JP2006275888A

JP2006275888A - 光波距離計

Info

Publication number: JP2006275888A
Application number: JP2005097782A
Authority: JP
Inventors: Yasutoshi Aoki; 康俊青木
Original assignee: Sokkia Co Ltd
Current assignee: Sokkia Co Ltd
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】スペクトラム拡散信号に外乱に伴う信号が重畳しても、重畳した信号を復調前に除去すること。
【解決手段】基準搬送波信号４１をＰＮコード４３で位相偏移変調してスペクトラム拡散信号４６に変換し、スペクトラム拡散信号４６で強度変調された光信号５１を発光素子７から送出し、測距光５２または参照光５３を受光素子１１で受光してスペクトラム拡散信号６１に変換し、この信号６１と局発信号６３とを混合器３４で混合して、中間波のスペクトラム拡散信号６４を生成し、この信号６４をノッチフィルタ１６に導いて、中心周波数の信号レベルが抑圧されたスペクトラム拡散信号６６を生成し、この信号６６とＰＮコード発生器２８からのＰＮコードとを用いて相関器１７、１８、１９で自己相関関数を利用した復調を行い、参照光５３による搬送波信号６８と測距光５２による搬送波信号６８との位相差を基に位相差測定器２９で目標点までの距離を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、光波距離計に係り、特に、スペクトラム拡散信号で強度変調された光を用いて目標点までの直線距離を測定することができる光波距離計に関する。

従来、光波距離計として、一定周波数の搬送波信号で強度変調された光を目標点または参照用光路に向けて送出し、目標点で反射された反射光による測距光または参照用光路からの参照光を受光し、測距光（測距信号）と参照光（基準信号）との位相差を求め、この位相差を基に目標点までの直線距離を測定することができるものがある。これは、距離に応じて測距光の位相が変化することに伴って、測距光と参照光との位相差が変化することを利用したものである。ここで、位相差をΔφ、距離をＤ、変調周波数をｆ、光速をＣとすると、位相差Δφは、Δφ＝４πｆＤ／ｃで表され、距離Ｄは位相差Δφを測定することによって求めることができる。実際には、２つ以上の異なる周波数での変調光がそれぞれ測定に使用され、それぞれの分解能に応じて距離値の各桁が決定される。

ところで、この種の光波距離計においては、搬送波信号として、例えは、数ＭＨｚのものを用い、この一定周波数の搬送波信号を擬似雑音符号（ＰＮコード）により位相偏移変調（ＰＳＫ変調）して、周波数帯域が拡散されたスペクトラム拡散信号に変換し、スペクトラム拡散信号で強度変調された光を目標点または参照用光路に向けて送出し、目標点で反射した反射光による測距光または参照用光路からの参照光を受光し、測距光または参照光を光電変換によってスペクトラム拡散信号に変換し、このスペクトラム拡散信号を基に擬似雑音符号による自己相関特性に従って搬送波信号を復調し、復調した搬送波信号のうち参照光から得られた搬送波信号と測距光から得られた搬送波信号との位相差を基に目標点までの距離を算出するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。

スペクトラム拡散方式を用いた光波距離計によれば、Ｓ／Ｎ比が悪い場合でも測定精度を保つことができるとともに、より長距離の測定も可能になる。この種の方式を用いた従来の光波距離計のブロック図を図４に示す。

特許第２５３７３７５号公報

しかし、図４に示す従来の光波距離計においては、基準発振器１や発光素子７などを含む送光部と、受光素子１１、増幅器１２ａなどを含む受光部とが物理的に隣接して配置されている状態において、基準発振器１から発生する基準搬送波信号３１が電波として空間を伝わって受光部に伝達され、受光素子１１の出力によるスペクトラム拡散信号から基準搬送波信号３１などを相関器１３ａ、１３ｂ、１３ｃで復調するときに、このスペクトラム拡散信号に電波による基準搬送波信号３１が外乱として重畳する。外乱が重畳したスペクトラム拡散信号から、位相偏移変調に用いた基準搬送波信号３１などを復調すると、復調された信号に位相誤差に伴う測定誤差（サイクリックエラー）が生じ、位相差（参照光から得られた搬送波信号と測距光から得られた搬送波信号との位相差）を基に目標点までの距離を測定しても、測定値に誤差を生ずる恐れがある。このため、送光部と受光部とを物理的に離したり、あるいは送光部と受光部にそれぞれ電磁シールドを施したりする対策が必要である。しかし、基準搬送波信号３１が高周波になればなるほど対策は困難であって、測定誤差を減らすことは困難になる。

本発明は、前記従来の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、測距光または参照光を受光して得られたスペクトラム拡散信号に外乱に伴う信号が重畳しても、重畳した信号を復調前に除去することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に係る光波距離計においては、一定周波数の搬送波信号を発生する搬送波信号発生手段と、前記搬送波信号を擬似雑音符号により位相偏移変調して周波数帯域が拡散されたスペクトラム拡散信号に変換する信号変換手段と、前記信号変換手段の変換によるスペクトラム拡散信号で強度変調された光を目標点または参照用光路に向けて送出する光送出手段と、前記光送出手段の送出による光のうち前記目標点で反射した測距光または前記参照用光路からの参照光を受光してスペクトラム拡散信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段の変換によるスペクトラム拡散信号から前記搬送波信号の周波数成分を抽出して除去するフィルタ手段と、前記フィルタ手段を通過したスペクトラム拡散信号の周波数を前記搬送波信号より低い中間波の周波数に変換する周波数変換手段と、前記周波数変換手段の出力によるスペクトラム拡散信号を基に前記擬似雑音符号による自己相関特性に従って前記搬送波信号を復調する復調手段と、前記復調手段の復調による搬送波信号のうち前記参照光から得られた搬送波信号と前記測距光から得られた搬送波信号との位相差を基に前記目標点までの距離を算出する距離算出手段とを備えて構成した。

（作用）光電変換によって得られたスペクトラム拡散信号を復調する前に、光電変換によって得られたスペクトラム拡散信号から搬送波信号の周波数成分を抽出して除去するようにしたため、搬送波信号発生手段から発生した搬送波信号が、電波として光電変換手段に伝わり、この電波による搬送波信号が光電変換に伴うスペクトラム拡散信号に重畳しても、光電変換によって得られたスペクトラム拡散信号から搬送波信号の周波数成分を除去することができ、外乱となる搬送波信号の影響を除去して、精度の高い距離を求めることができる。

請求項２に係る光波距離計においては、一定周波数の搬送波信号を発生する搬送波信号発生手段と、前記搬送波信号を擬似雑音符号により位相偏移変調して周波数帯域が拡散されたスペクトラム拡散信号に変換する信号変換手段と、前記信号変換手段の変換によるスペクトラム拡散信号で強度変調された光を目標点または参照用光路に向けて送出する光送出手段と、前記光送出手段の送出による光のうち前記目標点で反射した測距光または前記参照用光路からの参照光を受光してスペクトラム拡散信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段の変換によるスペクトラム拡散信号の周波数を前記搬送波信号より低い中間波の周波数に変換する周波数変換手段と、前記周波数変換手段の出力によるスペクトラム拡散信号から前記中間波の周波数成分を抽出して除去するフィルタ手段と、前記フィルタ手段を通過したスペクトラム拡散信号を基に前記擬似雑音符号による自己相関特性に従って前記中間波の搬送波信号を復調する復調手段と、前記復調手段の復調による搬送波信号のうち前記参照光に重畳したスペクトラム拡散信号から得られた中間波の搬送波信号と前記測距光に重畳したスペクトラム拡散信号から得られた中間波の搬送波信号との位相差を基に前記目標点までの距離を算出する距離算出手段とを備えて構成した。

（作用）光電変換によって得られたスペクトラム拡散信号を復調するに先立って、スペクトラム拡散信号の中心周波数を中間波の周波数に変換し、中間波のスペクトラム拡散信号から中間波の周波数成分を除去するようにしたので、搬送波信号発生手段から発生した搬送波信号が電波として、光電変換手段の光電変換に伴うスペクトラム拡散信号に重畳し、このスペクトラム拡散信号が周波数変換手段によって中間波のスペクトラム拡散信号に変換されても、中間波の周波数に変換されたスペクトラム拡散信号から中間波の周波数成分がフィルタ手段によって除去されるため、外乱となる搬送波信号の影響を除去して、精度の高い距離を求めることができる。この場合、フィルタ手段は、搬送波信号より周波数が低い中間波の周波数成分を抽出して除去するように構成されているため、搬送波信号の周波数成分を抽出して除去するときよりも、所定の減衰度特性を示すものを容易に製作することができる。

請求項３に係る光波距離計においては、一定周波数の搬送波信号を発生する搬送波信号発生手段と、前記搬送波信号を擬似雑音符号により位相偏移変調して周波数帯域が拡散されたスペクトラム拡散信号に変換する信号変換手段と、前記信号変換手段の変換によるスペクトラム拡散信号で強度変調された光を目標点または参照用光路に向けて送出する光送出手段と、前記光送出手段の送出による光のうち前記目標点で反射した測距光または前記参照用光路からの参照光を受光してスペクトラム拡散信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段の変換によるスペクトラム拡散信号から前記搬送波信号の周波数成分を抽出して除去する第１のフィルタ手段と、前記第１のフィルタ手段を通過したスペクトラム拡散信号の周波数を前記搬送波信号より低い中間波の周波数に変換する周波数変換手段と、前記周波数変換手段の出力によるスペクトラム拡散信号から前記中間波の周波数成分を抽出して除去する第２のフィルタ手段と、前記第２のフィルタ手段を通過したスペクトラム拡散信号を基に前記擬似雑音符号による自己相関特性に従って前記中間波の搬送波信号を復調する復調手段と、前記復調手段の復調による中間波の搬送波信号のうち前記参照光に重畳したスペクトラム拡散信号から得られた搬送波信号と前記測距光に重畳したスペクトラム拡散信号から得られた搬送波信号との位相差を基に前記目標点までの距離を算出する距離算出手段とを備えて構成した。

（作用）光電変換によって得られたスペクトラム拡散信号を復調する前に、スペクトラム拡散信号から搬送波信号の周波数成分を第１のフィルタ手段によって除去し、さらに第１のフィルタ手段を通過したスペクトラム拡散信号の周波数を搬送波信号より低い中間波の周波数に変換し、周波数の変換されたスペクトラム拡散信号から中間波の周波数成分を第２のフィルタ手段によって除去するようにしたため、光電変換に伴って得られたスペクトラム拡散信号に、搬送波信号発生手段から発生した搬送波信号が外乱として重畳しても、まず、第１段階で、光電変換に得られたスペクトラム拡散信号から搬送波信号の周波数成分が除去され、その後、スペクトラム拡散信号の周波数が搬送波信号より低い中間波の周波数に変換された後は、第２段階として、周波数の変換されたスペクトラム拡散信号から中間波の周波数成分が除去されるので、外乱に伴う搬送波信号の影響による誤差をより多く除去することができ、より精度の高い距離を求めることができる。

請求項４においては、請求項１、２または３のうちいずれか１項に記載の光波距離計において、前記フィルタ手段は、ノッチフィルタで構成した。

（作用）フィルタ手段をノッチフィルタで構成することで、搬送波信号または中間波の周波数成分のみを除去することでき、外乱となる搬送波信号の影響による誤差を除去することができる。

以上の説明から明らかなように、請求項１に係る光波距離計によれば、外乱となる搬送波信号の影響を除去して、精度の高い距離を求めることができる。

請求項２によれば、外乱となる搬送波信号の影響を除去して、精度の高い距離を求めることができるとともに、搬送波信号の周波数成分を抽出して除去するときよりも、所定の減衰度特性を示すものを容易に製作することができる。

請求項３によれば、外乱に伴う搬送波信号の影響による誤差をより多く除去することができ、より精度の高い距離を求めることができる。

請求項４によれば、外乱となる搬送波信号の影響による誤差を除去することができる。

次に、本発明の実施形態を実施例に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例を示す光波距離計のブロック構成図である。図１において、基準発振器１は、一定周波数の搬送波信号を発生する搬送波信号発生手段として、例えば、７５ＭＨｚの基準搬送波信号４１を帯域フィルタ２、分周器３にそれぞれ出力するように構成されている。分周器３は、基準搬送波信号４１を分周して基準ＰＮ（ＰｓｅｕｄｏＮｏｉｓｅ）コードクロック４２をＰＮコード発生器４と位相差測定器２９に出力するようになっている。ＰＮコード発生器４は、基準ＰＮコードクロック４２に応答して、ＰＮコード（擬似雑音符号）４３をＰＳＫ変調器（位相偏移変調器）５に出力するとともに、ＰＮコードの一周期ごとに基準エポックパルス４４を位相差測定器２９に出力するようになっている。ＰＳＫ変調器５には、ＰＮコード（擬似雑音符号）４３の他に、帯域フィルタ２でフィルタリング処理された基準搬送波信号４５が入力されており、ＰＳＫ変調器５は、帯域フィルタ２の出力による基準搬送波信号４５をＰＮコード（擬似雑音符号）４３により位相偏移変調して、その周波数帯域が拡散されたスペクトラム拡散信号４６を駆動回路６に出力するようになっている。

すなわち、分周器３、帯域フィルタ２、ＰＮコード発生器４、ＰＳＫ変調器５は、一定周波数の基準搬送波信号４１をＰＮコード４３によりコード化し、位相偏移変調して、周波数帯域が拡散されたスペクトラム拡散信号４６に変換する信号変換手段として構成されている。この場合、基準搬送波信号４１のスペクトラム分布は、図２（ａ）に示すような特性となり、ＰＮコード４３のスペクトラム分布は、図２（ｂ）に示すような特性となる。さらにスペクトラム拡散信号４６のスペクトラム分布は、図２（ｃ）に示すような特性となる。なお、ｆ１は基準搬送波信号４１の周波数を示す。

スペクトラム拡散信号４６が駆動回路６を介して発光素子７に入力されると、発光素子７により、電気信号であるスペクトラム拡散信号４６が光信号に変換され、発光素子７からは、スペクトラム拡散信号４６で強度変調された光が光信号５１として出力される。光信号５１は対物レンズＬ１を介して反射プリズム（反射体）Ｐ１に向けて送出されるようになっている。反射プリズムＰ１は目標点に設置されており、反射プリズムＰ１に向けて送出された光信号５１は反射プリズムＰ１で反射し、この反射光は測距光５２として、対物レンズＬ１を介して受光素子１１に入射するようになっている。

また、発光素子７と反射プリズムＰ１とを結ぶ光軸上にはミラーＭ１が配置されているとともに、受光素子１１と反射プリズムＰ１とを結ぶ光軸上にはミラーＭ２が配置されている。ミラーＭ１、Ｍ２は、光信号５１を反射プリズムＰ１に向けて送出するときには各光軸から外れた位置に配置され、各光軸に対して４５度傾いた状態で光軸上に配置されるようになっている。そして、Ｍ１とＭ２との間には参照用光路１０が形成されるようになっており、発光素子７からミラーＭ１に向けて光信号５１を送出すると、この光信号５１は参照用光路１０を介してミラーＭ２で反射して、参照光５３として受光素子１１に入射するようになっている。すなわち、発光素子７はスペクトラム拡散信号４６で強度変調された光信号５１を目標点（反射プリズムＰ１）または参照用光路１０に向けて送出する光送出手段として構成されている。

受光素子１１は、測距光５２または参照用光路１０からの測距光５２または参照光５３を受光し、受光した光を電気信号に変換するための光電変換を行い、受光した測距光５２または参照光５３をスペクトラム拡散信号６１に変換する光電変換手段として構成されている。スペクトラム拡散信号６１は増幅器１２ａで増幅されたあと、フィルタ１２ｂを介して、スペクトラム拡散信号６２として混合器１３に入力される。混合器１３には、フィルタ１２ｂを通過したスペクトラム拡散信号６２の他に、局発信号発振器１４の出力による局発信号６３が入力されている。局発信号６３は、基準搬送波信号４１の周波数をｆ１としたときに、その周波数がｆ１+Δｆに設定されている。混合器１３において、スペクトラム拡散信号６２と局発信号６３との掛け算が行われると、混合器１３からは、掛け算に従ったスペクトラム拡散信号６４が出力される。この場合、混合器１３では、次の式で示される演算が行われる。

ｓｉｎ{２π（ｆ１＋Δｆ）ｔ}×ｓｉｎ（２πｆ１ｔ）
＝１／２〔ｓｉｎ{２π（２ｆ１＋Δｆ）ｔ}＋ｃｏｓ（２πΔｆｔ）〕
混合器１３の出力側に接続されたローパスフィルタ１５は、スペクトラム拡散信号６４のうち上記式におけるｃｏｓ（２πΔｆｔ）成分のみを通過させるフィルタ手段として構成されており、混合器１３の出力によるスペクトラム拡散信号６４がローパスフィルタ１５に入力すると、ローパスフィルタ１５からは、高周波（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）であるスペクトラム拡散信号６２よりも周波数の低い中間波（ＩｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）のスペクトラム拡散信号として、中心周波数が数ｋＨｚのスペクトラム拡散信号（ＩＦ信号）６５が出力される。この中間波のスペクトラム拡散信号６５のスペクトラム分布は、図２（ｄ）に示すような特性となる。この場合、混合器１３と局発信号発振器１４は、フィルタ１２ｂを通過したスペクトラム拡散信号６２の周波数（中心周波数：７５ＭＨｚ）を基準搬送波信号４１の周波数（中心周波数：７５ＭＨｚ）より低い中間波の周波数（中心周波数：数ｋＨｚ）に変換する周波数変換手段を構成することになる。

ローパスフィルタ１５にはノッチフィルタ１６が接続されており、ノッチフィルタ１６は、ローパスフィルタ１５の出力による中間波のスペクトラム拡散信号６５から中間波の周波数成分（Δｆ＝数ｋＨｚの周波数成分）のみを抽出して除去するフィルタ手段として構成されている。すなわち、ノッチフィルタ１６は、図２（ｄ）示すスペクトラム拡散信号６５からその中心周波数成分（数ｋＨｚの成分）を除去し、中心周波数の信号レベルが抑圧されたスペクトラム拡散信号６６を相関器１７、１８、１９に出力するようになっている。

一方、相関器１７、１８、１９には、復調側のＰＮコード発生器２８の発生によるＰＮコードであって、ＰＮコード発生器４によるＰＮコード４３と同じ符号系列のＰＮコードとしてＰ（同時）、Ｅ（Ｐに対して１／２ビット進み）、Ｌ（Ｐに対して１／２ビット遅れ）が入力されている。各相関器１７、１８、１９では、ノッチフィルタ１６を通過したスペクトラム拡散信号６６に重畳したＰＮコードとの自己相関が取られるようになっている。例えば、ＰＮコードの自己相関関数は、図３（ａ）に示すような特性であり、相関が取られる２つのＰＮコードの位相差が±１ビット以内であるときは、相関器１７の出力に中間波の搬送波信号６７が復調され、位相差が０のときには（図３（ａ）のピーク位置）、中間波の搬送波信号６７の出力レベルが最大になる。

しかし、相関が取られる２つのＰＮコードの位相差が±１ビット以上であるときには、相関器１７の出力は最小となって中間波の搬送者信号６７は復調されない。すなわち、測距光５２または参照光５３から得られたスペクトラム拡散信号６１に、例えば、雑音などの非希望信号が重畳された場合は相関が取れず、非希望信号成分はＰＮコードにより、広い周波数範囲に拡散される。このため、相関器１７の出力側に漏れる量は非常に小さくなり、スペクトラム拡散信号６１に非希望信号が混入していても、相関器１７の出力にはＳ／Ｎの高い中間波の搬送波信号６７だけが復調される。このように、ＰＮコードの自己相関を利用すると、希望する信号だけを取り出すことができるとともに、効率のよいフィルタを実現することができる。

相関器１７によって復調された中間波の搬送波信号６７は増幅器２０ａで増幅されたあと、ローパスフィルタ２０ｂを介して中間波の搬送波信号６８として位相差測定器２９に入力される。位相差測定器２９においては、復調された中間波の搬送波信号６８のうち参照光５３に重畳したスペクトラム拡散信号６１から得られた搬送波信号６８と測距光５２に重畳したスペクトラム拡散信号６１から得られた搬送波信号６８との位相差を基に目標点までの距離を算出する処理が行われる。この場合、ＰＮコード発生器４から発生するＰＮコード４３とＰＮコード発生器２８から発生するＰＮコードとの位相差が０になるように同期させることが必要とされている。このため、相関器１８、１９はＰＮコードの位相同期用として使用されている。すなわち、相関器１８、１９においては、ＥとＬのＰＮコードと受信信号のＰＮコードとの自己相関が取れるようになっており、これらの相関関数は、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、Ｐの相関特性に対して、それぞれ±１／２ビットだけシフトしている。相関器１８、１９の出力振幅６９、７０は振幅検出器２１、２２で検出され、検出された振幅Ｖ_Ｅ、Ｖ_ＬはＡ／Ｄコンバータ２３、２４を介して中央処理器２６に入力され、中央処理器２６において、スレッシホールド電圧と比較される。中央処理器２６は、各Ａ／Ｄコンバータ２３、２４の出力電圧とスレッシホールド電圧とを比較して、各検出電圧がスレッシホールド電圧以上となるように、ＰＮコード発生器２８に対してフィードバック制御を行い、ＰＮコード発生器２８から発生するＰＮコードの位相をシフトさせるようになっている。中央処理器２６による処理が行われると、ＰＮコード発生器２８から発生するＰＮコードは、受信信号のＰＮコード（スペクトラム拡散信号６６に重畳したＰＮコード）に対して、図３に示すように、範囲Ｒ内の位相、すなわち完全同期に対して±１／２ビット以内の位相になる。

次に、中央処理器２６は、ＰＮコード発生器２８から発生するＰＮコードを受信信号のＰＮコードに完全同期させるための処理として、相関器１８、１９の出力振幅の差Ｖ_Ｅ−Ｌを求めて、その値がＳ（０）になるように、数値制御発振器２７を制御する。

以上のようにして、完全な同期が取られると、ＰＮコード発生器２８からは、受信信号のＰＮコードに同期したＰＮコードＰが相関器１７に出力され、それに応じて、復調によるＰＮコードクロック７１と復調によるエポックパルス７２がそれぞれ位相差測定器２９に対して出力される。この場合、相関器１７、１８、１９、ＰＮコード発生器２８、増幅器２０ａ、ローパスフィルタ２０ｂ、振幅検出器２１、２２、Ａ／Ｄコンバータ２３、２４、中央処理器２６、数値制御発振器２７は、ノッチフィルタ１６を通過したスペクトラム拡散信号６６を基にＰＮコードによる自己相関特性（自己相関関数）にしたがって中間波の搬送波信号６８、ＰＮコードクロック７１、エポックパルス７２を復調する復調手段を構成することになる。

位相差測定器２９は、相関器１７、１８、１９の復調による信号として、参照光５３に重畳したスペクトラム拡散信号６１から得られた搬送波信号６８、ＰＮコードクロック７１、エポックパルス７２を入力するとともに、測距光５２に重畳したスペクトラム拡散信号６１から得られた搬送波信号６８、ＰＮコードクロック７１、エポックパルス７２を入力するようになっており、両者の位相差を基に目標点までの距離を高精度に算出することができる。すなわち、位相差測定器２９は、目標点までの距離の数値として、参照光５３から得られた中間波の搬送波信号６８と測距光５２から得られた中間波の搬送波信号６８との位相差を基に下位の桁を決定し、参照光５３から得られたＰＮコードクロック７１と測距光５２から得られたＰＮコードクロック７１との位相差から中位の桁を決定し、参照光５３から得られたエポックパルス７２と測距光５２から得られたエポックパルス７２との位相差から上位の桁を決定することで、目標点までの距離を高精度に算出することができる。

本実施例においては、受光素子１１の出力によるスペクトラム拡散信号６１を復調する前に、高周波であるスペクトラム拡散信号６１の周波数を中間波である数ｋＨｚの周波数に変換し、中間波のスペクトラム拡散信号６５の中心周波数の信号レベルをノッチフィルタ１６で抑圧し、ノッチフィルタ１６を通過したスペクトラム拡散信号６６に対して復調を行うようにしたため、基準発振器１０から発生する基準搬送波信号４１が外乱の電波として、受光素子１１の出力によるスペクトラム拡散信号６１に重畳しても、外乱となる電波の影響による誤差を除去することができ、精度の高い距離を求めることができる。

また、ノッチフィルタ１６として、中間波のスペクトラム拡散信号６５の中心周波数の信号レベルを抑圧するものをだけを設けたものについて述べたが、受光素子１１の出力側やフィルタ１２ｂの出力側に、受光素子１１の出力によるスペクトラム拡散信号６１から、その中心周波数成分として、基準搬送波信号４１の周波数成分のみを抽出して除去するノッチフィルタを設けることで、スペクトラム拡散信号６１の周波数を中間波の周波数に変換する前に、スペクトラム拡散信号６１からその中心周波数の信号レベルを除去することができ、外乱に伴う基準搬送波信号４１の影響による誤差をより多く除去することができ、より精度の高い距離測定が可能になる。

本発明の一実施例を示す光波距離計のブロック構成図である。スペクトラム分布特性を説明するための特性図である。ＰＮコードの自己相関関数を説明するための波形図である。従来の光波距離計のブロック構成図である。

符号の説明

１基準発振器
４ＰＮコード発生器
５ＰＳＫ変調器
７発光素子
１０参照用光路
１１受光素子
１３混合器
１４局発信号発振器
１５ローパスフィルタ
１６ノッチフィルタ
１７、１８、１９相関器
２８ＰＮコード発生器
２１、２２振幅検出器
２３、２４Ａ／Ｄコンバータ
２６中央処理器
２９位相差測定器

Claims

一定周波数の搬送波信号を発生する搬送波信号発生手段と、前記搬送波信号を擬似雑音符号により位相偏移変調して周波数帯域が拡散されたスペクトラム拡散信号に変換する信号変換手段と、前記信号変換手段の変換によるスペクトラム拡散信号で強度変調された光を目標点または参照用光路に向けて送出する光送出手段と、前記光送出手段の送出による光のうち前記目標点で反射した測距光または前記参照用光路からの参照光を受光してスペクトラム拡散信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段の変換によるスペクトラム拡散信号から前記搬送波信号の周波数成分を抽出して除去するフィルタ手段と、前記フィルタ手段を通過したスペクトラム拡散信号の周波数を前記搬送波信号より低い中間波の周波数に変換する周波数変換手段と、前記周波数変換手段の出力によるスペクトラム拡散信号を基に前記擬似雑音符号による自己相関特性に従って前記搬送波信号を復調する復調手段と、前記復調手段の復調による搬送波信号のうち前記参照光から得られた搬送波信号と前記測距光から得られた搬送波信号との位相差を基に前記目標点までの距離を算出する距離算出手段とを備えてなる光波距離計。
一定周波数の搬送波信号を発生する搬送波信号発生手段と、前記搬送波信号を擬似雑音符号により位相偏移変調して周波数帯域が拡散されたスペクトラム拡散信号に変換する信号変換手段と、前記信号変換手段の変換によるスペクトラム拡散信号で強度変調された光を目標点または参照用光路に向けて送出する光送出手段と、前記光送出手段の送出による光のうち前記目標点で反射した測距光または前記参照用光路からの参照光を受光してスペクトラム拡散信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段の変換によるスペクトラム拡散信号の周波数を前記搬送波信号より低い中間波の周波数に変換する周波数変換手段と、前記周波数変換手段の出力によるスペクトラム拡散信号から前記中間波の周波数成分を抽出して除去するフィルタ手段と、前記フィルタ手段を通過したスペクトラム拡散信号を基に前記擬似雑音符号による自己相関特性に従って前記中間波の搬送波信号を復調する復調手段と、前記復調手段の復調による搬送波信号のうち前記参照光に重畳したスペクトラム拡散信号から得られた中間波の搬送波信号と前記測距光に重畳したスペクトラム拡散信号から得られた中間波の搬送波信号との位相差を基に前記目標点までの距離を算出する距離算出手段とを備えてなる光波距離計。
一定周波数の搬送波信号を発生する搬送波信号発生手段と、前記搬送波信号を擬似雑音符号により位相偏移変調して周波数帯域が拡散されたスペクトラム拡散信号に変換する信号変換手段と、前記信号変換手段の変換によるスペクトラム拡散信号で強度変調された光を目標点または参照用光路に向けて送出する光送出手段と、前記光送出手段の送出による光のうち前記目標点で反射した測距光または前記参照用光路からの参照光を受光してスペクトラム拡散信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段の変換によるスペクトラム拡散信号から前記搬送波信号の周波数成分を抽出して除去する第１のフィルタ手段と、前記第１のフィルタ手段を通過したスペクトラム拡散信号の周波数を前記搬送波信号より低い中間波の周波数に変換する周波数変換手段と、前記周波数変換手段の出力によるスペクトラム拡散信号から前記中間波の周波数成分を抽出して除去する第２のフィルタ手段と、前記第２のフィルタ手段を通過したスペクトラム拡散信号を基に前記擬似雑音符号による自己相関特性に従って前記中間波の搬送波信号を復調する復調手段と、前記復調手段の復調による中間波の搬送波信号のうち前記参照光に重畳したスペクトラム拡散信号から得られた搬送波信号と前記測距光に重畳したスペクトラム拡散信号から得られた搬送波信号との位相差を基に前記目標点までの距離を算出する距離算出手段とを備えてなる光波距離計。
請求項１、２または３のうちいずれか１項に記載の光波距離計において、前記フィルタ手段は、ノッチフィルタで構成されてなることを特徴とする光波距離計。