JP3284279B2 - 位相測定装置と距離測定装置 - Google Patents
位相測定装置と距離測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は位相測定装置に係わり、
特に、タイミング発生手段の分周器の分周比を切り替え
ることにより、位相測定に必要なデータ数を可変させ、
精密かつ高速の位相測定を実現する位相測定装置に関す
るものである。更に本発明は、この位相測定装置を応用
した距離測定装置に関するものである。
特に、タイミング発生手段の分周器の分周比を切り替え
ることにより、位相測定に必要なデータ数を可変させ、
精密かつ高速の位相測定を実現する位相測定装置に関す
るものである。更に本発明は、この位相測定装置を応用
した距離測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の光波距離計は、被測定物であるコ
ーナーキューブから反射してきたエコーパルスを受信し
て、光パルスの受信時間から距離を測定していた。
ーナーキューブから反射してきたエコーパルスを受信し
て、光パルスの受信時間から距離を測定していた。
【０００３】そして図４に基づいて従来の光波距離計の
電気的構成を説明する。従来の光波距離計の電気的構成
は、水晶発信器９１００と第１の分周器９１１０とシン
セサイザー９１２０と第２の分周器９１３０とパルス・
レーザー・ダイオード９１とパルス・レーザー・ダイオ
ードドライバー９１５０とＡＰＤ９７１とアンプ９１６
０と波形整形回路９１７０とカウンタ９１８０とピーク
ホールド回路９１９０とレベル判定回路９２００とバン
ドパスフィルタ９２１０とサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）
９２２０とＡＤコンバータ９３００とメモリ９４００と
ＣＰＵ９５００とから構成されている。
電気的構成を説明する。従来の光波距離計の電気的構成
は、水晶発信器９１００と第１の分周器９１１０とシン
セサイザー９１２０と第２の分周器９１３０とパルス・
レーザー・ダイオード９１とパルス・レーザー・ダイオ
ードドライバー９１５０とＡＰＤ９７１とアンプ９１６
０と波形整形回路９１７０とカウンタ９１８０とピーク
ホールド回路９１９０とレベル判定回路９２００とバン
ドパスフィルタ９２１０とサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）
９２２０とＡＤコンバータ９３００とメモリ９４００と
ＣＰＵ９５００とから構成されている。
【０００４】水晶発振器９１００から出力された周波数
ｆSの基準信号は、第１の分周器９１１０とシンセサイ
ザー９１２０とバンドパスフィルタ９２１０とカウンタ
９１８０とに供給されている。第１の分周器９１１０に
供給された周波数ｆSの基準信号は、第１の分周器９１
１０で１／（ｎ−１）に分周されてシンセサイザー９１
２０に送られる。シンセサイザー９１２０は、第１の分
周器９１１０から供給された周波数ｆSの基準信号をｎ
倍した後、第２の分周器９１３０に送出する様になって
いる。第２の分周器９１３０は、シンセサイザー９１２
０から供給された信号を１／ｍに分周し、周波数ｆMの
測定信号を作る様になっている。
ｆSの基準信号は、第１の分周器９１１０とシンセサイ
ザー９１２０とバンドパスフィルタ９２１０とカウンタ
９１８０とに供給されている。第１の分周器９１１０に
供給された周波数ｆSの基準信号は、第１の分周器９１
１０で１／（ｎ−１）に分周されてシンセサイザー９１
２０に送られる。シンセサイザー９１２０は、第１の分
周器９１１０から供給された周波数ｆSの基準信号をｎ
倍した後、第２の分周器９１３０に送出する様になって
いる。第２の分周器９１３０は、シンセサイザー９１２
０から供給された信号を１／ｍに分周し、周波数ｆMの
測定信号を作る様になっている。
【０００５】そして測定信号ｆMは、パルス・レーザー
・ダイオードドライバー９１５０に送られ、パルス・レ
ーザー・ダイオード９１を駆動する発光タイミング信号
となると共に、ＣＰＵ９５００に対して発光確認信号と
して供給される。更に測定信号ｆMは、ピークホールド
回路９１９０とカウンタ９１８０とに、リセット信号と
して供給される。
・ダイオードドライバー９１５０に送られ、パルス・レ
ーザー・ダイオード９１を駆動する発光タイミング信号
となると共に、ＣＰＵ９５００に対して発光確認信号と
して供給される。更に測定信号ｆMは、ピークホールド
回路９１９０とカウンタ９１８０とに、リセット信号と
して供給される。
【０００６】パルス・レーザー・ダイオードドライバー
９１５０は、第２の分周器９１３０の出力信号ｆMに基
づき、パルス・レーザー・ダイオード９１を発光させる
様になっている。発光パルスは、送光光学系を介して外
部測距光路に送出される。そしてコーナーキューブから
反射された光パルスは、受光光学系で受光され、ＡＰＤ
９７１で電気信号に変換される。そしてＡＰＤ９７１で
変換された電気信号は、アンプ９１６０で増幅され、波
形整形回路９１７０で２値化のディジタル信号に変換さ
れた後、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）９２２０、ＡＤコ
ンバータ９３００及びカウンタ９１８０に送られる。
９１５０は、第２の分周器９１３０の出力信号ｆMに基
づき、パルス・レーザー・ダイオード９１を発光させる
様になっている。発光パルスは、送光光学系を介して外
部測距光路に送出される。そしてコーナーキューブから
反射された光パルスは、受光光学系で受光され、ＡＰＤ
９７１で電気信号に変換される。そしてＡＰＤ９７１で
変換された電気信号は、アンプ９１６０で増幅され、波
形整形回路９１７０で２値化のディジタル信号に変換さ
れた後、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）９２２０、ＡＤコ
ンバータ９３００及びカウンタ９１８０に送られる。
【０００７】水晶発振器９１００から出力された周波数
ｆSの基準信号は、バンドパスフィルタ９２１０に供給
されて正弦波信号となり、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）
９２２０に送られる。サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）９２
２０は、バンドパスフィルタ９２１０からの正弦波信号
を、波形整形回路９１７０からのディジタル信号により
サンプルホールドする。このサンプルホールドされた値
は、ＡＤコンバータ９３００に送られ、ホールド後一定
期間後にＡＤ変換される。そしてＡＤ変換されたデータ
は、メモリ９４００の予め決められたアドレス上に記憶
される様になっている。
ｆSの基準信号は、バンドパスフィルタ９２１０に供給
されて正弦波信号となり、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）
９２２０に送られる。サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）９２
２０は、バンドパスフィルタ９２１０からの正弦波信号
を、波形整形回路９１７０からのディジタル信号により
サンプルホールドする。このサンプルホールドされた値
は、ＡＤコンバータ９３００に送られ、ホールド後一定
期間後にＡＤ変換される。そしてＡＤ変換されたデータ
は、メモリ９４００の予め決められたアドレス上に記憶
される様になっている。
【０００８】なおアンプ９１６０からの出力は、ピーク
ホールド回路９１９０にも供給され、受信パルス光の波
高値が保持される。そしてレベル判定回路９２００は、
得られた波高値が、ＡＰＤ９７１及びアンプ９１６０の
正常動作範囲に入っているか否かを判断し、この結果を
ＣＰＵ９５００に送信する様になっている。この結果、
ＣＰＵ９５００は波高値が適正範囲内にある場合のみ、
ＡＤ変換からのデータを有効データとして処理する様に
なっている。
ホールド回路９１９０にも供給され、受信パルス光の波
高値が保持される。そしてレベル判定回路９２００は、
得られた波高値が、ＡＰＤ９７１及びアンプ９１６０の
正常動作範囲に入っているか否かを判断し、この結果を
ＣＰＵ９５００に送信する様になっている。この結果、
ＣＰＵ９５００は波高値が適正範囲内にある場合のみ、
ＡＤ変換からのデータを有効データとして処理する様に
なっている。
【０００９】次に、基準信号ｆSと測定信号ｆMの関係を
説明する。
説明する。
【００１０】まず、基準信号ｆSと測定信号ｆMとが、
【００１１】 ｆM＝（ｎ／（ｍ（ｎ±１）））ｆS ・・・・・・第１式
【００１２】 ｍ＝ｍ’ｎ＋１である。 ・・・・・・第２式
【００１３】但し、ｍ、ｎは整数である
【００１４】とすると、基準信号ｆSと測定信号ｆMの位
相関係は、
相関係は、
【００１５】 （１／ｆM）／（１／ｆS）＝ｍ（ｎ±１）／ｎ ＝ｍ±（ｍ／ｎ） ＝ｍ±（（ｍ’ｎ＋１）／ｎ） ＝ｍ±（ｍ’＋（１／ｎ）） ＝（ｍ’ｎ＋１）±（ｍ’＋（１／ｎ）） ・・・・・・第３式
【００１６】となる。
【００１７】ここでｍ’が整数の場合のみ、サンプルホ
ールド（Ｓ／Ｈ）９２２０は、バンドパスフィルタ９２
１０からの正弦波信号を各受信パルス毎に、基準信号ｆ
Sの周期のｎ分の一ずづ位相がずれながら順序よくホー
ルドし、周期ｆLの低周波の階段状の信号を出力する。
ールド（Ｓ／Ｈ）９２２０は、バンドパスフィルタ９２
１０からの正弦波信号を各受信パルス毎に、基準信号ｆ
Sの周期のｎ分の一ずづ位相がずれながら順序よくホー
ルドし、周期ｆLの低周波の階段状の信号を出力する。
【００１８】周期ｆLは、測定信号ｆMがｎ回で１周期と
なるので、
なるので、
【００１９】 ｆL＝ｆM／ｎ＝（１／（ｍ（ｎ±１））ｆS ・・・・・・第４式
【００２０】となる。なお従来技術の説明では、（ｎ±
１）を（ｎ−１）の構成としている。各種の値は、例え
ば、
１）を（ｎ−１）の構成としている。各種の値は、例え
ば、
【００２１】 ｆS＝１５ＭＨｚ ・・・・・・第５式
【００２２】 ｎ＝１０１ ・・・・・・第６式
【００２３】 ｍ＝５０００ ・・・・・・第７式
【００２４】とすると、ｍ’、ｆM、ｆLの値、及びその
位相関係は、（ｎ−１）について求めると、次の様にな
る。ｍ’は第２式から
位相関係は、（ｎ−１）について求めると、次の様にな
る。ｍ’は第２式から
【００２５】 ｍ’＝（ｍ−１）／ｎ＝（５０００−１）／１０１ ＝４９＋（５０／１０１） ・・・・・・第８式
【００２６】となる。
【００２７】パルス列のｆMは、第１式より、
【００２８】 ｆM＝（ｎ／（ｍ（ｎ−１）））ｆS ＝（１０１／（（５０００（１０１−１）））＊１５ＭＨｚ ＝３０３０Ｈｚ ・・・・・・第９式
【００２９】となる。そしてこの時受信されるパルス列
の周波数ｆMと、バンドパスフィルタ９２１０からの正
弦波信号の周波数ｆSとの位相関係は、第３式より
の周波数ｆMと、バンドパスフィルタ９２１０からの正
弦波信号の周波数ｆSとの位相関係は、第３式より
【００３０】 （ｍ’ｎ＋１）−（ｍ’＋（１／ｎ）） ＝４９５１ー（５０／１０１） ・・・・・・第１０式
【００３０】ずつずれ、発光パルス１０１回で再び同一
の位相となる。
の位相となる。
【００３１】この同一の位相関係となる周波数ｆLは、
第４式より、
第４式より、
【００３２】 ｆL＝ｆM／ｎ＝（１／（ｍ（ｎ−１））ｆS ＝（３０３０／１０１） ＝３０Ｈｚ ・・・・・・第１１式
【００３３】となる。
【００３４】従ってサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）９２２
０から出力される波形は、周波数ｆLで繰り返し、ｎ個
のホールド値から構成される。このためメモリ９４００
は、ｎ個以上のメモリから構成される。メモリ９４００
は各発光パルス毎にＣＰＵ９５００によりアドレスがイ
ンクリメントされる様になっている。そしてＡＤ変換さ
れたディジタルデータは、ＣＰＵ９５００を介して順次
メモリ９４００に記憶されている。ＣＰＵ９５００とメ
モリ９４００とは加算手段に該当するものであり、記憶
されたメモリ９４００上の任意のアドレスのデータと、
ＡＤ変換されたデータを加算し、再びメモリ９４００上
に記憶させる様になっている。
０から出力される波形は、周波数ｆLで繰り返し、ｎ個
のホールド値から構成される。このためメモリ９４００
は、ｎ個以上のメモリから構成される。メモリ９４００
は各発光パルス毎にＣＰＵ９５００によりアドレスがイ
ンクリメントされる様になっている。そしてＡＤ変換さ
れたディジタルデータは、ＣＰＵ９５００を介して順次
メモリ９４００に記憶されている。ＣＰＵ９５００とメ
モリ９４００とは加算手段に該当するものであり、記憶
されたメモリ９４００上の任意のアドレスのデータと、
ＡＤ変換されたデータを加算し、再びメモリ９４００上
に記憶させる様になっている。
【００３５】またｎ＋１回目以降のデータは１周期目と
同じ位相関係になるので、レベル判定回路９２００の値
が適正であれば、前回までの周期のデータと加算し、後
に平均化操作を施すことにより、ＡＤ変換データ精度を
高めることができる。
同じ位相関係になるので、レベル判定回路９２００の値
が適正であれば、前回までの周期のデータと加算し、後
に平均化操作を施すことにより、ＡＤ変換データ精度を
高めることができる。
【００３６】以上の様にして得られたメモリ９４００上
のデータから、フーリエ変換の手法により位相を計算す
る様になっている。同様に内部参照光路についても演算
を行い、光波距離計本体から被測定点であるコーナーキ
ューブまでの距離は、
のデータから、フーリエ変換の手法により位相を計算す
る様になっている。同様に内部参照光路についても演算
を行い、光波距離計本体から被測定点であるコーナーキ
ューブまでの距離は、
【００３７】 Ｌ＝（θ0−θ1）＊（１／２π）＊（Ｃ／ｆS）＊（１／２） ・・第１２式
【００３８】但し、Ｃは光速、θ０は内部測距光路での
測定位相、θ１は外部測距光路での測定位相である。
測定位相、θ１は外部測距光路での測定位相である。
【００３９】を計算することにより求めることができ
る。
る。
【００４０】カウンタ９１８０は、基準周波数ｆSを第
２の分周器９１３０で分周された信号から、波形整形回
路９１７０の出力信号までの時間をカウントし、このカ
ウント数をＣＰＵ９５００に送信する様になっている。
そしてＣＰＵ９５００は、外部測距光路におけるカウン
ト値と、内部測距光路におけるカウント値との差から、
光波距離計本体から被測定点であるコーナーキューブま
での概略距離を求め、更に上記第１２式による精密距離
Ｌを組み合わせることにより、計測距離を算出すること
ができる。
２の分周器９１３０で分周された信号から、波形整形回
路９１７０の出力信号までの時間をカウントし、このカ
ウント数をＣＰＵ９５００に送信する様になっている。
そしてＣＰＵ９５００は、外部測距光路におけるカウン
ト値と、内部測距光路におけるカウント値との差から、
光波距離計本体から被測定点であるコーナーキューブま
での概略距離を求め、更に上記第１２式による精密距離
Ｌを組み合わせることにより、計測距離を算出すること
ができる。
【００４１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の光波距離計は、ｎ個のデータを取り込まなければ測定
を行うことができないという問題点があった。これはフ
ーリエ変換による位相計算は、被測定波形に対しサンプ
ル点が均等に配置されていないと正確な位相計算を行う
ことができないことが原因となっている。即ち、ｎ個の
データが揃わない状態で位相計算を行うと測定精度が著
しく低下するという問題点があった。
の光波距離計は、ｎ個のデータを取り込まなければ測定
を行うことができないという問題点があった。これはフ
ーリエ変換による位相計算は、被測定波形に対しサンプ
ル点が均等に配置されていないと正確な位相計算を行う
ことができないことが原因となっている。即ち、ｎ個の
データが揃わない状態で位相計算を行うと測定精度が著
しく低下するという問題点があった。
【００４２】また従来の光波距離計は、被測定波形に対
し均等に配置するサンプル点の個数ｎ及び光源の発光周
波数ｆMは固定されており、位相測定に必要なデータが
揃うまでの時間（１／ｆL）は不変となっいていた。こ
のため、より短時間に位相測定を行うという要求に対応
することができないという問題点があった。
し均等に配置するサンプル点の個数ｎ及び光源の発光周
波数ｆMは固定されており、位相測定に必要なデータが
揃うまでの時間（１／ｆL）は不変となっいていた。こ
のため、より短時間に位相測定を行うという要求に対応
することができないという問題点があった。
【００４３】そしてサンプル数を固定して、光源の発光
周波数を上げて測定時間を短縮する方法も考えられる
が、光源の発光デューティの最大定格があるため自ら最
大発光周波数に限界があるという問題点があった。
周波数を上げて測定時間を短縮する方法も考えられる
が、光源の発光デューティの最大定格があるため自ら最
大発光周波数に限界があるという問題点があった。
【００４４】一方、高速位相測定用にデータ数ｎを小さ
くし、データが揃うまでの時間を短縮する方法は、被位
相測定波形に対する標本化誤差が大きくなるので被位相
測定波形の高調波成分の影響が増大し、精密な位相測定
を行うことができないという問題点があった。この被位
相測定波形の高調波成分を減少させるためには、バンド
パスフィルタ９２１０に高い高調波除去能力を要求する
こととなり、コストアップの原因となるという問題点が
あった。
くし、データが揃うまでの時間を短縮する方法は、被位
相測定波形に対する標本化誤差が大きくなるので被位相
測定波形の高調波成分の影響が増大し、精密な位相測定
を行うことができないという問題点があった。この被位
相測定波形の高調波成分を減少させるためには、バンド
パスフィルタ９２１０に高い高調波除去能力を要求する
こととなり、コストアップの原因となるという問題点が
あった。
【００４５】またデータ数ｎを変化させるためには、シ
ンセサイザー９１２０の周波数（ｎ／（ｎ−１））ｆS
を可変させる必要があるが、これを実現するには、シン
セサイザー９１２０の内部のＶＣＸ０の可変周波数範囲
を広くしなければならず、高い周波数安定性を要求され
る光波距離計のシンセサイザー９１２０としては好まし
くないという問題点があった。
ンセサイザー９１２０の周波数（ｎ／（ｎ−１））ｆS
を可変させる必要があるが、これを実現するには、シン
セサイザー９１２０の内部のＶＣＸ０の可変周波数範囲
を広くしなければならず、高い周波数安定性を要求され
る光波距離計のシンセサイザー９１２０としては好まし
くないという問題点があった。
【００４６】以上の様に、精密な位相測定の要求に対応
するためには、被測定波形全体から位相情報を取り出す
ことが重要となり、取り込むデータ数ｎを大きくする必
要がある。一方、高速の位相測定を実現するためには、
データ数ｎを小さくする必要がある。しかしながら従来
の技術では、双方の要求を同時に満たすことができない
という深刻な問題点があった。
するためには、被測定波形全体から位相情報を取り出す
ことが重要となり、取り込むデータ数ｎを大きくする必
要がある。一方、高速の位相測定を実現するためには、
データ数ｎを小さくする必要がある。しかしながら従来
の技術では、双方の要求を同時に満たすことができない
という深刻な問題点があった。
【００４７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
案出されたもので、特定の周波数で繰り返す被測定信号
に対して、この被測定信号と同期が異なり、ｐ回に１度
同期するタイミング信号を発生させるためのタイミング
信号発生手段と、このタイミング信号により、前記被測
定信号をアナログ／ディジタル変換（Ａ／Ｄ変換）する
ためのＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段により変
換されたディジタル信号データを記憶するためのメモリ
手段と、このメモリ手段の各アドレスで、前記Ａ／Ｄ変
換手段により変換されたディジタル信号データと記憶さ
れている前記Ａ／Ｄ変換手段により変換されたディジタ
ル信号データとを加算するための加算手段と、前記メモ
リ手段の各アドレスのデータから、フーリエ変換により
前記被測定信号の位相を検出するための演算処理手段と
からなる位相測定装置において、前記タイミング信号発
生手段の分周比を切り替えることにより、前記ｐを可変
させることを特徴としている。
案出されたもので、特定の周波数で繰り返す被測定信号
に対して、この被測定信号と同期が異なり、ｐ回に１度
同期するタイミング信号を発生させるためのタイミング
信号発生手段と、このタイミング信号により、前記被測
定信号をアナログ／ディジタル変換（Ａ／Ｄ変換）する
ためのＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段により変
換されたディジタル信号データを記憶するためのメモリ
手段と、このメモリ手段の各アドレスで、前記Ａ／Ｄ変
換手段により変換されたディジタル信号データと記憶さ
れている前記Ａ／Ｄ変換手段により変換されたディジタ
ル信号データとを加算するための加算手段と、前記メモ
リ手段の各アドレスのデータから、フーリエ変換により
前記被測定信号の位相を検出するための演算処理手段と
からなる位相測定装置において、前記タイミング信号発
生手段の分周比を切り替えることにより、前記ｐを可変
させることを特徴としている。
【００４８】また本発明はタイミング信号発生手段が、
被測定信号の周波数を（ｎ±１）分の一に分周するため
の第１の分周器と、この第１の分周器の出力信号をｎ倍
するための周波数シンセサイザーと、この周波数シンセ
サイザーの出力信号を分周するための第２の分周器とか
ら構成することもできる。
被測定信号の周波数を（ｎ±１）分の一に分周するため
の第１の分周器と、この第１の分周器の出力信号をｎ倍
するための周波数シンセサイザーと、この周波数シンセ
サイザーの出力信号を分周するための第２の分周器とか
ら構成することもできる。
【００４９】そして本発明は第２の分周器が、複数の分
周比に切り替え可能とすることもできる。
周比に切り替え可能とすることもできる。
【００５０】更に本発明は、第２の分周器で切り替えら
れる複数の分周比は、それぞれ前記ｎに対して異なる公
約数を持つ値とする構成にすることもできる。
れる複数の分周比は、それぞれ前記ｎに対して異なる公
約数を持つ値とする構成にすることもできる。
【００５１】また本発明の距離測定装置は、前記位相測
定装置を備えている。
定装置を備えている。
【００５２】
【発明の実施の形態】以上の様に構成された本発明は、
タイミング信号発生手段が、特定の周波数で繰り返す被
測定信号に対して、この被測定信号と同期が異なり、ｐ
回に１度同期するタイミング信号を発生させ、Ａ／Ｄ変
換手段がタイミング信号により、被測定信号をＡ／Ｄ変
換し、メモリ手段がＡ／Ｄ変換手段により変換されたデ
ィジタル信号データを記憶する様になっている。更に加
算手段が、メモリ手段の各アドレスで、Ａ／Ｄ変換手段
により変換されたディジタル信号データと記憶されてい
るＡ／Ｄ変換手段により変換されたディジタル信号デー
タとを加算し、演算処理手段が、メモリ手段の各アドレ
スのデータから、フーリエ変換により被測定信号の位相
を検出する様になっている。そしてタイミング信号発生
手段の分周比を切り替えることにより、ｐを可変させる
様になっている。
タイミング信号発生手段が、特定の周波数で繰り返す被
測定信号に対して、この被測定信号と同期が異なり、ｐ
回に１度同期するタイミング信号を発生させ、Ａ／Ｄ変
換手段がタイミング信号により、被測定信号をＡ／Ｄ変
換し、メモリ手段がＡ／Ｄ変換手段により変換されたデ
ィジタル信号データを記憶する様になっている。更に加
算手段が、メモリ手段の各アドレスで、Ａ／Ｄ変換手段
により変換されたディジタル信号データと記憶されてい
るＡ／Ｄ変換手段により変換されたディジタル信号デー
タとを加算し、演算処理手段が、メモリ手段の各アドレ
スのデータから、フーリエ変換により被測定信号の位相
を検出する様になっている。そしてタイミング信号発生
手段の分周比を切り替えることにより、ｐを可変させる
様になっている。
【００５３】また第１の分周器が被測定信号の周波数を
（ｎ±１）分の一に分周し、周波数シンセサイザーが第
１の分周器の出力信号をｎ倍し、第２の分周器が周波数
シンセサイザーの出力信号を分周することもできる。
（ｎ±１）分の一に分周し、周波数シンセサイザーが第
１の分周器の出力信号をｎ倍し、第２の分周器が周波数
シンセサイザーの出力信号を分周することもできる。
【００５４】そして第２の分周器が、複数の分周比に切
り替え可能にすることもできる。
り替え可能にすることもできる。
【００５５】更に本発明は、第２の分周器で切り替えら
れる複数の分周比が、それぞれｎに対して異なる公約数
を持つ値とすることもできる。
れる複数の分周比が、それぞれｎに対して異なる公約数
を持つ値とすることもできる。
【００５６】また本発明の距離測定装置は、前記位相測
定装置を使用している。
定装置を使用している。
【００５７】
【００５８】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
【００５９】第３図に示す様に本実施例の光波距離計
は、レーザダイオード１と、コンデンサレンズ２と、コ
ンデンサレンズ３と、一対の分割プリズム４１、４２
と、光路切り替えチョッパ５と、内部光路６と、ＡＰＤ
７１と、ファイバー８と、プリズム９と、対物レンズ１
０から構成されている。そして、コーナキューブ１１
は、光波距離計本体から離れた位置に配置される測定対
象物に該当するものであり、光パルスを反射する機能を
有している。
は、レーザダイオード１と、コンデンサレンズ２と、コ
ンデンサレンズ３と、一対の分割プリズム４１、４２
と、光路切り替えチョッパ５と、内部光路６と、ＡＰＤ
７１と、ファイバー８と、プリズム９と、対物レンズ１
０から構成されている。そして、コーナキューブ１１
は、光波距離計本体から離れた位置に配置される測定対
象物に該当するものであり、光パルスを反射する機能を
有している。
【００６０】レーザダイオード１とコンデンサレンズ２
１、２２と発光側光ファイバー８１と分割プリズム４１
とプリズム９と対物レンズ１０とが光学手段に該当す
る。
１、２２と発光側光ファイバー８１と分割プリズム４１
とプリズム９と対物レンズ１０とが光学手段に該当す
る。
【００６１】レーザダイオード１は光源部に該当するも
ので、本実施例のレーザダイオード１はパルスレーザダ
イオードが採用されており、比較的大きなピークパワー
を持ち、デューティ比が０.０１％程度のパルス波を発
生させることができる。光路切り替えチョッパ５は光束
を切り替えるものである。受光素子７は受光手段に該当
するものであり、レーザダイオード１から発射されたパ
ルス光線を受光できる素子であれば足りる。本実施例の
受光素子７には、ＡＰＤ７１が採用されている。
ので、本実施例のレーザダイオード１はパルスレーザダ
イオードが採用されており、比較的大きなピークパワー
を持ち、デューティ比が０.０１％程度のパルス波を発
生させることができる。光路切り替えチョッパ５は光束
を切り替えるものである。受光素子７は受光手段に該当
するものであり、レーザダイオード１から発射されたパ
ルス光線を受光できる素子であれば足りる。本実施例の
受光素子７には、ＡＰＤ７１が採用されている。
【００６２】光ファイバー８は、発光側光ファイバー８
１と受光側光ファイバー８２とから構成されている。
１と受光側光ファイバー８２とから構成されている。
【００６３】分割プリズム４１は、第１のハーフミラー
４１１と第２のハーフミラー４１２とから構成されてお
り、分割プリズム４２は、第１のハーフミラー４２１と
第２のハーフミラー４２２とからなっている。レーザダ
イオード１側と分割プリズム４１の間は、発光側光ファ
イバー８１で結ばれている。更に分割プリズム４２と受
光素子７側との間は、受光側光ファイバー８２で結ばれ
ている。
４１１と第２のハーフミラー４１２とから構成されてお
り、分割プリズム４２は、第１のハーフミラー４２１と
第２のハーフミラー４２２とからなっている。レーザダ
イオード１側と分割プリズム４１の間は、発光側光ファ
イバー８１で結ばれている。更に分割プリズム４２と受
光素子７側との間は、受光側光ファイバー８２で結ばれ
ている。
【００６４】発光パルスがレーザダイオード１から発射
されると、コンデンサレンズ２１、２２により発光側光
ファイバー８１の入力端８１ａに結合される。発光側光
ファイバー８１により、光パルスは分割プリズム４１に
送られる。分割プリズム４１の第１のハーフミラー４１
１を透過したパルス列は、光路切り替えチョッパ５を介
して、外部測距光路に射出可能となっている。分割プリ
ズム４１の第１のハーフミラー４１１で反射され、更に
第２のハーフミラー４１２で反射されたパルスは、光路
切り替えチョッパ５を介して、内部測距光路６に射出可
能となっている。光路切り替えチョッパ５は、内部測距
光路６と外部測距光路を切り替えるためのものである。
従って、光路切り替えチョッパ５が外部測距光路を選択
した場合には、光パルスはプリズム９で反射された後、
対物レンズ１０により外部に射出される。
されると、コンデンサレンズ２１、２２により発光側光
ファイバー８１の入力端８１ａに結合される。発光側光
ファイバー８１により、光パルスは分割プリズム４１に
送られる。分割プリズム４１の第１のハーフミラー４１
１を透過したパルス列は、光路切り替えチョッパ５を介
して、外部測距光路に射出可能となっている。分割プリ
ズム４１の第１のハーフミラー４１１で反射され、更に
第２のハーフミラー４１２で反射されたパルスは、光路
切り替えチョッパ５を介して、内部測距光路６に射出可
能となっている。光路切り替えチョッパ５は、内部測距
光路６と外部測距光路を切り替えるためのものである。
従って、光路切り替えチョッパ５が外部測距光路を選択
した場合には、光パルスはプリズム９で反射された後、
対物レンズ１０により外部に射出される。
【００６５】対物レンズ１０から射出されたパルスは、
コーナキューブ１１で反射され、再び対物レンズ１０で
受光されプリズム９に送られる。受光されたパルス列
は、プリズム９で反射されて分割プリズム４２に送ら
れ、分割プリズム４２の第１のハーフミラー４２１を透
過した受信パルス光は、受光側光ファイバー８２の受光
端８２ａに結合される。
コーナキューブ１１で反射され、再び対物レンズ１０で
受光されプリズム９に送られる。受光されたパルス列
は、プリズム９で反射されて分割プリズム４２に送ら
れ、分割プリズム４２の第１のハーフミラー４２１を透
過した受信パルス光は、受光側光ファイバー８２の受光
端８２ａに結合される。
【００６６】なお光路切り替えチョッパ５が内部測距光
路６を選択した場合には、発光パルスは、内部測距光路
６を通って分割プリズム４２に送られる。そして光パル
スは、分割プリズム４２に内蔵された第１のハーフミラ
ー４２１と第２のハーフミラー４２２で反射され、受光
側光ファイバー８２の受光端８２ａに結合される様にな
っている。
路６を選択した場合には、発光パルスは、内部測距光路
６を通って分割プリズム４２に送られる。そして光パル
スは、分割プリズム４２に内蔵された第１のハーフミラ
ー４２１と第２のハーフミラー４２２で反射され、受光
側光ファイバー８２の受光端８２ａに結合される様にな
っている。
【００６７】そして受光側光ファイバー８２の射出端８
２ｂから射出された光パルスは、コンデンサレンズ３
１、３２によりＡＰＤ７１に結合する様になっており、
受光素子７で電流パルスに変換される様になっている。
２ｂから射出された光パルスは、コンデンサレンズ３
１、３２によりＡＰＤ７１に結合する様になっており、
受光素子７で電流パルスに変換される様になっている。
【００６８】次に本実施例の電気回路の構成を詳細に説
明する。
明する。
【００６９】図１に示す実施例は、水晶発信器１００と
第１の分周器１１０とシンセサイザー１２０と第２の分
周器１３０と光源部１とパルス・レーザー・ドライバー
１５０とＡＰＤ７１とアンプ１６０と波形整形回路１７
０とカウンタ１８０とピークホールド回路１９０とレベ
ル判定回路２００とバンドパスフィルタ２１０とサンプ
ルホールド（Ｓ／Ｈ）２２０とＡＤコンバータ３００と
メモリ４００とＣＰＵ５００とから構成されている。
第１の分周器１１０とシンセサイザー１２０と第２の分
周器１３０と光源部１とパルス・レーザー・ドライバー
１５０とＡＰＤ７１とアンプ１６０と波形整形回路１７
０とカウンタ１８０とピークホールド回路１９０とレベ
ル判定回路２００とバンドパスフィルタ２１０とサンプ
ルホールド（Ｓ／Ｈ）２２０とＡＤコンバータ３００と
メモリ４００とＣＰＵ５００とから構成されている。
【００７０】第１の分周器１１０とシンセサイザー１２
０と第２の分周器１３０とが、タイミング信号発生手段
に該当している。ＡＤコンバータ３００はＡ／Ｄ変換手
段に該当するものであり、メモリ４００はメモリ手段に
該当し、ＣＰＵ５００とメモリ４００とが加算手段に該
当し、ＣＰＵ５００を含む演算機能を有する部分が演算
処理手段に該当するものである。
０と第２の分周器１３０とが、タイミング信号発生手段
に該当している。ＡＤコンバータ３００はＡ／Ｄ変換手
段に該当するものであり、メモリ４００はメモリ手段に
該当し、ＣＰＵ５００とメモリ４００とが加算手段に該
当し、ＣＰＵ５００を含む演算機能を有する部分が演算
処理手段に該当するものである。
【００７１】第２の分周器１３０は、分周比がｉ分の一
と、ｊ分の一との２つの分周比を有しており、ＣＰＵ４
００からの制御信号により、切り替えが可能となってい
る。
と、ｊ分の一との２つの分周比を有しており、ＣＰＵ４
００からの制御信号により、切り替えが可能となってい
る。
【００７２】ここで、従来の光波距離計における各設定
周波数との関係を詳細に説明することとする。
周波数との関係を詳細に説明することとする。
【００７３】第２式のｍ’が整数でない場合を考慮し
て、ｍ’を次に様に変形することができ、
て、ｍ’を次に様に変形することができ、
【００７４】ｍ’＝（ｍ”＋（ｋ／ｎ））
【００７５】但し、ｍ”、ｋは整数である。
【００７６】更にｍは、
【００７７】 ｍ＝（ｍ”＋（ｋ／ｎ））ｎ＋１ ＝ｍ”ｎ＋ｋ＋１
【００７８】となるが、ここで（ｋ＋１）は整数である
ので、（ｋ＋１）を新たにｋと置き換えれば、
ので、（ｋ＋１）を新たにｋと置き換えれば、
【００７９】 ｍ＝ｍ”ｎ＋ｋ ・・・・・・第１３式
【００８０】となる。
【００８１】ｍがこの様に書き表される時、ｆSとｆMと
の位相関係は、
の位相関係は、
【００８２】 （１／ｆM）／（１／ｆS）＝（ｍ（ｎ±１）／ｎ） ＝ｍ±（ｍ／ｎ） ＝ｍ±（（ｍ”ｎ＋ｋ）／ｎ） ＝ｍ±（ｍ”＋（ｋ／ｎ）） ・・・・・・第１４式
【００８３】となり位相のずれは、
【００８４】 （ｋ／ｎ） ・・・・・・第１５式
【００８５】となる。
【００８６】即ちサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）２２０
は、バンドパスフィルタ２１０からの正弦波信号を各受
信パルスごとに、基準信号ｆSの周期のｎ分のｋずつ位
相がずれながらホールドし、低周波の階段状の信号を出
力する様になっている。
は、バンドパスフィルタ２１０からの正弦波信号を各受
信パルスごとに、基準信号ｆSの周期のｎ分のｋずつ位
相がずれながらホールドし、低周波の階段状の信号を出
力する様になっている。
【００８７】ここで、新たに位相ずれが１周期するため
の受信パルス数をｐとすれば、ｎとｋが公約数を有しな
い時は、
の受信パルス数をｐとすれば、ｎとｋが公約数を有しな
い時は、
【００８８】 ｐ＝ｎ ・・・・・・・第１６式
【００８９】となり、従来の光波距離計と同様に、ｎ回
に１回で位相が１周期するが、ｎとｋが公約数を有する
時、最大公約数ｒとすれば、
に１回で位相が１周期するが、ｎとｋが公約数を有する
時、最大公約数ｒとすれば、
【００９０】 ｐ＝（ｎ／ｒ） ・・・・・・・第１７式
【００９１】となり、（ｎ／ｒ）回で位相が１周期する
ことになる。
ことになる。
【００９２】また階段状の低周波の周波数もｐに対応し
てｆL’とすれば、第１式、第４式より、
てｆL’とすれば、第１式、第４式より、
【００９３】 ｆL’＝（ｆM／ｐ） ＝ｆM（ｒ／ｎ） ＝ｆLｒ ＝（ｎ／（ｍ（ｎ±１）））＊（ｆS／ｐ） ・・・・・・・第１８式
【００９４】となりｒ倍の周波数となる。
【００９５】本実施例は、ｆS＝１５ＭＨｚ、ｆM≒３ｋ
Ｈｚ、ｎ＝１００
Ｈｚ、ｎ＝１００
【００９６】となっており、第２の分周器１３０の分周
比がｉに対してはｋ＝９、そして分周比ｊに対しては、
ｋ＝１０を対応させると、第１３式より、
比がｉに対してはｋ＝９、そして分周比ｊに対しては、
ｋ＝１０を対応させると、第１３式より、
【００９７】 ｉ＝（４９＋（９／１００））＊１００ ＝４９０９ ・・・・・・・第１９式
【００９８】 ｊ＝（４９＋（１０／１００））＊１００ ＝４９１０ ・・・・・・・第２０式
【００９９】となる。
【０１００】そしてＣＰＵ５００が、第２の分周器１３
０の分周比ｉを選択した場合であって、ｎとｋの公約数
がなく、位相ずれが１周期するのに必要な受信パルス数
ｐは、
０の分周比ｉを選択した場合であって、ｎとｋの公約数
がなく、位相ずれが１周期するのに必要な受信パルス数
ｐは、
【０１０１】 ｐ＝ｎ＝１００ ・・・・・・・第２１式
【０１０２】となり、低周波の階段状の信号ｆL’の周
波数は第１８式より、
波数は第１８式より、
【０１０３】 ｆL’＝（１００／４９０９（１００−１））＊（１５ＭＨｚ／１００） ≒ ３０.９Ｈｚ ・・・・・・・第２２式
【０１０４】となる。この場合には、被測定波形に対し
て均等に分布した１００個のデータから位相を測定する
こととなり、精密な位相測定を行うことができる。
て均等に分布した１００個のデータから位相を測定する
こととなり、精密な位相測定を行うことができる。
【０１０５】そしてＣＰＵ５００が、第２の分周器１３
０の分周比ｊを選択した場合には、ｎとｋの公約数は１
０となり、位相ずれが１周期するのに必要な受信パルス
数ｐは第１７式より、
０の分周比ｊを選択した場合には、ｎとｋの公約数は１
０となり、位相ずれが１周期するのに必要な受信パルス
数ｐは第１７式より、
【０１０６】 ｐ＝ｎ／ｒ ＝１００／１０＝１０ ・・・・・・・第２３式
【０１０７】となり、低周波の階段状の信号ｆL’の周
波数は第１８式より、 ｆL’＝（１００／４９１０（１００−１））＊（１５ＭＨｚ／１０） ≒ ３０９Ｈｚ ・・・・・・・第２４式
波数は第１８式より、 ｆL’＝（１００／４９１０（１００−１））＊（１５ＭＨｚ／１０） ≒ ３０９Ｈｚ ・・・・・・・第２４式
【０１０８】となる。この場合には、被測定波形に対し
て均等に分布した１０個のデータから位相を測定するこ
ととなり、精密な位相測定と比較すると１０倍の速さで
高速位相測定を行うことができる。
て均等に分布した１０個のデータから位相を測定するこ
ととなり、精密な位相測定と比較すると１０倍の速さで
高速位相測定を行うことができる。
【０１０９】次に本実施例の変形例を、第２図に基づい
て説明する。
て説明する。
【０１１０】第１図に説明した実施例は、第２の分周器
１３０の２つの分周比が、４９１１と４９１０と非常に
大きく、１段の分周比で構成することは回路構成上好ま
しくない。そこで本変形例は第２の分周器１３０を、分
周器１３０ａと分周器１３０ｂの２つに分解したもので
ある。そして分周器１３０ｂが、分周比ｘと分周比ｙと
に切り替え可能となっている。
１３０の２つの分周比が、４９１１と４９１０と非常に
大きく、１段の分周比で構成することは回路構成上好ま
しくない。そこで本変形例は第２の分周器１３０を、分
周器１３０ａと分周器１３０ｂの２つに分解したもので
ある。そして分周器１３０ｂが、分周比ｘと分周比ｙと
に切り替え可能となっている。
【０１１１】この第２の分周器１３０の分解は、分周器
１３０ａの分周比と分周器１３０ｂの分周比の積をｎで
割った除余数（ｋに相当する）が、ｎと約数を有するか
否かに特に注目する必要がある。
１３０ａの分周比と分周器１３０ｂの分周比の積をｎで
割った除余数（ｋに相当する）が、ｎと約数を有するか
否かに特に注目する必要がある。
【０１１２】即ち、前述の実施例と同様に、高速位相測
定に要する測定時間を、精密位相測定の測定時間の１０
分の１に設定すると、分周器１３０ａの分周比と分周器
１３０ｂの分周比ｘの積をｎで割った余りの数が、ｎと
最大公約数１０を有し、分周器１３０ａの分周比と分周
器１３０ｂの分周比ｙの積をｎで割った余りの数が、ｎ
と公約数を有しない様に各分周比を選択すればよい。
定に要する測定時間を、精密位相測定の測定時間の１０
分の１に設定すると、分周器１３０ａの分周比と分周器
１３０ｂの分周比ｘの積をｎで割った余りの数が、ｎと
最大公約数１０を有し、分周器１３０ａの分周比と分周
器１３０ｂの分周比ｙの積をｎで割った余りの数が、ｎ
と公約数を有しない様に各分周比を選択すればよい。
【０１１３】本変形例では、分周器１３０ａの分周比を
４５１とし、分周器１３０ｂの分周比ｘを１０とし、更
に分周比ｙを１１に設定している。
４５１とし、分周器１３０ｂの分周比ｘを１０とし、更
に分周比ｙを１１に設定している。
【０１１４】ＣＰＵ５００が、分周器１３０ｂの分周比
をｙ、即ち１１と設定した場合には、第１３式より、
をｙ、即ち１１と設定した場合には、第１３式より、
【０１１５】 ｍ＝ｍ”ｎ＋ｋ ＝４５１＊１１＝（４９＋６１／１００）＊１００ ・・・・・・・第２５式
【０１１６】となり、
【０１１７】 ｋ＝６１ ・・・・・・・第２６式
【０１１８】であり、ｎ（１００）とｋとは公約数を持
たず、位相ずれが１周期するのに必要な受信パルス数ｐ
は、
たず、位相ずれが１周期するのに必要な受信パルス数ｐ
は、
【０１１９】 ｐ＝１００ ・・・・・・・第２７式
【０１２０】となり、低周波の階段状の信号ｆL’の周
波数は第１８式より
波数は第１８式より
【０１２１】 ｆL’＝（１００／４９６１（１００−１））＊（１５ＭＨｚ／１００） ≒ ３０.５Ｈｚ ・・・・・・・第２８式
【０１２１】となり、精密位相測定となる。
【０１２２】次にＣＰＵ５００が、分周器１３０ｂの分
周比をｘ、即ち１０と設定した場合には、第１３式よ
り、
周比をｘ、即ち１０と設定した場合には、第１３式よ
り、
【０１２３】 ｍ＝ｍ”ｎ＋ｋ ＝４５１＊１０＝（４５＋１０／１００）＊１００ ・・・・・・・第２９式
【０１２４】となり、
【０１２５】 ｋ＝１０ ・・・・・・・第３０式
【０１２６】であり、ｎ（１００）とｋとは、最大公約
数１０を有し、位相ずれが１周期するのに必要な受信パ
ルス数ｐは、第１７式より
数１０を有し、位相ずれが１周期するのに必要な受信パ
ルス数ｐは、第１７式より
【０１２７】 ｐ＝１０ ・・・・・・・第３１式
【０１２８】となり、低周波の階段状の信号ｆL’の周
波数は第１８式より、
波数は第１８式より、
【０１２９】 ｆL’＝（１００／４５１０（１００−１））＊（１５ＭＨｚ／１０） ≒ ３３６Ｈｚ ・・・・・・・第３２式
【０１３０】となり、高速位相測定となる。
【０１３１】なおメモリ４００上のデータから、被測定
波形を実現するためのデータの並べ代えの順序は、第２
の分周器１３０の分周比により異なるが、分周比毎に一
定の順序であるから、容易に被測定波形を再現すること
ができる。
波形を実現するためのデータの並べ代えの順序は、第２
の分周器１３０の分周比により異なるが、分周比毎に一
定の順序であるから、容易に被測定波形を再現すること
ができる。
【０１３２】そして位相測定時間の要求に応じて、ｎと
ｋの最大公約数は１０以外に設定することも可能であ
り、第２の分周器１３０の分周比の切り替えも２種類に
限ることなく３種類以上にすることが可能である。また
分周比も適宜に決定することができる。また分周器１３
０ｂの分周比の切り替えも２種類に限ることなく３種類
以上にすることが可能である。
ｋの最大公約数は１０以外に設定することも可能であ
り、第２の分周器１３０の分周比の切り替えも２種類に
限ることなく３種類以上にすることが可能である。また
分周比も適宜に決定することができる。また分周器１３
０ｂの分周比の切り替えも２種類に限ることなく３種類
以上にすることが可能である。
【０１３３】以上の様に構成された本実施例及び本変形
例は、第２の分周器１３０の構成及び動作以外について
は、従来技術の対応する構成と同様であるから説明を省
略する。
例は、第２の分周器１３０の構成及び動作以外について
は、従来技術の対応する構成と同様であるから説明を省
略する。
【０１３４】また本実施例では、位相測定装置１０００
０を光波距離計に応用したもので説明したが、位相測定
装置１００００をその他の分野の計測装置に適用するこ
ともできる。
０を光波距離計に応用したもので説明したが、位相測定
装置１００００をその他の分野の計測装置に適用するこ
ともできる。
【０１３５】即ち、ＡＤコンバータ３００とＣＰＵ５０
０とメモリ４００とが位相測定装置１００００に該当す
るものであり、本実施例では、この位相測定装置１００
００で測定された位相を利用して距離を測定する距離測
定手段の機能をも兼ねている。
０とメモリ４００とが位相測定装置１００００に該当す
るものであり、本実施例では、この位相測定装置１００
００で測定された位相を利用して距離を測定する距離測
定手段の機能をも兼ねている。
【０１３６】
【効果】以上の様に構成された本発明は、特定の周波数
で繰り返す被測定信号に対して、この被測定信号と同期
が異なり、ｐ回に１度同期するタイミング信号を発生さ
せるためのタイミング信号発生手段と、このタイミング
信号により、前記被測定信号をアナログ／ディジタル変
換（Ａ／Ｄ変換）するためのＡ／Ｄ変換手段と、このＡ
／Ｄ変換手段により変換されたディジタル信号データを
記憶するためのメモリ手段と、このメモリ手段の各アド
レスで、前記Ａ／Ｄ変換手段により変換されたディジタ
ル信号データと記憶されている前記Ａ／Ｄ変換手段によ
り変換されたディジタル信号データとを加算するための
加算手段と、前記メモリ手段の各アドレスのデータか
ら、フーリエ変換により前記被測定信号の位相を検出す
るための演算処理手段とからなる位相測定装置におい
て、前記タイミング信号発生手段の分周比を切り替える
ことにより、前記ｐを可変させる様に構成されているの
で、タイミング信号発生手段のシンセサイザーの出力周
波数を変化させることなく、分周器の分周比を切り替え
るだけでフーリエ変換による位相測定に必要なデータ数
を可変することができ、必要に応じて、位相測定の測定
速度を切り替えることができるという卓越した効果があ
る。従って精密な位相測定を行う場合には、データ数を
多くして測定し、高速な位相測定が要求される場合に
は、データ数を小さくすることにより、測定者の要求に
合致した測定を簡便に行うことができる。
で繰り返す被測定信号に対して、この被測定信号と同期
が異なり、ｐ回に１度同期するタイミング信号を発生さ
せるためのタイミング信号発生手段と、このタイミング
信号により、前記被測定信号をアナログ／ディジタル変
換（Ａ／Ｄ変換）するためのＡ／Ｄ変換手段と、このＡ
／Ｄ変換手段により変換されたディジタル信号データを
記憶するためのメモリ手段と、このメモリ手段の各アド
レスで、前記Ａ／Ｄ変換手段により変換されたディジタ
ル信号データと記憶されている前記Ａ／Ｄ変換手段によ
り変換されたディジタル信号データとを加算するための
加算手段と、前記メモリ手段の各アドレスのデータか
ら、フーリエ変換により前記被測定信号の位相を検出す
るための演算処理手段とからなる位相測定装置におい
て、前記タイミング信号発生手段の分周比を切り替える
ことにより、前記ｐを可変させる様に構成されているの
で、タイミング信号発生手段のシンセサイザーの出力周
波数を変化させることなく、分周器の分周比を切り替え
るだけでフーリエ変換による位相測定に必要なデータ数
を可変することができ、必要に応じて、位相測定の測定
速度を切り替えることができるという卓越した効果があ
る。従って精密な位相測定を行う場合には、データ数を
多くして測定し、高速な位相測定が要求される場合に
は、データ数を小さくすることにより、測定者の要求に
合致した測定を簡便に行うことができる。
【０１３７】更に本発明の距離測定装置は、前記位相測
定装置を採用しているので、光源の発光周波数を大きく
変化させることなく、データ数を可変することができる
ので、常に最大発光周波数で駆動することができるとい
う効果がある。従って、光源の性能を最大限に発揮させ
ることができるという卓越した効果がある。
定装置を採用しているので、光源の発光周波数を大きく
変化させることなく、データ数を可変することができる
ので、常に最大発光周波数で駆動することができるとい
う効果がある。従って、光源の性能を最大限に発揮させ
ることができるという卓越した効果がある。
【０１３８】また本発明は、タイミング信号発生手段の
シンセサイザーの出力周波数を変化させる必要がないの
で、内部のＶＣＸ０の可変周波数範囲を必要以上に広げ
る必要がないので、シンセサイザーの出力周波数の安定
を損なうこともないという効果がある。
シンセサイザーの出力周波数を変化させる必要がないの
で、内部のＶＣＸ０の可変周波数範囲を必要以上に広げ
る必要がないので、シンセサイザーの出力周波数の安定
を損なうこともないという効果がある。
【０１３９】
【図１】本発明の実施例の電気的構成を示す図である。
【図２】本実施例の変形例を示す図である。
【図３】本実施例の構成を示す図である。
【図４】従来技術を説明する図である。
１ 光源部 ２ コンデンサレンズ ３ コンデンサレンズ ４１ 分割プリズム ４２ 分割プリズム ５ 光路切り替えチョッパ ７１ ＡＰＤ ８ 光ファイバー ９ プリズム １０ 対物レンズ １１ コーナーキューブ １００ 水晶発振器 １１０ 第１の分周器 １２０ シンセサイザー １３０ 第２の分周器 １３０ａ 分周器ａ １３０ｂ 分周器ｂ １５０ パルス・レーザー・ドライバー １６０ アンプ １７０ 波形整形回路 １８０ カウンタ １９０ ピークホールド回路 ２００ レベル判定回路 ２１０ バンドパスフィルタ ２２０ サンプルホールド回路 ３００ ＡＤコンバータ ４００ メモリ ５００ ＣＰＵ １００００ 位相測定装置
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−77673（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−131092（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−232232（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 9/00 - 9/04 G01C 3/06 G01S 7/48 - 7/51 G01S 17/00 - 17/95 H01S 3/00
Claims (8)
- 【請求項１】 特定の周波数で繰り返す被測定信号に対
して、この被測定信号と同期が異なり、ｐ回に１度同期
するタイミング信号を発生させるためのタイミング信号
発生手段と、このタイミング信号により、前記被測定信
号をアナログ／ディジタル変換（Ａ／Ｄ変換）するため
のＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段により変換さ
れたディジタル信号データを記憶するためのメモリ手段
と、このメモリ手段の各アドレスで、前記Ａ／Ｄ変換手
段により変換されたディジタル信号データと記憶されて
いる前記Ａ／Ｄ変換手段により変換されたディジタル信
号データとを加算するための加算手段と、前記メモリ手
段の各アドレスのデータから、フーリエ変換により前記
被測定信号の位相を検出するための演算処理手段とから
なる位相測定装置において、前記タイミング信号発生手
段の分周比を切り替えることにより、前記ｐを可変させ
ることを特徴とする位相測定装置。 - 【請求項２】 タイミング信号発生手段は、被測定信号
の周波数を（ｎ±１）分の一に分周するための第１の分
周器と、この第１の分周器の出力信号をｎ倍するための
周波数シンセサイザーと、この周波数シンセサイザーの
出力信号を分周するための第２の分周器とから構成され
ている請求項１記載の位相測定装置。 - 【請求項３】 第２の分周器は、複数の分周比に切り替
え可能となっている請求項２記載の位相測定装置。 - 【請求項４】 第２の分周器で切り替えられる複数の分
周比は、それぞれ前記ｎに対して異なる公約数を持つ値
である請求項３記載の位相測定装置。 - 【請求項５】基準光を発光するための光源部と、この光
源部からの光を測定対象物に対して送出するための光学
手段と、この測定対象物からの反射光を受光し、電気信
号の受信パルスに変換するための受光手段と、前記光源
部の発光から該受光手段の受信パルスの受信までの時間
差から測定対象物までの距離を測定するための距離測定
手段とからなり、この距離測定手段は、特定の周波数で
繰り返す被測定信号に対して、この被測定信号と同期が
異なり、ｐ回に１度同期するタイミング信号を発生させ
るためのタイミング信号発生手段と、このタイミング信
号により、前記被測定信号をアナログ／ディジタル変換
（Ａ／Ｄ変換）するためのＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／
Ｄ変換手段により変換されたディジタル信号データを記
憶するためのメモリ手段と、このメモリ手段の各アドレ
スで、前記Ａ／Ｄ変換手段により変換されたディジタル
信号データと記憶されている前記Ａ／Ｄ変換手段により
変換されたディジタル信号データとを加算するための加
算手段と、前記メモリ手段の各アドレスのデータから、
フーリエ変換により前記被測定信号の位相を検出するた
めの演算処理手段とからなっており、該距離測定手段
は、検出された位相から前記時間差を演算する様に構成
され、前記タイミング信号発生手段の分周比を切り替え
ることにより、前記ｐを可変させることを特徴とする距
離測定装置。 - 【請求項６】 タイミング信号発生手段は、被測定信号
の周波数を（ｎ±１）分の一に分周するための第１の分
周器と、この第１の分周器の出力信号をｎ倍するための
周波数シンセサイザーと、この周波数シンセサイザーの
出力信号を分周するための第２の分周器とから構成され
ている請求項５記載の距離測定装置。 - 【請求項７】 第２の分周器は、複数の分周比に切り替
え可能となっている請求項６記載の距離測定装置。 - 【請求項８】 第２の分周器で切り替えられる複数の分
周比は、それぞれ前記ｎに対して異なる公約数を持つ値
である請求項７記載の距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33090992A JP3284279B2 (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 位相測定装置と距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33090992A JP3284279B2 (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 位相測定装置と距離測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06160196A JPH06160196A (ja) | 1994-06-07 |
| JP3284279B2 true JP3284279B2 (ja) | 2002-05-20 |
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ID=18237841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33090992A Expired - Fee Related JP3284279B2 (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 位相測定装置と距離測定装置 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3284279B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011145109A (ja) | 2010-01-12 | 2011-07-28 | Topcon Corp | 光波距離測定装置 |
-
1992
- 1992-11-16 JP JP33090992A patent/JP3284279B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06160196A (ja) | 1994-06-07 |
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