JP2004257935A

JP2004257935A - 測距装置

Info

Publication number: JP2004257935A
Application number: JP2003050690A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Omura; 陽一大村; Toru Oka; 徹岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】ターゲットまでの距離を正確に測定することができる簡素な構造の測距装置を提供する。
【解決手段】測距装置においては、加算器１０５から出力された和信号２０３（Ｓ１＋Ｓ２）の振幅値と減算器１０６から出力された差信号２０４（Ｓ１−Ｓ２）の振幅値とが、基準点８からプリズム４までの距離を変数とした定在波を形成している。距離演算部１１１は、振幅検出部１０９、１１０から入力される参照信号２０１（Ｓ１）および測定信号２０２（Ｓ２）の振幅値に基づいて、両振幅検出部１０７、１０８から入力された和信号２０３及び差信号２０４の振幅値を補正する。距離演算部１１１は、補正後における和信号２０３と差信号２０４とを比較演算して、プリズム４までの距離を正確に算出する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強度変調光と該強度変調光の目標物での反射光とから定在波を生成し、この定在波により位相情報を振幅情報に変換し、該振幅情報から目標物までの距離を検出するようになっている測距装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、測距装置としては、光を複数の所定の周波数で強度変調し、これらの強度変調光をターゲット（目標物）に投射し、そのターゲットでの反射光と参照光との間の位相差をヘテロダイン検波してターゲットまでの距離を測定するようにしたものが広く用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。また、ターゲットにパルス光を照射し、このパルス光がターゲットとの間を往復するのに要する時間を検出し、この時間からターゲットまでの距離を測定するようにした測距装置も用いられている（例えば、特許文献４参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１６００６５号公報（段落［００２７］、［００３４］、図１）
【特許文献２】
特開２０００−１６２５１７号公報（段落［００３７］〜［００４０］、図１）
【特許文献３】
特表２００２−５３８４１８号公報（段落［００１３］〜［００１６］、図１）
【特許文献４】
特開２０００−２８７２１号公報（段落［０００６］、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば特許文献１〜３に記載されているような強度変調光とその反射光との位相差に基づいてターゲットまでの距離を測定するようにした測距装置では、位相差を検出するための複雑な回路構成が必要であるといった問題がある。また、分解能を向上させるには変調周波数の高速化が不可欠であるが、この場合、位相の検出が困難になるといった問題がある。さらに、ヘテロダイン検波などを行うための複雑な信号処理系統が必須であるといった問題もある。
【０００５】
他方、例えば特許文献４に記載されているようなパルス光の往復時間に基づいてターゲットまでの距離を測定するようにした測距装置では、分解能を向上させるために光の伝播時間を検出するカウンタの高速化が必須であるので、その回路構成が複雑化するといった問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、ターゲットまでの距離を正確に測定することができる簡素な構造の測距装置を提供することを解決すべき課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本発明にかかる測距装置は、所定の光強度変調周波数で強度変調された原光（強度変調光）を目標物に投射し、目標物によって反射された原光の反射光を受け取り、原光と反射光との間の位相差に基づいて（該測距装置から）目標物までの距離を検出するようになっている測距装置において、原光と反射光とから定在波を生成し、この定在波により（ないしは定在波を利用して）位相情報（ないしは位相差情報）を振幅情報に変換し、この振幅情報から目標物までの距離を検出することを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。まず、本発明にかかる測距装置の基本概念を説明する。本発明にかかる測距装置では、強度変調光の定在波を利用して、該測距装置からターゲットまでの距離に比例して変化する強度変調光の位相情報を振幅情報に変換して該距離を検出するようにしている。なお、振幅の検出は、例えばピークディテクタ回路等により容易に行うことができる。そして、複数の光強度変調周波数を組み合わせて距離に対する感度の異なる定在波を生成し、絶対値化・広ダイナミックレンジ化を行うようにしている。また、電気的な加減算や光ファイバ遅延線を用いて、位相の異なる定在波を生成している。異なる位相の定在波を用いることにより、Ａ相およびＢ相の検出や測定値の補正が可能となる。
【０００９】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を説明する。
図１は、実施の形態１にかかる測距装置のシステム構成を示している。図１に示すように、この測距装置では、電源１０１と発振器１０２とを用いて光源１を駆動し、変調周波数ｆの強度変調光１１を出射させるようになっている。強度変調光１１は、レンズ２により平行光化された後、ハーフミラー３により測定光１２と参照光１３とに分割される。
【００１０】
参照光１３は受光素子６に入射され、受光素子６は、参照光１３を光電変換して参照信号２０１（Ｓ１）を生成する。参照信号２０１（Ｓ１）は、増幅器１０３により増幅された後、振幅検出部１０９と加算器１０５と減算器１０６とに入力される。振幅検出部１０９は、例えばピークディテクタ回路を備えた振幅検出回路で構成されている。振幅検出部１０９は、増幅器１０３から入力された参照信号２０１（Ｓ１）の振幅値を検出し、この振幅値を距離演算部１１１に入力する。
【００１１】
一方、測定光１２は、該測距装置（基準点８）からの距離を測定すべきターゲットであるプリズム４で反射されて折り返される。なお、プリズム４は、矢印５で示す方向、すなわち該測定装置とプリズム４とを結ぶ方向に移動する。プリズム４で反射された測定光１２（反射光）は受光素子７に入射される。受光素子７は、測定光１２を光電変換して測定信号２０２（Ｓ２）を生成する。
【００１２】
測定信号２０２（Ｓ２）は、増幅器１０４によって増幅された後、振幅検出部１１０と加算器１０５と減算器１０６とに入力される。振幅検出部１１０は、測定信号２０２（Ｓ２）の振幅値を検出し、この振幅値を距離演算部１１１に入力する。加算器１０５は、増幅器１０３から入力される参照信号２０１（Ｓ１）に、増幅器１０４から入力される測定信号２０２（Ｓ２）を加算して、和信号２０３（Ｓ１＋Ｓ２）を生成する。他方、減算器１０６は、参照信号２０１（Ｓ１）から測定信号２０２（Ｓ２）を減算して、差信号２０４（Ｓ１−Ｓ２）を生成する。なお、加算器１０５および減算器１０６は、それぞれ、電気的な演算により和信号２０３（Ｓ１＋Ｓ２）および差信号２０４（Ｓ１−Ｓ２）を生成する。
【００１３】
加算器１０５から出力された和信号２０３（Ｓ１＋Ｓ２）は振幅検出部１０７に入力され、他方減算器１０６から出力された差信号２０４（Ｓ１−Ｓ２）は振幅検出部１０８に入力される。両振幅検出部１０７、１０８は、それぞれ、和信号２０３（Ｓ１＋Ｓ２）および差信号２０４（Ｓ１−Ｓ２）の振幅値を検出し、これらの振幅値を距離演算部１１１に入力する。
【００１４】
ここで、加算器１０５から出力された和信号２０３（Ｓ１＋Ｓ２）の振幅値と減算器１０６から出力された差信号２０４（Ｓ１−Ｓ２）の振幅値とは、該測距装置（基準点８）からプリズム４までの距離を変数とした定在波を形成している。距離演算部１１１は、両振幅検出部１０９、１１０から入力される参照信号２０１（Ｓ１）および測定信号２０２（Ｓ２）の振幅値に基づいて、両振幅検出部１０７、１０８から入力された和信号２０３（Ｓ１＋Ｓ２）および差信号２０４（Ｓ１−Ｓ２）の振幅値を補正する。そして、距離演算部１１１は、補正後における和信号２０３（Ｓ１＋Ｓ２）と差信号２０４（Ｓ１−Ｓ２）とを比較演算して、プリズム４までの距離を算出する。
【００１５】
以下、この測距装置の機能を、数式を用いて説明する。まず、参照信号２０１（Ｓ１）および測定信号２０２（Ｓ２）を、それぞれ、次の式１および式２で定義する。
【数１】

【数２】

【００１６】
式１〜式２において、ＡおよびＢは、それぞれ、参照信号２０１（Ｓ１）および測定信号２０２（Ｓ２）の振幅である。また、式１〜式２において、ｆは変調周波数であり、ｃは光速（約３×１０^８ｍ／ｓ）であり、ｄは基準点８における測定光１２と参照光１３との光学距離差であり、ｘは基準点８からプリズム４までの距離である。
【００１７】
ここで、参照信号２０１（Ｓ１）と測定信号２０２（Ｓ２）とを加算して得られる和信号２０３（Ｓ１＋Ｓ２）における振幅Ｐ（図２中における曲線２１）は、次の式３であらわされる。
【数３】

【００１８】
また、参照信号２０１（Ｓ１）から測定信号２０２（Ｓ２）を減算して得られる差信号２０４（Ｓ１−Ｓ２）における振幅Ｑ（図２中における曲線２２）は、次の式４であらわされる。
【数４】

【００１９】
ここで、振幅Ｐおよび振幅Ｑは、いずれも、変調周波数ｆと距離ｘとを変数とする三角関数の平方根であらわされ、これらの信号から定在波が形成される。したがって、変調周波数ｆが既知であれば、振幅Ｐと振幅Ｑとから距離ｘを算出することができる。また、式３および式４から明らかなとおり、参照信号２０１（Ｓ１）の振幅値Ａと測定信号２０２（Ｓ２）の振幅値Ｂとに基づいて、振幅Ｐおよび振幅Ｑの値を補正することも可能である。
【００２０】
図２に、一例として、変調周波数ｆが６ＭＨｚであり、光学距離差ｄが０ｍであるときの、距離ｘと、振幅Ｐ（曲線２１）および振幅Ｑ（曲線２２）との関係を示す。図２から明らかなとおり、振幅Ｐ（曲線２１）および振幅Ｑ（曲線２２）は、いずれも、２５ｍの距離を１周期とした定在波を形成している。したがって、振幅Ｐまたは振幅Ｑの振幅値を検出することにより、距離ｘを求めることができる。また、振幅Ｐと振幅Ｑとでは、定在波の位相が１８０°異なることから、振幅Ｐおよび振幅Ｑの振幅値を比較演算して測定値を相互に補正し、距離ｘを算出することもできる。
【００２１】
さらに、変調周波数ｆを変えることにより、定在波の距離ｘに対する感度を変えることができる。
図３に、例えば、変調周波数ｆを、１．５ＭＨｚ、６ＭＨｚ、２４ＭＨｚと変化させたときの、距離ｘと、加算器１０５から出力された和信号２０３（Ｓ１＋Ｓ２）の振幅Ｐとの関係を示す。図３から明らかなとおり、定在波の周期は、変調周波数ｆが１．５ＭＨｚのときには５０ｍで１／２周期となり、変調周波数ｆが６ＭＨｚのときには２５ｍで１周期となり、また変調周波数ｆが２４ＭＨｚのときには６．２５ｍで１周期となる。このため、各変調周波数における振幅値を検出して距離値を算出し、各算出値（測定値）を組み合わせることにより、広ダイナミックレンジな絶対値計測を行うことができる。
【００２２】
なお、図示していないが、減算器１０６から出力される差信号２０４（Ｓ１−Ｓ２）についても、上記各変調周波数に対する定在波の距離ｘに対する感度は、和信号２０３（Ｓ１＋Ｓ２）の場合と同様に変化する。
【００２３】
以上、実施の形態１にかかる測距装置によれば、測距装置（基準点８）から、ターゲットであるプリズム４までの距離に応じて変化する強度変調光の位相情報を、振幅情報に変換してピークディテクタ回路等の振幅検出回路により検出することができるので、回路構成が簡素ないし単純なものとなる。そして、電気的に加算または減算を行うことにより位相の反転した定在波を得ることができるので、両者の測定値を比較するなどして、測定値の補正を容易に行うことができる。
【００２４】
また、参照信号２０１（Ｓ１）および測定信号２０２（Ｓ２）の振幅値に基づいて、加算器１０５から出力される和信号２０３（Ｓ１＋Ｓ２）および減算器１０６から出力される差信号２０４（Ｓ１−Ｓ２）の振幅値を補正することができるので、外乱に強い安定した測距を行うことができる。さらに、変調周波数により定在波の距離感度を変化させることができるので、複数の変調周波数を組み合わせることにより、距離測定における絶対値化・広ダイナミックレンジ化を容易に実現することができる。
【００２５】
実施の形態２．
以下、図４を参照しつつ、本発明の実施の形態２を説明する。しかし、実施の形態２にかかる測距装置は、図１〜図３に示す実施の形態１にかかる測距装置と多くの共通点をもつので、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態１と異なる点を説明する。なお、図４において、図１に示す測距装置の構成要素と共通な構成要素には、図１の場合と同一の参照番号を付している。
【００２６】
図４に示すように、実施の形態２にかかる測距装置では、発振器１０２から出力された参照信号２４１が、加算器１０５と減算器１０６と振幅検出部１１０とに直接入力される。また、プリズム４によって反射され折り返された測定光４１は、受光素子４２に入射される。受光素子４２は、測定光４１を光電変換して測定信号２４２を生成する。測定信号２４２は、増幅器４３により増幅された後、振幅検出部１０９と加算器１０５と減算器１０６とに入力される。
【００２７】
つまり、加算器１０５と減算器１０６とには、いずれも、発振器１０２から出力された参照信号２４１と、増幅器４３から出力された測定信号２４２とが入力される。そして、加算器１０５は、測定信号２４２と参照信号２４１とを電気的に加算して和信号２４３を生成する。他方、減算器１０６は、測定信号２４２から参照信号２４１を電気的に減算して差信号２４４を生成する。
【００２８】
振幅検出部１０７と振幅検出部１０８とは、それぞれ、加算器１０５から出力された和信号２４３の振幅値と、減算器１０６から出力された差信号２４４の振幅値とを検出する。また、振幅検出部１０９と振幅検出部１１０とは、それぞれ、測定信号２４２の振幅値と参照信号２４１の振幅値とを検出する。ここで、和信号２４３の振幅値と差信号２４４の振幅値とは、プリズム４までの距離を変数とする定在波を形成している。距離演算部１１１は、測定信号２４２および参照信号２４１の振幅値に基づいて、和信号２４３および差信号２４４の振幅値を補正する。そして、距離演算部１１１は、補正後の和信号２４３の振幅値と差信号２４４の振幅値とを比較演算して、プリズム４までの距離を算出する。
【００２９】
以上、実施の形態２にかかる測距装置によれば、基本的には実施の形態１にかかる測距装置と同様の作用・効果が得られる。さらに、光学素子を用いずに、発振器１０２の出力を参照信号として直接利用するので、測距装置の構成が簡素化される。
【００３０】
実施の形態３．
以下、図５を参照しつつ、本発明の実施の形態３を説明する。しかし、実施の形態３にかかる測距装置は、図１〜図３に示す実施の形態１にかかる測距装置と多くの共通点をもつので、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態１と異なる点を説明する。なお、図５において、図１に示す測距装置の構成要素と共通な構成要素には、図１の場合と同一の参照番号を付している。
【００３１】
図５に示すように、実施の形態３にかかる測距装置では、ハーフミラー５１によって、測定光１２が第１の測定光５２と第２の測定光５３とに分割される。そして、第１の測定光５２は、実施の形態１にかかる測距装置と同様に受光素子７に入射される。他方、第２の測定光５３は、カップリングレンズ５４と光ファイバ５５とを介して、受光素子５６に入射される。受光素子５６は、第２の測定光５３を光電変換して第２の測定信号２５１を生成する。
【００３２】
受光素子５６から出力された第２の測定信号２５１は、増幅器１５１によって増幅された後、第２の加算器１５２と第２の減算器１５３とに入力される。そして、第２の加算器１０５は、増幅器１０３から出力された参照信号２０１と第２の測定信号２５１とを電気的に加算して和信号２５２を生成する。他方、第２の減算器１５３は、参照信号２０１から第２の測定信号２５１を電気的に減算して差信号２５３を生成する。
【００３３】
振幅検出部１５４は第２の加算器１５２から出力された和信号２５２の振幅値を検出し、振幅検出部１５５は第２の減算器１５３から出力された差信号２５３の振幅値を検出し、振幅検出部１５６は第２の測定信号２５１の振幅値を検出する。ここで、第２の加算器１５２から出力された和信号２５２の振幅値と、第２の減算器１５３から出力された差信号２５３の振幅値とは、基準点８からプリズム４までの距離を変数とした定在波を形成している。
【００３４】
かくして、実施の形態３にかかる測距装置では、第２の加算器１５２から出力された和信号２５２の振幅値における定在波と、実施の形態１で説明した第１の加算器１０５から出力された和信号２０３の振幅値における定在波との位相差、および、第２の減算器から出力された和信号２５３の振幅値における定在波と、実施の形態１で説明した第１の減算器１０６から出力された差信号２０４の振幅値における定在波との位相差は、参照光１３と、第１の測定光５２と、光ファイバ５５のファイバ長を含めた第２の測定光５３の光学距離と、変調周波数とによって決定される。
【００３５】
距離演算部１５７は、参照信号２０１の振幅値と第１の測定信号２０２の振幅値とにより、第１の加算器１０５から出力された和信号２０３の振幅値と、第１の減算器１０６から出力された差信号２０４の振幅値とを補正する。また、参照信号２０１の振幅値と第２の測定信号２５１の振幅値とにより、第２の加算器１５２から出力された和信号２５２の振幅値と、第２の減算器１５３から出力された差信号２５３の振幅値とを補正する。そして、補正後の各加算器１０５、１５２から出力された和信号の振幅値と、各減算器１０６、１５３から出力された差信号の振幅値とを比較演算し、プリズム４までの距離を算出する。
【００３６】
図６（ａ）、（ｂ）に、それぞれ、一例として、変調周波数ｆが６ＭＨｚであり、基準点８における参照光１３と第１の測定光５２の光学距離が同一であり、基準点８における参照光１３と光ファイバ５５のファイバ長を含めた第２の測定光５３との光学距離差が１２．５ｍである場合における、基準点８からプリズム４までの距離を変数とする加算器出力および減算器出力の振幅値を示す。
【００３７】
図６（ａ）において、曲線２１は第１の加算器１０５から出力された和信号２０３の振幅を示し、曲線６１は第２の加算器１５２から出力された和信号２５２の振幅を示している。また、図６（ｂ）において、曲線２２は第１の減算器１０６から出力された差信号２０４の振幅を示し、曲線６２は第２の減算器１５３から出力された差信号２５３の振幅を示している。
【００３８】
図６（ａ）、（ｂ）から明らかなとおり、いずれも、距離を変数とする定在波を形成している。第１の加算器１０５から出力される和信号２０３の振幅における定在波（曲線２１）と、第２の加算器１５２から出力される和信号２５２の振幅における定在波（曲線６１）とでは、位相が９０°異なっている。また、第１の減算器１０６から出力される差信号２０４の振幅における定在波（曲線２２）と、第２の減算器１５３から出力される差信号２５３の振幅における定在波（曲線６２）とでも、位相が９０°異なっている。
【００３９】
以上、実施の形態３にかかる測距装置によれば、基本的には実施の形態１にかかる測距装置と同様の作用・効果が得られる。さらに、光ファイバ５５を用いているので、位相の異なる定在波を容易に生成することができる。このため、距離測定における信号処理方法の選択肢が拡がり、測定精度の補正を含めて、より高度な測定を行うことができるようになる。例えば位相が９０°異なるＡ相とＢ相とを生成して距離検出を行えば、移動方向の判定などを行うことができる。また、位相が１８０°異なる定在波を生成すれば、原理的には位相が１８０°異なる加算器出力と減算器出力とが同位相となるので、相互に比較補正することができ、測定精度の向上を図ることができる。
【００４０】
実施の形態４．
以下、図７を参照しつつ、本発明の実施の形態４を説明する。しかし、実施の形態４にかかる測距装置は、図１〜図３に示す実施の形態１にかかる測距装置と多くの共通点をもつので、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態１と異なる点を説明する。なお、図７において、図１に示す測距装置の構成要素と共通な構成要素には、図１の場合と同一の参照番号を付している。
【００４１】
図７に示すように、実施の形態４にかかる測距装置では、電気的な加算および減算により定在波を生成する実施の形態１〜３にかかる測距装置とは異なり、参照光と測定光とを光学的に合波させて定在波を生成するようにしている。すなわち、実施の形態４にかかるこの測距装置では、参照光１３は、カップリングレンズ７１を介して参照光用ファイバ７３に入射される。そして、参照光１３は光分波器７５により２分割され、その一方は光結合器７６に入射され、他方は受光素子７８に入射される。受光素子７８は、２分割された参照光１３の一方を光電変換して参照信号２７１を生成する。
【００４２】
他方、測定光１２は、カップリングレンズ７２を介して、測定光用ファイバ７４に入射される。そして、測定光１２は、光分波器７７により２分割され、その一方は光結合器７６に入射され、他方は受光素子８０に入射される。受光素子８０は、２分割された測定光１２の一方を光電変換し測定信号２７３を生成する。また、それぞれ光分波器７５、７７により２分割された参照光１３および測定光１２の他方の光は、光結合器７６により合波された後、受光素子７９に入射される。受光素子７９はこの合波された光を光電変換し、光結合器出力信号２７２を生成する。
【００４３】
そして、参照信号２７１と光結合器出力２７２と測定信号２７３とは、それぞれ増幅器１７１、１７３、１７５を介して振幅検出部１７２、１７４、１７６に入力される。ここで、光結合器出力信号２７２の振幅値は、基準点８からプリズム４までの距離を変数とする定在波を形成している。かくして、距離演算部１７７は、それぞれ振幅検出部１７２、１７６から出力された参照信号２７１の振幅値と測定信号２７３の振幅値とに基づいて、振幅検出部１７４から出力された光結合器出力信号２７２の振幅値を補正し、プリズム４までの距離を算出する。
【００４４】
以上、実施の形態４にかかる測距装置によれば、基本的には実施の形態１にかかる測距装置と同様の作用・効果が得られる。さらに、光結合器７６により強度変調光の定在波を生成することができるので、電気的な加算器が不要となり、測定系の周波数特性を改善することができ、測距分解能が向上する。
【００４５】
なお、この実施の形態４では、光ファイバ７３、７４と光結合器７６とを用いて参照光１３と測定光１２とを合波している。しかしながら、光ファイバと光結合器を用いず、他の光学素子を用いて、空間内において測定光１２の光軸と参照光１３の光軸とを合致させ、受光素子により光電変換するようにしてもよい。
【００４６】
また、前記の実施の形態１〜４にかかる測距装置では、いずれも、振幅検出部にピークディテクタ回路を用いている。しかしながら、振幅検出部はこれに限定されるものではなく、例えばＡ／Ｄ変換器を用いた振幅検出回路など、振幅を検出することができる回路構成であれば、どのようなものでもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明にかかる測距装置は、原光と反射光とから定在波を生成し、定在波により位相情報を振幅情報に変換し、振幅情報から距離を検出するようになっているので、非常に簡素な回路構成で、該測距装置から目標物までの距離を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる測距装置のシステム構成図である。
【図２】変調周波数が６ＭＨｚであるときの、ターゲットまでの距離と、和信号および差信号の振幅との関係を示すグラフである。
【図３】変調周波数を１．５ＭＨｚ、６ＭＨｚ、２４ＭＨｚと変化させたときの、ターゲットまでの距離と、和信号の振幅との関係を示すグラフである。
【図４】実施の形態２にかかる測距装置のシステム構成図である。
【図５】実施の形態３にかかる測距装置のシステム構成図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、変調周波数が６ＭＨｚであるときの、ターゲットまでの距離と、和信号および差信号の振幅との関係を示すグラフである。
【図７】実施の形態４にかかる測距装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
１光源、２レンズ、３ハーフミラー、４プリズム、５プリズムの移動方向を示す矢印、６受光素子、７受光素子、８基準点、１１強度変調光、１２測定光、１３参照光、２１振幅をあらわす曲線、２２振幅をあらわす曲線、４１測定光、４２受光素子、４３増幅器、５１ハーフミラー、５２第１の測定光、５３第２の測定光、５４カップリングレンズ、５５光ファイバ、５６受光素子、６１振幅をあらわす曲線、６２振幅をあらわす曲線、７１カップリングレンズ、７２カップリングレンズ、７３参照光用光ファイバ、７４測定光用光ファイバ、７５光分波器、７６光結合器、７７光分波器、７８受光素子、７９受光素子、８０受光素子、１０１電源、１０２発振器、１０３増幅器、１０４増幅器、１０５加算器、１０６減算器、１０７振幅検出部、１０８振幅検出部、１０９振幅検出部、１１０振幅検出部、１１１距離演算部、１５１増幅器、１５２加算器、１５３減算器、１５４振幅検出部、１５５振幅検出部、１５６振幅検出部、１５７距離演算部、１７１増幅器、１７２振幅検出部、１７３増幅器、１７４振幅検出部、１７５増幅器、１７６振幅検出部、１７７距離演算部、２０１参照信号、２０２測定信号、２０３和信号、２０４差信号、２４１参照信号、２４２測定信号、２４３和信号、２４４差信号、２５１測定信号、２５２和信号、２５３差信号、２７１参照信号、２７２光結合器出力信号、２７３測定信号。

Claims

所定の光強度変調周波数で強度変調された原光を目標物に投射し、前記目標物によって反射された前記原光の反射光を受け取り、前記原光と前記反射光との間の位相差に基づいて前記目標物までの距離を検出するようになっている測距装置において、
前記原光と前記反射光とから定在波を生成し、前記定在波により位相情報を振幅情報に変換し、前記振幅情報から前記距離を検出することを特徴とする測距装置。
前記原光および前記反射光の振幅情報に基づいて、前記振幅情報を補正することを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
前記原光および前記反射光を光電変換して得られる各電気信号を電気的に加算することにより前記定在波を生成することを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
前記原光および前記反射光を光電変換して得られる各電気信号を電気的に加算および減算することにより、互いに位相が異なる定在波を生成することを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
前記原光と前記反射光とから前記定在波を生成する際に、前記原光または前記反射光を分岐させ、分岐した原光または反射光の伝播を所定量だけ遅延させ、分岐していない原光または反射光と分岐した原光または反射光とから前記定在波を生成することを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
異なる光強度変調周波数で強度変調された複数種の原光を前記目標物に投射し、各光強度変調周波数における定在波を生成し、前記定在波により各光強度変調周波数における位相情報を振幅情報に変換し、前記振幅情報から前記距離を検出することを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
前記原光と前記反射光とを光学的に合波して前記定在波を生成することを特徴とする請求項１に記載の測距装置。