(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準信号で変調された光を発光する発光手段と、前記発光手段から光を導入して測距光として測定光路に送光する第１の送光手段と、前記発光手段から光を導入し、前記導入した光を第１参照光または第２参照光に振り分け、前記第１参照光を第１参照光路に送光し、前記第２参照光を第２参照光路に送光する第２の送光手段と、前記第１参照光路または第２参照光路のいずれか一方を遮断する参照光路遮断手段と、前記第１の送光手段による測距光の送光に伴って前記測定光路で反射した反射光を受光したときに、前記第１参照光路が遮断されているときには前記受光した反射光を第１受光路に導き、前記第２参照光路が遮断されているときには前記受光した反射光を第２受光路に導く受光手段と、前記第１受光路から反射光を受光したときに光電変換を行って第１測距信号を生成し、前記第１参照光路から前記第１参照光を受光したときに光電変換を行って第１参照信号を生成する第１の光電変換手段と、前記第２受光路から反射光を受光したときに光電変換を行って第２測距信号を生成し、前記第２参照光路から前記第２参照光を受光したときに光電変換を行って第２参照信号を生成する第２の光電変換手段と、前記基準信号に対する前記第１測距信号および前記第２参照信号の位相差または前記基準信号に対する前記第２測距信号および前記第１参照信号の位相差を演算し、前記いずれかの演算結果を基に前記測定光路上のターゲットまでの距離を演算する演算手段とを備えてなる光波距離計。
【請求項２】
基準信号で変調された光を発光する発光手段と、前記発光手段から光を導入して測距光として測定光路に送光する第１の送光手段と、前記発光手段から光を導入し、前記導入した光を第１参照光または第２参照光に振り分け、前記第１参照光を第１参照光路に送光し、前記第２参照光を第２参照光路に送光する第２の送光手段と、前記第１参照光路または第２参照光路のいずれか一方を遮断する参照光路遮断手段と、前記第１の送光手段による測距光の送光に伴って前記測定光路で反射した反射光を受光したときに、前記第１参照光路が遮断されているときには前記受光した反射光を第１受光路に導き、前記第２参照光路が遮断されているときには前記受光した反射光を第２受光路に導く受光手段と、前記第１受光路から反射光を受光したときに光電変換を行って第１測距信号を生成し、前記第１参照光路から前記第１参照光を受光したときに光電変換を行って第１参照信号を生成する第１の光電変換手段と、前記第２受光路から反射光を受光したときに光電変換を行って第２測距信号を生成し、前記第２参照光路から前記第２参照光を受光したときに光電変換を行って第２参照信号を生成する第２の光電変換手段と、前記基準信号と前記第１測距信号の位相差および前記基準信号と前記第２参照信号の位相差を演算するとともに、前記基準信号と前記第２測距信号の位相差および前記基準信号と前記第１参照信号の位相差を演算し、前記各演算結果を基に前記測定光路上のターゲットまでの距離を演算する演算手段とを備えてなる光波距離計。
【請求項３】
基準信号で変調された光を発光する発光手段と、前記発光手段から光を導入して測距光として測定光路に送光する第１の送光手段と、前記発光手段から光を導入し、前記導入した光を第１参照光または第２参照光に振り分け、前記第１参照光を第１参照光路に送光し、前記第２参照光を第２参照光路に送光する第２の送光手段と、前記第１参照光路と前記第２参照光路を開放し、その後、前記第１参照光路または前記第２参照光路を遮断する参照光路制御手段と、前記第１の送光手段による測距光の送光に伴って前記測定光路で反射した反射光を受光したときに、前記第１参照光路と前記第２参照光路が開放しているときには前記受光した反射光を第１受光路と第２受光路との間に導き、前記第１参照光路が遮断されているときには前記受光した反射光を第１受光路に導き、前記第２参照光路が遮断されているときには前記受光した反射光を第２受光路に導く受光手段と、前記第１受光路から反射光を受光したときに光電変換を行って第１測距信号を生成し、前記第１参照光路から前記第１参照光を受光したときに光電変換を行って第１参照信号を生成する第１の光電変換手段と、前記第２受光路から反射光を受光したときに光電変換を行って第２測距信号を生成し、前記第２参照光路から前記第２参照光を受光したときに光電変換を行って第２参照信号を生成する第２の光電変換手段と、前記第１参照光路と前記第２参照光路が開放しているときに前記第１参照信号と前記第２参照信号の位相差を補正値として演算し、その後、前記基準信号に対する前記第１測距信号の位相差または前記基準信号に対する前記第２測距信号の位相差を演算し、前記いずれか一方の演算結果を基に前記測定光路上のターゲットまでの距離を演算し、この距離値を前記補正値で補正する演算手段とを備えてなる光波距離計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準信号によって変調された光を測定光路と参照光路に送光し、測定光路上のターゲットで反射して戻ってきた反射光の位相と参照光路からの光の位相を基にターゲットまでの距離を求めることができる光波距離計に関する。
【背景技術】
【０００２】
光波距離計としては、例えば、ターゲットに向けて照射された測距光（レーザ光線）による反射光または参照光路からの参照光を受光し、反射光の位相と参照光の位相との位相差から距離を求めている。この種の光波距離計においては、反射光を光電変換して得られた信号の位相と基準信号の位相との位相差に基づいてターゲットまでの距離を求めるに際して、参照光を光電変換して得られた信号の位相と基準信号の位相との位相差に基づいてターゲットまでの距離を求め、両者の距離値の差を演算することで、発光素子や受光素子で生じる誤差を消去できるようになっている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３２３５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来技術においては、光源に、互いに異なる波長のレーザ光を発光する２種類のレーザダイオードを用いている。測定光をシャッタで切り替えて測定光と参照光の信号の位相差を求めている。また、測距光の送光に伴ってターゲットで反射して戻ってきた反射光を光電変換して得られた信号と参照光を光電変換して得られた信号をそれぞれ交互にＣＰＵに入力し、ＣＰＵにおいて、反射光を光電変換して得られた信号の位相と基準信号の位相との位相差に基づいてターゲットまでの光を演算する処理と、参照光を光電変換して得られた信号の位相と基準信号の位相との位相差を基にターゲットまでの距離を演算する処理を交互に行い、各処理の演算結果を基に最終的にターゲットまでの距離を求めるようにしているため、測定時間を短縮するには充分ではない。
【０００５】
すなわち、反射光を光電変換して得られた信号の位相と基準信号の位相との位相差に基づいてターゲットまでの距離を演算する処理と、参照光を光電変換して得られた信号の位相と基準信号の位相との位相差を基にターゲットまでの距離を演算する処理をシリアルに行っているため、両者の処理時間の和が測定時間となり、各処理におけるデータ量を少なくしなければ、測定時間を短縮することはできない。
【０００６】
本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、測定時間を短縮することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、請求項1に係る光波距離計においては、基準信号で変調された光を発光する発光手段と、前記発光手段から光を導入して測距光として測定光路に送光する第１の送光手段と、前記発光手段から光を導入し、前記導入した光を第１参照光または第２参照光に振り分け、前記第１参照光を第１参照光路に送光し、前記第２参照光を第２参照光路に送光する第２の送光手段と、前記第１参照光路または第２参照光路のいずれか一方を遮断する参照光路遮断手段と、前記第１の送光手段による測距光の送光に伴って前記測定光路で反射した反射光を受光したときに、前記第１参照光路が遮断されているときには前記受光した反射光を第１受光路に導き、前記第２参照光路が遮断されているときには前記受光した反射光を第２受光路に導く受光手段と、前記第１受光路から反射光を受光したときに光電変換を行って第１測距信号を生成し、前記第１参照光路から前記第１参照光を受光したときに光電変換を行って第１参照信号を生成する第１の光電変換手段と、前記第２受光路から反射光を受光したときに光電変換を行って第２測距信号を生成し、前記第２参照光路から前記第２参照光を受光したときに光電変換を行って第２参照信号を生成する第２の光電変換手段と、前記基準信号に対する前記第１測距信号および前記第２参照信号の位相差または前記基準信号に対する前記第２測距信号および前記第１参照信号の位相差を演算し、前記いずれかの演算結果を基に前記測定光路上のターゲットまでの距離を演算する演算手段とを備えて構成した。
【０００８】
（作用）基準信号で変調された光が測距光として測定光路に送光されるとともに、第１参照光として第１参照光路または第２参照光路として第２参照光路に送光される過程で、測距光の送光に伴って測定光路で反射した反射光を受光手段が受光したときに、第１参照光路が遮断されているときには反射光を光電変換して第１測距信号が生成されるとともに、第２参照光を光電変換して第２参照信号が生成され、基準信号に対する第１測距信号および第２参照信号の位相差が演算される。一方、反射光を受光したときに第２参照光路が遮断されているときには反射光を光電変換して第２測距信号が生成され、第１参照信号を光電変換して第１参照信号が生成され、基準信号に対する第２測距信号および第１参照信号の位相差が演算され、いずれかの位相差の演算結果を基に測定光路上のターゲットまでの距離が演算される。
【０００９】
すなわち、測定光路に送光された測距光から得られた第１測距信号と第２参照光路から得られた第２参照信号の位相差を求める演算を同時に行うか、あるいは測定光路から得られた第２測距信号の位相差と第１参照光路から得られた第１参照信号の位相差を演算する処理を同時に行うようにしたため、測定光路に関する位相差演算と参照光に関する位相差演算を別々に実行するときよりも測定時間を短縮することができる。
【００１０】
請求項２に係る光波距離計においては、基準信号で変調された光を発光する発光手段と、前記発光手段から光を導入して測距光として測定光路に送光する第１の送光手段と、前記発光手段から光を導入し、前記導入した光を第１参照光または第２参照光に振り分け、前記第１参照光を第１参照光路に送光し、前記第２参照光を第２参照光路に送光する第２の送光手段と、前記第１参照光路または第２参照光路のいずれか一方を遮断する参照光路遮断手段と、前記第１の送光手段による測距光の送光に伴って前記測定光路で反射した反射光を受光したときに、前記第１参照光路が遮断されているときには前記受光した反射光を第１受光路に導き、前記第２参照光路が遮断されているときには前記受光した反射光を第２受光路に導く受光手段と、前記第１受光路から反射光を受光したときに光電変換を行って第１測距信号を生成し、前記第１参照光路から前記第１参照光を受光したときに光電変換を行って第１参照信号を生成する第１の光電変換手段と、前記第２受光路から反射光を受光したときに光電変換を行って第２測距信号を生成し、前記第２参照光路から前記第２参照光を受光したときに光電変換を行って第２参照信号を生成する第２の光電変換手段と、前記基準信号と前記第１測距信号の位相差および前記基準信号と前記第２参照信号の位相差を演算するとともに、前記基準信号と前記第２測距信号の位相差および前記基準信号と前記第１参照信号の位相差を演算し、前記各演算結果を基に前記測定光路上のターゲットまでの距離を演算する演算手段とを備えて構成した。
【００１１】
（作用）基準信号で変調された光が測距光として測定光路に送光されるとともに、第１参照光として第１参照光路または第２参照光路として第２参照光路に送光される過程で、測距光の送光に伴って測定光路で反射した反射光を受光手段が受光したときに、第１参照光路が遮断されているときには反射光を光電変換して第１測距信号が生成されるとともに、第２参照光を光電変換して第２参照信号が生成され、基準信号に対する第１測距信号および第２参照信号の位相差が演算される。一方、反射光を受光したときに第２参照光路が遮断されているときには反射光を光電変換して第２測距信号が生成され、第１参照信号を光電変換して第１参照信号が生成され、基準信号に対する第２測距信号および第１参照信号の位相差が演算され、各位相差の演算結果を基に測定光路上のターゲットまでの距離が演算される。
【００１２】
すなわち、測定光路に送光された測距光から得られた第１測距信号と第２参照光路から得られた第２参照信号の位相差を求める演算を同時に行うとともに、測定光路から得られた第２測距信号の位相差と第１参照光路から得られた第１参照信号の位相差を演算する処理を同時に行うようにしたため、測定光路に関する位相差演算と参照光に関する位相差演算を別々に実行するときよりも測定時間を短縮することができる。
【００１３】
例えば、測定光路を対象とした位相差演算のデータ量と参照光路を対象とした位相差演算のデータ量の総和を一定にすると、測定に要する時間を半分に短縮することができる。
【００１４】
請求項３に係る光波距離計においては、基準信号で変調された光を発光する発光手段と、前記発光手段から光を導入して測距光として測定光路に送光する第１の送光手段と、前記発光手段から光を導入し、前記導入した光を第１参照光または第２参照光に振り分け、前記第１参照光を第１参照光路に送光し、前記第２参照光を第２参照光路に送光する第２の送光手段と、前記第１参照光路と前記第２参照光路を開放し、その後、前記第１参照光路または前記第２参照光路を遮断する参照光路制御手段と、前記第１の送光手段による測距光の送光に伴って前記測定光路で反射した反射光を受光したときに、前記第１参照光路と前記第２参照光路が開放しているときには前記受光した反射光を第１受光路と第２受光路との間に導き、前記第１参照光路が遮断されているときには前記受光した反射光を第１受光路に導き、前記第２参照光路が遮断されているときには前記受光した反射光を第２受光路に導く受光手段と、前記第１受光路から反射光を受光したときに光電変換を行って第１測距信号を生成し、前記第１参照光路から前記第１参照光を受光したときに光電変換を行って第１参照信号を生成する第１の光電変換手段と、前記第２受光路から反射光を受光したときに光電変換を行って第２測距信号を生成し、前記第２参照光路から前記第２参照光を受光したときに光電変換を行って第２参照信号を生成する第２の光電変換手段と、前記第１参照光路と前記第２参照光路が開放しているときに前記第１参照信号と前記第２参照信号の位相差を補正値として演算し、その後、前記基準信号に対する前記第１測距信号の位相差または前記基準信号に対する前記第２測距信号の位相差を演算し、前記いずれか一方の演算結果を基に前記測定光路上のターゲットまでの距離を演算し、この距離値を前記補正値で補正する演算手段とを備えて構成した。
【００１５】
（作用）基準信号で変調された光が測距光として測定光路に送光されるとともに、第１参照光として第１参照光路または第２参照光路として第２参照光路に送光される過程で、実際の測距前には、測距光の送光に伴って測定光路で反射した反射光を受光したときに、この反射光が第１の光電変換手段と第２の光電変換手段に入射しないように光路が切替えられる一方で、第１参照光路と第２参照光路が開放され、第１の光電変換手段で第１の参照信号が生成され、第２の光電変換手段で第２の参照信号が生成され、第１の参照信号と第２の参照信号の位相差が補正値として演算される。その後、実際の測距時には、基準信号で変調された光が測距光として測定光路に送光されるとともに、第１参照光路または第２参照光路が遮断される。測距光の送光に伴って測定光路で反射した反射光を受光手段が受光したときに、第１参照光路が遮断されているときには反射光を光電変換して第１測距信号が生成され、基準信号に対する第１測距信号の位相差が演算され、この演算結果を基に測定光路上のターゲットまでの距離が演算される。一方、反射光を受光したときに第２参照光路が遮断されているときには反射光を光電変換して第２測距信号が生成され、基準信号に対する第２測距信号の位相差が演算され、この演算結果を基に測定光路上のターゲットまでの距離が演算される。このとき、第１参照信号と第２参照信号の位相差は補正値として既に求められているので、この参照信号間の位相差を距離値から減算する補正を行うことで、受光系と送光系における誤差を消去することができる。
【００１６】
すなわち、実際の測距時に、第１測距信号または第２測距信号を生成するだけでターゲットまでの距離を高精度に求めることができ、測定光路に関する位相差演算と参照光に関する位相差演算を別々に実行するときよりも、測定時間をより短縮することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係る光波距離計によれば、測定時間を短縮することができる。
【００１８】
請求項２に係る光波距離計によれば、測定時間を短縮することができる。
【００１９】
請求項３に係る光波距離計によれば、測定時間をより短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例を示す光波距離計のブロック構成図、図２は、測定モード１における信号の生成方法と測定モード２における信号の生成方法を説明するための図、図３は、測定モード３における信号の生成方法を説明するための図である。
【００２１】
これらの図において、位相差方式の光波距離計１２は、信号発生回路１４、レーザダイオード駆動回路１６、レーザダイオード１８、送光レンズ２０、ビームスプリッタ（ハーフミラー）２２、２４、送光レンズ２６、シャッタ２８、対物レンズ３０、光路切替器３２、フォトダイオード３４、３６、プリアンプ３８、４０、アンプ４２、４４、バンドパスフィルタ４６、４８、ミキサー（混合器）５０、５２、ローパスフィルタ５４、５６、Ａ／Ｄ変換器５８、６０、ＣＰＵ６２、表示器６４を備えて構成されている。なお、ターゲットを視準するための視準望遠鏡などは省略してある。
【００２２】
信号発生回路１４は、ＣＰＵ６２からの指令に応答して、基準信号として、例えば、３０ＭＨｚ、１５ＭＨｚ、２５０ｋＨｚの信号をレーザダイオード駆動回路１６に出力するとともに、基準信号とは周波数の異なるローカル信号をミキサー５０、５２に出力するようになっている。レーザダイオード駆動回路１６は、基準信号に応答して、レーザダイオード１８を駆動し、レーザダイオード１８から発光する光（レーザ光）を基準信号にしたがって光量変調するようになっている。すなわち、レーザダイオード１８は、基準信号で光量変調された光を発光する発光手段として構成されており、レーザダイオード１８の発光による光は送光レンズ２０を透過してビームスプリッタ２２、２４に入射するようになっている。
【００２３】
ビームスプリッタ２２は、レーザダイオード１８の発光による光のうち一部をそのまま透過し、残りの光を反射し第１参照光１００として第１参照光路（図示せず）に送光するようになっている。ビームスプリッタ２２を透過した光はビームスプリッタ２４に入射し、入射した光のうち一部はビームスプリッタ２４をそのまま透過し、送光レンズ２６を介して測定光路（図示せず）に測距光１０２として送光され、残りの光は反射し第２参照光１０４として第２参照光路（図示せず）に送光されるようになっている。なお、ビームスプリッタ２２、２４は平行平面ガラスでもよい。この場合約４％が反射される。
【００２４】
すなわち、送光レンズ２０、ビームスプリッタ２２、２４、送光レンズ２６は、レーザダイオード１８の発光に伴う光を導入して測距光１０２として測定光路に送光する第１の送光手段として構成されているととともに、レーザダイオード１８の発光に伴う光を導入し、導入した光を第１参照光１００または第２参照光１０４に振り分け、第１参照光１００を第１参照光路に送光し、第２参照光１０４を第２参照光路に送光する第２の送光手段として構成されている。
【００２５】
第１参照光１００が伝播する第１参照光路と第２参照光１０４が伝播する第２参照光の光路近傍にはシャッタ２８が配置されている。このシャッタ２８は、測定モード１〜３のうち測定モード１のときには第１参照光路を遮断して第１参照光１００の伝播を阻止し、測定モード２のときには第２参照光路を遮断して第２参照光１０４の伝播を阻止する参照光路遮断手段として構成されている。また、シャッタ２８は、測定モード３のときには、第１参照光路と第２参照光路を開放し、第１参照光１００と第２参照光１０４をそのまま通過させ、その後、実際の測距時に、第１参照光路を遮断して第１参照光１００の伝播を阻止し、または、第２参照光路を遮断して第２参照光１０４の伝播を阻止する参照光路制御手段として機能するようになっている。
【００２６】
対物レンズ３０には、測定光路に向けて照射された測距光１０２が測定光路上のターゲットで反射したときに、その反射光が入射するようになっており、対物レンズ３０に入射した反射光は光路切替器３２に入射するようになっている。光路切替器３２は、機械的にあるいは光学的に、またはＣＰＵ６２からの指令を基にシャッタ２８と連動して測定モードに応じて受光路を切替えるようになっている。例えば、光路切替器３２は、測定モード１のときには、第１参照光１００が遮蔽されていることを条件に、対物レンズ３０から入射した反射光を第１受光路（光路切換器３２とフォトダイオード３４とを結ぶ受光路）に導き、測定モード２のときには、第２参照光１０４が遮蔽されていることを条件に、対物レンズ３０からの反射光を第２受光路（光路切換器３２とフォトダイオード３６とを結ぶ受光路）に導く受光手段として構成されている。また、光路切替器３２は、測定モード３のときには、第１参照光路と第２参照光路が開放されていることを条件に、対物レンズ３０からの反射光を第１受光路（光路切替器３２とフォトダイオード３４とを結ぶ受光路）と第２受光路（光路切替器３２とフォトダイオード３６とを結ぶ受光路）との間に導き、対物レンズ３０からの反射光がフォトダイオード３４とフォトダイオード３６に入射しないように受光路を切替え、その後、実際の測距時に、第１参照光１００が遮蔽されていることを条件に、対物レンズ３０から入射した反射光を第１受光路（光路切替器３２とフォトダイオード３４とを結ぶ受光路）に導くように受光路を切替え、一方、第２参照光１０４が遮蔽されていることを条件に、対物レンズ３０からの反射光を第２受光路（光路切替器３２とフォトダイオード３６とを結ぶ受光路）に導くように受光路を切替える受光手段として構成されている。
【００２７】
フォトダイオード３４は、光電変換素子を用いて構成されており、測定モード１において、光路切替器３２から反射光を受光したときに光電変換を行って第１測距信号を生成し、測定モード２において、ビームスプリッタ２２から第１参照光１００を受光したときに光電変換を行って第１参照信号を生成する第１の光電変換手段として構成されている。フォトダイオード３６は、光電変換素子を用いて構成されており、測定モード１において、ビームスプリッタ２４から第２参照光１０４を受光したときに光電変換を行って第２参照信号を生成し、測定モード２において、光路切替器３２から反射光を受光したときに光電変換を行って第２測距信号を生成する第２の光電変換手段として構成されている。
【００２８】
フォトダイオード３４の生成による第１測距信号または第１参照信号はプリアンプ３８で増幅されたあとアンプ４２で更に増幅され、増幅された信号はバンドパスフィルタ４６を通過したあとミキサー５０に入力される。ミキサー５０に入力された信号は信号発生回路１４からのローカル信号と混合され、中間周波の信号（第１測距信号または第１参照信号）に変換されたあとローパスフィルタ５４を通過してＡ／Ｄ変換器５８に入力される。中間周波による第１測距信号または第１参照信号はＡ／Ｄ変換器５８でデジタル信号に変換され、デジタルデータとしてＣＰＵ６２で処理されるようになっている。
【００２９】
一方、フォトダイオード３６の生成による第２測距信号または第２参照信号はプリアンプ４０で増幅されたあと更にアンプ４４で増幅され、増幅された信号はバンドパスフィルタ４８を通過したあとミキサー５２に入力される。ミキサー５２に入力された信号は信号発生回路１４からのローカル信号と混合され、中間周波の信号（第２測距信号または第２参照信号）に変換されたあとローパスフィルタ５６を通過してＡ／Ｄ変換器６０に入力される。中間周波の第２測距信号または第２参照信号はＡ／Ｄ変換器６０でデジタル信号に変換され、デジタルデータとしてＣＰＵ６２で処理されるようになっている。
【００３０】
ＣＰＵ６２は、信号発生回路１４から発生する基準信号の発生タイミングを監視しながらＡ／Ｄ変換器５８、６０からデジタル信号を取り込み、測定モード１のときには基準信号と第１測距信号の位相差を求める演算と基準信号と第２参照信号の位相差を求める演算を同時に行い、測定モード２のときには、基準信号と第２測距信号の位相差を求める演算と基準信号と第１参照信号の位相差を求める演算を同時に実行し、各演算結果を基に測定光路上のターゲットまでの距離を演算し、この演算結果を表示器６４に表示させる演算手段として構成されている。
【００３１】
次に、光波距離計１２を用いてターゲットまでの距離を求めるに際して、レーザダイオード１８の発光による光が測距光１０２として測定光路に向けて出射されるとともに、第１参照光１００として第１参照光路または第２参照光１０４として第２参照光路に送光される過程で、測定モード１による処理と測定モード２による処理が交互に複数回実行される。例えば、測定モード１のときには、シャッタ２８と光路切替器３２の切替動作により、図２（ａ）に示すように、ビームスプリッタ２２からの第１参照光１００が遮蔽され、ビームスプリッタ２４からの第２参照光１０４がフォトダイオード３６に入射するとともに、測距光１０２がターゲットで反射したときの反射光が対物レンズ３０、光路切替器３２からフォトダイオード３４に入射する。この結果、フォトダイオード３４の生成による第１測距信号とフォトダイオード３６の生成による第２参照信号を基にＣＰＵ６２において測距演算が行われる。
【００３２】
すなわち、ＣＰＵ６２は、基準信号と第１測距信号の位相差を求める演算と基準信号と第２参照信号の位相差を求める演算を同時に行う。この場合、変調信号の波長をλとし、１波長に関するデータを１としたときに、例えば、３０００個分のデータを処理して基準信号と第１測距信号の位相差を求めるとともに、１５００個分のデータを処理して基準信号と第２参照信号の位相差を演算する。そして各位相差の演算結果を基に測距光路上のターゲットまでの距離を演算する。例えば、ターゲットまでの距離ｄを、距離ｄ＝位相差・測距信号の波長／２πに従って演算する。この際、両者の差を求めることで、レーザダイオード１８を含む送光系における誤差を消去することができる。
【００３３】
次に、測定モード２のときには、シャッタ２８と光路切替器３２の切替動作により、図２（ｂ）に示すように、ビームスプリッタ２４からの第２参照光１０４が遮蔽され、ビームスプリッタ２２からの第１参照光１００がフォトダイオード３４に入射し、測距光１０２がターゲットで反射したときの反射光がフォトダイオード３６に入射し、フォトダイオード３４によって第１参照信号が生成され、フォトダイオード３６によって第２測距信号が生成される。そしてＣＰＵ６２においては、基準信号と第２測距信号の位相差を求める演算と基準信号と第１参照信号の位相差を求める演算が同時に実行される。この場合、変調信号の波長をλとし、１波長に関するデータを１としたときに、例えば、３０００個分のデータを処理して基準信号と第２測距信号の位相差を求めるとともに、１５００個分のデータを処理して基準信号と第１参照信号の位相差を演算する。そして各位相差の演算結果を基に測距光路上のターゲットまでの距離を演算するに際して両者の差を求めることで、レーザダイオード１８を含む送光系における誤差を消去することができる。
【００３４】
さらに、測定モード１における演算結果と測定モード２における演算結果を減算することで、フォトダイオード３４とフォトダイオード３６を含む受光系における誤差を消去することができる。
【００３５】
このように、本実施例においては、測定モード１で基準信号と第１測距信号の位相差を求める演算と基準信号と第２参照信号の位相差を求める演算を同時に行うとともに、測定モード２で基準信号と第２測距信号の位相差を求める演算と基準信号と第１参照信号の位相差を求める演算を同時に行い、各演算結果を基に測定光路上のターゲットまでの距離を演算するようにしたため、測定光路に関する位相差演算と参照光に関する位相差演算を別々に実行するときよりも測定時間を短縮することができる。
【００３６】
また、本実施例によれば、測定光路を対象とした位相差演算のデータ量と参照光路を対象とした位相差演算のデータ量の総和を一定にすると、測定に要する時間を半分に短縮することができる。
【００３７】
なお、測定時間を従来と同一の時間としたときには、測定モード１におけるデータ量と測定モード２におけるデータ量の和が２倍となるため、測定精度を更に向上させることができる。
【００３８】
また、測定モード１による測距演算と測定モード２による測距演算を実行する代わりに、測定モード１または測定モード２による測距演算を基に測定光路上のターゲットまでの距離を求めることもできる。
【００３９】
次に、測定モード３のときには、シャッタ２８と光路切替器３２の切替動作により、図３（ａ）に示すように、シャッタ２８を第１参照光路と第２参照光路から外れた位置に配置し、ビームスプリッタ２２からの第１参照光１００をフォトダイオード３４に入射し、ビームスプリッタ２４からの第２参照光１０４をフォトダイオード３６に入射し、フォトダイオード３４の光電変換によって第１参照信号を生成し、フォトダイオード３６の光電変換によって第２参照信号を生成し、ＣＰＵ６２において、第１参照信号の位相と第２参照信号の位相の位相差を補正値として演算する。この後、実際の測距を実行する。
【００４０】
実際の測距で第１測距信号のみを生成するときには、シャッタ２８と光路切替器３２の切替動作により、図３（ｂ）に示すようにシャッタ２８で第１参照光１００の伝送を遮断し、反射光をフォトダイオード３４で受光し、フォトダイオード３４の光電変換によって第１測距信号を生成し、ＣＰＵ６２において基準信号の位相と第１測距信号の位相の位相差を求め、この位相差を基にターゲットまでの距離を求める。このとき第１参照光１００の位相と第２参照光１０４の位相の位相差を補正値として既に求めているため、この参照信号間の位相差を距離値から減算する補正を行うことで、受光系と送光系における誤差を消去することができる。このため、実際の測距時に、第１測距信号のみを生成するだけでターゲットまでの距離を高精度に求めることができ、測定時間をより短縮することができる。
【００４１】
一方、第２測距信号のみを生成するときには、シャッタ２８と光路切替器３２の切替動作により、図３（ｃ）に示すように、シャッタ２８で第２参照光１０４の伝送を遮断し、反射光をフォトダイオード３６で受光し、フォトダイオード３６の光電変換によって第２測距信号を生成し、ＣＰＵ６２において基準信号と第２測距信号の位相の位相差を求める。このときも、第１参照光１００の位相と第２参照光１０４の位相の位相差を補正値として既に求めているため、この参照信号間の位相差を距離値から減算する補正を行うことで、受光系と送光系における誤差を消去することができる。このため、実際の測距時に、第２測距信号のみの生成するだけでターゲットまでの距離を高精度に求めることができ、測定時間をより短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例を示す光波距離計のブロック構成図である。
【図２】（ａ）は、測定モード１における信号の生成方法を説明するための図、（ｂ）は測定モード２における信号の生成方法を説明するための図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、測定モード３における信号の生成方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４３】
１２  光波距離計
１４  信号発生回路
１６  レーザダイオード駆動回路
１８  レーザダイオード
２２、２４  ビームスプリッタ
２６  送光レンズ
２８  シャッタ
３０  対物レンズ
３４  光路切替器
３４、３６  フォトダイオード
５０、５２  ミキサー
５８、６０  Ａ／Ｄ変換器
６２  ＣＰＵ
【図１】
0004707142.tif 000002
【図２】
0004707142.tif 000003
【図３】
0004707142.tif 000004