JPH0119109B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は静止目的物までの距離、移動目的物ま
での距離および移動目的物の速度を測定する光波
測距儀に関する。 光波を用い電気的に距離を測定する従来の測距
儀は静止目的物（ターゲツト）までの距離を測定
するものであつた。目的物は静止しており、目的
物までの距離は一定であるので、目的物が得られ
た距離（または位置）に何時いたかという情報を
得る必要はない。 移動中の目的物（以下移動目的物という）まで
の距離を測定する測距儀は、“ある時刻において、
目的物までの距離はいくらである（あつた）”と
いう形の情報を発生せねばならない。本発明によ
れば、移動目的物が測定された位置にあるときに
タイムマーク信号を発生することにより正確な距
離情報が発生される。ここで測定信号を内部処理
するときの遅延（遅延時間）が、前記タイムマー
ク信号を発生するタイミングに対して考慮されね
ばならない。 位置検出信号をろ波する場合に発生する遅延は
２種類の誤差を発生させる。第１に、フイルタに
よる位相遅延または伝播遅延は、目的物が測定さ
れた位置に実際にいた時刻と、ろ波された信号の
位相差測定により前記位置が示される時刻との間
にタイムオフセツトを発生させる。さらにこのオ
フセツト量はドプラー効果により、目的物の移動
速度の関数となる。第２に、ドプラー効果による
周波数変動が存在すると、フイルタは位相が比較
される２個の信号に対して異なる位相シフトを発
生させる。このことは測定された距離に誤差を発
生させる。もし距離の誤差が、目的物がその誤差
量だけ進行するのに要する時間に変換され、そし
てそれが伝播遅延時間に付加されるならば、その
和は一定となる。そしてタイムマーク信号のタイ
ミングにこの一定値を考慮することにより、正確
な距離―タイムマーク信号対が発生される。 測定と測定との間の時間々隔情報と、距離情報
とがあれば、移動目的物に応答しうる測距儀によ
り目的物の速度を決定できる。測定された時間々
隔は連続した距離測定に対する時間軸を形成する
ために蓄積されうる。しかしながら、もし測距儀
が外部事象と同期して敏速に測定を開始すること
ができないならば、蓄積された時間軸と外部事象
との間にオフセツトが存在する。そのオフセツト
は測定されそして後に除去されうるけれども、こ
の方法は、外部事象とそれに続いて行なわれた距
離測定との間の時間々隔に等しい初期時間々隔を
発生することによつて、蓄積された時間軸からそ
のオフセツトをまず最初に除去する方法に比べれ
ばやつかいな方法である。このような初期時間々
隔は時間々隔タイマを非同期でリセツトする手段
を用いることにより得られる。 制御システムによる各種の決定を容易にするた
めに、測距儀は、目的物までの光路の完全性等種
種の状態に関するコード化された情報を発生す
る。 本発明の主たる目的は、移動目的物に対する測
定によつて得られる距離データに正しく対応する
タイムマーク信号を発生しうる測距儀を提供する
ことである。 本発明の他の目的は連続した距離測定に対する
時間々隔測定を行いうる測距儀を提供することで
ある。 本発明のさらに他の目的は目的物までの光路の
完全性や、距離測定を行うのに障害となる他の種
種の状態を表わすコード化された情報を発生する
測距儀を提供することである。以下図面を用いて
本発明を詳細に説明する。 第１図は本発明による測距儀の外観図、外部制
御装置との接続図、測距儀の表面パネル図、移動
目的物の移動状態図である。図において、１は光
路３に沿つて移動する目的物２までの変化する距
離を測定しうる測距儀本体（以下単に測距儀とも
いう）である。測距儀１はその表面パネルから手
動で、またはリモートで動作される。リモートで
動作させる場合、測距儀１はインターフエイスユ
ニツト４を介してコントローラ（例えばプログラ
マブル計算器）５により制御される。コントロー
ラ５は測距儀１の種々の動作モードの選択、距離
レンジ設定等を行う。測距儀１はビツト・シリア
ルの時間々隔データおよびアナンシエータ情報を
インターフエイスユニツト４に供給する。インタ
ーフエイスユニツト４は該データ、情報をコント
ローラ５によつて使用可能なフオーマツトに変換
する。 第１図に測距儀１の表面パネルが図示されてい
る。手動で動作される場合、フアンクシヨンスイ
ツチ６はモードスイツチ７と協動して以下に述べ
るような種々の機能を達成する。 スイツチ６がON位置に設定されるとき、スイ
ツチ７は３個のモードを選択しうる。第１に、ス
イツチ７がACC位置に設定されるとき、正確な
距離測定値が表示器１３に表示される。この測定
値は外部環境に対して補正された目的物までの正
確な距離を示す。測定の分解能は約８Kmの最大レ
ンジの場合を除いて１mmである。第２に、スイツ
チ７が小文字のシグマで表わされている位置に設
定されると、以前の測定値に対する標準偏差が表
示される。この標準偏差は測定値を求めるために
平均された一連の値から計算される。第３に、ス
イツチ７がTRACK位置に設定されると、表示器
１３の表示を急速に更新しながら（下位数桁の表
示が変化する）目的物までの距離を表示する。こ
のモードにおいては、測距儀は上位数桁の情報を
連続的に測定するのではなく、下位数桁の情報の
変化にしたがつて該上位桁の情報を調整する。 スイツチ６がPPM／SIG位置に設定されると、
表示器１３は２個の位置に別かれて２個の情報を
表示する。一方の表示部はPPMと名付けたつま
み１２によつて設定される外部環境に対する測距
儀の補正状態を表示する。他の表示部は伝播され
た赤外光線信号の帰還強度を示す。スイツチ６が
888位置に設定されると、測距儀の内部の自己診
断が行なわれる。 標準偏差を表示する場合を除いて、前述したフ
アンクシヨンおよびモードに対応する各測定は押
しボタン８を押すことにより開始される。 スイツチ９は距離測定値をメータ、フイートの
どちらの単位で表示するかを選択する。スイツチ
１０は手動、リモートのどちらで動作させるかを
選択する。押しボタン１１を押すと、表示器１３
中の情報、モード、レンジおよびステータスを表
わす種々のアナンシエータ情報が外部装置によつ
て受信される。これらの情報の出力をフオーマツ
ト化すると、これら情報が選択的に受信されるよ
うにすることができる。押しボタン１１は手動動
作の期間中のみ有効であり、リモート動作の場合
は無視される。しかしながらリモート動作の期間
中は、インターフエイス４を介して電気的にデー
タの授受が行なわれる。つまみ１２はその回転位
置により、周囲環境（例えば気圧や気温）に対し
て補正されるべき（測定値が）量を決定する。こ
の量は測距儀自体の内部処理により考慮される。 表示器１３中には光源１４が含まれている。目
的物からの反射帰還信号の強度が許容値内にある
とき光源１４は点灯する。もし光ビームが遮断さ
れ、または光ビームの帰還強度が許容限界をはず
れたならば、測定は中断されそして光源１４は消
灯する。このような状態が30秒以上続かないとき
には測定が再び開始される。30秒以上続くなら
ば、測定は中止される。 リモートと手動々作の相違は以下の如くであ
る。手動々作においては、表面パネルのすべての
スイツチ等は前述のように動作する。リモート動
作においては、スイツチ６，７およびボタン１１
のそのときの設定状態は無視される。その代わり
にそれらの機能はユニツト４を介してコントロー
ラ５により設定される。コントローラ５はユニツ
ト４によつて認識されるコマンドシーケンスを発
生する。そしてユニツト４は新しいモードやフア
ンクシヨンが特定されるまで必要な制御線路を付
勢する。ボタン８の機能もリモートで行なわれ
る。しかしリモート動作でもこの機能をボタン８
に持たせてもよい。測定単位はスイツチ９には無
関係にメータとされる。ボタン１２は前述したと
同様の機能を発揮する。リモートと手動の選択は
スイツチ１０により行なわれる。 前述した手動とリモート動作可能な測距儀は静
止目的物までの距離測定（距離測定モード）が可
能であり、静止目的物までの距離を非常に高精度
で測定しうる。測定期間中に収集された距離デー
タは、使用者にそれが表示される以前に種々の形
で多数回処理される。光ビームの遮断や不都合な
周囲環境状態は１回の測定に数分間を要するよう
にする。このような処理、状態は移動目的物まで
の距離を測定するのには明らかに適していない。 本発明による測距儀は距離トランスジユーサモ
ードでも動作する。距離トランスジユーサモード
において、あるレンジでは最大1800m／ｓ、他の
レンジでは最大45m／ｓの速度で移動中の目的物
と測距儀との間の距離を正確に測定することがで
きる。内部マイクロプロセツサによるデータ処理
は最小化される。この動作モード期間中に得られ
た出力情報は後述するようなフオーマツトにコー
ド化される。このフオーマツトは距離、時間、信
号強度データや種々のアナンシエータを含んでい
る。このモードはリモート動作でのみ行なわれ
る。 第２図は本発明による測距儀１の全体ブロツク
図である。測距儀１は距離測定回路１５を含み、
回路１５は送受信回路２３、バランス回路２２お
よび位相差検出器２４を含んでいる。距離測定回
路１５はデータバス１６を介してマイクロプロセ
ツサ１７に距離データを供給する。 入力マルチプレクサ１９はデータバス１６を介
してマイクロプロセツサ１７に接続される。マル
チプレクサ１９は表面パネルの制御に基づいて手
動指示信号２５を、インターフエイス４を介して
リモート指示信号２６を受信する。マルチプレク
サ１９はスイツチ１０の設定に応答して信号２
５，２６を選択する。 レンジ選択・バランス制御線路２７はマイクロ
プロセツサ１７と距離測定回路１５に接続され、
選択されたフアンクシヨンとモードに従つたデー
タを伝送する。距離測定回路１５の基本的動作原
理は登録新案第1227048号および特開昭52年第
139406号に詳述されている。光路監視回路２０は
送受信回路２３から信号振幅情報を受信する。信
号振幅情報はくり返し行なわれる測定期間中の信
号状態を表わしている。１回の測定（測定対）は
外部の目的物に向つて光線が伝送される外部光路
測定と、内部の基準光路に沿つて光線が伝送され
る基準光路測定とより成る。各測定対は111msで
ある。光路監視回路２０は信号振幅情報に応答
し、目的物と測距儀間の光路の異常遮断や、デー
タの品質に影響を及びす信号振幅の大きな変化を
検出する。信号振幅の大きな変化は目的物の位置
変化や不都合な周囲環境の存在によつて起きる。 タイムマーク発生器２１は位相差検出器２４の
出力に応答し、タイムマーク信号３０を発生す
る。信号３０の前縁は、現在行なわれている測定
により後に出力される距離（位置）に移動目的物
が実際にいる（いた）ときに発生する。信号３０
はまた以下に述べる経過時間発生器１８に送られ
る。信号３０は測距儀が距離トランスジユーサモ
ードで動作している場合にのみ意味をもつ。 経過時間発生器１８は、連続したタイムマーク
信号３０によつて示される連続した測定間の時間
間隔を測定する。この経過時間データもデータバ
ス１６に与えられる。距離トランスジユーサモー
ドで動作しているとき、マイクロプロセツサ１７
はこの時間データを受信し、これをインターフエ
イスユニツト４を介してコントローラ５に送る。
そしてコントローラ５は２個の連続して測定され
た距離の差を、その測定間の時間々隔で割算する
ことにより目的物の速度を決定する。経過時間発
生器１８は経過時間リセツト信号２８によつて任
意にリセツトされる。ある外部の非同期事象に一
致して発生するこのリセツト信号は、不完全な初
期経過時間信号を発生させる。このリセツト信号
に続いて、一連の経過時間測定値が蓄積され、前
記非同期の外部事象でもつて始まる時間軸が形成
される。 第３図は本発明による測距儀の出力信号のフオ
ーマツトを示した図である。この出力信号はシリ
アルデータであり、インターフエイスユニツト４
に送られる。各出力信号は直列56ビツト信号であ
り、詳しくは４ビツトよりなる14桁BCD信号で
ある。測距儀が距離測定モードで動作している期
間中は、フオーマツトは選択されたフアンクシヨ
ンにより決定される。このモードにおいて、伝送
される情報は表示器にて与えられる情報、種種の
リモートおよび手動制御状態を表わすアナンシエ
ータ情報を含んでいる。アナンシエータ情報は０
〜４桁目の桁情報として、距離情報は５〜12桁目
の情報としてそれぞれ伝送される。 測距儀が距離トランスジユーサモードで動作し
ている期間中は、９〜13桁目は経過時間発生器１
８からの時間データを表わす。５〜８桁目は距離
測定回路１５からの距離情報または光ビーム強度
情報を表わす。第４桁目は距離トランスジユーサ
として動作する場合の４個のモードのうちの１個
を示す。４個のモードは以下に説明するが、リモ
ート指示信号２６によつて決定される。２桁目は
光路監視回路２０によつて決定される光路の状態
を示す。これも４個の状態が示される。各状態の
意味は第５図と関連して後述する。 第４桁目が１のとき、信号強度検出モードが選
択されたことを示す。このモードにおいて、５〜
８桁目は目的物からの帰還信号強度がスケール化
されて示される。残りの３個のモードにおいて
は、５〜８桁目は移動中の目的物までの距離情報
を示す。測距儀と目的物との間の最大測定相対速
度はこれら残りの３個のモードのうちどのモード
が選択されたかに依存する。４桁目が２のとき、
測距儀は低域変調周波モードで動作し、理論的に
は最大40Kmまで測定できる。しかしながら実際に
は、測距儀それ自身の特性と周囲環境により８Km
が限界である。40Kmレンジにおいて、５〜８桁目
は高位桁（複数）情報の読み取り値を表わす。即
ちこれら高位桁の情報は測定される距離の粗の値
を表わす。４桁目が４のとき、測距儀は中域変調
周波モードで動作し、このモードでは最大400ｍ
まで測定できる。400ｍレンジにおいて、５〜８
桁目は中位桁（複数）情報の読み取り値を表わ
す。４桁目が８のとき、測距儀は高域変調周波モ
ードで動作し、最大10ｍまで測定できる。10ｍレ
ンジでは、５〜８桁目は低位桁（複数）情報の読
み取り値を表わす。即ち微測定が行なわれる。 コントローラ５は上述した３個の情報を数学的
に結合し、完全な距離情報を発生する。また距離
データは経過時間データと数学的に結合され、目
的物の速度情報が得られる。低域変調周波モード
において、測距儀に対する目的物の理論的最大測
定可能速度は400×1609Km／時であり、この値は
従来装置の能力をはるかに超えるものである。中
域変調周波モードにおいては、最大測定速度は
1800ｍ／秒である。この速度においては、目的物
が測距儀の絶対レンジを超えて移動する以前に複
数回の測定を行うことが可能である。高域変調周
波モードにおいては、最大測定速度は45ｍ／秒で
ある。これらの測定速度限界は、距離測定レンジ
の1/2を、1/9秒即ち連続した測定間隔（111ms）
で割算することにより得られる。上述のように1/
２に制限すると、ある係数を有する別の距離測定
が相互に関連してもよいようにする。 第４Ａ図および第４Ｂ図は第２図に示した距離
測定回路１５の詳細ブロツク図である。距離測定
回路１５は送受信回路２３、バランス回路２２お
よび位相差検出器２４を含んでいる。送受信回路
２３は光（赤外線）ビームを３個の変調周波数信
号のうちの１個で振幅変調する。この変調周波数
信号がそれぞれ距離測定レンジを定める。これら
の変調周波数信号は発振器９７、分周器９８，９
９およびレンジ選択器４０により発生される。発
振器９７は理想的には正確な15MHzの信号を発生
する。分周器９８の出力は375KHz、分周器９９
の出力は3.75KHzとなる。これらの周波数値は、
種々の周囲媒体を通る光線の速度が３×10⁸ｍ／
秒で一定として、説明の簡単化のために示したも
のである。この場合には、距離測定レンジは40
Km、400ｍ、10ｍとなる。位相差検出器２４は、
どのレンジが選択されても該検出器中で発生され
るデジタル計数値がメータまたはミリメータの単
位を有する（余分な変換動作なしで）ように構成
される。なお実際には測距儀は地球上の雰囲気中
で使用され、光速度は３×10⁸ｍ／秒よりも幾分
遅いので、発振器９７の出力周波数は15MHzより
もわずかに低い。 送受信回路２３の一つの機能は変調された光ビ
ーム（単に光ビームともいう）を目的物２へ伝送
することである。目的物２で反射した帰還光ビー
ムは低周波数にヘテロダインされ（40Kmレンジの
場合を除く）、増幅されそしてろ波される。 第４Ａ図において、チヨツパモータ３２はチヨ
ツパ輪３３を回転させる。チヨツパ輪３３は光ビ
ームが目的物に向つて進行する外部光路と、光ビ
ームが内部を進行する内部基準光路とを交互に選
択する。距離測定は目的物までの外部光路を通つ
た帰還光ビームと内部基準光路を通つた基準光ビ
ームとの位相を比較することにより行なわれる。
光ビームが外部光路を通る期間をターゲツト期
間、内部基準光路を通る期間を基準期間という。
これら２個の期間は等しく、９Hzの割合で交互に
発生する。これらの期間を表わすチヨツパクロツ
ク３７を発生するために、発光素子３４がチヨツ
パ輪３３を介して光検出器３５に光学的に結合さ
れる。光検出器３５はシユミツトトリガ３６を駆
動し、その出力はチヨツパクロツク３７となる。 ターゲツト期間中、レーザダイオード３８から
の振幅変調された光ビーム９４は目的物２に送ら
れ、そして目的物２で反射して戻つてくる。帰還
光ビーム９５はアバランシエ受光ダイオード３９
上に集束される。ダイオード３８から目的物２に
送られる光ビーム９４はレンジ選択器４０によつ
て選択された周波数信号で振幅変調される。 基準期間においては、レーザダイオード３８か
ら目的物２までの光路はチヨツパ輪３３によつて
遮断される。同時にそれまで遮断されていたレー
ザダイオード３８から光パイプ４１に至る光路が
選択される。よつてレーザダイオード３８からの
振幅変調された光ビームは光パイプ４１を介して
光強度可変バランス減衰器４２に送られる。減衰
器４２はモータ４５により駆動される。モータ４
５は後述するバランス回路２２中の他の回路に応
答する。減衰器４２を通過した光ビーム１００も
また受光ダイオード３９上に集束される。基準期
間中に受光ダイオード３９に到達する光ビーム１
００は、目的物２に送られる光ビームを変調する
のに使用したと同一信号で振幅変調される。した
がつて、受光ダイオード３９は振幅変調された光
ビームを交互に受光し、その２個の光ビーム（信
号）の位相は目的物２に送られる信号の位相と目
的物からの帰還信号の位相とをそれぞれ表わして
いる。 受光ダイオード３９はミキサとして動作し、そ
の出力信号は3.75KHz成分を含んでいる。何故な
らば、ダイオード３９は非直線特性を有し、それ
は光ビーム９５（100）を受光すると共に、レン
ジ選択器４０に応答するフエーズロツク回路
（PLL）５２の出力局部発振信号を受信するから
である。受光ダイオード３９のヘテロダイン動作
については前述の特開昭52年第139406号に詳述さ
れている。ターゲツト期間中の3.75KHzの帰還信
号と基準期間中の3.75KHzの基準信号とは増幅器
４３によつて増幅され、そしてバンドパスフイル
タ（BPF）４４によりろ波される。BPF４４の
出力信号は正弦波である。それら信号の位相差は
目的物２までの距離に応じて変化する。基準期間
とターゲツト期間とは交互に起るので、それら信
号の位相差を直接求めることはできない。その代
わりに、帰還信号と基準内部信号（3.75KHzの）
５３との位相差、基準信号と基準内部信号５３と
の位相差がそれぞれ求められる。これらの位相差
はマイクロプロセツサ１７で結合され、所望の位
相差が求められる。 ターゲツト期間中に受光ダイオード３９に到達
する光ビームの強度は、目的物２までの距離に大
きく依存する。このことは増幅器４３に送られる
信号強度に直接影響する。一方、基準期間中にお
いては目的物２までの距離は受光ダイオード３９
に到達する光ビーム強度に影響しない。もし上記
２つのことを考慮しないとすると、増幅器４３へ
の入力信号振幅が突然に変化することがある。タ
ーゲツト期間と基準期間にわたつて、増幅器４３
を一定利得で動作させることが望ましい。これを
達成するために、増幅器４３の利得はターゲツト
期間の一部期間中にセツトされ、そして次の基準
期間および次のターゲツト期間の初期部分（残り
部分）中一定に維持される。各基準期間におい
て、バランス回路２２は減衰器４２を調整して光
ビーム１００の強度を減少させ、受光ダイオード
３９によつて両期間中に受光される光ビーム強度
がほぼ等しくなるように制御する。 増幅器４３の利得は以下のようにしてセツトさ
れる。AGCサンプルホールド回路７５はAGC付
勢信号７７および増幅器４３の出力信号に応答
し、増幅器４３の利得を決定するAGC信号７６
を発生する。AGC付勢信号７７が１である期間
中、AGCサンプルホールド回路７５はAGC信号
７６を発生し、増幅器４３の出力信号が所定値に
なるように調整する。AGC付勢信号７７が０に
なつても、AGC信号７６の値は信号７７が再び
１になるまで保持される。AGC付勢信号７７は、
ターゲツト期間の始まり後31ms後にスタートと
して24.5msの間１となる。アンドゲート７８は
信号３７、信号６２およびワンシヨツト回路５６
の出力信号を受信する。信号６２および該出力信
号については第４Ｂ図と共に説明する。これら信
号のタイミングは第１２図に示されている。第１
２図より明らかなように、アンドゲート７８の役
目はターゲツト期間の最後の24.5msの期間（位
相比較後の残りの期間）中にAGC付勢信号７７
を発生させることである。 第４Ａ図および第５図を参照する。第５図は第
２図に示した光路監視回路の詳細ブロツク図であ
る。バランス回路２２は次のように動作する。
BPF４４の出力信号は振幅検出器４６に印加さ
れる。振幅検出器４６はBPF４４の出力信号の
ピーク・ピーク値に比例する直流電圧を発生す
る。加算器４７はこの直流信号と基準電圧４９と
を結合し、その出力５０のモータ駆動回路４８に
供給する。駆動回路４８はバランスロジツク５１
により選択的に付勢され、付勢されるときにモー
タ４５を駆動する。 第４Ｂ図を参照する。第４Ｂ図は第２図に示し
た位相差検出器２４の詳細ブロツク図である。零
検出器５４はBPF４４の出力正弦波信号を方形
波信号５５に変換する。方形波信号５５は一般的
には3.75KHzである。即ち基準期間中は3.75KHz
であり、ターゲツト期間中は目的物２の移動速度
に応じてドプラーシフトを受ける。 18msの遅延を発生させるワンシヨツト回路５
６はチヨツパクロツク３７の各遷移状態に応答し
てトリガされる。この18msはターゲツト期間か
ら基準期間への遷移（またはこの逆）後の安定状
態期間を得るために定めたものである。ワンシヨ
ツト回路５６の出力が発生した後、方形波信号５
５の次の立上りでＤフリツプフロツプ（FF）６
７がセツトされる。DFF６７がセツトされると、
ラツチ６０がセツトされる。その出力はデータウ
インド信号６２を発生させる。1/5分周器８０は
１／１０分周器６１により駆動され、分周器６１は方
形波信号５５を受信する。方形波信号５５の50サ
イクルの後、分周器８０の出力はラツチ６０をリ
セツトし、データウインド信号６２を終了させ
る。なお、ワンシヨツト回路５６の出力信号はそ
れ以前に安定状態に復帰しており、よつてDFF
６７は復帰後の方形波信号５５の次のサイクルで
リセツトされている。 データウインド信号６２の役目は、位相比較が
行なわれる期間を定めることである。位相差検出
器２４は、基準内部信号５３と基準信号との位相
比較、基準内部信号５３と帰還信号との位相比較
を交互に行う。即ち、基準期間中においては前者
の位相比較が、ターゲツト期間中には後者の位相
比較が行なわれる。よつて、２個の位相比較の差
が目的物２までの距離を表わすことになる。 データウインド信号６２が存在している期間
中、カウンタ５８と５９は15MHz発振器５７から
のパルスを蓄積する。データウインド信号６２の
時間々隔は位相比較が行なわれる信号の50サイク
ル分である。この50サイクルの期間中カウンタ５
８，５９は発振器５７からのパルスを蓄積するか
ら、その計数値は50サイクルの間の平均の位相差
を表わすことになる。位相比較が行なわれる信号
の前縁がこれらカウンタをスタートおよびストツ
プするために使用される。カウンタ５８をスター
トさせるための信号はカウンタ５９をストツプさ
せる。カウンタ５８をストツプさせる信号はカウ
ンタ５９をスタートさせる。したがつてカウンタ
５８，５９によつて蓄積された位相差は180゜の位
相差だけ互に異なつている。 位相一致検出器（カウンタ）６３は、カウンタ
５８，５９による位相差測定値のどちらをマルチ
プレクサ６４を介してデータバス１６に送るかを
決定する。検出器６３は次のように動作する。カ
ウンタ５８，５９を制御するスタート、ストツプ
信号はアンドゲート６５によつて結合される。ア
ンドゲート６５はデユーテイフアクタがスター
ト、ストツプ信号間の位相差の大きさに関連する
信号を発生する。カウンタ５８，５９に対するス
タート、ストツプ信号は相補的である。もしそれ
ら信号が同相であるとすれば、位相一致状態が検
出される。この状態の下では、アンドゲート６５
の出力信号はデユーテイフアクタが0.5の方形波
であり、カウンタ６３は50％の期間中発振器５７
の出力パルスを計数する。この計数値は最大計数
値である。もしカウンタ５８，５９に対するスタ
ート信号とストツプ信号とが真反対（180゜の位相
差をもつ）ならば、アンドゲート６５の出力は零
であり、カウンタ６３は全く計数しない。したが
つて、カウンタ６３の計数値は零の最小値から、
カウンタ５８，５９の最大可能計数値の1/2であ
る最大値の範囲で変化する。カウンタ６３の計数
値はカウンタ５８，５９を制御するスタート信号
とストツプ信号間の位相差に従つてこれら最小値
と最大値間を直線的に変化する。カウンタ６３は
BCDカウンタである。出力信号６６はカウンタ
６３の５桁目の最小桁ビツトの信号状態を表わ
す。カウンタ６３の計数値が最大値の1/2に等し
いかそれ以下のとき、出力信号６６は常に零とな
る。また最大値の1/2より大きいとき常に１とな
る。出力信号６６はマルチプレクサ６４に印加さ
れ、カウンタ５８，５９の計数値のうちどちらが
マイクロプロセツサ１７に送られるかを選択す
る。出力信号６６は、マイクロプロセツサ１７に
送られるデータが特定されるように、また必要な
らばカウンタ５８と５９間の180゜の位相差に対し
て数学的に調整されるようにそれ自身マイクロプ
ロセツサ１７に送られる。 再び第５図を参照する。振幅検出器４６は
BPF４４の出力信号のピーク・ピーク値に比例
した直流電圧を発生する。この直流電圧は光ビー
ム遮断検出器９１と加算器４７に送られる。検出
器９１は光ビーム遮断フラグ信号９２を発生し、
この信号９２はマイクロプロセツサ１７に送られ
る。加算器４７の出力信号はバランス回路２２お
よびバランスフラグ信号発生器９０に送られる。
信号発生器９０はフラグ信号９３を発生し、これ
はまたマイクロプロセツサ１７に送られる。 光路監視回路２０は次のように動作する。光ビ
ーム遮断検出器９１はBPF４４の出力信号レベ
ルと、帰還信号に対する許容範囲を表わす上限、
下限値とを比較する。前述したように、AGCサ
ンプルホールド回路７５はターゲツト期間の一部
期間において増幅器４３の利得を設定する。これ
により増幅器４３およびBPF４４の出力振幅は
通常レベルに設定される。上記上限値は前記通常
レベルの3.5倍に設定される。下限値は1/4であ
る。遮断フラグ信号９２はBPF４４の出力レベ
ルが上下限値内にあるときは１を表わす電圧に、
上下限値外にあるときには０にそれぞれセツトさ
れる。０のときになされた位相差測定は無効にさ
れる。 バランスフラグ信号発生器９０は、BPF４４
の出力振幅が通常レベルの±10％以内にあるか否
かを示す。もし±10％以内にないならば、基準期
間中にマイクロプロセツサ１７はバランスロジツ
ク５１を付勢する。そして駆動回路４８が加算器
４７からの信号５０に応答する。そしてモータ４
５はバランス状態が得られるまで減衰器４２を回
転させる。 フラグ信号９２，９３およびチヨツパクロツク
３７によつて、マイクロプロセツサ１７は距離ト
ランスジユーサモードにおけるアナンシエータ情
報の２桁目の値を決定する（第３図参照）。次の
表は２桁目の値を決定するための条件を示した表
である。

【表】 ここで値０は測距儀は正常に動作し、目的物ま
での光路は正常であることを示す。値１は目的物
までの光路にある異常が起り測距儀は許容限界近
傍で動作していることを示す。このような状態は
光学系が汚れている、目的物が汚れている、外部
環境（外気）状態が悪い、帰還信号強度が突然に
変化した等の条件によつて起る。値２は、目的物
までの光路が実際に遮断され、または帰還信号強
度が突然に極度に変化したため測距儀は正常に動
作し得ないことを示す。値４は伝送光学系の外部
に別に減衰キヤツプを置かないと正常に動作し得
ないことを示す。このことは、目的物からの帰還
信号があまりにも強く、減衰器４２によつて基準
信号を調整しても該帰還信号とバランスできない
ことを示す。または帰還信号があまりにも弱い場
合である。またはバランス回路がバランス条件を
達成するための時間がない場合を示す。 第６図から第１０図はタイムマーク信号３０の
位置が如何にして選ばれるか（求められるか）を
示した図である。測距儀１によつて移動中の目的
物２までの距離を測定する場合には、“目的物が
そこにいたのはそのときであつた”という形式の
正確なデータを得ることが必要で、そのためには
いくつかの要素（フアクタ）を考慮せねばならな
い。 第６図は一対の赤外線光ビーム信号１１０と１
１１と一対の電気信号１１２と１１３との対応関
係を示した図である。信号１１１は目的物２に送
られる振幅変調された赤外線ビーム（基準光ビー
ムと同等）であり、これは第４Ａ図の光ビーム９
４に対応する。その周波数は15MHz、375KHzま
たは3.75KHzである。信号１１０は一定速度で移
動中の目的物２から反射された帰還光ビームを表
わしており、光ビーム９５に対応する。図示の例
においては、目的物２は測距儀から離れつつあ
り、φ₁〜φ_oの値は単調に増加している。これは
目的物の移動によつて帰還光ビームにドプラー効
果が発生したためである。図面では識別しにくい
が光ビーム１１０の周波数が光ビーム１１１の周
波数よりも低下したためである。 目的物２までの距離は測定レンジ内にあると仮
定し、種々のφ_iのそれぞれを測定することを考え
てみる。これは信号１１１と１１０の対応する前
縁間の時間々隔をそれぞれ測定することにより達
成できる。このような測定は一般に瞬時的な測定
ではなく、各測定は２個の前縁間の時間々隔を必
要とする。この期間中でも目的物は移動しており
そして光線も目的物までの光路に沿つて伝播して
いる。各φ_iの測定は達成されるけれども、その測
定されたφ_iに対応する距離（位置）に目的物は何
時いたかが必要である。ここで伝播された光ビー
ム１１１の一部が目的物に衝突しそして反射され
る瞬間には、目的物は静止していると考えること
ができる。したがつて、その瞬間には、測距儀か
ら目的物までの伝播光路長と目的物から測距儀ま
での伝播光路長とは等しい。したがつて対応する
距離はφ_iを測定するために要した前記時間々隔の
中点で発生していることになる。これらの中点が
M₁からM_oで示されている。 実際の位相差測定は信号１１０と１１１につい
ては行なわれない。その代わり、これらの信号は
受光ダイオード３９によつてヘテロダインされ、
信号１１２，１１３にそれぞれ変換される。ヘテ
ロダインされた基準信号１１３は基準期間中に増
幅器４３に入力する信号で、信号９６の一部分で
あり、これは基準光路を通過した光ビームにより
発生される。帰還信号１１２はターゲツト期間中
に増幅器４３に入力する信号で、信号９６の他の
部分であり、目的物２から反射した光ビームによ
り発生される。前述したようにターゲツト期間と
基準期間とは交互に発生し、位相差は各信号をそ
れぞれ基準内部信号５３と比較し、２つの比較結
果を結合して求められる。図面には共通時間軸に
対し信号１１２と１１３が同時に生ずる信号とし
て図示されているが、これは説明を簡単化するた
めになしたものである。しかし原理上は同じこと
である。 基準信号１１３の周波数は、信号１１１に対し
て選択される周波数には無関係に、理想的には
3.75KHzである。このことはレンジ選択器４０に
よつてレーザダイオード３８に印加される信号と
3.75KHzの基準内部信号５３とをフエーズロツク
ループ５２に供給し、該ループ５２の出力信号を
受光ダイオード３９に供給することにより達成さ
れる。レーザダイオード３８の駆動信号の周波数
ｆがすでに3.75KHzの場合を除いて、ループ５２
はｆ＋3.75KHzの周波数の信号を発生する。この
信号が交互に生ずる光ビーム９５，１００と混合
されて信号１１２，１１３が発生する。（ｆ＋
3.75KHz）とfKHzとが混合されるから、3.75KHz
成分が発生し、これは3.75KHzフイルタにより後
に抽出される。BPF４４はこのような特性をも
つフイルタである。しかし信号１１２，１１３は
BPF４４に印加される以前の信号である。 第６図においては、信号１１２の前縁は信号１
１０のｎ番目のサイクルの前縁と同時に発生して
いる。この状態は可能性はあるけれども一般的な
場合を表わしてはいない。信号１１２の前縁は、
フエーズロツクループ５２の出力信号の位相に従
つて、信号１１０のｎ番目のサイクル内のどこで
でも生じうる。もし２個の前縁が一致していない
とすれば、それが意味することは、φ_iは信号１１
１上の前縁ではないある点から信号１１０上の対
応点までと考えられるということである。従つて
中点M_oは移動しTM_aと一致するとする。 ヘテロダインされた基準信号１１３は常に
3.75KHzであるけれども、ヘテロダインされた帰
還信号１１２の周波数はドプラー効果によつて生
ずる分だけ3.75KHzからプラスまたはマイナス方
向に変化する。帰還信号１１２に生ずる最大許容
ドプラーシフトは±５Hzである。 ミキサの理論より、信号１１２と１１３間の瞬
時位相差は信号１１０と１１１間の直線的に変化
する瞬時位相差に絶えず等しくなる。従つて、測
定される位相差φ_oは測定される位相差φに対応
する。また位相差φが最終的に得られるとき、そ
の位相差は時刻M_oにおける目的物までの距離を
表わしている。それと同一距離は、タイムマーク
TM_aによつて表わされる時刻に存在している。 タイムマークTM_aないしTM_e（所望のタイムマ
ーク）は第６図から第１０図までの後述する分析
によつて導かれる。このような各タイムマーク
は、位相情報を有する信号が後続する回路によつ
て処理される場合、タイムマーク信号３０に対す
るほぼ正しい位置を提供する。TM_eに先行する
いくつかのタイムマークは実際には得ることがで
きない仮定的なものである。にもかかわらず、そ
れらは後述する分析において有益なる概念であ
る。 時刻TM_aで遷移状態を有するタイムマーク信
号を発生するのは困難である。このようなタイム
マーク信号をうるには、信号１１２の前縁の時刻
を予想しなければならない。その代わりに、信号
１１２の前縁を、測距儀の分解能程度の最大誤差
範囲内でタイムマークTM_bとして得ることがで
きる。例えば、10ｍレンジで最も高い分解能によ
る測定が行なわれる場合、信号１１０と１１２と
の信号の数の比は4000対１である。この状態にお
いては、信号１１０の周波数は15MHzであり、そ
の周期は66.67nsである。この周期の1/2
（33.33ns）がTM_a後にTM_bが遅延されうる最大
可能誤差である（目的物までの距離が10ｍ以内で
あるとする）。これは連続した２回の距離測定間
の間隔111msに比べれば非常に小さい。そして
45m／ｓの最大速度（目的物の）において1.5×
10^-6mの距離に相当する。これは測距儀の１mm分
解能より十分に小さい。もし目的物までの距離が
10ｍを超えるならば、その場合には目的物までの
距離中に含まれる各10ｍ間隔毎に66.667nsの誤差
が導入される。距離が８Kmで、操作者が10ｍレン
ジで測定された増分変化を蓄積していると仮定し
ても、45ｍ／ｓの速度における最悪可能蓄積誤差
はたつた2.4mmである。結局、８Kmの距離でも、
２個の連続測定間の絶対誤差は1.5×10^-6m以下
であり、このことは増分変化の非常に正確な測定
をなしうることを保証する。 よつてTM_bにおけるタイムマークは１個の位
相差測定に対する理想的なタイムマークの位置に
ほぼ等しい。しかしながら、このことは、連続し
た複数回の位相差測定の平均を求めない場合や、
位相差を求める信号をろ波しない場合にのみ正し
いことである。雑音を除去するために複数回の測
定値を平均することが望ましいし、またミキサの
出力信号中に存在する3.75KHz成分と他の成分と
を分離するためにフイルタを使用する必要があ
る。これら２個の要素について以下に別けて説明
する。 第７図は目的物までの実際の距離（位置）と時
間との関係を示したもので、50回の位相差測定に
よる平均距離は何か、そしてその平均距離は何時
起るかを示したものである。この図は前述した
TM_aとTM_bに関する無視しうる程度の誤差を無
視し、TM_bをTM_aと考えている。測距儀は第６
図に示した50個のφ_iを平均する。目的物までの距
離が時刻TM_biにおいてX_iと仮定する。50個のそ
のような時刻と50個のそれに対応する距離とが存
在する。目的物の速度は一定であり、また50回の
位相差測定は等しい間隔で行なわれるので、50個
のX_iはある一定距離Δだけ互に等しく離れてい
る。目的物までの平均距離は50個のX_iの和を50で
割つた値に等しく、X₂₅とX₂₆との距離間隔の中
点に等しい。これは次式で表わされる。 X_i+1−X_i＝Δ ＝1/50₅₀ 〓 〓ⁱ⁼¹ X_i＝1/50｛X₁＋（X₁＋Δ）＋（X₁＋2Δ）＋……＋（
X₁＋49Δ）｝ ＝1/50（50X₁＋Δ₄₉ 〓^R=1 Ｒ＝X₁＋Δ／50・49・50／２＝X₁＋24.5Δ ＝X₂₅＋Δ／２＝2X₂₅／２＋（X₂₆−X₂₅）／
２＝（X₂₅＋X₂₆）／２ 線１１４に対するの位置は１１５によつて表
わしてある。目的物の速度は一定であるから、距
離に目的物がいた時刻１１６は時刻TM₂₅と
TM₂₆との中間点である。この時刻をTM_cとす
る。したがつて、時刻TM_cと距離とは時刻一
距離対のデータを提供し、これは目的物のある時
刻における位置を正確に表わしている。この点
が、“その時その距離（その位置）に”という形
のデータに対して続いて測定される誤差に対する
基準点として用いられる。 TM_cを示す信号を発生する方法は、信号１１
２の前縁がそれぞれTM_bで生ずること、目的物
の速度が一定ならば信号１１２は対称であること
を注目することにより発生できる。したがつて、
信号１１２の後縁は各TM_bの中間点で発生する。
したがつて、TM_cを示す信号は、信号１１２の
完全な25サイクルを計数し、そして信号１１２の
次の後縁で信号を発生することにより発生でき
る。信号１１２の周波数は目的物の速度に関連し
て変化するので、この方法は個々のφ_iを測定する
のに要した時間長の変化を正確に反映するという
利点を有する。 しかしながら、前述したようにTM_cはろ波さ
れていない信号１１２，１１３に関連したもので
ある。前述したように、所望の成分のみを抽出す
るためにミキサの出力信号をろ波する必要があ
る。ろ波動作は目的物の速度の関数として変化す
るある量の位相遅延を発生させる。遅延量の変化
は２個の別個な誤差を導入し、これらそれぞれの
誤差が考慮されねばならない。しかしながら、フ
イルタにより導入された誤差の影響が後述するよ
うに考慮されるならば、ろ波後の信号に対しても
第７図に関連して前述したTM_cの発生方法は使
用できる。ろ波後の信号に対してこの発生方法を
適用することにより得られるタイムマークを
TM_dとする。 第８図はバンドパスフイルタ（BPF）４４の
位相遅れφ（ω）対周波数ω特性を示した図であ
る。この特性は3.75KHzの中心角周波数ω_Oの近傍
に直線領域１１８を有する。直線領域１１８は角
周波数ω_O±ドプラー角周波数ω_Dの周波数範囲を
含んでいる。ω_Dの大きさは０≦ω_D≦５Hz（周波
数として）とする。直線領域１１８は方程式、φ
（ω）＝mω＋ｂによつて近似できる。ここでｍは
直線領域１１８の傾斜の大きさであり、ｂは縦軸
との交点である。本実施例において、ｍ＝−
0.00147ラジアン／ラジアン／秒であり、−1.47ms
である。この値は分析によりまたは実際の測定に
よる経験上から得られる。ｂは零でない。 良く知られているように、フイルタによる位相
遅延Ｔ（秒）はＴ（ω）＝−φ（ω）／ωで与えられ
る。したがつて、中心角周波数ω_Oに対する線１
２０の傾斜は位相遅延Ｔ（ω_O）である。同様に、
線路１２１は目的物が遠ざかる場合のドプラー効
果により生ずる位相遅延Ｔ（ω_O−ω_D）を、線路１
２２は目的物が近づく場合のドプラー効果により
生ずる位相遅延Ｔ（ω_O＋ω_D）を表わす。本実施例
において、ｍは負であり、ｂ≠０であるから、Ｔ
（ω_O−ω_D）≠Ｔ（ω_O）≠Ｔ（ω_O＋ω_D）である。な
お、ｂ＝０でも、各位相遅延が等しくても、また
ｍが正であつてもよい。 第９Ａ図から第９Ｃ図は目的物が近づく場合、
静止している場合、遠ざかる場合について、第８
図に示したフイルタ特性の影響を示したものであ
る。まず第９Ｂ図を参照する。この図は目的物が
静止している場合の図である。信号１２４は第６
図の信号１１３の25番目のサイクルを示し、これ
はろ波される以前の基準信号である。同様に、信
号１２３は第６図の信号１１２の25番目のサイク
ルを示し、これはろ波される以前の帰還信号であ
る。信号１２５，１２６はろ波後の信号１２３，
１２４を表わす。目的物は静止しているので、
ω_Oに対するドプラー効果はなく、信号１２３，
１２４に対する位相遅延は等しい（Ｔ（ω_O））。よ
つて、ろ波する以前のそれらの位相差φ_Uはろ波
後の位相差φ_Fに等しい。そして目的物は静止し
ているので、位相遅延に基づくTM_dの誤差Ｔ
（ω_O）は無視してよい。したがつて、目的物が静
止している場合には、測定期間中に発生されたあ
らゆるタイムマークが有効である。 第９Ａ図は目的物が近づく場合を示している。
ドプラー効果はろ波前の帰還信号１２７の周波数
を増大させる。信号１２７がフイルタ４４を通過
すると、第９Ｂ図の信号１２３よりもより多く位
相遅延が生ずる。その結果、ろ波後の２個の信号
１２８，１２６間の位相差φ_Fはろ波前の位相差
φ_Uよりも大きくなる。したがつて見かけ上距離
が長くなる。さらに、TM_dとTM_cとの差は増大
する。 第９Ｃ図は目的物が遠ざかる場合を示してい
る。ドプラー効果によりろ波前の信号１２９の周
波数は低下する。信号１２９がフイルタ４４を通
過すると、第９Ｂ図の信号１２３よりも少ない位
相遅延を受ける。その結果、ろ波後の信号１３０
と１２６間の位相差φ_Fはろ波前の位相差φ_Uより
も小さくなる。その結果見かけ上の距離は短かく
なる。さらにTM_dとTM_cとの差は減少する。 以前に述べたように、移動中の目的物までの距
離を測定する場合には、測距儀は測定された“そ
の時”に対するデータと“そこに”に対するデー
タとの両方に誤差を発生する。“その時”に対す
る誤差は時刻TM_c１１６に対して生じ、“そこ
に”対する誤差は距離１１５に対して生ずる。
両誤差はフイルタの特性とドプラー効果に基づく
帰還信号の位相遅延の変化によつて発生する。
“その時”に対する誤差は位相遅延そのものであ
る。“そこに”に対する誤差は帰還信号と基準信
号に対する位相遅延の違いにより生ずる。即ち
φ_Fとφ_Uが等しくならないことより発生する。両
誤差は変化しそして位相遅延の大きさに依存す
る。そして目的物の移動方向と速度に依存する。 もし目的物がその距離（位置）に実際にいたと
きにタイムマークTM_eが発生されるとすれば、
“そこに”に対する誤差は時間―距離対データの
距離部分として考えられる。この考察は、以下に
示すように、測定された“そこに”に対する誤差
距離だけ目的物が進行するのに要する時間を考
え、この時間を“その時”に対する時間誤差に加
えることによつてなされる。そして以下に示すよ
うに、これら２個の時間の和はTM_dとTM_eとの
差になる。そしてこの和は一定値となり、第８図
の直線領域１１８の傾斜ｍの大きさに等しい（目
的物が近づく場合も、遠ざかる場合も）。 次に上記のことを数式を用いて考察する。中心
角周波数ω_Oに対する位相遅延は(1)式で表わされ
る。 Ｔ（ω_O）＝−（ｍ＋ｂ／ω_O） (1) 同様に角周波数ω_O±ω_Dに対する位相遅延は(2)
式で表わされる。 Ｔ（ω_O±ω_D）＝−（ｍ＋ｂ／ω_O±ω_D） (2) ２個の信号の前縁間の時間々隔を測定すること
によつて位相差を測定する場合、Ｔ（ω_O）とＴ
（ω_O±ω_D）との差は測定された位相差に対して比
例的な変化を発生させる。この変化が測定された
距離の誤差（X_e）を明らかにする。即ちX_eは(3)
式で表わされる。 X_e＝X_g（測定された距離）−X_a（所望距離） ＝λ／２ω_O／2π・｛Ｔ（ω_O±ω_D）−Ｔ（ω_O）｝(3) ここでλは帰還信号の波長（単位はｍ／サイク
ル）、ω_Oはその角周波数である（単位はラジア
ン／秒）。 目的物の速度Ｖが一定であるので、目的物が距
離X_eだけ進行するのに要する時間T_xeは(4)式で表
わされる。 T_xe＝｜X_e／Ｖ｜ Ｖ＝〓λ／２ω_D／2π (4) T_xeは、目的物が測定された距離に実際にいた
時刻を示すために、TM_eがTM_cから調整されね
ばならない時間量である。この調整は以下に説明
するように常に同一方向になされる。 まず目的物が近づく場合を考える。帰還信号の
周波数は高くなる。そして第８図に示したよう
に、フイルタを通つた信号の位相遅延は大きくな
る。そのためフイルタを通つた２個の信号間の位
相差φ_Fは増大し、目的物の位置は“より離れて
いる”と認識される。目的物は近づいているので
あるから、“より離れている”ということは測定
された距離（位置）にはT_xeだけ時間的に以前に
いたことになる。よつてTM_e＝TM_c−T_xeとな
る。 次に目的物が遠ざかる場合を考える。帰還信号
の周波数は低下する。第８図に示したように、フ
イルタを通つた信号の位相遅延は減少する。その
ためフイルタを通つた２個の信号間の位相差φ_F
は減少し、目的物の位置は“より近くにある”と
認識される。目的物は遠ざかつているのであるか
ら、“より近くにある”ということは測定された
距離（位置）にはT_xeだけ時間的に以前にいたこ
とになる。よつてTM_e＝TM_c−T_xeとなる。この
ことは前述の目的物が近づいている場合と同じで
ある。 しかしながら、帰還信号と基準信号とを別個の
成分として得るために、これら信号をまず最初に
別個にろ波する必要があるから、TM_cを簡単に
求めることはできない。容易に求めることができ
るのはTM_dである。したがつて移動中の目的物
に対して次式が成立する。 TM_e＝TM_c−T_xe＝TM_d−Ｔ（ω_O±ω_D）−T_xe ＝TM_d−｛Ｔ（ω_O±ω_D）＋T_xe｝ (5) TM_d−TM_e＝Ｔ（ω_O±ω_D）＋T_xe (6) ここで方程式(6)の右項は以下に示すように一定
となり、その大きさはｍに等しくなる。方程式(6)
は誤差量を表わしている。正しい結果をうるため
にTM_dとTM_eとの差の負が得られうるもの（例
えばTM_d）に加えられる。なおフイルタの傾斜
が負ならば、(6)式の右項は常に正である。 式(1)〜(6)より(7)式が導出できる。 TM_d−TM_e＝−ｍ−ｂ／ω_O±ω_D＋｜λ／２ω_O／2π｛
ｍ＋ｂ／ω_O−ｍ−ｂ／ω_O±ω_D｝〓ω_o・λ／２／2π
｜＝−ｍ(7) TM_e＝TM_d＋ｍ 第１０図は移動目的物に対する時間と実際のお
よび見かけ上の位置との関係を示したグラフであ
る。すなわち、目的物が近づく場合と遠ざかる場
合についてTM_dの補正特性を示したものである。
線１３１は遠ざかる目的物の時刻（または時間）
に対する連続した実際の位置を示している。線１
３２は近づく目的物の時刻に対する連続した実際
の位置を示している。線１３３，１３４はろ波後
の信号による連続した見かけ上の位置を示してい
る。 線１３１と１３３上の対応する２点（例えば
25.5）間の垂直長は、φ_Uとφ_Fの差に基づく距離誤
差を示している。そして水平長は位相遅延Ｔ（ω_O
−ω_D）を示している。同様なことは線１３２と
１３４に対しても言える。但し位相遅延はＴ（ω_O
＋ω_D）である。 前述したように、目的物の実際の位置は時刻
TM_cにおいて平均値として求められる（ろ波
前について）。前の説明より明らかなように、遠
ざかる目的物に対するTM_dは近づく目的物に対
するTM_dよりもより早く生ずるけれども、それ
ぞれの場合に対するTM_eは各TM_dを一定量ｍだ
け調整することにより求めることができる。この
ことによりいずれの場合に対しても、この調整に
より有効な時刻（時間）―距離対データを得るこ
とができる。 本実施例において、ｍの値は−1.47msである。
ここで1.466…msは3.75KHzの帰還信号の5.5サイ
クルに相当する。ドプラー効果による帰還信号周
波数の変化を無視すれば、位相比較が行なわれる
完全な20サイクル後に発生される信号（TM_cを
求める場合は25.5サイクルと考えていた）は、
TM_d（25.5サイクルの位置にある）よりも必要と
される1.47msだけ異なつていることになる。 第４Ｂ図を再び参照する。タイムマーク発生器
２１が上記のことを達成する。1/10分周器６１の
出力信号は1/2分周器８１に印加される。そして
１／１０分周器６１は零検出器５４の出力信号５５に
よつて駆動される。これら分周器はワンシヨツト
回路５６の出力信号でリセツトされる。したがつ
て、分周器８１は、ターゲツト期間と基準期間に
対する各位相差測定の20番目のサイクルの始めに
出力信号を発生する。所望のタイムマーク信号３
０は分周器８１の出力信号とチヨツパクロツク信
号との論理積をとるアンドゲート８２によつて発
生される。 なおBPF４４の傾斜ｍが正であれば、TM_eに
対して必要な調整はTM_dに加える（TM_dよりも
後）形でなされることは勿論である。この場合に
はTM_dによつてトリガされるワンシヨツト回路
を用いてタイムマーク信号を容易に得ることがで
きる。遅延量はこの場合でもｍである。タイムマ
ーク信号はワンシヨツト回路５６の出力信号の後
縁でトリガされる別のワンシヨツト回路によつて
発生しうる。またカウンタを用いてTM_d後の必
要とされる遅延量を発生するようにしてもよい。 第１１図は経過時間発生器１８の詳細ブロツク
図である。パルス発生器７０はタイムマーク信号
３０によつてトリガされる。パルス発生器７０の
出力信号はオアゲート７１によつて経過時間リセ
ツト信号２８と結合される。オアゲート７１の出
力信号はカウンタ７２をリセツトする。カウンタ
７２は1/100分周器７４の出力パルスを計数する。
分周器７４は発振器７３の出力信号を受信する。
カウンタ７２の計数値はデータバス１６を介して
マイクロプロセツサ１７に送られる。 経過時間発生器１８は次のように動作する。パ
ルス発生器７０はタイムマーク信号３０の前縁で
トリガされて狭いパルス信号を発生する（第１２
図参照）。このパルス信号はカウンタ７２をリセ
ツトする。カウンタ７２は分周器７４を介して
10MHz発振器７３の出力パルスを計数する。カウ
ンタ７２がリセツトされる直前では、カウンタ７
２はその前の完全な測定サイクルの時間々隔を示
す計数値を保有している。カウンタ７２の計数値
はデータバス１６を介してマイクロプロセツサ１
７に送られる。マイクロプロセツサ１７は距離ト
ランスジユーサモードの期間中、コントローラ５
に経過時間データを送る。 経過時間リセツト信号２８はカウンタ７２を任
意にリセツトすることができる。したがつて、経
過時間を連続的に蓄積することにより発生される
時間軸は、非同期事象に一致して始まるようにす
ることができる。これは次のようにして達成され
る。非同期外部事象はリセツト信号２８を発生す
るために用いられる。カウンタ７２はオアゲート
７１の出力信号によりリセツトされる。したがつ
て、最初の経過時間表示は、リセツトを起こさせ
た非同期外部事象と現在進行中の測定サイクルの
端部との間の時間々隔を表わす。これは一般には
通常の経過時間値の一部で該値より小さい。その
最初の経過時間が連続した経過時間によつて増大
されると、結果としての和は外部非同期事象と同
期してスタートする時間軸を発生する。和の連続
した値は、目的物２が測定された種々の距離（位
置）にいた時間軸上の点を示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による測距儀の外観図、外部制
御装置との接続図、測距儀の表面パネル図、移動
目的物の移動状態図、第２図は本発明による測距
儀の全体ブロツク図、第３図は本発明による測距
儀の出力信号のフオーマツトを示した図、第４Ａ
図および第４Ｂ図は第２図に示した距離測定回路
の詳細ブロツク図、第５図は第２図に示した光路
監視回路の詳細ブロツク図、第６図は一対の赤外
線光ビーム信号と一対の電気信号との対応関係を
示した図、第７図は目的物までの実際の距離と時
間との関係を示した図、第８図は第４Ａ図に示し
たバンドパスフイルタの特性線図、第９Ａ〜第９
Ｃ図は目的物が近づく場合、静止している場合、
遠ざかる場合について第８図に示したフイルタ特
性の影響を示した図、第１０図は移動目的物に対
する時間と実際のおよび見かけ上の位置との関係
を示した図、第１１図は第２図に示した経過時間
発生器の詳細ブロツク図、第１２図は第２図に示
した各種回路中で発生される各種信号のタイムチ
ヤートである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (イ) 基準周波数を有する基準信号を発生する
   手段 (ロ) 基準信号でキヤリア信号を変調し、変調した
   信号を移動する目的物に伝送する手段 (ハ) 前記目的物で反射した変調帰還信号を受信し
   復調し、前記目的物までの距離に関連した前記
   基準信号に対してある位相差を有し、且つ前記
   目的物の相対運動に関連したドプラーシフトに
   よる前記基準周波数とは異なつた周波数を有す
   る帰還信号を発生する手段 (ニ) 前記帰還信号を受信し前記基準周波数成分を
   もつ信号を通過させると共に、前記ドプラーシ
   フトに比例して位相シフトされたろ波帰還信号
   を発生する手段 (ホ) 前記ろ波帰還信号を受信し測定間隔を定める
   測定間隔信号を発生する手段 (ヘ) 前記測定間隔信号、基準信号およびろ波帰還
   信号に応答し、前記測定間隔中に、前記基準信
   号と前記ろ波帰還信号との位相差を測定して位
   相差に従つた前記目的物までの距離を表わす信
   号を発生する手段であつて、前記信号は前記測
   定間隔中の前記目的物までの平均距離を示す第
   １成分と、前記ドプラーシフトに基づく前記帰
   還信号の位相シフトに対応した誤差成分を含ん
   でいる信号発生手段 (ト) 前記誤差成分を補償するために、前記測定間
   隔信号を受信し、前記測定間隔の中点から、前
   記ろ波帰還信号の位相変化の割合に比例した量
   だけオフセツトしたタイムマーカ信号を発生す
   る手段 とより成り、移動する前記目的物までの距離を測
   定し、且つ前記目的物が測定された距離にある時
   刻を求めるようにした光波測距儀。