(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）少なくとも一つの光信号を対象物（５）へ照射するステップと、
ｂ）前記対象物（５）で後方散乱された後方散乱光信号（６）を検出するステップと、
ｃ）前記光信号の照射の開始時点と前記後方散乱光信号の受信時点との時間差としての伝搬時間から、前記対象物（５）までの距離を導出するステップと、
からなる距離測定法であって、
前記後方散乱光信号（６）の識別と時間の関数としての信号の位置決定のために、前記後方散乱光信号（６）の検出に際し、
前記後方散乱光信号の強度が閾値法の閾値より上である上部ダイナミックレンジでは、閾値法が用いられ、
前記後方散乱光信号の強度が信号サンプリングのためのサンプリングユニット（ＷＦＤ）の飽和限界より下である下部ダイナミックレンジでは信号サンプリング法が用いられ、
但し、サンプリングユニットの飽和限界は、閾値法の閾値より上であり、そして
前記上部ダイナミックレンジと前記下部ダイナミックレンジとが重なる領域では、単一の前記後方散乱光信号に対して、前記閾値法と前記信号サンプリング法の両方が並行して同時に用いられる
ことを特徴とする距離測定法。
【請求項２】
前記後方散乱光信号（６）の強度が前記閾値法の閾値より下である場合には前記サンプリング法のみが用いられ、前記後方散乱光信号（６）の強度が前記サンプリングユニット（ＷＦＤ）の飽和限界より上である場合には、閾値法のみが用いられることを特徴とする請求項１に記載の距離測定方法。
【請求項３】
前記信号サンプリング法が、複数の後方散乱光信号（６）を蓄積させることによって、実行されることを特徴とする請求項１又は２に記載の距離測定法。
【請求項４】
前記光信号がパルス状に放射され、そして、前記距離の導出がパルス伝搬時間測定法によって実行されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の距離測定法。
【請求項５】
前記光信号の放射においては、一連の光パルス（４’）が放射され、
前記少なくとも一つの距離の導出が、各光パルス（４’）に対して実行されることを特徴とする請求項４に記載の距離測定法。
【請求項６】
前記光信号が連続変調で放射され、そして、前記導出が位相測定法によって実行されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の距離測定法。
【請求項７】
前記信号サンプリング法によって求められた前記後方散乱光信号（６）の振幅又はエネルギーに基づいて、前記閾値法の開始時点と前記後方散乱光信号（６）の前記振幅又は前記エネルギーとの関係を求めることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の距離測定法。
【請求項８】
ａ）少なくとも一つの光信号を対象物に放射するためのビーム源（ＬＡＳ）と、
ｂ）前記対象物によって後方散乱された後方散乱光信号（６）を検出するための、閾値依存性検出ユニットと前記後方散乱光信号（６）をサンプリングするためのサンプリングユニット（ＷＦＤ）とを備えた受信機（ＡＰＤ）と、
ｃ）前記対象物（５）までの距離を導出するための制御及び評価コンポーネントと、からなる電気光学的距離測定装置であって、
前記光信号の照射の開始時点と前記後方散乱光信号の受信時点との時間差としての伝搬時間から、前記対象物（５）までの距離が導出される電気光学的距離測定装置において、
前記受信機が下部ダイナミックレンジと上部ダイナミックレンジを有し、
前記下部ダイナミックレンジでは、前記後方散乱光信号（６）の信号強度が前記サンプリングユニット（ＷＦＤ）の飽和限界未満であり、
前記上部ダイナミックレンジでは、前記後方散乱光信号の強度が閾値法の閾値より上にあり、
前記閾値依存性検出ユニットが上部ダイナミックレンジをカバーし、
前記サンプリングユニット（ＷＦＤ）が下部ダイナミックレンジをカバーし、
前記上部ダイナミックレンジと前記下部ダイナミックレンジとが重なる領域は、前記検出ユニットと前記サンプリングユニット（ＷＦＤ）の両方によって並行して同時にカバーされる、
ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項９】
受信パワーが一定を保つように、前記受信機（ＡＰＤ）の電気的又は光学的減衰器回路が制御されていることを特徴とする請求項８に記載の距離測定装置。
【請求項１０】
受信パワーが一定を保つように、前記ビーム源が制御されていることを特徴とする請求項８に記載の距離測定装置。
【請求項１１】
前記閾値依存性検出ユニットとサンプリングユニットとで共通の受信機光学システム及び／又は前記閾値依存性検出ユニットとサンプリングユニットとで共通の増幅段によって特徴付けられる請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【請求項１２】
前記ビーム源（ＬＡＳ）が連続的に変調された光信号を出力するように形成され、そして、前記制御及び評価コンポーネントが位相測定装置として形成されていることを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【請求項１３】
前記ビーム源（ＬＡＳ）がパルス状の光信号を出力するように形成され、そして、前記制御及び評価コンポーネントが伝搬時間測定装置として形成されていることを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の特徴部前段に記載の光波測量法に関し、請求項７の特徴部前段に記載された距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気的又は電気光学的距離測定の分野において、種々の原理と方法が知られている。一つのアプローチとして、測量対象に例えばレーザー光のような電磁放射線を放射し、続いて後方散乱対象としてのこの対象からのエコーを受信して、そのパルスの経過時間に基づいて測量対象までの距離を求める方法がある。このようなパルス経過時間測定装置は、現在多くの分野で標準的な方法として確立されている。
【０００３】
一般的に、後方散乱パルスを検出するために二つの異なるアプローチが用いられる。
【０００４】
いわゆる閾値法においては、もし入射放射線の強度が一定の閾値を超えた場合は、光パルスが検出されたことになる。この閾値法は、バックグラウンドからのノイズと干渉信号が通常の信号即ち放射パルスの後方散乱光として不正確に検出されるのを防ぐ。しかし問題なのは、例えば比較的大きな測定距離で、弱い散乱パルスの場合、パルス強度が検出閾値以下となり、検出がもはや不可能であることである。この閾値法の実質的な欠点は、従って、不正確な検出の可能性を十分に小さくするためには、測定信号の増幅が、信号経路における光学及び電気的ノイズ源のノイズ増幅より十分に大きくなければならないことである。
【０００５】
もう一つのアプローチは、後方散乱パルスのスキャニング又はサンプリングに基づくものである。放射信号は、検出器で検出された放射線をサンプリングし、サンプル領域内で信号を識別し、最後にその位置を決定することによって、検出される。サンプリング値の多様性を用いることによって、有用な信号を不利な環境の下で識別できるので、比較的距離が遠い場合や、バックグラウンドにノイズがのっている場合や、干渉がある場合でも取り扱うことができる。先行技術においては、多数の等しいパルスを位相や時間窓をシフトさせて走査することによってサンプリングをしており、個々のパルスをサンプリングするのに十分に高速の周波数を有する非常に高速の回路を現在実現可能である。しかし問題なのは、検出すべき信号の時間の関数としてのおよその位置をあらかじめ知っている必要があることである。さもなければ、サンプルされる時間窓、すなわちデータ量が非常に大きくなるか、又は多くのパルスとシフトされる時間窓を用いることになってしまう。しかし、信号サンプリングのより大きな欠点は、飽和状態において評価されるべき測定信号に関する適切な情報が得られないことである。
【０００６】
米国特許第６１１５１１２には、パルス到着時間があらかじめ実行された粗い測定によって、近似的に時間の関数として確立される、信号サンプリングによる測定法が開示されている。そして、追加の光パルスに対する精密な測定の一部としてサンプリングが実行され、追加光パルスの限定された到着期間がサンプルされる。測定は、このように粗い測定と精密な測定とに分割される。測定が実行される時間窓が閾値測定によってのみ規定されるので、このアプローチの使用は必然的に連続性を要求される。従って、粗い測定と精密な測定の異なるパルスに対する一連の測定は、時間の関数として独立して行われる。
【０００７】
今日まで知られているパルス経過時間原理に基づいた測定原理の実質的な欠点は、検出閾値による信号検出の限界か、又はサンプリングのための時間窓を確立することの必要性か、又は検出器の飽和である。
【０００８】
また別な欠点としては、例えばこれらの影響の限界がもたらす大きなダイナミックレンジといった技術的要素に関する要求である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、これらの欠点を回避するか又は低減する新規の距離測定方法と、新規の距離測定装置を提供することである。
【００１０】
特に、受信した測定信号に関して距離測定装置のダイナミックレンジを広くすること又はその成分に関する要件を減らすことが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これらの目的は、本発明の請求項１と７に記載された特徴によって、又は従属項に記載された特徴によって達成される。
【００１２】
この解決手段は、距離測定において一般的な二つの基本的な信号測定原理の組み合わせに基づいている。すでに述べた基本原理の第一は、閾値法による測定信号の検出に基づき、第二の基本原理は、信号の識別と時間の関数としての信号の位置決定のためのダウンストリーム信号処理を備えた信号サンプリングに基づいている。閾値法において、信号検出は一般的に信号振幅が閾値を超えることで定義されるが、距離測定信号の特徴は、非常に異なる。第一に、受信信号の上昇する側面が、タイムトリガーを活性化する。しかし、第二に、パルス振幅とは独立したトリガー特性を生成するために、受信した信号は電子フィルターによって、別の適切な形状に変換可能である。対応するトリガー信号はスタート又はストップ信号として時間測定回路に供給される。
【００１３】
信号検出のために二つのアプローチが同時に用いられる。即ち、受信パルス又は信号構造が一般的に同時又は少なくとも時間のオーバーラップを有する両方の方法によって検出される。
【００１４】
閾値法と信号サンプリングの二つの原理の組み合わせを備えた本発明に係る方法に対して、３つの基本受信信号状態から始めることが可能である。
【００１５】
Ａ）測定信号がノイズレベル又は干渉信号より小さい場合
【００１６】
ここで、この場合、ノイズによって不正確な測定が引き起こされるので、閾値法は機能しないか、又は限られた範囲にのみ機能する。ここで、複数の信号パルス又はレーザー変調シ−ケンスに対する平均値計算と、シグナル処理方法とによって、サンプリング法はノイズの中の信号を識別できる。例えば既知の送信パルスの場合に、ノイズが重畳した受信信号がデジタル信号処理法によって取り除かれる。従って、本発明に係る方法は、純粋な閾値法の検出閾値以下の範囲でも用いることができる。複数の目標物からの反射成分からなる受信信号に対して、この識別法が機能する。
【００１７】
B) 信号がノイズレベルより大きいが、受信電子機器のダイナミックレンジよりはまだ小さい場合
【００１８】
この範囲においては、両方の方法を十分に活用できる。もし二つの方法を平行して、特に同時に使用した場合、閾値法の不正確な検出も低減されて、単一パルス測定モードにおける測定範囲が増加する。即ち、距離測定も各パルスに対して実行される。両方法の結果を共同使用することによって、精度が向上する。サンプリングによってパルス長とパルス振幅の測定が可能になり、それらからパルスエネルギーが導出可能となる。パルスエネルギーは、時間に対する閾値法のトリガーポイントの位置依存性を補正するために用いることができる。この誤差は、一般的に「レンジウォーク」と呼ばれる。これは、例えば先行技術において、可変送信電力による慣習的な参照距離によるシステムの較正を置き換える補正テーブルを経由して実行される。もし受信機の非線形性が測定の精度を限定している場合、サンプリング法を通して閾値法を用いた場合に、これによって補完することができる。
【００１９】
C)  受信した測定信号が受信電子機器のダイナミックレンジより大きい場合
【００２０】
サンプリング法が受信電子機器の飽和限界以下の制限された情報のみを必要とするのに対して、この範囲で閾値法は機能する。測定信号が対応するフランクスロープの場合は、測定精度がサンプリング間隔によって制限されるという結果になる。そして、信号処理において信号のスロープはもはや用いられなくなるか、又は限定された範囲でのみ用いられる。しかし、受信パルスの信号エネルギーの粗い見積もりは可能であって、閾値法による距離の決定において、エラー（レンジウォーク）を訂正するために用いることができる。
【００２１】
従って、二つの原理の組み合わせは、ダイナミックレンジの拡張と、例えば信号検出におけるパルスエネルギーや距離情報の導出といった、追加の情報の使用を可能にする。できるだけ多くのフィールドをカバーするために電気光学的距離測定装置の受信回路のダイナミックレンジは最大化されているので、この方法の組み合わせには十分な長所がある。
【００２２】
この方法の組み合わせは、技術的実装の単純化も可能にする。サンプリングシステムによってカバーされるダイナミックレンジは小さくなるので、AD変換の実質的により低い分解能が要求され、構成部材に関しより複雑でない、要求度の低いものが許容される。動作状態Ａ）においては、信号蓄積という意味において必要な分解能は平均値計算によって得られるので、同様に低い分解能が要求される。ＡＤ変換の分解能は、サンプリングレートと選択したパルス長とに関連して、主として動作状態Ｂ）のために最適化される必要がある。
【００２３】
方法の組み合わせによって、複数のパルスが、不明瞭さや割り当ての問題が発生すること無しに、測定距離に沿って同時に走ることができる。これらの信号は、次に、例えばパルス長によってコード化され、サンプリングと対応する信号処理によって、関連する送信パルスに割り当てることが可能である。
【００２４】
送られた信号の直接サンプリングは、受信信号の再構築を可能にし、従って、もし送られた信号のパルス形状が十分に知られている場合、受信信号の位置の正確な測定が可能である。最も単純な実施例においては、例えば、パルスの重心はパルスの中点にあると推測される。
【００２５】
非対象パルスや受信パルスの振幅変動によって生じる閾値法のエラーを計算的に訂正するために、本発明に係る閾値法とサンプリング法の組合わせが、サンプリングによって再構築されたパルス形状を利用することができる。受信信号のエネルギーはサンプリング法によって求めることができるので、閾値法の上述のいわゆるレンジウォーク、即ち信号パワー上のトリガータイム又はスイッチングタイムの依存関係が計算可能である。例えば、受信パワーが一定となるように、電気的又は光学的減衰器を制御するために、パルスエネルギーに関して得られた情報を利用することができるので、閾値法のトリガーポイントのシフトは、制御ループ内で訂正される。
【００２６】
もし送信されたパルス形状の無相関の変動を通して、送信パルスのスペクトルの評価されるコンポーネントが十分にそれから独立であった場合に、選択された周波数成分の位相測定による、周波数レンジにおけるパルス位置の決定は、長所である。
【００２７】
また、二つのアプローチの平行な同時の使用における範囲で、閾値法の不正確な検出は、識別可能であるので、測定値の信頼性は著しく増大する。
【００２８】
また、スキャニング法の不正確な測定は、閾値法によって検出可能であり、又は、少なくとも二つの方法の測定値間の過度のバラツキを不正確な測定の識別に利用することができる。これらのエラーは、センサーのクロストークによって、又は、外部場の影響によって生じる。エラー検出の可能性の利点は、電磁クロストークがかなりの確率で閾値法とサンプリング法の間で異なる効果を有することであり、従って、非対称性が回路において異なるエラーの影響を導出し、結局、バラツキとして検出可能となる。
【００２９】
二つの方法の結果の共同利用は、同様に精度の向上を可能にする。この場合、共通の受信光学システムと、共通の第一増幅段が用いられる。次に信号は分割されて、二つの方法で最適化されたやり方で処理される。二つ以上の距離測定装置を平行に動作させることの長所は、受信光学システムや受信電子機器のパーツの共同利用によって、単純化が可能であることである。受信光学システムや受信電子機器のパーツの共同利用によって、信号経路間の温度の影響による経過時間の差異も、同様に最小化される。
【００３０】
また別の長所は、多数目標の検出である。対象物が一つ以上の場合にも、サンプリング法は信頼性のある距離の値を与える。信号が過変調の場合でさえ、サンプリング法は利用可能であって、閾値法のプレターゲットとして用いることができる。閾値法の検出メカニズムは、割り当てられた対象物の時間窓においてのみ利用可能である。
【００３１】
過負荷の受信機の場合でも、閾値法は信号位置を求めることができ、一方、この動作の場合、測定の不確実性がサンプリング間隔によって定義されるので、サンプリング法は十分に正確なパルス位置決定のための信号フランクス上に十分な測定点数を有することができない。従って、サンプリング法に対するサンプリングレートは、閾値法を使用しない場合よりも大きく保つことができる。
【００３２】
装置設計を考慮して、ＡＤ変換器によってカバーされるダイナミックレンジは、小さく保つことができる。さらに、もし十分に無相関のノイズがサンプルされる信号に重畳した場合に、Ａ）の場合の動作は、それに関連した平均化によって、ＡＤ変換器の分解能の実質的な増加につながる。このノイズは、受信システム、信号源、測定経路の時間変化伝送特性、又は背景放射によって生じる。
【００３３】
もし精度又は測定レートが、例えば位相測定法によって増加する場合、パルス測定から連続信号への推移は、トランスミッター又はソース側で実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来技術に係る電気光学的距離測定装置の概略図である。
【図２】従来技術に係る経過時間測定法の概略図である。
【図３】従来技術に係る後方散乱光信号に対するサンプリング法の概略図である。
【図４】前記サンプリング法の飽和問題を示す概略図である。
【図５】従来技術に係る後方散乱光信号に対する閾値法の概略図である。
【図６】前記閾値法の閾値問題を示す概略図である。
【図７】本発明に係る距離測定法の概略図である。
【図８】本発明に係る距離測定装置の受信機の実施例のブロック図である。
【図９】本発明に係る距離測定装置の実施例のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１にパルス経過時間原理に従う従来技術の電気光学的距離測定装置１の概略図を示す。送信機２と受信機３が距離測定装置１に設けられている。送信機２は光パルス４ａを放射し、例えば再帰反射器５のような対象による反射又は後方散乱の後に、受信機３によって後方散乱光パルス４ｂとして再び検出される。光パルスの代わりに、本発明によれば、連続的に変調された送信信号でも可能である。
【００３６】
図２の概略図に示すように、距離は光パルス４’を放射する開始点Ｓと後方散乱光パルス４’’の受信時間との時間差としての経過時間Ｔから求められる。受信時間は、信号パルスｓ（ｔ）の特徴を評価することで、即ち、信号閾値を超えたことによって、又は集積されたパルス曲線の重心を求めることによって、求められる。先に述べたように、閾値法の場合に、他の方法、例えば受信信号のバイポーラ信号への変換とそれに続くゼロ遷移の決定なども、経過時間Ｔを求めるために利用することができる。
【００３７】
図３に従来技術に係る後方散乱光信号のサンプリング法の原理を示す。受信信号６ａ又はその信号曲線が、異なる回数７で、又は関連した時間間隔でサンプリングされて、信号形状が導出可能となる。信号パルスｓ（ｔ）の大きな変動を検出可能とするためにも、大きなダイナミックレンジが受信機側に要求され、このダイナミックレンジは信号６ａの完全な検出又はサンプリングを可能にする。さもなければ、もし信号６ｂの一部がダイナミックレンジの外側となり、サンプリング法の飽和問題が発生た場合、図４に示す状況が生じる。飽和限界の上側には受信機の飽和範囲８があり、この範囲では意味のある利用可能なサンプリング値は存在しない。従って、信号６ｂのサンプリングは、飽和限界以下に制限される。特に急峻なフランク傾斜の場合、信号形状と位置の測定は困難となる。
【００３８】
図５に従来技術に係る後方散乱光信号６ｃに対する閾値法を示す。ノイズやバックグラウンド成分やシステム的な干渉信号、例えば、送信機信号経路と受信機経路信号間の光学的及び電気的クロストークなどを抑圧し、検出の外に排除するために、検出閾値９が用いられる。この検出閾値以下の信号強度ｓ（ｔ）は、停止信号を生成して検出する弁別器としての受信機ユニットの反応を起こさせない。もし信号６ｃの強度が検出閾値９を超えた場合、検出が行われ、そして停止信号が生成され、受信時間が登録される。しかしもし図６に示す例のように、信号強度ｓ（ｔ）が常に検出閾値９’以下であった場合、弁別器の反応は生じず、信号６ｄは検出されない。例えば大きな測定距離又は対応するバックグラウンドの影響が大きい場合に、必要とする閾値レベルと閾値信号が高く設定されるためにこの閾値法の閾値問題が生じる。
【００３９】
図７に本発明に係る距離測定法の概略図を示す。本発明によれば、閾値法ＳＷＭとサンプリング法ＡＴＭの各原理が組み合わされて、後方散乱信号６が拡張されたダイナミックレンジＥＤＢと共に得られ、検出される。閾値法ＳＷＭに従って対象物で後方散乱された光信号６の検出と平行して、後方散乱光信号６を識別するためと、時間の関数としてのその位置を検出するために、信号サンプリングが行われる。閾値法ＳＷＭとサンプリング法ＡＴＭの各ダイナミックレンジは重なり合って、拡張したダイナミックレンジＥＤＢを与えるが、しかし、この各レンジは単に隣接していても拡張は実現できる。結果的に、同一の光信号を検出する間に、下部と上部ダイナミックレンジで異なる検出法が平行して用いられ、特に同時に用いられ、上部ダイナミックレンジは閾値法ＳＷＭによってカバーされ、下部ダイナミックレンジは信号サンプリング法ＡＴＭによってカバーされて、後方散乱光信号を識別し、時間の関数としてのその位置を決定する。
【００４０】
信号強度が非常に強いという極端な例の場合、閾値法ＳＷＭを利用することができ、一方で、信号強度が非常に弱い場合、サンプリング法ＡＴＭで検出が実行可能であって、情報を抽出することができる。特に、信号／ノイズ比が１０未満の弱い信号の場合に、１００パルス以上の検出信号を蓄積することによって、サンプリング法で信号／ノイズ比を増加させることができて、距離測定が可能となる。信号強度の重なり合った領域において、両方の原理が検出に貢献し、より進んだ信号評価を可能にする。
【００４１】
図８に、本発明に係る距離測定装置の受信機の実施例のブロック図を示す。対象物によって反射された光学信号は、光ダイオードＡＰＤによって受信され、低ノイズ広帯域増幅器ＡＭＰ１によって増幅される。結果として生じる信号は、二つのチャネルに分割されて、複合検出回路（下側）と時間測定回路（上側）に供給される。第一に、信号は増幅段ＡＭＰ２によって、なるべく線形に増幅されて、適合した時間と振幅の分解能を有する高速信号分解アナログ／デジタル変換回路ＡＤＣに供給される。サンプリングデータは適切に設計された電子回路ハードウエアＦＰＧＡにおいて実時間処理され、又はパイプライン処理されて、メモリＥＰＲＯＭに保存されるか、又は出力される。弱い信号の場合、受信信号は信号放射した時間に関して正確に蓄積されるので、複数の光信号に対して蓄積するやり方で信号サンプリングが実行される。直接の距離測定又は十分に大きく適切にプログラムされたＦＰＧＡも実現可能である。
【００４２】
第二に、増幅器ＡＭＰ１からの出力信号が分別器と平行して供給される。もし受信信号が閾値より大きい場合、加工した特徴に基づいて受信信号から開始信号と停止信号とを生成するトリガーユニットが活性化する。ダウンサーキット時間測定回路ＴＤＣがこれらトリガー信号を数ピコ秒の精度でデジタル化する。
【００４３】
これらの信号の時間差ｔが、測定すべき距離Ｄに比例している。測定される信号の十分によく知られた伝播速度ｃと、例えば図９に示す参照距離によるシステマテックエラーを考慮した場合に、測定される対象までの距離Ｄは、以下の基本的な関係によって求めることができる。
【数１】
0005590884.tif 000002
【００４４】
時間デジタル変換器ＴＤＣとアナログ／デジタル変換回路ＡＤＣのサンプリング値は、データラインＤＡＴTDCとＤＡＴADCを経由して次の処理のために送られる。
【００４５】
図９に、本発明に係る距離測定装置の実施例のブロック図を示す。本発明に係る回路は、主に図９で説明するＡＭＰとＷＦＤモジュールにおいて実現されている。すべてのモジュールを備えた距離測定装置の機能的なシーケンスは、電源ＰＳＰを備えた制御ユニットＩＣＴＲＬによって制御され、時間の関数としてのより高分解能のシーケンスはｐｐｍの精度を有する中央水晶発信器によって定められる。周波数発生器ＧＥＮは、第一に電気光学的送信機ＬＡＳと、第二にＡＭＰとＷＦＤモジュールと同期をとった対応する信号を生成する。放射されたレーザー信号は、連続的に又は同時に内部光路（ｅ’）と外部光路（ｅ）＋（ｒ）を通る。外部光路は、測量すべき対象物に向かっている。内部光路は、絶対距離を較正する既知の方法のために用いられる。二つの光路（ｅ’）と（ｅ）を同時に測定する場合に、受信信号（ｅ’＋ｅ）が受信機ＡＭＰに入射する。電気光学的受信ユニットＡＭＰは、例えば図８のモジュールＡＭＰ１，ＡＭＰ２と分別器を備え、処理ユニットＷＦＤは、閾値法とサンプリング法又はスキャニング法に従う時間測定回路の二つのモジュールを有する。このように、受信機は下部と上部のダイナミックレンジを有し、上部ダイナミックレンジは、検出ユニットとしての閾値依存モジュールに設けられ、下部ダイナミックレンジはサンプリングユニットとしてのサンプリング法のモジュールに設けられる。もし両方の時間測定チャネルが同時に活性化している場合、最適な距離評価方法が選択可能であって、例えば信号強度の測定が完了した後で選択することができる。中間の信号強度を増幅する場合、上部と下部のダイナミックレンジが重なり合う。この場合、検出と評価方法の両方が平行してアクティブとなるので、二つの方法を完全に同時に活用することができ、信号情報は組み合わせにおいて有利に処理することができる。
【００４６】
受信ユニットＡＭＰの二つの出力信号ＣＨ１とＣＨ２が、本発明に係る距離測定装置の二つの信号に対応している。信号ＣＨ１は閾値法に係る距離測定ユニットに供給され、信号ＣＨ２は協調するサンプリングユニットの高速アナログ／デジタル変換器によって得られる。拡張したダイナミックレンジを備えた本発明に係る距離測定ユニットの各モジュールは、上記方法において、少なくとも一つの対象物に対する時間間隔と信号データを得る。結果と追加のデータが、制御ユニットＩＣＴＲＬのインターフェースを経由して出力される。この制御ユニットＩＣＴＲＬは、最終距離を算出し、及び／又は例えばレンジウォークや温度、大気圧の影響といったあらゆる補正を考慮する。データは、ＥＸＴ／ＣＴＲＬ接続を経由して外部に出力することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１     距離測定装置
２     送信機
３     受信機
４ａ   光パルス
４ｂ   後方散乱光パルス
４’   光パルス
４’’ 後方散乱光パルス
５     再帰反射器
６ａ   受信信号
６ｂ   信号
６ｃ   後方散乱光信号
６ｄ   信号
７     回数
８     飽和範囲
９     検出閾値
９’   検出閾値
【図１】
0005590884.tif 000003
【図２】
0005590884.tif 000004
【図３】
0005590884.tif 000005
【図４】
0005590884.tif 000006
【図５】
0005590884.tif 000007
【図６】
0005590884.tif 000008
【図７】
0005590884.tif 000009
【図８】
0005590884.tif 000010
【図９】
0005590884.tif 000011