[go: up one dir, main page]

CN105319560A - 光波测距仪 - Google Patents

光波测距仪 Download PDF

Info

Publication number
CN105319560A
CN105319560A CN201510336412.7A CN201510336412A CN105319560A CN 105319560 A CN105319560 A CN 105319560A CN 201510336412 A CN201510336412 A CN 201510336412A CN 105319560 A CN105319560 A CN 105319560A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
measurement
optical
optical path
fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510336412.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105319560B (zh
Inventor
永野繁宪
田中康司
吉野健一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Topcon Corp
Original Assignee
Topcon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Topcon Corp filed Critical Topcon Corp
Publication of CN105319560A publication Critical patent/CN105319560A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105319560B publication Critical patent/CN105319560B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4818—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements using optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

提供一种光波测距仪，即使是非常大的光量的反射光，也能够在恰当地应对的同时高精度地测量距测量对象物的距离。提供一种光波测距仪(10)，其向测量对象物(11)照射测量光(Pm)，并由受光元件(23)接收由测量对象物(11)所反射的测量光(Pr)，并根据测量光至测量对象物(11)的往返时间来测量距测量对象物(11)的距离。其包括：受光光学系(19)，接收由测量对象物(11)所反射的测量光并集光；传播光路部(21)，向受光元件(23)传播由受光光学系(19)所集光的测量光，传播光路部由渐变型多模光纤(26)与突变型多模光纤(27)组合而构成。

Description

光波测距仪
技术领域
本发明涉及照射测量光来测量距测量对象物的距离的光波测距仪。
背景技术
已知一种光波测距仪，其照射作为测量光的测量脉冲光后，根据该测量光(测量脉冲光)作为反射脉冲光(反射光)返回的往返时间来测量距测量对象物的距离(例如，参照专利文献1)。该光波测距仪通过向测量对象物照射测量脉冲光，并由受光元件接收测量脉冲光(测量光)被测量对象物漫反射后的反射脉冲光(反射光)，从而根据测量脉冲光和反射脉冲光而求取测量光的往返时间。在光波测距仪中，从提高距离测量的精度的观点出发，为了恰当地求取往返时间，优选为所获得的反射脉冲光的波形与测量脉冲光的波形相同。因此，在光波测距仪中，考虑到使用即使传送距离变长也能防止波形变化的渐变型多模光纤(以下也称作“GI光纤”)，从而将受光光学系所接收的反射脉冲光传送到受光元件并使该受光元件受光。
〔专利文献〕
〔专利文献1〕特开2013－11558号公报
发明内容
(发明要解决的问题)
然而，在上述光波测距仪中，例如在将像反射棱镜那样的、产生非常大的光量的反射脉冲光(反射光)的部件作为测量对象物的情况下，该反射脉冲光也经由GI光纤在维持着波形的状态下由受光元件受光。因此，在光波测距仪中，存在这样的问题：从受光元件输出的与该反射脉冲光对应的受光信号发生劣化，因而不能恰当地求取往返时间，且不能恰当地测量距测量对象物的距离。
本发明鉴于上述问题而提出，其目的在于提供一种光波测距仪，即使是非常大的光量的反射光，也能够在恰当地应对该反射光的同时高精度地测量距测量对象物的距离。
(解决问题的措施)
为了解决上述问题，本发明的光波测距仪是一种向测量对象物照射测量光，并由受光元件接收由上述测量对象物所反射的上述测量光，并根据上述测量光至上述测量对象物的往返时间来测量距上述测量对象物的距离，其特征在于，包括：受光光学系，接收由上述测量对象物所反射的上述测量光并集光；传播光路部，向上述受光元件传播由上述受光光学系所集光的上述测量光，上述传播光路部由渐变型多模光纤与突变型多模光纤组合而构成。
在上述传播光路部中，上述渐变型多模光纤形成有从上述受光光学系入射的入射端面，上述突变型多模光纤形成有向上述受光元件射出的出射端面。
在上述传播光路部中，上述突变型多模光纤的长度尺寸的下限为约50mm。
上述传播光路部为了使由上述受光光学系所接收的上述测量光抵达上述受光元件的时间延迟而形成用于使从上述受光光学系至上述受光元件的光路长度延长的测距光路延长部。
另外，还可以还具备内部参照光路，其将上述测量光向上述受光元件引导而不向上述测量对象物照射。
(发明的效果)
根据本发明的光波测距仪，即使是非常大的光量的反射光，也能够在恰当地应对的同时高精度地测量距测量对象物的距离。
在上述传播光路部中，在具有上述渐变型多模光纤形成从上述受光光学系入射的入射端面，而上述突变型多模光纤形成向上述受光元件射出的出射端面的结构时，能够在提高距离测量的精度的同时防止从受光元件输出的受光信号的劣化。
在上述传播光路部中，如果采用将上述突变型多模光纤的长度尺寸的下限设为约50mm的结构，则无论测量对象物的种类如何，均能够防止从受光元件输出的受光信号的劣化。
在上述传播光路部中，在采用为了延迟上述受光光学系接收的上述测量光抵达上述受光元件的时间而形成用于使从上述受光光学系至上述受光元件的光路长度延长的测距光路延长部的结构时，能够在防止由受光光学系所接收的测量光的光量减少、波形失真的同时，恰当地延迟抵达受光元件的时间，所以能够更恰当地测量距测量对象物的距离。
另外，如果采用具备使上述测量光不向上述测量对象物照射而向上述受光元件引导的内部参照光路的结构，则能够更恰当地测量距测量对象物的距离。
附图说明
图1是示意性地表示作为本发明涉及的光波测距仪的一例的实施例的光波测距仪10的结构的说明图。
图2是用于说明在光波测距仪10中使用的测距光路延长部21的结构的说明图。
图3是用于说明在测距光路延长部21中使用的GI光纤26的光学特性的说明图。
图4是表示为了说明GI光纤26的光学特性的入射信号Si和出射信号Se1的曲线图，纵轴表示光量，横轴表示时间。
图5是用于说明在测距光路延长部21中使用的SI光纤27的光学特性的说明图。
图6是表示为了说明SI光纤27的光学特性的入射信号Si和出射信号Se2的曲线图，纵轴表示光量，横轴表示时间。
图7是示意性地表示实验装置50的结构的说明图。
图8是表示针对结构1和结构2的、由实验装置50的摄像装置61所拍摄的结果的说明图，左图表示结构1的拍摄结果，右图表示结构2的拍摄结果。
图9是表示针对结构1和结构3的、由实验装置50的摄像装置61所拍摄的结果的说明图，左图表示结构1的拍摄结果，右图表示结构3的拍摄结果。
图10是表示针对结构1、结构4～结构6在准直了中心位置的状态下，由实验装置50的摄像装置61所拍摄的结果的说明图，从上按顺序表示结构1的拍摄结果、结构4的拍摄结果、结构5的拍摄结果、结构6的拍摄结果。
图11是表示针对结构1、结构4～结构6在偏离了准直位置且光量变成最大状态下，由实验装置50的摄像装置61所拍摄的结果的说明图，从上按顺序表示结构1的拍摄结果、结构4的拍摄结果、结构5的拍摄结果、结构6的拍摄结果。
图12是示意性表示下限验证装置70的结构的说明图。
图13是表示在下限验证装置70中一边使SI光纤74的长度尺寸变化、一边用摄像装置76所拍摄的结果的说明图，从上按顺序表示SI光纤74的长度尺寸分别为500mm、400mm、300mm时的拍摄结果。
图14是表示在下限验证装置70中一边使SI光纤74的长度尺寸变化、一边用摄像装置76所拍摄的结果的说明图，从上按顺序表示SI光纤74的长度尺寸分别为200mm、100mm、50mm时的拍摄结果。
图15是表示在下限验证装置70中一边使SI光纤74的长度尺寸变化、一边用摄像装置76所拍摄的结果的说明图，从上按顺序表示SI光纤74的长度尺寸分别为40mm、30mm、20mm时的拍摄结果。
具体实施方式
下文，参照附图对本发明涉及的光波测距仪的实施方式进行说明。
〔实施例〕
首先，对作为本发明涉及的光波测距仪的一例的光波测距仪10的概略结构进行说明。如图1所示，该光波测距仪10向测量对象物11照射作为测量光的测量脉冲光Pm，并接收反射脉冲光Pr，该反射脉冲光Pr为上述测量脉冲光Pm(测量光)由测量对象物11所漫反射的、测量光的反射光。据此，光波测距仪10根据测量光至测量对象物11的往返时间、也就是根据从照射测量脉冲光Pm起至接收反射脉冲光Pr为止的时间来测量距测量对象物11的距离。该测量对象物11是根据使用光波测距仪10的场合而变化，例如，如果在室内，就是家具、室内设备等，如果是室外，就是建筑物、隧道等的构造物、树木、地形等。
该光波测距仪10是将光学部12和测量部13收容在省略图示的框体内而构成的。该光学部12照射作为测量光的测量脉冲光Pm，并接收(获得)作为由测量对象物11所漫反射的测量光的反射光的反射脉冲光Pr。测量部13使用从光学部12照射的测量脉冲光Pm和由光学部12所获得的反射脉冲光Pr来求取测量光的往返时间而测量距测量对象物11的时间。该光学部12具备脉冲发光光源14、光源驱动部15、光路分割部16、照射光学系17、内部参照光路18、受光光学系19、测距光路延长部21、光路结合部22和受光元件23。
该脉冲发光光源14是射出用于测量距测量对象物11的距离的测量光的光源，在本实施例中射出激光光线的脉冲光。该脉冲发光光源14通过接收来自光源驱动部15的驱动信号并脉冲发光激光光线而射出脉冲光(测量光)。该光源驱动部15像后述那样由来自测量部13的脉冲发光信号驱动而从脉冲发光光源14射出脉冲宽度短且光量大(短脉冲且高峰值)的脉冲光(测量光)。在本实施例中，作为一例，将从脉冲发光光源14射出的脉冲光(测量光)的脉冲宽度设为1nsec。在来自该脉冲发光光源14的脉冲光(测量光)的出射方向上设置有光路分割部16。
该光路分割部16使从脉冲发光光源14射出的脉冲光(测量光)的一部分朝向照射光学系17行进，并使脉冲光的另一部分向内部参照光路18行进。也就是说，光路分割部16将来自脉冲发光光源14的光路向照射光学系17和内部参照光路18分支。如下文所述那样，向该照射光学系17行进的脉冲光(测量光)成为照射测量对象物11的测量光Pm，向内部参照光路18行进的脉冲光(测量光)成为作为内部参照光的内部参照脉冲光Pi。因此，光路分割部16是将一束脉冲光(测量光)分割成测量光Pm和内部参照脉冲光Pi的部件，并作为将该脉冲光(测量光)向照射光学系17和内部参照光路18引导的脉冲光引导部来发挥功能。该光路分割部16能够使用例如分束器(beamsplitter)等的光学部件来形成。
照射光学系17形成用于将从脉冲发光光源14射出并被光路分割部16所分割的一个脉冲光(测量光)作为测量光Pm而向测量对象物11照射的光路。该照射光学系17使用用于将测量光Pm成形为规定的形状的、例如平行光束(collimate，准直)等的至少一个光学部件而构成，为了使用该成形的测量脉冲光Pm扫描，该测量脉冲光Pm的出射光轴能够二维变化(偏转)。该出射光轴的二维的变化(偏转)可以通过使照射光学系17自身的朝向变化、或使用扫描镜等而构成。另外，关于照射光学系17的结构，只要是能够朝向测量对象物11照射测量脉冲光Pm，就可以适当地设定，而并不局限于本实施例的结构。
内部参照光路18形成用于将从脉冲发光光源14射出并被光路分割部16所分割的另一个脉冲光(测量光)作为内部参照光Pi(内部参照光)向受光元件23引导，而并不使该另一个脉冲光(测量光)照向测量对象物11的光路。在本实施例中，该内部参照光路18使用内部光路用的光纤来构成。另外，关于内部参照光路18的结构，只要是能够将从脉冲发光光源14射出的脉冲光(测量光)作为内部参照光Pi(内部参照光)向受光元件23引导，而并不使该另一个脉冲光(测量光)照向测量对象物11的结构，就可以适当地设定，而并不局限于本实施例的结构。
受光光学系19形成用于将反射脉冲光Pr经由测距光路延长部21向受光元件23引导的光路，该反射脉冲光Pr是所照射的测量脉冲光Pm由测量对象物11所漫反射(反射)的反射光。因此，受光光学系19与照射光学系17协同工作而构成测距光路24。该受光光学系19由包含物镜19a在内的至少一个光学部件构成，并使由该物镜19a所接收的反射脉冲光Pr集光于焦点位置。受光光学系19能够为了接收来自扫描方向的反射脉冲光Pr，而使受光光轴二维变化(偏转)，该结构能够与照射光学系17相同地构成。该受光光学系19可以与照射光学系17共用包含物镜19a在内的一部分或全部的光学部件，也可以采用与照射光学系17区分的光学部件。另外，关于受光光学系19的结构，只要能够接收来自测量对象物11的反射脉冲光Pr，就可以适当地设定，而并不局限于本实施例的结构。
测距光路延长部21使由受光光学系19所接收的反射脉冲光Pr抵达受光元件23的时间延迟的同时，并向该受光元件23传播反射脉冲光Pr。这是为了通过设计经由内部参照光路18而抵达受光元件23的内部参照光Pi与由测量对象物11所反射并经由受光光学系19而抵达受光元件23的反射脉冲光Pr的抵达时间之差，能够不切换光路地实现使用从单一的受光元件23输出的受光信号Sr(电信号)来测量距离。因此，测距光路延长部21是使从受光光学系19至受光元件23的光路的长度(光路长)延长的部件，从而使由受光光学系19所接收的反射脉冲光Pr延迟并向受光元件23传播。因此，测距光路延长部21作为使受光光学系19所接收的反射脉冲光Pr向受光元件23传播的传播光路部而发挥功能。下文将对该测距光路延长部21的结构进行说明。测距光路延长部21使从受光光学系19入射的反射脉冲光Pr向光路结合部22射出。
该光路结合部22将经由测距光路延长部21的反射脉冲光Pr向受光元件23引导，并将经由内部参照光路18的内部参照脉冲光Pi向受光元件23引导。也就是说，光路结合部22将从受光光学系19经由测距光路延长部21的光路和经由内部参照光路18的光路进行结合(合流)。在本实施例中，该光路结合部22使用半透射半反射镜(halfmirror)等的光学部件以及与各个光路对应的光学部件而形成。在本实施例中，光路结合部22利用与测距光路延长部21对应的准直光学部件使来自测距光路延长部21(受光光学系19)的反射脉冲光Pr成为平行光束，并使其透过半透射半反射镜后，由集光光学部件集光并向受光元件23引导。另外，在本实施例中，光路结合部22利用与内部参照光路18对应的准直光学部件使来自内部参照光路18的内部参照脉冲光Pi成为平行光束，并使其由半透射半反射镜反射后，由集光光学部件集光并向受光元件23引导。该集光光学部件设置在半透射半反射镜与受光元件23之间，并由两个光路共用。
该受光元件23接收由光路结合部22所引导的、作为测量光的反射脉冲光Pr和内部参照光Pi并进行光电转换，并且向测量部13输出作为响应于各自的受光量的受光信号Sr的电信号。受光元件23可以使用光电二极管等的受光元件而构成。另外，在测量光(反射脉冲光Pr和内部参照脉冲光Pi)的光量小(测量光微弱)的情况下，受光元件23优选使用APD(AvalanchePhotoDiode，雪崩光电二极管)等的高感光度的受光元件。
测量部13向光源驱动部15输出脉冲发光信号，从而经由该光源驱动部15而控制脉冲发光光源14的驱动(点亮动作)。另外，若从受光元件23输入内部参照脉冲光Pi的受光信号Sr和反射脉冲光Pr的受光信号Sr，则测量部13根据这两个受光信号Sr求取测量光的往返时间来计算出距测量对象物的距离。
接下来，对光波测距仪10的距离测量的概略进行说明。测量部13经由光源驱动部15而对脉冲发光光源14进行驱动控制，据此从该脉冲发光光源14射出脉冲光(测量光)。该脉冲光(测量光)的一部分经由光路分割部16向照射光学系17行进，并从该照射光学系17作为测量脉冲光Pm向测量对象物11照射。所照射的测量脉冲光Pm在测量对象物11处被漫反射(反射)并作为反射光的反射脉冲光Pr而返回。该反射脉冲光Pr向受光光学系19入射后，经由测距光路延长部21而被延迟，并经由光路结合部22而由受光元件23接收。如此，受光元件23向测量部13输出响应于所接收的反射脉冲光Pr的受光信号Sr。
另外，从脉冲发光光源14射出的脉冲光(测量光)的另一部分经由光路分割部16而向内部参照光路18行进，据此成为内部参照光Pi。该内部参照光Pi经由光路结合部22而由受光元件23接收。如此，受光元件23向测量部13输出响应于所接收的内部参照光Pi的受光信号Sr。
该测量部13针对反射脉冲光Pr和内部参照光Pi的每个求取表示受光时刻的受光时间。而且，测量部13通过对反射脉冲光Pr的受光时间与内部参照光Pi的受光时间进行比较，从而求取该两个受光时间的时间差。该时间差表示脉冲光(测量光)在光波测距仪10和测量对象物11之间往返的时间(往返时间)。因此，测量部13根据该时间差(测量光的往返时间)和光速来计算距测量对象物11的距离。由于该受光时间的求取方法、该时间差(测量光的往返时间)的求取方法和距测量对象物11的距离的计算的细节是众所周知的，所以省略其说明。在此，一般在像这样计算距测量对象物11的距离时，会考虑到受光元件23、用于处理来自受光元件23的受光信号Sr的检测电路等的偏差作为测量误差而发挥的影响。然而，在测量部13中，由于通过求取内部参照光Pi与反射脉冲光Pr的时间差，从而检测电路等的偏差的影响被抵消，所以能够进行准确的距离计算。
在此，反射脉冲光Pr的光量是根据测量距离(距测量对象物11的距离)而变化。在此情况下，也可以设置从内部参照光路18分支的修正用参照光路25。该修正用参照光路25对因内部参照脉冲光Pi的光量变化所造成的延迟影响进行修正，使分支的内部参照脉冲光Pi延迟并向受光元件23引导。在这样设置修正用参照光路25的情况下，除了经由测距光路延长部21的反射脉冲光Pr和经由内部参照光路18的内部参照光Pi之外，光路结合部22还向受光元件23引导经由修正参照光路25而延迟了的内部参照脉冲光Pi。在此情况下，光路结合部22将上述半透射半反射镜等的光学部件当作第一光学部件，并追加半透射半反射镜等的第二光学部件。在光路结合部22中，该第二光学部件将来自修正用参照光路25的内部参照脉冲光Pi透过而引导至第一光学部件，并将来自内部参照光路18的内部参照脉冲光Pi反射而引导至第一光学部件。因此，在光路结合部22中，可以将来自测距光路延长部21(受光光学系19)的反射脉冲光Pr透过第一光学部件而向受光元件23引导，并用第一光学部件反射来自修用参照光路25的内部参照脉冲光Pi和来自内部参照光路18的内部参照脉冲光Pi而向受光元件23引导。
接下来，主要使用图2～图15说明本发明涉及的实施例的光波测距仪10的特征结构。在光波测距仪10中，如图2所示，测距光路延长部21通过渐变型多模光纤(下文也称作GI光纤)26与突变型多模光纤(下文也称作SI光纤)27组合而构成。
如图3所示，该GI光纤26具有折射率为n1的中心的芯26a、包围芯26a且折射率为n2(＜n1)的包层26b、以及覆盖它们的覆盖部26c。在该GI光纤26中，芯26a的折射率n1的分布(参照图3右侧的轮廓)设定为：为了使能够传播的所有模式的传播时间接近于相同，并以中心的折射率为最大且折射率随着朝向半径方向外侧而逐渐变小。因此，在GI光纤26中，能够减少传播的光(光信号)的模式分散(modaldispersion)量D1。据此，如图4所示，在GI光纤26中，如果从一端射入作为脉冲波的入射信号Si，则能够从另一端射出出射信号Se1，从而能够在防止光量减少、波形失真的同时传播光信号。在本实施例中，该GI光纤26的芯26a的直径尺寸设为100μm，包层26b的直径尺寸(包含芯26a)设为140μm，芯26a的NA设为0.29。
如图5所示，SI光纤27具有折射率为n3的中心的芯27a、包围芯27a且折射率为n4(＜n3)的包层27b、以及覆盖它们的覆盖部27c。在该SI光纤27中，芯27a的折射率n3的分布设定成相同(参照图5右侧的轮廓)，而与从半径方向观察的位置无关。因此，在该SI光纤27中，传播的光(光信号)的模式分散量D2与GI光纤26(模式分散量D1(图3))相比变大。据此，在该SI光纤27中，如图6所示，如果射入作为脉冲波的射入信号Si，则射出出射信号Se2，与GI光纤26(出射信号Se1)相比，能够使光量降低并分散地传播光信号。在本实施例中，该SI光纤27的芯27a的直径尺寸设为105μm，包层27b的直径尺寸(包含芯27a)设为125μm，芯27a的NA设为0.22。
如图2所示，在本实施例的测距光路延长部21中，将总长度设为7500mm，将其中的230mm用作SI光纤27，并且将剩余部分(7270mm)用作GI光纤26。该GI光纤26和SI光纤27经由能够传播光且将GI光纤26与SI光纤27相互连接的连接部位28而组合起来。在本实施例中，该连接部位28通过熔接而形成。另外，连接部位28只要是能够在GI光纤26与SI光纤27之间传播光且将GI光纤26与SI光纤27相互连接的部件，则也可以使用连接器，也可以是夹在其间的部件，也可以是将两个端面简单地贴合的部件，也可以是其它结构，而并不局限于本实施例的结构。
另外，在本实施例的测距光路延长部21中，在入射端侧也就是受光光学系19侧设置GI光纤26，而在出射端侧也就是光路结合部22侧设置SI光纤27。因此，测距光路延长部21利用GI光纤26的与连接部位28相反侧的端面形成经由受光光学系19的反射脉冲光Pr入射的入射端面26d，并且，利用SI光纤27的与连接部位28相反侧的端面形成将传播的反射脉冲光Pr射出的出射端面27d。该测距光路延长部21的入射端面26d位于受光光学系19的焦点位置，测距光路延长部21的出射端面27d位于光路结合部22的入射位置。
因此，如图1所示，在光波测距仪10中，如果由受光光学系19(它的物镜19a)接收来自测量对象物11的反射脉冲光Pr，则在受光光学系19中对该反射脉冲光Pr集光而向测距光路延长部21的GI光纤26(它的入射端面26d(参照图2))入射。反射脉冲光Pr在测距光路延长部21中从GI光纤26经由连接部位28向SI光纤27传播，并从它的出射端面27d(参照图2)向光路结合部22射出，而由受光元件23接收。因此，光波测距仪10即使在例如将像反射棱镜那样的、产生非常大的光量的反射脉冲光Pr(反射光)的部件作为测量对象物11的情况下，也能够防止从受光元件23输出的与反射脉冲光Pr对应的受光信号Sr的劣化。对此，将在下文说明。
在光波测距仪10中，将短脉冲宽度和大光量(短脉冲且高峰值)的脉冲光(测量光)作为测量脉冲光Pm向测量对象物11照射。因此，在光波测距仪10中，即使获得作为因测量脉冲光Pm由位于离开了的位置的测量对象物11漫反射而产生的反射光的反射脉冲光Pr，也能够使该反射脉冲光Pr的光量充分满足高精度地测量的需求。换言之，在光波测距仪10中，由于使用脉冲宽度短和光量大(短脉冲且高峰值)的脉冲光(测量光)，所以即使利用测量对象物11的漫反射，也能够延长可测量的距离，并能够实现高精度地测量。在光波测距仪10中，为了使用该反射脉冲光Pr来高精度地进行距离测量，优选为在防止反射脉冲光Pr的光量减少、波形失真的同时，使受光元件23接收该反射的脉冲光Pr。因此，在光波测距仪10中，考虑到在测距光路延长部21中使用渐变型多模光纤。于是，在光波测距仪10中，能够将由受光光学系19(物镜19a)所接收的反射脉冲光Pr利用渐变型多模光纤传播至光路结合部22，并使受光元件23接收。因此，在光波测距仪10中，可以使用由位于离开了的位置的测量对象物11所漫反射的反射脉冲光Pr进行高精度的测量。
然而，在光波测距仪10中，如果采用上述那样的结构，例如，在将像测量作业中所常用的反射棱镜那样的、产生非常大的光量的反射脉冲光Pr的部件作为测量对象物11的情况下，来自测量对象物11的反射脉冲光Pr具有非常大的光量。在光波测距仪10中，由受光光学系19(物镜19a)接收该非常大的光量的反射脉冲光Pr并通过渐变型多模光纤传播至光路结合部22，而使受光元件23受光。因此，在受光元件23中，由于所接收的是防止了受光光量减少、波形失真的反射脉冲光Pr，因此所接收的是非常大的光量的反射脉冲光Pr。于是，在受光元件23中，由于接收比所设想的光量大得多的光量，所以导致使与该反射脉冲光Pr所对应而输出的受光信号Sr劣化。特别地，在光波测距仪10中，由于使用脉冲宽度短且光量大的测量脉冲光Pm，所以在上述的渐变型光纤的芯部的截面观察时，会出现光量局部地非常大的部位，所以在受光元件23的受光面的局部部位产生大的电流，容易产生受光元件23的受光信号Sr的劣化。因此，在光波测距仪10中，存在不能恰当地求取测量光的往返时间，并且不能恰当地测量距测量对象物11的距离的担忧。
对此，光在波测距仪10中，采用将GI光纤26与SI光纤27组合的结构作为测距光路延长路21(参照图2)。因此，在测距光路延长路21中，在模式分散量D2(参照图5)大的SI光纤27中，在截面观察时，可以在降低反射脉冲光Pr的光量的同时使反射脉冲光Pr遍及芯27a的整体而分散。据此，在光波测距仪10中，即使在受光光学系19(物镜19a)接收到非常大的光量的反射脉冲光Pr的情况下，在作为测距光路延长部21的GI光纤26和SI光纤27中传播到光路结合部22时，也会在降低反射脉冲光Pr的光量的同时使反射脉冲光Pr遍及芯27a的整体地分散。因此，在光波测距仪10中，测量对象物11即使为例如像反射棱镜那样的、产生非常大的光量的反射脉冲光(反射光)的部件的情况下，也能够防止从受光元件23对应于反射脉冲光Pr而输出的受光信号Sr的劣化。
使用图7所示的实验装置50对此进行验证。该实验装置50具有激光出射部51、准直光学部件52、反射镜53、分束器54、反射棱镜55、受光光学部件56、传播部57、集光光学部件58、滤光部件59和摄像装置61。作为传播部57使用下述三种类型，即，仅使用7.5m的渐变型多模光纤的结构(设为结构1)；通过熔接将1.0m的突变型多模光纤连接到7.5m的渐变型多模光纤而成的结构(设为结构2)；以及通过熔接将0.75m的突变型多模光纤连接到7.5m的渐变型多模光纤而成的结构(设为结构3)。传播部57配置为使其入射端面57a位于受光光学部件56的焦点位置，而使其出射端面57b位于集光光学部件58的物体位置。
在实验装置50中，从激光出射部51射出的激光由准直光学部件52变成平行光束后由反射镜53反射，并向分束器54行进。激光通过由分束器54反射而向反射棱镜55行进，且由该反射棱镜55反射而返回分束器54，并透过该分束器54而由受光光学部件56集光。经过了该受光光学部件56的激光从入射端面57a入射于传播部57，并由传播部57传播并从出射端面57b射出，并且由集光光学部件58集光并通过滤光部件59。然后，由摄像装置61对该激光的状态进行拍摄。在图8和图9表示该拍摄结果。另外，在图8和图9中，用圆圈表示由传播部57传播且相当于出射端面57b上的芯(在结构1中为渐变型光纤的芯，在结构2和结构3中为突变型光纤的芯)的部位。另外，在图8和图9中表示了激光的光量越高的部位越明亮。在图8和图9的左图中，虽然存在超出圆圈而向上下带状延伸的明亮的部位，但认为这是因在摄像装置61中产生污斑所导致的，而实际上不同于出射端面57b的激光的光量(亮度)。另外，在使用该实验装置50的验证中，根据摄像装置61的拍摄结果(图8和图9)，将作为激光的光量(亮度)而规格化了的值用作光量的峰值和平均光量。
在图8中，左图表示结构1的拍摄结果，右图表示结构2的拍摄结果。在该结构1(图8的左图)中，光量的峰值为868，平均光量为43.9。在结构1中，如图8的左图所示，在出射端面57b的芯的内侧的中心位置附近，发现激光的光量局部地变高。与此相对，在该结构2中(图8的右图)，光量的峰值为164，平均光量为39.6。在结构2中，如图8的右图所示，在出射端面57b的芯的内侧，发现激光的光量分散为整体上无偏向。
同样，在图9中，左图表示结构1的拍摄结果，右图表示结构3的拍摄结果。另外，在图9中，为了使测量条件与结构3接近，在该结构3的拍摄时，再次进行结构1的拍摄。因此，在图8的左图和图9的左图中，虽然是针对相同的结构1的拍摄结果，但它们的状态和数值多少有些不同。在结构1(图9的左图)中，光量的峰值为872，平均光量为43.5。在该结构1中，如图9的左图所示，在出射端面57b的芯的内侧的中心位置附近，发现激光的光量局部地变高。与此相对，在该结构3中(图9的右图)，光量的峰值为192，平均光量为35.7。在结构3中，如图9的右图所示，在出射端面57b的芯的内侧，发现激光的光量分散为整体上无偏向。
根据该使用实验装置50的验证结果，在仅由渐变型多模光纤形成传播部57的情况下(结构1)，在入射到摄像装置61的激光中，在接近中心位置附近产生了偏向，而具有光量在局部非常大的部位。与此相对，在将突变型多模光纤连接到渐变型多模光纤来形成传播部57的情况下(结构2、3)，在入射到摄像装置61的激光中，激光的光量分散为整体上无偏向，且光量的峰值也大幅度降低。该结构2、3是上述那样将突变型多模光纤与渐变型多模光纤连接而成的结构，与本实施例的光波测距仪10的结构相同。因此，在光波测距仪10中，与仅利用渐变型多模光纤来形成测距光路延长部21的情况不同，测量对象物11即使为像反射棱镜那样的、产生非常大的光量的部件的情况下，也能够防止从受光元件23对应于反射脉冲光Pr而输出的受光信号Sr的劣化。
在此，只要是使入射到传播部57的激光分散的部件，则也可以考虑使用搅模器(modescrambler，模态码器)。作为该搅模器，可以举出使光纤波状地弯曲数次而成或螺旋状而成的结构。该搅模器也可以是使SI光纤的一部分或全体弯曲(螺旋状)而成的结构，也可以是使GI光纤的一部分或全体弯曲(螺旋状)而成的结构，也可以是使其它光纤弯曲(螺旋状)而成且与SI光纤或GI光纤连接的结构。另外，作为搅模器所使用的光纤，可以使用突变型多模光纤，也可以使用渐变型多模光纤，也可以使用其它光纤。
有鉴于此，作为图7所示的实验装置50中的传播部57，制备使用7.5m的渐变型多模光纤并使该渐变型多模光纤的一部分或全部弯曲(螺旋状)而设置搅模器的结构(设为结构4)、通过熔接将7.5m的渐变型多模光纤和7.5m的突变型多模光纤连接而成的结构(设为结构5)、通过熔接来连接7.5m的渐变型多模光纤和7.5m的突变型多模光纤并将该突变型多模光纤的一部分或全体弯曲(螺旋状)来设置搅模器的结构(设为结构6)。另外，在该结构4和结构6中，将作为搅模器而形成的弯曲(螺旋状)的部位的长度尺寸设为约50mm。使用上述结构1、结构4～结构6，与图8和图9同样地，将摄像装置61拍摄的结果表示在图10和图11中。
图10表示在将反射棱镜55的中心位置准直后(使其位于从受光光学元件56至传播部57(它的入射端面57a)的光轴上)的状态下的拍摄结果。另外，图11是表示在将准直位置从反射棱镜55的中心位置偏离且光量变成最大状态下的拍摄结果的图。在图10和图11中，最上方的图表示结构1的拍摄结果，从上数第二个图表示结构4的拍摄结果，从上数第三个图表示结构5的拍摄结果，最下方的图表示结构6的拍摄结果。在图10和图11中，与图8和图9相同地，用圆圈表示相当于出射端面57b的芯(在结构1、4中，为渐变型光纤的芯，在结构5、6中，为突变型光纤的芯)的部位。另外，在图10和图11中，与图8和图9相同地，激光的光量越高的部位越明亮。
在将中心位置准直了的情况下，在结构1中，如图10的最上方的图所示，在出射端面57b的芯的内侧的中心位置附近，激光的光量局部地变高。另外，在结构4中，如图10的从上数第二个图所示，虽然与结构1的程度不同，但在出射端面57b的芯的内侧的中心位置附近，激光的光量局部地变高。在结构5中，如图10的从上数第三个图所示，在出射端面57b的芯的内侧，激光的光量分散为整体上无偏向。同样，在结构6中，如图10的最下方图所示，在出射端面57b的芯的内侧，激光的光量分散为整体上无偏向。
另外，在偏离准直位置且光量变成最大状态的情况下，在结构1中，如图11的最上方的图所示，在出射端面57b的芯的内侧的中心位置附近，激光的光量局部地变高。另外，在结构4中，也如图11的从上数第二个图所示，虽然与结构1的程度不同，但在出射端面57b的芯的内侧的中心位置附近，激光的光量局部地变高。在结构5中，如图11的从上数第三个图所示，在出射端面57b的芯的内侧，激光的光量分散为整体上无偏向。同样在结构6中，如图11的最下方图所示，在出射端面57b的芯的内侧，激光的光量分散为整体上无偏向。
由此可见，即使在渐变型多模光纤的一部分或全部上设置搅模器(结构4)，也与未设置搅模器的情况(结构1)相同地，难以防止激光的光量局部地变高。与此相对，在将突变型多模光纤与渐变型多模光纤连接的情况下(结构5、6)，无论是否设置搅模器，在入射到摄像装置61的激光中，激光的光量分散为整体上无偏向，光量的峰值也大幅度降低。该结构5是像本实施例的光波测距仪10那样将突变型多模光纤与渐变型多模光纤连接的结构，结构6是在本实施例的光波测距仪10中还设置了搅模器的结构。因此，在光波测距仪10中，与在渐变型多模光纤上设置搅模器来形成测距光路延长部21的情况不同，即使在将像反射棱镜那样的产生非常大的光量的反射脉冲光Pr﹙反射光﹚的部件作为测量对象物11的情况下，也能够防止从受光元件23对应于反射脉冲光Pr而输出的受光信号Sr的劣化。根据该验证结果，在光波测距仪10中，也可以在测距光路延长部21中，以将GI光纤26和SI光纤27组合为前提下，进一步设置搅模器(也包含连接由其它光纤形成的搅模器的情况)。
在此，在光波测距仪10中，验证的是，在测距光路延长部21的GI光纤26与SI光纤27的组合中，当SI光纤27具有何种长度尺寸时就能够获得上述效果。首先，在光波测距仪10中，优选为在防止由受光光学系19所接收的反射脉冲光Pr的光量减少、波形失真的同时使受光元件23受光。这是由于在光波测距仪10中，在计算距测量对象物11的距离时，通过对反射脉冲光Pr的受光时间和内部参照脉冲光Pi的受光时间进行比较来求取两个受光时间的时间差(测量光的往返时间)，所以如果反射脉冲光Pr的光量减少、波形失真，则难以准确地求取该时间差。因此，在光波测距仪10中，需要将通过在SI光纤27中传播而产生的、反射脉冲光Pr的波形扩散抑制而能够准确地求取上述时间差(测量光的往返时间)的允许值。由于该反射脉冲光Pr的波形扩散能够用基于在SI光纤27中的传播速度的时间差τ来表示，所以如果将SI光纤27的长度尺寸设为L，则能够用下述式(1)表示。另外，在式(1)中，在SI光纤27中，将芯27a的折射率设为n3，将包层27b的折射率设为n4(参照图5)。此外C表示光速。
τ＝L×(n3－n4)/C…(1)
因此，在光波测距仪10中，为了在防止反射脉冲光Pr的光量减少、波形失真的同时使受光元件23受光，测距光路延长部21中的SI光纤27的长度尺寸的上限满足式(1)。
另外，光波测距仪10的目的在于，如上所述，即使在将产生非常大的光量的反射脉冲光Pr(反射光)的部件当作测量对象物11的情况下，也在降低反射脉冲光Pr的光量的同时使反射脉冲光Pr分散，从而防止从受光元件23输出的受光信号Sr的劣化。如上所述，在降低反射脉冲光Pr的光量的同时使反射脉冲光Pr分散是主要由测距光路延长部21中的SI光纤27承担。因此，在本实施例中，使用图12所示的下限验证装置70来验证能够实现该目的的SI光纤27的长度尺寸的下限。
首先，当作产生非常大的光量的反射脉冲光Pr(反射光)的测量对象物11而设想的部件中，作为产生最大的光量的反射脉冲光Pr(反射光)的部件，考虑到在测量作业中常用的反射棱镜。由此，在下限验证装置70中，使用相当于在该反射棱镜中所反射的反射脉冲光Pr(反射光)的光量的验证光Lv来计测光量。该下限验证装置70具有验证光出射部71、GI光纤72、连接部位73、SI光纤74、集光透镜75和摄像装置76。
在本实施例中，验证光出射部71是超辐射发光二极管(SLD)光源，作为验证光Lv，其输出中心波长为980nm、线宽度(频率的宽度)为±10nm、功率为1.2mW的光。集光透镜75对从验证光出射部71射出并经由SI光纤74的验证光Lv集光。摄像装置76能够拍摄该验证光的状态。因此，在下限验证装置70中，由摄像装置76经由集光透镜75拍摄从验证光出射部71射出的、从GI光纤72经由连接部位73且经过了SI光纤74的验证光Lv的状态。
在下限验证装置70中，GI光纤72、连接部位73以及SI光纤74具有与光波测距仪10的测距光路延长部21相同的结构，也就是具有与GI光纤26和SI光纤27由连接部位28接合起来的结构相同的结构。因此，在本实施例中，GI光纤72的长度尺寸设为7500mm，芯(26a)的直径尺寸设为100μm，包层(26b)的直径尺寸设为140μm，芯(26a)的NA设为0.29。另外，SI光纤74的芯(27a)的直径尺寸设为105μm，包层(27b)的直径尺寸设为125μm，芯(27a)的NA设为0.22。连接部位73通过熔接来连接GI光纤72和SI光纤74。在使用该下限验证装置70的SI光纤27的长度尺寸的下限的验证中，将SI光纤74的长度尺寸从500mm逐渐缩短。
在图13～图15中表示该拍摄结果。另外，在图13～图15中，用圆圈表示相当于SI光纤74的出射端面的芯的部位。另外，在图13～图15中表示了验证光Lv的光量越高的部位变得越白(参照图15)。另外，在图13～图15中，虽然存在超出圆圈而上下带状延伸的明亮的部位和围绕圆圈的明亮的部位，但认为这是因在摄像装置76中产生污斑而造成的，实际上与SI光纤74的出射端面的验证光Lv的光量(亮度)不同。
在图13中，从上按顺序表示，将SI光纤74的长度尺寸设为500mm、400mm、300mm时的情形。另外，在图14中，从上按顺序表示，将SI光纤74的长度尺寸设为200mm、100mm、50mm时的情形。在图15中，从上按顺序表示，将SI光纤74的长度尺寸设为40mm、30mm、20mm时的情形。另外，在图13～图15中，虽然表示的是与图8～图11所示的由摄像装置61所拍摄的结果不同的情况，但这是因在下限验证装置70中将振荡波长宽度宽的SLD光源作为验证光出射部71来使用而造成的。
当SI光纤74的长度尺寸在500mm～300mm之间时，如图13所示，在任一种情况下，激光的光量分散为整体上无偏向。另外，当SI光纤74的长度尺寸在200mm～50mm之间时，如图14所示，在任一种情况下，激光的光量分散为整体上无偏向。如果SI光纤74的长度尺寸为40mm，则如图15的最上方的图所示，在芯的内侧的中心位置附近，激光的光量局部地变高。此外，即使SI光纤74的长度尺寸为30mm和20mm，也会如图15所示，在芯的内侧的中心位置附近，激光的光量局部地变高。
根据使用该下限验证装置70的验证可知，如果SI光纤74的长度尺寸为50mm，则能够分散为从受光元件23输出的受光信号Sr不产生劣化的程度。在SI光纤74的长度尺寸为40mm、30mm、20mmm的情况下，激光的光量均局部地变高为从受光元件23输出的受光信号Sr产生劣化的程度。根据该验证结果，光波测距仪10中的测距光路延长部21的SI光纤27的长度尺寸的下限设为约50mm。据此，在光波测距仪10中，通过将50mm以上长度尺寸的SI光纤27组合到测距光路延长部21的GI光纤26，即使在将产生非常大的光量的反射脉冲光Pr(反射光)的部件当作测量对象物11的情况下，也会在降低反射脉冲光Pr的光量的同时使反射脉冲光Pr分散，从而防止从受光元件23输出的受光信号Sr的劣化。因此，在光波测距仪10中，即使反射脉冲光Pr是光量非常大的反射光，也能够恰当地应对，能够高精度地测量距产生该反射脉冲光Pr的测量对象物11的距离。
这样，在作为本发明涉及的光波测距仪的一个实施例的光波测距仪10中，将GI光纤26与SI光纤27组合而构成测距光路延长部21，测距光路延长部21是向受光元件23传播受光光学系19所接收的反射脉冲光Pr(测量光)的传播光路部。因此，在光波测距仪10中，能够在测距光路延长部21中，利用SI光纤27的使光量减少并分散而传播光信号的光学特性而将受光光学系19所接收的反射脉冲光Pr向受光元件23传播。由此，在光波测距仪10中，即使在将产生非常大的光量的反射脉冲光Pr(反射光)的部件当作测量对象物11的情况下，也能够防止从受光元件23输出的与反射脉冲光Pr对应的受光信号Sr的劣化。
另外，在光波测距仪10中，将GI光纤26与SI光纤27组合而构成传播光路部(测距光路延长部21)。因此，在光波测距仪10中，可以在测距光路延长部21中，利用GI光纤26的在防止光量减少、波形失真的同时传播光信号的光学特性。由此，在光波测距仪10中，能够使用反射脉冲光Pr(测量光)高精度地进行距离测量。
另外，在光波测距仪10中，将GI光纤26与SI光纤27组合来构成传播光路部(测距光路延长部21)。因此，在光波测距仪10中，即使传送距离变长，也能够防止波形变化，并且即使反射脉冲光Pr(测量光)是光量非常大的反射光，也能够防止从受光元件23输出的受光元件23的劣化。因此，光波测距仪10能够提高距离测量精度并防止从受光元件23输出的受光信号Sr的劣化。
在光波测距仪10中，将GI光纤26与SI光纤27组合来构成传播光路部(测距光路延长部21)，据此，即使传送距离变长，也能够防止光量减少、波形失真，并且即使针对非常大的光量的反射脉冲光Pr(测量光)，也能够防止从受光元件23输出的受光信号Sr的劣化。因此，在光波测距仪10中，能够非常简单地构成传播光路部(测距光路延长部21)，能够提高距离测量精度并防止从受光元件23输出的受光信号Sr的劣化。
在光波测距仪10中，将GI光纤26与SI光纤27组合而构成向受光元件23传播由受光光学系19所接收的反射脉冲光Pr的传播光路部(测距光路延长部21)。因此，在光波测距仪10中，以能够实现因测量对象物11的种类而光量会变化很大的反射脉冲光(测量光)的高精度测量的程度防止波形的变化，并且能够使受光元件23接收适度分散而使光量恰当的反射脉冲光Pr。据此，在光波测距仪10中，能够提高距离测量精度并防止从受光元件23输出的受光信号Sr的劣化。
在光波测距仪10中，在传播光路部(测距光路延长部21)中，GI光纤26形成从受光光学系19入射的入射端面26d，SI光纤27形成朝向受光元件23射出的出射端面27d。因此，在光波测距仪10中，首先在GI光纤26中在防止光量减少、波形失真的同时传播反射脉冲光(测量光)，最后在SI光纤27中，使光量减少并分散来调整反射脉冲光(测量光)。因此，在光波测距仪10中，能够提高距离测量精度并防止从受光元件23输出的受光信号Sr的劣化。
在光波测距仪10中，将传播光路部(测距光路延长部21)的SI光纤27的长度尺寸的下限设定为约50mm。因此，在光波测距仪10中，当作产生非常大的光量的反射脉冲光Pr(反射光)的部件而设想的部件中，即使将被认为产生最大的光量的反射脉冲光Pr(反射光)的反射棱镜当作测量对象物11的情况下，也能够防止从受光元件23输出的受光信号Sr的劣化。据此，在光波测距仪10中，无论测量对象物11的种类如何，都能够准确地测量距测量对象物11的距离。
在光波测距仪10中，在使GI光纤26和SI光纤27组合而构成的传播光路部中，为了使受光光学系19所接收的反射光Pr(测量光)抵达到受光元件23的时间延迟，形成了使从受光光学系19至受光元件23的光路长度延长的测距光路延长部21。因此，在光波测距仪10中，即使使从受光光学系19至受光元件23的光路长度延长，也可以通过调节GI光纤26的长度尺寸而在防止光量减少、波形失真的同时使受光元件23接收反射脉冲光Pr。因此，由于能够在防止受光光学系19所接收的反射脉冲光Pr的光量减少、波形失真的同时，使抵达受光元件23的时间恰当地延长，所以光波测距仪10能够准确地、更恰当地测量距测量对象物11的距离。
在光波测距仪10中，具备使测量脉冲光Pm向受光元件23引导而不向测量对象物11照射的内部参照光路18，通过将GI光纤26与SI光纤27组合而构成并从受光光学系19向受光元件23传播反射脉冲光Pr(测量光)的传播光路部(测距光路延长部21)，它是与内部参照光路18不同的光路。因此，在光波测距仪10中，对于由受光光学系19所接收的因测量对象物11的种类而光量会变化很大的反射脉冲光Pr，可以获得因GI光纤26与SI光纤27组合而产生的上述效果。据此，在光波测距仪10中，由于能够使用经由组合了GI光纤26和SI光纤27的传播光路部(测距光路延长部21)的反射脉冲光Pr(测量光)和经由内部光路18的内部参照光Pi(内部参照光(测量光))来测距，所以能够准确地、更恰当地测量距测量对象物11的距离。
在光波测距仪10中，由于将单一的GI光纤26与单一的SI光纤27组合来构成传播光路部(测距光路延长部21)，所以能够用非常简单的结构来提高距离测量的精度并防止从受光元件23输出的受光信号Sr的劣化。
因此，在作为本发明涉及的光波测距仪的一个实施例的光波测距仪10中，即使是非常大的光量的反射光(反射脉冲光Pr)，也能够恰当地应对，并能够高精度地测量距测量对象物11的距离。
另外，在上述实施例中，虽然针对作为本发明涉及的光波测距仪的一个实施例的光波测距仪10进行了说明，但本发明并不局限于上述实施例，而只要是这样的光波测距仪即可，即：向测量对象物照射测量光，并由受光元件接收由上述测量对象物所反射的上述测量光，根据上述测量光至上述测量对象物的往返时间来测量距上述测量对象物的距离的光波测距仪，该光波测距仪具备：接收由上述测量对象物所反射的上述测量光并集光的受光光学系；和向上述受光元件传播由上述受光光学系所集光的上述测量光的传播光路部，上述传播光路部通过将渐变型多模光纤与渐变型多模光纤组合而构成。
另外，在上述实施例中，虽然通过熔接来连接GI光纤26与SI光纤27而构成了传播光路部(测距光路延长部21)，但只要是将渐变型多模光纤与渐变型多模光纤组合而构成向受光元件23传播由受光光学系19所集光的反射光(反射脉冲光Pr(测量光))的结构即可，而并不局限于上述实施例。
另外，在上述实施例中，在传播光路部(测距光路延长部21)中，GI光纤26形成有从受光光学系19入射的入射端面26d，SI光纤27形成有朝向受光元件23射出的出射端面27d，但只要是将渐变型多模光纤与渐变型多模光纤组合而构成传播光路部的结构，则也可以是其它结构，而并不局限于上述实施例的结构。作为该传播光路部(测距光路延长部21)的其它结构，例如可以举出，SI光纤27形成有从受光光学系19入射的入射端面，而GI光纤26形成有朝向受光元件23射出的出射端面。若采用这种结构，则首先在SI光纤27中使光量减少并分散来调整反射光Pr(测量光)，然后在GI光纤26中在防止光量减少、波形失真的同时传播该调整了的反射光Pr(测量光)。因此，若采用这种结构，则在光波测距仪10中，能够提高距离测量的精度并防止从受光元件23输出的受光信号Sr的劣化。
在上述实施例中，为了使受光光学系19所接收的反射光Pr(测量光)抵达受光元件23的时间延迟，将GI光纤与SI光纤组合而构成使从受光光学系19至受光元件23的光路长度延长的测距光路延长部21。然而，只要是将GI光纤与SI光纤组合而构成向受光元件23传播由受光光学系19所接收的测量光(反射光Pr)的传播光路部的结构即可，而并不局限于上述实施例。
虽然上文基于实施例能够说明本发明的光波测距仪，但具体结构并不局限于实施例，在不脱离本发明的主要构思的范围内，允许进行设计变更和追加等。
(附图标记的说明)
10：光波测距仪；11：测量对象物；18：内部参照光路；19：受光光学系；
21：(作为传播光路部的一例的)测距光路延长部；23：受光元件；
26：(作为渐变型多模光纤的一例的)GI光纤；26d：入射端面；
27：(作为突变型多模光纤的一例的)SI光纤；27d：出射端面；
Pm：(作为测量光的一例的)测量脉冲光；Pr：(作为测量光的一例的)反射脉冲光。

Claims (5)

1.一种光波测距仪，其向测量对象物照射测量光，并由受光元件接收由所述测量对象物所反射的所述测量光，并根据所述测量光至所述测量对象物的往返时间来测量距所述测量对象物的距离，其特征在于，包括：
受光光学系，接收由所述测量对象物所反射的所述测量光并集光；以及
传播光路部，向所述受光元件传播由所述受光光学系所集光的所述测量光，
所述传播光路部由渐变型多模光纤与突变型多模光纤组合而构成。
2.根据权利要求1所述的光波测距仪，其特征在于，在所述传播光路部中，所述渐变型多模光纤形成有从所述受光光学系入射的入射端面，所述突变型多模光纤形成有向所述受光元件射出的出射端面。
3.根据权利要求1或2所述的光波测距仪，其特征在于，在所述传播光路部中，所述突变型多模光纤的长度尺寸的下限为50mm。
4.根据权利要求1所述的光波测距仪，其特征在于，所述传播光路部为了使由所述受光光学系所接收的所述测量光抵达所述受光元件的时间延迟而形成用于使从所述受光光学系至所述受光元件的光路长度延长的测距光路延长部。
5.根据权利要求1所述的光波测距仪，其特征在于，还具备内部参照光路，其将所述测量光向所述受光元件引导而不向所述测量对象物照射。
CN201510336412.7A 2014-06-26 2015-06-16 光波测距仪 Active CN105319560B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014131914A JP6396696B2 (ja) 2014-06-26 2014-06-26 光波距離計
JP2014-131914 2014-06-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105319560A true CN105319560A (zh) 2016-02-10
CN105319560B CN105319560B (zh) 2019-03-29

Family

ID=53476752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510336412.7A Active CN105319560B (zh) 2014-06-26 2015-06-16 光波测距仪

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9995826B2 (zh)
EP (1) EP2960673B1 (zh)
JP (1) JP6396696B2 (zh)
CN (1) CN105319560B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017119118A1 (ja) * 2016-01-08 2018-11-01 オリンパス株式会社 標本形状測定方法及び標本形状測定装置
JP6272920B2 (ja) * 2016-01-20 2018-01-31 京楽産業．株式会社 遊技機
CN106291507B (zh) * 2016-07-21 2018-10-30 京东方科技集团股份有限公司 检测光测距装置及测距方法
US11650051B2 (en) * 2017-07-18 2023-05-16 Pioneer Corporation Optical device
US10795078B2 (en) * 2018-05-01 2020-10-06 Ii-Vi Delaware Inc. MMF optical mode conditioning device
EP3696568A1 (en) * 2019-02-15 2020-08-19 Trimble AB Improved electronic distance meter
CZ2021489A3 (cs) * 2021-10-24 2022-12-14 Ústav Přístrojové Techniky Av Čr, V.V.I. Kompozitní optické vlákno pro holografickou endoskopii

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5457759A (en) * 1992-12-15 1995-10-10 France Telecom Monolithic optical system and method of making same including improved coupling means between an optical fiber and a phototransducer
CN101277153A (zh) * 2007-03-27 2008-10-01 菲尼萨公司 包括模式混合的光耦合器
US20090195770A1 (en) * 2006-07-04 2009-08-06 Uwe Satzky Method and apparatus for optoelectronic contactless range finding using the transit time principle
DE102008018927A1 (de) * 2008-04-15 2009-11-12 Pepperl + Fuchs Gmbh Optischer Sensor
JP4851737B2 (ja) * 2005-06-23 2012-01-11 株式会社トプコン 距離測定装置
US20130003040A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Kabushiki Kaisha Topcon Electronic Distance Measuring Method And Electronic Distance Measuring Instrument

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1558527A (en) * 1977-07-21 1980-01-03 Standard Telephones Cables Ltd Optical fibre
US4692023A (en) * 1983-07-30 1987-09-08 Tokyo Kagaku Kikai Kabushiki Kaisha Optical adapter for a light-wave rangefinder
DE3617799A1 (de) * 1986-05-27 1987-12-03 Standard Elektrik Lorenz Ag Optischer sender
JP2580148B2 (ja) * 1987-03-05 1997-02-12 株式会社トプコン 光ミキサ−
JP4694304B2 (ja) * 2005-08-15 2011-06-08 株式会社トプコン 測量装置
US20080240653A1 (en) 2007-03-27 2008-10-02 Jonathan Paul King Optical coupler including mode-mixing
US9823351B2 (en) * 2012-12-18 2017-11-21 Uber Technologies, Inc. Multi-clad fiber based optical apparatus and methods for light detection and ranging sensors
US20140301707A1 (en) * 2013-04-09 2014-10-09 Institut National D'optique Optical waveguide, mode scrambler and mode conditioner for controlling mode power distribution

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5457759A (en) * 1992-12-15 1995-10-10 France Telecom Monolithic optical system and method of making same including improved coupling means between an optical fiber and a phototransducer
JP4851737B2 (ja) * 2005-06-23 2012-01-11 株式会社トプコン 距離測定装置
US20090195770A1 (en) * 2006-07-04 2009-08-06 Uwe Satzky Method and apparatus for optoelectronic contactless range finding using the transit time principle
CN101277153A (zh) * 2007-03-27 2008-10-01 菲尼萨公司 包括模式混合的光耦合器
DE102008018927A1 (de) * 2008-04-15 2009-11-12 Pepperl + Fuchs Gmbh Optischer Sensor
US20130003040A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Kabushiki Kaisha Topcon Electronic Distance Measuring Method And Electronic Distance Measuring Instrument

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016008959A (ja) 2016-01-18
JP6396696B2 (ja) 2018-09-26
CN105319560B (zh) 2019-03-29
US9995826B2 (en) 2018-06-12
EP2960673A1 (en) 2015-12-30
US20150378021A1 (en) 2015-12-31
EP2960673B1 (en) 2023-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105319560A (zh) 光波测距仪
CN100595604C (zh) 使用光波的距离测定装置
US10697761B2 (en) Method and system for simultaneous measurement of strain and temperature utilizing dual core fiber
CN2779424Y (zh) 测距装置
EP2339366B1 (en) Optical distance measuring device
KR100953749B1 (ko) 거리 측정 광학 장치
JP2001050742A (ja) 光学的距離測定装置
CN108681093A (zh) 双光束激光准直系统
CN2811945Y (zh) 光学测距装置
US20190212420A1 (en) LIDAR System Having a Movable Fiber
TW201421006A (zh) 光學耦合透鏡以及光學耗散系數測量系統
JP2009008404A (ja) 距離測定装置
KR100763974B1 (ko) 중적외선 파면센서의 광축정렬 장치 및 그 방법
CN119291704A (zh) 一种激光测距仪
Poupinet et al. Spatialized interferometer in integrated optics
JP6198400B2 (ja) 光波距離計
KR101816730B1 (ko) 대면적 광섬유를 이용한 거리 측정 장치
JP5154028B2 (ja) 光波距離計
JP6870904B2 (ja) 測量装置
CN118355257A (zh) 波导测量装置
KR102072623B1 (ko) 광학 빔 성형 유닛, 거리 측정 디바이스 및 레이저 조명기
RU78947U1 (ru) Устройство измерения линейных перемещений объектов с плоской зеркально-отражающей поверхностью
JP6734886B2 (ja) アダプタ、及び、レーザドップラ速度計システム
JP7033875B2 (ja) 測量装置
JP2012211939A (ja) レーザ光照射装置、レーザ光照射モジュール調整装置、およびレーザ光照射モジュール調整方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant