JPWO2018230474A1 - 光学的距離測定装置及び測定方法 - Google Patents
光学的距離測定装置及び測定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2018230474A1 JPWO2018230474A1 JP2019525391A JP2019525391A JPWO2018230474A1 JP WO2018230474 A1 JPWO2018230474 A1 JP WO2018230474A1 JP 2019525391 A JP2019525391 A JP 2019525391A JP 2019525391 A JP2019525391 A JP 2019525391A JP WO2018230474 A1 JPWO2018230474 A1 JP WO2018230474A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- light
- beat
- signal
- waveform
- 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.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 85
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 230000035559 beat frequency Effects 0.000 claims abstract description 41
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000000611 regression analysis Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 21
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 36
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 230000008859 change Effects 0.000 description 13
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 13
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 11
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 11
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
- G01C3/02—Details
- G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
Description
(2) 前記デジタル信号処理装置は、前記デジタル信号から前記ビート信号の同相成分I(t)と直交成分Q(t)を求めて、逆正接tan−1{Q(t)/I(t)}から前記ビート信号の瞬時位相を計算し、該瞬時位相の時間微分から前記ビート周波数を求めることを特徴とする、(1)記載の光学的距離測定装置。
(3) 前記既知の周波数変調波形は、前記レーザの出力の瞬時周波数波形を測定し、該瞬時周波数波形をフーリエ級数展開したものであることを特徴とする(1)又は(2)記載の光学的距離測定装置。
(4) 前記レーザの周波数変調波形は三角波であることを特徴とする(1)乃至(3)のいずれか1項記載の光学的距離測定装置。
(5) 周波数変調波形が既知の変調されたレーザの出力光を2分し、一方を参照光、他方を信号光とし、前記信号光を対象物に照射して、前記対象物からの反射光と、前記参照光を合波して光検出器に入射し、該光検出器から発生するビート信号をAD変換器によりデジタル信号に変換し、デジタル信号処理を用いて、前記デジタル信号からビート周波数を求め、該ビート周波数の時間波形に対して、前記既知の周波数変調波形を基に回帰分析を行い、前記対象物までの距離を算出することを特徴とする光学的距離測定方法。
(6) 前記デジタル信号処理は、前記デジタル信号から前記ビート信号の同相成分I(t)と直交成分Q(t)を求めて、逆正接tan−1{Q(t)/I(t)}から前記ビート信号の瞬時位相を計算し、該瞬時位相の時間微分から前記ビート周波数を求めることを特徴とする、(5)記載の光学的距離測定方法。
(7) 前記既知の周波数変調波形は、前記レーザの出力の瞬時周波数波形を測定し、該瞬時周波数波形をフーリエ級数展開したものであることを特徴とする(5)又は(6)記載の光学的距離測定方法。
(8) 前記レーザの周波数変調波形は三角波であることを特徴とする(5)乃至(7)のいずれか1項記載の光学的距離測定方法。
第1の実施の形態を図1と図2を参照して、以下説明する。
第2の実施の形態では、周波数変調のための変調信号として三角波を用いた場合の距離測定について、図3〜図11を参照して説明する。
2 注入電流源
3 半導体レーザ
4 干渉計
5a、5b ビームスプリッタ
6 光サーキュレータ
7 反射鏡
8 参照光
9 信号光
10 反射光
11 対象物
12 光検出器
13 AD変換器
14 デジタル信号処理装置
15 局部発振器
16 位相シフタ
17a、17b ミキサ
18a、18b ローパスフィルタ
19 同相成分
20 直交成分
21 演算処理部
22a、22b 光方向性結合器
23 送受信光学系
24 偏波コントローラ
25 バランス型光検出器
26 可変光遅延線
27 ベクトル信号解析装置
28 演算処理装置
Claims (8)
- 周波数変調波形が既知のレーザと、
光検出器と、
前記レーザの出力光を2分し、一方を参照光、他方を信号光とし、前記信号光を対象物に照射して、前記対象物からの反射光と、前記参照光を合波して前記光検出器に入射する干渉計と、
前記光検出器から発生するビート信号をデジタル信号に変換するAD変換器と、
前記デジタル信号からビート周波数を求め、該ビート周波数の時間波形に対して、前記既知の周波数変調波形を基に回帰分析を行い、前記対象物までの距離を算出するデジタル信号処理装置とを、
備えることを特徴とする光学的距離測定装置。 - 前記デジタル信号処理装置は、前記デジタル信号から前記ビート信号の同相成分I(t)と直交成分Q(t)を求めて、逆正接tan−1{Q(t)/I(t)}から前記ビート信号の瞬時位相を計算し、該瞬時位相の時間微分から前記ビート周波数を求めることを特徴とする、請求項1記載の光学的距離測定装置。
- 前記既知の周波数変調波形は、前記レーザの出力の瞬時周波数波形を測定し、該瞬時周波数波形をフーリエ級数展開したものであることを特徴とする請求項1又は2記載の光学的距離測定装置。
- 前記レーザの周波数変調波形は三角波であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の光学的距離測定装置。
- 周波数変調波形が既知の変調されたレーザの出力光を2分し、一方を参照光、他方を信号光とし、
前記信号光を対象物に照射して、前記対象物からの反射光と、前記参照光を合波して光検出器に入射し、
該光検出器から発生するビート信号をAD変換器によりデジタル信号に変換し、
デジタル信号処理を用いて、前記デジタル信号からビート周波数を求め、該ビート周波数の時間波形に対して、前記既知の周波数変調波形を基に回帰分析を行い、前記対象物までの距離を算出することを特徴とする光学的距離測定方法。 - 前記デジタル信号処理は、前記デジタル信号から前記ビート信号の同相成分I(t)と直交成分Q(t)を求めて、逆正接tan−1{Q(t)/I(t)}から前記ビート信号の瞬時位相を計算し、該瞬時位相の時間微分から前記ビート周波数を求めることを特徴とする、請求項5記載の光学的距離測定方法。
- 前記既知の周波数変調波形は、前記レーザの出力の瞬時周波数波形を測定し、該瞬時周波数波形をフーリエ級数展開したものであることを特徴とする請求項5又は6記載の光学的距離測定方法。
- 前記レーザの周波数変調波形は三角波であることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項記載の光学的距離測定方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017118503 | 2017-06-16 | ||
JP2017118503 | 2017-06-16 | ||
PCT/JP2018/022077 WO2018230474A1 (ja) | 2017-06-16 | 2018-06-08 | 光学的距離測定装置及び測定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2018230474A1 true JPWO2018230474A1 (ja) | 2020-03-26 |
JP6806347B2 JP6806347B2 (ja) | 2021-01-06 |
Family
ID=64660185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019525391A Active JP6806347B2 (ja) | 2017-06-16 | 2018-06-08 | 光学的距離測定装置及び測定方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6806347B2 (ja) |
WO (1) | WO2018230474A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220011416A1 (en) * | 2020-07-07 | 2022-01-13 | Silc Technologies, Inc. | Sequencing of signals in lidar systems |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11378688B2 (en) | 2018-10-15 | 2022-07-05 | Bifrost Communications ApS | Optical systems, devices, and methods including high performance optical receivers |
JP7289222B2 (ja) * | 2019-06-03 | 2023-06-09 | 株式会社ミツトヨ | 測定装置および測定方法 |
JP7042975B2 (ja) * | 2019-06-25 | 2022-03-28 | 三菱電機株式会社 | 信号処理装置、信号処理方法及びレーダ装置 |
JP7291385B2 (ja) * | 2019-06-26 | 2023-06-15 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 光学的測定装置及び測定方法 |
US11231489B2 (en) * | 2019-12-05 | 2022-01-25 | Aeva, Inc. | Selective subband processing for a LIDAR system |
JP7426123B2 (ja) * | 2019-12-25 | 2024-02-01 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 光学的測定装置及び測定方法 |
KR102275387B1 (ko) * | 2020-02-25 | 2021-07-09 | 한화시스템 주식회사 | 소형 표적 검출 장치 및 방법 |
CN111289994B (zh) * | 2020-03-26 | 2022-03-04 | 北京理工大学 | 一种基于双外差混频的调频连续波激光雷达测距方法 |
US20210341611A1 (en) * | 2020-05-04 | 2021-11-04 | Silc Technologies, Inc. | Lidar with delayed reference signal |
DE112020007239B4 (de) * | 2020-08-05 | 2024-04-18 | Mitsubishi Electric Corporation | Distanz-messungseinrichtung, distanz-messungsverfahren und radareinrichtung |
US11385339B2 (en) | 2020-09-04 | 2022-07-12 | Ours Technology, Llc | LIDAR waveform generation system |
KR102565800B1 (ko) | 2022-03-08 | 2023-08-10 | 람다이노비전 주식회사 | FMCW LiDAR의 레이저 변조 주파수 선형화 제어기 |
CN114706059A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-07-05 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 光束接收装置及光束接收方法 |
CN115127778B (zh) * | 2022-05-25 | 2023-04-18 | 深圳大学 | 一种简化ofdr系统的方法和装置以及ofdr简化系统、控制装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11508046A (ja) * | 1995-06-20 | 1999-07-13 | ヤン ミヒャエル ムロージク | Fmcw距離測定法 |
JP2001174548A (ja) * | 1999-12-16 | 2001-06-29 | Fujitsu Ltd | Fm−cwレーダの周波数変調特性測定方法及び装置 |
CN103837870A (zh) * | 2014-03-20 | 2014-06-04 | 华侨大学 | 调频连续波激光雷达调频非线性响应系数测量方法和装置 |
CN103928835A (zh) * | 2014-03-20 | 2014-07-16 | 华侨大学 | 一种半导体激光器光源的非线性响应校正方法和装置 |
JP2014202716A (ja) * | 2013-04-09 | 2014-10-27 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 距離測定装置 |
WO2017070681A1 (en) * | 2015-10-23 | 2017-04-27 | Texas Instruments Incorporated | Rf/mm-wave peak detector with high-dynamic range calibration |
-
2018
- 2018-06-08 WO PCT/JP2018/022077 patent/WO2018230474A1/ja active Application Filing
- 2018-06-08 JP JP2019525391A patent/JP6806347B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11508046A (ja) * | 1995-06-20 | 1999-07-13 | ヤン ミヒャエル ムロージク | Fmcw距離測定法 |
JP2001174548A (ja) * | 1999-12-16 | 2001-06-29 | Fujitsu Ltd | Fm−cwレーダの周波数変調特性測定方法及び装置 |
JP2014202716A (ja) * | 2013-04-09 | 2014-10-27 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 距離測定装置 |
CN103837870A (zh) * | 2014-03-20 | 2014-06-04 | 华侨大学 | 调频连续波激光雷达调频非线性响应系数测量方法和装置 |
CN103928835A (zh) * | 2014-03-20 | 2014-07-16 | 华侨大学 | 一种半导体激光器光源的非线性响应校正方法和装置 |
WO2017070681A1 (en) * | 2015-10-23 | 2017-04-27 | Texas Instruments Incorporated | Rf/mm-wave peak detector with high-dynamic range calibration |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
HIDEMI TSUCHIDA: "Waveform measurement technique for phase/frequency-modulated lights based on self-heterodyne interfe", OPTICS EXPRESS, vol. 25, no. 5, JPN6018031143, 6 March 2017 (2017-03-06), pages 4793 - 4789, XP055563625, ISSN: 0004359199, DOI: 10.1364/OE.25.004793 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220011416A1 (en) * | 2020-07-07 | 2022-01-13 | Silc Technologies, Inc. | Sequencing of signals in lidar systems |
US11940566B2 (en) * | 2020-07-07 | 2024-03-26 | Silc Technologies, Inc. | Sequencing of signals in LIDAR systems |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6806347B2 (ja) | 2021-01-06 |
WO2018230474A1 (ja) | 2018-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6806347B2 (ja) | 光学的距離測定装置及び測定方法 | |
JP7074311B2 (ja) | 光学的距離測定装置および測定方法 | |
JP7169642B2 (ja) | 光学的測定装置及び測定方法 | |
US11719819B2 (en) | Multiple beam range measurement process | |
Norgia et al. | Self-mixing instrument for simultaneous distance and speed measurement | |
JP7291385B2 (ja) | 光学的測定装置及び測定方法 | |
JP7239975B2 (ja) | 光角度変調測定装置及び測定方法 | |
JP6241283B2 (ja) | レーダ装置および距離速度測定方法 | |
JP2014202716A (ja) | 距離測定装置 | |
US11500062B2 (en) | Acceleration-based fast SOI processing | |
CN109031340B (zh) | 一种测量物体运动速度的连续调频激光雷达装置 | |
JP7426123B2 (ja) | 光学的測定装置及び測定方法 | |
JP2018059789A (ja) | 距離測定装置及び距離測定方法 | |
Li et al. | High-resolution frequency-modulated continuous-wave LiDAR using multiple laser sources simultaneously scanning | |
CN109031341B (zh) | 一种使用连续调频激光雷达装置的物体运动速度测量方法 | |
Orakzai et al. | Fast and highly accurate phase unwrapping algorithm for displacement retrieval using self-mixing interferometry sensor | |
CN104111450A (zh) | 一种利用双脉冲探测目标微多普勒特征的方法及系统 | |
WO2022233238A1 (zh) | 探测装置、雷达以及终端 | |
Zhou et al. | Nonlinear FMCW Laser Ranging System Based on Sinusoidal Frequency Modulation | |
Baetz et al. | Noise-modulated optomechatronic distance-measuring system | |
Hong et al. | Linear frequency sweeping control for LiDAR application | |
JP2023154585A (ja) | 測距装置 | |
JP2023135347A (ja) | 測定装置 | |
JP2023119469A (ja) | 非接触型測距装置及び方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191127 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201007 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201029 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201118 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201126 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6806347 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |