JP2014059247A - Distance measurement method and device - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、光増幅器の出力光中より自然放出光を効果的に除去し,信号光パルスに対する利得およびSNを向上することを目的とする。
【解決手段】 本発明は、パルス状の光を発生させる光源と、前記光源から発生し、測定対象から反射された光を増幅する光増幅器と、増幅された光のうちパルスが通過する時間における光を選択的に透過させる光スイッチとを備える距離計測装置を提供する。
【選択図】 図1An object of the present invention is to effectively remove spontaneously emitted light from the output light of an optical amplifier and improve the gain and SN with respect to a signal light pulse.
The present invention relates to a light source that generates pulsed light, an optical amplifier that amplifies light generated from the light source and reflected from a measurement target, and a time during which the pulse passes among the amplified light. Provided is a distance measuring device including an optical switch that selectively transmits light.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、距離計測方法および距離計測装置に関する。 The present invention relates to a distance measurement method and a distance measurement device.
特許文献1の距離計測装置は,フェムト秒モード同期パルスレーザ装置を用いている。
The distance measuring device of
特許文献2の多段光増幅装置は,信号光パルスのタイミングと同期させて光スイッチを駆動することにより,各光増幅器の出力光中より自然放出光を効果的に除去し,信号光パルスに対する利得及びSN比を向上し得る多段光増幅装置である。
The multistage optical amplifying device of
特許文献1の距離計測装置は,測定対象として反射プリズム,再帰反射プレート,あるいは明るい自然物の面等が想定されており,中・大物製品(タービン,鉄道車両,エスカレータ,自動車,飛行機等)のような機械加工された面のように反射光が微弱である場合,正確に距離を計測できない。
The distance measuring device of
特許文献2の多段光増幅装置は,信号光パルスの通過するタイミングに光スイッチを駆動するタイミングを合せるため,信号光パルスの一部を分波器により取り出し光検出器により光電変換してタイミング信号を生成している。しかし,信号光パルスが微弱で位置を正確に求めることができない場合,信号光パルスにタイミングを取ることは困難である。
In the multistage optical amplifying device of
本発明は,上記問題点を鑑み,光増幅器の出力光中より自然放出光を効果的に除去し,信号光パルスに対する利得およびSNを向上することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to effectively remove spontaneously emitted light from the output light of an optical amplifier and improve the gain and SN with respect to a signal light pulse.
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。 In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted.
具体的には、本発明は、パルス状の光を発生させる光源と、前記光源から発生し、測定対象から反射された光を増幅する光増幅器と、増幅された光のうちパルスが通過する時間における光を選択的に透過させる光スイッチとを備える距離計測装置を提供する。 Specifically, the present invention relates to a light source that generates pulsed light, an optical amplifier that amplifies the light generated from the light source and reflected from the measurement target, and the time during which the pulse passes through the amplified light. And a distance measuring device including an optical switch that selectively transmits light.
また、他の観点における本発明は、パルス状の光を発生させ、発生した光を測定対象に照射して反射された光を増幅し、増幅された光のうちパルスが通過する時間における光を光スイッチによって選択的に透過させ、透過した光の情報を用いて測定対象までの距離を計測することを特徴とする距離計測方法を提供する。 In another aspect, the present invention generates pulsed light, irradiates the measurement target with the generated light, amplifies the reflected light, and outputs the light at the time that the pulse passes among the amplified light. Provided is a distance measuring method characterized by selectively transmitting through an optical switch and measuring the distance to a measurement object using information of the transmitted light.
本発明によれば,光増幅器の出力光中より自然放出光を効果的に除去し,信号光パルスに対する利得およびSNを向上することができる。 According to the present invention, spontaneous emission light can be effectively removed from the output light of the optical amplifier, and the gain and SN with respect to the signal light pulse can be improved.
以下、実施例を図面を用いて説明する。 Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings.
図15に従来の光コムを用いた高精度距離計測装置を示す。光コム101を光源として用いる。ファイバコリメータ104によって空間中に照射され,ビームの一部は,ビームスプリッタ105で分けられ,受光器1501によって検出されて参照信号として用いられる。ビームの主要な部分は測定対象1505に照射され,反射光が再び本体に戻り,受光器1503によって光検出されてプローブ信号となる。プローブ信号に含まれる多数の周波数成分の中から,距離計測に用いる周波数成分をバンドパスフィルタ1502,1504によって選別し,参照信号との位相差を位相計118によって測定し,距離情報119を得る。本装置では測定対象として反射プリズム,再帰反射プレート,あるいは明るい自然物の面等が想定されており,中・大物製品(タービン,鉄道車両,エスカレータ,自動車,飛行機等)のような機械加工された面のように反射光が微弱である場合正確に距離を計測できない問題がある。
FIG. 15 shows a high-precision distance measuring device using a conventional optical comb. The
微弱光を検出するための一例として光増幅器が用いられるが,ASE(自然放出光)が発生するため,増幅率(利得)に上限が生じてしまう。そこでASE成分を抑制する方法が取られる。図16にASE成分を抑制する従来方法を示す。 An optical amplifier is used as an example for detecting weak light. However, since ASE (spontaneously emitted light) is generated, an upper limit is imposed on the amplification factor (gain). Therefore, a method of suppressing the ASE component is taken. FIG. 16 shows a conventional method for suppressing the ASE component.
1つは周波数成分で抑制する方法である。図16(a)の光源の周波数帯域に対して図16(b)のASE成分は周波数帯域がより広く発生する。そこで図16(c)に示す光源以外の周波数成分をカットするフィルタを用いることによってASE成分を抑制することができる。 One is a method of suppressing with frequency components. The ASE component in FIG. 16B is generated with a wider frequency band than the frequency band of the light source in FIG. Therefore, the ASE component can be suppressed by using a filter that cuts frequency components other than the light source shown in FIG.
もう一つは偏光で抑制する方法である。図16(d)の偏光子を用いることによって,偏光子と偏光方向が一致している信号光の偏光成分を通過させ,ASEのランダム偏光成分をカットすることによってASE成分を抑制することができる。 The other is a method of suppressing with polarized light. By using the polarizer of FIG. 16D, the ASE component can be suppressed by passing the polarization component of the signal light whose polarization direction matches that of the polarizer and cutting the random polarization component of the ASE. .
さらに時間で抑制する方法がある。図17に時間で抑制する方法について示す。図17(a)の光増幅器1701により増幅された信号光パルスを光スイッチ1702によりパルスが通過する時間に合せて透過させ,それ以外の時間では遮断することによってASE成分を抑制することが可能となる。光増幅器に入力される信号光パルスの一部を分波器により取り出し,光検出器により光電変換してタイミング信号とすることによって光スイッチの駆動するタイミングを合せている。図17(b)の信号光パルスを光増幅器に入力することによって,図17(c)に示すような増幅された信号光パルスに自然放出光が重畳された出力光となる。ここで図17(d)に示すように信号光パルスが通過する時間に合せて透過させ,それ以外の時間では遮断する特性をもつ光スイッチを用いることにより,図17(e)に示すように不要なASE成分を抑制することが可能となる。しかしながら,タイミング信号を生成するためには信号光パルスの一部を検出する必要があるが,信号光パルスが微弱な場合,タイミング信号を生成することができない問題がある。
Furthermore, there is a method of suppressing with time. FIG. 17 shows a method of suppressing by time. It is possible to suppress the ASE component by transmitting the signal light pulse amplified by the
上記図15,図17に示す距離計測装置および光増幅方法の問題点に鑑み,開発された実施例1における光コムおよび光増幅器を用いた距離計測方法について図1を用いて説明する。 In view of the problems of the distance measuring apparatus and the optical amplification method shown in FIGS. 15 and 17, the distance measuring method using the developed optical comb and optical amplifier in the first embodiment will be described with reference to FIG.
図1は,本実施例の距離計測装置の構成図の例である。発振器102により繰返し周波数を一定に制御された光コム発生器101から照射された光コムはファイバコリメータ104により空間中に照射され,偏光ビームスプリッタ105に入射する。一部はファイバコリメータ110で集光され,受光器111で電気信号に変換され,主要な部分はλ/4板106を通過し,フォーカスレンズ107によって測定対象109に集光される。対象物からの反射光は再び,フォーカスレンズ107によって集光され,λ/4板106を通過し,偏光ビームスプリッタ105により反射され,ファイバコリメータ113で集光されて,光増幅器114により増幅され,光スイッチ115を通過し,受光器116によって電気信号に変換され,フィルタ117によって距離測定に用いる周波数成分のみを抽出し,位相計119の測定信号として入力される。受光器111から出力される電気信号をフィルタ112によって距離測定に用いる周波数成分のみを抽出し,位相計118の参照信号として入力される。位相計118とは入力された2つの信号の位相差を求める装置であり,参照信号に対する測定信号の位相を算出し,距離演算回路119によって位相情報から距離を演算する。フォーカスレンズ107を搭載したフォーカスステージ108の位置情報から物体までのおおよその距離を判断することで,信号光パルスが光スイッチを通過するタイミングを知ることができる。光コムの繰返し周波数を制御する発振器102から出力される正弦波信号の位相をフェーズシフタ120により,信号光パルスが光スイッチを通過するタイミングに合わせて位相シフトさせ,コンパレータ121により矩形波に変換し,光スイッチ115に入力することにより,信号光パルスのみを透過させて,ASE成分を抑制し,信号光パルスに対する利得およびSNを向上することが可能となる。
FIG. 1 is an example of a configuration diagram of a distance measuring apparatus according to the present embodiment. The optical comb irradiated from the
1構成例としてコンパレータ121にて正弦波を矩形波に変換する際の位相をフォーカスステージの情報を用いて決めることによってフェーズシフタを不要とする構成でもよい。
As one configuration example, a phase shifter may be unnecessary by determining the phase when the sine wave is converted into the rectangular wave by the
また1構成例として発振器102の代わりに光コムから照射される光の一部をファイバカップラによって,分岐して取り出し,受光器によって光電変換することによって,生成してもよい。この場合,パルス波形が形成されるため,コンパレータが不要な構成となる。
Further, as one configuration example, a part of the light emitted from the optical comb instead of the
図2に光スイッチの一例を示す。マッハツェンダタイプの光導波路強度変調器を示しており,変調電気信号として矩形波を入力することで光スイッチとして用いることが可能である。光導波路強度変調器としては例えばLN変調器がある。また半導体レーザタイプの光スイッチを用いてもよい。 FIG. 2 shows an example of an optical switch. A Mach-Zehnder type optical waveguide intensity modulator is shown, and can be used as an optical switch by inputting a rectangular wave as a modulated electric signal. An example of the optical waveguide intensity modulator is an LN modulator. A semiconductor laser type optical switch may be used.
図3に信号光パルスの流れを示す。光コム101から照射される光は等間隔に並んだパルス列となる。測定対象109から散乱しファイバコリメータ113によって集光される光は微弱信号となる。光増幅器によって増幅した後の信号には信号光パルス以外にASE(自然放出光)成分も含まれる。フォーカスステージ108の位置情報に基づき発振器102の正弦波信号の位相をフェーズシフタ120によりシフトし,コンパレータ121により矩形波に変換し,光スイッチ115に入力する。これにより、信号光パルスが光スイッチを通過するタイミングで光スイッチ115をオンオフすることができ,ASE成分を抑制可能となる。
Fig. 3 shows the flow of signal light pulses. The light emitted from the
以上より、本実施例によれば、光スイッチ115により、信号光パルスのみを透過させてASE成分を抑制し,信号光パルスに対する利得およびSNを向上することが可能となる。また、フォーカスステージ108の位置情報から物体までのおおよその距離を判断することで、信号光パルスが光スイッチを通過するタイミングを知ることができ、信号光パルスが光スイッチを通過するタイミングに合わせて、ASE成分を抑制し,信号光パルスに対する利得およびSNを向上することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the
本発明の実施例2について図4を用いて説明する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施例では,光増幅器に光スイッチの特性を持たせる構成である。実施例1同様,フォーカスステージ108の位置情報に基づき信号光パルスが光増幅器114を通過するタイミングに合せて,発振器102からの正弦波信号の位相をフェーズシフタ120により,シフトさせる。コンパレータ121により矩形波信号に変換し,光増幅器の励起用レーザの電流コントローラに入力する。信号光パルスが通過するタイミングで励起用レーザの電流を上げることにより信号光パルスを増幅し,それ以外の時間では励起用レーザの電流を下げて,信号光パルス増幅しないことにより,光増幅器に光増幅機能と光スイッチ機能の両方の機能を持たせることが可能となる。本実施例により,実施例1で示した光スイッチが不要となり,コストを低減することが可能となる。
In this embodiment, the optical amplifier has the characteristics of an optical switch. As in the first embodiment, the phase of the sine wave signal from the
本発明の実施例3について図5を用いて説明する。 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施例では,位相計118によって検出された位相情報に基づき物体までのおおよその距離を判断することで,信号光パルスが光スイッチを通過するタイミングを知ることができる。位相計118としてはロックインアンプなどを用いることでノイズに埋もれた信号光パルスの位相情報すなわち位置情報を知ることが可能となる。ここでロックインアンプとは入力された2つの信号の位相を精度よく求めるための装置である。位相情報をフェーズシフタ120に入力し,光コムの繰返し周波数を制御する発振器102から出力される正弦波信号の位相をフェーズシフタ120により,信号光パルスが光スイッチを通過するタイミングに合せ,コンパレータ121により矩形波に変換し,光スイッチに入力することにより,信号光パルスのみを透過させて,ASE成分を抑制し,信号光パルスに対する利得およびSNを向上することが可能となる。本実施例により,実施例1で示したフォーカスステージの位置情報が不要となり,情報量を低減させることが可能となる。
In this embodiment, it is possible to know the timing at which the signal light pulse passes through the optical switch by determining the approximate distance to the object based on the phase information detected by the
本発明の実施例4について図6(a),(b)を用いて説明する。 A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b).
図6(a)は,本実施例の距離計測装置の構成図の例である。光コム発生器101から照射された光コムはファイバコリメータ104により空間中に照射され,偏光ビームスプリッタ105に入射する。一部はファイバコリメータ110で集光され,光導波路強度変調器605に入射し,主要な部分はλ/4板106を通過し,フォーカスレンズ107によって測定対象109に集光される。対象物からの反射光は再び,λ/4板106を通過し,偏光ビームスプリッタ105により反射され,ファイバコリメータ113で集光されて光増幅器114により増幅され,光導波路強度変調器606に入射する。発振器603は高周波数の変調信号を発生させ,パワーデバイダ604により2分岐して,それぞれ光導波路強度変調器605,606に入力される。光導波路強度変調器605を通過した光は受光器111によって電気信号に変換され,フィルタ112によって距離測定に用いる周波数成分のみを抽出し,位相計118の参照信号として入力される。光導波路強度変調器606を通過した光も同様に受光器116によって電気信号に変換され,フィルタ117によって距離測定に用いる周波数成分のみを抽出し,位相計118の測定信号として入力される。位相計118によって位相を算出し,距離演算回路119により距離演算する。基準信号601はパワーデバイダ602によって分岐され,発振器603と発振器102の発振の同期を取るために用いられる。
FIG. 6A is an example of a configuration diagram of the distance measuring apparatus according to the present embodiment. The optical comb irradiated from the
図6(b)に光導波路強度変調器を用いて光コムを光ビートダウンする原理を示す。一実施例として光コムの繰返し周波数を10.0001MHzとすると周波数上で10.0001MHz間隔にスペクトルが存在する。あるスペクトルから10000本離れたスペクトルの周波数間隔は100.001GHzとなる。このビート信号を距離測定に用いる場合を考える。例えば,発振器603から高周波数の変調信号によって光導波路強度変調器605,606で信号光パルスに周波数変調を加え,1次のサイドバンド成分を用いて光ビートダウンする場合を考える。例えば、発振器603の発振周波数として100GHzを与えると10000本離れたスペクトルの周波数(100.0110001GHz)の−1次の周波数(11.0001GHz)と1本目のスペクトルの周波数(10.0001GHz)の差分から1MHzの周波数成分を発生させることができる。フィルタ117によって、距離測定に用いる1MHzのみを抽出することにより、1MHzまでビートダウンして受光器116で検出することが可能となる。また2次の成分を用いて光ビートダウンする場合を考えると,発振器603の発振周波数として50GHzを与え,10000本離れたスペクトルの周波数(100.0110001GHz)の−2次の周波数(11.0001GHz)と1本目のスペクトルの周波数(10.0001GHz)の差分から1MHzの周波数成分を発生させることができる。フィルタ117によって、距離測定に用いる1MHzのみを抽出することにより、1MHzまでビートダウンして受光器116で検出することが可能となる。同様にしてn次の成分を用いて光ビートダウンする場合を考えると,発振器の発振周波数として100/n GHzを与え,10000本離れたスペクトルの周波数(100.0110001GHz)の−n次の周波数(11.0001GHz)と1本目のスペクトルの周波数(10.0001GHz)の差分から1MHzの周波数成分を発生させることができる。フィルタ117によって、距離測定に用いる1MHzのみを抽出することにより、1MHzまでビートダウンして受光器116で検出することが可能となる。また、高次のサイドバンド成分を用いて光ビートダウンできれば,発振器の発振周波数を低周波に抑えることが可能となる。
FIG. 6B shows the principle of optical beat-down of an optical comb using an optical waveguide intensity modulator. As an example, if the repetition frequency of the optical comb is 10.0001 MHz, the spectrum exists at intervals of 10.0001 MHz on the frequency. The frequency interval of a spectrum 10000 lines away from a certain spectrum is 100.001 GHz. Consider the case where this beat signal is used for distance measurement. For example, let us consider a case where frequency modulation is performed on a signal light pulse by an optical
本実施例においてフォーカスレンズ107を搭載したフォーカスステージ108の位置情報から物体までのおおよその距離を判断することで,信号光パルスが光導波路強度変調器を通過するタイミングを知ることができる。光コムの繰返し周波数を制御する発振器102から出力される正弦波信号の位相をフェーズシフタ120により,信号光パルスが光導波路強度変調器を通過するタイミングに合せ,コンパレータ121により矩形波に変換し,スイッチ607に入力し,発振器603からの高周波信号に対して透過,遮断の切替えを行うことによって信号光パルスのみを透過および光ビートダウンし,ASE成分を抑制することで信号光パルスに対する利得およびSNを向上することが可能となる。
In this embodiment, it is possible to know the timing at which the signal light pulse passes through the optical waveguide intensity modulator by determining the approximate distance to the object from the position information of the
図7に光増幅器を用いて信号光パルスのみを透過および光ビートダウンさせる方法について説明する。図7(a)に示すように光導波路変調器の動作点を干渉光が打ち消しあうバイアス電圧位置に合せる。変調信号を入力すると動作点を中心に光強度が変化し,与える変調信号の2倍の周波数の変調光が発生する。つまり,変調信号を与えると光ビートダウンするための光変調が生じ,変調信号を与えない場合は光を遮断する光スイッチの役割をする。 FIG. 7 illustrates a method of transmitting only the signal light pulse and optically beating down using an optical amplifier. As shown in FIG. 7A, the operating point of the optical waveguide modulator is set to a bias voltage position where interference light cancels out. When a modulation signal is input, the light intensity changes around the operating point, and modulated light having a frequency twice that of the given modulation signal is generated. In other words, when a modulation signal is given, optical modulation for optical beat-down occurs, and when no modulation signal is given, it functions as an optical switch that blocks light.
図7(b)に動作の様子を示す。ASE成分を含む信号光パルスを入射し,信号光パルスに同期して発生する高周波電気信号を入力することで,信号光パルスを透過および光ビートダウンし,ASE成分を抑制することが可能となる。 FIG. 7B shows the operation. By inputting a signal light pulse containing an ASE component and inputting a high-frequency electrical signal generated in synchronization with the signal light pulse, the signal light pulse can be transmitted and beat down to suppress the ASE component. .
図8に信号光パルスの流れを示す。光コムから照射される光は等間隔に並んだパルス列となる。測定対象から散乱しファイバコリメータ113によって集光される光は微弱信号となる。光増幅器によって増幅した後の信号には信号光パルス以外にASE(自然放出光)成分も含まれる。フォーカスステージ108の位置情報に基づき発振器102の正弦波信号の位相をフェーズシフタ120によりシフトし,信号光パルスが光導波路強度変調器を通過するタイミングで発振器603から出力する高周波電気信号に対してスイッチをオンオフし,光導波路強度変調器606に入力することでASE成分を抑制可能となる。
FIG. 8 shows the flow of signal light pulses. The light emitted from the optical comb becomes a pulse train arranged at equal intervals. Light scattered from the measurement target and collected by the
図9に裏面反射成分を抑制する新たな効果について説明する。ファイバコリメータ104から照射された測定光は波長板106,フォーカスレンズ107を通過し,測定対象109に照射される。測定対象以外に波長板106やフォーカスレンズ107からの裏面反射成分が検出される。測定対象からの反射光は微弱光であるため,わずかな光量の裏面反射成分が位相測定の誤差を生む可能性がある。図9の構成において測定対象までの距離に応じて信号光パルスの透過,遮断を行うため,照射されて近距離で発生する裏面反射成分は信号光パルスとタイミングが異なるため,遮断することが可能である。これにより,裏面反射成分を抑制し,微弱な信号光の位相を正確に求めることが可能となる。なおこの効果は他の実施例の構成においても得られる。本実施例により,実施例1に対してより高周波な信号の位相を検出することが可能となり,高精度な距離計測を行うことが可能となる。
FIG. 9 illustrates a new effect of suppressing the back surface reflection component. The measurement light irradiated from the
本発明の実施例5について図10を用いて説明する。 A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施例では,光増幅器に光スイッチの特性を持たせる構成である。実施例4同様,フォーカスステージ108の位置情報に基づき信号光パルスが光増幅器114を通過するタイミングに合せて,発振器102からの正弦波信号の位相をフェーズシフタ120により,シフトさせる。コンパレータ121により矩形波信号に変換し,光増幅器114の励起用レーザの電流コントローラに入力する。信号光パルスが通過するタイミングで励起用レーザの電流を上げることにより増幅し,それ以外の時間では励起用レーザの電流を下げることにより,増幅しないことにより,光増幅機能と光スイッチ機能の両方の機能を持たせることが可能となる。本実施例により,実施例1に対してより高周波な信号の位相を検出することが可能となり,高精度な距離計測を行うことが可能となる。また実施例4に対してスイッチ607が不要となり,コスト低減することが可能となる。
In this embodiment, the optical amplifier has the characteristics of an optical switch. As in the fourth embodiment, the phase of the sine wave signal from the
本発明の実施例6について図11を用いて説明する。 A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施例では,光スイッチ1101を新たに追加する構成である。実施例4同様,フォーカスステージ108の位置情報に基づき信号光パルスが光増幅器114を通過するタイミングに合せて,発振器102からの正弦波信号の位相をフェーズシフタ120により,シフトさせる。コンパレータ121により矩形波信号に変換し,信号光パルスが通過するタイミングで光スイッチをオン,オフすることで信号光パルスのみを透過させて,ASE成分を抑制し,信号光パルスに対する利得およびSNを向上することが可能となる。本実施例により,実施例1に対してより高周波な信号の位相を検出することが可能となり,高精度な距離計測を行うことが可能となる。
In this embodiment, an
本発明の実施例7について図12を用いて説明する。 A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施例では,位相計118によって検出された位相情報に基づき物体までのおおよその距離を判断することで,信号光パルスが光スイッチを通過するタイミングを知ることができる。位相計118としてはロックインアンプなどを用いることでノイズに埋もれた信号光パルスの位相情報すなわち位置情報を知ることが可能となる。位相情報をフェーズシフタ120に入力し,光コムの繰返し周波数を制御する発振器102から出力される正弦波信号の位相をフェーズシフタ120により,信号光パルスが光導波路強度変調器を通過するタイミングに合せ,コンパレータ121により矩形波に変換し,発振器603から出力する高周波電気信号に対してスイッチをオンオフし,光導波路強度変調器606に入力することでASE成分を抑制可能となる。本実施例により,実施例1に対してより高周波な信号の位相を検出することが可能となり,高精度な距離計測を行うことが可能となる。またフォーカスステージの位置情報が不要となり,情報量を低減させることが可能となる。
In this embodiment, it is possible to know the timing at which the signal light pulse passes through the optical switch by determining the approximate distance to the object based on the phase information detected by the
本発明の実施例8について図13を用いて説明する。 An eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施例では,実施例1から7で述べた距離測定光学系機構を搭載した3次元距離測定装置の例を説明する。図13は本実施例の装置構成図の例である。フォーカスレンズ107から照射される光は,ガルバノスキャナ1301によって3次元的にビーム走査可能となり,3次元形状計測が可能となる。ビーム走査手段としてはポリゴンミラーによる走査やミラーを搭載した軸をダイレクトドライブモータにより回転させる走査手段なでどもよい。図14に3次元距離測定装置の全体図を示す。距離測定部1403,フォーカスステージ108,ガルバノスキャナ1301を備え,それらを駆動するための電源ユニット1402を備え,装置の制御および,距離測定結果を表示するために,GUIユニット1403を備える。
In this embodiment, an example of a three-dimensional distance measuring device equipped with the distance measuring optical system mechanism described in the first to seventh embodiments will be described. FIG. 13 is an example of an apparatus configuration diagram of this embodiment. The light emitted from the
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
101…光コム,
102…発振器,
103…パワーデバイダ,
104…ファイバコリメータ,
105…偏光ビームスプリッタ,
106…λ/4板,
107…フォーカスレンズ
108…フォーカスレンズ駆動ステージ,
109…測定対象物,
110…ファイバコリメータ,
111…受光器,
112…フィルタ,
113…ファイバコリメータ
114…光増幅器,
115…光スイッチ,
116…受光器,
117…フィルタ,
118…位相計,
119…距離演算回路,
120…フェーズシフタ,
121…コンパレータ,
601…標準信号,
602…パワーデバイダ,
603…発振器,
604…パワーデバイダ,
605…光強度変調器,
606…光強度変調器,
607…スイッチ,
1101…光スイッチ,
1301…ガルバノスキャナ,
1401…距離測定部,
1402…電源,
1403…表示画面,
1501…検出器,
1502…フィルタ,
1503…検出器,
1504…フィルタ,
1505…測定対象,
1701…光増幅器,
1702…光スイッチ,
1703…光増幅器,
1704…光スイッチ,
1705…駆動装置,
1706…駆動装置,
101 ... Hikari Com,
102 ... Oscillator,
103 ... Power divider,
104: Fiber collimator,
105: Polarizing beam splitter,
106 ... λ / 4 plate,
107: focus lens 108: focus lens drive stage,
109 ... measurement object,
110: Fiber collimator,
111 ... receiver,
112 ... filter,
113 ...
115: optical switch,
116: light receiver,
117 ... filter,
118 ... Phase meter,
119: Distance calculation circuit,
120: Phase shifter,
121 ... Comparator,
601 ... Standard signal,
602 ... Power divider,
603 ... an oscillator,
604 ... Power divider,
605: Light intensity modulator,
606: Light intensity modulator,
607 ... switch,
1101 ... Optical switch,
1301 ... Galvano scanner,
1401 ... Distance measuring unit,
1402 ... power supply,
1403 ... display screen,
1501 ... detector,
1502 ... filter,
1503 ... detector,
1504 ... filter,
1505 ... measurement object,
1701... Optical amplifier,
1702 ... Optical switch,
1703: optical amplifier,
1704: optical switch,
1705 ... Drive device,
1706 ... drive device,
Claims (12)
前記光源から発生し、測定対象から反射された光を増幅する光増幅器と、
増幅された光のうちパルスが通過する時間における光を選択的に透過させる光スイッチとを備える距離計測装置。 A light source that generates pulsed light;
An optical amplifier that amplifies the light generated from the light source and reflected from the measurement object;
A distance measuring device comprising: an optical switch that selectively transmits light in a time during which a pulse passes among amplified light.
電流を変更することによって前記光源から発生し、測定対象から反射された光の強度を変更し、増幅された光のうちパルスが通過する時間における光を選択的に透過させる励起用レーザとを備える距離計測装置。 A light source that generates pulsed light;
An excitation laser that changes the intensity of the light generated from the light source by changing the current and reflected from the measurement target, and selectively transmits the amplified light at the time when the pulse passes. Distance measuring device.
電流を変更することによって前記光源から発生し、測定対象から反射された光の強度を変更し、増幅された光のうちパルスが通過する時間における光を選択的に光ビートダウンさせて透過させる光導波路強度変調器とを備える距離計測装置。 A light source that generates pulsed light;
Light that is generated from the light source by changing the current, changes the intensity of the light reflected from the object to be measured, and selectively transmits the light at the time when the pulse passes among the amplified light by optical beat-down. A distance measuring device comprising a waveguide intensity modulator.
発生した光を測定対象に照射して反射された光を増幅し、
増幅された光のうちパルスが通過する時間における光を光スイッチによって選択的に透過させ、
透過した光の情報を用いて測定対象までの距離を計測することを特徴とする距離計測方法。 Generate pulsed light,
Amplifies the reflected light by irradiating the measurement object with the generated light,
The light at the time when the pulse passes among the amplified light is selectively transmitted by the optical switch,
A distance measurement method characterized by measuring a distance to a measurement object using information of transmitted light.
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