JPH08292262A

JPH08292262A - 光波距離計

Info

Publication number: JPH08292262A
Application number: JP7123099A
Authority: JP
Inventors: Yoshiisa Narutaki; 能功鳴瀧
Original assignee: Opt KK
Current assignee: Opt KK
Priority date: 1995-04-24
Filing date: 1995-04-24
Publication date: 1996-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の距離計よりＮ倍高速に距離を計測する。
また、目標物を自動的に追尾して、追尾光軸に合わせて
秘密通信をする。【構成】負帰還回路に分周器を接続したフェーズロック
ループ回路Ａ１，Ａ２，Ａ３，４を備えて、各回路が入
力周波数のＮ倍の周波数のパルス列を位相を合わせて出
力して、位相差による距離測定を行う。発光軸の軸線を
Ｘ方向又はＹ方向に走査させる反射ミラーを用いて、目
標物からの応答光線によって、目標物を捕捉し自動追尾
する制御回路を備える。反射ミラーの代わりに順次点灯
し得る十字状又はマトリックス状の受光素子配列を用い
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、従来の距離測定を１回
実施する間に、Ｎ回距離測定を実施して例えば加算平均
した測定値を求める光波距離計に関する。

【０００２】

【従来の技術】反射器までの距離を測定する光波距離計
は現在土木測量に多く使用されている。最近は測定精度
の高い光波距離計をセンサとして工業用の用途が進んで
いる。これらの光波距離計は、特願昭６３−２６４８９
９号に示されるように例えば固定位置に設置して、反射
器又は反射シート等が取付けられた移動物体を追跡しな
がら距離又は軌跡を測定したり、自動車又は無人搬送車
等の移動体に取付けて前を走行する自動車又は障害物と
の追突を防止するのに用いられる。

【０００３】このような光波距離計は、移動体の移動す
る速度が速くなる程、距離を高精度に測定するに必要と
する時間が誤差に対して無視できなくなる。特願平２−
３０５５７１には、現在まで日本において最も計測が速
いと考えられた位相差検出方式を備えた光波距離計が記
載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この位
相差検出方式も最近の技術の発展に追いつかず、さらに
高速に距離を測定する光波距離計が求められている。短
時間に多数の距離測定を実施するためには位相計に高い
周波数を入力することが好ましい。しかしながら、位相
形に高い周波数を用いれば用いる程回路に使用する電気
部品に制約をうける。

【０００５】例えば、高速追尾に要求される性能は、自
動追尾無人測量又は無人運転等に用いられるが、現状で
は水平方向又は高度（垂直）方向の追尾角速度が１２度
／秒即ち２ｒｐｍであるが、高速追尾では６０度／秒即
ち１０ｒｐｍが目標としている。これは、油圧ショベル
の施角速度に追尾させる為に最低限要求される。また、
光波距離計の計測時間は、現状で０．２４秒であるが、
これを略５分の１の０．０５秒に短縮すると、時速３６
Ｋｍ即ち１０ｍ／秒の速度で走行している車輌では、距
離計測可能な間隔が２．４ｍから０．５ｍに改善するこ
とが可能になる。更に、時速３６Ｋｍで走行時に、光波
距離計の計測時間が２ミリ秒になれば、２０ｍｍの寸法
の障害物を検出可能となる。

【０００６】位相計に入力する周波数を１５０ｋＨｚと
した時には、現在入手可能なＯＰＡＭＰ例えばバーブラ
ウン製のＯＰＡ６４８のＧＢ積が１ＧＨｚであるので、
ｆ＝１５０ｋＨｚの信号を２０倍に増幅しようとする
と、その利得余裕は、１Ｇｚ／１５０ｋＨｚ＊２０＝１
ＧＨｚ／３ＭＨｚ＝３３３倍（５０ｄＢ）であり、従っ
て、一応増幅可能である。この時生ずる位相誤差の目安
としては約１／３３３となると考えれば、１０ｍの距離
計測（ｆ＝１５ＭＨｚ時）においては、約３０ｍｍの距
離に相当する位相遅れ誤差になると考えられる。この程
度が実用上の限界と思われる。結局、市販のＯＰＡＭＰ
は誤差が多く、使用するには測定精度をある程度犠牲に
しなくてはならない。

【０００７】また、低周波の位相測定を行う場合には、
測定の精度を高めるために測定回数を多くして平均する
と測定時間が長くなる。例えば１ｋＨｚ（１ミリ秒）の
測定周期の場合に、１０００回の測定結果を加算平均す
ると、１０００ミリ秒＝１秒の測定時間が必要となり、
測定精度を更に高めるために１００００回の測定を加算
平均すると１０秒の時間を必要とする。従って、目標物
までの距離が最大測定距離の１／１０以下であっても、
それらの測定値を１万回加算平均した時に外部距離測定
のみで１０秒かかり、千回でも１秒かかる。内部校正
は、通常外部測定と交互に実施されるが、最大測定距離
の１／１００にも殆ど満たない距離で実施する内部校正
を千回繰り返しても１秒、従って外部測定及び校正両方
を千回程度加算平均した場合でも２秒の時間を必要とす
る。周波数がさらに低くなるとさらに長時間の測定時間
を必要とする。移動体の移動速度が速い測定の場合は、
回転シャッタを連続して回転させて測定すると、１回転
につき約３ミリ秒の校正時間の間に移動体が移動して、
測定が間欠する現象が起きる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】これらを解決するため
に、本発明によれば、負帰還回路に分周器を接続したフ
ェーズロックループ（ＰＬＬ）回路を有する位相計が提
供されている。このＰＬＬ回路は、入力周波数のＮ倍の
周波数のパルス列を入力周波数と位相を合わせて出力
し、但しＮは２以上の正の整数である。また、この位相
計は光波距離計の位相差検出部に用いられる。従って、
負帰還回路に分周回路を備えたＰＬＬ回路は、外部測定
又は校正に用いる基本入力周波数の位相を合わせた状態
で基本入力周波数をデジタル的に逓倍することができ
る。

【０００９】従って、従来の距離測定で用いられた変調
波の周波数を位相を保持しながら１０倍にすれば、従来
の距離測定で必要とする期間内で１０回の測定が可能と
なり、内部校正の場合では１０回の校正が可能となっ
て、全体の計測時間を短縮する事ができる。基本変調波
の１周期に対しＮ逓倍された周期はＮ回になる。デジタ
ル的に逓倍された周期Ｎは基本変調波の位相を保持した
状態で周期がＮ倍になっている。従って１周期の時間は
１／Ｎになったので短時間で位相の測定が行える。しか
しながら、周期がＮ倍（１０倍）になっているので基本
周期の３６０度の、どの位置の位相を測定しているのか
わからない。この問題を解決する為に基本周期を測定す
る必要がある。一般に測定精度を高めるためには測定回
数を多くして平均値を求める方法が用いられている。従
って距離測定時には基本周期を１回測定する時間で逓倍
数が１０ならば１０回の周期測定の平均値となり、基本
周期１回のみの測定より精度を高める事が出来る。

【００１０】即ち位相を保持しながら変調波を１０倍し
た時では、１つの基本周期３６０度に対し１０周期での
測定となるから、基本周期３６０度に対し逓倍された３
６０度が１０周期挿入されたことになる。また、基本周
期の３６度毎に１回逓倍された周期が重なるので、基本
周期に対し何番めの周期であるかを判断する必要があ
り、その目的で基本周期をも測定する。例えば、物差し
の副尺目盛りと同様な考え方で大きな物差しと小さな物
差しとを併用したバーニア目盛りと考えられる。

【００１１】基本周期の３６度又は７２度或は他の倍数
で逓倍された０度、３６０度が必ず一致した値になると
は限らない。この場合は基本周期の値と逓倍された周期
の値をＣＰＵに読み込み、双方の値の幅が、ある一定の
値の範囲内で桁の突き合わせの処理を行って測定値を整
え出力、又は表示すればよい。又、本出願人が先に確定
した実用新案登録第１２７１２１３号を使用してもよ
い。

【００１２】また、測定間欠を防ぐ方法は、以下の通り
である。時間に対して測定距離値の値の変動値をある基
準として、その値を設定し、その設定した値より移時間
あたりの距離値の変化が大きい場合は、内部校正用の光
路測定をやめ測定値のみの変化と値を測定してその値よ
り疑似的に測定値を算出する。移動体の移動が速い場合
は、この追跡方法において時速４０Ｋｍにおいて、約２
０ｃｍの移動体の変化を検出することが出来る。この時
間は約２ミリ秒である。さらに、移動体の移動が速い場
合は、ある時間に対する距離値の変化を検出して、ソフ
ト的に設定することができる。この値は、それぞれの作
業状態に合わせて設定値を考慮すれば良い。一例として
はある速度以下になった場合、内部校正と測定光路を切
り替える方式にすれば良い。これをＡＵＴＯＴＲＡＫＩ
Ｎと名称する。これにより全て解決する。

【００１３】本発明の第２の実施態様によれば、光波距
離計又は自動追尾計は、特定範囲に配置されている目標
物を捕捉して追尾するために、発光軸を水平又は垂直に
走査させる反射器を備える。この反射器は、圧電セラミ
ックス（ＰＺＴ系）、光偏光素子又は多面鏡を用い、或
いはボイスコイルモータに取付けられる。

【００１４】この光波自動追尾計は、本体をＸ、Ｙ方向
に回動させるＸ、Ｙ駆動軸と、前記本体に取付けられた
発光素子の送光軸を走査させる手段と、この送光軸に沿
って出力された光を送光軸と同一方向に反射させる反射
器と、この反射器からの反射光を受光する位置検出回路
と、この位置検出回路のＸ、Ｙ成分の信号によって前記
Ｘ、Ｙ駆動軸を前記本体が前記反射器を追尾するように
制御するＸ、Ｙ軸制御回路とを備え、更に本体外の前記
発光素子の発光軸と一致させられる変調光を別の本体に
出力する変調回路と、前記別の本体から出力される別の
変調光の光軸と一致させられる別の受光素子と、この別
の受光素子からの信号を復調する復調回路とを備えて、
前記変調光と前記別の変調光とによってデータ通信を実
行するモデムを更に備える。

【００１５】また、更に別の実施態様では、光波距離計
が対物レンズを光軸中心において２分割し、光を上下又
は左右に反射させる面を視準望遠鏡の見口取付台の一方
の端面に設け、その２面の反射面の頂点から見口方向に
溝を設け、上下、又は左右に分割する光が干渉するのを
防止する仕切板を備えている。他の実施態様では、対物
レンズを光軸中心において２分割し光を上下、又は左右
に反射させる２個のビームスプリッタを設け、２個の合
わせ面を光軸中心にし、その合わせ面に対物レンズ側よ
り見口方向に、上下、又は左右に分割する光が干渉する
のを防止する仕切板を備えている。この光波距離計は、
受光素子の前面に波長可変フイルタを挿入し、内部校正
光路の光で受光したレベルが最大になるように前記波長
可変フイルタを制御することを特徴とする。

【００１６】また、受光素子の前面には可変ＮＤフイル
タが配置され、前記可変ＮＤフイルタは、液晶素子であ
り、この液晶素子がシヤッタと兼用している。このシャ
ッタは回転シャッタであってもよい。更に、自動追尾の
視準サーボ光の発光軸を水平又は垂直に走査させ得るマ
トリックス状に配置されたレーザダイオードアレイを備
え、内部校正及び外部測定光路の切換えシヤッタに磁性
ガーネット単結晶の光アイソレータを用いている。

【００１７】

【実施例】図１は、本発明による光波距離計の第１実施
例の回路図である。図において、測定用発振器４は、例
えば１ｋＨｚの参照信号を変調波として端子１から外部
或は校正用に出力すると共にＰＬＬ回路Ａ１に入力して
いる。このＰＬＬ回路Ａ１は、参照信号の入力１と１／
Ｎ分周器からの入力２の周波数が等しくなるように出力
の位相（フェーズ）がロックされるループであるので、
出力から１／Ｎ分周器の整数倍の周波数が発生される。
１／Ｎが１０又は１００の場合には、入力周波数を１ｋ
Ｈｚとすると１０ｋＨｚ又は１００ｋＨｚの位相が揃っ
た変調波が出力される。

【００１８】外部或は校正用の変調光を切換器３及び増
幅器５を経て受信するＰＬＬ回路Ａ２はＰＬＬ回路Ａ１
と同じ１／Ｎ分周器を用いている。

【００１９】一方ＰＬＬ回路Ａ３は、ＰＬＬ回路Ａ１か
らのＮ倍された参照信号をさらに１００倍又は１０００
倍等の高い周波数に変換し、位相測定用のクロック信号
として用いている。従って参照信号の１周期に計数され
得るクロック信号が多い程、位相測定の分解能を上げる
ことができる。また、校正、測定は内部校正と外部測定
の切換えである。

【００２０】ＰＬＬ回路Ａ１の出力は、ＰＬＬ回路Ａ３
とアンドゲートＢ１に加えられる。このアンドゲートＢ
１に印加される測定イネーブル信号が２値論理のＨの時
に、フリップフロップＦ１がセットされて、アンドゲー
トＢ５の出力がＨになって、ＰＬＬ回路Ａ３からのクロ
ック信号でアップダウンカウンタＣ１が計数し始める。

【００２１】次に測定系の信号は、増幅器５で増幅され
て上記ＰＬＬ回路Ａ２に加えられる。このＰＬＬ回路Ａ
２の出力は、アンドゲートＢ２に加えられてフリップフ
ロップＦ１をリセットし、従ってアンドゲートＢ５の出
力がＬになって、カウンタＣ１へのクロック信号がデセ
ーブルされてカウンタＣ１の計数が停止し、計数値をマ
イクロプロセッサシステム７に出力する。この動作は、
Ｎ値設定カウンタＤ１に設定された回数分繰り返し行わ
れる。

【００２２】一方、基本周期測定は、アンドゲートＢ
３、Ｂ４、フリップフロップＦ２、アンドゲートＢ６、
カウンタＣ２、Ｄ２、ＰＬＬ回路Ａ４に依って前述の様
におこなわれ、基本周期と逓倍された周期との桁突き合
わせ処理が行われる。以上の動作は、校正．測定につい
て行われ校正値から測定値を演算した値が位相値として
出力される。

【００２３】図２は光波距離計によく使用される１５ｋ
Ｈｚを１０逓倍した時のタイミングチャートでケース１
から４まで異なる位相の入力を示している。

【００２４】１５ｋＨｚの測定周波数を持つ距離測定を
１０００回繰り返すに必要とする測定時間は、６６．６
μ秒×１０００＝６６．６ミリ秒であり、１５０ｋＨｚ
の場合ではそれの１／１０になる。

【００２５】また、１５ｋＨｚの校正周波数を持つ移動
平均の校正時間は１００回繰り返しの場合に６．６ミリ
秒であって、特願平２−３０５５７１号に示された例え
ば回転シャッタを用いた時には、１回転で上記測定時間
との合計で約７３ミリ秒である。また、回転シャッタの
切換え時間等に余裕を持って１００ミリ秒の測定時間で
１０００回の測定値を平均した１回の測定と１００回の
校正値を平均した校正とを実施することができる。この
場合回転シャッタを回転させるモータの回転速度は、１
秒間に１０回転即ち６００ｒｐｍであり、余裕時間が２
７ミリ秒である。この余裕時間は１／１０の２．７ミリ
秒にすることは可能である。

【００２６】次に位相計に入力する周波数を１５０ｋＨ
ｚにすると、測定時間は６．６μ秒×１０００＝６．６
ミリ秒で、内部校正時間は６．６μ秒×１００＝６６０
μ秒である。従って、シャッタの１回転の時間を１０ミ
リ秒に設定すると、約２．７ミリ秒の余裕時間が設定で
きる。また、回転シャッタ用モータの回転数は６、００
０ｒｐｍである。

【００２７】このモータの耐久性、回転シャッタのバラ
ンス等を考慮すると、回転シャッタに設けられる内部校
正用光路及び測定光路用のスリット又は切欠きを２〜４
等の偶数組設けて、それに合わせてモータの回転数を決
定すれば良い。回転シャッタのモータにはパルスモータ
を含めあらゆる種類のモータを使用する事ができる。
又、距離を測定する周波数１５ＭＨｚを３０ＭＨｚ、７
５ＭＨｚ、１５０ＭＨｚにすると、さらに測定精度を増
加させことができる。

【００２８】図３は、原理的には先に説明した位相計と
同等である本発明による実施例の光波距離計を示してい
る。この図において、先ず各周期の基準時刻を説明す
る。アンドゲートＡには１／Ｎ分周器１７より１５０ｋ
Ｈｚの基準信号が入力されている。測定イネーブル信号
が２値論理のＨになるとアンドゲートＡの出力はＨレベ
ルになりフリップフロップ（Ｆ／Ｆ）２１をセットして
アンドゲートＣの一入力にＨにさせる。このアンドゲー
トＣの出力が１５０ＭＨｚのクロック信号でアップダウ
ンカウンタ２４を動作させる。このアップダウンカウン
タ２４は、校正時にダウンモードに設定され、測定時に
アップモードに設定される。

【００２９】次に校正又は測定側の説明をする。発光素
子１０から発光された光は内部校正光路を介して受光素
子１１に入射される。受光素子１１で光電変換された電
気信号は、前置増幅器２８、周波数変換器２９及び増幅
器３０を介してＰＬＬ回路１８に入力される。このＰＬ
Ｌ回路１８には１／Ｎ分周器が接続されている。このＰ
ＬＬ回路１８は、入力周波数が１５ｋＨｚの時に分周器
が１／１０に設定されていると、出力周波数が１５０ｋ
Ｈｚとなる。測定イネーブル信号がＨであるので、ＰＬ
Ｌ回路１８の出力でアンドゲートＢの出力がＨレベルに
なりフリップフロップ２１をリセットする。従って、カ
ウンタ２４の計数が停止し、計数値即ち校正値がマイク
ロプロセッサシステム７に出力される。この動作はＮ値
設定カウンタの設定値になるまで繰り返しおこなわれ
る。これは逓倍した周期の説明である。

【００３０】一方、基本周期測定は、分周器１７、ＰＬ
Ｌ回路１８の出力を分周器１９、２０でそれぞれ１／１
０の周波数にしてアンドゲートＤ、Ｅに入力して形成さ
れる。フリップフロップ２２はアンドゲートＤ、Ｅの出
力でＮ値設定カウンタの設定値迄繰り返されこれと共
に、アップダウンカウンタ２６も基本周期測定を行い、
基本周期と逓倍された周期との桁突き合わせ処理が行わ
れる。以上の動作は、距離計の内部校正、外部の距離測
定について行われ校正値から測定値を演算した値が距離
値として出力される。

【００３１】車輌（自動車、軌道車）により道路、軌道
上又は側面の障害物を検出する場合は、車輌の移動速度
は速い時と遅い場合がある。移動速度が速い場合、内部
校正を行っている時間に障害物を検出できない可能性が
ある。このような場合は移動を開始する前に内部校正と
外部測定を実施し、この値を距離値の根として測定値と
の相対値を検出する。又移動体の速度が遅い場合におい
ては、測定の都度、内部校正を行ってもよい。移動体か
らの速度信号を受けて、ソフト的に内部校正を実施する
か否かを決める。

【００３２】相対値の取り方についても根とばかり長く
比較していると、根の値がドリフトするので根の値を基
準として、ある測定値以内は変化なしと考えて、根の値
を移動平均する方法にしても良い。自動車、電車、船舶
等の衝突、追突防止には、発光素子の光軸を水平又は垂
直方向に走査させる反射板を有する光波距離計を用いる
と良い。この反射板は、中心が光軸に位置合わせされる
と共に、圧電セラミックス或いはボイスコイルモータに
取付けられて、光軸を走査する必要のある範囲だけの振
幅分振らされている。

【００３３】走査方向は、図５に示すように送光軸の水
平方向のみ、図６に示すように送光軸及び受光軸の水平
方向のみ、図７に示すように送光軸の水平及び垂直走査
あるいは図８に示すように送光軸及び受光軸の水平及び
垂直走査等を、その用途により決定すれば良い。水平、
垂直に走査するには、反射器を備えたボイスコイルモー
タを２個用い、まず初めの１個で水平に走査し、次に２
個目の反射器で垂直に走査する。この水平、垂直の順序
は逆であっても良い。これらの反射器を走査する方式
は、本出願人が先に出願した特願平１−３１９７８号の
改良を進めたものであり、高速な走査が行えるものであ
る。発光軸又は受光軸を水平又は垂直方向に走査できる
光波距離計の光学系は、本発明の電気回路の他、公知の
光波距離計においても使用できる。本実施例にはボイス
コイルモータを用いた方式のみを例にしたが音響偏光素
子、回転形ミラー（多面鏡）を用いても構成することが
可能である。

【００３４】従来の液体の測定においては、液体と光波
距離計の光軸が直角即ち液面に対して光軸が垂直となる
関係にないと、反射率が低下するため測定感度が下がり
測定できる範囲が狭かったが、本発明によれば水平又は
垂直に光軸を走査することにより液体にあたる光の角度
が広がるため測定範囲が広がる。又、川、湖、海のよう
な、水面にゆらぎや波が発生する場所においても、液面
レベルの測定が行える。また、距離を測定する測定光を
走査することにより光軸が傾き反射する面を捉えること
ができるので測定範囲を広げることができる。

【００３５】図９は、本発明によるＰＬＬ回路を用いた
光波距離計、自動追尾位置検出回路及びＸ、Ｙ制御回路
を組み合わせた自動追尾光波距離計６０の送受光部の構
成図である。図９において、発光素子９からのサーボ光
は、例えば２０ｋｍ以上の距離に届くように対物レンズ
３５によって略平行光にして、反射板３６、３７を振動
させて光軸をＸ、Ｙ方向に走査させられている。例えば
サーボ光の１度の開口角では１ｋｍ先の外部反射器５３
から戻ってくる光を確認できるが、２０ｋｍ先の場合で
は確認できない場合でも、略平行光のサーボ光を用いれ
ば２０ｋｍ先の反射器からの反射光を確認することがで
きるようになる。

【００３６】しかしながら、２０ｋｍ先の外部反射器を
略平行光で捕捉することが非常に難しくなるが、略平行
光に所定の追尾範囲で走査できる振動反射板３６、３７
を設けて、所定の追尾範囲にある外部反射器５３から戻
った光を２次元受光素子４２で確認した時に、それらの
反射板をその場に維持させるように制御している。次
に、反射板３６、３７を制御する制御器は、走査モード
から追尾モードに移行して、２次元受光素子４２から得
られるＸ、Ｙ成分の微分或いは差分電圧によって反射板
３６、３７の位置を制御して、反射器５３を常に捕捉追
尾している。

【００３７】また、光波距離計に用いられる送受光用対
物レンズは、追尾用の送受光対物レンズと兼用する事に
より小形になり、さらに送光素子９、１０と受光素子１
１、４２は、それぞれ同じ光軸となるので光学調整が容
易になり安価に製作することができる。

【００３８】送光系の発光素子９、１０は、それぞれ発
光波長が異なるように選択されて、測距用の光が追尾用
の光と干渉するのを防止している。従って、プリズム又
は２色性ミラー３４には、反射面に波長選択特性（図２
１）を持つように、例えば測距光が透過し、他方追尾光
が反射するように材質の成分比が設定され或は光学多層
膜が蒸着されている。受光系についても、反射器５３か
ら戻る２波長の反射光を所定の材質又はマルチコーティ
ングされたプリズム又は２色性ミラー３４により送光系
と逆に分離して、測距受光素子１１及び追尾用受光素子
４２に入射させている。

【００３９】反射器５３が設置された移動体までの距離
を測定するには、一般に自動追尾光波距離計６０が見晴
らしの良い場所に設置固定される。移動体の移動速度が
速く距離計の測定速度が遅い場合には、距離を計る間隔
があき、移動体までの正確な距離又は位置の測定が行え
ない。距離計の計測時間が０．２４秒で移動体が時速３
６Ｋｍの速度で走行している場合には、得られる距離計
測可能な間隔が２．４ｍである。計測時間を０．０５秒
に短縮すると３６Ｋｍ／ｈで走行する移動体を０．５ｍ
間隔で計測可能となる。従って距離計の計測時間は短い
程、正確な測定が行える。

【００４０】又、移動体の速度が速い場合、自動追尾装
置の性能も向上させなければならない。追尾性能の向上
には追尾に使用する送光側の発光素子の性能に大きく依
存する。理想的には強い光を大きな開口角で放射する発
光素子が望まれるが価格も高く、又入手も難しい。半導
体レーザは発光出力が大きい反面、発光端面が小さいた
め光学系と組み合わせたと対物レンズから放射される開
口角（拡がり角）が小さくなるため、この素子を使用す
るには光学系を工夫し、ある程度、開口角を大きくして
居るが、開口角が大きくなった分、単位面積あたりの放
射出力が小さくなり追尾距離が短くなる。

【００４１】本発明は小さい開口角の半導体レーザの光
をＸ、Ｙに走査する反射板を用い、見かけ上、半導体レ
ーザ光の開口角を大きくし、追尾範囲を広げ、追尾距離
を長くする事ができる。また開口角が大きくなったの
で、速い移動体の追尾も可能となる。

【００４２】次に図２３は、位置検出回路を持つ自動追
尾光波距離計のブロック図である。この図において、送
光レンズ３５より送光されたサーボ光は、反射器５３に
よって反射され、受光レンズ４０を通して、プリズム３
４の反射面で反射され位置検出素子４２で受光される。
この位置検出素子４２は、例えば光スポットの原点から
の位置を検出する二次元（Ｘ、Ｙ平面）の半導体位置検
出素子であってもよい。この素子は方形受光面を持つフ
ォトダイオードの四辺に４つの電極（Ｘ、Ｙ二対）を設
けた構造を有し、光スポットが当たった位置に生成され
た電荷が、光電流として各電極までの距離に反比例して
受光面の抵抗層によって電圧分割されて各電極から取り
出されるようになっている。

【００４３】位置検出素子４２の各電極の出力は、同調
回路を有する増幅器７０のａ、ｂ、ｃ、ｄを通り、検波
器７２ａ、ｂ、ｃ、ｄで同期検波されて、受光位置に対
応したレベル値のＤＣレベル信号に変換される。４局の
検波出力は、上下（Ｕ、Ｄ）及び左右（Ｌ、Ｒ）の位置
検出信号として、Ａ／Ｄ変換器７３でデジタル値に変換
されてから、システムコントローラ６５のマイクロコン
ピュータに取り込まれる。

【００４４】マイクロコンピュータ内では、Ｕ、Ｄ、
Ｌ、Ｒの位置検出データから位置検出素子４２の受光面
における受光スポットのＸ−Ｙ座標位置が演算される。
システムコントローラ６５は、この座標位置データに基
いて各軸のモータドライブ回路６３、６４に駆動パルス
を加え、これによりＸ軸、Ｙ軸のギヤモータ５５、５６
がそれぞれ駆動される。位置検出素子４２からモータ５
５、５６に至るサーボループは、位置検出素子４２の受
光スポットが受光面のＸ、Ｙ座標の原点に位置するよう
に動作する。サーボ系が利いている状態では、反射器５
３と自動追尾光波距離計６０は正対する。この状態にお
いて光波距離計８１も動作可能となり距離が計測され
る。

【００４５】Ｘ、Ｙ軸は回転位置を検出するロータリエ
ンコーダを組み込むか、又はモータにエンコーダが組み
込まれているものを採用するか、或いはモータに加えら
れるパルスをカウントして回転位置を検出する。距離と
角度の測定を行う事により移動体の軌跡等を測定する事
ができる。前述の説明では反射器５３を移動体に配置す
る説明をしたが、反射器５３を固定し自動追尾光波距離
計６０を移動体に配置してもよい。

【００４６】図１６、１７は本システムに使用する反射
器の例であり、図１８は自動追尾型光波距離計の実施例
である。

【００４７】次に図１０は、固定局が発光軸の走査で移
動局を捕捉追尾し、移動局までの距離を測定する本発明
による自動追尾式光波距離計の実施例を示す。この実施
例は、本出願人による特公平５−５１１０９号公報に記
載された発明の性能を大幅に向上させるものある。

【００４８】まず、その特徴は、第１に、発光素子９よ
り対物送光レンズを通して放射される開口角の小さい光
をミラー３６、３７で走査することにより、本来開口角
の小さい強い光束を開口角を大きくしたのと同等の効果
を示して、強い光束を送光する事ができるので、広角な
追尾範囲と速い移動体を追尾することが可能となる。

【００４９】第２に、視準サーボ光の変調波を光データ
通信のデータ又は音声でＦＳＫ変調する方式を採用した
ので、１個の発光素子でよいことである。以前は、視準
サーボ系に１個の発光素子とデータ通信系に１個、合計
２個使用していた。又発光素子は発光波長の異なる素子
を選択し、プリズムを通して一つの光束として送光レン
ズを経由して送光されていた。本方式はこの目的の為の
プリズムを必要としない。

【００５０】図１０に示す本発明によるシステムにおい
て、固定局及び移動局は、相互に自動視準で追尾しなが
ら正対させ、正対させた状態を保ちながら、２局間の距
離を測定するのと同時に光データ通信を行っている。勿
論固定局は別の移動局と置換しても良い。

【００５１】固定局の発光素子９より放射された視準サ
ーボ光は、所定の範囲（開口角）内をミラー３６、３７
によって走査させられプリズム３４の反射面で反射し送
光レンズ３５を通して、移動局の受光レンズ４０を通し
て所定の面積を持つ位置検出素子４２にスポットとして
受光される。一方移動局から放射された別の視準サーボ
光も同様に走査用ミラー３６、３７を経由して固定局の
位置検出素子４２にスポットとして受光される。

【００５２】この固定局光学系から放射された視準サー
ボ光は、移動局の反射器５３で反射されて固定局の受光
系に戻って、移動局からの視準サーボ光と干渉する恐れ
がある。これら視準サーボ光の干渉を防ぐために、固定
局の視準サーボ光は、搬送周波数が例えば２００ｋＨｚ
に設定され、移動局の視準サーボ光のそれが例えば２６
０ｋＨｚに設定されるように異なっており、固定局は、
２００ｋＨｚの搬送周波数の戻り光との干渉を防止する
ために２６０ｋＨｚを中心とする急峻なバンドパスフィ
ルタを備えている。

【００５３】また固定局及び移動局の視準サーボ光の搬
送波は、光データ通信のデータ、音声等により多重変調
回路７６によりＦＳＫ変調されている。位置検出素子４
２からの信号は多重復調回路７８を通してＭＯＤＥＭ
（モデム）７９と自動追尾位置検出回路８０に入力され
る。自動追尾位置検出回路及びＸ、Ｙ軸制御回路８０
は、動作が前述の自動追尾光波距離計６０と同等であ
り、固定局からの視準サーボ光が常に、移動局の位置検
出素子４２の電気的中心に集光されるように制御され
る。モデム７９は公知の技術であるので詳述しない。

【００５４】一方移動局の発光素子９からの放射光はミ
ラー３６、３７で走査され送光レンズ３５を通して固定
局の受光レンズ４０を介してプリズム３４の反射面で反
射され光学フイルタ４３を通して位置検出素子４２で受
光され、多重復調回路７８を通してモデム７９、自動追
尾位置検出回路及びＸ、Ｙ軸制御回路に入力され、Ｘ、
Ｙ軸モータを制御して移動局からの視準サーボ光が常に
位置検出素子４２の電気的な中心に集光されるようサー
ボ制御され、固定局と移動局が正対する。正対した状態
で距離計により距離を計測する。

【００５５】Ｘ、Ｙ軸には角度位置を検出するロータリ
エンコーダ等を組み入れてもよい。本システムが正対し
た状態においては、固定局と移動局間、又は移動局と移
動局間の距離を高速で計測する他、リアルタイムであら
ゆるデータ通信を行う事が出来るので、その利用範囲は
広い。

【００５６】図１９、２０は、本発明による別の実施例
の自動視準光波距離計の固定局及び移動局の正面図であ
り、図２４は図１９及び２０に示す固定局及び移動局の
システム全体のブロック図である。

【００５７】次に図１１、２５及び２６は、固定局及び
移動局が相互に追尾し合う略同等の構成を有する本発明
による更に別の実施例の自動追尾式通信装置のブロック
図を示す。正対して視準サーボする構成は前述の自動視
準光波距離計装置と同じ原理であるので説明を省略す
る。本システムは、固定局と移動局の間、又は移動局と
移動局の間を光多重通信によって、多くのデータをリア
ルタイムで送受する事を目的とするものである。

【００５８】固定局の発光素子９、１０は、発光波長の
異なる２個の発光素子より光を放射させ、発光素子９か
らの光はプリズム３４の反射面で反射され、一方発光素
子１０からの光は、プリズム３４を透過するように、プ
リズム３４の反射面に波長選択特性（図２１）を持たせ
た光学多層膜を蒸着したプリズム３４を通して送光レン
ズ３５より送光され、送光され光は移動局の受光レンズ
４０を介してプリズム３４で波長選択され、位置検出素
子４２と受光素子１１で受光する。

【００５９】受光された光は光電変換され復調回路７８
を通して、位置検出回路、モデム及びＸ、Ｙ軸制御回路
で処理され固定局に正対するように制御される。視準サ
ーボ光の搬送波は固定局２００ｋＨｚ、移動局２６０ｋ
Ｈｚ、もう一方のデータ通信専用の搬送波は固定局５Ｍ
Ｈｚ、移動局５．５ＭＨｚを採用し自局内の干渉を防い
でいる。次に移動局の説明をするが、上記固定局の搬送
周波数を除き、発光素子９、１０から同等であり、Ｘ、
Ｙ軸制御回路で処理され移動局に正対するように制御さ
れる。

【００６０】図２５は本システムの全体のブロック図で
あり、図２６は自動視準光データ伝送装置の固定局、移
動局の正面図である。

【００６１】次に図１２は、対物レンズの光軸を通過す
る仕切板を用いて半分を発光系に、残り半分を受光系に
用いた単眼式光波距離計のブロック図である。図１３は
仕切板の取付部分の上面図である。従来の光波距離計
は、一つのレンズを２分割し、一方を送光、他の一方を
受光に使用し、それぞれの焦点に発光素子１０、受光素
子１１を配置している。本発明による図１２及び１３に
示す光波距離計は、光軸を２分割する方法、視準望遠鏡
の見口の取付け方法及び光路の干渉を防ぐ中仕切板に基
づいている。

【００６２】視準望遠鏡の見口４６を取り付ける光学台
４５の、見口４６を取り付ける側の反対側端面を、山の
ような形状にし、その斜面４５ａ、４５ｂを反射面にし
て、４５ａは発光素子１０からの光を送光側レンズ３５
に反射して送光レンズ３５より送光し、４５ｂは外部の
反射器等により反射された光が受光側レンズ４０を通し
て入光した光を反射し、受光素子１１に受光させるもの
である。光学台４５の反射面４５ａ、４５ｂは機械加工
後、研磨して鏡面にするか、又は視準望遠鏡の見口の光
路に影響を与えない、薄い光学ガラスに波長選択特性を
持たせた光学多層膜を蒸着したものを接着してもよい。

【００６３】また光学台４５は、視準望遠鏡の見口４６
を取り付ける穴４５ｄ及び光路の干渉を防止する中仕切
板を取り付ける、溝４５ｅ、見口の光路用の穴４５ｃを
有する事を特徴とする。この特徴を生かす事により光路
を２分割して、見口４６、及び中仕切板を取り付けると
光波距離計の光学部の主要な部分が、１個の部品として
完成するので組立工数、調整工数が大幅に削減できる。
光波距離計の動作は、まずシャッタの切換で内部校正光
路により内部校正を行い、次にシャッタを切換えて外部
測定を行い、その値を内部校正の値と演算して距離値と
して、表示及び出力する。

【００６４】光学フイルタ４３には図２１の波長選択特
性をもったもの、又は図２２の波長可変フイルタ特性を
持ったものを用いてもよい。

【００６５】波長可変フイルタを光波距離計に用いる場
合について説明する。産業界の合理化に伴い鉄工所等に
おいては無人でスラブ等の厚みを測定する測定器が求め
られている。これらの場所は１０００℃〜１２００℃の
高温の環境の場合が多い。これらの厚みを無人で測定す
るには、光波距離計を用い非接触で無人で測定する事が
可能である。しかし、高温の物体から発射されるエネル
ギには多くの熱線が含まれており、この熱線のため通常
用いらる光学フィルタ（図２１）例えば２０〜３０ｎｍ
のフイルタでは、熱線の影響を完全に防ぐ事が出来な
い。

【００６６】この為、図２２に示すように、より光の通
過地域の狭い波長可変フイルタや、エタロンフィルタを
用いる事が考えられる。しかし、波長通過帯域の狭い波
長可変フイルタやエタロンフィルタ等を用いると、発光
素子１０は使用温度環境の変化によって発光波長が変化
するので発光素子の光が透過しなくなってしまう。本発
明はこれらの欠点を解決することである。公知の技術で
は発光素子からの光の一部を距離計の内部校正光として
用いている。

【００６７】まずシャッタ３９が内部校正光路側のと
き、発光素子１０より発光された光の一部が校正光取り
出しガラスＡ１で反射されミラーＡ２を介してシャッタ
３９の光通過部分を通りミラーＡ３、Ａ４で反射され光
学フィルタ４３を通って受光素子１１に入射され、光電
変換される。

【００６８】電気信号に変換された信号は、距離計電気
部において規定の電圧になるように増幅される。電気回
路の増幅度の変化は環境の変化を受けても、変動は少な
いので内部校正時における電気レベルの変化は、無視で
きる程少ないと考えられ、電気レベルの変動があった場
合は、発光素子１０の波長が変化した場合か、光学フイ
ルタの特性が変化した可能性があるので、波長可変フイ
ルタ駆動回路４４を駆動して内部校正光の電圧が最大に
なるようにする。

【００６９】次にシャッタを測定側にし、測定対象物ま
での距離を測定する。このように光学フイルタ４３に波
長可変フイルタやエタロンフィルタ等を採用する事によ
り、外乱光の影響を少なくし、高い精度の測定が可能と
なる。また、光量絞り４１はシャッタ３９送光側に配置
してもよい。距離計の測定方式は位相差測定方式、又
は、パルス測定方式においても光学フィルタは用いられ
る。

【００７０】上記説明は単眼２分割対物レンズ方式につ
いて説明したが、複眼方式、同軸方式においても同等の
効果を発揮できる。

【００７１】図１４は、図１２に示すように、光路を２
分割する本発明による別の実施例の単眼式光波距離計の
概略ブロック図である。図において、光学台４９には視
準望遠鏡の見口４６を取り付ける穴４９ｄを設け、２個
のビームスプリッタを配置し、２個のビームスプリッタ
４８には、反射面に波長選択特性（図２１）を持たせた
光学多層膜を蒸着したものを用いる。２個のビームスプ
リッタ４８は、２個の合わせ面に光路の干渉を防止する
中仕切板を取り付ける溝４９ｃ、見口の取り付け用の穴
４９ｄを有する事を特徴とする光学台４９には、視準望
遠鏡の見口４６、２個のビームスプリッタ４８、中仕切
板４７を取り付け、視準望遠鏡の見口４６は、２個のビ
ームスプリッタ４８を通して送受光レンズ３５、４０で
視準望遠鏡を構成する。送受光の光は、２個のビームス
ップリッタの反射面４８ａ、４８ｂを反射面にして、４
８ａは発光素子１０からの光を送光側レンズ３５に反射
して送光レンズ３５より送光し、４８ｂは外部の反射器
等により反射された光が受光側レンズ４０を通して入光
した光を反射し、受光素子１１に受光させるものであ
る。上記の特徴を生かす事により光路を２分割して、見
口４６、及び中仕切板を取り付けると光波距離計の光学
部の主要な部分が、１個の部品として完成するので組立
工数、調整工数が大幅に削減できる。

【００７２】光波距離計の動作は、まずシャッタの切換
で内部校正光路により内部校正を行い、次にシャッタを
切換えて外部測定を行い、その値を内部校正の値と演算
して距離値として、表示及び出力する。光学フイルタ４
３の使用方法については、図１２の説明と同じである。
図１４は単眼式光波距離計のブロック図であり、図２８
は単眼式光波距離計の側面図である。

【００７３】図２７は、発光軸がＸ、Ｙ方向に走査され
る２つのミラーを持つ単眼式光波距離計の実施例の全体
のブロック図を示している。図２８は、図２７に示す距
離計の主要部分の側面図である。また、図２９は振動ミ
ラーに反射板とボイスコイルモータを用いた一例を示し
ている。まず、発光素子１０より放射した光は送光レン
ズ３５により、コリメートされＡ１の内部校正光路取り
出し用ガラスを透過し振動ミラー３６、３７によりＸ、
Ｙに走査されたのちに、送光筒８４を通って測定対象物
に送光される。測定対象物で反射された光は、対物レン
ズ４０を通して反射ミラー３３によって反射され光量調
整フイルタ４１、内部校正光路用ガラスＡ３、光学フイ
ルタ４３を介して受光素子１１で受光され、光電変換さ
れた後距離計電気回路及び制御回路で処理され距離が測
定される。内部校正、外部測定を行い距離を測定する方
法は前述の光波距離計の原理と同じである。

【００７４】本発明の特徴は発光素子１０からの光を、
送光レンズ３５により細い光束にし距離を計測する事に
基づくものである。産業界では、光の反射率が悪い距離
測定対象物の小さいスポットを測定する事を求められる
場合がある。本出願人が先に出願した特願平６−６０２
０３号はこの目的の為に発明されたものである。しかし
ながら光のスポットが小さいために、何らかの原因のた
め、送光された光を反射する位置の反射率が、極端に悪
い場合には距離の測定が行えない場合がおこる。製造ラ
インのシステムにおいては重要な問題が発生する。この
問題を解決するために本発明の光波距離計においては、
距離の測定が行えない場合、距離を測定する光のスポッ
トを走査して測定の欠落を防止し、距離情報及び反射レ
ベルを監視しながらＸ、Ｙの振動ミラーの走査を制御し
測定している。

【００７５】図３０は、液晶シャッタとＮＤフィルタと
を兼用する本発明による光波距離計の主要部分のブロッ
ク図が示されている。この液晶／ＮＤ兼用シャッタは、
印加電圧によって光の透過率が変化するものである。従
って、液晶素子に印加される電圧を適宜調整することに
よって、所定の濃度（透過率）と、透過率ゼロとの間を
切り換えている。この液晶素子４１は、対物レンズと発
光又は受光素子との間に配置されている。

【００７６】図３１は、図９に示す光波距離計の変形例
である。この光波距離計は発光素子と、この発光素子の
光軸をＸ、Ｙ方向に走査する振動ミラーとの代りに、垂
直及び水平方向に配列された十字状又はマトリックス状
に配列されたレーザダイオードアレイを用いている。走
査は、Ｘ１から順次Ｘ４に、その後Ｙ１からＹ４に実行
される。走査速度は、追尾機構のサーボ系の追尾速度が
早くても２０ｒｐｍ即ち１回転３秒であるので、追尾サ
ーボ系の数十倍に設定すればよい。従ってレーザダイオ
ードアレイの走査周期又は周波数を追尾サーボ機構の時
定数より早く繰り返しで走査すれば（３０ｍＳｅｃ）位
置検出素子４２に入力される追尾用のサーボ光は、見か
け上、大きな光束と考えられる。よって光束の強い方に
サーボが追従して、中央のレーザダイオードが発光する
ように収束するすことになる。例えばＸ方向が収束した
時にＹ方向の走査が始まっても良い。また、マトリック
ス状の発光素子アレイを用いれば、Ｘ、Ｙ同時に収束動
作が実施される。これは振動ミラーと同じである。

【００７７】この例ではレーザダイオードアレイはＸ．
Ｙ軸とも１列であるが、複数列にしてもよい。又中心の
１個は常時発光させていてもよい。この方式は前述のす
べての振動ミラーに置き換える事ができる。また、可変
ＮＤフイルタ４１には液晶素子を用いることができる。
図３０にその構成図を示してある。

【００７８】図３２、３４は、図１２、１４の原理と同
じであるが、回転シヤッタ３９の代りに液晶シヤッタ９
０、９１を用いた例であり、液晶素子を暗くして光を透
さない時をシヤッタとして用い液晶素子に加える電圧を
受光レベルに見合ったレベルになるように制御する場合
は光を透過する可変ＮＤフイルタとして用いる。液晶９
１が暗（内部校正光路）の場合、液晶素子９０は受光レ
ベルの基準電圧と受光レベルが等しくなる電圧が印加さ
れ光の透過量を制御する可変ＮＤフイルタとして動作す
る。外部測定が終了すると内部校正になる。この場合は
液晶素子９０は暗になり、液晶素子９１は規定の電圧が
印加され内部校正光路の光を規定のレベルで透過させ適
正な受光レベルとする。本方式を用いると回転シヤッタ
用のモーター及び可変ＮＤフイルタ用のモータを必要と
せず動的部品がなくなるので機器の信頼性が向上する。
なほ液晶素子９０、９１の減衰量がさらに必要な場合は
液晶素子を多数重ねる事により大きな減衰をさせること
ができる。

【００７９】図３５は、図４の変形例であり、この光波
距離計は、内部校正、外部測定光路の切換えシヤッタに
磁性ガーネット単結晶を用いた光アイソレータを用いて
いる。この光アイソレータは、三菱ガス化学より発売さ
れている磁性ガーネットを用い、９３、９４にそれぞれ
電圧を印加して使用することにより、光の透過率が変化
して明暗の切換えを行う事ができる。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
負帰還回路に分周器を接続したフェーズロックループ回
路を有して、入力周波数のＮ倍の周波数のパルス列を位
相を合わせて出力したので、従来の距離計よりＮ倍高速
に距離を計測することができる。また、発光軸をＸ、Ｙ
方向に走査するようにしたので、従来より遠くの目標物
までの距離を計測することができ、また自動的に目標物
を追尾するようにしたので、光軸に合わせて秘密通信が
できる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光波距離計の第１実施例の回路図
である。

【図２】光波距離計に使用される１５ｋＨｚを１０逓倍
した時のタイミングチャート図であり、ケース１から４
まで異なる位相の入力を示す。

【図３】位相計と原理的に同等である本発明による光波
距離計の一実施例のブロック回路図を示す。

【図４】図３に示す電気回路を有する光波距離計の概略
ブロック図である。

【図５】発光軸が水平方向のみ走査される本発明による
光波距離計の概略ブロック図である。

【図６】送光軸及び受光軸が水平方向のみ走査される本
発明による別の実施例の光波距離計の概略ブロック図で
ある。

【図７】送光軸が水平及び垂直方向に走査される更なる
実施例の光波距離計の概略ブロック図である。

【図８】送光軸及び受光軸がそれぞれ水平及び垂直方向
に走査される実施例の光波距離計の概略ブロック図であ
る。

【図９】本発明によるＰＬＬ回路を用いた光波距離計、
自動追尾位置検出回路及びＸ、Ｙ制御回路を組み合わせ
た自動追尾光波距離計の送受光部のブロック図である。

【図１０】固定局が発光軸の走査で移動局を捕捉追尾
し、移動局までの距離を測定する本発明による自動追尾
式光波距離計の実施例のブロック図を示す。

【図１１】固定局及び移動局が相互に追尾し合う本発明
による更に別の実施例の自動追尾式通信装置のブロック
図を示す。

【図１２】対物レンズの光軸を通過する仕切板を用いて
半分を発光系にに残り半分を受光系に用いた単眼式光波
距離計のブロック図である。

【図１３】仕切板の取付部分の上面図即ち光学台の断面
図である。

【図１４】図１２に示すように、光路を２分割する本発
明による別の実施例の単眼式光波距離計の概略ブロック
図である。

【図１５】複眼式光波距離計の正面図である。

【図１６】本システムに使用される反射器の一例であ
る。

【図１７】水平方向に無指向性の反射器の斜視図であ
る。

【図１８】本発明による自動追尾型光波距離計の実施例
の正面図である。

【図１９】本発明による別の実施例の自動視準光波距離
計の固定局の正面図である。

【図２０】本発明による別の実施例の自動視準光波距離
計の移動局の正面図である。

【図２１】プリズム又は２色性ミラーの波長選択特性図
である。

【図２２】波長可変フイルタの透過率特性図である。

【図２３】位置検出回路を持つ自動追尾光波距離計のブ
ロック図である。

【図２４】図１９及び２０に示す固定局及び移動局のシ
ステム全体のブロック図である。

【図２５】図１１に示すように、固定局及び移動局が相
互に追尾し合う略同等の構成を有する本発明による更に
別の実施例の自動追尾式通信装置の回路図を示す。

【図２６】図１１及び図２５に示すように、固定局及び
移動局が相互に追尾し合う本発明による更に別の実施例
の自動追尾式通信装置の正面図を示す。

【図２７】発光軸がＸ、Ｙ方向に走査される２つのミラ
ーを持つ単眼式光波距離計の実施例の全体のブロック図
を示す。

【図２８】図２７に示す単眼式光波距離計の主要部分の
側面図である。

【図２９】振動ミラーに反射板とボイスコイルモータを
用いた一例を示す。

【図３０】液晶シャッタとＮＤフィルタとを兼用する本
発明による光波距離計の主要部分のブロック図である。

【図３１】図９に示す光波距離計の変形例を示すブロッ
ク図である。

【図３２】図１２の原理と同じであるが回転シヤッタの
代りに液晶シヤッタを用いた単眼式光波距離計のブロッ
ク図である。

【図３３】図３３に示す仕切板の取付部分の上面図即ち
光学台の断面図である。

【図３４】図１４の原理と同じであるが回転シヤッタの
代りに液晶シヤッタを用いた単眼式光波距離計のブロッ
ク図である。

【図３５】図４の変形例であり、内部校正、外部測定光
路の切換えシヤッタに磁性ガーネット単結晶を用いた光
アイソレータを持つ光波距離計の概略ブロック図であ
る。

【符号の説明】

Ａ１フェーズロックループ回路Ａ２フェーズロックループ回路Ａ３フェーズロックループ回路Ａ４フェーズロックループ回路Ｃ１カウンタＣ２カウンタＦ１微調用開始／停止フリップフロップＦ２粗調用開始／停止フリップフロップ７マイクロプロセッサシステム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】負帰還回路に分周器を接続したフェーズロ
ックループ回路を有して、入力周波数のＮ倍の周波数の
パルス列を位相を合わせて出力し、但しＮは２以上の正
の整数であることを特徴とする位相計。
【請求項２】光波距離計の位相差検出部に請求項１に記
載の位相計を用いたことを特徴とする光波距離計。
【請求項３】内部校正と外部測定を光波距離測定方法に
おいて移動体の移動速度により内部校正を実施するか否
かを決める請求項２に記載の光波距離計。
【請求項４】経過時間に対する距離値の監視を実施し経
過時間に対し距離値の変化が少ない場合は内部校正を実
施し、時間に対し距離値の変化が大きい場合は内部校正
を実施しない事を特徴とする請求項２に記載の光波距離
計。
【請求項５】発光軸を水平又は垂直に走査させる反射器
を備える請求項２に記載の光波距離計。
【請求項６】発光軸を水平及び垂直に走査させる反射器
を備える請求項２に記載の光波距離計。
【請求項７】前記反射器は、圧電セラミックス（ＰＺＴ
系）又は多面鏡を用いることを特徴とする請求項５又は
６に記載の光波距離計。
【請求項８】前記反射器に光偏光素子を用いる事を特徴
とする請求項５、６又は７に記載の光波距離形。
【請求項９】前記反射器は、ボイスコイルモータに取付
けられる事を特徴とする請求項５、６又は７に記載の光
波距離形。
【請求項１０】請求項５、６、７、８又は９に記載の光
波距離計を用いた液面、粉面等を計測する面レベル計。
【請求項１１】本体をＸ、Ｙ方向に回動させるＸ、Ｙ駆
動軸と、前記本体に取付けられた発光素子の送光軸を走
査させる手段と、この送光軸に沿って出力された光を送
光軸と同一方向に反射させる反射器と、この反射器から
の反射光を受光する位置検出回路と、この位置検出回路
のＸ、Ｙ成分の信号によって前記Ｘ、Ｙ駆動軸を前記本
体が前記反射器を追尾するように制御するＸ、Ｙ軸制御
回路とを備えた光波自動追尾計。
【請求項１２】前記本体外の前記発光素子の発光軸と一
致させられる変調光を別の本体に出力する変調回路と、
前記別の本体から出力される別の変調光の光軸と一致さ
せられる別の受光素子と、この別の受光素子からの信号
を復調する復調回路とを備えた請求項１１に記載の自動
追尾計。
【請求項１３】前記変調光と前記別の変調光とによって
データ通信を実行する手段を更に備えた請求項１２に記
載の光波自動視準計。
【請求項１４】対物レンズを光軸中心において２分割
し、光を上下、又は左右に反射させる面を視準望遠鏡の
見口取付台の一方の端面に設け、その２面の反射面の頂
点から見口方向に溝を設け、上下、又は左右に分割する
光が干渉するのを防止する仕切板を備えた請求項２に記
載の光波距離計。
【請求項１５】対物レンズを光軸中心において２分割し
光を上下、又は左右に反射させる２個のビームスプリッ
タを設け、２個の合わせ面を光軸中心にし、その合わせ
面に対物レンズ側より見口方向に、上下、又は左右に分
割する光が干渉するのを防止する仕切板を備えた請求項
２に記載の光波距離計。
【請求項１６】受光素子の前面に波長可変フイルタを挿
入し、内部校正光路の光で受光したレベルが最大になる
ように前記波長可変フイルタを制御する事を特徴とする
請求項２に記載の光波距離計。
【請求項１７】受光素子の前面に可変ＮＤフイルタを配
置し、この可変ＮＤフイルタが液晶素子であることを特
徴とする請求項２に記載の光波距離計。
【請求項１８】前記液晶素子は、シヤッタと兼用する請
求項１７に記載の光波距離計。
【請求項１９】自動追尾の視準サーボ光の発光軸を水平
又は垂直に走査させ得るマトリックス状に配置されたレ
ーザダイオードアレイを備える請求項２に記載の光波距
離計。
【請求項２０】内部校正及び外部測定光路の切換えシヤ
ッタに磁性ガーネット単結晶の光アイソレータを用いた
請求項２に記載の光波距離計。