JP2005512096A - レーザ測距装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、少なくとも1つのレーザを送出する送信ユニット(10)および受信ユニット(12)ならびに単側波帯変調ユニット(14)とが設けられたレーザ測距装置に関する。前記単側波帯変調ユニット(14)により、発振ユニット(16)によって生成された第1の単側波帯変調周波数(ZF1)と搬送周波数(T1)とを使用して、送信ユニット(10)の変調周波数(S1)が形成される。
ここでは、発振ユニット(16)によって少なくとも1つの別の周波数(ZF2)が生成され、単側波帯変調ユニット(14)を介し、前記別の周波数(ZF2)を使用して、受信ユニット(12)の復調周波数(S2)が形成されるように構成することが提案される。

Description

【0001】
従来の技術
本発明は、請求項1の上位概念によるレーザ測距装置に関する。
【0002】
レーザによる送信ユニット、受信ユニットおよび単側波帯変調ユニットを有するレーザ距離測定装置が公知である。単側波帯変調ユニットにより、発振ユニットによって生成された単側波帯変調周波数および搬送周波数を使用して、送信ユニットの変調周波数を形成することができる。この単側波帯変調周波数は同時に、位相決定のための低周波ないしは有効周波数に相応する。
【0003】
受信ユニットの復調周波数として、本来の搬送周波数が使用される。
【0004】
本発明の利点
本発明は、少なくともレーザによる送信ユニットと、受信ユニットと、単側波帯変調ユニットとを有するレーザ測距装置に関する。前記単側波帯変調ユニットにより、発振ユニットによって生成された単側波帯変調周波数および搬送周波数を使用して、送信ユニットの変調周波数を形成することができる。
【0005】
ここでは、発振ユニットによって少なくとも1つの別の周波数が生成され、この別の周波数を有する単側波帯変調ユニットを介して受信ユニットの復調周波数が形成されるように構成することが提案される。搬送周波数と変調周波数と復調周波数との間隔は有効周波数に依存せずに選択され、特にこの間隔は有効周波数より大きく選択することができる。障害量は、とりわけ発振ユニットによって少なくとも1つの第2の単側波帯変調周波数が生成され、かつ単側波帯変調ユニットを介して第2の単側波帯変調周波数によって受信ユニットの復調周波数が形成される場合、簡単に消去するかないしはフィルタリングによって除去することができ、低コストのレーザ測距装置によって、高精度の測定結果を得ることができる。第2の単側波帯変調周波数を使用する代わりに、第2の搬送周波数を使用して復調周波数を形成することもできる。
【0006】
発振ユニットが、少なくとも2つの単側波帯変調周波数を生成する高精度の単一の発振器を有し、および/または、異なる係数を有し2つの単側波帯変調周波数を生成する少なくとも2つの分周器に発振ユニットが接続されれば、レーザ測距装置を特にコンパクトに、低コストでかつ簡単に構成することができる。
【0007】
発振ユニットが少なくとも1つのLF発振器ないしは低周波発振器を有し、少なくとも1つの単側波帯変調周波数が、合成して周波数をシフトすることにより生成されるように構成すれば、周波数形成のフレキシビリティを向上させることができる。
【0008】
本発明の別の実施例では、搬送周波数を生成するために発振ユニットにPLLユニットないしは位相同期ループユニットを設けることが提案される。このことによって、搬送周波数を低コストの回路によって生成することができる。しかし、少なくとも2つのPLLユニットを備えた発振ユニットから、少なくとも2つの搬送周波数が生成されるように構成することもできる。
【0009】
さらに、発振ユニットおよび単側波帯変調ユニットを介して正弦波信号が形成されるように構成することが提案される。しかし、当業者が有意だと見なす他の信号波形も考慮できる。しかし正弦波信号の場合、フィルタを特に簡単に少なくとも削減できるか、または完全に省略することができる。付加的な構成部材、取り付けスペース、重量、組み立て手間およびコストを低減することができる。
【0010】
本発明による解決手段は、当業者が適切であると見なすすべてのレーザ測距装置に適している。しかし、本発明による解決手段はとりわけ手持ち式レーザ測距装置に適しており、本発明の解決手段によって手持ち式レーザ測距装置を、測定精度が高くても低コストかつコンパクトに構成することができる。
【0011】
図面
以下の図面の説明に別の利点が記載されている。図面には、本発明の一実施例が示されている。図面、明細書および請求項には、数多くの構成が組み合わせされて記載されている。当業者であれば、これらの構成を目的に応じて個別に考察し、別の有意な組み合わせを構成することができる。
【0012】
図1 手持ち式レーザ測距装置の上からの斜視図である。
【0013】
図2 図1に示されたレーザ測距装置の回路構成を概略的に示した図である。
【0014】
図3 図1に示されたレーザ測距装置のスペクトルを概略的に示した図である。
【0015】
実施例の説明
図1は、ケーシング30内にレーザ測定信号を送信するための送信ユニット10が配置されたレーザ測距装置を示している(図1および2)。送信ユニット10はレーザダイオードおよびコリメートレンズを有しており、これらを使用して測定信号が集束され、出口チャネルによって偏向される。前記レーザダイオードおよび視準レンズは、ここでは詳細に示されていない。
【0016】
さらにレーザ測距装置は、詳細に図示されていないレンズを備えた受信ユニット12を有する。前記レンズは、対象で反射された測定信号成分を捕捉し、光電変換器へ偏向する。この変換器は有利にはアバランシェフォトダイオードとして構成されており、測定信号成分を受信して、電気的な形態で演算ユニットないしは評価ユニットへ供給する。この演算ユニットないしは評価ユニットも、ここでは詳細に図示されていない。
【0017】
レーザ測距装置の上側32には、表示装置34および複数の操作キー36が設けられている(図1)。
【0018】
さらに、レーザ測距装置は単側波帯変調ユニット14を有する。この単側波帯変調ユニット14により、発振ユニット16が生成した単側波帯変調周波数ZF1および搬送周波数T1によって、送信ユニット10の変調周波数S1が形成される(図2および3)。
【0019】
本発明では、発振ユニット16によって第2の単側波帯変調周波数ZF2が生成される。単側波帯変調ユニット14を介し、第2単側波帯変調周波数ZF2によって、受信ユニット12の復調周波数S2が形成される。
【0020】
発振ユニット16は高精度の単一の発振器18を有する。この発振器18から、特に異なる係数を有する2つの分周器20,22を介して、単側波帯変調周波数ZF1およびZF2が生成される。前記2つの分周器20,22は、発振ユニット16に接続されている。しかし単側波帯変調周波数ZF1および/またはZF2は、LF発振器24,26によって合成して生成することもできる。このことは図2に示されている。分周器20,22には、等しい係数を設けることもできる。
【0021】
さらに高精度の発振器18から、特に発振ユニット16のPLLユニット28を介して、送信ユニット10に対する搬送周波数T1と、受信ユニット12に対する搬送周波数T2が生成される。前記PLLユニット28は、PLLブロック38ないしは位相同期ループブロックと、VCOブロック40ないしは電圧制御発振ブロックとを有する。しかし、搬送周波数T1,T2を別個の発振器から生成することもできる。
【0022】
単側波帯変調ユニット14は送信ユニット10に対する第1の単側波帯変調器42および受信ユニット12に対する第2の単側波帯変調器44を有し、単側波帯変調周波数ZF1,ZF2から不所望の周波数をフィルタリングによって除去するため、前記単側波帯変調ユニット14にはそれぞれ、送信ユニット10の経路46ではフィルタF1が前置接続されており、受信ユニット12の経路48内ではフィルタF2が前置接続されている。前記単側波帯変調周波数は、中間周波数と称されることもある。発振ユニット16には3つのフィルタF3,F4,F5が後置接続されている。特に中央のフィルタF3はVCOブロック40の後方に直接接続されており、フィルタF4は送信ユニット10の経路46に対して、フィルタF5は受信ユニット12の経路48に対してそれぞれ設けられている。さらに単側波帯変調ユニット14の後方では、送信ユニット10にはフィルタF6が、受信ユニット12にはフィルタF7がそれぞれ前置接続されている。
【0023】
基本的に、送信ユニット10に対する経路46および受信ユニット12に対する経路48を交換することができる。ないしは、周波数S2を送信ユニット10の変調のために使用し、周波数S1を受信ユニット12の周波数S1のために使用することができる。
【0024】
また、発振ユニット16および単側波帯変調ユニット14を介して正弦波信号が形成されるように構成することもできる。このことによって、フィルタF1〜F5を簡単に削減することができる。別の信号波形では、特に送信ユニット10の経路46および受信ユニット12の経路48において、当業者が有意だと見なす種々の配置または組み合わせでフィルタが必要とされることがある。フィルタF1〜F5はとりわけ、所定の測定精度を達成し帯域幅を限定するために使用される。
【0025】
単側波帯変調ユニット14の単側波帯変調器42によって、搬送周波数T1が単側波帯変調周波数ZF1によりシフトされる。このことにより、送信ユニット10の変調周波数S1および搬送周波数T1、周波数S1' および搬送周波数T1、ないしは側波帯S1およびS1' ならびに搬送周波数T1が形成される。単側波帯変調ユニット14の単側波帯変調器44によって、搬送周波数T2が単側波帯変調周波数ZF2によりシフトされる。このことにより、受信ユニット12の復調周波数S2および搬送周波数T2、周波数S2' および搬送周波数T2*、ないしは側波帯S2およびS2' ならびに搬送周波数T2が形成される。搬送周波数T1,T2は搬送周波数T1,T2より大きな振幅を有するか、そうでなければ搬送周波数T1およびT1,T2およびT2は同一である。適切に信号波形を選択すればフィルタF3〜F5を省略することができ、これらを省略する場合、搬送周波数T1およびT2を一致させることができる場合がある。
【0026】
抑圧された周波数S1',S2' ないしは抑圧された側波帯は、送信ユニット10の変調周波数S1および受信ユニット12の復調周波数S2を約40dB下回る。さらに、抑圧された搬送周波数T1,T2は典型的には、送信ユニット10の変調周波数S1および受信ユニット12の復調周波数S2を約40dB下回る。
【0027】
復調時には、送信ユニット10の経路46のすべての周波数T1,S1,S1' が、受信ユニット12の経路48のすべての周波数T2,S2,S2' と混合される。ここで発生する障害ベクトルは、従来のシステム(S1'*S2'=約80dB)より格段に小さい。またはこの障害ベクトルは、送信ユニット10の第1の経路46の信号と受信ユニット12の経路48の信号との差から得られるLF有効信号から、問題なくフィルタリングによって除去できる程度に(中間周波数/LF有効周波数比において)離れている。とりわけ、単側波帯変調周波数ZF1,ZF2を適切に選択すれば、周波数S1' と搬送周波数T2とを乗算して得られるベクトルおよび周波数S2' と搬送周波数T1とを乗算して得られるベクトルは、変調周波数S1と復調周波数S2とを混合して得られるLF有効信号の周波数を大幅に上回る。このLF有効信号は、本実施例では約4kHzである。
【図面の簡単な説明】
【図1】
手持ち式レーザ測距装置の上からの斜視図である。
【図2】
図1に示されたレーザ測距装置の回路構成を概略的に示した図である。
【図3】
図1に示されたレーザ測距装置のスペクトルを概略的に示した図である。
【符号の説明】
10 送信ユニット
16 発振ユニット
12 受信ユニット
18 発振器
14 単側波帯変調ユニット
20 分周器
22 分周器
24 LF発振器
26 LF発振器
28 PLLユニット
30 ケーシング
32 上側
34 表示装置
36 操作キー
38 PLLブロック
40 VCOブロック
42 単側波帯変調器
44 単側波帯変調器
46 経路
48 経路
T1 搬送周波数
T2 搬送周波数
S1 変調周波数
S2 復調周波数
ZF1 単側波帯変調周波数
ZF2 単側波帯変調周波数
F1 フィルタ
F2 フィルタ
F3 フィルタ
F4 フィルタ
F5 フィルタ
F6 フィルタ
F7 フィルタ

Claims (8)

  1. レーザ測距装置であって、
    少なくともレーザによる送信ユニット(10)および受信ユニット(12)ならびに単側波帯変調ユニット(14)が設けられており、
    前記単側波帯変調ユニット(14)により、発振ユニット(16)によって生成された第1の単側波帯変調周波数(ZF1)および搬送周波数(T1)を使用して、送信ユニット(10)の変調周波数(S1)が形成される形式のものにおいて、
    発振ユニット(16)によって少なくとも1つの別の周波数(ZF2)が生成され、
    前記単側波帯変調ユニット(14)を介し、前記別の周波数(ZF2)によって、受信ユニット(12)の復調周波数(S2)が形成されることを特徴とするレーザ測距装置。
  2. 前記発振ユニット(16)によって少なくとも1つの第2の単側波帯変調周波数(ZF2)が生成され、
    前記単側波帯変調ユニット(14)を介し、前記第2の単側波帯変調周波数(ZF2)によって、受信ユニット(12)の復調周波数(S2)が形成される、請求項1記載のレーザ測距装置。
  3. 前記発振ユニット(16)は単一の高精度の発振器(18)を有し、
    前記発振器(18)から、少なくとも前記2つの単側波帯変調周波数(ZF1,ZF2)が生成される、請求項2記載のレーザ測距装置。
  4. 前記発振ユニット(16)は、係数が異なる2つの分周器(20,22)に接続されており、
    前記2つの分周器(20,22)を介して単側波帯変調周波数(ZF1,ZF2)が生成される、請求項2または3記載のレーザ測距装置。
  5. 前記発振ユニット(16)は少なくとも1つのLF発振器(24,26)を有し、
    少なくとも1つの単側波帯変調周波数(ZF1,ZF2)が、合成して周波数をシフトすることによって生成される、請求項2から4までのいずれか1項記載のレーザ測距装置。
  6. 前記発振ユニット(16)は、搬送周波数(T1,T2)を生成するためにPLLユニット(28)を有する、請求項1から5までのいずれか1項記載のレーザ測距装置。
  7. 発振ユニット(16)および単側波帯変調ユニット(14)を介して正弦波信号が形成される、請求項1から6までのいずれか1項記載のレーザ測距装置。
  8. レーザ測距装置の信号を形成するための方法であって、
    前記レーザ測距装置には送信ユニット(10)および受信ユニット(12)が設けられており、
    単側波帯変調ユニット(14)を使用して、発振ユニット(16)により生成された第1の単側波帯変調周波数(ZF1)と搬送周波数(T1)とによって、送信ユニット(10)の変調周波数(S1)を形成する形式の方法において、
    発振ユニット(16)によって、少なくとも1つの別の周波数(ZF2)を生成し、
    単側波帯変調ユニット(14)を介し、前記別の周波数(ZF2)によって、受信ユニット(12)の復調周波数(S2)を形成することを特徴とする方法。
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