JPH04134089U - 光波測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小型にするとともに価格を低減する。 【構成】発振制御手段７１を設けることによって、一定
時間電気的に遮光状態になるように構成し、あるいは、
光路切換え器３０に遮光部３４を設けることによって、
光学的に遮光状態になるように構成したから、部品点数
を大幅に増やすことなく、光量調整誤差に起因する光波
測距装置の測定精度を格段に向上できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内部光路と外部光路の位相差に基づいて測定点までの距離を求める 光波測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の光波測距装置としては、特公昭５１−８３３８号公報に開示されたよう なものがある。

【０００３】 すなわち、発光手段と検出手段との間には、内部光路（発光手段からの送信光 が直接にまたはミラーなどを介して間接的に検出手段に達する一定光路長の参照 光路）と、外部光路（発光手段から送信光が測定点に置かれた反射鏡で反射し測 定距離間を往復する測定光路）とが形成され、内部光路からの光信号と外部光路 からの光信号とを選択的に換出手段に入射するために両光路を選択的に断続する 如き光路切換器が設けられている。光波測距装置では、入力信号のレベル変化に より検出手段および後の処理回路等での位相変化を避けるために、内部光路、外 部光路各々を経て検出手段に入射する光量を一致させるように、検出手段の出力 信号を用いて少なくとも一方の光路中に設けた光量可変器の減衰量を調整する光 量制御手段を有している。

【０００４】 このような構成の光波測距装置では、まず光路切換器を動かして光量可変器の ない方の光路を選択し、この時の検出手段の出力信号を記憶回路に入力して記憶 させ、次に光路切換器を切換えて光量可変器のある方の光路を選択すると共に検 出手段の出力信号を比較器の一方の入力端子に入力する如く切換え、比較器の他 方の入力端子には記憶回路の信号を入力しておくことにより比較器の出力として 光量可変器のない方の光路を経て検出手段に達する光量と光量可変器のある方の 光路を経て検出手段に達する光量との差信号を得、それによって、両光量を所定 の範囲内に入るように光量可変器を駆動するように光量制御手段は動作する。従 って初期状態において外部光量が大きい場合は、図４のように光量平衡終了時で も外部光量は内部光量に対して所定のレベル大きく設定される。また、初期状態 において外部光量が小さい場合は、光量平衡終了時でも外部光量は内部光量に対 して所定のレベル小さく設定される。

【０００５】 この手法は内部光路、外部光路共に光量可変器が設置されている場合も同様で ある。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来の光波測距装置では、光量可変器の減衰特性や 記憶回路や比較器の精度から、内部光量と外部光量を所定の誤差範囲でしか合致 させることができなかった。そして、検出手段に入射する内部光量と外部光量の レベル差変化により、受光素子（光信号）やその後の処理回路（電気信号）など で位相変化が生じてしまうという問題点があった。

【０００７】 一方、位相変化が生じない、高精度の光量可変器を製作することは非常に困難 であり、また、記憶回路や比較器の精度を向上するためには、回路規模が大きく なるばかりでなく、高価な部品を使用せざるを得ないという問題点がある。

【０００８】 本考案は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、回路規模を大 きくすることなく、コストを低減して、高い精度の光波測距装置を提供すること を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

かかる目的を達成するための本考案の要旨とするところは、 １ 送信光を出射する発光手段と、 内部光路あるいは外部光路を経た光信号を受光する検出手段と、 前記発光手段からの送信光が前記内部光路と前記外部光路とを択一的に通り前 記検出手段に達するように光路を選択する光路切換器と、 前記内部光路と外部光路の少なくとも一方に設けられた光量可変器と、 前記検出手段から得られる光量情報によって前記光量可変器の減衰量を調整す る光量制御手段と、 前記検出手段に接続され、内部光路が選択された時の光信号と外部光路が選択 された時の光信号の位相差に基づいて測定点までの距離を求める演算手段と、 前記光路切換器によって光路が一方の光路から他方の光路に切換えられてから 、一定時間だけ前記送信光の出射を制限する発光制御手段とを備えたことを、 特徴とする光波測距装置。

【００１０】 ２ 前記発光手段は所定の周波数を出力する発振手段と、該周波数で強度変調さ れる光源とを備え、前記発光制御手段は前記一定時間だけ前記発振手段の発振を 停止することを特徴とする１項記載の光波測距装置。

【００１１】 ３ 送信光を出射する発光手段と、 内部光路あるいは外部光路を経た光信号を受光する検出手段と、 前記発光手段からの送信光が前記内部光路と前記外部光路とを択一的に通り前 記検出手段に達するように光路を選択し、前記内部光路と前記外部光路との切換 時、前記検出手段で受光する光信号を一時的に遮断する遮光部を有する光路切換 器と、 前記内部光路と外部光路の少なくとも一方に設けられた光量可変器と、 前記検出手段から得られる光量情報によって前記光量可変器の減衰量を調整す る光量制御手段と、 前記検出手段に接続され、内部光路が選択された時の光信号と外部光路が選択 された時の光信号の位相差に基づいて測定点までの距離を求める演算手段とを備 えたことを特徴とする光波測距装置に存する。

【００１２】 前記光路切換器が内部光路と外部光路とを選択する際に光路切換器へ制御信号 を出力するものとして、光路切換信号出力手段が設けられている。

【００１３】

【作用】

光路を内部光路と外部光路とに切換える際に光量可変器を駆動するとき、一定 時間電気的にあるいは光学的に遮光状態となるため、光量可変器は常に光量の少 ない状態から増加させる方向に制御される。

【００１４】 したがって、光量可変器を駆動するとき一定時間遮光状態にしない場合と比し て、同じ光量可変器の減衰特性や記憶回路や比較器の精度であっても、光量調整 誤差の範囲は半分程度となり、かつ、光量可変器を一方向からのみ制御するため に、再現性のよい光量調整を行なうことができる。そのために光波測距精度を格 段に向上することができる。

【００１５】

【実施例】

以下、図面に基づき本考案の一実施例を説明する。

【００１６】 図１および図２は本考案の第１実施例を示している。

【００１７】 図１に示す光波測距装置の基本的なブロック図において、発振手段１０にて複 数の異なった規定の周波数を作成する。ＬＥＤなどの光源を備えた発光手段２０ からの送信光は、発振手段１０にて作成された周波数で強度変調された光信号と なる。

【００１８】 この送信光は光路切換器３０にて光路選択され、内部光路３を通過する場合は 装置内部を経由し、検出手段４０に入射する。一方、外部光路４選択時には、対 物レンズ５０から装置外へ出射される。対物レンズ５０にて平行光束にされた送 信光は、測定点に置かれた反射鏡（図示しない）にて反射された後、再び対物レ ンズ５０を経て装置本体内へ入射する。装置本体内へ入射した外部光路４を通っ た光信号は、連続的に減衰量を調整できる光量可変器６０を通って検出手段４０ に入射する。

【００１９】 光路切換器３０および検出手段４０には制御部７０ａが接続されている。制御 部７０ａは、演算手段７０および判断部７５を有し、判断部７５には、光路切換 器３０を切換えるべく制御信号を発する光路切換信号出力手段８０が接続されて いる。また、判断部７５には、光路切換器３０を切換える際に発振制御信号を出 力する発振制御信号出力手段８２が接続されている。光路切換信号出力手段８０ と発振制御信号出力手段８２とを各出力信号が同一レベルになるように設定すれ ば、一方の手段を省略してもよい。

【００２０】 光路切換信号出力手段８０の制御信号に基づき図示しないモータ等で光路切換 器３０の回転角が制御される。回転角が制御されて、発光手段２０の前に光路切 換器３０の図示省略した外部光路用の開口が来ると、外部光路４を通った光信号 が選択されて検出手段４０に入射され、図示しない内部光路用の開口が来ると、 内部光路３を通った光信号が選択されて検出手段４０に入射される。

【００２１】 検出手段４０は光信号を光電変換して電圧信号に変換した後、制御部７０ａに 入力するように、検出手段４０が制御部７０ａに接続されるとともに、切替えス イッチ７６の接片に接続されている。制御部７０ａに入力された電圧信号が制御 部７０ａの判断部７５〜光路切換信号出力手段８０を介して光量制御手段９０に それぞれ入力されるように、制御部７０ａが光量制御手段９０に接続されている 。光量制御手段９０が光量可変器６０に接続されている。

【００２２】 判断部７５は、検出手段４０からの信号が内部光路３によるものか、外部光路 ４によるものかを光路切換信号出力手段８０からの制御信号によって判断するも ので、演算手段７０は内部光路３による信号と外部光路４による信号との位相差 を検知し、この位相差を測定点までの距離に換算するものである。

【００２３】 次に、作用について説明する。

【００２４】 この構成の光波測距装置では、先ず、光路切換信号出力手段８０により光路切 換器３０を介して光量可変器６０を介さない内部光路３を選択する。この時切替 えスイッチ７６は一方の入力端子側に切替えられた状態にあって、検出手段４０ の出力信号レベルが記憶回路７３に入力されて記憶される。

【００２５】 次に、光路切換信号出力手段８０により光路切換え器３０を介して外部光路４ を選択すると共に、光路切換信号出力手段８０により検出手段４０の出力信号を 比較器７４の他方の入力端子に入力する如く切替えスイッチ７６を切換える。そ れにより、比較器７４の一方の入力端子には記憶回路７３の信号を入力しておく ことにより比較器７４の出力として内部光路３を経て検出手段４０に達する光量 と外部光路４を経て検出手段４０に達する光量との差信号を得る。

【００２６】 このとき、光量制御手段９０には光路切換信号出力手段８０の制御信号が入力 され、該制御信号と前記差信号とが共に光量制御手段９０に入力されることによ って、光量制御手段９０が作動し、光量可変器６０が前記両方の光量を所定の範 囲内に入るように駆動する。

【００２７】 また、このとき、光路を内部光路３から外部光路４へ切換えるときに、発光手 段２０へ伝送される強度変調周波数を一定時間遮断するように、制御部７０ａの 発振制御信号出力手段８２の制御信号に基づき発振制御手段７１は動作する。従 って初期状態において外部光量が大きい場合でも図２に示すように、光量平衡終 了時には外部光量は内部光量に対して所定のレベル小さく設定される。このため に初期状態において外部光量が小さい場合と同じ出力信号レベルに外部光量は設 定されるので、いかなる場合においても内部光量と外部光量の光量平衡の誤差は 一定となる。

【００２８】 検出手段４０に入射する内部光量と外部光量のレベル差は、発振制御手段７１ 等を設けないものと比較して半分程度となり、さらにそのレベル差が一定に成る ことから、受光素子（光信号）やその後の処理回路（電気信号）などで位相変化 が生じることはない。従って、高い精度の光量可変器や、記憶回路や比較器を製 作しなくとも、光量調整精度を高め、高い精度の光波測距装置を作成することが 可能となる。

【００２９】 発振制御手段７１は発振手段１０から発光手段２０への変調周波数の伝送を遮 断するばかりでなく、変調周波数を規定の周波数からずらずことでも達成可能で ある。すなわち、発光手段２０は、発振制御手段７１により一定時間だけ発振手 段１０の発振を停止可能なものであればよい。

【００３０】 図３は本考案の第２実施例を示している。光路切換え器３０の切換え円板３１ には、円板中心部を挟んで対向する位置に外部光路用の開口３２と内部光路用の 開口３３とがそれぞれ開設され、外部光路用の開口３２と内部光路用の開口３３ との円周方向の中間部が遮光部３４にそれぞれ成っている。これによって内部光 路３から外部光路４へ光路切換えする時に遮光部３４を通過することによって、 一定時間検出手段４０に入射する光信号がなくなる。したがって、光量調整は、 同じく図２のようになり、いかなる場合においても内部光量と外部光量の光量平 衡の誤差は一定となる。

【００３１】

【考案の効果】

本考案にかかる光波測距装置によれば、光路を切換え光量可変器を駆動すると き、一定時間電気的あるいは光学的に遮光状態になるようにしたので、部品点数 を大幅に増やすことなく、光波測距精度を格段に向上でき、低価格で高い精度の 光波測距装置を製作することが可能となる。また、光量調整の精度を向上させた ことによって、例えば、電気的に光信号の振幅の微調整を担っていた可変利得増 幅器を省略することができ、小型で低価格の光波測距装置を製作することも可能 となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】本考案の第１実施例における光量調整の過程を
示す図である。

【図３】本考案の第２実施例の光路切換器の概略図であ
る。

【図４】従来の光量調整の過程を示す図である。

【符号の説明】

３…内部光路 ４…外部光路 １０…発振手段 ２０…発光手段 ３０…光路切換器 ４０…検出手段 ５０…対物レンズ ６０…光量可変器 ７０ａ…制御部 ７０…演算手段 ７１…発振制御手段 ７３…記憶回路 ７４…比較器 ８０…光路切換信号出力手段 ８２…発振制御信号出力手段 ９０…光量制御手段

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】送信光を出射する発光手段と、内部光路あ
   るいは外部光路を経た光信号を受光する検出手段と、前
   記発光手段からの送信光が前記内部光路と前記外部光路
   とを択一的に通り前記検出手段に達するように光路を選
   択する光路切換器と、前記内部光路と外部光路の少なく
   とも一方に設けられた光量可変器と、前記検出手段から
   得られる光量情報によって前記光量可変器の減衰量を調
   整する光量制御手段と、前記検出手段に接続され、内部
   光路が選択された時の光信号と外部光路が選択された時
   の光信号の位相差に基づいて測定点までの距離を求める
   演算手段と、前記光路切換器によって光路が一方の光路
   から他方の光路に切換えられてから、一定時間だけ前記
   送信光の出射を制限する発光制御手段とを備えたことを
   特徴とする光波測距装置。
2. 【請求項２】前記発光手段は所定の周波数を出力する発
   振手段と、該周波数で強度変調される光源とを備え、前
   記発光制御手段は前記一定時間だけ前記発振手段の発振
   を停止することを特徴とする請求項１に記載の光波測距
   装置。
3. 【請求項３】送信光を出射する発光手段と、内部光路あ
   るいは外部光路を経た光信号を受光する検出手段と、前
   記発光手段からの送信光が前記内部光路と前記外部光路
   とを択一的に通り前記検出手段に達するように光路を選
   択し、前記内部光路と前記外部光路との切換時、前記検
   出手段で受光する光信号を一時的に遮断する遮光部を有
   する光路切換器と、前記内部光路と外部光路の少なくと
   も一方に設けられた光量可変器と、前記検出手段から得
   られる光量情報によって前記光量可変器の減衰量を調整
   する光量制御手段と、前記検出手段に接続され、内部光
   路が選択された時の光信号と外部光路が選択された時の
   光信号の位相差に基づいて測定点までの距離を求める演
   算手段とを備えたことを特徴とする光波測距装置。