JPH06249960A - Electro-optical distance measurement system - Google Patents
Electro-optical distance measurement systemInfo
- Publication number
- JPH06249960A JPH06249960A JP5057920A JP5792093A JPH06249960A JP H06249960 A JPH06249960 A JP H06249960A JP 5057920 A JP5057920 A JP 5057920A JP 5792093 A JP5792093 A JP 5792093A JP H06249960 A JPH06249960 A JP H06249960A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electric signal
- signal
- frequency
- pass filter
- output
- 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.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光波を利用して測定対
象物までの距離を測定する光波測距装置に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light wave distance measuring device for measuring a distance to an object to be measured by using a light wave.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のこの種の装置は、所定周波数の第
1電気信号により振幅変調された測距光を測定対象物に
対して出射し、測定対象物から反射された測距光を受光
して第2電気信号に変換し、第1電気信号に所定の処理
を施して得られる第3電気信号と、第2電気信号に所定
の処理を施して得られる第4電気信号との位相差を求
め、この位相差に基づいて測定対象物までの距離を測定
している。2. Description of the Related Art A conventional device of this type emits distance-measuring light amplitude-modulated by a first electric signal of a predetermined frequency to a measuring object and receives distance-measuring light reflected from the measuring object. Phase difference between the third electric signal obtained by performing the predetermined processing on the first electric signal and the fourth electric signal obtained by performing the predetermined processing on the second electric signal. And the distance to the object to be measured is measured based on this phase difference.
【0003】しかし、光波測距装置と測定対象物との間
の光路中での大気の揺らぎによるノイズの影響により、
上記第2電気信号の位相や振幅が変動を受けるため、一
回の測定では十分な測距精度が得られない。そこで、従
来の測距装置では、第2電気信号の位相値をソフトウェ
ア処理により平均化して、測距精度を高めている。However, due to the influence of noise due to atmospheric fluctuations in the optical path between the optical distance measuring device and the object to be measured,
Since the phase and the amplitude of the second electric signal are changed, sufficient distance measurement accuracy cannot be obtained by one measurement. Therefore, in the conventional distance measuring device, the phase value of the second electric signal is averaged by software processing to improve the distance measuring accuracy.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
光波測距装置においては、ソフトウェアによる位相値の
平均化だけで、測距精度を高めているが、この平均化処
理は、例えば10000回程度の測定値に対して行わな
ければならず、ソフトウェアの作業負担が重く、測距時
間が長くなるという問題点があった。As described above, in the conventional optical distance measuring apparatus, the accuracy of distance measurement is improved only by averaging the phase values by software, but this averaging processing is, for example, 10000. Since it has to be performed for measured values of about once, there is a problem that the work load of the software is heavy and the distance measurement time becomes long.
【0005】また、従来、上記第2電気信号を処理して
上記第4電気信号を得る経路中において、上記第1電気
信号の周波数から上記第3電気信号の周波数分ずれた参
照周波数の第5電気信号と上記第2電気信号とを周波数
混合する混合器の後段に、帯域通過フィルタを設けて、
S/N比を高めることが提案されているが、この方法
は、中心周波数から十分離れた周波数成分のノイズを除
去することができるが、大気の揺らぎによるノイズは中
心周波数の極近傍のノイズなので、フィルタをそのまま
通過するので、この方法によって測定精度を高めること
は困難である。Further, conventionally, in the path for processing the second electric signal to obtain the fourth electric signal, the fifth reference frequency deviated from the frequency of the first electric signal by the frequency of the third electric signal. A band pass filter is provided in a stage subsequent to the mixer for frequency mixing the electric signal and the second electric signal.
Although it has been proposed to increase the S / N ratio, this method can remove the noise of the frequency component sufficiently distant from the center frequency, but the noise due to atmospheric fluctuation is noise near the center frequency. Since it passes through the filter as it is, it is difficult to improve the measurement accuracy by this method.
【0006】本発明は、短い測定時間で、高い測距精度
を得ることを目的とする。An object of the present invention is to obtain high distance measuring accuracy in a short measuring time.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の光波測距装置
は、所定周波数の第1電気信号により振幅変調された測
距光を測定対象物に対して射出する発光部と、測定対象
物から反射された測距光を受光して第2電気信号に変換
する受光部と、第1電気信号に所定の処理を施し第3電
気信号を出力する第1電気信号生成部と、第2電気信号
に所定の処理を施し第4電気信号を出力する第2電気信
号生成部と、第3電気信号と第4電気信号との位相差を
求め、この位相差に基づいて測定対象物までの距離を測
定する信号処理部とを具備する光波測距装置であって、
第2電気信号生成部と信号処理部との間の経路中に、そ
の帯域を、広帯域で第2電気信号を捕捉し、この捕捉し
た第2電気信号を中心周波数として狭帯域に切り替える
ことによって第2電気信号に含まれる大気中の揺らぎに
よるノイズ成分を除去する可変型帯域通過フィルタ(例
えば、図1の可変型帯域通過フィルタ16)を設けたこ
とを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION An optical wave distance measuring apparatus according to the present invention includes a light emitting section for emitting distance measuring light amplitude-modulated by a first electric signal having a predetermined frequency to a measuring object, and a measuring object. A light receiving unit that receives the reflected distance measuring light and converts it into a second electric signal, a first electric signal generation unit that performs a predetermined process on the first electric signal, and outputs a third electric signal, and a second electric signal A second electric signal generator that outputs a fourth electric signal by subjecting the third electric signal to a predetermined difference, and a phase difference between the third electric signal and the fourth electric signal, and based on the phase difference, the distance to the measurement object is calculated. A lightwave distance measuring device comprising a signal processing unit for measuring,
In the path between the second electric signal generation unit and the signal processing unit, a band thereof is captured by capturing the second electrical signal in a wide band and switching the captured second electrical signal to a narrow band with the center frequency as a center frequency. A variable band pass filter (for example, the variable band pass filter 16 in FIG. 1) that removes noise components due to fluctuations in the atmosphere included in the two electrical signals is provided.
【0008】第2電気信号生成部は、第1電気信号の周
波数から第3電気信号の周波数分ずれた参照周波数の第
5電気信号と第2電気信号とを周波数混合する混合器
(例えば、図1の混合器12)からなり、可変型帯域通
過フィルタを混合器と信号処理部との間に設けることが
好ましい。The second electric signal generating section frequency-mixes a fifth electric signal and a second electric signal having a reference frequency deviated from the frequency of the first electric signal by the frequency of the third electric signal (for example, as shown in FIG. It is preferable that the variable band pass filter is provided between the mixer and the signal processing unit.
【0009】上記可変型帯域通過フィルタは、PLL回
路(例えば、図2のPLL回路30)と、このPLL回
路の出力信号を選択的に出力するゲート回路(例えば、
図2のゲート回路40)とを備え、PLL回路が、該P
LL回路の入力信号と出力信号との位相差を出力する位
相比較器(例えば、図2の位相比較器32)と、この位
相比較器の出力信号の低域成分を通過させる可変型低域
通過フィルタ(例えば、可変型低域通過フィルタ34)
と、このフィルタの出力に基づいた周波数の信号をPL
L回路の出力信号として発生する電圧制御発振器(電圧
制御発振器36)とを有し、PLL回路の出力信号の位
相がその入力信号の位相に一致したときに、可変型低域
通過フィルタを広帯域から狭帯域に切り替え、PLL回
路の出力信号をゲート回路を介して出力することが好ま
しい。The variable band pass filter includes a PLL circuit (for example, the PLL circuit 30 in FIG. 2) and a gate circuit (for example, for outputting an output signal of the PLL circuit).
The gate circuit 40) of FIG.
A phase comparator (for example, the phase comparator 32 in FIG. 2) that outputs the phase difference between the input signal and the output signal of the LL circuit, and a variable low-pass filter that passes the low-frequency component of the output signal of this phase comparator. Filter (eg, variable low-pass filter 34)
And PL the frequency signal based on the output of this filter.
A voltage-controlled oscillator (voltage-controlled oscillator 36) generated as an output signal of the L circuit, and when the phase of the output signal of the PLL circuit matches the phase of the input signal, the variable low-pass filter is switched from the wide band. It is preferable to switch to a narrow band and output the output signal of the PLL circuit via the gate circuit.
【0010】上記可変型帯域通過フィルタは、さらに、
PLL回路の入力信号および出力信号を入力信号として
受けて直交位相検波を行う直交位相検波器(例えば、図
2の直交位相検波器50)と、この検波器の出力信号の
低域成分を通過させる低域通過フィルタ(例えば、図2
の低域通過フィルタ60)と、このフィルタの出力のレ
ベルを検出するレベル検出器(例えば、図2のレベル検
出器70)とを備え、PLL回路の出力信号の位相がそ
の入力信号の位相に一致すると、レベル検出器が、低域
通過フィルタを介して受ける直交位相検波器の出力信号
が所定レベルになったことを検出し、これにより、可変
型低域通過フィルタを広帯域から狭帯域に切り替え、P
LL回路の出力信号をゲート回路を介して出力すること
が好ましい。The variable band pass filter further comprises:
A quadrature detector (for example, quadrature detector 50 in FIG. 2) that receives an input signal and an output signal of the PLL circuit as input signals and performs quadrature detection, and passes a low-frequency component of the output signal of this detector. Low-pass filter (see, for example, FIG.
Low pass filter 60) and a level detector (for example, the level detector 70 in FIG. 2) for detecting the level of the output of this filter, and the phase of the output signal of the PLL circuit becomes the phase of the input signal. When they match, the level detector detects that the output signal of the quadrature detector received through the low-pass filter has reached a predetermined level, which causes the variable low-pass filter to switch from wide band to narrow band. , P
The output signal of the LL circuit is preferably output via the gate circuit.
【0011】[0011]
【作用】本発明の光波測距装置においては、可変帯域通
過フィルタが、上記第2電気信号に含まれる大気中に揺
らぎによるノイズ成分を除去する。従って、従来のよう
にソフトウェアによる平均化処理を不要または僅かなも
のにすることができるから、短時間で精度の高い測距を
行うことができる。In the light wave distance measuring apparatus of the present invention, the variable band pass filter removes the noise component due to fluctuation in the atmosphere contained in the second electric signal. Therefore, it is possible to eliminate or reduce the averaging process by software as in the prior art, and it is possible to perform highly accurate distance measurement in a short time.
【0012】上記可変型帯域通過フィルタが、上記混合
器と上記信号処理部との間に設けられるときには、該可
変型帯域通過フィルタによって大気中の揺らぎによるノ
イズ成分だけでなく、スプリアス成分も除去することが
できる。When the variable band pass filter is provided between the mixer and the signal processing section, the variable band pass filter removes not only noise components due to fluctuations in the atmosphere but also spurious components. be able to.
【0013】上記可変型帯域通過フィルタが、PLL回
路と、このPLL回路の出力信号を選択的に出力するゲ
ート回路とを備える場合には、PLL回路の出力信号の
位相がその入力信号の位相に一致したときに、可変型低
域通過フィルタが広帯域から狭帯域に切り替られ、PL
L回路の出力信号が、ゲート回路を介して出力される。
従って、大気中の揺らぎがあっても、距離情報を含んだ
第2電気信号を確実に捕捉できるとともに、捕捉した後
は、第2電気信号中の距離情報成分のみを通過させ、ノ
イズ成分を除去できるから、迅速且つ正確に測距を行う
ことができる。When the variable band pass filter includes a PLL circuit and a gate circuit that selectively outputs the output signal of the PLL circuit, the phase of the output signal of the PLL circuit becomes the phase of the input signal. When they match, the variable low-pass filter is switched from the wide band to the narrow band, and the PL
The output signal of the L circuit is output via the gate circuit.
Therefore, even if there is fluctuation in the atmosphere, the second electric signal including the distance information can be reliably captured, and after capturing, only the distance information component in the second electrical signal is passed and the noise component is removed. Therefore, the distance can be measured quickly and accurately.
【0014】[0014]
【実施例】図1は、本発明の光波測距装置の一実施例を
示す。発振器2は、一定周波数の矩形波の第1電気信号
を発生する。この第1電気信号は、帯域通過フィルタ4
を介して、発光駆動器6に供給される。発光駆動器6
は、供給された第1電気信号に基づいて発光器8の光源
を振幅変調して、測定対象物に向けて、測距光を出射す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an embodiment of the lightwave distance measuring apparatus of the present invention. The oscillator 2 generates a rectangular-wave first electric signal having a constant frequency. This first electric signal is applied to the band pass filter 4
Is supplied to the light emission driver 6 via. Light emission driver 6
Performs amplitude modulation of the light source of the light emitter 8 based on the supplied first electric signal, and emits distance measuring light toward the measurement object.
【0015】測定対象物から反射された測距光は、受光
器10によって第2電気信号に変換されて、混合器12
の一方の入力に供給される。分周器23は、発振器2か
ら発生される第1電気信号の周波数から後述の位相比較
器20に供給される第3電気信号の周波数分ずれた参照
周波数の第5電気信号を混合器12の他方の入力に供給
する。混合器12は、上記第5電気信号と上記第2電気
信号とを周波数混合し、第2電気信号を周波数変換した
第4電気信号を増幅器14に供給する。The distance-measuring light reflected from the object to be measured is converted into a second electric signal by the photodetector 10, and the mixer 12
Is supplied to one of the inputs. The frequency divider 23 generates a fifth electric signal having a reference frequency, which is deviated from the frequency of the first electric signal generated from the oscillator 2 by the frequency of the third electric signal supplied to the phase comparator 20 described later, from the mixer 12. Supply to the other input. The mixer 12 frequency-mixes the fifth electric signal and the second electric signal, and supplies the amplifier 14 with a fourth electric signal obtained by frequency-converting the second electric signal.
【0016】増幅器14によって増幅された第4電気信
号は、可変型帯域通過フィルタ16に供給される。受光
器10が出力する第2電気信号、従って増幅器14が出
力する第4電気信号は、光波測距装置と測定対象物中と
の間における大気の揺らぎによるノイズの影響で位相や
振幅が変動を受けており、図3(b)に示すように、周
波数スペクトラム的には、距離情報成分を中心にノイズ
成分による側波帯が広がった信号となっている。なお、
図3(a)は、発光器10に入力される第1電気信号を
示す。The fourth electric signal amplified by the amplifier 14 is supplied to the variable band pass filter 16. The phase and amplitude of the second electric signal output by the photodetector 10, that is, the fourth electric signal output by the amplifier 14, are fluctuated due to the influence of noise caused by atmospheric fluctuations between the optical distance measuring device and the object to be measured. As shown in FIG. 3B, the frequency spectrum is a signal in which the sideband is widened due to the noise component centering on the distance information component. In addition,
FIG. 3A shows the first electric signal input to the light emitter 10.
【0017】第4電気信号から側波帯のノイズ成分を可
変型帯域通過フィルタ16によって取り除くと、距離情
報成分のみが残るので、受信信号のS/N比を向上させ
ることができ、測距精度を高めることができる。また、
可変型帯域通過フィルタ16は、応答時間を速くするた
めに、まず広帯域に設定され、距離情報成分およびノイ
ズ成分を含む第4電気信号を捕らえてから、すなわち可
変型帯域通過フィルタ16の入力信号の位相と出力信号
の位相とが一致してから、狭帯域に切り替える。When the sideband noise component is removed from the fourth electric signal by the variable bandpass filter 16, only the distance information component remains, so that the S / N ratio of the received signal can be improved and the ranging accuracy can be improved. Can be increased. Also,
The tunable bandpass filter 16 is set to a wide band first in order to speed up the response time, and captures the fourth electric signal including the distance information component and the noise component, that is, the input signal of the tunable bandpass filter 16 is input. After the phase matches the phase of the output signal, the band is switched to the narrow band.
【0018】なお、可変型帯域通過フィルタ16を、混
合器12の後段に設けることにより、大気中の揺らぎに
よるノイズ成分だけでなく、スプリアス成分も除去する
ことができる。また、増幅器14の後段に、可変型帯域
通過フィルタ16を設けたのは、距離情報を含む信号が
安定した後に、ノイズ成分を除去した方が好ましいから
である。By providing the variable band pass filter 16 after the mixer 12, not only the noise component due to fluctuations in the atmosphere but also the spurious component can be removed. The variable band pass filter 16 is provided after the amplifier 14 because it is preferable to remove the noise component after the signal including the distance information is stabilized.
【0019】可変型帯域通過フィルタ16から出力され
た距離情報成分のみを有する第4電気信号は、レベルコ
ンバータ18によって二値化すなわちデジタル化され
て、位相比較器20の一方の入力される。位相比較器2
0の他方の入力には、発振器2から出力された第1電気
信号を分周器22によって分周した信号が供給される。
位相比較器20は、両入力信号を位相比較して位相差を
出力し、計数器24は、位相差の計数を行う。The fourth electric signal having only the distance information component output from the variable band pass filter 16 is binarized, that is, digitized by the level converter 18, and is input to one of the phase comparators 20. Phase comparator 2
A signal obtained by dividing the first electric signal output from the oscillator 2 by the frequency divider 22 is supplied to the other input of 0.
The phase comparator 20 compares the phases of both input signals and outputs a phase difference, and the counter 24 counts the phase difference.
【0020】計数器24によって計数された位相値は、
演算器26によって位相値から距離へ変換され、表示器
28は、演算器26から出力された距離を表示する。The phase value counted by the counter 24 is
The phase value is converted into the distance by the calculator 26, and the display 28 displays the distance output from the calculator 26.
【0021】位相値の測定は、整数波長の不確定値を取
り除くために、単一波長の測距信号だけでなく、波長の
違う複数の測距信号を用いており、この複数の測距信号
の切り替えや測距装置の測距手順等は、制御器100に
より制御される。The phase value measurement uses not only a single-wavelength ranging signal but also a plurality of ranging signals of different wavelengths in order to remove an uncertain value of an integer wavelength. And the distance measurement procedure of the distance measuring device are controlled by the controller 100.
【0022】図2は、図1の可変型帯域通過フィルタ1
6の一構成例を示す。この例の可変型帯域通過フィルタ
は、PLL回路30と、このPLL回路30の出力信号
を選択的に出力するゲート回路40とを備えている。P
LL回路30は、該PLL回路の入力信号と出力信号と
の位相差を出力する位相比較器32と、この位相比較器
32の出力信号の低域成分を通過させる可変型低域通過
フィルタ34と、このフィルタの出力に基づいた周波数
の信号をPLL回路の出力信号として発生する電圧制御
発振器36とを備え、可変型低域通過フィルタ34の特
性を変えると信号の通過帯域幅を可変することができ
る。FIG. 2 shows the variable band pass filter 1 of FIG.
6 shows an example of the configuration. The variable band pass filter of this example includes a PLL circuit 30 and a gate circuit 40 that selectively outputs an output signal of the PLL circuit 30. P
The LL circuit 30 includes a phase comparator 32 that outputs a phase difference between an input signal and an output signal of the PLL circuit, and a variable low-pass filter 34 that passes a low-frequency component of the output signal of the phase comparator 32. And a voltage controlled oscillator 36 for generating a signal having a frequency based on the output of this filter as an output signal of the PLL circuit, and changing the characteristic of the variable low pass filter 34 makes it possible to change the pass band width of the signal. it can.
【0023】この通過帯域幅を変化させるために、図2
の可変型帯域通過フィルタは、PLL回路30の入力信
号および出力信号を入力信号として受けて直交位相検波
を行う直交位相検波器50と、この検波器50の出力信
号の低域成分を通過させる低域通過フィルタ60と、こ
のフィルタ60の出力のレベルを検出するレベル検出器
70とを備え、PLL回路30の出力信号の位相がその
入力信号の位相に一致すると、すなわちPLL回路30
が増幅器14からの距離情報成分を含む第4電気信号を
捕捉すると、レベル検出器70が、低域通過フィルタを
介して受ける直交位相検波器の出力信号が所定レベルに
なったことを検出し、これにより、可変型低域通過フィ
ルタ34を広帯域から狭帯域に切り替え、PLL回路3
0の出力信号をゲート回路40を介してレベルコンバー
タ18に出力する。In order to change this pass band width, FIG.
The variable band pass filter of No. 1 receives the input signal and output signal of the PLL circuit 30 as input signals and performs quadrature phase detection, and a low-pass component that passes low-frequency components of the output signal of the detector 50. A bandpass filter 60 and a level detector 70 for detecting the level of the output of the filter 60 are provided, and when the phase of the output signal of the PLL circuit 30 matches the phase of the input signal, that is, the PLL circuit 30.
When the fourth electric signal containing the distance information component from the amplifier 14 is captured, the level detector 70 detects that the output signal of the quadrature detector received through the low pass filter has reached a predetermined level, As a result, the variable low pass filter 34 is switched from the wide band to the narrow band, and the PLL circuit 3
The output signal of 0 is output to the level converter 18 via the gate circuit 40.
【0024】PLL回路30が、狭帯域に切り替えられ
ると、電圧制御発振器36は増幅器14からの第4電気
信号中の側波帯のノイズ成分に応答せず、距離情報を示
す位相成分にだけ追従する。従って、短時間に精度の高
い測距を行うことができる。When the PLL circuit 30 is switched to the narrow band, the voltage controlled oscillator 36 does not respond to the noise component of the side band in the fourth electric signal from the amplifier 14 and follows only the phase component indicating the distance information. To do. Therefore, highly accurate distance measurement can be performed in a short time.
【0025】大気中の揺らぎによるノイズ成分は、受信
信号を中心にして周波数(f)と強度(n)の関係がn
=1/fになっており、周波数(f)幅は揺らぎの程度
により数Hzから数100Hz程度までにおよぶが、受
信信号の中心に非常に近い周波数成分である。また、受
信信号は送信信号が光路を通り測定対象物から反射され
たものなので、揺らぎによる光路の変動、測定対象物の
動き、送信時点から受信時点までの測距装置の変動等に
より元の送信信号からは位相だけでなく中心周波数も僅
かに変動している。The noise component due to fluctuations in the atmosphere has a relationship of frequency (f) and intensity (n) of n with the received signal as the center.
= 1 / f, and the frequency (f) width ranges from several Hz to several 100 Hz depending on the degree of fluctuation, but it is a frequency component very close to the center of the received signal. In addition, the received signal is the one that the transmission signal passed through the optical path and was reflected from the measurement object, so the original transmission due to fluctuations in the optical path due to fluctuations, movement of the measurement object, fluctuations in the distance measuring device from the time of transmission to the time of reception, etc. Not only the phase but also the center frequency fluctuates slightly from the signal.
【0026】このため、大気中の揺らぎによるノイズ成
分を取り除くには、周波数帯域が数Hz程度でQが非常
に大きな(例えば10000程度)狭帯域フィルタが必
要であるとともに、僅かに中心周波数が変動している受
信信号を外さないようにフィルタの中心周波数を追従さ
せる必要がある。図2のPLL回路を使用した可変型帯
域通過フィルタは、このような2つの要求を満たすこと
ができる。従来のQが小さい(例えば100程度)で中
心周波数が固定のLCフィルタやアクティブフィルタで
は、大気中の揺らぎによるノイズ成分を除去することが
できない。Therefore, in order to remove a noise component due to fluctuations in the atmosphere, a narrow band filter having a frequency band of about several Hz and a very large Q (for example, about 10,000) is required, and the center frequency fluctuates slightly. It is necessary to track the center frequency of the filter so as not to remove the received signal that is being processed. The variable band pass filter using the PLL circuit of FIG. 2 can satisfy such two requirements. A conventional LC filter or active filter having a small central frequency and a fixed center frequency cannot remove noise components due to fluctuations in the atmosphere.
【0027】従来のLCフィルタやアクティブフィルタ
は、入力信号に受動的(一方的)に働くのに対し、図2
のPLL回路30を使用した可変型帯域通過フィルタは
その電圧制御発振器36が入力信号に追従して能動的に
働く。While the conventional LC filter and active filter work passively (unilaterally) on the input signal, FIG.
In the variable band pass filter using the PLL circuit 30 of FIG. 1, the voltage controlled oscillator 36 actively works by following the input signal.
【0028】PLL回路30に信号が入力された直後
は、この入力信号と、PLL回路30内の電圧制御発振
器36の出力信号とは周波数および位相ともにずれてお
り、そのずれの誤差成分を検出するために、PLL回路
30内の可変型低域通過フィルタ34は広帯域とされて
おり、結果としてPLL回路30全体も広帯域で動作す
る。ここで、最初からPLL回路30内の可変型帯域通
過フィルタ34を狭帯域にしておくと、上記の誤差成分
が検出されないか検出されにくいので、PLL回路30
全体が動作しないかあるいは動作に非常に時間がかかる
ことになる。Immediately after the signal is input to the PLL circuit 30, the input signal and the output signal of the voltage controlled oscillator 36 in the PLL circuit 30 are deviated in both frequency and phase, and the error component of the deviation is detected. Therefore, the variable low-pass filter 34 in the PLL circuit 30 has a wide band, and as a result, the entire PLL circuit 30 also operates in a wide band. Here, if the variable band pass filter 34 in the PLL circuit 30 is set to have a narrow band from the beginning, the above-mentioned error component is not detected or is difficult to be detected.
The whole doesn't work or it takes a very long time to work.
【0029】検出された誤差成分により、電圧制御発振
器36が制御されて、電圧制御発振器36は、入力信号
に同期させられる。同期が確立されると、誤差成分は非
常に小さなものとなり、PLL回路30内の可変型帯域
通過フィルタ34も狭帯域で十分となる。従って、ここ
で、可変型帯域通過フィルタ34を狭帯域に切り替える
ことにより、入力信号のノイズ成分をさらに排除するこ
とができ、この結果、PLL回路30全体が狭帯域フィ
ルタとして働くようになる。なお、何らかの理由により
入力信号が途絶えてしまったときには、電圧制御発振器
が入力信号から外れてしまうので、広帯域動作に戻す必
要がある。そして、再び入力信号に対する同期が確立し
たときに、狭帯域動作に切り替える。The voltage controlled oscillator 36 is controlled by the detected error component, and the voltage controlled oscillator 36 is synchronized with the input signal. When the synchronization is established, the error component becomes very small, and the variable band pass filter 34 in the PLL circuit 30 also needs a narrow band. Therefore, by switching the variable band pass filter 34 to a narrow band here, the noise component of the input signal can be further eliminated, and as a result, the entire PLL circuit 30 functions as a narrow band filter. When the input signal is interrupted for some reason, the voltage-controlled oscillator is out of the input signal, so it is necessary to return to wideband operation. Then, when the synchronization with the input signal is established again, the operation is switched to the narrow band operation.
【0030】なお、可変型帯域通過フィルタ16は、図
2の構成をとる代わりに、デジタルフィルタ等の各種フ
ィルタで構成することも出来る。The variable band pass filter 16 may be composed of various filters such as a digital filter instead of the structure of FIG.
【0031】また、上記実施例では、発振器2から矩形
波電気信号を発生させているが、正弦波電気信号を発生
させてもよい。Further, in the above embodiment, the rectangular wave electric signal is generated from the oscillator 2, but a sine wave electric signal may be generated.
【0032】また、上記実施例では、大気の揺らぎによ
るノイズを問題にしたが、可変型帯域通過フィルタ16
を設けることによって、例えば太陽光等の背景光による
ノイズも除去することができる。In the above embodiment, the noise due to the fluctuation of the atmosphere is a problem, but the variable band pass filter 16 is used.
By providing, it is possible to remove noise due to background light such as sunlight.
【0033】[0033]
【発明の効果】本発明の光波測距装置によれば、受光器
によって受光された光信号を光電変換して得られる電気
信号を広帯域で捕捉し、捕捉した電気信号を中心周波数
として狭帯域に切り替える可変型帯域通過フィルタを使
用して、上記電気信号に含まれる大気中に揺らぎによる
ノイズ成分を除去するようにしたので、大気中の揺らぎ
があっても、距離情報を含んだ電気信号を確実に捕捉で
きるとともに、捕捉した後は、距離情報成分のみを通過
させ、ノイズ成分を除去できるから、迅速且つ正確に測
距を行うことができる。また、従来のようにソフトウェ
アによる平均化処理を不要または僅かなものにすること
ができるから、従来よりも短時間で十分な測距精度を達
成することができる。また、従来と同じ測距時間をかけ
て例えばソフトウェアによる平均化処理を行えば、更に
測距精度を高めることができる。また、従来と同じ測距
時間と測距精度で十分ならば、例えば対物レンズの寸法
を小さくして受信光の光量を少なくすることにより、装
置全体を小型にすることが可能である。According to the optical distance measuring apparatus of the present invention, an electric signal obtained by photoelectrically converting an optical signal received by a light receiver is captured in a wide band, and the captured electric signal is used as a center frequency in a narrow band. By using a variable band-pass filter that can be switched, noise components due to fluctuations in the atmosphere contained in the electrical signal are removed, so even if there is fluctuation in the atmosphere, an electrical signal containing distance information can be reliably obtained. In addition to capturing the distance information component after capturing, the noise component can be removed and the distance measurement can be performed quickly and accurately. Further, since the averaging process by software as in the conventional case can be made unnecessary or slight, sufficient distance measuring accuracy can be achieved in a shorter time than in the conventional case. Further, if the averaging process is performed by software, for example, over the same distance measuring time as in the conventional case, the distance measuring accuracy can be further improved. Further, if the same distance measuring time and distance measuring accuracy as the conventional ones are sufficient, it is possible to reduce the size of the entire device by reducing the size of the objective lens to reduce the amount of received light.
【0034】また、上記可変型帯域通過フィルタを、混
合器の後段に設けることにより、該可変型帯域通過フィ
ルタによって大気中の揺らぎによるノイズ成分だけでな
く、スプリアス成分も除去することができる。Further, by providing the variable band pass filter in the latter stage of the mixer, it is possible to remove not only noise components due to fluctuations in the atmosphere but also spurious components by the variable band pass filter.
【図1】本発明の光波測距装置の一実施例の構成を示す
ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a lightwave distance measuring device of the present invention.
【図2】図1の可変型帯域通過フィルタ16の一構成例
を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a variable band pass filter 16 shown in FIG.
【図3】図1の実施例において、発光器8に入力される
第1電気信号、および受光器8から出力される第2電気
信号の周波数スペクトラムの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of frequency spectra of a first electric signal input to a light emitter 8 and a second electric signal output from a light receiver 8 in the embodiment of FIG.
2 発振器 4 帯域通過フィルタ 6 発光駆動器 8 発光器 10 受光器 12 混合器 14 増幅器 16 可変型帯域通過フィルタ 18 レベルコンバータ 20 位相比較器 22 分周器 30 PLL回路 32 位相比較器 34 可変型低域通過フィルタ 36 電圧制御発振器 40 ゲート回路 50 直交位相検波器 60 低域通過フィルタ 70 レベル検出器 2 oscillator 4 band pass filter 6 light emission driver 8 light emitter 10 light receiver 12 mixer 14 amplifier 16 variable band pass filter 18 level converter 20 phase comparator 22 frequency divider 30 PLL circuit 32 phase comparator 34 variable low band Pass filter 36 Voltage controlled oscillator 40 Gate circuit 50 Quadrature detector 60 Low pass filter 70 Level detector
Claims (4)
調された測距光を測定対象物に対して射出する発光部
と、 前記測定対象物から反射された測距光を受光して第2電
気信号に変換する受光部と、 前記第1電気信号に所定の処理を施し第3電気信号を出
力する第1電気信号生成部と、 前記第2電気信号に所定の処理を施し第4電気信号を出
力する第2電気信号生成部と、 前記第3電気信号と前記第4電気信号との位相差を求
め、この位相差に基づいて前記測定対象物までの距離を
測定する信号処理部とを具備する光波測距装置におい
て、 前記第2電気信号生成部と前記信号処理部との間の経路
中に、その帯域を、広帯域で前記第2電気信号を捕捉
し、この捕捉した前記第2電気信号を中心周波数として
狭帯域に切り替えることによって前記第2電気信号に含
まれる大気中の揺らぎによるノイズ成分を除去する可変
型帯域通過フィルタを設けたことを特徴とする光波測距
装置。1. A light emitting unit for emitting distance measuring light amplitude-modulated by a first electric signal of a predetermined frequency to a measuring object, and a second receiving unit for receiving the distance measuring light reflected from the measuring object. A light receiving unit for converting into an electric signal, a first electric signal generation unit for performing a predetermined process on the first electric signal and outputting a third electric signal, and a fourth electric signal for performing a predetermined process on the second electric signal. And a signal processing unit that obtains a phase difference between the third electric signal and the fourth electric signal and measures the distance to the measurement object based on the phase difference. In the optical distance measuring device, the second electric signal is captured in a wide band in the path between the second electric signal generation unit and the signal processing unit, and the captured second electric signal is acquired. By switching to a narrow band centered on the signal Optical distance measuring apparatus characterized by having a variable band pass filter to remove noise components caused by fluctuations in the air contained in the second electrical signal.
気信号の周波数から前記第3電気信号の周波数分ずれた
参照周波数の第5電気信号と前記第2電気信号とを周波
数混合する混合器からなり、前記可変型帯域通過フィル
タを前記混合器と前記信号処理部との間に設けたことを
特徴とする請求項1記載の光波測距装置。2. The second electric signal generation section frequency-mixes the fifth electric signal and the second electric signal having a reference frequency deviated from the frequency of the first electric signal by the frequency of the third electric signal. The optical distance measuring device according to claim 1, comprising a mixer, wherein the variable band-pass filter is provided between the mixer and the signal processing unit.
回路と、このPLL回路の出力信号を選択的に出力する
ゲート回路とを備え、前記PLL回路は、該PLL回路
の入力信号と出力信号との位相差を出力する位相比較器
と、この位相比較器の出力信号の低域成分を通過させる
可変型低域通過フィルタと、このフィルタの出力に基づ
いた周波数の信号を前記PLL回路の出力信号として発
生する電圧制御発振器とを有し、前記PLL回路の出力
信号の位相がその入力信号の位相に一致したときに、前
記可変型低域通過フィルタを広帯域から狭帯域に切り替
え、前記PLL回路の出力信号を前記ゲート回路を介し
て出力することを特徴とする請求項1記載の光波測距装
置。3. The variable bandpass filter is a PLL.
A circuit and a gate circuit that selectively outputs the output signal of the PLL circuit, the PLL circuit outputs a phase difference between the input signal and the output signal of the PLL circuit, and the phase comparator. And a voltage controlled oscillator that generates a signal of a frequency based on the output of this filter as an output signal of the PLL circuit. When the phase of the output signal of 1 matches the phase of the input signal, the variable low-pass filter is switched from the wide band to the narrow band, and the output signal of the PLL circuit is output via the gate circuit. The lightwave distance measuring device according to claim 1.
に、前記PLL回路の入力信号および出力信号を入力信
号として受けて直交位相検波を行う直交位相検波器と、
この検波器の出力信号の低域成分を通過させる低域通過
フィルタと、このフィルタの出力のレベルを検出するレ
ベル検出器とを備え、前記PLL回路の出力信号の位相
がその入力信号の位相に一致すると、前記レベル検出器
が、前記低域通過フィルタを介して受ける前記直交位相
検波器の出力信号が所定レベルになったことを検出し、
これにより、前記可変型低域通過フィルタを広帯域から
狭帯域に切り替え、前記PLL回路の出力信号を前記ゲ
ート回路を介して出力することを特徴とする請求項3記
載の光波測距装置。4. A quadrature phase detector, wherein the variable band pass filter further receives an input signal and an output signal of the PLL circuit as input signals and performs quadrature phase detection,
The detector is provided with a low-pass filter that passes the low-pass component of the output signal, and a level detector that detects the level of the output of this filter, and the phase of the output signal of the PLL circuit becomes the phase of the input signal. When they match, the level detector detects that the output signal of the quadrature detector received through the low pass filter has reached a predetermined level,
4. The optical distance measuring device according to claim 3, wherein the variable low pass filter is switched from a wide band to a narrow band, and the output signal of the PLL circuit is output via the gate circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5057920A JPH06249960A (en) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | Electro-optical distance measurement system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5057920A JPH06249960A (en) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | Electro-optical distance measurement system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06249960A true JPH06249960A (en) | 1994-09-09 |
Family
ID=13069442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5057920A Withdrawn JPH06249960A (en) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | Electro-optical distance measurement system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06249960A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020522706A (en) * | 2017-06-05 | 2020-07-30 | 日本テキサス・インスツルメンツ合同会社 | Narrowband transimpedance amplifier and signaling for optical distance measurement systems |
-
1993
- 1993-02-23 JP JP5057920A patent/JPH06249960A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020522706A (en) * | 2017-06-05 | 2020-07-30 | 日本テキサス・インスツルメンツ合同会社 | Narrowband transimpedance amplifier and signaling for optical distance measurement systems |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI93064C (en) | Method and arrangement for controlling a bandpass filter, especially a com- puter filter | |
JP2005124192A (en) | Method and system for synchronizing operation characteristic of variable wavelength device to wavelength of local oscillator signal | |
CN109613335B (en) | Microwave signal frequency measurement device and method based on cyclic frequency shift | |
JP2007532028A (en) | Improved RF power control device for RF plasma application | |
CN109286124B (en) | Laser linewidth compression method and system | |
US6335788B1 (en) | Optical-fiber characteristics measuring apparatus | |
EP0475326A2 (en) | Distance measuring device | |
US20060062574A1 (en) | Optical network analyzer | |
JP2001356070A (en) | Fiber optics distortion measuring apparatus | |
JPH0674867A (en) | Optical network analyzer | |
US7680418B2 (en) | Multi-rate clock signal extracting method and multi-rate clock signal extracting device | |
JP2744742B2 (en) | Gas concentration measuring method and its measuring device | |
US7075957B2 (en) | Controlling an optical source using a beat frequency | |
US5666062A (en) | Voltage measuring using electro-optic material's change in refractive index | |
JPH06249960A (en) | Electro-optical distance measurement system | |
US5969825A (en) | Dual-modulation laser line-locking for wavelength modulation spectroscopy | |
JP3937370B2 (en) | Displacement measuring device | |
EP4332667A1 (en) | Optical frequency comb generator control device | |
US10600837B2 (en) | Electric field imaging device | |
EP0762144B1 (en) | Laser Doppler speed measuring apparatus | |
JP4592969B2 (en) | Spectroscopic apparatus and spectral method | |
CN109270029B (en) | Universal NICE-OHMS system for detecting sub-Doppler spectrum | |
JP2889248B2 (en) | Optical interferometer for optical spectrum analyzer | |
JP2784468B2 (en) | Optical interference signal extraction device | |
JP2825203B2 (en) | Photodetector test device and network analyzer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000509 |