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JPH0772265A - 積雪深さ計測方法及びその装置 - Google Patents

積雪深さ計測方法及びその装置

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Publication number
JPH0772265A
JPH0772265A JP24361593A JP24361593A JPH0772265A JP H0772265 A JPH0772265 A JP H0772265A JP 24361593 A JP24361593 A JP 24361593A JP 24361593 A JP24361593 A JP 24361593A JP H0772265 A JPH0772265 A JP H0772265A
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JP
Japan
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light
measuring
phase difference
snow
distance measuring
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Granted
Application number
JP24361593A
Other languages
English (en)
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JP2732347B2 (ja
Inventor
Taminoe Ishimaru
民之永 石丸
Toshisuke Maruyama
敏介 丸山
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NIIGATA DENKI KK
Original Assignee
NIIGATA DENKI KK
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Publication date
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  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 長波長レーザからなる測距光を被測定面とし
ての雪面に投射可能な投光手段と、測距光を変調周波数
で変調可能な変調手段と、雪面からの乱反射光の一部を
受光可能な光検出手段と、測距光と該反射光の位相差を
測定可能な位相差測定手段と、位相差測定手段から出力
される位相差測定信号により積雪深さを評価演算する計
測手段とを具備してなる。 【効果】 測距光として、特に長波長レーザを用い、長
波長レーザは降雪時における大気伝搬損失が小さいこと
を確認しており、しかも雪面に吸収されにくく、反射に
よる減衰が小さいから、安定した測定が可能となり、計
測の信頼性を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は積雪深さ計測方法及びそ
の装置、特に光波方式による積雪深さ計測方法及びその
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来この種の積雪深さ計測方法及びその
装置として、例えば特公昭63−26877号に示すよ
うなものが提案されている。
【0003】この従来構造は、簡単に説明すると、投光
器から測距光を雪面に投射し、その反射光を光検出器に
より受光し、雪面の高さに応じて変化する受光面での反
射光の結像位置を求め、地表面に対して評価して、積雪
深さの計測を行うようにしたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
構造の場合、結像位置により変わる受光量の変化により
得られた出力信号電流から結像位置を求めるのである
が、雪面の状態により反射率が変化することは知られて
いる処であり、反射率の変化が直接影響するため、これ
をを処理する信号処理回路等が絶対に必要であって、と
きには、回路構成が複雑なものになり易いことがあると
いう不都合がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不都
合を解決することを目的とするもので、この第一の発明
の積雪深さ計測方法は、投光手段から変調周波数で変調
された長波長レーザからなる測距光を被測定面としての
雪面に投射し、その乱反射光の一部を光検出手段により
受光し、該測距光と該反射光の位相差を測定して積雪深
さを評価計測することを特徴とするものである。
【0006】また第二の発明の積雪深さ計測方法は、上
記測距光と該反射光の位相差をヘテロダイン検波方法に
より測定して積雪深さを評価計測することを特徴とする
ものである。
【0007】さらに第三の発明の積雪深さ計測装置は、
長波長レーザからなる測距光を被測定面としての雪面に
投射可能な投光手段と、該測距光を変調周波数で変調可
能な変調手段と、該雪面からの乱反射光の一部を受光可
能な光検出手段と、該測距光と該反射光の位相差を測定
可能な位相差測定手段と、該位相差測定手段から出力さ
れる位相差測定信号により積雪深さを評価計測する計測
手段とを具備してなるものである。
【0008】また第四の発明の積雪深さ計測装置は、上
記位相差測定手段に上記測距光と上記反射光の位相差を
測定可能なヘテロダイン検波部を含んでなるものであ
る。
【0009】また第五の発明の積雪深さ計測装置は、上
記変調手段として、強誘電性螺旋構造の液晶変調器を用
いてなるものであり、また第六の発明の積雪深さ計測装
置は、上記測距光及び反射光を偏光可能な偏光子を備え
てなるものである。
【0010】
【作用】第一及び第三の発明においては、投光手段から
変調周波数で変調された長波長レーザからなる測距光が
被測定面としての雪面に投射され、測距光は被測定面と
しての雪面で乱反射し、その乱反射光の一部は光検出手
段により受光され、この測距光と反射光の位相差を測定
して積雪深さが評価計測されることになる。
【0011】また、第二及び第四の発明においては、投
光手段から変調周波数で変調された長波長レーザからな
る測距光が被測定面としての雪面に投射され、測距光は
被測定面としての雪面で乱反射し、その乱反射光の一部
は光検出手段により受光され、この測距光と反射光の位
相差をヘテロダイン検波方法により測定して積雪深さが
評価計測されることになる。
【0012】また、第五の発明においては、上記測距光
は強誘電性螺旋構造の液晶変調器からなる変調手段によ
り変調され、また第六の発明においては、上記測距光及
び反射光は偏光子を通過して偏光されることになる。
【0013】
【実施例】図1は第一及び第三の発明の装置の実施例を
示し、1は投光手段であって、長波長用レーザダイオー
ド2、その駆動回路3及びレンズ4からなり、長波長用
レーザダイオード2から長波長、例えば1μm〜5μ
m、この場合1.6μmの長波長レーザからなる測距光
Lを被測定面Mとしての雪面に投射するように配置され
ている。
【0014】5は変調手段であって、例えば1GHz〜
1MHzの超高周波、この場合32MHzの変調周波数
を発振する発振器6を備え、長波長レーザからなる測距
光Lを変調周波数で強度の電流変調を行うものである。
【0015】7は光検出手段であって、フォトダイオー
ド8、その駆動回路9、レンズ10及び増幅器11から
なり、被測定面Mとしての雪面からの乱反射光の一部R
を受光するように配置されている。
【0016】12は位相差測定手段であって、この場合
ロックインアンプ、その他の構造のコンパレータ13か
らなり、測距光Lと反射光Rの位相差φを基準信号に対
して測定し、位相差測定電圧信号を電圧出力する。
【0017】14計測手段であって、位相差測定手段1
2から出力される位相差測定信号により積雪深さを評価
演算するマイクロコンピュータを備え、記録計15等が
接続される。
【0018】この第一及び第三の発明の実施例は上記構
成であるから、投光手段1から変調手段5により変調周
波数で変調された長波長レーザからなる測距光Lが被測
定面Mとしての雪面に投射され、測距光Lは被測定面M
としての雪面で乱反射し、その乱反射光の一部Rは光検
出手段7により受光され、この測距光Lと反射光Rの位
相差φは位相差測定手段12により測定され、この位相
差φから積雪深さが評価計測されることになり、この際
に測距光として、特に長波長レーザを用い、長波長レー
ザは降雪時における大気伝搬損失が小さいことを確認し
ており、しかも雪面に吸収されにくく、反射による減衰
が小さいから、安定した測定が可能となる。
【0019】ここで、D;被測定面Mまでの距離、n;
波数、λ;波長、φ;位相差として、2D=nλ+(λ
×φ/2π)、またT;周期、f;周波数、v;波
(光)の速度とすると、λ=v・1/fであるから、D
=(n/2+φ/4π)v・Tとなる。よって、v=3
×108m/s、Tは一振動(一波長)の時間で一定で
あるから、(n/2+φ/4π)を求めれば距離Dが求
められることを用いており、この際に測定距離範囲及び
分解能を考慮し、上記波数nが0となるように変調周波
数を設定することにより、一定変調周波数の一波長の位
相差φを測定することで、距離Dを求めることができ、
この距離Dから基準位置となる地表面の位置に基づいて
積雪深さを評価計測し得ることになる。
【0020】例えば変調周波数を32MHzとすれば、
λ=v/f故に、3×108m/s/32×106Hz=
9.37mとなり、これが位相角2πに相当し、図2の
如く、位相差と往復の距離(2×D)の関係となる。よ
って変調周波数を1GHzの如くを高くすることによ
り、分解能を向上することができる。
【0021】尚、この場合上記の如く、波数nが0とな
るように変調周波数を設定することとしているが、波数
nが入るようにしても、そのn項に係る部分を回路的に
処理することにしても可能となる。
【0022】図3は第二及び第四の発明の装置の実施例
を示し、この場合上記第一及び第三の発明を基本とし、
位相差測定手段12にヘテロダイン検波部16を組み込
み、測距光Lと反射光Rの位相差φを基準信号に対して
比較測定するようにしたものである。
【0023】このヘテロダイン検波部16は、二個の混
合器17・18及び局部発振器19からなり、この場合
局部発振器19は32MHz+200KHzの信号周波
数を発振するものが用いられ、位相情報を変化させずに
周波数を低くして位相差を求める、いわゆるビートダウ
ン方法を採用し、信号周波数(32MHz+200KH
z)に上記変調周波数(32MHz)を混合して両周波
数の差の周波数200KHzを発生させ、ロックインア
ンプ20により位相差測定信号を出力するように構成し
ている。
【0024】この第二及び第四の発明の実施例は上記構
成であるから、投光手段1から変調手段5により変調周
波数で変調された長波長レーザからなる測距光Lが被測
定面Mとしての雪面に投射され、測距光Lは被測定面M
としての雪面で乱反射し、その乱反射光の一部Rは光検
出手段7により受光され、この測距光Lと反射光Rの位
相差φは位相差測定手段12により測定され、この位相
差φから積雪深さが評価計測されることになり、特に位
相差測定手段12にヘテロダイン検波部16を含ませて
あるから、周期の位相差の測定が容易かつ簡易なものと
なる。
【0025】図4は第五の発明の装置の実施例を示し、
この場合上記第四の発明を基本とし、変調手段5とし
て、強誘電性螺旋構造の液晶変調器を用い、長波長レー
ザからなる測距光Lを変調周波数で変調を行うようにし
たものである。
【0026】また第六の発明は上記各発明の装置の実施
例に、上記測距光L及び反射光Rを偏光可能な偏光子2
1・22を配置して構成したものである。
【0027】この第五及び第六の発明の実施例にあって
は、上記同様に測距光Lと反射光Rの位相差φが位相差
測定手段12により測定され、この位相差φから積雪深
さが評価計測されることになり、特に強誘電性螺旋構造
の液晶変調器を用いることにより、周波数変調の安定化
を図ることができ、また偏光子21・22により測距光
及び反射光を偏光することにより、一定方向の偏光成分
を検出することになって、光変動による測定精度の低下
を抑制でき、測定精度の向上が期待できる。
【0028】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、特に位相差測定手段12の回路構造等は適宜
改変して設計されるものである。
【0029】
【発明の効果】本発明の積雪深さ計測方法及びその装置
によれば上述の如く、投光手段から変調手段により変調
周波数で変調された長波長レーザからなる測距光が被測
定面としての雪面に投射され、測距光は被測定面として
の雪面で乱反射し、その乱反射光の一部は光検出手段に
より受光され、この測距光と反射光の位相差は位相差測
定手段により測定され、この位相差から積雪深さが評価
計測されることになり、この際に測距光として、特に長
波長レーザを用い、長波長レーザは降雪時における大気
伝搬損失が小さいことを確認しており、しかも雪面に吸
収されにくく、反射による減衰が小さいから、安定した
測定が可能となり、計測の信頼性を高めることができ
る。
【0030】またこの際に位相差測定手段にヘテロダイ
ン検波部を含ませることにより、周期の位相差の測定が
容易かつ簡易なものとなり、また変調手段として強誘電
性螺旋構造の液晶変調器を用いることにより、周波数変
調の安定化を図ることができ、また更に偏光子により測
距光及び反射光を偏光することにより、一定方向の偏光
成分を検出することになって光変動による測定精度の低
下を抑制でき、測定精度の向上が期待できる。
【0031】以上、所期の目的を充分達成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一、第三及び第六の発明の実施例の
構成説明図である。
【図2】位相差と距離の関係図である。
【図3】本発明の第二、第四及び第六の発明の実施例の
回路構成説明図である。
【図4】本発明の第五及び第六の発明の実施例の回路構
成説明図である。
【符号の説明】
L 測距光 R 反射光 M 被測定面 1 投光手段 5 変調手段 7 光検出手段 12 位相差測定手段 14 計測手段 16 ヘテロダイン検波部 21 偏光子 22 偏光子

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 投光手段から変調周波数で変調された長
    波長レーザからなる測距光を被測定面としての雪面に投
    射し、その乱反射光の一部を光検出手段により受光し、
    該測距光と該反射光の位相差を測定して積雪深さを評価
    計測することを特徴とする積雪深さ計測方法。
  2. 【請求項2】 上記測距光と上記反射光の位相差をヘテ
    ロダイン検波方法により測定して積雪深さを評価計測す
    ることを特徴とする請求項1記載の積雪深さ計測方法。
  3. 【請求項3】 長波長レーザからなる測距光を被測定面
    としての雪面に投射可能な投光手段と、該測距光を変調
    周波数で変調可能な変調手段と、該雪面からの乱反射光
    の一部を受光可能な光検出手段と、該測距光と該反射光
    の位相差を測定可能な位相差測定手段と、該位相差測定
    手段から出力される位相差測定信号により積雪深さを評
    価演算する計測手段とを具備してなる積雪深さ計測装
    置。
  4. 【請求項4】 上記位相差測定手段に上記測距光と上記
    反射光の位相差を測定可能なヘテロダイン検波部を含ん
    でなる請求項3記載の積雪深さ計測装置。
  5. 【請求項5】 上記変調手段として、強誘電性螺旋構造
    の液晶変調器を用いてなる請求項3又は4記載の積雪深
    さ計測装置。
  6. 【請求項6】 上記測距光及び反射光を偏光可能な偏光
    子を備えてなる請求項3乃至5記載の積雪深さ計測装
    置。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60238776A (ja) * 1984-05-14 1985-11-27 Toshiba Corp 光波距離計
JPS6463931A (en) * 1987-03-20 1989-03-09 Hitachi Ltd Liquid crystal optical modulation device
JPH03108632A (ja) * 1989-09-22 1991-05-08 Takuwa:Kk 路面状況の測定方法およびその測定装置
JPH052084A (ja) * 1991-01-24 1993-01-08 Takuwa:Kk 降雪深自動計測方法

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