgt; daß
die Frequenz f&sub2; 15 MHz - 150 kHz beträgt; daß die Phasendifferenz, die
durch die erste Einrichtung 6A zum Erfassen der Phasendifferenz gemessen
worden ist, 108 Grad beträgt; und daß die Phasendifferenz, die durch die
zweite Einrichtung 6B zum Erfassen der Phasendifferenz gemessen worden
ist, (360 - 196,9) Grad beträgt. Unter diesen Bedingungen wird ein
reduzierter Abstand in dem Falle der Verwendung der ersten Einrichtung 6A
zum Erfassen der Phasendifferenz 3,000 m, da die Phasendifferenz von 360
Grad dem Abstand von 10 m entspricht. Ähnlich wird ein reduzierter
Abstand in dem Falle der Verwendung der zweiten Einrichtungen 6B zum
Erfassen der Phasendifferenz 5,525 m, da die Phasendifferenz von 360 Grad
dem Abstand von 10,101010 m entspricht. Außerdem wird der Abstand, der
größer als 10 m ist, aus der Differenz zwischen den Frequenzen f&sub1; und f&sub2;
durch den Mikrocomputer 8 berechnet und demzufolge wird der Abstand
zwischen dein elektrooptischen Abstandmeßgerät und dem reflektierenden
Spiegel als 753,000 m angezeigt.
(Viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel)
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Ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der von iegenden Erfindung wird
jetzt mit Bezug auf die Figuren 7 und 8 beschrieben werden.
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Bezugnehmend auf Fig. 7, die einen Aufbau eines elektrooptischen
Abstandmeßgerätes gemäß dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt, weist das elektrooptische Abstandmeßgerät einen
Referenzsignalgenerator 1, eine Treiberschaltung 3, eine lichtemittierende
Einrichtung 4, eine lichtempfangende Einrichtung 5, eine erste Einrichtung
6A zum Erfassen der Phasendifferenz, eine zweite Einrichtung 6B zum
Erfassen der Phasendifferenz, einen Mikrocomputer 8, einen ersten
Frequenzteiler 91, einen zweiten Frequenzteiler 92 und einen
Phasenmodulator 10000 auf.
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Der Aufbau des vierten bevorzugten Ausführungsbeispieles ist grundsätzlich
ähnlich dem des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispieles mit der
Ausnahme, daß der Phasenmodulator 10000 den Amplitudenmodulator 100
ersetzt, der in dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel benutzt wird.
Die Erklärung des anderen Aufbaus wird demgemäß hiernach weggelassen
werden.
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In dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Phasenmodulation
durch den Phasenmodulator 10000 unter Verwendung eines Signales
ausgeführt, das eine Frequenz f&sub1; aufweist, die von dem
Referenzsignalgenerator 1 als eine Trägerwelle geliefert wird, und eines Signals, das eine
Frequenz f&sub2; aufweist, die von dem ersten Frequenzteiler 91 als eine
Modulationswelle geliefert wird. Das heißt, die Phase des Signales, das die
Frequenz f&sub1; aufweist, wird durch das Signal moduliert, das die Frequenz f&sub2;,
aufweist. Demgemäß, wie in Fig. 7 gezeigt, ist ein Amplitudenspektrum
eines Modulationssignales aus einer Trägerwelle f&sub1; und einer Nebenwelle des
Frequenzintervalls f&sub2; gebildet, die die Frequenzen f&sub1; - f&sub2; und f&sub1; + f&sub2;
aufweist.
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Wenn das Meßstartsignal von dem Mikrocomputer 8 zu der Treiberschaltung
3 ausgegeben ist, wird die lichtemittierende Einrichtung 4 durch die
Treiberschaltung 3 gemäß einem Multiplex-Phasenmodulationssignal
angetrieben, um ein Multiplex-Modulationslicht zu erzeugen. Das Licht, das von der
lichtemittierenden Einrichtung 4 ausgesandt wird, wird durch den
reflektierenden Spiegel reflektiert, der sich an dem Meßpunkt befindet, und wird dann
durch die lichtempfangende Einrichtung 5 empfangen. In der
lichtempfangenden Einrichtung 5 wird eine fotoelektrische Umwandlung ausgeführt, um ein
reflektiertes Multiplex-Phasenmodulationssignal zu bilden. Das reflektierte
Multiplex-Phasenmodulationssignal wird durch den Verstärker 51 verstärkt und
wird dann zu den ersten und zweiten Einrichtungen 6A und 6B zum
Erfassen der Phasendifferenz geliefert.
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Die erste Einrichtung 6A zum Erfassen der Phasendifferenz arbeitet wie
folgt:
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Der erste Frequenzgenerator 65A erzeugt ein Signal, das eine Frequenz f&sub5;
(= f&sub1; - f&sub2; - f&sub4;) aufweist, die leicht unterschiedlich um eine Frequenz f&sub4; von
der Frequenz (f&sub1; - f&sub2;) ist. Das Signal, das die Frequenz f&sub5; aufweist, wird
zu dem ersten Mischer 61A ge]iefert und wird mit dem reflektierten
Multiplex-Phasenmodulationssignal geliefert, das durch den Verstärker 51
verstärkt worden ist, um eine Frequenzumwandlung auszuführen.
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Der andere Betrieb ist der gleiche wie der in dem dritten bevorzugten
Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß die Phasenmodulation die
Amplitudenmodulation ersetzt, die in dem dritten bevorzugten
Ausführungsbeispiel angewandt wird.
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Ein typisches Beispiel einer Abstandsmessung wird jetzt beschrieben werden.
Es wird beispielsweise allgenominen, daß die Frequenz f&sub1; 15 MHz ist; daß
die Frequenz f&sub2; 150 kHz ist; daß die Phasendifferenz, die durch die erste
Einrichtung 6A zum Erfassen der Phasendifferenz gemessen worden ist,
196,9 Grad beträgt; und daß die Phasendifferenz, die durch die zweite
Einrichtung zum Erfassen der Phasendifferenz 6B gemessen worden ist, 108
Grad beträgt. Unter diesen Bedingungen wird ein reduzierter Abstand in dem
Falle der Verwendung der ersten Einrichtung 6A zum Erfassen der
Phasendifferenz 5,525 m, da die Phasendifferenz von 360 Grad dem Abstand
von 10,101010 m entspricht. Ähnlich wird ein reduzierter Abstand in dem
Falle des Verwendens der zweiten Einrichtung 6B zum Reduzieren der
Phasendifferenz 3,000 m, da die Phasendifferenz von 360 Grad dem Abstand
von 10 m entspricht. Außerdem wird der Abstand, der größer als 10 m ist,
aus der Differenz zwischen den Frequenzen f&sub1; und f&sub2; durch den
Mikrocomputer 8 berechnet und dementsprechend wird der Abstand zwischen dem
elektrooptischen Abstandmeßgerät und dem reflektierenden Spiegel als 753,000
m angezeigt.
(Fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel)
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Ein fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
jetzt mit Bezug auf die Figuren 9 und 10 beschrieben.
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Bezugnehmend auf Fig. 9, die einen Aufbau eines elektrooptischen
Abstandmeßgerätes gemäß dem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt, weist das elektrooptische Abstandmeßgerät einen
Referenzsignalgenerator 1, eine Synchronisierschaltung 2, eine
Treiberschaltung 3, eine liditemittierende Einrichtung 4, eine lichtempfangende
Einrichtung 5, eine erste Einrichtung 6A zum Erfassen der Phasendifferenz,
eine zweite Einrichtung 6B zum Erfassen der Phasendifferenz, eine
Einrichtung 7 zum Messen der Verzögerungszeit, einen Mikrocomputer 8,
einen ersten Frequenzteiler 91, einen zweiten Frequenzteiler 92 und eine
UND-Schaltung 10 auf.
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Die Synchronisierschaltung 2 ist bereitgestellt, um eine UND-Ausgabe des
Signales, das die Frequenz f&sub1; von dem Referenzsignalgenerator 1 aufweist,
und des Signales, das die Frequenz f&sub2; von dem ersten Frequenzteiler 91
aufweist, einzugeben und ein Signal zu erzeugen, das mit dem Signal
synchronisiert ist, das die Frequenz f&sub2; von dem ersten Frequenzteiler 91
aufweist. Die Treiberschaltung 3 ist bereitgestellt, um die lichtemittierende
Einrichtung 4 anzutreiben und dann die lichtemittierende Einrichtung 4 gemäß
dem synchronen Signal von der Synchronisierschaltung 2 zu treiben. Die
lichtempfangende Einrichtung 5 ist ein fotoelektrisches Umwandlungselement,
um ein Modulationsucht zu empfangen, das durch einen reflektierenden
Spiegel reflektiert worden ist, der sich an einem Meßpunkt befindet. Ein
reflektiertes Modulationssignal, das durch die lichtempfangende Einrichtung
5 erhalten worden ist, wird durch einen ersten Verstärker 51 verstärkt und
dann zu den ersten und zweiten Einrichtungen 6A und 6B zum Erfassen der
Phasendifferenz und zu der Verzögerungszeitmeßeinrichtung 7 geliefert.
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Da der Aufbau des Referenzsignalgenerators 1 und der ersten und zweiten
Einrichtungen 6A und 6B zum Erfassen der Phasendifferenz ähnlich
denjenigen sind, die in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
angewandt werden, wird daher hiernach eine Erklärung davon weggelassen
werden.
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Der Betrieb des fünften bevorzugten Ausführungsbeispiels, das wie oben
aufgebaut ist, wird jetzt mit Bezug auf die Figuren 9 und 10 beschrieben
werden.
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Ein Signal, das die Frequenz f&sub1; aufweist, wird von dem
Referenzsignalgenerator 1 zu der UND-Schaltung 10 geliefert. Außerdem wird das Signal, das
die Frequenz f&sub1; von dein Referenzsignalgenerator 1 aufweist, in der Frequenz
durch den ersten Frequenzteiler 91 geteilt, um ein Signal zu erhalten, das
die Frequenz f&sub2; aufweist, welches Signal wiederum zu der UND-Schaltung
10 geliefert wird. Demgemäß bildet die UND-Schaltung 1 ein UND-Signal
(Wellenform 1) des Signales, das die Frequenz f&sub1; von dem Referenzsignalge
nerator 1 aufweist, und des Signales, das die Frequenz f&sub2; von dem ersten
Frequenzteiler 91 aufweist. Dann wird ein solches
Multiplex-Modulationssignal der Frequenz f&sub1; und der Frequenz f&sub2; (d.h. das UND-Signal) zu der
Synchronsierschaltung 2 geliefert und wird mit dem Signal synchronisiert, das
die Frequenz f&sub2; von dem ersten Frequenzteiler 91 aufweist. Wenn ein
Meßstartsignal (Wellenform 2) von dem Mikrocomputer 8 zu der
Synchronisierschaltung 2 ausgegeben wird, wird das Multiplex-Modulationssignal
der Frequenz f&sub1; und der Frequenz f&sub2; von der Synchronisierschaltung 2 zu
der Treiberschaltung 3 geliefert und gleichzeitig wird ein Startsignal
(Wellenforin 4) von der Synchronisierschaltung 2 zu dem Zähler 72 der
Verzögerungszeitmeßeinrichtung 7 geliefert.
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Die lichtemittierende Einrichtung 4 wird durch die Treiberschaltung 3 gemäß
dem Multiplex-Modulationssignal getrieben, das in die Treiberschaltung 3
eingegeben wird, um ein Multiplex-Modulationssignal zu erzeugen. Das
Multiplex-Modulationslicht, das von der lichtemittierenden Einrichtung 4
erzeugt worden ist, wird durch den reflektierenden Spiegel reflektiert, der
sich an dem Meßpunkt befindet, und wird durch die lichtempfangende
Einrichtung 5 empfangen. Die lichtempfangende Einrichtung 5 führt eine
fotoelektrische Umwandlung aus, um ein reflektiertes
Multiplex-Modulationssignal zu bilden. Das reflektierte Multiplex-Modulationssignal wird durch den
ersten Verstärker 51 verstärkt und wird dann zu den ersten und zweite 11
Einrichtungen 6A und 6B zur Erfassung der Phasendifferenz geliefert. Zum
gleichen Zeitpunkt wird das reflektierte Multiplex-Modulationssignal, das
durch den ersten Verstärker 51 verstärkt worden ist, weiter durch einen
zweiten Verstärker 52 verstärkt und dann zu der
Verzögerungszeit-Meßeinrichtung 7 geliefert.
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Die Verzögerungszeit-Meßeinrichtung 7 ist bereitgestellt, um eine
Verzögerungszeit zwischen dem Modulationssignal, das von der lichtemittierenden
Einrichtung 4 erzeugt worden ist, und dem reflektierten Modulationssignal,
das von der lichtempfangenden Einrichtung 5 erzeugt worden ist, zu messen
und dadurch eine grobe Messung auszuführen. Die Verzögerungszeit-
Meßeinrichtung 7 weist einen Komparator 71, einen Zähler 72 und einen
Referenzspannungsgenerator 73 auf.
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Der Mikrocomputer 8 ist bereitgestellt, um den Betrieb jeder Schaltung zu
steuern und eine Berechnung des Abstandes oder Ähnliches auszuführen.
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Die Verzögerungszeit-Meßeinrichtung 7 arbeitet wie folgt:
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Das reflektiertes Modulationssignal, das durch den zweiten Verstärker 52
verstärkt worden ist, wird in den Komparator 71 eingegeben. Der
Komparator 71 vergleicht das reflektierte Modulationssignal, das in ihn eingegeben
worden ist, mit einer Referenzspannungseingabe von der Schaltung zum
Erzeugen einer Referenzspannung 73 und gibt ein Stopsignal aus, wenn das
reflektierte Modulationssignal die Referenzspannung überschreitet. Das
Stopsignal von dem Komparator 71 und das Startsignal von der
Synchronisierschaltung 2 werden in den Zähler 72 eingegeben. Der Zähler 72
zählt die Anzahl von Takten, die von dem Referenzsignalgenerator 1 erzeugt
worden sind, und während einer Verzögerungszeit zwischen dem Startsignal
und dem Stopsignal eingegeben worden sind. Der Mikrocomputer 8 kann
einen Abstand zwischen dem reflektierenden Spiegel und dem elektrooptischen
Abstandmeßgerät gemäß der Anzahl von Takten berechnen, die oben gezählt
worden sind, und der Oszillationsfrequenz des Referenzsignalgenerators 1.
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Die Zeitverzögerungs-Meßeinrichtung 7 und der Mikrocomputer 8 entsprechen
der zweiten Abstand meßeinrichtung der vorliegenden Erfindung.
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Die ersten und zweiten Einrichtungen 6A und 6B zum Erfassen der
Phasendifferenz arbeiten auf die gleiche Weise, wie diejenigen in dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel, und die Erklärung davon wird daher
hiernach weggelassen werden.
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Wie oben beschrieben, wendet das fünfte bevorzugte Ausführungsbeispiel den
Aufbau des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels für die ersten und
zweiten Einrichtungen 6A und 6B zum Erfassen der Phasendifferenz an und
wendet auch den Aufbau des obigen Ausführungsbeispiels für die
Zeitverzögerungs-Meßeinrichtung 7 an.
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Demzufolge synthetisiert der Mikrocomputer 8 die drei Arten von Abständen,
die von den ersten und zweiten Einrichtungen 6A und 6B zum Erfassen der
Phasendifferenz und der Zeitverzögerungs-Meßeinrichtung 7 erhalten werden,
um einen genauen Abstand zu berechnen, der gemessen werden soll. Das
heißt, der Abstand, der kleiner als 10 m ist, wird aus der Phasendifferenz
berechnet, die durch die erste Einrichtung 6A zum Erfassen der
Phasendifferenz erfaßt worden ist, der Abstand von 10 m bis 1000 m wird aus der
Phasendifferenz berechnet, die durch die zweite Einrichtung 6B zum Erfassen
der Phasendifferenz erfaßt worden ist, und der Abstand, der größer als 1000
m ist, wird aus der Verzögerungszeit berechnet, die durch die
Zeitverzögerungs-Meßeinrichtung gemessen worden ist. Demgemäß wird der genaue
Abstand unter den obigen Bedingungen 3752,5 m.
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Gemäß dem funften bevorzugten Ausführungsbeispiel wird, wie oben
beschrieben, eine feine Messung durch die ersten und zweiten Einrichtungen
6A und 6B zum Erfassen der Phasendifferenz unter Verwendung des
Multiplex-Modulationssignals der Frequenz f&sub1; und der Frequenz f&sub2; ausgeführt
und eine grobe Messung wird durch die Verzögerungszeit-Meßeinrichtung 7
unter Verwendung des gleichen Multiplex-Modulationssignals der Frequenz f&sub1;
und der Frequenz f&sub2; ausgeführt. Daher kann die Messung mit einer hohen
Genauigkeit durch Anwenden einer Einzelfrequenz ausgeführt werden.
Demgemäß ist es sehr vorteilhaft, daß eine Meßzeit verkürzt werden kann,
verglichen mit der in dem konventionellen elektrooptischen Abstandmeßgerät,
das drei Frequenzen verwendet.
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Es wird leicht anerkannt werden, daß die Werte der Frequenz f&sub1;, der
Frequenz f&sub2; und der Oszillationsfrequenz des Referenzsignalgenerators nicht
auf die oben im dem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel erwähnten
Werte beschränkt sind, sondern daß sie geeignet ausgewählt werden können.