JP6956918B2 - 光距離測定装置 - Google Patents

Description

この発明は、光距離測定装置に関するものである。

光源が出射した光を用いて、パルス伝播方式、三角測距方式、共焦点方式、白色干渉方式、又は波長走査干渉方式等の方式により、光源から対象物までの距離を測定する光測距方法がある。これらの方式のうち、白色干渉方式、又は波長走査干渉方式等は、光の干渉現象を用いる干渉方式である。
干渉方式は、光源が出射した光を測定光と参照光とに分岐し、測定光が対象物上で反射した光である反射光と参照光とを干渉させ、反射光と参照光とが強め合う条件に基づいて、光源から対象物までの距離を測定するものである。
例えば、スペクトラムドメイン方式等の白色干渉方式は、広帯域の光を出射する光源を用いる。白色干渉方式は、光源が出射した広帯域の光を測定光と参照光とに分岐する。白色干渉方式は、分光器により空間的にスペクトル分光し、スペクトル分光した反射光と、スペクトル分光した参照光との干渉条件に基づいて、光源から対象物までの距離を測定する。

また、例えば、波長走査干渉方式は、光源から出射された光を波長掃引する。波長走査干渉方式は、波長掃引した光を測定光と参照光とに分岐する。波長走査干渉方式は、波長掃引した光を分岐した測定光が対象物上で反射した光である反射光と、波長掃引した光を分岐した参照光とを干渉させる。波長走査干渉方式は、反射光の周波数と、参照光の周波数とを測定することにより、光源から対象物までの距離を測定する。
例えば、非特許文献１には、波長走査干渉方式による光距離測定装置を医療用途に適用した波長掃引型光干渉断層計（ＳＳ−ＯＣＴ：Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ − Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）が開示されている。

春名正光、"光コヒーレンストモグラフィ―（ＯＣＴ）"、［online］、平成２２年、ＭＥＤＩＣＡＬ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ、［平成３１年２月４日検索］、インターネット〈URL：http://www.medicalphotonics.jp/pdf/mp0001/0001_029.pdf〉

しかしながら、従来の光距離測定装置は、一度の測定により測定可能な光源から対象物までの距離の範囲が、測定光を対象物に照射するための光学系が有する焦点距離の範囲に限定されてしまうという課題があった。

この発明は、上述の課題を解決するためのもので、対象物までの距離測定の範囲を広くしつつ、高精度に当該距離を測定できる光距離測定装置を提供することを目的とする。

この発明の光距離測定装置は、入力された連続波であるレーザ光を分岐して、分岐後のレーザ光を測定光及び参照光として出力する分岐部と、分岐部が出力する測定光を分岐して、分岐後の測定光を第１測定光及び第２測定光として出力する測定光分岐部と、分岐部が出力する参照光を分岐して、分岐後の参照光を第１参照光及び第２参照光として出力する参照光分岐部と、第１レイリー長を有し、第１測定光を対象物に照射するための第１光学系と、第１レイリー長と異なる第２レイリー長を有し、且つ、第１光学系が有する焦点距離と等しい焦点距離を有し、第２測定光を対象物に照射するための第２光学系と、を有する送信部と、第１参照光、及び、第１測定光が対象物で反射した光である第１反射光を受けて、第１参照光及び第１反射光を示す第１受信信号を出力する第１受信部と、第２参照光、及び、第２測定光が対象物で反射した光である第２反射光を受けて、第２参照光及び第２反射光を示す第２受信信号を出力する第２受信部と、を備えた。

この発明によれば、対象物までの距離測定の範囲を広くしつつ、高精度に当該距離を測定できる。

図１は、実施の形態１に係る光距離測定装置の要部の構成の一例を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１に係る光距離測定装置が適用された加工装置の一例を示す図である。 図３は、実施の形態１に係る光距離測定装置が適用された加工装置の一例を示す図である。 図４Ａは、実施の形態１に係る送信部と対象物との間の距離の一例を示す図である。図４Ｂは、実施の形態１に係る送信部と対象物との間の距離がＸ２である場合の第１光干渉部に入力される第１参照光と第１反射光との関係の一例を示す図である。図４Ｃは、図４Ｂに示すある時点Ｔ１における第１受信信号に基づいて、周波数測定部が測定した第１干渉光の周波数スペクトルを示す図である。図４Ｄは、図４Ａに示す対象物の位置における、ある時点の第１受信信号に基づいて周波数測定部が測定した第１干渉光の周波数スペクトルを示す図である。 図５Ａは、光学系が有するレイリー長と、実施の形態１に係る距離算出部が送信部から対象物までの距離を算出可能な範囲との関係の一例を示す図である。図５Ｂは、実施の形態１に係る送信部から対象物までの距離が一定である場合における、光学系が有するレイリー長と、反射波の強度との関係の一例を示す図である。図５Ｃは、反射波の強度と、実施の形態１に係る距離算出部が算出する送信部から対象物までの距離に含まれる誤差との関係の一例を示す図である。 図６は、実施の形態１に係る第１測定光及び第２測定光、並びに、第１測定光及び第２測定光が対象物で反射した反射光である第１反射光及び第２反射光の経路の一例を示す図である。 図７は、実施の形態２に係る光距離測定装置の要部の構成の一例を示すブロック図である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る光距離測定装置１００の要部の構成の一例を示すブロック図である。
光距離測定装置１００は、レーザ光源１０１、掃引部１０２、分岐部１０３、測定光分岐部１０４、参照光分岐部１０５、遅延調整部１０６、第１光サーキュレータ１２１、第２光サーキュレータ１２２、第１光学系１３１、第２光学系１３２、第１光干渉部１５１、第２光干渉部１５２、第１光電変換部１６１、第２光電変換部１６２、第１デジタル変換部１７１、第２デジタル変換部１７２、周波数測定部１８１、距離算出部１８２、及び情報送信部１９０を備える。

レーザ光源１０１は、連続光であるレーザ光を出射する。実施の形態１において、レーザ光源１０１は、ガスレーザ又は半導体レーザ等の所定の周波数のレーザ光を出射する光源である。
レーザ光源１０１は、実施の形態１に係る光距離測定装置１００において、必須な構成ではない。例えば、光距離測定装置１００は、レーザ光源１０１を有する外部のレーザ光発生装置が出射したレーザ光を受けて、動作するものであっても良い。

掃引部１０２は、レーザ光源１０１が出射したレーザ光が入力される。掃引部１０２は、入力されたレーザ光を波長掃引して、掃引後のレーザ光を掃引光として出力する。掃引部１０２が出力する掃引光は、連続波のレーザ光である。

分岐部１０３は、光カプラ等により構成され、入力された連続波のレーザ光を分岐して、分岐後のレーザ光を測定光及び参照光として出力する。より具体的には、分岐部１０３は、掃引部１０２が出射したレーザ光である掃引光を分岐して、分岐後のレーザ光を測定光及び参照光として出力する。

測定光分岐部１０４は、分岐部１０３が出力する測定光を分岐して、分岐後の測定光を第１測定光及び第２測定光として出力する。具体的には、測定光分岐部１０４は、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）等により構成され、測定光分岐部１０４は、分岐部１０３が出力する測定光を偏波分離することにより分岐して、分岐後の測定光を、第１測定光である第１偏波測定光、及び第２測定光である第２偏波測定光として出力する。第１偏波測定光と第２偏波測定光とは、例えば、互いに振動方向が異なる直線偏波光である。

第１光サーキュレータ１２１は、例えば、３ポート光サーキュレータにより構成され、測定光分岐部１０４が出力した第１測定光を第１光学系１３１に導く。具体的には、第１光サーキュレータ１２１は、測定光分岐部１０４が出力した第１測定光である第１偏波測定光を第１光学系１３１に導く。
第１光学系１３１は、第１測定光を対象物２０に照射する。具体的には、例えば、第１光学系１３１は、１個以上の透過レンズ、又は１個以上の反射レンズ等のレンズにより構成され、第１光学系１３１は、第１光サーキュレータ１２１が第１光学系１３１に導いた第１偏波測定光の光束径を広げ、光束径を広げた第１偏波測定光を対象物２０に照射する。
第１光学系１３１は、第１レイリー長を有する。なお、レイリー長とは、レーザ光における光学系の集光特性を示す値の１つであり、光学系により集光されたレーザ光の径が、十分に小さいとみなせる、当該光学系から焦点に向かう方向の長さの範囲を示す値である。
第１光学系１３１は、対象物２０に照射された第１偏波測定光が対象物２０上で反射した光である第１反射光を第１光サーキュレータ１２１に導く。
第１光サーキュレータ１２１は、第１反射光を第１光干渉部１５１に導く。

第２光サーキュレータ１２２は、例えば、３ポート光サーキュレータにより構成され、測定光分岐部１０４が出力した第２測定光を第２光学系１３２に導く。具体的には、第２光サーキュレータ１２２は、測定光分岐部１０４が出力した第２測定光である第２偏波測定光を第２光学系１３２に導く。
第２光学系１３２は、第２測定光を対象物２０に照射する。具体的には、例えば、第２光学系１３２は、１個以上の透過レンズ、又は１個以上の反射レンズ等のレンズにより構成され、第２光学系１３２は、第２光サーキュレータ１２２が第１光学系１３１に導いた第２偏波測定光の光束径を広げ、光束径を広げた第２偏波測定光を対象物２０に照射する。
第２光学系１３２は、第１レイリー長と異なる第２レイリー長を有する。
第２光学系１３２は、第１光学系１３１が有する焦点距離と等しい焦点距離を有する。なお、等しい焦点距離は、正確に等しい焦点距離であることに限定されるものではなく、略等しい焦点距離を含むものである。
第２光学系１３２は、対象物２０に照射された第２偏波測定光が対象物２０上で反射した光である第２反射光を第２光サーキュレータ１２２に導く。
第２光サーキュレータ１２２は、第２反射光を第２光干渉部１５２に導く。

参照光分岐部１０５は、分岐部１０３が出力する参照光を分岐して、分岐後の参照光を第１参照光及び第２参照光として出力する。具体的には、参照光分岐部１０５は、ＰＢＳ等により構成され、参照光分岐部１０５は、分岐部１０３が出力する参照光を偏波分離することにより分岐して、分岐後の参照光を、第１参照光である第１偏波参照光、及び第２参照光である第２偏波参照光として出力する。第１偏波参照光と第２偏波参照光とは、例えば、互いに振動方向が異なる直線偏波光である。
以下の説明において、第１偏波測定光の振動方向と、第１偏波参照光の振動方向とは同一であり、第２偏波測定光の振動方向と、第２偏波参照光の振動方向とは同一であるものとして説明する。

参照光分岐部１０５が出力した第１参照光は、第１光干渉部１５１に導かれる。
参照光分岐部１０５が出力した第２参照光は、第２光干渉部１５２に導かれる。
遅延調整部１０６は、分岐部１０３が出力した測定光と参照光との経路差を調整する。

実施の形態１に係る光距離測定装置１００は、レーザ光源１０１、掃引部１０２、分岐部１０３、測定光分岐部１０４、参照光分岐部１０５、遅延調整部１０６、第１光サーキュレータ１２１、第２光サーキュレータ１２２、第１光学系１３１、及び第２光学系１３２により、送信部１１０が構成されている。

第１光干渉部１５１は、第１参照光と第１反射光とを干渉させて、第１参照光と第１反射光とを干渉させた後の干渉光を第１干渉光として出力する。具体的には、第１光干渉部１５１は、例えば、９０度光ハイブリッドにより構成され、第１参照光と第１反射光とを合成することにより、第１干渉光を出力する。
第１光電変換部１６１は、第１光干渉部１５１が出力した第１干渉光を光電変換して、第１干渉光を示す第１アナログ信号を出力する。
第１デジタル変換部１７１は、第１アナログ信号をＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換後の第１アナログ信号をデジタル信号である第１受信信号として出力する。

実施の形態１に係る光距離測定装置１００は、第１光干渉部１５１、第１光電変換部１６１、及び第１デジタル変換部１７１により、第１受信部１４１が構成されている。
すなわち、第１受信部１４１は、第１参照光、及び、第１測定光が対象物２０で反射した光である第１反射光を受けて、第１参照光及び第１反射光を示す第１受信信号を出力する。

第２光干渉部１５２は、第２参照光と第２反射光とを干渉させて、第２参照光と第２反射光とを干渉させた後の干渉光を第２干渉光として出力する。具体的には、第２光干渉部１５２は、例えば、９０度光ハイブリッドにより構成され、第２参照光と第２反射光とを合成することにより、第２干渉光を出力する。
第２光電変換部１６２は、第２光干渉部１５２が出力した第２干渉光を光電変換して、第２干渉光を示す第２アナログ信号を出力する。
第２デジタル変換部１７２は、第２アナログ信号をＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換後の第２アナログ信号をデジタル信号である第２受信信号として出力する。

実施の形態１に係る光距離測定装置１００は、第２光干渉部１５２、第２光電変換部１６２、及び第２デジタル変換部１７２により、第２受信部１４２が構成されている。
すなわち、第２受信部１４２は、第２参照光、及び、第２測定光が対象物２０で反射した光である第２反射光を受けて、第２参照光及び第２反射光を示す第２受信信号を出力する。

周波数測定部１８１は、第１受信信号に基づいて、第１参照光及び第１反射光の周波数成分毎の強度を測定する。また、周波数測定部１８１は、測定した第１参照光及び第１反射光の周波数成分毎の強度を示す第１信号情報を出力する。
更に、周波数測定部１８１は、第２受信信号に基づいて、第２参照光及び第２反射光の周波数成分毎の強度を測定する。また、周波数測定部１８１は、測定した第２参照光及び第２反射光の周波数成分毎の強度を示す第２信号情報を出力する。
より具体的には、例えば、周波数測定部１８１は、第１受信信号をフーリエ変換することにより、第１参照光及び第１反射光の周波数成分毎の強度を測定する。また、周波数測定部１８１は、第２受信信号をフーリエ変換することにより、第２参照光及び第２反射光の周波数成分毎の強度を測定する。

距離算出部１８２は、周波数測定部１８１が出力した、第１信号情報又は第２信号情報に基づいて、送信部１１０から対象物２０までの距離を算出する。また、距離算出部１８２は、距離算出部１８２が算出した送信部１１０から対象物２０までの距離を示す距離情報を出力する。送信部１１０から対象物２０までの距離とは、例えば、第１光学系１３１又は第２光学系１３２から対象物２０までの距離である。送信部１１０から対象物２０までの距離は、第１光学系１３１又は第２光学系１３２から対象物２０までの距離に限定されるものではなく、送信部１１０における基準となる構成から対象物２０までの距離であれば良い。
具体的には、例えば、距離算出部１８２は、偏波ダイバーシティ方式により、周波数測定部１８１が出力した第１信号情報又は第２信号情報に基づいて、送信部１１０から対象物２０までの距離を算出する。また、距離算出部１８２は、距離算出部１８２が算出した送信部１１０から対象物２０までの距離を示す距離情報を出力する。
距離算出部１８２は、周波数測定部１８１が出力した第１信号情報及び第２信号情報に基づいて、送信部１１０から対象物２０までの距離を算出しても良い。

距離算出部１８２が算出する送信部１１０から対象物２０までの距離は、例えば、第１光サーキュレータ１２１、第２光サーキュレータ１２２、第１光学系１３１、又は、第２光学系１３２から対象物２０までの距離である。
例えば、距離算出部１８２が算出する送信部１１０から対象物２０までの距離が第１光サーキュレータ１２１から対象物２０までの距離である場合、遅延調整部１０６は、測定光が分岐部１０３から出力されてから、測定光分岐部１０４を介して第１測定光ととなり、第１測定光が第１光サーキュレータ１２１を介して第１光学系１３１に向かって出力されるまでの経路長、及び、第１反射光が第１光サーキュレータ１２１に入力されてから第１光干渉部１５１に入力されるまで経路長の和と、参照光が分岐部１０３から出力されてから、第１光干渉部１５１に入力されるまで経路長との経路差を調整するものである。

情報送信部１９０は、距離算出部１８２が出力した、送信部１１０と対象物２０と間の距離を示す距離情報を、外部に送信するための制御を行う。
なお、レーザ光源１０１と掃引部１０２との間、掃引部１０２と分岐部１０３との間、分岐部１０３と測定光分岐部１０４との間、分岐部１０３と遅延調整部１０６との間、及び、遅延調整部１０６と測定光分岐部１０４との間は、例えば、光ファイバにより接続され、レーザ光は、当該光ファイバを介して導かれる。また、測定光分岐部１０４と第１光サーキュレータ１２１との間、第１光サーキュレータ１２１と第１光干渉部１５１との間、測定光分岐部１０４と第２光サーキュレータ１２２との間、第２光サーキュレータ１２２と第２光干渉部１５２との間、測定光分岐部１０４と第１光干渉部１５１との間、及び、測定光分岐部１０４と第２光干渉部１５２との間は、例えば、偏波の振幅方向が保持される偏波保持ファイバである光ファイバにより接続され、偏波光であるレーザ光は、当該光ファイバを介して導かれる。

図２及び図３を参照して実施の形態１に係る光距離測定装置１００の適用例を説明する。
図２及び図３は、実施の形態１に係る光距離測定装置１００が適用された加工装置１０の一例を示す図である。

図２に示す加工装置１０は、チャック１２、加工ヘッド１１、ヘッド移動制御部１３、及びヘッド移動機構１４を備える。
対象物２０は、加工装置１０が加工しようとする物体である。
チャック１２は、対象物２０を固定するための台座である。
加工ヘッド１１は、対象物２０を加工するための部位である。加工ヘッド１１は、対象物２０を加工する際に、対象物２０に接触して加工するものであっても、対象物２０に非接触の状態で加工するものであっても良い。
ヘッド移動制御部１３は、光距離測定装置１００が出力する距離情報を取得し、当該距離情報に基づいて、チャック１２に対して加工ヘッド１１を移動するための制御信号を生成する。ヘッド移動制御部１３は、生成した制御信号をヘッド移動機構１４に出力する。
ヘッド移動機構１４は、ヘッド移動制御部１３が出力する制御信号を受信し、当該制御信号に基づいて、チャック１２に対して加工ヘッド１１を移動させる。

図３に示す加工装置１０は、チャック１２、加工ヘッド１１、チャック移動制御部１５、及びチャック移動機構１６を備える。
チャック１２及び加工ヘッド１１は、図２に示すチャック１２及び加工ヘッド１１と同様であるため、説明を省略する。
チャック移動制御部１５は、光距離測定装置１００が出力する距離情報を取得し、当該距離情報に基づいて、加工ヘッド１１に対してチャック１２を移動するための制御信号を生成する。チャック移動制御部１５は、生成した制御信号をチャック移動機構１６に出力する。
チャック移動機構１６は、チャック移動制御部１５が出力する制御信号を受信し、当該制御信号に基づいて、加工ヘッド１１に対してチャック１２を移動させる。

図２及び図３において、光距離測定装置１００における第１光サーキュレータ１２１、第２光サーキュレータ１２２、第１光学系１３１、及び第２光学系１３２は、加工ヘッド１１に固定されている。第１光サーキュレータ１２１、第２光サーキュレータ１２２、第１光学系１３１、及び第２光学系１３２が、加工ヘッド１１に固定された位置は、既知であるものとする。すなわち、光距離測定装置１００が出力する距離情報が示す送信部１１０から対象物２０までの距離に基づいて、ヘッド移動制御部１３又はチャック移動制御部１５は、加工ヘッド１１と対象物２０との間の距離を算出することが可能となる。

図４を参照して、実施の形態１に係る距離算出部１８２が送信部１１０から対象物２０までの距離を算出する方法について説明する。
図４Ａは、実施の形態１に係る送信部１１０と対象物２０との間の距離の一例を示す図である。
図４Ａは、一例として、対象物２０が、実施の形態１に係る送信部１１０からＸ１，Ｘ２，及びＸ３だけ離れた位置にあることを示している。

図４Ｂは、実施の形態１に係る送信部１１０と対象物２０との間の距離がＸ２である場合の第１光干渉部１５１に入力される第１参照光と第１反射光との関係の一例を示す図である。図４Ｂにおいて、横軸は経過時間を、縦軸は周波数を示している。
分岐部１０３に入力されるレーザ光が掃引光であるため、分岐部１０３から出力される参照光及び測定光、並びに、測定光が対象物２０で反射した光である反射光は、掃引された光となる。すなわち、第１光干渉部１５１に入力される第１参照光及び第１反射光は、時間経過に対応して掃引光と同様に周波数が変化する。実施の形態１では、掃引光における単位時間当たりの周波数変化の値は既知であるものとする。

第１反射光は、第１光干渉部１５１において、送信部１１０と対象物２０との間の距離に応じて、第１参照光に対して遅延する。そのため、図４Ｂにおいて、第１反射光は、第１参照光に対して、時間ΔＴ２だけ右側にずれた状態で示されている。

周波数測定部１８１は、ある時点Ｔ１における第１干渉光に基づいて、第１干渉光の周波数成分毎の強度を測定する。
図４Ｃは、図４Ｂに示すある時点Ｔ１における第１受信信号に基づいて周波数測定部１８１が測定した第１干渉光の周波数スペクトルを示す図である。図４Ｃにおいて、横軸は周波数を、縦軸は第１干渉光の強度を示している。
図４Ｃにおいて、２個の周波数帯において第１干渉光の強度が強くなっている。図４Ｃにおいて、第１干渉光の強度が高くなっている２個の周波数帯のうち、高い周波数である周波数がＦｒの光が第１参照光であり、低い周波数帯である周波数がＦ２の光が第１反射光である。
周波数測定部１８１は、第１参照光の周波数がＦｒであり、第１反射光の周波数がＦ２であることを示す第１信号情報を生成して、当該第１信号情報を出力する。

距離算出部１８２は、周波数測定部１８１が出力した第１信号情報と、既知の掃引光における単位時間当たりの周波数変化の値に基づいて、第１反射光が第１参照光に対して遅延した時間ΔＴ２を算出する。
距離算出部１８２は、算出した時間ΔＴ２に既知の光速を乗じて、更に１／２を乗ずることにより、送信部１１０から対象物２０までの距離であるＸ２を算出する。

図４Ｄは、図４Ａに示す対象物２０の位置における、ある時点の第１受信信号に基づいて周波数測定部１８１が測定した第１干渉光の周波数スペクトルを示す図である。
例えば、図４Ａに示すように、送信部１１０と対象物２０との間の距離が、Ｘ２より短いＸ１である場合、図４Ｄに示すように、第１参照光の周波数と第１反射光の周波数との差が小さくなる。この場合、距離算出部１８２が算出することより求められる、第１反射光が第１参照光に対して遅延する時間は、送信部１１０と対象物２０との間の距離がＸ２における時間ΔＴ２より短くなる。
また、例えば、図４Ａに示すように、送信部１１０と対象物２０との間の距離が、Ｘ２より長いＸ３である場合、図４Ｄに示すように、第１参照光の周波数と第１反射光の周波数との差が大きくなる。この場合、距離算出部１８２が算出することより求められる、第１反射光が第１参照光に対して遅延する時間は、送信部１１０と対象物２０との間の距離がＸ２における時間ΔＴ２より長くなる。

なお、これまで、実施の形態１に係る距離算出部１８２が送信部１１０から対象物２０までの距離を算出する方法について、第１光干渉部１５１に入力される第１参照光と第１反射光とを一例として説明したが、距離算出部１８２が送信部１１０から対象物２０までの距離を算出する方法は、第２光干渉部１５２に入力される第２参照光と第２反射光とにおいても同様であるため、説明を省略する。

距離算出部１８２が送信部１１０から対象物２０までの距離を算出可能な距離は、第１光学系１３１及び第２光学系１３２が有する焦点距離を含む当該焦点距離の近傍である。上述のとおり、第１光学系１３１と第２光学系１３２とは、互いに等しい焦点距離を有するものである。
図５を参照して、第１光学系１３１又は第２光学系１３２を用いた際の距離算出部１８２が送信部１１０から対象物２０までの距離を算出可能な範囲について説明する。
以下、一例として、第２光学系１３２が有する第２レイリー長が、第１光学系１３１が有する第１レイリー長より長いものとして説明する。

図５Ａは、光学系が有するレイリー長と、距離算出部１８２が送信部１１０から対象物２０までの距離を算出可能な範囲との関係の一例を示す図である。
図５Ａのとおり、距離算出部１８２が送信部１１０から対象物２０までの距離を算出可能な範囲は、光学系が有するレイリー長が長くなるほど、広くなることが分かる。
すなわち、第２光学系１３２が有する第２レイリー長が、第１光学系１３１が有する第１レイリー長より長いため、距離算出部１８２が、第２受信部１４２が出力する第２受信信号に基づいて算出できる送信部１１０から対象物２０までの距離の範囲は、第１受信部１４１が出力する第１受信信号に基づいて算出できる送信部１１０から対象物２０までの距離の範囲と比較して広くなる。

図５Ｂは、送信部１１０から対象物２０までの距離が一定である場合における、光学系が有するレイリー長と、反射波の強度との関係の一例を示す図である。
レイリー長が長いほどスポット径は小さい。一般に、対象物２０は、表面に表面粗さを有するため、測定光が対象物２０で反射した反射光は、正反射成分だけではなく乱反射成分を有する。したがって、光学系に戻る反射光は、乱反射成分の比率が大きいほど減衰する。反射光の減衰量は、スポット径が大きいほど大きくなり、スポット径が小さいほど小さくなる。すなわち、反射波の強度は、レイリー長が長いほど弱くなり、レイリー長が短いほど強くなる。
図５Ｂのとおり、送信部１１０から対象物２０までの距離が一定である場合、反射波の強度は、光学系が有するレイリー長が長くなるほど、弱くなることが分かる。
すなわち、第２光学系１３２が有する第２レイリー長が、第１光学系１３１が有する第１レイリー長より長いため、距離算出部１８２が、第２受信部１４２が出力する第２受信信号に含まれる第２反射波の強度は、第１受信部１４１が出力する第１受信信号に含まれる第１反射波の強度と比較して弱くなる。

図５Ｃは、反射波の強度と、距離算出部１８２が算出する送信部１１０から対象物２０までの距離に含まれる誤差との関係の一例を示す図である。
図５Ｃのとおり、送信部１１０から対象物２０までの距離が一定である場合、距離算出部１８２が算出する送信部１１０から対象物２０までの距離に含まれる誤差は、反射波の強度が強くなるほど、小さくなることが分かる。
すなわち、第２受信部１４２が出力する第２受信信号に含まれる第２反射波の強度は、第１受信部１４１が出力する第１受信信号に含まれる第１反射波の強度と比較して弱いため、距離算出部１８２が、第２受信部１４２が出力する第２受信信号に基づいて算出する送信部１１０から対象物２０までの距離に含まれる誤差は、第１受信部１４１が出力する第１受信信号に基づいて算出する送信部１１０から対象物２０までの距離に含まれる誤差と比較して大きくなる。

上述のとおり、第１光学系１３１を用いて送信部１１０から対象物２０までの距離を測定した場合、第２光学系１３２を用いて送信部１１０から対象物２０までの距離を測定した場合と比較して、測定範囲が狭いが、測定誤差が小さいものとなる。

例えば、まず、第１ステップとして、光距離測定装置１００は、送信部１１０から物体までの距離が未知である対象物２０について、第２受信部１４２が出力した第２受信信号に基づいて、大まかな送信部１１０から対象物２０までの距離を測定する。
次に、第２ステップとして、加工装置１０は、光距離測定装置１００から取得した大まかな送信部１１０から対象物２０までの距離を示す距離情報に基づいて、加工ヘッド１１又はチャック１２を移動させて、大まかな位置合わせを行う。
次に、第３ステップとして、光距離測定装置１００は、第１受信部１４１が出力した第１受信信号に基づいて、正確な送信部１１０から対象物２０までの距離を算出する。

図６を参照して、光距離測定装置１００が第１偏波測定光及び第２偏波測定光、並びに、第１偏波参照光及び第２偏波参照光を用いて、送信部１１０から対象物２０までの距離を測定する効果を説明する。
図６は、第１測定光及び第２測定光、並びに、第１測定光及び第２測定光が対象物２０で反射した反射光である第１反射光及び第２反射光の経路の一例を示す図である。
対象物２０における第１測定光及び第２測定光が照射される表面は、表面粗さを有する。
そのため、図６に示すように、第１測定光及び第２測定光が当該表面で反射した第１反射光及び第２反射光は、第１測定光及び第２測定光と同一経路に向かって反射する正反射成分だけでなく、広い角度に一様に広がって反射する乱反射成分を有する。したがって、第１光学系１３１に入射する反射光は、第１反射光による成分と、第２反射光のうち当該表面での乱反射した迷光による成分を有する。また、第２光学系１３２に入射する反射光は、第２反射光による成分と、第１反射光のうち当該表面での乱反射した迷光による成分を有する。

一方、実施の形態１に係る光距離測定装置１００は、上述のとおり、測定光分岐部１０４が測定光を偏波分離することにより分岐した第１偏波測定光及び第２偏波測定光、並びに、参照光分岐部１０５が参照光を偏波分離することにより分岐した第１偏波参照光及び第２偏波参照光を用いて、送信部１１０から対象物２０までの距離を測定するものである。
振動方向が異なる２つの偏波は、干渉しない。そのため、第１光学系１３１に入射した第２反射光のうち当該表面での乱反射した迷光による成分は、第１光干渉部１５１において第１反射光による成分と干渉しない。したがって、周波数測定部１８１は、第１反射光による成分に基づいて、正確に第１受信信号における第１測定光の周波数を測定することができる。また、同様に、第２光学系１３２に入射した第１反射光のうち当該表面での乱反射した迷光による成分は、第２光干渉部１５２において第２反射光による成分と干渉しない。したがって、周波数測定部１８１は、第２反射光による成分に基づいて、正確に第２受信信号における第２測定光の周波数を測定することができる。

上述の第３ステップにおいて、光距離測定装置１００が送信部１１０から対象物２０までの距離を測定する際に、第１受信部１４１が出力した第１受信信号と、第２受信部１４２が出力した第２受信信号とに基づいて、正確な送信部１１０から対象物２０までの距離を算出しても良い。
より具体的には、例えば、周波数測定部１８１は、第１受信信号と第２受信信号とを合成した信号に基づいて、第１参照光及び第１反射光の周波数成分毎の強度を測定して、測定した第１参照光及び第１反射光の周波数成分毎の強度を示す第１信号情報を出力しても良い。距離算出部１８２は、周波数測定部１８１が出力した第１信号情報に基づいて、送信部１１０から対象物２０までの距離を算出する。
このように構成することで、第３ステップにおいて、光距離測定装置１００は、送信部１１０から対象物２０までの距離をより正確に算出することができる。

また、例えば、第３ステップにおいて、周波数測定部１８１は、偏波ダイバーシティ方式により、第１受信信号又は第２受信信号に基づいて、第１参照光及び第１反射光の周波数成分毎の強度を測定して、測定した第１参照光及び第１反射光の周波数成分毎の強度を示す第１信号情報を出力しても良い。
例えば、第１偏波測定光と第２偏波測定光との間の偏波比率は、光距離測定装置１００内の環境温度、光ファイバ内伝搬している際に生じる外乱、対象物２０の材質、及び対象物２０の表面の状態等により変動する。周波数測定部１８１が、一方の偏波のみにより生成した第１受信信号のみを用いて周波数を測定する場合、偏波比率が変動すると、振動方向が異なる２つの偏波は干渉しないため、第１受信部１４１における第１反射波の受信感度が低下する場合がある。
一方、２つの偏波の強度の合計は一定であるため、一方の偏波の強度が低下したとしても、もう一方の偏波の強度は、当該低下した分だけ上昇する。

したがって、周波数測定部１８１は、偏波ダイバーシティ方式により、２つの偏波によりそれぞれ生成された第１受信信号又は第２受信信号に基づいて、第１参照光及び第１反射光の周波数成分毎の強度を測定して、測定した第１参照光及び第１反射光の周波数成分毎の強度を示す第１信号情報を出力する。
このように構成することで、第３ステップにおいて、光距離測定装置１００は、第１偏波測定光と第２偏波測定光との間の偏波比率の変動に対する耐力が増し、偏波比率が変動した場合においても、送信部１１０から対象物２０までの距離をより正確に算出することができる。

以上のように、光距離測定装置１００は、入力された連続波のレーザ光を分岐して、分岐後のレーザ光を測定光及び参照光として出力する分岐部１０３と、分岐部１０３が出力する測定光を分岐して、分岐後の測定光を第１測定光及び第２測定光として出力する測定光分岐部１０４と、分岐部１０３が出力する参照光を分岐して、分岐後の参照光を第１参照光及び第２参照光として出力する参照光分岐部１０５と、第１レイリー長を有し、第１測定光を対象物２０に照射するための第１光学系１３１と、第１レイリー長と異なる第２レイリー長を有し、且つ、第１光学系１３１が有する焦点距離と等しい焦点距離を有し、第２測定光を対象物２０に照射するための第２光学系１３２と、を有する送信部１１０と、第１参照光、及び、第１測定光が対象物２０で反射した光である第１反射光を受けて、第１参照光及び第１反射光を示す第１受信信号を出力する第１受信部１４１と、第２参照光、及び、第２測定光が対象物２０で反射した光である第２反射光を受けて、第２参照光及び第２反射光を示す第２受信信号を出力する第２受信部１４２と、を備えた。
このように構成することで、光距離測定装置１００は、送信部１１０から対象物２０までの距離測定の範囲を広くしつつ、高精度に当該距離を測定できる。

また、光距離測定装置１００は、上述の構成に加えて、第１受信信号に基づいて、第１参照光及び第１反射光の周波数成分毎の強度を測定し、測定した第１参照光及び第１反射光の周波数成分毎の強度を示す第１信号情報を出力し、且つ、第２受信信号に基づいて、第２参照光及び第２反射光の周波数成分毎の強度を測定して、測定した第２参照光及び第２反射光の周波数成分毎の強度を示す第２信号情報を出力する周波数測定部１８１と、周波数測定部１８１が出力した、第１信号情報又は第２信号情報に基づいて、送信部１１０から対象物２０までの距離を算出し、算出した送信部１１０から対象物２０までの距離を示す距離情報を出力する距離算出部１８２と、を備えた。
このように構成することで、光距離測定装置１００は、送信部１１０から対象物２０までの距離測定の範囲を広くしつつ、高精度に当該距離を測定できる。

更に、周波数測定部１８１が、第１受信信号と第２受信信号とを合成した信号に基づいて、第１参照光及び第１反射光の周波数成分毎の強度を測定して、測定した第１参照光及び第１反射光の周波数成分毎の強度を示す第１信号情報を出力するように構成した。
このように構成することで、光距離測定装置１００は、送信部１１０から対象物２０までの距離を更に高精度に測定できる。

また、更に、光距離測定装置１００は、上述の構成において、測定光分岐部１０４が、分岐部１０３が出力する測定光を偏波分離することにより分岐して、分岐後の測定光を、第１測定光である第１偏波測定光、及び第２測定光である第２偏波測定光として出力し、参照光分岐部１０５が、分岐部１０３が出力する参照光を偏波分離することにより分岐して、分岐後の参照光を、第１参照光である第１偏波参照光、及び第２参照光である第２偏波参照光として出力するように構成した。
このように構成することで、光距離測定装置１００は、送信部１１０から対象物２０までの距離測定の範囲を広くしつつ、更に高精度に当該距離を測定できる。

また、更に、光距離測定装置１００は、上述の構成において、周波数測定部１８１は、偏波ダイバーシティ方式により、第１受信信号又は第２受信信号に基づいて、第１参照光及び第１反射光の周波数成分毎の強度を測定して、測定した第１参照光及び第１反射光の周波数成分毎の強度を示す第１信号情報を出力するように構成した。
このように構成することで、光距離測定装置１００は、第１偏波測定光と第２偏波測定光との間の偏波比率の変動に対する耐力が増し、偏波比率が変動した場合においても、送信部１１０から対象物２０までの距離を更に高精度に測定できる。

また、更に、光距離測定装置１００は、上述の構成において、送信部１１０が、入力されたレーザ光を波長掃引して、掃引後のレーザ光を掃引光として出力する掃引部１０２を有し、分岐部１０３が、掃引部１０２が出力する掃引光を分岐して、分岐後の掃引光を測定光及び参照光として出力し、第１受信部１４１が、第１参照光と第１反射光とを干渉させて、第１参照光と第１反射光とを干渉させた後の干渉光を第１干渉光として出力する第１光干渉部１５１と、第１光干渉部１５１が出力した第１干渉光を光電変換して、第１干渉光を示す第１アナログ信号を出力する第１光電変換部１６１と、第１アナログ信号をＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換後の第１アナログ信号をデジタル信号である第１受信信号として出力する第１デジタル変換部１７１と、を有し、第２受信部１４２が、第２参照光と第２反射光とを干渉させて、第２参照光と第２反射光とを干渉させた後の干渉光を第２干渉光として出力する第２光干渉部１５２と、第２光干渉部１５２が出力した第２干渉光を光電変換して、第２干渉光を示す第２アナログ信号を出力する第２光電変換部１６２と、第２アナログ信号をＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換後の第２アナログ信号をデジタル信号である第２受信信号として出力する第２デジタル変換部１７２と、を有するように構成した。
このように構成することで、光距離測定装置１００は、送信部１１０から対象物２０までの距離測定の範囲を広くしつつ、高精度に当該距離を測定できる。

実施の形態２．
図７を参照して、実施の形態２に係る光距離測定装置１００ａについて説明する。
光距離測定装置１００ａは、実施の形態１に係る光距離測定装置１００におけるレーザ光源１０１と掃引部１０２とを、レーザ光源１０１ａに置き換えたものである。また、光距離測定装置１００ａは、実施の形態１に係る光距離測定装置１００における送信部１１０、第１受信部１４１、第２受信部１４２、周波数測定部１８１、及び距離算出部１８２を送信部１１０ａ、第１受信部１４１ａ、第２受信部１４２ａ、周波数測定部１８１ａ、及び距離算出部１８２ａに置き換えたものである。

図７は、実施の形態２に係る光距離測定装置１００ａの要部の構成の一例を示すブロック図である。
光距離測定装置１００ａは、レーザ光源１０１ａ、分岐部１０３ａ、測定光分岐部１０４、参照光分岐部１０５、遅延調整部１０６、第１光サーキュレータ１２１、第２光サーキュレータ１２２、第１光学系１３１、第２光学系１３２、第１合成部１５３、第２合成部１５４、第１分光部１５５、第２分光部１５６、第１光電変換部１６１ａ、第２光電変換部１６２ａ、第１デジタル変換部１７１ａ、第２デジタル変換部１７２ａ、周波数測定部１８１ａ、距離算出部１８２ａ、及び情報送信部１９０を備える。
光距離測定装置１００ａの構成において、光距離測定装置１００と同様の構成については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。すなわち、図１に記載した符号と同じ符号を付した図７の構成については、説明を省略する。

レーザ光源１０１ａは、連続光であるレーザ光を出射する。実施の形態２において、レーザ光源１０１ａは、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光源等により構成された複数の周波数を有するレーザ光を出射する光源である。
レーザ光源１０１ａは、実施の形態２に係る光距離測定装置１００ａにおいて、必須な構成ではない。例えば、光距離測定装置１００ａは、レーザ光源１０１ａを有する外部のレーザ光発生装置が出射したレーザ光を受けて、動作するものであっても良い。

分岐部１０３ａは、光カプラ等により構成され、入力された連続波のレーザ光を分岐して、分岐後のレーザ光を測定光及び参照光として出力する。より具体的には、分岐部１０３ａは、レーザ光源１０１ａが出射した複数の周波数を有するレーザ光を分岐して、分岐後のレーザ光を測定光及び参照光として出力する。

実施の形態２に係る光距離測定装置１００ａは、レーザ光源１０１ａ、分岐部１０３ａ、測定光分岐部１０４、参照光分岐部１０５、遅延調整部１０６、第１光サーキュレータ１２１、第２光サーキュレータ１２２、第１光学系１３１、及び第２光学系１３２により、送信部１１０ａが構成されている。

第１合成部１５３は、光カプラ等により構成され、第１参照光及び第１反射光を合成して、合成後の第１参照光及び第１反射光を第１合成光として出力する。
第１分光部１５５は、回折格子等により構成され、第１合成部１５３が出力した第１合成光を空間的にスペクトル分光して、スペクトル分光後の第１合成光を第１スペクトル分光光として照射する。
第１光電変換部１６１ａは、アレイ状に並べられた光電素子を有し、第１分光部１５５から照射された第１スペクトル分光光を受けて、第１合成光の強度を示す情報をアレイ状に並べられた光電素子毎の位置に対応付けた第１アナログ信号を出力する。
第１デジタル変換部１７１ａは、第１アナログ信号をＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換後の第１アナログ信号をデジタル信号である第１受信信号として出力する。

実施の形態２に係る光距離測定装置１００ａは、第１合成部１５３、第１分光部１５５、第１光電変換部１６１ａ、及び第１デジタル変換部１７１ａにより、第１受信部１４１ａが構成されている。
すなわち、第１受信部１４１ａは、第１参照光、及び、第１測定光が対象物２０で反射した光である第１反射光を受けて、第１参照光及び第１反射光を示す第１受信信号を出力する。

第２合成部１５４は、光カプラ等により構成され、第２参照光及び第２反射光を合成して、合成後の第２参照光及び第２反射光を第２合成光として出力する。
第２分光部１５６は、回折格子等により構成され、第２合成部１５４が出力した第２合成光を空間的にスペクトル分光して、スペクトル分光後の第２合成光を第２スペクトル分光光として照射する。
第２光電変換部１６２ａは、アレイ状に並べられた光電素子を有し、第２分光部１５６から照射された第２スペクトル分光光を受けて、第２合成光の強度を示す情報をアレイ状に並べられた光電素子毎の位置に対応付けた第２アナログ信号を出力する。
第２デジタル変換部１７２ａは、第２アナログ信号をＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換後の第２アナログ信号をデジタル信号である第２受信信号として出力する。

実施の形態２に係る光距離測定装置１００ａは、第２合成部１５４、第２分光部１５６、第２光電変換部１６２ａ、及び第２デジタル変換部１７２ａにより、第２受信部１４２ａが構成されている。
すなわち、第２受信部１４２ａは、第２参照光、及び、第２測定光が対象物２０で反射した光である第２反射光を受けて、第２参照光及び第２反射光を示す第２受信信号を出力する。

周波数測定部１８１ａは、第１受信信号に基づいて、第１参照光及び第１反射光の周波数成分毎の強度を測定する。また、周波数測定部１８１ａは、測定した第１参照光及び第１反射光の周波数成分毎の強度を示す第１信号情報を出力する。
更に、周波数測定部１８１ａは、第２受信信号に基づいて、第２参照光及び第２反射光の周波数成分毎の強度を測定する。また、周波数測定部１８１ａは、測定した第２参照光及び第２反射光の周波数成分毎の強度を示す第２信号情報を出力する。

より具体的には、例えば、周波数測定部１８１ａは、周波数と、第１光電変換部１６１ａにおけるアレイ状に並べられた光電素子毎の位置とを対応付けた情報と、第１受信信号におけるアレイ状に並べられた光電素子毎の位置に対応付けられた第１合成光の強度を示す情報とに基づいて、第１参照光及び第１反射光の周波数成分毎の強度を測定する。なお、第１光電変換部１６１ａにおける周波数とアレイ状に並べられた光電素子毎の位置とを対応付けた情報は、既知であるものとする。また、同様に、周波数測定部１８１ａは、周波数と、第２光電変換部１６２ａにおけるアレイ状に並べられた光電素子毎の位置とを対応付けた情報と、第２受信信号におけるアレイ状に並べられた光電素子毎の位置に対応付けられた第２合成光の強度を示す情報とに基づいて、第２参照光及び第２反射光の周波数成分毎の強度を測定する。なお、第２光電変換部１６２ａにおける周波数とアレイ状に並べられた光電素子毎の位置とを対応付けた情報は、既知であるものとする。

距離算出部１８２ａは、周波数測定部１８１ａが出力した、第１信号情報又は第２信号情報に基づいて、送信部１１０ａから対象物２０までの距離を算出する。また、距離算出部１８２ａは、算出した送信部１１０ａから対象物２０までの距離を示す距離情報を出力する。
より具体的には、距離算出部１８２ａは、周知技術であるスペクトラムドメイン方式による光干渉断層計と同様の方法により、第１信号情報又は第２信号情報に基づいて、送信部１１０ａから対象物２０までの距離を算出する。スペクトラムドメイン方式による光干渉断層計による距離計測方法は公知であるため、説明を省略する。

以上のように、光距離測定装置１００ａは、入力された複数の周波数を有する連続波のレーザ光を分岐して、分岐後のレーザ光を測定光及び参照光として出力する分岐部１０３ａと、分岐部１０３ａが出力する測定光を分岐して、分岐後の測定光を第１測定光及び第２測定光として出力する測定光分岐部１０４と、分岐部１０３ａが出力する参照光を分岐して、分岐後の参照光を第１参照光及び第２参照光として出力する参照光分岐部１０５と、第１レイリー長を有し、第１測定光を対象物２０に照射するための第１光学系１３１と、第１レイリー長と異なる第２レイリー長を有し、且つ、第１光学系１３１が有する焦点距離と等しい焦点距離を有し、第２測定光を対象物２０に照射するための第２光学系１３２と、を有する送信部１１０ａと、第１参照光、及び、第１測定光が対象物２０で反射した光である第１反射光を受けて、第１参照光及び第１反射光を示す第１受信信号を出力する第１受信部１４１ａと、第２参照光、及び、第２測定光が対象物２０で反射した光である第２反射光を受けて、第２参照光及び第２反射光を示す第２受信信号を出力する第２受信部１４２ａと、を備え、第１受信部１４１ａが、第１参照光及び第１反射光を合成して、合成後の第１参照光及び第１反射光を第１合成光として出力する第１合成部１５３と、第１合成部１５３が出力した第１合成光を空間的にスペクトル分光して、スペクトル分光後の第１合成光を第１スペクトル分光光として照射する第１分光部１５５と、アレイ状に並べられた光電素子を有し、第１分光部１５５から照射された第１スペクトル分光光を受けて、第１合成光の強度を示す情報をアレイ状に並べられた光電素子毎の位置に対応付けて第１受信信号として出力する第１光電変換部１６１ａと、を有し、第２受信部１４２ａが、第２参照光及び第２反射光を合成して、合成後の第２参照光及び第２反射光を第２合成光として出力する第２合成部１５４と、第２合成部１５４が出力した第２合成光を空間的にスペクトル分光して、スペクトル分光後の第２合成光を第２スペクトル分光光として照射する第２分光部１５６と、アレイ状に並べられた光電素子を有し、第２分光部１５６から照射された第２スペクトル分光光を受けて、第２合成光の強度を示す情報をアレイ状に並べられた光電素子毎の位置に対応付けて第２受信信号として出力する第２光電変換部１６２ａと、を有するように構成した。
このように構成することで、光距離測定装置１００ａは、送信部１１０ａから対象物２０までの距離測定の範囲を広くしつつ、高精度に当該距離を測定できる。

なお、この発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係る光距離測定装置は、加工装置に適用することができる。

１０ 加工装置、１１ チャック、１２ 加工ヘッド、１３ 加工ヘッド移動制御部、１４ 加工ヘッド移動機構、１５ チャック移動制御部、１６ チャック移動機構、２０ 対象物、１００，１００ａ 光距離測定装置、１０１ レーザ光源、１０１ａ 広帯域レーザ光源、１０２ 掃引部、１０３，１０３ａ 分岐部、１０４ 測定光分岐部、１０５ 参照光分岐部、１０６ 遅延調整部、１１０，１１０ａ 送信部、１２１ 第１光サーキュレータ、１２２ 第２光サーキュレータ、１３１ 第１光学系、１３２ 第２光学系、１４１，１４１ａ 第１受信部、１４２，１４２ａ 第２受信部、１５１ 第１光干渉部、１５２ 第２光干渉部、１５３ 第１合成部、１５４ 第２合成部、１５５ 第１分光部、１５６ 第２分光部、１６１，１６１ａ 第１光電変換部、１６２，１６２ａ 第２光電変換部、１７１，１７１ａ 第１デジタル変換部、１７２，１７２ａ 第２デジタル変換部、１８１，１８１ａ 周波数測定部、１８２，１８２ａ 距離算出部、１９０ 情報送信部。

Claims (7)

1. 入力された連続波のレーザ光を分岐して、分岐後の前記レーザ光を測定光及び参照光として出力する分岐部と、
   前記分岐部が出力する前記測定光を分岐して、分岐後の前記測定光を第１測定光及び第２測定光として出力する測定光分岐部と、
   前記分岐部が出力する前記参照光を分岐して、分岐後の前記参照光を第１参照光及び第２参照光として出力する参照光分岐部と、
   第１レイリー長を有し、前記第１測定光を対象物に照射するための第１光学系と、
   前記第１レイリー長と異なる第２レイリー長を有し、且つ、前記第１光学系が有する焦点距離と等しい焦点距離を有し、前記第２測定光を前記対象物に照射するための第２光学系と、
   を有する送信部と、
   前記第１参照光、及び、前記第１測定光が前記対象物で反射した光である第１反射光を受けて、前記第１参照光及び前記第１反射光を示す第１受信信号を出力する第１受信部と、
   前記第２参照光、及び、前記第２測定光が前記対象物で反射した光である第２反射光を受けて、前記第２参照光及び前記第２反射光を示す第２受信信号を出力する第２受信部と、
   を備えたこと
   を特徴とする光距離測定装置。
2. 前記第１受信信号に基づいて、前記第１参照光及び前記第１反射光の周波数成分毎の強度を測定し、測定した前記第１参照光及び前記第１反射光の周波数成分毎の強度を示す第１信号情報を出力し、且つ、前記第２受信信号に基づいて、前記第２参照光及び前記第２反射光の周波数成分毎の強度を測定して、測定した前記第２参照光及び前記第２反射光の周波数成分毎の強度を示す第２信号情報を出力する周波数測定部と、
   前記周波数測定部が出力した、前記第１信号情報又は前記第２信号情報に基づいて、前記送信部から前記対象物までの距離を算出し、算出した前記送信部から前記対象物までの距離を示す距離情報を出力する距離算出部と、
   を有すること
   を特徴とする請求項１記載の光距離測定装置。
3. 前記周波数測定部は、前記第１受信信号と前記第２受信信号とを合成した信号に基づいて、前記第１参照光及び前記第１反射光の周波数成分毎の強度を測定して、測定した前記第１参照光及び前記第１反射光の周波数成分毎の強度を示す第１信号情報を出力すること
   を特徴とする請求項２記載の光距離測定装置。
4. 前記測定光分岐部は、前記分岐部が出力する前記測定光を偏波分離することにより分岐して、分岐後の前記測定光を、前記第１測定光である第１偏波測定光、及び前記第２測定光である第２偏波測定光として出力し、
   前記参照光分岐部は、前記分岐部が出力する前記参照光を偏波分離することにより分岐して、分岐後の前記参照光を、前記第１参照光である第１偏波参照光、及び前記第２参照光である第２偏波参照光として出力すること
   を特徴とする請求項２記載の光距離測定装置。
5. 前記周波数測定部は、偏波ダイバーシティ方式により、前記第１受信信号又は前記第２受信信号に基づいて、前記第１参照光及び前記第１反射光の周波数成分毎の強度を測定して、測定した前記第１参照光及び前記第１反射光の周波数成分毎の強度を示す第１信号情報を出力すること
   を特徴とする請求項４記載の光距離測定装置。
6. 前記送信部は、
   入力された前記レーザ光を波長掃引して、掃引後の前記レーザ光を掃引光として出力する掃引部を有し、
   前記分岐部は、前記掃引部が出力する前記掃引光を分岐して、分岐後の前記掃引光を前記測定光及び前記参照光として出力し、
   前記第１受信部は、
   前記第１参照光と前記第１反射光とを干渉させて、前記第１参照光と前記第１反射光とを干渉させた後の干渉光を第１干渉光として出力する第１光干渉部と、
   前記第１光干渉部が出力した前記第１干渉光を光電変換して、前記第１干渉光を示す第１アナログ信号を出力する第１光電変換部と、
   前記第１アナログ信号をＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換後の前記第１アナログ信号をデジタル信号である前記第１受信信号として出力する第１デジタル変換部と、
   を有し、
   前記第２受信部は、
   前記第２参照光と前記第２反射光とを干渉させて、前記第２参照光と前記第２反射光とを干渉させた後の干渉光を第２干渉光として出力する第２光干渉部と、
   前記第２光干渉部が出力した前記第２干渉光を光電変換して、前記第２干渉光を示す第２アナログ信号を出力する第２光電変換部と、
   前記第２アナログ信号をＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換後の前記第２アナログ信号をデジタル信号である前記第２受信信号として出力する第２デジタル変換部と、
   を有すること
   を特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項記載の光距離測定装置。
7. 前記分岐部が分岐する前記レーザ光は、複数の周波数を有する前記レーザ光であって、
   前記第１受信部は、
   前記第１参照光及び前記第１反射光を合成して、合成後の前記第１参照光及び前記第１反射光を第１合成光として出力する第１合成部と、
   前記第１合成部が出力した前記第１合成光を空間的にスペクトル分光して、スペクトル分光後の前記第１合成光を第１スペクトル分光光として照射する第１分光部と、
   アレイ状に並べられた光電素子を有し、前記第１分光部から照射された前記第１スペクトル分光光を受けて、前記第１合成光の強度を示す情報を前記アレイ状に並べられた前記光電素子毎の位置に対応付けて前記第１受信信号として出力する第１光電変換部と、
   を有し、
   前記第２受信部は、
   前記第２参照光及び前記第２反射光を合成して、合成後の前記第２参照光及び前記第２反射光を第２合成光として出力する第２合成部と、
   前記第２合成部が出力した前記第２合成光を空間的にスペクトル分光して、スペクトル分光後の前記第２合成光を第２スペクトル分光光として照射する第２分光部と、
   アレイ状に並べられた光電素子を有し、前記第２分光部から照射された前記第２スペクトル分光光を受けて、前記第２合成光の強度を示す情報を前記アレイ状に並べられた前記光電素子毎の位置に対応付けて前記第２受信信号として出力する第２光電変換部と、
   を有すること
   を特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項記載の光距離測定装置。

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