JPH0365871B2 - - Google Patents
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- JPH0365871B2 JPH0365871B2 JP58251395A JP25139583A JPH0365871B2 JP H0365871 B2 JPH0365871 B2 JP H0365871B2 JP 58251395 A JP58251395 A JP 58251395A JP 25139583 A JP25139583 A JP 25139583A JP H0365871 B2 JPH0365871 B2 JP H0365871B2
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- optical fiber
- receiver
- light
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 95
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 71
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、反射体としての被測定物の離間距離
を測定する光フアイバーによる距離測定装置に係
り、特に、この距離測定装置における温度補正装
置に関する。
を測定する光フアイバーによる距離測定装置に係
り、特に、この距離測定装置における温度補正装
置に関する。
既に提案されているこの種の光フアイバーによ
る距離測定装置は、例えば、ダムの水位や石油貯
蔵タンクの液位等の測定に使用されている。
る距離測定装置は、例えば、ダムの水位や石油貯
蔵タンクの液位等の測定に使用されている。
即ち、この種の光フアイバーによる距離測定装
置は、第１図に示されるように、例えば、キヤビ
ネツトＩ内に収納されたレーザー光による光源１
の光をパルス発振器２で適宜な周波数のパルス信
号に変調し、このパルス発振器２からのパルス信
号をハーフミラー３ａによる光分岐装置３を介し
て二方向に分光し、この光分岐装置３のハーフミ
ラー３ａだ反射した反射光を第１受光器４へ送信
し、この第１受光器４で受光した変調波によるパ
ルス信号を電気信号に変換して位相比較器５に送
信し、他方、上記光分岐装置３の上記ハーフミラ
ー３ａを透過したパルス信号による光束を、送り
光フアイバー６を通して検出部７の対物レンズ７
ａに伝送し、この対物レンズ７ａによる平行光を
コーナーミラーによる被測定物（被写体）８に入
射し、この被測定物８からの反射光を、再び、上
記対物レンズ７ａを通して他の戻り光フアイバー
９へ伝送し、この戻り光フアイバー９内を伝送さ
れるパルス信号を第２受光器１０で受光し、この
第２受光器１０のパルス信号を電気信号に変換し
て上記位相比較器５へ送信し、この位相比較器５
によつて上記ハーフミラー３ａからのパルス信号
と上記被測定物８からのパルス信号とを比較測定
することにより、上記対物レンズ７ａから被測定
物８までの長さ（光路長）を測定するようになつ
ている。
置は、第１図に示されるように、例えば、キヤビ
ネツトＩ内に収納されたレーザー光による光源１
の光をパルス発振器２で適宜な周波数のパルス信
号に変調し、このパルス発振器２からのパルス信
号をハーフミラー３ａによる光分岐装置３を介し
て二方向に分光し、この光分岐装置３のハーフミ
ラー３ａだ反射した反射光を第１受光器４へ送信
し、この第１受光器４で受光した変調波によるパ
ルス信号を電気信号に変換して位相比較器５に送
信し、他方、上記光分岐装置３の上記ハーフミラ
ー３ａを透過したパルス信号による光束を、送り
光フアイバー６を通して検出部７の対物レンズ７
ａに伝送し、この対物レンズ７ａによる平行光を
コーナーミラーによる被測定物（被写体）８に入
射し、この被測定物８からの反射光を、再び、上
記対物レンズ７ａを通して他の戻り光フアイバー
９へ伝送し、この戻り光フアイバー９内を伝送さ
れるパルス信号を第２受光器１０で受光し、この
第２受光器１０のパルス信号を電気信号に変換し
て上記位相比較器５へ送信し、この位相比較器５
によつて上記ハーフミラー３ａからのパルス信号
と上記被測定物８からのパルス信号とを比較測定
することにより、上記対物レンズ７ａから被測定
物８までの長さ（光路長）を測定するようになつ
ている。
特に、上述した光フアイバーによる距離測定装
置は、可撓性の光フアイバーを使用している関係
上、上記対物レンズ７ａの位置を自由に移動して
被測定物８までの距離を測定するようになつてい
る。
置は、可撓性の光フアイバーを使用している関係
上、上記対物レンズ７ａの位置を自由に移動して
被測定物８までの距離を測定するようになつてい
る。
しかしながら、上述した光フアイバーによる距
離測定装置は、対物レンズ７ａを自由に移動して
配置できるけれども、上記光分岐装置３と対物レ
ンズ７との間に配線される送りフアイバー６と戻
り光フアイバー９との長さが同じでない関係上、
上記両光フアイバー６と９との長さを、予め、上
記位相比較器５に記憶しておき、上記両光フアイ
バー６と９とによる遅延を補正して、実測距離を
算出しなければならず、しかも、予め、正確に上
記両光フアイバー６，９の長さを実測しておかな
ければならない。又一方、空気の光学的屈折率
は、上記検出部７附近の温度上昇上昇と共に変化
するため、測定した値に温度補正を加えることを
余儀なくされる等の難点がある。
離測定装置は、対物レンズ７ａを自由に移動して
配置できるけれども、上記光分岐装置３と対物レ
ンズ７との間に配線される送りフアイバー６と戻
り光フアイバー９との長さが同じでない関係上、
上記両光フアイバー６と９との長さを、予め、上
記位相比較器５に記憶しておき、上記両光フアイ
バー６と９とによる遅延を補正して、実測距離を
算出しなければならず、しかも、予め、正確に上
記両光フアイバー６，９の長さを実測しておかな
ければならない。又一方、空気の光学的屈折率
は、上記検出部７附近の温度上昇上昇と共に変化
するため、測定した値に温度補正を加えることを
余儀なくされる等の難点がある。
本発明は、上述した難点を解消するために、対
物レンズに近接して光分岐装置を配設し、この光
分岐装置から第１受光器に接続される分岐光フア
イバーと上記光分岐装置から第２受光器に接続さ
れる基準光フアイバーとの長さを同じにすると共
に、上記光分岐装置に基準遅延用光フアイバーを
付設し、上記対物レンズから被測定物までの離間
距離を正確に比較測定し、さらに、検出部の周囲
温度を光学的に測定して、この測定値に温度補償
を行うようにしたことを目的とする距離測定装置
を提供するものである。
物レンズに近接して光分岐装置を配設し、この光
分岐装置から第１受光器に接続される分岐光フア
イバーと上記光分岐装置から第２受光器に接続さ
れる基準光フアイバーとの長さを同じにすると共
に、上記光分岐装置に基準遅延用光フアイバーを
付設し、上記対物レンズから被測定物までの離間
距離を正確に比較測定し、さらに、検出部の周囲
温度を光学的に測定して、この測定値に温度補償
を行うようにしたことを目的とする距離測定装置
を提供するものである。
本発明は、光源からの光をパルス信号に変調す
るパルス発振器の光路に主光フアイバーを配設
し、この主光フアイバーの一端部に三分岐する光
分岐装置を設け、この光分岐装置で分岐されたう
ちの分岐光フアイバーの中程に光カプラーを設
け、この光カプラーに一対の枝光フアイバーを分
岐して付設し、この一方の枝光フアイバーを第１
受光器に接続し、この第１受光器を演算回路を備
えた第１位相比較器に連結し、上記他方の枝光フ
アイバーを第３受光器に接続し、この第３受光器
を温度計測回路を備えた第２位相比較器に連結
し、他方、上記光分岐装置に対物レンズを付設
し、この対物レンズに被測定物からの反射光を伝
送し、しかも、上記分岐光フアイバーと同じ長さ
の基準光フアイバーを第２受光器に接続し、この
第２受光器を上記第１位相比較器に連結し、さら
に、上記光分岐装置にループを形成した基準遅延
光フアイバーを付設し、この基準遅延光フアイバ
ーを第４受光器に接続し、この第４受光器を上記
第２位相比較器に連結し、上記演算回路と上記温
度計測回路とを接続して温度補正するようにして
距離を比較測定するように構成したものである。
るパルス発振器の光路に主光フアイバーを配設
し、この主光フアイバーの一端部に三分岐する光
分岐装置を設け、この光分岐装置で分岐されたう
ちの分岐光フアイバーの中程に光カプラーを設
け、この光カプラーに一対の枝光フアイバーを分
岐して付設し、この一方の枝光フアイバーを第１
受光器に接続し、この第１受光器を演算回路を備
えた第１位相比較器に連結し、上記他方の枝光フ
アイバーを第３受光器に接続し、この第３受光器
を温度計測回路を備えた第２位相比較器に連結
し、他方、上記光分岐装置に対物レンズを付設
し、この対物レンズに被測定物からの反射光を伝
送し、しかも、上記分岐光フアイバーと同じ長さ
の基準光フアイバーを第２受光器に接続し、この
第２受光器を上記第１位相比較器に連結し、さら
に、上記光分岐装置にループを形成した基準遅延
光フアイバーを付設し、この基準遅延光フアイバ
ーを第４受光器に接続し、この第４受光器を上記
第２位相比較器に連結し、上記演算回路と上記温
度計測回路とを接続して温度補正するようにして
距離を比較測定するように構成したものである。
以下、本発明を図示の一実施例について説明す
る。
る。
なお、本発明は、上述した具体例と同一構成部
材には、同じ符号を付して説明する。
材には、同じ符号を付して説明する。
第２図において、符号１は、例えば、キヤビネ
ツトＩ内に収納されたレーザー光による光源であ
つて、この光源１からの光は、パルス発振器２へ
伝送されて、こゝで、適当な周波数のパルス信号
に変調されるようになつている。又、このパルス
発振器２の光路上には、出射用光フアイバーとし
ての主光フアイバー１１が配設されており、この
主光フアイバー１１の一端部には、検出部７を構
成する光カプラーによる光分岐装置１２が三分岐
して設けられている。さらに、この光分岐装置１
２で分岐されたうちの分岐光フアイバー１３の中
程には、光カプラー１４が付設されており、この
光カプラー１４には、上記分岐光フアイバー１３
から枝分かれした一対の枝光フアイバー１３ａ，
１３ｂが分岐して接続されている。さらに又、こ
の一方の枝光フアイバー１３ａは受光素子による
第１受光器４に接続されており、上記他方の枝光
フアイバー１３ｂは、受光素子による第３受光器
１５に接続されている。
ツトＩ内に収納されたレーザー光による光源であ
つて、この光源１からの光は、パルス発振器２へ
伝送されて、こゝで、適当な周波数のパルス信号
に変調されるようになつている。又、このパルス
発振器２の光路上には、出射用光フアイバーとし
ての主光フアイバー１１が配設されており、この
主光フアイバー１１の一端部には、検出部７を構
成する光カプラーによる光分岐装置１２が三分岐
して設けられている。さらに、この光分岐装置１
２で分岐されたうちの分岐光フアイバー１３の中
程には、光カプラー１４が付設されており、この
光カプラー１４には、上記分岐光フアイバー１３
から枝分かれした一対の枝光フアイバー１３ａ，
１３ｂが分岐して接続されている。さらに又、こ
の一方の枝光フアイバー１３ａは受光素子による
第１受光器４に接続されており、上記他方の枝光
フアイバー１３ｂは、受光素子による第３受光器
１５に接続されている。
一方、上記第１受光器４は、演算回路１６を備
えた第１位相比較器１７に接続されており、上記
第３受光器１５は、温度計測回路１８を備えた第
２位相比較器１９に接続されている。又、上記光
分岐装置１２には、対物レンズ７ａがリレー光フ
アイバー１１ａを介して対峙しており、この対物
レンズ７ａは、上記リレー光フアイバー１１ａか
らの出射光を平行光にして投光するようになつて
いる。さらに、この対物レンズ７ａの前方には、
距離測定の相手方となるミラーコーナーによる被
測定物（被写体）８が配設されており、この被測
定物８からの反射光は、上記対物レンズ７ａに入
射し得るようになつている。さらに又、この対物
レンズ７ａに対峙した位置の検出部７には、上記
分岐光フアイバー１３と同じ長さの基準光フアイ
バー２０が上記被測定物８からの反射光を受光し
て伝送し得るようにして配設されており、この基
準光フアイバー２０の一端部には、例えば、受光
素子による第２受光器１０が設けられている。
又、この第２受光器１０には、上記第１位相比較
器１７が連結されており、上記第２受光器１０
は、上記対物レンズ７ａと被測定物８とを往復し
た光（パルス信号）を電気信号に変換し、この電
気信号に変換された変調波は、上記第１位相比較
器１７へ送信されるようになつており、上記第１
受光器４と第２受光器１０とからの両電気信号
は、上記第１位相比較器１７及びこれに付設され
た演算回路１６で比較演算され、これによつて、
上記対物レンズ７ａと被測定物８との離間距離を
測定して出力部２４から外部へ取出されるように
なつている。
えた第１位相比較器１７に接続されており、上記
第３受光器１５は、温度計測回路１８を備えた第
２位相比較器１９に接続されている。又、上記光
分岐装置１２には、対物レンズ７ａがリレー光フ
アイバー１１ａを介して対峙しており、この対物
レンズ７ａは、上記リレー光フアイバー１１ａか
らの出射光を平行光にして投光するようになつて
いる。さらに、この対物レンズ７ａの前方には、
距離測定の相手方となるミラーコーナーによる被
測定物（被写体）８が配設されており、この被測
定物８からの反射光は、上記対物レンズ７ａに入
射し得るようになつている。さらに又、この対物
レンズ７ａに対峙した位置の検出部７には、上記
分岐光フアイバー１３と同じ長さの基準光フアイ
バー２０が上記被測定物８からの反射光を受光し
て伝送し得るようにして配設されており、この基
準光フアイバー２０の一端部には、例えば、受光
素子による第２受光器１０が設けられている。
又、この第２受光器１０には、上記第１位相比較
器１７が連結されており、上記第２受光器１０
は、上記対物レンズ７ａと被測定物８とを往復し
た光（パルス信号）を電気信号に変換し、この電
気信号に変換された変調波は、上記第１位相比較
器１７へ送信されるようになつており、上記第１
受光器４と第２受光器１０とからの両電気信号
は、上記第１位相比較器１７及びこれに付設され
た演算回路１６で比較演算され、これによつて、
上記対物レンズ７ａと被測定物８との離間距離を
測定して出力部２４から外部へ取出されるように
なつている。
又一方、上記光分岐装置１２には、一定の基準
長さに巻装してループ２１ａを形成した基準遅延
光フアイバー２１が付設されており、これによつ
て、一定の基準遅延パルス信号を生じるようにな
つている。又、この基準遅延光フアイバー２１
は、受光素子による第４受光器２２に接続されて
おり、この第４受光器２２は、上記第２位相比較
器１９に連結されている。さらに、上記演算回路
１６と上記温度計測回路１８とは接続されてお
り、上記第２位相比較器１９による基準遅延パル
ス信号は、温度計測回路１８で温度補正した距離
に補正するようになつている。
長さに巻装してループ２１ａを形成した基準遅延
光フアイバー２１が付設されており、これによつ
て、一定の基準遅延パルス信号を生じるようにな
つている。又、この基準遅延光フアイバー２１
は、受光素子による第４受光器２２に接続されて
おり、この第４受光器２２は、上記第２位相比較
器１９に連結されている。さらに、上記演算回路
１６と上記温度計測回路１８とは接続されてお
り、上記第２位相比較器１９による基準遅延パル
ス信号は、温度計測回路１８で温度補正した距離
に補正するようになつている。
なお、上記主光フアイバー１１、分岐光フアイ
バー１３、基準光フアイバー２０及び基準遅延光
フアイバー２１は、一本の光ケーブル２３によつ
て集束されている。
バー１３、基準光フアイバー２０及び基準遅延光
フアイバー２１は、一本の光ケーブル２３によつ
て集束されている。
従つて、今、対物レンズ７ａから被写体として
の被測定物８までの距離を温度補正して測定する
場合、光源１からの光は、パルス発振器２へ伝送
されて、こゝで、パルス信号に変調される。しか
して、このパルス発振器２のパルス信号は、上記
主光フアイバー１１を通して、上記光分岐装置１
２へ伝達され、こゝで、上記パルス信号を三方向
に分岐する。分岐された一方のパルス信号は、分
岐光フアイバー１３及び基準光フアイバー２０を
通して、前述したように、第１受光器４と第２受
光器１０へ伝送され、上記第１受光器４は上記パ
ルス発振器２からのパルス信号を受授して光電変
換し、これを第１位相比較器１７へ伝送する。
又、上記第２受光器１０は、対物レンズ７ａと被
測定物８との間を往復したパルス信号を受授して
光電変換し、これを第１位相比較器１７へ伝送
し、こゝで、上記両受光器４と１０との両電気信
号を位相比較し、上記演算回路１６で比較演算さ
れ、これによつて、上記対物レンズ７ａと被測定
物８との離間距離を測定する。なお、この測定値
は、上記対物レンズ７ａの位置する検出部７の温
度補正は施されていないものである。
の被測定物８までの距離を温度補正して測定する
場合、光源１からの光は、パルス発振器２へ伝送
されて、こゝで、パルス信号に変調される。しか
して、このパルス発振器２のパルス信号は、上記
主光フアイバー１１を通して、上記光分岐装置１
２へ伝達され、こゝで、上記パルス信号を三方向
に分岐する。分岐された一方のパルス信号は、分
岐光フアイバー１３及び基準光フアイバー２０を
通して、前述したように、第１受光器４と第２受
光器１０へ伝送され、上記第１受光器４は上記パ
ルス発振器２からのパルス信号を受授して光電変
換し、これを第１位相比較器１７へ伝送する。
又、上記第２受光器１０は、対物レンズ７ａと被
測定物８との間を往復したパルス信号を受授して
光電変換し、これを第１位相比較器１７へ伝送
し、こゝで、上記両受光器４と１０との両電気信
号を位相比較し、上記演算回路１６で比較演算さ
れ、これによつて、上記対物レンズ７ａと被測定
物８との離間距離を測定する。なお、この測定値
は、上記対物レンズ７ａの位置する検出部７の温
度補正は施されていないものである。
一方、上記分岐光フアイバー１３の他方の枝光
フアイバー１３ｂを通して伝送されたパルス信号
は、第３受光器１５へ受授されるから、この第３
受光器１５のパルス信号は、光電変換され、これ
を第２位相比較器１９へ伝送する。他方、第４受
光器２２は、ループ２１ａを形成した基準遅延光
フアイバー２１を通したパルス信号を受授して光
電変換し、これを第２位相比較器１９へ伝送し、
こゝで上記両受光器１５と２２との両電気信号を
位相比較し、温度計測回路１８で温度補正し、こ
れを上記演算回路１６に送信して温度補正を施し
た測定値を算出するようになつている。
フアイバー１３ｂを通して伝送されたパルス信号
は、第３受光器１５へ受授されるから、この第３
受光器１５のパルス信号は、光電変換され、これ
を第２位相比較器１９へ伝送する。他方、第４受
光器２２は、ループ２１ａを形成した基準遅延光
フアイバー２１を通したパルス信号を受授して光
電変換し、これを第２位相比較器１９へ伝送し、
こゝで上記両受光器１５と２２との両電気信号を
位相比較し、温度計測回路１８で温度補正し、こ
れを上記演算回路１６に送信して温度補正を施し
た測定値を算出するようになつている。
次に、本発明を計算式によつて説明する。
上記第１位相比較器１７と第２位相比較器１９
とで得られる位相差を求める。この場合、 L1：光源１から主光フアイバー１１を通して対
物レンズ７ａまでの光路＋対物レンズ７ａから
基準光フアイバー２０を通つて第２受光器１０
までの光路長 ＝光源１から主光フアイバー１１、分岐光フアイ
バー１３を通つて第１受光器４または第３受光
器１５までの光路長 ＝光源１から主光フアイバー１１、基準遅延光フ
アイバー２１を通つて第４受光器２２に至る光
路のうちループ部２１ａの光路長を引いた光路
長 L0：基準遅延光フアイバーの光路長 Ｓ：対物レンズ７ａからの被測定物８までの離間
距離 nair：対物レンズ７ａから被測定物８の間の空間
の屈折率 ｃ：光速 なお、L1として、三つの光路長が等しく調整
されているが、これは上記各光フアイバーの長さ
を合せることで、実現は可能であるが、上記両位
相比較器１７，１９で電気的に遅延を与えて調整
することも可能である。
とで得られる位相差を求める。この場合、 L1：光源１から主光フアイバー１１を通して対
物レンズ７ａまでの光路＋対物レンズ７ａから
基準光フアイバー２０を通つて第２受光器１０
までの光路長 ＝光源１から主光フアイバー１１、分岐光フアイ
バー１３を通つて第１受光器４または第３受光
器１５までの光路長 ＝光源１から主光フアイバー１１、基準遅延光フ
アイバー２１を通つて第４受光器２２に至る光
路のうちループ部２１ａの光路長を引いた光路
長 L0：基準遅延光フアイバーの光路長 Ｓ：対物レンズ７ａからの被測定物８までの離間
距離 nair：対物レンズ７ａから被測定物８の間の空間
の屈折率 ｃ：光速 なお、L1として、三つの光路長が等しく調整
されているが、これは上記各光フアイバーの長さ
を合せることで、実現は可能であるが、上記両位
相比較器１７，１９で電気的に遅延を与えて調整
することも可能である。
ｆ：パルス発振器２の発振周波数（光源１が変調
されている周波数） なお、こゝで使用されている各光フアイバー
は、グレードツドインデツクスフアイバーであつ
て、光源１は、例えば、レーザー、LED（発光ダ
イオード）、若しくはLDであり、その発振波長に
対して光フアイバーのモード分散は、最小におさ
えられており、数ＧHzKm以上の6dB帯域が確保さ
れているものとする。
されている周波数） なお、こゝで使用されている各光フアイバー
は、グレードツドインデツクスフアイバーであつ
て、光源１は、例えば、レーザー、LED（発光ダ
イオード）、若しくはLDであり、その発振波長に
対して光フアイバーのモード分散は、最小におさ
えられており、数ＧHzKm以上の6dB帯域が確保さ
れているものとする。
そこで、上記分岐光フアイバー１３の各枝光フ
アイバー１３ａ，１３ｂを通り、各受光器４，１
５に受信される信号の位相θ0は、 θ0＝2πfL1／Ｃ となる。
アイバー１３ａ，１３ｂを通り、各受光器４，１
５に受信される信号の位相θ0は、 θ0＝2πfL1／Ｃ となる。
又、上記基準光フアイバー２０を通り、第２受
光器１５に受信される信号の位相θ1は、 θ1＝2πfL1／Ｃ＋2πfnair・2S／Ｃ となる。
光器１５に受信される信号の位相θ1は、 θ1＝2πfL1／Ｃ＋2πfnair・2S／Ｃ となる。
さらに、上記ループ２１ａを形成した基準遅延
光フアイバー２１を通り、第４受光器２２に受信
される信号の位相θ2は、 θ2＝2πfL1／Ｃ＋2πfL0／Ｃ となる。
光フアイバー２１を通り、第４受光器２２に受信
される信号の位相θ2は、 θ2＝2πfL1／Ｃ＋2πfL0／Ｃ となる。
そこで、第１位相比較器１７の出力P1は、
P1＝θ1−θ0＝2πf2air2S／Ｃ
となる。
さらに、上記第２位相比較器１９の出力P2は、
P2＝θ2−θ0＝2πfL0／Ｃ
となる。
このように、nairは、温度の関数であり、又、
上記基準遅延光フアイバー２１の光路長L0も温
度の関係であり、上記基準遅延光フアイバー２１
の長さ１とし、石英による光フアイバーの屈折率
nsio2とすると、 L0nsio2・ｌ であり、その温度変化ΔL0は、 ΔL0dnsio2／dt・ｌ・Δt＋dl／dt・Δt・nsio2 となり、 一般的な値として、 dnair／dt＝１×10-6／℃(屈折率の温度変化率) dnsio2／dt＝１×10-5／℃ ｌ／ｌ・dl／dt＝５×10-7／℃ である。
上記基準遅延光フアイバー２１の光路長L0も温
度の関係であり、上記基準遅延光フアイバー２１
の長さ１とし、石英による光フアイバーの屈折率
nsio2とすると、 L0nsio2・ｌ であり、その温度変化ΔL0は、 ΔL0dnsio2／dt・ｌ・Δt＋dl／dt・Δt・nsio2 となり、 一般的な値として、 dnair／dt＝１×10-6／℃(屈折率の温度変化率) dnsio2／dt＝１×10-5／℃ ｌ／ｌ・dl／dt＝５×10-7／℃ である。
そこで、出力P2よりΔt、つまり、温度変化を
温度計測装置１８により求め、出力P1の温度変
化分ΔP1は、 ΔP1＝2πf2s／ｃ・dnair／dt・ΔT を演算装置１６で補正して、正しい離間距離Ｓを
出力端子２４から取出すようになつている。
温度計測装置１８により求め、出力P1の温度変
化分ΔP1は、 ΔP1＝2πf2s／ｃ・dnair／dt・ΔT を演算装置１６で補正して、正しい離間距離Ｓを
出力端子２４から取出すようになつている。
因に、本発明は、パルス変調器２による光源の
変調手段や位相比較器１７，１９を使用した具体
例について説明したけれども、本発明による要旨
を変更しない範囲内で、例えば、光波距離計を使
用するように設計変更することは自由である。
変調手段や位相比較器１７，１９を使用した具体
例について説明したけれども、本発明による要旨
を変更しない範囲内で、例えば、光波距離計を使
用するように設計変更することは自由である。
以上述べたように、本発明によれば、光源１か
らの光をパルス信号に変調するパルス発振器２の
光路に主光フアイバー１１を配設し、この主光フ
アイバー１１の一端部に三分岐する光分岐装置１
２を設け、この光分岐装置１２で分岐されたうち
の分岐光フアイバー１３の中程に光カプラー１４
を設け、この光カプラー１４に一対の枝光フアイ
バー１３ａ，１３ｂを分岐して付設し、この一方
の枝光フアイバー１３ａを第１受光器４に接続
し、この第１受光器４を演算回路１６を備えた第
１位相比較器１７に連結し、上記他方の枝光フア
イバー１３ｂを第３受光器１５に接続し、この第
３受光器１５を温度計測回路１８を備えた第２位
相比較器１９に連結し、他方、上記光分岐装置１
２に対物レンズ７ａを付設し、この対物レンズ７
ａに被測定物８からの反射光を伝送し、しかも、
上記分岐光フアイバー１３と同じ長さの基準光フ
アイバー２０を第２受光器１０に接続し、この第
２受光器１０を上記第１位相比較器に連結し、さ
らに、上記光分岐装置１２にループ２１ａを形成
した基準遅延光フアイバー２１を付設し、この基
準遅延光フアイバー２１を第４受光器２２に接続
し、この第４受光器２２を上記第２位相比較器１
９に連結し、上記演算回路１６と上記温度計測回
路１８とを接続して温度補正して距離を測定する
ようになつているので、きわめて正確な精度で計
測できるばかりでなく、可撓性のある光フアイバ
ーを使用しているから、設置場所の制限を受ける
ことなく、自由に選択して設置することができ
る。
らの光をパルス信号に変調するパルス発振器２の
光路に主光フアイバー１１を配設し、この主光フ
アイバー１１の一端部に三分岐する光分岐装置１
２を設け、この光分岐装置１２で分岐されたうち
の分岐光フアイバー１３の中程に光カプラー１４
を設け、この光カプラー１４に一対の枝光フアイ
バー１３ａ，１３ｂを分岐して付設し、この一方
の枝光フアイバー１３ａを第１受光器４に接続
し、この第１受光器４を演算回路１６を備えた第
１位相比較器１７に連結し、上記他方の枝光フア
イバー１３ｂを第３受光器１５に接続し、この第
３受光器１５を温度計測回路１８を備えた第２位
相比較器１９に連結し、他方、上記光分岐装置１
２に対物レンズ７ａを付設し、この対物レンズ７
ａに被測定物８からの反射光を伝送し、しかも、
上記分岐光フアイバー１３と同じ長さの基準光フ
アイバー２０を第２受光器１０に接続し、この第
２受光器１０を上記第１位相比較器に連結し、さ
らに、上記光分岐装置１２にループ２１ａを形成
した基準遅延光フアイバー２１を付設し、この基
準遅延光フアイバー２１を第４受光器２２に接続
し、この第４受光器２２を上記第２位相比較器１
９に連結し、上記演算回路１６と上記温度計測回
路１８とを接続して温度補正して距離を測定する
ようになつているので、きわめて正確な精度で計
測できるばかりでなく、可撓性のある光フアイバ
ーを使用しているから、設置場所の制限を受ける
ことなく、自由に選択して設置することができ
る。
第１図は、既に提案されている距離測定装置を
線図的に示す図、第２図は、本発明による距離測
定装置を線図的に示す図である。 １……光源、２……パルス発振器、４……第１
受光器、７ａ……対物レンズ、８……被測定物、
１０……第２受光器、１１……主光フアイバー、
１２……光分岐装置、１３……分岐光フアイバ
ー、１４……光カプラー、１５……第３受光器、
１６……演算装置、１７……第１位相比較器、１
８……温度計測回路、１９……第２位相比較器、
２０……基準光フアイバー、２１……基準遅延光
フアイバー、２２……受光器。
線図的に示す図、第２図は、本発明による距離測
定装置を線図的に示す図である。 １……光源、２……パルス発振器、４……第１
受光器、７ａ……対物レンズ、８……被測定物、
１０……第２受光器、１１……主光フアイバー、
１２……光分岐装置、１３……分岐光フアイバ
ー、１４……光カプラー、１５……第３受光器、
１６……演算装置、１７……第１位相比較器、１
８……温度計測回路、１９……第２位相比較器、
２０……基準光フアイバー、２１……基準遅延光
フアイバー、２２……受光器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光源からの光をパルス信号に変調するパルス
発振器の光路に主光フアイバーを配設し、この主
光フアイバーの一端部に三分岐する光分岐装置を
設け、この光分岐装置で分岐されたうちの分岐光
フアイバーの中程に光カプラーを設け、この光カ
プラーに一対の枝光フアイバーを分岐して付設
し、この一方の枝光フアイバーを第１受光器に接
続し、この第１受光器を演算回路を備えた第１位
相比較器に連結し、上記他方の枝光フアイバーを
第３受光器に接続し、この第３受光器を温度計測
回路を備えた第２位相比較器に連結し、 他方、上記光分岐装置に対物レンズを付設し、
この対物レンズに被測定物からの反射光を伝送
し、しかも、上記分岐光フアイバーと同じ長さの
基準光フアイバーを第２受光器に接続し、この第
２受光器を上記第１位相比較器に連結し、さら
に、上記光分岐装置にループを形成した基準遅延
光フアイバーを付設し、この基準遅延光フアイバ
ーを第４受光器に接続し、この第４受光器を上記
第２位相比較器に連結し、上記演算回路と上記温
度計測回路とを接続して温度補正するようにして
距離測定をするようにしたことを特徴とする距離
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58251395A JPS60138484A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58251395A JPS60138484A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | 距離測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60138484A JPS60138484A (ja) | 1985-07-23 |
| JPH0365871B2 true JPH0365871B2 (ja) | 1991-10-15 |
Family
ID=17222202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58251395A Granted JPS60138484A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | 距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60138484A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013545976A (ja) * | 2010-10-25 | 2013-12-26 | 株式会社ニコン | 装置、光学アセンブリ、物体を検査又は測定する方法、及び構造体を製造する方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4830486A (en) * | 1984-03-16 | 1989-05-16 | Goodwin Frank E | Frequency modulated lasar radar |
| JPH0325182U (ja) * | 1989-07-20 | 1991-03-14 | ||
| JP2013117453A (ja) * | 2011-12-05 | 2013-06-13 | Hitachi Ltd | 距離計測方法および装置とそれを搭載した形状計測装置 |
| JP6835919B2 (ja) * | 2019-08-08 | 2021-02-24 | 株式会社日立製作所 | 距離計測システム、及び距離計測方法 |
-
1983
- 1983-12-26 JP JP58251395A patent/JPS60138484A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013545976A (ja) * | 2010-10-25 | 2013-12-26 | 株式会社ニコン | 装置、光学アセンブリ、物体を検査又は測定する方法、及び構造体を製造する方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60138484A (ja) | 1985-07-23 |
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