JPH0886872A - 位相比較処理回路および光波距離計 - Google Patents
位相比較処理回路および光波距離計Info
- Publication number
- JPH0886872A JPH0886872A JP6223115A JP22311594A JPH0886872A JP H0886872 A JPH0886872 A JP H0886872A JP 6223115 A JP6223115 A JP 6223115A JP 22311594 A JP22311594 A JP 22311594A JP H0886872 A JPH0886872 A JP H0886872A
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- Japan
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- signal
- reference signal
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- phase comparison
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 処理信号が基準信号からの漏れ信号の影響を
受けることなく、精度よく位相比較を行うことができる
位相比較処理回路を提供することである。 【構成】 第１の発振器１から発生された周波数２ｆ1
の基準信号Ａ１は、分周器２により分周され、レーザ素
子４を駆動する駆動回路３に与えられる。受光素子８
は、測定対象物６からの光信号を電気信号に変換し、周
波数ｆ1 の測定信号Ｂを第１のヘテロダイン回路１２に
与える。第１のヘテロダイン回路１２は、測定信号Ｂを
局部発信信号Ｄ２と混合することにより低い周波数の測
定信号Ｅを位相比較器１９に与える。第２のヘテロダイ
ン回路１７は、基準信号Ａ１を局部発信信号Ｄ１と混合
することにより低い周波数の測定信号Ｆを位相比較器１
９に与える。位相比較器１９は測定信号Ｅの位相を基準
信号Ｆの位相と比較し、位相差に対応する電圧信号Ｃを
出力する。
受けることなく、精度よく位相比較を行うことができる
位相比較処理回路を提供することである。 【構成】 第１の発振器１から発生された周波数２ｆ1
の基準信号Ａ１は、分周器２により分周され、レーザ素
子４を駆動する駆動回路３に与えられる。受光素子８
は、測定対象物６からの光信号を電気信号に変換し、周
波数ｆ1 の測定信号Ｂを第１のヘテロダイン回路１２に
与える。第１のヘテロダイン回路１２は、測定信号Ｂを
局部発信信号Ｄ２と混合することにより低い周波数の測
定信号Ｅを位相比較器１９に与える。第２のヘテロダイ
ン回路１７は、基準信号Ａ１を局部発信信号Ｄ１と混合
することにより低い周波数の測定信号Ｆを位相比較器１
９に与える。位相比較器１９は測定信号Ｅの位相を基準
信号Ｆの位相と比較し、位相差に対応する電圧信号Ｃを
出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基準信号を所定の処理
手段に与え、処理手段から出力される処理信号と基準信
号との位相差を検出する位相比較処理回路およびそれを
用いた光波距離計に関する。
手段に与え、処理手段から出力される処理信号と基準信
号との位相差を検出する位相比較処理回路およびそれを
用いた光波距離計に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１２は位相比較器を用いた光波距離計
の原理を示すブロック図である。図１２において、発振
器５１は所定の周波数を有する基準信号Ａを発生する。
基準信号Ａにより変調されたレーザ光を測定対象物５２
に投光し、測定対象物５２からの反射光を受光する。受
光した光信号を電気信号に変換し、増幅器５３および波
形整形回路５４を介して測定信号Ｂとして位相比較器５
５に与える。位相比較器５５は測定信号Ｂの位相を発振
器５１から発生された基準信号Ａの位相と比較し、位相
差に対応する電圧信号Ｃを出力する。位相比較器５５と
しては、ダブルバランスドミキサ、排他的論理和ゲート
等が用いられる。
の原理を示すブロック図である。図１２において、発振
器５１は所定の周波数を有する基準信号Ａを発生する。
基準信号Ａにより変調されたレーザ光を測定対象物５２
に投光し、測定対象物５２からの反射光を受光する。受
光した光信号を電気信号に変換し、増幅器５３および波
形整形回路５４を介して測定信号Ｂとして位相比較器５
５に与える。位相比較器５５は測定信号Ｂの位相を発振
器５１から発生された基準信号Ａの位相と比較し、位相
差に対応する電圧信号Ｃを出力する。位相比較器５５と
しては、ダブルバランスドミキサ、排他的論理和ゲート
等が用いられる。
【０００３】測定対象物５２までの距離に応じて測定信
号Ｂの位相が基準信号Ａの位相に対してずれるので、測
定信号Ｂと基準信号Ａとの位相差および光の速度に基づ
いて測定対象物５２までの距離を算出することができ
る。
号Ｂの位相が基準信号Ａの位相に対してずれるので、測
定信号Ｂと基準信号Ａとの位相差および光の速度に基づ
いて測定対象物５２までの距離を算出することができ
る。
【０００４】高精度で距離を測定するためには、基準信
号Ａの周波数を高くする必要がある。その場合、位相比
較器５５として高速動作が可能なものを用いる必要があ
る。特に、位相比較器５５として排他的論理和ゲートを
用いた場合には、立ち上がりおよび立ち下がり時間にば
らつきが生じるため、位相比較の精度が悪くなる。
号Ａの周波数を高くする必要がある。その場合、位相比
較器５５として高速動作が可能なものを用いる必要があ
る。特に、位相比較器５５として排他的論理和ゲートを
用いた場合には、立ち上がりおよび立ち下がり時間にば
らつきが生じるため、位相比較の精度が悪くなる。
【０００５】また、基準信号Ａの周波数が高くなると、
基準信号Ａおよび測定信号Ｂが位相比較器５５までの伝
送線の影響を受け易くなる。したがって、位相比較を高
精度に行うためには、位相比較器５５に入力する基準信
号Ａおよび測定信号Ｂの周波数はできる限り低い方が望
ましい。
基準信号Ａおよび測定信号Ｂが位相比較器５５までの伝
送線の影響を受け易くなる。したがって、位相比較を高
精度に行うためには、位相比較器５５に入力する基準信
号Ａおよび測定信号Ｂの周波数はできる限り低い方が望
ましい。
【０００６】そこで、図１３に示すように、高い周波数
の基準信号および測定信号を低い周波数に変換して位相
比較を行う位相比較処理回路が用いられている。図１３
の位相比較処理回路において、第１の発振器（基準発振
器）６１は、周波数ｆ1 の基準信号Ａを発生し、その基
準信号Ａを測定対象物６７および第２のヘテロダイン回
路６４に与える。第２の発振器（局部発振器）６２は、
周波数ｆ 2 の局部発振信号Ｄを発生し、その局部発振信
号Ｄを第１のヘテロダイン回路６３および第２のヘテロ
ダイン回路６４に与える。
の基準信号および測定信号を低い周波数に変換して位相
比較を行う位相比較処理回路が用いられている。図１３
の位相比較処理回路において、第１の発振器（基準発振
器）６１は、周波数ｆ1 の基準信号Ａを発生し、その基
準信号Ａを測定対象物６７および第２のヘテロダイン回
路６４に与える。第２の発振器（局部発振器）６２は、
周波数ｆ 2 の局部発振信号Ｄを発生し、その局部発振信
号Ｄを第１のヘテロダイン回路６３および第２のヘテロ
ダイン回路６４に与える。
【０００７】第１のヘテロダイン回路６３は、測定対象
物６７から与えられる測定信号Ｂを局部発振信号Ｄと混
合することにより、周波数ｆ1 と周波数ｆ2 との差の周
波数｜ｆ1 −ｆ2 ｜を有する測定信号Ｅを出力する。第
２のヘテロダイン回路６４は、基準信号Ａを局部発振信
号Ｄと混合することにより、周波数ｆ1 と周波数ｆ2と
の差の周波数｜ｆ1 −ｆ2 ｜を有する基準信号Ｆを出力
する。位相比較器６５は、測定信号Ｅの位相と基準信号
Ｆの位相とを比較し、位相差に対応する電圧信号Ｃを出
力する。
物６７から与えられる測定信号Ｂを局部発振信号Ｄと混
合することにより、周波数ｆ1 と周波数ｆ2 との差の周
波数｜ｆ1 −ｆ2 ｜を有する測定信号Ｅを出力する。第
２のヘテロダイン回路６４は、基準信号Ａを局部発振信
号Ｄと混合することにより、周波数ｆ1 と周波数ｆ2と
の差の周波数｜ｆ1 −ｆ2 ｜を有する基準信号Ｆを出力
する。位相比較器６５は、測定信号Ｅの位相と基準信号
Ｆの位相とを比較し、位相差に対応する電圧信号Ｃを出
力する。
【０００８】例えば、周波数ｆ1 を１００ＭＨｚ、周波
数ｆ2 を９９．９ＭＨｚとすると、第１のヘテロダイン
回路６３から出力される測定信号Ｅの周波数および第２
のヘテロダイン回路６４から出力される基準信号Ｆの周
波数はいずれも０．１ＭＨｚとなる。
数ｆ2 を９９．９ＭＨｚとすると、第１のヘテロダイン
回路６３から出力される測定信号Ｅの周波数および第２
のヘテロダイン回路６４から出力される基準信号Ｆの周
波数はいずれも０．１ＭＨｚとなる。
【０００９】このように、高周波の測定信号および基準
信号をヘテロダイン回路で低周波に変換することにより
高精度に位相比較を行うことが可能となる。
信号をヘテロダイン回路で低周波に変換することにより
高精度に位相比較を行うことが可能となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図１３に示した従来の
位相比較処理回路においては、第１の発振器６１から発
生される高周波の基準信号Ａを測定対象物６７に与える
以外に、第２のヘテロダイン回路６４にも与える必要が
ある。そのため、高周波の基準信号Ａを伝送する信号線
を引き回すことになる。その結果、基準信号Ａを伝送す
る信号線から漏れ信号が発生し、その漏れ信号が測定信
号Ｂを伝送する信号線および局部発振信号Ｄを伝送する
信号線に入り込み、正確な位相比較ができなくなる。こ
のような漏れ信号の量は、基準信号Ａの周波数が高くな
るほど増加する。また、測定信号Ｂの信号レベルが微弱
であると、漏れ信号の影響は非常に大きい。
位相比較処理回路においては、第１の発振器６１から発
生される高周波の基準信号Ａを測定対象物６７に与える
以外に、第２のヘテロダイン回路６４にも与える必要が
ある。そのため、高周波の基準信号Ａを伝送する信号線
を引き回すことになる。その結果、基準信号Ａを伝送す
る信号線から漏れ信号が発生し、その漏れ信号が測定信
号Ｂを伝送する信号線および局部発振信号Ｄを伝送する
信号線に入り込み、正確な位相比較ができなくなる。こ
のような漏れ信号の量は、基準信号Ａの周波数が高くな
るほど増加する。また、測定信号Ｂの信号レベルが微弱
であると、漏れ信号の影響は非常に大きい。
【００１１】本発明の目的は、処理信号が基準信号から
の漏れ信号の影響を受けることなく精度の高い位相比較
を行うことができる位相比較処理回路を提供することで
ある。
の漏れ信号の影響を受けることなく精度の高い位相比較
を行うことができる位相比較処理回路を提供することで
ある。
【００１２】本発明の他の目的は、測定信号が基準信号
からの漏れ信号の影響を受けることなく精度の高い距離
測定を行うことができる光波距離計を提供することであ
る。
からの漏れ信号の影響を受けることなく精度の高い距離
測定を行うことができる光波距離計を提供することであ
る。
【００１３】
（１） 第１の発明 第１の発明に係る位相比較処理回路は、発振手段により
第１の周波数を有する基準信号を発生し、基準信号を所
定の処理手段および位相比較手段に与え、処理手段から
出力される第１の周波数を有する処理信号と発振手段か
ら発生される基準信号との位相差を位相比較手段により
検出する位相比較処理回路において、第１の周波数変換
手段および第２の周波数変換手段をさらに備えたもので
ある。
第１の周波数を有する基準信号を発生し、基準信号を所
定の処理手段および位相比較手段に与え、処理手段から
出力される第１の周波数を有する処理信号と発振手段か
ら発生される基準信号との位相差を位相比較手段により
検出する位相比較処理回路において、第１の周波数変換
手段および第２の周波数変換手段をさらに備えたもので
ある。
【００１４】第１の周波数変換手段は、発振手段から処
理手段に与える基準信号の周波数と発振手段から位相比
較手段に与える基準信号の周波数とを異ならせる。第２
の周波数変換手段は、位相比較手段に与える処理信号の
周波数と発振手段から位相比較手段に与える基準信号の
周波数とを等しくする。
理手段に与える基準信号の周波数と発振手段から位相比
較手段に与える基準信号の周波数とを異ならせる。第２
の周波数変換手段は、位相比較手段に与える処理信号の
周波数と発振手段から位相比較手段に与える基準信号の
周波数とを等しくする。
【００１５】（２） 第２の発明 第２の発明に係る位相比較処理回路は、第１の発明に係
る位相比較処理回路の構成において、局部発振手段、第
１の混合手段および第２の混合手段をさらに備えたもの
である。
る位相比較処理回路の構成において、局部発振手段、第
１の混合手段および第２の混合手段をさらに備えたもの
である。
【００１６】局部発振手段は、第１の周波数と異なる第
２の周波数を有する局部発振信号を発生する。第１の混
合手段は、位相比較手段に与える処理信号を局部発振手
段から発生される局部発振信号と混合することにより位
相比較手段に与える処理信号の周波数を第１の周波数と
第２の周波数との差の周波数に変換する。第２の混合手
段は、位相比較手段に与える基準信号を局部発振手段か
ら発生される局部発振信号と混合することにより位相比
較手段に与える基準信号の周波数を第１の周波数と第２
の周波数との差の周波数に変換する。
２の周波数を有する局部発振信号を発生する。第１の混
合手段は、位相比較手段に与える処理信号を局部発振手
段から発生される局部発振信号と混合することにより位
相比較手段に与える処理信号の周波数を第１の周波数と
第２の周波数との差の周波数に変換する。第２の混合手
段は、位相比較手段に与える基準信号を局部発振手段か
ら発生される局部発振信号と混合することにより位相比
較手段に与える基準信号の周波数を第１の周波数と第２
の周波数との差の周波数に変換する。
【００１７】（３） 第３の発明 第３の発明に係る位相比較処理回路は、第１の発明に係
る位相比較処理回路の構成において、フィルタ手段をさ
らに備えたものである。フィルタ手段は、位相比較手段
に与える基準信号から処理手段に与える基準信号の周波
数成分を除去する。
る位相比較処理回路の構成において、フィルタ手段をさ
らに備えたものである。フィルタ手段は、位相比較手段
に与える基準信号から処理手段に与える基準信号の周波
数成分を除去する。
【００１８】（４） 第４の発明 第４の発明に係る光波距離計は、第１の周波数を有する
基準信号を発生する発振手段と、基準信号で変調された
光を測定対象物に投光する投光手段と、測定対象物から
の光を受光して測定信号として出力する受光手段と、発
振手段により発生される基準信号と受光手段から出力さ
れる測定信号との位相差を比較する位相比較手段とを備
えた光波距離計において、第１の周波数変換手段および
第２の周波数変換手段をさらに備えたものである。
基準信号を発生する発振手段と、基準信号で変調された
光を測定対象物に投光する投光手段と、測定対象物から
の光を受光して測定信号として出力する受光手段と、発
振手段により発生される基準信号と受光手段から出力さ
れる測定信号との位相差を比較する位相比較手段とを備
えた光波距離計において、第１の周波数変換手段および
第２の周波数変換手段をさらに備えたものである。
【００１９】第１の周波数変換手段は、発振手段から投
光手段に与える基準信号の周波数と発振手段から位相比
較手段に与える基準信号の周波数とを異ならせる。第２
の周波数変換手段は、位相比較手段に与える測定信号の
周波数と位相比較手段に与える基準信号の周波数とを等
しくする。
光手段に与える基準信号の周波数と発振手段から位相比
較手段に与える基準信号の周波数とを異ならせる。第２
の周波数変換手段は、位相比較手段に与える測定信号の
周波数と位相比較手段に与える基準信号の周波数とを等
しくする。
【００２０】（５） 第５の発明 第５の発明に係る光波距離計は、第４の発明に係る光波
距離計の構成において、局部発振手段、第１の混合手段
および第２の混合手段をさらに備えたものである。
距離計の構成において、局部発振手段、第１の混合手段
および第２の混合手段をさらに備えたものである。
【００２１】局部発振手段は、第１の周波数と異なる第
２の周波数を有する局部発振信号を発生する。第１の混
合手段は、位相比較手段に与える測定信号を局部発振手
段から発生される局部発振信号と混合することにより位
相比較手段に与える測定信号の周波数を第１の周波数と
第２の周波数との差の周波数に変換する。第２の混合手
段は、位相比較手段に与える基準信号を局部発振手段か
ら発生される局部発振信号と混合することにより位相比
較手段に与える基準信号の周波数を第１の周波数と第２
の周波数との差の周波数に変換する。
２の周波数を有する局部発振信号を発生する。第１の混
合手段は、位相比較手段に与える測定信号を局部発振手
段から発生される局部発振信号と混合することにより位
相比較手段に与える測定信号の周波数を第１の周波数と
第２の周波数との差の周波数に変換する。第２の混合手
段は、位相比較手段に与える基準信号を局部発振手段か
ら発生される局部発振信号と混合することにより位相比
較手段に与える基準信号の周波数を第１の周波数と第２
の周波数との差の周波数に変換する。
【００２２】
【作用】第１〜第３の発明に係る位相比較処理回路にお
いては、発振手段から処理手段に与える基準信号の周波
数と発振手段から位相比較手段に与える基準信号の周波
数とが異なるように、第１の周波数変換手段によりいず
れか一方の周波数が変換される。それにより、処理手段
から出力される処理信号の周波数が発振手段から位相比
較手段に与える基準信号の周波数と異なることになる。
したがって、基準信号を伝送する信号線から漏れ信号が
発生しても、その漏れ信号が処理信号に影響を及ぼすこ
とはない。
いては、発振手段から処理手段に与える基準信号の周波
数と発振手段から位相比較手段に与える基準信号の周波
数とが異なるように、第１の周波数変換手段によりいず
れか一方の周波数が変換される。それにより、処理手段
から出力される処理信号の周波数が発振手段から位相比
較手段に与える基準信号の周波数と異なることになる。
したがって、基準信号を伝送する信号線から漏れ信号が
発生しても、その漏れ信号が処理信号に影響を及ぼすこ
とはない。
【００２３】また、位相比較手段に与える処理信号の周
波数と位相比較手段に与える基準信号の周波数とが等し
くなるように、第２の周波数変換手段によりいずれか一
方の周波数が変換される。したがって、位相比較手段に
より処理信号と基準信号との位相差が正確に検出され
る。
波数と位相比較手段に与える基準信号の周波数とが等し
くなるように、第２の周波数変換手段によりいずれか一
方の周波数が変換される。したがって、位相比較手段に
より処理信号と基準信号との位相差が正確に検出され
る。
【００２４】特に、第２の発明に係る位相比較処理回路
においては、処理信号の周波数および基準信号の周波数
がそれぞれ第１および第２の混合手段により低い周波数
に変換される。したがって、基準信号の周波数が高い場
合でも、処理信号が漏れ信号の影響を受けることなく、
処理信号と基準信号との位相差が精度よく検出される。
においては、処理信号の周波数および基準信号の周波数
がそれぞれ第１および第２の混合手段により低い周波数
に変換される。したがって、基準信号の周波数が高い場
合でも、処理信号が漏れ信号の影響を受けることなく、
処理信号と基準信号との位相差が精度よく検出される。
【００２５】また、第３の発明に係る位相比較処理回路
においては、位相比較手段に与える基準信号から処理手
段に与える基準信号の周波数成分がフィルタ手段により
除去されるので、位相比較手段に与える基準信号から処
理手段に与える基準信号と同じ周波数成分の漏れ信号が
発生しない。
においては、位相比較手段に与える基準信号から処理手
段に与える基準信号の周波数成分がフィルタ手段により
除去されるので、位相比較手段に与える基準信号から処
理手段に与える基準信号と同じ周波数成分の漏れ信号が
発生しない。
【００２６】第４および第５の発明に係る光波距離計に
おいては、発振手段から投光手段に与える基準信号の周
波数と発振手段から位相比較手段に与える基準信号の周
波数とが異なるように、第１の周波数変換手段によりい
ずれか一方の周波数が変換される。それにより、受光手
段から出力される測定信号の周波数が、発振手段から位
相比較手段に与える基準信号の周波数と異なることにな
る。したがって、基準信号を伝送する信号線から漏れ信
号が発生しても、その漏れ信号が測定信号に影響を及ぼ
すことはない。
おいては、発振手段から投光手段に与える基準信号の周
波数と発振手段から位相比較手段に与える基準信号の周
波数とが異なるように、第１の周波数変換手段によりい
ずれか一方の周波数が変換される。それにより、受光手
段から出力される測定信号の周波数が、発振手段から位
相比較手段に与える基準信号の周波数と異なることにな
る。したがって、基準信号を伝送する信号線から漏れ信
号が発生しても、その漏れ信号が測定信号に影響を及ぼ
すことはない。
【００２７】また、位相比較手段に与える測定信号の周
波数と位相比較手段に与える基準信号の周波数とが等し
くなるように、第２の周波数変換手段によりいずれか一
方の周波数が変換される。したがって、位相比較手段に
より測定信号と基準信号との位相差が正確に検出され、
測定対象物までの距離または測定対象物の変位を精度よ
く測定することが可能になる。
波数と位相比較手段に与える基準信号の周波数とが等し
くなるように、第２の周波数変換手段によりいずれか一
方の周波数が変換される。したがって、位相比較手段に
より測定信号と基準信号との位相差が正確に検出され、
測定対象物までの距離または測定対象物の変位を精度よ
く測定することが可能になる。
【００２８】特に、第５の発明に係る光波距離計におい
ては、測定信号の周波数および基準信号の周波数がそれ
ぞれ第１および第２の混合手段により低い周波数に変換
される。したがって、基準信号の周波数が高い場合で
も、測定信号が漏れ信号の影響を受けることなく、測定
信号と基準信号との位相差が精度よく検出される。
ては、測定信号の周波数および基準信号の周波数がそれ
ぞれ第１および第２の混合手段により低い周波数に変換
される。したがって、基準信号の周波数が高い場合で
も、測定信号が漏れ信号の影響を受けることなく、測定
信号と基準信号との位相差が精度よく検出される。
【００２９】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例による位相比較
処理回路を用いた光波距離計の構成を示すブロック図で
ある。図１の光波距離計は、測定対象物までの距離また
は測定対象物の変位を測定するために用いられる。
処理回路を用いた光波距離計の構成を示すブロック図で
ある。図１の光波距離計は、測定対象物までの距離また
は測定対象物の変位を測定するために用いられる。
【００３０】図１に示される位相比較処理回路１００に
おいて、第１の発振器（基準発振器）１は、周波数２ｆ
1 の基準信号Ａ１を発生し、その基準信号Ａ１を分周器
２およびトラップフィルタ１５に与える。この第１の発
振器１の発振周波数は可変となっている。分周器２は、
基準信号Ａ１を１／２に分周し、周波数ｆ1 の基準信号
Ａ２を駆動回路３に与える。駆動回路３は、基準信号Ａ
２に応答して半導体レーザ素子からなるレーザ素子４を
駆動する。それにより、レーザ素子４が、基準信号Ａ２
の周波数ｆ1 で強度変調されたレーザ光を出射する。
おいて、第１の発振器（基準発振器）１は、周波数２ｆ
1 の基準信号Ａ１を発生し、その基準信号Ａ１を分周器
２およびトラップフィルタ１５に与える。この第１の発
振器１の発振周波数は可変となっている。分周器２は、
基準信号Ａ１を１／２に分周し、周波数ｆ1 の基準信号
Ａ２を駆動回路３に与える。駆動回路３は、基準信号Ａ
２に応答して半導体レーザ素子からなるレーザ素子４を
駆動する。それにより、レーザ素子４が、基準信号Ａ２
の周波数ｆ1 で強度変調されたレーザ光を出射する。
【００３１】レーザ素子４により出射されたレーザ光は
投光ミラー５により反射され、測定対象物６に投光され
る。測定対象物６により反射されたレーザ光は非球面受
光レンズ７により集光され、受光素子８により受光され
る。受光素子８は、受光した光信号を電気信号に変換
し、増幅器９を介して周波数ｆ1 の測定信号Ｂとして第
１のヘテロダイン回路１２に出力する。
投光ミラー５により反射され、測定対象物６に投光され
る。測定対象物６により反射されたレーザ光は非球面受
光レンズ７により集光され、受光素子８により受光され
る。受光素子８は、受光した光信号を電気信号に変換
し、増幅器９を介して周波数ｆ1 の測定信号Ｂとして第
１のヘテロダイン回路１２に出力する。
【００３２】一方、トラップフィルタ１５は、第１の発
振器１から与えられる基準信号Ａ１から周波数成分ｆ1
を除去し、周波数成分ｆ1 を含まない基準信号Ａ１を第
２のヘテロダイン回路１７に出力する。これにより、分
周器２により出力される周波数ｆ1 の基準信号Ａ２が第
１の発振器４から第２のヘテロダイン回路１７を経由し
て分周器１１に至るまでの経路を介して第１のヘテロダ
イン回路１２に入り込むことが防止される。
振器１から与えられる基準信号Ａ１から周波数成分ｆ1
を除去し、周波数成分ｆ1 を含まない基準信号Ａ１を第
２のヘテロダイン回路１７に出力する。これにより、分
周器２により出力される周波数ｆ1 の基準信号Ａ２が第
１の発振器４から第２のヘテロダイン回路１７を経由し
て分周器１１に至るまでの経路を介して第１のヘテロダ
イン回路１２に入り込むことが防止される。
【００３３】第２の発振器（局部発振器）１０は、周波
数２ｆ2 の局部発振信号Ｄ１を発生し、その局部発振信
号Ｄ１を分周器１１に与え、かつトラップフィルタ１６
を介して第２のヘテロダイン回路１７に与える。第２の
発振器１０の発振周波数も可変となっている。分周器１
１は、局部発振信号Ｄ１を１／２に分周し、周波数ｆ 2
の局部発振信号Ｄ２を第１のヘテロダイン回路１２に出
力する。一方、トラップフィルタ１６は、分周器２によ
り出力される周波数ｆ1 の基準信号Ａ２が第１の発振器
４から第２のヘテロダイン回路１７を経由して分周器１
１に至るまでの経路を介して第１のヘテロダイン回路１
２に入り込むことをさらに防止する。
数２ｆ2 の局部発振信号Ｄ１を発生し、その局部発振信
号Ｄ１を分周器１１に与え、かつトラップフィルタ１６
を介して第２のヘテロダイン回路１７に与える。第２の
発振器１０の発振周波数も可変となっている。分周器１
１は、局部発振信号Ｄ１を１／２に分周し、周波数ｆ 2
の局部発振信号Ｄ２を第１のヘテロダイン回路１２に出
力する。一方、トラップフィルタ１６は、分周器２によ
り出力される周波数ｆ1 の基準信号Ａ２が第１の発振器
４から第２のヘテロダイン回路１７を経由して分周器１
１に至るまでの経路を介して第１のヘテロダイン回路１
２に入り込むことをさらに防止する。
【００３４】第１のヘテロダイン回路１２は、受光素子
８から与えられる測定信号Ｂを分周器１１から与えられ
る局部発振信号Ｄ２と混合することにより、周波数ｆ1
と周波数ｆ2 との差の周波数｜ｆ1 −ｆ2 ｜を有する測
定信号Ｅを出力する。測定信号Ｅは、増幅器１３により
増幅され、波形整形回路１４により波形整形された後、
位相比較回路１９に与えられる。
８から与えられる測定信号Ｂを分周器１１から与えられ
る局部発振信号Ｄ２と混合することにより、周波数ｆ1
と周波数ｆ2 との差の周波数｜ｆ1 −ｆ2 ｜を有する測
定信号Ｅを出力する。測定信号Ｅは、増幅器１３により
増幅され、波形整形回路１４により波形整形された後、
位相比較回路１９に与えられる。
【００３５】一方、第２のヘテロダイン回路１７は、ト
ラップフィルタ１５から与えられる基準信号Ａ１をトラ
ップフィルタ１６から与えられる局部発振信号Ｄ１と混
合することにより、周波数ｆ1 と周波数ｆ2 との差の周
波数２｜ｆ1 −ｆ2 ｜を有する基準信号Ｆ１を分周器１
８に出力する。分周器１８は、基準信号Ｆ１を１／２に
分周し、周波数｜ｆ1 −ｆ2 ｜を有する基準信号Ｆを位
相比較器１９に出力する。
ラップフィルタ１５から与えられる基準信号Ａ１をトラ
ップフィルタ１６から与えられる局部発振信号Ｄ１と混
合することにより、周波数ｆ1 と周波数ｆ2 との差の周
波数２｜ｆ1 −ｆ2 ｜を有する基準信号Ｆ１を分周器１
８に出力する。分周器１８は、基準信号Ｆ１を１／２に
分周し、周波数｜ｆ1 −ｆ2 ｜を有する基準信号Ｆを位
相比較器１９に出力する。
【００３６】位相比較器１９は、測定信号Ｅの位相を基
準信号Ｆの位相と比較し、位相差に対応する電圧信号Ｃ
を出力する。Ａ／Ｄ変換器２０は、位相比較器１９から
出力される電圧信号Ｃを位相差を示すデジタル信号に変
換し、データ処理部２１に与える。データ処理部２１
は、Ａ／Ｄ変換器２０から与えられた位相差および光の
速度に基づいて測定対象物６までの距離を計算し、計算
結果を表示器２２に表示させる本実施例の位相比較処理
回路１００においては、第１の発振器１により発生され
る基準信号Ａ１の周波数２ｆ1 がレーザ素子４を駆動す
る基準信号Ａ２の周波数ｆ1 と異なるので、基準信号Ａ
１を伝送する信号線から漏れ信号が発生し、その漏れ信
号が測定信号Ｂを伝送する信号線および局部発振信号Ｄ
２を伝送する信号線に混入しても、第１のヘテロダイン
回路１２から出力される測定信号Ｅはその漏れ信号の影
響を受けない。
準信号Ｆの位相と比較し、位相差に対応する電圧信号Ｃ
を出力する。Ａ／Ｄ変換器２０は、位相比較器１９から
出力される電圧信号Ｃを位相差を示すデジタル信号に変
換し、データ処理部２１に与える。データ処理部２１
は、Ａ／Ｄ変換器２０から与えられた位相差および光の
速度に基づいて測定対象物６までの距離を計算し、計算
結果を表示器２２に表示させる本実施例の位相比較処理
回路１００においては、第１の発振器１により発生され
る基準信号Ａ１の周波数２ｆ1 がレーザ素子４を駆動す
る基準信号Ａ２の周波数ｆ1 と異なるので、基準信号Ａ
１を伝送する信号線から漏れ信号が発生し、その漏れ信
号が測定信号Ｂを伝送する信号線および局部発振信号Ｄ
２を伝送する信号線に混入しても、第１のヘテロダイン
回路１２から出力される測定信号Ｅはその漏れ信号の影
響を受けない。
【００３７】したがって、第１の発振器１と受光素子８
との間隔を狭くすることができ、また第１の発振器１と
受光素子８との間に強固なシールドを設ける必要もなく
なる。それにより、位相比較処理回路１００を含むセン
サーヘッド２００において、電子回路部品の実装密度を
高くすることが可能となり、センサーヘッド２００を小
型化することができる。
との間隔を狭くすることができ、また第１の発振器１と
受光素子８との間に強固なシールドを設ける必要もなく
なる。それにより、位相比較処理回路１００を含むセン
サーヘッド２００において、電子回路部品の実装密度を
高くすることが可能となり、センサーヘッド２００を小
型化することができる。
【００３８】なお、測定対象物６が拡散反射物である場
合には、受光素子８から出力される測定信号Ｂは微弱で
あり、漏れ信号の影響を非常に受け易い。このような場
合でも、本実施例の位相比較処理回路１００において
は、基準信号Ａ１の周波数２ｆ 1 と測定信号Ｂの周波数
ｆ1 とが異なるので、測定信号Ｂが基準信号Ａｌを伝送
する信号線からの漏れ信号の影響を受けない。したがっ
て、測定信号Ｅと基準信号Ｆとの位相比較を正確に行う
ことができる。
合には、受光素子８から出力される測定信号Ｂは微弱で
あり、漏れ信号の影響を非常に受け易い。このような場
合でも、本実施例の位相比較処理回路１００において
は、基準信号Ａ１の周波数２ｆ 1 と測定信号Ｂの周波数
ｆ1 とが異なるので、測定信号Ｂが基準信号Ａｌを伝送
する信号線からの漏れ信号の影響を受けない。したがっ
て、測定信号Ｅと基準信号Ｆとの位相比較を正確に行う
ことができる。
【００３９】図２に図１のトラップフィルタ１５の周波
数特性を示す。図２に示すように、トラップフィルタ１
５においては、周波数ｆ1 において利得が０となる。す
なわち、トラップフィルタ１５は、基準信号Ａｌから周
波数成分ｆ1 を除去し、周波数成分ｆ1 を全く含まない
基準信号Ａ１を出力する。したがって、基準信号Ａ１か
ら周波数ｆ1 の漏れ信号が発生することが完全に防止さ
れる。
数特性を示す。図２に示すように、トラップフィルタ１
５においては、周波数ｆ1 において利得が０となる。す
なわち、トラップフィルタ１５は、基準信号Ａｌから周
波数成分ｆ1 を除去し、周波数成分ｆ1 を全く含まない
基準信号Ａ１を出力する。したがって、基準信号Ａ１か
ら周波数ｆ1 の漏れ信号が発生することが完全に防止さ
れる。
【００４０】図１のトラップフィルタ１６も、同様に、
周波数成分ｆ1 を除去する。したがって、周波数成分ｆ
1 の漏れ信号が第１のヘテロダイン回路１２へ入り込む
ことがさらに完全に防止される。
周波数成分ｆ1 を除去する。したがって、周波数成分ｆ
1 の漏れ信号が第１のヘテロダイン回路１２へ入り込む
ことがさらに完全に防止される。
【００４１】図３は一般的な位相比較器の構成を示す回
路図である。図３の位相比較器は、排他的論理和ゲート
１９０および積分回路（ローパスフィルタ）１９１から
なる。積分回路１９１は抵抗１９２およびキャパシタ１
９３からなる。排他的論理和ゲート１９０の一方の入力
端子に測定信号Ｅが与えられ、他方の入力端子に基準信
号Ｆが与えられる。
路図である。図３の位相比較器は、排他的論理和ゲート
１９０および積分回路（ローパスフィルタ）１９１から
なる。積分回路１９１は抵抗１９２およびキャパシタ１
９３からなる。排他的論理和ゲート１９０の一方の入力
端子に測定信号Ｅが与えられ、他方の入力端子に基準信
号Ｆが与えられる。
【００４２】図４に図３の位相比較器の出力特性を示
す。図４に実線で示すように、理想的な場合には、測定
信号Ｅと測定信号Ｆの位相差が０°から１８０°まで変
化すると出力電圧は０Ｖから電源電圧ＶCCまで直線的に
上昇し、位相差が１８０°から３６０°まで変化すると
出力電圧は電源電圧ＶCCから０Ｖまで直線的に減少す
る。しかしながら、実際には、破線で示すように、位相
差が０°、１８０°および３６０°の付近では直線性が
悪くなる。
す。図４に実線で示すように、理想的な場合には、測定
信号Ｅと測定信号Ｆの位相差が０°から１８０°まで変
化すると出力電圧は０Ｖから電源電圧ＶCCまで直線的に
上昇し、位相差が１８０°から３６０°まで変化すると
出力電圧は電源電圧ＶCCから０Ｖまで直線的に減少す
る。しかしながら、実際には、破線で示すように、位相
差が０°、１８０°および３６０°の付近では直線性が
悪くなる。
【００４３】そこで、本実施例の位相比較処理回路１０
０においては図５に示す位相比較器１９を用いる。図５
の位相比較器１９は、２つの排他的論理和ゲート１９０
Ａ，１９０Ｂ、２つの積分回路１９１Ａ，１９１Ｂおよ
び９０°移相器１９４を含む。積分回路１９１Ａは抵抗
１９２Ａおよびキャパシタ１９３Ａを含み、積分回路１
９１Ｂは抵抗１９２Ｂおよびキャパシタ１９３Ｂを含
む。
０においては図５に示す位相比較器１９を用いる。図５
の位相比較器１９は、２つの排他的論理和ゲート１９０
Ａ，１９０Ｂ、２つの積分回路１９１Ａ，１９１Ｂおよ
び９０°移相器１９４を含む。積分回路１９１Ａは抵抗
１９２Ａおよびキャパシタ１９３Ａを含み、積分回路１
９１Ｂは抵抗１９２Ｂおよびキャパシタ１９３Ｂを含
む。
【００４４】測定信号Ｅは排他的論理和ゲート１９０Ａ
の一方の入力端子および排他的論理和ゲート１９０Ｂの
一方の入力端子に与えられる。基準信号Ｆは排他的論理
和ゲート１９０Ａの他方の入力端子および９０°移相器
１９４に与えられる。９０°移相器１９４は、基準信号
Ｆに対して位相が９０°ずれた信号Ｆ’を作り出し、そ
の信号Ｆ’を排他的論理和ゲート１９０Ｂの他方の入力
端子に与える。
の一方の入力端子および排他的論理和ゲート１９０Ｂの
一方の入力端子に与えられる。基準信号Ｆは排他的論理
和ゲート１９０Ａの他方の入力端子および９０°移相器
１９４に与えられる。９０°移相器１９４は、基準信号
Ｆに対して位相が９０°ずれた信号Ｆ’を作り出し、そ
の信号Ｆ’を排他的論理和ゲート１９０Ｂの他方の入力
端子に与える。
【００４５】図６に基準信号Ｆおよび信号Ｆ’の波形図
を示す。図６に示すように、測定信号Ｆは０Ｖと電源電
圧ＶCCとの間で変化する矩形波であり、信号Ｆ’は基準
信号Ｆに対して９０°位相がずれた矩形波となる。
を示す。図６に示すように、測定信号Ｆは０Ｖと電源電
圧ＶCCとの間で変化する矩形波であり、信号Ｆ’は基準
信号Ｆに対して９０°位相がずれた矩形波となる。
【００４６】図５において、排他的論理和ゲート１９０
Ａは、測定信号Ｅと基準信号Ｆとの排他的論理和演算を
行い、演算結果を積分回路１９１Ａに与える。それによ
り、積分回路１９１Ａから測定信号Ｅと基準信号Ｆとの
位相差に対応した電圧信号Ｃ１が出力される。また、排
他的論理和ゲート１９０Ｂは、測定信号Ｅと信号Ｆ’と
の排他的論理和演算を行い、演算結果を積分回路１９１
Ｂに出力する。これにより、積分回路１９１Ｂから測定
信号Ｅと信号Ｆ’との位相差に対応した電圧信号Ｃ２が
出力される。
Ａは、測定信号Ｅと基準信号Ｆとの排他的論理和演算を
行い、演算結果を積分回路１９１Ａに与える。それによ
り、積分回路１９１Ａから測定信号Ｅと基準信号Ｆとの
位相差に対応した電圧信号Ｃ１が出力される。また、排
他的論理和ゲート１９０Ｂは、測定信号Ｅと信号Ｆ’と
の排他的論理和演算を行い、演算結果を積分回路１９１
Ｂに出力する。これにより、積分回路１９１Ｂから測定
信号Ｅと信号Ｆ’との位相差に対応した電圧信号Ｃ２が
出力される。
【００４７】図７に図５の位相比較器１９の出力電圧Ｃ
１，Ｃ２の波形図を示す。図７に示すように、電圧信号
Ｃ１と電圧信号Ｃ２とは位相が互いに９０°ずれてい
る。電圧信号Ｃ１は、測定信号Ｅと基準信号Ｆの位相差
が４５°から１３５°まで変化するときおよび２２５°
から３１５°まで変化するときに直線的に増加および減
少する。一方、電圧信号Ｃ２は、測定信号Ｅと基準信号
Ｆの位相差が１３５°から２２５°まで変化するときお
よび３１５°から４０５°まで変化するときに直線的に
増加および減少する。
１，Ｃ２の波形図を示す。図７に示すように、電圧信号
Ｃ１と電圧信号Ｃ２とは位相が互いに９０°ずれてい
る。電圧信号Ｃ１は、測定信号Ｅと基準信号Ｆの位相差
が４５°から１３５°まで変化するときおよび２２５°
から３１５°まで変化するときに直線的に増加および減
少する。一方、電圧信号Ｃ２は、測定信号Ｅと基準信号
Ｆの位相差が１３５°から２２５°まで変化するときお
よび３１５°から４０５°まで変化するときに直線的に
増加および減少する。
【００４８】したがって、所定の切替え回路（図示せ
ず）を用いて、位相差が４５°から１３５°までの範囲
および２２５°から３１５°までの範囲にあるときに電
圧信号Ｃ１を選択し、位相差が１３５°から２２５°ま
での範囲および３１５°から４０５°までの範囲にある
ときに電圧信号Ｃ２を選択する。これにより、位相比較
の精度が高くなる。
ず）を用いて、位相差が４５°から１３５°までの範囲
および２２５°から３１５°までの範囲にあるときに電
圧信号Ｃ１を選択し、位相差が１３５°から２２５°ま
での範囲および３１５°から４０５°までの範囲にある
ときに電圧信号Ｃ２を選択する。これにより、位相比較
の精度が高くなる。
【００４９】図８は図１に示されるデータ処理部２１の
主要部の構成を示すブロック図である。図８に示すよう
に、データ処理部２１は、第１のマイクロコンピュータ
２１１、第２のマイクロコンピュータ２１２、フリップ
フロップ２１３および３ステートバッファ２１４を含
む。
主要部の構成を示すブロック図である。図８に示すよう
に、データ処理部２１は、第１のマイクロコンピュータ
２１１、第２のマイクロコンピュータ２１２、フリップ
フロップ２１３および３ステートバッファ２１４を含
む。
【００５０】第１のマイクロコンピュータ２１１は、主
として距離の計算、測定データの加工、表示器２２（図
１）の点灯制御およびアナログ信号の出力制御を行う。
測定データの加工としては、例えば測定された距離への
定数の加算、測定された距離の定数倍等がある。一方、
第２のマイクロコンピュータ２１２の入力ポートＩ１に
は、Ａ／Ｄ変換器２０（図１）から位相比較結果を示す
デジタルデータが与えられる。第２のマイクロコンピュ
ータ２１２は、位相比較結果を示すデジタルデータを内
部メモリに保存する。
として距離の計算、測定データの加工、表示器２２（図
１）の点灯制御およびアナログ信号の出力制御を行う。
測定データの加工としては、例えば測定された距離への
定数の加算、測定された距離の定数倍等がある。一方、
第２のマイクロコンピュータ２１２の入力ポートＩ１に
は、Ａ／Ｄ変換器２０（図１）から位相比較結果を示す
デジタルデータが与えられる。第２のマイクロコンピュ
ータ２１２は、位相比較結果を示すデジタルデータを内
部メモリに保存する。
【００５１】第１のマイクロコンピュータ２１１のアド
レスバスＡ15〜Ａ0 は第２のマイクロコンピュータ２１
２の入力ポートＰ１に接続される。第２のマイクロコン
ピュータ２１２のデータバスＤ7 〜Ｄ0 は３ステートバ
ッファ２１４の入力端子ＩＮおよび出力端子ＯＵＴを介
して第１のマイクロコンピュータ２１１のデータバスＤ
7 〜Ｄ0 に接続される。第２のマイクロコンピュータ２
１２の出力ポートＯ１はフリップフロップ２１３のクリ
ア端子ＣＬＲに接続される。第１のマイクロコンピュー
タ２１１のアドレスバスＡ15〜Ａ0 の一部はフリップフ
ロップ２１３のセット端子ＳＥＴに接続され、フリップ
フロップ２１３の出力端子Ｑは第１のマイクロコンピュ
ータ２１１のウエイト端子ＷＴに接続される。
レスバスＡ15〜Ａ0 は第２のマイクロコンピュータ２１
２の入力ポートＰ１に接続される。第２のマイクロコン
ピュータ２１２のデータバスＤ7 〜Ｄ0 は３ステートバ
ッファ２１４の入力端子ＩＮおよび出力端子ＯＵＴを介
して第１のマイクロコンピュータ２１１のデータバスＤ
7 〜Ｄ0 に接続される。第２のマイクロコンピュータ２
１２の出力ポートＯ１はフリップフロップ２１３のクリ
ア端子ＣＬＲに接続される。第１のマイクロコンピュー
タ２１１のアドレスバスＡ15〜Ａ0 の一部はフリップフ
ロップ２１３のセット端子ＳＥＴに接続され、フリップ
フロップ２１３の出力端子Ｑは第１のマイクロコンピュ
ータ２１１のウエイト端子ＷＴに接続される。
【００５２】図９の（ａ）に第１のマイクロコンピュー
タ２１１の動作を示し、図９の（ｂ）に第２のマイクロ
コンピュータ２１２の動作を示す。第１のマイクロコン
ピュータ２１１がアドレスバスＡ15〜Ａ0 に特定のアド
レスを示すアドレス信号を出力すると（ステップＳ
１）、フリップフロップ２１３のセット端子ＳＥＴにセ
ット信号が与えられ、フリップフロップ２１３の出力端
子Ｑから第１のマイクロコンピュータ２１１のウエイト
端子ＷＴにウエイト信号が与えられる。これにより、第
１のマイクロコンピュータ２１１がウエイトサイクルに
入る（ステップＳ２）。
タ２１１の動作を示し、図９の（ｂ）に第２のマイクロ
コンピュータ２１２の動作を示す。第１のマイクロコン
ピュータ２１１がアドレスバスＡ15〜Ａ0 に特定のアド
レスを示すアドレス信号を出力すると（ステップＳ
１）、フリップフロップ２１３のセット端子ＳＥＴにセ
ット信号が与えられ、フリップフロップ２１３の出力端
子Ｑから第１のマイクロコンピュータ２１１のウエイト
端子ＷＴにウエイト信号が与えられる。これにより、第
１のマイクロコンピュータ２１１がウエイトサイクルに
入る（ステップＳ２）。
【００５３】第２のマイクロコンピュータ２１２は、入
力ポートＰ１に与えられたアドレス信号が自らのアドレ
スを指定しているかどうかを判断し（ステップＳ１
１）、自らのアドレスを指定している場合には、アドレ
ス信号により指定された内部メモリのアドレスからデー
タを読み取り、そのデータをデータバスＤ7 〜Ｄ0 に出
力する（ステップＳ１２）。同時に、第２のマイクロコ
ンピュータ２１２は、出力ポートＯ１からクリア信号を
出力する（ステップＳ１３）。
力ポートＰ１に与えられたアドレス信号が自らのアドレ
スを指定しているかどうかを判断し（ステップＳ１
１）、自らのアドレスを指定している場合には、アドレ
ス信号により指定された内部メモリのアドレスからデー
タを読み取り、そのデータをデータバスＤ7 〜Ｄ0 に出
力する（ステップＳ１２）。同時に、第２のマイクロコ
ンピュータ２１２は、出力ポートＯ１からクリア信号を
出力する（ステップＳ１３）。
【００５４】フリップフロップ２１３は、クリア信号に
応答してウエイト信号の出力を停止する。それにより、
第１のマイクロコンピュータ２１１のウエイトサイクル
が解除される（ステップＳ３）。第１のマイクロコンピ
ュータ２１１は、３ステートバッファ２１４を介してデ
ータバスＤ0 〜Ｄ7 に出力されたデータを読み込み、内
部メモリに格納する（ステップＳ４）。
応答してウエイト信号の出力を停止する。それにより、
第１のマイクロコンピュータ２１１のウエイトサイクル
が解除される（ステップＳ３）。第１のマイクロコンピ
ュータ２１１は、３ステートバッファ２１４を介してデ
ータバスＤ0 〜Ｄ7 に出力されたデータを読み込み、内
部メモリに格納する（ステップＳ４）。
【００５５】このように、第１のマイクロコンピュータ
２１１からアドレス信号を出力するだけで、ハンドシェ
イク動作を行うことなく、第２のマイクロコンピュータ
２１２の内部メモリに保存されるデータを第１のマイク
ロコンピュータ２１１に自動的に読み込むことができ
る。したがって、第１のマイクロコンピュータ２１１と
第２のマイクロコンピュータ２１２との間でのデータの
転送時間と第１のマイクロコンピュータ２１１のプログ
ラム容量とを削減することができる。
２１１からアドレス信号を出力するだけで、ハンドシェ
イク動作を行うことなく、第２のマイクロコンピュータ
２１２の内部メモリに保存されるデータを第１のマイク
ロコンピュータ２１１に自動的に読み込むことができ
る。したがって、第１のマイクロコンピュータ２１１と
第２のマイクロコンピュータ２１２との間でのデータの
転送時間と第１のマイクロコンピュータ２１１のプログ
ラム容量とを削減することができる。
【００５６】図１０は図１に示される表示器２２を示す
図である。表示器２２は、測定された距離の値、測定デ
ータの加工値等を表示する表示部２２０に加えて加工表
示用表示器２２１が設けられている。加工表示用表示器
２２１は、表示部２２０に表示された値が実際の測定デ
ータへの定数の加算、測定データの定数倍等の加工によ
り得られた値である場合に点灯する。それにより、ユー
ザは、表示された値が測定データの加工値であることを
一見して知ることができる。
図である。表示器２２は、測定された距離の値、測定デ
ータの加工値等を表示する表示部２２０に加えて加工表
示用表示器２２１が設けられている。加工表示用表示器
２２１は、表示部２２０に表示された値が実際の測定デ
ータへの定数の加算、測定データの定数倍等の加工によ
り得られた値である場合に点灯する。それにより、ユー
ザは、表示された値が測定データの加工値であることを
一見して知ることができる。
【００５７】本実施例のセンサーヘッド２００を複数台
使用する場合には、それぞれのセンサーヘッド２００に
おける第１の発振器１の発振周波数を２ｆ1 ，２
ｆ1 ’，２ｆ1 ”，…というように互いに異なるように
設定する。それにより、それぞれのセンサーヘッド２０
０から投光されるレーザ光の相互干渉が防止される。
使用する場合には、それぞれのセンサーヘッド２００に
おける第１の発振器１の発振周波数を２ｆ1 ，２
ｆ1 ’，２ｆ1 ”，…というように互いに異なるように
設定する。それにより、それぞれのセンサーヘッド２０
０から投光されるレーザ光の相互干渉が防止される。
【００５８】同時に、それぞれのセンサーヘッド２００
における第２の発振器１０の発振周波数を２ｆ2 ，２ｆ
2 ’，２ｆ2 ”，…というように互いに異ならせ、かつ
｜ｆ 1 −ｆ2 ｜＝｜ｆ1 ’−ｆ2 ’｜＝｜ｆ1 ”−
ｆ2 ”｜となるように調整する。この場合、各センサー
ヘッド２００内の増幅器１３は同一の周波数を増幅すれ
ばよいので、全てのセンサーヘッド２００に同一の周波
数特性を有する増幅器を使用することができ、回路が簡
素化される。
における第２の発振器１０の発振周波数を２ｆ2 ，２ｆ
2 ’，２ｆ2 ”，…というように互いに異ならせ、かつ
｜ｆ 1 −ｆ2 ｜＝｜ｆ1 ’−ｆ2 ’｜＝｜ｆ1 ”−
ｆ2 ”｜となるように調整する。この場合、各センサー
ヘッド２００内の増幅器１３は同一の周波数を増幅すれ
ばよいので、全てのセンサーヘッド２００に同一の周波
数特性を有する増幅器を使用することができ、回路が簡
素化される。
【００５９】図１１は本発明の第２の実施例による位相
比較処理回路を用いた光波距離計の構成を示すブロック
図である。図１１において、図１と同一または相当部分
に同一符号を付し、その説明を省略する。
比較処理回路を用いた光波距離計の構成を示すブロック
図である。図１１において、図１と同一または相当部分
に同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】図１１の位相比較処理回路１０１におい
て、第１の発振器３１は、周波数ｆ1の基準信号ａ１を
発生し、その基準信号ａ１を駆動回路３および周波数変
換器３２に与える。周波数変換器３２は分周器、カウン
タ、逓倍器等からなり、基準信号ａ１の周波数ｆ1 を位
相同期した異なる周波数ｆ1 ’に変換し、周波数ｆ1 ’
の基準信号ａ２をトラップフィルタ３３に与える。トラ
ップフィルタ３３は、基準信号ａ２から周波数成分ｆ1
を除去し、周波数成分ｆ1 を含まない基準信号ａ２を第
２のヘテロダイン回路３５に与える。
て、第１の発振器３１は、周波数ｆ1の基準信号ａ１を
発生し、その基準信号ａ１を駆動回路３および周波数変
換器３２に与える。周波数変換器３２は分周器、カウン
タ、逓倍器等からなり、基準信号ａ１の周波数ｆ1 を位
相同期した異なる周波数ｆ1 ’に変換し、周波数ｆ1 ’
の基準信号ａ２をトラップフィルタ３３に与える。トラ
ップフィルタ３３は、基準信号ａ２から周波数成分ｆ1
を除去し、周波数成分ｆ1 を含まない基準信号ａ２を第
２のヘテロダイン回路３５に与える。
【００６１】駆動回路３は、基準信号ａ１に応答してレ
ーザ素子４を駆動し、第１の実施例と同様にして、受光
素子８が、測定対象物６からの光信号を電気信号に変換
し、増幅器９を介して周波数ｆ1 の測定信号Ｂを第１の
ヘテロダイン回路１２に与える。
ーザ素子４を駆動し、第１の実施例と同様にして、受光
素子８が、測定対象物６からの光信号を電気信号に変換
し、増幅器９を介して周波数ｆ1 の測定信号Ｂを第１の
ヘテロダイン回路１２に与える。
【００６２】第２の発振器３４は、周波数ｆ2 の局部発
振信号ｄを発生し、その局部発振信号ｄを第１のヘテロ
ダイン回路１２および第２のヘテロダイン回路３５に与
える。第１のヘテロダイン回路１２は、測定信号Ｂを局
部発振信号ｄと混合することにより、周波数ｆ1 と周波
数ｆ2 との差の周波数｜ｆ1 −ｆ2 ｜を有する測定信号
Ｅを増幅器１３および波形整形回路１４を介して位相比
較器１９に出力する。
振信号ｄを発生し、その局部発振信号ｄを第１のヘテロ
ダイン回路１２および第２のヘテロダイン回路３５に与
える。第１のヘテロダイン回路１２は、測定信号Ｂを局
部発振信号ｄと混合することにより、周波数ｆ1 と周波
数ｆ2 との差の周波数｜ｆ1 −ｆ2 ｜を有する測定信号
Ｅを増幅器１３および波形整形回路１４を介して位相比
較器１９に出力する。
【００６３】一方、第２のヘテロダイン回路３５は、基
準信号ａ２を局部発振信号ｄと混合することにより、周
波数ｆ1 ’と周波数ｆ2 との差の周波数｜ｆ1 ’−ｆ2
｜を有する基準信号ｆ１を周波数変換器３６に出力す
る。周波数変換器３６は分周器、カウンタ、逓倍器等か
らなり、基準信号ｆ１の周波数｜ｆ1 ’−ｆ2 ｜を位相
同期した異なる周波数｜ｆ1 −ｆ2 ｜に変換し、周波数
｜ｆ1 −ｆ2 ｜を有する基準信号Ｆを位相比較器１９に
出力する。位相比較器１９は、測定信号Ｅの位相を基準
信号Ｆの位相と比較し、位相差に対応する電圧信号Ｃを
出力する。
準信号ａ２を局部発振信号ｄと混合することにより、周
波数ｆ1 ’と周波数ｆ2 との差の周波数｜ｆ1 ’−ｆ2
｜を有する基準信号ｆ１を周波数変換器３６に出力す
る。周波数変換器３６は分周器、カウンタ、逓倍器等か
らなり、基準信号ｆ１の周波数｜ｆ1 ’−ｆ2 ｜を位相
同期した異なる周波数｜ｆ1 −ｆ2 ｜に変換し、周波数
｜ｆ1 −ｆ2 ｜を有する基準信号Ｆを位相比較器１９に
出力する。位相比較器１９は、測定信号Ｅの位相を基準
信号Ｆの位相と比較し、位相差に対応する電圧信号Ｃを
出力する。
【００６４】本実施例の位相比較処理回路１０１におい
ても、第２のヘテロダイン回路３５に与えられる基準信
号ａ２の周波数ｆ1 ’がレーザ素子４を駆動する基準信
号ａ１の周波数ｆ1 と異なるので、基準信号ａ２を伝送
する信号線から漏れ信号が発生し、その漏れ信号が測定
信号Ｂを伝送する信号線および局部発振信号ｄを伝送す
る信号線に混入しても、第１のヘテロダイン回路１２か
ら出力される測定信号Ｅはその漏れ信号の影響を受けな
い。
ても、第２のヘテロダイン回路３５に与えられる基準信
号ａ２の周波数ｆ1 ’がレーザ素子４を駆動する基準信
号ａ１の周波数ｆ1 と異なるので、基準信号ａ２を伝送
する信号線から漏れ信号が発生し、その漏れ信号が測定
信号Ｂを伝送する信号線および局部発振信号ｄを伝送す
る信号線に混入しても、第１のヘテロダイン回路１２か
ら出力される測定信号Ｅはその漏れ信号の影響を受けな
い。
【００６５】上記第１および第２の実施例では、本発明
の位相比較処理回路を光波距離計に適用した場合を説明
したが、本発明の位相比較処理回路はインピーダンスメ
ータ、ネットワークアナライザ等の測定器あるいは処理
信号と基準信号との位相差を検出するその他の処理装置
にも適用することが可能である。
の位相比較処理回路を光波距離計に適用した場合を説明
したが、本発明の位相比較処理回路はインピーダンスメ
ータ、ネットワークアナライザ等の測定器あるいは処理
信号と基準信号との位相差を検出するその他の処理装置
にも適用することが可能である。
【００６６】
【発明の効果】第１〜第３の発明によれば、処理手段か
ら出力される処理信号の周波数が発振手段から位相比較
手段に与える基準信号の周波数と異なることになるの
で、基準信号を伝送する信号線から漏れ信号が発生して
も、その漏れ信号が処理信号に影響を及ぼすことはな
い。したがって、処理信号と基準信号との位相差を精度
よく検出することができる位相比較処理回路が得られ
る。
ら出力される処理信号の周波数が発振手段から位相比較
手段に与える基準信号の周波数と異なることになるの
で、基準信号を伝送する信号線から漏れ信号が発生して
も、その漏れ信号が処理信号に影響を及ぼすことはな
い。したがって、処理信号と基準信号との位相差を精度
よく検出することができる位相比較処理回路が得られ
る。
【００６７】特に、第２の発明によれば、処理信号の周
波数および基準信号の周波数が低い周波数に変換される
ので、基準信号の周波数が高い場合でも処理信号と基準
信号との位相差を高い精度で検出することができる。
波数および基準信号の周波数が低い周波数に変換される
ので、基準信号の周波数が高い場合でも処理信号と基準
信号との位相差を高い精度で検出することができる。
【００６８】また、第３の発明によれば、位相比較手段
に与える基準信号から処理信号と同じの周波数成分の漏
れ信号が発生することが完全に防止されるので、さらに
位相差検出の精度が高くなる。
に与える基準信号から処理信号と同じの周波数成分の漏
れ信号が発生することが完全に防止されるので、さらに
位相差検出の精度が高くなる。
【００６９】第４および第５の発明に係る光波距離計に
おいては、受光手段から出力される測定信号の周波数が
発振手段から位相比較手段に与える基準信号の周波数と
異なるので、基準信号を伝送する信号線から漏れ信号が
発生しても、その漏れ信号が測定信号に影響を及ぼすこ
とはない。また、発振手段と受光手段と間隔を狭くする
ことが可能となり、かつ発振手段と受光手段との間に強
力なシールドを設ける必要もなくなる。したがって、精
度が高く、かつ小型化が可能な光波距離計が得られる。
おいては、受光手段から出力される測定信号の周波数が
発振手段から位相比較手段に与える基準信号の周波数と
異なるので、基準信号を伝送する信号線から漏れ信号が
発生しても、その漏れ信号が測定信号に影響を及ぼすこ
とはない。また、発振手段と受光手段と間隔を狭くする
ことが可能となり、かつ発振手段と受光手段との間に強
力なシールドを設ける必要もなくなる。したがって、精
度が高く、かつ小型化が可能な光波距離計が得られる。
【００７０】特に、第５の発明に係る光波距離計におい
ては、測定信号の周波数および基準信号の周波数が低い
周波数に変換されるので、基準信号の周波数が高い場合
でも測定信号が漏れ信号の影響を受けることなく、測定
信号と基準信号との位相差が正確に検出される。したが
って、短い距離でも精度よく測定できる光波距離計が得
られる。
ては、測定信号の周波数および基準信号の周波数が低い
周波数に変換されるので、基準信号の周波数が高い場合
でも測定信号が漏れ信号の影響を受けることなく、測定
信号と基準信号との位相差が正確に検出される。したが
って、短い距離でも精度よく測定できる光波距離計が得
られる。
【図１】本発明の第１の実施例による位相比較処理回路
を用いた光波距離計の構成を示すブロック図である。
を用いた光波距離計の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示されるトラップフィルタの周波数特性
を示す図である。
を示す図である。
【図３】一般的な位相比較器の構成を示す回路図であ
る。
る。
【図４】図３の位相比較器の出力特性を示す図である。
【図５】図１の位相比較処理回路に用いられる位相比較
器の構成を示す回路図である。
器の構成を示す回路図である。
【図６】図５の位相比較器に入力される基準信号および
その基準信号と９０°位相がずれた信号を示す波形図で
ある。
その基準信号と９０°位相がずれた信号を示す波形図で
ある。
【図７】図５の位相比較器における電圧信号の波形図で
ある。
ある。
【図８】図１に示されるデータ処理部の主要部の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図９】図８に示される第１および第２のマイクロコン
ピュータの動作を示すフローチャートである。
ピュータの動作を示すフローチャートである。
【図１０】図１に示される表示器を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施例による位相比較処理回
路を用いた光波距離計の構成を示すブロック図である。
路を用いた光波距離計の構成を示すブロック図である。
【図１２】従来の光波距離計の原理を示すブロック図で
ある。
ある。
【図１３】従来の位相比較処理回路の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
１ 第１の発振器 ２ 分周器 ３ 駆動回路 ４ レーザ素子 ６ 測定対象物 ８ 受光素子 １０ 第２の発振器 １１ 分周器 １２ 第１のヘテロダイン回路 １５，１６ トラップフィルタ １７ 第２のヘテロダイン回路 １８ 分周器 １９ 位相比較器 ３１ 第１の発振器 ３２ 周波数変換器 ３３ トラップフィルタ ３４ 第２の発振器 １００，１０１ 位相比較処理回路 ２００ センサーヘッド なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (5)
- 【請求項１】 発振手段により第１の周波数を有する基
準信号を発生し、前記基準信号を所定の処理手段および
位相比較手段に与え、前記処理手段から出力される前記
第１の周波数を有する処理信号と前記発振手段から発生
される基準信号との位相差を前記位相比較手段により検
出する位相比較処理回路において、 前記発振手段から前記処理手段に与える基準信号の周波
数と前記発振手段から前記位相比較手段に与える基準信
号の周波数とを異ならせる第１の周波数変換手段と、 前記位相比較手段に与える前記処理信号の周波数と前記
発振手段から前記位相比較手段に与える基準信号の周波
数とを等しくする第２の周波数変換手段とをさらに備え
たことを特徴とする位相比較処理回路。 - 【請求項２】 前記第１の周波数と異なる第２の周波数
を有する局部発振信号を発生する局部発振手段と、 前記位相比較手段に与える前記処理信号を前記局部発振
手段から発生される局部発振信号と混合することにより
前記位相比較手段に与える前記処理信号の周波数を前記
第１の周波数と前記第２の周波数との差の周波数に変換
する第１の混合手段と、 前記位相比較手段に与える基準信号を前記局部発振手段
から発生される局部発振信号と混合することにより前記
位相比較手段に与える基準信号の周波数を前記第１の周
波数と前記第２の周波数との差の周波数に変換する第２
の混合手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１
記載の位相比較処理回路。 - 【請求項３】 前記位相比較手段に与える基準信号から
前記処理手段に与える基準信号の周波数成分を除去する
フィルタ手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１
記載の位相比較処理回路。 - 【請求項４】 第１の周波数を有する基準信号を発生す
る発振手段と、前記基準信号で変調された光を測定対象
物に投光する投光手段と、前記測定対象物からの光を受
光して測定信号として出力する受光手段と、前記発振手
段により発生される基準信号と前記受光手段から出力さ
れる測定信号との位相差を比較する位相比較手段とを備
えた光波距離計において、 前記発振手段から前記投光手段に与える基準信号の周波
数と前記発振手段から前記位相比較手段に与える基準信
号の周波数とを異ならせる第１の周波数変換手段と、 前記位相比較手段に与える前記測定信号の周波数と前記
位相比較手段に与える基準信号の周波数とを等しくする
第２の周波数変換手段とをさらに備えたことを特徴とす
る光波距離計。 - 【請求項５】 前記第１の周波数と異なる第２の周波数
を有する局部発振信号を発生する局部発振手段と、 前記位相比較手段に与える前記測定信号を前記局部発振
手段から発生される局部発振信号と混合することにより
前記位相比較手段に与える前記測定信号の周波数を前記
第１の周波数と前記第２の周波数との差の周波数に変換
する第１の混合手段と、 前記位相比較手段に与える基準信号を前記局部発振手段
から発生される局部発振信号と混合することにより前記
位相比較手段に与える基準信号の周波数を前記第１の周
波数と前記第２の周波数との差の周波数に変換する第２
の混合手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項４
記載の光波距離計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6223115A JPH0886872A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 位相比較処理回路および光波距離計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6223115A JPH0886872A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 位相比較処理回路および光波距離計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0886872A true JPH0886872A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=16793062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6223115A Pending JPH0886872A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 位相比較処理回路および光波距離計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0886872A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1096778A (ja) * | 1996-09-24 | 1998-04-14 | Kubota Corp | 測距装置 |
| JP2007278932A (ja) * | 2006-04-10 | 2007-10-25 | Yokogawa Denshikiki Co Ltd | 微小移動検出装置 |
| JP2011196924A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 障害物検知装置 |
| JP2011257285A (ja) * | 2010-06-10 | 2011-12-22 | Kyosan Electric Mfg Co Ltd | 距離センサ及び制御方法 |
| JP2012002559A (ja) * | 2010-06-15 | 2012-01-05 | Kyosan Electric Mfg Co Ltd | 距離センサ |
| CN104035086A (zh) * | 2014-06-14 | 2014-09-10 | 哈尔滨工业大学 | 混合外差式可溯源精测尺He-Ne激光测距装置与方法 |
| CN104155642A (zh) * | 2014-06-14 | 2014-11-19 | 哈尔滨工业大学 | 基于可溯源同步测尺的混合双光源激光测距装置与方法 |
| CN104166131A (zh) * | 2014-06-14 | 2014-11-26 | 哈尔滨工业大学 | 基于可溯源同步测尺的双纵模激光测距装置与方法 |
| US9354352B2 (en) | 2013-10-11 | 2016-05-31 | Keyence Corporation | Photoelectric sensor |
-
1994
- 1994-09-19 JP JP6223115A patent/JPH0886872A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1096778A (ja) * | 1996-09-24 | 1998-04-14 | Kubota Corp | 測距装置 |
| JP2007278932A (ja) * | 2006-04-10 | 2007-10-25 | Yokogawa Denshikiki Co Ltd | 微小移動検出装置 |
| JP2011196924A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 障害物検知装置 |
| JP2011257285A (ja) * | 2010-06-10 | 2011-12-22 | Kyosan Electric Mfg Co Ltd | 距離センサ及び制御方法 |
| JP2012002559A (ja) * | 2010-06-15 | 2012-01-05 | Kyosan Electric Mfg Co Ltd | 距離センサ |
| US9354352B2 (en) | 2013-10-11 | 2016-05-31 | Keyence Corporation | Photoelectric sensor |
| CN104035086A (zh) * | 2014-06-14 | 2014-09-10 | 哈尔滨工业大学 | 混合外差式可溯源精测尺He-Ne激光测距装置与方法 |
| CN104155642A (zh) * | 2014-06-14 | 2014-11-19 | 哈尔滨工业大学 | 基于可溯源同步测尺的混合双光源激光测距装置与方法 |
| CN104166131A (zh) * | 2014-06-14 | 2014-11-26 | 哈尔滨工业大学 | 基于可溯源同步测尺的双纵模激光测距装置与方法 |
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