JPH02216492A - 光波測距装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は例えば、宇宙でのランチツートッキング時に
、目標機までの距離を高精度で測定するために用いられ
る光波測距装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は、従来の光波測距装置の例を示す因であ〕１図
におりて（１３は基準発振器、（２）は駆動回路。

（３）はこの駆動回路（２１によって強度変調駆動され
るレーザダイオード、（４）は送信レンズ、（５）は半
透過ミラー、（６）は目標となるコーナキューブプリズ
ム。

（７１＃ｉミラー　（８）は受信レンズ、（９）は受信
レンズ（８）の焦点位置に置かれたフォトダイオード、
αＧは増幅器、αυは位相比較器、ａｚは距離信号、ａ
３はバンドパスフィルタ、　　（１４は位相比較器＋１
１１に入力される膠照信号、α９は位相測定入力信号で
ある。第３図は位相比較器（＋１１の構成例を示す図で
、　　（１６ａ）、（１６ｂ）は二値化回路、ａηはフ
リップフロップａ９に印加されるセット信号、ａＳはリ
セット信号、翰は発振器、　ａｎはフリップフロップａ
９の出力によって制御されるゲート、■はゲートＱＤか
ら出力される発振器■の出力パルスを計数するカウンタ
である。

従来の光波測距装置ｔけ上記のように構成され以下の様
に動作する。レーザダイオード（３）は基準発振器ｉｌ
＋から出力される周波数で強度変調されたレーザ光を発
振する。送信レンズ（４）によって照射角が絞られ半透
過ミラー（５）を通過したレーザ光は距離Ｒ離れたコー
ナキューブプリズム（６）に向って照射される。コーナ
キューブプリズム（６）は光の入射角と出射角が等しい
性質を持っているため１反射されたレーザ光は再度同じ
光路を逆に戻シ、半透過ミラー（５）で方向を変えられ
ミラー１７１を経てレーザ光の波長に適合（−たバンド
パスフィルタαｊを通過する。このバンドパスフィルタ
αコの働きは、レーザ光以外の妨害光（例えば太陽光等
）を光検出系に入れないことである。受信レンズ（８）
に入射したレーザ光はフォトダイオード（９１の受光部
に集められ、光電変換される。光電変換された信号は増
幅器によって振幅を拡大され２位相比較器ａｌｌに加え
られる。位相比較器αＢに加えられる参照信号Ｉと９位
相測定入力信号（Ｌ！ｇは二値化回路（１６ａ）　、　
（１６ｂ）にて二値代書れ６内借号の位相ずれ時間のみ
ゲートｃ＋ｎを通過した発振器■の出力パルスがカウン
タ＠で計数きれることによｎ、　Ｍ単発振器ｃ区１から
出力された波形が上記で観明した系を通過してぐるのに
要する時間を知ることができる。この時間をＴｔとする
と、下式の関係がある。

Ｔｔ＝２ＯＲ＋Ｔｏ　　　　　・・・・・・・・・・・
−・・　　（１）ただし、Ｃ：光速 ＴＯ：回路系の遅延時間 Ｔｏ、　　Ｏは前もって知ることができるから（１）よ
シＣ によシワコーナキューブプリズム（６）までの距離力わ
かることになる。ゆえに２距離信号ｆｉｇは距離をあら
れしていることがわかる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の様な従来の光波測距装置では、測定の誤差は位相
測定入力信号αりに含まれる雑音量に主に因っておシ、
無視できない。上記雑音はフォトダイオード（９１と増
幅器αＧから発生するランダム雑音なので、距離信号ａ
Ｚを長時間測定し、平均化することにより測定誤差を小
さくするのが一般的な手法であるが、その代わ夛データ
レートが小さくなる。ところが、ランデブードツキング
においては。

近距離域での測距は高精度、高データレートが必要であ
シ、従来の光波測距装置では十分でなかった。

この発明は、かかる課題を解決するためになされたもの
で、高い精度、高データレートの光波測距装置を得るこ
とを目的とする。

〔課題を解決する念めの手段〕

との％明に係る光波測距装置は、従来の光波測距装置に
レーザ干渉計を付加したものである。

〔作用〕

この発明においては、レーザ干渉計の距離分解能はレー
ザ光波長の半分であるから距離分解能が従来例とくらべ
て非常に高くなる。またレーザ干渉計を用いることによ
り、処理回路は単純になるので、データレートも高くで
きる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の実施例を示す図であシ、　（ＩＩ。

＋２１．　＋４１．　（６１，（７１，（８１，αυ〜
鰺は上記従来装置例と全く同一のものであり、　　（５
ａ）、（３ｂ）、（ｓａ）、（ｓｂ）（５ｃ）、　（５
ｄ）、　（９ａ）　、（９ｂ）、（１６ｃ　’）　Ｉｆ
ｉ上記従来装償例の各々（３）ｊ（５１，１７１，（９
１，（ｔ６ａ）、（ｔ６ｂ）に相当する部分である。υ
はレーザダイオード（５ｂ）の出力光を平行光にするた
めのコリメータレンズで。

これは受信光をフォトダイオード（９ｂ）上に集光する
作用もある。−はレーザダイオード（９ｂ）の出力蛋幅
を大きくする増幅器、＠は減算カウンタ。

（２）はレーザダイオード（３ｂ）に電力を供給するレ
ーザ電源、＠は校正指示信号−により所定のデータ数の
距離信号ａ２の平均を計算する平均回路、（至）は基準
距離信号、（至）は精密距離信号、　ａｌｌは平面ミラ
ーである。

上記のように構成された光波測距装置においては、レー
ザダイオード（３ｂ）、　　半透過ミラー（５Ｃ）　。

（５ｄ）、　　７オトダイオード（９ｂ）、コリメータ
レンズ（ハ）、平面ミラー０１１がレーザ干渉計を構成
し、フォトダイオード（９ｂ）の入射面上で、平面ミラ
ーＣａ１ｌからのレーザ光の反射光と、コーナキューブ
プリズム（６）からのレーザ光の反射光が重なり合って
干渉し、コーナキューブプリズム（６）までの距離がレ
ーザ光波長の半分変化する毎にフォトダイオード（９ｂ
）の光検知出力が大きくなる。ゆえにレーザ光波長の半
分、コーナキューブプリズム（６）までの距離が変化す
る毎に減算カウンタ（ハ）の計数値は小さくなる。ラン
デブ、ドツキング時には、コーナキューブプリズム（６
）までの距離は単調減少であプ、減算カウンターの計数
値の変化分は上記距離の変化分に対応している。一方、
レーザ干渉計では、絶対距離がわからなりため、少くと
も１回。

減算カウンタ（ハ）の初期値を設定する必要がある。

これは校正指示信号（２）によって動作する平均回路＠
の出力である基準距離信号（至）を減算カウンタ（至）
に設定することによって行われる。なおレーザダイオー
ド（’　ａ）　ｔ　（ｓ　ｂ　）の発振波長は互いに干
渉を起さなり様に別のものを選別しておく必要がある。

〔発明の効果〕

この発明は１以上説明した通シ、レーザ干渉計を付加す
ることによ）、高精度、高データレートの光波測距装置
を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す図、第２図は従来
の光波測距装置を示す図、第３図＃：を第２図中の位相
比較器Ｕの構成例を示す図である。 図において（１）は基準発振器、（２）は駆動回路、　
　（３１゜（３ａ）、（５ｂ）はレーザダイオード、（
４）は送信レンズ＆　”’ｊ（”）　＊（５ｂ）＊（５
Ｃ）、（ｓａ）は半透過ミラー（６）はコーナキューブ
プリズム、（７）はミラー　（８）は受信レンズ、　（
９１，（９ａ）ｔ（９ｂ）はフォトダイオード、鱒は増
幅器、αｆｌは位相比較器、　０３は距離信号。 ａｓ、　　（１３ａ）、（ｔｘｂ）は／＜　ン）”／＜
　スフ　イルｆｉ　、　Ｑ４！ｄ参照信号、　（１！９
は位相測定信号入力、　　（１６ａ）、（１６ｂ）。 （１６Ｃ）は二値化回路、　Ｄ７１はセット信号、ａ秒
はリセット信号、　（ａｉｌはフリップフロップ、（イ
）は発振器。 Ｑｌｌはゲート、＠はカウンタ、ｒ２３はコリメータレ
ンズ、Ｌ２Ａは増幅器、＠は減算カウンタ、＠はレーザ
電源、鰭は平均回路、＠は基準距離信号、＠は校正指示
信号、（ｌ［ｌは精密距醗信号、０］）は平面ミラーで
ある。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　コーナキユーブプリズム又は平面反射鏡までの距離を
   測定するための光波測距装置において、コーナキユーブ
   プリズム又は平面反射鏡に対向して、レーザ平行光を照
   射する手段と、上記レーザ平行光の上記コーナキユーブ
   プリズム又は平面反射鏡による反射光を検出する手段と
   、上記レーザ平行光と反射光の光路の共通部分に光軸に
   対して傾けて配置された半透過ミラーと、前記半透過ミ
   ラーによつて分岐される上記レーザ平行光の光路中に光
   軸と直交して配置された平面ミラーとを備えたことを特
   徴とする光波測距装置。