(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の変調周波数で変調された光を送出する光送出手段と、
前記光送出手段の光を、測定地点に配置した目標反射物までを往復する測距光路または参照光路のうち選択された一方に送出する光分出手段と、
前記測距光路を通過した測距光または前記参照光路を通過した参照光を受光し、それぞれの受光信号を出力する受光手段と、
前記受光信号を測定し、アナログ信号からデジタルデータへ変換する信号変換手段と、
前記光送出手段に負荷されて発光量を調節する抵抗器と、
前記抵抗器を前記受光信号の信号振幅に応じて設定し、前記信号変換手段でデジタル化された測距信号と参照信号の位相差によって前記目標反射物までの直線距離である測距値を算出する演算処理部と、
を備えた光波距離計であって、
前記抵抗器は複数であって、抵抗値大から小にかけてそれぞれが所定の固定抵抗値を持ち、そのうちの一が該抵抗器と一対一対応の選択信号により選択されて、前記光送出手段の発光量が小から大に切り換えられる抵抗器群として設けられ、
前記演算処理部には、
前記信号変換手段に入力された前記受光信号の信号振幅が、該信号変換手段の最大入力値以上か否かを判定する受光レベル判定手段と、
前記受光レベル判定手段により、前記最大入力値以上と判定された場合には、最大入力値未満となるまで前記光送出手段の発光量を小に切り換える前記選択信号を選択し、前記最大入力値未満と判定された場合には、最大入力値を超えない最大の発光量となるまで前記光送出手段の発光量を大に切り換える前記選択信号を選択する光量選択手段と、が設けられ、
前記光量選択手段において、前記光送出手段の発光量を現段階より大に切り換える前記選択信号を選択する際に、
前記選択信号数をｎ、該選択信号に対応する前記光送出手段の発光量を小から大にかけて発光量１、発光量２・・・発光量ｎ、前記現発光量を発光量ｋ（ｋ＜ｎ）としたとき、現発光量ｋの次に選択する発光量を、
発光量ｋの状態での前記受光信号の信号振幅が、
前記最大入力値のｒ＾２倍以上となっていれば発光量ｋ＋１となる選択信号を選択、
前記最大入力値のｒ＾３倍以上ｒ＾２倍未満となっていれば発光量ｋ＋２となる選択信号を選択、・・・・・・・
前記最大入力値のｒ＾（ｎ−ｋ）倍以上ｒ＾（ｎ−(ｋ＋１)）倍未満となっていれば発光量（ｎ−１）となる選択信号を選択、
前記最大入力値のｒ＾（ｎ−ｋ）倍未満となっていれば発光量ｎとなる選択信号を選択する（但しｒは発光量減衰定数（０＜ｒ＜１））、次発光量判定手段が設けられたことを特徴とする光波距離計。
【請求項２】
複数の変調周波数で変調された光を送出する光送出手段と、
前記光送出手段の光を、測定地点に配置した目標反射物までを往復する測距光路または参照光路のうち選択された一方に送出する光分出手段と、
前記測距光路を通過した測距光または前記参照光路を通過した参照光を受光し、それぞれの受光信号を出力する受光手段と、
前記受光信号を測定し、アナログ信号からデジタルデータへ変換する信号変換手段と、
前記光送出手段に負荷されて発光量を調節する抵抗器と、
前記抵抗器を前記受光信号の信号振幅に応じて設定し、前記信号変換手段でデジタル化された測距信号と参照信号の位相差によって前記目標反射物までの直線距離である測距値を算出する演算処理部と、
を備えた光波距離計であって、
前記抵抗器は複数であって、抵抗値大から小にかけてそれぞれが所定の固定抵抗値を持ち、そのうちの一が該抵抗器と一対一対応の選択信号により選択されて、前記光送出手段の発光量が小から大に切り換えられる抵抗器群として設けられ、
前記演算処理部には、
前記信号変換手段に入力された前記受光信号の信号振幅が、該信号変換手段の最大入力値以上か否かを判定する受光レベル判定手段と、
前記受光レベル判定手段により、前記最大入力値以上と判定された場合には、最大入力値未満となるまで前記光送出手段の発光量を小に切り換える前記選択信号を選択し、前記最大入力値未満と判定された場合には、最大入力値を超えない最大の発光量となるまで前記光送出手段の発光量を大に切り換える前記選択信号を選択する光量選択手段と、が設けられ、
前記光量選択手段において、前記選択信号数をｎ、該選択信号に対応する前記光送出手段の発光量を小から大にかけて発光量１、発光量２・・・発光量ｎとしたとき、初回の発光量を、選択信号数ｎを超えない２＾ｍ（但し、ｍは整数かつ２＾（ｍ＋１）＞ｎ≧２＾ｍ）に対応する発光量２＾ｍから始め、前記受光レベル判定手段により、現発光量が前記最大入力値以上と判定された場合には、前記光送出手段の発光量を、現発光量の次数を１減じた発光量分減算し、前記最大入力値未満と判定された場合には、現発光量の次数を１減じた発光量分加算する（但し、加算の結果発光量ｎを超える場合には、加算前の発光量に戻し、さらに次数を１減じた発光量分を加算する）ことを、次数ｍが０となるまで繰り返し、前記次数加減操作で探索した発光量のなかから、最大入力値を超えない最大の発光量となる前記選択信号を選択する最適発光量探索手段が設けられたことを特徴とする光波距離計。
【請求項３】
前記目標反射物が高反射物でないノンプリズム測距の場合には、前記光量選択手段により前記光送出手段の発光量が切り換えられ、
前記目標反射物が高反射物であるプリズム測距の場合には、予め設定された発光量が前記光送出手段から送出され、前記受光信号が前記信号変換手段の前記最大入力値未満の場合にはそのまま測距が行われ、前記受光信号が前記最大入力値以上である場合には、前記測距光路間に濃度フィルタが挿入されて測距が行われるよう、濃度フィルタ挿入出手段が設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の光波距離計。
【請求項４】
前記演算処理部に、前記ノンプリズム測距において、発光量が最小となる前記選択信号を選択しても、前記受光信号の信号振幅が前記信号変換手段の最大入力値以上となる場合には、自動的に前記プリズム測距に移行させる測距手段自動変更手段が設けられたことを特徴とする請求項３に記載の光波距離計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、目標反射物までの直線距離を光電的に測定する位相差方式の光波距離計に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の光波距離計では、強度変調された信号が発光素子から光として送出され、係る光の一方は目標反射物で反射されて得られる測距光として、他方の光は参照光路へ出射されて得られる参照光として、それぞれ受光素子で受光されて電気信号に変換された後、増幅器、周波数変換器等を経たのち、Ａ/Ｄ変換器で測定され、アナログ信号からデジタルデータへと信号変換される。係る受光信号のうち、Ａ/Ｄ変換器の最大入力値を超えない測定可能域の信号が、演算処理部にて信号振幅、位相情報を解析されて、測距信号と参照信号の位相差が算出されることで、目標反射物までの直線距離（測距値）が得られる。
【０００３】
係る光波距離計では、光波距離計から目標反射物までの距離の遠近や、目標反射物がプリズムのような高反射物か否かによって、反射された測距光の受光光量にバラツキが発生し、測距値の算出に影響する。即ち、測距光の受光光量が大きく、測距信号がＡ/Ｄ変換器の最大入力値以上となった場合（測距信号がＡ/Ｄ変換器の飽和領域となった場合）には、測定可能域の信号とならず測距値が算出されない。一方、測距光の受光光量が小さい場合には、Ａ/Ｄ変換器で受光信号の振幅が適切に分解されず信号変換の際に誤りが生じ、測距値に誤差が生じる。このため、測距信号がＡ/Ｄ変換器で測定可能となるよう、受光光量を最適受光量に調整する必要がある。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１に示すように、モータ駆動する可変受光濃度フィルタを目標反射物と受光素子の間に設け、フィルタを除々に絞ることで受光光量を調節し、最適受光量に調整するものがある。或いは、特許文献２に示すように、可変受光濃度フィルタに代えて、光を送出する発光素子に、可変抵抗器をデジタル制御するデジタルポテンショメータを接続し、発光素子に負荷する抵抗値を除々に減少或いは増加させて発光素子の発光量を調節し、受光光量を最適受光量に調整するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭５１−８３４０号公報（図２）
【特許文献２】特開２０１１−０１３１０８号公報（段落番号００３０〜００３４、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のように可変受光濃度フィルタをモータによって除々に絞り調節する光量調節作業では、第１に、モータの使用年数により機械的不具合が生じるし、第２に、大気の揺らぎによって目標反射物からの反射光量が大きく変動すると、Ａ/Ｄ変換器の飽和領域となる測距信号が増え、それらが測定可能域に収まるまで光量調節が繰り返されるため、光量調節に時間がかかり、所定の測距仕様時間内に終了しないという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２では、光量調節作業がデジタルポテンショメータによる電気的制御となったことで、機械的制御よりも制御時間は早くなるものの、受光信号がＡ/Ｄ変換器の測定可能域となるまで（抵抗値を除々に変化させて）光量調節作業を繰り返し行うという点は可変受光濃度フィルタと同様であり、やはり光量調節に時間を要していた。
【０００８】
本願発明は、係る問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、発光量調節に機械的駆動を用いず、かつ光量調節作業を繰り返すことなく受光光量が最適受光量に調整される、高速で高精度な測距が可能な光波距離計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様の光波距離計においては、複数の変調周波数で変調された光を送出する光送出手段と、前記光送出手段の光を、測定地点に配置した目標反射物までを往復する測距光路または参照光路のうち選択された一方に送出する光分出手段と、前記測距光路を通過した測距光または前記参照光路を通過した参照光を受光し、それぞれの受光信号を出力する受光手段と、前記受光信号を測定し、アナログ信号からデジタルデータへ変換する信号変換手段と、前記光送出手段に負荷されて発光量を調節する抵抗器と、前記抵抗器を前記受光信号の信号振幅に応じて設定し、前記信号変換手段でデジタル化された測距信号と参照信号の位相差によって前記目標反射物までの直線距離である測距値を算出する演算処理部と、を備えた光波距離計であって、前記抵抗器は複数であって、抵抗値大から小にかけてそれぞれが所定の固定抵抗値を持ち、そのうちの一が該抵抗器と一対一対応の選択信号により選択されて、前記光送出手段の発光量が小から大に切り換えられる抵抗器群として設け、前記演算処理部に、前記信号変換手段に入力された前記受光信号の信号振幅が、該信号変換手段の最大入力値以上か否かを判定する受光レベル判定手段と、前記受光レベル判定手段により、前記最大入力値以上と判定された場合には、最大入力値未満となるまで前記光送出手段の発光量を小に切り換える前記選択信号を選択し、前記最大入力値未満と判定された場合には、最大入力値を超えない最大の発光量となるまで前記光送出手段の発光量を大に切り換える前記選択信号を選択する光量選択手段と、を設けた。
【００１０】
（作用）  所定の固定抵抗値を持つ抵抗器を抵抗値大から小にかけて複数設けて、そのうちの一を演算処理部で受光信号振幅を見ながら選択し、光送出手段の光の出力を調整することで、断続的な複数パターンの発光量の中から最適な発光量に決定されるように構成した。即ち、演算処理部において、信号変換手段に入力される受光信号の信号振幅が、信号変換手段の最大入力値以上の飽和領域か、最大入力値未満の測定可能域かを見ながら、最大入力値以上と判定された場合には、最大入力値未満となるまで現段階の発光量から降順或いは数段階小さい発光量に下げるように信号選択を繰り返し、最大入力値未満と判定された場合には、最大入力値を超えない最大の発光量となるまで現発光量から昇順或いは数段階大きい発光量に上げるように信号選択を繰り返すことで、受光信号振幅が（受光レベルが）最適（最大入力値を超えない最大の発光量）となる最適な発光量に決定する。
【００１１】
上記態様の光波距離計において、前記光量選択手段において、前記光送出手段の発光量を現段階より大に切り換える前記選択信号を選択する際に、前記選択信号数をｎ、該選択信号に対応する前記光送出手段の発光量を小から大にかけて発光量１、発光量２・・・発光量ｎ、前記現発光量を発光量ｋ（ｋ＜ｎ）としたとき、現発光量ｋの次に選択する発光量を、発光量ｋの状態での前記受光信号の信号振幅が、前記最大入力値のｒ＾２倍以上となっていれば発光量ｋ＋１となる選択信号を選択、前記最大入力値のｒ＾３倍以上ｒ＾２倍未満となっていれば発光量ｋ＋２となる選択信号を選択、・・・・・・・前記最大入力値のｒ＾（ｎ−ｋ）倍以上ｒ＾（ｎ−(ｋ＋１)）倍未満となっていれば発光量（ｎ−１）となる選択信号を選択、前記最大入力値のｒ＾（ｎ−ｋ）倍未満となっていれば発光量ｎとなる選択信号を選択する（但しｒは発光量減衰定数（０＜ｒ＜１））、次発光量判定手段を設けた。
【００１２】
（作用）  信号変換手段で測定可能な受光レベルは最大入力値未満の範囲までであるため、現発光量ｋの状態の受光レベルが飽和領域である場合には、その信号振幅がどれほど最大入力値より大きいか信号変換手段で判断できない。しかし、現発光量ｋで飽和していない（測距可能域の）場合は、その信号振幅を測定可能であるため、現発光量ｋの受光レベルが最大入力値に対してどれほど小さいかを測定することができるので、信号振幅が最大入力値の何倍かを算出することで、次発光量を現発光量ｋから何段階上げれば良いのか判定することができる。
【００１３】
または、上記態様の光波距離計において、前記光量選択手段において、前記選択信号数をｎ、該選択信号に対応する前記光送出手段の発光量を小から大にかけて発光量１、発光量２・・・発光量ｎとしたとき、初回の発光量を、選択信号数ｎを超えない２＾ｍ（但し、ｍは整数かつ２＾（ｍ＋１）＞ｎ≧２＾ｍ）に対応する発光量２＾ｍから始め、前記受光レベル判定手段により、現発光量が前記最大入力値以上と判定された場合には、前記光送出手段の発光量を、現発光量の次数を１減じた発光量分減算し、前記最大入力値未満と判定された場合には、現発光量の次数を１減じた発光量分加算する（但し、加算の結果発光量ｎを超える場合には、加算前の発光量に戻し、さらに次数を１減じた発光量分を加算する）ことを、次数ｍが０となるまで繰り返し、前記次数加減操作で探索した発光量のなかから、最大入力値を超えない最大の発光量となる前記選択信号を選択する最適発光量探索手段を設けた。
【００１４】
（作用）  例えば、選択信号数ｎ＝１００で、最適な発光量が発光量４７の場合、初回の発光量を、ｎを越えない最大の２の冪乗２＾ｍに対応する発光量２＾ｍ、即ち１００＞２＾６＝６４（ｍ＝６）から始める。受光レベルを判定すると、初回発光量６４＞４７であるので、次数を１下げ（ｍ＝５）発光量を半分に減じて３２（６４−３２）とし、ｍ≠０であるので受光レベルを判定すると、３２＜４７であるので、さらに次数を１下げ（ｍ＝４）た発光量分を加算して４８（６４−３２＋１６）とし、４８＞４７であるので、さらに次数を１下げ（ｍ＝３）た発光量分を減算して４０（６４−３２＋１６−８）とし、４０＜４７であるので、さらに次数を１下げ（ｍ＝２）た発光量分を加算して４４（６４−３２＋１６−８＋４）とし、４４＜４７であるので、さらに次数を１下げ（ｍ＝１）た発光量分を加算して４６（６４−３２＋１６−８＋４＋２）とし、４６＜４７であるので、さらに次数を１下げ（ｍ＝０）た発光量分を加算して４７（６４−３２＋１６−８＋４＋２＋１）とし、ｍ＝０まで次数が下がったので受光レベルを判定すると、発光量４７では最大入力値を超えない。そして、発光量６４→３２（６４−３２）→４８（６４−３２＋１６）→４０（６４−３２＋１６−８）→４４（６４−３２＋１６−８＋４）→４６（６４−３２＋１６−８＋４＋２）→４７（６４−３２＋１６−８＋４＋２＋１）と操作した発光量の中で、最大入力値を超えない発光量は発光量３２、４０、４４、４６、４７であり、このうち最大発光量は４７と選択できる。なお、最適な発光量４７を見つけるための信号選択回数は７回である。
【００１５】
また、最適な発光量が９６の場合は、初回発光量６４＜９６であるので、次数を１下げ（ｍ＝５）た発光量３２を現発光量に加算９６（６４＋３２）する。発光量９６は発光量１００を超えず、ｍ≠０であるので、受光レベルを判定すると、９６＝９６で最大入力値を超えないので、さらに次数を１下げ（ｍ＝４）た発光量分を加算して１１２（６４＋３２＋１６）とすると、発光量１００を超えるので、加算前の発光量９６に戻し、さらに次数を１下げ（ｍ＝３）た発光量分を加算して１０４（６４＋３２＋８）とすると、発光量１００を超えるので、加算前の発光量９６に戻し、さらに次数を１下げ（ｍ＝２）た発光量分を加算して１００（６４＋３２＋４）とすると、１００＞９６であるので、さらに次数を１下げ（ｍ＝１）た発光量分を減算して９８（６４＋３２＋４−２）とし、９８＞９６であるので、さらに次数を１下げ（ｍ＝０）た発光量分を減算して９７（６４＋３２＋４−２−１）とし、ｍ＝０まで次数が下がったので、受光レベルを判定すると発光量９７は最大入力値を超えるので、発光量６４→９６→１００→９８→９７と操作した発光量の中で、最大入力値を超えない最大発光量は９６と選択できる。なお、最適な発光量９６を見つけるための信号選択回数は５回である。
【００１６】
上記態様の光波距離計において、前記目標反射物が高反射物でないノンプリズム測距の場合には、前記光量選択手段により前記光送出手段の発光量が切り換えられ、前記目標反射物が高反射物であるプリズム測距の場合には、予め設定された発光量が前記光送出手段から送出され、前記受光信号が前記信号変換手段の前記最大入力値未満の場合にはそのまま測距が行われ、前記受光信号が前記最大入力値以上である場合には、前記測距光路間に濃度フィルタが挿入されて測距が行われるよう、濃度フィルタ挿入出手段を設けた。
【００１７】
（作用）  ノンプリズム測距が選択された場合、目標反射物からの反射光量は目標反射物によって異なり最適な発光量の決定が困難であるため、光量調節作業が短縮化できる光量選択手段を用いるのが有用である。一方、プリズム測距が選択された場合は、目標反射物からの反射光量がノンプリズム測距より多いことが経験的に分かっているので、信号変換手段の最大入力値以上とならないであろう小さな発光量、例えば、複数段階用意された発光量のうち最小の発光量を送出するよう予め設定する。係る最小発光量でも信号変換手段の最大入力値以上となるのは、高反射物（反射プリズムやミラー等）を近距離（０ｍ〜１０ｍ程度）に設置し、送出した光が全て受光側に入射された場合であり、高反射物との距離が遠距離になるほど、送出した光が拡散されて全て受光側に入射されなくなるため飽和しにくくなる。そこで、固定濃度フィルタを挿入して測距光の受光光量を一定量減衰させ、近距離の高反射物でも飽和しないようにすると、高反射物との距離に依らず、受光信号が確実に信号変換手段の測定可能域に入る。
【００１８】
上記態様の光波距離計において、前記演算処理部に、前記ノンプリズム測距において、発光量が最小となる前記選択信号を選択しても、前記受光信号の信号振幅が前記信号変換手段の最大入力値以上となる場合には、自動的に前記プリズム測距に移行させる測距手段自動変更手段を設けた。
【００１９】
（作用）  ノンプリズム測距において、最小の発光量を用いても、受光信号が信号変換手段の飽和領域に入る場合には、目標反射物が高反射物を視準していると演算処理部が判断し、自動的にプリズム測距に移行する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の光波距離計によれば、従来のデジタルポテンショメータのように、抵抗値を除々に（連続的に）変化させて最適な発光量を探るように光量調節するのではなく、断続的なパターンの発光量の中から選択するだけなので、その信号選択回数は最大でも用意した抵抗器数と同じ回数で済み、光量調節作業が大幅に早くなる。
【００２１】
また、例えば、初回に選択した発光量で最大入力値以上と判定された場合に、２回目の発光量を数段階小さい発光量を選択し以降は昇順で発光量を上げる、或いは、初回発光量で最大入力値未満と判定された場合に、２回目の発光量を数段階大きい発光量を選択し以降は降順に発光量を下げる、といったように信号選択すれば、挟み撃ち的に最適な発光量に決定できるため、信号選択回数が減り、より光量調節作業が早くなる。
【００２２】
また、光量調節が機械的動作によらず行われるので、使用年数の経過によって機械的不具合が生じることは無い。
【００２３】
また、受光信号が測定可能域に確実に入るように最適な発光量に決定されるため、略全ての受光信号を測距値算出に用いることができるので、高精度な測距値を得ることができる。
【００２４】
次発光量判定手段によれば、光送出手段の発光量を現段階より大に切り換える選択信号を選択する際に、判定基準を設けることができ、最適な次発光量を予測して一気に発光量をジャンプさせることができるので、最適な発光量を２回の信号選択ですぐに見つけることができる。
【００２５】
最適発光量探索手段によれば、選択信号がｎ個あり、初回発光量をｎを超えない最大の２の冪乗２＾ｍから始めると（但し、ｍは整数かつ２＾（ｍ＋１）＞ｎ≧２＾ｍ）、最適な発光量を見つけられる回数はｍ＋１回以内で終了する。最適な発光量が２進法で探索されるため、少ない信号選択回数で効率良く見つけることができる。
【００２６】
また、ノンプリズム測距の場合は光量選択手段により、光量調節作業が短縮化される。プリズム測距の場合は、固定濃度フィルタを用いるか用いないかの２択であるため、もはや光量調節作業はない。結果、どちらの場合であったとしても、従来の可変濃度フィルタによる調節やデジタルポテンショメータによる調節よりも、光量調節が格段に速く終了する。
【００２７】
また、ユーザがノンプリズム測距，プリズム測距の別を誤った場合であっても、適切な測距が自動的に成される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本願発明の第１の実施例に係る光波距離計のブロック図
【図２】同光波距離計においてプリズム測距モードが選択された場合の測距の手順を示すフローチャート図
【図３】同光波距離計においてノンプリズム測距モードが選択された場合の測距の手順を示すフローチャート図
【図４】本願発明の第２の実施例に係る光波距離計において、ノンプリズム測距モードが選択された場合の測距の手順を示すフローチャート図
【図５】本願発明の第３の実施例に係る光波距離計において、ノンプリズム測距モードが選択された場合の測距の手順を示すフローチャート図
【図６】本願発明の第４の実施例に係る光波距離計において、ノンプリズム測距モードが選択された場合の測距の手順を示すフローチャート図
【図７】本願発明の第５の実施例に係る光波距離計のブロック図
【図８ａ】同光波距離計において、ノンプリズム測距モードが選択された場合の測距の手順を示すフローチャート図
【図８ｂ】同光波距離計において、ノンプリズム測距モードが選択された場合の測距の手順を示すフローチャート図
【図９】最適な発光量が４７の場合の光量調節作業を説明する概念図
【図１０】最適な発光量が１の場合の光量調節作業を説明する概念図
【図１１】最適な発光量が９６の場合の光量調節作業を説明する概念図
【図１２】最適な発光量が６４の場合の光量調節作業を説明する概念図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に図１に基づいて、本願発明の光波距離計の第１の実施例の構成を説明する。図１は、本願発明の第１の実施例に係る光波距離計のブロック図である。実施例の光波距離計は、測距光と参照光との位相差から目標反射物３３までの距離を算出する位相差方式の光波距離計であって、以下に示す光送出手段（発光素子２９）と、光分出手段（切換シャッター３７）と、受光手段（受光素子４０）と、信号変換手段（Ａ/Ｄ変換器４４,４７,５０）と、演算処理部６０と、を構成要素に含む。さらに、従来受光素子４０の受光光量を調節するために測距光路３１に設けられていた可変濃度フィルタを省き、代わりとして、発光素子２９に後述する抵抗器群７０が設けられている。
【００３０】
発振器１で出力された信号Ｆ１は分周器２で複数の信号に分周され、異なる周波数を有する信号Ｆ２，Ｆ３を発生させる。信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は、周波数重畳回路３によって重畳化される。電圧供給を受ける駆動回路４は、重畳化された信号Ｆ１,Ｆ２,Ｆ３に基づく交流信号によって発光素子２９を駆動する。周波数Ｆ１,Ｆ２,Ｆ３は、Ｆ１から順に周波数が低いものとなっており、それぞれの分解能に応じて測距値の各桁が決定される。また、信号Ｆ１はＰＬＬ（PhaseLockedLoop）５や、周波数生成回路７にも入力され、ローカル信号発振器６や周波数生成回路７から周波数変換器４２,４５,４８に入力されるＦ１＋△ｆ１信号, Ｆ２＋△ｆ２信号, Ｆ３＋△ｆ３信号が出力される。
【００３１】
発光素子２９は、交流信号Ｆ１,Ｆ２,Ｆ３で駆動され、また、それぞれ所定の固定の抵抗値を有する負荷抵抗（抵抗器）８,９,１０,１１が４つ並列的に接続されて構成された抵抗器群７０を介して、直流電源１６からも駆動される。抵抗器群７０は、負荷抵抗８,９,１０,１１とこれら抵抗器と一対のアナログスイッチ１２,１３,１４,１５からなる。負荷抵抗８,９,１０,１１はそれぞれ異なる抵抗値を持ち、負荷抵抗８,９,１０,１１の順に抵抗値が大きくなっている。即ち、負荷抵抗８,９,１０,１１の順に発光素子２９の光量は減少する。負荷抵抗は一般には電流制限抵抗とも呼ばれ、値が大きいほど発光素子に流れる電流が減り(制限され)、光量が少なくなるからである。
【００３２】
負荷抵抗８,アナログスイッチ１２は選択信号(４)で動作可能になり、負荷抵抗９,アナログスイッチ１３は選択信号(３)で動作可能になり、負荷抵抗１０,アナログスイッチ１４は選択信号(２)で動作可能になり、負荷抵抗１１,アナログスイッチ１５は選択信号(１)で動作可能になる。即ち、選択信号により動作可能になれば、負荷抵抗８,９,１０,１１のいずれかが発光素子２９に負荷される。
【００３３】
選択信号(１), (２), (３), (４)のいずれを選択するかは、後述する演算処理部６０の光量選択手段により決定される。これ以降、用意する抵抗器数に対応した選択信号数をｎ個としたときに、選択信号(１),選択信号(２),・・・選択信号(ｎ)によって切り換えられる発光素子２９の発光量の段階を、以後、発光量小から大にかけて発光量１,発光量２,発光量３,・・・発光量ｎと表現する。
【００３４】
発光素子２９から送出された光は、ビームスプリッタ３０で２つに分割され、切換シャッター３７によって択一的に出射されて、一方の光は、測距光路３１を経て目標反射物３３で反射され、受光光学３４で集光されて受光素子４０に入力される。他方の光は、参照光路３５を経て光量調節用固定濃度フィルタ３６を通過し受光素子４０に入力される。なお、測距光路３１には、固定濃度フィルタ挿入出手段８０が設けられており、後述するプリズム測距モードが選択された場合に、測距光の受光光量を一定量減衰させる濃度フィルタ３２が挿入可能となっている。
【００３５】
受光素子４０で受光された光は、３つの周波数Ｆ１,Ｆ２,Ｆ３をもつ信号に変換変換される。信号Ｆ１,Ｆ２,Ｆ３は受光素子４０に接続された増幅器４１で信号振幅を増幅されたのち、それぞれ周波数変換器４２,４５,４８で周波数乗算されて、周波数の低い扱いやすい信号△ｆ１, △ｆ２, △ｆ３にされる。そして、低域フィルタ４３,４６,４９で周波数変換器４２,４５,４８で生成されたノイズが除去され、Ａ/Ｄ変換器４４,４７,５０によってアナログ信号を多値デジタル信号に変換し、演算処理部６０にて信号の振幅情報、位相情報を取得できるようにする。ここでの振幅情報は、後述する演算処理部６０の受光レベル判定手段に活用される。
【００３６】
Ａ/Ｄ変換器４４,４７,５０はそれぞれ演算処理部６０に接続されており、演算処理部６０では、信号△ｆ１, △ｆ２, △ｆ３の信号振幅や位相情報が解析され、測距光と参照光のそれぞれの測距データを算出する。そして、送出光駆動回路や受光部の温度位相ドリフトや電気回路による遅延は測距光と参照光とで共通に含まれる誤差であることから、測距光と参照光の位相差をとることで、目標反射物３３までの直線距離（測距値）が算出される。
【００３７】
また、演算処理部６０には、受光レベル判定手段及び光量選択手段が設けられており、受光レベル判定手段の判定に応じて、光量選択手段により選択信号(１), (２), (３), (４)のいずれかが選択され、対応する負荷抵抗８,９,１０,１１と一対のアナログスイッチ１２,１３,１４,１５に発信される。
【００３８】
受光レベル判定手段では、Ａ/Ｄ変換器４４,４７,５０に入力された受光信号の信号振幅が、予め設定された最大入力値以上の飽和領域か、最大入力値未満の測定可能域かを判定する。Ａ/Ｄ変換器４４,４７,５０で測定可能な受光レベルは最大入力値の範囲までであるため、受光信号振幅が飽和領域である場合には、その信号振幅は測定されない。そして、測定可能域であれば、演算処理部６０で解析されて測距値算出に用いられる。
【００３９】
演算処理部６０では、光量選択手段により受光レベルを見ながら抵抗器群７０から一の抵抗器を選択する。即ち、受光レベル判定手段により、測距光の受光信号振幅が最大入力値以上であると判定された場合には、発光素子２９の発光量が現在用いている抵抗器による発光量よりも（現段階よりも）小さい発光量に切り換える選択信号が、最大入力値未満となるまで繰り返し発信される。一方、測距光の受光信号振幅が最大入力値未満と判定された場合には、発光素子２９の発光量が現在用いている抵抗器による発光量よりも（現段階よりも）大きい発光量に切り換える選択信号が、最大入力値を超えない最大の発光量（最大の受光レベル）となるまで繰り返し発信される。これにより、負荷抵抗８,９,１０,１１の一が選択されて、発光素子２９の発光量が、その測距光の受光信号がＡ/Ｄ変換器４４,４７,５０の最大入力値を超えない最大の発光量となる最適受光量となる、最適な発光量に決定される。
【００４０】
さらに、光量選択手段は以下の次発光量判定手段を備えている。次発光量判定手段では、発光素子２９の発光量を現段階より大に切り換える選択信号を選択する際に、選択信号数をｎ、該選択信号に対応する発光素子２９の発光量を小から大にかけて発光量１、発光量２・・・発光量ｎ、現段階の発光量を発光量ｋ（ｋ＜ｎ）としたとき、現発光量ｋの次に選択する発光量を、発光量ｋの状態での受光信号の信号振幅が、発光量ｋの状態での受光信号の信号振幅が、最大入力値のｒ倍以上となっていれば発光量ｋとなる選択信号を選択、最大入力値のｒ＾２倍以上ｒ倍未満となっていれば発光量ｋ＋１となる選択信号を選択、最大入力値のｒ＾３倍以上ｒ＾２倍未満となっていれば発光量ｋ＋２となる選択信号を選択、・・・・・・・最大入力値のｒ＾（ｎ−ｋ）倍以上ｒ＾（ｎ−(ｋ＋１)）倍未満となっていれば発光量（ｎ−１）となる選択信号を選択、最大入力値のｒ＾（ｎ−ｋ）倍未満となっていれば発光量ｎとなる選択信号を選択する（但しｒは発光量減衰定数（０＜ｒ＜１））。本実施例では、発光量減衰定数ｒ＝０．５として、発光量３は発光量４の０．５倍、発光量２は発光量３の０．５倍、発光量１は発光量２の０．５倍に設定されている。即ち、発光量２は発光量４の０．２５倍、発光量１は発光量４の０．１２５倍となる。この関係から、次発光量判定手段では、「発光量２の状態での受光信号振幅がＡ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５倍以上となっていれば発光量２を選択、Ａ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５＾２（＝０．２５）倍以上０．５倍未満となっていれば発光量３を選択、Ａ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５＾２（＝０．２５）倍未満となっていれば発光量４を選択する」という判定基準が設けられる。
【００４１】
ここで、本実施例の光波距離計は、従来用いられていた可変濃度フィルタに代えて数パターンの負荷抵抗８,９,１０,１１による光量調節を行うため、増幅器４１の増幅率を従来よりも下げ、Ａ/Ｄ変換器４４,４７,５０の分解能を従来よりも上げる構成とした。なお、以降、信号Ｆ２,Ｆ３についてはＦ１と同じ原理となるため説明を省略する。
【００４２】
可変濃度フィルタを用いる従来の光波距離計では、例えば増幅器のゲインが８０ｄＢ、Ａ/Ｄ変換器の分解能は１２ｂｉｔとすると、飽和領域となる場合に可変濃度フィルタで測距可能域に入るよう調整を行う。一方、本実施例では、飽和領域となる場合は発光素子２９の出力が段階的であるため、目標反射物３３がプリズムやミラーのような高反射物でないノンプリズム測距の場合、飽和領域となったときの調整が困難となる。そこで、増幅器４１のゲインを例えば５６ｄＢに下げることで、飽和領域となる可能性を低くできる。さらに、増幅率を下げたことで受光信号振幅が小さくなり、Ａ/Ｄ変換器４４で振幅が適切に分解されず信号変換の際に小さい信号振幅を誤って０にデジタル化する恐れを回避するため、Ａ/Ｄ変換器４４の分解能を１６ｂｉｔに上げ、Ａ/Ｄ変換値を同等まで向上させている。なお、増幅器４１のゲインは、例えば５ｍの近距離においてＫＯＤＡＫ
Ｇｒａｙカード白面等の高反射物を基準として設定した。なお、目標反射物３３を高反射物とするプリズム測距の場合の増幅器４１のゲインはノンプリズム測距と同じ値を使用した。
【００４３】
そして、係るプリズム測距の場合には、初回の発光量は最小発光量１となる選択信号(１)を出力するよう設定されている。最小発光量１を選択しても受光信号振幅がＡ/Ｄ変換器４４の飽和領域となる場合には、濃度フィルタ挿入出手段８０により、測距光路３１間に濃度フィルタ３２が挿入され、測距光の受光光量を一定量減衰される。濃度フィルタ３２は、従来の固定濃度フィルタよりも減衰量の大きいフィルタを用いる。
【００４４】
また、演算処理部６０は、ノンプリズム測距の場合において、最小発光量１となる選択信号(１)を選択しても受光信号振幅がＡ/Ｄ変換器４４の飽和領域となる場合には、自動的にプリズム測距に移行される測距手段自動変更手段が設けられている。
【００４５】
次に、図２に示す、同光波距離計においてプリズム測距モードが選択された場合の測距の手順を示すフローチャート図に基づいて、実施例に係る光波距離計のプリズム測距の手順を説明する。プリズム測距モードが選択されると、まず、ステップ１において、演算処理部６０から、発光素子２９が最小発光量１となるよう選択信号(１)が出力される。次にステップ２では、Ａ/Ｄ変換器４４で発光量１での測距光の受光信号振幅が測定される。ステップ３では、演算処理部６０の受光レベル判定手段により、受光信号振幅が最大入力値を超えるか否かが判定される。受光レベルが最大入力値を超えない（最大入力値未満）の測定可能域の場合には、ステップ５に移行し、発光量１で測距が行われて終了となる。一方、受光信号振幅が最大入力値を超える（最大入力値以上）の飽和領域である場合には、ステップ４に移行し、濃度フィルタ挿入出手段８０によって濃度フィルタ３２が挿入されたのちステップ５で測距が行われて終了となる。
【００４６】
次に、図３に示す、同光波距離計においてノンプリズム測距モードが選択された場合の測距の手順を示すフローチャート図に基づいて実施例に係る光波距離計のノンプリズム測距の手順を説明する。
【００４７】
ノンプリズム測距モードが選択されると、まず、ステップ１において、演算処理部６０から、発光素子２９が発光量２となるよう選択信号(２)が出力される。次にステップ２で、Ａ/Ｄ変換器４４で発光量２での受光信号振幅が測定され、ステップ３で、演算処理部６０の受光レベル判定手段により、受光信号振幅が最大入力値を超えるか否かが判定される。最大入力値を超える場合には、ステップ９に移行し、現発光量２よりも小さい発光量１となるよう選択信号(１)が出力され、ステップ１０で、発光量１で再度受光レベル判定手段により受光レベルが判定される。ここで最大入力値を超えない場合には、ステップ１１に移行し発光量１を最適として、ステップ１３に移行し測距が行われて終了となる。ステップ１０で最大入力値を超える場合には、ステップ１２に移行し、測距手段自動変更手段によりユーザが測距モードの選択を誤ったと判断して自動的にプリズムモードへ移行してプリズムモードの測距フローを経て終了となる。
【００４８】
一方、ステップ３で最大入力値を超えない場合には、ステップ４に移行し、次発光量判定手段により発光量２での受光信号振幅が最大入力値の０．５倍以上であるか否かが判定され、最大入力値の０．５倍以上であれば、ステップ５に移行し発光量２となるよう選択信号(２)が出力され、ステップ１３で発光量２で測距が行われて終了となる。ステップ４で０．５倍未満の場合は、ステップ６に移行し、次発光量判定手段により発光量２での受光信号振幅が最大入力値の０．２５（＝０．５＾２）倍以上０．５倍未満であるか否かが判定され、最大入力値の０．２５倍以上０．５倍未満であれば、ステップ７に移行し、発光量３となるよう選択信号(３)が出力され、ステップ１３で発光量３で測距が行われて終了となる。また、ステップ６で発光量２の受光信号振幅が最大入力値の０．２５倍未満と判定されると、ステップ８に移行し、発光量４を最適として、ステップ１３に移行し、発光量４で測距が行われて終了となる。
【００４９】
本実施例によれば、ユーザの判断でプリズム測距モードが選択された場合には、予め設定された発光量１か、発光量１において濃度フィルタ３２が挿入された状態のいずれかで測距が行われる。プリズム測距モードでは、予め設定された発光量１を用いて濃度フィルタ３２を挿入するか否かの２択となるため、もはや光量調節作業がなく、光量調節は即終了する。最小発光量１でもＡ/Ｄ変換器４４の飽和領域となるのは、目標反射物３３に高反射物を用いて近距離（０ｍ〜１０ｍ程度）に設置し、送出した光が全て受光側に入射された場合であり、目標反射物３３との距離が遠距離になるほど、送出した光が拡散されて全て受光側に入射されなくなるため飽和しにくくなるので、濃度フィルタ３２で近距離の高反射物でも飽和しないようにすると、目標反射物３３との距離に依らず、受光信号が確実にＡ/Ｄ変換器４４の測定可能域に入るようになる。
【００５０】
ノンプリズム測距モードが選択された場合には、発光素子２９が発光量２から開始され、次発光量判定手段により、次の信号選択で最適な発光量に決定される。即ち、光送出手段の発光量を現段階より大に切り換える選択信号を選択する際に判定基準が設けられている（ステップ４、ステップ６）ので、最適な次発光量を予測して発光量を一気にジャンプさせることができ、最適な発光量を２回の信号選択で見つけることができる。よって、最適な発光量が発光量４である場合には、最適な発光量を予測して初回発光量２→発光量４へ一気にジャンプするので、発光量２→発光量３→発光量４と昇順で選択していく場合よりも光量調節作業が大幅に短縮される。
【００５１】
また、最小発光量１を用いても受光レベルが飽和領域となる場合には、演算処理部６０が高反射物を視準していると判断し、自動的にプリズム測距モードに移行される（ステップ１２）ので、ユーザが測距モードの判断を誤った場合であっても、適切な測距が自動的に成される。
【００５２】
結果、ノンプリズム測距モード、プリズム測距モードのいずれが選択された場合であっても、従来の可変濃度フィルタによる調節やデジタルポテンショメータによる調節よりも、光量調節作業が格段に早く終了する。
【００５３】
さらに、光量調節がモータ等の機械的動作によらず行われるので、使用年数の経過によって機械的不具合が生じることは無い。また、最適な発光量に決定されて受光信号が測定可能域に確実に入るので、略全ての受光信号を測距値算出に用いることができ、高精度な測距値を得ることができる。
【００５４】
さらには、用意した発光段階（１，２，３，４）のうち、発光段階を二分したうちの小さい側の発光量２を初回発光量としたことで、次発光量判定手段（ステップ４、ステップ６）が有効に機能している。即ち、仮に発光量ｋの状態の受光レベルが飽和領域である場合には、その信号振幅がどれほど最大入力値より大きいかＡ/Ｄ変換器４４で判断ができない。しかし、発光量ｋで飽和していない（測距可能域の）場合は、その信号振幅を測定可能であるため、発光量ｋの受光レベルが最大入力値に対してどれほど小さいかを測定することができるので、初回の発光量を小さくすれば、次発光量判定手段によって、次発光量を発光量ｋから何段階上げれば良いのか予測することができる。
【００５５】
また、実施例１の変形例として、選択信号数が６（抵抗器が６個）の場合には、光量選択手段における次発光量判定手段において、初回発光量２から発光量３,発光量４,発光量５,発光量６のいずれかを選ぶ判定基準は、「発光量２の状態での受光信号振幅が、Ａ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５倍以上となっていれば発光量２を選択、Ａ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５＾２倍以上０．５倍未満となっていれば発光量３を選択、Ａ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５＾３倍以上０．５＾２倍未満となっていれば発光量４を選択、Ａ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５＾４倍以上０．５＾３倍未満となっていれば発光量５を選択、Ａ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５＾４倍未満となっていれば発光量６を選択」する。
【００５６】
さらに、一般的に選択信号がｎ（抵抗器がｎ個）用意された場合には、次発光量判定手段における判定基準は「発光量２の状態での受光信号振幅が、Ａ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５倍以上となっていれば発光量２を選択、Ａ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５＾２倍以上０．５倍未満となっていれば発光量３を選択、Ａ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５＾３倍以上０．５＾２倍未満となっていれば発光量４を選択、・・・・・・・Ａ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５＾（ｎ−２）倍以上０．５＾（ｎ−３）倍未満となっていれば発光量（ｎ−１）を選択、Ａ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５＾（ｎ−２）倍未満となっていれば発光量ｎを選択」する。
【００５７】
なお、初回発光量を発光量２より大きい発光量ｋ（仮に２＜ｋ）から始める）場合の次発光量判定手段の一般式は「発光量ｋの状態で受光レベルがＡ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５倍以上となっていれば発光量ｋを選択、Ａ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５＾２倍以上０．５倍未満となっていれば発光量ｋ＋１を選択、Ａ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５＾３倍以上０．５＾２倍未満となっていれば発光量ｋ＋２を選択、Ａ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５＾４倍以上０．５＾３倍未満となっていれば発光量ｋ＋３を選択、Ａ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５＾５倍以上０．５＾４倍未満となっていれば発光量ｋ＋４を選択、・・・・・・・Ａ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５＾（ｎ-ｋ）倍以上０．５＾（ｎ−(ｋ＋１)）倍未満となっていれば発光量（ｎ−１）を選択、Ａ/Ｄ変換器４４の最大入力値の０．５＾（ｎ−ｋ）倍未満となっていれば発光量ｎを選択」となる。仮に予測した次発光量が最大入力値を超えた場合には、以降の発光量を降順で小に移行させれば、挟み撃ち的に最適な発光量が選択され、数回の信号選択で受光信号振幅は確実に測距可能域に入るので、光量調節作業は従来よりも格段に早い。なお、選択信号数ｎは、測距仕様時間との兼ね合いと演算処理部６０で処理可能である限り増やすことができる。
【００５８】
図４は、本願発明の第２の実施例に係る光波距離計において、ノンプリズム測距モードが選択された場合の測距の手順を示すフローチャート図である。第２の実施例は、初回発光量が発光量１から開始されること以外は実施例１と同様であるため、同一の符号を用いて説明を割愛する。
【００５９】
図４に示すように、ノンプリズム測距モードが選択されると、まず、ステップ１において、演算処理部６０から、発光素子２９が発光量１となるよう選択信号(１)が出力される。次にステップ２で発光量１での受光信号振幅が測定され、ステップ３で、演算処理部６０の受光レベル判定手段により、受光信号振幅が最大入力値を超えるか否かが判定される。最大入力値を超える場合には、ステップ１１に移行し、実施例１と同様、ユーザのモード選択ミスと判断して自動的にプリズム測距を行う。
【００６０】
ステップ３で、最大入力値を超えない場合には、ステップ４に移行し、次発光量判定手段により発光量１での受光信号振幅が最大入力値の０．５倍以上であるか否かが判定され、最大入力値の０．５倍以上であれば、ステップ５に移行し発光量１が最適として、ステップ１２で発光量１で測距が行われて終了となる。ステップ４で０．５倍未満の場合は、ステップ６に移行し、次発光量判定手段により発光量１での受光信号振幅が最大入力値の０．２５（＝０．５＾２）倍以上０．５倍未満であるか否かが判定され、最大入力値の０．２５倍以上０．５倍未満であれば、ステップ７に移行し、発光量２となるよう選択信号(２)が出力され、ステップ１２で発光量２で測距が行われて終了となる。また、ステップ６で発光量２の受光信号振幅が最大入力値の０．２５倍未満と判定されると、ステップ８に移行し、次発光量判定手段により発光量１での受光信号振幅が最大入力値の０．１２５（＝０．５＾３）倍以上０．２５倍未満であるか否かが判定され、最大入力値の０．１２５倍以上０．２５倍未満であれば、ステップ９に移行し、発光量３となるよう選択信号(３)が出力され、ステップ１２で発光量３で測距が行われて終了となる。また、ステップ８で発光量１の受光信号振幅が最大入力値の０．１２５倍未満と判定されると、ステップ１０に移行し、発光量４が選択され、ステップ１２に移行し、発光量４で測距が行われて終了となる。
【００６１】
本実施例においても、初回発光量を、用意した発光段階のうち最小の発光量１としたことで、次発光量判定手段（ステップ４、ステップ６、ステップ８）が有効に機能し、２回の信号選択で最適な発光量を見つけることができる。よって、実施例１と同様、ノンプリズム測距モード、プリズム測距モードのいずれが選択された場合であっても、従来よりも光量調節が格段に早く終了する。
【００６２】
図５は、本願発明の第３の実施例に係る光波距離計において、ノンプリズム測距モードが選択された場合の測距の手順を示すフローチャート図である。第３の実施例は、実施例１と同様の構成で、プリズム測距モードの場合のフローも実施例１と同様である。第３の実施例では、ノンプリズム測距モードの場合に、初回発光量が発光量３から開始され、演算処理部６０において、受光レベル判定手段と光量選択手段のみを用いている。
【００６３】
ノンプリズム測距モードが選択されると、まず、ステップ１において発光量３が選択され、ステップ２で受光信号振幅が測定される。そしてステップ３で受光レベル判定手段により発光量３で受光レベルが判定され、最大入力値を超える場合には、ステップ４で発光量２に切り換えられ、ステップ５で発光量２で受光レベル判定され、最大入力値を超える場合には、ステップ６で発光量１に切り換えられ、ステップ７で発光量１で受光レベル判定され、最大入力値を超える場合には、ステップ８でプリズムモードに自動で移行し、ステップ５で最大入力値を超えない場合には、ステップ１２に移行されそのままの発光量２で測距が行われて終了となる。一方、ステップ３で最大入力値を超えないと判定された場合には、ステップ９で発光量４に切り換えられ、ステップ１０で発光量４で受光レベル判定され、最大入力値を超えない場合にはステップ１２に移行して発光量４で測距され、ステップ１０で最大入力値を超える場合には、ステップ１１で発光量３に切り換えられてステップ１２へ移行して測距されて終了となる。
【００６４】
本実施例によれば、受光レベル判定手段により、受光信号振幅がＡ/Ｄ変換器４４の最大入力値以上か否か（飽和領域か測定可能域か）を判断し（ステップ３,ステップ５,ステップ７,ステップ１０）、飽和領域であれば、発光素子２９の発光量を現段階から降順に下げるように測定可能域に入るまで信号選択を行う（ステップ３〜ステップ６、ステップ１０〜ステップ１１）。一方、測定可能域であれば、発光素子２９の発光量を現段階から昇順に上げるように、最大入力値を超えないレベルまで信号選択を行う（ステップ３→ステップ９）。発光量１でも飽和する場合には、実施例１と同様に自動でプリズムモードへ移行する（ステップ８）。
【００６５】
これにより、断続的なパターンの発光量の中から最適受光量となる最適な発光量に決定するだけなので、信号選択回数は最大でも用意した抵抗器数と同じ回数で済み、従来よりも光量調節作業が格段に早く終了する。
【００６６】
図６は、本願発明の第４の実施例に係る光波距離計において、ノンプリズム測距モードが選択された場合の測距の手順を示すフローチャート図である。第４の実施例では、ノンプリズム測距モードの場合に、モード開始から２回目に選択される発光量が、初回発光量３から数段小さい発光量１を選択する点のみが実施例３と異なる。
【００６７】
ノンプリズム測距モードが選択されると、まず、ステップ１において発光量３が選択され、ステップ２の受光信号振幅測定を経て、ステップ３で受光レベル判定される。ステップ３で最大入力値を超える場合には、ステップ４で発光量１に切り換えられ、ステップ５で発光量１で受光レベル判定され、最大入力値を超える場合には、ステップ６でプリズム測距モードに自動的に移行し、ステップ５で最大入力値を超えない場合には、ステップ７で発光量２に切り換えられ、ステップ８で発光量２で受光レベル判定され、最大入力値を超えない場合には、ステップ１３に移行され発光量２で測距されて終了し、ステップ８で最大入力値を超える場合には、ステップ９で発光量１に切り換えられてステップ１３で測距されて終了する。一方、ステップ３で最大入力値を超えないと判定された場合には、実施例２と同様となる。
【００６８】
本実施例によれば、ステップ３の受光レベル判定手段により飽和領域と判定されると、発光素子２９の発光量が、発光量３から数段階小さい発光量１に下げられ（ステップ４）、以降、発光量が昇順に選択されて最適な発光量となるまで信号選択を行う（ステップ５〜ステップ９）。
【００６９】
本実施例においても、断続的なパターンの中から最適な発光量に決定するだけなので、従来よりも光量調節作業が格段に早く終了する。さらに、初回発光量において飽和領域と判定された場合に、２回目の発光量を数段階小さい発光量を選択し、以降は昇順で発光量を上げるため、挟み撃ち的に最適な発光量に決定できるため、信号選択回数が減り、実施例２よりも光量調節作業が早くなる。
なお、前記実施例１〜４における発光量減衰定数ｒ＝０．５は一例であり、０＜ｒ＜１のものであればこれに限定されない。
【００７０】
図７は、本願発明の第５の実施例に係る光波距離計のブロック図である。第５の実施例では、実施例１における抵抗器群７０に、抵抗器が複数個用意され、演算処理部６０から受光信号振幅を見ながらこれに対応する数の選択信号によって発光素子２９の発光量が選択可能な構成とされた他は、実施例１と同様の構成であり、プリズム測距モードのフローも同様である。そして、本実施例における光波距離計は、光量選択手段において、選択信号数をｎ、該選択信号に対応する光送出手段の発光量を小から大にかけて発光量１、発光量２・・・発光量ｎとしたとき、初回の発光量は、信号数ｎを超えない最大の２の冪乗（２＾ｍ）に該等する発光量から始められ、後述の最適発光量探索手段によって最適な発光量が決定される。
【００７１】
図７に示すように、本実施例の光波距離計では、抵抗器が１００個、即ち負荷抵抗１０１〜負荷抵抗２００とこれに一対のアナログスイッチ２０１〜アナログスイッチ３００が用意されており、演算処理部６０からは、これに対応する選択信号(１)〜選択信号(１００)が発信され、発光素子２９の発光段階は１００パターンに構成されている。
【００７２】
次に、最適発光量探索手段を、図８ａ及びｂに示す、同光波距離計においてノンプリズム測距モードが選択された場合の測距の手順を示すフローチャート図に基づいて説明する。図８ａは初回発光量で最大入力値を超えるため、初回発光量よりも小さい発光量の中から探索するフローであり、図８ｂは初回発光量で最大入力値を超えないため、初回発光量よりも大きい発光量の中から探索するフローである。
【００７３】
ノンプリズム測距モードが選択されると、まず、初回の発光量は、選択信号数ｎ＝１００を越えない最大の２の冪乗２＾ｍから開始する。即ちステップ１で１００＞２＾６＝６４（ｍ＝６）に対応する発光量６４が選択される。次に、ステップ２の受光信号振幅測定を経て、ステップ３で受光レベル判定手段にて受光レベルを判定される。発光量６４でＡ/Ｄ変換器４４に入力される受光信号の信号振幅が最大入力値を超える場合は、ステップ４に移行し、次数を１下げ（ｍ＝５）て、６４の半分の発光量３２（＝２＾５）に減じたのち、ステップ５でｍ＝０か判定される。ステップ５でｍ≠０であれば、ステップ６で再度受光レベルを判定される。ステップ６で最大入力値を超える場合には、ステップ９で、３２と３２の半分の発光量１６（＝２＾４）とで減算する。次にステップ１０でｍ＝０か判定し、ｍ＝０まで次数が下がったならばステップ１１で受光レベル判定手段にて受光レベルを判定される。ｍ＝０で無ければステップ６に戻る。ステップ６で最大入力値を超えない場合には、ステップ７で、３２と３２の半分の発光量１６（＝２＾４）とで加算する。次にステップ８でｍ＝０か判定し、ｍ＝０まで次数が下がったならばステップ１１で受光レベル判定手段にて受光レベルを判定される。ｍ＝０で無ければステップ６に戻る。以降同様の場合はステップ６〜ステップ１０を繰り返して次数が下げられ発光量が増減される。ステップ１１で最大入力値を超えないと判定されると、これまで操作した発光量のうち最大入力値を超えない最大発光量を最適な発光量とする。また、ステップ５でｍ＝０である場合も、ステップ１１に移行する。次にステップ１２では、発光量１でも最大入力値を超える場合、ステップ１３のプリズム測距に移行する。発光量が１以上で最適な場合、ステップ１４に移行して測距されて終了となる。
【００７４】
一方、ステップ３で、初回発光量６４で受光信号振幅が飽和領域とならない（測定可能域の）場合は、ステップ１５に移行し、次数を１下げ（ｍ＝５）て、６４と６４の半分の発光量３２（＝２＾５）とで加算し、ステップ１６で発光量が１００を超えるか判定する。超えた場合はステップ１７で発光量を加算前に戻し次数ｍは減じたままにステップ１５に戻るが、今６４＋３２＝９６で１００を超えないので、ステップ１６に移行する。ステップ１８ではｍ＝０かを判定し、ｍ＝０であれば、ステップ２６に移行し受光レベル判定手段にて受光レベルを判定される。ｍ＝０で無ければ、ステップ１９にて受光レベルを判定される。ステップ１９で最大入力値を超えない場合には、ステップ２０で、次は９６と３２の半分の１６を加算して、発光量を増加させ、ステップ２１で発光量が１００を超えるか判定し、超える場合はステップ２２で加算前に９６に戻し次数ｍは減じたままにステップ２０に戻る。ステップ２１で発光量が１００を超えなければ、ステップ２３でｍ＝０かを判定する。ｍ＝０であればステップ２６で受光レベル判定手段にて受光レベルを判定される。ｍ＝０でなければステップ１９に戻る。ステップ１９で最大入力値を超えた場合には、ステップ２４で、次は９６と３２の半分の１６を減算して、発光量を減少させ、ステップ２５でｍ＝０かを判定する。ｍ＝０であればステップ２６で受光レベル判定手段にて受光レベルを判定される。ｍ＝０でなければステップ１９に戻る。以降同様の場合はステップ１９〜ステップ２５を繰り返して発光量が増減され、ステップ２６で最大入力値を超えないと判定されると、これまで操作した発光量のうち最大入力値を超えない最大発光量を最適な発光量とする。ステップ２７では発光量１での最大入力値を超える場合、ステップ２８のプリズム測距に移行する。発光量が１以上で最適な場合、ステップ２９に移行して測距されて終了となる。
【００７５】
次に、最適発光量探索手段を具体的例を挙げて説明する。図９は、最適な発光量が４７の場合の光量選択作業を説明する概念図である。なお、黒丸はその発光量で飽和（最大入力値以上）、白丸はその発光量で測定可能（最大入力値未満）であることを示す。
【００７６】
選択信号数ｎ＝１００で、最適な発光量が発光量４７の場合、初回発光量は１００＞２＾６＝６４（ｍ＝６）である（ステップ１）。初回発光量６４＞４７（ステップ３）であるので、次数を１下げ（ｍ＝５）、半分の発光量３２とし（ステップ４）、ｍ≠０であるので（ステップ５）、再度受光レベルを判定する（ステップ６）と、３２＜４７であるので、さらに次数を１下げ（ｍ＝４）た発光量分を加算して４８（６４−３２＋１６）とし（ステップ７）、４８＞４７（ステップ６）であるので、さらに次数を１下げ（ｍ＝３）た発光量分を減算して４０（６４−３２＋１６−８）とし（ステップ９）、４０＜４７（ステップ６）であるので、さらに次数を１下げ（ｍ＝２）た発光量分を加算して４４（６４−３２＋１６−８＋４）とし（ステップ７）、４４＜４７（ステップ６）であるので、さらに次数を１下げ（ｍ＝１）た発光量分を加算して４６（６４−３２＋１６−８＋４＋２）とし（ステップ７）、４６＜４７（ステップ６）であるので、さらに次数を１下げ（ｍ＝０）た発光量分を加算して４７（６４−３２＋１６−８＋４＋２＋１）とし（ステップ７）、ｍ＝０まで次数が下がった（ステップ８）ので受光レベルを判定すると、発光量４７では最大入力値を超えない。そして、発光量６４→３２（６４−３２）→４８（６４−３２＋１６）→４０（６４−３２＋１６−８）→４４（６４−３２＋１６−８＋４）→４６（６４−３２＋１６−８＋４＋２）→４７（６４−３２＋１６−８＋４＋２＋１）と操作した発光量の中で、最大入力値を超えない発光量は発光量３２、４０、４４、４６、４７であり、このうち最大発光量は４７と選択できる（ステップ１１）。このように、最適な発光量４７を見つけるための信号選択回数は７回である。
【００７７】
また、図１０は、最適な発光量が１の場合の光量選択作業を説明する概念図である。最適な発光量が１の場合は、初回発光量６４＞１（ステップ３）であるので、次数を１下げ（ｍ＝５）、半分の発光量３２とし（ステップ４）、ｍ≠０であるので（ステップ５）、再度受光レベルを判定すると、３２＞１（ステップ６）であるので、さらに次数を１下げ（ｍ＝４）た発光量分を減算し１６（６４−３２−１６）（ステップ９）、１６＞１（ステップ６）であるので、さらに次数を１下げ（ｍ＝３）て８（６４−３２−１６−８）（ステップ９）、さらに次数を１下げ（ｍ＝２）て４（６４−３２−１６−８−４）（ステップ９）、さらに次数を１下げ（ｍ＝１）て２（６４−３２−１６−８−４−２）（ステップ９）、さらに次数を１下げ（ｍ＝０）て１（６４−３２−１６−８−４−２−１）（ステップ９）、ｍ＝０まで次数が下がった（ステップ１０）ので受光レベルを判定すると、発光量１では最大入力値を超えない。そして、発光量６４→３２→１６→８→２→１と操作した発光量の中で、最大入力値を超えない最大発光量は１と選択できる（ステップ１１）。このように、最適な発光量が初回発光量６４（２＾ｍ＝６）未満の場合は、最適な発光量を見つけるための信号選択回数は必ず７回以内で決まる。
【００７８】
図１１は、最適な発光量が９６の場合の光量選択作業を説明する概念図である。初回発光量６４＜９６（ステップ３）であるので、次数を１下げ（ｍ＝５）た発光量３２を現発光量に加算して９６（６４＋３２）する（ステップ１５）。発光量９６は発光量１００を超えず（ステップ１６）、ｍ≠０であるので（ステップ１８）、再度受光レベルを判定すると、９６＝９６で最大入力値を超えないので（ステップ１９）、さらに次数を１下げ（ｍ＝４）た発光量分を加算して１１２（６４＋３２＋１６）とすると（ステップ２０）、発光量１００を超える（ステップ２１）ので、加算前の発光量９６に戻し（ステップ２２）、さらに次数を１下げ（ｍ＝３）た発光量分を加算して１０４（６４＋３２＋８）とすると（ステップ２０）、発光量１００を超える（ステップ２１）ので、加算前の発光量９６に戻し（ステップ２２）、さらに次数を１下げ（ｍ＝２）た発光量分を加算して１００（６４＋３２＋４）とすると（ステップ２０）、１００＞９６（ステップ１９）であるので、さらに次数を１下げ（ｍ＝１）た発光量分を減算して９８（６４＋３２＋４−２）とし（ステップ２４）、９８＞９６（ステップ１９）であるので、さらに次数を１下げ（ｍ＝０）た発光量分を減算して９７（６４＋３２＋４−２−１）とし（ステップ２４）、ｍ＝０まで次数が下がった（ステップ２５）ので、受光レベルを判定する（ステップ２６）と発光量９７では最大入力値を超えてしまう。そして、発光量６４→９６→１００→９８→９７と操作した発光量の中で、最大入力値を超えない最大発光量は９６と選択できる（ステップ２６）。このように、最適な発光量９６を見つけるための信号選択回数は５回である。
【００７９】
また、最適な発光量は発光量９５の場合、発光量６４→９６（６４＋３２）→８０（６４＋３２−１６）→８８（６４＋３２−１６＋８）→９２（６４＋３２−１６＋８＋４）→９４（６４＋３２−１６＋８＋４＋２）→９５（６４＋３２−１６＋８＋４＋２＋１）の選択で、最大入力値を超えない最大発光量は９５と選択でき、最適な発光量を見つけるための信号選択回数は７回である。このように最適な発光量が６４超の場合でも必ず７回以内で決まる。
【００８０】
また、図１２は、最適な発光量が６４の場合の光量選択作業を説明する概念図である。最適な発光量が２＾ｍ＝６４（ｍ＝６）の場合、発光量６４→９６（６４＋３２）→８０（６４＋３２−１６）→７２（６４＋３２−１６−８）→６８（６４＋３２−１６−８−４）→６６（６４＋３２−１６−８−４−２）→６５（６４＋３２−１６−８−４−２−１）の選択で、最大入力値を超えない最適な発光量は６４であることを見つけるための信号選択回数は７回である。このように最適な発光量が６４（２＾ｍ）の場合でも必ず７回以内で決まる。
【００８１】
即ち、選択信号がｎ個あり、初回発光量をｎを超えない最大の２の冪乗２＾ｍから始めると（但し、ｍは整数かつ２＾（ｍ＋１）＞ｎ≧２＾ｍ）、最適な発光量を見つけられる回数はｍ＋１回以内で終了する。最適な発光量が２進法で探索されるため、少ない信号選択回数で効率良く見つけることができる。
【００８２】
なお、実施例１〜５において、選択信号を数個同時に動作させても発光素子２９から出射可能であるが、負荷抵抗が合成され、光量パワーが精密に把握できなくなるため、選択信号は単独で動作させるのが好ましい。
【符号の説明】
【００８３】
２９            発光素子（光送出手段）
３１            測距光路
３３            目標反射物
３５            参照光路
３７            切換シャッター（光分出手段）
４０            受光素子（受光手段）
４４,４７,５０  Ａ／Ｄ変換器（信号変換手段）
６０            演算処理部
７０            抵抗器群
８０            濃度フィルタ挿入出手段
【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８ａ】
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【図８ｂ】
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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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