JPH03264885A - 距離計 - Google Patents
距離計Info
- Publication number
- JPH03264885A JPH03264885A JP6596190A JP6596190A JPH03264885A JP H03264885 A JPH03264885 A JP H03264885A JP 6596190 A JP6596190 A JP 6596190A JP 6596190 A JP6596190 A JP 6596190A JP H03264885 A JPH03264885 A JP H03264885A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- time
- circuit
- optical path
- light
- distance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 32
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 17
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
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。
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〕
本発明は、距離計に関する。
従来、土木測量、一般測量等において２点間の距離の測
定は、三角測量による間接測量が長い間行われてきた。
定は、三角測量による間接測量が長い間行われてきた。
これに対し、近年では、光波距離計を使用し、２点間の
距離を直接測定する方法が採用されている。光波距離計
は、計ろうとする２点にそれぞれ、投光器兼受光器と反
射鏡を対向して置き、投光器から出た光が反射鏡で反射
し受光器に入射するまでの時間Ｔを計り、大気中の光の
速度Ｃとの関係式（１）から距離Ｓをもとめる装置であ
る。
距離を直接測定する方法が採用されている。光波距離計
は、計ろうとする２点にそれぞれ、投光器兼受光器と反
射鏡を対向して置き、投光器から出た光が反射鏡で反射
し受光器に入射するまでの時間Ｔを計り、大気中の光の
速度Ｃとの関係式（１）から距離Ｓをもとめる装置であ
る。
Ｓ＝１／２ｘＴｘＣ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・（１）Ｓ：測定する距離 Ｔ：２点間を光が伝わる時間 Ｃ：大気中の光の速度 ここで、２点間を光が伝わる時間Ｔは非常に短いため、
直接この時間を精度よく測定することは困難である。こ
のため、従来の光波距離計では、投光器からの射出光を
例えば１．５ＭＨｚの周波数で変調し、射出光と入射光
との位相を測定する方法を採用している。この方法によ
れば、上記周波数をビートダウンして得られた低い周波
数でも位相関係は変わらない為、精度良く位相を測定で
きる。
・・（１）Ｓ：測定する距離 Ｔ：２点間を光が伝わる時間 Ｃ：大気中の光の速度 ここで、２点間を光が伝わる時間Ｔは非常に短いため、
直接この時間を精度よく測定することは困難である。こ
のため、従来の光波距離計では、投光器からの射出光を
例えば１．５ＭＨｚの周波数で変調し、射出光と入射光
との位相を測定する方法を採用している。この方法によ
れば、上記周波数をビートダウンして得られた低い周波
数でも位相関係は変わらない為、精度良く位相を測定で
きる。
しかし、この方法は、回路が複雑になり、射出光を変調
する際の波形率が悪いと位相測定に誤差が大きくなるこ
とがある。
する際の波形率が悪いと位相測定に誤差が大きくなるこ
とがある。
本発明は、射出光として非常に幅の狭い（例えば１００
ｎｓ）光パルスを使用し、発光から受光するまでの時間
と回路が作る無駄時間を複数（Ｎ）回例えば１００００
回繰返し測定し、測定時間精度を向上するものである。
ｎｓ）光パルスを使用し、発光から受光するまでの時間
と回路が作る無駄時間を複数（Ｎ）回例えば１００００
回繰返し測定し、測定時間精度を向上するものである。
本発明による距離測定は、次の（２）式で表される。
Ｃ
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（
２）Ｓ：距離 Ｃ：空中での光の速度 Ｔ、：投光器から反射鏡まで光が伝達する時間 Ｔ、二反射鏡から受光器まで光が伝達する時間 （ＴＩ＋Ｔ２＝Ｔ） Ｔ３：参照光路Ｌ１を含むループ回路を信号が一巡する
時間（無駄時間ｔ） Ｎ：測定回数 ■：測距光路Ｌ２を含むループ回路を信号がＮ回循環す
る時間 ■：参照光路り、を含むループ回路を信号がＮ回循環す
る時間 例えば光がｌ ｃｍ動く時間は１／３０ｎｓｅｃである
から、この１００００倍を測定すると１７３μｓｅｃと
なり、３ＭＨｚの発振器ＤＳＣではパルス１個に対応す
るので１ ｃｍの長さでも充分測定可能である。
２）Ｓ：距離 Ｃ：空中での光の速度 Ｔ、：投光器から反射鏡まで光が伝達する時間 Ｔ、二反射鏡から受光器まで光が伝達する時間 （ＴＩ＋Ｔ２＝Ｔ） Ｔ３：参照光路Ｌ１を含むループ回路を信号が一巡する
時間（無駄時間ｔ） Ｎ：測定回数 ■：測距光路Ｌ２を含むループ回路を信号がＮ回循環す
る時間 ■：参照光路り、を含むループ回路を信号がＮ回循環す
る時間 例えば光がｌ ｃｍ動く時間は１／３０ｎｓｅｃである
から、この１００００倍を測定すると１７３μｓｅｃと
なり、３ＭＨｚの発振器ＤＳＣではパルス１個に対応す
るので１ ｃｍの長さでも充分測定可能である。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので
、発光装置ＬＢＤより短いパルスＰ、の光を測距光路Ｌ
２に送って再び受光装置ＦＤで受け、これを遅延回路Ｄ
ＬＡＹを有する循環回路ＤＬＡＹ、 Ａ２． ｌｃ。
、発光装置ＬＢＤより短いパルスＰ、の光を測距光路Ｌ
２に送って再び受光装置ＦＤで受け、これを遅延回路Ｄ
ＬＡＹを有する循環回路ＤＬＡＹ、 Ａ２． ｌｃ。
［］Ｒ，ｌａ、 ＡＩを通して再び発光し、この循環回
路による信号の循環を複数（Ｎ）回行い、上記測距光路
Ｌ２に要した時間Ｎ （Ｔ＋ｔ）と参照光路Ｌ１に要し
た時間Ｎｔとの時間差をとることで上記循環回路におけ
る遅延時間その他の誤差による無駄時間Ｎｔを打ち消し
、それに要した測定時間ＮＴより測定する距離Ｓを求め
るようにしたものである。
路による信号の循環を複数（Ｎ）回行い、上記測距光路
Ｌ２に要した時間Ｎ （Ｔ＋ｔ）と参照光路Ｌ１に要し
た時間Ｎｔとの時間差をとることで上記循環回路におけ
る遅延時間その他の誤差による無駄時間Ｎｔを打ち消し
、それに要した測定時間ＮＴより測定する距離Ｓを求め
るようにしたものである。
上記測距光路Ｌ２を光が伝わる時間Ｔは非常に短くても
循環回路による信号の循環を複数（Ｎ）回行うことによ
り測定しうる値となり、簡単な回路で測定する距離Ｓを
精度よく測定することができるものである。
循環回路による信号の循環を複数（Ｎ）回行うことによ
り測定しうる値となり、簡単な回路で測定する距離Ｓを
精度よく測定することができるものである。
この装置は発光部１と計測部２とよりなる。
発光部１において、ＡＳＭ［ＩＬＴＩは非安定マルチバ
イブレータ（以下ＡＳＭ［ＩＬＴＩと記す）、ＯＲはオ
ア回路、１ａは単パルス切出回路、Ａ１は増幅器、ＬＢ
Ｄはフォトダイオード、１ｂは光路切替回路、ＰＤは受
光装置、ＤＬＡＹは遅延回路（以下ＤＬＡＹと記す〉、
Ａ２は増幅器、ＩＣは波形成形回路で、し、は標準距離
の反射光の参照光路、Ｌ２は例えばコーナーキュービッ
クミラーのような被測定距離の位置においた反射鏡３の
反射光の測距光路である。
イブレータ（以下ＡＳＭ［ＩＬＴＩと記す）、ＯＲはオ
ア回路、１ａは単パルス切出回路、Ａ１は増幅器、ＬＢ
Ｄはフォトダイオード、１ｂは光路切替回路、ＰＤは受
光装置、ＤＬＡＹは遅延回路（以下ＤＬＡＹと記す〉、
Ａ２は増幅器、ＩＣは波形成形回路で、し、は標準距離
の反射光の参照光路、Ｌ２は例えばコーナーキュービッ
クミラーのような被測定距離の位置においた反射鏡３の
反射光の測距光路である。
計測部２において２ａは１／Ｎカウンター （Ｎは例え
ば１００００）、ＭＭＩは単安定マルチバイブレータ、
ＦＦは双安定マルチバイブレータ、Ａ３は増幅器、ＭＭ
２は単安定マルチバイブレーク、Ｏ８Ｃは基準周波数発
振器、２ｂはアップダウンカウンター、ＨＤＬＤ回路２
ｃは出力の一時保持回路である。
ば１００００）、ＭＭＩは単安定マルチバイブレータ、
ＦＦは双安定マルチバイブレータ、Ａ３は増幅器、ＭＭ
２は単安定マルチバイブレーク、Ｏ８Ｃは基準周波数発
振器、２ｂはアップダウンカウンター、ＨＤＬＤ回路２
ｃは出力の一時保持回路である。
次にこの装置の動作を説明する。
第■図において、装置の電源が投入されると、第２図（
イ）示のようにＡＳＭＵＬＴＩが自起動し、そのフリー
ランニング周波数で発振し、第２図（ロ）示のパルスＰ
１を出力する。
イ）示のようにＡＳＭＵＬＴＩが自起動し、そのフリー
ランニング周波数で発振し、第２図（ロ）示のパルスＰ
１を出力する。
パルスＰ１はＯＲ回路・単パルス切出回路１ａと順次伝
達し、第２図（ハ）示の短いパルスＰ、となる。このパ
ルスＰ２は増幅器ＡＩで増幅されフォトダイオードＬＥ
Ｄを点灯する。このフォトタイオードＬＢＤは、非常に
短い時間点灯し、測距用光パルスを発生する。測距用光
パルスは、参照光路Ｌ１または測距光路Ｌ２を経て受光
装置ＰＤに入力し、パルスＰ２より測定時間Ｔ遅れた電
気信号に変換される。受光装置ＰＤからの信号出力は信
号遅延回路ＤＬＡＹ、増幅器Ａ２を経て、遅延時間の長
さのパルスＰ３（第２図（ニ）〉となり、更に波形成形
回路１ｃにおいてパルスＰ２より測定時間Ｔと遅延時間
遅れた第２図（ホ〉示の矩形波Ｐ４に変換される。
達し、第２図（ハ）示の短いパルスＰ、となる。このパ
ルスＰ２は増幅器ＡＩで増幅されフォトダイオードＬＥ
Ｄを点灯する。このフォトタイオードＬＢＤは、非常に
短い時間点灯し、測距用光パルスを発生する。測距用光
パルスは、参照光路Ｌ１または測距光路Ｌ２を経て受光
装置ＰＤに入力し、パルスＰ２より測定時間Ｔ遅れた電
気信号に変換される。受光装置ＰＤからの信号出力は信
号遅延回路ＤＬＡＹ、増幅器Ａ２を経て、遅延時間の長
さのパルスＰ３（第２図（ニ）〉となり、更に波形成形
回路１ｃにおいてパルスＰ２より測定時間Ｔと遅延時間
遅れた第２図（ホ〉示の矩形波Ｐ４に変換される。
矩形波Ｐ４はオア回路ＯＲに入力する。このため上記回
路は、循環回路を形成し、矩形波Ｐ、は上記循環回路を
一巡し、一定時間差をもって矩形波Ｐ４が作られる。な
お矩形波Ｐ４は、ＡＳＭＬＩＬＴＩのリセット端子の入
力となり、ＡＳＭＵＬＴＩの発振を抑え、ＡＳＭＵＬＴ
Ｉは初期の起動を行うのみでその後は停止を続ける。こ
こでもし、入射光の消滅により矩形波Ｐ。
路は、循環回路を形成し、矩形波Ｐ、は上記循環回路を
一巡し、一定時間差をもって矩形波Ｐ４が作られる。な
お矩形波Ｐ４は、ＡＳＭＬＩＬＴＩのリセット端子の入
力となり、ＡＳＭＵＬＴＩの発振を抑え、ＡＳＭＵＬＴ
Ｉは初期の起動を行うのみでその後は停止を続ける。こ
こでもし、入射光の消滅により矩形波Ｐ。
が再生されないときは、ＡＳＭＵＬＴＩは自起動を開始
し再びパルスＰ１波を出力し、上記動作を繰り返す。
し再びパルスＰ１波を出力し、上記動作を繰り返す。
上記矩形波Ｐ４は、距離計数のための計測部２の１／Ｎ
カウンター２ａの入力となり、上記循環回路を一巡する
回数をＮ回計数する。このＮ回計数は１／Ｎカウンター
２ａの信号ａを受ける単安定マルチバイブレータ−ＭＭ
Ｉのリセット信号Ｐ５（第２図（ト）参照）により行う
。
カウンター２ａの入力となり、上記循環回路を一巡する
回数をＮ回計数する。このＮ回計数は１／Ｎカウンター
２ａの信号ａを受ける単安定マルチバイブレータ−ＭＭ
Ｉのリセット信号Ｐ５（第２図（ト）参照）により行う
。
上記１／Ｎカウンター２ａの信号ａは双安定マルチバイ
ブレータＦＦに人力され、その出力信号すは上下切替信
号としてアップダウンカウンター２ｂニ入力れるので、
上記計数時間に、Ｎ段のアップダウンカウンター２ｂは
基準周波数発振器Ｏ３Ｃのクロックパルス （第２図（
チ））の数を計数する。このＮ段のアップダウンカウン
タ２ｂによる計数値より算出した時間は、前記循環回路
−逐時間Ｔ＋ｔのＮ倍の時間に比例する。
ブレータＦＦに人力され、その出力信号すは上下切替信
号としてアップダウンカウンター２ｂニ入力れるので、
上記計数時間に、Ｎ段のアップダウンカウンター２ｂは
基準周波数発振器Ｏ３Ｃのクロックパルス （第２図（
チ））の数を計数する。このＮ段のアップダウンカウン
タ２ｂによる計数値より算出した時間は、前記循環回路
−逐時間Ｔ＋ｔのＮ倍の時間に比例する。
上記双安定マルチバイブレータＦＦの上下切替用の信号
Ｐ６ （第２図（ヌ））は更に増幅器Ａ３を介して光路
切替回路１ｂに入力され、第２図（ル〉示のように上記
測距用光パルスの光路を参照光路Ｌ１と測距光路Ｌ２に
交互に切り替える。したがって信号すは第２図（す）示
のようにＮ段のアップダウンカウンター２ｂの動作モー
ドを光路切換器の動作即ち、測距光路Ｌ２を光が辿る場
合と、参照光路Ｌ１を光が辿る場合に対応させ、これら
を引算することで、両光路Ｌ＋ 、Ｌ２における時間差
は、Ｎ段のアップダウンカウンター２ｂに残る。これに
よって上記循環回路における遅延時間その他の誤差によ
る無駄時間ｔは打ち消され、この測定値Ｃは上記信号Ｐ
８を単安定マルチバイブレータＭＭ２を介して受けるＨ
ＤＬＤ回路２ｃで保持され、第２図（才）示のように（
図中×は測定の区切りを示す）デジタル値として表示さ
れ、この測定値に計数を乗することで測定する距離Ｓが
得られるものである。
Ｐ６ （第２図（ヌ））は更に増幅器Ａ３を介して光路
切替回路１ｂに入力され、第２図（ル〉示のように上記
測距用光パルスの光路を参照光路Ｌ１と測距光路Ｌ２に
交互に切り替える。したがって信号すは第２図（す）示
のようにＮ段のアップダウンカウンター２ｂの動作モー
ドを光路切換器の動作即ち、測距光路Ｌ２を光が辿る場
合と、参照光路Ｌ１を光が辿る場合に対応させ、これら
を引算することで、両光路Ｌ＋ 、Ｌ２における時間差
は、Ｎ段のアップダウンカウンター２ｂに残る。これに
よって上記循環回路における遅延時間その他の誤差によ
る無駄時間ｔは打ち消され、この測定値Ｃは上記信号Ｐ
８を単安定マルチバイブレータＭＭ２を介して受けるＨ
ＤＬＤ回路２ｃで保持され、第２図（才）示のように（
図中×は測定の区切りを示す）デジタル値として表示さ
れ、この測定値に計数を乗することで測定する距離Ｓが
得られるものである。
上記循環回路においてＤＬＡＹがなければ、単パルス切
出回路１ａからの出力パルスＰ２は、回路と光路の通過
により、パルスの後縁が長くなり、幅広のパルスＰ４′
（図示せず）に変化する。それが極端な場合はパルスＰ
２の後縁とパルスＰ４′の前縁が重なり合い、パルスの
切れ目が判別つかなくなり、上記ループ回路は機能しな
くなる。しかし上記装置では循環回路にＤＬＡＹ回路を
設け、パルスＰ２の後縁とパルスＰ４の前縁が接しない
時間以上にＤＬＡＹ回路の遅延による無駄時間遅れをと
ることで、上記循環回路を安定に機能させることができ
る。また、遅延回路［ＩＬＡＹを設けることで、循環回
路を信号が一巡する無駄時間ｔを長くできるので、この
後に接続する回路の上限周波数を下げることができ、そ
のため回路素子に安価な汎用の素子を使用することがで
きるものである。
出回路１ａからの出力パルスＰ２は、回路と光路の通過
により、パルスの後縁が長くなり、幅広のパルスＰ４′
（図示せず）に変化する。それが極端な場合はパルスＰ
２の後縁とパルスＰ４′の前縁が重なり合い、パルスの
切れ目が判別つかなくなり、上記ループ回路は機能しな
くなる。しかし上記装置では循環回路にＤＬＡＹ回路を
設け、パルスＰ２の後縁とパルスＰ４の前縁が接しない
時間以上にＤＬＡＹ回路の遅延による無駄時間遅れをと
ることで、上記循環回路を安定に機能させることができ
る。また、遅延回路［ＩＬＡＹを設けることで、循環回
路を信号が一巡する無駄時間ｔを長くできるので、この
後に接続する回路の上限周波数を下げることができ、そ
のため回路素子に安価な汎用の素子を使用することがで
きるものである。
以上のように本発明によれば、従来の方法に比し次の特
徴がある。
徴がある。
ａ）無駄時間ｔを任意に選べるため測定時間を前者に比
し短縮できる。
し短縮できる。
ｂ〉無駄時間ｔを適当に選ぶことで時間測定回路の動作
周波数を下げることができる。
周波数を下げることができる。
Ｃ）回路が簡単になる。
ｄ）調整部分が２乃至３箇所と非常に少ない。
第１図は本発明の一実施例回路のブロック図、第２図（
イ）〜（才）は上記実施例における各信号のタイムチャ
ートである。
イ）〜（才）は上記実施例における各信号のタイムチャ
ートである。
Claims (1)
- 発光装置より短いパルスの光を測距光路に送って再び受
光装置で受け、これを遅延回路を有する循環回路を通し
て再び発光し、この循環回路による信号の循環を複数回
行い、上記測距光路に要した時間と参照光路に要した時
間との時間差をとることで上記循環回路における遅延時
間その他の誤差による無駄時間を打ち消し、それに要し
た測定時間より測定する距離を求めるようにしたことを
特徴とする距離計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6596190A JPH03264885A (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 距離計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6596190A JPH03264885A (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 距離計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03264885A true JPH03264885A (ja) | 1991-11-26 |
Family
ID=13302095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6596190A Pending JPH03264885A (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 距離計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03264885A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011191106A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Sokkia Topcon Co Ltd | 光波距離計 |
| WO2020137754A1 (ja) * | 2018-12-27 | 2020-07-02 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 測距装置及び測距方法 |
-
1990
- 1990-03-15 JP JP6596190A patent/JPH03264885A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011191106A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Sokkia Topcon Co Ltd | 光波距離計 |
| WO2020137754A1 (ja) * | 2018-12-27 | 2020-07-02 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 測距装置及び測距方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0830566B1 (en) | Light beam range finder | |
| US5082363A (en) | Optical distance measuring apparatus and method using light projection pulses | |
| US5054911A (en) | Light wave distance measuring instrument of the pulse type | |
| CN109782252B (zh) | 基于激光雷达的mems振镜同步装置、方法及激光雷达 | |
| CN102073051A (zh) | 激光多脉冲扩时测距装置 | |
| US4615617A (en) | Pulse delay measurement apparatus | |
| WO2020182217A1 (zh) | 基于扩频调制的激光测距系统和方法 | |
| JP2007132848A (ja) | 光学式測距装置 | |
| JPH03264885A (ja) | 距離計 | |
| WO2019049480A1 (ja) | センサ装置および測定方法 | |
| JPH05232230A (ja) | 光波距離計 | |
| JP2000206244A (ja) | 測距装置 | |
| JPH05297140A (ja) | 光波距離計と、この光波距離計に使用する光量調整装置 | |
| JPH05323029A (ja) | 光波距離計による測距方法 | |
| JP3141119B2 (ja) | パルス信号検出装置及び光波距離計 | |
| CN217133545U (zh) | 基于激光雷达的计时装置 | |
| CN117269973A (zh) | 高精确度光子测距电路及距离量测方法 | |
| JP3419855B2 (ja) | レーザ測距方法および信号処理回路 | |
| CN209311680U (zh) | 距离校准设备 | |
| JP3118731B2 (ja) | 光波距離計による測距方法 | |
| JPS61149888A (ja) | 時間計数装置 | |
| JPH0776790B2 (ja) | レーザ測距装置 | |
| JPS6023739Y2 (ja) | 光波距離計 | |
| JP2685922B2 (ja) | 長距離測距センサ | |
| JP2807039B2 (ja) | 光電スイッチ |