JP2670795B2 - 測距装置 - Google Patents
測距装置Info
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- JP2670795B2 JP2670795B2 JP63037459A JP3745988A JP2670795B2 JP 2670795 B2 JP2670795 B2 JP 2670795B2 JP 63037459 A JP63037459 A JP 63037459A JP 3745988 A JP3745988 A JP 3745988A JP 2670795 B2 JP2670795 B2 JP 2670795B2
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- light
- light receiving
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- Manipulation Of Pulses (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光波を使用して測距装置に関する。
（従来の技術） 従来の光波使用の測距装置として、パルス走行時間方
式と位相比較方式が知られている。
式と位相比較方式が知られている。
パルス走行時間方式は、目標物に向けてパルス光を放
射し、放射後反射パルス光を受光するまでの時間を測定
し、この光の往復時間から目標物までの距離を求める方
式であり、位相比較方式は、目標物に向けて正弦波的に
輝度変調した光を放射し、放射光と反射光の位相差を測
定し、この位相差から目標物までの距離を求める方式で
ある。
射し、放射後反射パルス光を受光するまでの時間を測定
し、この光の往復時間から目標物までの距離を求める方
式であり、位相比較方式は、目標物に向けて正弦波的に
輝度変調した光を放射し、放射光と反射光の位相差を測
定し、この位相差から目標物までの距離を求める方式で
ある。
第４図は位相比較方式の一例を示す。
第４図において、ａは基準信号発振器、ｂは信号発振
器である。信号発振器ｂは、基準信号発振器ａの基準信
号をもとにしてPLL回路や分周回路を用いて基準信号に
対して所定の周波数fLを有する正弦波の局部発振信号
sL、これより僅かに異なる周波数fSを有する正弦波の変
調信号sS及び局部発振信号sLと変調信号sSの周波数の|f
L−fS|に等しい周波数fRを有する矩形波のリファレンス
信号sRを出力する。該変調信号sSは発光駆動部ｃを介し
て発光素子ｄに加わり、発光素子ｄは目標物に向けて変
調光を放出するようになっている。ｅは目標物からの反
射変調光を電気信号に変換する受光素子で、その出力は
増幅器ｇを介して混合部ｈに入力するようになってい
る。
器である。信号発振器ｂは、基準信号発振器ａの基準信
号をもとにしてPLL回路や分周回路を用いて基準信号に
対して所定の周波数fLを有する正弦波の局部発振信号
sL、これより僅かに異なる周波数fSを有する正弦波の変
調信号sS及び局部発振信号sLと変調信号sSの周波数の|f
L−fS|に等しい周波数fRを有する矩形波のリファレンス
信号sRを出力する。該変調信号sSは発光駆動部ｃを介し
て発光素子ｄに加わり、発光素子ｄは目標物に向けて変
調光を放出するようになっている。ｅは目標物からの反
射変調光を電気信号に変換する受光素子で、その出力は
増幅器ｇを介して混合部ｈに入力するようになってい
る。
この混合部ｈは、前記局部発振信号sLと受光素子ｅの
出力信号ｓ′Ｓとを混合するもので、その出力から周波
数fI＝|fL−fS|＝1/n fS＝fR（但し、n:時間拡大比）の
測定信号sIを出力し、この測定信号sIは位相差計数部ｉ
に入力する。該位相差計数部ｉは測定信号sIのリフアレ
ンス信号sRからの位相遅れと、送光光路系から測量機本
体内部の固定光路系ｌに切換えたときの受光素子ｅの出
力信号ｓ″Ｓのレファレンス信号sRからの位相遅れを測
定する。マイクロコンピュータｊは該両位相遅れの差を
求め、目標物までの距離を算出する。算出した距離は表
示器ｋで表示される。
出力信号ｓ′Ｓとを混合するもので、その出力から周波
数fI＝|fL−fS|＝1/n fS＝fR（但し、n:時間拡大比）の
測定信号sIを出力し、この測定信号sIは位相差計数部ｉ
に入力する。該位相差計数部ｉは測定信号sIのリフアレ
ンス信号sRからの位相遅れと、送光光路系から測量機本
体内部の固定光路系ｌに切換えたときの受光素子ｅの出
力信号ｓ″Ｓのレファレンス信号sRからの位相遅れを測
定する。マイクロコンピュータｊは該両位相遅れの差を
求め、目標物までの距離を算出する。算出した距離は表
示器ｋで表示される。
前記受光素子ｅの出力信号ｓ′Ｓは目標物までの距離
に応じた位相遅れ（時間遅れ）を有し、測定信号sIは該
出力信号ｓ′Ｓの遅れ位相角をそのまま受けついでお
り、遅れ時間はｎ倍に拡大されているので、該測定信号
sIとレフアレンス信号sRとを位相比較すると、測定信号
の遅れ位相すなわち距離が精度良く測定できる。
に応じた位相遅れ（時間遅れ）を有し、測定信号sIは該
出力信号ｓ′Ｓの遅れ位相角をそのまま受けついでお
り、遅れ時間はｎ倍に拡大されているので、該測定信号
sIとレフアレンス信号sRとを位相比較すると、測定信号
の遅れ位相すなわち距離が精度良く測定できる。
（発明が解決しようとする課題） 従来のパルス走行時間方式は、目標物への光がパルス
光であるため、エネルギ密度の高い光を照射できるか
ら、目標点に反射プリズム等の反射光学部材を設置しな
くても測定でき、遠距離測定が可能であるが、光を放射
した後反射光を受光するまでの時間が非常に短いため、
内挿パルスが入れにくく、どうしても測定精度が悪くな
る。
光であるため、エネルギ密度の高い光を照射できるか
ら、目標点に反射プリズム等の反射光学部材を設置しな
くても測定でき、遠距離測定が可能であるが、光を放射
した後反射光を受光するまでの時間が非常に短いため、
内挿パルスが入れにくく、どうしても測定精度が悪くな
る。
位相比較方式は、受信信号の周波数を変更して時間拡
大を行なうことができるから、分解能が優れ、測定精度
がよくなるが、エネルギ密度の高い放射光を出すには限
界があるから、パルス走行時間方式と同様の遠距離測定
が困難である。また光のエネルギ密度がパルス走行時間
方式に比べて一般に小さいので、目標点に反射プリズム
を設置するのが一般である。
大を行なうことができるから、分解能が優れ、測定精度
がよくなるが、エネルギ密度の高い放射光を出すには限
界があるから、パルス走行時間方式と同様の遠距離測定
が困難である。また光のエネルギ密度がパルス走行時間
方式に比べて一般に小さいので、目標点に反射プリズム
を設置するのが一般である。
本発明は、従来の上記の二方式の欠点を解消し、測定
精度が高いと共に遠距離測定も可能な測距装置を得るこ
とをその目的するものである。
精度が高いと共に遠距離測定も可能な測距装置を得るこ
とをその目的するものである。
（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明の測距装置は、
発光素子と、該発光素子から変調光を放射させるための
変調信号、該変調信号とは異なる周波数の局部発振信号
及びリファレンス信号を出力する信号発生源と、目標物
からの反射変調光を電気信号に変換する受光素子と、該
受光素子の出力信号と前記局部発振信号とから両信号の
周波数の差の周波数を有する測定信号を得る変換手段
と、該測定信号のリファレンス信号に対する時間遅れを
測定する測定手段を備え、該時間遅れから目標物までの
距離を測定するようにした測距装置において、前記信号
発生源の変調信号により前記発光素子から放射される変
調光をパルス列とし、前記変換手段は前記局部発振信号
を前記受光素子の出力信号である電気パルス列によって
サンプルホールドするサンプルホールド手段であること
を特徴とするものであり、該変換手段は、前記局部発振
信号の出力回路に接続されたサンプルホールド回路から
成り、該サンプルホールド回路のスイッチは前記受光素
子の出力信号である電気パルス列によって開閉されるよ
うにしたものでもよく、また矩形波の前記局部発振信号
及び受光素子の出力信号である電気パルス列がそれぞれ
入力信号及びクロックパルス信号として入力するフリッ
プフロップから成るものでもよい。
発光素子と、該発光素子から変調光を放射させるための
変調信号、該変調信号とは異なる周波数の局部発振信号
及びリファレンス信号を出力する信号発生源と、目標物
からの反射変調光を電気信号に変換する受光素子と、該
受光素子の出力信号と前記局部発振信号とから両信号の
周波数の差の周波数を有する測定信号を得る変換手段
と、該測定信号のリファレンス信号に対する時間遅れを
測定する測定手段を備え、該時間遅れから目標物までの
距離を測定するようにした測距装置において、前記信号
発生源の変調信号により前記発光素子から放射される変
調光をパルス列とし、前記変換手段は前記局部発振信号
を前記受光素子の出力信号である電気パルス列によって
サンプルホールドするサンプルホールド手段であること
を特徴とするものであり、該変換手段は、前記局部発振
信号の出力回路に接続されたサンプルホールド回路から
成り、該サンプルホールド回路のスイッチは前記受光素
子の出力信号である電気パルス列によって開閉されるよ
うにしたものでもよく、また矩形波の前記局部発振信号
及び受光素子の出力信号である電気パルス列がそれぞれ
入力信号及びクロックパルス信号として入力するフリッ
プフロップから成るものでもよい。
（作 用） 信号発生源の変調信号をパルス列変調信号としたた
め、放射光の短時間エネルギ密度を高くすることができ
るから、従来のパルス走行時間方式と同様、遠距離測定
を行なうことができ、また近距離測定では反射プリズム
が無くても測定できる。
め、放射光の短時間エネルギ密度を高くすることができ
るから、従来のパルス走行時間方式と同様、遠距離測定
を行なうことができ、また近距離測定では反射プリズム
が無くても測定できる。
また局部発振信号を、受光素子から出力した該局部発
振信号より僅かに異なる周波数を有する電気パルス列に
よってサンプルホールドしたので、従来の位相比較方式
における測定信号と同等の信号に変換され、高い測定精
度が得られる。
振信号より僅かに異なる周波数を有する電気パルス列に
よってサンプルホールドしたので、従来の位相比較方式
における測定信号と同等の信号に変換され、高い測定精
度が得られる。
（実施例） 以下本発明の実施例を図面につき説明する。
第１図は、本発明の測距装置の一例を示す。
同図において、１は基準発振器、２は信号発生器、３
は発光駆動部、４は発光素子で、該発光駆動部３は、信
号発生器２から出力する変調信号とパルス列信号とし、
これによって発光素子４が放射する変調光を光パルス列
になるようにしたものである。
は発光駆動部、４は発光素子で、該発光駆動部３は、信
号発生器２から出力する変調信号とパルス列信号とし、
これによって発光素子４が放射する変調光を光パルス列
になるようにしたものである。
前記信号発生器２は、従来の位相比較方式と同様に、
正弦波で周波数fLの局部発振信号sL周波数fRのリファレ
ンス信号sR及び周波数fSの前記変調信号sSを出力するも
ので、各周波数fL、fR及びfSの間にはfL＝fS（１±1/
n）、fR＝1/n fSの関係を有する。
正弦波で周波数fLの局部発振信号sL周波数fRのリファレ
ンス信号sR及び周波数fSの前記変調信号sSを出力するも
ので、各周波数fL、fR及びfSの間にはfL＝fS（１±1/
n）、fR＝1/n fSの関係を有する。
局部発振信号sLの出力回路５には、アナログスイッチ
６及びホールドコンデンサ７から成るサンプルホールド
回路８及び低減フィルタ９が介入接続されており、該低
減フィルタ９の出力側とリファレンス信号sRの出力回路
10はそれぞれ位相差計数部11に接続されている。該アナ
ログスイッチ６は、コンパレータ12及びビデオアンプ13
を介して受光素子14に接続され、受光素子14から出力し
た受光パルス列信号によって開閉されるようになってい
る。
６及びホールドコンデンサ７から成るサンプルホールド
回路８及び低減フィルタ９が介入接続されており、該低
減フィルタ９の出力側とリファレンス信号sRの出力回路
10はそれぞれ位相差計数部11に接続されている。該アナ
ログスイッチ６は、コンパレータ12及びビデオアンプ13
を介して受光素子14に接続され、受光素子14から出力し
た受光パルス列信号によって開閉されるようになってい
る。
該コンパレータ12はノイズ成分をカットするものであ
り、コンピュータ15及び表示器16は従来のものと同じで
ある。
り、コンピュータ15及び表示器16は従来のものと同じで
ある。
第２図（Ａ）に示す受光パルス列信号でアナログスイ
ッチ６を開閉すると、第２図（Ｃ）に示す局部発振信号
（便宜上鋸歯形波で示す）の黒丸で示す大きさの電圧が
ホールドコンデンサ７を充電するから、サンプルホール
ド回路８から、第２図（Ｄ）に実線で示す階段状の信号
が出力する。第２図（Ａ）よりTS/n＋１（TS:周期）だ
け時間差を有する第２図（Ｂ）に示す受光パルス列信号
でアナログスイッチ６を開閉すると、第２図（Ｃ）に示
す局部発振信号の白丸で示す大きさの電圧がホールドコ
ンデンサ７を充電するから、サンプルホールド回路８か
ら第２図（Ｄ）に破線で示す段階状の信号が出力する。
この両段階状の信号の時間差はTL＝n/n＋1 TSであって
受光パルス列信号の時間差TS/n＋１のｎ倍に拡大され
る。
ッチ６を開閉すると、第２図（Ｃ）に示す局部発振信号
（便宜上鋸歯形波で示す）の黒丸で示す大きさの電圧が
ホールドコンデンサ７を充電するから、サンプルホール
ド回路８から、第２図（Ｄ）に実線で示す階段状の信号
が出力する。第２図（Ａ）よりTS/n＋１（TS:周期）だ
け時間差を有する第２図（Ｂ）に示す受光パルス列信号
でアナログスイッチ６を開閉すると、第２図（Ｃ）に示
す局部発振信号の白丸で示す大きさの電圧がホールドコ
ンデンサ７を充電するから、サンプルホールド回路８か
ら第２図（Ｄ）に破線で示す段階状の信号が出力する。
この両段階状の信号の時間差はTL＝n/n＋1 TSであって
受光パルス列信号の時間差TS/n＋１のｎ倍に拡大され
る。
第１図示のサンプルホールド回路８は第３図示のよう
に、Ｄ型フリップフロップ17に置きかえることができ
る。すなわち、Ｄ型フリップフロップ17のＤ入力端子に
矩形波の局部発振信号を入力させ、該フリップフロップ
17のクロック端子Ｃに受光素子14からビデオアンプ13及
びコンパレータ12を経て受光パルス列信号を入力させて
受光パルス列信号の立上りで局部発振信号をサンプリン
グさせると、基準に対してTS/n＋１だけ時間差のある受
光パルス列信号がクロック端子Ｃに入力したとき、Ｑ出
力端子からn/n＋1 TSの時間差がある矩形波信号を出力
する。
に、Ｄ型フリップフロップ17に置きかえることができ
る。すなわち、Ｄ型フリップフロップ17のＤ入力端子に
矩形波の局部発振信号を入力させ、該フリップフロップ
17のクロック端子Ｃに受光素子14からビデオアンプ13及
びコンパレータ12を経て受光パルス列信号を入力させて
受光パルス列信号の立上りで局部発振信号をサンプリン
グさせると、基準に対してTS/n＋１だけ時間差のある受
光パルス列信号がクロック端子Ｃに入力したとき、Ｑ出
力端子からn/n＋1 TSの時間差がある矩形波信号を出力
する。
（発明の効果） 本発明は、上述のように構成されているので、測距精
度が高いと共に遠距離測定が可能であるという効果を有
する。
度が高いと共に遠距離測定が可能であるという効果を有
する。
第１図は本発明測距装置の回路のブロック図、第２図
（Ａ）〜（Ｄ）はその作動説明図、第３図は本発明測距
装置の他例の回路のブロック図、第４図は従来の測距装
置の回路のブロック図である。 ２……信号発生器 ４……発光素子 ８……サンプルホールド回路 11……位相差計数回路 14……受光素子 15……マイクロコンピュータ 16……表示器
（Ａ）〜（Ｄ）はその作動説明図、第３図は本発明測距
装置の他例の回路のブロック図、第４図は従来の測距装
置の回路のブロック図である。 ２……信号発生器 ４……発光素子 ８……サンプルホールド回路 11……位相差計数回路 14……受光素子 15……マイクロコンピュータ 16……表示器
Claims (3)
- 【請求項１】発光素子と、該発光素子から変調光を放射
させるための変調信号、該変調信号とは異なる周波数の
局部発振信号及びリファレンス信号を出力する信号発生
源と、目標物からの反射変調光を電気信号に変換する受
光素子と、該受光素子の出力信号と前記局部発振信号と
から両信号の周波数の差の周波数を有する測定信号を得
る変換手段と、該測定信号のリファレンス信号に対する
時間遅れを測定する測定手段を備え、該時間遅れから目
標物までの距離を測定するようにした測距装置におい
て、前記信号発生源の変調信号により前記発光素子から
放射される変調光を光パルス列とし、前記変換手段は前
記局部発振信号を前記受光素子の出力信号である電気パ
ルス列によってサンプルホールドするサンプルホールド
手段であることを特徴とする測距装置。 - 【請求項２】前記変換手段は、前記局部発振信号の出力
回路に接続されたサンプルホールド回路から成り、該サ
ンプルホールド回路のスイッチは前記受光素子の出力信
号である電気パルス列によって開閉されるようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の測距装置。 - 【請求項３】前記変換手段は、矩形波の前記局部発振信
号及び受光素子の出力信号である電気パルス列がそれぞ
れ入力信号及びクロックパルス信号として入力するフリ
ップフロップから成ることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63037459A JP2670795B2 (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | 測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63037459A JP2670795B2 (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | 測距装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01213592A JPH01213592A (ja) | 1989-08-28 |
| JP2670795B2 true JP2670795B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=12498110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63037459A Expired - Fee Related JP2670795B2 (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | 測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2670795B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4707363B2 (ja) | 2004-10-20 | 2011-06-22 | 株式会社 ソキア・トプコン | 光波距離計 |
| JP5654253B2 (ja) * | 2010-03-23 | 2015-01-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 障害物検知装置 |
-
1988
- 1988-02-22 JP JP63037459A patent/JP2670795B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01213592A (ja) | 1989-08-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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