JPH01124785A - レーザ測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザ光を用いて対象物までの距離を測定す
るレーザ測距装置に関するものである。

従来の技術 対象物までの絶対距離をレーザな用いて測定することは
ロボットの遠隔操作のだめの視覚情報源として最近注目
されている。この上うなレーザ測距装置は三角法を用い
るものと光の往復時間を測定するものとに大別され、後
者はさらにパルスレーザを用いる方式と連続波発振レー
ザを強度変調する方式に分けられる。ロボットの視覚等
の比較的短い距離の測定には連続波発振レーザ強度変調
方式が適しており、この方式に関しては、特開昭６２−
７５３６３号公報に記載されている。以下、第２図を参
照して、従来の強度変調方式レーザ測距装置について説
明する。

第２図においてレーザ１からの出力光はビームスプリッ
タ−２で２光路に分割され、一方は音響光学光変調器（
以下ＡＯＭと記す）４に入射する。

ＡＯＭ　４は発振器３からの信号により駆動され、周波
数がシフトし、強度変調された回折光を発生する。この
回折光は反射鏡５，６ならびにビームスプリッタ−７を
経て、スキャナ８によって２次元に走査され、対象物９
に照射される。対象物９からの散乱光はスキャナ８を通
り、ビームスプリッタ−７、反射鏡１０、部分反射鏡１
１を経て、ヘテロダイン検波器１２に入射する。

一方ビームスブリッタ−２で分割された他方のレーザ光
が参照光として部分反射鏡１１を通ってヘテロダイン検
波器１２に供給される。ヘテロダイン検波器１２ではこ
の対象物９からの散乱光とビームスプリッタ−２からの
参照光との差周波信号をヘテロダイン検出し、この差周
波信号の強度を強度検出器１３により検出する。このと
きスキャナ８によってレーザ光の走査を行なえば、テレ
ビカメラによる測定と類似の輝度画像が得られる。

また、差周波信号の位相は対象物９までの距離に比例し
て遅れるため、発振器３からの参照信号と差周波信号と
の位相差を位相検出器１４によって検出すれば、対象物
までの距離が求まる。すなわち、位相差をφ、変調周波
数をｆｍ、光速なＣとすると、対象物までの距離りは Ｌ＝ｃφ／４　ｙｔ　ｆｍ　　　　　　　　　　　（１
，）により求められる。また、輝度画像と同様にスキャ
ナ８によるレーザ光の走査によって、距離画像を得るこ
とができる。

発明が解決しようとする問題点 以上のような構成において、ＡＯＭ４によってレーザ光
が変調されるとき、変調された音波がある速度をもって
レーザ光を横切るため、レーザ光は変調に対して場所に
よる位相ずれをもつ。位相の最大ずれ量△φは Δφ＝ｄ／人　　　　　　　　　　　（２）と表わされ
る。ここでｄはＡＯＭ　４におけるレーザ光の直径、人
は強度変調波の波長で、■をＡＯＭ　Ｊ内の音速として 人工Ｖ　／　ｆｍ　　　　　　　　　　　　（３）であ
る。

対象物によってレーザ光が一様に散乱される場合には、
この位相ずれの影響は小さいが、レーザ光の一部分のみ
を選択的に反射する対象物の場合やビームが異なる対象
物にまたがって照射されている場合などは、この位相ず
れのために誤まった位相検出をしてしまい、同一距離に
ある対象物に対して異なる距離を示し、正しい距離測定
が行なえない。

本発明は上記問題を解決するもので、対象物までの距離
を精度よく測定するレーザ測距装置を提供するものであ
る。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明はレーザ発振器か
らのレーザ光の一部を電気光学光変調器で強度変調して
対象物を照射し、対象物からの反射光と、レーザ光の一
部を音響光学光変調器で周波数シフトさせた参照光とを
ヘテロダイン検波するようにしたものである。

作　　　　用 本発明は上記の構成により以下のように作用する。ＥＯ
Ｍによって強度変調を行なうので、変調されたビーム内
に位相分布は生じない。従って、散乱光を検出したとき
の強度変調成分の位相ずれを小さく抑えることができ、
精度よく距離を測定することができる。また、ＡＯＭを
用いてヘテロダイン検波を行なうため、従来例上同様に
微弱な散乱光の検出が可能である。

実施例 以下、本発明の実施例について図面とともに詳細に説明
する。

第１図は本発明のレーザ測距装置の概略図である。第２
図の従来例と同じ部位には同じ番号を付し、詳しい説明
は省略する。本実施例の特徴はレーザ光をＥＯＭ］５に
よって強度変調を行なうこと、ならびに、参照光をＡ１
４１５によって周波数シフトスることである。ビームス
プリッタ−２によっ゛て分割された一方のレーザ光は、
発振器３によって駆動されたＦａＭ１５　により強度変
調される。以下、強度変調された信号光を対象物９に照
射し、対象物９からの散乱光をヘテロダイン検波器１２
で検出するのは従来例と同様である。

一方、ビームスプリッタ−２によって分割された他方の
レーザ光はＡＯＭ１６によって周波数シフトされ、参照
光としてヘテロダイン検波器１２に供給される。すなわ
ち、従来例では周波数シフトされるのは信号光であった
が、本発明では参照光の方が周波数シフトを受けるわけ
である。ＥＯＭ１５によって強度変調を行なうため、変
調されたビーム内に位相分布を生じない。従って、散乱
光を検出したときの強度変調成分の位相ずれを小さく抑
えることができ、精度よく距離を測定するこ七ができる
。また、ヘテロダイン検波を行ない、微弱な散乱光の検
出が可能であるという特性は有したままである。

発明の効果 以上述べたように本発明は、ＲＯＭによって強度変調を
行ない、ＡＯＭによって周波数シフトを行なうため、位
相検出誤差は小さく、対象物までの距離を精度よく測定
することができるξともに、ヘテロダイン検波により微
弱な散乱光も検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレーザ測距装置の実施例を示すブ
ロック図、第２図は従来のレーザ測距装置の構成を示す
ブロック図である。 １・・・レーザ、２．７・・・ビームスプリッタ−５３
・・発振器、４．１６・・・ＡＯＭ、　　５．６．１０
・・・反射鏡、８・・・スキャナ、９・・・対象物、１
１・・・部分反射鏡、１２・・・ヘテロダイン検波器、
１３・・・強度検出器、１４・・・位相検出器、１５・
・・ＲＯＭ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ発振器と、このレーザ発振器からのレーザ
   光を強度変調する電気光学光変調器と、強度変調された
   レーザ光を測定対象物に照射する手段と、前記レーザ発
   振器からのレーザ光の一部を周波数シフトさせ、参照光
   を発生する音響光学光変調器と、測定対象物からの反射
   光と参照光とをヘテロダイン検波した信号の位相差を検
   出する手段とを具備したことを特徴とするレーザ測距装
   置。
2. （２）照射手段によりレーザ光を走査する特許請求の範
   囲第１項記載のレーザ測距装置。