JP6792933B2 - 合成波レーザー測距センサ及び方法 - Google Patents
合成波レーザー測距センサ及び方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6792933B2 JP6792933B2 JP2014213813A JP2014213813A JP6792933B2 JP 6792933 B2 JP6792933 B2 JP 6792933B2 JP 2014213813 A JP2014213813 A JP 2014213813A JP 2014213813 A JP2014213813 A JP 2014213813A JP 6792933 B2 JP6792933 B2 JP 6792933B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heterodyne
- phase
- frequency
- composite
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 52
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 210
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 185
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 102
- 210000001520 comb Anatomy 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 4
- 101100535673 Drosophila melanogaster Syn gene Proteins 0.000 description 21
- 101100043727 Caenorhabditis elegans syx-2 gene Proteins 0.000 description 16
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 15
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 7
- 230000035559 beat frequency Effects 0.000 description 6
- 101100043731 Caenorhabditis elegans syx-3 gene Proteins 0.000 description 5
- 101100368134 Mus musculus Syn1 gene Proteins 0.000 description 5
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 101100070530 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) het-6 gene Proteins 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001028048 Nicola Species 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S17/36—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
- G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/491—Details of non-pulse systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/491—Details of non-pulse systems
- G01S7/4912—Receivers
- G01S7/4917—Receivers superposing optical signals in a photodetector, e.g. optical heterodyne detection
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
f=n×frep+foであり、ここで、nは整数であり、frepはパルス繰り返し周波数であり、かつfoは搬送波オフセット周波数である。
Z=λ*θ、ここで、Zは距離であり、λは波長であり(例えば、nm)、かつθは位相である(例えば、ラジアン又は周期)。
第1の光線を発生させるように構成される第1の連続波レーザー;
第2の光線を発生させるように構成される第2の連続波レーザー;
第3の光線を発生させるように構成される第3の連続波レーザー;
前記第1、第2、及び第3の光線を組み合わせてセンサビームを発生させるように構成される第1の光コンバイナ;
前記センサビームを目標の上に集中させるように構成されるテレスコープを備え、前記目標からの反射光は干渉ビームをもたらし;
前記第1、第2、及び第3の光線の一部分を受信し、かつ前記第1、第2、及び第3の光線を周波数シフトして、第1、第2、及び第3の局部発振器ビーム発生させるように構成される周波数シフターユニット;
前記干渉ビームと前記第1、第2、及び第3の局部発振器ビームとを組み合わせて、合成波ビームを発生させるように構成される第2の光コンバイナ;
前記合成波ビームを感知して、第1の出力信号を発生させるように構成される第1の光検出装置;及び
前記第1の光検出装置からの前記第1の出力信号を処理して、前記第1の光線と前記第1の局部発振器ビームとの組み合わせによって生み出される第1のヘテロダインを検出し、前記第2の光線と前記第2の局部発振器ビームとの組み合わせによって生み出される第2のヘテロダインを検出し、前記第3の光線と前記第3の局部発振器ビームとの組み合わせによって生み出される第3のヘテロダインを検出し、かつ前記第1、第2、及び第3のヘテロダインの各々に対して光位相を決定するように構成されるシグナルプロセッサを備え;
前記シグナルプロセッサは、前記第1の光線の第1の周波数及び前記第2の光線の第2の周波数の間の差異に基づいて、第1の合成波に対する第1の合成波長を決定し、前記第1のヘテロダインの第1の光位相及び前記第2のヘテロダインの第2の光位相の間の差異に基づいて、前記第1の合成波に対する第1の合成位相を決定し、かつ前記第1の合成波長及び前記第1の合成位相に基づいて、前記目標までの距離を決定するように構成される、機構。
前記シグナルプロセッサは、前記第1の光線の前記第1の周波数及び前記第3の光線の第3の周波数の間の差異に基づいて第2の合成波に対する第2の合成波長を決定し、前記第1のヘテロダインの前記第1の光位相及び前記第3のヘテロダインの第3の光位相の間の差異に基づいて前記第2の合成波に対する第2の合成位相を決定し、かつ前記第2の合成波長及び前記第2の合成位相にさらに基づいて前記目標までの前記距離を決定するように構成される、条項1に記載の機構。
前記シグナルプロセッサは、前記第1の合成波長及び前記第1の合成位相を乗じて、前記第1の合成波に対して前記目標までの第1の距離測定値を計算するように構成される、条項2に記載の機構。
前記シグナルプロセッサは、前記第1の合成波に対して計算された前記第1の距離測定値を、前記第2の合成波の前記第2の合成波長で割ることによって、前記第2の合成波の推定位相を計算し、前記第2の合成位相に対して前記推定位相の整数部分を加えて、前記第2の合成波に対する全位相を得て、かつ前記第2の合成波に対する前記全位相及び前記第2の合成波長を乗じて、前記第2の合成波に対して第2の距離測定値を計算するように構成される、条項3に記載の機構。
光周波数コムを含む1組の光線を発生させるように構成される光周波数コムレーザー;
前記光周波数コムレーザーからの前記1組の光線を前記第1、第2、及び第3の連続波レーザーからの前記第1、第2、及び第3の光線と組み合わせるように構成される第3の光コンバイナ;並びに
前記第1、第2、及び第3の光線の周波数を、前記光周波数コムレーザーによって発生される前記光周波数コムと比較し、かつ前記第1、第2、及び第3の連続波レーザーからの前記第1、第2、及び第3の光線の前記周波数を、前記光周波数コムの種々のティースに対して調整するように構成される位相固定コントローラをさらに備える、条項1に記載の機構。
前記光周波数コムの前記ティースは、前記光周波数コムレーザーのパルス繰り返し周波数によって分離され;かつ
前記光周波数コムレーザーの前記パルス繰り返し周波数は、周波数標準に結び付けられる、条項5に記載の機構。
前記周波数標準は、米国標準技術局(NIST)によって定義される、条項6に記載の機構。
前記第1の光コンバイナから前記センサビームを受信し、かつ前記センサビームと前記第1、第2、及び第3の局部発振器ビームとを組み合わせて、参照合成波ビームを発生させるように構成される第3の光コンバイナ;並びに
前記参照合成波ビームを感知して、第2の出力信号を発生させるように構成される第2の光検出装置を備える、参照チャネルをさらに備える、条項1に記載の機構。
前記シグナルプロセッサは、前記第2の光検出装置からの前記第2の出力信号を処理して、前記第1の光線及び前記第1の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第4のヘテロダインを検出し、前記第2の光線及び前記第2の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第5のヘテロダインを検出し、前記第3の光線及び前記第3の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第6のヘテロダインを検出し、かつ前記第4、第5、及び第6のヘテロダインに対して光位相を決定するように構成され;
前記シグナルプロセッサは、前記第1のヘテロダインに対する前記第1の光位相を前記第4のヘテロダインの第4の光位相と比較し、前記第2のヘテロダインに対する前記第2の光位相を前記第5のヘテロダインの第5の光位相と比較し、かつ前記第3のヘテロダインに対する前記第3の光位相を前記第6のヘテロダインに対する第6の光位相と比較して、位相シフトが前記周波数シフターユニットによって導入されたか否かを判定するように構成される、条項8に記載の機構。
前記第1の光検出装置は、デジタルカメラの中に一連の光検出器を備える、条項1に記載の機構。
目標までの距離を測定する方法であって、前記方法は、
第1の連続波レーザー、第2の連続波レーザー、及び第3の連続波レーザーからの光線を組み合わせることによって、センサビームを発生させること;
前記センサビームを前記目標の上に集中させることを含み、前記目標からの反射光は干渉ビームをもたらし;
前記連続波レーザーから分割された前記光線の周波数をシフトして、局部発振器ビームを発生させること;
前記干渉ビーム及び前記局部発振器ビームを組み合わせて、合成波ビームを発生させること;
第1の光検出装置を用いて前記合成波ビームを感知すること;
前記第1の光検出装置からの出力を処理して、前記第1の連続波レーザーからの第1の光線及び第1の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第1のヘテロダインを検出し、前記第2の連続波レーザーからの第2の光線及び第2の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第2のヘテロダインを検出し、かつ前記第3の連続波レーザーからの第3の光線及び第3の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第3のヘテロダインを検出すること;
前記第1、第2、及び第3のヘテロダインの各々に対して光位相を決定すること;
前記第1の光線の第1の周波数及び前記第2の光線の第2の周波数の間の差異に基づいて、第1の合成波に対する第1の合成波長を決定すること;
前記第1のヘテロダインの第1の光位相及び前記第2のヘテロダインの第2の光位相の間の差異に基づいて、前記第1の合成波に対する第1の合成位相を決定すること;及び
前記第1の合成波長及び前記第1の合成位相に基づいて、前記目標までの前記距離を決定することを含む、方法。
前記第1の光線の前記第1の周波数及び前記第3の光線の第3の周波数の間の差異に基づいて第2の合成波に対する第2の合成波長を決定すること;
前記第1のヘテロダインの前記第1の光位相及び前記第3のヘテロダインの第3の光位相の間の差異に基づいて前記第2の合成波に対する第2の合成位相を決定すること;及び
前記第2の合成波長及び前記第2の合成位相にさらに基づいて前記目標までの前記距離を決定することをさらに含む、条項11に記載の方法。
前記目標までの前記距離を決定することは;
前記第1の合成波長及び前記第1の合成位相を乗じて、前記第1の合成波に対して前記目標までの第1の距離測定値を計算することを含む、条項12に記載の方法。
前記目標までの前記距離を決定することは;
前記第1の合成波に対して計算された前記第1の距離測定値を、前記第2の合成波の前記第2の合成波長で割ることによって、前記第2の合成波の推定位相を計算すること;
前記第2の合成位相に対して前記推定位相の整数部分を加えて、前記第2の合成波に対する全位相を得ること;
及び前記第2の合成波に対する前記全位相及び前記第2の合成波長を乗じて、前記第2の合成波に対して第2の距離測定値を計算することを含む、条項13に記載の方法。
光周波数コムレーザーを用いて光周波数コムを含む1組の光線を発生させること;
前記光周波数コムレーザーからの前記1組の光線を、前記第1、第2、及び第3の連続波レーザーからの前記第1、第2、及び第3の光線と組み合わせること;
前記第1、第2、及び第3の光線の周波数を、前記光周波数コムレーザーによって発生される前記光周波数コムと比較すること;及び
前記第1、第2、及び第3の連続波レーザーからの前記第1、第2、第3の光線の前記周波数を、前記光周波数コムの種々のティースに対して調整することをさらに含む、条項11に記載の方法。
前記光周波数コムの前記ティースは、前記光周波数コムレーザーのパルス繰り返し周波数によって分離され;
かつ前記光周波数コムレーザーの前記パルス繰り返し周波数は、周波数標準に結び付けられる、条項15に記載の機構。
前記周波数標準は、米国標準技術局(NIST)によって定義される、条項16に記載の方法。
前記センサビーム及び前記局部発振器ビームを組み合わせて、参照合成波ビームを発生させること;
第2の光検出装置を用いて、前記参照合成ビームを感知すること;
前記第2の光検出装置からの出力を処理して、前記第1の光線及び前記第1の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第4のヘテロダインを検出し、前記第2の光線及び前記第2の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第5のヘテロダインを検出し、及び前記第3の光線及び前記第3の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第6のヘテロダインを検出すること;
前記第4、第5、及び第6のヘテロダインに対する光位相を決定すること;並びに
前記第1のヘテロダインに対する前記第1の光位相を前記第4のヘテロダインの第4の光位相と比較し、前記第2のヘテロダインに対する前記第2の光位相を前記第5のヘテロダインの第5の光位相と比較し、かつ前記第3のヘテロダインに対する前記第3の光位相を前記第6のヘテロダインに対する第6の光位相と比較し、前記周波数をシフトするステップの間に位相シフトが導入されたか否かを判定することをさらに含む、条項11に記載の方法。
組み合されたビームを感知する光検出装置からの出力信号を処理するように構成されるシグナルプロセッサを備え、前記組み合わされたビームは、少なくとも3つの連続波レーザーからの光線を目標に向けることからもたらされる干渉ビームと、前記連続波レーザーのうちの各々からの光線の一部を周波数シフトすることからもたらされる局部発振器ビームとの組み合わせを含み;
前記シグナルプロセッサは、前記連続波レーザーからの前記光線を前記局部発振器ビームと組み合わせることによって生み出されるヘテロダインを検出し、かつ前記ヘテロダインに対する光位相を決定するように構成され;
前記シグナルプロセッサは、前記連続波レーザーのうちの最初の1つからの第1の光線の第1の周波数と、前記連続波レーザーのうちの2番目の1つからの第2の光線の第2の周波数との間の差異に基づいて、合成波長を決定するように構成され;
前記シグナルプロセッサは、前記ヘテロダインのうちの最初の1つの第1の光位相と、前記ヘテロダインのうちの2番目の1つの第2の光位相との間の差異に基づいて、合成位相を決定するように構成され;
前記シグナルプロセッサは、前記合成波長及び前記合成位相に基づいて、前記目標までの距離を決定するように構成される、機構。
光周波数コムを含む1組の光線を発生させるように構成される光周波数コムレーザー;及び
前記光周波数コムの種々のティースに対して、前記連続波レーザーからの前記光線の前記周波数を調整するように構成される位相固定コントローラを備える、校正ユニットをさらに備える、条項19に記載の機構。
110 測定ユニット
112 レーザー
113 レーザー
114 レーザー
116 分割器
117 分割器
118 分割器
120 分割器
121 分割器
122 分割器
124 周波数シフター
125 周波数シフター
126 周波数シフター
128 コンバイナ
130 コンバイナ
131 分割器
132 サーキュレーター
134 テレスコープ
136 干渉ビーム
138 コンバイナ
140 光検出装置
144 シグナルプロセッサ
146 光検出装置
150 コンバイナ
160 校正ユニット
162 光周波数コムレーザー
164 分割器
166 コンバイナ
167 コンバイナ
168 コンバイナ
169 位相固定コントローラ
202 物体
204 目標
301 光線
302 光線
303 光線
306 光線
311 光線
312 光線
313 光線
321 制御信号
322 制御信号
323 制御信号
401 光線
402 光線
403 光線
411 局部発振器ビーム
412 局部発振器ビーム
413 局部発振器ビーム
420 センサビーム
422 集合的な局部発振器ビーム
430 合成波ビーム
440 参照合成波ビーム
700 方法
702 ステップ
704 ステップ
706 ステップ
708 ステップ
710 ステップ
712 ステップ
714 ステップ
716 ステップ
718 ステップ
720 ステップ
Claims (9)
- 第1の光線を発生させるように構成される第1の連続波レーザー;
第2の光線を発生させるように構成される第2の連続波レーザー;
第3の光線を発生させるように構成される第3の連続波レーザー;
前記第1、第2、及び第3の光線を組み合わせてセンサビームを発生させるように構成される第1の光コンバイナ;
前記第1の光コンバイナからテレスコープへと前記センサビームを向けるように構成されたサーキュレーター;
前記テレスコープは、前記センサビームを目標の上に集中させるように構成され、前記目標からの反射光は反射センサビームをもたらし、
前記サーキュレーターは、前記反射センサビームを前記テレスコープから第2の光コンバイナへと向けるようにさらに構成され、
前記第1の光線の一部分を受信するとともに、第1の固定量だけ周波数シフトして、第1の局部発振器ビームを発生させるように構成される第1の周波数シフター;
前記第2の光線の一部分を受信するとともに、前記第1の固定量とは異なる第2の固定量だけ周波数シフトして、第2の局部発振器ビームを発生させるように構成される第2の周波数シフター;
前記第3の光線の一部分を受信するとともに、前記第1の固定量及び前記第2の固定量のいずれとも異なる第3の固定量だけ周波数シフトして、第3の局部発振器ビームを発生させるように構成される第3の周波数シフター;
前記反射センサビームと前記第1、第2、及び第3の局部発振器ビームとを組み合わせて、合成波ビームを発生させるように構成される、前記第2の光コンバイナ;
前記合成波ビームを感知して、第1の出力信号を発生させるように構成される第1の光検出装置;及び
前記第1の光検出装置からの前記第1の出力信号を処理して、前記反射センサビーム内の前記第1の光線と前記第1の局部発振器ビームとの組み合わせによって生み出される第1のヘテロダインを検出し、前記反射センサビーム内の前記第2の光線と前記第2の局部発振器ビームとの組み合わせによって生み出される第2のヘテロダインを検出し、前記反射センサビーム内の前記第3の光線と前記第3の局部発振器ビームとの組み合わせによって生み出される第3のヘテロダインを検出し、かつ前記第1、第2、及び第3のヘテロダインの各々に対して光位相を決定するように構成されるシグナルプロセッサを備え、
前記シグナルプロセッサは、前記反射センサビーム内の前記第1の光線の第1の周波数及び前記反射センサビーム内の前記第2の光線の第2の周波数の間の差異に基づいて、前記合成波ビームの中に存在する第1の合成波に対する第1の合成波長を決定し、前記第1のヘテロダインの第1の光位相及び前記第2のヘテロダインの第2の光位相の間の差異に基づいて、前記第1の合成波に対する第1の合成位相を決定し、前記反射センサビーム内の前記第1の光線の前記第1の周波数及び前記反射センサビーム内の前記第3の光線の第3の周波数の間の差異に基づいて、前記合成波ビームの中に存在する第2の合成波に対する第2の合成波長であって、前記第1の合成波長よりも短い前記第2の合成波長を決定し、前記第1のヘテロダインの前記第1の光位相及び前記第3のヘテロダインの第3の光位相の間の差異に基づいて前記第2の合成波に対する第2の合成位相を決定し、前記第1の合成波長及び前記第1の合成位相を乗じて、前記第1の合成波に対して前記目標までの第1の距離測定値を計算し、前記第1の距離測定値を、前記第2の合成波の前記第2の合成波長で割ることによって、前記第2の合成波の推定位相を計算し、前記第2の合成位相に対して前記推定位相の整数部分を加えて、前記第2の合成波に対する全位相を得て、前記第2の合成波に対する前記全位相及び前記第2の合成波長を乗じて、前記第2の合成波に対して第2の距離測定値を計算して、前記目標までの距離を決定するように構成される、機構。 - 光周波数コムを含む1組の光線を発生させるように構成される光周波数コムレーザー;
前記光周波数コムレーザーからの前記1組の光線を、前記第1、第2、及び第3の連続波レーザーからの前記第1、第2、及び第3の光線と組み合わせるように構成される第3の光コンバイナ;並びに
前記第1、第2、及び第3の光線の周波数を、前記光周波数コムレーザーによって発生される前記光周波数コムと比較し、かつ前記第1、第2、及び第3の連続波レーザーからの前記第1、第2、及び第3の光線の前記周波数を、前記光周波数コムの種々のティースに対して調整するように構成される位相固定コントローラをさらに備える、請求項1に記載の機構。 - 前記光周波数コムの前記ティースは、前記光周波数コムレーザーのパルス繰り返し周波数によって分離され;かつ
前記光周波数コムレーザーの前記パルス繰り返し周波数は、周波数標準に結び付けられる、請求項2に記載の機構。 - 前記第1の光コンバイナから前記センサビームを受信し、かつ前記センサビームと前記第1、第2、及び第3の局部発振器ビームとを組み合わせて、参照合成波ビームを発生させるように構成される第3の光コンバイナ;並びに
前記参照合成波ビームを感知して、第2の出力信号を発生させるように構成される第2の光検出装置を備える、参照チャネルをさらに備える、請求項1に記載の機構。 - 前記シグナルプロセッサは、前記第2の光検出装置からの前記第2の出力信号を処理して、前記センサビーム内の前記第1の光線及び前記第1の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第4のヘテロダインを検出し、前記センサビーム内の前記第2の光線及び前記第2の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第5のヘテロダインを検出し、前記センサビーム内の前記第3の光線及び前記第3の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第6のヘテロダインを検出し、かつ前記第4、第5、及び第6のヘテロダインに対して光位相を決定するように構成され;
前記シグナルプロセッサは、前記第1のヘテロダインに対する前記第1の光位相を前記第4のヘテロダインの第4の光位相と比較し、前記第2のヘテロダインに対する前記第2の光位相を前記第5のヘテロダインの第5の光位相と比較し、かつ前記第3のヘテロダインに対する前記第3の光位相を前記第6のヘテロダインに対する第6の光位相と比較して、位相シフトが前記第1の周波数シフター、前記第2の周波数シフター、及び前記第3の周波数シフターのうち少なくとも1つによって導入されたか否かを判定するように構成される、請求項4に記載の機構。 - 前記第1の光検出装置は、デジタルカメラの中に一連の光検出器を備える、請求項1に記載の機構。
- 目標までの距離を測定する方法であって、前記方法は、
第1の連続波レーザーからの第1の光線、第2の連続波レーザーからの第2の光線、及び第3の連続波レーザーからの第3の光線を組み合わせることによって、センサビームを発生させること;
前記センサビームを前記目標の上に集中させることを含み、前記目標からの反射光は反射センサビームをもたらし;
前記第1の光線の周波数を第1の固定量だけシフトして、第1の局部発振器ビームを発生させること;
前記第2の光線の周波数を、前記第1の固定量とは異なる第2の固定量だけシフトして、第2の局部発振器ビームを発生させること;
前記第3の光線の周波数を、前記第1の固定量及び前記第2の固定量のいずれとも異なる第3の固定量だけシフトして、第3の局部発振器ビームを発生させること;
前記反射センサビーム並びに前記第1、第2、及び第3の局部発振器ビームを組み合わせて、合成波ビームを発生させること;
第1の光検出装置を用いて前記合成波ビームを感知すること;
前記第1の光検出装置からの出力を処理して、前記反射センサビーム内の第1の光線及び第1の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第1のヘテロダインを検出し、前記反射センサビーム内の第2の光線及び第2の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第2のヘテロダインを検出し、かつ前記反射センサビーム内の第3の光線及び第3の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第3のヘテロダインを検出すること;
前記第1、第2、及び第3のヘテロダインの各々に対して光位相を決定すること;
前記第1の光線の第1の周波数及び前記第2の光線の第2の周波数の間の差異に基づいて、前記合成波ビームの中に存在する第1の合成波に対する第1の合成波長を決定すること;
前記第1のヘテロダインの第1の光位相及び前記第2のヘテロダインの第2の光位相の間の差異に基づいて、前記第1の合成波に対する第1の合成位相を決定すること;
前記反射センサビーム内の前記第1の光線の前記第1の周波数及び前記反射センサビーム内の前記第3の光線の第3の周波数の間の差異に基づいて、前記合成波ビームの中に存在する第2の合成波に対する第2の合成波長であって、前記第1の合成波長よりも短い前記第2の合成波長を決定すること;
前記第1のヘテロダインの前記第1の光位相及び前記第3のヘテロダインの第3の光位相の間の差異に基づいて前記第2の合成波に対する第2の合成位相を決定すること;
前記第1の合成波長及び前記第1の合成位相を乗じて、前記第1の合成波に対して前記目標までの第1の距離測定値を計算すること;
前記第1の合成波に対して計算された前記第1の距離測定値を、前記第2の合成波の前記第2の合成波長で割ることによって、前記第2の合成波の推定位相を計算すること;
前記第2の合成位相に対して前記推定位相の整数部分を加えて、前記第2の合成波に対する全位相を得ること;及び
前記第2の合成波に対する前記全位相及び前記第2の合成波長を乗じて、前記第2の合成波に対して第2の距離測定値を計算することを含む、方法。 - 光周波数コムレーザーを用いて光周波数コムを含む1組の光線を発生させること;
前記光周波数コムレーザーからの前記1組の光線を、前記第1、第2、及び第3の連続波レーザーからの前記第1、第2、及び第3の光線と組み合わせること;
前記第1、第2、及び第3の光線の周波数を、前記光周波数コムレーザーによって発生される前記光周波数コムと比較すること;並びに
前記第1、第2、及び第3の連続波レーザーからの前記第1、第2、及び第3光線の前記周波数を、前記光周波数コムの種々のティースに対して調整することをさらに含み、
前記光周波数コムの前記ティースは、前記光周波数コムレーザーのパルス繰り返し周波数によって分離され;かつ
前記光周波数コムレーザーの前記パルス繰り返し周波数は、周波数標準に結び付けられる、請求項7に記載の方法。 - 前記センサビーム及び前記局部発振器ビームを組み合わせて、参照合成波ビームを発生させること;
第2の光検出装置を用いて前記参照合成波ビームを感知すること;
前記第2の光検出装置からの出力を処理して、前記センサビーム内の前記第1の光線及び前記第1の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第4のヘテロダインを検出し、前記センサビーム内の前記第2の光線及び前記第2の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第5のヘテロダインを検出し、前記センサビーム内の前記第3の光線及び前記第3の局部発振器ビームの組み合わせによって生み出される第6のヘテロダインを検出すること;
前記第4、第5、及び第6のヘテロダインに対して光位相を決定すること;並びに
前記第1のヘテロダインに対する前記第1の光位相を前記第4のヘテロダインの第4の光位相と比較し、前記第2のヘテロダインに対する前記第2の光位相を前記第5のヘテロダインの第5の光位相と比較し、かつ前記第3のヘテロダインに対する前記第3の光位相を前記第6のヘテロダインに対する第6の光位相と比較して、前記周波数をシフトするステップの間に位相シフトが導入されたか否かを判定することをさらに含む、請求項7に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14/075,904 US20150131078A1 (en) | 2013-11-08 | 2013-11-08 | Synthetic wave laser ranging sensors and methods |
US14/075,904 | 2013-11-08 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015094760A JP2015094760A (ja) | 2015-05-18 |
JP2015094760A5 JP2015094760A5 (ja) | 2018-09-20 |
JP6792933B2 true JP6792933B2 (ja) | 2020-12-02 |
Family
ID=51786903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014213813A Active JP6792933B2 (ja) | 2013-11-08 | 2014-10-20 | 合成波レーザー測距センサ及び方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20150131078A1 (ja) |
EP (1) | EP2871492B1 (ja) |
JP (1) | JP6792933B2 (ja) |
CN (1) | CN104635237B (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10261187B2 (en) | 2016-05-10 | 2019-04-16 | Raytheon Company | Optical phasograms for LADAR vibrometry |
US10578740B2 (en) * | 2017-08-23 | 2020-03-03 | Mezmeriz Inc. | Coherent optical distance measurement apparatus and method |
US10955534B2 (en) * | 2017-10-31 | 2021-03-23 | Raytheon Company | Linear FM chirp waveform for a LADAR transceiver |
CN108303708B (zh) * | 2018-01-03 | 2022-07-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | 三维重建系统及方法、移动设备、护眼方法、ar设备 |
JP6760320B2 (ja) * | 2018-03-15 | 2020-09-23 | オムロン株式会社 | 光検出装置、光検出方法および光学式測距センサ |
US11768291B1 (en) * | 2019-04-11 | 2023-09-26 | Ball Aerospace & Technologies Corp. | High dynamic range ranging interferometer |
WO2020257972A1 (zh) * | 2019-06-24 | 2020-12-30 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 测距装置、测距方法及电子设备 |
CN111609798B (zh) * | 2020-05-12 | 2021-04-16 | 浙江理工大学 | 锁至动态边带的可变合成波长绝对距离测量装置与方法 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5106192A (en) * | 1990-03-16 | 1992-04-21 | Eastman, Inc. | Polarization insensitive absolute interferometeric method and apparatus for measuring position angular bearing and optical paths |
CN1099128A (zh) * | 1994-03-04 | 1995-02-22 | 清华大学 | 用双波长激光进行外差干涉测量绝对距离系统 |
AT407800B (de) * | 1999-08-16 | 2001-06-25 | Gerhard Dr Leuchs | Interferometrische einrichtung zur messung der lage eines reflektierenden objektes |
AU2003214404A1 (en) * | 2002-03-14 | 2003-09-29 | Taylor Hobson Limited | Surface profiling apparatus |
JP2010230653A (ja) * | 2009-03-03 | 2010-10-14 | Canon Inc | 光波干渉計測装置 |
JP5506491B2 (ja) * | 2010-03-26 | 2014-05-28 | 株式会社日立製作所 | 距離測定装置および距離測定方法 |
CN102168944B (zh) * | 2010-12-24 | 2012-10-10 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 用于绝对距离测量的双频激光干涉仪及其测量方法 |
JP2013083581A (ja) * | 2011-10-11 | 2013-05-09 | Canon Inc | 計測装置 |
JP5882674B2 (ja) * | 2011-10-24 | 2016-03-09 | キヤノン株式会社 | 多波長干渉計、計測装置および計測方法 |
JP2013181780A (ja) * | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Canon Inc | 計測装置及び物品の製造方法 |
JP2014149190A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Canon Inc | 計測装置、計測方法、光源装置および物品の製造方法 |
CN103197322B (zh) * | 2013-04-10 | 2015-02-18 | 清华大学 | 一种飞秒激光频率梳合成波干涉测距方法及测距系统 |
JP2014206419A (ja) * | 2013-04-11 | 2014-10-30 | キヤノン株式会社 | 計測装置、それを用いた物品の製造方法 |
US9025141B1 (en) * | 2013-11-08 | 2015-05-05 | The Boeing Company | Position determination using synthetic wave laser ranging |
-
2013
- 2013-11-08 US US14/075,904 patent/US20150131078A1/en not_active Abandoned
-
2014
- 2014-10-20 JP JP2014213813A patent/JP6792933B2/ja active Active
- 2014-10-24 EP EP14190363.3A patent/EP2871492B1/en active Active
- 2014-11-10 CN CN201410645103.3A patent/CN104635237B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2871492B1 (en) | 2019-10-02 |
EP2871492A1 (en) | 2015-05-13 |
CN104635237A (zh) | 2015-05-20 |
US20150131078A1 (en) | 2015-05-14 |
JP2015094760A (ja) | 2015-05-18 |
CN104635237B (zh) | 2018-10-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6541325B2 (ja) | 合成波レーザー測距を使用する位置の決定 | |
JP6792933B2 (ja) | 合成波レーザー測距センサ及び方法 | |
US20230280463A1 (en) | Chirped coherent laser radar system and method | |
JP2015094760A5 (ja) | ||
JP5108534B2 (ja) | 干渉法絶対距離計の位相ノイズ補正 | |
US9798004B2 (en) | Laser ranging sensors and methods that use a ladder of synthetic waves having increasing wavelengths to calculate a distance measurement | |
AU2009266433B2 (en) | Interferometric distance-measuring method with delayed chirp signal and such an apparatus | |
WO2014203654A1 (ja) | 距離測定装置、形状測定装置、加工システム、距離測定方法、形状測定方法および加工方法 | |
US11860037B2 (en) | Interferometer movable mirror position measurement apparatus and fourier transform infrared spectroscopy | |
US10634788B2 (en) | Dual-beam FMCW distance measuring method having compensation of a velocity-dependent distance measurement error | |
JP5421013B2 (ja) | 位置決め装置及び位置決め方法 | |
JP7192959B2 (ja) | 測距装置及び測距方法 | |
JP2012184967A (ja) | 波長走査干渉計 | |
US20220206145A1 (en) | Optical distance measurement device and machining device | |
US11879975B2 (en) | Measurement apparatus and measurement method | |
JP2017101973A (ja) | 光コヒーレンストモグラフィ装置および干渉信号処理プログラム | |
JP2012251828A (ja) | 波長走査干渉計 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171017 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171017 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180803 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180904 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20181204 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20190204 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190301 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190903 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20191203 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20200203 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200303 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200512 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200811 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201104 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201109 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6792933 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |