光波测距仪的制作方法
【专利摘要】本发明涉及光波测距仪。具备：发光元件，发出测距光；信号发生器，生成多个邻近频率；调制信号，所述调制信号为使多个邻近频率分别断续而脉冲化为规定宽度的调制信号；射出光学系统，按照每个邻近频率依次切换射出利用该调制信号脉冲化为规定宽度的断续调制测距光；光接收部，对来自测定对象物的反射测距光进行光接收，产生规定脉冲宽度的断续光接收信号；基准信号发生器，发出具有各个规定的频率的差的基准频率信号；频率变换部，通过与基准频率信号的混频来对来自光接收部的断续光接收信号进行频率变换，与各个邻近频率信号对应地得到具有脉冲宽度的断续变换信号；以及运算控制部。
【专利说明】
光波测距仪
技术领域
[0001]本发明涉及将调制后的测定光照射于测定对象并对来自测定对象的反射测定光进行光接收而利用测定光与反射测定光的相位差来测定到测定对象的距离的光波测距仪。
【背景技术】
[0002]在检测测定光与反射测定光的相位差来进行距离测定的光波测距仪中，能够测定的距离、测定精度根据调制频率来决定。因此，为了使从近距离到远距离进行测定变为可能，需要照射多个调制频率的测距光。
[0003]例如，在使用了 30MHz的调制频率、300KHZ的调制频率的情况下，通过各个频率，能够测定到5m的距离和到500m的距离。为了测定其以上的距离，需要更多的频率。以往，为了测定高频的相位，使用外差(heterodyne)法，在降低频率之后进行了相位测定。例如，为了进行30MHz和300KHz的相位测定，产生30MHz-30KHz、300KHz-30KHz的频率，通过其差频率30KHz进行了相位测定。如果将此时产生的300KHz-30KHz的频率用作第三调制频率，则通过求取与300KHz的调制频率的相位差，从而相位差虚拟上与以30KHz调制后的相位等效，能够进行到5km的距离测定。
[0004]在以往的光波测距仪中，制作多个频率，进而，按照多个频率的每一个发出测距光，此外，进行测距，因此，存在电路结构复杂并且测定时间变长这样的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供高效率地制作测定所需要的信号并且能够进行短时间内的测定的光波测距仪。
[0006]为了达成上述目的，本发明的光波测距仪具备:发光元件，发出测距光；信号发生器，生成多个邻近频率;调制信号，所述调制信号为使所述多个邻近频率分别断续而脉冲化为规定宽度的调制信号;射出光学系统，按照每个所述邻近频率依次切换射出利用该调制信号脉冲化为规定宽度的断续调制测距光;光接收部，对来自测定对象物的反射测距光进行光接收，产生规定脉冲宽度的断续光接收信号;基准信号发生器，发出具有各个规定的频率的差的基准频率信号;频率变换部，通过与所述基准频率信号的混频来对来自所述光接收部的所述断续光接收信号进行频率变换，与各个邻近频率信号对应地得到具有脉冲宽度的断续变换信号；以及运算控制部，所述断续光接收信号的脉冲宽度被设定为比所述断续变换信号的周期长的时间宽度，此外，所述断续光接收信号的周期在所述测定对象物为移动体的情况下被设定为能够忽视由该移动体的移动造成的所述断续变换信号的相位变化的速度，所述运算控制部构成为:针对所述多个邻近频率求取所述断续光接收信号的相位来运算精密测定距离值，此外，求取所述各断续变换信号彼此的相位差来运算粗测定距离值，将该粗测定距离值和所述精密测定距离值合起来，由此，测定距离。
[0007]此外，在本发明的光波测距仪中，所述运算控制部使所述断续调制测距光生成为以规定的断续数目轮一周的断续图案，按照每个断续图案对所述断续变换信号进行多次累计，根据所得到的累计波形的断续宽度、断续周期来特别指定所述多个邻近频率，求取各个所述断续变换信号的平均相位，根据平均相位来求取所述精密测定距离值，根据所述各断续变换信号彼此的平均相位差来求取所述粗测定距离值，根据所述精密测定距离值和所述粗测定距离值来测定所述测定对象物的距离。
[0008]此外，在本发明的光波测距仪中，所述多个邻近频率之中的至少2个邻近频率所对应的断续变换信号的频率相同。
[0009]此外，在本发明的光波测距仪中，所述运算控制部通过所述断续调制测距光的光接收脉冲的延迟时间来进行测距。
[0010]此外，在本发明的光波测距仪中，所述运算控制部在根据所述多个邻近频率得到的所述精密测定距离值与所述粗测定距离值的差不在规定值以内的情况下产生异常信号。
[0011]进而此外，在本发明的光波测距仪中，所述多个邻近频率的断续切换按照各频率的每一个错开规定的周期来进行，频率变换后的所述断续变换信号在错开规定的周期之后进行相位测定。
[0012]根据本发明，具备:发光元件，发出测距光;信号发生器，生成多个邻近频率;调制信号，所述调制信号为使所述多个邻近频率分别断续而脉冲化为规定宽度的调制信号;射出光学系统，按照每个所述邻近频率依次切换射出利用该调制信号脉冲化为规定宽度的断续调制测距光;光接收部，对来自测定对象物的反射测距光进行光接收，产生规定脉冲宽度的断续光接收信号;基准信号发生器，发出具有各个规定的频率的差的基准频率信号;频率变换部，通过与所述基准频率信号的混频来对来自所述光接收部的所述断续光接收信号进行频率变换，与各个邻近频率信号对应地得到具有脉冲宽度的断续变换信号；以及运算控制部，所述断续光接收信号的脉冲宽度被设定为比所述断续变换信号的周期长的时间宽度，此外，所述断续光接收信号的周期在所述测定对象物为移动体的情况下被设定为能够忽视由该移动体的移动造成的所述断续变换信号的相位变化的速度，所述运算控制部构成为:针对所述多个邻近频率求取所述断续光接收信号的相位来运算精密测定距离值，此外，求取所述各断续变换信号彼此的相位差来运算粗测定距离值，将该粗测定距离值和所述精密测定距离值合起来，由此，测定距离，因此，在精密测定和粗测定中使用全部调制频率，测定效率高，此外，缩短测定时间。进而，通过使测距光为断续光，从而能够将光输出仅集中于调制的时间，能够增大峰值功率，此外，缩短发光时间，因此，提尚S/N，测定精度提尚。进而此外，即使测定对象物为移动体，也能够进行距离测定。
[0013]此外，根据本发明，所述运算控制部使所述断续调制测距光生成为以规定的断续数目轮一周的断续图案，按照每个断续图案对所述断续变换信号进行多次累计，根据所得到的累计波形的断续宽度、断续周期来特别指定所述多个邻近频率，求取各个所述断续变换信号的平均相位，根据平均相位来求取所述精密测定距离值，根据所述各断续变换信号彼此的平均相位差来求取所述粗测定距离值，根据所述精密测定距离值和所述粗测定距离值来测定所述测定对象物的距离，因此，能够与所要求的测定精度对应地适当设定断续数目。
[0014]此外，根据本发明，所述多个邻近频率之中的至少2个邻近频率所对应的断续变换信号的频率相同，因此，电气电路上的结构要素与I个频率对应即可，电路结构变得简单，进而，由于频率接近，所以，有一个Q低的滤波器即可，由于Q低，所以，向邻近频率的每一个的相位偏差的影响少，难以产生由精密测定和粗测定的偏差造成的异常测定。
[0015]此外，根据本发明，所述运算控制部通过所述断续调制测距光的光接收脉冲的延迟时间来进行测距，因此，能够进行长距离测定，能够省略为了长距离测定而需要的调制频率。
[0016]此外，根据本发明，所述运算控制部在根据所述多个邻近频率得到的所述精密测定距离值与所述粗测定距离值的差不在规定值以内的情况下产生异常信号，因此，能够排除异常测定值，测定的可靠性提高。
[0017]进而此外，根据本发明，所述多个邻近频率的断续切换按照各频率的每一个错开规定的周期来进行，频率变换后的所述断续变换信号在错开规定的周期之后进行相位测定，因此，能够进行误差少的测定。
【附图说明】
[0018]图1是本实施例的光波测距仪的光学系统的概略图。
[0019]图2是本实施例的前述光波测距仪的测量电路的概略图。
[0020]图3(A)是示出测距光的脉冲化后的状态的说明图，图3(B)是示出光接收信号的说明图，图3(C)是示出发光图案(pattern)的说明图，图3(D)是发光图案的信号变换后的图，图3(E)是放大地示出通过低通滤波器后的脉冲调制光的说明图，此外，是示出光接收信号和A/D变换后的内部信号的图。
[0021]图4(A)、图4(B)是利用延迟时间测定的距离测定的说明图，图4(A)是发光图案的说明图，图4(B)是示出光接收信号的说明图。
[0022]图5(A)、图5(B)是按照各邻近频率的每一个进行相位变化的图，图5(A)是示出发光图案的图，图5(B)是示出光接收信号的说明图。
【具体实施方式】
[0023]以下，参照附图并说明本发明的实施例。
[0024]首先，在图1中，对本发明的实施例的光波测距仪的测距光学系统I进行说明。
[0025]在图1中，该测距光学系统I由射出光学系统2、光接收光学系统3、瞄准(sighting)光学系统4构成。此外，在图1中，示出了测定对象物5为作为循环反射体(retro-reflector)的棱镜。
[0026]前述测距光学系统I具有朝向前述测定对象物5的测距光轴6，前述射出光学系统2具有射出光轴7，前述光接收光学系统3具有光接收光轴8，前述瞄准光学系统4具有瞄准光轴9 ο
[0027]在前述射出光轴7上配设有发光元件11、聚光透镜12、半反射镜13、光量调整器14。进而，在前述射出光轴7上配设有偏转镜15、16，前述射出光轴7被前述偏转镜15、16偏转，以使与前述测距光轴6—致。
[0028]前述发光元件11例如为激光二极管，发出不可见光的测距光。
[0029]在前述测距光轴6上设置有物镜17、分色镜18。该分色镜18透射可见光并反射测距光。前述测距光轴6透射前述分色镜18后的部分成为前述目苗准光轴9，在该目苗准光轴9上设置有目镜19。
[0030]前述物镜17、前述分色镜18、前述目镜19等构成前述目苗准光学系统4。
[0031]前述聚光透镜12、前述半反射镜13、前述光量调整器14、前述偏转镜15、16、前述物镜17等构成前述射出光学系统2。
[0032]前述测距光轴6被前述分色镜18反射后的部分为前述光接收光轴8，在该光接收光轴8上设置有光接收元件21。
[0033]前述物镜17、前述分色镜18等构成前述光接收光学系统3。
[0034]前述半反射镜13的反射光轴作为内部参照光轴23经由反射镜22被引导到前述光接收元件21。前述半反射镜13、前述反射镜22构成内部参照光学系统24。
[0035]以架设于前述射出光轴7和前述内部参照光轴23的方式设置光路切换器25。该光路切换器25进行择一地切断、开放前述射出光轴7和前述内部参照光轴23。关于前述光路切换器25，通过该光路切换器25选择将透射前述半反射镜13后的测距光射出或者将被前述半反射镜13反射的测距光的一部分向前述内部参照光学系统24射出。
[0036]前述发光元件11、前述光接收元件21分别电连接于运算处理部27。
[0037]以下，对前述测距光学系统I的作用进行说明。
[0038]从前述发光元件11发出调制后的测距光28。被前述聚光透镜12做成平行光束的前述测距光28在被前述光量调整器14光量调整之后，透射前述物镜17的中心部而射出到前述测定对象物5。
[0039]被该测定对象物5反射的测距光作为反射测距光28’入射到前述物镜17而被该物镜17聚光，被前述分色镜18反射，入射到前述光接收元件21。前述反射测距光28’被该光接收元件21光接收，该光接收元件21产生断续光接收信号29(后述)。
[0040]被前述发光元件11射出的前述测距光28的一部分(内部参照光28’’)被前述半反射镜13反射。当通过前述光路切换器25的光路切换来开放前述内部参照光轴23时，前述内部参照光28’’入射到前述光接收元件21。该光接收元件21产生前述内部参照光28’’的光接收信号。
[0041]经由前述物镜17入射到前述分色镜18的可见光透射前述分色镜18，被前述目镜19聚光。测量者能够经由前述目镜19瞄准前述测定对象物5。
[0042]前述运算处理部27驱动前述发光元件11来使前述发光元件11射出调制光。此外，前述运算处理部27基于从前述光接收元件21输入的反射测距光28’的断续光接收信号29来测定到前述测定对象物5的距离，基于内部参照光28’’的断续光接收信号29来测定前述内部参照光学系统24的光路长度。得到最终的测定值来作为基于反射测距光28’的测定结果与内部参照光28’’的测定结果的差。通过求取反射测距光28’的测定结果与内部参照光28’’的测定结果的差，从而能够除去由电气电路的漂移(drift)造成的影响。
[0043]接着，参照图2来对前述运算处理部27进行说明。
[0044]在图2中，对与在图1中示出的部分同等的部分标注相同附图标记，并省略其说明。
[0045]基准信号发生器31产生规定的频率的基准频率信号Si。在以下所示的数值能够根据测定距离、测定精度来适当变更。例如，在以下的说明中，将240MHz设为基准频率。
[0046]关于从前述基准信号发生器31发出的基准频率信号Si，利用分频器32使240MHz为1/32而生成7.5MHz的分频信号s2。该分频信号s2被输入到第一信号发生器33和第二信号发生器34中。
[0047]在前述第一信号发生器33中，利用前述分频信号s2和前述基准频率信号Si生成240MHZ+7.5MHz的第一调制信号s3，并输出到第一断续脉冲发生器35中。此外，在前述第二信号发生器34中，利用前述分频信号s2和前述基准频率信号Si生成240MHZ-7.5MHz的第二调制信号s4，并输出到第二断续脉冲发生器36中。
[0048]利用前述第一信号发生器33和前述第二信号发生器34生成频率接近的2个调制信号，240MHz+7.5MHz(s3)和240MHz-7.5MHz(s4)。
[0049]在前述第一断续脉冲发生器35中，将作为连续信号的前述第一调制信号s3变换为以规定时间宽度按照每个规定时间间隔发出的断续信号。即，使连续信号的前述第一调制信号s3脉冲信号化。从前述第一断续脉冲发生器35向与电路37输入脉冲化后的第一脉冲调制信号s5。
[0050]因此，在该第一脉冲调制信号s5的脉冲中包含240MHz + 7.5MHz的频率(frequency),脉冲由240MHz+7.5MHz的频率构成。
[0051]同样地，在前述第二断续脉冲发生器36中，将作为连续信号的前述第二调制信号s4变换为以规定时间宽度按照每个规定时间间隔发出的断续信号，进行脉冲信号化。从前述第二断续脉冲发生器36向前述与电路37输入脉冲化后的第二脉冲调制信号s6。关于该第二脉冲调制信号s6的脉冲，也与前述第一脉冲调制信号s5同样地包含240MHz-7.5MHz的频率，脉冲由240MHz-7.5MHz的频率构成。
[0052]前述基准信号发生器31生成的前述基准频率信号Si也被输入到定时信号发生器39中。该定时信号发生器39基于前述基准频率信号Si生成各种定时信号。
[0053]前述定时信号发生器39将定时信号向前述第一断续脉冲发生器35和前述第二断续脉冲发生器36送出，控制为:交替地且以规定时间间隔地输出来自前述第一断续脉冲发生器35、前述第二断续脉冲发生器36的前述第一脉冲调制信号s5、前述第二脉冲调制信号s60
[0054]此外，来自前述定时信号发生器39的定时信号被输入到切换门40。从该切换门40向前述与电路37输入切换信号。
[0055]前述与电路37与来自前述切换门40的切换信号对应地将前述第一脉冲调制信号s5、前述第二脉冲调制信号s6交替地向驱动器38输出。
[0056]如图3(A)所示，该驱动器38基于前述第一脉冲调制信号s5、前述第二脉冲调制信号s6来驱动前述发光元件11。前述驱动器38使前述发光元件11分别以规定的时间宽度且以规定的时间间隔交替地对以240MHZ+7.5MHz调制后的测距光、以240MHZ-7.5MHz调制后的测距光进行发光(参照图3(C))。
[0057]前述发光元件11断续地对测距光28进行发光，该测距光28为脉冲光。进而交替地发出的脉冲光分别由240MHZ+7.5MHz的调制光、240MHz-7.5MHz的调制光构成(以下，称为脉冲调制光)。
[0058]图3(A)、图3(C)示出了交替地对240MHz+7.5MHz的调制光、240MHz-7.5MHz的调制光进行发光的状态。此外，在本实施例中，脉冲宽度被设定为933ns。在此，240MHZ+7.5MHz的调制光、240MHz-7.5MHz的调制光的切换定时在测定对象物为移动体的情况下被设定为与移动速度相比高速度地切换而测定对象物的移动对测定结果不产生影响。
[0059]在此，使前述调制光断续化的情况下的脉冲宽度被设定为比差频的I周期长。进而，断续的周期(脉冲产生周期)为能够忽视由移动体的移动造成的差频信号的相位变化的速度。
[0060]进而，断续地对前述测距光28进行发光即进行脉冲发光，由此，发光元件(激光二极管:LD)11的发光负载率降低。由于能够使峰值增大发光负载率降低的量，所以，在不损害对眼睛的安全性的情况下使测距光的光强度增大，能够进行远距离测定。再有，规定时间宽度和规定时间间隔根据测定状况来适当选择。
[0061]前述测距光28朝向前述测定对象物5射出，被前述测定对象物5反射，经由前述光接收光学系统3被前述光接收元件21光接收。该光接收元件21产生断续光接收信号29。作为所使用的光接收元件，例如，使用光电二极管，进而使用雪崩光电二极管(APD )。
[0062]进而，利用前述光路切换器25切换光路，前述测距光28的一部分作为内部参照光28 ’ ’经由前述内部参照光学系统24被前述光接收元件21光接收。再有，对反射测距光28’进行光接收时的光接收信号的处理与关于内部参照光28’’的光接收信号的处理是同样的，因此，以下对反射测距光28’的光接收信号的处理进行说明。
[0063]前述光接收元件21交替地对240MHz+7.5MHz的脉冲调制光、240MHz_7.5MHz的脉冲调制光进行光接收来作为反射测距光28’。因此，前述光接收元件21的光接收信号为成为脉冲输出并且脉冲内部具有240MHZ+7.5MHz、240MHZ-7.5MHz的频率的断续光接收信号29。
[0064]图3(B)示出了光接收信号的产生状态。在光接收信号中，在与发光脉冲之间产生与距离对应的延迟时间(脉冲延迟)。
[0065]光接收信号被放大器42放大，放大后的信号被输入到混频电路43中。从前述基准信号发生器31经由与电路48向该混频电路43输入240MHz的基准频率信号s I。输入该基准频率信号Si的定时被来自前述定时信号发生器39的定时信号控制，以使分别与240MHz +7.5MHz的脉冲调制光的光接收信号(断续信号)、240MHz-7.5MHz的脉冲调制光的光接收信号(断续信号)混频。
[0066]利用240MHZ+7.5MHz的脉冲调制光的光接收信号、240MHz_7.5MHz的脉冲调制光的光接收信号与前述基准频率信号Si的混频进行频率变换，分别得到±7.5MHz的频率和相加后的频率240MHz+240MHz+7.5MHz、频率240MHz+240MHz_7.5MHz。进而，通过前述低通滤波器44，除去高频分量，残留± 7.5MHz的差频。± 7.5MHz的差频信号与240MHz+7.5MHz的脉冲调制光、240MHz-7.5MHz的脉冲调制光对应，因此，± 7.5MHz的差频信号为脉冲状的差频信号(断续变换信号)。
[0067]进而，在2个差频中，I个是相位随时间前进的7.5MHz的差频信号，另一个是相位随时间后退的7.5MHz的差频信号(参照图3(E))。因此，在两个差频间，产生与距离(时间)对应的相位偏差(相位差)。
[0068]在此，前述基准信号发生器31、前述定时信号发生器39、前述与电路48、前述混频电路43等作为频率变换部发挥作用。
[0069]各差频通过前述低通滤波器44来除去高频分量，并向A/D转换器45输入各差频。前述低通滤波器44的频带被设定为对于差频7.5MHz充分的1MHz左右。在由前述A/D转换器45进行的变换后，各差频被存储到作为存储单元的存储器46中。
[0070]图3(E)示出了在前述混频电路43中的混频中包含在脉冲内的信号为7.5MHz的差频的信号。
[0071]在前述存储器46中保存的信号由运算控制部47读入，以便距离运算，按照各差频信号的每一个运算相位差。即，求取包含在各脉冲信号中的240MHz+7.5MHz、240MHz_7.5MHz的每个频率的相位，进而，按照I周期的每个波形来求取相位，分别用于精密测定。此外，按照2种差频信号的每一个并且按照I周期的每个差频检测相位差，求取两个差频间的相位差，该相位差用于粗测定。前述运算控制部47使用精密测定用的相位和粗测定用的相位差基于光速来运算距离(参照图3(E))。
[0072]此外，对7.5MHz的差频和-7.5MHz的差频这两个差频进行相加平均化，由此，关于在脉冲内的波形，得到在开始点没有相位偏差的相位波形。此外，与各个邻近频率对应地进行相加平均化，由此，能够进行精度高的相位测定。
[0073]根据240MHZ+7.5MHz、240MHz_7.5MHz的各频率的相位求取的测定距离最大分别为6 0.6 cm、6 4.5 cm，能够进行短距离高精度的测定。此外，测定时间间隔极短，因此，也能够进行移动体的距离测定。
[0074]进而，根据±7.5MHz差频间的相位差求取的测定距离最大为10m，能够进行中距离的测定(粗距离测定)。因此，将利用240MHZ+7.5MHz、240MHz-7.5MHz的相位检测的距离测定和利用±7.5MHz差频间的相位差检测的距离测定组合，由此，能够进行从短距离到中距离的高精度的距离测定。
[0075]进而，关于距离测定的组合，通过精密测定来补充中距离测定(粗测定)的最小单位以下的距离。此外，在中距离测定值(粗测定距离值)和精密距离测定值的差不在规定值以内的情况下，发出测定为异常的意思的信号也可。能够判断测定值为异常，测定的可靠性提尚O
[0076]此外，关于运算相位的电路、基于运算的相位来运算距离的运算电路，240MHz+
7.5MHz、240MHz-7.5MHz为接近的频率，此外，土 7.5MHz差频为相同的差频，也可以为共同的处理电路。因此，前述运算控制部47的电路结构变得简略。
[0077]进而，关于测定精度，为接近的频率240MHZ+7.5MHz、240MHz_7.5MHz，为相同程度，通过两个频率测定的测距结果能够作为平均化处理的数据使用。于是，能够通过少的电路结构对许多测距结果进行平均化，测定精度提高。
[0078]如上述那样，利用相位和相位差的距离测定按照每I个频率执行，对按照每I个频率得到的测定结果进行平均化，因此，测定次数根据包含在前述脉冲调制光内的频率的数量来决定。因此，在使平均次数变多来提高测定值的精度的情况下，只要使脉冲宽度变宽来使测定次数变多即可。脉冲宽度、脉冲间隔的决定也能够通过考虑测定精度来变更。
[0079]接着，对进行长距离测定的情况进行说明。
[0080]在长距离测定中，能够将前述脉冲调制光处理为脉冲光，并基于脉冲光的往返时间(延迟时间)来进行距离测定(T0F:Time of Flight，飞行时间)。
[0081]如图4(A)所示，按照每个规定时间间隔变更脉冲调制光的脉冲宽度。例如，使通常的脉冲宽度为933ns，使脉冲间隔为20ys，按照每个160ys间隔即按照每个脉冲调制光使脉冲宽度为800ns。160ys为6.2KHz，相当于24km的脉冲延迟时间。脉冲宽度变窄变宽都可以，但是，能够根据其他的脉冲识别，将能够识别的脉冲设定为基准脉冲光。
[0082]于是，通过检测前述基准脉冲光，从而形成按照每8个脉冲(按照每8个断续数目)轮一周的断续图案。再有，当然适当设定断续数目。
[0083]再有，交替地射出240MHz+7.5MHz、240MHz_7.5MHz的脉冲调制光，因此，脉冲间隔自身为10ys。
[0084]通过检测脉冲宽度800ns的基准脉冲光的光接收信号的延迟时间，从而能够进行到往返24km的测定(参照图4(B))。能够任意设定基准脉冲光的发光间隔，因此，能够与所要求的最大测距距离对应地适当设定。
[0085]进而，通过形成断续图案，从而按照每个断续图案进行多次累计(integrat1n)，求取累计波形。根据所得到的累计波形的断续宽度、断续周期来特别指定多个邻近频率。求取各个邻近频率的断续变换信号的平均相位。根据平均相位求取精密测定值，根据平均相位差求取粗测定距离值，根据精密测定值和粗测定距离值来测定测定对象物的距离也可。
[0086]在上述实施例中，生成了2个邻近频率，但是，也可以生成3个以上的邻近频率，或者也可以生成2组以上的邻近频率。
[0087]图5(A)示出了按照240MHz+7.5MHz、240MHz_7.5MHz的每一个使相位进行1/2周期偏移后的发光图案。此外，按照240MHZ+7.5MHz、240MHz-7.5MHz的每一个对I /2周期偏移后的光接收信号进行相加平均化，由此，能够进行精度高的相位测定(参照图5(B))。
[0088]如上述那样，在本发明中，在精密测定和粗测定中使用全部调制频率，测定效率高，此外，缩短测定时间。进而，通过使测距光为断续光，从而能够将光输出仅集中于调制的时间，能够增大峰值功率，此外，缩短发光时间，因此，提高S/N，测定精度提高。
[0089]此外，构成为通过接近的2个调制频率的测距光来进行距离测定，因此，能够通过共同的处理电路来进行信号处理、距离运算，简略化电路结构。
[0090]进而，使连续的调制波为断续信号而脉冲地发光，因此，能够增大射出的测距光的峰值，光接收光量增大，测定精度提高，并且，能够进行远距离测定。
[0091 ]此外，通过脉冲发光，从而能够基于脉冲光的往返时间来进行长距离测定，而且，能够任意设定成为测距的对象的脉冲光的发光间隔，因此，能够根据测定状况来容易地变更最大测定距离。
[0092]在上述实施例中，生成了2个邻近频率，但是，也可以生成3个以上的邻近频率，或者也可以生成2组以上的邻近频率。
[0093]此外，前述断续信号的周期在前述测定对象物为移动体的情况下被设定为能够忽视由该移动体的移动造成的前述断续变换信号的相位变化的速度，因此，即使测定对象物为移动体，也能够进行距离测定。
[0094]此外，前述运算控制部使断续调制测距光生成为以规定的断续数目轮一周的断续图案。按照每个断续图案对前述断续变换信号进行多次累计，根据所得到的累计波形的断续宽度、断续周期来特别指定多个邻近频率。求各个邻近频率的断续变换信号的平均相位，根据平均相位求取精密测定值，根据前述各断续变换信号彼此的平均相位差求取粗测定距离值。根据前述精密测定距离值和前述粗测定距离值测定前述测定对象物的距离。因此，能够与所要求的测定精度对应地适当设定断续数目。
[0095]此外，电气电路上的结构要素只要与I个频率对应即可，电路结构变得简单。进而由于频率接近，所以有一个Q低的滤波器就可。由于Q低，所以，向邻近频率的每一个的相位偏差的影响少，难以产生由精密测定和粗测定的偏差造成的异常测定。
[0096]此外，利用断续调制测距光的光接收脉冲的延迟时间来进行测距，因此，能够进行长距离测定，能够省略为了长距离测定而需要的调制频率。进而，由于能够任意设定脉冲光的发光间隔，所以，能够根据测定状况来容易地变更最大测定距离。
[0097]此外，在根据多个邻近频率得到的精密测定距离值和粗测定距离值的差不在规定值以内的情况下，产生异常信号，因此，能够排除异常测定值，测定的可靠性提高。
[0098]此外，多个邻近频率的断续切换按照各频率的每一个错开规定的周期来进行。频率变换后的前述断续变换信号在错开规定的周期之后进行相位测定，因此，能够进行误差少的测定。
【主权项】
1.一种光波测距仪，其中，具备:发光元件，发出测距光;信号发生器，生成多个邻近频率;调制信号，所述调制信号为使所述多个邻近频率分别断续而脉冲化为规定宽度的调制信号;射出光学系统，按照每个所述邻近频率依次切换射出利用该调制信号脉冲化为规定宽度的断续调制测距光;光接收部，对来自测定对象物的反射测距光进行光接收，产生规定脉冲宽度的断续光接收信号;基准信号发生器，发出具有各个规定的频率的差的基准频率信号;频率变换部，通过与所述基准频率信号的混频来对来自所述光接收部的所述断续光接收信号进行频率变换，与各个邻近频率信号对应地得到具有脉冲宽度的断续变换信号；以及运算控制部，所述断续光接收信号的脉冲宽度被设定为比所述断续变换信号的周期长的时间宽度，此外，所述断续光接收信号的周期在所述测定对象物为移动体的情况下被设定为能够忽视由该移动体的移动造成的所述断续变换信号的相位变化的速度，所述运算控制部构成为:针对所述多个邻近频率求取所述断续光接收信号的相位来运算精密测定距离值，此外，求取所述各断续变换信号彼此的相位差来运算粗测定距离值，将该粗测定距离值和所述精密测定距离值合起来，由此，测定距离。2.根据权利要求1所述的光波测距仪，其中，所述运算控制部使所述断续调制测距光生成为以规定的断续数目轮一周的断续图案，按照每个断续图案对所述断续变换信号进行多次累计，根据所得到的累计波形的断续宽度、断续周期来特别指定所述多个邻近频率，求取各个所述断续变换信号的平均相位，根据平均相位来求取所述精密测定距离值，根据所述各断续变换信号彼此的平均相位差来求取所述粗测定距离值，根据所述精密测定距离值和所述粗测定距离值来测定所述测定对象物的距离。3.根据权利要求1所述的光波测距仪，其中，所述多个邻近频率之中的至少2个邻近频率所对应的断续变换信号的频率相同。4.根据权利要求1所述的光波测距仪，其中，所述运算控制部通过所述断续调制测距光的光接收脉冲的延迟时间来进行测距。5.根据权利要求1所述的光波测距仪，其中，所述运算控制部在根据所述多个邻近频率得到的所述精密测定距离值与所述粗测定距离值的差不在规定值以内的情况下产生异常信号。6.根据权利要求1所述的光波测距仪，其中，所述多个邻近频率的断续切换按照各频率的每一个错开规定的周期来进行，频率变换后的所述断续变换信号在错开规定的周期之后进行相位测定。
【文档编号】G01S17/10GK105938197SQ201610117022
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月2日
【发明人】大友文夫, 熊谷薰
【申请人】株式会社拓普康