JP2003167053A - 光波距離計 - Google Patents
光波距離計Info
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- JP2003167053A JP2003167053A JP2001368424A JP2001368424A JP2003167053A JP 2003167053 A JP2003167053 A JP 2003167053A JP 2001368424 A JP2001368424 A JP 2001368424A JP 2001368424 A JP2001368424 A JP 2001368424A JP 2003167053 A JP2003167053 A JP 2003167053A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】カウンタの測定周波数を高周波化しても省電力
化を図ること。 【解決手段】 発光素子９から測点に向けて出射された
測距光が測点に置かれた反射鏡で反射して得られた測距
光による測距信号を混合器１０でＩＦ信号に変換し、こ
のＩＦ信号と参照信号との位相差から測点における距離
を求めるに際して、参照信号の立上りから低速クロック
が立ち上がるまでの期間Ｔ１とＩＦ信号の立上りから低
速クロックが立ち上がるまでの期間Ｔ２だけ高速クロッ
クを選択し、参照信号の立上りからＩＦ信号が立ち上が
るまでの期間Ｔ３において低速クロックを選択し、クロ
ック選択回路１２の選択による高速クロックを高速カウ
ンタ１８で計測し、低速クロックを低速カウンタ２０で
計測し、期間Ｔ１と期間Ｔ２における計測値との差に、
低速カウンタ２０の計測値を加え、期間Ｔ３を参照信号
とＩＦ信号との位相差として求め、この位相差を基に測
点までの距離を求めることで、高速カウンタ１８は期間
Ｔ１、Ｔ２のみだけ高速クロックを計測すればよいこと
になる。
化を図ること。 【解決手段】 発光素子９から測点に向けて出射された
測距光が測点に置かれた反射鏡で反射して得られた測距
光による測距信号を混合器１０でＩＦ信号に変換し、こ
のＩＦ信号と参照信号との位相差から測点における距離
を求めるに際して、参照信号の立上りから低速クロック
が立ち上がるまでの期間Ｔ１とＩＦ信号の立上りから低
速クロックが立ち上がるまでの期間Ｔ２だけ高速クロッ
クを選択し、参照信号の立上りからＩＦ信号が立ち上が
るまでの期間Ｔ３において低速クロックを選択し、クロ
ック選択回路１２の選択による高速クロックを高速カウ
ンタ１８で計測し、低速クロックを低速カウンタ２０で
計測し、期間Ｔ１と期間Ｔ２における計測値との差に、
低速カウンタ２０の計測値を加え、期間Ｔ３を参照信号
とＩＦ信号との位相差として求め、この位相差を基に測
点までの距離を求めることで、高速カウンタ１８は期間
Ｔ１、Ｔ２のみだけ高速クロックを計測すればよいこと
になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測距光と参照光と
の位相差を基に測点までの距離を求める光波距離計に関
する。
の位相差を基に測点までの距離を求める光波距離計に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、位相差方式の光波距離計において
は、光を数種類、例えば、３０ＭＨｚ、３００ｋＨｚ、
１２ｋＨｚの３種類の変調信号を用いて変調し、変調さ
れた光を、測点に置かれた反射鏡に向けて順次出射し、
反射鏡で反射された反射光を受光素子で受光し、受光し
た信号を電気信号に変換し、電気信号に変換された信号
を混合器（ミキサー）で中間周波数の測距信号（ＩＦ信
号）に変換し、このＩＦ信号と参照信号（ＲＥＦ信号）
との位相差をカウンタ、例えば５０ＭＨｚのカウンタを
用いて計測し、カウンタによって計測された時間を基に
測点までの距離を求めることが行われている。
は、光を数種類、例えば、３０ＭＨｚ、３００ｋＨｚ、
１２ｋＨｚの３種類の変調信号を用いて変調し、変調さ
れた光を、測点に置かれた反射鏡に向けて順次出射し、
反射鏡で反射された反射光を受光素子で受光し、受光し
た信号を電気信号に変換し、電気信号に変換された信号
を混合器（ミキサー）で中間周波数の測距信号（ＩＦ信
号）に変換し、このＩＦ信号と参照信号（ＲＥＦ信号）
との位相差をカウンタ、例えば５０ＭＨｚのカウンタを
用いて計測し、カウンタによって計測された時間を基に
測点までの距離を求めることが行われている。
【０００３】この場合、変調信号として３０ＭＨｚを用
いたときには精測定として、２５，０００回位相差の計
測が行われ、変調信号として３００ｋＨｚの信号が用い
られたときには、中間測定として５，０００回位相差の
計測が行われ、変調信号として１２ｋＨｚが用いられた
ときには、粗測定として２，５００回位相差の計測が行
われるようになっている。実際には、キャリブレーショ
ン測定があるので、各測定とも約２倍行われることにな
る。
いたときには精測定として、２５，０００回位相差の計
測が行われ、変調信号として３００ｋＨｚの信号が用い
られたときには、中間測定として５，０００回位相差の
計測が行われ、変調信号として１２ｋＨｚが用いられた
ときには、粗測定として２，５００回位相差の計測が行
われるようになっている。実際には、キャリブレーショ
ン測定があるので、各測定とも約２倍行われることにな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】位相差方式による光波
距離計を用いて測点まで距離を求めるに際して、近年、
高精度化および測定時間の高速化が求められている。こ
のような要求に対処するためには、電気回路の安定性や
光学的なフィルタ以外に、精測定の高周波化を図るとと
もに、繰返し数を増加して高精度化を図る必要がある。
また測定時間を高速化するには、ＩＦ信号を高周波化し
たり、カウンタの測定周波数を高周波化したりすること
が必要となる。
距離計を用いて測点まで距離を求めるに際して、近年、
高精度化および測定時間の高速化が求められている。こ
のような要求に対処するためには、電気回路の安定性や
光学的なフィルタ以外に、精測定の高周波化を図るとと
もに、繰返し数を増加して高精度化を図る必要がある。
また測定時間を高速化するには、ＩＦ信号を高周波化し
たり、カウンタの測定周波数を高周波化したりすること
が必要となる。
【０００５】しかし、高精度化および測定時間の高速化
を図るためには、電気回路の電力が増加し、省電力化を
図ることが困難になる。すなわち、ＲＥＦ信号とＩＦ信
号との位相差を高速クロックによるカウンタで計測する
場合、ＲＥＦ信号の立上りからＩＦ信号の立上りまでの
時間をカウンタで計測しているため、カウンタの測定周
波数を高くするほど多くの電力が必要となり、省電力化
が困難となる。
を図るためには、電気回路の電力が増加し、省電力化を
図ることが困難になる。すなわち、ＲＥＦ信号とＩＦ信
号との位相差を高速クロックによるカウンタで計測する
場合、ＲＥＦ信号の立上りからＩＦ信号の立上りまでの
時間をカウンタで計測しているため、カウンタの測定周
波数を高くするほど多くの電力が必要となり、省電力化
が困難となる。
【０００６】本発明の課題は、カウンタの測定周波数を
高周波化しても省電力化を図ることができる測量機を提
供することにある。
高周波化しても省電力化を図ることができる測量機を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１に係る光波距離計では、測点に向けて測距
光を発光する発光素子と、測点に置かれた反射鏡で反射
した測距光による測距信号を中間周波数の測距信号に変
換する混合器と、前記中間周波数の測距信号に対応した
参照信号を発生する参照信号発生器と、高速クロックを
発生する高速クロック発生器と、前記高速クロックを分
周して低速クロックを発生する低速クロック発生器と、
前記参照信号の立ち上がりからそのあと前記低速クロッ
クが立ちあがるまでの第１の期間と前記中間周波数の測
距信号の立ち上がりからそのあと前記低速クロックが立
ち上がるまでの第２の期間だけ前記高速クロックを選択
するとともに、前記参照信号の立ち上がりからそのあと
前記中間周波数の測距信号が立ち上がるまでの第３の期
間において前記低速クロックを選択するクロック選択回
路と、前記クロック選択回路の選択による高速クロック
を計数する高速カウンタと、前記クロック選択回路の選
択による低速クロックを計数する低速カウンタと、前記
各カウンタの計数値にしたがって前記中間周波数の測距
信号と前記参照信号との位相差を算出し、この算出値を
基に測点までの距離を演算する演算器とを備え、前記演
算器が、前記高速カウンタの第１の期間における計数値
と第２の期間における計数値との差に前記低速カウンタ
の第３の期間における計数値を加えて前記中間周波数の
測距信号と前記参照信号との位相差を算出するように構
成したものである。
に、請求項１に係る光波距離計では、測点に向けて測距
光を発光する発光素子と、測点に置かれた反射鏡で反射
した測距光による測距信号を中間周波数の測距信号に変
換する混合器と、前記中間周波数の測距信号に対応した
参照信号を発生する参照信号発生器と、高速クロックを
発生する高速クロック発生器と、前記高速クロックを分
周して低速クロックを発生する低速クロック発生器と、
前記参照信号の立ち上がりからそのあと前記低速クロッ
クが立ちあがるまでの第１の期間と前記中間周波数の測
距信号の立ち上がりからそのあと前記低速クロックが立
ち上がるまでの第２の期間だけ前記高速クロックを選択
するとともに、前記参照信号の立ち上がりからそのあと
前記中間周波数の測距信号が立ち上がるまでの第３の期
間において前記低速クロックを選択するクロック選択回
路と、前記クロック選択回路の選択による高速クロック
を計数する高速カウンタと、前記クロック選択回路の選
択による低速クロックを計数する低速カウンタと、前記
各カウンタの計数値にしたがって前記中間周波数の測距
信号と前記参照信号との位相差を算出し、この算出値を
基に測点までの距離を演算する演算器とを備え、前記演
算器が、前記高速カウンタの第１の期間における計数値
と第２の期間における計数値との差に前記低速カウンタ
の第３の期間における計数値を加えて前記中間周波数の
測距信号と前記参照信号との位相差を算出するように構
成したものである。
【０００８】前記した手段によれば、高速カウンタの第
１の期間における計数値と第２の期間における計数値と
の差に低速カウンタの第３の期間における計数値を加え
ることで、中間周波数の測距信号と参照信号との位相差
を算出することができるため、カウンタの測定周波数を
高周波化しても、高速カウンタは第１の期間と第２の期
間だけ高速クロックを計数するだけで済み、カウンタの
測定周波数を高周波化しても消費電力が増加するのを抑
制することができ、省電力化を図ることができる。
１の期間における計数値と第２の期間における計数値と
の差に低速カウンタの第３の期間における計数値を加え
ることで、中間周波数の測距信号と参照信号との位相差
を算出することができるため、カウンタの測定周波数を
高周波化しても、高速カウンタは第１の期間と第２の期
間だけ高速クロックを計数するだけで済み、カウンタの
測定周波数を高周波化しても消費電力が増加するのを抑
制することができ、省電力化を図ることができる。
【０００９】また、請求項２に係る光波距離計では、測
点に向けて測距光を発光する発光素子と、測点に置かれ
た反射鏡で反射した測距光による測距信号を中間周波数
の測距信号に変換する混合器と、前記中間周波数の測距
信号に対応した参照信号を発生する参照信号発生器と、
高速クロックを発生する高速クロック発生器と、前記参
照信号に同期して低速クロックを発生する低速クロック
発生器と、前記参照信号の立ち上がりからそのあと前記
中間周波数の測距信号が立ち上がるまでの第１の期間に
おいて前記低速クロックを選択するとともに、前記中間
周波数の測距信号の立ち上がりからそのあと前記低速ク
ロックが立ち上がるまでの第２の期間だけ前記高速クロ
ックを選択するクロック選択回路と、前記クロック選択
回路の選択による高速クロックを計数する高速カウンタ
と、前記クロック選択回路の選択による低速クロックを
計数する低速カウンタと、前記低速カウンタの第１の期
間における計数値と前記高速カウンタの第２の期間にお
ける計数値との差にしたがって前記中間周波数の測距信
号と前記参照信号との位相差を算出し、この算出値を基
に測点までの距離を演算する演算器とを備えるように構
成したものである。
点に向けて測距光を発光する発光素子と、測点に置かれ
た反射鏡で反射した測距光による測距信号を中間周波数
の測距信号に変換する混合器と、前記中間周波数の測距
信号に対応した参照信号を発生する参照信号発生器と、
高速クロックを発生する高速クロック発生器と、前記参
照信号に同期して低速クロックを発生する低速クロック
発生器と、前記参照信号の立ち上がりからそのあと前記
中間周波数の測距信号が立ち上がるまでの第１の期間に
おいて前記低速クロックを選択するとともに、前記中間
周波数の測距信号の立ち上がりからそのあと前記低速ク
ロックが立ち上がるまでの第２の期間だけ前記高速クロ
ックを選択するクロック選択回路と、前記クロック選択
回路の選択による高速クロックを計数する高速カウンタ
と、前記クロック選択回路の選択による低速クロックを
計数する低速カウンタと、前記低速カウンタの第１の期
間における計数値と前記高速カウンタの第２の期間にお
ける計数値との差にしたがって前記中間周波数の測距信
号と前記参照信号との位相差を算出し、この算出値を基
に測点までの距離を演算する演算器とを備えるように構
成したものである。
【００１０】前記した手段によれば、低速カウンタの第
１の期間における計数値と高速カウンタの第２の期間に
おける計数値との差にしたがって中間周波数の測距信号
と参照信号との位相差を算出するようにしているため、
カウンタの測定周波数を高速化しても、高速カウンタは
第２の期間だけ高速クロックを計数するだけで済み、カ
ウンタの測定周波数を高速化しても、消費電力が増加す
るのを抑制することができ、省電力化が可能になる。
１の期間における計数値と高速カウンタの第２の期間に
おける計数値との差にしたがって中間周波数の測距信号
と参照信号との位相差を算出するようにしているため、
カウンタの測定周波数を高速化しても、高速カウンタは
第２の期間だけ高速クロックを計数するだけで済み、カ
ウンタの測定周波数を高速化しても、消費電力が増加す
るのを抑制することができ、省電力化が可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を実施例
に基づいて説明する。図１は本発明の第一の実施例の光
波距離計のブロック構成図である。図１において、位相
差方式の光波距離計は、発光素子８、受光素子９、混合
器（ミキサ）１０、信号発生器１１Ａ、クロック選択回
路１２、基準信号発生器１３Ａ、分周器１３Ｂ，高速ク
ロック発生器１４、低速クロック発生器１６、高速カウ
ンタ１８、低速カウンタ２０、演算器２２を備えて構成
されている。
に基づいて説明する。図１は本発明の第一の実施例の光
波距離計のブロック構成図である。図１において、位相
差方式の光波距離計は、発光素子８、受光素子９、混合
器（ミキサ）１０、信号発生器１１Ａ、クロック選択回
路１２、基準信号発生器１３Ａ、分周器１３Ｂ，高速ク
ロック発生器１４、低速クロック発生器１６、高速カウ
ンタ１８、低速カウンタ２０、演算器２２を備えて構成
されている。
【００１２】混合器１０には、測距信号として、例え
ば、３０ＭＨｚの電気信号が入力されている。すなわ
ち、発光素子８から測点に向けて測距光として、例え
ば、３０ＭＨｚ、３００ｋＨｚ、１２ｋＨｚのうちいず
れかの変調信号に変調された光信号が測点に向けて照射
されると、この光信号は、測点に置かれた反射鏡（図示
せず）で反射したあと受光素子９で受光され、測距信号
として電気信号に変換されたあと混合器１０に入力され
るようになっている。この混合器１０に例えば測距信号
として３０ＭＨｚの信号が入力されたときには、測距信
号の周波数（３０ＭＨｚに対応するように信号発生器１
１Ａを介して分周された（３０ＭＨｚ＋１０ｋＨｚ）の
信号が混合器１０に入力され、測距信号と前記信号発生
器１１Ａからの信号とが混合器１０で混合されると、１
０ｋＨｚの信号と（６０ＭＨｚ＋１０ｋＨｚ）の信号が
出力される。このうち（６０ＭＨｚ＋１０ｋＨｚ）の信
号はフィルタで取り除かれ、１０ｋＨｚの信号が中間周
波数の測距信号（ＩＦ信号）に変換されて出力される。
１０ｋＨｚのＩＦ信号はクロック選択回路１２に入力さ
れる。
ば、３０ＭＨｚの電気信号が入力されている。すなわ
ち、発光素子８から測点に向けて測距光として、例え
ば、３０ＭＨｚ、３００ｋＨｚ、１２ｋＨｚのうちいず
れかの変調信号に変調された光信号が測点に向けて照射
されると、この光信号は、測点に置かれた反射鏡（図示
せず）で反射したあと受光素子９で受光され、測距信号
として電気信号に変換されたあと混合器１０に入力され
るようになっている。この混合器１０に例えば測距信号
として３０ＭＨｚの信号が入力されたときには、測距信
号の周波数（３０ＭＨｚに対応するように信号発生器１
１Ａを介して分周された（３０ＭＨｚ＋１０ｋＨｚ）の
信号が混合器１０に入力され、測距信号と前記信号発生
器１１Ａからの信号とが混合器１０で混合されると、１
０ｋＨｚの信号と（６０ＭＨｚ＋１０ｋＨｚ）の信号が
出力される。このうち（６０ＭＨｚ＋１０ｋＨｚ）の信
号はフィルタで取り除かれ、１０ｋＨｚの信号が中間周
波数の測距信号（ＩＦ信号）に変換されて出力される。
１０ｋＨｚのＩＦ信号はクロック選択回路１２に入力さ
れる。
【００１３】このクロック選択回路１２には、基準信号
発生器１３Ａをもとに１０ｋＨｚの参照（ＲＥＦ）信号
を発生する分周器１３Ｂから参照信号が入力されるとと
もに、高速クロック発生器１４から高速クロックとして
９０ＭＨｚの高速クロックが入力され、低速クロック発
生器１６から高速クロックを分周して得られた低速クロ
ックとして、３００ｋＨｚの低速クロックが入力されて
いる。
発生器１３Ａをもとに１０ｋＨｚの参照（ＲＥＦ）信号
を発生する分周器１３Ｂから参照信号が入力されるとと
もに、高速クロック発生器１４から高速クロックとして
９０ＭＨｚの高速クロックが入力され、低速クロック発
生器１６から高速クロックを分周して得られた低速クロ
ックとして、３００ｋＨｚの低速クロックが入力されて
いる。
【００１４】クロック選択回路１２は、図２（ａ）、
（ｂ）に示すように、参照信号とＩＦ信号に応答して、
参照信号とＩＦ信号との位相差、すなわち、図２（ｃ）
に示すように、参照信号の立上りからＩＦ信号の立上り
までの期間を測定するために、参照信号、ＩＦ信号、高
速クロックおよび低速クロックの状態を監視し、時刻ｔ
０で参照信号が立ち上がったときに、参照信号の立上り
からそのあと低速クロックが立ち上がる時刻ｔ１までの
第１の期間Ｔ１と、ＩＦ信号の立上り時刻ｔ２からその
あと低速クロックが立ち上がる時刻ｔ３までの第２の期
間Ｔ２においてそれぞれ高速クロックを選択し、参照信
号の立上り時刻ｔ０からそのあとＩＦ信号が立ち上がる
時刻ｔ２までの第３の期間Ｔ３において低速クロックを
選択し、選択した高速クロックを高速カウンタ１８に出
力し、選択した低速クロックを低速カウンタ２０に出力
するようになっている。高速カウンタ１８は、第１の期
間Ｔ １と第２の期間Ｔ２に出力される高速クロックを計
数し、計数値を演算器２２に出力するようになってい
る。低速カウンタ２０は、第３の期間Ｔ３においてクロ
ック選択回路１２から出力される低速クロックを計数
し、計数値を演算器２２に出力するようになっている。
（ｂ）に示すように、参照信号とＩＦ信号に応答して、
参照信号とＩＦ信号との位相差、すなわち、図２（ｃ）
に示すように、参照信号の立上りからＩＦ信号の立上り
までの期間を測定するために、参照信号、ＩＦ信号、高
速クロックおよび低速クロックの状態を監視し、時刻ｔ
０で参照信号が立ち上がったときに、参照信号の立上り
からそのあと低速クロックが立ち上がる時刻ｔ１までの
第１の期間Ｔ１と、ＩＦ信号の立上り時刻ｔ２からその
あと低速クロックが立ち上がる時刻ｔ３までの第２の期
間Ｔ２においてそれぞれ高速クロックを選択し、参照信
号の立上り時刻ｔ０からそのあとＩＦ信号が立ち上がる
時刻ｔ２までの第３の期間Ｔ３において低速クロックを
選択し、選択した高速クロックを高速カウンタ１８に出
力し、選択した低速クロックを低速カウンタ２０に出力
するようになっている。高速カウンタ１８は、第１の期
間Ｔ １と第２の期間Ｔ２に出力される高速クロックを計
数し、計数値を演算器２２に出力するようになってい
る。低速カウンタ２０は、第３の期間Ｔ３においてクロ
ック選択回路１２から出力される低速クロックを計数
し、計数値を演算器２２に出力するようになっている。
【００１５】演算器２２は、例えば、ＣＰＵで構成され
ており、高速カウンタ１８の計数値と低速カウンタ２０
の計数値を基に参照信号とＩＦ信号との位相差を算出
し、この算出値（時間）を基に測点までの距離を演算す
るように構成されている。この場合、高速カウンタ１８
の第１の期間Ｔ１における計数値と第２の期間Ｔ２にお
ける計数値との差に、低速カウンタ２０の第３の期間Ｔ
３における計数値を加えてＩＦ信号と参照信号との位相
差を算出することとしている。
ており、高速カウンタ１８の計数値と低速カウンタ２０
の計数値を基に参照信号とＩＦ信号との位相差を算出
し、この算出値（時間）を基に測点までの距離を演算す
るように構成されている。この場合、高速カウンタ１８
の第１の期間Ｔ１における計数値と第２の期間Ｔ２にお
ける計数値との差に、低速カウンタ２０の第３の期間Ｔ
３における計数値を加えてＩＦ信号と参照信号との位相
差を算出することとしている。
【００１６】具体的には、参照信号の立上りに応答し
て、期間Ｔ１、Ｔ２において高速カウンタ１８により高
速クロックが計測され、期間Ｔ３において低速カウンタ
２０により低速クロックとして２周期分の低速クロック
が計数され、この計数値が演算器２２に出力される。そ
して演算器２２においては、期間Ｔ１における高速クロ
ックの計数値と期間Ｔ２における高速クロックの計数値
との差に、期間Ｔ３における低速クロックの計数値を加
えることで、図２（ｇ）に示すように、参照信号の立上
りからＩＦ信号の立上りまでの期間を両者の位相差とし
て算出処理が行われることになる。
て、期間Ｔ１、Ｔ２において高速カウンタ１８により高
速クロックが計測され、期間Ｔ３において低速カウンタ
２０により低速クロックとして２周期分の低速クロック
が計数され、この計数値が演算器２２に出力される。そ
して演算器２２においては、期間Ｔ１における高速クロ
ックの計数値と期間Ｔ２における高速クロックの計数値
との差に、期間Ｔ３における低速クロックの計数値を加
えることで、図２（ｇ）に示すように、参照信号の立上
りからＩＦ信号の立上りまでの期間を両者の位相差とし
て算出処理が行われることになる。
【００１７】高精度化および測定時間の高速化を図るた
めに、カウンタの測定周波数を高周波化すると、高周波
化に伴って消費電力も増大するが、本実施例において
は、高速クロックとして９０ＭＨｚの高速クロック１８
を用いているが、高速カウンタ１８では、期間Ｔ１、Ｔ
２だけ高速クロックを計数すればよいため、カウンタの
測定周波数を高周波化しても、消費電力が増大するのを
抑制することができ、省電力化に寄与することができ
る。
めに、カウンタの測定周波数を高周波化すると、高周波
化に伴って消費電力も増大するが、本実施例において
は、高速クロックとして９０ＭＨｚの高速クロック１８
を用いているが、高速カウンタ１８では、期間Ｔ１、Ｔ
２だけ高速クロックを計数すればよいため、カウンタの
測定周波数を高周波化しても、消費電力が増大するのを
抑制することができ、省電力化に寄与することができ
る。
【００１８】以下、具体例について説明する。まず、従
来技術にように、高速カウンタのみを用いて参照信号の
立上りからＩＦ信号の立上りまでの期間を計測するに際
して、カウンタの１ビットを１つのフリップフロップで
製作したと仮定すると、フリップフロップの消費電力Ｐ
は、Ｐ＝ｆ×C×Ｖ２となる。ここで、Ｃ＝５０ｐＦ、
Ｖ＝５Ｖとする。
来技術にように、高速カウンタのみを用いて参照信号の
立上りからＩＦ信号の立上りまでの期間を計測するに際
して、カウンタの１ビットを１つのフリップフロップで
製作したと仮定すると、フリップフロップの消費電力Ｐ
は、Ｐ＝ｆ×C×Ｖ２となる。ここで、Ｃ＝５０ｐＦ、
Ｖ＝５Ｖとする。
【００１９】この場合、例えば１８０度の位相差を測定
するには１，５００カウント（１ｍｍの分解能を得るた
めに９０ＭＨｚで３６０°を３０００内挿した場合）必
要であり、１１ビットが必要となる。このときの消費電
力は以下のようになる。
するには１，５００カウント（１ｍｍの分解能を得るた
めに９０ＭＨｚで３６０°を３０００内挿した場合）必
要であり、１１ビットが必要となる。このときの消費電
力は以下のようになる。
【００２０】
１ビット目：９０ＭＨｚ×５０ｐＦ×２５
２ビット目：４５ＭＨｚ×５０ｐＦ×２５
３ビット目：２２．５ＭＨｚ×５０ｐＦ×２５
……………………
１１ビット目：８ＭＨｚ×５０ｐＦ×２５
測定時間は、参照信号の１周期の半分から１６．７μｓ
となり、１回の消費電力は５．６６μＷｓ（＝マイクロ
ワット秒）となる。
となり、１回の消費電力は５．６６μＷｓ（＝マイクロ
ワット秒）となる。
【００２１】これに対して、本実施例に係る光波距離計
を用いると、９０ＭＨｚの高速クロックをカウントする
のは、最大３００ｋＨｚの１周期分であるから、カウン
ト数は、３００カウントであって９ビットで測定するこ
とができ、低速カウンタによって低速クロックをカウン
トするカウント数は４であって３ビットで測定すること
ができる。
を用いると、９０ＭＨｚの高速クロックをカウントする
のは、最大３００ｋＨｚの１周期分であるから、カウン
ト数は、３００カウントであって９ビットで測定するこ
とができ、低速カウンタによって低速クロックをカウン
トするカウント数は４であって３ビットで測定すること
ができる。
【００２２】そして、高速カウンタ１８による消費電力
は以下のようになる。 １ビット目：９０ＭＨｚ×５０ｐＦ×２５ ２ビット目：４５，ＭＨｚ×５０ｐＦ×２５ …………………………… ９ビット目：１０ＭＨｚ×５０ｐＦ×２５ 測定時間は、３００ｋＨｚの１周期分より３．３３μｓ
となる。
は以下のようになる。 １ビット目：９０ＭＨｚ×５０ｐＦ×２５ ２ビット目：４５，ＭＨｚ×５０ｐＦ×２５ …………………………… ９ビット目：１０ＭＨｚ×５０ｐＦ×２５ 測定時間は、３００ｋＨｚの１周期分より３．３３μｓ
となる。
【００２３】一方、低速カウンタ２０による消費電力は
以下のようになる。 １ビット目：３００ｋＨｚ×５０ｐＦ×２５ ２ビット目：１５０ｋＨｚ×５０ｐＦ×２５ ３ビット目：７５ｋＨｚ×５０ｐＦ×２５ 測定時間は、参照信号の１周期分の半分１６．７μｓか
ら上記の時間を引いた１３．４μｓとなる。よって、１
回の消費電力は１．０７μＷｓとなる。したがって、本
実施例に係る光波距離計を用いれば、位相差１８０°の
ときは、従来の方式に比べて消費電力が約１／５にな
る。
以下のようになる。 １ビット目：３００ｋＨｚ×５０ｐＦ×２５ ２ビット目：１５０ｋＨｚ×５０ｐＦ×２５ ３ビット目：７５ｋＨｚ×５０ｐＦ×２５ 測定時間は、参照信号の１周期分の半分１６．７μｓか
ら上記の時間を引いた１３．４μｓとなる。よって、１
回の消費電力は１．０７μＷｓとなる。したがって、本
実施例に係る光波距離計を用いれば、位相差１８０°の
ときは、従来の方式に比べて消費電力が約１／５にな
る。
【００２４】次に、本発明の第２の実施例を図３にした
がって説明する。
がって説明する。
【００２５】第２の実施例では、図３（ａ）に示すよう
に、参照信号の立上り時刻ｔ０からそのあとＩＦ信号が
立ち上がる時刻ｔ１までの第１の期間Ｔ１を計測するた
めに、低速クロック発生器１６として、参照信号の立上
りに同期して低速クロック３００ｋＨｚの信号を発生す
るものを用い、クロック選択回路１２において第１の期
間Ｔ１における低速クロックを選択し、ＩＦ信号の立上
り時刻ｔ１からそのあと低速クロックが立ち上がる時刻
ｔ２における第２の期間Ｔ２において高速クロックを選
択し、選択した高速クロックを高速カウンタ１８に出力
し、期間Ｔ１において低速クロックを選択して低速カウ
ンタ２０に出力し、高速カウンタ１８の計測値と低速カ
ウンタ２０の計測値との差を演算器２２で求めること
で、期間Ｔ １を参照信号とＩＦ信号との位相差として求
めることとしている。すなわち、期間Ｔ１を計測するに
際して、期間Ｔ１における低速カウンタ２０の計測によ
り、３周期分の低速クロックが計測され、この計測値か
ら期間Ｔ２における高速クロックの計数値が減算され、
Ｔ１＝Ｔ３−Ｔ２が求められることになる。
に、参照信号の立上り時刻ｔ０からそのあとＩＦ信号が
立ち上がる時刻ｔ１までの第１の期間Ｔ１を計測するた
めに、低速クロック発生器１６として、参照信号の立上
りに同期して低速クロック３００ｋＨｚの信号を発生す
るものを用い、クロック選択回路１２において第１の期
間Ｔ１における低速クロックを選択し、ＩＦ信号の立上
り時刻ｔ１からそのあと低速クロックが立ち上がる時刻
ｔ２における第２の期間Ｔ２において高速クロックを選
択し、選択した高速クロックを高速カウンタ１８に出力
し、期間Ｔ１において低速クロックを選択して低速カウ
ンタ２０に出力し、高速カウンタ１８の計測値と低速カ
ウンタ２０の計測値との差を演算器２２で求めること
で、期間Ｔ １を参照信号とＩＦ信号との位相差として求
めることとしている。すなわち、期間Ｔ１を計測するに
際して、期間Ｔ１における低速カウンタ２０の計測によ
り、３周期分の低速クロックが計測され、この計測値か
ら期間Ｔ２における高速クロックの計数値が減算され、
Ｔ１＝Ｔ３−Ｔ２が求められることになる。
【００２６】本実施例においても、高速カウンタ１８は
期間Ｔ２だけ高速クロックを計数すればよいため、カウ
ンタの測定周波数を９０ＭＨｚと高周波化しても、消費
電力が増大するのを抑制することができ、省電力化に寄
与することができる。
期間Ｔ２だけ高速クロックを計数すればよいため、カウ
ンタの測定周波数を９０ＭＨｚと高周波化しても、消費
電力が増大するのを抑制することができ、省電力化に寄
与することができる。
【００２７】また、図３に示す測定方式の場合には、低
速クロック発生器１６の低速クロックを参照信号に同期
させた状態で、位相差の測定を数１，０００回繰返す過
程では、低速クロックが３パルス入力されたあとの時刻
ｔ１において高速クロックの計測を開始していることを
考慮すると、この処理を繰返す過程では、図４に示すよ
うに、低速クロックとして３パルスが入力されたことを
条件に、高速クロックを計測し、このクロックの計測を
その後ＩＦ信号の立上りまで継続することで、この計測
値（高速クロックの計測値）に低速クロックの計測値
（２パルス分）を加えることでも期間Ｔ１を、ＩＦ信号
と参照信号との位相差として求めることができる。
速クロック発生器１６の低速クロックを参照信号に同期
させた状態で、位相差の測定を数１，０００回繰返す過
程では、低速クロックが３パルス入力されたあとの時刻
ｔ１において高速クロックの計測を開始していることを
考慮すると、この処理を繰返す過程では、図４に示すよ
うに、低速クロックとして３パルスが入力されたことを
条件に、高速クロックを計測し、このクロックの計測を
その後ＩＦ信号の立上りまで継続することで、この計測
値（高速クロックの計測値）に低速クロックの計測値
（２パルス分）を加えることでも期間Ｔ１を、ＩＦ信号
と参照信号との位相差として求めることができる。
【００２８】なお、以上の実施例では、参照信号および
ＩＦ信号等の立ち上りを把えて説明したが立ち下りでも
同じである。
ＩＦ信号等の立ち上りを把えて説明したが立ち下りでも
同じである。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、高速カウンタの第１の期間における計数値
と第２の期間における計数値との差に低速カウンタの第
３の期間における計数値を加えることで、中間周波数の
測距信号と参照信号との位相差を算出することができる
ため、カウンタの測定周波数を高周波化しても、高速カ
ウンタは第１の期間と第２の期間だけ高速クロックを計
数するだけで済み、カウンタの測定周波数を高周波化し
ても消費電力が増加するのを抑制することができ、省電
力化を図ることができる。また、請求項２に係る発明に
よれば、低速カウンタの第１の期間における計数値と高
速カウンタの第２の期間における計数値との差にしたが
って中間周波数の測距信号と参照信号との位相差を算出
するようにしているため、カウンタの測定周波数を高速
化しても、高速カウンタは第２の期間だけ高速クロック
を計数するだけで済み、カウンタの測定周波数を高速化
しても、消費電力が増加するのを抑制することができ、
省電力化が可能になる。
明によれば、高速カウンタの第１の期間における計数値
と第２の期間における計数値との差に低速カウンタの第
３の期間における計数値を加えることで、中間周波数の
測距信号と参照信号との位相差を算出することができる
ため、カウンタの測定周波数を高周波化しても、高速カ
ウンタは第１の期間と第２の期間だけ高速クロックを計
数するだけで済み、カウンタの測定周波数を高周波化し
ても消費電力が増加するのを抑制することができ、省電
力化を図ることができる。また、請求項２に係る発明に
よれば、低速カウンタの第１の期間における計数値と高
速カウンタの第２の期間における計数値との差にしたが
って中間周波数の測距信号と参照信号との位相差を算出
するようにしているため、カウンタの測定周波数を高速
化しても、高速カウンタは第２の期間だけ高速クロック
を計数するだけで済み、カウンタの測定周波数を高速化
しても、消費電力が増加するのを抑制することができ、
省電力化が可能になる。
【図１】本発明の第１の実施例の測量機のブロック構成
図である。
図である。
【図２】図１に示す測量機の作用を説明するためのタイ
ムチャートである。
ムチャートである。
【図３】本発明の第２実施例の測量機の作用を説明する
ためのタイムチャートである。
ためのタイムチャートである。
【図４】本発明の第３の実施例の測量機の作用を説明す
るためのタイムチャートである。
るためのタイムチャートである。
８ 発光素子
９ 受光素子
１０ 混合器
１１Ａ 信号発生器
１２ クロック選択回路
１３Ａ 基準信号発生器
１３Ｂ 分周器
１４ 高速クロック発生器
１６ 低速クロック発生器
１８ 高速カウンタ
２０ 低速カウンタ
２２ 演算器
Claims (2)
- 【請求項１】 測点に向けて測距光を発光する発光素子
と、測点に置かれた反射鏡で反射した測距光による測距
信号を中間周波数の測距信号に変換する混合器と、前記
中間周波数の測距信号に対応した参照信号を発生する参
照信号発生器と、高速クロックを発生する高速クロック
発生器と、前記高速クロックを分周して低速クロックを
発生する低速クロック発生器と、前記参照信号の立ち上
がりからそのあと前記低速クロックが立ちあがるまでの
第１の期間と前記中間周波数の測距信号の立ち上がりか
らそのあと前記低速クロックが立ち上がるまでの第２の
期間だけ前記高速クロックを選択するとともに、前記参
照信号の立ち上がりからそのあと前記中間周波数の測距
信号が立ち上がるまでの第３の期間において前記低速ク
ロックを選択するクロック選択回路と、前記クロック選
択回路の選択による高速クロックを計数する高速カウン
タと、前記クロック選択回路の選択による低速クロック
を計数する低速カウンタと、前記各カウンタの計数値に
したがって前記中間周波数の測距信号と前記参照信号と
の位相差を算出し、この算出値を基に測点までの距離を
演算する演算器とを備え、前記演算器は、前記高速カウ
ンタの第１の期間における計数値と第２の期間における
計数値との差に前記低速カウンタの第３の期間における
計数値を加えて前記中間周波数の測距信号と前記参照信
号との位相差を算出することを特徴とする光波距離計。 - 【請求項２】 測点に向けて測距光を発光する発光素子
と、測点に置かれた反射鏡で反射した測距光による測距
信号を中間周波数の測距信号に変換する混合器と、前記
中間周波数の測距信号に対応した参照信号を発生する参
照信号発生器と、高速クロックを発生する高速クロック
発生器と、前記参照信号に同期して低速クロックを発生
する低速クロック発生器と、前記参照信号の立ち上がり
からそのあと前記中間周波数の測距信号が立ち上がるま
での第１の期間において前記低速クロックを選択すると
ともに、前記中間周波数の測距信号の立ち上がりからそ
のあと前記低速クロックが立ち上がるまでの第２の期間
だけ前記高速クロックを選択するクロック選択回路と、
前記クロック選択回路の選択による高速クロックを計数
する高速カウンタと、前記クロック選択回路の選択によ
る低速クロックを計数する低速カウンタと、前記低速カ
ウンタの第１の期間における計数値と前記高速カウンタ
の第２の期間における計数値との差にしたがって前記中
間周波数の測距信号と前記参照信号との位相差を算出
し、この算出値を基に測点までの距離を演算する演算器
とを備えたことを特徴とする光波距離計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001368424A JP2003167053A (ja) | 2001-12-03 | 2001-12-03 | 光波距離計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001368424A JP2003167053A (ja) | 2001-12-03 | 2001-12-03 | 光波距離計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003167053A true JP2003167053A (ja) | 2003-06-13 |
Family
ID=19178016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001368424A Pending JP2003167053A (ja) | 2001-12-03 | 2001-12-03 | 光波距離計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003167053A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020067382A (ja) * | 2018-10-25 | 2020-04-30 | 三菱電機株式会社 | レーザ距離測定装置 |
| CN111527417A (zh) * | 2018-06-11 | 2020-08-11 | 深圳市镭神智能系统有限公司 | 光发射模块、光发射单元、光信号检测模块、光学系统和激光雷达系统 |
| CN111965660A (zh) * | 2020-10-26 | 2020-11-20 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 飞行时间传感器、测距系统及电子装置 |
-
2001
- 2001-12-03 JP JP2001368424A patent/JP2003167053A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111527417A (zh) * | 2018-06-11 | 2020-08-11 | 深圳市镭神智能系统有限公司 | 光发射模块、光发射单元、光信号检测模块、光学系统和激光雷达系统 |
| CN111527417B (zh) * | 2018-06-11 | 2023-03-21 | 深圳市镭神智能系统有限公司 | 光发射模块、光发射单元、光信号检测模块、光学系统和激光雷达系统 |
| JP2020067382A (ja) * | 2018-10-25 | 2020-04-30 | 三菱電機株式会社 | レーザ距離測定装置 |
| CN111965660A (zh) * | 2020-10-26 | 2020-11-20 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 飞行时间传感器、测距系统及电子装置 |
| CN111965660B (zh) * | 2020-10-26 | 2021-02-23 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 飞行时间传感器、测距系统及电子装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041201 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20060223 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060307 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20060428 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060718 |