JP2874580B2 - 光波測距装置 - Google Patents

光波測距装置

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JP2874580B2
JP2874580B2 JP7024007A JP2400795A JP2874580B2 JP 2874580 B2 JP2874580 B2 JP 2874580B2 JP 7024007 A JP7024007 A JP 7024007A JP 2400795 A JP2400795 A JP 2400795A JP 2874580 B2 JP2874580 B2 JP 2874580B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光波測距装置に関し、
特に送信信号と受信信号との位相差から測距を行なう光
波測距装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来の光波測距装置の一例を示
すブロック図である。
【0003】従来、この種の光波測距装置においては、
図2に示すように、位相同期発振器1で発生した周波数
1の信号と周波数f2の信号とを切換器11で切り換え
ている。光送信器3は、切換器11で切り換えられた信
号で変調した光を被測定対象4に対して出力する。
【0004】光受信器5は被測定対象4で反射された光
を受け、電気信号に変換し、ミキサー7へ出力する。ミ
キサー6では、切換器11で選択された信号と切換器1
2で選択された信号とを統合し、バンドパスフィルター
8へ出力する。ミキサー7では、光受信器5で電気信号
に変換された周波数f1およびf2の信号と、切換器12
で選択された信号とを混合し、バンドパスフィルタ9へ
出力する。
【0005】バンドパスフィルタ8では、ミキサー6か
ら出力された信号の内、周波数f3の信号成分のみを抽
出し、位相差測定器10へ出力する。バンドパスフィル
タ9では、ミキサー7から出力された信号の内、周波数
3の成分のみを抽出し位相差測定器10へ出力する。
位相差測定器10では、バンドパスフィルタ8とバンド
パスフィルタ9の出力信号の位相差を測定する。なお、
切換器11で周波数f 1の信号が選択された場合には切
換器12で周波数f1−f3が、切換器11で周波数f2
の信号が選択された場合には切換器12で周波数f2
3の信号が選択される。
【0006】周波数f1の信号が切換器11で選択され
た場合に位相差測定器10で測定される位相差をφ1
し、周波数f2の信号が選択された場合に位相差測定器
10で測定される位相差をφ2とすると、被測定対象4
までの距離Rは次式によって求められる。
【0007】 R=C(φ1−φ2)/4π(f1−f2) ・・・(1) 但し、(1)式において、0<f1−f2<C/2Rであ
り、Cは光速度である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の光波
測距装置では、周波数f1の信号と周波数f2の信号とを
切換器12で切り換えてそれぞれの位相差を位相差測定
器10で測定し、それら位相差から被測定対象4までの
距離Rを(1)式に基づいて計算する必要があるので、
計測に時間がかかるという問題点がある。
【0009】また、周波数f1の信号を選択した場合の
位相差の測定と、周波数f2の信号を選択した場合の位
相差の測定との間に被測定対象4が移動すると測定値に
誤差が生じるという問題点がある。
【0010】本発明は、上記のような従来のものの問題
点を除去すべくなされたもので、計測時間を短縮するこ
とができ、被測定対象が移動している場合でも計測誤差
なく連続的な測距を可能にする光波測距装置を提供する
ことを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光波測距装置は、周波数f1、f2、f1
3、およびf2−f3の信号を発生する位相同期発振器
と、前記位相同期発振器で発生した前記f1とf2の信号
と合波する合波器と、前記合波器で合波された周波数f
1とf2の信号で多重変調した光を被測定対象に出力する
光送信手段と、前記光送信手段から出力されて前記被測
定対象で反射された光を電気信号に変換する光受信手段
と、前記光受信手段で電気信号に変換された周波数f1
およびf2の信号と前記位相同期発振器から出力された
周波数f1−f3の信号を混合する第1のミキサーと、前
記光受信器で電気信号に変換された周波数f1およびf2
の信号と前記位相同期発振器で出力された周波数f2
3の信号とを混合する第2のミキサーと、前記第1の
ミキサーから出力される信号から周波数f3の信号を抽
出する第1のバンドパスフィルターと、前記第2のミキ
サーから出力される信号から周波数f3の信号を抽出す
る第2のバンドパスフィルターと、前記第1のバンドパ
スフィルターで抽出された周波数f3の信号と前記第2
のバンドパスフィルターで抽出された周波数f3の信号
との位相差を測定する位相差測定手段とで構成され、前
記位相差測定手段の測定結果から前記被測定対象までの
距離を求めるようにしたことを特徴とする。
【0012】また、前記被測定対象までの距離Rは、前
記位相差測定手段で測定される位相差をΔφ、光速度を
Cとすると、次式 R=C・Δφ/4π(f1−f2) により求められることを特徴とする。
【0013】
【作用】上記のとおりに構成された本発明では、光送信
手段は位相同期発振器で発生した周波数f1、f2の信号
で多重変調した光を被測定対象に出力する。光受信手段
は前記被測定対象からの反射光を電気信号に変換し、そ
の電気信号を第1のミキサー、第2のミキサーへそれぞ
れ出力する。
【0014】第1のミキサーは光受信手段から出力され
る周波数f1およびf2の信号と、位相同期発振器から出
力される周波数f1−f3の信号とを混合し、第1のバン
ドパスフィルタへ出力する。第2のミキサーは光受信器
から出力される周波数f1およびf2の信号と、位相同期
発振器から出力される周波数f2−f3の信号とを混合
し、第2のバンドパスフィルタへ出力する。
【0015】第1のバンドパスフィルタは第1のミキサ
ーから出力された信号から、第2のバンドパスフィルタ
は第2のミキサーから出力された信号から周波数f3
信号成分を抽出し、位相差測定手段へ出力する。
【0016】位相差測定手段は、第1のバンドパスフィ
ルタおよび第2のバンドパスフィルタで抽出した周波数
3の信号相互の位相差Δφを測定する。
【0017】本構成において前記被測定対象までの距離
Rは、位相差測定手段で測定される位相差をΔφ、光速
度をCとすると、次式 R=C・Δφ/4π(f1−f2) により求められる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0019】図1は、本発明の光波測距装置の一実施例
の構成ブロック図である。この図において、図2に示し
たものと同一の構成要素には同一符号を付してある。
【0020】本実施例における光波測距装置は、図1に
示すように、周波数f1、f2、f1−f3、およびf2
3の信号を発生する位相同期発振器1と、位相同期発
振器1で発生した周波数f1およびf2の信号を合波する
合波器2と、合波器2で合波された周波数f1およびf2
の信号で多重変調した光を被測定対象4に出力する光送
信器3と、光送信器3から出力されて被測定対象4で反
射された光を電気信号に変換する光受信器5と、光受信
器5で電気信号に変換された周波数f1およびf2の信号
と位相同期発振器1から出力された周波数f1−f3の信
号とを混合する第1のミキサー6と、光受信器5で電気
信号に変換された周波数f1およびf2の信号と位相同期
発振器1で出力された周波数f2−f3の信号とを混合す
る第2のミキサー7と、第1のミキサー6から出力され
る信号から周波数f3の信号を抽出する第1のバンドパ
スフィルター8と、第2のミキサー7から出力される信
号から周波数f3の信号を抽出する第2のバンドパスフ
ィルター9と、第1のバンドパスフィルター8で抽出さ
れた周波数f3の信号と第2のバンドパスフィルター9
で抽出された周波数f3の信号との位相差を測定する位
相差測定器10とで構成される。
【0021】次に、上記構成の装置による測距ついて説
明する。
【0022】図1において、位相同期発振器1は周波数
1、f2、f1−f3、およびf2−f3の信号を発生し、
その内、周波数f1とf2の信号を合波器2へ、周波数f
1−f3とf2−f3の信号をそれぞれミキサー6、7へ出
力する。光送信器3は、合波器2で合波された周波数f
2とf3の信号とで多重変調した光を被測定対象4へ出力
する。
【0023】光受信器5は、被測定対象4で反射された
光を受け、電気信号に変換した後、その電気信号をミキ
サー6、7へ出力する。ミキサー6は、光受信器5から
出力された周波数f1とf2の信号、および位相同期発振
器1から出力された周波数f 1−f3の信号を混合し、バ
ンドパスフィルタ8へ出力する。一方、ミキサー7で
は、合波器2から出力された周波数f1とf2の信号、及
び位相同期発振器1から出力された周波数f2−f3の信
号を混合し、バンドパスフィルタ9へ出力する。
【0024】バンドパスフィルタ8、9は、それぞれミ
キサー6、7から出力される信号を受け、その信号の内
から周波数f3の信号成分を抽出し、抽出した信号を位
相差測定器10へ出力する。位相差測定器10は、バン
ドパスフィルタ8、9から出力された周波数f3の信号
相互の位相差Δφを測定する。
【0025】図1において、バンドパスフィルタ8から
出力される信号S1は次式で表される。
【0026】 S1=A1・cos(2πf3t−4πf1R/C) ・・・(2) ここで、A1は振幅でCは光速度である。
【0027】また、バンドパスフィルタ9から出力され
る信号S2は次式で表される。
【0028】 S2=A2・cos(2πf3t−4πf2R/C) ・・・(3) ここで、A2は振幅である。
【0029】したがって、位相差測定器10で測定され
る信号S1とS2の位相差Δφは次式で与えられる。
【0030】 Δφ=4πR/C(f1−f2) ・・・(4) 式(4)より、被測定対象4までの距離Rは次式によっ
て求められる。
【0031】 R=C・Δφ/4π(f1−f2) ・・・(5) この場合、位相差測定器10において測定される位相差
Δφを基に被測定対象4までの距離Rが(5)式にした
がって求められる。
【0032】よって、被測定対象4までの距離Rを求め
るための計測時間を、一回の測定で行なえるので短縮す
ることができ、被測定対象4が移動している場合でも計
測誤差なく連続的な測距が可能となる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、周波数を
切り換えることなく被測定対象までの距離を測定できる
ように構成したので、計測時間を短縮することができ、
かつ被測定対象が移動している場合でも計測誤差がなく
連続的な測距を行なうことができるという効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光波測距装置の一実施例の構成ブロッ
ク図である。
【図2】従来の光波測距装置の一例を示すブロック図で
ある。
【符号の説明】 1 位相同期発振器 2 合波器 3 光送信器 4 被測定対象 5 光受信器 6 第1のミキサー 7 第2のミキサー 8 第1のバンドパスフィルター 9 第2のバンドパスフィルター 10 位相差測定器

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周波数f1、f2、f1−f3、およびf2
    −f3の信号を発生する位相同期発振器と、 前記位相同期発振器で発生した前記f1とf2の信号と合
    波する合波器と、 前記合波器で合波された周波数f1とf2の信号で多重変
    調した光を被測定対象に出力する光送信手段と、 前記光送信手段から出力されて前記被測定対象で反射さ
    れた光を電気信号に変換する光受信手段と、 前記光受信手段で電気信号に変換された周波数f1およ
    びf2の信号と前記位相同期発振器から出力された周波
    数f1−f3の信号を混合する第1のミキサーと、 前記光受信手段で電気信号に変換された周波数f1およ
    びf2の信号と前記位相同期発振器で出力された周波数
    2−f3の信号とを混合する第2のミキサーと、 前記第1のミキサーから出力される信号から周波数f3
    の信号を抽出する第1のバンドパスフィルターと、 前記第2のミキサーから出力される信号から周波数f3
    の信号を抽出する第2のバンドパスフィルターと、 前記第1のバンドパスフィルターで抽出された周波数f
    3の信号と前記第2のバンドパスフィルターで抽出され
    た周波数f3の信号との位相差を測定する位相差測定手
    段とで構成され、 前記位相差測定手段の測定結果から前記被測定対象まで
    の距離を求めるようにしたことを特徴とする光波測距装
    置。
  2. 【請求項2】 前記被測定対象までの距離Rは、前記位
    相差測定手段で測定される位相差をΔφ、光速度をCと
    すると、次式 R=C・Δφ/4π(f1−f2) により求められることを特徴とする請求項1に記載の光
    波測距装置。
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