CN102341725A

CN102341725A - 距离测定装置

Info

Publication number: CN102341725A
Application number: CN2010800101676A
Authority: CN
Inventors: 峰岸功; 大石政裕; 神酒直人; 吉村雄一
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2030-02-25
Also published as: EP2405286B1; US8179522B2; JP2010203884A; JP5254844B2; WO2010101071A1; CN102341725B; EP2405286A1; EP2405286A4; US20120033197A1

Abstract

即使在振荡器的频率中产生摆动，也根据逐次差拍的处理信号间的相位差来测定距离。距离测定装置具备：激光器装置（1），作为激光光束产生光频梳；基准光接收部（3），对基准光（27）进行光接收；以及测定光接收部（6），对测距光（28）进行光接收。第1混频器（31）和第2混频器（32）将测定光接收部（6）和基准光接收部（3）的光接收信号与具有特定的频率的振荡器（50）的周期信号相乘。第4滤波器（51）和第5滤波器（52）提取从在第1混频器（31）和第2混频器（32）生成的信号成分中提取不同的频率成分。以第4滤波器（51）和第5滤波器（52）提取的信号在第3混频器中相乘，以第6滤波器（54）提取差的频率成分。相位差测定部（12）测定来自第6滤波器（54）和第2滤波器（11）的2个处理信号的相位差，距离测定部（17）根据该相位差测定距离。

Description

距离测定装置

技术领域

本发明涉及使用光频梳、根据2个以上的周期信号的相位差来测定距离的距离测定装置，特别涉及即使在为了使周期信号的频率逐次差拍（beat down）而使用的振荡器的频率中产生摆动，也能够测定距离的距离测定装置。

背景技术

已知使用飞秒锁模脉冲激光器装置的距离测定装置（例如，专利文献1）。锁模脉冲激光器的频谱以许多离散频谱（纵模）构成，该许多离散频谱以光脉冲的重复频率排列为固定间隔，并且模（mode）间的相位一致。由于正确的间隔的纵模像梳齿那样竖立多个，因此该光脉冲被称为光频梳（comb）。使用了光频梳的距离测定装置向对象物照射激光，以光接收元件对其反射光进行光接收，从宽广的频谱宽度的频率成分中选择距离测定的分辨能力高的频率成分，将其作为标尺进行利用。

在图9中表示专利文献1中记载的距离测定装置。距离测定装置具有：分割单元2，将来自激光器装置1的激光光线分割为基准光和测距光；基准光接收部3，对基准光进行光接收，输出许多差拍（beat）信号；以及测定光接收部6，对测距光进行光接收，输出许多差拍信号。第1滤波器14从测定光接收部6的光接收信号中提取包含测距用的频率成分的成分。第2滤波器11从基准光接收部3的光接收信号中提取包含测距用的频率成分的成分。来自第1滤波器14和第2滤波器11的频率成分（例如40GHz附近）在第1混频器31和第2混频器32中与来自与其稍微具有差的振荡器30的频率（40GHz+10MHz）相乘，被逐次差拍为低频率成分（10MHz）（本机振荡器法）。低频率成分作为测距信号和基准信号输入到相位差测定电路12。

可是，振荡器30有时产生具有时间上的摆动的频率，当该时间上的摆动产生时，在被逐次差拍的测距信号和基准信号的频率中也产生摆动。

例如，在振荡器30的频率具有±100ppm的摆动的情况下，由于频率的变动量达到±4MHz，所以通过第1混频器31、第2混频器32而被逐次差拍的处理信号频率从6MHz到14MHz进行变动。像这样，即使例如将振荡器30的时间上的摆动相对于从光接收信号中提取的频率（40GHz）降低到±10ppm左右，相对于被逐次差拍的信号（相对于10MHz成为±400kHz）也成为大的摆动。因此，由于处理信号频率变化，或以滤波器难以提取，所以难以测定处理信号间的相位差。因此，需要抑制摆动的量的高精度的振荡器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-184181号公报；

非专利文献

非特許文献1 : 光周波数コム―新しい光のものさし―(http://www.aist.go.jp/aist_j/museum/keisoku/komu/komu.html)。

发明内容

发明要解决的课题

鉴于这样的背景，本发明的目的在于提供一种距离测定装置，在通过振荡器对从光频梳提取的频率进行逐次差拍的本机振荡器法中，即使在振荡器的频率中产生摆动，也能够根据被逐次差拍的处理信号间的相位差来测定距离。

用于解决课题的方案

权利要求1所述的发明是一种距离测定装置，其特征在于，具备：激光器装置，作为激光光束产生光频梳；分割单元，将所述激光光束分割为基准光和测距光；基准光接收部，对所述基准光进行光接收，输出许多差拍信号；测定光接收部，对所述测距光进行光接收，输出许多差拍（beat）信号；振荡器，振荡与从所述测定光接收部的差拍信号中提取的频率成分不同频率的周期信号；第1混频器，生成来自所述测定光接收部的差拍信号与所述振荡器振荡的周期信号的和与差的频率成分；第2混频器，生成来自所述基准光接收部的差拍信号与所述振荡器振荡的周期信号的和与差的频率成分；第4滤波器，从以所述第1混频器生成的频率成分中提取差的频率成分的差拍信号；第5滤波器，从以所述第2混频器生成的频率成分中提取与以所述第4滤波器提取的频率成分不同的频率成分的差拍信号；第3混频器，生成以所述第4滤波器提取的差拍信号与以所述第5滤波器提取的差拍信号的和与差的频率成分；第6滤波器，从以所述第3混频器生成的频率成分中提取差的频率成分的差拍信号；第2滤波器，从所述基准光接收部的差拍信号提取与以第6滤波器提取的频率成分相同的频率成分的差拍信号；相位差测定部，对以所述第6滤波器和所述第2滤波器提取的2个差拍信号的相位差进行测定；以及距离测定部，基于以所述相位差测定部测定的相位差，对距离进行测定。

根据权利要求1所述的发明，即使振荡器的频率中产生摆动，由于逐次差拍了的处理信号频率不变化，所以能够根据处理信号间的相位差来测定距离。

权利要求2的发明的特征在于，在权利要求1所述的发明中，所述第1混频器和所述第2混频器分别对来自所述测定光接收部和所述基准光接收部的许多差拍信号直接乘以所述振荡器的周期信号。

根据权利要求2所述的发明，由于不需要对来自测定光接收部和基准光接收部的许多差拍信号准备滤波器，所以能够采用简易的结构。

权利要求3的发明的特征在于，在权利要求1所述的发明中，所述振荡器的频率相对于所述测定光接收部的差拍信号仅具有所述光频梳的频率间隔的1/n（n≠1,2）的差。

根据权利要求3所述的发明，第1混频器和第2混频器在分别将来自测定光接收部和基准光接收部的差拍信号和振荡器的周期信号相乘的情况下，生成维持了希望提取的频率成分的信号成分。因此，能够将希望提取的频率成分适宜地逐次差拍。

权利要求4的发明的特征在于，在权利要求1所述的发明中，所述振荡器的频率相对于所述测定光接收部的差拍信号仅具有光频梳的频率间隔的1/4的差。

根据权利要求4所述的发明，第1混频器和第2混频器在分别将来自测定光接收部和基准光接收部的差拍信号和振荡器的周期信号相乘的情况下，生成频谱的间隔相等的信号成分。因此，从该信号成分中容易提取希望提取的频率成分。

权利要求5的发明的特征在于，在权利要求1所述的发明中，以所述第1混频器和所述第2混频器生成的信号成分中的频谱的间隔是等间隔。

根据权利要求5所述的发明，容易从以第1混频器和第2混频器生成的信号成分中提取希望提取的频率成分。

权利要求6的发明的特征在于，在权利要求1所述的发明中，还具备：第1滤波器，从所述测定光接收部中提取至少1个差拍信号；以及第3滤波器，从所述基准光接收部中提取至少1个差拍信号，所述第1混频器生成来自所述第1滤波器的差拍信号与所述振荡器振荡的周期信号的和与差的频率成分，所述第2混频器生成来自所述第3滤波器的差拍信号与所述振荡器振荡的周期信号的和与差的频率成分。

根据权利要求6所述的发明，即使振荡器的频率中产生摆动，由于逐次差拍了的处理信号频率不变化，所以能够根据处理信号间的相位差测定距离。

权利要求7的发明的特征在于，在权利要求6所述的发明中，所述振荡器的频率设定在通过所述第1滤波器和所述第3滤波器的频率的范围外。

根据权利要求7所述的发明，振荡器的频率不与以第1滤波器和第3滤波器提取的差拍信号的频率成分重叠。因此，在第1混频器和第2混频器分别将以第1滤波器和第3滤波器提取的差拍信号与振荡器的周期信号相乘的情况下，生成维持了希望提取的频率成分的信号成分。因此，能够将希望提取的频率成分适宜地逐次差拍。

发明的效果

根据本发明，在通过振荡器将从光频梳提取的频率逐次差拍的本机振荡器法中，即使在振荡器的频率中产生摆动，也能够根据被逐次差拍了的处理信号间的相位差来测定距离。

附图说明

图1是第1实施方式的距离测定装置的框图。

图2是说明第1实施方式的光频梳和提取的频率成分的关系的说明图。

图3是说明第1实施方式的振荡器的频率的设定方法的说明图。

图4是说明第1实施方式的振荡器的频率的时间上的摆动和处理信号频率的关系的说明图。图5是第2实施方式的距离测定装置的框图。

图6是说明第2实施方式的光频梳和提取的频率成分的关系的说明图。

图7是说明第2实施方式的振荡器的频率的设定方法的说明图。

图8是说明第2实施方式的振荡器的频率的时间上的摆动和处理信号频率的关系的说明图。

图9是表示现有的距离测定装置的框图。

附图标记说明

1 飞秒锁模脉冲激光器装置；2 分割单元；3 基准光接收部；4 半透明反射镜；5 半透明反射镜；6 测定光接收部；7 透镜；8 隅角棱镜；9 透镜；10 斩波器；11 第2滤波器；12 相位差测定电路；13 第3滤波器；14 第1滤波器；17 距离测定部；31 第1混频器；32 第2混频器；50 振荡器；51 第4滤波器；52 第5滤波器；53 第3混频器；54 第6滤波器。

具体实施方式

1. 第一实施方式

以下，针对距离测定装置的一例，参照附图进行说明。

图1是第1实施方式的距离测定装置的框图。距离测定装置具备：飞秒锁模脉冲激光器装置1；分割单元2；基准光接收部3；半透明反射镜4；半透明反射镜5；测定光接收部6；透镜7；隅角棱镜8；透镜9；斩波器10；第2滤波器11；第3滤波器13；第1滤波器14；振荡器50；第1混频器31；第2混频器32；第4滤波器51；第5滤波器52；第3混频器53；第6滤波器54；相位差测定电路12；距离测定部17。距离测定装置是使用了光频梳的飞秒光梳距离计，测定从距离测定装置到设置在测定对象物的隅角棱镜8的距离。

飞秒锁模激光器装置1以固定间隔输出飞秒这一非常短的脉冲宽度的脉冲。1个脉冲具有宽广的频谱。频谱是以许多离散频谱（纵模）构成的，该许多离散频谱以光脉冲的重复频率排列为固定间隔、并且模间的相位一致。正确的间隔的纵模像梳齿那样多个竖立，因此该光脉冲被称为光频梳（comb）。

飞秒锁模激光器装置1例如具备：激发光源、光纤、光隔离器、可饱和吸收体、光耦合器。在激发光源中使用激光二极管等的激发用半导体激光器，在光纤中使用掺杂有铒等的稀土类离子的单模光纤。谐振器以光纤形成为环状。在环谐振器内配置有光隔离器、可饱和吸收体、以及光耦合器。

来自激发光源的光入射到光纤内。光隔离器防止入射到谐振器内的光的反射。可饱和吸收体吸收强度弱的光，在强度强的光的条件下饱和。由此，各模间的相位在时间上同步，并且相位差变得固定（锁模）。各模的光在谐振器内相互干涉，飞秒级的超短脉冲进行多模振荡。光耦合器从环谐振器提取光脉冲。

再有，作为锁模方法，除了在谐振器内插入可饱和吸收体的被动锁模（passive mode locking）之外，使用利用光调制器的强制锁模（forced mode locking）也可。光调制器以与谐振器内的光巡回时间的倒数的自然数倍相等的重复频率对谐振器内的光进行调制。

例如，在飞秒锁模激光器装置1的谐振器长度L为4m、光纤的折射率n为1.5、真空中的光速c为3×10⁸m/s的情况下，根据以下的数式，环谐振器内的光巡回时间T是20ns，光脉冲的重复频率fr是50MHz。

[数式1]

来自飞秒锁模激光器装置1的光束，通过分割单元2被分为朝向基准光接收部3的基准光27、和测距用的光束（测距光28和内部参照光29）。基准光27在基准光接收部3被光接收，成为用于与测距用的光束比较相位的基准信号。

测距用的光束通过半透明反射镜4被分为测距光28和内部参照光29。内部参照光29通过半透明反射镜5被反射，入射到测定光接收部6。测距光透射透镜7，在测定对象物的隅角棱镜8进行反射。反射的测距光28透射透镜9，透射半透明反射镜5，在测定光接收部6被光接收，成为测距信号。

测距光28和内部参照光29通过斩波器（chopper）10被交替地切换。通过取得斩波器10的切换前后的测距值的差，测定内部参照光路a和外部测定光路b的差的距离。

接着，针对信号处理进行说明。第2滤波器11从基准光接收部3的光接收信号提取用于相位差测定的频率成分。在这里，提取与光脉冲的重复频率（光频梳的频率间隔、例如50MHz）相等的频率成分。来自第2滤波器11的基准信号输入到相位差测定电路12中。

第1滤波器14从测定光接收部6的光接收信号中提取包含测距用的第1高频成分（例如40GHz）的频率成分（40GHz附近）。第3滤波器13从基准光接收部3的光接收信号中提取包含与以第1滤波器14提取的频率成分稍微具有差的第2高频成分（例如40GHz+50MHz）的频率成分（40GHz+50MHz附近）。再有，“稍微具有差”指的是仅具有光频梳的频率间隔（50MHz）的差，但并不局限于此，也可以仅具有以第2滤波器11提取的成分的频率的量的差。

振荡器50将与第1高频成分（40GHz）和第2高频成分（40GHz+50MHz）充分具有差的单一高频成分（39GHz）向第1混频器31和第2混频器32输出。再有，“充分具有差”指的是具有提取的频率（例如40GHz）的40分之1以上的差（1GHz）。

第1混频器31将通过了第1滤波器14的高频成分（40GHz附近）和振荡器50的高频成分（39GHz）相乘，生成和与差的频率成分。第4滤波器51提取差的频率成分（1GHz）。再有，第1滤波器14设定为不使生成与该差的频率成分（1GHz）相同频率的不要的高频成分（38GHz）通过。

第2混频器32将通过了第3滤波器13的高频成分（40GHz+50MHz附近）和振荡器50的高频成分（39GHz）相乘，生成和与差的频率成分。第5滤波器52提取差的频率成分（1GHz+50MHz）。再有，第3滤波器13设定为不使生成与该差的频率成分（1GHz+50MHz）相同频率的不要的高频成分（38GHz-50MHz）通过。

第3混频器53将来自第4滤波器51的频率成分（1GHz）和来自第5滤波器52的频率成分（1GHz+50MHz）相乘，生成和与差的频率成分。第6滤波器54提取作为差的频率成分（50MHz）的测距信号。测距信号输入到相位差测定电路12中。

再有，光频梳由于处于宽频带，所以使从测定光接收部6的光接收信号中提取的频率成分（波长）为可变，进行与测定环境对应的距离测定也可。由此，即使空气的折射率由于气温、气压变化、浮游物、雾等而变化，也能高精度地进行距离测定。

相位差测定电路12测定基准信号与测距信号的相位差。相位差的数据输出到距离测定部17。距离测定部17根据该相位差测定距离。将相位差设为Δφ、将距离设为D、将频率设为f、将光速设为C的话，相位差表示为Δφ=4πfDC。到隅角棱镜8的距离作为内部参照光路a和外部测定光路b的差来计算。

以下，针对振荡器50的频率的设定方法进行说明。图2是说明光频梳和提取的频率成分的关系的说明图，图3是说明振荡器的频率的设定方法的说明图。

如图2所示，在光频梳的频谱中将40GHz作为测距信号进行利用的情况下，首先，通过带通滤波器（BPF：第1滤波器14）从测定光接收部6的光接收信号中提取包含40GHz的频率成分的40GHz附近的频率成分。

接着，通过BPF（第3滤波器13）从基准光接收部3的光接收信号中提取包含40GHz+50MHz的频率成分的40GHz+50MHz附近的频率成分。

在图3的中部示出来自第1滤波器14的频率成分（40GHz）和来自第3滤波器13的频率成分（40GHz+50MHz）。

返回图2，40GHz和40GHz+50MHz的频率成分分别与振荡器50的频率（39GHz）相乘，通过BPF（第4滤波器51和第5滤波器52）分别提取差的频率成分（1GHz和1GHz+50MHz）。

在图3的下部示出以振荡器50的频率（39GHz）而被差分的的频率成分（1GHz和1GHz+50MHz）。

在图3的中部，针对振荡器50的频率例如是40GHz-50MHz的情况进行考虑。在比振荡器50的频率低的差拍信号的频率成分（例如40GHz-100MHz）和比振荡器50的频率高的差拍信号的频率成分（例如40GHz）以振荡器50的频率（40GHz-50MHz）而被差分的情况下，均生成50MHz的频率成分。

在该情况下，希望提取的频率成分（40GHz）和不要的频率成分（40GHz-100MHz）重叠。即，生成比振荡器50的频率低的频率成分和高的频率成分将振荡器50的频率（40GHz-50MHz）作为零进行折返而重叠的信号成分。

可是，在第1实施方式中，振荡器50的频率以具有希望提取的频率（40GHz和40GHz+50MHz）的40分之1以上的差（1GHz）的的方式而被设定（39GHz），被设定在通过第1滤波器14和第3滤波器13的频率的范围外。因此，在图3的中部，振荡器50的频率（39GHz）不与以第1滤波器14和第3滤波器13提取的差拍信号的频率成分（40GHz和40GHz+50MHz）重叠。

因此，如图3的下部所示，当使用39GHz的振荡器50进行逐次差拍时，生成维持了希望提取的频率成分（40GHz和40GHz+50MHz）的差的频率成分（1GHz和1GHz+50MHz）。即，能够将希望提取的频率成分（40GHz和40GHz+50MHz）适宜地逐次差拍。

（第一实施方式的优越性）

以下，针对第1实施方式的优越性进行说明。图4是说明振荡器的频率的时间上的摆动和处理信号频率的关系的说明图。

如图4所示，在振荡器50的频率中有±100ppm的摆动的情况下（从38.996GHz到39.004GHz），来自测定光接收部6的频率成分变为从0.996GHz到1.004GHz，来自基准光接收部3的频率成分变为从1.046GHz到1.054GHz，各个频率较大地受到摆动的影响。可是，在本实施方式中进一步取得两者的差，由于各自的差（50MHz）为光频梳的频率间隔（50MHz）是固定的，所以测距信号（处理信号）总是向50MHz逐次差拍。

像这样，根据第1实施方式，即使振荡器50的频率摆动，由于处理信号频率不变化，所以能够稳定地测定测距信号和基准信号的相位差。

2. 第2实施方式

以下，针对第1实施方式的变形例进行说明。第2实施方式是去除了图1的第1滤波器14和第3滤波器13的结构。或者是能够将图1的第1滤波器14和第3滤波器13的性能抑制得较低的结构。以下，针对与第1实施方式同样的结构，省略说明。

图5是第2实施方式的距离测定装置的框图。在光频梳的频谱中将40GHz作为测距信号进行利用的情况下，振荡器50的频率设定为与希望从测定光接收部6的光接收信号中提取的频率（例如40GHz）仅具有光频梳的频率间隔（例如50MHz）的1/4的差的频率（40GHz-12.5MHz）。针对振荡器50的频率的设定方法在后面进行说明。

第1混频器31将测定光接收部6的光接收信号（全频谱）和振荡器50的频率（40GHz-12.5MHz）的和与差的频率成分对第4滤波器51输出。第4滤波器51在差的频率成分中提取12.5MHz的频率成分。

第2混频器32将基准光接收部3的光接收信号（全频谱）和振荡器50的频率（40GHz-12.5MHz）的和与差的频率成分对第5滤波器52输出。第5滤波器52在差的频率成分中提取62.5MHz的频率成分。

第3混频器53将12.5MHz和62.5MHz的频率成分相乘，将和与差的频率成分对第6滤波器54输出。第6滤波器54将差的频率成分（50MHz）作为测距信号，对相位差测定电路12输出。

相位差测定电路12输入以第6滤波器54提取的测距信号（50MHz）和以第2滤波器11提取的基准信号（50MHz）。相位差测定电路12和距离测定部17中的处理与第1实施方式相同。

以下，针对振荡器的频率的设定方法进行说明。图6是说明光频梳和提取的频率成分的关系的说明图，图7是说明振荡器的频率的设定方法的说明图。

如图6所示，在光频梳的频谱中将40GHz作为测距信号进行利用的情况下，首先，将测定光接收部6的光接收信号（全部频谱）和振荡器50的频率（40GHz-12.5MHz）相乘，生成和与差的频率成分。通过BPF（第4滤波器51）在该差的频率成分中提取12.5MHz的频率成分。

此外，将基准光接收部3的光接收信号（全频谱）和振荡器50的频率（40GHz-12.5MHz）相乘，生成和与差的频率成分。通过BPF（第5滤波器52）在该差的频率成分中提取62.5MHz的频率成分。

在图7的下部右侧示出将测定光接收部6和基准光接收部3的光接收信号（全频谱）与振荡器50的频率（40GHz-12.5MHz）直接相乘时的差的频率成分。

在图7的下部右侧示出的频率成分，是将振荡器50的频率（40GHz-12.5MHz）作为零，在希望提取的频率成分（40GHz和40GHz+50MHz）将比振荡器50的频率(40GHz-12.5MHz)低的不要的频率成分折返重叠的信号成分。

在图7的上部，为了不使不需要的频率成分（例如40GHz-50MHz和40GHz-100MHz）折返，重叠到希望提取的频率成分（40GHz和40GHz+50MHz），必须使振荡器50的频率为光频梳的频率间隔（50MHz）的1/2的整数倍以外（1/n(n≠1,2)）。即，振荡器50的频率需要以相对于从测定光接收部6输出的差拍信号仅具有光频梳的频率间隔的1/n（n≠1,2）的差的方式进行设定。再有，在将振荡器50的频率设为光频梳的频率间隔的1/2的整数倍的情况下，比振荡器50的频率低的频率成分和高的频率成分重叠，不能维持希望提取的频率成分。

进而，在图7的下部左侧示出将差的频率成分放大了的图。希望提取的频率成分(40GHz和40GHz+50MHz)通过振荡器50的频率(40GHz-12.5MHz)而被逐次差拍，如图7的下部左侧所示，成为12.5MHz和62.5MHz。成为，不要的频率成分(40GHz-50MHz和40GHz-100MHz)成为37.5MHz和75MHz。

为了以BPF（第4滤波器51和第5滤波器52）容易地提取希望提取的频率成分（12.5MHz和62.5MHz），如图3的下部左侧所示，优选差的频率成分的间隔相等。因此，振荡器50的频率设定为相对于希望作为测距信号提取的频率（40GHz）具有光频梳的频率间隔（50MHz）的1/4的差的频率（40GHz-12.5MHz）。再有，在这里使其相对于希望提取的频率具有光频梳的频率间隔的1/4的差，但并不局限于此，使其相对于从测定光接收部6输出的差拍信号具有光频梳的频率间隔的1/4的差也可。

此外，在这里示出了不使用第1实施方式中的第1滤波器14和第3滤波器13的例子，但作为使用第1滤波器14和第3滤波器13的结构也可。在该情况下，能够抑制滤波器的性能。

（第2实施方式的优越性）

以下，针对第2实施方式的优越性进行说明。图8是说明振荡器的频率的时间上的摆动和处理信号频率的关系的说明图。

如图8所示，在振荡器50的频率中有±100ppm的摆动的情况下（从39.9835GHz到39.9915GHz），来自测定光接收部6的频率成分变为从8.5MHz到16.5MHz，来自基准光接收部3的频率成分变为从58.5MHz到66.5MHz，各个频率较大地受到摆动的影响。可是，在本实施方式中进一步取得两者的差，由于各自的差（50MHz）为光频梳的频率间隔（50MHz）是固定的，所以测距信号（处理信号）总是向50MHz逐次差拍。

进而，通过使振荡器50的频率相对于测定光接收部6输出的差拍信号（40GHz）具有光频梳的频率间隔的1/4的差，从而能够高效率地设定对需要的频率12.5MHz和62.5MHz、除去的频率37.5MHz和75.0MHz进行分选的第4滤波器51、第5滤波器52的特性。此外，需要的频率和除去的频率的分选变得容易。

像这样，根据第2实施方式，即使振荡器50的频率摆动，由于处理信号频率不变化，所以能够稳定地测定测距信号和基准信号的相位差，进而能够使频率分选容易。

产业上的利用可能性

本发明能够在使用光频梳，根据2个以上的周期信号的相位差来测定距离的距离测定装置中使用。

Claims

1.一种距离测定装置，其特征在于，具备：

激光器装置，作为激光光束产生光频梳；

分割单元，将所述激光光束分割为基准光和测距光；

基准光接收部，对所述基准光进行光接收，输出许多差拍信号；

测定光接收部，对所述测距光进行光接收，输出许多差拍信号；

振荡器，振荡与从所述测定光接收部的差拍信号中提取的频率成分不同频率的周期信号；

第1混频器，生成来自所述测定光接收部的差拍信号与所述振荡器振荡的周期信号的和与差的频率成分；

第2混频器，生成来自所述基准光接收部的差拍信号与所述振荡器振荡的周期信号的和与差的频率成分；

第4滤波器，从以所述第1混频器生成的频率成分中提取差的频率成分的差拍信号；

第5滤波器，从以所述第2混频器生成的频率成分中提取与以所述第4滤波器提取的频率成分不同的频率成分的差拍信号；

第3混频器，生成以所述第4滤波器提取的差拍信号与以所述第5滤波器提取的差拍信号的和与差的频率成分；

第6滤波器，从以所述第3混频器生成的频率成分中提取差的频率成分的差拍信号；

第2滤波器，从所述基准光接收部的差拍信号提取与以第6滤波器提取的频率成分相同的频率成分的差拍信号；

相位差测定部，对以所述第6滤波器和所述第2滤波器提取的2个差拍信号的相位差进行测定；以及

距离测定部，基于以所述相位差测定部测定的相位差，对距离进行测定。

2.根据权利要求1所述的距离测定装置，其特征在于，所述第1混频器和所述第2混频器分别对来自所述测定光接收部和所述基准光接收部的许多差拍信号直接乘以所述振荡器的周期信号。

3.根据权利要求1所述的距离测定装置，其特征在于，所述振荡器的频率相对于所述测定光接收部的差拍信号仅具有所述光频梳的频率间隔的1/n（n≠1,2）的差。

4.根据权利要求1所述的距离测定装置，其特征在于，所述振荡器的频率相对于所述测定光接收部的差拍信号仅具有光频梳的频率间隔的1/4的差。

5.根据权利要求1所述的距离测定装置，其特征在于，以所述第1混频器和所述第2混频器生成的信号成分中的频谱的间隔是等间隔。

6.根据权利要求1所述的距离测定装置，其特征在于，还具备：

第1滤波器，从所述测定光接收部中提取至少1个差拍信号；以及

第3滤波器，从所述基准光接收部中提取至少1个差拍信号，

所述第1混频器生成来自所述第1滤波器的差拍信号与所述振荡器振荡的周期信号的和与差的频率成分，

所述第2混频器生成来自所述第3滤波器的差拍信号与所述振荡器振荡的周期信号的和与差的频率成分。

7.根据权利要求6所述的距离测定装置，其特征在于，所述振荡器的频率设定在通过所述第1滤波器和所述第3滤波器的频率的范围外。