(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測距光を出射する発光部と、前記測距光を変調する変調器と、該変調器に基準信号を送る基準信号発生器と、受光した測距光を測距信号に変換する受光部と、前記測距信号を用いて測点までの距離を算出する距離算出部とを備える光波距離計において、
前記変調器は、前記発光部に接続されたスイッチ素子と、該スイッチ素子と前記基準信号発生器の間に介在させた２段の位相反転器からなり、各段の位相反転器それぞれに前記距離算出部からの位相反転信号が入力され、
前記位相反転器は、前記スイッチ素子を制御する信号を出力する２段目回路と、該２段目回路に入力する信号を出力するとともに前記基準信号が入力される初段回路を備え、
初段回路と２段目回路がともに正転、初段回路が反転で２段目回路が正転又は初段回路が正転で２段目回路が反転、初段回路と２段目回路がともに反転の３回の測定を行い、
１回目と２回目の測定の平均と、２回目と３回目の測定の平均と、さらに両平均の平均を採ることにより測距値を得ることを特徴とする光波距離計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲットに向けて測距光を送光し、ターゲットで反射してきた測距光を受光し、送光した測距光と受光した測距光との位相差からターゲットまでの距離を測定する光波距離計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光波距離計として、下記特許文献１に記載されたものを図７に示す。この光波距離計は、測距光Ｌを発する発光部ｄと、周波数の異なる複数の基準信号を発生する発振部ａと、複数の基準信号から１つの基準信号を選択する周波数選択部ｂと、選択された基準信号Ｋにより発光部ｄから発する測距光Ｌを変調する変調部ｃと、発光部ｄから発した測距光Ｌが測点に設置された図示しないターゲットで反射して戻って来たときに測距光Ｌを受光して測距信号Ｍに変換する受光部ｅと、基準信号Ｋと測距信号Ｍとの位相差を測定してターゲットまでの距離を算出する計数器ｆとを備える。この際、周波数の異なる基準信号Ｋから得た各測定値を総合してターゲットまでの距離が算出される。
【０００３】
また、発光部ｄからの測距光Ｌは、光路切換器ｇにより、ターゲットへ向かう測距光Ｌと、光波距離計内部のミラーｉ1、ｉ2で反射して受光部ｅに至る参照光路ｈを進む参照光Ｒとに切換えられる。参照光路ｈを経て受光部ｅに入射した参照光Ｒから変換された参照信号Ｓも計数器ｆで基準信号Ｋとの位相差を測定し、この位相差からも距離を算出して、この距離によって測距信号Ｍから算出された距離の補正が行われる。
【０００４】
通常、測定値の安定性を上げるために、光路切換器ｇにより、参照光Ｒ、測距光Ｌ、参照光Ｒ、測距光Ｌと順番に出射して、多数回の距離測定を行い、平均値を得ていた。
【０００５】
従来の光波距離計においては、基準信号Ｋとしては、数十ＭＨｚ以下の周波数が使用されていたが、近年の光波距離計においては、測定精度を上げるため、基準信号Ｋとして、従来より高い周波数まで使用するようになってきた。周波数選択部ｂから出力される基準信号Ｋの周波数を高くすると、基準信号Ｋは、静電結合や電磁結合や電磁波放射等によって、受光部ｅから計数器ｆまでの間の回路へノイズとして入り込み、ターゲットまでの距離を往復することなく計数器ｆに入力されてしまい、これによってサイクリックエラーと呼ぶ誤差を生じるという問題が起き易くなってきた。
【０００６】
下記特許文献１では、このようなサイクリックエラーを防止した光波距離計についても開示している。以下に、この光波距離計について説明する。
【０００７】
図８は、この光波距離計のブロック図である。この光波距離計１０は、ターゲット８に向けて測距光Ｌを出射する発光部（発光ダイオード）ｄと、基準信号Ｋを発生する基準信号発生器１２と、基準信号Ｋにより発光部ｄから出射する測距光Ｌを変調する変調器１４と、測距光Ｌがターゲット（プリズム）８で反射して戻って来たときに測距光Ｌを受光して測距信号Ｐ、Ｐｒを発生させる受光部（ホトダイオード）ｅと、測距信号Ｐ、Ｐｒを増幅する増幅器１６と、測距信号Ｐ、Ｐｒを用いて距離を算出する距離算出部１８を備えている。ただし、Ｐは基準信号Ｋ正転時、Ｐｒは基準信号Ｋ反転時の各測距信号である。
【０００８】
基準信号発生器１２は、安定した周波数の基本信号を発生する水晶発振器２０と、基本信号を逓倍又は分周して得られる複数の周波数から適切な周波数の基準信号Ｋを選択する周波数選択器２２からなる。
【０００９】
変調器１４は、ＣＰＵ２６から位相反転信号Ｔが送られてこないときには（Ｔ＝０）、基準信号Ｋによって測距光Ｌを変調し、ＣＰＵ２６から位相反転信号Ｔ（Ｔ＝１）が送られてきたときには、位相反転させた基準信号−Ｋによって測距光Ｌを変調するようになっている。このため、この変調器１４は、変調トランジスタ（スイッチ素子）２８と、この変調トランジスタ２８の通電を制御するＸＯＲ回路（排他的論理和回路）３０からなり、具体的には、変調トランジスタ２８のベースがＸＯＲ回路３０の出力端に接続されている。そして、変調トランジスタ２８のコレクタに発光部ｄが接続され、ＸＯＲ回路３０には、周波数選択器２２からの基準信号Ｋと、ＣＰＵ２６からの位相反転信号Ｔが入力されるようになっている。
【００１０】
ＣＰＵ２６から位相反転信号Ｔ（Ｔ＝１）をＸＯＲ回路３０に送ると、周波数選択器２２からの高レベル信号（１）は、低レベル（０）に位相反転されてＸＯＲ回路３０から出力され、周波数選択２２からの低レベル信号（０）は、高レベル（１）に位相反転されてＸＯＲ回路３０から出力される。
【００１１】
ＣＰＵ２６から位相反転信号ＴをＸＯＲ回路３０に送らないと（Ｔ＝０）、周波数選択器２２からの高レベル信号（１）は、高レベル（１）のままＸＯＲ回路３０から出力され、周波数選択器２２からの低レベル信号（０）は、低レベル（０）のままＸＯＲ回路３０から出力される。こうして、位相反転信号Ｔの有無により、位相反転しない基準信号Ｋ又は位相反転された基準信号−Ｋのいずれかによって、発光部ｄから発する光は変調される。
【００１２】
発光部ｄから出射された測距光Ｌは、光路切換器ｇによって、ターゲット８へ向かう測距光路ｊを進む測距光Ｌと、光波距離計１０内部の参照光路ｈを経て受光部ｅへ導かれる参照光Ｒに切換えられる。参照光路ｈは、発光部ｄから受光部ｅへ導くミラーｉ１、ｉ２から構成される。受光部ｅで参照光Ｒから変換された参照信号Ｓは、基準信号Ｋと測距信号Ｐ、Ｐｒとの位相差の補正のために用いられる。
【００１３】
距離算出部１８は、変調器１４から送られて来る基準信号Ｋ、−Ｋと、増幅器１６から送られて来る測距信号Ｐ、Ｐｒとの位相差を測定する位相比較器２４と、この位相差からターゲット８までの距離を算出するＣＰＵ２６を備えている。
【００１４】
この光波距離計１０では、光路切換器ｇによる切換と、ＣＰＵ２６からの位相反転信号Ｔにより、基準信号Ｋで変調した参照光Ｒ、基準信号Ｋで変調した測距光Ｌ、位相反転した基準信号−Ｋで変調した測距光Ｒ、位相反転した基準信号−Ｋで変調した参照光Ｌを、この順番で繰り返して発光部ｄから出射し、多数回の距離測定を行い、多数の測定値を平均して距離を算出する。
【００１５】
それでは、この光波距離計１０でノイズを除去して距離測定ができる原理を図９に基づいて説明する。まず、最初に、基準信号Ｋによって変調した参照光Ｒを出射し、続いて基準信号Ｋによって変調した測距光Ｌを出射する。このとき、受光部ｅで得られる測距信号Ｐは、真の測距信号ＭにノイズＮが加わったものとなる。この測距信号Ｐと基準信号Ｋとの位相差θｐを位相比較器２４で測定し、ＣＰＵ２６に記憶する。この位相差θｐは、ＣＰＵ２６によって、参照光Ｒから得られる参照信号Ｓと基準信号Ｋとの位相差を用いて補正される。
【００１６】
次に、位相反転した基準信号−Ｋによって変調した測距光Ｌを出射し、続いて位相反転した基準信号−Ｋによって変調した参照光Ｒを出射する。
【００１７】
このとき、受光部ｅで得られる測距信号Ｐｒは、真の測距信号Ｍを位相反転した反転測距信号ＭｒにノイズＮが加わったものである。この測距信号Ｐｒと位相反転した基準信号−Ｋとの位相差θｒを位相比較器２４で求め、ＣＰＵ２６に記憶する。この位相差θｒも、参照光Ｒから得られる参照信号Ｓと位相反転された基準信号−Ｋとの位相差によって補正される。
【００１８】
そして、ＣＰＵ２６は、前記２つの位相差θｐとθｒとの平均値θｔを求め、この平均値θｔから、ターゲット８までの距離を算出する。
【００１９】
図９から解るように、測距信号Ｐｒと位相反転した基準信号−Ｋとの位相差θｒは、測距信号Ｐｒを位相反転させた信号−Ｐｒと基準信号との位相差に等しくなる。そして、測距信号Ｐと測距信号Ｐｒを位相反転した信号−Ｐｒとを平均すると、ノイズＮ成分がうち消し合って、両者の平均測距信号Ｐｔは、真の測距信号Ｍにほとんど一致する。したがって、前記２つの位相差θｐとθｒの平均値θｔの位相誤差が極めて小さくなるので、サイクリックエラーを大幅に減少させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００４−２６４１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
ところで、前記特許文献１に開示された光波距離計においては、近年では基準信号Ｋが高周波化されており、ＸＯＲ回路３０の位相遅れにより、基準信号Ｋを位相反転させても完全に１８０°位相が反転するのではなく、実際には１８０°より小さな位相角、普通は１７０°程度しか位相変化しないため、サイクリックエラーを完全に除去しきれないという問題があった。
【００２２】
この問題について、さらに詳細に説明する。図１０に、基準信号Ｋ正転時の真の参照信号Ｓ、ノイズＮが加わった実際の参照信号Ｕ、真の測距信号Ｍ、ノイズＮが加わった実際の測距信号Ｐの各ベクトルを示す。図１１に、基準信号Ｋ反転時の真の参照信号Ｓｒ、実際の参照信号Ｕｒ、真の測距信号Ｍｒ、実際の測距信号Ｐｒの各ベクトルを示す。図１２に、基準信号Ｋ正転時の各ベクトルＵ、Ｐ、Ｓ、Ｍ、Ｎと、基準信号Ｋ反転時の各ベクトルＵｒ、Ｐｒ、Ｓｒ、Ｍｒ、Ｎを、ＳｒとＳ、ＭｒとＭが一致するように回転させたベクトルＵｒ’、Ｐｒ’、Ｎ’を重ねた図を示す。
【００２３】
ただし、参照信号Ｕ、Ｕｒと測距信号Ｐ、Ｐｒは、それぞれ、参照光Ｒによる測距値Ｄｒ、測距光Ｌによる測距値Ｄｌに対応する。そして、参照信号Ｕ、Ｕｒ’の平均と測距信号Ｐ、Ｐｒ’の平均の間の位相差は、表示する測距値に対応する。この表示する測距値は、
｛（Ｐ＋Ｐｒ’）／２｝−｛（Ｕ＋Ｕｒ’）／２｝
＝｛（Ｐ-Ｕ）＋（Ｐｒ’−Ｕｒ’）｝／２
と変形できるから、基準信号Ｋ正転時の測距値と反転時の測距値を平均しても、同じ結果が得られる。後述する本発明では、この方法を用いている。
【００２４】
さて、参照光Ｒによる測距値Ｄｒ、測距光Ｌによる測距値Ｄｌは、それぞれ次式から求まる。ただし、λは測距波長、Ａｓは参照信号Ｓの振幅、ψｓは参照信号Ｓの位相、ＡｎはノイズＮの振幅、ψｎはノイズＮの位相、Ａｐは測距信号Ｐの振幅、ψｐは測距信号Ｐの位相である。
Ｄｒ＝｛λ／（２π）｝ｔａｎ−１｛（Ａｓ・ｓｉｎψｓ＋Ａｎ・ｓｉｎψｎ）／（Ａｓ・ｃｏｓψｓ＋Ａｎ・ｃｏｓψｎ）｝      （１）
Ｄｌ＝｛λ／（２π）｝ｔａｎ−１｛（Ａｐ・ｓｉｎψｓ＋Ａｎ・ｓｉｎψｎ）／（Ａｐ・ｃｏｓψｓ＋Ａｎ・ｃｏｓψｎ）｝      （２）
【００２５】
ここで、Ｄｌ−Ｄｒから測距値が得られる。そこで、波長λを２ｍ、参照信号Ｓの振幅を１、測距信号Ｐの振幅を０．０１、ノイズの振幅を０．００１、参照信号Ｓの位相を０°、測距信号Ｐの位相を１８０°として、基準信号Ｋ正転時及び基準信号Ｋ反転時の各測距値を計算し、それぞれノイズＮが無いときの測距値と比較した測距誤差を計算し、その結果を図１３に示す。参照信号Ｓと測距信号Ｐの位相差を１８０°にしているのは、測距誤差を最大にできるからである。これから、基準信号Ｋ正転時及び基準信号Ｋ反転時の各測距値を平均すると、基準信号Ｋ正転時及び基準信号Ｋ反転時の測距誤差が打ち消しあって、測距誤差が大幅に減ることが分かる。
【００２６】
しかし、実際には、ＸＯＲ回路３０では基準信号Ｋを完全に１８０°位相反転させることはできず、１８０°よりいくらか小さい位相角だけ変化させていた。以下、このような場合も位相反転と称する。そこで、基準信号Ｋが位相角（１８０−φ）°（ただし、０°＜φ＜１８０°、実際のφは１０°程度であるが、今後、基準信号Ｋがさらに高周波化されると、φは増加する。）で反転した時、それぞれの参照信号Ｓｒ、測距信号Ｐｒ、ノイズＮ、反転後の基準信号Ｋ’の各ベクトルを図１４に示す。そして、前記図１２と同様に、基準信号Ｋ正転時の各ベクトルＵ、Ｐ、Ｓ、Ｍ、Ｎと、基準信号Ｋ反転時の各ベクトルを、ＳとＳｒ、ＭとＭｒとは一致するように回転させたベクトルＵｒ’、Ｐｒ’、Ｎ’を重ねた図を図１５に示す。さらに、図１３に示した測距誤差を求めたときと同じ条件で測距値を計算して、測距誤差を求め、その結果を図１６に示す。図１６からは、φ＝０°のときは測距誤差が極めて小さいが、φが大きくなるほど測距誤差が大きくなることが分かる。すなわち、従来の光波距離計ではサイクリックエラーを完全に除去することができないという問題があった。
【００２７】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、光波距離計においてサイクリックエラーをさらに小さくすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記の課題を解決するため請求項１に係る発明は、測距光を出射する発光部と、前記測距光を変調する変調器と、該変調器に基準信号を送る基準信号発生器と、受光した測距光を測距信号に変換する受光部と、前記測距信号を用いて測点までの距離を算出する距離算出部とを備える光波距離計において、前記変調器は、前記発光部に接続されたスイッチ素子と、該スイッチ素子と前記基準信号発生器の間に介在させた２段の位相反転器からなり、各段の位相反転器それぞれに前記距離算出部からの位相反転信号が入力され、前記位相反転器は、前記スイッチ素子を制御する信号を出力する２段目回路と、該２段目回路に入力する信号を出力するとともに前記基準信号が入力される初段回路を備え、初段回路と２段目回路がともに正転、初段回路が反転で２段目回路が正転又は初段回路が正転で２段目回路が反転、初段回路と２段目回路がともに反転の３回の測定を行い、１回目と２回目の測定の平均と、２回目と３回目の測定の平均と、さらに両平均の平均を採ることにより測距値を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
請求項１に係る発明では、変調器は、発光部に接続されたスイッチ素子と、該スイッチ素子と基準信号発生器の間に介在させた２段の位相反転器からなり、各段の位相反転器それぞれに距離算出部からの位相反転信号が入力されるようになっている。これにより、初段位相反転器と２段目位相反転器をともに正転、初段位相反転器又は２段目位相反転器の一方を正転で他方を反転、初段位相反転器と２段目位相反転器をともに反転させて、３回の測定を行うことができる。すると、２回目の測定では、１回目の測定に対して、基準信号が９０°〜１８０°の間の所定角位相変化し、３回目の測定では、１回目の測定に対して、前記所定角の２倍位相が変化する。１回目と２回目の測定の平均と、２回目と３回目の測定の平均と、さらに両平均の平均を採ることにより、ノイズ成分が打ち消し合って、サイクリックエラーを小さくできる。また、略完全に位相反転させた基準信号で変調できるようにした変調器よりも変調器を簡単に製造できて、本発明の光波距離計を安価に製造できる。
【００３１】
さらに、前記位相反転器がＸＯＲ回路であり、前記スイッチ素子を制御する信号を出力する２段目ＸＯＲ回路と、該２段目ＸＯＲ回路に入力する信号を出力するとともに前記基準信号が入力される初段ＸＯＲ回路を備えたから、変調器が特に簡単な構成となって、本発明の光波距離計をいっそう安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の光波距離計の第１実施例を説明するブロック図である。
【図２】前記光波距離計での距離測定方法を説明する図である。
【図３】前記光波距離計の測距誤差を示す図である。
【図４】前記光波距離計の測距誤差を示す図である。
【図５】本発明の光波距離計の第２実施例を説明するブロック図である。
【図６】本発明の光波距離計の別の実施例を説明するブロック図である。
【図７】一般的な従来の光波距離計のブロック図である。
【図８】サイクリックエラーを低減させた従来の光波距離計のブロック図である。
【図９】前記サイクリックエラーを低減させた従来の光波距離計で、サイクリックエラーを低減させる原理を説明する図である。
【図１０】前記サイクリックエラーを低減させた従来の光波距離計で基準信号正転時の参照信号、測距信号、ノイズの関係を示す図である。
【図１１】前記サイクリックエラーを低減させた従来の光波距離計で基準信号反転時の参照信号、測距信号、ノイズの関係を示す図である。
【図１２】図１１を反転させて図１０に重ねた図である。
【図１３】前記サイクリックエラーを低減させた従来の光波距離計の理論的な測距誤差を示す図である。
【図１４】前記サイクリックエラーを低減させた従来の光波距離計で、基準信号が（１８０−φ）°位相変化したときの参照信号、測距信号、ノイズの関係を示す図である。
【図１５】図１４を（１８０−φ）°右回転させて図１０に重ねた図である。
【図１６】前記サイクリックエラーを低減させた従来の光波距離計の現実的な測距誤差を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面に基づいて、本発明の光波距離計の好ましい実施例について詳細に説明する。
【００３４】
まず、図１〜図４に基づいて、本発明の光波距離計の第１の実施例について説明する。図１のブロック図に示したように、この光波距離計では、基準信号発生器１２と変調トランジスタ２８との間に、位相反転器であるＸＯＲ回路３０Ａ、３０Ｂが２段設けられており、これ以外は、図８に示した従来のものと同じである。そこで、従来と同じ部分には、図面で同じ符号を付すに止めて説明を省略する。もちろん、ＸＯＲ回路３０Ａ、３０Ｂは、１段では、完全に１８０°の位相反転はできず、１８０°よりいくらか小さい（１８０−φ）°の位相変化をさせるものである。ただし、０°＜φ＜９０°とする。
【００３５】
初段のＸＯＲ回路３０Ａは、ＣＰＵ２６からの位相反転信号ＴＡにより、正転と反転とに切換えできる。同じく、２段目のＸＯＲ回路３０Ｂも、位相反転信号ＴＢにより、正転と反転とに切換えられできる。
【００３６】
前記特許文献１に開示されたものでは、ＸＯＲ回路３０の正転と反転での２回測定を行い、その平均を測距値としたが、本実施例の場合、初段ＸＯＲ回路３０Ａと２段目ＸＯＲ回路３０Ｂがともに正転、初段ＸＯＲ回路３０Ａが反転（又は正転）で２段目ＸＯＲ回路３０Ｂが正転（又は反転）、初段ＸＯＲ回路３０Ａと２段目ＸＯＲ回路３０Ｂがともに反転の３回の測定を行い、１回目と２回目の測定の平均と、２回目と３回目の測定の平均と、さらに両平均の平均を採ることにより測距値を得る。
【００３７】
本実施例では、２回目の測定では、基準信号Ｋが１回目の測定に対して（１８０−φ）°位相が変化し（図１４のＫ’参照）、３回目の測定では、基準信号Ｋが１回目の測定に対して２＊（１８０-φ）°位相が変化する。３回目の測定について、図１５と同様なベクトル図を描くと、図２のようになる。ただし、図２では、図面が煩雑になるのを防ぐため、ノイズＮ、反転させたノイズＮ’、再度反転させたノイズＮ”のみを表示している。３回目の測定では、ノイズＮ”が元のノイズＮから２φ回転した位置になる。
【００３８】
そこで、２回目の測定と３回目の測定について、図１３に示した測距誤差を求めたときと同じ条件で測距値を計算する。そして２つの測距値の平均を取り、該平均のノイズが全く無いときに対する測距誤差を図３に示す。１回目の測定と２回目の測定について、測距値の平均のノイズが全く無いときに対する測距誤差は、図１６に示したとおりである。そこで、１回目と２回目の測定の平均と、２回目と３回目の測定の平均と、さらに両平均の平均値を計算し、該平均値のノイズが全く無いときに対する測距誤差を図４に示す。図４から、φ＝０°のときの測距誤差は極めて小さく、φ＝４５°でも測距誤差はまだ小さく、φが大きくなるとともに測距誤差が大きくなるが、φ＜９０°でも、従来のものより測距誤差を小さくできることが分かる。
【００３９】
このように、本実施例によれば、今後、基準信号Ｋが高周波化され、φが増加しても、１回目と２回目の測定の平均と、２回目と３回目の測定の平均と、さらに両平均の平均を採ることにより、ノイズＮが互いに打ち消し合って、サイクリックエラーを小さくできる。また、略完全に位相反転させた基準信号Ｋで変調できるようにした変調器よりも、変調器１４を簡単に製造できて、本発明の光波距離計を安価に製造できる。
【００４０】
次に、本実施例の光波距離計の第２の実施例について詳細に説明する。図５は、この光波距離計のブロック図を示す。
【００４１】
まず、発振器５１で周波数Ｆ１の基準信号を発生させる。この周波数Ｆ１の基準信号は、分周部５２に入力されるとともに、ＰＬＬ５５を介して、発振器５６に入力される。分周部５２は、周波数Ｆ１の基準信号を分周して、周波数Ｆ2及びＦ３の基準信号を発生する。この周波数Ｆ2及びＦ３の基準信号と周波数Ｆ１の基準信号とは、周波数重畳回路５３を経て、初段ＸＯＲ回路（位相反転器）３０Ａ及び２段目ＸＯＲ回路（位相反転器）３０Ｂを経て駆動回路（変調トランジスタ等のスイッチ素子）５４へ入力される。駆動回路５４の出力は負荷抵抗５８を経て発光素子（発光部）６１に供給される。発光素子６１は、周波数Ｆ１、Ｆ２及びＦ３で変調された光を出射する。初段ＸＯＲ回路３０Ａと２段目ＸＯＲ回路３０Ｂは、図示しないＣＰＵ（距離算出部）からの位相反転信号ＴＡ、ＴＢによって位相反転する。
【００４２】
発振器５６は、周波数Ｆ１といくらか異なる周波数Ｆ１＋Δｆ１の局部発振信号を発生する。この周波数Ｆ１＋Δｆ１の局部発振信号からは、周波数生成回路５７で分周されて、周波数Ｆ２及びＦ３とそれぞれいくらか異なる周波数Ｆ２＋Δｆ２及びＦ３＋Δｆ３の局部発振信号も生成される。これらの周波数Ｆ１＋Δｆ１、Ｆ２＋Δｆ２及びＦ３＋Δｆ３の局部発振信号は、後述するように、それぞれ周波数変換器８２、８５、８８へ入力される。
【００４３】
発光素子６１から出射された光は、ビームスプリッタ７０で２つに分けられ、シャッター７８を切換えることにより、一方が図示しない送光光学系から測距光として出射され、測点に設置された目標反射物（ターゲット）７２までを往復する測距光路７３を経て受光素子（受光部）８０に入射し、他方が参照光として、光波距離計内部の参照光路７６を経て受光素子８０に入射する。測距光路７３には、受光素子８０の前に、受光光学系７４と光量調整用の可変濃度フィルタ７５が配置されている。参照光路７６にも、受光素子８０の前に光量減衰用の濃度フィルタ７７が配置されている。
【００４４】
受光素子８０から出力される測距信号は、増幅器８１を経て３つに分けられ、一つ目は第１の周波数変換器８２に入力され、２つ目は第２の周波数変換器８５に入力され、３つ目は第３の周波数変換器８８に入力される。
【００４５】
第１の周波数変換器８２は、測距光路７３を経た測距光又は参照光路７６を経た参照光から得られた測距信号の周波数Ｆ１成分に、前述した周波数Ｆ１といくらか異なる周波数Ｆ１＋Δｆ１の局部発振信号を乗算して、周波数Δｆ１の中間周波信号を発生させる。第２の周波数変換器８５は、測距光路７３を経た測距光又は参照光路７６を経た参照光から得られた測距信号の周波数Ｆ２成分に、前述した周波数Ｆ２といくらか異なる周波数Ｆ２＋Δｆ２の局部発振信号を乗算して、周波数Δｆ２の中間周波信号を発生させる。第３の周波数変換器８８、測距光路７３を経た測距光又は参照光路７６を経た参照光から得られた測距信号の周波数Ｆ３成分に、前述した周波数Ｆ３といくらか異なる周波数Ｆ３＋Δｆ３の局部発振信号を乗算して、周波数Δｆ３の中間周波信号を発生させる。
【００４６】
各周波数変換器８２、８５、８８から出力された中間周波信号は、それぞれ、低域フィルタ８３、８６、８９によって高周波成分が除去される。
各低域フィルタ８３、８６、８９を経た中間周波信号は、それぞれＡ/Ｄ変換器８４、８７、９０に入力される。そして、これらの中間周波信号は、図示しないＣＰＵ（距離算出部）に送られ、そこで初期位相及び振幅が求められる。各中間周波信号の初期位相が求まると、目標反射物７２までの測距値が、参照光路７６を経た参照光から得られた測距値で補正される。また、各中間周波信号の振幅も求まると、これらの振幅は可変濃度フィルタ７５による光量調節に利用される。
【００４７】
本実施例でも、変調器１４を前記第１の実施例の変調器１４と同様に構成しているため、前記第１の実施例と同じ効果を奏する。また、本実施例では、測距光Ｌを３つの周波数Ｆ１、Ｆ２及びＦ３で同時に変調するから、３つの周波数を切換えて変調する場合に比べて測定時間を短縮できる。
【００４８】
ところで、本発明は、前記実施例に限るものではなく、種々の変形が可能である。たとえば、本発明は、光波距離計以外にも、光波距離計を内蔵したトータルステーション等、光波距離計を内蔵する測量機の全てに適用可能である。また、更にＸＯＲ回路数を増やして測定値を平均することにより、測距誤差を低減できる場合は、ＸＯＲ回路を増やしてもよい。さらに、位相反転器は、前記実施例のようにＸＯＲ回路３０Ａ、３０Ｂを用いる必要はなく、基準信号に対して９０°以上で１８０°以下の位相変化させることができる適宜位相反転器を使用することができ、例えば、図６に示したように、否定回路（ＮＯＴ回路）３１Ｂ、３２Ｂとスイッチ３１Ａ、３２Ａから構成することもできる。
【符号の説明】
【００４９】
８    ターゲット
１０  光波距離計
１２  基準信号発生器
１４  変調器
２６  ＣＰＵ（距離算出部）
２８  変調トランジスタ（スイッチ素子）
３０Ａ、３０Ｂ    ＸＯＲ回路（位相反転器）
ｄ  発光部
ｅ  受光部
Ｋ  基準信号
Ｔ、ＴＡ、ＴＢ  位相反転信号
【図１】
0005535599.tif 000002
【図２】
0005535599.tif 000003
【図３】
0005535599.tif 000004
【図４】
0005535599.tif 000005
【図５】
0005535599.tif 000006
【図６】
0005535599.tif 000007
【図７】
0005535599.tif 000008
【図８】
0005535599.tif 000009
【図９】
0005535599.tif 000010
【図１０】
0005535599.tif 000011
【図１１】
0005535599.tif 000012
【図１２】
0005535599.tif 000013
【図１３】
0005535599.tif 000014
【図１４】
0005535599.tif 000015
【図１５】
0005535599.tif 000016
【図１６】
0005535599.tif 000017