JPS60238776A - 光波距離計 - Google Patents
光波距離計Info
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- JPS60238776A JPS60238776A JP59094436A JP9443684A JPS60238776A JP S60238776 A JPS60238776 A JP S60238776A JP 59094436 A JP59094436 A JP 59094436A JP 9443684 A JP9443684 A JP 9443684A JP S60238776 A JPS60238776 A JP S60238776A
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- JP
- Japan
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- frequency
- phase
- light
- semiconductor laser
- photodiode
- Prior art date
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-
- 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
- G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S17/36—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal
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- Remote Sensing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明は、光の往復距離を変調された反射波の位相遅れ
によって検出する短距離用の光波距離計に関するもので
ある。
によって検出する短距離用の光波距離計に関するもので
ある。
［発明の技術的背景とその問題点］
光の往復時間から距離を測る長距離の光波距離計は測針
用などに広く用いられているが、長距離、の光波ｊ！１
２離計では光の往復時的か長いので５時計の分解能もそ
れほど高くなくてよく、従ってあまり為周波の刻時信号
を心壁としない。
用などに広く用いられているが、長距離、の光波ｊ！１
２離計では光の往復時的か長いので５時計の分解能もそ
れほど高くなくてよく、従ってあまり為周波の刻時信号
を心壁としない。
また送光器から出射された光ビームは長距離の伝播によ
って拡がるので、受光器の位ｆｆの裕度が広く、送光器
と受光器の光軸を同軸にする必要がなく、光軸にオフセ
ットを持つ平行光軸系で実施できるので、送光器からの
出射光の一部が直接受光器に入射する迷光に対する対策
も容易である。
って拡がるので、受光器の位ｆｆの裕度が広く、送光器
と受光器の光軸を同軸にする必要がなく、光軸にオフセ
ットを持つ平行光軸系で実施できるので、送光器からの
出射光の一部が直接受光器に入射する迷光に対する対策
も容易である。
また長距離光波距離計は対象物体間にコーナキューブな
どの逆反射器を設けており、送光器からの平行光線はそ
のま＼逆方向の平行光線として受光器に向うので、光損
失が小さく、技術的にも容易であるが、短距離の計測に
？′ｉ逼当でない。
どの逆反射器を設けており、送光器からの平行光線はそ
のま＼逆方向の平行光線として受光器に向うので、光損
失が小さく、技術的にも容易であるが、短距離の計測に
？′ｉ逼当でない。
一方短距離の光学距離計として、基線長だけ離れた位置
に送光器と受光器を配ｔ・し、対象物の角度から距離を
測る三角測量があるが、この方式では基線長によって装
置の外形が大きくなり、また物体が送光ビームか受光ビ
ームのいずれかをさえぎると計測でき々いという問題が
ある。
に送光器と受光器を配ｔ・し、対象物の角度から距離を
測る三角測量があるが、この方式では基線長によって装
置の外形が大きくなり、また物体が送光ビームか受光ビ
ームのいずれかをさえぎると計測でき々いという問題が
ある。
［発明の目的］
本発明け、同軸光学系を用いて物体から直接反射される
変調光の位相差によって１０α〜１ｍ程度の短距離を特
別な逆反射器を用いろことなく剖測できる小形高性能の
短距離用光波距離計を提供することを目的としている。
変調光の位相差によって１０α〜１ｍ程度の短距離を特
別な逆反射器を用いろことなく剖測できる小形高性能の
短距離用光波距離計を提供することを目的としている。
［発明の祇要］
本発明は、位相ロックされた高周波の基準周波数を発生
する基準発振器と、上記基準周波数で光強度変調される
半導体レーザと、上記半導体レーザの出力する光強度変
調された力線偏光ビームを対象物体に投射すると共に反
射光を同軸光路で偏光ビーム゛スプリッタを介してホト
ダイオードに入射する光学系と、上記基準周波数の高周
波信号を位相を内定して中間周波数に分周する基準側分
周回路と、上記ホトダイオードの出力する基準周波数の
受光信号を位相を固定して基準側と同じ周波数の中間周
波数に分周する受光側分周回路と、上記基準側中間周波
数信号と受光側中間周波数信号との位相差を測定する位
相比較ソリツブ７０ツブを備え、上記位相差によって上
記半導体レーザからホトダイオードまでのＦ９ｒ’Ｎ時
間からその光路長を算出し、これによって１０α〜１ｍ
程度の短距離を精密且つ簡便に測定するのに有利な小形
高性能の光波距離計である。
する基準発振器と、上記基準周波数で光強度変調される
半導体レーザと、上記半導体レーザの出力する光強度変
調された力線偏光ビームを対象物体に投射すると共に反
射光を同軸光路で偏光ビーム゛スプリッタを介してホト
ダイオードに入射する光学系と、上記基準周波数の高周
波信号を位相を内定して中間周波数に分周する基準側分
周回路と、上記ホトダイオードの出力する基準周波数の
受光信号を位相を固定して基準側と同じ周波数の中間周
波数に分周する受光側分周回路と、上記基準側中間周波
数信号と受光側中間周波数信号との位相差を測定する位
相比較ソリツブ７０ツブを備え、上記位相差によって上
記半導体レーザからホトダイオードまでのＦ９ｒ’Ｎ時
間からその光路長を算出し、これによって１０α〜１ｍ
程度の短距離を精密且つ簡便に測定するのに有利な小形
高性能の光波距離計である。
［発明の笑施例コ
本発明の一実施例を第１図に示す。
第１図において、基準周波ｕ ｆｏ （＝ ６８４．８
ＭＨｚ ）を発振する電圧制御発振器１１（以下基準
ＶＣＯと呼ぶ）は、結合コンデンサ１５を介して半導体
レーザ１の駆動電流をｆｏで変調し、出射光の光強度変
調周波数を正確にｆｏすなわち５３．４ ＭＨｚに合わ
せる。
ＭＨｚ ）を発振する電圧制御発振器１１（以下基準
ＶＣＯと呼ぶ）は、結合コンデンサ１５を介して半導体
レーザ１の駆動電流をｆｏで変調し、出射光の光強度変
調周波数を正確にｆｏすなわち５３．４ ＭＨｚに合わ
せる。
なお１６．１７は半導体レーザｌの直流バイアス電流を
あたえる霜、池および抵抗である。
あたえる霜、池および抵抗である。
基準周波数ｆｏは分周カウンタ１２によって１／６４に
分周さ第１２、分周された周波数ｆ８＝ １０．７ＭＨ
ｚは水晶発振器１４で発振された基準周波数ｆｃ＝１０
．７ＭＨ２とミクサ１３で位相比較さね、その位相誤差
が基準ｖｃｏ１１にフィードバックきれ位相ロックルー
プ（ＰＬＬ）仁よって基４ｖＣＯ１］の発振周波数ｆｏ
が正確にｊ。×６４に制御される。
分周さ第１２、分周された周波数ｆ８＝ １０．７ＭＨ
ｚは水晶発振器１４で発振された基準周波数ｆｃ＝１０
．７ＭＨ２とミクサ１３で位相比較さね、その位相誤差
が基準ｖｃｏ１１にフィードバックきれ位相ロックルー
プ（ＰＬＬ）仁よって基４ｖＣＯ１］の発振周波数ｆｏ
が正確にｊ。×６４に制御される。
半導体レーザ１から出射された直線偏光波はレンズ２で
ビーム幅の小さな平行光軛の発射ビーム３となり、光軸
の＋２方向に進行して偏光ビームスプリッタ４に入射す
る。
ビーム幅の小さな平行光軛の発射ビーム３となり、光軸
の＋２方向に進行して偏光ビームスプリッタ４に入射す
る。
半導体レーザ１からの直線偏光波が垂直方向に偏光する
ように半導体レーザｌを配置ｒ・すると、発射ビーム３
は垂１自−直線伽光波を透過する偏光ビームスプリッタ
４を璋過し、λ／４板５を通って右円偏光波となり、さ
らに集光レンズ６の中心を通って対象物体７にビームス
ポットを当てる。
ように半導体レーザｌを配置ｒ・すると、発射ビーム３
は垂１自−直線伽光波を透過する偏光ビームスプリッタ
４を璋過し、λ／４板５を通って右円偏光波となり、さ
らに集光レンズ６の中心を通って対象物体７にビームス
ポットを当てる。
なお／４＆５を通すのは、対象物体面が＋Ｚ軸に垂直で
ないとき、物体面の光反射率が偏光角により変化する影
響をなくすためであり、′／４板５は省略することも可
能である。
ないとき、物体面の光反射率が偏光角により変化する影
響をなくすためであり、′／４板５は省略することも可
能である。
対象物体７に当ったビームスポットは散乱反射し、６と
んど左円偏光波と斤って集光レンズ６に戻る。
んど左円偏光波と斤って集光レンズ６に戻る。
集光レンズ６に戻った反射波８ Ｖｉ’／４板５によっ
て水平直線偏光波となり、水平直線偏光波を反射する偏
光ビームスプリッタ４で直角方向に反射され、シリンド
リカルレンズ９を経てホトダイオード１０に入射される
。
て水平直線偏光波となり、水平直線偏光波を反射する偏
光ビームスプリッタ４で直角方向に反射され、シリンド
リカルレンズ９を経てホトダイオード１０に入射される
。
シリンドリカルレンズ９を設けるのは、対象物体７が＋
Ｚ細軸上大きく移動してもレンズ６．９および偏光ビー
ムスプリッタ４より成る光学系を通ったホトダイオード
ｌＯの受光面の像点が均等になるようにするためであり
、場合によっては省略することも可能である。
Ｚ細軸上大きく移動してもレンズ６．９および偏光ビー
ムスプリッタ４より成る光学系を通ったホトダイオード
ｌＯの受光面の像点が均等になるようにするためであり
、場合によっては省略することも可能である。
上述のように、反射ビーム３と反射光８０光軸を一致さ
せると、対象物体７からの反射光を効率よくホトダイオ
ードＩＯに集光することが可能となる。
せると、対象物体７からの反射光を効率よくホトダイオ
ードＩＯに集光することが可能となる。
なお第１１ネ１の光学系では、発射ビーム３が偏光ビー
ムスプリッタ４、λ／４板５および集光レンズ６の空ｒ
Ｎ１ ／ガラス不連続平面で一゛部反射してホトダイオ
ード１０に直接入射する迷光が発生する可能性があるが
、上記不連続平面を光軸（＋Ｚ軸）に対してわずかに傾
斜させて迷光をホトダイオード１０の受光面からそらす
ことによって迷光がホトダイオード１０に入射するのを
防止している。
ムスプリッタ４、λ／４板５および集光レンズ６の空ｒ
Ｎ１ ／ガラス不連続平面で一゛部反射してホトダイオ
ード１０に直接入射する迷光が発生する可能性があるが
、上記不連続平面を光軸（＋Ｚ軸）に対してわずかに傾
斜させて迷光をホトダイオード１０の受光面からそらす
ことによって迷光がホトダイオード１０に入射するのを
防止している。
一方集光レンズ６で集められた反射光８のすべての光束
に対して、対象物体７の＋２軸上のビームスポット点と
ホトダイオードＩＯまでの光路長は等しいので、ホトダ
イオードＩＯに到達する光強度変調波の位相は反射光８
のすべての光束に対して同一となる。
に対して、対象物体７の＋２軸上のビームスポット点と
ホトダイオードＩＯまでの光路長は等しいので、ホトダ
イオードＩＯに到達する光強度変調波の位相は反射光８
のすべての光束に対して同一となる。
上記の光学系を用いると、光導体レーザ１から発射され
た基準周波数ｉｏ ＝ ６８４．８ＭＨ２の光強度変調
波はホトダイオード１０で周波数ｆｏ ＝ ６８４．８
ＭＨｚの電気信号に変換されると共に、その位相は基
準ｖＣＯの基準位相に対して光の往ゆ時間だけ遅れる０ 変調周波数ｆｏ ＝ ６８４．８ＭＨｚ ＜二対応する
空間光速波波長λは となり、対象物体が＋２軸上を’／２ ＝ ２１９ 真
ｓ移動すると往復距離の変化は４３８ＩＩＪとなり、ホ
トダイオード１００発生する電気信号の位相は３６０°
変化する０ 従って位相変化３６０°を２０００分の１の分解能すな
わち０，１８°で計測すれば物体７の＋Ｚ軸方向の移動
１離を約０．ＩＩの分解能で辿（定することが可能とな
る。
た基準周波数ｉｏ ＝ ６８４．８ＭＨ２の光強度変調
波はホトダイオード１０で周波数ｆｏ ＝ ６８４．８
ＭＨｚの電気信号に変換されると共に、その位相は基
準ｖＣＯの基準位相に対して光の往ゆ時間だけ遅れる０ 変調周波数ｆｏ ＝ ６８４．８ＭＨｚ ＜二対応する
空間光速波波長λは となり、対象物体が＋２軸上を’／２ ＝ ２１９ 真
ｓ移動すると往復距離の変化は４３８ＩＩＪとなり、ホ
トダイオード１００発生する電気信号の位相は３６０°
変化する０ 従って位相変化３６０°を２０００分の１の分解能すな
わち０，１８°で計測すれば物体７の＋Ｚ軸方向の移動
１離を約０．ＩＩの分解能で辿（定することが可能とな
る。
次に上記の分解能で位相を測定するへ、気回路について
彫ず、明する。
彫ず、明する。
本実施例では６８４．８ＭＨｚＯ高周波化号を２段のヘ
テロダインミクサで位相情報を保存したまま１６７ Ｋ
Ｈｚ （７）中ｆ’４ 周波数ニ変換し、６８４．８Ｍ
Ｈｚ ノ位相情報’ｌｘ ６８４．８ＭＨｚ ÷１６７
ＫＨｚ ＝ ４０９６ ”ｊ イクルについて平均化
することによって良好な８／Ｎ比で位相を検出している
。
テロダインミクサで位相情報を保存したまま１６７ Ｋ
Ｈｚ （７）中ｆ’４ 周波数ニ変換し、６８４．８Ｍ
Ｈｚ ノ位相情報’ｌｘ ６８４．８ＭＨｚ ÷１６７
ＫＨｚ ＝ ４０９６ ”ｊ イクルについて平均化
することによって良好な８／Ｎ比で位相を検出している
。
すなわち第１図において、゛電圧制御第１局部発振器（
以下第１局発■ＣＯと呼ぶ）１８はｆｏ より１０．７
ＭＨｚ 低イｆ １ ＝ ６７４．Ｉ ＭＨｚ テ発
抗□ Ｌ 、ミクｆ１９を介して基準周波数ｆｏをＩＱ
、７ＭＨｚの第１中間周波数ｆ４に変換する。
以下第１局発■ＣＯと呼ぶ）１８はｆｏ より１０．７
ＭＨｚ 低イｆ １ ＝ ６７４．Ｉ ＭＨｚ テ発
抗□ Ｌ 、ミクｆ１９を介して基準周波数ｆｏをＩＱ
、７ＭＨｚの第１中間周波数ｆ４に変換する。
上記第１中間周波数ｆ＋’ｒｉミクサ２０で標準周波数
ｆ ｃ ＝ １０．７ ＭＨｚと位相比較されてその位
相差が第１Ｊｔ７Ｊ発ＶＣＯ１８にフィードバックされ
、ＰＬＬルーズによって第１局発ＶＣＯ１８の発振周波
数ｊｌを正確にｆｏ −ｆｃ ＝ ６７４．１ ＭＨｚ
ニＩｌｈ＋ｉｌ ス６゜一方上記第１中間周波数ｆ４
は１０．７ＭＨｚ同調増幅器２１を辿ってミクサ２２に
入力さｎ％電圧制御第２局部発振器（以下第２局発■Ｃ
Ｏと呼ぶ）２３で発ｉさｉる周波数ｆ２ ＝ １０．５
３３ ＭＨｚ （第１中間周ｅ数ｆ４＝ １０．７ＭＨ
ｚ ヨｔ） １６７ ＫＨｚ低イＪｍ波ａ ） ト比較
され、１６７Ｋ）（Ｚの第２中間周波数１５に変換され
る。
ｆ ｃ ＝ １０．７ ＭＨｚと位相比較されてその位
相差が第１Ｊｔ７Ｊ発ＶＣＯ１８にフィードバックされ
、ＰＬＬルーズによって第１局発ＶＣＯ１８の発振周波
数ｊｌを正確にｆｏ −ｆｃ ＝ ６７４．１ ＭＨｚ
ニＩｌｈ＋ｉｌ ス６゜一方上記第１中間周波数ｆ４
は１０．７ＭＨｚ同調増幅器２１を辿ってミクサ２２に
入力さｎ％電圧制御第２局部発振器（以下第２局発■Ｃ
Ｏと呼ぶ）２３で発ｉさｉる周波数ｆ２ ＝ １０．５
３３ ＭＨｚ （第１中間周ｅ数ｆ４＝ １０．７ＭＨ
ｚ ヨｔ） １６７ ＫＨｚ低イＪｍ波ａ ） ト比較
され、１６７Ｋ）（Ｚの第２中間周波数１５に変換され
る。
第２中間ハ１波数１５はミクサ２４に入力されて前記標
準周波数ｆｃを分周カウンタｚｂで１／６４に分周１−
た１６７ＫＨｚの周波数と位相比較さ）１、その位相娯
差は第２局発ｖｃｏ ２３にフィードバックされ、Ｐ
Ｌ Ｌループによってその発振周波数１２を１０．５３
３ＭＨ７に正確に制御する。
準周波数ｆｃを分周カウンタｚｂで１／６４に分周１−
た１６７ＫＨｚの周波数と位相比較さ）１、その位相娯
差は第２局発ｖｃｏ ２３にフィードバックされ、Ｐ
Ｌ Ｌループによってその発振周波数１２を１０．５３
３ＭＨ７に正確に制御する。
これによって半導体レーザｌを駆動する６８４．８ＭＩ
（Ｚの基準周波数ｆｏｉ−ｊ Ｐ Ｌ Ｌループ制御に
より正統に位相を保存したままで１６７ＫＨｚの第２中
間周波数ｆ５に変換される。
（Ｚの基準周波数ｆｏｉ−ｊ Ｐ Ｌ Ｌループ制御に
より正統に位相を保存したままで１６７ＫＨｚの第２中
間周波数ｆ５に変換される。
１６７ＫＨｚの第２中間周波数１５は同調増幅器２６を
経て位相比較フリップフロップ２７のセット端子に入力
され、その波形が零点を正方向に通過するときフリップ
フロップ２７をセットする。
経て位相比較フリップフロップ２７のセット端子に入力
され、その波形が零点を正方向に通過するときフリップ
フロップ２７をセットする。
一方ホトダイオードｌＯの受信した）Ｍ波数ｆｏの受信
位相信号ｆｏ’は増幅器２８で増幅さノ１、ミクサ２９
で第１局発ｖｃｏ１ｇの発振周波数ｆ１と嵌合されてて
１０．７ＭＨｚ （Ｄ第１ 中間周波数１４’ニ変換サ
レ、１０７Ｍ）ＩＺＰｌｐ増幅器３０を経てミクサ３１
に入力され、ここで周波数ｆ２と混合されて１（３７Ｋ
Ｈｚの第２中間周波数ｈｒ’に変換さｆ１％ １６７Ｋ
Ｈｚ同調増幅器３２を通って位相比較フリップフロップ
２７のリセット端子に入力され、その波形が零虚を正方
向に通過するときフリップフロップ２７をリセットする
。
位相信号ｆｏ’は増幅器２８で増幅さノ１、ミクサ２９
で第１局発ｖｃｏ１ｇの発振周波数ｆ１と嵌合されてて
１０．７ＭＨｚ （Ｄ第１ 中間周波数１４’ニ変換サ
レ、１０７Ｍ）ＩＺＰｌｐ増幅器３０を経てミクサ３１
に入力され、ここで周波数ｆ２と混合されて１（３７Ｋ
Ｈｚの第２中間周波数ｈｒ’に変換さｆ１％ １６７Ｋ
Ｈｚ同調増幅器３２を通って位相比較フリップフロップ
２７のリセット端子に入力され、その波形が零虚を正方
向に通過するときフリップフロップ２７をリセットする
。
従ってフリップフロップ２７がセットされている期間を
測定すれば、第２中間周波数１５とｆｂ’との位相差θ
が測定でき、これによって対象物体７の＋２軸方向の位
置を検出することができる。
測定すれば、第２中間周波数１５とｆｂ’との位相差θ
が測定でき、これによって対象物体７の＋２軸方向の位
置を検出することができる。
なお第１図では１６７ＫＨｚの第２中間周波数ｆ５とｆ
５′との位相点を測定しているが、測定精度が許せば１
０．７ＭＨｚの第１中間周波数１４．とｆ４′との位相
差によって対象物体７の位置を検出することも可能であ
る。
５′との位相点を測定しているが、測定精度が許せば１
０．７ＭＨｚの第１中間周波数１４．とｆ４′との位相
差によって対象物体７の位置を検出することも可能であ
る。
一方上記第１図の実施例では、対象物体が＋２軸方向”
”／２”” ２１９ ｗｓ以上移動すると、測定値は
２１９関またはその整数倍を除いた端数のみとなり、従
って移動距離の絶対値が測定できないという問題がある
。
”／２”” ２１９ ｗｓ以上移動すると、測定値は
２１９関またはその整数倍を除いた端数のみとなり、従
って移動距離の絶対値が測定できないという問題がある
。
この場合は次の方法を用いて測定すればよい。
すなわち先づ第１図の構成を用いて位相差θｌを測定す
る。
る。
次に第１図における分周カウンタ１２の分周比を１／６
４から１／６ｏに変更して位相差θ２を測定する。
４から１／６ｏに変更して位相差θ２を測定する。
この場合は第１図の基準ｖｃｏ１１の発振する基準周波
数ｆｏはｆｃ×６０すなわち６４２ＭＨ２、ｆｌＦｉｆ
ｏ−ｆｃすなわち６３１．３ ＭＨ” ％ｍ １中間周
波数１４および第２中間周波数ｆ５は第１図の場合と同
じくλ １０．７ＭＨｚおよび１６７Ｋ）（ｚとなり、位相差θ
２は一＝ ２３４ ｗｊに対応して測定される。
数ｆｏはｆｃ×６０すなわち６４２ＭＨ２、ｆｌＦｉｆ
ｏ−ｆｃすなわち６３１．３ ＭＨ” ％ｍ １中間周
波数１４および第２中間周波数ｆ５は第１図の場合と同
じくλ １０．７ＭＨｚおよび１６７Ｋ）（ｚとなり、位相差θ
２は一＝ ２３４ ｗｊに対応して測定される。
λ
位相差θｌけ１＝２１９−に対応しているので、θ１と
０２から対象物体７の移動距離の絶対値を検知すること
ができる。
０２から対象物体７の移動距離の絶対値を検知すること
ができる。
また第１図の構成では、半導体レーザーおよびホトダイ
オードＩＯの電−光変換または光−電変換の時間遅れが
温度などによって変化し、これが誤差の原因となること
がある。
オードＩＯの電−光変換または光−電変換の時間遅れが
温度などによって変化し、これが誤差の原因となること
がある。
これを考慮する必要がある場合には、ホトダイオードｌ
Ｏに入射する反射光８を一定周期ごとに一時的にしゃ断
し、半導体レーザーの光を直接ホトダイオードｌＯに入
射させて上記時間遅れの差を較正すればよい。
Ｏに入射する反射光８を一定周期ごとに一時的にしゃ断
し、半導体レーザーの光を直接ホトダイオードｌＯに入
射させて上記時間遅れの差を較正すればよい。
第２図は本発明の他の実施例を示すもので、物体７の三
次元寸法を測定できるようにしたものである。
次元寸法を測定できるようにしたものである。
第２図において、３３は第１図と同じ構成の光波距離計
であり、発射ビーム３は集光レンズ６を通過した後中心
軸３５０周りに回転するスキャンミラー３４で反射され
てコンベヤ３６上の物体７に投射され、その反射光も上
記スキャンミラー：３４で反射されて集光レンズ６に戻
る。
であり、発射ビーム３は集光レンズ６を通過した後中心
軸３５０周りに回転するスキャンミラー３４で反射され
てコンベヤ３６上の物体７に投射され、その反射光も上
記スキャンミラー：３４で反射されて集光レンズ６に戻
る。
スキャンミラー３４で下方向に同けられた発射ビーム３
はＹ軸方向に一定速度で移動するコンベヤ３６上の対象
物体７をＸｌ１１１方向に走査する。
はＹ軸方向に一定速度で移動するコンベヤ３６上の対象
物体７をＸｌ１１１方向に走査する。
物体７上の発射ビーム３のビームスポラトラ０．１藺と
し、１（ｉ７ＫＨｚすなわち６ｐ８？：：とにＺ＄１＋
距離を測り、６μｓごとに発射ビーム３が物体７上をＸ
軸方向に０．１ ｍ移動するようにスキャンミラー：３
４を回転させると物体７のＸＺ断面は０．１ 、、Ｉｌ
の分解能で測定できる。
し、１（ｉ７ＫＨｚすなわち６ｐ８？：：とにＺ＄１＋
距離を測り、６μｓごとに発射ビーム３が物体７上をＸ
軸方向に０．１ ｍ移動するようにスキャンミラー：３
４を回転させると物体７のＸＺ断面は０．１ 、、Ｉｌ
の分解能で測定できる。
この場合コンベヤがＹ軸方向に移動するので、物体７の
Ｙ軸方向の寸法も測定できる。
Ｙ軸方向の寸法も測定できる。
Ｘ軸方向の走査幅を１００ＩＩＪとすれば１００闘÷ｏ
１闘／６μ８＝５ｍ８でＸ方向の一走査が終了するので
、Ｙ軸方向の分解能を０，１ｕにするにはコンベヤ３６
の移動速度を０．１＋ｕ÷５ｍＳ＝１ｍ／分以下にすれ
ばよい。
１闘／６μ８＝５ｍ８でＸ方向の一走査が終了するので
、Ｙ軸方向の分解能を０，１ｕにするにはコンベヤ３６
の移動速度を０．１＋ｕ÷５ｍＳ＝１ｍ／分以下にすれ
ばよい。
なお第２図におけるスキャンミラ〜３４の代りに一定速
度で回転するポリゴン（多面体プリズム）を用いること
も可能である。
度で回転するポリゴン（多面体プリズム）を用いること
も可能である。
また第２図ではスキャンミラー３４ＦｉＸ軸方向しか走
査しないので、物体の三次元寸法を測定するにはコンベ
ヤ３６の移動を必要とするが、コンベヤの移動が使えな
いときけＸ軸方向スキャンミラー３４のあとにＹ方向走
査用スキャンミラーまたはポリゴンを追加すればよい。
査しないので、物体の三次元寸法を測定するにはコンベ
ヤ３６の移動を必要とするが、コンベヤの移動が使えな
いときけＸ軸方向スキャンミラー３４のあとにＹ方向走
査用スキャンミラーまたはポリゴンを追加すればよい。
また第１図において、半導体レーザ１とレンズ２の間お
よびシリンドリカルレンズ９とホトダイオード１０の間
は光ファイバによって光導波し、光学系と電気信号処理
系とを独立して配置することも可能である。
よびシリンドリカルレンズ９とホトダイオード１０の間
は光ファイバによって光導波し、光学系と電気信号処理
系とを独立して配置することも可能である。
これは特にセンサヘッドの小形化や耐熱性が要求される
ロボットハンドなどに使用する場合に有利である。
ロボットハンドなどに使用する場合に有利である。
［発明の効果コ
以上説明したように本発明によれば、送受光を同軸とし
て偏光ビームの反射時間を偏光ビームの位相ずれとして
測定し、これによって短距離の長さを精密に光学測定で
きる小形軽便で、特にロボットに適用して有利な短距離
用の光波距離計が得られる。
て偏光ビームの反射時間を偏光ビームの位相ずれとして
測定し、これによって短距離の長さを精密に光学測定で
きる小形軽便で、特にロボットに適用して有利な短距離
用の光波距離計が得られる。
第１図は本発明の一実施例を示すシステム構成図、第２
図は本発明の他の実施例を示す構成図である。 １・・・半導体レーザ ２，６・・レンズ３・・・発射
ビーム ４・・・偏光ビームスプリッタ５・・・２／４
板 ７・・・対象物体 ８・・・反射ビーム ９・・・シリンドリカルレンズ１
０・・・ホトダイオード １１・・・基準■ＣＯ１２，
２５・・・１７６４分周カウンタ１３、１９．２０．２
２．２４．２９．３１・・・ミクサ１４・・・水晶発振
器 １８・・・第１局発ＶＣＯお・・・第２局発ＶＣＯ ２７・・・位相比較フリップフロップ 代理人 弁理士 猪 股 祥 晃（ほか１名）７４ ”
１ □・ 第２８１
図は本発明の他の実施例を示す構成図である。 １・・・半導体レーザ ２，６・・レンズ３・・・発射
ビーム ４・・・偏光ビームスプリッタ５・・・２／４
板 ７・・・対象物体 ８・・・反射ビーム ９・・・シリンドリカルレンズ１
０・・・ホトダイオード １１・・・基準■ＣＯ１２，
２５・・・１７６４分周カウンタ１３、１９．２０．２
２．２４．２９．３１・・・ミクサ１４・・・水晶発振
器 １８・・・第１局発ＶＣＯお・・・第２局発ＶＣＯ ２７・・・位相比較フリップフロップ 代理人 弁理士 猪 股 祥 晃（ほか１名）７４ ”
１ □・ 第２８１
Claims (1)
- 位相ロックされた高周波の基準局波数を発生する基準発
振器と、上記基準局波数で光強度変調される半導体レー
ザと、上記半導体レーザの出力する光強度変調された直
線偏光ビームを対象物体に投射すると共に反射光を同ａ
光路で偏光ビームスプリッタを介してホトダイオードに
入射する光学系と、上記基準周波数の高周波信号を位相
を同定して中間周波数に分周する基準側分周回路と、上
記ホトダイオードの出力する基準琶波数の受光信号を位
相を固定して基準側と同じ周波数の中間周波数に分周す
る受光側分周回路と、上記＾て準側中間周波数信号と受
光側中間周波Ｖ信号との位相差を測定する位相比較フリ
ップフロップを備え、上記位相差によって上記半導体レ
ーザからホトダイオードまでの光路長を算出することを
特徴とする光波距離計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59094436A JPS60238776A (ja) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | 光波距離計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59094436A JPS60238776A (ja) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | 光波距離計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60238776A true JPS60238776A (ja) | 1985-11-27 |
Family
ID=14110199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59094436A Pending JPS60238776A (ja) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | 光波距離計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60238776A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0205406A2 (de) * | 1985-06-12 | 1986-12-17 | Leica Aarau AG | Elektrooptisches Distanzmessgerät |
| JPS63243777A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-11 | Tokyo Optical Co Ltd | 光距離センサ |
| EP0313518A2 (de) * | 1987-10-23 | 1989-04-26 | Leica AG | Verfahren zur elektrooptischen Distanzmessung |
| JPH0772265A (ja) * | 1993-09-04 | 1995-03-17 | Niigata Denki Kk | 積雪深さ計測方法及びその装置 |
| JP2007248126A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | 差分吸収ライダ装置 |
| JP2014059222A (ja) * | 2012-09-18 | 2014-04-03 | Denso Corp | 光レーダ装置 |
| JP2014095630A (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-22 | Denso Corp | レーダ装置 |
-
1984
- 1984-05-14 JP JP59094436A patent/JPS60238776A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0205406A2 (de) * | 1985-06-12 | 1986-12-17 | Leica Aarau AG | Elektrooptisches Distanzmessgerät |
| JPS63243777A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-11 | Tokyo Optical Co Ltd | 光距離センサ |
| EP0313518A2 (de) * | 1987-10-23 | 1989-04-26 | Leica AG | Verfahren zur elektrooptischen Distanzmessung |
| JPH0772265A (ja) * | 1993-09-04 | 1995-03-17 | Niigata Denki Kk | 積雪深さ計測方法及びその装置 |
| JP2007248126A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | 差分吸収ライダ装置 |
| JP2014059222A (ja) * | 2012-09-18 | 2014-04-03 | Denso Corp | 光レーダ装置 |
| JP2014095630A (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-22 | Denso Corp | レーダ装置 |
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