JPH08122057A - 光学式測距装置 - Google Patents
光学式測距装置Info
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- JPH08122057A JPH08122057A JP6263405A JP26340594A JPH08122057A JP H08122057 A JPH08122057 A JP H08122057A JP 6263405 A JP6263405 A JP 6263405A JP 26340594 A JP26340594 A JP 26340594A JP H08122057 A JPH08122057 A JP H08122057A
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- optical
- distance
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 測距対象物から反射してくる反射光が弱い場
合でも、測距可能距離を可及的に長くする。 【構成】 測距対象物Ｏに向けて光を出射する測距用光
源ＭＬと、その測距用光源ＭＬからの出射光を設定信号
で変調された状態とする変調手段２と、その変調手段２
にて変調された状態の前記測距用光源ＭＬからの出射光
のうち、前記測距対象物Ｏで反射した光を検出する反射
光検出手段ＲＳと、前記変調手段２の変調情報と前記反
射光検出手段ＲＳの検出情報とに基づいて、前記測距対
象物Ｏまでの距離に対応した測距用情報を求める測距用
情報検出手段９とが備えられた光学式測距装置におい
て、前記測距用光源ＭＬからの出射光を、前記反射光検
出手段ＲＳに至るまでの途中において増幅する光増幅手
段ＯＡが設けられている。
合でも、測距可能距離を可及的に長くする。 【構成】 測距対象物Ｏに向けて光を出射する測距用光
源ＭＬと、その測距用光源ＭＬからの出射光を設定信号
で変調された状態とする変調手段２と、その変調手段２
にて変調された状態の前記測距用光源ＭＬからの出射光
のうち、前記測距対象物Ｏで反射した光を検出する反射
光検出手段ＲＳと、前記変調手段２の変調情報と前記反
射光検出手段ＲＳの検出情報とに基づいて、前記測距対
象物Ｏまでの距離に対応した測距用情報を求める測距用
情報検出手段９とが備えられた光学式測距装置におい
て、前記測距用光源ＭＬからの出射光を、前記反射光検
出手段ＲＳに至るまでの途中において増幅する光増幅手
段ＯＡが設けられている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、測距対象物に向けて光
を出射する測距用光源と、その測距用光源からの出射光
を設定信号で変調された状態とする変調手段と、その変
調手段にて変調された状態の前記測距用光源からの出射
光のうち、前記測距対象物で反射した光を検出する反射
光検出手段と、前記変調手段の変調情報と前記反射光検
出手段の検出情報とに基づいて、前記測距対象物までの
距離に対応した測距用情報を求める測距用情報検出手段
とが備えられた光学式測距装置に関する。
を出射する測距用光源と、その測距用光源からの出射光
を設定信号で変調された状態とする変調手段と、その変
調手段にて変調された状態の前記測距用光源からの出射
光のうち、前記測距対象物で反射した光を検出する反射
光検出手段と、前記変調手段の変調情報と前記反射光検
出手段の検出情報とに基づいて、前記測距対象物までの
距離に対応した測距用情報を求める測距用情報検出手段
とが備えられた光学式測距装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】かかる光学式測距装置は、測距用光源か
らの出射光を測距対象物に反射させて、その反射光を反
射光検出手段にて検出し、測距対象物までの距離を測定
するものである。測距用光源からの出射光は、変調手段
によってパルス信号又は正弦波信号等の設定信号に変調
された状態とされており、その光が測距対象物で反射し
て反射光検出手段に戻ってくるので、測距用情報検出手
段は、変調手段の変調情報と反射光検出手段の検出情報
とに基づいて測距対象物までの距離に対応した測距用情
報を求めることができる。
らの出射光を測距対象物に反射させて、その反射光を反
射光検出手段にて検出し、測距対象物までの距離を測定
するものである。測距用光源からの出射光は、変調手段
によってパルス信号又は正弦波信号等の設定信号に変調
された状態とされており、その光が測距対象物で反射し
て反射光検出手段に戻ってくるので、測距用情報検出手
段は、変調手段の変調情報と反射光検出手段の検出情報
とに基づいて測距対象物までの距離に対応した測距用情
報を求めることができる。
【０００３】測距用情報は、変調手段による変調形式等
に応じて種々存在し、例えば、変調手段が測距用光源か
らの出射光をパルス信号に変調した状態とする場合は、
そのパルス信号が測距対象物で反射して戻ってくるまで
の時間である。又、例えば、変調手段が測距用光源から
の出射光を正弦波信号に変調した状態とする場合は、変
調手段が変調した位相と反射光検出手段の検出信号の位
相との位相差が測距用情報となる。更に、変調手段が測
距用光源からの出射光を正弦波信号に変調して、測距用
情報検出手段が、変調手段による変調用の正弦波信号の
周波数と異なる周波数の正弦波信号で、変調手段による
変調用の正弦波信号とのビート信号及び反射光検出手段
の検出信号とのビート信号を生成するいわゆるヘテロダ
イン法の場合は、その両方のビート信号の位相差が測距
用情報となる。上記の測距用情報は、何れも、簡単な演
算処理で実際の測距対象物までの距離に換算できる。
に応じて種々存在し、例えば、変調手段が測距用光源か
らの出射光をパルス信号に変調した状態とする場合は、
そのパルス信号が測距対象物で反射して戻ってくるまで
の時間である。又、例えば、変調手段が測距用光源から
の出射光を正弦波信号に変調した状態とする場合は、変
調手段が変調した位相と反射光検出手段の検出信号の位
相との位相差が測距用情報となる。更に、変調手段が測
距用光源からの出射光を正弦波信号に変調して、測距用
情報検出手段が、変調手段による変調用の正弦波信号の
周波数と異なる周波数の正弦波信号で、変調手段による
変調用の正弦波信号とのビート信号及び反射光検出手段
の検出信号とのビート信号を生成するいわゆるヘテロダ
イン法の場合は、その両方のビート信号の位相差が測距
用情報となる。上記の測距用情報は、何れも、簡単な演
算処理で実際の測距対象物までの距離に換算できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、測距対
象物は、測距用光源からの出射光を効率良く反射光検出
手段に反射するものばかりではなく、むしろ、測距用光
源からの光を散乱させてしまうこと等により反射光検出
手段に向けて反射する反射光の割合が小さく、反射光検
出手段の検出にかかる反射光が弱いものとなる場合が多
い。このような場合、上記従来構成では、反射光検出手
段の検出信号のＳ／Ｎ比が劣化し、測距可能距離が短く
なってしまう不都合があった。又、ヘテロダイン法はＳ
／Ｎ比を向上させる手段の一つであるが、測距分解能を
高くして測距精度を向上するため、変調用の正弦波信号
の周波数を高くすると、反射光検出手段も高速動作する
ものを使用する必要がある。ところが、例えばアバラン
シェフォトダイオードのように高速動作する反射光検出
手段は一般的にＳ／Ｎ比がそれほど良くなく、測距可能
距離が短くなってしまうという不都合もあった。
象物は、測距用光源からの出射光を効率良く反射光検出
手段に反射するものばかりではなく、むしろ、測距用光
源からの光を散乱させてしまうこと等により反射光検出
手段に向けて反射する反射光の割合が小さく、反射光検
出手段の検出にかかる反射光が弱いものとなる場合が多
い。このような場合、上記従来構成では、反射光検出手
段の検出信号のＳ／Ｎ比が劣化し、測距可能距離が短く
なってしまう不都合があった。又、ヘテロダイン法はＳ
／Ｎ比を向上させる手段の一つであるが、測距分解能を
高くして測距精度を向上するため、変調用の正弦波信号
の周波数を高くすると、反射光検出手段も高速動作する
ものを使用する必要がある。ところが、例えばアバラン
シェフォトダイオードのように高速動作する反射光検出
手段は一般的にＳ／Ｎ比がそれほど良くなく、測距可能
距離が短くなってしまうという不都合もあった。
【０００５】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であって、その第１の目的は、測距対象物から反射して
くる反射光が弱い場合でも、測距可能距離を可及的に長
くする点にある。第２の目的は、測距精度の向上を可能
にしながら、上記第１の目的を達する点にある。第３の
目的は、可及的に装置の小型化を図りながら、上記第２
の目的を達する点にある。
であって、その第１の目的は、測距対象物から反射して
くる反射光が弱い場合でも、測距可能距離を可及的に長
くする点にある。第２の目的は、測距精度の向上を可能
にしながら、上記第１の目的を達する点にある。第３の
目的は、可及的に装置の小型化を図りながら、上記第２
の目的を達する点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の光学式測距装置
は、測距対象物に向けて光を出射する測距用光源と、そ
の測距用光源からの出射光を設定信号で変調された状態
とする変調手段と、その変調手段にて変調された状態の
前記測距用光源からの出射光のうち、前記測距対象物で
反射した光を検出する反射光検出手段と、前記変調手段
の変調情報と前記反射光検出手段の検出情報とに基づい
て、前記測距対象物までの距離に対応した測距用情報を
求める測距用情報検出手段とが備えられたものであっ
て、その第１特徴構成は、前記測距用光源からの出射光
を、前記反射光検出手段に至るまでの途中において増幅
する光増幅手段が設けられている点にある。
は、測距対象物に向けて光を出射する測距用光源と、そ
の測距用光源からの出射光を設定信号で変調された状態
とする変調手段と、その変調手段にて変調された状態の
前記測距用光源からの出射光のうち、前記測距対象物で
反射した光を検出する反射光検出手段と、前記変調手段
の変調情報と前記反射光検出手段の検出情報とに基づい
て、前記測距対象物までの距離に対応した測距用情報を
求める測距用情報検出手段とが備えられたものであっ
て、その第１特徴構成は、前記測距用光源からの出射光
を、前記反射光検出手段に至るまでの途中において増幅
する光増幅手段が設けられている点にある。
【０００７】第２特徴構成は、上記第１特徴構成におい
て、前記光増幅手段が、前記測距対象物からの反射光を
増幅するように構成されている点にある。第３特徴構成
は、上記第２特徴構成において、前記変調手段が、前記
測距用光源からの出射光を第１設定周波数で振幅変調さ
れた状態とするように構成され、前記光増幅手段が、注
入電流の増減により増幅率を変調可能な半導体光増幅器
にて構成され、前記半導体光増幅器への注入電流を第２
設定周波数で振幅変調する利得変調手段が備えられ、前
記測距用情報検出手段が、前記変調手段による変調信号
と前記利得変調手段による変調信号とのビート信号と、
前記反射光検出手段の検出信号との位相差を検出するよ
うに構成されている点にある。
て、前記光増幅手段が、前記測距対象物からの反射光を
増幅するように構成されている点にある。第３特徴構成
は、上記第２特徴構成において、前記変調手段が、前記
測距用光源からの出射光を第１設定周波数で振幅変調さ
れた状態とするように構成され、前記光増幅手段が、注
入電流の増減により増幅率を変調可能な半導体光増幅器
にて構成され、前記半導体光増幅器への注入電流を第２
設定周波数で振幅変調する利得変調手段が備えられ、前
記測距用情報検出手段が、前記変調手段による変調信号
と前記利得変調手段による変調信号とのビート信号と、
前記反射光検出手段の検出信号との位相差を検出するよ
うに構成されている点にある。
【０００８】第４特徴構成は、上記第３特徴構成におい
て、前記測距用光源が、半導体レーザ素子にて構成さ
れ、前記変調手段は、前記半導体レーザ素子の注入電流
を前記第１設定周波数で振幅変調するように構成されて
いる点にある。第５特徴構成は、上記第４特徴構成にお
いて、前記反射光検出手段が、フォトダイオードにて構
成されている点にある。
て、前記測距用光源が、半導体レーザ素子にて構成さ
れ、前記変調手段は、前記半導体レーザ素子の注入電流
を前記第１設定周波数で振幅変調するように構成されて
いる点にある。第５特徴構成は、上記第４特徴構成にお
いて、前記反射光検出手段が、フォトダイオードにて構
成されている点にある。
【０００９】
【作用】本発明の第１特徴構成によれば、光増幅手段が
測距用光源の出射光を増幅し、光増幅手段を通過した光
が反射光検出手段に入射する。従って、反射光検出手段
では信号成分が増幅された状態の光を検出することにな
るので、反射光検出手段の検出信号のＳ／Ｎ比が向上す
ることになる。本発明の第２特徴構成によれば、光増幅
手段は、測距対象物で反射された後の微弱光となる場合
が多い光を増幅するので、入射光強度が弱く、又、出射
光量もそれほど高くはない。従って、光増幅手段として
それほど容量の大きいものを採用する必要がない。
測距用光源の出射光を増幅し、光増幅手段を通過した光
が反射光検出手段に入射する。従って、反射光検出手段
では信号成分が増幅された状態の光を検出することにな
るので、反射光検出手段の検出信号のＳ／Ｎ比が向上す
ることになる。本発明の第２特徴構成によれば、光増幅
手段は、測距対象物で反射された後の微弱光となる場合
が多い光を増幅するので、入射光強度が弱く、又、出射
光量もそれほど高くはない。従って、光増幅手段として
それほど容量の大きいものを採用する必要がない。
【００１０】本発明の第３特徴構成によれば、変調手段
が測距用光源からの出射光を第１設定周波数で振幅変調
された状態とし、半導体光増幅器は、測距用光源からの
出射光が測距対象物に当たって反射した光を増幅する。
この半導体光増幅器による増幅の際、半導体光増幅器は
利得変調手段により注入電流が第２設定周波数で振幅変
調されており、その結果として、半導体光増幅器の増幅
率が第２設定周波数で振幅変調されることになる。
が測距用光源からの出射光を第１設定周波数で振幅変調
された状態とし、半導体光増幅器は、測距用光源からの
出射光が測距対象物に当たって反射した光を増幅する。
この半導体光増幅器による増幅の際、半導体光増幅器は
利得変調手段により注入電流が第２設定周波数で振幅変
調されており、その結果として、半導体光増幅器の増幅
率が第２設定周波数で振幅変調されることになる。
【００１１】半導体光増幅器に入射する光は、第１設定
周波数にて振幅変調されており、更にそれを第２設定周
波数で振幅変調するので、半導体光増幅器から出射する
光は、第１設定周波数と第２設定周波数とのビート信号
を含むことになる。反射光検出手段はこのビート信号を
検出し、測距用情報検出手段は、変調手段による変調信
号と利得変調手段による変調信号とのビート信号と、反
射光検出手段の検出するビート信号との位相差を測距用
情報として検出する。
周波数にて振幅変調されており、更にそれを第２設定周
波数で振幅変調するので、半導体光増幅器から出射する
光は、第１設定周波数と第２設定周波数とのビート信号
を含むことになる。反射光検出手段はこのビート信号を
検出し、測距用情報検出手段は、変調手段による変調信
号と利得変調手段による変調信号とのビート信号と、反
射光検出手段の検出するビート信号との位相差を測距用
情報として検出する。
【００１２】すなわち、いわゆるヘテロダイン法の形式
を採っているのでＳ／Ｎが良く、更に、反射光検出手段
は、第１設定周波数と第２設定周波数との差であるビー
ト信号を検出できれば良いので、必ずしも第１及び第２
設定周波数の光信号を検出できるものとする必要はな
く、第１及び第２設定周波数が高い場合でも低速動作で
Ｓ／Ｎ比の高いものを採用することができる。
を採っているのでＳ／Ｎが良く、更に、反射光検出手段
は、第１設定周波数と第２設定周波数との差であるビー
ト信号を検出できれば良いので、必ずしも第１及び第２
設定周波数の光信号を検出できるものとする必要はな
く、第１及び第２設定周波数が高い場合でも低速動作で
Ｓ／Ｎ比の高いものを採用することができる。
【００１３】本発明の第４特徴構成によれば、測距用光
源として半導体レーザ素子を使用し、半導体レーザ素子
の注入電流を第１設定周波数で振幅変調する。半導体レ
ーザ素子は、発振閾値以上の注入電流値では、注入電流
に応じて出射レーザ光の強度が変化する。従って、注入
電流を第１設定周波数で振幅変調するだけで、測距用光
源からの出射光を第１設定周波数で振幅変調された状態
とすることができるのである。本発明の第５特徴構成に
よれば、測距用光源及び光増幅手段を半導体にて構成す
ると共に、更に、反射光検出手段をも半導体であるフォ
トダイオードで構成している。
源として半導体レーザ素子を使用し、半導体レーザ素子
の注入電流を第１設定周波数で振幅変調する。半導体レ
ーザ素子は、発振閾値以上の注入電流値では、注入電流
に応じて出射レーザ光の強度が変化する。従って、注入
電流を第１設定周波数で振幅変調するだけで、測距用光
源からの出射光を第１設定周波数で振幅変調された状態
とすることができるのである。本発明の第５特徴構成に
よれば、測距用光源及び光増幅手段を半導体にて構成す
ると共に、更に、反射光検出手段をも半導体であるフォ
トダイオードで構成している。
【００１４】
【発明の効果】上記第１特徴構成によれば、反射光検出
手段の検出信号のＳ／Ｎ比が向上するので、測距対象物
から反射してくる反射光が弱い場合でも、測距可能距離
を可及的に長くすることができる。上記第２特徴構成に
よれば、上記第１特徴構成による効果に加え、光増幅手
段としてそれほど容量の大きいものを採用する必要がな
いので、光増幅手段の低コスト化を図りながら、上記第
１特徴構成による効果を奏することができる。
手段の検出信号のＳ／Ｎ比が向上するので、測距対象物
から反射してくる反射光が弱い場合でも、測距可能距離
を可及的に長くすることができる。上記第２特徴構成に
よれば、上記第１特徴構成による効果に加え、光増幅手
段としてそれほど容量の大きいものを採用する必要がな
いので、光増幅手段の低コスト化を図りながら、上記第
１特徴構成による効果を奏することができる。
【００１５】上記第３特徴構成によれば、第１及び第２
設定周波数を高くして、測距分解能を高くする場合で
も、低速動作でＳ／Ｎ比の高いものを採用することが可
能であること、半導体光増幅器で測距対象物からの反射
光を増幅してＳ／Ｎ比を向上していること、及び、いわ
ゆるヘテロダイン法の形式を採ってＳ／Ｎ比を向上して
いることから、測距精度の向上を可能にしながら、上記
第１特徴構成による効果を奏することができる。
設定周波数を高くして、測距分解能を高くする場合で
も、低速動作でＳ／Ｎ比の高いものを採用することが可
能であること、半導体光増幅器で測距対象物からの反射
光を増幅してＳ／Ｎ比を向上していること、及び、いわ
ゆるヘテロダイン法の形式を採ってＳ／Ｎ比を向上して
いることから、測距精度の向上を可能にしながら、上記
第１特徴構成による効果を奏することができる。
【００１６】上記第４特徴構成によれば、注入電流を第
１設定周波数で振幅変調するだけで、測距用光源からの
出射光を第１設定周波数で振幅変調された状態とするこ
とができるので、特別な光学変調素子を用いる必要がな
く、しかも、半導体レーザ素子が本来的に小型であるこ
ととも相まって、可及的に装置の小型化を図りながら、
上記第３特徴構成による効果を奏することができる。
１設定周波数で振幅変調するだけで、測距用光源からの
出射光を第１設定周波数で振幅変調された状態とするこ
とができるので、特別な光学変調素子を用いる必要がな
く、しかも、半導体レーザ素子が本来的に小型であるこ
ととも相まって、可及的に装置の小型化を図りながら、
上記第３特徴構成による効果を奏することができる。
【００１７】上記第５特徴構成によれば、上記第４特徴
構成による効果に加えて、測距用光源及び光増幅手段を
半導体にて構成すると共に、更に、反射光検出手段をも
半導体であるフォトダイオードで構成することで、光学
式測距装置の主要部分の小型化を図れる。しかも、測距
用光源，光増幅手段及び反射光検出手段の全てが半導体
であることから、これらを半導体基板上に集積化するこ
とも可能となり、更に装置の小型化を図ることが可能で
ある。
構成による効果に加えて、測距用光源及び光増幅手段を
半導体にて構成すると共に、更に、反射光検出手段をも
半導体であるフォトダイオードで構成することで、光学
式測距装置の主要部分の小型化を図れる。しかも、測距
用光源，光増幅手段及び反射光検出手段の全てが半導体
であることから、これらを半導体基板上に集積化するこ
とも可能となり、更に装置の小型化を図ることが可能で
ある。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の光学式測距装置の実施例を図
面に基づいて説明する。図１に示す光学式測距装置Ｍ
は、測距用光源ＭＬとしての半導体レーザ素子１、半導
体レーザ素子１へ電流を供給する投光側発振器２、半導
体レーザ素子１の出射光を平行光にして測距対象物Ｏに
投光する投光側レンズ３、測距対象物Ｏからの反射光を
増幅する光増幅手段ＯＡとしての半導体光増幅器４、測
距対象物Ｏからの反射光を半導体光増幅器４に集光する
受光側レンズ５、半導体光増幅器４を通過して増幅され
た光を受光して反射光検出手段ＲＳとして機能するフォ
トダイオード６、半導体光増幅器４へ電流を注入する受
光側発振器７、投光側発振器２の出力信号と受光側発振
器７と出力信号とを混合するミキサ８、及び、フォトダ
イオード６の出力信号とミキサ８の出力信号との位相差
を検出する位相計９を備えて構成されている。
面に基づいて説明する。図１に示す光学式測距装置Ｍ
は、測距用光源ＭＬとしての半導体レーザ素子１、半導
体レーザ素子１へ電流を供給する投光側発振器２、半導
体レーザ素子１の出射光を平行光にして測距対象物Ｏに
投光する投光側レンズ３、測距対象物Ｏからの反射光を
増幅する光増幅手段ＯＡとしての半導体光増幅器４、測
距対象物Ｏからの反射光を半導体光増幅器４に集光する
受光側レンズ５、半導体光増幅器４を通過して増幅され
た光を受光して反射光検出手段ＲＳとして機能するフォ
トダイオード６、半導体光増幅器４へ電流を注入する受
光側発振器７、投光側発振器２の出力信号と受光側発振
器７と出力信号とを混合するミキサ８、及び、フォトダ
イオード６の出力信号とミキサ８の出力信号との位相差
を検出する位相計９を備えて構成されている。
【００１９】半導体レーザ素子１は、ＡｌＧａＡｓ系の
他、ＩｎＧａＡｓＰ系等種々の材料系のものを使用可能
である。投光側発振器２は、半導体レーザ素子１の発振
閾値電流以上で、且つ、第１設定周波数ｆ１で振幅変調
した注入電流を半導体レーザ素子１に供給し、半導体レ
ーザ素子１の出射光を第１設定周波数ｆ１で振幅変調す
る。従って、投光側発振器２は、半導体レーザ素子１の
出射光を設定信号で変調された状態とする変調手段とし
て機能する。本実施例では第１設定周波数ｆ１を３００
ＭＨｚに設定しているが、測距分解能との関係で適宜設
定変更可能である。
他、ＩｎＧａＡｓＰ系等種々の材料系のものを使用可能
である。投光側発振器２は、半導体レーザ素子１の発振
閾値電流以上で、且つ、第１設定周波数ｆ１で振幅変調
した注入電流を半導体レーザ素子１に供給し、半導体レ
ーザ素子１の出射光を第１設定周波数ｆ１で振幅変調す
る。従って、投光側発振器２は、半導体レーザ素子１の
出射光を設定信号で変調された状態とする変調手段とし
て機能する。本実施例では第１設定周波数ｆ１を３００
ＭＨｚに設定しているが、測距分解能との関係で適宜設
定変更可能である。
【００２０】半導体光増幅器４は、入射光による光の誘
導放出によって入射光を増幅するものであり、半導体レ
ーザ素子１の出射光を、フォトダイオード６に至るまで
の途中において増幅する光増幅手段として機能する。半
導体光増幅器４の構成は、半導体レーザ素子１とほぼ同
様の構成であり、半導体レーザ素子１の発振波長とほぼ
同じ波長の光を発光可能な材料系で構成してある。従っ
て、半導体光増幅器４の増幅率は、半導体光増幅器４へ
の注入電流に応じて変化する。
導放出によって入射光を増幅するものであり、半導体レ
ーザ素子１の出射光を、フォトダイオード６に至るまで
の途中において増幅する光増幅手段として機能する。半
導体光増幅器４の構成は、半導体レーザ素子１とほぼ同
様の構成であり、半導体レーザ素子１の発振波長とほぼ
同じ波長の光を発光可能な材料系で構成してある。従っ
て、半導体光増幅器４の増幅率は、半導体光増幅器４へ
の注入電流に応じて変化する。
【００２１】受光側発振器７は、第２設定周波数ｆ２で
振幅変調した注入電流を半導体光増幅器４に供給し、利
得変調手段として機能する。本実施例では第２設定周波
数ｆ２を３００．５ＭＨｚに設定しているが、適宜設定
変更可能である。フォトダオード６は、第１設定周波数
ｆ１及び第２設定周波数ｆ２の周波数に応答できるほど
の応答速度は必ずしも必要なく、第１設定周波数ｆ１と
第２設定周波数ｆ２との差周波数である５００ｋＨｚに
確実に応答する応答速度を有するものであれば良い。
振幅変調した注入電流を半導体光増幅器４に供給し、利
得変調手段として機能する。本実施例では第２設定周波
数ｆ２を３００．５ＭＨｚに設定しているが、適宜設定
変更可能である。フォトダオード６は、第１設定周波数
ｆ１及び第２設定周波数ｆ２の周波数に応答できるほど
の応答速度は必ずしも必要なく、第１設定周波数ｆ１と
第２設定周波数ｆ２との差周波数である５００ｋＨｚに
確実に応答する応答速度を有するものであれば良い。
【００２２】ミキサ８は、投光側発振器２の出力信号と
受光側発振器７の出力信号を混合して、第１設定周波数
ｆ１と第２設定周波数ｆ２との差周波数すなわち５００
ｋＨｚのビート信号を生成し出力する。位相計９は、フ
ォトダイオード６の出力信号とミキサ８の出力信号との
位相差を検出する。
受光側発振器７の出力信号を混合して、第１設定周波数
ｆ１と第２設定周波数ｆ２との差周波数すなわち５００
ｋＨｚのビート信号を生成し出力する。位相計９は、フ
ォトダイオード６の出力信号とミキサ８の出力信号との
位相差を検出する。
【００２３】以下、上記構成の光学式測距装置Ｍの作動
を概略説明する。半導体レーザ素子１の出射光は、投光
側発振器２によって第１設定周波数ｆ１に振幅変調され
た状態で測距対象物Ｏに照射され、測距対象物Ｏで反射
した光は、半導体光増幅器４に入射する。半導体光増幅
器４は、注入電流が受光側発振器５にて第２設定周波数
ｆ２に振幅変調されているので、入射光が第２設定周波
数ｆ２で振幅変調された状態で出力する。従って、半導
体光増幅器４の出力光は、第１設定周波数ｆ１と第２設
定周波数ｆ２との周波数のビート信号となる。
を概略説明する。半導体レーザ素子１の出射光は、投光
側発振器２によって第１設定周波数ｆ１に振幅変調され
た状態で測距対象物Ｏに照射され、測距対象物Ｏで反射
した光は、半導体光増幅器４に入射する。半導体光増幅
器４は、注入電流が受光側発振器５にて第２設定周波数
ｆ２に振幅変調されているので、入射光が第２設定周波
数ｆ２で振幅変調された状態で出力する。従って、半導
体光増幅器４の出力光は、第１設定周波数ｆ１と第２設
定周波数ｆ２との周波数のビート信号となる。
【００２４】位相計９は、フォトダイオード６が検出す
るビート信号と、ミキサ８が出力するビート信号の位相
差を検出する。この位相差は測距対象物Ｏまでの距離
（実際には往復距離）に対応した測距用情報であり、測
距対象物Ｏまでの距離に換算できる。従って、位相計９
は、測距用情報を求める測距用情報検出手段として機能
する。
るビート信号と、ミキサ８が出力するビート信号の位相
差を検出する。この位相差は測距対象物Ｏまでの距離
（実際には往復距離）に対応した測距用情報であり、測
距対象物Ｏまでの距離に換算できる。従って、位相計９
は、測距用情報を求める測距用情報検出手段として機能
する。
【００２５】〔別実施例〕以下、別実施例を列記する。 上記実施例では、半導体レーザ素子１から測距対象
物Ｏに向かう光路と、測距対象物Ｏで反射して半導体光
増幅器４に向かう光路が若干ずれているが、図２に示す
ように、半導体レーザ素子１から測距対象物Ｏに向かう
光路と、測距対象物Ｏで反射して半導体光増幅器４に向
かう光路を一致させて、ハーフミラー１０にて半導体光
増幅器４側に分岐させる構成としても良い。
物Ｏに向かう光路と、測距対象物Ｏで反射して半導体光
増幅器４に向かう光路が若干ずれているが、図２に示す
ように、半導体レーザ素子１から測距対象物Ｏに向かう
光路と、測距対象物Ｏで反射して半導体光増幅器４に向
かう光路を一致させて、ハーフミラー１０にて半導体光
増幅器４側に分岐させる構成としても良い。
【００２６】 上記実施例では、半導体レーザ素子
１、半導体光増幅器４及びフォトダイオード６を夫々個
別部品で構成しているが、図３に示すように、ＧａＡｓ
基板２０上に集積する構成としても良い。すなわち、Ｇ
ａＡｓ基板２０上に、積層とエッチングを繰り返し、半
導体レーザ素子１、半導体光増幅器４及びフォトダイオ
ード６を順次形成し、最後にスラブ型光導波路２１を形
成している。
１、半導体光増幅器４及びフォトダイオード６を夫々個
別部品で構成しているが、図３に示すように、ＧａＡｓ
基板２０上に集積する構成としても良い。すなわち、Ｇ
ａＡｓ基板２０上に、積層とエッチングを繰り返し、半
導体レーザ素子１、半導体光増幅器４及びフォトダイオ
ード６を順次形成し、最後にスラブ型光導波路２１を形
成している。
【００２７】スラブ型光導波路２１は、半導体レーザ素
子１の出射光を案内する直線案内部分２１ａと、測距対
象物Ｏからの反射光を半導体光増幅器４に導くために直
線案内部分２１ａから分岐する屈曲案内部分２１ｂと、
半導体光増幅器４の出射光をフォトダイオード６に導く
ための補助案内部分２１ｃとからなっている。半導体レ
ーザ素子１からの出射光は矢印Ａに示す如く出射して、
測距対象物Ｏからの反射光が矢印Ｂに示す如く入射す
る。この入射光は、スラブ型光導波路２１における直線
案内部分２１ａと屈曲案内部分２１ｂとの分岐箇所にお
いて、一部が屈曲案内部分２１ｂ側に分岐して、半導体
光増幅器４を通過した後フォトダイオード６に入射す
る。
子１の出射光を案内する直線案内部分２１ａと、測距対
象物Ｏからの反射光を半導体光増幅器４に導くために直
線案内部分２１ａから分岐する屈曲案内部分２１ｂと、
半導体光増幅器４の出射光をフォトダイオード６に導く
ための補助案内部分２１ｃとからなっている。半導体レ
ーザ素子１からの出射光は矢印Ａに示す如く出射して、
測距対象物Ｏからの反射光が矢印Ｂに示す如く入射す
る。この入射光は、スラブ型光導波路２１における直線
案内部分２１ａと屈曲案内部分２１ｂとの分岐箇所にお
いて、一部が屈曲案内部分２１ｂ側に分岐して、半導体
光増幅器４を通過した後フォトダイオード６に入射す
る。
【００２８】尚、半導体レーザ素子１、半導体光増幅器
４及びフォトダイオード６を順次形成するのではなく、
これら各素子の層構成を全く同じにして、一度の積層と
一度のエッチングによって形成するようにしても良い。
４及びフォトダイオード６を順次形成するのではなく、
これら各素子の層構成を全く同じにして、一度の積層と
一度のエッチングによって形成するようにしても良い。
【００２９】 上記実施例では、いわゆるヘテロダイ
ン方式で測距する場合を例示しているが、変調手段にて
測距用光源の出射光を光パルスとして、その光パルスの
往復時間で測距する構成や、半導体レーザ素子１の出射
光と測距対象物Ｏからの反射光との位相差を直接測定し
て測距する構成において、半導体光増幅器４等の光増幅
手段ＯＡにて、半導体レーザ素子１の出射光又は測距対
象物からの反射光を増幅するように構成しても良い。
ン方式で測距する場合を例示しているが、変調手段にて
測距用光源の出射光を光パルスとして、その光パルスの
往復時間で測距する構成や、半導体レーザ素子１の出射
光と測距対象物Ｏからの反射光との位相差を直接測定し
て測距する構成において、半導体光増幅器４等の光増幅
手段ＯＡにて、半導体レーザ素子１の出射光又は測距対
象物からの反射光を増幅するように構成しても良い。
【００３０】 上記実施例では、測距用光源ＭＬとし
て半導体レーザ素子１を用いているが、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ等のガスレーザ、ＹＡＧレーザ等の固体レーザ、又
は、高輝度ＬＥＤ等を用いても良い。
て半導体レーザ素子１を用いているが、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ等のガスレーザ、ＹＡＧレーザ等の固体レーザ、又
は、高輝度ＬＥＤ等を用いても良い。
【００３１】 上記実施例では、変調手段は、半導体
レーザ素子１の注入電流を振幅変調する構成としている
が、電気光学結晶を用いた外部変調器によって半導体レ
ーザ素子１の出射光を変調するように構成しても良い。
レーザ素子１の注入電流を振幅変調する構成としている
が、電気光学結晶を用いた外部変調器によって半導体レ
ーザ素子１の出射光を変調するように構成しても良い。
【００３２】 上記実施例では、反射光検出手段ＲＳ
をフォトダイオードにて構成しているが、フォトマル等
の種々の受光器を用いることが可能である。
をフォトダイオードにて構成しているが、フォトマル等
の種々の受光器を用いることが可能である。
【００３３】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
【図１】本発明の光学式測距装置の実施例にかかる概略
構成図
構成図
【図２】本発明の別実施例にかかる概略構成図
【図３】本発明の別実施例にかかる要部拡大図
１ 半導体レーザ素子 ２ 変調手段 ４ 半導体光増幅器 ６ フォトダイオード ７ 利得変調手段 ９ 測距用情報検出手段 ＭＬ 測距用光源 Ｏ 測距対象物 ＲＳ 反射光検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 13/36
Claims (5)
- 【請求項１】 測距対象物（Ｏ）に向けて光を出射する
測距用光源（ＭＬ）と、 その測距用光源（ＭＬ）からの出射光を設定信号で変調
された状態とする変調手段（２）と、 その変調手段（２）にて変調された状態の前記測距用光
源（ＭＬ）からの出射光のうち、前記測距対象物（Ｏ）
で反射した光を検出する反射光検出手段（ＲＳ）と、 前記変調手段（２）の変調情報と前記反射光検出手段
（ＲＳ）の検出情報とに基づいて、前記測距対象物
（Ｏ）までの距離に対応した測距用情報を求める測距用
情報検出手段（９）とが備えられた光学式測距装置であ
って、 前記測距用光源（ＭＬ）からの出射光を、前記反射光検
出手段（ＲＳ）に至るまでの途中において増幅する光増
幅手段（ＯＡ）が設けられている光学式測距装置。 - 【請求項２】 前記光増幅手段（ＯＡ）が、前記測距対
象物（Ｏ）からの反射光を増幅するように構成されてい
る請求項１記載の光学式測距装置。 - 【請求項３】 前記変調手段（２）が、前記測距用光源
（ＭＬ）からの出射光を第１設定周波数で振幅変調され
た状態とするように構成され、 前記光増幅手段（ＯＡ）が、注入電流の増減により増幅
率を変調可能な半導体光増幅器（４）にて構成され、 前記半導体光増幅器（４）への注入電流を第２設定周波
数で振幅変調する利得変調手段（７）が備えられ、 前記測距用情報検出手段（９）が、前記変調手段（２）
による変調信号と前記利得変調手段（７）による変調信
号とのビート信号と、前記反射光検出手段（ＲＳ）の検
出信号との位相差を検出するように構成されている請求
項２記載の光学式測距装置。 - 【請求項４】 前記測距用光源（ＭＬ）が、半導体レー
ザ素子（１）にて構成され、 前記変調手段（２）は、前記半導体レーザ素子（１）の
注入電流を前記第１設定周波数で振幅変調するように構
成されている請求項３記載の光学式測距装置。 - 【請求項５】 前記反射光検出手段（ＲＳ）が、フォト
ダイオード（６）にて構成されている請求項４記載の光
学式測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6263405A JPH08122057A (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 光学式測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6263405A JPH08122057A (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 光学式測距装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08122057A true JPH08122057A (ja) | 1996-05-17 |
Family
ID=17389052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6263405A Pending JPH08122057A (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 光学式測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08122057A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008512674A (ja) * | 2004-09-13 | 2008-04-24 | ジ ユニバーシティ オブ ワイカト | レンジおよび速度を検出するシステム |
| JP2013190221A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-26 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 蛍光検出装置及び蛍光検出方法 |
| JP2013200285A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 蛍光検出装置及び蛍光検出方法 |
| WO2014156436A1 (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 変位計測装置及び変位計測システム |
| JP2022527888A (ja) * | 2019-03-20 | 2022-06-07 | エヴァ インコーポレイテッド | モードフィールド拡大器を備えたｌｉｄａｒシステム |
| JP2022527889A (ja) * | 2019-03-18 | 2022-06-07 | エヴァ インコーポレイテッド | 戻り路に光増幅器を備えたｌｉｄａｒ装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02108907A (ja) * | 1988-10-19 | 1990-04-20 | Canon Inc | 距離形状測定装置 |
| JPH04160825A (ja) * | 1990-10-25 | 1992-06-04 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光中継器の監視方式 |
-
1994
- 1994-10-27 JP JP6263405A patent/JPH08122057A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02108907A (ja) * | 1988-10-19 | 1990-04-20 | Canon Inc | 距離形状測定装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2013190221A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-26 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 蛍光検出装置及び蛍光検出方法 |
| JP2013200285A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 蛍光検出装置及び蛍光検出方法 |
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| US11740340B2 (en) | 2019-03-18 | 2023-08-29 | Aeva, Inc. | Techniques for amplification of return signal in LIDAR system |
| JP2022527888A (ja) * | 2019-03-20 | 2022-06-07 | エヴァ インコーポレイテッド | モードフィールド拡大器を備えたｌｉｄａｒシステム |
| US11965983B2 (en) | 2019-03-20 | 2024-04-23 | Aeva, Inc. | Techniques for mode area expansion of optical beam in a LIDAR system |
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