JPH0921875A

JPH0921875A - 光波距離測定装置

Info

Publication number: JPH0921875A
Application number: JP7171225A
Authority: JP
Inventors: Shinji Tsukamoto; 伸治塚本
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1995-07-06
Filing date: 1995-07-06
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】外部光および内部光に対する位相差算出を並
行して実行し、距離測定時間を短縮するとともに、移動
対象に対しても追跡距離測定を誤差無く行う。【解決手段】変調信号ｆ₂に従って発光素子１から出射
された変調光は、ビームスプリッタ３により、反射プリ
ズムＰに投射される外部光と内部光とに分離され、同時
に出射される。外部光は、第１受光素子２により受光さ
れ、外部光受光回路９及び外部光位相差測定回路１１に
よって変調信号ｆ₂に対する位相差算出処理がなされ
る。同時に、内部光は、第２受光素子７により受光さ
れ、内部光受光回路１０及び内部光位相差測定回路１２
によって変調信号ｆ₂に対する位相差算出処理がなされ
る。制御演算部１４は、外部光位相差測定回路１１によ
って算出された位相差から内部光位相差測定回路１２に
よって算出された位相差を減算することにより初期位相
の誤差を補正し、真の距離値を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、測定対象点までの距
離を光学的に測定する光波距離測定装置に関し、特に内
部参照光を利用して測距値を補正する光波距離測定装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】光波距離測定装置は、内部的に変調信号
を生成し、この変調信号によって発光素子から出射され
た変調光（外部光）を測定対象点上の反射プリズムに向
けて送光し、この反射プリズムにて反射されて戻された
変調光を受光素子によって光電変換し、受光素子から出
力された受光信号と変調信号との間の位相差を検出し、
この位相差に基づいて測定対象点までの距離を測定する
ものである。

【０００３】この発光素子から出射される変調光の変調
信号に対する位相差（変調信号を基準とした場合におけ
る変調光の初期位相）は、０であることが理想なのであ
るが、実際には０とはならない。しかも、この位相差
（初期位相）は、特定の一定値をとらず、光波距離測定
装置の電源投入直後から電気回路が安定状態に落ち着こ
うとするのに従って変化したり、測定するときの気温・
気圧等の気象条件に依って変化する。従って、外部光の
受光信号と変調信号との間の位相差が一定とならず、算
出された距離が誤差を含むことになる。

【０００４】この誤差を相殺するため、従来より、光波
距離測定装置内において発光素子から変調光（内部光）
が直接受光素子に入射する内部光路を用意し、内部光の
受光信号と変調信号との間の位相差（内部光路の光路長
に対応）を、外部光の受光信号と変調変信号との間の位
相差（反射プリズムまでの往復光路長に対応）から減算
する構成が用いられていた。このような構成を用いた従
来の光波距離測定装置Ａを、図４に示す。

【０００５】図４において送光回路５２は、各周波数信
号発生器５１からの変調信号に従って強度変調しつつ、
発光素子５３を駆動する。発光素子５３から出射された
変調光は、ビームスプリッタ５４によって外部光と内部
光とに分離される。このビームスプリッタ５４を覆うシ
ャッタ５５には、外部光を透過する窓と内部光を透過す
る窓とが回転方向に互い違いに形成されている。従っ
て、このシャッタ５５の回転位置を所定の同期信号によ
り切り替えることで、これら外部光及び内部光を交互に
透過させることができる。

【０００６】シャッタ５５を透過した外部光は、外部光
量調整器５６及び送光光学系５７を経て反射プリズムＰ
内で反射され、受光光学系５８を経て受光素子６２に受
光される。一方、シャッタ５５を透過した内部光は、内
部光学系５９，内部光量調整器６０，及びミラー６１を
経て受光素子６２に受光される。受光素子６２にて時系
列的に光電変換された外部光の受光信号及び内部光の受
光信号は、夫々、受光回路６３において所定の処理を受
け、位相差測定回路６４内において各周波数信号発生器
５１からの変調信号と比較される。従って、位相差測定
回路６４は、外部光の受光信号及び変調信号の位相差と
内部光及び変調信号の位相差とを、交互に算出して制御
演算部６５に入力することになる。

【０００７】制御演算部６５は、外部光についての位相
差情報を受信するとこれを保持する。制御演算部６５
は、続いて内部光についての位相差情報を受信すると、
この内部光についての位相差情報と保持していた外部光
についての位相差情報とに基づいて発光素子５３（受光
素子６２）から反射プリズムＰまでの間の真の距離を算
出し、算出した距離値を表示部６８上に表示する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の構成においては、各回路部品（受光素子６２，
受光回路６３，及び位相差測定回路６４）を外部光及び
内部光のために交互に用いて、夫々の位相差算出を時系
列的に行っていた。従って、距離測定一回当たりに要す
る時間が長くなってしまっていた。

【０００９】また、シャッタ５５により光路を切り換え
る際には、受光素子６２に入射される変調光が一瞬完全
に途絶えてしまい、受光素子６２の出力電圧値が大きく
下がってしまう。そのため、切換後の変調光が受光素子
に入射しても、過渡電圧値の存在に起因して、電圧値が
正規の値に安定して位相測定が可能になるまでに一定の
待ち時間が必要となる。従って、一層距離測定一回当た
りに要する時間が長くなってしまっていた。

【００１０】このように距離測定一回当たりに要する時
間が長くなると、トラッキング測量等，動いている測定
対象点に対する追跡距離測定をする場合において、測定
された距離値に誤差が生じてしまう問題をも引き起こし
ていた。

【００１１】そこで、本発明は、外部光に対する位相差
算出と内部光に対する位相差算出とを並行して実行する
ことができ、それにより、距離測定一回当たりに要する
時間を短縮することができるとともに、動いている測定
対象点に対する追跡距離測定も誤差無く行うことができ
る光波距離測定装置を提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による光波距離測
定装置は、上記課題を解決するために、所定の周波数の
変調信号に従って変調光を出力する発光手段と、この発
光手段によって出力された変調光を、測定対象点に配置
された反射器に投射される測定光及び装置内部に形成さ
れた内部光路に導かれる参照光に分離する光分離手段
と、前記反射器によって反射された前記測定光を光電変
換する第１の受光手段と、この第１の受光手段によって
光電変換された信号及び前記変調信号の位相差を検出す
る第１の位相差検出手段と、前記内部光路を通過した前
記参照光を光電変換する第２の受光手段と、この第２の
受光手段によって光電変換された信号及び前記変調信号
の位相差を検出する第２の位相差検出手段と、前記第１
の位相差検出手段によって検出された前記位相差と前記
第２の位相差検出手段によって検出された前記位相差と
に基づいて前記測定対象点までの距離を求める演算手段
とを備えたことを特徴とする（請求項１に対応）。

【００１３】

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明の実施例を説
明する。各実施例の詳細な説明を行う前に、本発明の各
構成要件の概念を説明する。（発光手段）発光手段は、ホトダイオードやレーザダイ
オードのように強度変調された駆動電流に従って変調光
を出射する発光素子でも良いし、ガスレーザや固体レー
ザのように連続光を出射する光源と変調信号に従って連
続光をチョッピングするチョッパから構成されていても
良い。（光分離手段）光分離手段は、ハーフミラーでも良い
し、変調光の光路断面の一部に挿入された全反射ミラー
でも良い。また、変調光の一部を反射するとともに残り
を透過するビームスプリッタとしても良い（請求項５に
対応）。この場合、透過した前記変調光を測定光とする
とともに反射した前記変調光を参照光とすることができ
る（請求項６に対応）。（反射器）反射器は、コーナキューブとすることが望ま
しいが、距離が短い時には乱反射面でも良いし、測定光
光軸に対してその反射面が垂直に立てられていれば平面
鏡であっても良い。（第１の受光手段，第２の受光手段）第１の受光手段及
び第２の受光手段は、夫々別体の構成部品であり、フォ
トトランジスタ又はフォトダイオード等の受光素子とす
ることができる。これら第１の受光手段及び第２の受光
手段は、同じ位相特性を有していることが望ましい（請
求項２に対応）。このようにすれば、両者間で位相差が
生じて測定結果に誤差が生じることを防止できるからで
ある。この場合、これら第１の受光手段及び第２の受光
手段は、各々、装置内の隣接位置に配置されていること
が望ましい（請求項３に対応）。このようにすれば、両
者の温度が同じになるので、温度に依存する位相差特性
を同じにすることができるからである。（第１の位相差検出手段，第２の位相差検出手段）第１
の位相差検出手段及び第２の位相差検出手段は、夫々、
別個の回路として構成され、同時に位相差検出処理を実
行する。これら各位相差検出手段が位相差検出を行う際
に用いる基準信号は、変調信号そのものであっても良
い。但し、変調信号の整数倍の波長を有するとともに変
調信号と同じ初期位相を有することが保証されていれ
ば、変調信号そのものを基準信号としなくても、結果と
して、外部光又は内部光と変調信号との間の位相差を検
出したことになる。これら第１の位相差検出手段及び第
２の位相差検出手段は、同じ位相特性を有していること
が望ましい（請求項２に対応）。このようにすれば、両
者間で位相差が生じて測定結果に誤差が生じることを防
止できるからである。この場合、これら第１の位相差検
出手段及び第２の位相差検出手段は、各々、装置内の隣
接位置に配置されていることが望ましい（請求項３に対
応）。このようにすれば、両者の温度が同じになるの
で、温度に依存する位相差特性を同じにすることができ
るからである。（演算手段）演算手段は、第１の位相差検出手段によっ
て検出された位相差から第２の位相差検出手段によって
検出された位相差を減算し、この減算結果に基づいて、
算出された距離に内部光路の距離を加算して、前記測定
対象点までの距離を求めるようにしても良い（請求項４
に対応）。また、この演算の順番を入れ替えても良い。

【００１４】

【実施例１】以下、図面に基づいて本発明による光波距
離測定装置Ｂの第１実施例を説明する。＜実施例の構成＞図１は、光波距離測定装置Ｂ及び反射
プリズムＰの構成を示すブロック図である。

【００１５】この反射プリズムＰは、測定対象地点上に
配置されるコーナーキューブである。また、光波距離測
定装置Ｂは、図１に示す各構成部品を同一の筐体中に内
蔵して構成されている。この光波距離測定装置Ｂの正面
（図１における左側面）には、同一構成の送光光学系Ｌ
１及び受光光学系Ｌ２が、互いの光軸を並行にした状態
で並べて填め込まれている。この送光光学系Ｌ１の焦点
位置には発光素子１が配置されている。また、受光光学
系Ｌ２の焦点位置には第１受光素子２が配置されてい
る。

【００１６】発光素子１と送光光学系Ｌ１との間の光路
上には、発光素子１側から順番に、ビームスプリッタ３
及び外部光量調整器４が配置されている。このビームス
プリッタ３から分離された光路（内部光路）上には、ビ
ームスプリッタ３側から順番に内部光学系５及び内部光
量調整器６が配置されており、内部光学系５に関して発
光素子１と光学的に等価な位置に第２受光素子７が配置
されている。

【００１７】一方、発光素子１は送光回路８に接続さ
れ、第１受光素子２は外部光受光回路９に接続され、第
２受光素子７は内部光受光回路１０に接続されている。
この外部光受光回路９は外部光位相差測定回路１１に接
続され、内部光受光回路１０は内部光位相差測定回路１
２に接続されている。これら送光回路８，外部光受光回
路９，内部光受光回路１０，外部光位相差測定回路１
１，及び内部光位相差測定回路１２は、夫々、各周波数
信号発生器１３に接続されている。また、外部光量調整
器４，内部光量調整器６，外部光受光回路９，内部光受
光回路１０，外部光位相差測定回路１１，及び内部光位
相差測定回路１２は、夫々、制御演算部４に接続されて
いる。この制御演算部４には、また、操作部１５及び表
示部１６が接続されている。

【００１８】以下、これら各構成部品の機能について説
明する。先ず、各周波数信号発生器１３は、測距の基準
となる基準周波数信号ｆ₁を発生する水晶発振器とこの
基準周波数信号ｆ₁を夫々分周してする２つの分周器と
から構成されており、光波距離測定装置Ｂ内で使用され
る各種の周波数信号を発生する。なお、各周波数信号発
生器１３内の水晶発振器は、距離測定結果の精度に応じ
て、複数種類の基準周波数信号ｆ₁を発生することがで
きる。この基準周波数信号ｆ₁は、外部光位相差測定回
路１１及び内部光位相差測定回路１２に夫々入力され
る。また、一方の分周器によって得られた変調信号ｆ₂
は送光回路８に入力され、他方の分周器によって得られ
た基準信号ｆ₃は外部光受光回路９及び内部光受光回路
１０に夫々入力される。なお、これら周波数信号ｆ₁〜
ｆ₃は、その初期位相が同期するように生成される。

【００１９】送光回路８は、変調信号ｆ₂に従って強度
変調しつつ、発光素子１を駆動する駆動電流を出力する
ドライブ回路である。発光手段としての発光素子１は、
発光ダイオードであり、送光回路８から入力された駆動
電流に従って強度変調された変調光を出射する。

【００２０】光分離手段としてのビームスプリッタ３
は、発光素子１から出射された変調光を一定割合で反射
及び透過することによって変調光を分割する光学系であ
る。ビームスプリッタ３を透過した変調光は外部光とし
て送光光学系Ｌ１に向かい、これと同時に、ビームスプ
リッタ４にて反射された変調光は内部光として内部光学
系５に向かう。

【００２１】外部光量調整器４は、制御演算部１４から
の制御に従って外部光の光量を自動調整することによっ
て、反射プリズムＰまでの距離に依ることなく第１受光
素子２で受光される外部光の光量を常に一定に保つとと
もに、外部光光路を逆行する光を絞る装置である。この
外部光量調整器４は、周方向に透過率が漸次変化してい
る円盤状のＮＤフィルタ４ａと、このＮＤフィルタ４ａ
を回転させるモータ４ｂとから、構成されている。この
モータ４ｂは、制御演算部１４によってその回転位置が
制御されて、ＮＤフィルタ４ａの所定の透過率部分を外
部光光路内に位置させるものである。なお、このＮＤフ
ィルタ４ａは、それ自身の表面における反射光が迷光に
ならぬように、外部光の光軸に対して傾けて設けられて
いる。

【００２２】送光光学系Ｌ１は、外部光を平行にして反
射プリズムＰに投射するコリメータレンズである。受光
光学系Ｌ２は、平行光として戻ってきた外部光を第１受
光素子２上に集光させる集光レンズである。

【００２３】一方、内部光学系５は、内部光を第２受光
素子７上に集光させるリレーレンズである。内部光量調
整器６は、制御演算部１４からの制御に従って内部光の
光量を自動調整することによって、第２受光素子７で受
光される内部光の光量を常に一定に保つ装置である。こ
の内部光量調整器６は、周方向に透過率が漸次変化して
いる円盤状のＮＤフィルタ６ａと、このＮＤフィルタ６
ａを回転させるモータ６ｂとから、から構成されてい
る。このモータ６ｂは、制御演算部１４によってその回
転位置が制御されて、ＮＤフィルタ６ａの所定の透過率
部分を外部光光路内に位置させるものである。

【００２４】第１の受光手段としての第１受光素子２
は、外部光を外部光受光信号ｆ₅に光電変換するフォト
ダイオードであり、この外部光受光信号ｆ₅を外部光受
光回路９に入力する。一方、第２の受光手段としての第
２受光素子７は、内部光を内部光受光信号ｆ₆に光電変
換するフォトダイオードであり、この内部光受光信号ｆ
₆を内部光受光回路１０に入力する。これら第１受光素
子２及び第２受光素子７は、同じ位相特性（即ち、同じ
リアクタンス値及び抵抗値）を有しており、筐体内の隣
接位置に配置されている。

【００２５】外部光受光回路９は、各周波数信号発生器
１３からの基準信号ｆ₃を用いて外部光受光信号ｆ₅を数
ｋＨｚ程度の周波数信号（ｆ₅'）にビートダウンすると
ともに、このビートダウンされた外部光受光信号ｆ₅'を
直接制御演算部１４に入力する回路である。同様に、内
部光受光回路１０は、各周波数信号発生器１３からの基
準信号ｆ₃を用いて内部光受光信号ｆ₆を数ｋＨｚ程度の
周波数信号（ｆ₆'）にビートダウンするとともに、この
ビートダウンされた内部光受光信号ｆ₆'を直接制御演算
部１４に入力する回路である。これら外部光受光回路９
及び内部光受光回路１０は、同一の構成を有し、筐体内
の隣接位置に配置されている。従って、両回路は、同じ
位相特性（即ち、同じリアクタンス値及び抵抗値）を有
することになる。

【００２６】図２は、これら外部光受光回路９及び内部
光受光回路１０の構成を更に詳しく示したブロック図で
ある。図２において、局部発振器１７は、各周波数信号
発生器１３からの基準信号ｆ₃に基づいて、変調信号ｆ₂
の周波数から僅かに異なる周波数の信号ｆ₇を発生し、
これを混合器１８に入力する。混合器１８は、外部光受
光信号ｆ₅又は内部光受光信号ｆ₆に信号ｆ₇をミキシン
グして、このミキシングの結果得られた種々の周波数の
信号から周波数（ｆ₇−ｆ₂）の信号ｆ₅'又はｆ ₆'のみを
ローパスフィルタによって取り出す回路である。

【００２７】図１に戻り、外部光位相差測定回路１１
は、外部光受光回路９から入力された外部光受光信号ｆ
₅'と信号ｆ₄（変調信号ｆ₂と同位相の信号）との間の位
相差に対応するカウント値Ｃｄを制御演算部１４に入力
する回路である。同様に、内部光位相差測定回路１２
は、内部光受光回路１０から入力された内部光受光信号
ｆ ₆'と信号ｆ₄（変調信号ｆ₂と同位相の信号）の間の位
相差に対応するカウント値Ｃｒを制御演算部１４に入力
する回路である。これら外部光位相差測定回路１１及び
内部光位相差測定回路１２は同一の構成を有し、筐体内
の隣接位置に配置されている。従って、両回路は、同じ
位相特性（即ち、同じリアクタンス値及び抵抗値）を有
することになる。

【００２８】図３は、これら外部光位相差測定回路１１
及び内部光位相差測定回路１２の構成を更に詳しく示し
たブロック図である。図３において、第１分周器１９
は、各周波数信号発生器１３からの基準周波数信号ｆ₁
を分周して、変調信号ｆ₂と同じ初期位相，及び変調信
号ｆ₂の波長の整数倍の波長を有する比較基準信号ｆ₄を
生成する。なお、この比較基準信号ｆ₄は、混合器１９
でのビートダウンにより生じる信号ｆ₅'，ｆ₆'と同じ周
波数信号として生成されている。また、第２分周器２０
は、基準周波数信号ｆ₁を必要な制度に応じて分周（例
えば、１／２分周）して、カウントパルスｆ₁’を生成
する。ゲート回路部２１は、第１分周器１９から出力さ
れる比較基準信号ｆ₄と外部光受光回路９からの外部光
受光信号ｆ₅'（又は、内部光受光回路１０からの内部光
受光信号ｆ₆'）とから、その位相差に応じた信号（その
位相差に応じた時間だけＨとなるデジタル信号）ｆ₅"又
はｆ₆"を生成する。計数回路部２２は、ゲート回路部２
１から出力される信号ｆ₅"又はｆ₆"の長さを第２分周器
２０からのカウントパルスｆ₁’を用いてカウントす
る。即ち、計数回路部２２は、これら信号ｆ₅"又はｆ₆"
がＨである期間毎に、この期間内に受信したカウントパ
ルスｆ₁’の数をカウントする。従って、このカウント
の結果（カウント値Ｃｄ，Ｃｒ）は、外部光受光信号ｆ
₅又は内部光受光信号ｆ₆の位相差に相当する値となる。

【００２９】なお、上述の外部光受光回路９及び外部光
位相差測定回路１１が第１の位相差検出手段を構成し、
内部光受光回路１０及び内部光位相差測定回路１２が第
２の位相差検出手段を構成する。

【００３０】図１に戻り、操作部１５は、測距の指示を
制御演算部１４に与えたり、気象補正における気温・気
圧の数値やプリズム定数等のデータを制御演算部１４に
入力するためのキーである。

【００３１】演算手段としての制御演算部１４は、光波
距離測定装置Ｂ全体の制御を行うＣＰＵ（中央処理装
置）である。例えば、制御演算部１４は、外部光受光回
路９から直接入力される外部光受光信号ｆ₅’に基づい
て外部光の平均光量を算出し、この平均光量が所定の一
定値になるように、外部光量調整器４のモータ４ｂの回
転位置を制御する。同様に、制御演算部１４は、内部光
受光回路１０から直接入力される内部光受光信号ｆ₆’
に基づいて内部光の平均光量を算出し、この平均光量が
所定の一定値になるように、内部光量調整器６のモータ
６ｂの回転位置を制御する。

【００３２】制御演算部１４は、また、外部光位相差測
定回路１１及び内部光位相差測定回路１２から同時に入
力されてくるカウント値Ｃｄ及びＣｒに対して下記演算
式（１）を実行し、発光素子１及び受光素子２の位置か
ら反射プリズムＰの位置までの真の距離ｄを算出する。

【００３３】ｄ＝λ／２・（θｄ−θｒ）／（２π）＋ｒ ……（１）但し、λは変調光の強度変調の波長であり、θｄはカウ
ンタ値Ｃｄに対応する外部光の基準パルスｆ₁に対する
位相差であり、θｒはカウンタ値Ｃｒに対応する内部光
の基準パルスｆ₁に対する位相差であり、ｒは発光素子
１から第２受光素子７に至る内部光路の距離である。

【００３４】式（１）において各位相差θｄ及びθｒに
は、発光素子１から出射される変調光の変調信号ｆ₂に
対する位相差（変調信号ｆ₂を基準とした変調光の初期
位相）が、同極性で同量含まれる。従って、両者の差分
をとることにより、この位相差（初期位相）を除去する
ことができる。この差分を取ることによって生じた距離
の不足分は、既知のｒを加えることによって補われる。

【００３５】外部光位相差測定回路１１からは、連続し
てカウンタ値Ｃｄが送られて来る。同時に、内部光位相
差測定回路１２からは、連続してカウンタ値Ｃｒが送ら
れて来る。制御演算部１４は、新たなカウンタ値Ｃｄ及
びＣｒを受信する毎に、距離ｄを算出し、過去算出した
距離値ｄの平均値をとる。

【００３６】表示部１６は、液晶表示板（ＬＣＤ）から
構成された表示装置であり、演算制御部１４において算
出された測定対象点までの距離値の他、操作者に対する
操作指示を表示する。＜実施例の作用＞以上に説明した構成を有する本実施例
の光波距離測定装置Ｂにより距離測定を行う時には、作
業者は、操作部１５を介して制御演算部１４に距離測定
開始信号を入力する。すると、制御演算部１４は、各周
波数信号発生器１３を制御し、比較的長波長の基準周波
数信号ｆ₁とこれに対応する各周波数信号ｆ₂，ｆ₃を生
成する。即ち、変調信号ｆ₂の波長が測定対象点までの
距離よりも長くなるように、各周波数信号ｆ₁，ｆ₂，ｆ
₃を生成する。

【００３７】送光回路８は、これらのうち変調信号ｆ₂
に従って、発光素子１を発光させる。なお、発光した発
光素子１から出射される変調光は、送光回路８や発光素
子１の位相特性の影響により、変調信号ｆ₂の位相に対
して位相差を有している。

【００３８】この変調光は、ビームスプリッタ３によ
り、測定対象地点に配置された反射プリズムＰに投射さ
れる外部光と内部光路を進む内部光に分離される。従っ
て、第１受光素子２が外部光を受光すると同時に、第２
受光素子７が内部光を受光する。

【００３９】外部光受光回路９及び外部光位相差測定回
路１１は、第１受光素子２から入力されてきた外部光受
光信号ｆ₅に対して処理を行い、この外部光受光信号ｆ₅
の変調信号ｆ₂に対する位相差に応じたカウント値Ｃｄ
を制御演算部１４に入力する。これと同時に、内部光受
光回路１０及び内部光位相差測定回路１２は、第２受光
素子７から入力されてきた内部光受光信号ｆ₆に対して
処理を行い、この内部光受光信号ｆ₆の変調信号ｆ₂に対
する位相差に応じたカウント値Ｃｒを制御演算部１４に
入力する。従って、変調光の一周期毎に、外部光に関す
るカウント値Ｃｄ及び内部光に関するカウント値Ｃｒが
同時に算出される。しかも、各受光素子２，７は連続し
て光を受光しているので、その出力値が急激に落ちるこ
とがなく、出力値が安定するまでの待ち時間が不要にな
る。

【００４０】その結果、制御演算部１４は、変調光の一
周期のみの時間内で距離を算出するのに必要なデータ
（カウンタ値Ｃｄ，Ｃｒ）を得ることができる。従っ
て、変調光の一周期毎に最新の距離値を算出することが
できる。なお、変調信号ｆ₂に対する変調光の位相差
（変調信号ｆ₂を基準とした変調光の初期位相）は、制
御演算部１４内において両カウンタ値Ｃｄ，Ｃｒに対し
て式（１）を実行することにより、補正される。ところ
で、各第１受光素子２，７，及び各受光回路９，１０が
位相差成分を有している場合には、外部光及び内部光の
位相と各位相差測定回路１１，１２に入力される受光信
号ｆ₅'，ｆ₆'との間にも、位相差が生じる。しかしなが
ら、上述したように、第１受光素子２及び第２受光素子
７，外部光受光回路９及び内部光受光回路１０，並び
に、外部光位相差測定回路１１及び内部光位相差測定回
路１２は、各々同じ位相特性が与えられ、各々筐体内の
隣接する位置に配置されている。従って、外部光と外部
光受光信号ｆ₅'との間の位相差，及び、内部光と内部光
受光信号ｆ₆'との間の位相差は、同じ値になる。従っ
て、上述の式（１）を実行することにより、この位相差
も除去することができる。

【００４１】制御演算部１４は、一定期間内において変
調信号ｆ₂の各周期毎に距離値を算出して、それら距離
値の平均値を算出する。次に、制御演算部１４は、各周
波数信号発生器１を制御して、前回用いた変調信号ｆ₂
による距離測定精度（距離測定可能な最小単位距離）と
同じ長さの波長を有する変調信号ｆ₂（及びそれに対応
する各周波数信号ｆ₁，ｆ₃）を発生させて、微細精度の
距離測定を行う。そして、既に算出してある粗精度の距
離平均値に微細精度の距離平均値を加算し、この加算結
果を表示部１６に表示させる。

【００４２】以上の結果、光波距離測定装置Ｂは、距離
値を迅速に算出でき、トラッキング測量等、移動物体の
追跡測定を誤差なく行うことができる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように構成した本発明による光波
距離測定装置によると、外部光に対する位相差算出と内
部光に対する位相差算出とを並行して実行することがで
きるので、距離測定一回当たりに要する時間を短縮する
ことができるとともに、動いている測定対象点に対する
追跡距離測定も誤差無く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による光波距離測定装置
の構成を示すブロック図

【図２】図１における各受光回路の詳細な回路構成を
示すブロック図

【図３】図１における各位相差測定回路の詳細な回路
構成を示すブロック図

【図４】従来の光波距離測定装置の構成を示すブロッ
ク図。

【符号の説明】

１発光素子２第１受光素子７第２受光素子８送光回路８９外部光受光回路１１外部光位相差測定回路１２内部光位相差測定回路１４制御演算部Ｐ反射プリズム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の周波数の変調信号に従って変調光を
出力する発光手段と、この発光手段によって出力された変調光を、測定対象点
に配置された反射器に投射される測定光及び装置内部に
形成された内部光路に導かれる参照光に分離する光分離
手段と、前記反射器によって反射された前記測定光を光電変換す
る第１の受光手段と、この第１の受光手段によって光電変換された信号及び前
記変調信号の位相差を検出する第１の位相差検出手段
と、前記内部光路を通過した前記参照光を光電変換する第２
の受光手段と、この第２の受光手段によって光電変換された信号及び前
記変調信号の位相差を検出する第２の位相差検出手段
と、前記第１の位相差検出手段によって検出された前記位相
差と前記第２の位相差検出手段によって検出された前記
位相差とに基づいて前記測定対象点までの距離を求める
演算手段とを備えたことを特徴とする光波距離測定装
置。
【請求項２】前記第１の受光手段及び前記第２の受光手
段，並びに、前記第１の位相差検出手段及び前記第２の
位相差検出手段は、各々、同じ位相特性を有しているこ
とを特徴とする請求項１記載の光波距離測定装置。
【請求項３】前記第１の受光手段及び前記第２の受光手
段，並びに、前記第１の位相差検出手段及び前記第２の
位相差検出手段は、各々、装置内の隣接位置に配置され
ていることを特徴とする請求項２記載の光波距離測定装
置。
【請求項４】前記演算手段は、前記第１の位相差検出手
段によって検出された前記位相差から前記第２の位相差
検出手段によって検出された前記位相差を減算した値に
基づいて、前記測定対象点までの距離を求めることを特
徴とする請求項１記載の光波距離測定装置。
【請求項５】前記光分離手段は、前記変調光の一部を反
射するとともに残りを透過するビームスプリッタである
ことを特徴とする請求項１記載の光波測定装置。
【請求項６】前記光分離手段は、透過した前記変調光を
前記測定光とするとともに反射した前記変調光を前記参
照光とすることを特徴とする請求項５記載の光波測定装
置。