JPS5935817Y2 - 光波測距装置の自動調光装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、振幅変調した光波を利用して送信と受信との
変調波の位相の差を測定して距離を測定する光波測距装
置における自動調光装置に関する。

光波測距装置では、光源と受光素子との間に内部光路（
基準光路・・・・・・光源からの送信光が直接に又はミ
ラー等を介して間接的に受光素子に達する光路）と外部
光路（測定光路・・・・・・光源からの送信光が目標物
で反射した反射光が受光素子に達する光路）が形成され
、内部光路からの光と外部光路からの光を選択的に受光
素子に入射せしめる為に両光路を選択的に断続する如き
光路切換器が設けられている。

そして、この種の光波測距装置では、例えば特公昭５１
−８３３８号公報に開示されている如く、入力信号のレ
ベル変化により、受光素子（光信号）及びその後の処理
回路（電気信号）等で位相変化の生ずることを避ける為
に、外部光路、受光素子への入射光の大きさを一致させ
るかもしくは測定誤差を生じさせない範囲内にある如く
、少くとも一力の光路中に設けた光量可変器を受光素子
の出力信号にて制御する自動調光装置を有している。

このものは、まず光路切換器を動かして光量可変器のな
い力の光路を形成し、この時の受光素子の出力信号を記
憶回路に入力して記憶させ、次に光路切換器を切換えて
光量可変器のある方の光路を形成すると共に受光素子の
出力信号を比較器の一力の入力端子に入力する如く切り
換え、比較器の他力の入力端子には記憶回路の信号を入
力しておくことにより、比較器の出力として光量可変器
のない力の光路を経て受光素子への入射光の大きさと光
量可変器のある男の光路を経て受光素子への入射光の大
きさとの差信号を得、それによって、外部光路、内部光
路による受光素子への入射光の大きさを一致させるかも
しくは上述の所定範囲内にある如く光量可変器を制御す
るものである。

従って、このものは、光路の切り換え、信号の切り換え
、そして先に測定された記憶回路め記憶値と後に測定さ
れた測定値とを比較器にて比較し、その差出力により光
量可変器妥制御する如き構成であるから応答がそれ俺と
早いものではなかった。

本考案の目的は、応答が速くかつ調光精度の高い自動調
光装置の提供にある。

以下、図面に示した実施例に基づ（・て本考案を説明す
る。

第１図は本考案の一実施例であり、第２図は第１図の回
路の各部の波形を示す図である。

光源１からの変調光は、送光レンズ２から装置本体１０
０外へ射出されろ。

送光レンズ２にて平行光速にされた変調光は、目標点に
置かれた反射鏡３にて反射された後、受光レンズ４を経
て装置本体１００内へ入射する。

装置本体１００内へ入射した外部光路を通った光束は、
円周力量に連続的に濃度が変わるように構成されている
デンシティフィルタ５、外部光路と後述の内部光路との
切り換え用のチョッパ円板６を通って受光素子１に入射
する。

−力、光源１からの変調光のうち第１ミラー８にて反射
された内部光路を通る光束は、さらに第２ミラー９にて
反射された後、チョッパ円板６を通って受光素子γに入
射する。

チョッパ円板６はモータ１０にて一定速度で回転され、
受光素子１の前に、開口１０ａがくると外部光路を通っ
た光束が、開口１０ｂがぐると内部光路を通った光束が
、選択的に受光素子γに入射する。

受光素子１にて光電変換された電流信号は、電流−電圧
変換器１１にて電圧信号に変換された後、ミキサー１２
に入力され、ビートダウンされた中間周波数信号に変換
される。

この中間周波数信号は、増幅器１３にて増幅される。

増幅器１３にて増幅された中間周波数信号は、演算回路
１４と検波器１５に夫々入力される。

演算回路１４にはさらに切換検出器１６の出力信号が入
力される。

切換検出器１６は、受光素子γに入射して（・る光束が
外部光路によるものか内部光路によるものかを判別する
ものであって、この判別信号をチョッパ円板６の回転位
置から検出して出力する。

例えば、チョッパ円板６の検出器１６側を反射面とし、
検出器１６をチョッパ円板６の開口１０ｂに対向する位
置に発光部と受光部とを並置したものにて構成すれば、
受光部の出力として、外部光路が選択されている時は高
レベル、内部光路つ；選択されている時は低レベルの信
号を得ることができる。

演算回路１４は、増幅器１３からの信号が外部光路によ
るものか、内部光路によるものか、を切換検出器１６か
らの信号によって判別し、外部光路による信号と内部光
路による信号との位相差を検出し、この位相差を目標点
までの距離に換算し表示器１１を１駆動する。

以上述べた構成は、従来のものをそのまま利用できる。

一力、検波器１５に入力された中間周波数信号は、検波
され、抽出回路を構成する同調増幅器１８に入力される
。

同調増幅器１８は、チョッパ円板６による光の断続信号
、すなわち、切換検出器１６から得られる判別信号と等
しい周波数に共振周波数を設定されている。

従って同調増幅器１８の出力信号は検波器１５の検波信
号のエンベロープ信号に依存した基本波信号である。

同調増幅器１８の出力信号は同期整流器１９に入力され
る。

同期整流器１９には基準信号として切換検出器１６から
の判別信号、すなわち内部光路、外部光路の断続に同期
した信号が入力されている。

同期整流器１９の出力信号は、ローパスフィルタ２０を
経てサーボアンプ２１に誤差信号として入力される。

サーボアンプ２１は誤差信号に応じてデンシティフィル
タ５０回転用モータ２２な制御する。

以上のデンシティフィルタ５、受光素子１、電流−電圧
変換器１１．ミキサー１２、増幅器１３、検波器１５、
切換検出器１６、同調増幅器１８、 同期整流器１９、
ローパスフィルタ２０、サーボアンプ２Ｌモータ２２に
て自動調光装置を構成する。

そして、デンシティフィルタ５によって光量可変器が、
受光素子γ、電流−電圧変換器１１．ミキサー１２、増
幅器１３、検波器１５、同調増幅器１８によって抽出手
段が、切換検出器１６によって判別手段が、同調整流器
１９によって同期整に手段が、ローパスフィルタ２０、
サーボアンプ２１、モータ２２にて駆動手段が夫々構成
される３以下、第２図の波形図を参照しつつ実施例の自
動調光装置の動作を説明する。

周知の如く、電流−電圧変換器１１からは周波数ｆ、
（例えば波長２０ｒｎの送信光を得る場合であれば１
５ＭＨｚ）の出力信号が、またミキサー１３からは周波
数ｆ１−ｆ２ （例えば１５ＫＨｚの信号を得るために
は参照信号の周波数ｆ２は１４９８５ＭＨｚ）の出力信
号が得られる。

チョッパ円板６はその構造及び回転数により定まる周期
Ｔ（内部光路が選択されてから再び内部光路が選択され
るまでの周期をＴとする）内に内部光路と外部光路の切
り換えを行なうように両光路の断続を一定の周波数ｆ（
２丁）で行なっているから、電流−電圧変換器１１もし
くはミキサー１２の出力信号は周期Ｔ内に内部光路によ
る信号と外部光路による信号を含むことになる。

第２図ｇでは、内部光路による受信光の大きさと外部光
路による受信光の大きさとの差がｌに対応していること
を−ｆｌＪとして示して（・る。

電圧−電流変換器１１の出力信号であるか１ミキサー１
２の出力信号であるかは、単に周波数が異なるだけであ
り、本実施例の調光のためには大きさの差Ｉに依存した
エンベロープのみが必要であるのでどちらの信号でも同
じである。

ミキサー１２の出力信号は増幅器１３で増幅された後、
検波器１５で検波され、第２図すに示す如き信号となる
。

同調増幅器１８は、周波数ｆに同調するから、その出力
信号は第２図Ｃに示す如き、周波数ｆの正弦信号となる
。

前述の如く、第２図Ｃの波形は、第２図すの波形のエン
ベロープの基本波信号であるが、この信号は、第２図す
のエンベロープに依存していれば良く、エンベロープそ
のまま、又は第２図すの波形を適当なローパスフィルタ
に通した信号にて代用しても良い。

同期整流器１９は、第２図ｄに示す如きチョッパ円板６
の光の断続に応じて切換検出器１６から得られる信号を
基準信号として同調増幅器１８からの信号を同期整流す
るから、その出力信号は第２図ｅの如く成る。

回器整流器１９の出力信号はローパスフィルタ２０によ
り外部光路を通った光束に対する外部光路を通った光に
対する外部光路を通った光の大きさの差Ｉに比例したレ
ベルα■（αは定数）Ｏ直流信号（第２図ｇ）となる。

サーボアンプ２１はこの信号の極性（正、負）によりモ
ータ２２の回転方向を判別し、その大きさが零になるま
でモータ２２の回転を続ける。

−力内部尤路を通った光束に列し外部光路を通った光束
の光量が減少し、検波器１５の出力信号が第２図ｇの如
く取ったとすると、同調増幅器１８の出力信号は第２図
りの如く成りその結果、同期整流器１９の出力信号は第
２図ｇの如く成る。

従って、ローパスフィルタ２０の出力信号は第２図ｇの
如く、第２図ｇとは符号が反対の直流信号、すなわち−
α■′となる。

従ってこの場合には、モータ２２は上述とは逆方向に回
転する如くサーボアンプ２１によ夕制御され、すみやか
に調光が行なわれる。

なお、以上の説明では光の大きさを制御する為に回転に
よって透過量を制御するデンシティフィルタを用いたが
、直線移動によって光量を制御するものでも良く、さら
に機械的な絞、印加電圧によって濃度の変化する液晶等
の電気光学素子、等信の構成の光量可変器に置き換えろ
ことができろ。

さらに、上記実施例では、チョッパ円板を回転する為に
連続回転するモータを用いた例を上げたので特別の切換
検出器が必要であったが、パルスモータを用いれば切換
検出器が不必要となる。

すなわち、パルスモータを用いれば、モータの駆動パル
スをそのまま選択されている光路ノ識別用の信号判別信
号として用いることができる。

また、上記実施例では、内部光路による受信光の大きさ
を基準にして外部光路による受信光に大きさを制御する
如き構成であったが、外部光路に光量可変器を挿入して
、外部光路による受信光の大きさを基準にして外部光路
による受信光の大きさを制御する如き構成にしても良く
、又、内部光路、外部光路に夫々光量可変器を挿入し、
両光路による受信光の大きさの差が零に戊る如く、両回
変器を連動せしめて制御する如く成しても良い。

以上述べた如く本考案によれば連続的かつ高速の自動調
光が可能であると共に、ロンフィン（ＬｏｃｋＩｎ）の
形式がとられているので、ノイズに対して非常に強く、
その為、内部光路による受信光の大きさと外部光路によ
る受信光の太きさとの一致精度が高く、さらに、内部光
路もしくは外部光路を通った光束の一方が飽和しても、
光量可変器の制御方向は定まるので広いダイナミックレ
ンジの光波測距装置の自動調光装置を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の構成を示すブロック回路図で
あり、第２図は第１図の回路の各部の信号波形を示す図
である。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１） 光源と、受光素子と、前記光源と前記受光素
   子との間に内部光路と外部光路を形成する手段と、前記
   内部光路と前記外部光路の選択的な断続を一定周波数で
   行なうチョンバ手段とを有し前記内部光路と前記外部光
   路とによる前記受光素子の出力信号に基づいて距離を求
   める光波測距装置に用いられ、前記受光素子の出力信号
   に基づいて制御する光量可変器を前記内部光路と前記外
   部光路の少なくとも一力に設けた自動調光装置にお（・
   て、 前記チョンバ手段による前記内部光路と前記外部光路の
   断続に同期した判別信号を出力する判別手段と、前記受
   光素子への入射光の大きさに応じた電気信号のエンベロ
   ープに依存したエンベロープ信号を出力する抽出手段と
   、前記判別手段と前記抽出手段とに接続され、前記判別
   信号を基準信号として前記エンベロープ信号を同期整流
   し、同期整流信号を出力する同期整流手段と、該同期整
   流手段に接続され、前記同期整流信号を零となすように
   前記光量可変器を駆動する駆動手段と、を有することを
   特徴とする自動調光装置。
2. （２）前記抽出手段は前記受光素子の出力信号に応じた
   電気信号を検波し検波信号を出力する検波回路と、該検
   波回路に接続され、前記検波信号のエンベロープに依存
   したエンベロープ信号ヲ出力する抽出回路とを有するこ
   とを特徴こする実用新案登録請求の範囲第（１）項記載
   の自動調光装置。
3. （３）前記抽出回路は前記一定周波数に同調し、前記検
   波信号のエンベロープに依存したエンベロープの基本波
   信号を抽出する同調増幅器であることを特徴とする実用
   新案登録請求の範囲第（２）項記載の自動調光装置。