JP2015148488A - 距離測定装置、及び距離測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1波長帯で波長が変化する第1光を射出する第1波長掃引光源と、第1波長帯とは異なる第2波長帯で波長が変化する第2光を射出する第2波長掃引光源と、第1光と第2光を照射する照射部と、照射部により照射された第1光であって、反射された第1光と、照射部により照射された第2光であって、反射された第2光を受光する受光部と、受光部により受光された第1光及び第2光に基づいて、照射部から反射が生じたところまでの距離を導出する制御部と、を備える距離測定装置である。
【選択図】図1
Description
まず、以下に示す実施形態に係る距離測定装置1の概要を説明し、その後により詳細な実施形態を説明する。図1は、第1実施形態に係る距離測定装置1の一例を示す構成図である。距離測定装置1の第1波長掃引光源2−1は、第1波長掃引光源2−1から射出された第1光を、光ファイバーを介して干渉計3に導光する。そして、距離測定装置1の第2波長掃引光源2−2は、第2波長掃引光源2−2から射出された第2光を、光ファイバーを介して干渉計3に導光する。
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照して説明する。図1に示したように、距離測定装置1は、例えば、第1波長掃引光源2−1と、第2波長掃引光源2−2と、干渉計3と、第1干渉光検出部4−1と、第2干渉光検出部4−2と、制御装置5と、光ファイバーF1と、光ファイバーF2と、光ファイバーF7と、光ファイバーF8とを備える。
第2波長掃引光源2−2は、第1光とは異なる第2光であって、1[kHz]周期毎に1310±100[nm]の波長帯(第2波長帯)で波長が正弦波状に変化する第2光を射出し、光ファイバーF2を介して干渉計3へ導光する。
光ファイバーF3〜F8は、例えば、光ファイバーF1、F2と同様に、シングルモード・光ファイバーであり、上述した第1光と第2光とを、互いの可干渉性を壊すことなく導光する。
接続部32、34は、例えば、ファイバーコネクタであり、光ファイバー同士を、光損失を低く抑えながら接続する。
コリメーター33は、光ファイバーF4を介して導光された第1測定光及び第2測定光を測定対象Wへ集光するように照射するとともに、測定対象Wによって反射された反射光を光ファイバーF4へ入射する。なお、コリメーター33は、照射部の一例である。
コリメーター35は、光ファイバーF6を介して導光された第1参照光及び第2参照光を平行光に変化させ、平行光となった第1参照光及び第2参照光を反射鏡36へ照射するとともに、反射鏡36によって反射された反射光を光ファイバーF6へ入射する。
反射鏡36は、コリメーター35から所定の距離L2だけ離れた場所に設置されており、コリメーター35から入射した光を、コリメーター35へ向けて反射する。
第2干渉信号取得部55は、第2干渉光検出部4−2から第2干渉信号を取得する。
光路長算出部56は、取得された第1干渉信号に基づいて、第1光路長を算出する。第1光路長とは、第1測定光がコリメーター33と測定対象Wの間を伝播する時の光路長である。
距離導出部58は、算出された第1光路長及び第2光路長に基づいて、図1に示したコリメーター33と測定対象Wの間の距離L1とコリメーター35と反射鏡36との間の距離L2との差(L1−L2)を算出する。
以下、本発明の第1実施形態の変形例について、図面を参照して説明する。第1実施形態の変形例に係る距離測定装置1の構成は、第1実施形態に係る距離測定装置1から光路長算出部56が省略されている。すなわち、距離測定装置1は、算出した第1光路長及び第2光路長と、上記の式(5)及び式(6)を用いて距離L1を算出する構成に代えて、距離導出部58aが既知の第1ピーク周波数と、既知の第2ピーク周波数と、既知の距離L1が対応付けられた対応情報を用いて距離L1を導出する。一部の構成については、図1及び図4を援用し、同じ機能部に対して同一の符号を付して説明する。
また、制御部50が行う処理は、図5に示したフローチャートにおいて、ステップ110とステップ120との順序が逆であってもよいし、同時に行われてもよい。
また、距離測定装置1では、第2測定光と、第2参照光とが干渉した光の成分を第2干渉信号として取得するため、第2波長掃引光源2−2から射出される第2光の可干渉距離は、図1に示した距離L1と距離L2との差よりも長くなければならない。
以下、本発明の第2実施形態について、図面を参照して説明する。第2実施形態に係る距離測定装置1は、図1に示した反射鏡36で反射された第1参照光及び第2参照光と、測定対象Wで反射された第1測定光及び第2測定光との4つの光を干渉させる構成に代えて、コリメーター38によって端面反射された第1参照光及び第2参照光と、測定対象Wで反射された第1測定光及び第2測定光とを干渉させる構成となっている。
分岐部31aは、光ファイバーF1を介して導光された第1光と、光ファイバーF2を介して導光された第2光とを、光ファイバーF3と、増幅部37と、光ファイバーF9と、接続部32と、光ファイバーF4とを順に介してコリメーター38に導光する。また、分岐部31aは、光ファイバーF3を介して導光された干渉光を、第1干渉光と第2干渉光に分波するとともに、第1干渉光を、光ファイバーF7を介して第1干渉光検出部4−1へ導光し、第2干渉光を、光ファイバーF8を介して第2干渉光検出部4−2へ導光する。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
Claims (12)
- 第1波長帯で波長が変化する第1光を射出する第1波長掃引光源と、
前記第1波長帯とは異なる第2波長帯で波長が変化する第2光を射出する第2波長掃引光源と、
前記第1光と前記第2光を照射する照射部と、
前記照射部により照射された前記第1光であって、反射された前記第1光と、前記照射部により照射された前記第2光であって、反射された前記第2光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された前記第1光及び前記第2光に基づいて、前記照射部から前記反射が生じたところまでの距離を導出する制御部と、
を備える距離測定装置。 - 請求項1に記載の距離測定装置であって、
干渉計を備え、
前記干渉計は、
光が通過するための経路となる複数の導光部と、
前記第1波長掃引光源から射出された第1光を、第1測定光と第1参照光に分岐させ、前記第2波長掃引光源から射出された第2光を、第2測定光と第2参照光に分岐させる分岐部と、
前記第1光として前記第1測定光を照射し、前記第2光として前記第2測定光を照射する前記照射部と、
前記第1測定光の反射光と、前記第2測定光の反射光と、前記第1参照光と、前記第2参照光とを干渉光として合波させる合波部と、
を備える、
距離測定装置。 - 請求項2に記載の距離測定装置であって、
前記第1光の波長が変化する第1波長帯と前記第2光の波長が変化する第2波長帯とは、
前記第1光と前記第2光とが前記導光部で導光される際、互いの可干渉性を壊さない波長帯である、
距離測定装置。 - 請求項2又は3に記載の距離測定装置であって、
前記受光部は、前記干渉光のうち、前記第1測定光と前記第1参照光が干渉した第1成分を受光して前記第1成分を第1干渉信号として出力し、さらに、前記第2測定光と前記第2参照光とが干渉した第2成分を受光して前記第2成分を第2干渉信号として出力し、
前記制御部は、
前記受光部により受光された前記第1干渉信号を取得する第1干渉信号取得部と、
前記受光部により受光された前記第2干渉信号を取得する第2干渉信号取得部と、
前記第1干渉信号に基づいて前記第1測定光の前記照射部からの前記反射が生じたところまでの第1光路長を算出するとともに、前記第2干渉信号に基づいて前記第2測定光の前記照射部からの前記反射が生じたところまでの第2光路長を算出する光路長算出部と、
前記第1光路長と前記第2光路長とに基づいて、前記距離を導出する距離導出部と、
を備える、
距離測定装置。 - 請求項4に記載の距離測定装置であって、
前記距離導出部は、
前記第1光路長と前記第1波長帯に基づく第1条件とから算出される第1距離と、前記第2光路長と前記第2波長帯に基づく第2条件とから算出される第2距離とが同じ値になることを条件に、前記第1距離又は前記第2距離を前記距離として導出する、
距離測定装置。 - 請求項5に記載の距離測定装置であって、
前記距離導出部は、前記第1条件に含まれている第1未知数に異なる値を割り当てることを繰り返して第1距離を算出し、前記第2条件に含まれている第2未知数に異なる値を割り当てることを繰り返して前記第2距離を算出することにより、前記距離を導出する、
距離測定装置。 - 請求項5に記載の距離測定装置であって、
前記距離導出部は、前記第1条件に含まれている第1未知数と前記第2条件に含まれている第2未知数とを対応付ける第3条件により、前記第1未知数又は前記第2未知数のいずれかに異なる値を割り当てることを繰り返して、前記第1距離と前記第2距離を算出することにより、前記第3条件に基づいて、前記距離を導出する、
距離測定装置。 - 請求項6又は7に記載の距離測定装置であって、
前記第1未知数は、前記第1波長帯で前記第1光が伝播する時の第1屈折率であり、
前記第2未知数は、前記第2波長帯で前記第2光が伝播する時の第2屈折率である、
距離測定装置。 - 請求項4から8のうちいずれか一項に記載の距離測定装置であって、
前記制御部は、所定の測定精度以上で前記距離を導出する場合、前記距離導出部により前記距離を導出するように切り替え、前記所定の測定精度未満で前記距離を導出する場合、前記光路長算出部により算出された前記第1光路長又は前記第2光路長を前記距離とするように切り替える切替部を備える、
距離測定装置。 - 請求項2から9のうちいずれか一項に記載の距離測定装置であって、
前記照射部は、前記第1測定光と前記第2測定光を集光し、前記集光された前記第1測定光と前記第2測定光を照射する、
距離測定装置。 - 請求項2から10のうちいずれか一項に記載の距離測定装置であって、
前記第1測定光の強度と、前記第2測定光の強度と、前記干渉光の強度とをそれぞれ増幅する増幅部、
を備える距離測定装置。 - 第1波長帯で波長が変化する第1光を射出し、
前記第1波長帯とは異なる第2波長帯で波長が変化する第2光を射出し、
前記第1光と前記第2光を照射部により照射し、
前記照射部により照射された前記第1光であって、反射された前記第1光と、前記照射部により照射された前記第2光であって、反射された前記第2光を受光し、
前記受光された前記第1光及び前記第2光に基づいて、前記照射部から前記反射が生じたところまでの距離を導出する、
距離測定方法。
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