JP3236941B2 - 光波距離計における測距方法 - Google Patents

光波距離計における測距方法

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JP3236941B2
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恭久 一川
幸治 笹木
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株式会社ソキア
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光波距離計における測
距方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、切換器により内部光路と測定光路
を交互に切り換え、光源から内部光路を通って検出器に
入射する内部光と光源から測定光路を通って検出器に入
射する測定光の位相をそれぞれ少なくとも２つの変調周
波数の光について順次求め、内部光と測定光の位相差か
ら目標点までの測距を行なう光波距離計による測距方法
が知られている。
【０００３】これを更に詳細に説明すると、図３に示す
ように、内部光の位相測定Ａと測定光の位相測定Ｂとを
切換器の切り換えにより順次行なう場合、例えば３つ
（Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ1＞Ｆ2＞Ｆ3とする）の変調周波数
の光を用い、内部光の位相測定Ａは、変調周波数Ｆ3、
Ｆ2及びＦ1の順序で、測定光の位相測定Ｂは変調周波数
Ｆ1、Ｆ2、及びＦ3の順序で行なう。（同図中、１、
２、３はそれぞれ変調周波数Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3で測定した
値を示す。） 各変調周波数における測定では、例えば１万回測定して
平均値を求める。測定データＤ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4、Ｄ5
は、内部光路から測定光路への切換器による切り換えの
前後に行なわれる周波数Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3の内部光の位相
測定と周波数Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3の測定光の位相測定とから
求める（同図中Ｄ1〜Ｄ5は測距データＤ1、Ｄ2…Ｄ5が
得られるタイミングを示す。）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述の測距方法による
と、ドリフトのために比較的正確な測距値が得られない
という課題があった。本発明は、従来の測距方法の課題
を解決することをその目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、切換器により内部光路と測定光路を交互
に切り換え、光源から内部光路を通って検出器に入射す
る内部光と、光源から測定光路を通って検出器に入射す
る測定光の位相を、それぞれ少なくとも２つの変調周波
数の光について求め、測定光と内部光の位相差から目標
点までの測距を行なう光波距離計の測距方法において、
最大変調周波数以外の周波数の測定光又は内部光からそ
の位相の測定を開始し、内部光路から測定光路への切り
換え及び測定光路から内部光路への切り換えをそれぞれ
少なくとも１回行い、該切り換えの直前及び直後には最
大変調周波数の内部光と測定光の位相を測定すると共
に、該切り換え直前の最大変調周波数の内部光及び測定
光の位相の測定の１つ前に、それぞれ最大変調周波数以
外の同一の周波数の内部光及び測定光の位相を測定し、
内部光路から測定光路への切り換え直前に測定した内部
光の位相と切り換え直後に測定した測定光の位相の位相
差と、測定光路から内部光路への切り換え直前に測定し
た測定光の位相と切り換え直後に測定した内部光の位相
の位相差とを平均した平均位相差を目標点までの距離の
算出に用いることを特徴とする。
【０００６】
【作用】前述した測距方法によれば、内部光の位相測定
は、図３に示すように、変調周波数Ｆ3、Ｆ2、Ｆ1の順
序で行ない、測定光の位相測定は、変調周波数Ｆ1、
Ｆ2、F3の順序で行なうが、この測定された位相データ
は、それぞれ、その測定前の周波数と測定時の周波数の
差の大きさにより位相データのドリフト量が異なる。す
なわち、図４に示すように、高い精度が要求される短距
離計測用の高周波数Ｆ1による内部光の位相データＡ
1は、その測定前の周波数Ｆ2と測定時の周波数Ｆ1の差
が大きいためドリフト量が大きいのに対し、高周波数Ｆ
1による測定光の位相データＢ1は、その測定前の周波数
と測定時の周波数がＦ1で変らないため、ドリフト量が
小さい。これは周波数差が大きく変化すると、受光部又
は送光部の電気回路内にあるインダクタンス成分などに
より信号が落ちつくまで時間がかかるためである。
【０００７】したがって周波数Ｆ1による測定光と内部
光の位相差データを求めたとき、ドリフトが相殺され
ず、高い精度が得られない。本発明は、従来の測距方法
についてのこのような考察から導き出されたものであ
る。
【０００８】図１に示すように、周波数Ｆ3、Ｆ2及びＦ
1の内部光の位相データＡ3、Ａ2及びＡ1を順次求め、次
いで切換器を切換えて、周波数Ｆ1、Ｆ3、Ｆ2及びＦ1の
測定光の位相データＢ1′、Ｂ3、Ｂ2及びＢ1を求め、再
び切換器を切換えて周波数Ｆ1、Ｆ3、Ｆ2及びＦ1の内部
光の位相データＡ1′、Ａ3、Ａ2及びＡ1を求め、次いで
周波数Ｆ1、Ｆ3、Ｆ2及びＦ1の測定光の位相データ
Ｂ1′、Ｂ3、Ｂ2、Ｂ1を求める。そして位相データ
Ａ1、Ｂ1′及び位相Ｂ1、Ａ1′の平均値を算出し、測距
データＤ1を求める。以下同様の測定を任意回繰返す。
【０００９】各周波数における測定では、例えば５００
０回測定して平均値を求める。測距データＤ1、Ｄ2…
は、内部光路から測定光路への切換器による切り換えの
前後に行なわれる周波数Ｆ3、Ｆ2、Ｆ1の内部光の位相
測定及び周波数Ｆ1、Ｆ3、Ｆ2、Ｆ1の測定光の位相測定
と、測定光路から内部光路への切換器による切り換えの
直後に行われる周波数Ｆ1の内部光の位相測定とから求
める。
【００１０】内部光路から測定光路への切り換えの直前
の周波数Ｆ1の内部光の位相データＡ1及び該切り換え直
後の周波数Ｆ1の測定光の位相データＢ1′のドリフト量
は、前述の理由により大（ΔＤ）及び小（Δｄ）であ
り、測定光路から内部光路への切り換えの直前の周波数
Ｆ1の測定光の位相データＢ1及び該切り換え直後の周波
数Ｆ1の内部光の位相データＡ1′のドリフト量は、大
（ΔＤ）及び小（Δｄ）である。
【００１１】したがって測距データＤ1は例えば（Δｄ
−ΔＤ）＋（ΔＤ−Δｄ）として平均値を算出して求め
れば位相差データのドリフト量は相殺される。
【００１２】
【実施例】以下本発明の実施例を図面につき説明する。
【００１３】図２は、本発明の測距方法の実施に使用す
る光波距離計の原理図を示す。
【００１４】同図において、１は、例えば、Ｆ1＝１５
ＭＨｚ、Ｆ2＝１５０ＫＨｚ、Ｆ3＝１６５ＫＨｚの３つ
の周波数の信号を出力する発振器で、この発振器１の出
力は変調器２に供給され、変調器２の出力は例えばレー
ザダイオードの光源３に供給されるようになっている。
４は送受光用ミラー、５は対物レンズ、６は目標点に置
かれた反射鏡、７は光の検出器、８は切換器、９は位相
計である。
【００１５】次に、測距方法について説明すると、先
ず、切換器８を図示の位置にし、光源３から変調周波数
Ｆ3＝１６５ＫＨｚの光を放射させ、この光を内部光と
して、光源３からプリズム１０、１１、１２を経て検出
器７に至る内部光路を経て検出器７に入射させ、この内
部光の位相を位相計９で測定する。この測定は、例えば
１０００回繰返し、その平均値を求める。その後、切換
器８はそのままにして変調周波数がＦ2＝１５０ＫＨ
ｚ、Ｆ1＝１５ＭＨｚの光を順次内部光路に通じて内部
光の位相を測定する。この周波数Ｆ2及びＦ1での内部光
の位相の測定は、それぞれ例えば２５００回、５０００
回行ない、その平均値を算出する。
【００１６】次いで、切換器８を上方に移動し、周波数
Ｆ1の光を測定光として、光源３からプリズム１２、送
受光用ミラー４、対物レンズ５、反射鏡６、対物レンズ
５及び前記ミラー４を経て検出器７に至る測定光路を通
って検出器７に入射させ、この測定光の位相を位相計９
で測定する。この周波数Ｆ1は例えば５０００回繰返
し、その平均値を求める。その後、切換器８は、そのま
まにして変調周波数がＦ3＝１６５ＫＨｚ、Ｆ2＝１５０
ＫＨｚ及びＦ1＝１５ＭＨｚの光を順次測定光路に通し
て測定光の位相を測定する。この周波数Ｆ3、Ｆ2及びＦ
1での測定光の位相の測定は、それぞれ例えば１０００
回、２５００回及び１００００回行ない、その平均値を
算出する。以上の測定の後ドリフト量を相殺するため位
相データＡ1、Ｂ1′及びＢ1、Ａ1′の平均値を算出し、
測距データとしてＤ1を求める。再び切換器８を内部光
路側に切り換え、変調周波数をＦ1、Ｆ3、Ｆ2及びＦ1の
順序で変え、それぞれについて内部光の位相を測定す
る。各周波数での内部光の位相測定は前と同じようにＦ
1については５０００回、Ｆ3については１０００回、Ｆ
2については２５００回、Ｆ1については５０００回行な
う。
【００１７】測距データＤ1は、切換器８の第１回目の
切り換えＳ1の直前の周波数Ｆ1の内部光の位相測定より
２つ手前の周波数Ｆ3の内部光の位相測定から第２回目
の切り換えＳ2の直後の周波数Ｆ1の内部光の位相測定ま
での間に行われる内部光の位相測定及び測定光の位相測
定とから得られる。測距データＤ2は、切換器８の第２
回目の切り換えＳ2の後の周波数Ｆ2の内部光の位相測定
から切換器８の第４回目の切り換えＳ4の後の周波数Ｆ1
の内部光の位相測定までの間に行なわれる内部光の位相
測定及び測定光の位相測定とから得られる。
【００１８】
【発明の効果】本発明は、前述のように、最大変調周波
数以外の周波数の測定光又は内部光からその位相の測定
を開始し、切換器による内部光路と測定光路の切り換え
の直前及び直後には、最大変調周波数の内部光と測定光
の位相を測定し、前記切り換えの直前の１つ前に最大変
調周波数以外の同一の周波数の内部光と測定光の位相を
測定するので、位相測定のドリフト量が相殺され精度の
高い測距値が得られるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の測距方法の実施例を説明するタイム
チャート
【図２】 本発明の測距方法の実施に使用する光波距離
計の原理図
【図３】 従来の光波距離計における測距方法を説明す
るタイムチャート
【図４】 従来の光波距離計における測定方法による位
相データとドリフトとの関係を示すタイムチャート
【符号の説明】
１ 発振器 ２ 変調器 ３ 光源 ７ 光の検出器 ８ 切換器 ４ 位相計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−242187（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−229186（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−113573（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−113574（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 17/00 - 17/88

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 切換器により内部光路と測定光路を交互
    に切り換え、光源から内部光路を通って検出器に入射す
    る内部光と、光源から測定光路を通って検出器に入射す
    る測定光の位相を、それぞれ少なくとも２つの変調周波
    数の光について求め、測定光と内部光の位相差から目標
    点までの測距を行なう光波距離計の測距方法において、
    最大変調周波数以外の周波数の測定光又は内部光からそ
    の位相の測定を開始し、内部光路から測定光路への切り
    換え及び測定光路から内部光路への切り換えをそれぞれ
    少なくとも１回行い、該切り換えの直前及び直後には最
    大変調周波数の内部光と測定光の位相を測定すると共
    に、該切り換え直前の最大変調周波数の内部光及び測定
    光の位相の測定の１つ前に、それぞれ最大変調周波数以
    外の同一の周波数の内部光及び測定光の位相を測定し、
    内部光路から測定光路への切り換え直前に測定した内部
    光の位相と切り換え直後に測定した測定光の位相の位相
    差と、測定光路から内部光路への切り換え直前に測定し
    た測定光の位相と切り換え直後に測定した内部光の位相
    の位相差とを平均した平均位相差を目標点までの距離の
    算出に用いることを特徴とする光波距離計における測距
    方法。
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