JPH087261B2 - Lightwave distance measuring method and lightwave distance meter - Google Patents
Lightwave distance measuring method and lightwave distance meterInfo
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- JPH087261B2 JPH087261B2 JP2305571A JP30557190A JPH087261B2 JP H087261 B2 JPH087261 B2 JP H087261B2 JP 2305571 A JP2305571 A JP 2305571A JP 30557190 A JP30557190 A JP 30557190A JP H087261 B2 JPH087261 B2 JP H087261B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、一般的には光波を利用して距離を測定する
技術に係り、より詳細には測定時間の短縮化および測定
精度の向上を計る光波距離測定方法および光波距離計に
関する。TECHNICAL FIELD The present invention generally relates to a technique for measuring a distance by using a light wave, and more specifically, to shorten the measurement time and improve the measurement accuracy. The present invention relates to a lightwave distance measuring method and a lightwave distance meter.
[従来の技術] 第21図に、従来の典型的な光波距離計の構成を概略的
に示す。この図において、100は発光素子、101は受光素
子、102は送光レンズ、103は受光レンズ、104はターゲ
ット(図示せず)に取り付けられた三角プリズムであ
る。105は光路切換シャッタで、外部測定用の開口と内
部測定用の開口を設けた円板106を駆動モータ110により
間欠的に回転して、外部測定の光路と内部測定用光路と
を切り換えるように構成されている。電気回路部111
は、変調周波数を有する電気信号を発光素子100に供給
するための回路、受光素子101からの光電変換信号を演
算処理用の周波数信号(測定信号)にさらに変換する回
路、その測定信号を基準の周波数信号(参照信号)と比
較してその位相差から外部測定値を求める回路、この外
部測定値を内部測定値で校正する回路等を含んでいる。[Prior Art] FIG. 21 schematically shows the configuration of a typical conventional optical distance meter. In this figure, 100 is a light emitting element, 101 is a light receiving element, 102 is a light transmitting lens, 103 is a light receiving lens, and 104 is a triangular prism attached to a target (not shown). Reference numeral 105 denotes an optical path switching shutter that intermittently rotates a disc 106 having an opening for external measurement and an opening for internal measurement by a drive motor 110 so as to switch between the optical path for external measurement and the optical path for internal measurement. It is configured. Electric circuit section 111
Is a circuit for supplying an electric signal having a modulation frequency to the light emitting element 100, a circuit for further converting a photoelectric conversion signal from the light receiving element 101 into a frequency signal (measurement signal) for arithmetic processing, and the measurement signal as a reference It includes a circuit for obtaining an external measurement value from the phase difference of the frequency signal (reference signal), a circuit for calibrating the external measurement value with an internal measurement value, and the like.
第22図は、光路切換シャッタ105の円板106に設けられ
た開口の配置構造を示す平面図である。また、第23図
は、第21図の状態から円板106を90゜回転させたときの
要部の状態を示す一部断面斜視図である。FIG. 22 is a plan view showing the arrangement structure of the openings provided in the disc 106 of the optical path switching shutter 105. Further, FIG. 23 is a partial cross-sectional perspective view showing a state of a main part when the disc 106 is rotated 90 ° from the state of FIG.
第22図において、一対の開口107a,107bが外部測定用
のもので、他の一対の開口108a,108bが内部測定用のも
のである。内部測定用開口108a,108bの間の円板106上に
は、第23図に明示されるように、断面台形状のプリズム
109が固着され、このプリズム109の底面端部に開口108
a,108bが対向している。In FIG. 22, a pair of openings 107a and 107b are for external measurement, and another pair of openings 108a and 108b are for internal measurement. As shown in FIG. 23, a prism with a trapezoidal cross section is provided on the disc 106 between the internal measurement openings 108a and 108b.
109 is fixed, and an opening 108 is formed at the bottom end of the prism 109.
a and 108b are facing each other.
外部測定の時は、第21図に示されるように、外部測定
用開口107a,107bがそれぞれ発光素子100,受光素子101と
向かい合い、発光素子100より出射された光波は開口107
aを通って送光レンズ102からターゲット側のプリズム10
4へ向けて大気中を伝般し、プリズム104で反射して帰っ
てきた光波は受光レンズ103、開口107bを通って受光素
子101に入射する。しかし、内部測定の時は、第23図に
示されるように、内部測定用開口107a,107bがそれぞれ
発光素子100,受光素子101と向かい合い、発光素子100か
らの光波は開口108aを通って台形プリズム109の一端に
入りこのプリズム109の内部で図示のように反射してそ
の他端より出た光波は、開口108bを通って受光素子101
に入射する。At the time of external measurement, as shown in FIG. 21, the external measurement openings 107a and 107b face the light emitting element 100 and the light receiving element 101, respectively, and the light wave emitted from the light emitting element 100 is opened by the opening 107.
a through the light-transmitting lens 102 to the target-side prism 10
The light wave propagating in the atmosphere toward 4 and reflected by the prism 104 and returning returns to the light receiving element 101 through the light receiving lens 103 and the opening 107b. However, during the internal measurement, as shown in FIG. 23, the internal measurement openings 107a and 107b face the light emitting element 100 and the light receiving element 101, respectively, and the light wave from the light emitting element 100 passes through the opening 108a to form a trapezoidal prism. A light wave that enters one end of the prism 109 and is reflected inside the prism 109 as shown in the figure and exits from the other end passes through the aperture 108b and the light receiving element 101.
Incident on.
第24図は、上記従来の光波距離計における測定シーケ
ンスの具体例を示す。先ず、光路切換シャッタ105を第2
1図のような状態にして、666msecの時間だけ15MHz周波
数の光波を外部に出射し、外部測定を行う(201)。次
に、駆動モータ110を動作させてシャッタ105を第23図の
状態に切り換える(202)。このシャッタ切換に、約0.5
secの時間がかかる。この第23図の状態の下で、666msec
の時間だけ15MHz周波数の光波を台形プリズム109の光路
に通し、内部測定を行う(204)。次に、シャッタ105を
第23図の状態にしたまま電気回路部111内部の周波数切
換回路を制御して光波の周波数を150KHzに切り換える
(204)。この周波数切換に約0.2secの時間がかかる。
しかして、第23図の状態の下で、こんどは150KHz周波数
で、内部測定を行う(205)。最後に、周波数を150KHz
にしたまま約0.5secの時間をかけてシャッタ105を第21
図の状態に切り換えてから(206)、外部測定を行う(2
07)。この後、外部測定値から内部測定値を減算して正
味の測定値を求める。FIG. 24 shows a specific example of the measurement sequence in the conventional lightwave rangefinder. First, the optical path switching shutter 105
In the state as shown in Fig. 1, a light wave with a 15 MHz frequency is emitted to the outside for a time of 666 msec, and external measurement is performed (201). Next, the drive motor 110 is operated to switch the shutter 105 to the state shown in FIG. 23 (202). About 0.5 for switching this shutter
It takes sec. Under the condition shown in Fig. 23, 666 msec
A light wave with a frequency of 15 MHz is passed through the optical path of the trapezoidal prism 109 only for the time of (1) and internal measurement is performed (204). Next, with the shutter 105 kept in the state shown in FIG. 23, the frequency switching circuit in the electric circuit section 111 is controlled to switch the frequency of the light wave to 150 KHz (204). This frequency switching takes about 0.2 sec.
Then, under the condition shown in FIG. 23, the internal measurement is now performed at the frequency of 150 KHz (205). Finally, set the frequency to 150KHz
Shutter shutter 105 to the 21st
After switching to the state shown in the figure (206), perform external measurement (2
07). After this, the internal measurement value is subtracted from the external measurement value to obtain the net measurement value.
なお、15MHz,150KHzの2種類の周波数(変調周波数)
を用いているのは、波長(尺度)の長い150KHz周波数で
大まかな測定を行い、波長(尺度)の短い15MHz周波数
で細かな測定を行うためである。また、各測定モードに
おける測定時間を666msecとしているのは、参照信号・
測定信号の周波数を15KHz(周期は66.66μsec)とした
場合に各測定モード毎に10000回のサンプリングを行う
ためである。したがって、サンプリング回数を1000回と
した場合は、測定時間を66.6msecに選ぶ。この例の場
合、全測定時間は約3.86secで、そのうちの約1.0secが
シャッタ切換に費やされている。Two types of frequencies (modulation frequency) of 15MHz and 150KHz
Is used to measure roughly at a frequency of 150 KHz with a long wavelength (scale) and to perform detailed measurement at a frequency of 15 MHz with a short wavelength (scale). In addition, the measurement time in each measurement mode is 666 msec.
This is because sampling is performed 10,000 times in each measurement mode when the frequency of the measurement signal is 15 KHz (the cycle is 66.66 μsec). Therefore, when the number of samplings is 1000, the measurement time should be 66.6msec. In this example, the total measurement time is about 3.86 seconds, of which about 1.0 seconds is spent for shutter switching.
[発明が解決しようとする課題] 上述のように、従来の光波距離計においては、一括方
式で各測定モードを実行し、光路切換シャッタ105の円
板106を間欠的に回転させて測定モードを切り換えてい
た。このため、測定モードを切り換える度毎に測定処理
が長い間中断し、全測定処理時間も長くなっていた。ま
た、切換(中断)時間が長いため、ターゲットの移動に
追従できなくなるおそれがあり、測定の精度・信頼性の
点でも問題であった。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, in the conventional optical distance meter, each measurement mode is executed in a batch method, and the disc 106 of the optical path switching shutter 105 is intermittently rotated to change the measurement mode. I was switching. Therefore, each time the measurement mode is switched, the measurement process is interrupted for a long time, and the total measurement process time is also long. Further, since the switching (interruption) time is long, there is a possibility that the movement of the target cannot be followed, which is also a problem in terms of measurement accuracy and reliability.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、短
い測定時間で高精度な測定値を得るようにした光波距離
測定方法および光波距離計を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a lightwave distance measuring method and a lightwave distance meter that can obtain highly accurate measurement values in a short measurement time.
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するため、本発明の光波距離測定方
法は、変調光を外部光路を経由して目標物に投射した後
に受光素子に戻ってきた反射光と前記変調光との位相差
から前記目標物までの距離値を求め、前記変調光を内部
校正光路を経由して前記受光素子に到達した校正光と前
記変調光との位相差から校正測定値を求め、前記外部光
路と前記校正光路とを切換えて前記距離値を前記校正測
定値で校正する光波距離測定方法において、 測定サイクル毎にn回の距離値と、1回の校正測定値
とを求め、但しnは2以上の整数であり、前記n回の距
離値を加算平均して平均距離値を求め、この平均距離値
を前記校正測定値で校正したことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the lightwave distance measuring method of the present invention uses a reflected light that returns to a light receiving element after projecting a modulated light onto an object via an external optical path. The distance value to the target is obtained from the phase difference with the modulated light, and the calibration measurement value is obtained from the phase difference between the modulated light and the modulated light that has reached the light receiving element via the internal calibration optical path of the modulated light. In the lightwave distance measuring method in which the external light path and the calibration light path are switched to calibrate the distance value with the calibration measurement value, n distance values and one calibration measurement value are calculated for each measurement cycle. However, n is an integer of 2 or more, and the average distance value is obtained by adding and averaging the distance values of the n times, and the average distance value is calibrated with the calibration measurement value.
また、上記目的を達成するために、本発明の光波距離
計は、変調光を外部光路を経由して目標物に投射する発
光素子と、この目標物に当って反射した反射光を受光す
る受光素子と、前記変調光と前記反射光との位相差から
前記目標物までの距離値を求める手段と、前記変調光を
内部校正光路を経由して前記受光素子に到達した校正光
と、前記変調光との位相差から校正測定値を求める手段
と、前記外部光路と前記校正光路とを切換えて前記距離
値を前記校正測定値で校正する手段とを備え、 測定サイクル毎に前記外部光路の開口時間を前記校正
光路のそれよりn倍に切換え、但しnは2以上の整数で
ある光学シャッタ手段と、前記外部光路の開口中にn回
の距離値を記憶するn個のメモリと、前記校正光路の開
口中に1回の校正測定値を記憶する校正メモリと、前記
n個のメモリの内容を加算して累算距離値を出力する加
算回路と、この累算距離値をnで割算して平均距離値を
求める割算回路と、この平均距離値を前記校正メモリ内
の前記校正測定値で引算する引算回路とを備えたことを
特徴とする。Further, in order to achieve the above object, the optical distance meter of the present invention includes a light emitting element that projects a modulated light onto an object through an external optical path, and a light receiving element that receives reflected light reflected by the object. An element, a means for obtaining a distance value to the target from the phase difference between the modulated light and the reflected light, calibration light that reaches the light receiving element via the internal calibration optical path for the modulated light, and the modulated light Means for obtaining a calibration measurement value from the phase difference with light, and means for switching the external optical path and the calibration optical path to calibrate the distance value with the calibration measurement value, the opening of the external optical path for each measurement cycle The time is switched to n times that of the calibration optical path, where n is an integer greater than or equal to 2, optical shutter means, n memories for storing distance values n times in the opening of the external optical path, and the calibration Stores one calibration measurement value in the aperture of the optical path A calibration memory, an addition circuit for adding the contents of the n memories and outputting a cumulative distance value, a division circuit for dividing the cumulative distance value by n to obtain an average distance value, And a subtraction circuit for subtracting the average distance value by the calibration measurement value in the calibration memory.
本発明の光波距離計における光シャッタ手段は、一定
の速度で回転する遮光体と、この遮光体に前記外部光路
の開口時間を前記校正光路のそれよりn倍になるように
形成又は設けられた距離測定用および校正用の光透過ま
たは反射手段とを備える。The optical shutter means in the optical distance meter of the present invention is formed or provided with a light shield that rotates at a constant speed, and the light shield has an opening time of the external light path that is n times that of the calibration light path. And light transmitting or reflecting means for distance measurement and calibration.
別の光シャッタ手段は、前記外部光路を選択的に形成
する第1の液晶シャッタと、前記校正光路を選択的に形
成する第2の液晶シャッタとを備える。Another optical shutter means includes a first liquid crystal shutter that selectively forms the external optical path and a second liquid crystal shutter that selectively forms the calibration optical path.
[作用] 本発明では、1つの測定サイクル内で外部測定と内部
測定が所定の時間比率(例えば10:1)で時分割的に行わ
れる。本測定に先立つ初期化測定においては、例えば10
回分の内部測定即ち校正のみが実行されて、例えば10個
の校正メモリに各々書込まれる。従って、初期化測定で
は、例えば回転シャッタを用いた場合に100回分の外部
測定値が無視される。[Operation] In the present invention, the external measurement and the internal measurement are time-divisionally performed at a predetermined time ratio (for example, 10: 1) in one measurement cycle. In the initialization measurement prior to the main measurement, for example, 10
Only a number of internal measurements or calibrations are performed and written to, for example, 10 calibration memories each. Therefore, in the initialization measurement, for example, when the rotary shutter is used, 100 external measurement values are ignored.
本測定が開始されると、各測定サイクル毎に例えば10
回分の外部測定値が順次10個の外部測定メモリに書込ま
れて加算平均され、1回分の内部測定値がいずれか1つ
の校正メモリに書込まれる。従って、10個の校正メモリ
の内1つが更新して加算平均された校正値の移動平均値
によって、加算平均された平均外部測定値が校正され
る。When the main measurement is started, for example, 10
The external measurement values for one batch are sequentially written to the 10 external measurement memories, the arithmetic mean is calculated, and the internal measurement values for one batch are written to one of the calibration memories. Therefore, one of the ten calibration memories is updated to calibrate the averaged external measurement value that is averaged by the moving average value of the calibration values that are averaged.
このように、本発明では、1測定サイクル内で例えば
n回の外部測定と1回の校正測定とがでいる時間比率を
外部及び校正測定用に設けている。但し、nは2以上の
整数である。従って、本発明の測定と同程度の精度を得
ようとしてn回の外部測定とn回の校正測定とを交互に
繰返す場合に比べて本測定時間を短縮することができ
る。一方、急激な測定変化が伴わない校正測定値につい
ては、測定サイクル毎に校正メモリの内容を一部更新し
て、外部測定値と同数の校正値を得ているので外部測定
値と同等な精度の測定値が得られ、このために、信頼性
の高い測定を保証することができる。As described above, in the present invention, the time ratio of, for example, n times of external measurement and 1 time of calibration measurement in one measurement cycle is provided for external and calibration measurement. However, n is an integer of 2 or more. Therefore, the main measurement time can be shortened as compared with the case where n times of external measurement and n times of calibration measurement are alternately repeated in order to obtain the same degree of accuracy as the measurement of the present invention. On the other hand, for a calibration measurement value that does not cause a sudden change in measurement, the contents of the calibration memory are partially updated for each measurement cycle, and the same number of calibration values as the external measurement value are obtained. A measurement value of is obtained, which makes it possible to guarantee a reliable measurement.
また、本発明の光シャッタ手段によれば、外部測定モ
ードと内部測定モードとを間欠的ではなく連続的に切り
換えることができるので、これによっても、測定サイク
ルの周期を短縮し、ひいては全測定時間を短縮すること
ができる。Further, according to the optical shutter means of the present invention, the external measurement mode and the internal measurement mode can be continuously switched rather than intermittently, which also shortens the cycle of the measurement cycle and thus the total measurement time. Can be shortened.
[実施例] 以下、第1図〜第20図を参照して本願発明の実施例を
説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 20.
第1図は、一実施例による光波距離計の要部の構成を
概略的に示す一部断面斜視図である。この図において、
10は例えば発光ダイオードからなる発光素子、11は例え
ばフォトトランジスタからなる受光素子、12は本発明に
よる連続回転式の光路切換シャッタ、19は光量可変フィ
ルタ、20は送光レンズ、21は受光レンズである。また、
22は校正用光路を形成するための表面反射ミラーであ
る。電気回路部23については第7図につき後述する。FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view schematically showing a configuration of a main part of a lightwave distance meter according to an embodiment. In this figure,
Reference numeral 10 is a light emitting element such as a light emitting diode, 11 is a light receiving element such as a phototransistor, 12 is a continuous rotation type optical path switching shutter according to the present invention, 19 is a light amount variable filter, 20 is a light transmitting lens, and 21 is a light receiving lens. is there. Also,
Reference numeral 22 is a surface reflection mirror for forming an optical path for calibration. The electric circuit section 23 will be described later with reference to FIG.
シャッタ12は、回転軸13を中心として駆動モータ(図
示せず)の駆動により等速度で連続回転するように構成
されている。このシャッタ12は円筒型であって、発光素
子10に対してガラス板14を所定の傾き(例えば45゜)に
配設し、その底面には第2図に示されるように所定の範
囲(例えば300゜)にわたって不完全環状の外部測定用
開口15を形成し、その側面には第2図および第3図に示
されるように所定の位置(例えば開口15の欠けている所
15′と反対側の位置)に矩形の内部測定用開口16を所定
の長さ(例えば30゜に相当する長さ)で形成し、例えば
開口15の開始点を指標するインデックスが取付けられ
る。これにより、シャッタ12が1回転(360゜回転)す
るのに要する時間(周期)をTとすると、1サイクルの
期間中に、外部測定用開口15から光波が送光レンズ20側
へ出射する時間はT×0.833(300゜/360゜)であり、内
部測定用開口16から光波が校正用光路の表面反射ミラー
22側へ出る時間はT×0.0833(30゜/360゜)である。The shutter 12 is configured to continuously rotate at a constant speed by driving a drive motor (not shown) about a rotation shaft 13. The shutter 12 is of a cylindrical type, and a glass plate 14 is arranged at a predetermined inclination (for example, 45 °) with respect to the light emitting element 10, and a bottom surface thereof has a predetermined range (for example, 45 °) as shown in FIG. An external measuring opening 15 having an incomplete annular shape is formed over 300 °, and the side surface thereof has a predetermined position (for example, a portion where the opening 15 is missing) as shown in FIGS. 2 and 3.
A rectangular internal measurement opening 16 is formed at a predetermined length (for example, a length corresponding to 30 °) at a position (opposite to 15 '), and an index indicating the starting point of the opening 15 is attached, for example. As a result, when the time (cycle) required for the shutter 12 to make one rotation (360 ° rotation) is T, the time for which the light wave is emitted from the external measurement opening 15 to the light transmitting lens 20 side during one cycle period. Is T × 0.833 (300 ° / 360 °), and the light wave from the internal measurement aperture 16 is the surface reflection mirror of the optical path for calibration.
The time to go to the 22 side is T × 0.0833 (30 ° / 360 °).
なお、第2図は第1図のシャッタ12を矢印Aの方向か
ら見た側面図、第3図は第2図のシャッタ12を矢印Bの
方向から見た上面図である。第2図に示されるように、
シャッタ12の外周面の所定位置に回転位置検出用の磁石
17が取り付けられている。シャッタ12の回転位相は、こ
の磁石17が磁気センサからなる回転位置検出器18を通過
する時のタイミングを基に検出されるようになってい
る。また、第2図において、LBは光波のビームを示して
いる。2 is a side view of the shutter 12 of FIG. 1 viewed from the direction of arrow A, and FIG. 3 is a top view of the shutter 12 of FIG. 2 viewed from the direction of arrow B. As shown in FIG.
A magnet for detecting the rotational position at a predetermined position on the outer peripheral surface of the shutter 12.
17 is attached. The rotation phase of the shutter 12 is detected based on the timing when the magnet 17 passes through the rotation position detector 18 including a magnetic sensor. In addition, in FIG. 2, LB represents a beam of light waves.
第1図〜第3図には外部測定時の状態が示されてい
る。外部測定時、発光素子10から出射された光波の大部
分は、シャッタ12内のガラス14を透過して開口15から送
光レンズ20側へ向かう。そして、ターゲット(図示せ
ず)で反射して戻って来た光波は受光レンズ21を介して
受光素子11に入射する。一方、ガラス14で反射した一部
の光波は、シャッタ12の内側面に当たってそこで遮光さ
れ、外部には出ない。1 to 3 show the state during external measurement. During external measurement, most of the light waves emitted from the light emitting element 10 pass through the glass 14 in the shutter 12 and travel from the opening 15 toward the light transmitting lens 20 side. Then, the light wave reflected and returned by the target (not shown) enters the light receiving element 11 via the light receiving lens 21. On the other hand, a part of the light wave reflected by the glass 14 hits the inner surface of the shutter 12 and is blocked there, and does not go outside.
第4図〜第6図には内部測定時の状態が示されてい
る。図示の状態は、第1図〜第3図の状態からシャッタ
12が180゜回転した時の状態である。内部測定時、発光
素子10からみてガラス14の向こうにはシャッタ12の底面
の非開口部15′が位置する。これにより、ガラス14を透
過した光波は、該非開口部15′に当たり、そこで遮光さ
れる。一方、ガラス14で反射した光波は、シャッタ12の
側面開口16を通って表面反射ミラー22に入射し、そこで
反射してから受光素子11に入射する。なお、第5図は第
4図のシャッタ12を矢印Aの方向から見た側面図、第6
図は第5図のシャッタ12の矢印Bの方向から見た下面図
である。4 to 6 show the state at the time of internal measurement. The state shown is from the state shown in FIGS. 1 to 3 to the shutter.
This is the state when 12 is rotated 180 °. At the time of internal measurement, the non-opening portion 15 ′ on the bottom surface of the shutter 12 is located beyond the glass 14 as viewed from the light emitting element 10. As a result, the light wave transmitted through the glass 14 hits the non-opening portion 15 'and is shielded there. On the other hand, the light wave reflected by the glass 14 enters the surface reflection mirror 22 through the side opening 16 of the shutter 12, is reflected there, and then enters the light receiving element 11. 5 is a side view of the shutter 12 of FIG. 4 seen from the direction of arrow A, and FIG.
The drawing is a bottom view of the shutter 12 seen from the direction of arrow B in FIG.
以上のように、本実施例による光路切換シャッタ12
は、回転軸13を中心として連続的に等速回転し、各回転
周期(測定サイクル)内に外部測定時間と内部測定時間
を10:1の時間比率で与える。As described above, the optical path switching shutter 12 according to this embodiment is
Rotates continuously around the rotary shaft 13 at a constant speed, and gives an external measurement time and an internal measurement time at a time ratio of 10: 1 within each rotation cycle (measurement cycle).
第7図は、本実施例による電気回路部23の回路構成例
を示すブロック図である。この電気回路部23は、変調波
発生部(24〜27、10)、変調波受信部(11、28〜32)、
演算制御部(33〜37)、ディスプレイ38および回転位置
検出器18から構成される。FIG. 7 is a block diagram showing a circuit configuration example of the electric circuit section 23 according to this embodiment. The electric circuit section 23 includes a modulated wave generating section (24 to 27, 10), a modulated wave receiving section (11, 28 to 32),
It is composed of an arithmetic control unit (33 to 37), a display 38 and a rotational position detector 18.
変調波発生部は、基準発信器24、周波数発生回路25、
周波数切換器26、駆動回路27および発光素子10からな
る。基準発信器24は、15MHzの変調周波数信号を発生
し、これを周波数発生回路25と演算制御部のゲート回路
33とに与える。周波数発生回路25は、入力した15MHz信
号を分周して150KHz、15KHz信号を生成し、15MHz信号と
150KHz信号とを周波数切換器26に与えるとともに、15KH
z信号を演算制御部のゲート回路33と変調波受信部のPLL
回路32とに与える。周波数切換器26は、制御部のシーケ
ンス制御部37からの切換制御信号にしたがい、15MHz、1
50KHz信号のいずれかを選択する。周波数切換器26より
出力された変調周波数信号は駆動回路27で増幅ののち発
光素子10に供給される。発光素子10は、この変調周波数
信号に対応した変調波光を発生する。The modulated wave generator includes a reference oscillator 24, a frequency generator circuit 25,
It is composed of a frequency switch 26, a drive circuit 27 and a light emitting element 10. The reference oscillator 24 generates a modulation frequency signal of 15 MHz, which is generated by the frequency generation circuit 25 and the gate circuit of the arithmetic control unit.
Give to 33 and. The frequency generation circuit 25 divides the input 15MHz signal to generate 150KHz and 15KHz signals, and
A 150KHz signal and 15KH
The z signal is used for the gate circuit 33 of the arithmetic control unit and the PLL of the modulated wave receiving unit.
And the circuit 32. The frequency switching device 26 operates in accordance with the switching control signal from the sequence control unit 37 of the control unit, 15 MHz, 1
Select either 50KHz signal. The modulation frequency signal output from the frequency switch 26 is amplified by the drive circuit 27 and then supplied to the light emitting element 10. The light emitting element 10 generates modulated wave light corresponding to this modulation frequency signal.
変調波受信部は、受光素子11、前置増幅器28、周波数
変換器29、増幅器30、波形整形回路31およびPLL回路32
からなる。受光素子11は、入力した変調波光を光電変換
し、電気的変調波信号を出力する。この変調波信号は、
周数変換器29で所定周波数(例えば15KHz)の信号に変
換される。そして、この15KHz信号が増幅器30で増幅の
のち波形整形回路31で矩形波に波形整形され、その15KH
zの矩形波信号が測定信号として演算制御部のゲート回
路33に供給される。なお、PLL回路32は、局部発信回路
として機能し、周波数変換回路29に対して一定周波数
(受信周波数+15KHz)の信号を供給する。The modulated wave receiving unit includes a light receiving element 11, a preamplifier 28, a frequency converter 29, an amplifier 30, a waveform shaping circuit 31, and a PLL circuit 32.
Consists of The light receiving element 11 photoelectrically converts the input modulated wave light and outputs an electrical modulated wave signal. This modulated wave signal is
The frequency converter 29 converts the signal into a signal having a predetermined frequency (for example, 15 KHz). Then, this 15 KHz signal is amplified by an amplifier 30 and then shaped by a waveform shaping circuit 31 into a rectangular wave.
The rectangular wave signal of z is supplied to the gate circuit 33 of the arithmetic control unit as a measurement signal. The PLL circuit 32 functions as a local oscillation circuit and supplies a signal of a constant frequency (reception frequency + 15 KHz) to the frequency conversion circuit 29.
演算制御部は、ゲート回路33、カウンタ34、メモリ3
5、マイクロプロセッサ36およびシーケンス制御部37か
らなる。ゲート回路33は、周波数発生回路25からの15KH
z信号を参照信号として入力するとともに、波形整形回
路31からの15KHz信号を測定信号として入力し、それら
2つの15KHz信号の位相差に相当する期間中だけ基準発
信器24からの15MHz信号を出力側へ通す。この位相差
は、サンプリング1回当たりの測定値となるもので、変
調波発生部で発生された変調波が発光素子から出射して
ターゲットで反射したのち受光素子まで戻って来るまで
の時間またはその1/N(Nは整数)の時間を表す。カウ
ンタ34は、ゲート回路33からの15MHz信号をカウント
し、所定のタイミングで累積カウント値をメモリ35へ出
力する。メモリ35は、後述するように、外部測定用のメ
モリと内部測定用のメモリを含み、外部測定の測定値
(カウント値)を外部測定用メモリに格納し、内部測定
の測定値を内部測定用メモリに格納する。そして、所定
のサイクル毎に、例えば光路切換シャッタ12が360゜回
転する度毎に、両メモリのデータ(外部測定値・内部測
定値)がマイクロプロセッサ36に取り込まれるようにな
っている。マイクロプロセッサ36は、内部測定値で外部
測定値を補正(校正)して、正味の距離測定値を割り出
し、その割り出した測定値をディスプレイ38に表示す
る。回転位置検出器18は、シャッタ12の回転位相を表す
タイミング信号をマイクロプロセッサ36に与える。The arithmetic control unit includes a gate circuit 33, a counter 34, a memory 3
5, consisting of a microprocessor 36 and a sequence controller 37. The gate circuit 33 is 15KH from the frequency generation circuit 25.
In addition to inputting the z signal as the reference signal, the 15KHz signal from the waveform shaping circuit 31 is also input as the measurement signal, and the 15MHz signal from the reference oscillator 24 is output only during the period corresponding to the phase difference between the two 15KHz signals. Pass through. This phase difference is a measured value per sampling, and it is the time until the modulated wave generated by the modulated wave generation unit is emitted from the light emitting element, reflected by the target, and then returned to the light receiving element, or The time is 1 / N (N is an integer). The counter 34 counts the 15 MHz signal from the gate circuit 33 and outputs the cumulative count value to the memory 35 at a predetermined timing. As will be described later, the memory 35 includes a memory for external measurement and a memory for internal measurement, stores the measured value (count value) of external measurement in the memory for external measurement, and the measured value of internal measurement for internal measurement. Store in memory. Then, every predetermined cycle, for example, every time the optical path switching shutter 12 is rotated by 360 °, the data (externally measured value / internally measured value) in both memories is taken into the microprocessor 36. The microprocessor 36 corrects (calibrates) the external measurement value with the internal measurement value to determine the net distance measurement value, and displays the calculated measurement value on the display 38. The rotational position detector 18 provides a timing signal representing the rotational phase of the shutter 12 to the microprocessor 36.
次に、第8図〜第11図につき本実施例の動作を説明す
る。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS.
第8図は、電源が投入されてから本測定が開始される
までの動作を説明するためのタイミング図である。先
ず、電源電圧がONになると(第8図(a))、マイクロ
プロセッサ36のプログラムによってシステム内のセルフ
チェックが行われる(第8図(b))。次に、外部測定
が禁止化された期間内に(第8図(c))、内部測定だ
けが実行されて内部測定値がメモリ35内の内部測定用メ
モリに書き込まれる(第8図(d))。この内部測定値
取込期間tは、本測定における1測定サイクル内に外部
測定値が得られる個数と同数の内部測定値が得られる期
間に選ばれる。次に、一定の待機時間を経過した後(第
8図(e))、本測定開始のコマンドが与えられると
(第8図(f))、それに応動して本測定が開始され、
各測定サイクル内で外部測定と内部測定が所定の時間比
率(10:1)で時分割的に実行される。FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation from when the power is turned on to when the main measurement is started. First, when the power supply voltage is turned on (FIG. 8 (a)), a self-check in the system is performed by the program of the microprocessor 36 (FIG. 8 (b)). Next, within the period in which the external measurement is prohibited (Fig. 8 (c)), only the internal measurement is executed and the internal measurement value is written in the internal measurement memory in the memory 35 (Fig. 8 (d). )). The internal measurement value acquisition period t is selected during a period in which the same number of internal measurement values as the number of external measurement values obtained in one measurement cycle in the main measurement are obtained. Next, after a lapse of a certain waiting time (Fig. 8 (e)), when a command to start the main measurement is given (Fig. 8 (f)), the main measurement is started in response to the command.
In each measurement cycle, external measurement and internal measurement are performed in a time division manner at a predetermined time ratio (10: 1).
第9図は、本実施例における外部測定時間の内部測定
時間のタイミングを示す図である。シャッタ12の回転速
度を10回転/秒にした場合、シャッタ12が1回転(360
゜回転)するに要する時間は100msecで、そのうち8.33m
secが内部測定に充てられ、83.3msecが外部測定に充て
られる。本実施例においては、参照信号・測定信号の周
波数を15KHzとしているので、サンプリング周波数は15K
Hz、サンプリング周期は66.7μsecである。しかして、
内部測定時間(8.33msec)内に6.67msecの時間を使って
100回のサンプリングが行われ、外部測定時間(83.3mse
c8)内に66.7msecの時間を使って1000回のサンプリング
が行われるようになっている。FIG. 9 is a diagram showing the timing of the internal measurement time of the external measurement time in this embodiment. When the rotation speed of the shutter 12 is 10 rotations / second, the shutter 12 rotates once (360
It takes 100msec to rotate (° rotation), of which 8.33m
Sec is used for internal measurement and 83.3msec is used for external measurement. In this embodiment, the frequency of the reference signal / measurement signal is 15 KHz, so the sampling frequency is 15 KHz.
Hz, the sampling period is 66.7 μsec. Then
Using the time of 6.67msec within the internal measurement time (8.33msec)
100 times sampling was performed and the external measurement time (83.3mse
Within c8), sampling is performed 1000 times using a time of 66.7 msec.
第10図は、一実施例によるメモリ35の構成例を示す。
このメモリ35は、外部測定用メモリ35Aと内部測定用メ
モリ35Bとを備える。外部測定用メモリ35Aは、サンプリ
ング1000回分の累積カウント値(外部測定値データ)を
格納するように構成されている。内部測定用メモリ35B
は、10個のメモリ・ブロックm1〜m10を有し、各メモリ
・ブロックmiにサンプリング100回分の累積カウント値
(内部測定値データ)Cjを格納するように構成されてい
る。FIG. 10 shows a configuration example of the memory 35 according to one embodiment.
The memory 35 includes an external measurement memory 35A and an internal measurement memory 35B. The external measurement memory 35A is configured to store a cumulative count value (external measurement value data) for 1000 samplings. Internal measurement memory 35B
Has 10 memory blocks m1 to m10, and is configured to store a cumulative count value (internal measurement value data) Cj for 100 samplings in each memory block mi.
しかして、電源投入後の内部測定値取込み動作(第8
図(d))において、シャッタ12が1回転する度毎にサ
ンプリング100回分の内部測定値データC1,C2…が得ら
れ、シャッタ12の10回転分(サンプリング1000回分)の
内部測定値データC1〜C10が内部測定用メモリ35Bのブロ
ックm1〜m10にそれぞれ格納される。Then, the internal measurement value acquisition operation after power-on (8th
(D)), internal measurement value data C1, C2 for 100 samplings are obtained each time the shutter 12 makes one rotation, and internal measurement value data C1 for 10 rotations of the shutter 12 (1000 samplings) C10 is stored in each of the blocks m1 to m10 of the internal measurement memory 35B.
本測定が開始されると(第8図(g))、各測定サイ
クル毎に、つまりシャッタ12が1回転する度毎に、カウ
ンタ34より、サンプリング100回分の内部測定値データC
11(C12、…)とサンプリング1000回分の外部測定値デ
ータが得られる。このサンプリング1000回分の外部測定
値データは外部測定用メモリ35Aに書き込まれ、これに
よってメモリ35A内のデータが全部更新される。一方、
サンプリング100回分の各内部測定値データC11(C12、
…)は内部測定用メモリ35Bに書き込まれ、これによっ
てメモリ35B内のデータが一部更新される。When the main measurement is started (FIG. 8 (g)), the internal measurement value data C for 100 samplings is collected from the counter 34 at each measurement cycle, that is, every time the shutter 12 makes one rotation.
11 (C12, ...) and external measurement value data for 1000 samplings are obtained. The external measurement value data for 1000 times of sampling is written in the external measurement memory 35A, whereby all the data in the memory 35A is updated. on the other hand,
Internal measurement value data C11 (C12, C12,
...) is written in the internal measurement memory 35B, and this partially updates the data in the memory 35B.
第11図は、各測定サイクル毎に内部測定用メモリ35B
内の内部測定値データが一部更新される様子を示す。図
示のように、新たなサンプリング100回分の内部測定値
データC11(C12、…)が書き込まれると同時に、それま
で格納されていたデータの中で最も古いデータC1(C2,
…)が押し出されるようにして消去される。これによ
り、メモリ35Aに格納中のデータからは、サンプリング1
000回分の内部測定値データの移動平均値が得られる。Figure 11 shows the internal measurement memory 35B for each measurement cycle.
A part of the internal measurement value data is updated. As shown, internal measurement value data C11 (C12, ...) for 100 new samplings is written, and at the same time, the oldest data C1 (C2, C2, ...
...) is pushed out and erased. This enables sampling 1 from the data stored in the memory 35A.
A moving average value of 000 internal measurement data is obtained.
マイクロプロセッサ36は、各測定サイクル毎に、上述
のようにして更新された外部測定用メモリ35A内のデー
タおよび内部測定用メモリ35B内のデータを取り込み、
それらのデータを基に内部測定値の移動平均値で外部測
定値の平均値を校正して正味の距離測定値を演算し、そ
の演算した距離測定値をディスプレイ38に表示する。The microprocessor 36 captures the data in the external measurement memory 35A and the data in the internal measurement memory 35B updated as described above for each measurement cycle,
Based on these data, the average value of the external measurement values is calibrated by the moving average value of the internal measurement values to calculate the net distance measurement value, and the calculated distance measurement value is displayed on the display 38.
第12図は、2周波測定用のメモリ35の別の構成例を示
す。この構成例においては、2つの内部測定用メモリ35
B,35Cが備えられ、一方のメモリ35Bは変調周波数が15MH
zのときの内部測定に用いられ、他方のメモリ35Cは変調
周波数が150KHzのときの内部測定に用いられる。このメ
モリ35を2周波測定に用いた場合、電源投入直後の内部
測定値取込み動作において、先ず15MHz周波数でシャッ
タ10回転(サンプリング1000回分)の内部測定値データ
を第1の内部測定用メモリ35Bに書き込み、次に150KHz
周波数でシャッタ10回転(サンプリング1000回分)の内
部測定値データを第2の内部測定用メモリ35Cに書き込
む。そして、本測定が開始されると、始めのシャッタ1
回転では変調周波数を15MHzにして第1の内部測定用メ
モリ35Bより内部測定値の移動平均値を得るとともに外
部測定値用メモリ35Aより外部測定値の平均値を得て、
次のシャッタ1回転で変調周波数を150KHzにして第2の
内部測定用メモリ35Cより内部測定値の移動平均値を得
るとともに外部測定値用メモリ35Aより外部測定値の平
均値を得る。複数の測定サイクルを実行するときは、上
記の動作を繰り返す。このように2周波測定の場合は、
シャッタ2回転で1回の測定サイクルが行れる。もっと
も、測定サイクルを多数回繰り返す場合、必要に応じ
て、一方の周波測定(例えば150KHz周波数の測定)を間
引くことも可能である。FIG. 12 shows another configuration example of the memory 35 for dual frequency measurement. In this configuration example, two internal measurement memories 35
B and 35C are provided, while one memory 35B has a modulation frequency of 15MH
It is used for internal measurement when z, and the other memory 35C is used for internal measurement when the modulation frequency is 150 KHz. When this memory 35 is used for two-frequency measurement, in the internal measurement value acquisition operation immediately after the power is turned on, the internal measurement value data of the shutter 10 rotations (1000 sampling times) at the frequency of 15 MHz is first stored in the first internal measurement memory 35B. Write, then 150KHz
The internal measurement value data of the shutter 10 rotations (1000 samplings) at the frequency is written in the second internal measurement memory 35C. Then, when the main measurement is started, the first shutter 1
In rotation, the modulation frequency is set to 15 MHz to obtain the moving average value of the internal measurement values from the first internal measurement memory 35B and the average value of the external measurement values from the external measurement value memory 35A.
The modulation frequency is set to 150 KHz by the next one rotation of the shutter to obtain the moving average value of the internal measurement values from the second internal measurement memory 35C and the average value of the external measurement values from the external measurement value memory 35A. When performing a plurality of measurement cycles, the above operation is repeated. Thus, in the case of dual frequency measurement,
One measurement cycle can be performed by rotating the shutter twice. However, when the measurement cycle is repeated many times, one frequency measurement (for example, measurement of 150 KHz frequency) can be thinned out if necessary.
第13図は、本発明による光路切換シャッタの変形例を
示す斜視図である。また、第14図はシャッタ40の構造を
示す下面図であり、第15図は円ミラーの形状を示す上面
図(第15図(a))および側面図(第15図(b))であ
る。FIG. 13 is a perspective view showing a modified example of the optical path switching shutter according to the present invention. Further, FIG. 14 is a bottom view showing the structure of the shutter 40, and FIG. 15 is a top view (FIG. 15 (a)) and a side view (FIG. 15 (b)) showing the shape of the circular mirror. .
第13図において、このシャッタ40は、円板型に形成さ
れ、駆動モータ41により軸42を中心として連続的に等速
回転するように構成されている。このシャッタ40には、
第1図に示す実施例のシャッタ12と同様に所定範囲(例
えば300゜)の不完全環状開口4が外部測定用の開口と
して設けられている。そして、発光素子10と対向する面
(下面)において、開口43の欠けている部分に表面反射
ミラー44が取り付けられている。このミラー44は、第15
図に示すような円ミラー45の一部(例えば点線46で示す
部分)を切り取ったものに相当し、表面が曲面に形成さ
れている。この曲面により、発光素子10からの光軸に対
してミラー44の受光面の角度が移動しても、常に一定の
反射角度で発光素子10からの光波が校正用光路の表面反
射ミラー22側へ反射されるようになっている。In FIG. 13, the shutter 40 is formed in a disc shape, and is configured to be continuously rotated at a constant speed about a shaft 42 by a drive motor 41. This shutter 40 has
Similar to the shutter 12 of the embodiment shown in FIG. 1, an incomplete annular opening 4 in a predetermined range (for example, 300 °) is provided as an opening for external measurement. Then, on the surface (lower surface) facing the light emitting element 10, the surface reflection mirror 44 is attached to the part where the opening 43 is missing. This mirror 44 is the 15th
The surface is formed into a curved surface, which corresponds to a part (for example, a portion indicated by a dotted line 46) of the circular mirror 45 cut out as shown in the figure. Due to this curved surface, even if the angle of the light receiving surface of the mirror 44 is moved with respect to the optical axis from the light emitting element 10, the light wave from the light emitting element 10 is always at a constant reflection angle to the surface reflection mirror 22 side of the calibration optical path. It is supposed to be reflected.
なお、第19図に示されるように、校正用光路において
表面反射ミラー22の手前に円筒面レンズ47および球面レ
ンズ48を配置することで、第13図の曲面反射ミラー44に
代えて通常の45゜直角プリズムを用いることも可能であ
る。Incidentally, as shown in FIG. 19, by disposing the cylindrical lens 47 and the spherical lens 48 in front of the surface reflection mirror 22 in the calibration optical path, a normal 45 instead of the curved reflection mirror 44 of FIG. It is also possible to use a right angle prism.
第16図は、光路切換シャッタの別の変形例を示す斜視
図である。また、第17図は、第16図の光路切換シャッタ
54の構造を示す平面図であり、第18図は、第16図の光路
マスク56の構造を示す平面図である。FIG. 16 is a perspective view showing another modification of the optical path switching shutter. Further, FIG. 17 shows the optical path switching shutter of FIG.
FIG. 18 is a plan view showing the structure of 54, and FIG. 18 is a plan view showing the structure of the optical path mask 56 of FIG.
第16図において、50は発光素子、51は受光素子、52は
送光レンズ、53は受光レンズ、54は光路切換シャッタ、
55は駆動モータ、56は光路マスク、57はプリズム・ビー
ムスプリッタ、58は光量調整フィルタ、59はミラー、6
0,61は送光・受光レンズである。シャッタ54は、駆動モ
ータ55により連続的に等速回転するように構成されてい
る。そして、このシャッタ54には、第17図に示されるよ
うに、所定範囲(例えば300゜)にわたって外部測定用
の不完全環状開口62が形成されるとともに、開口62の欠
けている部分に近接した縁部に所定の範囲(例えば30
゜)にわたって内部測定用の切欠63が形成されている。
光路マスク56は、固定配置されている。この光路マスク
56には、第18図に示されるように、シャッタ54の開口62
と対応する所定の位置に外部測定用の開口64が形成され
るとともに、シャッタ54の切欠63と対応する所定の位置
に内部測定用の開口65が形成されている。In FIG. 16, 50 is a light emitting element, 51 is a light receiving element, 52 is a light transmitting lens, 53 is a light receiving lens, 54 is an optical path switching shutter,
55 is a drive motor, 56 is an optical path mask, 57 is a prism beam splitter, 58 is a light quantity adjusting filter, 59 is a mirror, 6
Reference numerals 0 and 61 denote light transmitting and receiving lenses. The shutter 54 is configured to continuously rotate at a constant speed by the drive motor 55. Then, as shown in FIG. 17, the shutter 54 is formed with an incomplete annular opening 62 for external measurement over a predetermined range (for example, 300 °), and is close to the lacking portion of the opening 62. A certain area on the edge (for example, 30
A notch 63 for internal measurement is formed over the angle.
The optical path mask 56 is fixedly arranged. This optical path mask
At 56, as shown in FIG.
An opening 64 for external measurement is formed at a predetermined position corresponding to, and an opening 65 for internal measurement is formed at a predetermined position corresponding to the notch 63 of the shutter 54.
しかして、光路マスク58の外部測定用開口64にシャッ
タ54の外部測定用開口62が対向している時(外部測定
時)、発光素子50からの光波はシャッタ54、光路マスク
56、ビームスプリッタ57を介してターゲット側へ送出さ
れ、ターゲットから戻って来た光波はビームスプリッタ
57で受光レンズ53側へ反射され受光素子51へ入射する。
この時、シャッタ54の内部測定用切欠63と光路マスク56
の内部測定用開口65は対向していないため、切欠63を通
った光波は光路マスク56の非開口部分で遮光される。Thus, when the external measurement opening 62 of the shutter 54 faces the external measurement opening 64 of the optical path mask 58 (during external measurement), the light wave from the light emitting element 50 is emitted from the shutter 54 and the optical path mask.
56, the light wave sent out to the target side via the beam splitter 57 and returned from the target is the beam splitter
The light is reflected by the light receiving lens 53 side at 57 and enters the light receiving element 51.
At this time, the notch 63 for internal measurement of the shutter 54 and the optical path mask 56
Since the internal measurement openings 65 of the optical path do not face each other, the light wave passing through the notch 63 is blocked by the non-opening portion of the optical path mask 56.
しかし、シャッタ54の内部測定用切欠63が光路マスク
56の内部測定用開口65と対向する時(内部測定時)、今
度は、シャッタ54の外部測定用開口62が光路マスク56の
外部測定用開口64に対向しなくなる。この時、ビームス
プリッタ57へ光波が行かなくなり、代わりにシャッタ54
の内部測定用切欠63と光路マスク56の内部測定用開口65
を通って光波が直接受光レンズ53へ進み受光素子51へ入
射する。However, the internal measurement notch 63 of the shutter 54 is
When facing the internal measurement opening 65 of 56 (during internal measurement), the external measurement opening 62 of the shutter 54 does not face the external measurement opening 64 of the optical path mask 56 this time. At this time, no light wave goes to the beam splitter 57, and instead the shutter 54
Internal measurement notch 63 and optical path mask 56 internal measurement opening 65
A light wave directly passes through the light receiving lens 53 and enters the light receiving element 51.
したがって、シャッタ54の外部測定用開口62および内
部測定用切欠63の範囲をそれぞれ300゜、30゜にした場
合、シャッタ54が1回転する周期(測定サイクル)内に
10:1の時間比率で外部測定時間および内部測定時間が得
られる。Therefore, when the ranges of the external measurement opening 62 and the internal measurement notch 63 of the shutter 54 are set to 300 ° and 30 °, respectively, the shutter 54 is rotated within one cycle (measurement cycle).
External measurement time and internal measurement time are obtained at a 10: 1 time ratio.
第20図は、光路切換シャッタの他の変形例を示す斜視
図である。第20図において、70は発光素子、71は受光素
子、72は送光レンズ、73は受光レンズ、74は白板ガラ
ス、75は表面反射ミラー、76、77は液晶シャッタ、78は
電気回路部である。この構成例の特徴は、液晶シャッタ
76,77を用いて光路切換シャッタを構成した点にある。FIG. 20 is a perspective view showing another modification of the optical path switching shutter. In FIG. 20, 70 is a light emitting element, 71 is a light receiving element, 72 is a light transmitting lens, 73 is a light receiving lens, 74 is white plate glass, 75 is a surface reflection mirror, 76 and 77 are liquid crystal shutters, and 78 is an electric circuit section. is there. The feature of this configuration example is the liquid crystal shutter.
The point is that an optical path switching shutter is configured using 76 and 77.
外部測定を行う時は、出射用光路の液晶シャッタ76を
ON、校正用光路の液晶シャッタ77をOFFにする。そうす
ると、白板ガラス74を透過した光波は、液晶シャッタ76
を通って送光レンズ72側へ出る。しかし、白板ガラス74
で反射した光波は、液晶シャッタ77で遮光され、表面反
射ミラー75へ届かない。When performing external measurement, use the liquid crystal shutter 76 in the exit optical path.
ON, the liquid crystal shutter 77 in the calibration optical path is turned OFF. Then, the light wave transmitted through the white plate glass 74 is reflected by the liquid crystal shutter 76.
Exits to the light transmitting lens 72 side. However, white sheet glass 74
The light wave reflected by is blocked by the liquid crystal shutter 77 and does not reach the surface reflection mirror 75.
内部測定を行う時は、校正用光路の液晶シャッタ77を
ON、出射用光路の液晶シャッタ76をOFFにする。そうす
ると、白板ガラス74を透過した光波は、液晶シャッタ77
で遮光され、外部へ出射しない。一方、白板ガラス74で
反射した光波は、液晶シャッタ77を通って表面反射ミラ
ー75へ入射し、そこで反射して受光素子71へ入射する。When performing internal measurement, use the liquid crystal shutter 77 in the calibration optical path.
ON, the liquid crystal shutter 76 in the emission optical path is turned OFF. Then, the light wave that has passed through the white plate glass 74 is transmitted to the liquid crystal shutter 77.
The light is blocked by and does not go out. On the other hand, the light wave reflected by the white plate glass 74 enters the surface reflection mirror 75 through the liquid crystal shutter 77, is reflected there and enters the light receiving element 71.
このような液晶シャッタ方式によれば、両シャッタ7
6,77のON・OFF時間を制御することで、外部測定時間、
内部測定時間およびそれらの時間比率を任意に選ぶこと
ができる。According to such a liquid crystal shutter system, both shutters 7
By controlling ON / OFF time of 6,77, external measurement time,
The internal measurement times and their time ratio can be arbitrarily selected.
なお、上述した実施例では、光路切換シャッタにおい
て外部測定用開口の範囲を300゜、内部測定用開口また
は切欠の範囲を30゜にして外部測定時間と内部測定時間
の時間比率を10:1にした場合について説明したが、これ
らの値は全くの一例にすぎず、任意の時間比率が得られ
るようにシャッタを構成することができる。In the embodiment described above, the range of the external measurement opening in the optical path switching shutter is 300 °, the range of the internal measurement opening or notch is 30 °, and the time ratio of the external measurement time to the internal measurement time is 10: 1. Although the case has been described, these values are merely examples, and the shutter can be configured to obtain an arbitrary time ratio.
[発明の効果] 以上述べたように、本願の発明における光波距離測定
方法または光波距離計によれば、1つの測定サイクルで
例えば10回分の外部測定値の平均値を1回分の内部測定
値で更新された移動平均校正値で校正したので、短い測
定時間で精度の高い測定値を得ることができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the lightwave distance measuring method or the lightwave distance meter in the invention of the present application, for example, the average value of the external measurement values of 10 times is converted into the internal measurement value of 1 time in one measurement cycle. Since the calibration is performed with the updated moving average calibration value, a highly accurate measurement value can be obtained in a short measurement time.
また、本発明の光シャッタ手段によれば、外部測定モ
ードと内部測定モードとを間欠的ではなく連続的に切り
換えることができるので、測定サイクルの周期を短縮
し、ひいては全測定時間を短縮化することができる。Further, according to the optical shutter means of the present invention, the external measurement mode and the internal measurement mode can be continuously switched rather than intermittently, so that the cycle of the measurement cycle is shortened, and consequently the total measurement time is shortened. be able to.
したがって、目標物の移動に追従することが可能であ
り、信頼性の高い測定を行うことができる。Therefore, it is possible to follow the movement of the target object, and highly reliable measurement can be performed.
第1図〜第20図は本願の発明における光波距離計の実施
例を説明するための図であって、第1図は光波距離計の
要部の構成を示す斜視図、第2図は第1図に示す光路切
換シャッタを第1図の矢印Aの方向から見た平面図、第
3図は第2図に示す光路切換シャッタを第2図の矢印B
の方向から見た側面図、第4図は第1の状態からシャッ
タが所定角度回転した場合の状態を示す斜視図、第5図
は第4図に示す光路切換シャッタを第4図の矢印Aの方
向から見た平面図、第6図は第5図に示す光路切換シャ
ッタを第5図の矢印Bの方向から見た側面図、第7図は
第1図に示す電気回路部の回路構成例を示すブロック
図、第8図は第1図に示す光波距離計の動作を説明する
ためのタイミング図、第9図は実施例の光波切換シャッ
タによって与えられる外部測定時間と内部測定時間の関
係を示すタイミング図、第10図は第1図に示すメモリの
構成例を示すブロック図、第11図は第10図に示す内部測
定用メモリに格納される内部測定値データの変化を示す
図、第12図は内部測定用メモリの変形例を示すブロック
図、第13図は光路切換シャッタの変形例を示す斜視図、
第14図は第13図に示すシャッタの構造を示す平面図、第
15図は第13図に示す表面反射ミラーを説明するための円
ミラーの形状を示す図、第16図は光路切換シャッタの別
の変形例を示す斜視図、第17図は第16図に示すシャッタ
の構造を示す平面図、第18図は第16図に示す光路マスク
の構造を示す平面図、第19図は第13図に示す構成例につ
いての変形例を示す斜視図、第20図は光路切換シャッタ
の他の変形例を示す斜視図である。 第21図〜第24図は従来の光波距離計を説明するための図
であって、第21図は光波距離計の要部の構成を示す斜視
図、第22図は第21図に示す光路切換シャッタの構造を示
す平面図、第23図は第21図の状態からシャッタが所定角
度回転したときの状態を示す側面図、第24図は第21図の
光波距離計の測定動作を説明するためのフローチャトで
ある。 なお、図面に用いた符号において、 10,50,100……発光素子 11、51,101……受光素子 12,40、54……光路切換シャッタ 35……メモリ、 35B,35C……内部構成用メモリ 76,77……液晶シャッタ である。1 to 20 are views for explaining an embodiment of a lightwave distance meter in the invention of the present application, FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a main part of the lightwave distance meter, and FIG. A plan view of the optical path switching shutter shown in FIG. 1 as seen from the direction of arrow A in FIG. 1, and FIG. 3 shows the optical path switching shutter shown in FIG. 2 as indicated by arrow B in FIG.
4 is a side view as seen from the direction of FIG. 4, FIG. 4 is a perspective view showing a state where the shutter has rotated a predetermined angle from the first state, and FIG. 5 shows the optical path switching shutter shown in FIG. 6 is a plan view seen from the direction of FIG. 6, FIG. 6 is a side view of the optical path switching shutter shown in FIG. 5 seen from the direction of arrow B in FIG. 5, and FIG. 7 is a circuit configuration of the electric circuit section shown in FIG. FIG. 8 is a block diagram showing an example, FIG. 8 is a timing diagram for explaining the operation of the lightwave rangefinder shown in FIG. 1, and FIG. 9 is a relation between the external measurement time and the internal measurement time given by the lightwave switching shutter of the embodiment. 10 is a block diagram showing a configuration example of the memory shown in FIG. 1, FIG. 11 is a diagram showing changes in internal measurement value data stored in the internal measurement memory shown in FIG. 10, FIG. 12 is a block diagram showing a modification of the internal measurement memory, and FIG. 13 is an optical path switching system. A perspective view showing a modified example of the cutter,
FIG. 14 is a plan view showing the structure of the shutter shown in FIG.
FIG. 15 is a view showing the shape of a circular mirror for explaining the surface reflection mirror shown in FIG. 13, FIG. 16 is a perspective view showing another modification of the optical path switching shutter, and FIG. 17 is shown in FIG. 18 is a plan view showing the structure of the shutter, FIG. 18 is a plan view showing the structure of the optical path mask shown in FIG. 16, FIG. 19 is a perspective view showing a modification of the configuration example shown in FIG. 13, and FIG. It is a perspective view which shows the other modification of an optical path switching shutter. 21 to 24 are views for explaining a conventional optical distance meter, FIG. 21 is a perspective view showing a configuration of a main part of the optical distance meter, and FIG. 22 is an optical path shown in FIG. FIG. 23 is a plan view showing the structure of the switching shutter, FIG. 23 is a side view showing a state in which the shutter is rotated by a predetermined angle from the state shown in FIG. 21, and FIG. 24 is a diagram for explaining the measuring operation of the optical rangefinder shown in FIG. It is a flow chart for. In the reference numerals used in the drawings, 10,50,100 ... light emitting element 11, 51,101 ... light receiving element 12,40, 54 ... optical path switching shutter 35 ... memory, 35B, 35C ... internal configuration memory 76, 77 ...... It is a liquid crystal shutter.
Claims (4)
した後に受光素子に戻ってきた反射光と、前記変調光と
の位相差から前記目標物までの距離値を求め、 前記変調光を内部校正光路を経由して前記受光素子に到
達した校正光と、前記変調光との位相差から校正測定値
を求め、 前記外部光路と前記校正光路とを切換えて前記距離値を
前記校正測定値で校正する光波距離測定方法において、 測定サイクル毎にn回の距離値と、1回の校正測定値と
を求め、但しnは2以上の整数であり、 前記n回の距離値を加算平均して平均距離値を求め、 この平均距離値を前記校正測定値で校正したことを特徴
とする光波距離測定方法。1. A distance value to the target object is obtained from a phase difference between the reflected light returning to a light receiving element after projecting the modulated light onto the target object through an external optical path and the modulated light, A calibration measurement value is obtained from the phase difference between the calibration light that has reached the light receiving element via the internal calibration optical path and the modulated light, and the distance value is calibrated by switching the external optical path and the calibration optical path. In a lightwave distance measuring method in which measurement values are calibrated, n distance values and one calibration measurement value are obtained for each measurement cycle, where n is an integer of 2 or more, and the n distance values are added. A lightwave distance measuring method characterized in that an average distance value is obtained by averaging, and the average distance value is calibrated with the calibration measurement value.
する発光素子と、 この目標物に当って反射した反射光を受光する受光素子
と、 前記変調光と前記反射光との位相差から前記目標物まで
の距離値を求める手段と、 前記変調光を内部校正光路を経由して前記受光素子に到
達した校正光と、前記変調光との位相差から校正測定値
を求める手段と、 前記外部光路と前記校正光路とを切換えて前記距離値を
前記校正測定値で校正する手段とを備えた光波距離計に
おいて、 測定サイクル毎に前記外部光路の開口時間を前記校正光
路のそれよりn倍に切換え、但しnは2以上の整数であ
る光学シャッタ手段と、 前記外部光路の開口中にn回の測定値を記憶するn個の
メモリと、 前記校正光路の開口中に1回の校正測定値を記憶する校
正メモリと、 前記n個のメモリの内容を加算して累算距離値を出力す
る加算回路と、 この累算距離値をnで割算して平均距離値を求める割算
回路と、 この平均距離値を前記校正メモリ内の前記校正測定値で
引算する引算回路とを備えたことを特徴とする光波距離
計。2. A light-emitting element for projecting modulated light onto an object via an external optical path, a light-receiving element for receiving reflected light reflected by the object, and a position between the modulated light and the reflected light. Means for obtaining a distance value from the phase difference to the target object, calibration light that reaches the light receiving element via the internal calibration optical path for the modulated light, and means for obtaining a calibration measurement value from the phase difference between the modulated light and In the lightwave rangefinder having means for calibrating the distance value with the calibration measurement value by switching the external optical path and the calibration optical path, the opening time of the external optical path is set to be smaller than that of the calibration optical path for each measurement cycle. Switching to n times, where n is an integer greater than or equal to 2, optical shutter means, n memories for storing measured values n times in the opening of the external optical path, and 1 time in the opening of the calibration optical path. A calibration memory that stores calibration measurement values, An adder circuit for adding the contents of the n memories and outputting a cumulative distance value; a divider circuit for dividing the cumulative distance value by n to obtain an average distance value; And a subtraction circuit for subtracting the calibration measurement value in the calibration memory.
する遮光体と、この遮光体に前記外部光路の開口時間を
前記校正光路のそれよりn倍になるように形成又は設け
られた距離測定用および校正用の光透過または反射手段
とを備えた請求項2に記載の光波距離計。3. The light shutter means is a light shield that rotates at a constant speed, and a distance formed or provided in the light shield so that the opening time of the external light path is n times that of the calibration light path. The optical distance meter according to claim 2, further comprising a light transmitting or reflecting means for measurement and calibration.
択的に形成する第1の液晶シャッタと、前記校正光路を
選択的に形成する第2の液晶シャッタとを備えた請求項
2記載の光波距離計。4. The optical shutter means comprises a first liquid crystal shutter that selectively forms the external optical path and a second liquid crystal shutter that selectively forms the calibration optical path. Lightwave rangefinder.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2305571A JPH087261B2 (en) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | Lightwave distance measuring method and lightwave distance meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2305571A JPH087261B2 (en) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | Lightwave distance measuring method and lightwave distance meter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04177195A JPH04177195A (en) | 1992-06-24 |
JPH087261B2 true JPH087261B2 (en) | 1996-01-29 |
Family
ID=17946752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2305571A Expired - Lifetime JPH087261B2 (en) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | Lightwave distance measuring method and lightwave distance meter |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH087261B2 (en) |
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JP4707365B2 (en) * | 2004-10-25 | 2011-06-22 | 株式会社 ソキア・トプコン | Light wave distance meter |
JP4819403B2 (en) * | 2005-06-06 | 2011-11-24 | 株式会社トプコン | Distance measuring device |
FR3073940B1 (en) | 2017-11-20 | 2019-11-08 | Office National D'etudes Et De Recherches Aerospatiales | OPTICAL AUTOCALIBRANT DEVICE FOR NON-CONTACT MEASUREMENT OF THE LEVEL OF A LIQUID |
JP7084177B2 (en) | 2018-03-28 | 2022-06-14 | 株式会社トプコン | Laser rangefinder |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS58174874A (en) * | 1982-04-08 | 1983-10-13 | Tokyo Optical Co Ltd | Light wave distance measuring method and apparatus |
-
1990
- 1990-11-09 JP JP2305571A patent/JPH087261B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH04177195A (en) | 1992-06-24 |
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