一种高准度测距装置，用以量测一目标物与该测距装置之间的距离，其特征在于，其包含： 一多频信号产生模块，分别产生一第一基础信号、一第二基础信号及一第三基础信号； 一雷射二极管，根据上述第三基础信号朝向该目标物发射一脉冲光束； 一光接收器，接收该目标物反射的脉冲光束，并与上述第一基础信号混频，输出一待量测信号； 一第一量测模块，量测得上述第三基础信号产生至上述待量测信号产生之间的时间差； 一第二量测模块，量测得上述待量测信号与第二基础信号之间的相位差；及 一中央处理单元，根据上述时间差与相位差计算得该测距装置与该目标物之间的距离。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是为一高准度雷射测距仪，尤指一种架构单纯且具有精确距离量测优点的雷射测距装置。
技术介绍
于美国专利案第5,075,878号中，揭露一种测距装置。其中，该装置利用实时的过零检验相位法测量相位差。如图5A所示，假设待量测信号为SR＝Asin(ωt+ψ)而参考信号为S0＝Bsinωt，以该待量测信号SR经过零比较后成为方波。如图5B所示，该方波再与一高频信号进行脉冲计数，以获得相位信息φ。由于待量测信号SR含有直流量，会造成装置在进行过零检测时造成实际的零点偏移，进而影响量测相位的准确度；再者，参考信号有一定的振幅波动，使得判断参考信号的零点位置因正负值波动而会产生复数脉冲，同样影响量测数值。由上述可知，习知雷射测距仪的电路架构过于复杂，造成待量测信号于传送中的相位变动，再者，其使用的过零相位检测方式计算待量测信号的相位信息时，却因待量测信号包含有直流量，影响过零点无法准确判断，而造成雷射测距仪于计算相位信息时出现误差。
技术实现思路
为此，本专利技术是提供一种减少电子电路的使用，令待量测信号由光接收元件接收后，能立即地进行与参考信号的相位差比较，进而提高测距准确率的雷射测距仪。欲达上述目的所使用的主要技术手段是令该高精度雷射测距仪包含有发光源、光接收器、多频信号产生模块、第一量测模块、第二量测模块及中央处理单元；其中该光接收器是具有混频功能，使目标物反射的脉冲光束的频率与来自多频信号产生模块的一频率相互混频；该多频信号产生模块是产生复数频率以分别提供发光源、光接收器、第一量测模块及第二量测模块； 该第一、第二量测模块则分别提供脉冲光束往返于测距装置与目标物之间的飞行时间及相位差；又，第二量测模块采用IQ正交鉴相法获得该相位差；该中央处理单元是透过第一、第二量测模块取得飞行时间与相位差，进计算出测距装置与目标物之间的距离。由前述可知，本专利技术的光接收器因具有混频的功能，因此，中央处理单元可省去电子混频器使用，并能计算出测距装置与目标物之间的距离，故可避免经电子混频造成信噪比(SNR)恶化，而能提高量测的精准度。本专利技术次一目的是提供一种新的相位量测方法，可改善过零相位检测法不精确的缺点，而有效提升本专利技术量测距离的准确度者。前述相位量测方法是令参考信号另外产生一具九十度相位差的信号，再分别与待量测信号相乘得到两个直流量的积，再将两积相除得三角tan(φ)函数，获得相位φ的数值，如此，即可改善过零相位检测法，因直流量影响相位检测的准确度。附图说明图1是本专利技术第一较佳实施例的测距装置的电路方块图。图2是概要说明信号经由第一量测模块处理的过程。图3是概要说明执行IQ正交鉴相法的相位比较器的电路方块图。图4是本专利技术第二较佳实施例的测距装置的电路方块图。图5 A、B是习用雷射测距仪的零点相位检测法的波形示意图。附图中10-雷射二极管 11-光接收器20-波宽测量元件21-波宽产生元件30-相位比较器 31-第一混频器32-锁相回路33-第一低通滤波器34-第二混频器 35-第二低通滤波器36-除法元件40-信号校正单元41-带通滤波器 42-整形电路43-混频器 50-多频信号产生模块51-振荡器 52-分频器53-频率合成器 60-中央处理单元 具体实施例方式本专利技术是为一种高精度的测距装置，首先请参阅图1所示，是为本专利技术的一较佳实施例，其包含有一组雷射光收发器、一多频信号产生模块50、一第一量测模块、一第二量测模块及一中央处理单元60。如图1所示，该雷射光收发器，是由一雷射二极管10及一光接收器11组成。第一量测模块包括一波宽测量元件20与一波宽产生元件21。第二量测模块包括一相位比较器30、一混频器43及一信号校正单元40。多频信号产生模块50包括一振荡器51、一分频器52与一频率合成器53。一中央处理单元60，是与第一、第二量测模块的输出连接，以取得飞行时间与相位差，进计算出测距装置与目标物之间的距离。上述多频信号产生模块50的振荡器51是产生第一基础信号S1，分别输出至分频器52、混频器43、光接收器11及波宽测量元件20。于本专利技术所列举的实施例中，第一基础信号S1的频率为25MHz。又，该第一基础信号S1是经由分频器52处理后，输出频率为6.25KHz的第二基础信号S2至频率合成器53。而频率合成器53是再输出一频率为25.00625MHz的第三基础信号S3，该第三基础信号S3是分别提供予雷射二极管10、混频器43及波宽产生元件21。该雷射二极管10根据第三基础信号S3朝向一目标物发射脉冲光束，并且该目标物反射该脉冲光束至该光接收器11，而该光接收器11则将脉冲光束与第一基础信号S1予以混频，并输出频率为6.25KHz的一待量测信号SR至第一量测模块与第二量测模块中。请再配合参阅图2所示，是概要说明信号经由第一量测模块处理的过程当雷射二极管10根据第三基础信号S3发射脉冲光束时，波宽产生元件21亦根据第三基础信号同时输出一高电位VH。当光接收器11输出待量测信号SR至该波宽产生元件21时，该波宽产生元件21会立即停止输出该高电位VH。因此，波宽产生元件21会输出一反应脉冲光束飞行期间的方波信号至该波宽测量元件20。该波宽测量元件20利用第一基础信号S1测量方波信号的上升缘至下降缘，以取得该方波信号的波宽，并将波宽值输出至中央处理单元60，供中央处理单元60以便概略计算出脉冲光束的飞行时间TR。于第二量测模块中，该混频器43会将分别来自振荡器5l及频率合成器53的第一基础信号S1与第二基础信号S3予以混频后，输出频率为6.25KHz的一合成信号Sm至相位比较器3O。此外，该相位比较器30会接收来自光接收器11的待量测信号SR。该待量测信号SR在输入至相位比较器前30，是经信号校正单元40的带通滤波器41及整形电路42处理，以还原稍微失真的待量测信号SR，并且将待量测信号SR传递至相位比较器30。而该相位比较器30会根据IQ正交鉴相法，分析出待量测信号SR相较于合成信号Sm的相位差。请参阅图3所示，是为上述相位比较器30的电路方块，是由一第一混频器31、一锁相回路32、一第一低通滤波器33、一第二混频器34及一第二低通滤波器35组成。以下进一步说明相位比较器30的电路动作首先假设待量测信号SR为 合成信号Sm为 待量测信号SR会分别传递至第一混频元件31及第二混频元件34，此时，该合成信号Sm亦分别传递至第一混频元件31及相位锁定回路32。第一混频元件31将待量测信号SR与合成信号Sm混频后，再经由一第一低通率波元件33处理并输出一第一直流量(ABcosφ)/2。当合成信号Sm通过相位锁定回路32后，其延迟π/2的相位成为一延迟信号 该延迟信号Sm’与待量测信号SR经由第二混频器34混频后，再经由一第二低通率波元件35处理输出一第二直流量(ABsinφ)/2。因此，该相位比较器即输出第一直流量与第二直流量。由上述可知，该第二量测模块输出的第一直流量与第二直流量会输入至中央处理单元60，以计算出相位差，而在输入之前可先经由一除法元件36处理或经模数转换后，再输入至由中央处理单元60处理，计算出相位φ的值。以除法元件36来说，是将第一直流量与第二直流量相除得到数值tanφ，以进一步计算本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：简碧尧，黄东，杨国华，段丹，
申请(专利权)人：亚洲光学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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