(57)【要約】      （修正有）【課題】製造工程に於ける受光回路の電気的な調整を省略でき、広い温度範囲に亘って位相変化の少ない受光回路とすることなく、又経時変化に対する電子部品の劣化を考慮することなく、高精度の測距を可能とする。【解決手段】光源６からの光を測定対象物２に向けて照射し、該測定対象物で反射された反射光を受光部８で受光し、前記光源からの光を内部光路１１を介して内部光として前記受光部により受光し、該受光部の反射光、前記内部光の受光結果に基づき前記測定対象物迄の距離を測定する光波距離測定に於いて、前記内部光に基づき補正情報を取得し、取得された該補正情報を記憶し、前記反射光と前記内部光とに基づき前記補正情報から補正値を取得し、該補正値と、前記受光部の前記反射光、前記内部光の受光結果とにより距離を演算する。【選択図】図１
2010169525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を測定対象物に向けて照射し、該測定対象物で反射された反射光を受光部で受光し、前記光源からの光を内部光路を介して内部光として前記受光部により受光し、該受光部の反射光、前記内部光の受光結果に基づき前記測定対象物迄の距離を測定する光波距離測定方法であって、前記内部光に基づき補正情報を取得する補正情報取得ステップと、取得された前記補正情報を記憶する記憶ステップと、前記反射光と前記内部光とに基づき前記補正情報から補正値を取得し、該補正値と、前記受光部の前記反射光、前記内部光の受光結果とにより距離を演算する演算ステップとを有することを特徴とする光波距離測定方法。
【請求項２】
前記補正情報取得ステップは、前記内部光の光量を変更させて前記補正情報を取得する請求項１の光波距離測定方法。
【請求項３】
前記演算ステップは、前記反射光と、前記内部光とに基づき補正前の距離を演算する補正前演算ステップと、前記反射光の光量と、前記内部光の光量とに基づき記憶された前記補正情報から前記補正値を取得する補正値取得ステップと、演算された補正前の距離と前記補正値に基づき補正された距離を演算する距離演算ステップとを有する請求項１の光波距離測定方法。
【請求項４】
前記演算ステップは、前記内部光の光量を変化させながら複数回行われ、第１の光量で前記受光部から得られる第１受光信号と、第２の光量で前記受光部から得られる第２受光信号とに基づいて前記補正情報を更新する更新ステップを更に有する請求項３の光波距離測定方法。
【請求項５】
前記第１の光量は予め設定された基準光量であり、前記第２の光量が漸次変更される請求項４の光波距離測定方法。
【請求項６】
前記補正情報取得ステップは、光波距離測定を行う光波距離測定装置の電源投入時に実行される請求項１の光波距離測定方法。
【請求項７】
前記内部光路が、光学長の異なる第１内部光路と第２内部光路とを含み、前記補正情報取得ステップは、前記第１内部光路を経由した第１内部光及び前記第２内部光路を経由した第２内部光とに基づき前記補正情報を取得する請求項１の光波距離測定方法。
【請求項８】
前記内部光路が、光学長の異なる第１内部光路と第２内部光路とを含み、前記演算ステップが、前記反射光と前記第１内部光路を経由した第１内部光又は前記第２内部光路を経由した第２内部光とに基づき補正前の距離を演算する補正前演算ステップと、前記第１内部光及び前記第２内部光に基づいて前記補正情報を更新する更新ステップとを更に有する請求項１の光波距離測定方法。
【請求項９】
前記第１内部光が基準光量に設定され、前記第２内部光の光量が漸次変更される請求項７又は請求項８の光波距離測定方法。
【請求項１０】
前記第２内部光路は所定長の光ファイバを有する請求項７又は請求項８の光波距離測定方法。
【請求項１１】
前記演算ステップは、前記反射光のみによって前記測定対象物迄の距離測定を行う予備測定ステップと、該予備測定ステップで得られた結果に基づき前記第１内部光又は前記第２内部光の何れかに基づいて距離を演算するかを選択する選択ステップとを更に有する請求項８の光波距離測定方法。
【請求項１２】
光源と、受光部と、前記光源からの光が測定対象物で反射され、反射光として前記受光部へ導く外部光路と、前記光源からの光を内部光として前記受光部へ導く内部光路と、前記内部光の光量を変更する内部光量変更部と、前記受光部からの受光信号に基づき前記測定対象物迄の距離を演算する演算部を含む制御部とを有し、該制御部は前記内部光量変更部により前記内部光の光量を変更させながら該内部光を前記受光部により受光し、該受光部からの受光信号に基づき補正情報を取得することを特徴とする光波距離測定装置。
【請求項１３】
前記制御部が前記補正情報を記憶する記憶部を有し、前記演算部が前記反射光の受光信号と、前記内部光の受光信号と、前記補正情報に基づき距離を演算する請求項１２の光波距離測定装置。
【請求項１４】
前記内部光路が光学長の異なる第１内部光路と第２内部光路とを有し、前記第１内部光路と前記第２内部光路の何れか一方に前記内部光量変更部が設けられ、前記制御部は前記受光部により受光された信号の内、前記第１内部光路、前記第２内部光路を経由した光の信号に基づいて前記補正情報を取得する請求項１２の光波距離測定装置。
【請求項１５】
前記内部光路が光学長の異なる第１内部光路と第２内部光路とを有し、前記第１内部光路と前記第２内部光路の何れか一方に前記内部光量変更部が設けられ、前記制御部は前記受光部により受光された信号の内、前記第１内部光路、前記第２内部光路を経由した光の信号に基づいて補正更新情報を取得し、該補正更新情報により記憶された前記補正情報を更新する請求項１３の光波距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光線を測定対象物に照射し、測定対象物からの反射光を受光して測距を行う光波距離測定方法及び光波距離測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レーザ光線を測定対象物に照射し、測定対象物からの反射光を受光素子により受光し距離測定を行う技術がある。
【０００３】
一般に光波距離測定では、測定対象物からの反射光の大きさにより距離測定結果に誤差を生じることが知られている。これは受光光量が変動すると、受光素子や受光回路の電気的な位相特性が微小に変化する為である。この位相特性の変化をできるだけ小さくする為、製造工程に於いて受光回路の電気的な調整を機械毎に行っていた。
【０００４】
図１９は、無調整での受光回路の位相特性Ａ、調整後の位相特性Ｂを示している。尚、図１９に於いて、横軸は光量、縦軸は位相を示している。
【０００５】
ここで、位相とは図２０（Ａ）に示される時間Ｔ1 を意味しており、時間Ｔ1 は発光タイミング信号が発せられ、受光素子が受光信号を出力した場合に受光信号が最初に０となる迄の時間であり、又時間Ｔ1 は受光素子が受光したと判断される点である。
【０００６】
図２０（Ｂ）に示される様に受光光量が増大すると時間Ｔ2 は、図２０（Ａ）の時間Ｔ1 に対してΔＴだけ長くなり、受光時間の遅延（位相のずれ）を生じる。
【０００７】
従って、図１９に見られる様に、無調整（位相特性Ａ）では、光量が変化すると共に位相が大きく変ることが分る。この為、無調整では、測距結果に誤差が含まれることとなる。
【０００８】
又、位相特性Ｂでは、受光回路の調整結果、受光光量が変動しても、位相は殆ど変ることがなくなり、広い光量範囲で安定した位相特性を持つ様になる。
【０００９】
又、別の調整方法としては特許文献１に示されるものがある。特許文献１に示される方法は、製造工程に於いて、全受光範囲で受光光量を変化させ、全受光範囲での受光光量と電気的な位相変化の関係を測定し、受光光量と電気的な位相変化の関係（受光光量−位相変化情報）を機械内部の記憶装置に記憶させ、距離測定時には記憶させた（受光光量−位相変化情報）に基づき誤差の補正を行う。
【００１０】
次に、受光素子や受光回路の位相特性は、使用環境、又経年変化によっても変化する。  例えば、測定装置はロシア等の寒冷地や赤道直下の熱帯雨林といった様々な地域で使用される為、求められる動作可能な範囲は−３０℃〜＋６０℃にも及ぶ。この時受光素子や受光回路の温度が変ってしまう為、受光光量と電気的な位相特性の関係も変化し、測定誤差として現れる。
【００１１】
環境の変化に基づく誤差は、製造時の受光回路の電気的な調整では対応できないので、環境が変化した場合でも、測定誤差が仕様内の変化に収る様、広い温度範囲に亘って位相変化の少ない高性能な電気部品で受光回路を構成する必要があった。従って、部品コストが増大し、ひいては製造コストの増大の原因となっていた。
【００１２】
又、製造後何年も時間が経過すると、電子部品の劣化等により製造時の電気的な特性が変化する。この場合、製造時に行った電気的な調整、機械内部に記憶させた補正用の情報と実際の機械の状態とが徐々にずれてしまい、測定距離の誤差として現れる。
【００１３】
更に、電気的な調整をするにしても、補正用の情報を記憶させるにしても、その為の設備が必要となり、又調整に掛る時間は製造コストを増加させることにつながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−２６４１１６号公報
【００１５】
【特許文献２】特開２００４−２１２０５８号公報
【００１６】
【特許文献３】特開２００８−８２８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は斯かる実情に鑑み、製造工程に於ける受光回路の電気的な調整を省略でき、広い温度範囲に亘って位相変化の少ない受光回路とすることなく、又経時変化に対する電子部品の劣化を考慮することなく、高精度の測距を可能とする光波距離測定方法及び光波距離測定装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、光源からの光を測定対象物に向けて照射し、該測定対象物で反射された反射光を受光部で受光し、前記光源からの光を内部光路を介して内部光として前記受光部により受光し、該受光部の反射光、前記内部光の受光結果に基づき前記測定対象物迄の距離を測定する光波距離測定方法であって、前記内部光に基づき補正情報を取得する補正情報取得ステップと、取得された前記補正情報を記憶する記憶ステップと、前記反射光と前記内部光とに基づき前記補正情報から補正値を取得し、該補正値と、前記受光部の前記反射光、前記内部光の受光結果とにより距離を演算する演算ステップとを有する光波距離測定方法に係るものである。
【００１９】
又本発明は、前記補正情報取得ステップは、前記内部光の光量を変更させて前記補正情報を取得する光波距離測定方法に係り、又前記演算ステップは、前記反射光と、前記内部光とに基づき補正前の距離を演算する補正前演算ステップと、前記反射光の光量と、前記内部光の光量とに基づき記憶された前記補正情報から前記補正値を取得する補正値取得ステップと、演算された補正前の距離と前記補正値に基づき補正された距離を演算する距離演算ステップとを有する光波距離測定方法に係り、又前記演算ステップは、前記内部光の光量を変化させながら複数回行われ、第１の光量で前記受光部から得られる第１受光信号と、第２の光量で前記受光部から得られる第２受光信号とに基づいて前記補正情報を更新する更新ステップを更に有する光波距離測定方法に係り、又前記第１の光量は予め設定された基準光量であり、前記第２の光量が漸次変更される光波距離測定方法に係り、又前記補正情報取得ステップは、光波距離測定を行う光波距離測定装置の電源投入時に実行される光波距離測定方法に係り、又前記内部光路が、光学長の異なる第１内部光路と第２内部光路とを含み、前記補正情報取得ステップは、前記第１内部光路を経由した第１内部光及び前記第２内部光路を経由した第２内部光とに基づき前記補正情報を取得する光波距離測定方法に係り、又前記内部光路が、光学長の異なる第１内部光路と第２内部光路とを含み、前記演算ステップが、前記反射光と前記第１内部光路を経由した第１内部光又は前記第２内部光路を経由した第２内部光とに基づき補正前の距離を演算する補正前演算ステップと、前記第１内部光及び前記第２内部光に基づいて前記補正情報を更新する更新ステップとを更に有する光波距離測定方法に係り、又前記第１内部光が基準光量に設定され、前記第２内部光の光量が漸次変更される光波距離測定方法に係り、又前記第２内部光路は所定長の光ファイバを有する光波距離測定方法に係り、更に又前記演算ステップは、前記反射光のみによって前記測定対象物迄の距離測定を行う予備測定ステップと、該予備測定ステップで得られた結果に基づき前記第１内部光又は前記第２内部光の何れかに基づいて距離を演算するかを選択する選択ステップとを更に有する光波距離測定方法に係るものである。
【００２０】
又本発明は、光源と、受光部と、前記光源からの光が測定対象物で反射され、反射光として前記受光部へ導く外部光路と、前記光源からの光を内部光として前記受光部へ導く内部光路と、前記内部光の光量を変更する内部光量変更部と、前記受光部からの受光信号に基づき前記測定対象物迄の距離を演算する演算部を含む制御部とを有し、該制御部は前記内部光量変更部により前記内部光の光量を変更させながら該内部光を前記受光部により受光し、該受光部からの受光信号に基づき補正情報を取得する光波距離測定装置に係るものである。
【００２１】
又本発明は、前記制御部が前記補正情報を記憶する記憶部を有し、前記演算部が前記反射光の受光信号と、前記内部光の受光信号と、前記補正情報に基づき距離を演算する光波距離測定装置に係り、又前記内部光路が光学長の異なる第１内部光路と第２内部光路とを有し、前記第１内部光路と前記第２内部光路の何れか一方に前記内部光量変更部が設けられ、前記制御部は前記受光部により受光された信号の内、前記第１内部光路、前記第２内部光路を経由した光の信号に基づいて前記補正情報を取得する光波距離測定装置に係り、更に又前記内部光路が光学長の異なる第１内部光路と第２内部光路とを有し、前記第１内部光路と前記第２内部光路の何れか一方に前記内部光量変更部が設けられ、前記制御部は前記受光部により受光された信号の内、前記第１内部光路、前記第２内部光路を経由した光の信号に基づいて補正更新情報を取得し、該補正更新情報により記憶された前記補正情報を更新する光波距離測定装置に係るものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、光源からの光を測定対象物に向けて照射し、該測定対象物で反射された反射光を受光部で受光し、前記光源からの光を内部光路を介して内部光として前記受光部により受光し、該受光部の反射光、前記内部光の受光結果に基づき前記測定対象物迄の距離を測定する光波距離測定方法であって、前記内部光に基づき補正情報を取得する補正情報取得ステップと、取得された前記補正情報を記憶する記憶ステップと、前記反射光と前記内部光とに基づき前記補正情報から補正値を取得し、該補正値と、前記受光部の前記反射光、前記内部光の受光結果とにより距離を演算する演算ステップとを有するので、補正情報は内部光路のみを利用することで取得でき、補正情報を測定直前、或は距離測定中にも取得が可能であり、温度変化、経年変化の影響を受けない安定した距離測定が可能であり、又補正情報をリアルタイムで取得可能となり、温度変化等、使用環境の変化に対応して動的に補正できるので、広範囲条件下での高精度の測定が可能となる。
【００２３】
又本発明によれば、光源と、受光部と、前記光源からの光が測定対象物で反射され、反射光として前記受光部へ導く外部光路と、前記光源からの光を内部光として前記受光部へ導く内部光路と、前記内部光の光量を変更する内部光量変更部と、前記受光部からの受光信号に基づき前記測定対象物迄の距離を演算する演算部を含む制御部とを有し、該制御部は前記内部光量変更部により前記内部光の光量を変更させながら該内部光を前記受光部により受光し、該受光部からの受光信号に基づき補正情報を取得するので、補正情報は内部光路のみを利用することで取得でき、補正情報を測定直前、或は距離測定中にも取得が可能であり、温度変化、経年変化の影響を受けない安定した精度を保つ製品が実現でき、温度変化の影響を受けない高価な電気特性を有する部品を使用する必要がなく、製作費を低減でき、補正情報をリアルタイムで取得し、温度変化等、使用環境の変化に対応して動的に補正でき、又、広範囲条件下での使用が可能となり、更に、光波距離測定装置自身が補正情報を取得するので、製造工程での調整が不要となると共に、調整の為の設備が不要となり、製作コストが低減する等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施例を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施例に於いて、全光量レベルに亘る光量変化と位相変化に基づく受光系の補正情報を示す線図である。
【図３】第１の実施例に於ける補正情報取得についてのタイムチャートである。
【図４】第１の実施例に於ける光波距離測定装置の電源投入時の補正情報取得のフローチャートである。
【図５】該光波距離測定装置の外部光路と前記内部光路に於ける受光光量と位相の関係を示す線図である。
【図６】該光波距離測定装置の外部光路と前記内部光路に於ける受光光量と位相の関係を示す線図である。
【図７】該光波距離測定装置の補正情報更新のフローチャートである。
【図８】該光波距離測定装置測定時の測定と補正情報更新のタイムチャートである。
【図９】本発明の第２の実施例に係る光波距離測定装置を用いた測距システムの概要を示す説明図である。
【図１０】該光波距離測定装置と測定対象物との関係を示す説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施例を示す概略構成図である。
【図１２】第２の実施例に於ける補正情報取得についてのフローチャートである。
【図１３】第２の実施例に於ける内部短光路と内部長光路の受光光量と位相の関係を示す線図である。
【図１４】第２の実施例に於ける補正情報の取得についてのタイムチャートである。
【図１５】第２の実施例に於ける近距離測定時の発光タイミングと外部光路、内部短光路、内部長光路それぞれの受光信号との関係を示すタイムチャートであり、（Ａ）は、内部短光路と内部長光路についての受光タイミングを示し、（Ｂ）は、外部光路と内部長光路についての受光タイミングを示している。
【図１６】第２の実施例に於ける近距離測定時の外部光路と内部短光路、内部長光路の位相特性を表す線図である。
【図１７】第２の実施例に於ける遠距離測定時の内部短光路、内部長光路の位相特性を表す線図である。
【図１８】第２の実施例に於ける遠距離測定時の発光タイミングと外部光路、内部短光路それぞれの受光信号との関係を示すタイムチャートである。
【図１９】従来の光波距離測定装置に於ける受光系の位相特性を示し、図中Ａは、無調整での受光回路の位相特性、Ｂは調整後の位相特性を示している。
【図２０】（Ａ）（Ｂ）は、従来の光波距離測定装置に於ける補正情報を取得する場合の発光タイミングと受光信号を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００２６】
先ず、図１に於いて、本発明が実施される光波距離測定装置の一例を説明する。尚、本発明に係る光波距離測定装置は、レーザ光線の光パルスを照射し、光パルス毎に測距を行う光波距離測定装置である。
【００２７】
図１中、１は光波距離測定装置、２は測定対象物（ターゲット）、例えばプリズムを示している。
【００２８】
前記光波距離測定装置１は、制御演算部３、記憶部４、発光回路５、光源である発光素子６、受光回路７、受光部である受光素子８、表示部９を有する。
【００２９】
前記記憶部４は、データ格納領域と、プログラム格納領域とを有し、前記データ格納領域には測距データ、補正データ、補正情報等のデータが格納され、前記プログラム格納領域には、前記光波距離測定装置１の測距を実行する為のシーケンスプログラム、前記受光回路７からの受光結果及び／又は補正情報を基に距離を演算する距離演算プログラム、前記補正データに基づき補正情報を作成する補正情報作成プログラム、補正情報から補正位相差等の補正値を演算する補正プログラム等のプログラムが格納されている。
【００３０】
前記発光素子６はレーザ光線をパルス発光する光源であり、前記発光回路５により駆動される。発光された光パルスは、パルス測距光として測距光路（以下外部光路と称す）１０を介して前記測定対象物２に照射され、該測定対象物２で反射された反射光は、前記外部光路１０を介して前記受光素子８で受光される。又、前記光波距離測定装置１は内部参照光路（以下内部光路と称す）１１を有し、該内部光路１１は前記発光素子６で発光された光パルスを内部参照光として前記受光素子８で受光する様になっている。
【００３１】
前記外部光路１０と前記内部光路１１とは光路切替え器１２によって切替えられる様になっており、該光路切替え器１２によって前記外部光路１０が選択された場合は、前記発光素子６から発せられたパルス測距光は前記外部光路１０を介して射出され、又該外部光路１０を介して前記受光素子８に入射する。
【００３２】
前記光路切替え器１２によって前記内部光路１１が選択された場合は、前記発光素子６から発せられた内部参照光は前記内部光路１１を介して射出され、該内部光路１１を介して前記受光素子８に入射する。
【００３３】
尚、前記外部光路１０の復路、前記内部光路１１にはそれぞれ、外部光量調整手段１３、内部光量調整手段１４が設けられ、前記外部光量調整手段１３、前記内部光量調整手段１４は独立して作動可能となっている。
【００３４】
前記外部光量調整手段１３、前記内部光量調整手段１４は、例えば絞りであり、漸次開口径が小さく、或は漸次開口径が大きくなる絞り孔が同一円周上に穿設された円板であり、該円板をモータ等のアクチュエータにより回転することで前記受光素子８に入射する光量を漸次増大、又は漸次減少させることができる。又、前記外部光量調整手段１３、前記内部光量調整手段１４は濃度フィルタであり、同一円周上に円周方向に沿って光透過率を漸次減少、又は漸次増大させたものとしてもよい。
【００３５】
前記光波距離測定装置１で測距を行う場合は、前記光路切替え器１２により前記外部光路１０を選択し、前記発光回路５を駆動して所定時間、パルス測距光を射出し、前記測定対象物２からの反射光を前記受光素子８で受光する。該受光素子８からの受光信号を、前記受光回路７で信号処理する等し、前記記憶部４に記憶する。
【００３６】
又前記光路切替え器１２により前記内部光路１１を選択し、該内部光路１１を介して内部参照光を所定時間前記受光素子８で受光し、前記受光回路７で所要の信号処理をして前記記憶部４に記憶する。前記制御演算部３は、前記記憶部４に記憶された反射光及び内部参照光の位相差より前記測定対象物２迄の距離が演算される。
【００３７】
又、距離演算に於いて、前記内部光路１１の内部光路長は既知であるので、演算結果から該内部光路長を引くことで正確な測距ができると共に前記発光回路５、前記受光回路７が持つ回路上の誤差が相殺される。
【００３８】
次に、上記した様に、受光光量が変動すると、受光素子や受光回路の電気的な位相特性が微小に変化する。又、使用環境の温度変化に対しても、受光光量と電気的な位相特性の関係も変化し、更に経年変化によっても、受光光量と電気的な位相特性の関係も変化する。従って、受光光量の増減に対する受光回路の電気的な位相特性を変化を補正する必要がある。
【００３９】
本発明では、測定結果を補正する為の補正情報を測定開始時、即ち前記光波距離測定装置１の電源投入時に前記内部光路１１を利用して取得（自己取得）し、又測定動作中に補正情報を随時取得し、補正情報を更新する。従って、測距は、常に最新の補正情報に基づき適正に行える様にしている。又、補正情報を測定開始時、及び測定中に取得するので、得られる補正情報は、使用環境に起因する変化、経年変化、動作中の前記受光回路７の電気的な位相特性変化（動的位相変化）を含んだものとなり、測距結果は使用環境、経年変化、動的位相変化に起因する誤差が除去される。
【００４０】
先ず、補正情報の自己取得について図１〜図４を参照して説明する。
【００４１】
補正情報の自己取得は、温度変化や経年変化に対応する為、電源投入時に自動で行う。又、情報取得は前記内部光路１１だけを使用して取得でき、外部にプリズム等を設置する必要がない。
【００４２】
前記光路切替え器１２により、前記内部光路１１を選択する（ＳＴＥＰ：０１）。
【００４３】
前記制御演算部３からの発光命令により発光回路５が発光タイミングを生成し、この発光タイミングで前記発光素子６から光パルスが射出される。光パルスは、内部参照光として前記光路切替え器１２を経て前記内部光路１１に射出され、前記内部光量調整手段１４により光量調整された後、前記受光素子８に受光される。尚、光量調整された光量は、例えば基準光量Ｓａ0 である（ＳＴＥＰ：０２）。
【００４４】
該受光素子８から受光信号（電気信号）が発せられ、該受光信号は前記受光回路７によりＡＤ変換、サンプルホールド等の所要の信号処理が行われた後、前記制御演算部３に入力される。前記受光素子８の受光信号の位相、即ち基準光量Ｓａ0 での位相Ｌａ0 が測定され、位相Ｌａ0 がＳａ0 に関連付けられて前記記憶部４に格納される（ＳＴＥＰ：０３）。
【００４５】
次に、前記内部光量調整手段１４により光量を調整し、前記内部光路１１の光量をＳａ1 に合わせた後、同様にして光量Ｓａ1 の時の位相Ｌａ1 を得る（ＳＴＥＰ：０４，ＳＴＥＰ：０５）。ここで、位相差（Ｌａ1 −Ｌａ0 ）は、光量が基準光量Ｓａ0 から光量Ｓａ1 に変化した場合の電気的な位相変化に他ならない。
【００４６】
前記制御演算部３は、この光量Ｓａ1 と位相差（Ｌａ1 −Ｌａ0 ）とを関連付けて補正データとして前記記憶部４に格納する（図３参照）（ＳＴＥＰ：０６）。
【００４７】
以下同様にして、基準光量Ｓａ0 と光量Ｓａ2 、基準光量Ｓａ0 と光量Ｓａ3 、基準光量Ｓａ0 と光量Ｓａ4 、…と光量を順次変化させた場合の光量Ｓａn に対する位相変化（Ｌａn −Ｌａ0 ）を順番に測定し、各光量Ｓａn と該光量Ｓａn に位相変化（Ｌａn −Ｌａ0 ）を関連付けて、それぞれ前記記憶部４に格納する（図３参照）。
【００４８】
以上の作動により、全光量レベルに亘る光量変化と該光量変化に対応する位相変化とを補正データとして前記記憶部４に格納し、又補正データに基づき補正情報（補正曲線１５：図２参照）が作成され、該補正曲線１５も前記記憶部４に格納される。
【００４９】
ここで、変化させた各光量毎に、毎回基準光量Ｓａ0 の位相Ｌａ0 を取得し、得られた位相Ｌａ0 を位相変化Ｌａn から減算しているのは、時間経過による前記受光回路７等の電気的な遅延時間変化を相殺する為である。前記受光回路７のドリフト等により、基準光量Ｓａ0 に対する位相Ｌａ0 が変化した場合の誤差をなくす為である。
【００５０】
上記した様に、前記内部光路１１を利用することだけで、全光量レベルに亘る補正情報が取得できる。
【００５１】
ところで、前記光波距離測定装置１による測定作業は、屋外であることが一般的であり、作業環境の温度変化、機械内部の自己発熱により、前記受光回路７、前記受光素子８の電気的な位相特性は常に変動を続ける。つまり、電源投入時に取得した補正情報は測定開始から終了迄、一定な値ではなく常に更新し続けることが必要である。又、この補正情報の更新は前記光波距離測定装置１の主たる作動である距離測定を妨げることなく実行されるべきである。
【００５２】
本発明では、測距実行中に同時に補正情報の取得、及び補正情報の更新を行うことを可能としている。
【００５３】
以下、前記光波距離測定装置１に於ける測距作動、及び測距中の補正データの取得、及び補正情報の更新について図１、図５〜図８を参照して説明する。
【００５４】
図５、図６は、前記外部光路１０と前記内部光路１１に於ける受光光量と位相の関係を表している。図中、実線の曲線１７，１９は前記内部光路１１（内部参照光路）の特性を示し、破線の曲線１６，１８は前記外部光路１０（測距光路）の特性を示している。
【００５５】
又、前記受光回路７、前記受光素子８は前記外部光路１０、前記内部光路１１に対して共通であるので、図５、図６で示される曲線１６〜１９は、補正情報（前記補正曲線１５）と同じ形状となっており、該補正曲線１５を位相軸方向に平行移動した関係である。
【００５６】
上記した様に、前記光波距離測定装置１に於ける測距作動は、前記光路切替え器１２によって前記外部光路１０と前記内部光路１１とが交互に切替えられ、前記外部光路１０を介して前記測定対象物２に所定時間パルス測距光が射出され、又、前記内部光路１１を介して所定時間、内部参照光が射出される（ＳＴＥＰ：２１）。
【００５７】
先ず、前記内部光路１１に射出された内部参照光（以下内部光と称す）は、起動時の補正情報の取得と同様、前記内部光量調整手段１４により内部光が基準光量Ｓｂ0 に調整され、基準光量Ｓｂ0 での前記内部光路１１の位相Ｌｂ0 が測定される（ＳＴＥＰ：２２，ＳＴＥＰ：２３）。
【００５８】
前記光路切替え器１２により光路が前記外部光路１０に切替えられ、外部にパルス測距光（以下外部光と称す）が射出される（ＳＴＥＰ：２４）。該外部光は、前記測定対象物２により反射され、前記外部光量調整手段１３を介して前記受光素子８に入射する。前記外部光量調整手段１３は、入射する外部光の光量を測定可能な光量に調整する（ＳＴＥＰ：２５）。調整された外部光が前記受光素子８に受光される。該受光素子８から発せられる受光信号は前記内部光と同様の処理が行われ、受光光量Ｓｂ1 と、この受光光量Ｓｂ1 に対応する位相Ｌｂ1 が測定される（ＳＴＥＰ：２６）。
【００５９】
もし、基準光量Ｓｂ0 と反射光の光量Ｓｂ1 とで光量差がなければ、単純に位相差（Ｌｂ1 −Ｌｂ0 ）が、ターゲットを往復した際に発生する位相差（時間）であり、この位相差に光速と電気回路の基準周波数から求められる係数を乗算することで、前記測定対象物２迄の距離が求められる。
【００６０】
然し乍ら、多くの場合、外部光は陽炎等により光量変動を続けており、外部光光量を内部光光量と同じ光量に固定することは難しい。又、光量差に起因する誤差を含まない距離を求める為には、前記外部光路１０と前記内部光路１１の光量が等しい必要がある。
【００６１】
そこで、基準光量Ｓｂ0 と外部光の光量Ｓｂ1 とで光量差がある場合、既に取得した補正情報を利用して、光量Ｓｂ1 で取得した位相Ｌｂ1 に対する補正量を決定し、測定値の補正を行う。
【００６２】
前記外部光路１０について取得した位相Ｌｂ1 は光量Ｓｂ1 の時に測定したものである。図５に於いて、外部光光量がＳｂ0 である時に測定したとすると、位相Ｌｂ1 を含む曲線１６（前記補正曲線１５を平行移動位して得られる曲線）から、測定値はＬｂ1 より位相Ｌｂ3 だけ小さくなる筈である。
【００６３】
光量をｘ、位相をｙとし、補正情報を関数ｙ＝ｆ（ｘ）と表せば、
補正量（位相差）Ｌｂ3 は、Ｌｂ3 ＝［ｆ（Ｓｂ1 ）−ｆ（Ｓｂ0 ）］…（式１）
で求められる。
【００６４】
従って、補正情報に基づき補正した前記測定対象物２迄の距離Ｄは、下記の式で表される（ＳＴＥＰ：２７）。又、求められた距離Ｄは、モニタ等の前記表示部９に表示される。
【００６５】
Ｄ＝［（Ｌｂ1 −Ｌｂ0 ）−Ｌｂ3 ］×ｋ
＝［（Ｌｂ1 −Ｌｂ0 ）−（ｆ（Ｓｂ1 ）−ｆ（Ｓｂ0 ））］×ｋ…（式２）
ここで、ｋ：位相を距離に変換する定数
【００６６】
次に、補正データを取得し、更新する作動について説明する。
【００６７】
前記光路切替え器１２により前記内部光路１１に切替える（ＳＴＥＰ：２８）。前記内部光量調整手段１４により内部光光量を変更し、又内部光光量を光量Ｓｃ0 に合わせ（ＳＴＥＰ：２９）、光量Ｓｃ0 に対応する位相Ｌｃ0 を測定する（ＳＴＥＰ：３０）。又、前記光路切替え器１２により前記外部光路１０を選択し（ＳＴＥＰ：３１）、前記外部光量調整手段１３の調整により、外部光光量をＳｃ1 とする（ＳＴＥＰ：３２）。外部光光量Ｓｃ1 の光量を測定し、外部光光量Ｓｃ1 に対応した位相Ｌｃ1 及びＳｃ1 を測定する（ＳＴＥＰ：３３）。
【００６８】
上記したのと同様の方法で、内部光路１１のＬｃ0 、外部光路１０のＬｃ1 を取得し、前記内部光路１１に基づきＬｃ3 を求め、更に位相差［（Ｌｃ1 −Ｌｃ0 ）−Ｌｃ3 ］を求める（ＳＴＥＰ：３４）。
【００６９】
この時の距離Ｄは下記式３より上記したのと同様にして得られる。
Ｄ＝［（Ｌｃ1 −Ｌｃ0 ）−（ｆ（Ｓｃ1 ）−ｆ（Ｓｃ0 ））］×ｋ…（式３）
【００７０】
ところで、図６中での、光量Ｓｃ0 での前記内部光路１１での位相Ｌｃ0 と、図５の基準光Ｓｂ0 での内部光路１１の位相Ｌｂ0 によって表せる位相変化（Ｌｃ0 −Ｌｂ0 ）は、光量Ｓｃ0 での位相変化に他ならない。よって、位相変化（Ｌｃ0 −Ｌｂ0 ）と光量Ｓｃ0 とを１組（１つの補正データ）にして前記記憶部４に書込む。書込むことで、前記記憶部４に格納されている補正情報を１データ分更新できる（ＳＴＥＰ：３５）。
【００７１】
尚、書込みは前記記憶部４に格納されている補正データの一番古いものから順次上書きされ、古い補正データから順次更新されることになる。
【００７２】
以上の測距と、補正データの更新を同時に進行させることで、又、全光量レベルに亘って内部光光量を変化させながら、繰返し、補正データを取得し、又書込むことで、補正情報を常に更新していくことができる。即ち、補正情報の更新と距離測定を同時に行うことが可能である。
【００７３】
本発明の第２の実施例について図９〜図１８に於いて説明する。
【００７４】
先ず、第２の実施例に係る光波距離測定装置が用いられた測距システムについて図９、図１０に於いて概略を説明する。
【００７５】
図９、図１０に示される光波距離測定装置２１では、水平基準面を形成すると共に測定対象物２２迄の距離測定が可能である。
【００７６】
前記光波距離測定装置２１は、基準面形成部２３と測距部２４とを具備している。前記光波距離測定装置２１は、既知点に設置され、連続光である基準面形成用レーザ光線２５を定速で回転照射すると共に、光パルスである測距光２６を回転照射可能であり、前記測定対象物２２から反射される測距光２６を受光することで複数箇所の前記測定対象物２２迄の距離を測定可能としている。尚、前記基準面形成用レーザ光線２５と前記測距光２６とは独立して回転照射可能であり、又は前記基準面形成用レーザ光線２５が前記測距光２６に対して先行して回転照射される様になっている。
【００７７】
前記基準面形成部２３は、少なくとも１つが傾斜した２以上の扇状レーザ光線からなる前記基準面形成用レーザ光線２５（図中では３の扇状レーザ光線で構成され光束断面がＮ字状となっている）を定速で回転照射して水平基準面を形成する。尚、１つが傾斜した３以上の扇状レーザ光線を回転照射する光波距離測定装置については、特開２００４−２１２０５８号公報（特許文献２）に於いて開示されている。
【００７８】
前記基準面形成用レーザ光線２５を回転照射し、前記測定対象物２２が受光装置２７、プリズム２８を具備し、前記受光装置２７が２以上の扇状レーザ光線を受光した場合の受光時の時間差を求めることで、該時間差と前記傾斜した扇状レーザ光線の傾斜角より前記光波距離測定装置２１を中心とした前記水平基準面に対する仰角を求めることができる。又、仰角を基に傾斜基準面の設定が可能である。
【００７９】
又、前記基準面形成部２３は、前記基準面形成用レーザ光線２５の照射方向の回転角を検出する照射方向検出器（図示せず）を具備しており、前記基準面形成用レーザ光線２５が前記測定対象物２２を通過した際に、前記プリズム２８から反射される前記基準面形成用レーザ光線２５を受光し、受光した時点の照射方向検出器が検出する回転角から、前記測定対象物２２の方向を検出可能となっている。
【００８０】
尚、Ｎ字状の基準面形成用レーザ光線２５を回転照射すると共に測距光２６を回転照射する測量装置についは、特開２００８−８２８９５号公報（特許文献３）に於いて開示されている。
【００８１】
前記測距部２４が前記測距光２６を回転し、又複数の前記測定対象物２２を通過する範囲のみ前記測距光２６を照射することで、複数の測定対象物２２についての距離測定も同時に行うことができる。従って、測定された仰角と測定された距離とで前記測定対象物２２について高さ方向の位置も測定できる。
【００８２】
図１１は、前記光波距離測定装置２１の概略構成を示している。尚、図１１中、図１中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００８３】
発光素子６から発せられた外部光は外部光路１０上に射出され、該外部光路１０を経て測定対象物２２に照射され、該測定対象物２２で反射された反射光は前記外部光路１０を介して受光素子８に入射する。前記外部光路１０の復路には、光路調整手段であり、光路開閉手段である高速絞り３０が設けられ、該高速絞り３０は入射された反射光の光量調整を行い、光路を開放、或は遮断する様になっている。
【００８４】
前記外部光路１０の往路側には光路分割手段である第１ハーフミラー３１が設けられ、前記外部光路１０の復路側には光路併合手段である第２ハーフミラー３２が設けられている。前記外部光路１０は前記第１ハーフミラー３１によって内部光路１１に分割され、又前記第２ハーフミラー３２によって前記外部光路１０の復路に併合されている。
【００８５】
又、前記内部光路１１には光路分割手段である第３ハーフミラー３３及び光路併合手段である第４ハーフミラー３４が設けられ、前記第３ハーフミラー３３によって内部短光路１１ａと内部長光路１１ｂに分割され、前記内部短光路１１ａには該内部短光路１１ａを開放、遮断可能な第１遮光器３６が設けられている。
【００８６】
前記内部長光路１１ｂには第２遮光器３７、光路調整手段である低速絞り３８、オプティカルファイバ３９が設けられており、前記第２遮光器３７は該内部長光路１１ｂの開放、或は遮断を行い、前記低速絞り３８は光量調整を行い、前記オプティカルファイバ３９は前記内部短光路１１ａと前記内部長光路１１ｂとの間で所定の光学長差を持つ様に設けられ、例えば、前記オプティカルファイバ３９の長さは１３０ｍとなっている。ここで、前記高速絞り３０は前記低速絞り３８よりも高速で作動するが、分解能は粗くなっている。
【００８７】
以下、前記光波距離測定装置２１による補正情報の取得、測距について説明する。
【００８８】
第２の実施例に於いても、電源投入時に、位相特性を取得する為、補正情報の取得を行う。その後、補正情報の更新を行った後、測距の動作に入る。
【００８９】
先ず、前記基準面形成用レーザ光線２５を全周（１回転）照射し、反射光を受光することで、前記測定対象物２２がどの方向に、又いくつ存在するかを検出する。続いて、前記測距光２６を回転させ、前記測定対象物２２から反射光が得られる様に測定対象物２２の存在範囲に前記測距光２６を照射して、概略測距を実行する。概略測距は、測定対象物２２迄の概略距離、例えば測定対象物２２迄の距離が５０ｍより遠いか、近いかが分ればよく、単純に反射光の位相に基づき距離を演算する。
【００９０】
前記測定対象物２２の概略測定が完了すると、得られた概略測定の結果に基づき、各測定対象物２２毎に、近距離測定、遠距離測定の切替えが行われつつ距離測定が行われ、同時に補正データが取得され、該補正データにより補正情報が更新され、距離測定を最新の補正情報によって補正し、高精度の測距を行う。
【００９１】
以下、補正情報の取得、補正情報の更新、概略測定、近距離測定、遠距離測定について、順次説明していく。
【００９２】
図１１〜図１４を参照して、補正情報の取得について説明する。
【００９３】
補正情報の取得は、上述した様に、温度変化や経年変化に対応する為に、電源投入時に自動で行われる。又、補正情報取得作動は、前記内部光路１１のみが使用される。
【００９４】
前記第１遮光器３６、前記第２遮光器３７は開状態であり、前記高速絞り３０は光路を遮断した状態に設定される（ＳＴＥＰ：４１、ＳＴＥＰ：４２）。
【００９５】
制御演算部３からの発光命令により発光回路５が発光タイミングを発生し、この発光タイミングに従い、パルスレーザダイオードである前記発光素子６を駆動し、該発光素子６から光パルスが射出される。この時の、光パルスの光量は所定値に設定されたものである。
【００９６】
光パルスは、前記第１ハーフミラー３１により分割され、一部は外部光として前記外部光路１０上に射出され、又残部は内部光として前記内部光路１１上に射出される。内部光は更に、前記第３ハーフミラー３３により分割され、一部が前記内部短光路１１ａ上に射出され、残部は前記内部長光路１１ｂに射出される。
【００９７】
前記内部短光路１１ａに射出された光パルスは開放状態の前記第１遮光器３６を通過し、前記第４ハーフミラー３４、前記第２ハーフミラー３２を経由し前記受光素子８に入射する。該受光素子８は、受光した光パルスを電気信号に変化して前記受光回路７に出力する。該受光回路７は、電気信号をＡＤ変換、サンプルホールド等の所要の信号処理を行った後、前記制御演算部３に入力する。尚、前記内部短光路１１ａに照射された光パルスの光量は、製造工程で調整されている為、基準光量Ｓｄ2 となる。
【００９８】
又、前記第３ハーフミラー３３によって分割され、前記内部長光路１１ｂに進んだ光パルスは、開放状態の前記第２遮光器３７を通過し、前記低速絞り３８によって光量Ｓｄ0 に調整される（ＳＴＥＰ：４３）。
【００９９】
調整された光パルスは、前記オプティカルファイバ３９、前記第４ハーフミラー３４、前記第２ハーフミラー３２を経由し、前記受光素子８に入射する。該受光素子８は、受光した光パルスを電気信号に変化して前記受光回路７に出力する。該受光回路７は、電気信号をＡＤ変換、サンプルホールド等の所要の信号処理を行った後、前記制御演算部３に入力する。
【０１００】
前記測定対象物２２で反射された測距光は、前記高速絞り３０によって遮断される。又、太陽光、或は外部にある反射体の影響を受けたくない為である。
【０１０１】
上記作動によって、前記内部短光路１１ａと前記内部長光路１１ｂの受光データが取得でき、前記制御演算部３は前記内部短光路１１ａと前記内部長光路１１ｂの位相差Ｌｄ0 を計算し（ＳＴＥＰ：４４）、前記内部長光路１１ｂの光量Ｓｄ0 と位相差Ｌｄ0 を組にして前記記憶部４に書込む（ＳＴＥＰ：４５）。
【０１０２】
前記低速絞り３８の開度を変え、前記受光素子８が受光する光量をＳｄ1 ，Ｓｄ2 ，Ｓｄ3 ，Ｓｄ4 に変更し、各光量Ｓｄ1 ，Ｓｄ2 ，Ｓｄ3 ，Ｓｄ4 についても、同様に位相差Ｌｄ1 ，Ｌｄ2 ，Ｌｄ3 ，Ｌｄ4 を取得し、それぞれ組にして前記記憶部４に書込む（ＳＴＥＰ：４５）。
【０１０３】
この作動で得られた値は、前記内部短光路１１ａの光量を基準光量Ｓｄ2 に固定した状態で、内部長光路１１ｂの光量を変化させた場合の２光路間の位相変化を意味する。つまり、これは光量と位相変化特性の関係に他ならない。従って、光量の変化範囲を全光量とすれば、全光量レベルに対応する補正情報を前記記憶部４に格納することができる。
【０１０４】
更に、第２の実施例では、内部の２光路を同時に位相測定しているので、電気的な状態変化が極めて少なく、精度の高い補正情報が得られる。
【０１０５】
次に、補正情報の更新について説明する。
【０１０６】
位相特性は、環境の温度変化や機械内部の自己発熱等により、常に変化している。それ故、測定中も補正情報を更新し続けることが必要である。
【０１０７】
図１１に於いて、前記高速絞り３０を遮光、前記第１遮光器３６、前記第２遮光器３７を開放する。同時に、前記低速絞り３８を僅かに動作させ、前記内部長光路１１ｂの光量を変化させる。その後、前記発光素子６から光パルスが射出される。
【０１０８】
該光パルスは、前記外部光路１０、前記内部短光路１１ａ、前記内部長光路１１ｂの３つの光路に分割されるが、前記外部光路１０は前記高速絞り３０によって遮断されるので、前記受光素子８には前記内部短光路１１ａ、前記内部長光路１１ｂを経由した内部光のみが入射する。
【０１０９】
前記制御演算部３は、受光結果に基づき前記内部長光路１１ｂと前記内部短光路１１ａの位相差を計算し、この時の前記内部長光路１１ｂの光路と組にして前記記憶部４に格納されている補正情報を１補正データ分更新する。
【０１１０】
この更新動作を本体が一周する間に、一度だけ行う。次の周で、更に前記低速絞り３８を動作させ、前記内部長光路１１ｂの光量を変化させ、補正データを更に１補正データ分更新する。以上の作動を繰返すことで、補正情報を更新し続けることができる。
【０１１１】
第２の実施例に係る光波距離測定装置２１の測距作動について説明する。
【０１１２】
該光波距離測定装置２１では、１回の発光で前記外部光路１０を経て入射する外部光と前記内部短光路１１ａ及び前記内部長光路１１ｂを経て入射する２つの内部光による受光信号が得られる。又、２つの内部光は前記第１遮光器３６、前記第２遮光器３７の遮蔽作動により、択一的に選択され、いずれか一方が測距離に利用される。
【０１１３】
ところが、前記受光素子８が外部光と内部光とを受光するタイミングが近いと、２つの信号をうまく分離できなかったり、或は信号同士で影響を受けて誤差となったりする。そこで、第２の実施例では、先ず、前記測定対象物２２迄の概略距離を測定し、得られた概略距離に従って前記内部短光路１１ａと前記内部長光路１１ｂのどちらかを使用するかを選択し、選択された内部光路１１と前記外部光路１０とを用いて測距を実行している。
【０１１４】
先ず、概略距離測定について図１１を参照して説明する。
【０１１５】
距離測定に先立って、前記基準面形成用レーザ光線２５を回転照射して、前記測定対象物２２からの反射光を受光し、該測定対象物２２の位置情報を取得する。得られた位置情報に基づき、前記測距光２６が前記測定対象物２２を視準する位置で、前記発光素子６から光パルスを発する。
【０１１６】
或は、前記基準面形成用レーザ光線２５の照射方向を前記測距光２６に対して水平方向に先行させて回転し、前記基準面形成用レーザ光線２５の反射光を受光して、前記測定対象物２２を検出し、該測定対象物２２の位置で前記発光素子６から光パルスを発する。
【０１１７】
光パルスは前記第１ハーフミラー３１によって前記外部光路１０と前記内部光路１１とに分割される。尚、概略距離測定を行う場合、前記第１遮光器３６、前記第２遮光器３７により、前記内部短光路１１ａ、前記内部長光路１１ｂをそれぞれ遮蔽する。又、前記高速絞り３０は、全開状態とする。
【０１１８】
前記外部光路１０に射出された外部光は、前記測定対象物２２によって反射され、前記高速絞り３０、前記第２ハーフミラー３２を経由して前記受光素子８に到達する。ここで、前記高速絞り３０を全開状態としているのは、前記測定対象物２２からの反射光が微弱であるかもしれないからである。
【０１１９】
前記内部光路１１に射出された内部光は、前記第３ハーフミラー３３により前記内部短光路１１ａ、前記内部長光路１１ｂに分割されるが、前記内部短光路１１ａ、前記内部長光路１１ｂ共に前記第１遮光器３６、前記第２遮光器３７によって遮光されているので、内部光は前記受光素子８には到達しない。
【０１２０】
従って、前記制御演算部３は、外部光のみによって測距を行い、該測定対象物２２迄の概略距離が測定される。
【０１２１】
前記測定対象物２２迄の概略距離が測定されると、測定結果に基づき前記内部短光路１１ａ、前記内部長光路１１ｂの何れかが選択され、精密測定が実行される。
【０１２２】
以下、前記測定対象物２２の概略距離が近距離の場合を説明する。
【０１２３】
図１５（Ａ）は、前記第１遮光器３６、前記第２遮光器３７が共に開状態で、前記発光素子６より光パルスが発せられた場合に、前記内部光路１１を経由して前記受光素子８が受光した場合の受光信号を示している。前記内部短光路１１ａと前記内部長光路１１ｂとでは前記オプティカルファイバ３９分だけ光路長が異なり、前記内部長光路１１ｂを経た場合の受光信号は前記内部長光路１１ｂ分に相当する時間、即ち位相Ｌｆ1 の遅れが生じる。
【０１２４】
前記測定対象物２２が近距離である場合は、前記第１遮光器３６により前記内部短光路１１ａを遮蔽する。
【０１２５】
図１５（Ｂ）は、前記内部短光路１１ａを遮蔽した場合の、前記測定対象物２２からの反射光による受光信号と前記内部長光路１１ｂを経由した内部光の受光信号の発生状態を示している。
【０１２６】
前記測定対象物２２が近い場合は、先ず該測定対象物２２からの反射光が受光され、次に前記内部長光路１１ｂを経た内部光が受光され、両受光信号は分離される。
【０１２７】
図１６は光量と位相の関係を示した図であり、図には、前記外部光路１０、前記内部短光路１１ａ、前記内部長光路１１ｂの位相特性を表す曲線が描かれている。尚、全ての光路に対して受光系は共通である為、これらの曲線は既に取得した補正情報と同じ形をしている。従って、それぞれの曲線は、補正情報を位相方向に平行移動することで得られる。
【０１２８】
同じ周回の補正情報の更新で、前記内部短光路１１ａの光量がＳｆ0 、内部長光路１１ｂの光量がＳｆ2 、それらの位相差がＬｆ1 であったとして以下説明する。
【０１２９】
近距離測定を行う場合、先ず、同じ測定対象物２２を測定した時の情報を基に前記高速絞り３０の開度を変え、測定可能な光量レベルに大まかに合わせる。
【０１３０】
前記第１遮光器３６を閉じ、前記第２遮光器３７を開放する。この時、前記低速絞り３８は動かさない。これらの動作が完了した後、前記発光素子６から光パルスが射出される。
【０１３１】
この光パルスは、前記第１ハーフミラー３１より前記外部光路１０、前記内部光路１１に分割され、該内部光路１１は更に、前記第３ハーフミラー３３によって前記内部短光路１１ａ、前記内部長光路１１ｂに分割される。一方、前記内部短光路１１ａは前記第１遮光器３６によって遮光される為、前記受光素子８には前記外部光路１０、前記内部長光路１１ｂを経た光パルスのみが到着する。前記内部長光路１１ｂの光量は、前記低速絞り３８を動作させていないので、補正情報の更新ステップと同じ光量Ｓｆ2 と合致している。
【０１３２】
ここで、前記外部光路１０の光量が光量Ｓｆ1 だったとすれば、前記外部光路１０と前記内部光路１１の位相差は、位相差Ｌｆ2 に相当する。
【０１３３】
前記外部光路１０を経た外部光と前記内部長光路１１ｂを経た内部光との間で光量差がなければ、単純に位相差（Ｌｆ1 −Ｌｆ2 ）が前記測定対象物２２迄の位相差になり、この位相差に光速と、前記受光回路７の基準周波数から求められる係数ｋを乗算することで、距離が求められる。
【０１３４】
然し、多くの場合、外部光は陽炎等により、光量変動を続けており、内部光光量と外部光光量とを同一に固定することは難しい。又、前記高速絞り３０は、高速に動かす必要から、分解能は粗くなっている。斯かる前記高速絞り３０の特性からも、外部光光量と内部光光量との差が生じ易い様になっている。
【０１３５】
本発明では、以下の様に補正量を決定し、補正を行っている。
【０１３６】
光量差による誤差を含まない距離を求めるには、外部光と内部光の光量が等しい必要がある。前記内部長光路１１ｂと前記外部光路１０の位相差Ｌｆ2 は前記外部光路１０の光量がＳｆ1 の時に測定したものであるが、この光量が前記内部短光路１１ａと同じ基準光量Ｓｆ0 の時に測定したとすれば、その位相差はＬｆ3 だけ大きくなる筈である。何故なら、光量を変化させた時の位相特性変化は、先程取得した補正情報と、同じであるからである。
【０１３７】
ｘを光量、ｙを位相として、補正情報を関数ｙ＝ｆ（ｘ）と表せば、補正量Ｌｆ3 は、以下に求められる。
【０１３８】
Ｌｆ3 ＝ｆ（Ｓｆ1 ）−ｆ（Ｓｆ0 ）
【０１３９】
依って、測定対象物２２迄の距離Ｄは、以下に表される。
Ｄ＝［Ｌｆ1 −（Ｌｆ2 ＋Ｌｆ3 ）］×ｋ
＝［（Ｌｆ1 −（Ｌｆ2 ＋（ｆ（Ｓｆ1 ）−ｆ（Ｓｆ0 ）））］×ｋ
【０１４０】
以上の作動により、近距離に位置する測定対象物２２の測距が実現できる。
【０１４１】
次に、図１７、図１８を参照して前記測定対象物２２迄の概略距離が遠距離の場合を説明する。
【０１４２】
遠距離測定を行う場合、先ず、同じ測定対象物２２を測定した時の情報を基に前記高速絞り３０の開度を変え、測定可能な光量レベルに大まかに合わせる。
【０１４３】
前記第２遮光器３７を閉じ、前記第１遮光器３６を開放する。この時、前記低速絞り３８は動かさない。これらの動作が完了した後、前記発光素子６から光パルスが射出される。
【０１４４】
この光パルスは、前記第１ハーフミラー３１より前記外部光路１０、前記内部光路１１に分割され、該内部光路１１は更に、前記第３ハーフミラー３３によって前記内部短光路１１ａ、前記内部長光路１１ｂに分割される。
【０１４５】
該内部長光路１１ｂは前記第２遮光器３７によって遮断されているので、前記受光素子８には前記外部光路１０、前記内部短光路１１ａを経た光パルスのみが到着する。前記内部短光路１１ａの光量は、製造工程で調整されているので、基準光量Ｓｅ0 である。
【０１４６】
ここで、外部光の光量が光量Ｓｅ1 だったとすると、前記外部光路１０と前記内部短光路１１ａの位相差は、位相差Ｌｅ1 に相当する。
【０１４７】
もしここで、前記外部光路１０と前記内部光路１１との光量差がなければ、単純にＬｅ1 がターゲット迄の位相差になり、この位相差Ｌｅ1 に光速と前記受光回路７の基準周波数から求められる係数ｋを乗算することで、距離が求められる。
【０１４８】
然し、上述した様に外部光は常時光量が変動しており、内部光に対して光量差を生じる。従って、外部光と内部光の光量が等しくなる様、以下の補正を行う。
【０１４９】
前記外部光路１０と前記内部短光路１１ａとの位相差Ｌｅ1 は前記外部光路１０の光量がＳｅ1 の時に測定したものであるが、この光量が前記内部短光路１１ａと同じ基準光量Ｓｅ0 の時に測定したとすれば、その位相差はＬｅ2 だけ小さくなる筈である。何故なら、光量を変化させた時の位相特性変化は、先程取得した補正情報と、同じであるからである。
【０１５０】
ｘを光量、ｙを位相、補正情報を関数ｙ＝ｆ（ｘ）として、補正量Ｌｅ2 は、以下に求められる。
【０１５１】
Ｌｅ2 ＝ｆ（Ｓｅ1 ）−ｆ（Ｓｅ0 ）
【０１５２】
依って、測定対象物２２迄の距離Ｄは、以下に表される。
Ｄ＝（Ｌｅ1 −Ｌｅ2 ）×ｋ
＝［Ｌｅ1 −（ｆ（Ｓｅ1 ）−ｆ（Ｓｅ0 ））］×ｋ
【０１５３】
以上の作動により、遠距離に位置する測定対象物２２の測距が実現できる。
【０１５４】
上述した様に、本発明では、測距を行う直前に、測距環境、測定装置自体についての補正情報を取得し、又測距と平行して補正情報を取得し、得られた補正情報に基づき測距結果を補正するので以下の優れた効果を有する。
【０１５５】
温度変化、経年変化の影響を受けない安定した精度を保つ製品が実現できる。
【０１５６】
温度変化の影響を受けない高価な電気特性を有する部品を使用しないので、製作費を低減できる。
【０１５７】
従来、温度変化等、使用環境の変化を考慮し、光波距離測定装置の使用条件が限定されたが、補正情報をリアルタイムで取得し、温度変化等、使用環境の変化に対応して動的に補正できるので、広範囲条件下での使用が可能となる。
【０１５８】
電源投入時に、光波距離測定装置自身が補正情報を取得するので、製造工程での調整が不要となると共に、調整の為の設備が不要となり、製作コストが低減する。
【符号の説明】
【０１５９】
１              光波距離測定装置
２              測定対象物
３              制御演算部
５              発光回路
７              受光回路
８              受光素子
１０            外部光路
１１            内部光路
１１ａ          内部短光路
１１ｂ          内部長光路
１２            光路切替え器
１３            外部光量調整手段
１４            内部光量調整手段
２１            光波距離測定装置
２２            測定対象物
２３            基準面形成部
２４            測距部
２５            基準面形成用レーザ光線
２６            測距光
２７            受光装置
２８            プリズム
３０            高速絞り
３１            第１ハーフミラー
３２            第２ハーフミラー
３３            第３ハーフミラー
３６            第１遮光器
３７            第２遮光器
３８            低速絞り
３９            オプティカルファイバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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