JPH04131787A - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は多重変調信号の位相差と遅延時間を検出するこ
とにより、距離を測定する光波距離計に係わり、特に、
１つの周波数で位相差測定を行うと共に、遅延時間の測
定を並行して行うことができる距離の測定装置に関する
ものである。

「従来の技術」 従来の光波距離計は、光波距離計本体と反射器から構成
されており、光波距離計本体から放射された変調波を反
射器で反射させ、反射変調波と再び光波距離計本体で受
光する様に構成されていた９光波距離計本体から放射さ
れた変調波と反射変調波との位相差は、光波距離計と反
射器との距離に対応することから、この位相差を検出す
ることにより光波距離計と反射器との距離を算出する様
になっていた９ なお近距離測定においては、特に反射ミラーを設けず、
測定対象物を反射部とし、これからの反射を利用する場
合もある。

ところで光波距離計においては、高精度の計測が要求さ
れるため、比較的短い波長の変調波により測定する必要
がある。例えば、±５１ａｌｌ程度の測定精度を得るた
めには、精測定用に第１の波長λ、＝２０ｍを使用する
必要がある。しかしながら測定距離と位相の関係は、測
定距離が１０ｍ（光路長２０ｍ）変化するごとに、位相
は０〜２πの範囲で変化する９従って、１０ｍまでの測
定を行うことしかできないことになる。（測定周期１０
ｍ）９そこで、前記精測定より測定周期の長い波長であ
るλ２を使用して、粗測定（大略測定）を行う必要があ
った９また、更に遠距離測定を可能とするために、粗測
定より測定周期の長い波長λ３を使用して、多大略測定
を行う様に構成されていた。

そして、これらの精測定、粗測定（大略測定）、多大略
測定の結果を合成して最終測定結果を得る様になってい
た。即ち、＾１、λ２、λ３の３種の周波数の変調波を
使用して測定を行う光波距離計が知られていた。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら上記従来型の光波距離計は、測定周波数が
３種類以上使用しているため、時間毎に各測定波長を切
り替えて測定する必要があり、測定時間が長くなるとい
う問題点があった。測定時間の短縮化を図ろうとすれば
、各測定周波数での測定時間を短縮化せねばならず、精
度を低下させてしまうという問題点があった。

また各測定周波数ごとに計測する時間が異なるため、大
気等による擾乱の影響が異なり各測定波長の桁合わせ計
算において誤差が生じるという問題点があった。

そこで測定精度を低下させることなく、測定時間を短縮
化させることのできる光波距離計の出現が強く望まれて
いた。

「課題を解決するための手段」 本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、測定点に配
置した反射部からの反射光を検出して距離を測定するた
めの距ｇｉ？ｓ定装置において、多重変調信号を発生さ
せるための信号発生部と、該信号発生部からの信号に基
づき変調光を発生させるための発光部と、この発光部か
ら射出され、測定点に配置した前記反射部により反射さ
れた多重変調光を受光し、反射多重変調信号を形成する
ための受光部と、該反射多重変調信号中の第１変調信号
の位相成分を含む第１位相信号を形成する第１位相信号
形成部と、前記反射多重変調信号中から該第１変調信号
と異なる周波数の第２変調信号の位相成分を含む第２位
相信号を形成する第２位相信号形成部と、前記多重変調
に対応した基準信号に対する前記第１位相信号及び前記
第２位相信号の位相差から測定点までの距離を求める距
離測定部とから構成されている。

また本発明は前記信号発生部が、複数の周波数成分を有
する多重振幅変調又は多重振幅変調された多重変調信号
を発生する様に構成され、前記第１信号形成部は、多重
振幅変調信号の周波数中の第１周波数から僅かに異なる
第３周波数の第３周波数信号を形成するための第１の局
部発振器及び該第３周波数信号と反射多重変調信号とを
混合して前記第１位相信号を形成する第１混合部とから
構成されており、前記第２信号形成部は、多重振幅変調
信号の周波数中の前記第１周波数と異なる第２周波数か
ら僅かに異なる第４周波数信号を形成するための第２の
局部発振器及び該第４周波数信号と反射多重変調信号と
を混合して前記第２位相信号を形成する第２混合部とか
らＩＩ咬されている。

そして本発明は前記信号発生部が、複数の周波数成分を
有する多重周波数変調信号を発生する様に構成され、前
記第１信号形成部は、第３周波数信号を形成するための
第１の局部発振器及び該第３周波数信号と反射多重変調
信号とを混合して前記第１位相信号を形成する第１混合
部とからなり、前記第３周波数信号の周波数は、該第１
混合部が形成する前記第１位相信号の周波数が前記基準
信号と同じ周波数になる様に構成されており、前記第２
信号形成部は、第４周波数信号を形成するための第２の
局部発振器及び該第４周波数信号と反射多重変調信号と
を混合して前記第２位相信号を形成する第２混合部とか
らなり、前記第４周波数信号の周波数は、該第２混合部
が形成する前記第２位相信号の周波数が前記基準信号と
同じ周波数になる様に構成されている。

また本発明は前記第１混合部及び前記第２混合部が、前
記基準信号と同じ周波数の位相信号を抽出するローパス
フィルタを有する様に構成することもできる。

「作用」 以上の様に構成された本発明は、信号発生部が多重変調
信号を発生させ、発光部が信号発生部の信号に基づき、
変調光を発光させる。そして受光部が、発光部から射出
され、測定点に配置された反射部で反射された多重変調
光を受光して反射多重変調信号を形成する。丈な第１位
相信号形成部が、反射多重変調信号中の第１変調信号の
位相成分を含む第１位相信号を形成する。そして第２位
相信号形成部が、反射多重変調信号中から該第１変調信
号と異なる周波数の第２変調信号の位相成分を含む第２
位相信号を形成する。更に距離測定部が、多重変調に対
応した基準信号に対する第１位相信号及び第２位相信号
の位相差から測定点までの距離を求める様になっている
９ また本発明は信号発生部が、複数の周波数成分を有する
多重振幅変調又は多重振幅変調された多重変調信号を発
生させる。そして第１の局部発振器が、多重振幅変調信
号の周波数中の第１周波数から僅かに異なる第３周波数
の第３周波数信号を形成し、第１混合部が、第３周波数
信号と反射多重変調信号とを混合して第１位相信号を形
成することができる。また第２の局部発振器が、多重振
幅変調信号の周波数中の前記第１周波数と異なる第２周
波数から僅かに異なる第４周波数信号を形成し、第２混
合部が、第４周波数信号と反射多重変調信号とを混合し
て第２位相信号を形成することができる。

更に本発明は信号発生部が、複数の周波数成分を有する
多重周波数変調信号を発生させる。そして第１の局部発
振器が、第３周波数信号を形成し、第１の混合部が、第
３周波数信号と反射多重変調信号とを混合して第１位相
信号を形成する。そして第３周波数信号の周波数は、第
１混合部が形成する第１位相信号の周波数が基準信号と
同じ周波数になる様になっている。更に第２の局部発振
器が、第４周波数信号を形成し、第２混合部が第４周波
数信号と反射多重変調信号とを混合して第２位相信号を
形成する様になっている。そして第４周波数信号の周波
数は、第２混合部が形成する第２位相信号の周波数が基
準信号と同じ周波数になる様になっている。

また本発明は第１混合部及び第２混合部が、ローパスフ
ィルタにより、基準信号と同じ周波数の位相信号を抽出
する様にすることもできる−「実施例」 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

［第１実施例コ 第１図は第１実施例のｍ成を示すもので、光波距離計は
、基準信号発振器１と、駆動回路３と、発光手段４と、
受光手段５と、第１の位相差検出手段６Ａと、第２の位
相差検出手段６Ｂと、マイクロコンピュータ８と、分周
器９と、アンド回路１０とから構成されている。

基準信号発振器１は信号発生部に該当するもので、変調
信号を発生させるものである。基準信号発振器１は、周
波数ｆ１の信号を発振させることができ、更に、第１の
分周器９１を介することにより、周波数ｆ２を供給する
こともできる。

駆動回路３は発光手段４を駆動させるためのものであり
、マイクロコンピュータ８の信号に基づいて発光手段４
を駆動させることができる。発光手段４は発光部に該当
するもので、入力された駆動信号に基づき変調光を発生
させるためのものであり、本実施例ではレーザーダイオ
ードが採用されている。受光手段５は受光部に該当する
もので、測定点に配置された反射ミラーにより反射され
た変調光を受光するための光電変換素子である９この受
光手段５で得られた反射多重変調信号は、増幅器５１で
増暢された後、位相差検出手段６に供給される。

位相差検出手段６は位相差測定手段に該当するもので、
第１の位相差検出手段６Ａと第２の位相差検出手段６Ｂ
とから構成されている。位相差検出手段６は、発光手段
４が発光する変調信号と受光手段５からの反射多重変調
信号との位相差を検出することにより精密測定を行うた
めのものである。

第１の位相差検出手段６Ａは、第１の混合器６１人と、
第１のローパスフィルタ６−２Ａと、第１の波形変換回
路６３Ａと、第１の位相比較回路６４Ａと一１第１の周
波数発生器６５Ａとから構成されている。第１の周波数
発生器６５Ａは第１の局部発振器に該当するもので、第
１周波数（ｆｌ）から僅かに異なる第３周波数（ｆ３）
の第３周期信号を形成するためのものである。第１の混
合器６１Ａは、受光手段からの反射多重変調信号と第３
周期信号との第１の合成信号を形成するためのものであ
る。第１のローパスフィルタ６２Ａは、第１の合成信号
から所定の周波数成分を取、り出すためのものである。

第１の位相比較回路６４Ａは、第１の合成信号と基準信
号発振器１の発生信号に対応する信号との位相差を求め
るためのものである。

同様に第２の位相差検出手段６Ｂは、第２の混合器６１
Ｂと、第２のローパスフィルタ６２Ｂと、第２の波形変
換回路６３Ｂと、第２の位相比較回路６４Ｂと、第２の
周波数発生器６５Ｂとから構成されている。第２の周波
数発生器６５Ｂは第２の局部発振器に該当するもので、
　第２周波数（ｆｚ）から僅かに異なる第４周波数（ｆ
４）の第４周期信号を形成するためのものである。第２
の混合器６２Ｂは、受光手段からの反射多重変調信号と
第４周期信号との第２の合成信号を形成するためのもの
である。第２のローパスフィルタ６２Ｂは、第２の合成
信号から所定の周波数成分を取り出すためのものである
。第２の位相比較回［６４Ｂは、第２の合成信号と基準
信号発振器１の発生信号に対応する信号との位相差を求
めるためのものである。

マイクロコンピュータ８は、各々の回路の動作を制御し
たり、距離の演算等を行うものである。

以上の様に構成された本発明の動作を第１図及び第２図
に基づいて説明する。

基準信号発振器１から周波数ｆ１の信号がアンド回路１
０に供給される。更に基準信号発振器ｌからの周波数ｆ
１の信号は、第１の分周器９１で分周され周波数ｆ２の
信号となってアンド、回路１０に供給される。そしてマ
イクロコンピュータ８から測定開始信号（波形ｌ）が、
アンド回１ｉ８１０に供給可能に構成されている。従っ
てアンド回路１０にマイクロコンピュータ８からの測定
開始信号（波形１）が入力されると、基準信号発振器１
からの周波数ｆ、の信号と、第１の分周器９１からの周
波数ｆ２の信号との多重振音変調信号（波形２）がアン
ド回路１０から出力される（振幅シフトキーイング方式
）。そして、この多重＠幅変調信号が駆動手段３に送出
される様に構成されている。なお、この多重振幅変調信
号は、多重変調信号に該当するものである。

駆動手段３は、入力された多重振幅変調信号（波形２）
に基づき発光手段４を駆動させて多重変調光を発生させ
る。そして発光手段４から射出された光は、測定点に配
置された反射ミラーで反射され、受光手段５で受光され
る。受光手段５では光電変換が行われ、反射多重振幅変
調信号が形成される。この反射多重振幅変調信号は第１
の増幅器５１で増幅された後、位相差検出手段６に送出
される。

まず位相差検出手段６の動作を説明する。第１の増幅器
５１で増幅された反射多重振幅変調信号は、第１の位相
差検出手段６Ａと第２の位相差検出手段６Ｂに供給され
る。

才ず、第１の位相差検出手段６Ａの動作を説明する。第
１の周波数発振器６５Ａが、周波数ｆ１より僅か周波数
ｆ５異なる、周波数ｆ３の信号（ｆ３−ｆｘ　　ｆ、）
を発振する。この周波数ｆ３の信号が第１の混合器６１
Ａに供給され、第１の増幅器５１で増幅された反射多重
振幅変調信号と混合され、周波数変換が行われる９ここ
で、第１の混合器６１Ａの出力信号（波形６）の成分を
示すと以下の様になる９ ｆｌ　　　　　　　　　ｆｌ　　　　　　　　ｆうｆ、
＋ｆ２　　　　ｆｌ−ｆｌ　　　ｆニーｆ。

ｆ２＋ｆ、　　　　　ｆｌ−ｆ、　　　　２ｆ、−ｆ。

ｆｌ＋ｆ２−ｆ、　　ｆ□−ｆｌ　　ｆ５２ｆｌ　　ｆ
ｌ　　ｆ５２ｆ１＋ｆ２−ｒ。

そして第１の混合器６１Ａの出力信号は、第１のローパ
スフィルタ６２．Ａに送られ、所定の周波数であるｆ、
の信号のみが通過される。第１のローパスフィルタ６２
Ａを通過した信号は、第１の波形変換回路６３Ａで波形
整形される。（波形４）政た基準信号発振器１で発生し
た周波数ｆｓの信号は、第２の分周器９２で分周されて
周波数ｆ。

（ｆ５と同一の周波数）（波形３）の信号となり、この
周波数（、／の信号と、第１の波形変換回路６３Ａの出
力波形である周波数ｆ５の信号とが、第１の位相比較回
路６４Ａにより位相差比較がなされる。

次に、第２の位相差検出手段６Ｂの動作を説明する。第
２の周波数発振器６５Ｂが、周波数ｆ２より僅か周波数
ｆ５異なる、周波数ｆ４の信号（ｆ４ｆ２−ｆ５）を発
振する。この周波数ｆ４の信号が第２の混合器６１Ｂに
供給され、第１の増幅器５１で増幅された反射多重振幅
変調信号と混合され、周波数変換が行われる。ここで、
第２の混合器６１Ｂの出力信号（波形７）の成分を示す
と以下の様になる。

ｆ、　　　　　　　　　ｆｌ　　　　　　　ｆ。

ｆ１＋ｆ２　　　　　　ｆｌ−ｆ、　　　、　　　ｆ、
＋ｆ。

ｆ、−ｆ、　　　　　ｆｌ−ｆｌ　　　　２ｆ２−ｆ。

ｆ、＋ｆ２−ｆ、　　ｆｌ−ｆ２＋ｆ５　　ｆｌ＋２ｆ
２−ｆ。

ｆｌ　　２ｆ２＋ｆｓ そして第２の混合器６１Ｂの出力信号は、第２のローパ
スフィルタ６２Ｂに送られ、所定の周波数であるｆ５の
信号のみが通過される。第２のローパスフィルタ６２Ｂ
を通過した信号は、第２の波形変換回路６３Ｂで波形整
形される。　（波形５）そして、第２の分周器９２で分
周された周波数ｆ、／の信号と、第２の波形変換回路６
３Ｂの出力波形である周波数ｆ、の信号とが、第２の位
相比較回路６４Ｂにより位相差比較がなされる。

この結果１．第１の位相比較回路６４Ａと第２の位相比
較回路６４Ｂとで得られた位相差を利用して、マイクロ
コンピュータ８が、光波距離計と反射器までの距離を演
算することができる。従って、第１の位相比較回路６４
Ａと第２の位相比較回路６４Ｂとマイクロコンピュータ
８とが、匪離測定手段に該当するものである。

なお、第１の位相比較回路６４Ａと第２の位相比較回路
６４Ｂの位相比較動作は、同時に行われるものである。

ここで具体的な距ｗ！測定を説明すると、例えば、周波
数ｆ１を１５ＭＨｚとし、周波数ｆ２を１５０ｋＨｚと
した場合、第１の位相差検出手段６Ａで測定した位相差
が９０度、第２の位相差検出手段６Ｂで測定した位相差
が２７１度の場合、第１の位相差検出手段６Ａは位相差
が３６０度の時１０ｍの距離に相当し、第２の位相差検
出手段６Ｂは位相差が３６０にの時１０００ｍに相当す
るので、第１の位相差検出手段６Ａ″′Ｃ′測定した場
合の距離換算は２．５ｍとなり、第２の位相差検出手段
６Ｂで測定した場合の距離換算は７５３ｍとなる。

この結果マイクロコンピュータ８は、第１の位相差検出
手段６Ａと第２の位相差検出手段６Ｂから得られた２種
の距離を合成して測定距離を演算する。即ち、１０ｍ以
下の距離は第１の位相差検出手段６Ａ（周波数ｆ、を使
用）により得られた位相差測定から求め、１０ｍ以上１
０００ｍ未満の距離は第２の位相差検出手段６Ｂ（周波
数ｆ２を使用）により得られた位相差測定から求め、　
７５２．５ｍと求めるものであるう 以上の様にｍ成された本実施例は、周波数ｆ、と周波数
ｆ２を多重振禍変調した信号と使用して位相差検出手段
６により距離測定を行っているのて′、１つの周波数で
高精度な計測を行うことができるという効果がある。従
って、３つの周波数を使用した光波距離計より測定時間
を短くすることができるという卓越した効果がある。特
に、短時間で測定レンジの広さが要求される測距議にお
ける高速測定モード（トラッキング測定）において、極
めて有効である。

なお、周波数ｆ１、周波数ｆ２、基準信号発振器１の発
振周波数等は、上記実施例に限定されるものではなく、
適宜選択されることはいうまでもない。

［第２実施例］ 次に第３図及び第４図に基づいて第２実施例を説明する
。

第３図は第２実施例の構成を示すもので、光波距離計は
、基準信号発振器１と、駆動回路３と、発光手段４と、
受光手段５と、第１の位相差検出手段６Ａと、第２の位
相差検出手段６Ｂと、マイクロコンピュータ８と、分周
器９と、振幅変調器１００とから構成されている。

第２実施例は、第１実施例のアンド回路ｌＯの代わりに
振幅変調器１００を使用し、測定開始信号を駆動回路３
に供給する構成となっている。なお、他の構成は基本的
に第１実施例と同様であるので、説明を省略する。

基準信号発振器１から供給される周波数ｆ、の信号を搬
送波とし、第１の分周器９１で分周された周波数ｆ２の
信号を変調波として、振幅変調器１００で振幅変調を行
う。即ち周波数ｆ工の信号を、周波数ｆ２でａ幅変調さ
せるものであるや従って変調信号のｒＲ幅ススペクトラ
ム、第４図に示す様に搬送波ｆ１、及びｆ、−ｆｌ、ｆ
、＋ｆ２の３本となる。

駆動手段３は、マイクロコンピュタ８から測定開始信号
が入力されると、多重振幅変調信号に基づき発光手段４
を駆動させて多重変調光を発生させる。そして発光手段
４から射出された光は、測定点るこ配置された反射ミラ
ーで反射され、受光手段５で受光される９受光手段５で
は光電変換が行われ、反射多重振幅変調信号が形成され
る。この反射多重振幅変調信号は第１の増幅器５１で増
幅された後、位相差検出手段６に送出される。

即ち、第１の増樅器５１で増幅された反射多重！９４変
調信号は、第１の位相差検出手段６Ａと第２の位相差検
出手段６Ｂに供給される。

まず、第１の位相差検出手段６Ａの動作を説明する。第
１の周波数発振器６５Ａが、　周波数（ｆｌ　ｆｚ）よ
り僅か周波数ｆ、異なる、周波数ｆ５の信号（ｆｓ＝ｆ
ｌ　ｆａ　　ｆ４）を発振する。この周波数ｆ、の信号
が第１の混合器６１Ａに供給され、第１の増幅器５１で
増幅された反射多重振幅変調信号と混合され、周波数変
換が行われる。

そして第１の混合器６１Ａの出力信号は、第１のローパ
スフィルタ６２Ａに送られ、所定の周波数であるｆ４の
信号のみが通過される９第１のローパスフィルタ６２Ａ
を通過した信号は、第１の波形変換回路６３Ａで波形整
形されて周波数ｆ４となる。

また基準信号発振器１で発生した周波数ｆ１の信号は、
第２の分周器９２で分周されて周波数ｆ４（ｆ４と同一
の周波数）の信号となり、この周波数ｆ４／の信号と、
第１の波形変換回路６３Ａの出力波形である周波数ｆ４
の信号とが、第１の位相比較回路６４Ａにより位相差比
較がなされる。

次に、第２の位相差検出手段６Ｂの動作を説明する９第
２の周波数発振器６５Ｂが、周波数ｆｌより僅か周波数
ｆ、異なる、周波数ｆ６の信号（ｆ６＝ｆｌ　ｆ４）を
発振する。この周波数ｆ６の信号が第２の混合器６１Ｂ
に供給され、第１の増幅器５１で増幅された反射多重振
幅変調信号と混合され、周波数変換が行われる。

そして、第２の分周器９２で分周された周波数ｆ４′の
信号と、第２の波形変換回路６３Ｂの出力波形である周
波数ｆ４の信号とが、第２の位相比較回路６４Ｂにより
位相差比較がなされる。

この結果、第１の位相比較回路６４Ａと第２の位相比較
回路６４Ｂとで得られた位相差を利用して、マイクロコ
ンピュータ８が、光波距離計と反射器までの距離を演算
することができる９なお、第１の位相比較回路６４Ａと
第２の位相比較回路６４Ｂの位相比較動作は、同時に行
われるものである。

ここで具体的な距離測定を説明すると、例えば、周波数
ｆ１を１５ＭＨｚとし１周波数ｆ２を１５０ｋＨｚとし
た場合、第１の位相差検出手段６Ａで測定した位相差が
１９６．９度、第２の位相差検出手段６Ｂで測定した位
相差が１０８８ｍの場合、第１の位相差検出手段６Ａは
位相差が３６０度の時１０．１０１０１０ｍの距離に相
当し、第２の位相差検出手段６Ｂは位相差が３６０度の
時１０ｍに相当するので、第１の位相差検出手段６Ａ″
′Ｃ″測定した場合の距！換算は５．５２５ｍとなり、
第２の位相差検出手段６Ｂ″Ｃ″測定した場合の距離換
算は３．０００ｍとなる。更にマイクロコンピュータ８
は、ｆｌとｆｌの周波数差から１０ｍ以上の距離を計算
し、反射器までの距離を７５３．０００ｒｎと表示する
。

［第３実施例コ 次に第５図及び第６図に基づいて、周波数変調を利用し
た第３実施例を説明する。

第５図は第３実施例の構成を示すもので、光波距離計は
、第１の基準信号発振器ＩＡと、第２の基準信号発振器
ＩＢと、第３の基準信号発振器ＩＣと、駆動回路３と、
発光手段４と、受光手段５と、第１の位相差検出手段６
Ａと、第２の位相差検出手段６Ｂと、マイクロコンピュ
ータ８と、分周器９と、周波数変調器１０００とから構
成されている。

基準信号発振器１は信号発生手段に該当するもので、第
１の基準信号発振器ＩＡと第２の基準信号発振器ＩＢと
第３の基準信号発振器ＩＣとから構成されている。第１
の基準信号発振器ＩＡは、周波数ｆ１の信号を発振させ
ることができ、第２の基準信号発振器ＩＢは周波数ｆ２
の信号を発振させることができ、更に、第３の基準信号
発振器１ｃは周波数ｆ３の信号を発振させることができ
る。

第１の基準信号発振器ＩＡから周波数ｆ１の信号を周波
数変調器１０００に供給し、第２の基準信号発振器ＩＢ
から周波数ｆ２の信号も周波数変調器１０００に供給す
る。そして周波数変調器１０００は、第３の基準信号発
振器ＩＣから周波数ｆ３の信号を入力し、この周波数ｆ
３の周期により、周波数ｆ１の信号と周波数ｆ２の信号
とを交互に切り替えて出力する様になっている。従って
、周波数変調により多重変調が行われる９そして変調信
号の振幅スペクトラムは、第６図に示す様に基準周波数
がｆ！及びｆｌで、周波数がｆ３間隔の側波がら構成さ
れる。

駆動手段３は、マイクロコンピュタ８から測定開始信号
が入力されると、多重周波数変調信号に基づき発光手段
４を駆動させて多重変調光を発生させる。そして発光手
段４から射出された光は、測定点に配置された反射ミラ
ーで反射され、受光手段５で受光される。受光手段５で
は光電変換が行われ、反射多重周波数変調信号が形成さ
れる。

この反射多重周波数変調信号は第１の増幅器５１で増幅
された後、位相差検出手段６に送出される。

位相差検出手段６は位相差測定手段に該当するもので、
第１の位相差検出手段６Ａと第２の位相差検出手段６Ｂ
とから構成されている９位相差検出手段６は、発光手段
４が発光する変調信号と受光手段５からの反射多重周波
数変調信号との位相差を検出することにより距離測定を
行うためのものである。

第１の位相差検出手段６Ａは、第１の混合器６ＩＡと、
第１のローパスフィルタ６２Ａと、第１の波形変換回路
６３Ａと、第１の位相比較回路６４Ａとから構成されて
いる。この第３実施例では、周波数発生器が存在しない
が、“第２の基準信号発振器ＩＢからの周波数ｆ２の信
号が第１の混合器６１Ａに供給されている。従って第３
実施例では、第２の基準信号発振器ＩＢが第１の局部発
振器に該当する。

同様に第２の位相差検出手段６Ｂは、第２の混合器６１
Ｂと、第２のローパスフィルタ６２Ｂと、第２の波形変
換回路６３Ｂと、第２の位相比較回路６４Ｂとから構成
されている９この第３実施例では、周波数発生器が存在
しないが　第１の基準信号発振器ＩＡからの周波数ｆ１
の信号が第２の混合器６１Ｂに供給されている。従って
第３実施例では、第１の基準信号発振器ＩＡが第２の局
部発振器に該当する。

次に位相差検出手段６の動作を説明する。第１の増幅器
５１で増幅された反射多重周波数変調信号は、第１の位
相差検出手段６Ａと第２の位相差検出手段６Ｂに供給さ
れる。

まず、第１の位相差検出手段６Ａの動作を説明する。第
２の基準信号発振器ＩＢから供給された周波数ｆ２の信
号が、第１の混合器６１Ａに供給され、第１の増幅器５
１で増幅された反射多重周波数変調信号と混合され、周
波数変換が行われる。

ここで、第１の混合器６１．　Ａの出力信号の成分を示
すと以下の様になる。

ｆ、　　　　　　　　　ｆｌ　　　　　　　　　ｆ、−
ｆ。

ｆ１＋ｆ２　　　　２ｆｚ そして第１の混合器６１Ａの出力信号は、第１のローパ
スフィルタ６２Ａに送られ、所定の周波数である（ｆｌ
　　ｆｌ）の信号のみが通過される。

第１のローパスフィルタ６２Ａを通過した信号は、第１
の波形変換回路６３Ａで波形整形されて周波数（ｆｌ　
ｆｚ）の信号となる。

また第１の基準信号発振器ＩＡで発生した周波数ｆｌの
信号は、第２の分周器９２で分周されて周波数ｆ、　（
ｆｔ　　ｆｌ）の信号となり、この周波数（、／の信号
と、第１の波形変換回路６３Ａの出力波形である周波数
（ｆ　ｌ−ｆ　２）の信号とが、第１の位相比較回路６
４Ａにより位相差比較がなされる。

次に、第２の位相差検出手段６Ｂの動作を説明する。第
１の基準信号発振器ＩＡか−ら供給された周波数ｆ１の
信号が、第２の混合器６１Ｂに供給され、第１の増幅器
５１で増幅された反−射多重周波数変調信号と混合され
、周波数変換が行われる。

コニで、第２の混合器６１Ｂの出力信号の成分を示すと
以下の様になる。

ｆｘ　　　　　　　ｆｌ　　　　　　ｆ＋　　ｆ２ｆ、
＋ｆ２　　２ｆ。

そして第２の混合器６１Ｂの出力信号は、第２のローパ
スフィルタ６２Ｂに送られ、所定の周波数である（ｆｓ
　　ｆｌ）の信号のみが通過される。

第２のローパスフィルタ６２Ｂを通過した信号は、第２
の波形変換回路６３Ｂで波形整形されて周波数（ｆｌ　
ｆｌ）の信号となる。

また第１の基準信号発振器ＩＡ″Ｃ発生した周波数ｆｌ
の信号は、第２の分周器９２で分周されて周波数ｆ５’
　　（ｆｉ　　ｆｌ）の信号となり、この周波数ｆ５／
の信号と、第２の波形変換回路６３Ｂの出力波形である
周波数（４１ｆｚ）の信号とが、第２の位相比較回路６
４Ｂにより位相差比較がなされる。

この結果、第１の位相比較回路６’４Ａと第２の位相比
較回路６４Ｂとで得られた位相差を利用して、マイクロ
コンピュータ８が、光波距離計と反射器までの距離を演
算することができる。

なお、第１の位相比較回路６４Ａと第２の位相比較回ｉ
！８６４Ｂの位相比較動作は、同時に行われるものであ
る。

ここで具体的な距離測定を説明すると、例えば、周波数
ｆ１を１−５　Ｍ　Ｈｚとし、周波数ｆ２を１５ＭＨｚ
−１５０ｋＨｚとした場合、第１の位相差検出手段６Ａ
で測定した位相差が１０８度、第２の位相差検出手段６
３″Ｃ′測定した位相差が（３６゜−１，９６：９）度
の場合、第１の位相差検出手段６Ａは位相差が３６０度
の時１０ｍの距離に相当し、第２の位相差検出手段６Ｂ
は位相差が３６０度の時１０．２０１０１０ｍに相当す
るので、第１の位相差検出手段６Ａで測定した場合の距
離換算は３．０００ｍとなり、第２の位相差検出手段６
Ｂで測定した場合の距離換算は５．５２５ｍとなる。更
にマイクロコンピュータ８は、ｆｌとｆ２の周波数差か
ら１０ｍ以上の距離を計算し、反射器式での距離を７５
３．０００．ｍと表示する。

［第４実施例］ 次に第７図及び第８図に基づいて第４実施例を説明する
。

第７図は第２実施例の構成を示すもので、光波距離計は
、基準信号発振器１と、駆動回路３と、発光手段４と、
受光手段５と、第１の位相差検出手段６Ａと、第２の位
相差検出手段６Ｂと、マイクロコンピュータ８と、分周
器９と、振幅変調器１００００とから構成されている。

第４実施例は、第２実施例の＠櫂変調器１ｏ。

の代わりに振幅変調器］　００００を使用したものであ
る。

なお、他の構成は基本的に第２実施例と同様であるので
、説明を省略する。

基準信号発振器１から供給される周波数ｆｌの信号を搬
送波とし、第１の分周器９１で分周された周波数ｆ２の
信号を変調波として、振幅変調器１゜０００で振幅変調
を行う。即ち周波数ｆ１の信号を、周波数ｆ２で振幅変
調させるものである。

従って変調信号の振幅スペクトラムは、第８図に示す様
に搬送波ｆ１、及びｆ、−ｆ２、ｆ、＋ｆ２と言った周
波数間隔ｆ２の側波からなる。

駆動手段３は、マイクロコンピュタ８がら測定開始信号
が入力されると、多重振幅変調信号に基づき発光手段４
を駆動させて多重変調光を発生させる。そして発光手段
４から射出された光は、測定点に配置された反射ミラー
で反射され、受光手段５で受光される。受光手段５では
光電変換が行われ、反射多重振幅変調信号が形成される
９この反射多重振幅変調信号は第１の増幅器５１で増幅
された後、位相差検出手段６に送出される。

即ち、第１の増幅器５１で増幅された反射多重振幅変調
信号は、第１の位相差検出手段６Ａと第２の位相差検出
手段６Ｂに供給される。

まず、第１の位相差検出手段６Ａの動作を説明する。第
１の周波数発振器６５Ａが、　周波数（ｆｘ　　ｆｚ）
より僅か周波数ｆ４異なる、周波数ｆ。

の信号（ｆ５＝ｆｌ　　ｆｚ　　ｆ４）を発振する。こ
の周波数ｆ５の信号が第１の混合器６１Ａに供給され、
第１の増幅器５１で増幅された反射多重振幅変調信号と
混合され、周波数変換が行われる。

以下は、第２実施例と同様である。即ち、振幅変調を振
幅変調に置き換えたのが、第４実施例である。

そして具体的な距ｗＬ測定を説明すると、例えば、周波
数ｆｌを１５ＭＨｚとし、周波数ｆ２を１５０ｋＨｚと
した場合、第１の位相差検出手段６Ａで測定した位相差
が１９６．９度、第２の位相差検出手段６Ｂで測定した
位相差が１０８度の場合、第１の位相差検出手段６Ａは
位相差が３６０度の時１０、１０１０．１０ｍの距離に
相当し、第２の位相差検出手段６Ｂ−位相差が３６０度
の時１０ｍに相当するので、第１の位相差検出手段６Ａ
で測定した場合の距離換算は５．５２５ｍとなり、第２
の位相差検出手段６Ｂで測定した場合の距離換算は３．
０００ｍとなる。更にマイクロコンピュータ８は、ｆｌ
とｆ２の周波数差から１０ｍ以上の距離を計算し、反射
器までの距離を７５３．０００ｍと表示する。

「効果」 以上の様に構成された本発明は、測定点に配置した反射
部からの反射光を検出して距離を測定するための距離測
定装置において、多重変調信号を発生させるための信号
発生部と、該信号発生部からの信号に基づき変調光を発
生させるための発光部と、この発光部から射出され、測
定点に配置した前記反射部により反射された多重変調光
を受光し、反射多重変調信号を形成するための受光部と
、該反射多重変調信号中の第１変調信号の位相成分を含
む第１位相信号を形成する第１位相信号形成部と、前記
反射多重変調信号中から該第１変調信号と異なる周波数
の第２変調信号の位相成分を含む第２位相信号を形成す
る第２位相信号形成部と、前記多重変調に対応した基準
信号に対する前記第１位相信号及び前記第２位相信号の
位相差から測定点までの距離を求める距離測定部とから
なるので、変調波長を同時に放射させると共に、独立し
たハードウェアで多重変調された信号を同時測定するこ
とができ、３つの周波数を時分割使用した光波距離計よ
り測定時間を短くすることができるという卓越した効果
がある。特に、短時間で測定レンジの広さが要求される
測距議における高速測定モード（トラッキング測定）に
対して、極めて有効であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すもので、第１図は第１実施例
の１１ｆ！ｉを説明する図であり、第２図は第１実施例
の動作を説明する波形を示す図、第３図は第２実施例の
構成を示す図、第４図は第２実施例の振幅スペクトラム
を示す図、第５図は第３実施例の構成を示す図、第６図
は第３実施例の振幅スペクトラムを示す図、第７図は第
４実施例の構成を示す図であり、第８区は第４実施例の
振幇スペクトラムを示す図である。 基準信号発振器 同期回路 駆動回路 発光手段 受光手段 ６・・・・・位相差検出手段 ６Ａ・・・・第１の位相差検出手段 ６Ｂ・・・・第２の位相差検出手段 ６１Ａ・・・第１の混合器 ６２Ａ・・・第１のローパスフィルタ ６３Ａ・・・第１の波形変換回路 ６４Ａ・・・第１の位相比較回路 ６５Ａ・・・第１の周波数発生器 ６１Ｂ・・・第２の混合器 ６２Ｂ・・・第２のローパスフィルタ ６３Ｂ・・・第２の波形変換回路 ６４Ｂ・・・第２の位相比較回路 ６５Ｂ・・・第２の周波数発生器 ８・・・・・マイクロコンピュータ ９１・・・・第１の分周器 ９２・・・・第２の分周器 １０・・・・アンド回路 １００・・・振幅変調器 １０００・・周波数変調器 ｉ　ｏｏｏｏ・振幅変調器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定点に配置した反射部からの反射光を検出して
   距離を測定するための距離測定装置において、多重変調
   信号を発生させるための信号発生部と、該信号発生部か
   らの信号に基づき変調光を発生させるための発光部と、
   この発光部から射出され、測定点に配置した前記反射部
   により反射された多重変調光を受光し、反射多重変調信
   号を形成するための受光部と、該反射多重変調信号中の
   第１変調信号の位相成分を含む第１位相信号を形成する
   第１位相信号形成部と、前記反射多重変調信号中から該
   第１変調信号と異なる周波数の第２変調信号の位相成分
   を含む第２位相信号を形成する第２位相信号形成部と、
   前記多重変調に対応した基準信号に対する前記第１位相
   信号及び前記第２位相信号の位相差から測定点までの距
   離を求める距離測定部とから構成されることを特徴とす
   る距離測定装置。
2. （２）前記信号発生部が、複数の周波数成分を有する多
   重振幅変調又は多重位相変調された多重変調信号を発生
   する様に構成され、前記第１信号形成部は、多重振幅変
   調信号の周波数中の第１周波数から僅かに異なる第３周
   波数の第３周波数信号を形成するための第１の局部発振
   器及び該第３周波数信号と反射多重変調信号とを混合し
   て前記第１位相信号を形成する第１混合部とから構成さ
   れており、前記第２信号形成部は、多重振幅変調信号の
   周波数中の前記第１周波数と巽なる第２周波数から僅か
   に異なる第４周波数信号を形成するための第２の局部発
   振器及び該第４周波数信号と反射多重変調信号とを混合
   して前記第２位相信号を形成する第２混合部とから構成
   されている請求項１記載の距離測定装置。
3. （３）前記信号発生部が、複数の周波数成分を有する多
   重周波数変調信号を発生する様に構成され、前記第１信
   号形成部は、第３周波数信号を形成するための第１の局
   部発振器及び該第３周波数信号と反射多重変調信号とを
   混合して前記第１位相信号を形成する第１混合部とから
   なり、前記第３周波数信号の周波数は、該第１混合部が
   形成する前記第１位相信号の周波数が前記基準信号と同
   じ周波数になる様に構成されており、前記第２信号形成
   部は、第４周波数信号を形成するための第２の局部発振
   器及び該第４周波数信号と反射多重変調信号とを混合し
   て前記第２位相信号を形成する第２混合部とからなり、
   前記第４周波数信号の周波数は、該第２混合部が形成す
   る前記第２位相信号の周波数が前記基準信号と同じ周波
   数になる様に構成されている請求項１記載の距離測定装
   置。
4. （４）前記第１混合部及び前記第２混合部は、前記基準
   信号と同じ周波数の位相信号を抽出するローパスフィル
   タを有する請求項１記載の距離測定装置。