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專利名稱：光波距離測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種借助調(diào)幅光波測量待測目標(biāo)距離的光波距離測量裝置。
背景技術(shù)：
對于習(xí)知的各種光波距離測量裝置而言，已知有一種采用飛行時間(TOF)系統(tǒng)的光波距離測量裝置，還有一種采用調(diào)幅(AM)系統(tǒng)的光波距離測量裝置。
采用TOF系統(tǒng)的光波距離測量裝置的工作方式如下向待測目標(biāo)發(fā)射脈沖形式的距離測量光線，并接收該待測目標(biāo)反射的該距離測量光線，根據(jù)發(fā)射該距離測量光線的時刻到接收到該距離測量光線的時刻之間的延時測出待測目標(biāo)的距離(見文獻JP 07-63853 A)。該系統(tǒng)的光波距離測量裝置要求寬帶放大器和高速算術(shù)運算電路，這是因為若要求高精度的測量，就必需對極短的時間進行測量。因此該系統(tǒng)的光波距離測量裝置在技術(shù)上存在制造困難的問題。而采用AM系統(tǒng)的光波距離測量裝置可以由較為廉價的元件和部件構(gòu)成，因為可以利用數(shù)十MHz的較低頻率對距離進行精確測量。正因為如此，在許多情況下AM系統(tǒng)已經(jīng)在光波距離測量裝置中被廣泛使用。下面將參照圖7對AM系統(tǒng)的測量原理進行說明。
頻率為f的信號調(diào)幅后的距離測量光由光源部70(如激光器)向測量目標(biāo)80發(fā)射，被目標(biāo)80反射的距離測量光被光接收部90(例如崩潰光電二極管(APD))接收。這時，接收到的距離測量光具有距待測目標(biāo)距離L相對應(yīng)的相差ΔΦ。然后，對距離測量光發(fā)射與接收時刻的相差ΔΦ進行測量，可由等式1獲得距離L。
等式1L=C2f×ΔΦ2π]]>其中C為光速。
注意在實際測量中，調(diào)制距離測量光的信號頻率進行了兩種或更多的改變。采用這種處理的原因是避免當(dāng)距離等于或大于C/2f時不能進行測量，因為在式1中當(dāng)距離L為C/2f的倍數(shù)時，相差ΔΦ變?yōu)榱?參見文獻JP2002-90455 A)。
但是，在習(xí)知的AM系統(tǒng)的光波距離測量裝置中，為了直接測量距離測量光在發(fā)射和接收之間的相差，必需使用頻率高出該距離測量光若干倍的采樣信號對該距離測量光進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。正因為如此，就要求昂貴的對采樣信號頻率有效的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是針對上述解決上述問題而提出的，本發(fā)明的一個目的在于提供一種光波距離測量裝置。該光波距離測量裝置包括一光源部，向待測目標(biāo)發(fā)射距離測量光，該測量光被一具有預(yù)定頻率的作為正弦波的參考電信號調(diào)幅；一光接收部，接收被待測目標(biāo)反射的距離測量光并將該接收到的距離測量光轉(zhuǎn)換為接收到的電信號；模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，根據(jù)一采樣信號對參考電信號和接收到的電信號進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換；相差檢測裝置，檢測出經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的模/數(shù)轉(zhuǎn)換的參考電信號和接收到的電信號的相位，將參考電信號的相位從接收到的電信號相位中減去，從而檢測出該參考電信號的相位與該接收到的電信號之間的相差；距離檢測裝置，根據(jù)相差檢測裝置檢測到的相差檢測出距待測目標(biāo)的距離，其中的參考電信號具有兩種互不相同并且將交替選擇的頻率，每經(jīng)過n次，采樣信號與具有兩種頻率的參考電信號同步一次，采樣信號的頻率與參考電信號的兩種頻率的平均值相等，并且模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)采樣信號在每個參考電信號和接收到的電信號的周期進行至少一次模/數(shù)轉(zhuǎn)換。這里，n代表整數(shù)。
由于上述的結(jié)構(gòu)，每個參考電信號和接收到的電信號都被進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換使其波長被降頻轉(zhuǎn)換，利用一個具有與參考電信號和采樣信號之間相差相對應(yīng)頻率的信號。也就是說，可以由模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置對相位進行算術(shù)運算，該模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置與直接由信號波形檢測相位的情況相比，具有較低的算術(shù)運算處理能力。
還有，本發(fā)明可被設(shè)計為當(dāng)參考電信號的兩種頻率之一被賦值為f1，另一頻率被指定為f2，并且采樣信號的頻率被賦值為fs，那么符合等式2中的關(guān)系。
等式2f1/fs＝(n+1)/nf2/fs＝(n-1)/n還有，本發(fā)明可被設(shè)計為距離測量光線是以脈沖猝發(fā)的方式發(fā)射(burst-emitted)。
還有，本發(fā)明可被設(shè)計為相差檢測裝置基于被該模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的在該距離測量光線的非光線發(fā)射期間該接收到的電信號消除該參考電信號和接收到的電信號的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中包含的直流分量(D.C.component)。
還有，本發(fā)明可被設(shè)計為采樣信號包含至少兩種頻率互相相同但相位互不相同的頻率，并且該相差檢測裝置通過重新布置經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置模/數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的該單獨數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)將該參考電信號和接收到的電信號恢復(fù)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)距離測量光的模/數(shù)轉(zhuǎn)換不要求模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置進行高速算術(shù)運算處理。結(jié)果是有可能提供具有較廉價模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的光波距離測量裝置。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的光波距離測量裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2A、2B和2C分別是接收到的電信號、采樣信號和恢復(fù)信號的波形的概念圖。
圖3A和3B是距離測量光在發(fā)射狀態(tài)時的波形圖，圖3C是距離測量光在接收狀態(tài)時的波形圖。
圖4A、4B、4C和4D分別是恢復(fù)信號的波形圖。
圖5是檢驗結(jié)果的圖形表示。
圖6是檢驗結(jié)果的圖形表示。
圖7是AM系統(tǒng)的光波距離測量裝置的測量原理的概念圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合圖1對根據(jù)本發(fā)明提出的光波距離測量裝置的實施例詳細說明如下。該光波距離測量裝置包括光源部10，其包括有主振蕩器11、第一鎖相環(huán)(PLL)電路12、第二PLL電路13、激光驅(qū)動電路14和作為光發(fā)射部件的激光器15；光接收部，其包括有崩潰光電二極管(APD)21和放大器22；模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置30，其包括有第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器31和第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器32；相差檢測裝置40，其包括有相差算術(shù)運算電路41；以及距離檢測裝置50，其包括有CPU 51。請注意在本實施例中，采樣信號由第三PLL電路生成。此外，第一到第三PLL電路12、13和60可以由其他將輸入信號的頻率變?yōu)槿我忸l率以便輸出結(jié)果信號(resultant signal)的適合電路替代，激光器15可由其它適合的光發(fā)射元件替代，APD 21可由其他適合的光接收元件替代，等等。下面對組成元部件的結(jié)構(gòu)進行詳細說明。
主振蕩器11振蕩頻率為f0的信號，并連接到第一和第二PLL電路12和13。第一和第二PLL電路12和13分別輸出兩個參考電信號作為兩個具有頻率f1和f2的正弦波信號，這兩個參考電信號來自主振蕩器11振蕩產(chǎn)生的頻率為f0的信號。這兩個參考電信號被提供給激光驅(qū)動電路14以便進行頻率選擇和調(diào)幅，并且具有頻率f1和f2的距離測量光線被有選擇地由連接于激光驅(qū)動電路14的輸出端之間的激光器15輸出。此外，在激光驅(qū)動電路14中選出的參考電信號還被提供給第一模/數(shù)輪換器31。由于該參考電信號和距離測量光線在其使用中具有相同的相位信息，在本實施例中，參考電信號被直接提供給第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器31。
另一方面，APD 21接收由激光器15向待測目標(biāo)發(fā)射并被待測目標(biāo)反射的距離測量光線，從而輸出與接收到的距離測量光線(以下簡稱為接收到的光線)相對應(yīng)的電信號。接收到的光線通過放大器22被提供給第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換32。
除了第一和第二PLL電路12和13，第三PLL電路60與主振蕩器11連接。第三PLL電路60將主振蕩器11振蕩發(fā)出的頻率為f0的信號輸出為頻率為f0的采樣信號提供給第一和第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器31和32。第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器31基于采樣信號的頻率fs對參考電信號進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，而第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器32基于采樣信號的頻率fs對接收到的電信號進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。通過第一和第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器31和32的模/數(shù)轉(zhuǎn)換而獲得的單獨的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都被送到相差算術(shù)運算電路40對參考電信號和接收到的電信號之間的相差進行算術(shù)運算。算術(shù)運算的結(jié)果被輸入CPU 51轉(zhuǎn)換為距離數(shù)據(jù)。請注意盡管在圖中未示出，CPU 51能夠為激光驅(qū)動電路14提供用來選擇參考電信號頻率的頻率選擇信號，并且還能夠?qū)⒅T如檢測到的距離數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)傳送到外部接口。此外，來自激光驅(qū)動電路14的參考電信號被直接輸入到第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器31。但是，另一種選擇是，將激光器(激光器15)與光接收電路(APD21)相差一段參考距離置放，在這種狀態(tài)下參考電信號可被輸入到第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器31。這樣，由于能夠消除光發(fā)射系統(tǒng)光接收系統(tǒng)溫度的改變而造成的相位延遲，可以達到更高的測量精度。
下面說明待測目標(biāo)距離的算術(shù)運算原理。
在本實施例中，采樣信號的頻率fs和參考信號的頻率f1和f2之間的關(guān)系符合等式2。用頻率為f1的參考電信號調(diào)幅后的距離測量光向待測目標(biāo)發(fā)射后，從被待測目標(biāo)反射的距離測量光獲得的接收到的電信號的頻率也是f1。這時，如果使用頻率為fs的采樣信號將參考信號和接收到的信號進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，那么模/數(shù)轉(zhuǎn)換就對個獨的波長進行。圖2A、2B和2C是相差算術(shù)運算電路41所復(fù)原的信號波形的示意圖。如圖所示，當(dāng)使用頻率為fs的采樣信號對頻率為f1的參考電信和接收到的電信號進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，就會獲得頻率為f1與f之差(f1-fs)的絕對值的信號，該信號的周期是參考電信號的周期的n倍。由于這一信號是被降頻轉(zhuǎn)換的，并且具有與頻率為f1的參考電信號和接收到的電信號的相似的相位，因此可以通過對該信號的分析獲得其相位。當(dāng)通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換獲得的第k個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被賦值為Sk時，這一時刻的相位用等式3表達等式3
Φ=arctan(Σk=0n-1Skcos(2πkn)Σk=0n-1Sksin(2πkn))]]>其中k為整數(shù)(0，1，...(n-1))。
等式3意味著利用傅立葉變換得到相位，因此參考電信號和接收到的電信號的相位是基于等式3進行算術(shù)運算的。接收到的電信號的相位減去參考電信號的相位，從而得到相差ΔΦ。然后根據(jù)等式1將相差ΔΦ轉(zhuǎn)換為距離。盡管以上是針對頻率為f1的參考電信號的情況而言的，它同樣適用于頻率為f2的參考電信號的情況。
在實測中，被頻率為f1和f2的參考電信號調(diào)幅的距離測量光被交替地施加到待測目標(biāo)。這樣的結(jié)果是接收到的電信號也具有頻率f1和f2。如果任意地設(shè)置參考電信號的頻率，就需要和參考電信號的頻率種類的數(shù)量相同的相差算術(shù)運算電路41進行等式3的算術(shù)運算。在本實施例中，參考電信號具有兩種頻率。相應(yīng)地，f1和f2，就需要兩個相差算術(shù)運算電路，這就使電路的小型化變得困難。但是，采樣信號的頻率fs和參考電信號的頻率f1和f2被設(shè)置為符合等式2，從而能夠利用同一相差算術(shù)運算電路41進行相差算術(shù)運算。下面將要說明如何利用同一相差算術(shù)運算電路41進行相差算術(shù)運算。
將頻率為f1的接收到的信號被賦值為F1，并且頻率為f2的接收到的信號被賦值為F2，就會發(fā)現(xiàn)相對應(yīng)的相位顯示出不同的值。將這些相位分別賦值為Φ1和Φ2，就可以分別用F1＝sin(2πf1t+Φ1)和F2＝sin(2πf2t+Φ2)表示接收到的電信號。通過對這些接收到的電信號進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的第k個單獨數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)利用等式2以等式4表示等式4F1=sin(2πf1kfs+Φ1)=sin(2πn+1nk+Φ1)]]>F2=sin(2πf2kfs+Φ2)=sin(2πn-1nk+Φ2)]]>當(dāng)接收到的電信號的第k個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在等式4中用F1表示時，接收到的電信號的相位通過將F1代入等式3用等式5表示。
等式5
tanΦ1=Σk=0n-1sin(2πn+1nk+Φ1)×cos(2πkn)Σk=0n-1sin(2πn+1nk+Φ1)×sin(2πkn)=12{Σk=0n-1sin(n+2n2πk+Φ1)+Σk=0n-1sin(2πk+Φ1)}-12{Σk=0n-1cos(n+2n2πk+Φ1)-Σk=0n-1cos(2πk+Φ1)}]]>等式5中分母和分子的首項分別是各自周期為零的周期函數(shù)的總和，因此等式5的右側(cè)為tanΦ1。
另一方面，當(dāng)?shù)仁?中用F2表示的接收到的電信號的第k個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時，接收到的電信號的相位用類似于等式5的等式6表示等式6tanΦ2=12{Σk=0n-1sin(2πk+Φ2)+Σk=0n-1sin(n-2n2πk+Φ2)}-12{Σk=0n-1cos(2πk+Φ2)-Σk=0n-1cos(n-2n2πk+Φ2)}]]>等式6中分母和分子的第二項分別為零，和等式5一樣，等式6的右側(cè)為-tanΦ1。結(jié)果，對于頻率為f1和f2的接收到的電信號，在其相位算術(shù)運算中僅僅是符號被轉(zhuǎn)換了，這樣頻率為f1和f2的接收到的電信號的相位算術(shù)運算就可以在同一算術(shù)運算電路中進行。這樣就能夠?qū)邢嗖钏阈g(shù)運算電路41的光波距離測量裝置小型化。請注意可以在CPU 51或類似元件中對轉(zhuǎn)換的符號進行校正。盡管以上是針對接收到的電信號而言的，上述內(nèi)容同樣適用于參考電信號。
此外，如果考慮到激光器的安全標(biāo)準(zhǔn)，距離測量光還可以脈沖猝發(fā)光(burst light)的形式發(fā)射。對于激光器件來說，符合安全標(biāo)準(zhǔn)是十分重要的，因為沒有對激光器件采取保險措施的需要。激光的安全標(biāo)準(zhǔn)是由固定時間周期內(nèi)光線的總功率控制的。因此，與在激光安全標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)連續(xù)發(fā)射距離測量光相比而言，當(dāng)距離測量光以脈沖猝發(fā)光的形式發(fā)射時，可以增加瞬時光功率以提高距離測量光的檢測靈敏度。請注意激光驅(qū)動電路14適合于以將脈沖猝發(fā)信號(burst signal)乘以參考電信號的脈沖猝發(fā)光的形式發(fā)射距離測量光。
此外，為了實現(xiàn)距離算術(shù)運算的提速，相差算術(shù)運算電路41還能夠在距離測量光的非光線發(fā)射期間基于接收到的作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的的電信號除去參考電信號和接收到的電信號的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中包含的直流分量(DCcomponent)，該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是通過第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路32將被反射的距離測量光進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換而得到的。每個參考電信號和接收到的電信號都是以信號的直流分量和交流分量的相加形式表達的，并且只有信號的交流分量需要進行相位算術(shù)運算。但是，當(dāng)恢復(fù)信號的波長不是原始信號波長的整數(shù)倍時，相位算術(shù)運算中就包含了信號的直流分量。然后，在距離測量光的非光線發(fā)射時間接收到的電信號被看做是直流分量，該直流分量被第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路32進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SKDC，并且按等式3對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SKDC的值進行算術(shù)運算。該值從距離測量光的光線發(fā)射期間的相位中減去的，因此可以消除信號的直流分量。結(jié)果，即使當(dāng)恢復(fù)信號的波長短于原始信號的一個波長時，仍然可以進行相位算術(shù)運算，這樣就可以實現(xiàn)距離算術(shù)運算的高速提升。請注意在等式3中數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Sk即使被(Sk-SKDC)所取代，仍然可以消除恢復(fù)信號的直流分量。這在當(dāng)原始信號的直流分量能夠被看做是常量時是非常有效的。即，僅僅需要在距離測量光線的非光線發(fā)射期間對應(yīng)接收到的信號的一點進行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)SKDC的測量，因此能夠提高距離算術(shù)運算的速度。
此外，在上述的實施例中，以具有一種采樣信號的情況進行了說明。但是，采樣信號可以包含至少兩種頻率相同但相位不同的信號。就此而言，相關(guān)檢測電路41通過重新布置由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換所得到的單獨數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)就能夠恢復(fù)參考電信號。采用這種結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒁粋€周期內(nèi)的每個參考電信號和接收到的電信號的至少兩點進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，這樣就增加了數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)量，從而提高了測量精度。此外，模/數(shù)轉(zhuǎn)換可以由價格不貴的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器承擔(dān)，結(jié)果是能夠利用價格不貴的光波距離測量裝置進行高精度的距離測量。以上所述已經(jīng)清楚地表明待恢復(fù)的信號的頻率具有與參考電信號和采樣信號之間的相差。因此，可以基于該頻率，通過適當(dāng)?shù)刂匦抡韨€別數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)將信號恢復(fù)。這里，當(dāng)假定采樣信號包含m個相位互不相同的信號，那么相關(guān)算術(shù)運算電路41就必需包含一個具有(m×n)個地址的存儲部。因此，當(dāng)參考電信號或接收到的電信號被恢復(fù)時，就可以將存儲在相應(yīng)地址內(nèi)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)讀出。
實例1為了證明本實施例的光波距離測量裝置的可用性，下面對一待測目標(biāo)的距離進行實際測量的實例進行說明。
采用振蕩頻率為13.3MHz的石英振蕩器作為主振蕩器11。來自振蕩器11的頻率為f0的振蕩信號被輸入第一到第三PLL電路12、13和60，并通過其得到具有頻率f1和f2分別為46.7MHz和13.3MHz的正弦波信號形式的參考電信號，并得到采樣信號，其具有頻率fs為50MHz并相互間相移90度的兩種信號。參考電信號的頻率f1和f2，以及每個采樣信號的頻率fs符合等式2，并且在這一時刻的n為15。激光器15采用波長為785nm的紅外線激光器。用參考電信號對激光束進行調(diào)幅，并且參考電信號乘以激光驅(qū)動電路14中的脈沖猝發(fā)信號，從而得到每18μs中有3μs的光線發(fā)射時間。然后，由激光器15向待測目標(biāo)發(fā)射光發(fā)射狀態(tài)如圖3A至3C所述的距離測量光線。請注意在安全標(biāo)準(zhǔn)中，圖中所示的以脈沖猝發(fā)形式發(fā)射的距離測量光的瞬時最大功率最多增加到規(guī)定值(最大3.7mW)的6倍，也就是22.2mW，符合最嚴(yán)格的激光器安全標(biāo)準(zhǔn)，IEC60825-2。第一和第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器31和32采用速度為50MHz的算術(shù)運算速度的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。請注意第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器32是由兩個算術(shù)運算速度為50MHz的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，因此模/數(shù)轉(zhuǎn)換實際上是在100MHz的采樣頻率下進行的。這時，接收到的電信號的每個波長內(nèi)被采樣兩點，這樣使用15波長的采樣數(shù)據(jù)恢復(fù)一個波長的原始信號。
首先，當(dāng)把白紙置于距離距離測量裝置100mm、2000mm和4000mm處和不放置白紙時在相差檢測電路中被恢復(fù)的參考電信號和接收到的電信號被進行檢驗。這四種情況下的測量結(jié)果分別如圖4A、4B、4C和4D所示。請注意在這些圖示中，實線代表參考電信號的波形，虛線代表接收到的電信號的波形。從這些附圖中可以看出，即使是在說明書中被認(rèn)為是最大檢測距離的4000mm的情況下，接收到的電信號仍然被恢復(fù)。
接著，將同一白紙分別置于與上述相同的位置測量距離、偏差和接收到的電信號的電平。測量結(jié)果如圖5所示。如圖5可知，盡管接收到的電信號的電平隨著待測距離的增加而降低，即使是在超出圖4A到4D示出的測量結(jié)果反映的的最大檢測距離(4000mm)的4,500mm，獲得的距離和偏差的測量結(jié)果均令人滿意。
最后，選取白紙以外的其他測量目標(biāo)進行距離測量。測量結(jié)果如圖6所示。請注意圖中的實線代表期望值。選取鋁板、硬紙板、PC板、天鵝絨、黑紙、木材和著色板作為距離測量目標(biāo)。由圖中可以看出，得到了優(yōu)秀的距離測量結(jié)果，而與距離測量目標(biāo)的材料質(zhì)無關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種光波距離測量裝置，其特征在于其包括一光源部，向待測目標(biāo)施加距離測量光線，該距離測量光線使用作為具有預(yù)定頻率的正弦波信號的參考電信號進行調(diào)幅，一光接收部，接收被待測目標(biāo)反射的距離測量光線，將該接收到的距離測量光線轉(zhuǎn)換為接收到的電信號；模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，基于采樣信號將該參考電信號和接收到的電信號進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換；相差檢測裝置，檢測通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置模/數(shù)轉(zhuǎn)換后的參考電信號和接收到的電信號的相位，將參考電信號的相位從接收到的電信號的相位中減去，從而檢測參考電信號和接收電信號之間的相差；和距離檢測裝置，基于相差檢測裝置檢測到的相差檢測與待測目標(biāo)相距的距離，其中該參考電信號具有兩種互不相同的頻率，這兩種頻率被交替地任意選定其一，每n次該采樣信號與該具有兩種不同頻率的參考電信號同步，并且該采樣信號的一個頻率等于該參考電信號的兩種不同頻率的平均值，并且該模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置基于該采樣信號在該參考電信號和接收到的電信號的每個周期進行至少一次模/數(shù)轉(zhuǎn)換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波距離測量裝置，其特征在于當(dāng)該參考電信號的兩種不同頻率之一被賦值為f1、另一頻率被賦值為f2，并將采樣信號的頻率被賦值為fs時，符合以下關(guān)系f1/fs＝(n+1)/nf2/fs＝(n-1)/n
3.權(quán)利要求1或2所述的光波距離測量裝置，其特征在于其所述的距離測量光線是以脈沖猝發(fā)的方式發(fā)射(burst-emitted)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述光波距離測量裝置，其特征在于其所述的相差檢測裝置基于在該距離測量光線的非光線發(fā)射期間通過該模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的該接收到的電信號消除該參考電信號和接收到的電信號的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中包含的直流分量(D.C.component)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述光波距離測量裝置，其特征在于其所述的采樣信號包含至少兩種頻率互相相同但相位互不相同的頻率，并且該相差檢測裝置通過重新整理經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置模/數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的該個別數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)將該參考電信號和接收到的電信號恢復(fù)。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種光波距離測量裝置，由主振蕩器(11)振蕩產(chǎn)生的參考電信號具有兩種互不相同頻率(f1、f2)，在二者之間交替選擇其一，每n次將一采樣信號與該參考電信號同步，該采樣信號的頻率(fs)是參考電信號的兩種頻率(f1、f2)的平均值，模/數(shù)轉(zhuǎn)換部根據(jù)該采樣信號在每個參考電信號和接收到的電信號的周期至少進行一次模/數(shù)轉(zhuǎn)換。
文檔編號G01S17/36GK1712990SQ200510073469
公開日2005年12月28日 申請日期2005年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月15日
發(fā)明者森利宏, 川田浩彥, 油田信一 申請人:北陽電機株式會社