JPH06230130A - 光波距離計 - Google Patents
光波距離計Info
- Publication number
- JPH06230130A JPH06230130A JP5015623A JP1562393A JPH06230130A JP H06230130 A JPH06230130 A JP H06230130A JP 5015623 A JP5015623 A JP 5015623A JP 1562393 A JP1562393 A JP 1562393A JP H06230130 A JPH06230130 A JP H06230130A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical system
- light source
- circuit
- waveform shaping
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 増幅回路の影響を受けず、コンパレータのオ
フセット電圧による測定誤差のない光波距離計を提供す
る。 【構成】 測定信号である正弦波形を矩形波に変換する
波形整形回路１２ａにＰＬＬ回路を用いた光波距離計
と、上記光波距離計に、入射光量を検出してそれを制御
する機構１７、１８、１９、２０を設けた高精度光波距
離計である。 【効果】 高精度な光波距離測定装置を安価に提供する
ことができる。
フセット電圧による測定誤差のない光波距離計を提供す
る。 【構成】 測定信号である正弦波形を矩形波に変換する
波形整形回路１２ａにＰＬＬ回路を用いた光波距離計
と、上記光波距離計に、入射光量を検出してそれを制御
する機構１７、１８、１９、２０を設けた高精度光波距
離計である。 【効果】 高精度な光波距離測定装置を安価に提供する
ことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、送信変調波と受信変調
波の位相差から距離を求める光波距離計に関する。
波の位相差から距離を求める光波距離計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光波距離計は、光源が送信光学系
を介して変調光を射出して目標物でこれを反射させ、受
信光学系を介して検出器が該反射光を受信して得た受信
信号と、発振器又は光源から得た参照信号との位相差
を、受信信号を波形整形回路で矩形波に整形した後測定
し、その位相差から目標物との距離を測定する構造とな
っている。
を介して変調光を射出して目標物でこれを反射させ、受
信光学系を介して検出器が該反射光を受信して得た受信
信号と、発振器又は光源から得た参照信号との位相差
を、受信信号を波形整形回路で矩形波に整形した後測定
し、その位相差から目標物との距離を測定する構造とな
っている。
【０００３】この場合、受信信号は微弱であるため、そ
のままではコンパレータで矩形波に整形するには適さな
い。そのため、検出器の微弱出力を増幅器で増幅して検
出信号とした後、コンパレータで波形整形していたが、
増幅器の特性の影響を免れなかった。
のままではコンパレータで矩形波に整形するには適さな
い。そのため、検出器の微弱出力を増幅器で増幅して検
出信号とした後、コンパレータで波形整形していたが、
増幅器の特性の影響を免れなかった。
【０００４】又、測定距離の長短により検出器に入射す
る光量が変化するため、コンパレータに入力される検出
信号の信号レベルは、それに応じて変化してしまってい
た。
る光量が変化するため、コンパレータに入力される検出
信号の信号レベルは、それに応じて変化してしまってい
た。
【０００５】このような検出信号の信号レベルの変動を
抑制する手段としては、受信光学系側に、例えば光学フ
ィルター等の光量調整手段を設け、該光量調整手段を制
御することで、受信信号を設定値発生器の所定の設定レ
ベルに保持して正確な測定を確保しようとする光波距離
計があった。
抑制する手段としては、受信光学系側に、例えば光学フ
ィルター等の光量調整手段を設け、該光量調整手段を制
御することで、受信信号を設定値発生器の所定の設定レ
ベルに保持して正確な測定を確保しようとする光波距離
計があった。
【０００６】なお、従来技術の参考文献としては特公昭
５１−８３４０が挙げられる。
５１−８３４０が挙げられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の光波距離計では、波形整形に増幅器とコンパレータを
用いていたが、コンパレータは一般に、図４（ａ）に示
すように、内部に理想オペアンプと、スレッショルド電
圧Ｖｔｈの誤差原因となるオフセット電圧Ｖｏｆｆを有
するものとして表現することができる。
の光波距離計では、波形整形に増幅器とコンパレータを
用いていたが、コンパレータは一般に、図４（ａ）に示
すように、内部に理想オペアンプと、スレッショルド電
圧Ｖｔｈの誤差原因となるオフセット電圧Ｖｏｆｆを有
するものとして表現することができる。
【０００８】理想状態として内部オフセット電圧Ｖｏｆ
ｆがない場合には、図４（ｂ）に示す通り、長距離を測
定したような場合の検出信号Ｖｉｎ１と、短距離を測定
したような場合の検出信号Ｖｉｎ２のように、異なるレ
ベルの入力信号であってもどちらも正しい位相で矩形波
Ｖｏｕｔ１及びＶｏｕｔ２に変換することができる。
ｆがない場合には、図４（ｂ）に示す通り、長距離を測
定したような場合の検出信号Ｖｉｎ１と、短距離を測定
したような場合の検出信号Ｖｉｎ２のように、異なるレ
ベルの入力信号であってもどちらも正しい位相で矩形波
Ｖｏｕｔ１及びＶｏｕｔ２に変換することができる。
【０００９】しかし実際には、図４（ｃ）に示す通り、
比較器には内部オフセット電圧Ｖｏｆｆが存在するの
で、例えば検出信号の位相が同じ場合を例にすると、そ
の信号レベルが異なっていれば、波形整形の際にΔｔ相
当分の誤差が発生してしまい、位相測定に誤りが生じる
ことがあった。又、検出器の微弱出力を増幅器で増幅す
る際に、増幅回路の増幅度の非線形性に影響されて、信
号波形がひずんだりする場合もあり、これらが距離測定
上の誤差要因となっていた。
比較器には内部オフセット電圧Ｖｏｆｆが存在するの
で、例えば検出信号の位相が同じ場合を例にすると、そ
の信号レベルが異なっていれば、波形整形の際にΔｔ相
当分の誤差が発生してしまい、位相測定に誤りが生じる
ことがあった。又、検出器の微弱出力を増幅器で増幅す
る際に、増幅回路の増幅度の非線形性に影響されて、信
号波形がひずんだりする場合もあり、これらが距離測定
上の誤差要因となっていた。
【００１０】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてな
されたもので、その目的は増幅回路の影響を受けず、且
つ、コンパレータのオフセット電圧による測定誤差のな
い光波距離計を提供することにある。
されたもので、その目的は増幅回路の影響を受けず、且
つ、コンパレータのオフセット電圧による測定誤差のな
い光波距離計を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、光源
が送信光学系を介して変調光を射出して目標物でこれを
反射させ、受信光学系を介して検出器が該反射光を検出
して出力した検出信号と、発振器又は光源から得た参照
信号との位相差を、検出信号を波形整形回路で矩形波に
整形した後測定し、その位相差から目標物との距離を測
定する光波距離計において、前記波形整形回路に、図２
で示すようなＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏ
ｏｐ）回路を用いたものである。
が送信光学系を介して変調光を射出して目標物でこれを
反射させ、受信光学系を介して検出器が該反射光を検出
して出力した検出信号と、発振器又は光源から得た参照
信号との位相差を、検出信号を波形整形回路で矩形波に
整形した後測定し、その位相差から目標物との距離を測
定する光波距離計において、前記波形整形回路に、図２
で示すようなＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏ
ｏｐ）回路を用いたものである。
【００１２】請求項２の発明は、請求項１の発明の受信
光学系又は送信光学系のいずれか一方に光量調節器を設
けて、この光量を調節することで、受信信号が所定値と
なるように制御する機構を有した光波距離計である。
光学系又は送信光学系のいずれか一方に光量調節器を設
けて、この光量を調節することで、受信信号が所定値と
なるように制御する機構を有した光波距離計である。
【００１３】
【作用】請求項１記載の発明によれば、波形整形回路に
ＰＬＬ回路を用いているので、該ＰＬＬ回路が受信信号
の信号レベルとは無関係に、受信信号の位相と同期した
新しい矩形波を出力し、該矩形波と参照信号との位相差
から反射物体と光源との距離が求められる。
ＰＬＬ回路を用いているので、該ＰＬＬ回路が受信信号
の信号レベルとは無関係に、受信信号の位相と同期した
新しい矩形波を出力し、該矩形波と参照信号との位相差
から反射物体と光源との距離が求められる。
【００１４】請求項２記載の発明によれば、受信光学系
又は送信光学系に設けた光量調節装置が受信信号を所定
値となるように制御される。従って、増幅回路の影響を
受けず、測定誤差が更に小さくなる。
又は送信光学系に設けた光量調節装置が受信信号を所定
値となるように制御される。従って、増幅回路の影響を
受けず、測定誤差が更に小さくなる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明の実施例１であり、図３は本発
明の実施例２である。
明の実施例２である。
【００１６】図１は、検出器１１の出力を波形整形する
ＰＬＬ波形整形回路１２ｂを用いた光波距離計を示して
いる。
ＰＬＬ波形整形回路１２ｂを用いた光波距離計を示して
いる。
【００１７】発振器１は変調周波数を決定する発振器で
あって、変調器２を制御して光源３の出力光４を変調す
る。
あって、変調器２を制御して光源３の出力光４を変調す
る。
【００１８】光源３は送信光学系５を介して変調光を射
出して目標物７でこれを反射させ、検出器１１が受信光
学系９を介して反射光８を受光して検出信号を得る。該
検出信号はＰＬＬ波形整形回路１２ｂに入力され、波形
整形された矩形波が出力される。該矩形波と発振器から
得られた参照信号との位相差は、位相計１３で検出され
るので、距離算出回路１４で光源と反射物体との距離が
求めることができる。
出して目標物７でこれを反射させ、検出器１１が受信光
学系９を介して反射光８を受光して検出信号を得る。該
検出信号はＰＬＬ波形整形回路１２ｂに入力され、波形
整形された矩形波が出力される。該矩形波と発振器から
得られた参照信号との位相差は、位相計１３で検出され
るので、距離算出回路１４で光源と反射物体との距離が
求めることができる。
【００１９】ＰＬＬ波形整形回路１２ｂは図２で示され
るように、位相比較器２１、ループフィルター２２、及
び電圧制御発振器２３から構成される。位相比較器２１
は検出器１１の出力と電圧制御発振器２３の出力を比較
して位相差に応じた誤差信号を出力し、ループフィルタ
ー２２を介して電圧制御発振器２３に入力する。電圧制
御発振器２３は該誤差信号をゼロにするために、検出器
１１の出力する位相に同期する様に動作をする。この様
にして電圧制御発振器２３の出力は検出器１１の出力す
る検出信号にロックされる。
るように、位相比較器２１、ループフィルター２２、及
び電圧制御発振器２３から構成される。位相比較器２１
は検出器１１の出力と電圧制御発振器２３の出力を比較
して位相差に応じた誤差信号を出力し、ループフィルタ
ー２２を介して電圧制御発振器２３に入力する。電圧制
御発振器２３は該誤差信号をゼロにするために、検出器
１１の出力する位相に同期する様に動作をする。この様
にして電圧制御発振器２３の出力は検出器１１の出力す
る検出信号にロックされる。
【００２０】なお、実施例１ではＰＬＬ波形整形回路１
２ａを用いて参照信号を矩形波に変換しているが、これ
には従来のコンパレーターを用いることも可能である。
又、本実施例では発振器から直接参照信号を得ている
が、光源から直接受光器を介して参照信号を得るもので
あってもよい。
２ａを用いて参照信号を矩形波に変換しているが、これ
には従来のコンパレーターを用いることも可能である。
又、本実施例では発振器から直接参照信号を得ている
が、光源から直接受光器を介して参照信号を得るもので
あってもよい。
【００２１】図３は実施例１の光波距離計の受信光学系
９に、例えば光学フィルターのような光量調節器２０を
備えた光波距離計を示している。比較器１７は、検出器
１１が出力する検出信号と、予め定めてある設定値発生
器１６の設定信号とを比較し、その差を出力信号として
出力する。該出力信号は増幅器１８を介して制御部１９
の入力信号となり、該制御部１９が、この入力信号が所
定範囲におさまるように光量調節装置２０を制御して、
検出器１１に入射する受光量を制御する。
９に、例えば光学フィルターのような光量調節器２０を
備えた光波距離計を示している。比較器１７は、検出器
１１が出力する検出信号と、予め定めてある設定値発生
器１６の設定信号とを比較し、その差を出力信号として
出力する。該出力信号は増幅器１８を介して制御部１９
の入力信号となり、該制御部１９が、この入力信号が所
定範囲におさまるように光量調節装置２０を制御して、
検出器１１に入射する受光量を制御する。
【００２２】このように、実施例２は、検出器１１の出
力を光量調節器２０にフィードバックする機構により、
受信光量を制御して測定精度を向上させているのである
が、波形整形回路にＰＬＬ回路を用いているので、受信
光量の制御を高精度で行わなくて済む。
力を光量調節器２０にフィードバックする機構により、
受信光量を制御して測定精度を向上させているのである
が、波形整形回路にＰＬＬ回路を用いているので、受信
光量の制御を高精度で行わなくて済む。
【００２３】なお、実施例２では受信光学系に光量調節
器２０を設けているが、これを発信光学系に設けて、射
出光量を調節して入射光量を制御することも可能である
ことは言うまでもない。
器２０を設けているが、これを発信光学系に設けて、射
出光量を調節して入射光量を制御することも可能である
ことは言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、極めて簡易な回路構成で、コンパレーターのオフセ
ット電圧の影響を受けずに微弱な検出信号を精度良く矩
形波にできるので、参照信号との位相差を高精度で検出
することができる。
ば、極めて簡易な回路構成で、コンパレーターのオフセ
ット電圧の影響を受けずに微弱な検出信号を精度良く矩
形波にできるので、参照信号との位相差を高精度で検出
することができる。
【００２５】又、波形整形器にコンパレーターを用いる
従来技術に比べて、波形整形器に入力する信号のダイナ
ミックレンジを広くとることができるので、測定範囲が
広がる。
従来技術に比べて、波形整形器に入力する信号のダイナ
ミックレンジを広くとることができるので、測定範囲が
広がる。
【００２６】更に、請求項２記載の発明によれば、光量
調節に高精度を要求しなくても測定精度を向上させるこ
とができるので、安価、簡易な光量調節器を用いること
ができ製造コストの低減に寄与できる。
調節に高精度を要求しなくても測定精度を向上させるこ
とができるので、安価、簡易な光量調節器を用いること
ができ製造コストの低減に寄与できる。
【図１】 本発明の一実施例のブロック図
【図２】 図１に示す実施例の波形整形回路のブロック
図
図
【図３】 本発明の他の実施例のブロック図
【図４】 従来技術で生じる誤差時間の説明図
１ 発振器 ２ 変調器 ３
光源 ５ 送信光学系 ９ 受信光学系 １０
ノイズフィルター １１ 検出器 １２ａ、１２ｂ 波形整形回路 １３
位相計 １４ 距離算出回路 １６ 設定値発生器 １７
比較器 １８ 増幅器 １９ 制御部 ２０
光量調節器
光源 ５ 送信光学系 ９ 受信光学系 １０
ノイズフィルター １１ 検出器 １２ａ、１２ｂ 波形整形回路 １３
位相計 １４ 距離算出回路 １６ 設定値発生器 １７
比較器 １８ 増幅器 １９ 制御部 ２０
光量調節器
フロントページの続き (72)発明者 一川 恭久 神奈川県厚木市長谷字柳町260−63 株式 会社ソキア厚木工場内 (72)発明者 笹木 幸治 神奈川県厚木市長谷字柳町260−63 株式 会社ソキア厚木工場内
Claims (2)
- 【請求項１】 光源が送信光学系を介して変調光を射出
して目標物でこれを反射させ検出器が受信光学系を介し
て該反射光を受光して得た検出信号と、発振器又は光源
から得た参照信号との位相差を、検出信号を波形整形回
路で矩形波に整形した後測定し、その位相差から目標物
との距離を測定する光波距離計において、前記波形整形
回路はＰＬＬ回路から成ることを特徴とする光波距離
計。 - 【請求項２】 受信光学系又は送信光学系のいずれか一
方に光量調節器を設け、受信信号の大きさが所定値とな
るように前記光量調節器を制御する機構を有する請求項
１記載の光波距離計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5015623A JPH06230130A (ja) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | 光波距離計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5015623A JPH06230130A (ja) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | 光波距離計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06230130A true JPH06230130A (ja) | 1994-08-19 |
Family
ID=11893843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5015623A Pending JPH06230130A (ja) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | 光波距離計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06230130A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08226971A (ja) * | 1995-02-21 | 1996-09-03 | Topcon Corp | 光波測距装置 |
| JPH08233939A (ja) * | 1995-02-24 | 1996-09-13 | Topcon Corp | 光波測距装置 |
| CN110573906A (zh) * | 2017-05-31 | 2019-12-13 | 索尼半导体解决方案公司 | 距离测量系统 |
-
1993
- 1993-02-02 JP JP5015623A patent/JPH06230130A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08226971A (ja) * | 1995-02-21 | 1996-09-03 | Topcon Corp | 光波測距装置 |
| JPH08233939A (ja) * | 1995-02-24 | 1996-09-13 | Topcon Corp | 光波測距装置 |
| CN110573906A (zh) * | 2017-05-31 | 2019-12-13 | 索尼半导体解决方案公司 | 距离测量系统 |
| CN110573906B (zh) * | 2017-05-31 | 2024-01-19 | 索尼半导体解决方案公司 | 距离测量系统 |
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