JP2003149341A - 距離測定装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】受信信号に重畳するノイズの影響を受けにくい
距離測定装置を得る。 【解決手段】混合器１０３Ｐおよび１０３Ｓは、３つの
異なる周波数の変調信号１０２ａ、１０２ｂおよび１０
２ｃを混合する。パルス周波数変調器１０５は、混合さ
れた和信号の振幅に応じたパルス列の信号１０５ａをレ
ーザ駆動回路１０６へ出力する。レーザ駆動回路１０６
は、レーザダイオード１０７をパルス列発光させる。こ
れにより、位相情報がパルス間隔によって表される。受
光素子１５１で受光される受信信号は、Ａ／Ｄ変換器１
５４でディジタル値に変換される。ＤＳＰ１５７は、デ
ィジタル化されたパルス列信号を和信号に復調し、さら
にフーリエ変換によって３つの周波数ごとの振幅スペク
トルおよび位相スペクトルを得る。ＣＰＵ１５８は、得
られた位相情報を用いて距離を演算する。
距離測定装置を得る。 【解決手段】混合器１０３Ｐおよび１０３Ｓは、３つの
異なる周波数の変調信号１０２ａ、１０２ｂおよび１０
２ｃを混合する。パルス周波数変調器１０５は、混合さ
れた和信号の振幅に応じたパルス列の信号１０５ａをレ
ーザ駆動回路１０６へ出力する。レーザ駆動回路１０６
は、レーザダイオード１０７をパルス列発光させる。こ
れにより、位相情報がパルス間隔によって表される。受
光素子１５１で受光される受信信号は、Ａ／Ｄ変換器１
５４でディジタル値に変換される。ＤＳＰ１５７は、デ
ィジタル化されたパルス列信号を和信号に復調し、さら
にフーリエ変換によって３つの周波数ごとの振幅スペク
トルおよび位相スペクトルを得る。ＣＰＵ１５８は、得
られた位相情報を用いて距離を演算する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光波による距離測
定装置に関する。
定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光波を利用した距離測定装置が知られて
いる。たとえば、特公昭６３−３２６９号公報には、レ
ーザダイオードで発光された光を振幅変調して送信ビー
ム（変調光）を生成し、この送信ビーム（変調光）をキ
ューブリフレクタ（測定対象）に向けて送出し、当該キ
ューブリフレクタ（測定対象）で反射される反射ビーム
（受光光）を受信して距離測定を行う技術が開示されて
いる。この技術によれば、送信ビーム（変調光）と反射
ビーム（受光光）との間で変調信号の位相差を検出する
ことにより、キューブリフレクタ（測定対象）までの距
離が求められる。
いる。たとえば、特公昭６３−３２６９号公報には、レ
ーザダイオードで発光された光を振幅変調して送信ビー
ム（変調光）を生成し、この送信ビーム（変調光）をキ
ューブリフレクタ（測定対象）に向けて送出し、当該キ
ューブリフレクタ（測定対象）で反射される反射ビーム
（受光光）を受信して距離測定を行う技術が開示されて
いる。この技術によれば、送信ビーム（変調光）と反射
ビーム（受光光）との間で変調信号の位相差を検出する
ことにより、キューブリフレクタ（測定対象）までの距
離が求められる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】距離測定装置を使用す
るユーザーからの要望として、測定精度の向上、測
定時間の短縮が常にある。
るユーザーからの要望として、測定精度の向上、測
定時間の短縮が常にある。
【０００４】本発明の第１の目的は、精度よく距離測定
を行う距離測定装置を提供することにある。また、本発
明の第２の目的は、短時間で距離測定を行う距離測定装
置を提供することにある。
を行う距離測定装置を提供することにある。また、本発
明の第２の目的は、短時間で距離測定を行う距離測定装
置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よる距離測定装置は、光源と、複数の周波数の信号を発
生する信号発生部と、信号発生部による複数の周波数の
信号を混合する混合部と、混合部による混合信号を当該
信号の振幅に応じてパルス列信号に変調する変調部と、
パルス列信号で光源の光をパルス列光に変調する光変調
部と、パルス列光を測定対象に向けて送光する送光光学
系と、測定対象からのパルス列反射光を受光する受光光
学系と、受光光学系による受光パルス列光を光電変換す
る光電変換部と、光電変換部により変換されたパルス列
信号を複数の周波数を混合した振幅信号に復調する復調
部と、復調部により復調された振幅信号から複数の周波
数に対応する複数の位相情報をそれぞれ抽出する位相情
報抽出部と、位相情報抽出部により抽出された複数の位
相情報を用いて測定対象までの距離を演算する演算部と
を備えることにより、上述した目的を達成する。請求項
２に記載の発明は、請求項１に記載の距離測定装置にお
いて、光変調部は、変調部によるパルス列信号に同期し
て光源を直接変調する光源駆動回路を含むことを特徴と
する。請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の距離
測定装置において、光源は、ＣＷ発光し、光変調部は、
変調部によるパルス列信号に同期してＣＷ光を変調する
外部変調器を含むことを特徴とする。請求項４に記載の
発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の距離測定装置
において、光電変換部による変換信号をＡ／Ｄ変換する
Ａ／Ｄ変換部をさらに備え、復調部は、Ａ／Ｄ変換部に
より変換されたディジタル信号を複数の周波数を混合し
た振幅信号に復調することを特徴とする。請求項５に記
載の発明による距離測定装置は、光源と、所定の周波数
の信号を発生する信号発生部と、信号発生部から発生さ
れる信号を当該信号の振幅に応じてパルス列信号に変調
する変調部と、パルス列信号で光源の光をパルス列光に
変調する光変調部と、パルス列光を測定対象に向けて送
光する送光光学系と、測定対象からのパルス列反射光を
受光する受光光学系と、受光光学系による受光パルス列
光を光電変換する光電変換部と、光電変換部により変換
されたパルス列信号を周波数の振幅信号に復調する復調
部と、復調部により復調された振幅信号から位相情報を
抽出する位相情報抽出部と、位相情報抽出部により抽出
された位相情報を用いて測定対象までの距離を演算する
演算部とを備えることにより、上述した目的を達成す
る。請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の距離測
定装置において、光電変換部による変換信号をＡ／Ｄ変
換するＡ／Ｄ変換部をさらに備え、復調部は、Ａ／Ｄ変
換部により変換されたディジタル信号を周波数の振幅信
号に復調することを特徴とする。請求項７に記載の発明
による距離測定装置は、光源と、複数の周波数の信号を
発生する信号発生部と、信号発生部による複数の周波数
の信号を混合する混合部と、混合部による混合信号で光
源の光を変調する光変調部と、光変調部による変調光を
測定対象に向けて送光する送光光学系と、測定対象から
の反射光を受光する受光光学系と、受光光学系による受
光光を光電変換する光電変換部と、光電変換部による変
換信号を複数の周波数ごとの信号に弁別する弁別部と、
弁別部により弁別された複数の信号からそれぞれ位相情
報を抽出する位相情報抽出部と、位相情報抽出部により
抽出される複数の位相情報を用いて測定対象までの距離
を演算する演算部とを備えることにより、上述した目的
を達成する。請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求
項７のいずれかに記載の距離測定装置において、光変調
部による変調光を測定対象を介して送光光学系から受光
光学系に導く測定用の外部光路と、光変調部による変調
光を測定対象を介さずに送光光学系から受光光学系に導
く補正用の内部光路とをさらに備え、演算部は、外部光
路による距離演算値を内部光路による距離演算値を用い
て補正することを特徴とする。
よる距離測定装置は、光源と、複数の周波数の信号を発
生する信号発生部と、信号発生部による複数の周波数の
信号を混合する混合部と、混合部による混合信号を当該
信号の振幅に応じてパルス列信号に変調する変調部と、
パルス列信号で光源の光をパルス列光に変調する光変調
部と、パルス列光を測定対象に向けて送光する送光光学
系と、測定対象からのパルス列反射光を受光する受光光
学系と、受光光学系による受光パルス列光を光電変換す
る光電変換部と、光電変換部により変換されたパルス列
信号を複数の周波数を混合した振幅信号に復調する復調
部と、復調部により復調された振幅信号から複数の周波
数に対応する複数の位相情報をそれぞれ抽出する位相情
報抽出部と、位相情報抽出部により抽出された複数の位
相情報を用いて測定対象までの距離を演算する演算部と
を備えることにより、上述した目的を達成する。請求項
２に記載の発明は、請求項１に記載の距離測定装置にお
いて、光変調部は、変調部によるパルス列信号に同期し
て光源を直接変調する光源駆動回路を含むことを特徴と
する。請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の距離
測定装置において、光源は、ＣＷ発光し、光変調部は、
変調部によるパルス列信号に同期してＣＷ光を変調する
外部変調器を含むことを特徴とする。請求項４に記載の
発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の距離測定装置
において、光電変換部による変換信号をＡ／Ｄ変換する
Ａ／Ｄ変換部をさらに備え、復調部は、Ａ／Ｄ変換部に
より変換されたディジタル信号を複数の周波数を混合し
た振幅信号に復調することを特徴とする。請求項５に記
載の発明による距離測定装置は、光源と、所定の周波数
の信号を発生する信号発生部と、信号発生部から発生さ
れる信号を当該信号の振幅に応じてパルス列信号に変調
する変調部と、パルス列信号で光源の光をパルス列光に
変調する光変調部と、パルス列光を測定対象に向けて送
光する送光光学系と、測定対象からのパルス列反射光を
受光する受光光学系と、受光光学系による受光パルス列
光を光電変換する光電変換部と、光電変換部により変換
されたパルス列信号を周波数の振幅信号に復調する復調
部と、復調部により復調された振幅信号から位相情報を
抽出する位相情報抽出部と、位相情報抽出部により抽出
された位相情報を用いて測定対象までの距離を演算する
演算部とを備えることにより、上述した目的を達成す
る。請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の距離測
定装置において、光電変換部による変換信号をＡ／Ｄ変
換するＡ／Ｄ変換部をさらに備え、復調部は、Ａ／Ｄ変
換部により変換されたディジタル信号を周波数の振幅信
号に復調することを特徴とする。請求項７に記載の発明
による距離測定装置は、光源と、複数の周波数の信号を
発生する信号発生部と、信号発生部による複数の周波数
の信号を混合する混合部と、混合部による混合信号で光
源の光を変調する光変調部と、光変調部による変調光を
測定対象に向けて送光する送光光学系と、測定対象から
の反射光を受光する受光光学系と、受光光学系による受
光光を光電変換する光電変換部と、光電変換部による変
換信号を複数の周波数ごとの信号に弁別する弁別部と、
弁別部により弁別された複数の信号からそれぞれ位相情
報を抽出する位相情報抽出部と、位相情報抽出部により
抽出される複数の位相情報を用いて測定対象までの距離
を演算する演算部とを備えることにより、上述した目的
を達成する。請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求
項７のいずれかに記載の距離測定装置において、光変調
部による変調光を測定対象を介して送光光学系から受光
光学系に導く測定用の外部光路と、光変調部による変調
光を測定対象を介さずに送光光学系から受光光学系に導
く補正用の内部光路とをさらに備え、演算部は、外部光
路による距離演算値を内部光路による距離演算値を用い
て補正することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （第一の実施の形態）図１は、本発明の第一の実施の形
態による距離測定装置のブロック図である。図１におい
て、距離測定装置の送光部は、基準信号発生器１０１
と、周波数シンセサイザ１０２と、第１の混合器１０３
Ｐと、第１のバンドパスフィルタ１０４Ｐと、第２の混
合器１０３Ｓと、第２のバンドパスフィルタ１０４Ｓ
と、パルス周波数変調器１０５と、レーザ駆動回路１０
６と、レーザダイオード１０７とを有する。
施の形態を説明する。 （第一の実施の形態）図１は、本発明の第一の実施の形
態による距離測定装置のブロック図である。図１におい
て、距離測定装置の送光部は、基準信号発生器１０１
と、周波数シンセサイザ１０２と、第１の混合器１０３
Ｐと、第１のバンドパスフィルタ１０４Ｐと、第２の混
合器１０３Ｓと、第２のバンドパスフィルタ１０４Ｓ
と、パルス周波数変調器１０５と、レーザ駆動回路１０
６と、レーザダイオード１０７とを有する。
【０００７】基準信号発生器１０１は、たとえば、周波
数１５MHzの基準信号１０１ａを発生して周波数シンセ
サイザ１０２へ送る。周波数シンセサイザ１０２は、基
準信号１０１ａを用いて異なる３つの周波数の信号１０
２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃを生成してそれぞれ出力
する。本実施の形態では、信号１０２ａの周波数が１５
MHz、信号１０２ｂの周波数が３７５KHz、信号１０２ｃ
の周波数が３．７５KHzである。
数１５MHzの基準信号１０１ａを発生して周波数シンセ
サイザ１０２へ送る。周波数シンセサイザ１０２は、基
準信号１０１ａを用いて異なる３つの周波数の信号１０
２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃを生成してそれぞれ出力
する。本実施の形態では、信号１０２ａの周波数が１５
MHz、信号１０２ｂの周波数が３７５KHz、信号１０２ｃ
の周波数が３．７５KHzである。
【０００８】周波数シンセサイザ１０２による信号１０
２ａおよび１０２ｂは、それぞれ第１の混合器１０３Ｐ
へ入力される。第１の混合器１０３Ｐは、入力された２
つの信号を混合して和信号と差信号とを有する信号１０
３ａを第１のバンドパスフィルタ１０４Ｐへ送る。第１
のバンドパスフィルタ１０４Ｐは、入力された信号１０
３ａのうち和信号を通過させて信号１０４ａを第２の混
合器１０３Ｓへ送る。
２ａおよび１０２ｂは、それぞれ第１の混合器１０３Ｐ
へ入力される。第１の混合器１０３Ｐは、入力された２
つの信号を混合して和信号と差信号とを有する信号１０
３ａを第１のバンドパスフィルタ１０４Ｐへ送る。第１
のバンドパスフィルタ１０４Ｐは、入力された信号１０
３ａのうち和信号を通過させて信号１０４ａを第２の混
合器１０３Ｓへ送る。
【０００９】周波数シンセサイザ１０２による信号１０
２ｃおよび第１のバンドパスフィルタ１０４Ｐによる信
号１０４ａは、それぞれ第２の混合器１０３Ｓへ入力さ
れる。第２の混合器１０３Ｓは、入力された２つの信号
を混合して和信号と差信号とを有する信号１０３ｂを第
２のバンドパスフィルタ１０４Ｓへ送る。第２のバンド
パスフィルタ１０４Ｓは、入力された信号１０３ｂのう
ち和信号を通過させて信号１０４ｂをパルス周波数変調
器１０５へ送る。
２ｃおよび第１のバンドパスフィルタ１０４Ｐによる信
号１０４ａは、それぞれ第２の混合器１０３Ｓへ入力さ
れる。第２の混合器１０３Ｓは、入力された２つの信号
を混合して和信号と差信号とを有する信号１０３ｂを第
２のバンドパスフィルタ１０４Ｓへ送る。第２のバンド
パスフィルタ１０４Ｓは、入力された信号１０３ｂのう
ち和信号を通過させて信号１０４ｂをパルス周波数変調
器１０５へ送る。
【００１０】パルス周波数変調器１０５は、入力された
信号１０４ｂの振幅に応じたパルス幅（パルス間隔）を
有するパルス列を生成するパルス幅変調を行い、そのパ
ルス列信号１０５ａをレーザ駆動回路１０６へ送る。パ
ルス周波数変調器１０５は、入力される信号１０４ｂの
振幅が大きいほど生成する信号１０５ａのパルス幅（パ
ルス間隔）を短くし、信号１０４ｂの振幅が小さいほど
生成する信号１０５ａのパルス幅（パルス間隔）を長く
する。レーザ駆動回路１０６は、信号１０５ａによるパ
ルス列に応じた駆動電流を発生し、レーザダイオード１
０７をパルス発光させる。
信号１０４ｂの振幅に応じたパルス幅（パルス間隔）を
有するパルス列を生成するパルス幅変調を行い、そのパ
ルス列信号１０５ａをレーザ駆動回路１０６へ送る。パ
ルス周波数変調器１０５は、入力される信号１０４ｂの
振幅が大きいほど生成する信号１０５ａのパルス幅（パ
ルス間隔）を短くし、信号１０４ｂの振幅が小さいほど
生成する信号１０５ａのパルス幅（パルス間隔）を長く
する。レーザ駆動回路１０６は、信号１０５ａによるパ
ルス列に応じた駆動電流を発生し、レーザダイオード１
０７をパルス発光させる。
【００１１】距離測定装置の光学部は、リレーレンズ系
２０１Ａと、送光光ファイバ２０２と、レンズ２０３Ａ
および２０３Ｂと、ハーフミラー２０７Ａおよび２０７
Ｂと、反射ミラー２０４Ａおよび２０４Ｂと、光路切替
え装置２０８と、プリズム２０５と、対物レンズ２０６
と、受光光ファイバ２０９と、リレーレンズ系２０１Ｂ
とを有する。
２０１Ａと、送光光ファイバ２０２と、レンズ２０３Ａ
および２０３Ｂと、ハーフミラー２０７Ａおよび２０７
Ｂと、反射ミラー２０４Ａおよび２０４Ｂと、光路切替
え装置２０８と、プリズム２０５と、対物レンズ２０６
と、受光光ファイバ２０９と、リレーレンズ系２０１Ｂ
とを有する。
【００１２】レーザダイオード１０７から発せられるパ
ルス列光は、リレーレンズ系２０１Ａによって送光光フ
ァイバ２０２に入射される。パルス列光は送光光ファイ
バ２０２によってレンズ２０３Ａに導かれる。レンズ２
０３Ａで集光されたパルス列光は、ハーフミラー２０７
Ａに入射される。光路切替え装置２０８は、外部測距光
路ＬEXTと内部参照光路ＬINTとを切替える。光路切替え
装置２０８が外部測距光路ＬEXT側に切替えられると
き、光路切替え装置２０８は図１の実線の位置に固定さ
れる。この場合には、ハーフミラー２０７Ａを透過する
パルス列光は外部測距光路ＬEXT側の反射ミラー２０４
Ａに入射される。ハーフミラー２０７Ａで反射されるパ
ルス列光は、実線で示される光路切替え装置２０８によ
って遮断される。反射ミラー２０４Ａに入射されたパル
ス列光は当該ミラー２０４Ａで反射され、プリズム２０
５を介して対物レンズ２０６へ導かれる。対物レンズ２
０６は、パルス列光を不図示の測定対象（たとえば、キ
ューブリフレクタ）に向けて送出する。
ルス列光は、リレーレンズ系２０１Ａによって送光光フ
ァイバ２０２に入射される。パルス列光は送光光ファイ
バ２０２によってレンズ２０３Ａに導かれる。レンズ２
０３Ａで集光されたパルス列光は、ハーフミラー２０７
Ａに入射される。光路切替え装置２０８は、外部測距光
路ＬEXTと内部参照光路ＬINTとを切替える。光路切替え
装置２０８が外部測距光路ＬEXT側に切替えられると
き、光路切替え装置２０８は図１の実線の位置に固定さ
れる。この場合には、ハーフミラー２０７Ａを透過する
パルス列光は外部測距光路ＬEXT側の反射ミラー２０４
Ａに入射される。ハーフミラー２０７Ａで反射されるパ
ルス列光は、実線で示される光路切替え装置２０８によ
って遮断される。反射ミラー２０４Ａに入射されたパル
ス列光は当該ミラー２０４Ａで反射され、プリズム２０
５を介して対物レンズ２０６へ導かれる。対物レンズ２
０６は、パルス列光を不図示の測定対象（たとえば、キ
ューブリフレクタ）に向けて送出する。
【００１３】不図示の測定対象で反射されたパルス列光
は、再び対物レンズ２０６に入射される。この反射光
は、プリズム２０５および反射ミラー２０４Ｂでそれぞ
れ反射され、ハーフミラー２０７Ｂを透過してレンズ２
０３Ｂに導かれる。
は、再び対物レンズ２０６に入射される。この反射光
は、プリズム２０５および反射ミラー２０４Ｂでそれぞ
れ反射され、ハーフミラー２０７Ｂを透過してレンズ２
０３Ｂに導かれる。
【００１４】一方、光路切替え装置２０８が内部参照光
路ＬINT側に切替えられるとき、光路切替え装置２０８
は図１の破線の位置に固定される。この場合には、ハー
フミラー２０７Ａで反射されるパルス列光は、内部参照
光路ＬINTを経てハーフミラー２０７Ｂに入射される。
ハーフミラー２０７Ａを透過するパルス列光は、破線で
示される光路切替え装置２０８によって遮断される。ハ
ーフミラー２０７Ｂは、入射されたパルス列光を反射
し、レンズ２０３Ｂに導く。
路ＬINT側に切替えられるとき、光路切替え装置２０８
は図１の破線の位置に固定される。この場合には、ハー
フミラー２０７Ａで反射されるパルス列光は、内部参照
光路ＬINTを経てハーフミラー２０７Ｂに入射される。
ハーフミラー２０７Ａを透過するパルス列光は、破線で
示される光路切替え装置２０８によって遮断される。ハ
ーフミラー２０７Ｂは、入射されたパルス列光を反射
し、レンズ２０３Ｂに導く。
【００１５】レンズ２０３Ｂは、パルス列光を受光光と
して受光光ファイバ２０９に入射させる。パルス列光は
受光光ファイバ２０９によってリレーレンズ系２０１Ｂ
に導かれる。リレーレンズ系２０１Ｂは、パルス列光を
受光素子１５１の不図示の受光面に入射させる。
して受光光ファイバ２０９に入射させる。パルス列光は
受光光ファイバ２０９によってリレーレンズ系２０１Ｂ
に導かれる。リレーレンズ系２０１Ｂは、パルス列光を
受光素子１５１の不図示の受光面に入射させる。
【００１６】距離測定装置の受光部は、受光素子１５１
と、Ｉ−Ｖ変換器１５２と、増幅器１５３と、Ａ／Ｄ変
換器１５４と、サンプリングクロック発生回路１５５
と、メモリ１５６と、ＤＳＰ(digital signal processo
r)１５７と、ＣＰＵ１５８と、メモリ１５９と、表示部
１７０とを有する。
と、Ｉ−Ｖ変換器１５２と、増幅器１５３と、Ａ／Ｄ変
換器１５４と、サンプリングクロック発生回路１５５
と、メモリ１５６と、ＤＳＰ(digital signal processo
r)１５７と、ＣＰＵ１５８と、メモリ１５９と、表示部
１７０とを有する。
【００１７】受光素子１５１は光電変換素子である。受
光素子１５１にはバイアス回路１６０によって逆バイア
ス電圧が印加されている。受光素子１５１に光が入力さ
れると、受光素子１５１は入射光の強さに応じて光電流
を流す。受光素子１５１から出力されるパルス状の電流
は、Ｉ−Ｖ変換器１５２によって電流−電圧変換され、
パルス列の電圧信号になる。このパルス列信号は増幅器
１５３で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１５４に入力される。
Ａ／Ｄ変換器１５４は、サンプリングクロック発生回路
１５５から入力される変換タイミングでパルス列の電圧
信号をディジタルデータに変換する。ここで、サンプリ
ングクロック発生回路１５５で発生される変換クロック
周波数は、パルス列の最小パルス間隔、およびパルス列
の最小パルス幅のいずれか小さい方に対するナイキスト
周波数より高くするように構成されている。ディジタル
化されたパルス列データは、メモリ１５６に逐次格納さ
れる。メモリ１５６に格納されたパルス列データはＤＳ
Ｐ１５７へ送られる。
光素子１５１にはバイアス回路１６０によって逆バイア
ス電圧が印加されている。受光素子１５１に光が入力さ
れると、受光素子１５１は入射光の強さに応じて光電流
を流す。受光素子１５１から出力されるパルス状の電流
は、Ｉ−Ｖ変換器１５２によって電流−電圧変換され、
パルス列の電圧信号になる。このパルス列信号は増幅器
１５３で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１５４に入力される。
Ａ／Ｄ変換器１５４は、サンプリングクロック発生回路
１５５から入力される変換タイミングでパルス列の電圧
信号をディジタルデータに変換する。ここで、サンプリ
ングクロック発生回路１５５で発生される変換クロック
周波数は、パルス列の最小パルス間隔、およびパルス列
の最小パルス幅のいずれか小さい方に対するナイキスト
周波数より高くするように構成されている。ディジタル
化されたパルス列データは、メモリ１５６に逐次格納さ
れる。メモリ１５６に格納されたパルス列データはＤＳ
Ｐ１５７へ送られる。
【００１８】ＤＳＰ１５７は、入力されるパルス列デー
タに応じて振幅が変化する信号を生成する。具体的に
は、上述したパルス周波数変調器１０５によるパルス幅
変調と反対の復調処理を行う。復調処理では、パルス列
データのパルス幅が短いほど復調信号の振幅が大きくさ
れ、パルス列データのパルス幅が長いほど復調信号の振
幅が小さくされる。ＤＳＰ１５７はさらに、復調信号に
対してフーリエ変換処理を行う。フーリエ変換の結果、
混合されている３つの信号１０２ａ、１０２ｂおよび１
０２ｃに対応する３つの周波数成分ごとに、それぞれ振
幅スペクトル、位相スペクトルが得られる。
タに応じて振幅が変化する信号を生成する。具体的に
は、上述したパルス周波数変調器１０５によるパルス幅
変調と反対の復調処理を行う。復調処理では、パルス列
データのパルス幅が短いほど復調信号の振幅が大きくさ
れ、パルス列データのパルス幅が長いほど復調信号の振
幅が小さくされる。ＤＳＰ１５７はさらに、復調信号に
対してフーリエ変換処理を行う。フーリエ変換の結果、
混合されている３つの信号１０２ａ、１０２ｂおよび１
０２ｃに対応する３つの周波数成分ごとに、それぞれ振
幅スペクトル、位相スペクトルが得られる。
【００１９】ＣＰＵ１５８は、ＤＳＰ１５７により演算
された各周波数の位相スペクトルを用いて距離を演算す
る。ＣＰＵ１５８は、演算結果を表示部１７０に表示さ
せるとともに、メモリ１５９に格納する。ＣＰＵ１５８
は、上述した光路切替え装置２０８に対する光路切替え
指示も行う。
された各周波数の位相スペクトルを用いて距離を演算す
る。ＣＰＵ１５８は、演算結果を表示部１７０に表示さ
せるとともに、メモリ１５９に格納する。ＣＰＵ１５８
は、上述した光路切替え装置２０８に対する光路切替え
指示も行う。
【００２０】ＣＰＵ１５８は、距離演算において不図示
の測定対象までの距離ＤEXTと、装置内部で生じる位相
差による距離ＤINTとをそれぞれ演算する。距離Ｄ
EXTは、光路切替え装置２０８を外部測距光路ＬEXT側に
切替えた状態で受光される受光光による距離演算値であ
る。距離ＤINTは、光路切替え装置２０８を内部参照光
路ＬINT側に切替えた状態で受光される受光光による距
離演算値である。
の測定対象までの距離ＤEXTと、装置内部で生じる位相
差による距離ＤINTとをそれぞれ演算する。距離Ｄ
EXTは、光路切替え装置２０８を外部測距光路ＬEXT側に
切替えた状態で受光される受光光による距離演算値であ
る。距離ＤINTは、光路切替え装置２０８を内部参照光
路ＬINT側に切替えた状態で受光される受光光による距
離演算値である。
【００２１】距離測定装置の内部で生じる位相差とは、
信号１０２ａ、信号１０２ｂおよび信号１０２ｃがそれ
ぞれ装置内部を伝播して生じる位相の変化量である。信
号１０２ａ、信号１０２ｂおよび信号１０２ｃは、それ
ぞれ基準信号発生器１０１による基準信号１０１ａを用
いて生成されるので、周波数シンセサイザ１０２から出
力される信号１０２ａ、信号１０２ｂおよび信号１０２
ｃの位相は既知の関係を有する。信号１０２ａ、信号１
０２ｂおよび信号１０２ｃの３つの信号が混合器やバン
ドパスフィルタなどの電気回路を伝播し、これら３つの
信号の和信号から生成されるパルス列による変調光が送
光光ファイバ２０２、内部参照光路ＬIN Tおよび受光光
ファイバ２０９を伝播すると、回路長ならびに光路長に
よって上記３つの信号の位相関係が変化する。この位相
関係の変化は、距離測定装置から測定対象までの測定距
離にかかわらず、装置内部で常に発生するものである。
信号１０２ａ、信号１０２ｂおよび信号１０２ｃがそれ
ぞれ装置内部を伝播して生じる位相の変化量である。信
号１０２ａ、信号１０２ｂおよび信号１０２ｃは、それ
ぞれ基準信号発生器１０１による基準信号１０１ａを用
いて生成されるので、周波数シンセサイザ１０２から出
力される信号１０２ａ、信号１０２ｂおよび信号１０２
ｃの位相は既知の関係を有する。信号１０２ａ、信号１
０２ｂおよび信号１０２ｃの３つの信号が混合器やバン
ドパスフィルタなどの電気回路を伝播し、これら３つの
信号の和信号から生成されるパルス列による変調光が送
光光ファイバ２０２、内部参照光路ＬIN Tおよび受光光
ファイバ２０９を伝播すると、回路長ならびに光路長に
よって上記３つの信号の位相関係が変化する。この位相
関係の変化は、距離測定装置から測定対象までの測定距
離にかかわらず、装置内部で常に発生するものである。
【００２２】上述した理由により、光路切替え装置２０
８を内部参照光路ＬINT側に切替えた状態の受光光から
復調される３つの信号の位相関係から演算される距離Ｄ
INTは、装置内部の回路長および光路長を含む。また、
光路切替え装置２０８を外部測距光路ＬEXT側に切替え
た状態の受光光から復調される３つの信号の位相関係か
ら演算される距離ＤEXTは、装置内部の回路長および光
路長と、距離測定装置から測定対象までの距離とを含
む。そこで、次式（１）のように距離ＤEXTを距離ＤINT
で補正することにより、装置内部の回路長および光路長
に起因する上記３つの信号の位相関係の変化、すなわ
ち、距離測定装置の内部で生じる位相差が除外される。
８を内部参照光路ＬINT側に切替えた状態の受光光から
復調される３つの信号の位相関係から演算される距離Ｄ
INTは、装置内部の回路長および光路長を含む。また、
光路切替え装置２０８を外部測距光路ＬEXT側に切替え
た状態の受光光から復調される３つの信号の位相関係か
ら演算される距離ＤEXTは、装置内部の回路長および光
路長と、距離測定装置から測定対象までの距離とを含
む。そこで、次式（１）のように距離ＤEXTを距離ＤINT
で補正することにより、装置内部の回路長および光路長
に起因する上記３つの信号の位相関係の変化、すなわ
ち、距離測定装置の内部で生じる位相差が除外される。
【数１】
Ｄ＝ＤEXT−ＤINT （１）
ただし、Ｄは距離測定装置から測定対象までの距離であ
る。
る。
【００２３】ＤＳＰ１５７で行われるフーリエ変換によ
って級数展開される特定周波数fk(t)は、次式（２）で
表される。なお、特定周波数は上記３つの周波数であ
り、それぞれ１５MHz、３７５KHz、３．７５KHzであ
る。
って級数展開される特定周波数fk(t)は、次式（２）で
表される。なお、特定周波数は上記３つの周波数であ
り、それぞれ１５MHz、３７５KHz、３．７５KHzであ
る。
【数２】
fk(t)＝ａ0/２＋Σ｛ａkcos(ωkt)+ｂksin(ωkt)｝ （２）
ただし、ａ0、ａkおよびｂkは係数である。振幅スペク
トル｜Ｃk｜は次式（３）で、位相スペクトル∠Ｃkは次
式（４）でそれぞれ表される。
トル｜Ｃk｜は次式（３）で、位相スペクトル∠Ｃkは次
式（４）でそれぞれ表される。
【数３】
｜Ｃk｜＝｛√(ａk 2＋ｂk 2)｝/２ （３）
∠Ｃk＝tan-1(ｂk/ａk) （４）
【００２４】距離測定装置が空気中で用いられる場合の
距離ＤEXT（距離ＤINT）は、上式（２）〜（４）を次式
（５）もしくは（６）に代入して算出される。
距離ＤEXT（距離ＤINT）は、上式（２）〜（４）を次式
（５）もしくは（６）に代入して算出される。
【数４】
ＤEXT＝(Ｃ0/ｎ)×(Ｎ＋∠ＣkEXT/２π)×(２×fk(t))-1 （５）
ＤINT＝(Ｃ0/ｎ)×(∠ＣkINT/２π)×(２×fk(t))-1 （６）
ただし、Ｃ0は真空中光速度、ｎは空気中の屈折率、Ｎ
は波数、∠ＣkEXTは光路切替え装置２０８を外部測距光
路ＬEXT側に切替えた状態で受光される受光光による位
相、∠ＣkINTは光路切替え装置２０８を内部参照光路Ｌ
INT側に切替えた状態で受光される受光光による位相で
ある。
は波数、∠ＣkEXTは光路切替え装置２０８を外部測距光
路ＬEXT側に切替えた状態で受光される受光光による位
相、∠ＣkINTは光路切替え装置２０８を内部参照光路Ｌ
INT側に切替えた状態で受光される受光光による位相で
ある。
【００２５】周波数１５MHzの１周期分の距離（基準
長）は、上式（５）もしくは（６）に対し、Ｃ0/ｎ≒３
×１０8m、∠ＣkEXT/２π＝１(∠ＣkINT/２π＝１)、２
×fk(t)＝３０MHzを代入して算出され、基準長（１５MH
z）＝１０mである。同様に、周波数３７５KHzの基準長
（３７５KHz）＝４００m、周波数３．７５KHzの基準長
（３．７５KHz）＝４０Kmである。
長）は、上式（５）もしくは（６）に対し、Ｃ0/ｎ≒３
×１０8m、∠ＣkEXT/２π＝１(∠ＣkINT/２π＝１)、２
×fk(t)＝３０MHzを代入して算出され、基準長（１５MH
z）＝１０mである。同様に、周波数３７５KHzの基準長
（３７５KHz）＝４００m、周波数３．７５KHzの基準長
（３．７５KHz）＝４０Kmである。
【００２６】周波数１５MHzに関して得られる位相は、
距離１０mごとに周期的に変化する。周波数１５MHzにお
ける波数をＮ1とすると、位相変化量Δｐは上式(５)の
第２項より(Ｎ1＋∠ＣkEXT/２π)で表される。たとえ
ば、被測定距離が１００mのとき、周波数１５MHzに関し
て得られる位相∠ＣkEXTは、被測定距離が０m、１０m、
２０m、…のように被測定距離が１０mの整数倍のときと
同じ０で区別がつかない。そこで、１つ高い周波数３７
５KHzに関して得られる位相から波数Ｎ1を求める。周波
数３７５KHzに関して得られる位相をπ／２とすれば、
周波数１５MHzに関して得られる位相変化量Δｐは、π
／２×(１５×１０6×(３７５×１０3)-1)＝２０πとな
る。したがって、波数Ｎ1＝(２０π／２π)＝１０が求
められる。このように、１つ高い周波数に関して得られ
る位相を用いることにより、被測定距離が１０m以上の
場合の波数Ｎ1が得られる。同様に、被測定距離が４０
０mを超える場合には、周波数３．７５KHzに関して得ら
れる位相から周波数３７５KHzにおける波数Ｎ2を求めれ
ばよい。
距離１０mごとに周期的に変化する。周波数１５MHzにお
ける波数をＮ1とすると、位相変化量Δｐは上式(５)の
第２項より(Ｎ1＋∠ＣkEXT/２π)で表される。たとえ
ば、被測定距離が１００mのとき、周波数１５MHzに関し
て得られる位相∠ＣkEXTは、被測定距離が０m、１０m、
２０m、…のように被測定距離が１０mの整数倍のときと
同じ０で区別がつかない。そこで、１つ高い周波数３７
５KHzに関して得られる位相から波数Ｎ1を求める。周波
数３７５KHzに関して得られる位相をπ／２とすれば、
周波数１５MHzに関して得られる位相変化量Δｐは、π
／２×(１５×１０6×(３７５×１０3)-1)＝２０πとな
る。したがって、波数Ｎ1＝(２０π／２π)＝１０が求
められる。このように、１つ高い周波数に関して得られ
る位相を用いることにより、被測定距離が１０m以上の
場合の波数Ｎ1が得られる。同様に、被測定距離が４０
０mを超える場合には、周波数３．７５KHzに関して得ら
れる位相から周波数３７５KHzにおける波数Ｎ2を求めれ
ばよい。
【００２７】図２は、第一の実施の形態においてＣＰＵ
１５８で実行される距離測定プログラムの処理の流れを
説明するフローチャートである。図２による処理は、操
作者が距離測定装置の不図示の操作部材を操作すること
により、距離測定開始を示す操作信号がＣＰＵ１５８に
入力されると開始される。図２のステップＳ１１におい
て、ＣＰＵ１５８は、光路切替え装置２０８を外部測距
光路ＬEXT側に切替える制御信号を出力してステップＳ
１２へ進む。ステップＳ１２において、ＣＰＵ１５８
は、レーザダイオード１０７の発光開始を指示する制御
信号をレーザ駆動回路１０６に出力してステップＳ１３
へ進む。ステップＳ１３において、ＣＰＵ１５８は、レ
ーザダイオード１０７の発光停止を指示する制御信号を
レーザ駆動回路１０６に出力してステップＳ１４へ進
む。レーザダイオード１０７を発光させる時間は、少な
くともＤＳＰ１５７による復調処理およびフーリエ変換
処理に必要なパルス列データが、メモリ１５６に格納さ
れるまでの時間とする。
１５８で実行される距離測定プログラムの処理の流れを
説明するフローチャートである。図２による処理は、操
作者が距離測定装置の不図示の操作部材を操作すること
により、距離測定開始を示す操作信号がＣＰＵ１５８に
入力されると開始される。図２のステップＳ１１におい
て、ＣＰＵ１５８は、光路切替え装置２０８を外部測距
光路ＬEXT側に切替える制御信号を出力してステップＳ
１２へ進む。ステップＳ１２において、ＣＰＵ１５８
は、レーザダイオード１０７の発光開始を指示する制御
信号をレーザ駆動回路１０６に出力してステップＳ１３
へ進む。ステップＳ１３において、ＣＰＵ１５８は、レ
ーザダイオード１０７の発光停止を指示する制御信号を
レーザ駆動回路１０６に出力してステップＳ１４へ進
む。レーザダイオード１０７を発光させる時間は、少な
くともＤＳＰ１５７による復調処理およびフーリエ変換
処理に必要なパルス列データが、メモリ１５６に格納さ
れるまでの時間とする。
【００２８】ステップＳ１４において、ＣＰＵ１５８
は、光路切替え装置２０８を内部参照光路ＬINT側に切
替える制御信号を出力してステップＳ１５へ進む。ステ
ップＳ１５において、ＣＰＵ１５８は、レーザダイオー
ド１０７の発光開始を指示する制御信号をレーザ駆動回
路１０６に出力してステップＳ１６へ進む。ステップＳ
１６において、ＣＰＵ１５８は、レーザダイオード１０
７の発光停止を指示する制御信号をレーザ駆動回路１０
６に出力してステップＳ１７へ進む。レーザダイオード
１０７を発光させる時間は、少なくともＤＳＰ１５７に
よる復調処理およびフーリエ変換処理に必要なパルス列
データが、メモリ１５６に格納されるまでの時間とす
る。
は、光路切替え装置２０８を内部参照光路ＬINT側に切
替える制御信号を出力してステップＳ１５へ進む。ステ
ップＳ１５において、ＣＰＵ１５８は、レーザダイオー
ド１０７の発光開始を指示する制御信号をレーザ駆動回
路１０６に出力してステップＳ１６へ進む。ステップＳ
１６において、ＣＰＵ１５８は、レーザダイオード１０
７の発光停止を指示する制御信号をレーザ駆動回路１０
６に出力してステップＳ１７へ進む。レーザダイオード
１０７を発光させる時間は、少なくともＤＳＰ１５７に
よる復調処理およびフーリエ変換処理に必要なパルス列
データが、メモリ１５６に格納されるまでの時間とす
る。
【００２９】ステップＳ１７において、ＣＰＵ１５８
は、光路切替え装置２０８が外部測距光路ＬEXT側に切
替えられているときのパルス列データ、および光路切替
え装置２０８が内部参照光路ＬINT側に切替えられてい
るときのパルス列データのそれぞれに対して、ＤＳＰ１
５７による復調処理およびフーリエ変換処理が終了した
か否かを判定する。ＣＰＵ１５８は、ＤＳＰ１５７から
処理終了を示す信号が送られるとステップＳ１７を肯定
判定してステップＳ１８へ進み、ＤＳＰ１５７から処理
終了の信号が送られない場合はステップＳ１７を否定判
定して処理完了を示す信号を待つ。
は、光路切替え装置２０８が外部測距光路ＬEXT側に切
替えられているときのパルス列データ、および光路切替
え装置２０８が内部参照光路ＬINT側に切替えられてい
るときのパルス列データのそれぞれに対して、ＤＳＰ１
５７による復調処理およびフーリエ変換処理が終了した
か否かを判定する。ＣＰＵ１５８は、ＤＳＰ１５７から
処理終了を示す信号が送られるとステップＳ１７を肯定
判定してステップＳ１８へ進み、ＤＳＰ１５７から処理
終了の信号が送られない場合はステップＳ１７を否定判
定して処理完了を示す信号を待つ。
【００３０】ステップＳ１８において、ＣＰＵ１５８
は、ＤＳＰ１５７による演算結果を上式（５）、（６）
に代入して距離ＤEXTおよび距離ＤINTをそれぞれ算出
し、算出した距離ＤEXTおよび距離ＤINTを用いて上式
（１）により距離Ｄを算出する。ＣＰＵ１５８は、算出
した距離Ｄを表示部１７０に表示させると、図２による
処理を終了する。
は、ＤＳＰ１５７による演算結果を上式（５）、（６）
に代入して距離ＤEXTおよび距離ＤINTをそれぞれ算出
し、算出した距離ＤEXTおよび距離ＤINTを用いて上式
（１）により距離Ｄを算出する。ＣＰＵ１５８は、算出
した距離Ｄを表示部１７０に表示させると、図２による
処理を終了する。
【００３１】以上説明した図２のフローチャートにおい
て、光路切替え装置２０８を外部測距光路ＬEXT側に切
替える処理（ステップＳ１１）を先に行い、光路切替え
装置２０８を内部参照光路ＬINT側に切替える処理（ス
テップＳ１４）を後に行うようにしたが、両処理を行う
順序を逆にしてもよい。
て、光路切替え装置２０８を外部測距光路ＬEXT側に切
替える処理（ステップＳ１１）を先に行い、光路切替え
装置２０８を内部参照光路ＬINT側に切替える処理（ス
テップＳ１４）を後に行うようにしたが、両処理を行う
順序を逆にしてもよい。
【００３２】以上説明した第一の実施の形態によれば、
次の作用効果が得られる。 （１）パルス周波数変調器１０５で変調信号の振幅に応
じたパルス列の信号に変換（パルス幅変調）し、このパ
ルス幅変調後のパルス列信号によってレーザダイオード
１０７をパルス列発光させるようにしたので、受光素子
１５１で受光される受信信号はパルス列の信号になる。
パルス幅変調を行うと、位相情報がパルス間隔によって
表されるため、受信信号に振幅雑音が重畳していても位
相情報に影響を及ぼすことがない。この結果、受信回路
に生じる振幅雑音に起因する距離の測定精度の低下が防
止され、精度よく距離測定を行うことができる。 （２）３つの異なる周波数の変調信号、すなわち、１５
MHz（基準長１０m）の信号１０２ａ、３７５KHz（基準
長４００m）の信号１０２ｂ、および３．７５KHz（基準
長４０Km）の信号１０２ｃを用いてレーザダイオード１
０７を変調するようにしたから、短距離から長距離まで
距離測定を行うことができる。 （３）上記（２）の３つの異なる周波数の信号１０２
ａ、１０２ｂおよび１０２ｃを混合し、混合した和信号
を変調信号としてレーザダイオード１０７をパルス列変
調するようにした。和信号による受光信号は、ＤＳＰ１
５７によってパルス列信号から和信号に復調され、さら
にフーリエ変換されて各周波数ごとの振幅スペクトルお
よび位相スペクトルに分解される。これにより、３つの
周波数の信号１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃを１つ
ずつ選択してレーザダイオード１０７を変調する場合に
比べて、距離測定に要する時間を短縮することができ
る。 （４）外部測距光路ＬEXTによる距離ＤEXTおよび内部参
照光路ＬINTによる距離ＤINTをそれぞれ算出し、距離Ｄ
EXTを距離ＤINTで上式（１）のように補正するようにし
た。この補正により、周囲の温度変化によって装置内の
回路で生じる遅延位相量が変化する場合でも、温度によ
る位相変化が補正される。この結果、精度よく距離測定
を行うことができる。
次の作用効果が得られる。 （１）パルス周波数変調器１０５で変調信号の振幅に応
じたパルス列の信号に変換（パルス幅変調）し、このパ
ルス幅変調後のパルス列信号によってレーザダイオード
１０７をパルス列発光させるようにしたので、受光素子
１５１で受光される受信信号はパルス列の信号になる。
パルス幅変調を行うと、位相情報がパルス間隔によって
表されるため、受信信号に振幅雑音が重畳していても位
相情報に影響を及ぼすことがない。この結果、受信回路
に生じる振幅雑音に起因する距離の測定精度の低下が防
止され、精度よく距離測定を行うことができる。 （２）３つの異なる周波数の変調信号、すなわち、１５
MHz（基準長１０m）の信号１０２ａ、３７５KHz（基準
長４００m）の信号１０２ｂ、および３．７５KHz（基準
長４０Km）の信号１０２ｃを用いてレーザダイオード１
０７を変調するようにしたから、短距離から長距離まで
距離測定を行うことができる。 （３）上記（２）の３つの異なる周波数の信号１０２
ａ、１０２ｂおよび１０２ｃを混合し、混合した和信号
を変調信号としてレーザダイオード１０７をパルス列変
調するようにした。和信号による受光信号は、ＤＳＰ１
５７によってパルス列信号から和信号に復調され、さら
にフーリエ変換されて各周波数ごとの振幅スペクトルお
よび位相スペクトルに分解される。これにより、３つの
周波数の信号１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃを１つ
ずつ選択してレーザダイオード１０７を変調する場合に
比べて、距離測定に要する時間を短縮することができ
る。 （４）外部測距光路ＬEXTによる距離ＤEXTおよび内部参
照光路ＬINTによる距離ＤINTをそれぞれ算出し、距離Ｄ
EXTを距離ＤINTで上式（１）のように補正するようにし
た。この補正により、周囲の温度変化によって装置内の
回路で生じる遅延位相量が変化する場合でも、温度によ
る位相変化が補正される。この結果、精度よく距離測定
を行うことができる。
【００３３】周波数シンセサイザ１０２から出力される
信号１０２ａ、信号１０２ｂおよび信号１０２ｃの位相
については、周波数シンセサイザ１０２の出力側で位相
を揃えておく（位相関係を既知にしておく）代わりに、
レーザダイオード１０７から投光される前の段階（すな
わち、混合器１０３Ｐ、１０３Ｓからレーザ駆動回路１
０６までの経路のいずれか）で位相関係を既知にしてお
いてもよい。
信号１０２ａ、信号１０２ｂおよび信号１０２ｃの位相
については、周波数シンセサイザ１０２の出力側で位相
を揃えておく（位相関係を既知にしておく）代わりに、
レーザダイオード１０７から投光される前の段階（すな
わち、混合器１０３Ｐ、１０３Ｓからレーザ駆動回路１
０６までの経路のいずれか）で位相関係を既知にしてお
いてもよい。
【００３４】上記の説明では、レーザ駆動回路１０６が
レーザダイオード１０７にパルス状の駆動電流を供給し
てパルス発光させることにより、パルス列光を生成する
直接変調方式を例にあげて説明した。直接変調方式の代
わりに、外部変調方式を用いてパルス列光を生成しても
よい。この場合には、レーザダイオード１０７を連続発
光（ＣＷ発光）させておき、レーザダイオード１０７に
よる発光光の光路中に光スイッチを挿入し、この光スイ
ッチをオン／オフさせることによってパルス列光を生成
する。光スイッチは、図１においてレーザダイオード１
０７とリレーレンズ系２０１Ａとの間、リレーレンズ系
２０１Ａの間、もしくは送光光ファイバ２０２の途中の
いずれかに挿入すればよい。
レーザダイオード１０７にパルス状の駆動電流を供給し
てパルス発光させることにより、パルス列光を生成する
直接変調方式を例にあげて説明した。直接変調方式の代
わりに、外部変調方式を用いてパルス列光を生成しても
よい。この場合には、レーザダイオード１０７を連続発
光（ＣＷ発光）させておき、レーザダイオード１０７に
よる発光光の光路中に光スイッチを挿入し、この光スイ
ッチをオン／オフさせることによってパルス列光を生成
する。光スイッチは、図１においてレーザダイオード１
０７とリレーレンズ系２０１Ａとの間、リレーレンズ系
２０１Ａの間、もしくは送光光ファイバ２０２の途中の
いずれかに挿入すればよい。
【００３５】信号１０２ａ、信号１０２ｂ、および信号
１０２ｃの周波数をそれぞれ１５MHz（基準長１０m）、
３７５KHz（基準長４００m）、および３．７５KHz（基
準長４０Km）にしたが、距離測定装置で測定する距離に
応じて適宜変更してよい。距離測定に使用する周波数
は、たとえば、数KHz〜数百MHzの間で選択する。
１０２ｃの周波数をそれぞれ１５MHz（基準長１０m）、
３７５KHz（基準長４００m）、および３．７５KHz（基
準長４０Km）にしたが、距離測定装置で測定する距離に
応じて適宜変更してよい。距離測定に使用する周波数
は、たとえば、数KHz〜数百MHzの間で選択する。
【００３６】３つの変調周波数を用いるように説明した
が、４つの変調周波数を用いてもよい。この場合には、
４つの周波数の信号を混合した和信号を用いてレーザダ
イオード１０７を変調する。
が、４つの変調周波数を用いてもよい。この場合には、
４つの周波数の信号を混合した和信号を用いてレーザダ
イオード１０７を変調する。
【００３７】（第二の実施の形態）第二の実施の形態に
よる距離測定装置では、第一の実施の形態に比べて、３
つの異なる周波数の信号を混合する混合器およびバンド
パスフィルタが省略される。レーザダイオードを変調す
る３つの周波数の信号は、周波数セレクタによって一つ
ずつ順番に切替えられる。図３は、本発明の第二の実施
の形態による距離測定装置のブロック図である。第一の
実施の形態の図１による構成と同じものは、同一符号を
記して説明を省略する。図３において、距離測定装置の
送光部は、基準信号発生器１０１と、周波数シンセサイ
ザ１０２と、第１のバンドパスフィルタ１２２と、第２
のバンドパスフィルタ１２３と、第３のバンドパスフィ
ルタ１２４と、周波数セレクタ１２１と、パルス周波数
変調器１０５と、レーザ駆動回路１０６と、レーザダイ
オード１０７とを有する。
よる距離測定装置では、第一の実施の形態に比べて、３
つの異なる周波数の信号を混合する混合器およびバンド
パスフィルタが省略される。レーザダイオードを変調す
る３つの周波数の信号は、周波数セレクタによって一つ
ずつ順番に切替えられる。図３は、本発明の第二の実施
の形態による距離測定装置のブロック図である。第一の
実施の形態の図１による構成と同じものは、同一符号を
記して説明を省略する。図３において、距離測定装置の
送光部は、基準信号発生器１０１と、周波数シンセサイ
ザ１０２と、第１のバンドパスフィルタ１２２と、第２
のバンドパスフィルタ１２３と、第３のバンドパスフィ
ルタ１２４と、周波数セレクタ１２１と、パルス周波数
変調器１０５と、レーザ駆動回路１０６と、レーザダイ
オード１０７とを有する。
【００３８】第１のバンドパスフィルタ１２２は、周波
数１５MHzの信号１０２ａを通過させる。第２のバンド
パスフィルタ１２３は、周波数３７５KHzの信号１０２
ｂを通過させる。第３のバンドパスフィルタ１２４は、
周波数３．７５KHzの信号１０２ｃを通過させる。周波
数セレクタ１２１は、周波数シンセサイザ１０２から出
力される３つの異なる周波数の信号１０２ａ、１０２ｂ
および１０２ｃを入力し、いずれか一つを選択して信号
１２１ａを出力する。周波数セレクタ１２１による信号
の選択は、ＣＰＵ１５８Ｂから送信される切替え制御信
号１３０によって行われる。
数１５MHzの信号１０２ａを通過させる。第２のバンド
パスフィルタ１２３は、周波数３７５KHzの信号１０２
ｂを通過させる。第３のバンドパスフィルタ１２４は、
周波数３．７５KHzの信号１０２ｃを通過させる。周波
数セレクタ１２１は、周波数シンセサイザ１０２から出
力される３つの異なる周波数の信号１０２ａ、１０２ｂ
および１０２ｃを入力し、いずれか一つを選択して信号
１２１ａを出力する。周波数セレクタ１２１による信号
の選択は、ＣＰＵ１５８Ｂから送信される切替え制御信
号１３０によって行われる。
【００３９】パルス周波数変調器１０５は、周波数セレ
クタ１２１から出力される信号１２１ａの振幅に応じて
パルス幅変調を行い、パルス列信号１０５ａをレーザ駆
動回路１０６へ送る。レーザ駆動回路１０６は、信号１
０５ａによるパルス列に応じてパルス状の駆動電流を発
生し、レーザダイオード１０７をパルス発光させる。
クタ１２１から出力される信号１２１ａの振幅に応じて
パルス幅変調を行い、パルス列信号１０５ａをレーザ駆
動回路１０６へ送る。レーザ駆動回路１０６は、信号１
０５ａによるパルス列に応じてパルス状の駆動電流を発
生し、レーザダイオード１０７をパルス発光させる。
【００４０】距離測定装置の光学部の構成、および距離
測定装置の受光部の構成は、それぞれ第一の実施の形態
の図１による構成と同じである。ただし、ＣＰＵ１５８
Ｂは、以下に説明するように処理を行う。
測定装置の受光部の構成は、それぞれ第一の実施の形態
の図１による構成と同じである。ただし、ＣＰＵ１５８
Ｂは、以下に説明するように処理を行う。
【００４１】図４は、第二の実施の形態においてＣＰＵ
１５８Ｂで実行される距離測定プログラムの処理の流れ
を説明するフローチャートである。図４による処理は、
操作者が距離測定装置の不図示の操作部材を操作するこ
とにより、距離測定開始を示す操作信号がＣＰＵ１５８
Ｂに入力されると開始される。
１５８Ｂで実行される距離測定プログラムの処理の流れ
を説明するフローチャートである。図４による処理は、
操作者が距離測定装置の不図示の操作部材を操作するこ
とにより、距離測定開始を示す操作信号がＣＰＵ１５８
Ｂに入力されると開始される。
【００４２】図４のステップＳ２１において、ＣＰＵ１
５８Ｂは、光路切替え装置２０８を外部測距光路ＬEXT
側に切替える制御信号を出力してステップＳ２２へ進
む。ステップＳ２２において、ＣＰＵ１５８Ｂは、レー
ザダイオード１０７の発光開始を指示する制御信号をレ
ーザ駆動回路１０６に出力してステップＳ２３へ進む。
ステップＳ２３において、ＣＰＵ１５８Ｂは、周波数セ
レクタ１２１に切替え制御信号を出力してステップＳ２
４へ進む。周波数セレクタ１２１による選択順序は、た
とえば、信号１０２ａ→信号１０２ｂ→信号１０２ｃと
する。ステップＳ２４において、ＣＰＵ１５８Ｂは、信
号１０２ａ、信号１０２ｂおよび信号１０２ｃの全てを
選択したか否かを判定する。ＣＰＵ１５８Ｂは、信号１
０２ｃが選択されている場合にステップＳ２４を肯定判
定してステップＳ２５へ進み、信号１０２ｃ以外が選択
されている場合にステップＳ２４を否定判定してステッ
プＳ２３へ戻る。
５８Ｂは、光路切替え装置２０８を外部測距光路ＬEXT
側に切替える制御信号を出力してステップＳ２２へ進
む。ステップＳ２２において、ＣＰＵ１５８Ｂは、レー
ザダイオード１０７の発光開始を指示する制御信号をレ
ーザ駆動回路１０６に出力してステップＳ２３へ進む。
ステップＳ２３において、ＣＰＵ１５８Ｂは、周波数セ
レクタ１２１に切替え制御信号を出力してステップＳ２
４へ進む。周波数セレクタ１２１による選択順序は、た
とえば、信号１０２ａ→信号１０２ｂ→信号１０２ｃと
する。ステップＳ２４において、ＣＰＵ１５８Ｂは、信
号１０２ａ、信号１０２ｂおよび信号１０２ｃの全てを
選択したか否かを判定する。ＣＰＵ１５８Ｂは、信号１
０２ｃが選択されている場合にステップＳ２４を肯定判
定してステップＳ２５へ進み、信号１０２ｃ以外が選択
されている場合にステップＳ２４を否定判定してステッ
プＳ２３へ戻る。
【００４３】ステップＳ２５において、ＣＰＵ１５８Ｂ
は、レーザダイオード１０７の発光停止を指示する制御
信号をレーザ駆動回路１０６に出力してステップＳ２６
へ進む。レーザダイオード１０７を発光させる時間は、
少なくともＤＳＰ１５７による復調処理およびフーリエ
変換処理に必要なパルス列データが、３つの周波数に対
応してそれぞれメモリ１５６に格納されるまでの時間と
する。
は、レーザダイオード１０７の発光停止を指示する制御
信号をレーザ駆動回路１０６に出力してステップＳ２６
へ進む。レーザダイオード１０７を発光させる時間は、
少なくともＤＳＰ１５７による復調処理およびフーリエ
変換処理に必要なパルス列データが、３つの周波数に対
応してそれぞれメモリ１５６に格納されるまでの時間と
する。
【００４４】ステップＳ２６において、ＣＰＵ１５８Ｂ
は、光路切替え装置２０８を内部参照光路ＬINT側に切
替える制御信号を出力してステップＳ２７へ進む。ステ
ップＳ２７〜ステップＳ３０は、上述したステップＳ２
２〜ステップＳ２５と同様の処理を行う。
は、光路切替え装置２０８を内部参照光路ＬINT側に切
替える制御信号を出力してステップＳ２７へ進む。ステ
ップＳ２７〜ステップＳ３０は、上述したステップＳ２
２〜ステップＳ２５と同様の処理を行う。
【００４５】ステップＳ３１において、ＣＰＵ１５８Ｂ
は、光路切替え装置２０８が外部測距光路ＬEXT側に切
替えられているときのパルス列データ、および光路切替
え装置２０８が内部参照光路ＬINT側に切替えられてい
るときのパルス列データのそれぞれに対して、ＤＳＰ１
５７による復調処理およびフーリエ変換処理が終了した
か否かを判定する。ＣＰＵ１５８Ｂは、ＤＳＰ１５７か
ら処理終了を示す信号が送られるとステップＳ３１を肯
定判定してステップＳ３２へ進み、ＤＳＰ１５７から処
理終了の信号が送られない場合はステップＳ３１を否定
判定して処理完了を示す信号を待つ。なお、第二の実施
の形態では、上記３つの信号１０２ａ、１０２ｂおよび
１０２ｃのそれぞれの周波数が１つずつ選択された状態
で受信されるパルス列データに対して、それぞれフーリ
エ変換が行われる。このため、各フーリエ変換により、
３つの選択周波数に関する振幅スペクトルおよび位相ス
ペクトルがそれぞれ算出される。
は、光路切替え装置２０８が外部測距光路ＬEXT側に切
替えられているときのパルス列データ、および光路切替
え装置２０８が内部参照光路ＬINT側に切替えられてい
るときのパルス列データのそれぞれに対して、ＤＳＰ１
５７による復調処理およびフーリエ変換処理が終了した
か否かを判定する。ＣＰＵ１５８Ｂは、ＤＳＰ１５７か
ら処理終了を示す信号が送られるとステップＳ３１を肯
定判定してステップＳ３２へ進み、ＤＳＰ１５７から処
理終了の信号が送られない場合はステップＳ３１を否定
判定して処理完了を示す信号を待つ。なお、第二の実施
の形態では、上記３つの信号１０２ａ、１０２ｂおよび
１０２ｃのそれぞれの周波数が１つずつ選択された状態
で受信されるパルス列データに対して、それぞれフーリ
エ変換が行われる。このため、各フーリエ変換により、
３つの選択周波数に関する振幅スペクトルおよび位相ス
ペクトルがそれぞれ算出される。
【００４６】ステップＳ３２において、ＣＰＵ１５８Ｂ
は、ＤＳＰ１５７による演算結果を上式（５）、（６）
に代入して距離ＤEXTおよび距離ＤINTをそれぞれ算出
し、算出した距離ＤEXTおよび距離ＤINTを用いて上式
（１）により距離Ｄを算出する。ＣＰＵ１５８Ｂは、算
出した距離Ｄを表示部１７０に表示させると、図４によ
る処理を終了する。
は、ＤＳＰ１５７による演算結果を上式（５）、（６）
に代入して距離ＤEXTおよび距離ＤINTをそれぞれ算出
し、算出した距離ＤEXTおよび距離ＤINTを用いて上式
（１）により距離Ｄを算出する。ＣＰＵ１５８Ｂは、算
出した距離Ｄを表示部１７０に表示させると、図４によ
る処理を終了する。
【００４７】以上説明した図４のフローチャートにおい
て、光路切替え装置２０８を外部測距光路ＬEXT側に切
替える処理（ステップＳ２１）を先に行い、光路切替え
装置２０８を内部参照光路ＬINT側に切替える処理（ス
テップＳ２６）を後に行うようにしたが、両処理を行う
順序を逆にしてもよい。
て、光路切替え装置２０８を外部測距光路ＬEXT側に切
替える処理（ステップＳ２１）を先に行い、光路切替え
装置２０８を内部参照光路ＬINT側に切替える処理（ス
テップＳ２６）を後に行うようにしたが、両処理を行う
順序を逆にしてもよい。
【００４８】以上説明した第二の実施の形態によれば、
次の作用効果が得られる。 （１）パルス周波数変調器１０５で変調信号の振幅に応
じたパルス列の信号に変換（パルス幅変調）し、このパ
ルス幅変調後のパルス列信号によってレーザダイオード
１０７をパルス列発光させるようにしたので、受光素子
１５１で受光される受信信号はパルス列の信号になる。
パルス幅変調を行うと、位相情報がパルス間隔によって
表されるため、受信信号に振幅雑音が重畳していても位
相情報に影響を及ぼすことがない。この結果、受信回路
に生じる振幅雑音に起因する距離の測定精度の低下が防
止され、精度よく距離測定を行うことができる。 （２）３つの異なる周波数の信号、すなわち、１５MHz
（基準長１０m）の信号１０２ａ、３７５KHz（基準長４
００m）の信号１０２ｂ、および３．７５KHz（基準長４
０Km）の信号１０２ｃを周波数セレクタ１２１で一つず
つ選択して出力し、この出力信号１２１ａを用いてレー
ザダイオード１０７を変調する。３つの周波数は、信号
１０２ａを１５MHz（基準長１０m）、信号１０２ｂを３
７５KHz（基準長４００m）、信号１０２ｃを３．７５KH
z（基準長４０Km）としたので、短距離から長距離まで
距離測定を行うことができる。
次の作用効果が得られる。 （１）パルス周波数変調器１０５で変調信号の振幅に応
じたパルス列の信号に変換（パルス幅変調）し、このパ
ルス幅変調後のパルス列信号によってレーザダイオード
１０７をパルス列発光させるようにしたので、受光素子
１５１で受光される受信信号はパルス列の信号になる。
パルス幅変調を行うと、位相情報がパルス間隔によって
表されるため、受信信号に振幅雑音が重畳していても位
相情報に影響を及ぼすことがない。この結果、受信回路
に生じる振幅雑音に起因する距離の測定精度の低下が防
止され、精度よく距離測定を行うことができる。 （２）３つの異なる周波数の信号、すなわち、１５MHz
（基準長１０m）の信号１０２ａ、３７５KHz（基準長４
００m）の信号１０２ｂ、および３．７５KHz（基準長４
０Km）の信号１０２ｃを周波数セレクタ１２１で一つず
つ選択して出力し、この出力信号１２１ａを用いてレー
ザダイオード１０７を変調する。３つの周波数は、信号
１０２ａを１５MHz（基準長１０m）、信号１０２ｂを３
７５KHz（基準長４００m）、信号１０２ｃを３．７５KH
z（基準長４０Km）としたので、短距離から長距離まで
距離測定を行うことができる。
【００４９】（第三の実施の形態）第三の実施の形態に
よる距離測定装置では、第一の実施の形態に比べて、パ
ルス幅変調を行うパルス周波数変調器が省略される。レ
ーザダイオードは、３つの周波数の信号の和信号によっ
て振幅変調される。図５は、本発明の第三の実施の形態
による距離測定装置のブロック図である。第一の実施の
形態の図１による構成と同じものは、同一符号を記して
説明を省略する。図５において、距離測定装置の送光部
は、基準信号発生器１０１と、周波数シンセサイザ１０
２と、第１の混合器１０３Ｐと、第１のバンドパスフィ
ルタ１０４Ｐと、第２の混合器１０３Ｓと、第２のバン
ドパスフィルタ１０４Ｓと、レーザ駆動回路１０６と、
レーザダイオード１０７とを有する。
よる距離測定装置では、第一の実施の形態に比べて、パ
ルス幅変調を行うパルス周波数変調器が省略される。レ
ーザダイオードは、３つの周波数の信号の和信号によっ
て振幅変調される。図５は、本発明の第三の実施の形態
による距離測定装置のブロック図である。第一の実施の
形態の図１による構成と同じものは、同一符号を記して
説明を省略する。図５において、距離測定装置の送光部
は、基準信号発生器１０１と、周波数シンセサイザ１０
２と、第１の混合器１０３Ｐと、第１のバンドパスフィ
ルタ１０４Ｐと、第２の混合器１０３Ｓと、第２のバン
ドパスフィルタ１０４Ｓと、レーザ駆動回路１０６と、
レーザダイオード１０７とを有する。
【００５０】レーザ駆動回路１０６は、第２のバンドパ
スフィルタ１０４Ｓから出力される和信号１０４ａの振
幅変化に応じて駆動電流を発生し、レーザダイオード１
０７の発光レベルを変化させる。距離測定装置の光学部
の構成、および距離測定装置の受光部の構成は、それぞ
れ第一の実施の形態の図１による構成と同じである。た
だし、ＤＳＰ１５７Ｂは復調処理を省略してフーリエ変
換のみを行い、ＣＰＵ１５８Ｃは、図２のフローチャー
トのステップＳ１７において以下に説明する処理を行
う。この場合のメモリ１５６には、振幅変調された和信
号の波形データが記憶される。
スフィルタ１０４Ｓから出力される和信号１０４ａの振
幅変化に応じて駆動電流を発生し、レーザダイオード１
０７の発光レベルを変化させる。距離測定装置の光学部
の構成、および距離測定装置の受光部の構成は、それぞ
れ第一の実施の形態の図１による構成と同じである。た
だし、ＤＳＰ１５７Ｂは復調処理を省略してフーリエ変
換のみを行い、ＣＰＵ１５８Ｃは、図２のフローチャー
トのステップＳ１７において以下に説明する処理を行
う。この場合のメモリ１５６には、振幅変調された和信
号の波形データが記憶される。
【００５１】ステップＳ１７において、ＣＰＵ１５８Ｃ
は、光路切替え装置２０８が外部測距光路ＬEXT側に切
替えられているときの波形データ、および光路切替え装
置２０８が内部参照光路ＬINT側に切替えられていると
きの波形データのそれぞれに対して、ＤＳＰ１５７Ｂに
よるフーリエ変換処理が終了したか否かを判定する。Ｃ
ＰＵ１５８Ｃは、ＤＳＰ１５７Ｂから処理終了を示す信
号が送られるとステップＳ１７を肯定判定してステップ
Ｓ１８へ進み、ＤＳＰ１５７Ｂから処理終了の信号が送
られない場合はステップＳ１７を否定判定して処理完了
を示す信号を待つ。
は、光路切替え装置２０８が外部測距光路ＬEXT側に切
替えられているときの波形データ、および光路切替え装
置２０８が内部参照光路ＬINT側に切替えられていると
きの波形データのそれぞれに対して、ＤＳＰ１５７Ｂに
よるフーリエ変換処理が終了したか否かを判定する。Ｃ
ＰＵ１５８Ｃは、ＤＳＰ１５７Ｂから処理終了を示す信
号が送られるとステップＳ１７を肯定判定してステップ
Ｓ１８へ進み、ＤＳＰ１５７Ｂから処理終了の信号が送
られない場合はステップＳ１７を否定判定して処理完了
を示す信号を待つ。
【００５２】なお、ＣＰＵ１５８Ｃがレーザダイオード
１０７の発光開始を指示する制御信号をレーザ駆動回路
１０６に出力した後、レーザダイオード１０７の発光停
止を指示する制御信号をレーザ駆動回路１０６に出力す
るまでの時間、すなわち、レーザダイオード１０７を発
光させる時間は、少なくともＤＳＰ１５７Ｂによるフー
リエ変換処理に必要な振幅波形のデータが、メモリ１５
６に格納されるまでの時間とする。
１０７の発光開始を指示する制御信号をレーザ駆動回路
１０６に出力した後、レーザダイオード１０７の発光停
止を指示する制御信号をレーザ駆動回路１０６に出力す
るまでの時間、すなわち、レーザダイオード１０７を発
光させる時間は、少なくともＤＳＰ１５７Ｂによるフー
リエ変換処理に必要な振幅波形のデータが、メモリ１５
６に格納されるまでの時間とする。
【００５３】以上説明した第三の実施の形態によれば、
次の作用効果が得られる。 （１）３つの異なる周波数の信号、すなわち、１５MHz
（基準長１０m）の信号１０２ａ、３７５KHz（基準長４
００m）の信号１０２ｂ、および３．７５KHz（基準長４
０Km）の信号１０２ｃを用いてレーザダイオード１０７
を変調するようにしたから、短距離から長距離まで距離
測定を行うことができる。 （２）上記（１）の３つの異なる周波数の信号１０２
ａ、１０２ｂおよび１０２ｃを混合し、混合した和信号
を用いてレーザダイオード１０７を変調するようにし
た。和信号による受光信号は、ＤＳＰ１５７Ｂでフーリ
エ変換を行って各周波数ごとの振幅スペクトルおよび位
相スペクトルに分解する。これにより、３つの周波数の
信号１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃを１つずつ選択
してレーザダイオード１０７を変調する場合に比べて、
距離測定に要する時間を短縮することができる。
次の作用効果が得られる。 （１）３つの異なる周波数の信号、すなわち、１５MHz
（基準長１０m）の信号１０２ａ、３７５KHz（基準長４
００m）の信号１０２ｂ、および３．７５KHz（基準長４
０Km）の信号１０２ｃを用いてレーザダイオード１０７
を変調するようにしたから、短距離から長距離まで距離
測定を行うことができる。 （２）上記（１）の３つの異なる周波数の信号１０２
ａ、１０２ｂおよび１０２ｃを混合し、混合した和信号
を用いてレーザダイオード１０７を変調するようにし
た。和信号による受光信号は、ＤＳＰ１５７Ｂでフーリ
エ変換を行って各周波数ごとの振幅スペクトルおよび位
相スペクトルに分解する。これにより、３つの周波数の
信号１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃを１つずつ選択
してレーザダイオード１０７を変調する場合に比べて、
距離測定に要する時間を短縮することができる。
【００５４】周波数シンセサイザ１０２から出力される
信号１０２ａ、信号１０２ｂおよび信号１０２ｃの位相
については、周波数シンセサイザ１０２の出力側で位相
を揃えておく（位相関係を既知にしておく）代わりに、
レーザダイオード１０７から投光される前の段階（すな
わち、混合器１０３Ｐ、１０３Ｓからレーザ駆動回路１
０６までの経路のいずれか）で位相関係を既知にしてお
いてもよい。
信号１０２ａ、信号１０２ｂおよび信号１０２ｃの位相
については、周波数シンセサイザ１０２の出力側で位相
を揃えておく（位相関係を既知にしておく）代わりに、
レーザダイオード１０７から投光される前の段階（すな
わち、混合器１０３Ｐ、１０３Ｓからレーザ駆動回路１
０６までの経路のいずれか）で位相関係を既知にしてお
いてもよい。
【００５５】以上説明した距離測定装置では、パルス列
光をキューブリフレクタなどに向けて送出し、当該キュ
ーブリフレクタなどで反射される反射光を受光するよう
にしたが、キューブリフレクタを必要としないタイプの
距離測定装置にも本発明を適用できる。この場合には、
測定対象に向けてパルス列光を送出し、当該測定対象の
表面で散乱される散乱光を受光する。一般に、散乱光の
レベルは反射光のレベルに比べて低いが、増幅器１５３
の増幅利得を高くすればよい。
光をキューブリフレクタなどに向けて送出し、当該キュ
ーブリフレクタなどで反射される反射光を受光するよう
にしたが、キューブリフレクタを必要としないタイプの
距離測定装置にも本発明を適用できる。この場合には、
測定対象に向けてパルス列光を送出し、当該測定対象の
表面で散乱される散乱光を受光する。一般に、散乱光の
レベルは反射光のレベルに比べて低いが、増幅器１５３
の増幅利得を高くすればよい。
【００５６】本発明による距離測定装置は、レンジファ
インダーと呼ばれる測距装置、トータルステーションと
呼ばれる測距測角装置などに適用される。
インダーと呼ばれる測距装置、トータルステーションと
呼ばれる測距測角装置などに適用される。
【００５７】特許請求の範囲における各構成要素と、発
明の実施の形態における各構成要素との対応について説
明する。光源は、レーザダイオード１０７を例にあげて
説明したが、ＬＥＤによって構成してもよい。信号発生
部１０２は、たとえば、周波数シンセサイザ１０２によ
って構成される。混合部は、たとえば、混合器１０３
Ｐ、１０３Ｓによって構成される。変調部は、たとえ
ば、パルス周波数変調器１０５によって構成される。パ
ルス列信号への変調は、たとえば、パルス幅変調によっ
て行われる。光変調部は、たとえば、レーザ駆動回路１
０６によって構成される。送光光学系は、たとえば、リ
レーレンズ系２０１Ａ、 送光光ファイバ２０２、レン
ズ２０３Ａ、反射ミラー２０４Ａ、プリズム２０５、お
よび対物レンズ２０６によって構成される。受光光学系
は、たとえば、リレーレンズ系２０１Ｂ、 レンズ２０
３Ｂ、反射ミラー２０４Ｂ、プリズム２０５、対物レン
ズ２０６、および受光光ファイバ２０９によって構成さ
れる。光電変換部は、たとえば、受光素子１５１によっ
て構成される。復調部および位相情報抽出部は、たとえ
ば、ＤＳＰ１５７によって構成される。演算部は、たと
えば、ＣＰＵ１５８（１５８Ｂ,１５８Ｃ）によって構
成される。光源駆動回路は、たとえば、レーザ駆動回路
１０６によって構成される。弁別部および位相情報抽出
部は、たとえば、ＤＳＰ１５７Ｂによって構成される。
外部光路は、たとえば、外部測距光路ＬEX Tが対応す
る。内部光路は、たとえば、内部参照光路ＬINTが対応
する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、
各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
明の実施の形態における各構成要素との対応について説
明する。光源は、レーザダイオード１０７を例にあげて
説明したが、ＬＥＤによって構成してもよい。信号発生
部１０２は、たとえば、周波数シンセサイザ１０２によ
って構成される。混合部は、たとえば、混合器１０３
Ｐ、１０３Ｓによって構成される。変調部は、たとえ
ば、パルス周波数変調器１０５によって構成される。パ
ルス列信号への変調は、たとえば、パルス幅変調によっ
て行われる。光変調部は、たとえば、レーザ駆動回路１
０６によって構成される。送光光学系は、たとえば、リ
レーレンズ系２０１Ａ、 送光光ファイバ２０２、レン
ズ２０３Ａ、反射ミラー２０４Ａ、プリズム２０５、お
よび対物レンズ２０６によって構成される。受光光学系
は、たとえば、リレーレンズ系２０１Ｂ、 レンズ２０
３Ｂ、反射ミラー２０４Ｂ、プリズム２０５、対物レン
ズ２０６、および受光光ファイバ２０９によって構成さ
れる。光電変換部は、たとえば、受光素子１５１によっ
て構成される。復調部および位相情報抽出部は、たとえ
ば、ＤＳＰ１５７によって構成される。演算部は、たと
えば、ＣＰＵ１５８（１５８Ｂ,１５８Ｃ）によって構
成される。光源駆動回路は、たとえば、レーザ駆動回路
１０６によって構成される。弁別部および位相情報抽出
部は、たとえば、ＤＳＰ１５７Ｂによって構成される。
外部光路は、たとえば、外部測距光路ＬEX Tが対応す
る。内部光路は、たとえば、内部参照光路ＬINTが対応
する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、
各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【００５８】
【発明の効果】（１）請求項１、請求項５に記載の発明
による距離測定装置では、精度よく距離測定を行うこと
ができる。 （２）請求項１、請求項７に記載の発明による距離測定
装置では、短時間で距離測定を行うことができる。
による距離測定装置では、精度よく距離測定を行うこと
ができる。 （２）請求項１、請求項７に記載の発明による距離測定
装置では、短時間で距離測定を行うことができる。
【図１】本発明の第一の実施の形態による距離測定装置
のブロック図である。
のブロック図である。
【図２】第一の実施の形態においてＣＰＵで行われる距
離測定プログラムの処理の流れを説明するフローチャー
トである。
離測定プログラムの処理の流れを説明するフローチャー
トである。
【図３】本発明の第二の実施の形態による距離測定装置
のブロック図である。
のブロック図である。
【図４】第二の実施の形態においてＣＰＵで行われる距
離測定プログラムの処理の流れを説明するフローチャー
トである。
離測定プログラムの処理の流れを説明するフローチャー
トである。
【図５】本発明の第三の実施の形態による距離測定装置
のブロック図である。
のブロック図である。
１０１…基準信号発生器、 １０２…周波数
シンセサイザ、１０３Ｐ,１０３Ｓ…混合器、１０４Ｐ,
１０４Ｓ,１２２〜１２４…バンドパスフィルタ、１０
５…パルス周波数変調器、 １０６…レーザ駆動
回路、１０７…レーザダイオード、 １５１…
受光素子、１５２…Ｉ−Ｖ変換器、 １５
３…増幅器、１５４…Ａ／Ｄ変換器、 １
５６,１５９…メモリ、１５７,１５７Ｂ…ＤＳＰ、１５
８,１５８Ｂ,１５８Ｃ…ＣＰＵ、２０１Ａ,２０１Ｂ…
リレーレンズ系、 ２０２…送光光ファイバ、２０３Ａ,
２０３Ｂ…レンズ、 ２０４Ａ,２０４Ｂ…反射
ミラー、２０５…プリズム、 ２０６
…対物レンズ、２０７Ａ、２０７Ｂ…ハーフミラー、
２０８…光路切替え装置、２０９…受光光ファイバ、
ＬEXT…外部測距光路、ＬINT…内部参照光路
シンセサイザ、１０３Ｐ,１０３Ｓ…混合器、１０４Ｐ,
１０４Ｓ,１２２〜１２４…バンドパスフィルタ、１０
５…パルス周波数変調器、 １０６…レーザ駆動
回路、１０７…レーザダイオード、 １５１…
受光素子、１５２…Ｉ−Ｖ変換器、 １５
３…増幅器、１５４…Ａ／Ｄ変換器、 １
５６,１５９…メモリ、１５７,１５７Ｂ…ＤＳＰ、１５
８,１５８Ｂ,１５８Ｃ…ＣＰＵ、２０１Ａ,２０１Ｂ…
リレーレンズ系、 ２０２…送光光ファイバ、２０３Ａ,
２０３Ｂ…レンズ、 ２０４Ａ,２０４Ｂ…反射
ミラー、２０５…プリズム、 ２０６
…対物レンズ、２０７Ａ、２０７Ｂ…ハーフミラー、
２０８…光路切替え装置、２０９…受光光ファイバ、
ＬEXT…外部測距光路、ＬINT…内部参照光路
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(72)発明者 藤井 賢治
東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株
式会社ニコン内
Ｆターム(参考） 5J084 AA05 AB20 BA03 BB11 BB20
BB21 BB24 BB31 CA03 CA05
CA24 CA27 CA42 CA49 CA52
CA77 DA01 EA01 EA12
Claims (8)
- 【請求項１】光源と、 複数の周波数の信号を発生する信号発生部と、 前記信号発生部による複数の周波数の信号を混合する混
合部と、 前記混合部による混合信号を当該信号の振幅に応じてパ
ルス列信号に変調する変調部と、 前記パルス列信号で前記光源の光をパルス列光に変調す
る光変調部と、 前記パルス列光を測定対象に向けて送光する送光光学系
と、 前記測定対象からのパルス列反射光を受光する受光光学
系と、 前記受光光学系による受光パルス列光を光電変換する光
電変換部と、 前記光電変換部により変換されたパルス列信号を前記複
数の周波数を混合した振幅信号に復調する復調部と、 前記復調部により復調された振幅信号から前記複数の周
波数に対応する複数の位相情報をそれぞれ抽出する位相
情報抽出部と、 前記位相情報抽出部により抽出された複数の位相情報を
用いて前記測定対象までの距離を演算する演算部とを備
えることを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の距離測定装置において、 前記光変調部は、前記変調部によるパルス列信号に同期
して前記光源を直接変調する光源駆動回路を含むことを
特徴とする距離測定装置。 - 【請求項３】請求項１に記載の距離測定装置において、 前記光源は、ＣＷ発光し、 前記光変調部は、前記変調部によるパルス列信号に同期
して前記ＣＷ光を変調する外部変調器を含むことを特徴
とする距離測定装置。 - 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の距離測定
装置において、 前記光電変換部による変換信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ
変換部をさらに備え、 前記復調部は、前記Ａ／Ｄ変換部により変換されたディ
ジタル信号を前記複数の周波数を混合した振幅信号に復
調することを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項５】光源と、 所定の周波数の信号を発生する信号発生部と、 前記信号発生部から発生される信号を当該信号の振幅に
応じてパルス列信号に変調する変調部と、 前記パルス列信号で前記光源の光をパルス列光に変調す
る光変調部と、 前記パルス列光を測定対象に向けて送光する送光光学系
と、 前記測定対象からのパルス列反射光を受光する受光光学
系と、 前記受光光学系による受光パルス列光を光電変換する光
電変換部と、 前記光電変換部により変換されたパルス列信号を前記周
波数の振幅信号に復調する復調部と、 前記復調部により復調された振幅信号から位相情報を抽
出する位相情報抽出部と、 前記位相情報抽出部により抽出された位相情報を用いて
前記測定対象までの距離を演算する演算部とを備えるこ
とを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項６】請求項５に記載の距離測定装置において、 前記光電変換部による変換信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ
変換部をさらに備え、 前記復調部は、前記Ａ／Ｄ変換部により変換されたディ
ジタル信号を前記周波数の振幅信号に復調することを特
徴とする距離測定装置。 - 【請求項７】光源と、 複数の周波数の信号を発生する信号発生部と、 前記信号発生部による複数の周波数の信号を混合する混
合部と、 前記混合部による混合信号で前記光源の光を変調する光
変調部と、 前記光変調部による変調光を測定対象に向けて送光する
送光光学系と、 前記測定対象からの反射光を受光する受光光学系と、 前記受光光学系による受光光を光電変換する光電変換部
と、 前記光電変換部による変換信号を前記複数の周波数ごと
の信号に弁別する弁別部と、 前記弁別部により弁別された複数の信号からそれぞれ位
相情報を抽出する位相情報抽出部と、 前記位相情報抽出部により抽出される複数の位相情報を
用いて前記測定対象までの距離を演算する演算部とを備
えることを特徴とする距離測定装置。 - 【請求項８】請求項１〜請求項７のいずれかに記載の距
離測定装置において、 前記光変調部による変調光を前記測定対象を介して前記
送光光学系から前記受光光学系に導く測定用の外部光路
と、 前記光変調部による変調光を前記測定対象を介さずに前
記送光光学系から前記受光光学系に導く補正用の内部光
路とをさらに備え、 前記演算部は、前記外部光路による距離演算値を前記内
部光路による距離演算値を用いて補正することを特徴と
する距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001345022A JP2003149341A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001345022A JP2003149341A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 距離測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003149341A true JP2003149341A (ja) | 2003-05-21 |
Family
ID=19158441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001345022A Pending JP2003149341A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003149341A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006118930A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Sokkia Co Ltd | 光波距離計 |
| JP2009506306A (ja) * | 2005-08-24 | 2009-02-12 | ライカ ジオシステムズ アクチェンゲゼルシャフト | 位相測定原理による距離測定のための複数を目標とする方法 |
| WO2010084700A1 (ja) * | 2009-01-22 | 2010-07-29 | 株式会社トプコン | 光波距離測定方法及び光波距離測定装置 |
| CN104035087A (zh) * | 2014-06-14 | 2014-09-10 | 哈尔滨工业大学 | 基于高精度同步多测尺的半导体激光测距装置与方法 |
| JP2017173170A (ja) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 株式会社トプコン | 距離測定装置および距離測定方法 |
| JP2017173173A (ja) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 株式会社トプコン | 距離測定装置およびその校正方法 |
| CN115231407A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-10-25 | 日立楼宇技术（广州）有限公司 | 一种电梯的位移检测方法、装置、设备及存储介质 |
-
2001
- 2001-11-09 JP JP2001345022A patent/JP2003149341A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006118930A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Sokkia Co Ltd | 光波距離計 |
| JP2009506306A (ja) * | 2005-08-24 | 2009-02-12 | ライカ ジオシステムズ アクチェンゲゼルシャフト | 位相測定原理による距離測定のための複数を目標とする方法 |
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| US8781780B2 (en) | 2009-01-22 | 2014-07-15 | Kabushiki Kaisha Topcon | Electro-optical distance measuring method and electro-optical distance measuring device |
| CN104035087A (zh) * | 2014-06-14 | 2014-09-10 | 哈尔滨工业大学 | 基于高精度同步多测尺的半导体激光测距装置与方法 |
| CN104035087B (zh) * | 2014-06-14 | 2017-01-18 | 哈尔滨工业大学 | 基于高精度同步多测尺的半导体激光测距装置与方法 |
| JP2017173170A (ja) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 株式会社トプコン | 距離測定装置および距離測定方法 |
| JP2017173173A (ja) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 株式会社トプコン | 距離測定装置およびその校正方法 |
| CN115231407A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-10-25 | 日立楼宇技术（广州）有限公司 | 一种电梯的位移检测方法、装置、设备及存储介质 |
| CN115231407B (zh) * | 2022-07-15 | 2023-09-15 | 日立楼宇技术（广州）有限公司 | 一种电梯的位移检测方法、装置、设备及存储介质 |
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Legal Events
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