JPH0712985U - 光波測距装置 - Google Patents

光波測距装置

Info

Publication number
JPH0712985U
JPH0712985U JP044871U JP4487193U JPH0712985U JP H0712985 U JPH0712985 U JP H0712985U JP 044871 U JP044871 U JP 044871U JP 4487193 U JP4487193 U JP 4487193U JP H0712985 U JPH0712985 U JP H0712985U
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical fiber
receiving
incident end
optical system
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.)
Pending
Application number
JP044871U
Other languages
English (en)
Inventor
智弘 田中
正史 宮田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP044871U priority Critical patent/JPH0712985U/ja
Publication of JPH0712985U publication Critical patent/JPH0712985U/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 調整時間が短く、連続的に距離が変化する目
標物の観測が可能な光波測距装置を提供する。 【構成】 集光レンズ15の像点近傍に入射端を有する
光ファイバ16があり、光ファイバ16の入射端を光路
中で移動させて、光ファイバ16に入射端から入射する
光量を調整するアクチュエータ17を具備する。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
本考案は光波測距装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の光波測距装置では、光を出射し、目標物で反射した光を受光して測距し ているが、受光光量が変動した場合に電気回路の特性等により生ずる測定値に誤 差を避けるためにアッテネータを設けていた。 従来例の一つは図5に示すような構造を有していた。光源1から出射した光は 、リレーレンズ2を介して送光用の光ファイバ3の1端に入射し、送光用の光フ ァイバ3の他端から出射した光はハーフミラー4で2方向の光路に分割される。 セクタ5は図中に示すa位置又はb位置に動き、何れか一方の方向の光路を塞ぐ 。たとえばセクタ5がa位置にあるとき、直進した光が対物レンズ6の方向の光 路に沿って進行して装置の外部に出射される。そして目標物で反射した光の一部 が対物レンズ7に入射する。対物レンズ7を通過した光は濃度可変フィルタ等の アッテネータ8、ハーフミラー9、受光用の光ファイバ10、波長選択フィルタ 11、リレーレンズ12を介して、受光器13に入射する。これが外部光路によ る光の進行である。
【0003】 セクタ5がb位置にあるときは、ハーフミラー4で反射した光がリレーレンズ 14の方向へ進行してハーフミラー9に入射する。ハーフミラー9で反射して、 受光用の光ファイバ10に入射し、波長選択フィルタ11、リレーレンズ12を 介して、ホトディテクタの受光器13に入射する。
【0004】 そして内外の2光路を経由する光によりそれぞれ求めた距離の差を求め、電気 系において生ずる遅延時間を相殺している。
【0005】 距離測定の原理は大別して次の2通りがあり、一方は連続波で発光する光源を 数十MHzで正弦波変調し、受信信号の位相の遅れ分を検出する位相差測定方式 であり、他方は光源をパルス点灯し、光パルスの往復時間を測定するパルス走行 時間測定方式である。何れの方式においても、受信光量が変動した場合電気回路 の特性等により生ずる測定値に誤差を避けるためにアッテネータを設けている。 このアッテネータを回転操作することにより外部光路の受信光量を変更するこ とができる。外部光路の受信光量を内部光路の受信光量と等しくなるように調整 し、光量変動による測距値誤差を相殺する構成となっている。
【0006】
【考案が解決しようとする課題】
しかし上記の従来の技術では、アッテネータを回転して調整しているために、 調整時間が長く、連続的に距離が変化するような目標物の測距をこの調整をしな がら行うことができないという問題があった。 本考案は上記の課題に鑑み、調整時間が短く、連続的に距離が変化する目標物 の測距が可能な光波測距装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本考案は、光源と、前記光源の放射する光を目標物に向かって発信する送光光 学系と、前記目標物から反射した光を受信する受光光学系と、前記受光光学系が 受信した光を検出する受光検出手段と、前記受光検出手段の検出する検出光量を 調整する光量調整手段とを具備する光波測距装置において、前記送光光学系は、 集光レンズと前記集光レンズの像点近傍に入射端を有する送光光ファイバとを具 備し、前記光量調整手段は、前記送光光ファイバの入射端を前記送光光学系の光 路中で移動させて、前記入射端から前記送光光ファイバに入射する光量を調整す るアクチュエータを具備するものである。
【0008】 前記アクチュエータは、前記送光光ファイバの入射端の近傍に一端を固設した 電歪部材と、該電歪部材に電圧を印加する電圧印加手段とを有することが望まし い。
【0009】 又は、光源と、前記光源の放射する光を目標物に向かって発信する送光光学系 と、前記目標物から反射した光を受信する受光光学系と、前記受光光学系が受信 した光を検出する受光検出手段と、前記受光検出手段の検出する検出光量を調整 する光量調整手段とを具備する光波測距装置において、前記受光光学系は、集光 レンズと前記集光レンズの像点近傍に入射端を有する受光光ファイバとを具備し 、前記光量調整手段は、前記受光光ファイバの入射端を前記受光光学系の光路中 で移動させて、前記入射端から前記受光光ファイバに入射する光量を調整するア クチュエータを具備するものである。
【0010】 前記アクチュエータは、前記受光光ファイバの入射端の近傍に一端を固設した 電歪部材と、該電歪部材に電圧を印加する電圧印加手段とを有することが望まし い。
【0011】
【作用】
アクチュエータが送光用の光ファイバの入射端を送光光学系の光路中で移動さ せて、集光レンズから送光光ファイバに入射する光量を調整する。 又は、アクチュエータが受光用の光ファイバの入射端を受光光学系の光路中で 移動させて、送光光ファイバから集光レンズに入射する光量を調整する。
【0012】
【実施例】
本考案の第1の実施例を図1乃至図3により説明する。 図1は第1の実施例の光学図である。光源1はレーザダイオードでありレーザ 光を出射する。リレーレンズ2は出射した光を集光し、その像点近傍に送光用の 光ファイバ3の入射端が配置されている。光ファイバ3の出射端にはハーフミラ ー4が対峙している。ハーフミラー4は入射した光を直進方向と偏角方向に二分 割する。
【0013】 ハーフミラー4の出射側にはセクタ5が可動的に配置されている。セクタ5は ハーフミラー4の反射方向のa位置と、直進方向のb位置とを択一的に選択して 移動する。
【0014】 セクタ5がa位置にある場合、反射した光はa位置にあるセクタ5に遮られる から、直進した光がハーフミラー4を直進方向に透過し、外部光路に入る。ハー フミラー4の直進方向にはリレーレンズ15が配置されている。リレーレンズ1 5の焦点近傍には光量調整用のファイバ16の入射端が配置され、光の最大の結 合効率が得られよう調整されている。ファイバ16の入射端にはピエゾ素子17 が固設されている。ピエゾ素子17は可変電圧発生器18からの印加電圧により 伸縮する電歪素子で、アクチュエータを形成している。対物レンズ6はファイバ 16の出射端から出射した光を収束し、外部に投射する光学系である。
【0015】 対物レンズ6から外部に出射された光は、目標物で反射し、反射光の一部は対 物レンズ7に入射する。対物レンズ7を通った入射光は、光路上に配置されたハ ーフミラー9を透過して、受光用光ファイバ10の入射端近傍に集光する。受光 用光ファイバ10の出射端に対向して、波長選択フィルタ11及びリレーレンズ 12が配置されている。リレーレンズ12が光を収束する位置に受光器13が配 置され、光が受光されて受光信号が発生する。
【0016】 他方、セクタ5がb位置にある場合、直進した光はb位置にあるセクタ5に遮 られるから、ハーフミラー4によって反射した光が内部光路に入る。ハーフミラ ー4の反射方向にはリレーレンズ14が配置されていて、リレーレンズ14を通 った光はハーフミラー9で反射し、ハーフミラー9を直進する光と同様に受光用 光ファイバ10の入射端近傍に集光し、受光器13に入射し受光信号が発生する 。
【0017】 次に、アクチュエータについて説明する。 図2に示すように、ピエゾ素子17は光ファイバ16の入射端の側方と筐体19 の間に、光軸と垂直方向に挟まれて固設されている。ピエゾ素子17には可変電 圧発生器18が接続していて、印加電圧の変化に応じて伸縮して光ファイバ16 を光軸の垂直方向に変位させる。
【0018】 図3に示すものは、他の実施の態様で、ピエゾ素子17は光ファイバ16の入 射端の側方に設けられた支持部材20と筐体19の間に、光軸方向に挟まれて固 設されている。ピエゾ素子17には可変電圧発生器18が接続していて、印加電 圧の変化に応じて伸縮して光ファイバ16を光軸方向に変位させる。
【0019】 次に、動作について説明する。 光源1から出射した光は、セクタ5がa位置にある場合、ハーフミラー4を直 進し外部に出射される。光は目標物で反射し対物レンズ7に入射する。対物レン ズ7に入射した光は受光器13に入射し受光信号が発生する。他方、セクタ5が b位置にある場合、ハーフミラー4で反射された光はリレーレンズ14、ハーフ ミラー9を介し受光器13に入射し受光信号が発生する。両受光信号から得られ る測距値の差から目標物までの測距値を得る。
【0020】 最初の外部光路の測距において、目標物が仕様の距離内にある場合、光ファイ バ16の入射端は、リレーレンズ15の像点近傍の最も入射効率の良い位置に配 置されるように予め調整されているので、出射光量は最大となっており、受光器 13から出力される受信信号は、飽和状態となっている。
【0021】 アクチュエータは、電圧器18からピエゾ素子17に電圧が印加されると、電 圧の大きさ及び素子の特性に応じ、光ファイバ16を変位させる。ピエゾ素子1 7がファイバ16と筐体19の間に、光軸と垂直方向に挟まれて固設されている 図2に示す態様では、印加電圧の変化に応じて伸縮して光ファイバ16を光軸の 垂直方向に変位させる。通常は電圧が大きくなると素子は膨張し、電圧V1 の印 加で変位量Δd1 だけ膨張する。すると光ファイバ16の入射端は、リレーレン ズ14の像点近傍の最も入射効率の良い位置からずれて、入射効率が低下する。
【0022】 ピエゾ素子17がファイバ16に固設された支持部材20と筐体19の間に、 光軸方向に挟まれて固設されている図3に示す態様では、印加電圧の変化に応じ て伸縮して光ファイバ16を光軸方向に変位させる。通常は電圧が大きくなると 素子は膨張し、電圧V2 の印加で変位量Δd2 だけ膨張する。すると光ファイバ 16の入射端は、リレーレンズ14の像点近傍の最も入射効率の良い位置からず れて、入射効率が低下する。
【0023】 最初の外部光路の測距において、出射光量が最大値に調整された外部光路の受 信信号のレベルと、既に最適光量に調整された内部光路の受信信号のレベルとを モニタしながら、電圧Vを上げて調節し、外部光路の受信信号のレベルが内部光 路の受信信号のレベルに合致するよう最適な出射光量に調整する。以上の光量調 整動作の後に、実際の測距動作を実行する。
【0024】 目標が移動物体の場合、例えば移動速度が10m/s、測距精度1mとすると 、測距時間は100ms以下にする必要がある。ピエゾ素子17の応答速度は通 常数10ms以下と速いから、迅速に光量調整を行うことが可能であり、移動物 体の測距にも対応できる。 尚本実施例において、光ファイバ16及びピエゾ素子17を、対物レンズ7と ハーフミラー9との間に挿入して、受光側の光量を調整する構成とすることも可 能である。
【0025】 本考案の第2の実施例を図4により説明する。第1の実施例と同一又は類似の 点は説明を省略する。 光源1から出射した光はリレーレンズ2を介して送光用光のファイバ3に入射 する。ピエゾ素子17が光ファイバ3に固設されている。送光側の対物レンズ6 から光が目標物に投光される。目標物で反射した光は受光側の対物レンズ7に入 射する。対物レンズ7は入射した光を波長選択フィルタ12を介して受光素子1 3上に結像させ、受光信号が出力される。
【0026】 本実施例では、送光用の光ファイバと光量調整用のファイバがファイバ3で兼 用されている。光ファイバ3に固設されたピエゾ素子17は、光ファイバ3の入 射端を移動させて入射光量を調整し、受光素子13の受光光量を一定にする。本 実施例では、最初の光量調整の時、受信信号レベルがある最適な電圧になるよう にピエゾ素子17の印加電圧を調整する。 この構成では、電気回路の遅延時間の温度変化に対する補正は行われないが、 電気回路の遅延時間の特性が温度に対してほぼリニアであることを利用して、出 力特性のリニアな温度センサ等により補正を行うことができる。
【0027】 このように測距値の温度特性は第1の実施例の方式よりも少し劣るが、セクタ による光路切換えがないから測距スピードが速いという利点がある。
【0028】 実施例では光量調整用の光ファイバの入射面は直進移動したが、角度を変えて ずらすことができることは言うまでもない。
【0029】
【考案の効果】
本考案の光波測距装置はアクチュエータがファイバの入射端を光路中で移動さ せて、集光レンズとの位置関係を変化させて光量を調整するから、アクチュエー タの応答速度が速く又光ファイバが軽量でアクチュエータに迅速に追従するので 、調整時間が短く、連続的に距離が変化する目標物の観測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる第1の実施例の光学図。
【図2】本発明にかかるアクチュエータを示す断面図。
【図3】本発明にかかるアクチュエータを示す断面図。
【図4】本発明にかかる第2の実施例の光学図。
【図5】従来例の光学図。
【符号の説明】
1・・・・・光源 2、12、14、15・・・・・リレーレンズ 3、10、16・・・・・光ファイバ 4、9・・・・・ハーフミラー 5・・・・・セクタ 6、7・・・・・対物レンズ 8・・・・・アッテネータ 11・・・・・波長選択フィルタ 13・・・・・受光器 17・・・・・ピエゾ素子 18・・・・・可変電圧発生器 19・・・・・筐体 20・・・・・支持部材

Claims (4)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と、前記光源の放射する光を目標物に
    向かって発信する送光光学系と、前記目標物から反射し
    た光を受信する受光光学系と、前記受光光学系が受信し
    た光を検出する受光検出手段と、前記受光検出手段の検
    出する検出光量を調整する光量調整手段とを具備する光
    波測距装置において、前記送光光学系は、集光レンズと
    前記集光レンズの像点近傍に入射端を有する送光光ファ
    イバとを具備し、前記光量調整手段は、前記送光光ファ
    イバの入射端を前記送光光学系の光路中で移動させて、
    前記入射端から前記送光光ファイバに入射する光量を調
    整するアクチュエータを具備することを特徴とする光波
    測距装置。
  2. 【請求項2】前記アクチュエータは、前記送光光ファイ
    バの入射端の近傍に一端を固設した電歪部材と、該電歪
    部材に電圧を印加する電圧印加手段とを有することを特
    徴とする請求項1に記載の光波測距装置。
  3. 【請求項3】光源と、前記光源の放射する光を目標物に
    向かって発信する送光光学系と、前記目標物から反射し
    た光を受信する受光光学系と、前記受光光学系が受信し
    た光を検出する受光検出手段と、前記受光検出手段の検
    出する検出光量を調整する光量調整手段とを具備する光
    波測距装置において、前記受光光学系は、集光レンズと
    前記集光レンズの像点近傍に入射端を有する受光光ファ
    イバとを具備し、前記光量調整手段は、前記受光光ファ
    イバの入射端を前記受光光学系の光路中で移動させて、
    前記入射端から前記受光光ファイバに入射する光量を調
    整するアクチュエータを具備することを特徴とする光波
    測距装置。
  4. 【請求項4】前記アクチュエータは、前記受光光ファイ
    バの入射端の近傍に一端を固設した電歪部材と、該電歪
    部材に電圧を印加する電圧印加手段とを有することを特
    徴とする請求項3に記載の光波測距装置。
JP044871U 1993-07-27 1993-07-27 光波測距装置 Pending JPH0712985U (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP044871U JPH0712985U (ja) 1993-07-27 1993-07-27 光波測距装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP044871U JPH0712985U (ja) 1993-07-27 1993-07-27 光波測距装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0712985U true JPH0712985U (ja) 1995-03-03

Family

ID=12703565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP044871U Pending JPH0712985U (ja) 1993-07-27 1993-07-27 光波測距装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0712985U (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010151770A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Honda Motor Co Ltd 光学式距離測定システム
JP2012202857A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Toyota Central R&D Labs Inc 距離測定装置
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

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010151770A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Honda Motor Co Ltd 光学式距離測定システム
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
JP2012202857A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Toyota Central R&D Labs Inc 距離測定装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190257924A1 (en) Receive path for lidar system
US7116412B2 (en) Angle detection optical system, angle detection apparatus, optical signal switch system and information recording and reproduction system
US20220146680A1 (en) LiDAR System with Transmit Optical Power Monitor
US7365832B2 (en) Laser range finder
US4969736A (en) Integrated fiber optic coupled proximity sensor for robotic end effectors and tools
US20060186326A1 (en) Wave receiving apparatus and distance measuring apparatus
JP2004521355A (ja) 光学的距離測定装置
US20050225743A1 (en) Laser range finder having reflective micro-mirror and laser measuring method
CN110235025B (zh) 距离探测装置
US12041789B2 (en) Techniques for fiber tip re-imaging in LIDAR systems
CN112204427B (zh) 一种测距装置及移动平台
JP2000193748A (ja) 大測定範囲用のレ―ザ―距離測定器
JP4851737B2 (ja) 距離測定装置
JP3825701B2 (ja) 測量機の光軸自動調整装置
KR920009107A (ko) 광 공간 전송 장치
JPH0712985U (ja) 光波測距装置
JPH07244153A (ja) 距離測定装置
KR102711191B1 (ko) 복수의 갈바노미터 스캐너를 적용한 광시야 라이더 및 차량
JP4446087B2 (ja) 光検出装置及びこれを用いた光検出システム
JP2518066B2 (ja) レ―ザビ―ム方向制御装置
CN109141257A (zh) 带有折射镜的可提高放大倍数的位移传感器及其测量方法
US11914076B2 (en) Solid state pulse steering in LiDAR systems
JP2874712B2 (ja) 空間光送信装置
JP3368118B2 (ja) 光空間通信装置
JPH027035B2 (ja)