JPS5947271B2 - 振幅変調光使用の光波測距装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は振幅変調光使用の光波測距装置に係る。

従来、電気光学効果を応用した光の振幅変調は、光波測
距、光通信等の変調器として利用されているが、一般に
変調電圧は数１０Ｖ〜数ＫＶと高く、特に変調の周波数
が高い場合、変調信号は光がキャリヤとして受光器に入
る以外に空間を電波伝播、または変調器、受光器に共通
の電源ライン等を通して受光器または受光器後段の増幅
器に入り本来の受光信号と加え合わされ受光信号の位相
を変化させる。

この事は光波測距儀等のように受光信号の位相に情報が
乗っている場合重大な誤差となり、また変調器と受光器
が距離的に接近した場所にある場合、電磁的シールドだ
けでこの変調信号の受光系への漏れを完全に取り除く事
は困難であり、なんらかの方法でこの誤差の影響を少な
くすることが考えられてきた。

これに対し従来技術は受光系への変調信号の漏れが比較
的受光系の後段の部分（増幅器）の場合は、この漏れに
起因する誤差を減する手段が存在したが、受光系の前段
（受光器）へ漏れている場合は適切な解決手段がなかっ
た。

従って本発明の目的は、受光系のいかなるところに漏れ
た変調信号が入り込んでも、それによる誤差を減少でき
る振幅変調光波使用の光波測距装置を提供することにあ
る。

上記目的を達成する本発明の要旨は光源と、交流変調信
号を発する変調信号源と、上記変調信号に基づき上記光
源からの光束を振幅変調して対象物体の方へ放射する変
調手段と、上記変調手段から放射され上記対象物体で反
射された変調光を受光し電気信号に変換する光電変換手
段と、上記対象物体に向げて放射される上記変調光の位
相を１８０移相させる変調光移相手段と、上記変調光移
相手段の操作前の上記電気信号と上記変調信号との位相
差と、上記操作後の上記電気信号と１８０゜移相された
変調信号との位相差とを測定する位相比較手段とを具備
することを特徴とする振幅変調光使用の光波測距装置に
ある。

以下、図面を参照して本発明を詳述する。

第１図は従来の光波測距装置のブロック図であり、変調
器１は光源２からの光を変調信号発生器３からの変調信
号Ｅ Ｒ＝ Ａｅ Ｊｔ’ ｊに基づき振幅変調する。

この変調光は測距すべき物体で反射し受光器４に入射し
光電変換され電気信号 Ｅｓ＝Ｂ。

ｊ （ｗｔ−１−９）となる。この位相θは物体までの
距離に関連した値である。

この電気信号ＥｓはスイッチＳＷ□ を介してアンプ５
に入る。

光の振幅変調の際に前述の如く変調器１又は変調信号発
生器３から漏れた変調信号がアンプ５に入り誤差信号Ｅ
Ｎ＝ＣｅＪ（”ｔ＋θ１φ）を生ずる。

従ってアンプ５の出力ＥａはＥｓ とＥＮの和となり
、Ｅａ＝ｅＪＷｔ（Ｂｅｊθ＋Ｃｅｊ（θす））となる
。

位相比較器６はこのアンプ５の出力ＥａとスイッチＳＷ
２ を介して入力される変調信号ＥＲどの位相差θ１を
求める。

こうして位相比較器６の出力θ１は求めるべき距離を表
わす位相θの外に前述の漏れ信号に起因した誤差分を含
む。

次にスイッチＳＷ１．ＳＷ２を夫々π移相器７゜８に切
換える。

これによりＥｓ とＥＲはともにπだげ位相が進むが、
アンプ５に入る漏れ信号に起因する誤差信号ＥＮは何ら
変化しない。

従ってこのときの５の出力Ｅａ’は Ｅａ’＝ｅＪ”ｔ（Ｂｅ ｊ（θ＋π）＋ｃｊ（θ＋φ
））となりπ移相器８の出力はＥＲ’ ＝Ａｅ Ｊ （
”ｔ＋π）となる。

よって位相比較器６の出力として現われるこの両信号の
位相差θ２は 一 次にこのθ１とθ２の相加平均θ！２を求めるとここで
Ｋ＝Ｂ／Ｃ Ｋをパラメータとした真の位相差θからの最大位相誤差
を示す第２図から明らかなように、この相加平均値θ□
２は、θ□よりかなり小さく漏れ信号による誤差ＥＮが
、かなり減少されていることが分る。

この従来の方式は、スイッチの切換によるπ移相器７，
８によって変調信号漏れに起因した誤差信号には影響を
与えず、受光器４からの信号のみをπだげ位相している
ので、上述の如くθ□とθ２の相加平均をとることによ
り誤差信号による影響を減じている。

従ってこの従来方式は変調信号が、４移相器より後の段
、例えば前述の増幅器５等に漏れた場合にのみ有効でπ
位相器７以前の段にも、例えば受光器４等にも漏れた場
合には、それに起因した誤差を減少できない。

次に第３図の本発明に従う具体例を説明する。

２は光源、３は変調信号発生器、４は受光器、５はアン
プ、６は位相比較器、そして８はπ移送器である。

この位相比較器６とπ移相器８とから位相比較手段を構
成する。

１０は変調器で、この主な構成部品は、ＣＩ、 Ｌｌ、
ＴＩからなる増幅器とコンデンサ、Ｃ２インダクタン
ス、Ｌ２からなるＬＣ共振回路、例えばＫＤＰの如き電
気光学素子ＥＰ、このＥＰに選択的に正又は負の直流バ
イアスを加える直流電源１０ａ、１０ｂ及びＥＰの両側
の偏光子１０ｃ、検光子１０ｄである。

光源２から発し偏光子１０ｃ１電気光学素子ＥＰ、検光
子１０ｄを通過する光束の偏光子１０ｃへの入射光強度
と検光子１０ｄの射出光強度との比、即ち入出力光強度
比と電気発光素子ＥＰに印加される変調電圧との関係は
第４図に示す如くであるので、第３図の如くスイッチＳ
Ｗ３を、半波長電圧Ｖｏの１／２の電圧を有する電源１
０ａに接続し電気光学素子ＥＰに艷の正直流バイアスを
印加すると２ｖ。

きと、スイッチＳＷ３をΣの電圧の直流電源１０ｂに接
続し、電気光学素子ＥＰに菫の負直流バイアスを印加し
たときでは同一の変調信号をＥＰに印加した場合、変調
光は１８０°位相がずれることになる。

従って今スイッチＳＷ２．ＳＷ３を第３図図示状態とし
、位相比較器６に変調信号、電気光学素子ＥＰに正バイ
アスＶｏ ／２が加わるようにして、測距を行うと、変
調信号発生器３又は変調器１０からの漏れ変調信号が受
光器４又はアンプ５に入り込み、位相比較器６の出力で
ある位相差θ１は上記第１式と同一になり、漏れ信号に
よる誤差分を含む。

次σイツチＳＷ２をπ移相器８にスイッチＳＷ３を直流
電源１０ｂに接続すると変調光は前に比べ１８００位相
がずれるが、変調信号は前と同位相なので、前述の漏れ
変調信号に起因する誤差は前と同一になり、位相比較器
６の位相差出力θ２は上記第２式となる。

こうして電気光学素子ＥＰの直流バイアスを切換えるこ
とにより、変調信号の位相を変化させることなく、光調
光の位相のみ１８０ｏｆらし得るので、その切換の前後
で、漏れ変調信号に起因する誤差信号には何ら影響を与
えることなく、距離の情報を含んだ信号、即ち前述のＥ
ｓのみ１８０°位相を変化させている。

従って、前述の式（１）、 （２）を用いて説明したの
と同様の手法、即ち切換の前後における位相比較器６０
位相差の相加平均を求めることにより漏れ変調信号に起
因する測定位相誤差を減少できる。

また、第３図の例では電気光学素子Ｅｐのバイアスを切
換えるのに１つのスイッチＳＷ３ と２つの直流電源を
用いているが、これを１つの直流電源と２つのスイッチ
を用いて行うこともできる。

尚このように測定位相誤差の原因となる漏れ変調信号の
位相を変化させることなく変調光の位相のみ１８０°変
化させる手段は、上述の直流バイアス電圧の変化に限る
ことなく例えば偏光子又は検光子のいずれかを９０°
回転させることや、又はλ／２板を、変調光の光路中に
出入れすること等の光学的手段であってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光波測距装置のブロック図であり、第２
図はＫをパラメータとした位相誤差を示す図であり、第
３図は本発明に従う実施例のブロック図と回路図であり
、第４図は入出力光強度比と電気光学素子に印加される
変調電圧との関係を示す図である。 〔主要部分の符号の説明）１，１０・・・・・・変調手
段、２・・・・・・光源、３・・・・・・交流変調信号
源、４・・・・・・光電変換手段、５・・・・・・増幅
器、６・・・・・・位相比較器、？、 ８・・・・・
・π移相器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光源と、 交流変調信号を発生する変調信号源と、 上記変調信号に基づき上記光源からの光束を振幅変調し
   て対象物体の方へ放射する変調手段と、上記変調手段か
   ら放射され上記対象物体で反射された変調光を受光し電
   気信号に変換する光電変換手段と、 上記対象物体に向けて放射される上記変調光の位相を１
   ８♂移送させる変調光移送手段と、上記変調光移送手段
   の操作前の上記電気信号と上記変調信号との位相差と、
   上記操作後の上記電気信号と１８０尊送された変調信号
   との位相差とを測定する位相比較手段とを具備すること
   を特徴とする振幅変調光使用の光波測距装置。