JP2584875Y2 - 光波測距装置 - Google Patents
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- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は光波測距装置に係り、特
に測距光による検出信号と内部参照信号との位相差を計
測することにより距離を測定する光波測距装置に関す
る。
に測距光による検出信号と内部参照信号との位相差を計
測することにより距離を測定する光波測距装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に光波測距装置には測距演算のため
に内部光路と外部光路の２個の光路が形成されている。
内部光路は発光素子から出射された送信光が直接あるい
は内部光学系を経て間接的に受光素子に達する一定光路
長の参照光路である。一方、外部光路は発光素子からの
送信光が測定点に置かれたコーナキューブ等の反射鏡で
反射することで測定距離間を往復する測定光路である。
また光波測距装置では内部の電気系による信号の位相変
動を除去するために、外部光路から得られた光信号と内
部光路から得られた光信号とを選択的に受光素子に入射
し、それぞれをあらかじめ設定しておいた基準中間周波
数と位相比較させるようになっている。
に内部光路と外部光路の２個の光路が形成されている。
内部光路は発光素子から出射された送信光が直接あるい
は内部光学系を経て間接的に受光素子に達する一定光路
長の参照光路である。一方、外部光路は発光素子からの
送信光が測定点に置かれたコーナキューブ等の反射鏡で
反射することで測定距離間を往復する測定光路である。
また光波測距装置では内部の電気系による信号の位相変
動を除去するために、外部光路から得られた光信号と内
部光路から得られた光信号とを選択的に受光素子に入射
し、それぞれをあらかじめ設定しておいた基準中間周波
数と位相比較させるようになっている。
【０００３】図３は従来の光波測距装置の一例を示した
ブロック構成図である。同図に示したうち発振回路部は
定常周波数を発振可能な水晶発振器からなる原発振器１
と、発光素子６から出射する強度変調周波数ＦＴと基準
中間周波数ＩＦとを作成する分周回路２と、受光素子１
２で光電変換された受信信号を中間周波数ＳＩＦに変換
するために強度変調周波数ＦＴから基準中間周波数ＩＦ
だけずれた参照周波数ＦＲを生成するＰＬＬ発振回路７
とから構成されている。
ブロック構成図である。同図に示したうち発振回路部は
定常周波数を発振可能な水晶発振器からなる原発振器１
と、発光素子６から出射する強度変調周波数ＦＴと基準
中間周波数ＩＦとを作成する分周回路２と、受光素子１
２で光電変換された受信信号を中間周波数ＳＩＦに変換
するために強度変調周波数ＦＴから基準中間周波数ＩＦ
だけずれた参照周波数ＦＲを生成するＰＬＬ発振回路７
とから構成されている。
【０００４】さらにこの発振回路からの信号を受けて所
定の位相差を計測するための回路として、参照周波数Ｆ
Ｒと受光素子１２で光電変換された受信信号ＦＴとを混
合し、中間周波数ＳＩＦを生成する平衡復調回路１３
と、位相測定のための中間周波数ＳＩＦのＳＮ比を向上
させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４と、このバン
ドパスフィルタ１４を通過したアナログ波を一定のパル
ス波に変換する波形成形回路１５と、このパルス波と周
波数が等しく位相の異なる分周回路２から出力された位
相測定用基準中間周波数ＩＦとが入力される位相測定回
路１６とがある。
定の位相差を計測するための回路として、参照周波数Ｆ
Ｒと受光素子１２で光電変換された受信信号ＦＴとを混
合し、中間周波数ＳＩＦを生成する平衡復調回路１３
と、位相測定のための中間周波数ＳＩＦのＳＮ比を向上
させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４と、このバン
ドパスフィルタ１４を通過したアナログ波を一定のパル
ス波に変換する波形成形回路１５と、このパルス波と周
波数が等しく位相の異なる分周回路２から出力された位
相測定用基準中間周波数ＩＦとが入力される位相測定回
路１６とがある。
【０００５】この位相測定回路１６で位相比較され、求
められた位相差はマイクロプロセッサ１７において使用
周波数に応じて距離換算され、測定距離が算出される。
そしてその測定距離は所定のフォーマットで表示器１８
にディジタル表示される。
められた位相差はマイクロプロセッサ１７において使用
周波数に応じて距離換算され、測定距離が算出される。
そしてその測定距離は所定のフォーマットで表示器１８
にディジタル表示される。
【０００６】ここで、本考案に関わる回路として従来の
ＰＬＬ発振回路の構成について説明する。上述のＰＬＬ
発振回路７は一般に基準となる入力周波数と帰還信号の
周波数とを位相比較する位相比較器８と、この比較結果
を平滑化し、ＤＣ変換するローパスフィルタ（ＬＰＦ）
９と、入力直流電圧に比例して任意の周波数にて発振可
能な電圧制御発振回路（ＶＣＯ）１０と、前記任意の周
波数を前記帰還信号の周波数に分周するＰＬＬ用分周器
１１とから構成されている。この回路において、各周波
数は次の条件を満たすように設定されている。
ＰＬＬ発振回路の構成について説明する。上述のＰＬＬ
発振回路７は一般に基準となる入力周波数と帰還信号の
周波数とを位相比較する位相比較器８と、この比較結果
を平滑化し、ＤＣ変換するローパスフィルタ（ＬＰＦ）
９と、入力直流電圧に比例して任意の周波数にて発振可
能な電圧制御発振回路（ＶＣＯ）１０と、前記任意の周
波数を前記帰還信号の周波数に分周するＰＬＬ用分周器
１１とから構成されている。この回路において、各周波
数は次の条件を満たすように設定されている。
【０００７】
【考案が解決しようとする課題】ところで、上述の発振
回路を有する光波測距装置では、位相測定用中間周波数
ＩＦとＰＬＬ基準周波数が等しく設定されていた。これ
はＰＬＬ基準周波数ＩＦの整数倍でかつ強度変調周波数
ＦＴとＩＦ周波数だけずれた参照周波数ＦＲを生成しや
すいからである。
回路を有する光波測距装置では、位相測定用中間周波数
ＩＦとＰＬＬ基準周波数が等しく設定されていた。これ
はＰＬＬ基準周波数ＩＦの整数倍でかつ強度変調周波数
ＦＴとＩＦ周波数だけずれた参照周波数ＦＲを生成しや
すいからである。
【０００８】しかし、ＰＬＬ発振回路７は原理上、位相
比較器８の入力信号の周波数に依存する周波数変調（Ｆ
Ｍ）を受けやすく、回路出力信号には設定された発振周
波数ＦＲの他にＩＦ周波数だけずれたサイドバンドスプ
リアス成分が同時に生じる。したがって、出力信号周波
数は図４（ｂ）の周波数スペクトルに示したように、次
の３波成分が卓越して得られる。 （１）ＦＲ、（２）ＦＲ−ＩＦ、（３）ＦＲ＋ＩＦ このうち（２）ＦＲ−ＩＦ、（３）ＦＲ＋ＩＦのサイド
バンドスプリアス成分は平衡復調回路１３などの被線形
素子を経由した際にＦＲ成分と相互変調された結果、Ｉ
Ｆ成分（以下、スプリアス成分と記す。）を発生し、回
路特性上この成分の発生は避けられない。
比較器８の入力信号の周波数に依存する周波数変調（Ｆ
Ｍ）を受けやすく、回路出力信号には設定された発振周
波数ＦＲの他にＩＦ周波数だけずれたサイドバンドスプ
リアス成分が同時に生じる。したがって、出力信号周波
数は図４（ｂ）の周波数スペクトルに示したように、次
の３波成分が卓越して得られる。 （１）ＦＲ、（２）ＦＲ−ＩＦ、（３）ＦＲ＋ＩＦ このうち（２）ＦＲ−ＩＦ、（３）ＦＲ＋ＩＦのサイド
バンドスプリアス成分は平衡復調回路１３などの被線形
素子を経由した際にＦＲ成分と相互変調された結果、Ｉ
Ｆ成分（以下、スプリアス成分と記す。）を発生し、回
路特性上この成分の発生は避けられない。
【０００９】このようにスプリアス成分は回路特性上、
内部発生する成分であるため、測定距離に比例した位相
情報を持たない。このため平衡復調回路１３でＦＴとＦ
Ｒとが周波数混合されると、同図（ｃ）に示したように
距離情報を持ったＩＦ成分にスプリアス成分が重畳され
る。このように従来は距離情報を持たない一定の位相の
スプリアス成分を含んだ状態のままで位相測定回路で位
相測定が行われていた。このため上述のスプリアス成分
により求められた位相に誤差が生じ、その誤差が測距値
にも及ぶという問題がある。前述の（２）ＦＲ−ＩＦ、
（３）ＦＲ＋ＩＦのサイドバンドスプリアス成分の発生
は、入力電圧の変化に基づいて出力周波数を変動させる
ＶＣＯ１０の入力信号が位相比較器８による基準周波数
ＩＦと帰還周波数との位相比較した位相差信号によって
基準周波数ＩＦの周期ごとに微小に変動していることに
起因している。
内部発生する成分であるため、測定距離に比例した位相
情報を持たない。このため平衡復調回路１３でＦＴとＦ
Ｒとが周波数混合されると、同図（ｃ）に示したように
距離情報を持ったＩＦ成分にスプリアス成分が重畳され
る。このように従来は距離情報を持たない一定の位相の
スプリアス成分を含んだ状態のままで位相測定回路で位
相測定が行われていた。このため上述のスプリアス成分
により求められた位相に誤差が生じ、その誤差が測距値
にも及ぶという問題がある。前述の（２）ＦＲ−ＩＦ、
（３）ＦＲ＋ＩＦのサイドバンドスプリアス成分の発生
は、入力電圧の変化に基づいて出力周波数を変動させる
ＶＣＯ１０の入力信号が位相比較器８による基準周波数
ＩＦと帰還周波数との位相比較した位相差信号によって
基準周波数ＩＦの周期ごとに微小に変動していることに
起因している。
【００１０】そこで、従来はＰＬＬ発振回路７の出力の
サイドバンドスプリアス成分を小さくするためにＬＰＦ
９の時定数を極端に長くして、ＶＣＯ１０の制御入力電
圧に含まれるＩＦ成分を除去したり、ＶＣＯ１０の出力
周波数可変範囲を狭くし、ＶＣＯ１０の制御入力電圧に
含まれるＩＦ成分によりＶＣＯ１０の出力周波数が大き
く変化しないようにする等の対策を行ってきた。
サイドバンドスプリアス成分を小さくするためにＬＰＦ
９の時定数を極端に長くして、ＶＣＯ１０の制御入力電
圧に含まれるＩＦ成分を除去したり、ＶＣＯ１０の出力
周波数可変範囲を狭くし、ＶＣＯ１０の制御入力電圧に
含まれるＩＦ成分によりＶＣＯ１０の出力周波数が大き
く変化しないようにする等の対策を行ってきた。
【００１１】しかし、ＬＰＦ９の時定数を長くすると、
周波数が安定するまでの時間がかかり、電源投入やＰＬ
Ｌ発振回路７の動作を切り換えた際に装置が測距可能と
なるまで長時間を要するという問題がある。また、ＶＣ
Ｏ１０の出力周波数可変範囲を狭くする場合、電圧制御
水晶発振器等を使用して温度電源電圧変動が起きても発
振周波数が変化しないようにする必要がある。この場
合、高価な部品を使わなければならずコスト上、難し
い。さらに、平衡復調回路１３での相互変調を低減する
には平衡復調回路１３へ送信されるＦＲ、ＦＴの入力レ
ベルを実験等によるカットアンドトライにより最適化し
なければならず、調整が煩雑になるという問題もある。
周波数が安定するまでの時間がかかり、電源投入やＰＬ
Ｌ発振回路７の動作を切り換えた際に装置が測距可能と
なるまで長時間を要するという問題がある。また、ＶＣ
Ｏ１０の出力周波数可変範囲を狭くする場合、電圧制御
水晶発振器等を使用して温度電源電圧変動が起きても発
振周波数が変化しないようにする必要がある。この場
合、高価な部品を使わなければならずコスト上、難し
い。さらに、平衡復調回路１３での相互変調を低減する
には平衡復調回路１３へ送信されるＦＲ、ＦＴの入力レ
ベルを実験等によるカットアンドトライにより最適化し
なければならず、調整が煩雑になるという問題もある。
【００１２】そこで、本考案の目的は、従来の技術の有
する問題点を解消し、従来と同一の周波数により構成で
き、ＰＬＬ発振回路で発生するサイドバンドスプリアス
成分による測距誤差を除去できる光波測距装置をするこ
とを目的とする。
する問題点を解消し、従来と同一の周波数により構成で
き、ＰＬＬ発振回路で発生するサイドバンドスプリアス
成分による測距誤差を除去できる光波測距装置をするこ
とを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、第１の考案は、所定の変調周波数を持つ変調信号で
強度変調した測距光を被測定物に向けて出射する発光手
段と、前記被測定物により反射された前記測距光を受光
し、前記変調信号と等しい周波数を持つ電気信号を出力
する受光手段と、原発振器と、該原発振器からの周波数
を順次分周して、前記変調信号と、基準中間周波数を持
つ基準中間信号とを出力する分周回路と、入力信号に基
づいて、前記変調信号から前記基準中間信号の周波数だ
けずれた参照周波数を持つ参照信号を生成するＰＬＬ回
路と、前記受光手段からの電気信号と、前記ＰＬＬ回路
からの参照信号とを入力し、前記基準中間周波数と等し
い周波数を持つ比較信号を出力する比較周波数発生手段
と、該比較周波数発生手段からの比較信号の位相と前記
基準中間信号の位相とを比較し、これら２つの信号の位
相差を示す位相差信号を出力する位相測定回路とを備
え、前記位相差信号から前記前記被測定物までの距離を
測定する光波測距装置において、前記分周回路は、さら
に前記基準中間周波数のａ倍（ａ≧２の整数）の周波数
を持つＰＬＬ基準信号を前記入力信号として前記ＰＬＬ
回路に出力するようにしたことを特徴とするものであ
る。また、 第２の考案は、前記第１の考案の光波測距
装置の分周回路から前記ＰＬＬ回路に出力された信号に
基づいて生成された取り出された出力信号を、前記被測
定物に向けて出射される変調信号とする一方、該変調信
号と前記基準中間信号の周波数だけずれた参照周波数を
持つ出力信号を参照信号として前記分周回路で分周して
生成し、前記比較周波数発生手段に入力するようにした
ことを特徴とするものである。これらの場合、前記比較
信号から前記基準中間周波数以外の周波数からなるスプ
リアス成分を除去するスプリアス除去手段を、前記比較
周波数発生手段と前記位相測定回路との間に接続するこ
とが好ましい。
に、第１の考案は、所定の変調周波数を持つ変調信号で
強度変調した測距光を被測定物に向けて出射する発光手
段と、前記被測定物により反射された前記測距光を受光
し、前記変調信号と等しい周波数を持つ電気信号を出力
する受光手段と、原発振器と、該原発振器からの周波数
を順次分周して、前記変調信号と、基準中間周波数を持
つ基準中間信号とを出力する分周回路と、入力信号に基
づいて、前記変調信号から前記基準中間信号の周波数だ
けずれた参照周波数を持つ参照信号を生成するＰＬＬ回
路と、前記受光手段からの電気信号と、前記ＰＬＬ回路
からの参照信号とを入力し、前記基準中間周波数と等し
い周波数を持つ比較信号を出力する比較周波数発生手段
と、該比較周波数発生手段からの比較信号の位相と前記
基準中間信号の位相とを比較し、これら２つの信号の位
相差を示す位相差信号を出力する位相測定回路とを備
え、前記位相差信号から前記前記被測定物までの距離を
測定する光波測距装置において、前記分周回路は、さら
に前記基準中間周波数のａ倍（ａ≧２の整数）の周波数
を持つＰＬＬ基準信号を前記入力信号として前記ＰＬＬ
回路に出力するようにしたことを特徴とするものであ
る。また、 第２の考案は、前記第１の考案の光波測距
装置の分周回路から前記ＰＬＬ回路に出力された信号に
基づいて生成された取り出された出力信号を、前記被測
定物に向けて出射される変調信号とする一方、該変調信
号と前記基準中間信号の周波数だけずれた参照周波数を
持つ出力信号を参照信号として前記分周回路で分周して
生成し、前記比較周波数発生手段に入力するようにした
ことを特徴とするものである。これらの場合、前記比較
信号から前記基準中間周波数以外の周波数からなるスプ
リアス成分を除去するスプリアス除去手段を、前記比較
周波数発生手段と前記位相測定回路との間に接続するこ
とが好ましい。
【００１５】
【作用】本考案によれば、光波測距装置の分周回路で前
記位相測定回路に出力する前記基準中間周波数と、該基
準中間周波数の整数倍ａ（ａ≧２) となるＰＬＬ基準周
波数とを生成して該ＰＬＬ基準周波数を前記ＰＬＬ発振
回路に出力するようにしたので、前記ＰＬＬ発振回路か
ら出力される周波数成分は、ＦＲ、ＦＲ−ａ×ＩＦ及び
ＦＲ＋ａ×ＩＦの３波成分となり、平衡復調回路での相
互変調により生じるスプリアス成分は図２に示したよう
にａ×ＩＦとなり、スプリアス成分周波数と中間周波数
ＩＦとは完全に分離され、これによりＰＬＬ発振回路の
サイドバンドスプリアス成分に起因する光波測距装置の
測距誤差を完全に取り除くことができる。
記位相測定回路に出力する前記基準中間周波数と、該基
準中間周波数の整数倍ａ（ａ≧２) となるＰＬＬ基準周
波数とを生成して該ＰＬＬ基準周波数を前記ＰＬＬ発振
回路に出力するようにしたので、前記ＰＬＬ発振回路か
ら出力される周波数成分は、ＦＲ、ＦＲ−ａ×ＩＦ及び
ＦＲ＋ａ×ＩＦの３波成分となり、平衡復調回路での相
互変調により生じるスプリアス成分は図２に示したよう
にａ×ＩＦとなり、スプリアス成分周波数と中間周波数
ＩＦとは完全に分離され、これによりＰＬＬ発振回路の
サイドバンドスプリアス成分に起因する光波測距装置の
測距誤差を完全に取り除くことができる。
【００１６】また、このとき前記ＰＬＬ基準周波数の周
波数成分すなわちスプリアス成分は、該周波数成分の除
去回路により前記位相測定回路に入力する前に除去する
ことができるので、前記位相測定回路における外乱を確
実に除去でき、高精度の距離測定を行える。
波数成分すなわちスプリアス成分は、該周波数成分の除
去回路により前記位相測定回路に入力する前に除去する
ことができるので、前記位相測定回路における外乱を確
実に除去でき、高精度の距離測定を行える。
【００１７】
【実施例】以下、本考案による光波測距装置の発振回路
の一実施例を図１を参照して説明する。図１は本考案に
よる光波測距装置の一実施例の構成を示したブロック構
成図であり、同図において、原発振器１には水晶発振器
が使用されている。この原発振器１は基準周波数４５．
０ＭＨz のクロック（ＣＬＫ）信号を発振するように設
定されている。また原発振器１の発振出力は分周回路２
に内蔵された分周器Ａ３と分周器Ｃ５とに並列入力され
る。
の一実施例を図１を参照して説明する。図１は本考案に
よる光波測距装置の一実施例の構成を示したブロック構
成図であり、同図において、原発振器１には水晶発振器
が使用されている。この原発振器１は基準周波数４５．
０ＭＨz のクロック（ＣＬＫ）信号を発振するように設
定されている。また原発振器１の発振出力は分周回路２
に内蔵された分周器Ａ３と分周器Ｃ５とに並列入力され
る。
【００１８】本実施例では分周器Ａ３に入力されたＣＬ
Ｋ信号は１／３に分周され、周波数Ｆ＝１５．０ＭＨz
の強度変調周波数信号（ＦＴ）が作成される。さらにこ
の強度変調周波数信号ＦＴは同時に分周回路２で分周器
Ａ３に直列に接続された分周器Ｂ４と、発光素子６とに
入力される。発光素子６に入力し光電変換された強度変
調周波数信号ＦＴは、図示しない指令回路により内部光
路あるいは外部光路かが選択される。内部光路の場合は
装置内部の光学系を経て受光素子１２に伝送され、外部
光路の場合は装置から図示しない目標点のターゲットに
向けて出射され、ターゲットのコーナキューブ等の反射
鏡に反射して再び光波測距装置の受光素子１２に受信す
る。
Ｋ信号は１／３に分周され、周波数Ｆ＝１５．０ＭＨz
の強度変調周波数信号（ＦＴ）が作成される。さらにこ
の強度変調周波数信号ＦＴは同時に分周回路２で分周器
Ａ３に直列に接続された分周器Ｂ４と、発光素子６とに
入力される。発光素子６に入力し光電変換された強度変
調周波数信号ＦＴは、図示しない指令回路により内部光
路あるいは外部光路かが選択される。内部光路の場合は
装置内部の光学系を経て受光素子１２に伝送され、外部
光路の場合は装置から図示しない目標点のターゲットに
向けて出射され、ターゲットのコーナキューブ等の反射
鏡に反射して再び光波測距装置の受光素子１２に受信す
る。
【００１９】一方、分周器Ｂ４に入力された強度変調周
波数信号ＦＴはさらに１／２12分周され、周波数３．６
６ＫＨz の基準中間周波数信号ＩＦとして、位相測定回
路に送られる。また分周器Ｃ５の分周比は分周器Ｂ４と
同じ分周比１／２12なので、入力されたＣＬＫ信号は分
周器Ｃ５により周波数１１．０ＫＨz の３×ＩＦ信号に
分周される。
波数信号ＦＴはさらに１／２12分周され、周波数３．６
６ＫＨz の基準中間周波数信号ＩＦとして、位相測定回
路に送られる。また分周器Ｃ５の分周比は分周器Ｂ４と
同じ分周比１／２12なので、入力されたＣＬＫ信号は分
周器Ｃ５により周波数１１．０ＫＨz の３×ＩＦ信号に
分周される。
【００２０】ところで、ＰＬＬ発振回路７は位相比較器
８、ＬＰＦ９、ＶＣＯ１０及びＰＬＬ用分周器１１とか
ら構成されている。このうち位相比較器８は入力周波数
として３×ＩＦ信号を取り入れ、ＰＬＬ用分周器１１か
らの帰還信号との位相差を比較し、その位相差に応じた
差信号電圧を出力する。この差信号電圧は、ＬＰＦ９で
高周波成分が取り除かれ平滑化され、ＶＣＯ１０に所定
の入力電圧として入力される。ＶＣＯ１０によりこの電
圧に応じた周波数信号が発振される。またＰＬＬ用分周
器１１によりＶＣＯ１０から出力された参照周波数ＦＲ
は１／１３６５分周され、その分周信号はＰＬＬ回路の
帰還信号として位相比較器８にフィードバックされる。
このフィードバック回路が安定している場合には、ＰＬ
Ｌ用分周器１１からの帰還信号は入力信号３×ＩＦに対
して位相と周波数が同期した信号となる。
８、ＬＰＦ９、ＶＣＯ１０及びＰＬＬ用分周器１１とか
ら構成されている。このうち位相比較器８は入力周波数
として３×ＩＦ信号を取り入れ、ＰＬＬ用分周器１１か
らの帰還信号との位相差を比較し、その位相差に応じた
差信号電圧を出力する。この差信号電圧は、ＬＰＦ９で
高周波成分が取り除かれ平滑化され、ＶＣＯ１０に所定
の入力電圧として入力される。ＶＣＯ１０によりこの電
圧に応じた周波数信号が発振される。またＰＬＬ用分周
器１１によりＶＣＯ１０から出力された参照周波数ＦＲ
は１／１３６５分周され、その分周信号はＰＬＬ回路の
帰還信号として位相比較器８にフィードバックされる。
このフィードバック回路が安定している場合には、ＰＬ
Ｌ用分周器１１からの帰還信号は入力信号３×ＩＦに対
して位相と周波数が同期した信号となる。
【００２１】したがって、各周波数の関係は次式で表す
ことができる。 ＦＲ＝ＣＬＫ／３ ＩＦ＝ＦＴ／２１２ ３×ＩＦ＝ＦＲ／１３６５ ＩＦ＝ＦＲ／（１３６５×３）＝ＦＲ／（２１２−１） このとき受光素子１２で光電変換された受信信号は、目
標点までの測定距離に比例した位相情報を含んだ周波数
信号である。
ことができる。 ＦＲ＝ＣＬＫ／３ ＩＦ＝ＦＴ／２１２ ３×ＩＦ＝ＦＲ／１３６５ ＩＦ＝ＦＲ／（１３６５×３）＝ＦＲ／（２１２−１） このとき受光素子１２で光電変換された受信信号は、目
標点までの測定距離に比例した位相情報を含んだ周波数
信号である。
【００２２】すなわち強度変調周波数信号ＦＴは平衡復
調回路１３において、参照周波数ＦＲと周波数混合され
た場合にも位相情報を保持した状態でＦＴとＦＲとの差
に相当する３．６６ＫＨz の中間周波数ＳＩＦに変換さ
れる。この中間周波数ＳＩＦは次式より明らかなように
基準中間周波数ＩＦと同じ周波数になる。
調回路１３において、参照周波数ＦＲと周波数混合され
た場合にも位相情報を保持した状態でＦＴとＦＲとの差
に相当する３．６６ＫＨz の中間周波数ＳＩＦに変換さ
れる。この中間周波数ＳＩＦは次式より明らかなように
基準中間周波数ＩＦと同じ周波数になる。
【００２３】このとき本実施例では、図２の周波数スペ
クトルに示したようにＰＬＬ発振回路７からの出力信号
には設定参照周波数ＦＲの他に３×ＩＦだけずれたサイ
ドバンドスプリアス成分が生じる。したがってＰＬＬ発
振回路からの出力信号周波数は図２（ｃ）にしたよう
に、次の３波成分を含むこととなる。 (1) ＦＲ、(2) ＦＲ−３×ＩＦ、(3) ＦＲ＋３×ＩＦ このうち(2)ＦＲ−３×ＩＦ成分と(3)ＦＲ＋３×ＩＦ成
分とは、平衡復調回路１３等に設けられた非線形素子を
経由してＦＲ成分と相互変調されても３×ＩＦ成分しか
発生しない。
クトルに示したようにＰＬＬ発振回路７からの出力信号
には設定参照周波数ＦＲの他に３×ＩＦだけずれたサイ
ドバンドスプリアス成分が生じる。したがってＰＬＬ発
振回路からの出力信号周波数は図２（ｃ）にしたよう
に、次の３波成分を含むこととなる。 (1) ＦＲ、(2) ＦＲ−３×ＩＦ、(3) ＦＲ＋３×ＩＦ このうち(2)ＦＲ−３×ＩＦ成分と(3)ＦＲ＋３×ＩＦ成
分とは、平衡復調回路１３等に設けられた非線形素子を
経由してＦＲ成分と相互変調されても３×ＩＦ成分しか
発生しない。
【００２４】このときスプリアス成分である３×ＩＦ成
分は測定距離に比例した位相情報を保持しているＩＦ成
分とは全く別の周波数である。したがって必要に応じて
以後の回路中にＢＰＦ１４を設け、周波数選別すること
により容易にこの成分を除去することができる。
分は測定距離に比例した位相情報を保持しているＩＦ成
分とは全く別の周波数である。したがって必要に応じて
以後の回路中にＢＰＦ１４を設け、周波数選別すること
により容易にこの成分を除去することができる。
【００２５】以上、述べたように本考案では、ＰＬＬ発
振回路に起因して不要な成分信号が生じてもその成分は
測距のための位相測定において誤差を生じさせる原因と
ならないことは明かである。
振回路に起因して不要な成分信号が生じてもその成分は
測距のための位相測定において誤差を生じさせる原因と
ならないことは明かである。
【００２６】以下、本考案における発振回路の各周波数
構成について説明する。発光素子６を強度変調する周波
数ＦＴと原発振器１の周波数ＣＬＫとの関係は分周器Ａ
３の分周比を１／ａとすると ＦＴ＝ＣＬＫ／ａ …（式１） （ａ：ａ＝２以上の整数） となる。また、ａ×ＩＦ（前記実施例ではａ＝３）とＩ
ＦとＣＬＫとの関係は、分周器Ｂ４、分周器Ｃ５の分周
比をともに１／ｂとすると、 ＩＦ＝ＣＬＫ／（ａ×ｂ）， ａ×ＩＦ＝ＣＬＫ／ｂ …（式２） （ｂ：ｂ＝２以上の整数） となる。
構成について説明する。発光素子６を強度変調する周波
数ＦＴと原発振器１の周波数ＣＬＫとの関係は分周器Ａ
３の分周比を１／ａとすると ＦＴ＝ＣＬＫ／ａ …（式１） （ａ：ａ＝２以上の整数） となる。また、ａ×ＩＦ（前記実施例ではａ＝３）とＩ
ＦとＣＬＫとの関係は、分周器Ｂ４、分周器Ｃ５の分周
比をともに１／ｂとすると、 ＩＦ＝ＣＬＫ／（ａ×ｂ）， ａ×ＩＦ＝ＣＬＫ／ｂ …（式２） （ｂ：ｂ＝２以上の整数） となる。
【００２７】一方、ＰＬＬ用分周器１１の分周比を１／
ｐとすると、 ａ×ＩＦ＝ＦＲ／ｐ となる。 したがって ＩＦ＝ＦＲ／（ａ×ｐ） …（式３） 一方、平衡復調回路１３で強度変調周波数ＦＴを中間周
波数ＩＦに変換するためには、ＦＲとＦＴとの関係は次
式のようになる。 ＩＦ＝｜ＦＲ−ＦＴ｜ …（式４） このとき式４に式１〜式３を代入すると、 ＣＬＫ＝｜ａ×ｐ−ｂ｜×ＣＬＫ すなわち、 ｂ＋１＝ａ×ｐ又はｂ−１＝ａ×ｐ …（式５） となればよい。
ｐとすると、 ａ×ＩＦ＝ＦＲ／ｐ となる。 したがって ＩＦ＝ＦＲ／（ａ×ｐ） …（式３） 一方、平衡復調回路１３で強度変調周波数ＦＴを中間周
波数ＩＦに変換するためには、ＦＲとＦＴとの関係は次
式のようになる。 ＩＦ＝｜ＦＲ−ＦＴ｜ …（式４） このとき式４に式１〜式３を代入すると、 ＣＬＫ＝｜ａ×ｐ−ｂ｜×ＣＬＫ すなわち、 ｂ＋１＝ａ×ｐ又はｂ−１＝ａ×ｐ …（式５） となればよい。
【００２８】ところで、本実施例では、分周比としてａ
＝３，ｂ＝２12，ｐ＝１３６５を選択したが、本考案に
おいて、式５が成り立つような整数ａ，ｂ，ｐは任意に
選択できることは明かである。
＝３，ｂ＝２12，ｐ＝１３６５を選択したが、本考案に
おいて、式５が成り立つような整数ａ，ｂ，ｐは任意に
選択できることは明かである。
【００２９】また、本実施例では、分周回路で強度変調
周波数ＦＴを生成し、ＰＬＬ発振回路で参照周波数ＦＲ
を生成したが、反対に分周回路で参照周波数ＦＲを生成
し、ＰＬＬ発振回路で強度変調周波数ＦＴを作成しても
同様の効果があることはいうまでもない。
周波数ＦＴを生成し、ＰＬＬ発振回路で参照周波数ＦＲ
を生成したが、反対に分周回路で参照周波数ＦＲを生成
し、ＰＬＬ発振回路で強度変調周波数ＦＴを作成しても
同様の効果があることはいうまでもない。
【００３０】なお、上述のＢＰＦはアナログＢＰＦを使
用したが、ディジタルＢＰＦを波形成形回路の前方に接
続して上述のスプリアス成分を除去することも可能であ
り、さらに不要信号を除去する回路として同等の効果を
奏する除去回路であれば、ＢＰＦに限らず使用すること
ができるのはいうまでもない。
用したが、ディジタルＢＰＦを波形成形回路の前方に接
続して上述のスプリアス成分を除去することも可能であ
り、さらに不要信号を除去する回路として同等の効果を
奏する除去回路であれば、ＢＰＦに限らず使用すること
ができるのはいうまでもない。
【００３１】
【考案の効果】以上の説明から明らかなように、本考案
によれば、簡易な構造により位相測定における誤差を除
去することにより低価格で高い精度の測距を実現するこ
とができる等の効果を奏する。
によれば、簡易な構造により位相測定における誤差を除
去することにより低価格で高い精度の測距を実現するこ
とができる等の効果を奏する。
【図１】本考案による光波測距装置の一実施例を示した
ブロック構成図。
ブロック構成図。
【図２】本考案による光波測距装置で発生する周波数成
分の一例を示した周波数スペクトル図。
分の一例を示した周波数スペクトル図。
【図３】従来の光波測距装置の一例を示したブロック構
成図。
成図。
【図４】従来の光波測距装置で発生する周波数成分の一
例を示した周波数スペクトル図。
例を示した周波数スペクトル図。
１ 原発振器 ２ 分周回路 ３，４，５ 分周器 ６ 発光素子 ７ ＰＬＬ発振回路 １２ 受光素子 １３ 平衡復調回路 １４ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ） １５ 位相測定回路
Claims (3)
- 【請求項１】所定の変調周波数を持つ変調信号で強度変
調した測距光を被測定物に向けて出射する発光手段と、 前記被測定物により反射された前記測距光を受光し、前
記変調信号と等しい周波数を持つ電気信号を出力する受
光手段と、 原発振器と、 該原発振器からの周波数を順次分周して、前記変調信号
と、基準中間周波数を持つ基準中間信号とを出力する分
周回路と、 入力信号に基づいて、前記変調信号から前記基準中間信
号の周波数だけずれた参照周波数を持つ参照信号を生成
するＰＬＬ回路と、 前記受光手段からの電気信号と、前記ＰＬＬ回路からの
参照信号とを入力し、前記基準中間周波数と等しい周波
数を持つ比較信号を出力する比較周波数発生手段と、 該比較周波数発生手段からの比較信号の位相と前記基準
中間信号の位相とを比較し、これら２つの信号の位相差
を示す位相差信号を出力する位相測定回路とを備え、前
記位相差信号から前記前記被測定物までの距離を測定す
る光波測距装置において、 前記分周回路は、さらに前記基準中間周波数のａ倍（ａ
≧２の整数) の周波数を持つＰＬＬ基準信号を前記入力
信号として前記ＰＬＬ回路に出力することを特徴とする
光波測距装置。 - 【請求項２】請求項１記載の光波測距装置の分周回路か
ら前記ＰＬＬ回路に出力された信号に基づいて生成され
た取り出された出力信号を、前記被測定物に向けて出射
される変調信号とする一方、該変調信号と前記基準中間
信号の周波数だけずれた参照周波数を持つ出力信号を参
照信号として前記分周回路で分周して生成し、前記比較
周波数発生手段に入力するようにしたことを特徴とする
光波測距装置。 - 【請求項３】前記比較信号から前記基準中間周波数以外
の周波数からなるスプリアス成分を除去するスプリアス
除去手段が、前記比較周波数発生手段と前記位相測定回
路との間に接続されたことを特徴とする請求項１または
請求項２のいずれかに記載の光波測距装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1992041438U JP2584875Y2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 光波測距装置 |
| US08/063,314 US5400130A (en) | 1992-05-26 | 1993-05-19 | Light wave distance measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1992041438U JP2584875Y2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 光波測距装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0594783U JPH0594783U (ja) | 1993-12-24 |
| JP2584875Y2 true JP2584875Y2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=12608387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1992041438U Expired - Fee Related JP2584875Y2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 光波測距装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2584875Y2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1191697B1 (de) | 2000-07-31 | 2011-12-21 | HILTI Aktiengesellschaft | Lokaloszillator zur Erzeugung eines HF-Signals zur Direktmischung mittels Avalanche-Fotodioden |
| US6731908B2 (en) * | 2001-01-16 | 2004-05-04 | Bluesoft, Inc. | Distance measurement using half-duplex RF techniques |
| DE10114782B4 (de) * | 2001-03-26 | 2008-09-04 | Sick Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Entfernungsmesswerten |
| DE10160439A1 (de) * | 2001-12-08 | 2003-06-26 | Bosch Gmbh Robert | Laserentfernungsmeßgerät |
| US20060238742A1 (en) * | 2005-04-25 | 2006-10-26 | Hunt Jeffrey H | Short duty cycle lidar |
| DE102005021882A1 (de) * | 2005-05-04 | 2006-11-09 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Abstands zu einem Zielobjekt |
| US9482755B2 (en) | 2008-11-17 | 2016-11-01 | Faro Technologies, Inc. | Measurement system having air temperature compensation between a target and a laser tracker |
| US8659749B2 (en) * | 2009-08-07 | 2014-02-25 | Faro Technologies, Inc. | Absolute distance meter with optical switch |
| US8619265B2 (en) | 2011-03-14 | 2013-12-31 | Faro Technologies, Inc. | Automatic measurement of dimensional data with a laser tracker |
| US9772394B2 (en) | 2010-04-21 | 2017-09-26 | Faro Technologies, Inc. | Method and apparatus for following an operator and locking onto a retroreflector with a laser tracker |
| US9377885B2 (en) | 2010-04-21 | 2016-06-28 | Faro Technologies, Inc. | Method and apparatus for locking onto a retroreflector with a laser tracker |
| US9400170B2 (en) | 2010-04-21 | 2016-07-26 | Faro Technologies, Inc. | Automatic measurement of dimensional data within an acceptance region by a laser tracker |
| US8902408B2 (en) | 2011-02-14 | 2014-12-02 | Faro Technologies Inc. | Laser tracker used with six degree-of-freedom probe having separable spherical retroreflector |
| DE112012001082B4 (de) | 2011-03-03 | 2015-12-03 | Faro Technologies Inc. | Verfahren zum Messen von Zielen |
| US9164173B2 (en) | 2011-04-15 | 2015-10-20 | Faro Technologies, Inc. | Laser tracker that uses a fiber-optic coupler and an achromatic launch to align and collimate two wavelengths of light |
| CN103649673A (zh) | 2011-04-15 | 2014-03-19 | 法罗技术股份有限公司 | 激光跟踪器中的增强的位置检测器 |
| US9686532B2 (en) | 2011-04-15 | 2017-06-20 | Faro Technologies, Inc. | System and method of acquiring three-dimensional coordinates using multiple coordinate measurement devices |
| US9482529B2 (en) | 2011-04-15 | 2016-11-01 | Faro Technologies, Inc. | Three-dimensional coordinate scanner and method of operation |
| USD688577S1 (en) | 2012-02-21 | 2013-08-27 | Faro Technologies, Inc. | Laser tracker |
| US9638507B2 (en) | 2012-01-27 | 2017-05-02 | Faro Technologies, Inc. | Measurement machine utilizing a barcode to identify an inspection plan for an object |
| US9041914B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-05-26 | Faro Technologies, Inc. | Three-dimensional coordinate scanner and method of operation |
| US9395174B2 (en) | 2014-06-27 | 2016-07-19 | Faro Technologies, Inc. | Determining retroreflector orientation by optimizing spatial fit |
| DE102018220227A1 (de) * | 2018-11-26 | 2020-05-28 | Robert Bosch Gmbh | LIDAR-Sensor und Verfahren zur optischen Erfassung eines Sichtfeldes |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2367292A1 (fr) * | 1976-10-08 | 1978-05-05 | Sercel Rech Const Elect | Telemetre a oscillateur pilote et oscillateur asservi en phase sur celui-ci |
| US4453825A (en) * | 1979-12-07 | 1984-06-12 | Hewlett-Packard Company | Distance transducer |
| GB9003221D0 (en) * | 1990-02-13 | 1990-04-11 | Optical Measuring Systems Limi | Electronic distance measurement |
| US5082364A (en) * | 1990-08-31 | 1992-01-21 | Russell James T | Rf modulated optical beam distance measuring system and method |
| JPH04283680A (ja) * | 1991-03-12 | 1992-10-08 | Stanley Electric Co Ltd | 光波測距装置 |
-
1992
- 1992-05-26 JP JP1992041438U patent/JP2584875Y2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-05-19 US US08/063,314 patent/US5400130A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5400130A (en) | 1995-03-21 |
| JPH0594783U (ja) | 1993-12-24 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |