JP2000028722A

JP2000028722A - レーザー光による測距方法およびその装置

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Publication number: JP2000028722A
Application number: JP10231083A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Yajima; 勝彌矢島
Original assignee: SANPA KOGYO KK
Current assignee: SANPA KOGYO KK
Priority date: 1998-07-14
Filing date: 1998-07-14
Publication date: 2000-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】目標点の周囲に反射体がある場合に生じる測
距のノイズを除去して精度を向上させる。【解決手段】発振器１１から送光器１２をへて送られ
る送光信号ＴＬと、目標点に設置した反射鏡２と、反射
光信号ＲＬを受光する受光器１３と、フィルタ１４と位
相差算出器１６と信号処理器１７とからなるレーザー測
距装置において、反射鏡２の位置に２次変調手段３を設
けるとともに、受光器１３の出力側に２次変調成分を検
出するフィルタ１５を備え、信号処理器１７をこの成分
を検出したときのみ距離データを出力するように接続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変調させたレーザ
ー光を用いて測定位置から目標点までの距離を測定する
レーザー光による測距方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】目標点に反射鏡を設置し、測定位置から
この反射鏡に向けて変調させたレーザー光を照射し、測
定位置においてその反射光を捕捉して距離を算出するレ
ーザー光による測距が従来から行われている。この位相
差式光波距離計と呼ばれる機材を使用する従来のレーザ
ー光による測距の一例を図３により簡単に説明する。図
３は測距装置の構成図で、１は光波距離計、その中の１
１は発振器、１２は送光器、１３は受光器、１４はフィ
ルタ、１６は位相差算出器、１７は信号処理器、２は反
射鏡である。光波距離計１において、発振器１１により
周波数ｆ_１で変調されたレーザー光による送光信号ＴＬ
を送光器１２から発射し、光波距離計１から距離Ｄの目
標点に設置された反射鏡２でこの送光信号ＴＬを受け、
反射して反射光信号ＲＬとして反射する。光波距離計１
に到達した反射光信号ＲＬを受光器１３で検出し、発振
器１１による周波数ｆ_１のみを通すフィルタ１４により
ノイズを除去し、位相差算出器１６で位相差を算出し、
信号処理器１７で処理して距離データを得る。

【０００３】ここで、発振器１１における変調周波数ｆ
_１は通常、１００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ程度である。反
射鏡２による反射光信号ＲＬが受光器１３に戻ってくる
までの往復距離は２Ｄであるから、変調波の波長をλ
（光速÷ｆ_１）とすれば、２Ｄ／λに応じた位相差φ、
すなわち、 φ＝２π・２Ｄ／λ が生じている。ただし２Ｄ／λが整数となる毎に周期的
にφは０となるから、距離Ｄが全く未知である場合には
概算値を別の手段で求めておくか、ｆ_１として複数の異
なる周波数を選び、いずれの周波数に対しても共通に得
られた値を距離Ｄとして見なすなどの手順が必要であ
る。

【０００４】レーザー光は単一波長で振幅や位相がそろ
っているという特徴があり、また光束が集中していて直
進性にすぐれるから、このような測距には最適であり、
かつ受光器１３において一般の自然光とは容易に識別で
きるから、原理的にはノイズのほとんどない測距が可能
である。しかし、目標点の周囲または近距離に高い反射
率の物体、たとえば光沢金属体やガラス体等があり、送
光信号ＴＬがこの物体に反射して光波距離計１に入って
くる場合は、その反射光はレーザー光であり、かついま
測定しようとしている反射光信号ＲＬと同じ変調を受け
ているから位相差算出器において識別することができ
ず、目標点と異なる地点の距離を算出してしまうという
問題点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点を解消し、目標点に設置した反射鏡による反射光
信号だけを識別して常に正確な距離を算出するようにし
た測距方法ならびにその装置を実現することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のレーザー光によ
る測距方法は、発振器で変調させたレーザー光を目標点
に設置した反射鏡に送り、反射鏡で反射させて受光し、
信号処理して距離データを算出するレーザー光による測
距方法において、反射鏡の位置において反射光の２次変
調を行い、受光後にこの２次変調成分を検出し、２次変
調成分を有する受光信号のみを使用して距離計算を行う
ことを特徴とする。

【０００７】また、本発明のレーザー光による測距装置
は、変調したレーザー光を発振する発振器と、これを送
光信号として送りだす送光器と、前記送光信号を反射し
て反射光信号とする目標点に設置した反射鏡と、この反
射光信号を受光する受光器と、これを信号処理するフィ
ルタと、位相差算出器と、信号処理器とからなるレーザ
ー光による測距装置において、前記反射鏡の位置に２次
変調手段を設け、かつ受光器の出力側に２次変調成分を
検出するフィルタを備え、前記信号処理器をこの２次変
調成分を検出したときのみ距離データを出力するように
接続したことを特徴とし、望ましくは、反射鏡の位置に
おける２次変調手段が反射鏡を鉛直軸回りに回転させる
ものであるか、反射鏡前面に設けた孔あき円板あるいは
偏光板を回転させるものであるか、反射鏡前面に設けた
シャッタを周期的に開閉させるものであるか、あるいは
電気光学的手段または音響光学的手段によるものでり、
さらに望ましくは、反射鏡がコーナーキューブプリズム
である前記の測距装置である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明によれば、反射鏡の位置に
２次変調手段を設けて反射光を変調し、本来の反射光信
号ＲＬが反射鏡以外のものからの反射光、すなわち測距
におけるノイズから識別できるようにしたから、測距の
精度を向上させることができる。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例の測距を図面により説明す
る。図１はこの実施例の測距装置の構成図で、図３と共
通するものについては同一符号を使用している。１は光
波距離計であるが、図３のものに対してフィルタ１５が
追加されている。一方反射鏡２の位置には２次変調手段
３が設けられている。２次変調手段３は周波数ｆ_２で変
調を行う変調器であり、具体例については追って説明す
る。フィルタ１５は２次変調手段３による変調周波数ｆ
_２のみを通すフィルタである。送光信号ＴＬは発振器１
１による変調を受けていることは図３における場合と同
様である。しかし本発明においては反射鏡２の位置に２
次変調手段３が設けられているため、反射光信号ＲＬは
２つの周波数ｆ_１、ｆ_２による変調と、反射光の距離に
よる位相差φの３つの成分を有するものとなっている。

【００１０】受光器１３で検出した反射光信号ＲＬは、
フィルタ１４を通るルートで周波数ｆ_１と位相差φの信
号が位相差算出器１６に入力される。一方フィルタ１５
を通るルートからは周波数ｆ_２の信号が信号処理器１７
に入力される。信号処理器１７は、周波数ｆ_２の信号が
入った時のみ距離データを出力するようにフィルタ１５
とＡＮＤ回路で接続されているので、反射鏡２以外の反
射体によるノイズの反射光には周波数ｆ_２の成分がない
から信号処理器１７は距離データを出力せず、反射鏡２
による正規の反射光によってのみ距離データが得られ
る。

【００１１】つぎに反射鏡２の前面に付設する２次変調
手段３について説明する。変調方法としては機械的手段
によるもの、電気光学的手段によるもの、音響光学効果
によるものなどが可能である。変調周波数ｆ_２としては
数１０〜１００Ｈｚ程度の低いものでよいから、機械的
手段によるものも十分使用可能である。１）機械的手段によるもの図２（ａ）は、反射鏡２を鉛直軸回りに回転させて変調
を与えるものである。構成が最も簡単で、かつ確実であ
る。図２（ｂ）は、反射鏡２の前面で孔あき円板３１を
回転させて変調を与えるものである。これも構成が比較
的簡単で、かつ確実である。図２（ｃ）は、同様に反射
鏡２の前面で偏光板３２を回転させるものである。図２
（ｄ）は、反射鏡２の前面でルーバ状のシャッタ３３を
周期的に往復動、あるいは回転により開閉させて変調を
与えるものである。

【００１２】２）電気光学的手段によるもの反射鏡の前面に結晶などの電気光学効果のある材料を置
き、この材料に電界を加えることにより結晶の複屈折性
を変化させ、通過する光の位相を変化させるものであ
る。電圧により透明度を変化させる液晶光シャッタと呼
ばれるものも実用的である。これらによって位相変調さ
れた波を偏光板等による参照光と干渉させることによ
り、光強度変調に変換することもできる。変調手段が電
界であるから高速変調が可能であるという特徴がある。３）音響光学効果によるもの反射鏡の前面に音響光学効果のある材料（媒質）を置
き、超音波によってこの媒質中の屈折率変化の波による
回折を利用する変調である。変調波はその進行角度、強
度、周波数が変化する。電気光学的手段に比較してそれ
ほど高速ではないが、使いやすいのが長所である。ま
た、反射鏡２は通常の鏡体でもよいが、コーナーキュー
ブプリズムと呼ばれるものは平面精度がすぐれて回帰性
が高く、宇宙間の測距にも使用される程であって、本発
明の測距においても最適である。なお、本発明において
反射鏡を設置する目標点は、地形上の点や構造物などの
静止したものに限定されるわけではなく、地上あるいは
空中を移動する物体であっても何ら差し支えない。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、反射鏡によって反射さ
れた反射光信号のみに２重の変調が与えられていて反射
鏡以外の物体からの反射光と明確に識別できるので、レ
ーザー光による測距においてノイズが除去され、測定精
度が向上するというすぐれた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す測距装置の構成図であ
る。

【図２】本発明の実施例における２次変調手段の例を示
す概念図である。

【図３】従来の技術を示す測距装置の構成図である。

【符号の説明】

１光波距離計２反射鏡３２次変調手段１１発振器１２送光器１３受光器１４、１５フィルタ１６位相差算出器１７信号処理器３１孔あき円板３２偏光板３３シャッタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発振器で変調させたレーザー光を目標点
に設置した反射鏡に送り、反射鏡で反射させて受光し、
信号処理して距離データを算出するレーザー光による測
距方法において、反射鏡の位置において反射光の２次変
調を行い、受光後にこの２次変調成分を検出し、２次変
調成分を有する受光信号のみを使用して距離計算を行う
ことを特徴とするレーザー光による測距方法。
【請求項２】変調したレーザー光を発振する発振器
（１１）と、これを送光信号として送りだす送光器（１
２）と、前記送光信号を反射して反射光信号とする目標
点に設置した反射鏡（２）と、この反射光信号を受光す
る受光器（１３）と、これを信号処理するフィルタ（１
４）と、位相差算出器（１６）と、信号処理器（１７）
とからなるレーザー光による測距装置において、前記反
射鏡（２）の位置に２次変調手段（３）を設け、かつ受
光器（１３）の出力側に２次変調成分を検出するフィル
タ（１５）を備え、前記信号処理器（１７）をこの２次
変調成分を検出したときのみ距離データを出力するよう
に接続したことを特徴とするレーザー光による測距装
置。
【請求項３】反射鏡（２）の位置における２次変調手
段（３）が反射鏡（２）を鉛直軸回りに回転させるもの
である請求項２に記載のレーザー光による測距装置。
【請求項４】反射鏡（２）の位置における２次変調手
段（３）が反射鏡（２）前面に設けた孔あき円板（３
１）を回転させるものである請求項２に記載のレーザー
光による測距装置。
【請求項５】反射鏡（２）の位置における２次変調手
段（３）が反射鏡（２）前面に設けた偏光板（３２）を
回転させるものである請求項２に記載のレーザー光によ
る測距装置。
【請求項６】反射鏡（２）の位置における２次変調手
段（３）が反射鏡（２）前面に設けたシャッタ（３３）
を周期的に開閉させるものである請求項２に記載のレー
ザー光による測距装置。
【請求項７】反射鏡（２）の位置における２次変調手
段が電気光学的手段によるものである請求項２に記載の
レーザー光による測距装置。
【請求項８】反射鏡（２）の位置における２次変調手
段が音響光学的手段によるものである請求項２に記載の
レーザー光による測距装置。
【請求項９】反射鏡（２）がコーナーキューブプリズ
ムである請求項２ないし８のいずれかに記載のレーザー
光による測距装置。