CN111886514A - 激光雷达装置 - Google Patents

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Abstract

激光雷达装置(1)以如下方式进行控制：通过切换振荡光的波长彼此不同的多个激光光源(2a～2c)，在保持光学天线(9a～9c)的聚光位置的状态下切换发送光的放出方向，并且根据测定距离使振荡光的波长变化，从而使发送光的聚光距离与测定距离一致。

Description

激光雷达装置
技术领域
本发明涉及激光雷达装置。
背景技术
激光雷达装置从光学天线向空间放出振荡光，通过光学天线来接收被在空间内移动的物体反射或散射的振荡光，基于测定接收到的振荡光的多普勒频移而得到的结果来测定物体的移动速度。例如，在专利文献1所记载的风计测激光雷达装置中使用了激光雷达装置。该装置以使光学天线至对象物的距离即测定距离动态地变化为目的，使光学天线具备的一部分透镜向与测定距离相应的位置移动，使得从光学天线放出的振荡光在分离了测定距离的位置处聚光。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-133861号公报
发明内容
发明要解决的问题
在使光学天线具备的一部分透镜沿光轴方向移动来控制振荡光的聚光距离的情况下，需要高精度地调整透镜的位置。例如，作为透镜的典型的定位分辨率，要求1μm单位的分辨率。因此，以往的激光雷达装置存在如下问题：光学天线具备机械地调整透镜的位置的驱动机构，光学天线的尺寸或重量增大。
本发明用于解决上述问题，其目的在于，得到一种能够动态地控制发送光的聚光距离而不使用机械地调整光学天线具备的透镜的位置的驱动机构的激光雷达装置。
用于解决问题的手段
本发明的激光雷达装置具备多个激光光源、调制部、多个光学天线、速度计算部及控制部。多个激光光源输出波长彼此不同的振荡光。调制部对从激光光源输出的振荡光的频率及强度进行调制。多个光学天线放出由调制部调制出的振荡光作为在分离了聚光距离的位置处聚光的发送光，并且接收发送光被存在于发送光的放出目的地的对象物反射后的反射光作为接收光。速度计算部基于从激光光源输出的振荡光和由光学天线接收到的接收光，计算对象物的速度。控制部对多个激光光源进行控制。在该结构中，多个光学天线的依赖于向它们各自输入的光的波长的差异的聚光点的偏移被偏置校正，从激光光源输出的振荡光从多个光学天线中的与该激光光源对应的光学天线被放出。控制部以如下方式进行控制：通过切换多个激光光源，在保持光学天线的聚光位置的状态下切换发送光的放出方向，并且根据测定距离使振荡光的波长变化，从而使聚光距离与测定距离一致。
发明的效果
根据本发明，激光雷达装置以如下方式进行控制：通过切换振荡光的波长彼此不同的多个激光光源，在保持着光学天线的聚光位置的状态下切换发送光的放出方向，并且，根据测定距离而使振荡光的波长变化，使发送光的聚光距离与测定距离一致，由此，能够不使用机械地调整光学天线具备的透镜的位置的驱动机构而动态地控制振荡光的聚光距离。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的激光雷达装置的结构的框图。
图2是示出实施方式1中的光合波部具备的每个输入端口的相对于振荡光的波长的透过特性的图。
图3A是示出被输入了来自第1激光光源的振荡光的光学天线的光学系统的剖视图。图3B是示出被输入了来自第2激光光源的振荡光的光学天线的光学系统的剖视图。图3C是示出被输入了来自第3激光光源的振荡光的光学天线的光学系统的剖视图。
图4是示出输入到光学天线装置的振荡光的波长与光纤的输出端的偏置(offset)位置的关系的图表。
图5是示出输入到光学天线装置的振荡光的波长与聚光距离的关系的图表。
图6是示出实施方式1的激光雷达装置的动作的流程图。
图7是示出实施方式1中的聚光距离控制部的动作的流程图。
图8是示出实施方式1中的方向切换部的动作的流程图。
图9是示出衍射透镜的剖面的概念图。
图10是示出本发明的实施方式2的激光雷达装置的结构的框图。
图11是示出实施方式2的激光雷达装置的动作的流程图。
图12A是示出用于实现在实施方式1或实施方式2的激光雷达装置中进行信号处理的结构要素的功能的硬件结构的框图。图12B是示出执行用于实现在实施方式1或实施方式2的激光雷达装置中进行信号处理的结构要素的功能的软件的硬件结构的框图。
具体实施方式
以下，为了更加详细地说明本发明，按照附图对其具体实施方式进行说明。
实施方式1.
图1是示出本发明的实施方式1的激光雷达装置1的结构的框图，示出作为风向风速计而发挥功能的激光雷达装置1。在图1中，实线的箭头示出光信号的传输路径，例如为光纤。此外，虚线的箭头示出电信号的传输路径。激光雷达装置1基于测定大气中的气溶胶的移动速度而得到的结果来计测风速。气溶胶是指，大气中的微小液体或固体的颗粒。
激光雷达装置1以如下方式进行控制：根据与想要进行风速的测定的位置对应的测定距离而使激光装置2输出的振荡光的波长变化，使振荡光的聚光距离与测定距离一致。测定距离是指从光学天线装置9到想要进行测定的位置的距离。振荡光的聚光距离是指从光学天线装置9到振荡光的聚光位置的距离。由此，激光雷达装置1即便不使用使光学天线装置9具备的透镜机械地移动的驱动机构，也能够动态地控制振荡光的聚光距离。
激光雷达装置1具备激光装置2、光合波部3、振荡光分支部4、调制部5、光放大器6、循环器7、光学天线装置9、速度计算部10、显示部11、控制部12及设定部13。激光装置2具备第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c。光学天线装置9具备第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c。速度计算部10具备外差检测部10a及处理部10b，控制部12具备聚光距离控制部12a及方向切换部12b。
激光装置2基于来自控制部12的控制信号，从第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c切换输出振荡光的激光光源，将从切换后的激光光源输出的振荡光向光合波部3输出。第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c分别被聚光距离控制部12a统一调整为相同的温度，输出与调整后的温度相应的波长的振荡光。振荡光连续振荡且恒定偏振。例如，聚光距离控制部12a具备热电冷却器(以下记载为TEC)，TEC进行温度调整。
以后，以第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c分别是激光二极管(以下记载为LD)模块的形式进行说明。对于LD模块，例如，使用将波长相对于温度线性地变化的波长复用光通信用的多个分布反馈型的激光二极管收纳于1个封装的粗波分复用(以下记载为CWDM)用LD模块。
第1激光光源2a输出的振荡光的波长为1520nm，第2激光光源2b输出的振荡光的波长为1540nm，第3激光光源2c输出的振荡光的波长为1560nm。通过方向切换部12b来切换第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c中的要使用的雷达光源。此外，从第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c各自输出的振荡光通过光纤向光合波部3传输。
第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c是相对于同一温度而输出波长彼此不同的振荡光的激光光源即可，振荡光的波长不限定于上述波长的值。第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c不一定必须是一体的LD模块，也可以分别设置于独立的激光装置。即，第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c只要能够通过聚光距离控制部12a具备的TEC来进行温度调整即可，可以为一体，也可以分开设置。
光合波部3通过光纤而被输入从第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c输出的振荡光，对输入的振荡光进行合波。由光合波部3进行了合波的振荡光通过光纤向振荡光分支部4输出。
光合波部3例如具有与用于光通信器的波分复用(以下记载为WDM)光耦合器同等的功能，具备第1输入端口、第2输入端口、第3输入端口及输出端口。第1输入端口、第2输入端口及第3输入端口使彼此不同的波段的光透过。输出端口使输入到光合波部3的全部波长的光透过。
向第1输入端口、第2输入端口及第3输入端口输入通过光纤而传输来的来自第1激光光源2a的振荡光、来自第2激光光源2b的振荡光、以及来自第3激光光源2c的振荡光。光合波部3对输入的3个振荡光进行合波后从输出端口输出。
图2是示出光合波部3具备的每个输入端口的相对于振荡光的波长的透过特性的图，横轴是振荡光的波长，纵轴是振荡光的透过率。透过特性a1示出输入到第1输入端口的振荡光的每个波长的透过率的特性。透过特性b1示出输入到第2输入端口的振荡光的每个波长的透过率的特性。透过特性c1示出输入到第3输入端口的振荡光的每个波长的透过率的特性。
光的透过率的波长依赖性在第1输入端口、第2输入端口及第3输入端口分别不同。来自第1激光光源2a的波长1520nm的振荡光、来自第2激光光源2b的波长1540nm的振荡光及来自第3激光光源2c的波长1560nm的振荡光被输入到使各个波长的光透过的输入端口。
在图2中，斜线所示的区域a2是第1激光光源2a输出的振荡光的波长可变范围，是以波长1520nm为中心的±3nm的区域。斜线所示的区域b2是第2激光光源2b输出的振荡光的波长可变范围，是以波长1540nm为中心的±3nm的区域。斜线所示的区域c2是第3激光光源2c输出的振荡光的波长可变范围，是以波长1560nm为中心的±3nm的区域。在第1输入端口、第2输入端口及第3输入端口中的各个输入端口，如图2所示，在区域a2、区域b2及区域c2中每个波长的光的透过率大致固定且透过特性平坦。因此，即便向输入端口输入的光的波长在区域a2、区域b2及区域c2变化，透过输入端口的光的强度也被维持。
返回图1的说明。
振荡光分支部4将在维持从第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c输出的振荡光的偏振光的同时从光合波部3输出的振荡光分支为发送光和局部振荡光。发送光通过光纤被传输到调制部5，局部振荡光通过光纤被传输到外差检测部10a。将从光合波部3输出的振荡光分支为发送光和局部振荡光时的强度的比例不依赖于振荡光的波长。即，振荡光分支部4将从光合波部3输出的振荡光针对全部的波长等比例地分支。
调制部5调制从第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c输出并通过光合波部3和振荡光分支部4而输入的振荡光(发送光)的频率及强度。例如，调制部5对从振荡光分支部4输入的发送光赋予偏置频率，并且，进行在频率上重复有效(ON)和无效(OFF)的期间的脉冲调制。当通过脉冲调制而调制强度时，振荡频率也被调制。由调制部5调制后的发送光通过光纤被传输到光放大器6。
光放大器6对从调制部5输入的发送光的振幅进行光放大。由光放大器6光放大后的发送光通过光纤被传输到循环器7。
循环器7具有如下的输入输出端口，向所决定的方向传输所输入的光，其中，输入输出端口与分别和光放大器6、光分支合波部8及外差检测部10a之间的3个光纤对应。循环器7将从图1的左方向的输入输出端口输入的光仅向右方向的输入输出端口输出，将从右方向的输入输出端口输入的光仅向下方向的输入输出端口输出。
例如，循环器7将从与光放大器6之间的光纤相连的输入输出端口输入的发送光仅向与光分支合波部8之间的光纤相连的输入输出端口输出。循环器7将从与光分支合波部8之间的光纤相连的输入输出端口输入的接收光仅向与外差检测部10a之间的光纤相连的输入输出端口输出。
光分支合波部8例如具有与用于光通信器的WDM光耦合器同等的功能。光分支合波部8对从循环器7传输来的发送光进行分支并朝向光学天线装置9输出，并且，对从光学天线装置9输入的3个接收光进行合波并朝向循环器7输出。光分支合波部8具有与和循环器7之间的光纤相连的输入输出端口、以及与和光学天线装置9之间的光纤相连的输入输出端口。
从循环器7输入到光分支合波部8的发送光根据其波长而被分支并输出到不同的输入输出端口。例如，第1激光光源2a输出的波长的发送光由光分支合波部8分支并输出到与第1光学天线9a相连的输入输出端口。同样，第2激光光源2b输出的波长的发送光由光分支合波部8分支并输出到与第2光学天线9b相连的输入输出端口。第3激光光源2c输出的波长的发送光由光分支合波部8分支并输出到与第3光学天线9c相连的输入输出端口。
此外，光分支合波部8对从第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c输入的3个接收光进行合波并输出到与循环器7相连的输入输出端口。
光分支合波部8中的每个输入输出端口的相对于波长的光的透过率的特性与图2所示的光合波部3的特性相同。图2所示的透过特性a1成为输入到与第1光学天线9a相连的输入输出端口的光的每个波长的透过率的特性。透过特性b1成为输入到与第2光学天线9b相连的输入输出端口的光的每个波长的透过率的特性。透过特性c1成为输入到与第3光学天线9c相连的输入输出端口的光的每个波长的透过率的特性。与循环器7相连的输入输出端口不取决于波长而使光透过。即，在与循环器7相连的输入输出端口，能够使从光学天线装置9输入的全部的波长的光透过。
在光合波部3和光分支合波部8也可以使用同等地发挥功能的WDM光耦合器。
光学天线装置9从光学天线放出在分离了聚光距离的位置处聚光的发送光，接收发送光被存在于发送光的放出目的地的对象物反射后的反射光，作为接收光。光学天线装置9例如构成为具备第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c。
第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c分别具有由透过型的透镜构成的光纤准直器，构成为向彼此不同的方向放出发送光。
由第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c分别接收到的接收光在传输来发送光的光纤中沿与发送光相反的方向传播而传输到光分支合波部8。
第1激光光源2a输出的波长的发送光从第1光学天线9a放出，第2激光光源2b输出的波长的发送光从第2光学天线9b放出，第3激光光源2c输出的波长的发送光从第3光学天线9c放出。
第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c分别向彼此不同的方向放出发送光。因此，激光雷达装置1能够通过切换输出发送光的激光光源来切换发送光的放出方向。例如，当将输出发送光的激光光源从第1激光光源2a切换为第2激光光源2b时，放出发送光的光学天线从第1光学天线9a切换为第2光学天线9b，发送光的放出方向切换。在将输出发送光的激光光源从第2激光光源2b切换为第3激光光源2c的情况下，放出发送光的光学天线从第2光学天线9b切换为第3光学天线9c，发送光的放出方向切换。
这里，对光学天线的光学系统详细进行说明。
图3A是示出被输入了来自第1激光光源2a的振荡光的光学天线的光学系统的剖视图，记载有光纤的出射端90的位置、光学天线的光学部件的配置和振荡光的光线的轨迹A。图3B是示出被输入了来自第2激光光源2b的振荡光的光学天线的光学系统的剖视图，记载有光纤的出射端90的位置、光学天线的光学部件的配置和振荡光的光线的轨迹A、B。图3C是示出被输入了来自第3激光光源2c的振荡光的光学天线的光学系统的剖视图，记载有光纤的出射端90的位置、光学天线的光学部件的配置和振荡光的光线的轨迹A、C。在图3A、图3B及图3B中，光纤的出射端90的位置被偏置。
如图3A所示，从光纤的出射端90出射的发送光按照透镜91、透镜92及透镜93的顺序一边折射一边透过，由此，转换成具有固定的束径和扩散角的光线而向空间放出。透镜91、透镜92及透镜93具有如下特性：通过构成透镜91、透镜92及透镜93的玻璃的折射率具有波长色散，当从光纤输入不同波长的发送光时，使这些发送光以不同的聚光距离聚光。在图3A所示的光学天线中，光纤的出射端90与透镜91的间隔被调整为，以发送光的光线的轨迹A为平行光的方式放出发送光。当使光纤的出射端90与透镜91的间隔增加时，发送光以聚光的方式被放出，当使光纤的出射端90与透镜91的间隔减小时，发送光以发散的方式被放出。
在从第2激光光源2b输出的振荡光比从第1激光光源2a输出的振荡光的波长长的情况下，如图3B所示，从光学天线放出的发送光的轨迹成为发散状的轨迹B。当在光学天线被输入了从第2激光光源2b输出的振荡光的状态下使光纤的出射端90从图3B所示的位置偏置到图3C所示的位置(左侧的位置)时，发送光的光线从发散状的轨迹B成为平行光的轨迹C。这样，在光学天线中，存在使发送光成为平行光的光纤的出射端90的偏置位置。
图4是示出输入到光学天线装置9的振荡光的波长与光纤的输出端的偏置位置的关系的图表。如图4所示，相对于输入到光学天线装置9的振荡光的波长而维持同一聚光位置的、振荡光的波长与光纤的输出端的偏置位置之间存在直线D的关系。直线D的关系例如能够事先根据振荡光的波长与光学天线装置9的光学系统部件及其位置来计算，能够将计算结果的关系形成表。通过使用形成了表的直线D的关系，在向第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c输入了波长彼此不同的光的情况下，能够设定使这些光在彼此相等的距离聚光的偏置位置。这样，第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c的依赖于分别向它们输入的光的波长的差异的聚光点的偏移事先被偏置校正。
图5是示出输入到光学天线装置9的振荡光的波长与聚光距离的关系的图表。如图5所示，激光雷达装置1能够设计为，使得向光学天线装置9输入的振荡光的波长与该波长的光的聚光距离成为直线E的关系。因此，通过使从第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c分别输出的振荡光的波长以相同的变化率变化，从而使聚光距离以相同的比例变化。
例如，聚光距离控制部12a具备的TEC通过调整第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c的温度，使它们输出的振荡光的波长以相同的变化率变化。由此，能够使从第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c分别放出的发送光的聚光距离以相同的比例变化。
激光雷达装置1利用当向光学天线输入的发送光的波长变化时从光学天线放出的发送光的聚光距离变化这样的特性，来控制发送光的聚光距离。由此，激光雷达装置1能够动态地控制聚光距离，而不使用机械地调整光学天线具备的透镜的位置的驱动机构。
例如，在图3A、图3B及图3C所示的光学天线中，从光纤的出射端90出射的发送光的NA(Numerical Aperture)为0.1，从光学天线放出的发送光的光束的直径为60mm。此外，光学天线的光学系统的发送光的聚光距离被初始调整为1900m。此时，激光雷达装置1通过使激光光源输出的振荡光的波长在距基准的波长±3nm的范围内变化，能够使从光学天线放出的发送光的聚光距离在∞至970m之间任意地变化。
此外，光合波部3及光分支合波部8构成为，即便从第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c输出的振荡光的波长在±3nm的范围内变化，输入振荡光的端口的光的透过率也不变化。
对于第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c，使用具有振荡光的波长根据温度而变化的特性的激光光源。
第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c被控制为固定的温度，使得将振荡光的波长稳定为事先决定的值。
激光雷达装置1使用聚光距离控制部12a具备的TEC，将第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c的温度控制为与想要输出的振荡光的波长对应的温度。
返回图1的说明。
速度计算部10基于从激光装置2输出的振荡光(发送光)和由光学天线装置9接收到的接收光，计算对象物的速度。例如，在激光雷达装置1作为风向风速计发挥功能的情况下，被计算速度的对象物为气溶胶。速度计算部10使用从振荡光分支部4输入的局部振荡光和从循环器7输入的接收光，计算位于发送光的放出目的地的气溶胶的速度，基于该计算结果，求出发送光的放出目的地的风向风速分布。
外差检测部10a具有未图示的光电转换部，局部振荡光和接收光被合波后输入到该光电转换部。对于光电转换部，例如使用光电二极管。外差检测部10a使用通过光电转换部而转换成电信号的局部振荡光与接收光的合波信号，生成将以局部振荡光与接收光的差频振动的光强度转换成电信号的差拍信号，并向处理部10b输出。
处理部10b按照事先设定的采样率，对从外差检测部10a输入的差拍信号进行模拟数字转换，将转换成数字信号的差拍信号切分为与发送光的脉冲宽度对应的长度，生成多个差拍信号串。多个差拍信号串由处理部10b存储于未图示的存储器的存储区域。
将按照每个发送光的脉冲宽度而切分差拍信号的处理称为“接收门处理”。
此外，处理部10b基于表示从设定部13设定的测定距离的信息，判断并决定接收门处理中的包括差拍信号的切分长度的处理内容。
处理部10b分别对针对差拍信号实施接收门处理而得到的多个差拍信号串实施高速傅里叶变换，按照每个差拍信号串计算功率谱的峰值、谱值及SN比。另外，多个差拍信号串分别对应于受到物体的速度的影响的返回光(接收光)，该物体的速度是以按照时间序列顺序成为从近距离到远距离的顺序的彼此不同的测定距离测定出的速度。返回光的频率与上述物体的速度成比例地进行多普勒频移。例如，处理部10b使用差拍信号串计算与以任意的测定距离测定出的风速成比例的多普勒频率，使用计算出的多普勒频率来计算风速。
处理部10b将从设定部13设定的与发送光的放出目的地的方向对应的测定距离和计算出的风速的计算值存储于上述存储器。第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c分别指向彼此不同的方向，因此，处理部10b能够计算3个方向的风速。处理部10b通过使用了存储于上述存储器的信息的向量运算来分析距离方向的风向风速分布。由处理部10b分析的风向风速分布的分析结果被传输到显示部11。
此外，处理部10b也可以将测定距离及测定方向设定于控制部12。
显示部11由液晶显示器这样的显示装置实现，显示从速度计算部10输入的处理结果。例如，处理结果是由速度计算部10分析的风向风速分布的分析结果。
控制部12使激光装置2输出的振荡光的波长根据测定距离而变化，控制从光学天线装置9放出的发送光的聚光距离，并控制从光学天线装置9放出的发送光的放出方向。
聚光距离控制部12a基于由设定部13设定的测定距离，使第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c输出的振荡光的波长变化，控制从光学天线装置9放出的发送光的聚光距离。
聚光距离控制部12a具有对第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c的温度进行控制的TEC，能够使用TEC而使第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c变化为任意的温度。例如，在聚光距离控制部12a中，设定有将发送光的聚光距离与发送光的波长的关系及发送光的波长与激光光源的温度的关系形成表的数据。聚光距离控制部12a在从设定部13设定了测定距离时，参照该形成了表的数据，确定与使发送光的聚光距离成为由设定部13设定的测定距离的发送光的波长对应的激光光源的温度。然后，聚光距离控制部12a使用TEC，进行以确定出的温度为目标的激光光源的温度控制。
方向切换部12b根据从设定部13设定的切换请求，切换从光学天线装置9放出的发送光的指向方向。例如，方向切换部12b从第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c选择放出发送光的激光光源并对其进行驱动，使得在切换请求中指定的测定方向成为发送光的指向方向。
另外，第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c以放出的发送光指向彼此不同的方向的方式被支承固定。
从第1激光光源2a输出的发送光从第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c中的事先对应起来的光学天线被放出。从第2激光光源2b输出的发送光从第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c中的与第1激光光源2a及第3激光光源2c对应起来的光学天线以外的光学天线被放出。同样，从第3激光光源2c输出的发送光从第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c中的与第1激光光源2a及第2激光光源2b对应起来的光学天线以外的光学天线被放出。
因此，方向切换部12b通过切换第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c中的放出发送光的激光光源，来切换从光学天线装置9放出的发送光的指向方向。
设定部13受理测定距离及测定方向的输入，将受理到的测定距离设定于聚光距离控制部12a，将测定方向设定于方向切换部12b。例如，风向风速计的使用者使用未图示的输入装置而输入想要进行风速的测定的位置及方向。设定部13确定使用输入装置输入的位置与光学天线装置9的位置之间的距离，即测定距离，将表示确定出的测定距离的信息设定于控制部12。此外，设定部13确定使用输入装置输入的方向即测定方向，将表示确定出的测定方向的信息设定于控制部12。另外，设定部13也可以从位于激光雷达装置1的外部的装置定期地受理位置及方向，将表示根据受理到的位置及方向确定出的测定距离及测定方向的信息设定于控制部12。
此外，表示测定距离的信息也通过设定部13设定于处理部10b。
接着对动作进行说明。
图6是示出激光雷达装置1的动作的流程图。
设定部13将从使用者受理到的测定距离设定于聚光距离控制部12a，将测定方向设定于方向切换部12b。此外，设定部13将测定距离设定于处理部10b。处理部10b基于表示从设定部13设定的测定距离的信息，判断并决定接收门处理中的包括差拍信号的切分长度的处理内容。
聚光距离控制部12a以如下方式进行控制：根据从设定部13设定的测定距离而使从激光装置2输出的振荡光的波长变化，由此，使发送光的聚光距离与上述测定距离一致(步骤ST1)。例如，聚光距离控制部12a参照将发送光的聚光距离与发送光的波长的关系及发送光的波长与激光光源的温度的关系形成了表的数据，确定与使发送光的聚光距离成为上述测定距离的发送光的波长对应的激光光源的温度。然后，聚光距离控制部12a使用TEC，进行以确定出的温度为目标的激光光源的温度控制。由此，从激光装置2输出的振荡光的波长根据测定距离而变化。
方向切换部12b根据从设定部13设定的测定方向，从第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c选择要使用的激光光源，对选择出的激光光源进行驱动(步骤ST2)。例如，方向切换部12b从第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c选择放出发送光的激光光源并对其进行驱动，使得从设定部13输入的切换请求所指定的测定方向成为发送光的指向方向。
由控制部12驱动的激光光源输出连续振荡且恒定偏振的振荡光。从激光光源输出的振荡光通过光合波部3被传输到振荡光分支部4。振荡光分支部4针对从光合波部3传输的振荡光，维持着偏振光状态而将其分支为发送光和局部振荡光。发送光被传输到调制部5，局部振荡光被传输到速度计算部10。
调制部5对从振荡光分支部4传输的发送光的频率及强度进行调制。由调制部5进行了调制的发送光通过光放大器6进行光放大，通过循环器7传输到光分支合波部8。光分支合波部8将从循环器7传输的发送光传输到光学天线装置9。光学天线装置9从光学天线放出发送光。由于通过聚光距离控制部12a以发送光的聚光距离与上述测定距离一致的方式进行控制，因此，发送光以测定距离聚光。
从光学天线装置9放出的发送光被观测空间的对象物向后方散射，根据对象物的移动速度进行多普勒频移。光学天线装置9接收后方散射的光，即，作为被对象物反射后的发送光的接收光。发送光被控制为以测定距离聚光，因此，在与光学天线装置9分离了测定距离的位置处，发送光的强度变得最高。由此，即便发送光被各个位置的物体反射而成为接收光，在分离了测定距离的位置处反射的接收光的比例也最多。因此，在分离了测定距离的位置处反射的接收光的SN比变高。
由光学天线装置9接收到的接收光被传输到光分支合波部8，光分支合波部8被传输到循环器7。循环器7将接收光向速度计算部10传输。速度计算部10基于从在步骤ST2中选择出的激光光源输出的振荡光与由光学天线装置9接收到的接收光，计算对象物的速度(步骤ST3)。
外差检测部10a使用从振荡光分支部4输入的局部振荡光及从循环器7输入的接收光，进行外差检测。例如，外差检测部10a通过对局部振荡光与接收光进行光学合波并进行光电转换，从而生成局部振荡光与接收光的差频的差拍信号。处理部10b对由外差检测部10a生成的差拍信号进行频率分析，计算测定位置处的发送光的放出方向的风速。表示由处理部10b计算出的风速的信息被存储于激光雷达装置1具备的存储器。
使用激光雷达装置1的风速测定不仅能够测定针对1个方向的风速，也能够测定三维风速，利用范围广，便利性高。三维风速能够通过3点测位法而得到。例如，方向切换部12b通过切换要使用的激光光源，依次切换放出发送光的光学天线，速度计算部10计算针对在测定位置的附近不同的3个方向的风速。速度计算部10能够通过使用了3个方向的风速的向量运算来估计风速的三维风速分布，进而能够计算每个测定距离的风速分布。
接着，对发送光的聚光距离的控制详细进行说明。
图7是示出聚光距离控制部12a的动作的流程图，示出图6的步骤ST1的详细处理。
聚光距离控制部12a在从设定部13设定测定距离后(步骤ST1a)，决定从光学天线放出的发送光的聚光距离与从设定部13设定的测定距离一致的发送光的波长(步骤ST2a)。
例如，聚光距离控制部12a参照将发送光的聚光距离与发送光的波长的关系及发送光的波长与激光光源的温度的关系形成了表的数据，决定使发送光的聚光距离成为上述测定距离的发送光的波长。
接着，聚光距离控制部12a决定使激光光源输出所决定的波长的发送光的温度T(步骤ST3a)。例如，聚光距离控制部12a通过参照上述表数据，来决定激光光源输出在步骤ST2a中决定的波长的光的温度T。
聚光距离控制部12a使用TEC进行温度调整，使得第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c各自的温度成为在步骤ST3a中决定的温度T(步骤ST4a)。温度调整为温度T的第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c中的与放出发送光的光学天线对应的激光光源输出在步骤ST2a中决定的波长的振荡光。由此，以从光学天线放出的发送光的聚光距离与从设定部13设定的测定距离一致的方式进行控制。
之后，聚光距离控制部12a判定是否从设定部13设定了新的测定距离(步骤ST5a)。这里，如果没有设定新的测定距离(步骤ST5a；否)，聚光距离控制部12a返回步骤ST4a的处理，将第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c各自的温度统一维持为温度T。
在从设定部13设定了新的测定距离的情况下(步骤ST5a；是)，聚光距离控制部12a返回步骤ST2a的处理，重复上述的一系列的处理，使得新设定的测定距离与发送光的聚光距离一致。
这样，第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c各自的温度被统一控制，因此，发送光的波长被控制为使得发送光的聚光距离与测定距离一致的波长。
接着，对发送光的放出方向的切换处理详细进行说明。
图8是示出方向切换部12b的动作的流程图，示出图6的步骤ST2的详细处理。
方向切换部12b在从设定部13设定测定方向后(步骤ST1b)，决定发送光的放出方向与从设定部13设定的测定方向一致的光学天线(步骤ST2b)。如上所述，第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c分别向彼此不同的方向放出发送光。设定部13从这些光学天线放出发送光的3个方向选择测定方向，将选择出的测定方向设定于方向切换部12b。也可以由使用者使用输入装置向设定部13指定测定方向的选择。
方向切换部12b选择第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c中的与在步骤ST2b中决定的光学天线对应的激光光源并对其进行驱动(步骤ST3b)。例如，在第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c中的与在步骤ST2b中决定的光学天线对应起来的激光光源是第3激光光源2c的情况下，方向切换部12b选择该激光光源。激光雷达装置1基于从光学天线放出的发送光的指向方向和从设定部13设定的测定方向，决定要使用的光学天线，对与决定的光学天线对应起来的激光光源进行驱动，由此，能够切换发送光的放出方向。
另外，第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c内的光纤的出射端配置在如下的偏置位置，该偏置位置使得即便依次切换为第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c而使向光学天线输入的振荡光的波长变化，发送光也以相等的距离聚光。由此，即便切换激光光源而切换振荡光的光路，也能够以相同的聚光距离且以相同的条件测定光合波部3及光分支合波部8的光的透过率，能够不使用机械扫描机构而实现与机械地进行光路扫描的结构同等的测定。
此外，在第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c具备的光学系统中，也可以使用具有波长色散特性的衍射透镜。通过衍射透镜放出发送光，由此能够增大发送光的聚光距离相对于波长的变化的可变幅度。
图9是示出衍射透镜91A的剖面的概念图。衍射透镜91A代替图3A、图3B及图3C所示的光学天线的光学系统具备的透镜91而被使用。在图9中虚线所示的曲线是为了与衍射透镜91A的表面进行比较而记载的上述透镜91的表面。衍射透镜91A的表面为了使入射光衍射而由图9所示的具有多个台阶的形状构成。关于这些台阶，如菲涅耳透镜那样越靠近外周侧，台阶面的间隔越窄。通过将衍射透镜91A构成为使得台阶面成为入射光的波长的整数倍，从而产生透镜效果。
衍射透镜91A通过入射光的波长级的微小构造而产生透镜效果，因此，能够实现光学天线的光学系统的小型化。此外，衍射透镜91A具有较大的波长色散特性，根据入射光的波长使出射光的聚光距离变化。
由于能够通过将上述透镜91置换为衍射透镜91A而增大聚光距离的波长色散特性，因此，在衍射透镜91A中，与透镜91相比，出射光的聚光距离的可变范围相对于入射光的波长的变化而变大。
另外，衍射透镜91A不限于图9所示的形状。
如果能够相对于入射光的波长而增大出射光的聚光距离的可变距离，则也可以使用独立的衍射透镜，还可以使用多个衍射透镜。
目前为止，示出激光雷达装置1具备3对激光光源和光学天线的对的结构，但也可以设置4个以上的对，或者还可以为2个对。例如，为了测定三维风速，最低需要3个激光光源和光学天线的对，但如果为一维或二维的风速测定，则能够利用1对或2对进行测定。在该情况下，光学天线也无需使透镜机械地移动的驱动机构，能够抑制光学天线的重量及尺寸的增大。
此外，第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c、以及聚光距离控制部12a具备的TEC也可以由使它们成为一体的激光模块实现。
如以上那样，实施方式1的激光雷达装置1以如下方式进行控制：通过切换振荡光的波长彼此不同的多个激光光源，从而在保持光学天线的聚光位置的状态下切换发送光的放出方向，并且，根据测定距离使振荡光的波长变化，使发送光的聚光距离与测定距离一致。由此，激光雷达装置1能够不使用机械地调整光学天线具备的透镜的位置的驱动机构而动态地控制振荡光的聚光距离。另外，由于不需要使透镜机械地移动的驱动机构，因此，能够抑制光学天线装置9的重量及尺寸的增加。
实施方式1的激光雷达装置1具备受理测定距离并将受理到的测定距离设定于控制部12的设定部13。控制部12以发送光的聚光距离与从设定部13设定的测定距离一致的方式进行控制。通过具有该结构，使用者使用设定部13将测定距离设定于控制部12。
在实施方式1的激光雷达装置1中，第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c分别输出与温度相应的波长的振荡光。控制部12对第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c的温度进行调整，使振荡光的波长变化。例如，控制部通过将第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c分别统一地调整为相同的温度，从而从第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c输出与调整后的温度相应的波长的振荡光。由此，激光雷达装置1能够同时调整3个发送光的聚光距离。
在实施方式1的激光雷达装置1中，第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c具备衍射透镜91A。从第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c分别输出的振荡光通过衍射透镜91A而放出。通过采用该结构，能够增大从光学天线装置9放出的发送光的聚光距离的可变宽度。
实施方式2.
图10是示出本发明的实施方式2的激光雷达装置1A的结构的框图，示出作为风向风速计发挥功能的激光雷达装置1A。在图10中，实线的箭头示出光信号的传输路径，例如是光纤。此外，虚线的箭头示出电信号的传输路径。此外，针对与图1相同的结构要素标注相同的标号并省略说明。激光雷达装置1A以如下方式进行控制：根据与想要进行风速的测定的位置对应的测定距离而使激光装置2输出的振荡光的波长变化，使振荡光的聚光距离与测定距离一致。
激光雷达装置1A具备激光装置2、光合波部3、振荡光分支部4、调制部5、光放大器6、循环器7、光学天线装置9A、速度计算部10、显示部11、控制部12A及设定部13。激光装置2具备第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c。光学天线装置9A具备第1光学天线9a、第2光学天线9b、第3光学天线9c、温度传感器9d及气压传感器9e。速度计算部10具备外差检测部10a及处理部10b，控制部12A具备聚光距离控制部12a1及方向切换部12b。
光学天线装置9A使发送光聚光而放出，并且，接收被存在于发送光的放出目的地的对象物反射后的发送光即接收光。第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c构成具备具有波长色散特性的准直透镜。在准直透镜中，构成该透镜的玻璃的折射率与大气的折射率依赖于温度，透镜形状以线膨胀的方式变化。
准直透镜的焦点距离依赖于第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c的温度而变化。此外，通过气氛的大气压变化而使大气的折射率变化，从而准直透镜的焦点距离也依赖于大气压而变化。激光雷达装置1A能够以如下方式进行控制：通过测定光学天线装置9A的温度和气压，基于与测定出的温度和气压相应的准直透镜的折射率来控制发送光的波长，从而使发送光的聚光距离与作为目标的测定位置一致。
温度传感器9d测定第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c的内部的温度。例如，温度传感器9d测定设置于光学天线的内部的准直透镜的温度。气压传感器9e测定第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c的内部的气压。例如，气压传感器9e测定在光学天线的内部从光纤的出射端出射的振荡光在通过准直透镜放出之前传播的空间的气压。
另外，温度传感器9d及气压传感器9e分别测定出的测定值的电信号被输出到控制部12A。
控制部12A基于与由温度传感器9d及气压传感器9e分别测定出的第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c的内部的温度及气压相应的准直透镜的折射率，来控制发送光的波长。
聚光距离控制部12a1根据第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c的内部的温度及气压来控制发送光的波长。
在聚光距离控制部12a1中，事先设定有发送光的光路差的变化，该发送光的光路差的变化对应于与光学天线的温度及气压相应的准直透镜的折射率的变化以及与激光光源的温度相应的振荡光的波长的变化。
例如，作为与和光学天线的温度及气压相应的准直透镜的折射率的变化对应的发送光的光路差的变化，事先计测或计算相对于温度传感器9d和气压传感器9e的测定值而言的发送光的光路差的变化。该计测值或计算值被设定于聚光距离控制部12a1。
此外，作为与和激光光源的温度相应的振荡光的波长的变化对应的发送光的光差的变化，事先计测或计算相对于第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c的温度而言的发送光的光路差的变化。该计测值或计算值被设定于聚光距离控制部12a1。
表示与光学天线的内部的温度及气压、以及激光光源的温度相应的发送光的光路差的变化的数据能够以数学式或表来表示。以下，设为将这些数据以表数据的形式设定于聚光距离控制部12a1。
聚光距离控制部12a1在从设定部13设定测定距离并输入温度传感器9d及气压传感器9e的测定值后，参照上述表数据，确定发送光的聚光距离和测定距离一致的发送光的波长所对应的激光光源的温度。聚光距离控制部12a1以如下方式进行控制：通过将激光光源的温度控制为确定出的温度，使从激光装置2输出的振荡光的波长变化，从而使发送光的聚光距离与上述测定距离一致。
接着对动作进行说明。
图11是示出激光雷达装置1A的动作的流程图。
图11的步骤ST2c至步骤ST3c的处理与图6的步骤ST2至步骤ST3相同，因此省略说明。温度传感器9d测定第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c的内部的温度。气压传感器9e测定第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c的内部的气压。温度传感器9d及气压传感器9e通过电信号的传输路径将测定值的电信号向控制部12A输出。
聚光距离控制部12a1以如下方式进行控制：根据光学天线的内部的温度及气压和从设定部13设定的测定距离使振荡光的波长变化，由此使聚光距离与测定距离一致(步骤ST1c)。
例如，聚光距离控制部12a1基于温度传感器9d测定出的温度的测定信息和气压传感器9e测定出的气压的测定信息，参照上述表数据求出光学天线放出的发送光的光路差。然后，聚光距离控制部12a1基于从设定部13设定的测定距离，参照上述表数据，考虑求出的发送光的光路差，确定使聚光距离成为测定距离的、与发送光的波长对应的激光光源的温度。接下来，聚光距离控制部12a1使用TEC，进行以确定出的温度为目标的激光光源的温度控制。由此，从激光装置2输出的振荡光的波长根据测定距离而变化。
另外，说明了光学天线装置9A具备温度传感器9d及气压传感器9e这两方的情况，但光学天线装置9A也可以构成为具备温度传感器9d及气压传感器9e中的任意一方。例如，在聚光距离控制部12a1中设定有表数据，该表数据示出与光学天线的内部的温度或气压相应的发送光的光路差的变化、以及与激光光源的温度相应的发送光的波长的变化。聚光距离控制部12a1基于从设定部13设定的测定距离，参照上述表数据，求出发送光的光路差。之后，聚光距离控制部12a1考虑求出的发送光的光路差而确定使聚光距离成为上述测定距离的激光光源的温度，对激光光源进行温度控制，使其成为确定出的温度。
此外，温度传感器9d及气压传感器9e也可以测定光学天线装置9A整体的气氛温度及气压。在测定光学天线装置9A整体的气氛温度及气压的情况下，聚光距离控制部12a1统一控制第1激光光源2a、第2激光光源2b及第3激光光源2c的温度。在测定第1光学天线9a、第2光学天线9b及第3光学天线9c各自的内部的温度及气压的情况下，聚光距离控制部12a1控制与这些光学天线分别对应的每个激光光源的温度。
如以上那样，实施方式2的激光雷达装置1A具备测定光学天线的内部的温度的温度传感器9d。控制部12A基于由温度传感器9d测定出的温度进行控制，使得聚光距离与测定距离一致。
此外，激光雷达装置1A具备测定光学天线的内部的气压的气压传感器9e。控制部12A基于由气压传感器9e测定出的气压进行控制，使得聚光距离与测定距离一致。即便光学天线具备的准直透镜的折射率根据光学天线的内部的温度及气压而变化，控制部12A也能够以降低与光学天线的内部的温度及气压相应的聚光距离的变化的影响的方式使发送光的波长变化。由此，激光雷达装置1A能够以使发送光的聚光距离与作为目标的测定位置一致的方式进行控制。
实施方式1及实施方式2中的聚光距离控制部以如下方式进行控制：根据从设定部13设定的测定距离，使从激光光源输出的振荡光的波长变化，由此使从光学天线放出的发送光的聚光距离与上述测定距离一致。
在该情况下，从设定部13设定的上述测定距离不需要与到想要进行测定的位置为止的距离完全一致。如果想要进行测定的位置处的对象物的测定精度(例如，测定结果的SN比)为容许范围，则也可以使发送光在想要进行测定的位置的附近聚光。
实施方式1及实施方式2中的聚光距离控制部通过使激光光源的温度变化而使从激光光源输出的振荡光的波长变化，但不限于此。例如，也可以通过物理性地对激光光源的元件施加压力而使从激光光源输出的振荡光的波长变化。
实施方式3.
激光雷达装置1中的速度计算部10及控制部12的功能由处理电路实现。即，激光雷达装置1具备用于执行图6所示的步骤ST1至步骤ST3的处理的处理电路。同样，激光雷达装置1A中的速度计算部10及控制部12A的功能由处理电路实现，该处理电路用于执行图11所示的步骤ST1c至步骤ST4c的处理。这些处理电路可以是专用的硬件，但也可以是执行存储器所存储的程序的CPU(Central Processing Unit)。
图12A是示出实现在激光雷达装置1或激光雷达装置1A中进行信号处理的结构要素的功能的硬件结构的框图。图12B是示出执行软件的硬件结构的框图，该软件用于实现在激光雷达装置1或激光雷达装置1A中进行信号处理的结构要素的功能。在图12A及图12B中，进行信号处理的结构要素在激光雷达装置1中是速度计算部10及控制部12，在激光雷达装置1A中是速度计算部10及控制部12A。
显示装置100是图1及图10所示的显示部11，例如，显示由速度计算部10分析的风向风速分布的分析结果。输入装置101是受理来自使用者的输入的装置，由触摸面板、硬件键及鼠标等实现。设定部13受理使用了输入装置101的信息的输入，基于受理到的信息来确定测定距离及测定方向，将确定出的测定距离及测定方向设定于控制部12。
在上述处理电路为图12A所示的专用的硬件的处理电路102的情况下，处理电路102例如对应于单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)或者它们的组合。
激光雷达装置1中的速度计算部10及控制部12的功能可以由不同的处理电路实现，也可以将它们的功能统一由1个处理电路实现。
此外，激光雷达装置1A中的速度计算部10及控制部12A的功能可以由不同的处理电路实现，也可以将它们的功能统一由1个处理电路实现。
在上述处理电路是图12B所示的处理器103的情况下，激光雷达装置1中的速度计算部10及控制部12的功能通过软件、固件、或者软件与固件的组合而实现。
激光雷达装置1A中的速度计算部10及控制部12的A的功能也通过软件、固件或者软件与固件的组合来实现。另外，软件或者固件被记述为程序并存储在存储器104中。
处理器103通过读出并执行存储器104所存储的程序来实现激光雷达装置1中的速度计算部10及控制部12的功能。
即，激光雷达装置1具备用于存储如下程序的存储器104，在由处理器103执行该程序时，结果上执行图6所示的步骤ST1至步骤ST3的处理。
同样，激光雷达装置1A具备用于存储如下程序的存储器104，在由处理器103执行该程序时，结果上执行图11所示的步骤ST1c至步骤ST4c的处理。这些程序使计算机执行速度计算部10及控制部12的步骤或方法。存储器104也可以是存储有用于使计算机作为速度计算部10及控制部12发挥功能的程序的计算机可读存储介质。这在激光雷达装置1A中也是同样的。
存储器104例如对应于RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、闪存、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically-EPROM)等非易失性或易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、高密度盘、迷你盘、DVD等。
关于速度计算部10及控制部12的功能，也可以由专用的硬件实现一部分，由软件或固件实现一部分。
例如，也可以是，速度计算部10通过作为专用的硬件的处理电路来实现功能，控制部12通过处理器103读出并执行存储器104所存储的程序来实现功能。这在激光雷达装置1A的速度计算部10及控制部12A中也是同样的。
这样，处理电路能够通过硬件、软件、固件或者它们的组合来实现上述功能。
另外，本发明不限于上述实施方式，在本发明的范围内，能够进行各个实施方式的自由组合或者各个实施方式的任意的结构要素的变形、或者在各个实施方式中能够省略任意的结构要素。
产业利用性
本发明的激光雷达装置能够动态地控制振荡光的聚光距离而不使用机械地调整光学天线具备的透镜的位置的驱动机构，因此，例如能够利用于搭载在移动体上的风向风速计。
标号说明：
1、1A激光雷达装置，2激光装置，2a第1激光光源，2b第2激光光源，2c第3激光光源，3光合波部，4振荡光分支部，5调制部，6光放大器，7循环器，8光分支合波部，9、9A光学天线装置，9a第1光学天线，9b第2光学天线，9c第3光学天线，9d温度传感器，9e气压传感器，10速度计算部，10a外差检测部，10b处理部，11显示部，12、12A控制部，12a、12a1聚光距离控制部，12b方向切换部，13设定部，90出射端，91透镜，91A衍射透镜，92透镜，93透镜，100显示装置，101输入装置，102处理电路，103处理器，104存储器。

Claims (7)

1.一种激光雷达装置，其特征在于，
所述激光雷达装置具备：
多个激光光源，它们输出波长彼此不同的振荡光；
调制部，其调制从所述激光光源输出的振荡光的频率及强度；
多个光学天线，其放出由所述调制部调制出的振荡光作为在分离了聚光距离的位置处聚光的发送光，并且接收所述发送光被存在于所述发送光的放出目的地的对象物反射后的反射光作为接收光；
速度计算部，其基于从所述激光光源输出的振荡光和由所述光学天线接收到的所述接收光，计算所述对象物的速度；以及
控制部，其控制多个所述激光光源，
多个所述光学天线的依赖于向它们各自输入的光的波长的差异的聚光点的偏移被偏置校正，
从所述激光光源输出的振荡光从多个所述光学天线中的与该激光光源对应的所述光学天线被放出，
所述控制部以如下方式进行控制：通过切换多个所述激光光源，在保持所述光学天线的聚光位置的状态下切换所述发送光的放出方向，并且根据测定距离使振荡光的波长变化，从而使所述聚光距离与所述测定距离一致。
2.根据权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，
所述激光雷达装置具备设定部，该设定部受理所述测定距离的设定，将受理到的所述测定距离设定于所述控制部，
所述控制部以使所述聚光距离与由所述设定部设定的所述测定距离一致的方式进行控制。
3.根据权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，
多个所述激光光源输出与温度相应的波长的振荡光，
所述控制部对所述激光光源的温度进行调整，从而使振荡光的波长变化。
4.根据权利要求3所述的激光雷达装置，其特征在于，
所述控制部将多个所述激光光源统一调整为相同的温度。
5.根据权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，
所述光学天线具备衍射透镜，
从所述激光光源输出的振荡光通过所述衍射透镜被放出。
6.根据权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，
所述激光雷达装置具备温度传感器，该温度传感器对所述光学天线的内部的温度进行测定，
所述控制部基于由所述温度传感器测定出的温度，以使所述聚光距离与所述测定距离一致的方式进行控制。
7.根据权利要求1或6所述的激光雷达装置，其特征在于，
所述激光雷达装置具备气压传感器，该气压传感器对所述光学天线的内部的气压进行测定，
所述控制部基于由所述气压传感器测定出的气压，以使所述聚光距离与所述测定距离一致的方式进行控制。
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