JPS60260872A - 距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は目標へ正弦波で変調された光波を照射し、帰
ってくるまでの時間遅れによる位相遅れを測ることによ
り距離を知る装置の改良に関するものである。

〔従来技術〕

第１図、は従来の距離測定装置の構成例である。

図において（１）は周波数ｆの正弦波を出す発振器。

（２）は光源で駆動回路（３）により周波数ｆで変調さ
れた光波を出す。（４）は光源（１）からの光を目標に
照射する送信光学系で、目標から帰ってきた光は受信光
学系（５）で集められ、光検出器（６）で変調成分がと
り出される。バイアス回路（７）は光検出器（６）を最
適動作させるバイアスを与える回路、（８）は光検出器
（６）の出力を増幅する増幅器である。（９）は分周器
で発振器（１１の出力の周波数ｆを例えば１／１ｏｏｏ
程度に分周して中間周波数ｆｉｆの信号を出力する。

顛は第１．の周波数変換器で分局器（９）の出力（周波
数ｆ１ｔ　）と発振器（１）の出力（周波数ｆ）のビー
トを、とって局部発振信号（周波数ｆ　−ｆｉｆ）を出
す。

αυは第２の周波数変換器で増幅器（８）の出力（周波
数ｆ）を中間周波数ｆｉｆに変換する。Ｑ２は位相差測
定回路で分局器（９）と第２の周波数変換器αυの出力
の位相差を測定する。

光源（２）から出た光波は目標までの距離Ｒを往復する
間に。

の位相遅れを生ずるので２発振器（１）の出力をｖＲｅ
ｆ　”　ｇｔｎ　２ｆｆｆｔ・・・・・・・・パ・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・　（２）と表現
すると増幅器（８）の出力は。

ｖＭｅＢ二幽（ｚ７ｒｆｔ−φ）・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（３）と表現できる。実際には
回路系及び光電変換素子での位相遅れを考慮すべきであ
るが、この位相遅れを補償する技術は周知であるのでこ
こでは簡単のため省略する。さらに第１の周波数変換器
Ｑｌの出力の局部発振信号 Ｖｌｏ。＝癲２π（ｒ−ｆｌ、）ｔ　・・・・・・・・
・・・・・・・・・・　（４）とのうなりを第２の周波
数変換器α９でとると。

ｖＩ＝ｖＭ８８・ｖｌｏ。

ｅａ ＝　ｃｏｓ（２ｆｆｆ１ｙｔ−φ） 十ｃｏｓ　（２７ｒ　（２ｆ、　−ｒ、ｆ）　を−φ）
・（５１となり１周波数ｆｉｆ成分を抽出するとＶ”　
”　ｃｏｓ（２７ｒｆ１５　を−φ）　−・−・・−・
−・・−＋６）ｅｅ となる。分周器（９）の出力の中間周波数信号ｖＲｅｆ
　””　幅２ｆｆｆ　１ｆｔ　・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・　＋７）との位相差はφで
、初めの距離情報をそのまま残している。従って位相差
測定回路Ｑ擾で、（６）式と（７）式の位相差を測れば
（１）式により距離Ｒを知ることができる。

ここでわざわざｖＭｅｓをビー２！−ダウンしてから位
相差を測るのは、現状の回路技術では精度良く位相差を
測ろうとすると９周波数が低くないと不可能であるから
である。

ところが、第１図の構成では測定精度を１函ぐらいにし
ようとすると、変調周波数ｆ（発振器（１）の出力周波
数）として１５ＭＨｒ、ぐらいをとる必要があり９周波
数が高いため増幅器（８）の入力インピーダンスＲ１の
値を大きくとることができず、従ってＳ／Ｎ比が制限さ
れる。つまり従来の装置ではＳ／Ｎ比が制限されるため
、最大側距離能力に制、限があった。

〔発明の概要〕

この発明はかかる欠点を改善する目的でなされたもので
、光検出器で直接ビートダウンすることにより増幅器の
使用周波数を下げ、入力インピーダンスの値を大きくと
れるようにしてＳ　／　Ｎ比を改善するものである。

〔発明の実施例〕

第２図はこの発明の一実施例を示す構成図である。図に
おいて（５）〜ｔ８１　、　（ＩＩ　、μ邊は従来と同
じもの。

α騰はトランジスタ、α４は間開回路である。トランジ
スタ１３０ベースには第１の周波数変換器ａ１の出力の
局部発振信号が加えら゛れているので、光検出器（６）
のバイアス電圧は周波数（ｆ　−ｆｓｆ）で変動する。

光検出器（６）にＡＰＤやフォトマルのようなものを使
っておけばその感度はバイアス電圧に依存し、感度には
バイアス電圧の変動に対し一次の項が表われる。

その項は。

Ｓ　’　”　ｍ２７ｒ（ｆ−ｆｌｆ）　ｔ　−−−−−
・−−−−（８）と表わせる。

他方入力光信号強度は Ｐ　＝　５ｉｎ（２′Ｉｒｆｔ、−φ）・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・　（９）と表わせて、光
検出器の出力は入力光信号強度と感度の積であるので、
光検出器（６）の出力には虐（２πｆｉｆｔ−φ）とい
う項が表われる。この項を同調回路α尋でとり出せば、
増幅器（８）の扱うべき周波数は中間周波数ｆ’Ｌｆで
あるので入力インピーダンスＲ１の値は大きく設計でき
る。従ってｓ　／　Ｎ比は大巾に改善される。この場合
増幅器（８）の出力は。

そのまま位相差測定回路α２へ入力して１図示はしてい
ないが分局器の出力との位相差を測定する。

例えば　ｆ＝１５ＭＨｚ、、、ｆ１ｆ＝１５にりとして
どの位この発明の効果が期待できるかというと、従来の
場合増ｉ器の扱う周波数は１５ＭＨ２であるので入力イ
ンピーダンスＲ１は＾々１にΩであるが、この発明の場
合周波数が１５に弘であるのでＲ１はＩＯＫΩと大きく
とることができる。

第３図はこの発明のさらにもう一つの実施例で。

＋５１　、　＋６１　、　ｔ８）　、四は従来と同じも
の、（７）のバイアス回路は（Ｉ９の電源と（１８の抵
抗器と、αηのＩ、ＪＩＣＤ等の第２の光源で構成され
ている。第２の光源には図示していないが一定電流が流
しであるので、一定の光強度が光検出器（６）に入射す
る。すると光検出器（６）に電流が流れて電源ａＳから
流れ出る電流は抵抗器αｅで電圧降下し、他方フォトマ
ルやＡＰＤ等の光検出器（６）はバイアス電圧が下がる
と感度が下がるので、光検出器（６）のバイアスは最適
値に落着く。つまり自己バイアス法である。この場合も
第２の光源の電流を第１の周波数変換器０１の出力の局
部発振信号（周波数ｆ　−ｆｔｆ）で変動させれば。

光検出器（６）はバイアスは変動するので９周波数変換
器の作用をする。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したように、光検出器にバイアスを
局部発振周波数で変動させることにより周波数変換機能
を持たせ、増幅器の入力インピーダンスを高くできるよ
うにして、８／Ｎ比を改善つまり最大側距離範囲を広げ
る効果が、ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の距離測定装置の構成を示す図。 第２図はこの発明の一実施例を示す構成図、第３　′図
はこの発明の他の実施例を示す構成図で、（６）ば光検
出器、（））はバイアス回路、（８）は増幅器、　＋Ｉ
Ｉは周波数変換器、α■家トランジスタ、α◆は同調回
路。 （ｌ！９は電源、　ｔｔｅは抵抗器、ａηは第２の電源
である。 なお２図中同一あるいは相当部分には同一の符号を付し
て示しである。 代理人大岩増雄 ｍ−（ゝ　Ｎ 第２図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）正弦波を発生するための発振器と、光源と。 上記光源から出る光を上記発振器の正弦波で変調するた
   めの駆動回路と、上記光源から出た光を目標に照射する
   ための送信光学系と、上記光源から出て目標で反射して
   きた光を集めるための受信光学系と、上記受信光学系で
   集めた光を光電変換する光検出器と、上記光検出器を最
   適動作させるためのバイアス回路と、上記発振器の出力
   を分周して中間周波正弦波を作る分局器と、上記発振器
   の出力と上記分局器の出力のうなりをとって局部発振信
   号を作る１１ｇ１の周波数変換器と、上記局部発振信号
   とのうなりで上記光検出器の出力を中間周波数に変換す
   る第２の周波数変換器と、上記分周器の出力と上記第２
   の周波数変換器の出力の位相差を測定する位相差測定回
   路を備えた距離測定装置において、上記光検出器のバイ
   アス電圧を上記局部発振信号で変動させる手段を設げる
   ことにより上記第２の周波数変換器の機能を上記光検出
   器に持たせたことを特徴とする距離測定装置。
2. （２）上記バイアス回路と上記光検出器の間にトランジ
   スタを設けて、上記トランジスタで上記光検出器のバイ
   アスを上記局部発振信号で変動させるようにした特許請
   求の範囲第（１）項記載の距離測定装置。
3. （３）　上記バイアス回路を定電圧源と抵抗と上記光検
   出器へ直接光を照射する第２の光源で構成し。 上記第２の光源の出力光を上記局部発振信号で変動させ
   た特許請求の範囲第（１）項記載の距離測定装