KR102377583B1 - 광 거리 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
광 거리 측정 장치(100, 100a)는, 레이저광을 분기하여 측정광 및 참조광으로서 출력하는 분기부(103)와, 측정광을 분기하여 제 1 측정광 및 제 2 측정광으로서 출력하는 측정광 분기부(104)와, 참조광을 분기하여 제 1 참조광 및 제 2 참조광으로서 출력하는 참조광 분기부(105)와, 제 1 레일리 길이를 갖고, 제 1 측정광을 대상물(20)에 조사하기 위한 제 1 광학계(131)와, 제 1 레일리 길이와 다른 제 2 레일리 길이를 갖고, 제 2 측정광을 대상물(20)에 조사하기 위한 제 2 광학계(132)와, 제 1 참조광, 및 제 1 측정광이 대상물(20)에서 반사한 광인 제 1 반사광을 받아, 제 1 참조광 및 제 1 반사광을 나타내는 제 1 수신 신호를 출력하는 제 1 수신부(141)와, 제 2 참조광, 및 제 2 측정광이 대상물(20)에서 반사한 광인 제 2 반사광을 받아, 제 2 참조광 및 제 2 반사광을 나타내는 제 2 수신 신호를 출력하는 제 2 수신부(142)를 구비했다.
Description
본 발명은 광 거리 측정 장치에 관한 것이다.
광원이 출사한 광을 이용하여, 펄스 전파 방식, 삼각 측거 방식, 공초점 방식, 백색 간섭 방식, 또는 파장 주사 간섭 방식 등의 방식에 의해, 광원으로부터 대상물까지의 거리를 측정하는 광 측거 방법이 있다. 이러한 방식 중, 백색 간섭 방식, 또는 파장 주사 간섭 방식 등은 광의 간섭 현상을 이용하는 간섭 방식이다.
간섭 방식은, 광원이 출사한 광을 측정광과 참조광으로 분기하고, 측정광이 대상물 상에서 반사한 광인 반사광과 참조광을 간섭시켜, 반사광과 참조광이 서로 강하게 하는 조건에 근거하여, 광원으로부터 대상물까지의 거리를 측정하는 것이다.
예를 들면, 스펙트럼 도메인 방식 등의 백색 간섭 방식은, 광대역의 광을 출사하는 광원을 이용한다. 백색 간섭 방식은, 광원이 출사한 광대역의 광을 측정광과 참조광으로 분기한다. 백색 간섭 방식은, 분광기에 의해 공간적으로 스펙트럼 분광하고, 스펙트럼 분광한 반사광과, 스펙트럼 분광한 참조광의 간섭 조건에 근거하여, 광원으로부터 대상물까지의 거리를 측정한다.
또, 예를 들면, 파장 주사 간섭 방식은, 광원으로부터 출사된 광을 파장 소인한다. 파장 주사 간섭 방식은, 파장 소인한 광을 측정광과 참조광으로 분기한다. 파장 주사 간섭 방식은, 파장 소인한 광을 분기한 측정광이 대상물 상에서 반사한 광인 반사광과, 파장 소인한 광을 분기한 참조광을 간섭시킨다. 파장 주사 간섭 방식은, 반사광의 주파수와, 참조광의 주파수를 측정하는 것에 의해, 광원으로부터 대상물까지의 거리를 측정한다.
예를 들면, 비특허문헌 1에는, 파장 주사 간섭 방식에 의한 광 거리 측정 장치를 의료 용도에 적용한 파장 소인형 광 간섭 단층계(SS－OCT：Swept Source - Optical Coherence Tomography)가 개시되어 있다.
[비특허문헌 1] 하루나 마사미츠, "광 코히어런스 토모그라피(OCT)"［online］, 평성 22년, MEDICAL PHOTONICS,［평성 31년 2월 4일 검색］,
인터넷〈URL：http://www.medicalphotonics.jp/pdf/mp0001/0001_029.pdf〉
그러나, 종래의 광 거리 측정 장치는, 한 번의 측정에 의해 측정 가능한 광원으로부터 대상물까지의 거리의 범위가, 측정광을 대상물에 조사하기 위한 광학계가 갖는 초점 거리의 범위로 한정되어 버린다는 과제가 있었다.
본 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위한 것으로, 대상물까지의 거리 측정의 범위를 넓게 하면서, 고정밀도로 당해 거리를 측정할 수 있는 광 거리 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 광 거리 측정 장치는, 입력된 연속파인 레이저광을 분기하여, 분기 후의 레이저광을 측정광 및 참조광으로서 출력하는 분기부와, 분기부가 출력하는 측정광을 분기하여, 분기 후의 측정광을 제 1 측정광 및 제 2 측정광으로서 출력하는 측정광 분기부와, 분기부가 출력하는 참조광을 분기하여, 분기 후의 참조광을 제 1 참조광 및 제 2 참조광으로서 출력하는 참조광 분기부와, 제 1 레일리 길이를 갖고, 제 1 측정광을 대상물에 조사하기 위한 제 1 광학계와, 제 1 레일리 길이와 다른 제 2 레일리 길이를 갖고, 또한, 제 1 광학계가 갖는 초점 거리와 동일한 초점 거리를 갖고, 제 2 측정광을 대상물에 조사하기 위한 제 2 광학계를 갖는 송신부와, 제 1 참조광, 및, 제 1 측정광이 대상물에서 반사한 광인 제 1 반사광을 받아, 제 1 참조광 및 제 1 반사광을 나타내는 제 1 수신 신호를 출력하는 제 1 수신부와, 제 2 참조광, 및, 제 2 측정광이 대상물에서 반사한 광인 제 2 반사광을 받아, 제 2 참조광 및 제 2 반사광을 나타내는 제 2 수신 신호를 출력하는 제 2 수신부를 구비했다.
본 발명에 의하면, 대상물까지의 거리 측정의 범위를 넓게 하면서, 고정밀도로 당해 거리를 측정할 수 있다.
도 1은 실시의 형태 1에 따른 광 거리 측정 장치의 주요부의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 실시의 형태 1에 따른 광 거리 측정 장치가 적용된 가공 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 실시의 형태 1에 따른 광 거리 측정 장치가 적용된 가공 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4(a)는 실시의 형태 1에 따른 송신부와 대상물 사이의 거리의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4(b)는 실시의 형태 1에 따른 송신부와 대상물 사이의 거리가 X2인 경우의 제 1 광 간섭부에 입력되는 제 1 참조광과 제 1 반사광의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4(c)는, 도 4(b)에 나타내는 임의의 시점 T1에 있어서의 제 1 수신 신호에 근거하여, 주파수 측정부가 측정한 제 1 간섭광의 주파수 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 4(d)는, 도 4(a)에 나타내는 대상물의 위치에 있어서의, 임의의 시점의 제 1 수신 신호에 근거하여 주파수 측정부가 측정한 제 1 간섭광의 주파수 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 5(a)는, 광학계가 갖는 레일리 길이와, 실시의 형태 1에 따른 거리 산출부가 송신부로부터 대상물까지의 거리를 산출 가능한 범위의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5(b)는, 실시의 형태 1에 따른 송신부로부터 대상물까지의 거리가 일정한 경우에 있어서의, 광학계가 갖는 레일리 길이와 반사파의 강도의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5(c)는, 반사파의 강도와, 실시의 형태 1에 따른 거리 산출부가 산출하는 송신부로부터 대상물까지의 거리에 포함되는 오차의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은, 실시의 형태 1에 따른 제 1 측정광 및 제 2 측정광, 및, 제 1 측정광 및 제 2 측정광이 대상물에서 반사한 반사광인 제 1 반사광 및 제 2 반사광의 경로의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은, 실시의 형태 2에 따른 광 거리 측정 장치의 주요부의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 실시의 형태 1에 따른 광 거리 측정 장치가 적용된 가공 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 실시의 형태 1에 따른 광 거리 측정 장치가 적용된 가공 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4(a)는 실시의 형태 1에 따른 송신부와 대상물 사이의 거리의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4(b)는 실시의 형태 1에 따른 송신부와 대상물 사이의 거리가 X2인 경우의 제 1 광 간섭부에 입력되는 제 1 참조광과 제 1 반사광의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4(c)는, 도 4(b)에 나타내는 임의의 시점 T1에 있어서의 제 1 수신 신호에 근거하여, 주파수 측정부가 측정한 제 1 간섭광의 주파수 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 4(d)는, 도 4(a)에 나타내는 대상물의 위치에 있어서의, 임의의 시점의 제 1 수신 신호에 근거하여 주파수 측정부가 측정한 제 1 간섭광의 주파수 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 5(a)는, 광학계가 갖는 레일리 길이와, 실시의 형태 1에 따른 거리 산출부가 송신부로부터 대상물까지의 거리를 산출 가능한 범위의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5(b)는, 실시의 형태 1에 따른 송신부로부터 대상물까지의 거리가 일정한 경우에 있어서의, 광학계가 갖는 레일리 길이와 반사파의 강도의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5(c)는, 반사파의 강도와, 실시의 형태 1에 따른 거리 산출부가 산출하는 송신부로부터 대상물까지의 거리에 포함되는 오차의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은, 실시의 형태 1에 따른 제 1 측정광 및 제 2 측정광, 및, 제 1 측정광 및 제 2 측정광이 대상물에서 반사한 반사광인 제 1 반사광 및 제 2 반사광의 경로의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은, 실시의 형태 2에 따른 광 거리 측정 장치의 주요부의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
(실시의 형태 1)
도 1은, 실시의 형태 1에 따른 광 거리 측정 장치(100)의 주요부의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
광 거리 측정 장치(100)는, 레이저 광원(101), 소인부(102), 분기부(103), 측정광 분기부(104), 참조광 분기부(105), 지연 조정부(106), 제 1 광 써큘레이터(121), 제 2 광 써큘레이터(122), 제 1 광학계(131), 제 2 광학계(132), 제 1 광 간섭부(151), 제 2 광 간섭부(152), 제 1 광전 변환부(161), 제 2 광전 변환부(162), 제 1 디지털 변환부(171), 제 2 디지털 변환부(172), 주파수 측정부(181), 거리 산출부(182), 및 정보 송신부(190)를 구비한다.
레이저 광원(101)은 연속광인 레이저광을 출사한다. 실시의 형태 1에 있어서, 레이저 광원(101)은, 가스 레이저 또는 반도체 레이저 등의 소정의 주파수의 레이저광을 출사하는 광원이다.
레이저 광원(101)은, 실시의 형태 1에 따른 광 거리 측정 장치(100)에 있어서, 필수적인 구성은 아니다. 예를 들면, 광 거리 측정 장치(100)는, 레이저 광원(101)을 갖는 외부의 레이저광 발생 장치가 출사한 레이저광을 받아, 동작하는 것이어도 좋다.
소인부(102)는, 레이저 광원(101)이 출사한 레이저광이 입력된다. 소인부(102)는, 입력된 레이저광을 파장 소인하여, 소인 후의 레이저광을 소인광으로서 출력한다. 소인부(102)가 출력하는 소인광은 연속파의 레이저광이다.
분기부(103)는, 광커플러 등에 의해 구성되고, 입력된 연속파의 레이저광을 분기하여, 분기 후의 레이저광을 측정광 및 참조광으로서 출력한다. 보다 구체적으로는, 분기부(103)는, 소인부(102)가 출사한 레이저광인 소인광을 분기하여, 분기 후의 레이저광을 측정광 및 참조광으로서 출력한다.
측정광 분기부(104)는, 분기부(103)가 출력하는 측정광을 분기하여, 분기 후의 측정광을 제 1 측정광 및 제 2 측정광으로서 출력한다. 구체적으로는, 측정광 분기부(104)는, PBS(Polarizing Beam Splitter) 등에 의해 구성되고, 측정광 분기부(104)는, 분기부(103)가 출력하는 측정광을 편파 분리하는 것에 의해 분기하여, 분기 후의 측정광을, 제 1 측정광인 제 1 편파 측정광, 및 제 2 측정광인 제 2 편파 측정광으로서 출력한다. 제 1 편파 측정광과 제 2 편파 측정광은, 예를 들면, 서로 진동 방향이 다른 직선 편파광이다.
제 1 광 써큘레이터(121)는, 예를 들면, 3포트 광 써큘레이터에 의해 구성되고, 측정광 분기부(104)가 출력한 제 1 측정광을 제 1 광학계(131)에 유도한다. 구체적으로는, 제 1 광 써큘레이터(121)는, 측정광 분기부(104)가 출력한 제 1 측정광인 제 1 편파 측정광을 제 1 광학계(131)에 유도한다.
제 1 광학계(131)는, 제 1 측정광을 대상물(20)에 조사한다. 구체적으로는, 예를 들면, 제 1 광학계(131)는, 1개 이상의 투과 렌즈, 또는 1개 이상의 반사 렌즈 등의 렌즈에 의해 구성되고, 제 1 광학계(131)는, 제 1 광 써큘레이터(121)가 제 1 광학계(131)에 유도한 제 1 편파 측정광의 광속경을 넓히고, 광속경을 넓힌 제 1 편파 측정광을 대상물(20)에 조사한다.
제 1 광학계(131)는, 제 1 레일리 길이를 가진다. 또, 레일리 길이란, 레이저광에 있어서의 광학계의 집광 특성을 나타내는 값의 하나이며, 광학계에 의해 집광된 레이저광의 지름이, 충분히 작다고 간주할 수 있는, 당해 광학계로부터 초점을 향하는 방향의 길이의 범위를 나타내는 값이다.
제 1 광학계(131)는, 대상물(20)에 조사된 제 1 편파 측정광이 대상물(20) 상에서 반사한 광인 제 1 반사광을 제 1 광 써큘레이터(121)에 유도한다.
제 1 광 써큘레이터(121)는, 제 1 반사광을 제 1 광 간섭부(151)에 유도한다.
제 2 광 써큘레이터(122)는, 예를 들면, 3포트 광 써큘레이터에 의해 구성되고, 측정광 분기부(104)가 출력한 제 2 측정광을 제 2 광학계(132)에 유도한다. 구체적으로는, 제 2 광 써큘레이터(122)는, 측정광 분기부(104)가 출력한 제 2 측정광인 제 2 편파 측정광을 제 2 광학계(132)에 유도한다.
제 2 광학계(132)는, 제 2 측정광을 대상물(20)에 조사한다. 구체적으로는, 예를 들면, 제 2 광학계(132)는, 1개 이상의 투과 렌즈, 또는 1개 이상의 반사 렌즈 등의 렌즈에 의해 구성되고, 제 2 광학계(132)는, 제 2 광 써큘레이터(122)가 제 2 광학계(132)에 유도한 제 2 편파 측정광의 광속경을 넓히고, 광속경을 넓힌 제 2 편파 측정광을 대상물(20)에 조사한다.
제 2 광학계(132)는, 제 1 레일리 길이와 다른 제 2 레일리 길이를 가진다.
제 2 광학계(132)는, 제 1 광학계(131)가 갖는 초점 거리와 동일한 초점 거리를 가진다. 또, 동일한 초점 거리는, 정확하게 동일한 초점 거리인 것에 한정되는 것은 아니고, 대략 동일한 초점 거리를 포함하는 것이다.
제 2 광학계(132)는, 대상물(20)에 조사된 제 2 편파 측정광이 대상물(20) 상에서 반사한 광인 제 2 반사광을 제 2 광 써큘레이터(122)에 유도한다.
제 2 광 써큘레이터(122)는, 제 2 반사광을 제 2 광 간섭부(152)에 유도한다.
참조광 분기부(105)는, 분기부(103)가 출력하는 참조광을 분기하여, 분기 후의 참조광을 제 1 참조광 및 제 2 참조광으로서 출력한다. 구체적으로는, 참조광 분기부(105)는, PBS 등에 의해 구성되고, 참조광 분기부(105)는, 분기부(103)가 출력하는 참조광을 편파 분리하는 것에 의해 분기하여, 분기 후의 참조광을, 제 1 참조광인 제 1 편파 참조광, 및 제 2 참조광인 제 2 편파 참조광으로서 출력한다. 제 1 편파 참조광과 제 2 편파 참조광이란, 예를 들면, 서로 진동 방향이 다른 직선 편파광이다.
이하의 설명에 있어서, 제 1 편파 측정광의 진동 방향과, 제 1 편파 참조광의 진동 방향은 동일하고, 제 2 편파 측정광의 진동 방향과, 제 2 편파 참조광의 진동 방향은 동일한 것으로 하여 설명한다.
참조광 분기부(105)가 출력한 제 1 참조광은, 제 1 광 간섭부(151)에 유도된다.
참조광 분기부(105)가 출력한 제 2 참조광은, 제 2 광 간섭부(152)에 유도된다.
지연 조정부(106)는, 분기부(103)가 출력한 측정광과 참조광의 경로차를 조정한다.
실시의 형태 1에 따른 광 거리 측정 장치(100)는, 레이저 광원(101), 소인부(102), 분기부(103), 측정광 분기부(104), 참조광 분기부(105), 지연 조정부(106), 제 1 광 써큘레이터(121), 제 2 광 써큘레이터(122), 제 1 광학계(131), 및 제 2 광학계(132)에 의해, 송신부(110)가 구성되어 있다.
제 1 광 간섭부(151)는, 제 1 참조광과 제 1 반사광을 간섭시켜, 제 1 참조광과 제 1 반사광을 간섭시킨 후의 간섭광을 제 1 간섭광으로서 출력한다. 구체적으로는, 제 1 광 간섭부(151)는, 예를 들면, 90도 광 하이브리드에 의해 구성되고, 제 1 참조광과 제 1 반사광을 합성하는 것에 의해, 제 1 간섭광을 출력한다.
제 1 광전 변환부(161)는, 제 1 광 간섭부(151)는 출력한 제 1 간섭광을 광전 변환하여, 제 1 간섭광을 나타내는 제 1 아날로그 신호를 출력한다.
제 1 디지털 변환부(171)는, 제 1 아날로그 신호를 A/D 변환하여, A/D 변환 후의 제 1 아날로그 신호를 디지털 신호인 제 1 수신 신호로서 출력한다.
실시의 형태 1에 따른 광 거리 측정 장치(100)는, 제 1 광 간섭부(151), 제 1 광전 변환부(161), 및 제 1 디지털 변환부(171)에 의해, 제 1 수신부(141)가 구성되어 있다.
즉, 제 1 수신부(141)는, 제 1 참조광, 및, 제 1 측정광이 대상물(20)에서 반사한 광인 제 1 반사광을 받아, 제 1 참조광 및 제 1 반사광을 나타내는 제 1 수신 신호를 출력한다.
제 2 광 간섭부(152)는, 제 2 참조광과 제 2 반사광을 간섭시켜, 제 2 참조광과 제 2 반사광을 간섭시킨 후의 간섭광을 제 2 간섭광으로서 출력한다. 구체적으로는, 제 2 광 간섭부(152)는, 예를 들면, 90도 광 하이브리드에 의해 구성되고, 제 2 참조광과 제 2 반사광을 합성하는 것으로써, 제 2 간섭광을 출력한다.
제 2 광전 변환부(162)는, 제 2 광 간섭부(152)가 출력한 제 2 간섭광을 광전 변환하여, 제 2 간섭광을 나타내는 제 2 아날로그 신호를 출력한다.
제 2 디지털 변환부(172)는, 제 2 아날로그 신호를 A/D 변환하여, A/D 변환 후의 제 2 아날로그 신호를 디지털 신호인 제 2 수신 신호로서 출력한다.
실시의 형태 1에 따른 광 거리 측정 장치(100)는, 제 2 광 간섭부(152), 제 2 광전 변환부(162), 및 제 2 디지털 변환부(172)에 의해, 제 2 수신부(142)가 구성되어 있다.
즉, 제 2 수신부(142)는, 제 2 참조광, 및, 제 2 측정광이 대상물(20)에서 반사한 광인 제 2 반사광을 받아, 제 2 참조광 및 제 2 반사광을 나타내는 제 2 수신 신호를 출력한다.
주파수 측정부(181)는, 제 1 수신 신호에 근거하여, 제 1 참조광 및 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정한다. 또, 주파수 측정부(181)는, 측정한 제 1 참조광 및 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 나타내는 제 1 신호 정보를 출력한다.
또한, 주파수 측정부(181)는, 제 2 수신 신호에 근거하여, 제 2 참조광 및 제 2 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정한다. 또, 주파수 측정부(181)는, 측정한 제 2 참조광 및 제 2 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 나타내는 제 2 신호 정보를 출력한다.
보다 구체적으로는, 예를 들면, 주파수 측정부(181)는, 제 1 수신 신호를 푸리에 변환하는 것에 의해, 제 1 참조광 및 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정한다. 또, 주파수 측정부(181)는, 제 2 수신 신호를 푸리에 변환하는 것으로써, 제 2 참조광 및 제 2 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정한다.
거리 산출부(182)는, 주파수 측정부(181)가 출력한, 제 1 신호 정보 또는 제 2 신호 정보에 근거하여, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 산출한다. 또, 거리 산출부(182)는, 거리 산출부(182)가 산출한 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 나타내는 거리 정보를 출력한다. 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리란, 예를 들면, 제 1 광학계(131) 또는 제 2 광학계(132)로부터 대상물(20)까지의 거리이다. 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리는, 제 1 광학계(131) 또는 제 2 광학계(132)로부터 대상물(20)까지의 거리에 한정되는 것은 아니고, 송신부(110)에 있어서의 기준이 되는 구성으로부터 대상물(20)까지의 거리이면 좋다.
구체적으로는, 예를 들면, 거리 산출부(182)는, 편파 다이버시티 방식에 의해, 주파수 측정부(181)가 출력한 제 1 신호 정보 또는 제 2 신호 정보에 근거하여, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 산출한다. 또, 거리 산출부(182)는, 거리 산출부(182)가 산출한 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 나타내는 거리 정보를 출력한다.
거리 산출부(182)는, 주파수 측정부(181)가 출력한 제 1 신호 정보 및 제 2 신호 정보에 근거하여, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 산출해도 좋다.
거리 산출부(182)가 산출하는 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리는, 예를 들면, 제 1 광 써큘레이터(121), 제 2 광 써큘레이터(122), 제 1 광학계(131), 또는, 제 2 광학계(132)로부터 대상물(20)까지의 거리이다.
예를 들면, 거리 산출부(182)가 산출하는 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리가 제 1 광 써큘레이터(121)로부터 대상물(20)까지의 거리인 경우, 지연 조정부(106)는, 측정광이 분기부(103)로부터 출력되고 나서, 측정광 분기부(104)를 거쳐 제 1 측정광으로 되고, 제 1 측정광이 제 1 광 써큘레이터(121)를 거쳐 제 1 광학계(131)를 향해 출력될 때까지의 경로 길이, 및, 제 1 반사광이 제 1 광 써큘레이터(121)에 입력되고 나서 제 1 광 간섭부(151)에 입력될 때까지 경로 길이의 합과, 참조광이 분기부(103)로부터 출력되고 나서, 제 1 광 간섭부(151)에 입력될 때까지 경로 길이의 경로차를 조정하는 것이다.
정보 송신부(190)는, 거리 산출부(182)가 출력한, 송신부(110)와 대상물(20) 사이의 거리를 나타내는 거리 정보를, 외부에 송신하기 위한 제어를 행한다.
또, 레이저 광원(101)과 소인부(102) 사이, 소인부(102)와 분기부(103) 사이, 분기부(103)와 측정광 분기부(104) 사이, 분기부(103)와 지연 조정부(106) 사이, 및, 지연 조정부(106)와 측정광 분기부(104) 사이는, 예를 들면, 광섬유에 의해 접속되고, 레이저광은, 당해 광섬유를 거쳐 유도된다. 또, 측정광 분기부(104)와 제 1 광 써큘레이터(121) 사이, 제 1 광 써큘레이터(121)와 제 1 광 간섭부(151) 사이, 측정광 분기부(104)와 제 2 광 써큘레이터(122) 사이, 제 2 광 써큘레이터(122)와 제 2 광 간섭부(152) 사이, 측정광 분기부(104)와 제 1 광 간섭부(151) 사이, 및, 측정광 분기부(104)와 제 2 광 간섭부(152) 사이는, 예를 들면, 편파의 진폭 방향이 유지되는 편파 유지 파이버인 광섬유에 의해 접속되고, 편파광인 레이저광은, 당해 광섬유를 거쳐 유도된다.
도 2 및 도 3을 참조하여 실시의 형태 1에 따른 광 거리 측정 장치(100)의 적용예를 설명한다.
도 2 및 도 3은, 실시의 형태 1에 따른 광 거리 측정 장치(100)가 적용된 가공 장치(10)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2에 나타내는 가공 장치(10)는, 척(12), 가공 헤드(11), 가공 헤드 이동 제어부(13), 및 가공 헤드 이동 기구(14)를 구비한다.
대상물(20)은, 가공 장치(10)가 가공하려고 하는 물체이다.
척(12)은, 대상물(20)을 고정하기 위한 받침대이다.
가공 헤드(11)는, 대상물(20)을 가공하기 위한 부위이다. 가공 헤드(11)는, 대상물(20)을 가공할 때에, 대상물(20)에 접촉해 가공하는 것이어도, 대상물(20)에 비접촉 상태로 가공하는 것이어도 좋다.
가공 헤드 이동 제어부(13)는, 광 거리 측정 장치(100)가 출력하는 거리 정보를 취득하고, 당해 거리 정보에 근거하여, 척(12)에 대해서 가공 헤드(11)를 이동하기 위한 제어 신호를 생성한다. 가공 헤드 이동 제어부(13)는, 생성한 제어 신호를 가공 헤드 이동 기구(14)에 출력한다.
가공 헤드 이동 기구(14)는, 가공 헤드 이동 제어부(13)가 출력하는 제어 신호를 수신하고, 당해 제어 신호에 근거하여, 척(12)에 대해서 가공 헤드(11)를 이동시킨다.
도 3에 나타내는 가공 장치(10)는, 척(12), 가공 헤드(11), 척 이동 제어부(15), 및 척 이동 기구(16)를 구비한다.
척(12) 및 가공 헤드(11)는, 도 2에 나타내는 척(12) 및 가공 헤드(11)과 마찬가지기 때문에, 설명을 생략한다.
척 이동 제어부(15)는, 광 거리 측정 장치(100)가 출력하는 거리 정보를 취득하고, 당해 거리 정보에 근거하여, 가공 헤드(11)에 대해서 척(12)을 이동하기 위한 제어 신호를 생성한다. 척 이동 제어부(15)는, 생성한 제어 신호를 척 이동 기구(16)에 출력한다.
척 이동 기구(16)는, 척 이동 제어부(15)가 출력하는 제어 신호를 수신하고, 당해 제어 신호에 근거하여, 가공 헤드(11)에 대해서 척(12)을 이동시킨다.
도 2 및 도 3에 있어서, 광 거리 측정 장치(100)에 있어서의 제 1 광 써큘레이터(121), 제 2 광 써큘레이터(122), 제 1 광학계(131), 및 제 2 광학계(132)는, 가공 헤드(11)에 고정되어 있다. 제 1 광 써큘레이터(121), 제 2 광 써큘레이터(122), 제 1 광학계(131), 및 제 2 광학계(132)가 가공 헤드(11)에 고정된 위치는 기지인 것으로 한다. 즉, 광 거리 측정 장치(100)가 출력하는 거리 정보가 가리키는 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리에 근거하여, 가공 헤드 이동 제어부(13) 또는 척 이동 제어부(15)는, 가공 헤드(11)와 대상물(20) 사이의 거리를 산출하는 것이 가능해진다.
도 4를 참조하여, 실시의 형태 1에 따른 거리 산출부(182)가 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 산출하는 방법에 대해 설명한다.
도 4(a)는, 실시의 형태 1에 따른 송신부(110)와 대상물(20) 사이의 거리의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4(a)는, 일례로서 대상물(20)이, 실시의 형태 1에 따른 송신부(110)로부터 X1, X2, 및 X3만큼 멀어진 위치에 있는 것을 나타내고 있다.
도 4(b)는, 실시의 형태 1에 따른 송신부(110)와 대상물(20) 사이의 거리가 X2인 경우의 제 1 광 간섭부(151)에 입력되는 제 1 참조광과 제 1 반사광의 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 도 4(b)에 있어서, 가로축은 경과 시간을, 세로축은 주파수를 나타내고 있다.
분기부(103)에 입력되는 레이저광이 소인광이기 때문에, 분기부(103)로부터 출력되는 참조광 및 측정광, 및, 측정광이 대상물(20)에서 반사한 광인 반사광은, 소인된 광으로 된다. 즉, 제 1 광 간섭부(151)에 입력되는 제 1 참조광 및 제 1 반사광은, 시간 경과에 대응하여 소인광과 마찬가지로 주파수가 변화한다. 실시의 형태 1에서는, 소인광에 있어서의 단위 시간당 주파수 변화의 값은 기지인 것으로 한다.
제 1 반사광은, 제 1 광 간섭부(151)에 있어서, 송신부(110)와 대상물(20) 사이의 거리에 따라, 제 1 참조광에 대해서 지연한다. 그 때문에, 도 4(b)에 있어서, 제 1 반사광은, 제 1 참조광에 대해서, 시간 ΔT2만큼 우측으로 어긋난 상태로 나타나고 있다.
주파수 측정부(181)는, 임의의 시점 T1에 있어서의 제 1 간섭광에 근거하여, 제 1 간섭광의 주파수 성분마다의 강도를 측정한다.
도 4(c)는, 도 4(b)에 나타내는 임의의 시점 T1에 있어서의 제 1 수신 신호에 근거하여 주파수 측정부(181)가 측정한 제 1 간섭광의 주파수 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 도 4(c)에 있어서, 가로축은 주파수를, 세로축은 제 1 간섭광의 강도를 나타내고 있다.
도 4(c)에 있어서, 2개의 주파수대에 있어서 제 1 간섭광의 강도가 강해지고 있다. 도 4(c)에 있어서, 제 1 간섭광의 강도가 높아지고 있는 2개의 주파수대 중, 높은 주파수인 주파수가 Fr인 광이 제 1 참조광이며, 낮은 주파수대인 주파수가 F2인 광이 제 1 반사광이다.
주파수 측정부(181)는, 제 1 참조광의 주파수가 Fr이며, 제 1 반사광의 주파수가 F2인 것을 나타내는 제 1 신호 정보를 생성하여, 당해 제 1 신호 정보를 출력한다.
거리 산출부(182)는, 주파수 측정부(181)가 출력한 제 1 신호 정보와, 기존의 소인광에 있어서의 단위시간 당의 주파수 변화의 값에 근거하여, 제 1 반사광이 제 1 참조광에 대해서 지연한 시간 ΔT2를 산출한다.
거리 산출부(182)는, 산출한 시간 ΔT2에 기존의 광속을 곱하고, 1/2를 더 곱하는 것에 의해, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리인 X2를 산출한다.
도 4(d)는, 도 4(a)에 나타내는 대상물(20)의 위치에 있어서의, 임의의 시점의 제 1 수신 신호에 근거하여 주파수 측정부(181)가 측정한 제 1 간섭광의 주파수 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
예를 들면, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 송신부(110)와 대상물(20) 사이의 거리가, X2보다 짧은 X1인 경우, 도 4(d)에 나타내는 바와 같이, 제 1 참조광의 주파수와 제 1 반사광의 주파수의 차가 작아진다. 이 경우, 거리 산출부(182)가 산출하는 것에 의해 구해지는, 제 1 반사광이 제 1 참조광에 대해서 지연하는 시간은, 송신부(110)와 대상물(20) 사이의 거리가 X2에 있어서의 시간 ΔT2보다 짧아진다.
또, 예를 들면, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 송신부(110)와 대상물(20) 사이의 거리가, X2보다 긴 X3인 경우, 도 4(d)에 나타내는 바와 같이, 제 1 참조광의 주파수와 제 1 반사광의 주파수의 차가 커진다. 이 경우, 거리 산출부(182)가 산출하는 것에 의해 구해지는, 제 1 반사광이 제 1 참조광에 대해서 지연하는 시간은, 송신부(110)와 대상물(20) 사이의 거리가 X2에 있어서의 시간 ΔT2보다 길어진다.
또, 지금까지, 실시의 형태 1에 따른 거리 산출부(182)가 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 산출하는 방법에 대하여, 제 1 광 간섭부(151)에 입력되는 제 1 참조광과 제 1 반사광을 일례로서 설명했지만, 거리 산출부(182)가 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 산출하는 방법은, 제 2 광 간섭부(152)에 입력되는 제 2 참조광과 제 2 반사광에 있어서도 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
거리 산출부(182)가 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 산출 가능한 거리는, 제 1 광학계(131) 및 제 2 광학계(132)가 갖는 초점 거리를 포함한 당해 초점 거리의 근방이다. 상술한 바와 같이, 제 1 광학계(131)와 제 2 광학계(132)는 서로 동일한 초점 거리를 갖는 것이다.
도 5를 참조하여, 제 1 광학계(131) 또는 제 2 광학계(132)를 이용했을 때의 거리 산출부(182)가 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 산출 가능한 범위에 대해 설명한다.
이하, 일례로서 제 2 광학계(132)가 갖는 제 2 레일리 길이가, 제 1 광학계(131)가 갖는 제 1 레일리 길이보다 긴 것으로서 설명한다.
도 5(a)는, 광학계가 갖는 레일리 길이와, 거리 산출부(182)가 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 산출 가능한 범위의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5(a)와 같이, 거리 산출부(182)가 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 산출 가능한 범위는, 광학계가 갖는 레일리 길이가 길어질수록, 넓어지는 것을 안다.
즉, 제 2 광학계(132)가 갖는 제 2 레일리 길이가, 제 1 광학계(131)가 갖는 제 1 레일리 길이보다 길기 때문에, 거리 산출부(182)가, 제 2 수신부(142)가 출력하는 제 2 수신 신호에 근거하여 산출할 수 있는 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리의 범위는, 제 1 수신부(141)가 출력하는 제 1 수신 신호에 근거하여 산출할 수 있는 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리의 범위와 비교하여 넓어진다.
도 5(b)는, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리가 일정한 경우에 있어서의, 광학계가 갖는 레일리 길이와, 반사파의 강도의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
레일리 길이가 길수록 스폿 지름은 작다. 일반적으로, 대상물(20)은, 표면에 표면 거칠기를 가지기 때문에, 측정광이 대상물(20)에서 반사한 반사광은, 정반사 성분만이 아니라 난반사 성분을 가진다. 따라서, 광학계에 돌아오는 반사광은, 난반사 성분의 비율이 클수록 감쇠한다. 반사광의 감쇠량은, 스폿 지름이 클수록 커지고, 스폿 지름이 작을수록 작아진다. 즉, 반사파의 강도는, 레일리 길이가 길 정도 약해지고, 레일리 길이가 짧을수록 강해진다.
도 5(b)와 같이, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리가 일정한 경우, 반사파의 강도는, 광학계가 갖는 레일리 길이가 길어질수록, 약해지는 것을 안다.
즉, 제 2 광학계(132)가 갖는 제 2 레일리 길이가, 제 1 광학계(131)가 갖는 제 1 레일리 길이보다 길기 때문에, 제 2 수신부(142)가 출력하는 제 2 수신 신호에 포함되는 제 2 반사파의 강도는, 제 1 수신부(141)가 출력하는 제 1 수신 신호에 포함되는 제 1 반사파의 강도와 비교하여 약해진다.
도 5(c)는, 반사파의 강도와 거리 산출부(182)가 산출하는 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리에 포함되는 오차의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5(c)와 같이, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리가 일정한 경우, 거리 산출부(182)가 산출하는 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리에 포함되는 오차는, 반사파의 강도가 강해질수록, 작아지는 것을 안다.
즉, 제 2 수신부(142)가 출력하는 제 2 수신 신호에 포함되는 제 2 반사파의 강도는, 제 1 수신부(141)가 출력하는 제 1 수신 신호에 포함되는 제 1 반사파의 강도와 비교하여 약하기 때문에, 거리 산출부(182)가, 제 2 수신부(142)가 출력하는 제 2 수신 신호에 근거하여 산출하는 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리에 포함되는 오차는, 제 1 수신부(141)가 출력하는 제 1 수신 신호에 근거하여 산출하는 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리에 포함되는 오차와 비교하여 커진다.
상술한 바와 같이, 제 1 광학계(131)를 이용하여 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 측정한 경우, 제 2 광학계(132)를 이용하여 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 측정한 경우와 비교하여, 측정 범위가 좁지만, 측정 오차가 작은 것이 된다.
예를 들면, 우선, 제 1 스텝으로서 광 거리 측정 장치(100)는, 송신부(110)로부터 물체까지의 거리가 미지인 대상물(20)에 대해, 제 2 수신부(142)가 출력한 제 2 수신 신호에 근거하여, 대략적인 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 측정한다.
다음에, 제 2 스텝으로서 가공 장치(10)는, 광 거리 측정 장치(100)로부터 취득한 대략적인 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 나타내는 거리 정보에 근거하여, 가공 헤드(11) 또는 척(12)을 이동시켜, 대략적인 위치 맞춤을 행한다.
다음에, 제 3 스텝으로서, 광 거리 측정 장치(100)는, 제 1 수신부(141)가 출력한 제 1 수신 신호에 근거하여, 정확한 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 산출한다.
도 6을 참조하여, 광 거리 측정 장치(100)가 제 1 편파 측정광 및 제 2 편파 측정광, 및, 제 1 편파 참조광 및 제 2 편파 참조광을 이용하여, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 측정하는 효과를 설명한다.
도 6은, 제 1 측정광 및 제 2 측정광, 및, 제 1 측정광 및 제 2 측정광이 대상물(20)에서 반사한 반사광인 제 1 반사광 및 제 2 반사광의 경로의 일례를 나타내는 도면이다.
대상물(20)에 있어서의 제 1 측정광 및 제 2 측정광이 조사되는 표면은, 표면 거칠기를 가진다.
그 때문에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제 1 측정광 및 제 2 측정광이 당해 표면에서 반사한 제 1 반사광 및 제 2 반사광은, 제 1 측정광 및 제 2 측정광과 동일 경로를 향해 반사하는 정반사 성분뿐만이 아니라, 넓은 각도로 고르게 퍼져 반사하는 난반사 성분을 가진다. 따라서, 제 1 광학계(131)에 입사하는 반사광은, 제 1 반사광에 의한 성분과, 제 2 반사광 중 당해 표면에서의 난반사한 미광에 의한 성분을 가진다. 또, 제 2 광학계(132)에 입사하는 반사광은, 제 2 반사광에 의한 성분과, 제 1 반사광 중 당해 표면에서의 난반사한 미광에 의한 성분을 가진다.
한편, 실시의 형태 1에 따른 광 거리 측정 장치(100)는, 상술한 바와 같이, 측정광 분기부(104)가 측정광을 편파 분리함으로써 분기한 제 1 편파 측정광 및 제 2 편파 측정광, 및, 참조광 분기부(105)가 참조광을 편파 분리함으로써 분기한 제 1 편파 참조광 및 제 2 편파 참조광을 이용하여, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 측정하는 것이다.
진동 방향이 다른 2개의 편파는, 간섭하지 않는다. 그 때문에, 제 1 광학계(131)에 입사한 제 2 반사광 중 당해 표면에서의 난반사한 미광에 의한 성분은, 제 1 광 간섭부(151)에 있어서 제 1 반사광에 의한 성분과 간섭하지 않는다. 따라서, 주파수 측정부(181)는, 제 1 반사광에 의한 성분에 근거하여, 정확하게 제 1 수신 신호에 있어서의 제 1 측정광의 주파수를 측정할 수가 있다. 또, 마찬가지로 제 2 광학계(132)에 입사한 제 1 반사광 중 당해 표면에서의 난반사한 미광에 의한 성분은, 제 2 광 간섭부(152)에 있어서 제 2 반사광에 의한 성분과 간섭하지 않는다. 따라서, 주파수 측정부(181)는, 제 2 반사광에 의한 성분에 근거하여, 정확하게 제 2 수신 신호에 있어서의 제 2 측정광의 주파수를 측정할 수가 있다.
상술한 제 3 스텝에 있어서, 광 거리 측정 장치(100)가 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 측정할 때에, 제 1 수신부(141)가 출력한 제 1 수신 신호와, 제 2 수신부(142)가 출력한 제 2 수신 신호에 근거하여, 정확한 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 산출해도 좋다.
보다 구체적으로는, 예를 들면, 주파수 측정부(181)는, 제 1 수신 신호와 제 2 수신 신호를 합성한 신호에 근거하여, 제 1 참조광 및 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정하여, 측정한 제 1 참조광 및 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 나타내는 제 1 신호 정보를 출력해도 좋다. 거리 산출부(182)는, 주파수 측정부(181)가 출력한 제 1 신호 정보에 근거하여, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 산출한다.
이와 같이 구성함으로써, 제 3 스텝에 있어서, 광 거리 측정 장치(100)는, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 보다 정확하게 산출할 수가 있다.
또, 예를 들면, 제 3 스텝에 있어서, 주파수 측정부(181)는, 편파 다이버시티 방식에 의해, 제 1 수신 신호 또는 제 2 수신 신호에 근거하여, 제 1 참조광 및 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정하여, 측정한 제 1 참조광 및 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 나타내는 제 1 신호 정보를 출력해도 좋다.
예를 들면, 제 1 편파 측정광과 제 2 편파 측정광 사이의 편파 비율은, 광 거리 측정 장치(100) 내의 환경 온도, 광섬유 내 전반하고 있을 때에 생기는 외란, 대상물(20)의 재질, 및 대상물(20)의 표면 상태 등에 의해 변동한다. 주파수 측정부(181)가, 한쪽의 편파만에 의해 생성한 제 1 수신 신호만을 이용하여 주파수를 측정하는 경우, 편파 비율이 변동하면, 진동 방향이 다른 2개의 편파는 간섭하지 않기 때문에, 제 1 수신부(141)에 있어서의 제 1 반사파의 수신 감도가 저하하는 경우가 있다.
한편, 2개의 편파의 강도의 합계는 일정하기 때문에, 한쪽의 편파의 강도가 저하했다고 해도, 다른 한쪽의 편파의 강도는, 당해 저하한 만큼만 상승한다.
따라서, 주파수 측정부(181)는, 편파 다이버시티 방식에 의해, 2개의 편파에 의해 각각 생성된 제 1 수신 신호 또는 제 2 수신 신호에 근거하여, 제 1 참조광 및 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정하여, 측정한 제 1 참조광 및 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 나타내는 제 1 신호 정보를 출력한다.
이와 같이 구성함으로써, 제 3 스텝에 있어서, 광 거리 측정 장치(100)는, 제 1 편파 측정광과 제 2 편파 측정광 사이의 편파 비율의 변동에 대한 내력이 증가하고, 편파 비율이 변동한 경우에 있어서도, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 보다 정확하게 산출할 수가 있다.
이상과 같이, 광 거리 측정 장치(100)는, 입력된 연속파의 레이저광을 분기하여, 분기 후의 레이저광을 측정광 및 참조광으로서 출력하는 분기부(103)와, 분기부(103)가 출력하는 측정광을 분기하여, 분기 후의 측정광을 제 1 측정광 및 제 2 측정광으로서 출력하는 측정광 분기부(104)와, 분기부(103)가 출력하는 참조광을 분기하여, 분기 후의 참조광을 제 1 참조광 및 제 2 참조광으로서 출력하는 참조광 분기부(105)와, 제 1 레일리 길이를 갖고, 제 1 측정광을 대상물(20)에 조사하기 위한 제 1 광학계(131)와, 제 1 레일리 길이와 다른 제 2 레일리 길이를 갖고, 또한, 제 1 광학계(131)가 갖는 초점 거리와 동일한 초점 거리를 갖고, 제 2 측정광을 대상물(20)에 조사하기 위한 제 2 광학계(132)를 갖는 송신부(110)와, 제 1 참조광, 및, 제 1 측정광이 대상물(20)에서 반사한 광인 제 1 반사광을 받아, 제 1 참조광 및 제 1 반사광을 나타내는 제 1 수신 신호를 출력하는 제 1 수신부(141)와, 제 2 참조광, 및, 제 2 측정광이 대상물(20)에서 반사한 광인 제 2 반사광을 받아, 제 2 참조광 및 제 2 반사광을 나타내는 제 2 수신 신호를 출력하는 제 2 수신부(142)를 구비했다.
이와 같이 구성함으로써, 광 거리 측정 장치(100)는, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리 측정의 범위를 넓게 하면서, 고정밀도로 당해 거리를 측정할 수 있다.
또, 광 거리 측정 장치(100)는, 상술한 구성에 부가하여, 제 1 수신 신호에 근거하여, 제 1 참조광 및 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정하여, 측정한 제 1 참조광 및 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 나타내는 제 1 신호 정보를 출력하고, 또한, 제 2 수신 신호에 근거하여, 제 2 참조광 및 제 2 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정하여, 측정한 제 2 참조광 및 제 2 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 나타내는 제 2 신호 정보를 출력하는 주파수 측정부(181)와, 주파수 측정부(181)가 출력한, 제 1 신호 정보 또는 제 2 신호 정보에 근거하여, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 산출하고, 산출한 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 나타내는 거리 정보를 출력하는 거리 산출부(182)를 구비했다.
이와 같이 구성함으로써, 광 거리 측정 장치(100)는, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리 측정의 범위를 넓게 하면서, 고정밀도로 당해 거리를 측정할 수 있다.
또한, 주파수 측정부(181)가, 제 1 수신 신호와 제 2 수신 신호를 합성한 신호에 근거하여, 제 1 참조광 및 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정하여, 측정한 제 1 참조광 및 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 나타내는 제 1 신호 정보를 출력하도록 구성했다.
이와 같이 구성함으로써, 광 거리 측정 장치(100)는, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 더욱 고정밀도로 측정할 수 있다.
또한, 광 거리 측정 장치(100)는, 상술한 구성에 있어서, 측정광 분기부(104)가, 분기부(103)가 출력하는 측정광을 편파 분리하는 것에 의해 분기하여, 분기 후의 측정광을, 제 1 측정광인 제 1 편파 측정광, 및 제 2 측정광인 제 2 편파 측정광으로서 출력하고, 참조광 분기부(105)가, 분기부(103)가 출력하는 참조광을 편파 분리하는 것에 의해 분기하여, 분기 후의 참조광을, 제 1 참조광인 제 1 편파 참조광, 및 제 2 참조광인 제 2 편파 참조광으로서 출력하도록 구성했다.
이와 같이 구성함으로써, 광 거리 측정 장치(100)는, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리 측정의 범위를 넓게 하면서, 더욱 고정밀도로 당해 거리를 측정할 수 있다.
또한, 광 거리 측정 장치(100)는, 상술한 구성에 있어서, 주파수 측정부(181)는, 편파 다이버시티 방식에 의해, 제 1 수신 신호 또는 제 2 수신 신호에 근거하여, 제 1 참조광 및 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정하여, 측정한 제 1 참조광 및 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 나타내는 제 1 신호 정보를 출력하도록 구성했다.
이와 같이 구성함으로써, 광 거리 측정 장치(100)는, 제 1 편파 측정광과 제 2 편파 측정광 사이의 편파 비율의 변동에 대한 내력이 증가하고, 편파 비율이 변동한 경우에 있어서도, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리를 더욱 고정밀도로 측정할 수 있다.
또한, 광 거리 측정 장치(100)는, 상술한 구성에 있어서, 송신부(110)가, 입력된 레이저광을 파장 소인하여, 소인 후의 레이저광을 소인광으로서 출력하는 소인부(102)를 갖고, 분기부(103)가, 소인부(102)가 출력하는 소인광을 분기하여, 분기 후의 소인광을 측정광 및 참조광으로서 출력하고, 제 1 수신부(141)가, 제 1 참조광과 제 1 반사광을 간섭시켜, 제 1 참조광과 제 1 반사광을 간섭시킨 후의 간섭광을 제 1 간섭광으로서 출력하는 제 1 광 간섭부(151)와, 제 1 광 간섭부(151)는 출력한 제 1 간섭광을 광전 변환하여, 제 1 간섭광을 나타내는 제 1 아날로그 신호를 출력하는 제 1 광전 변환부(161)와, 제 1 아날로그 신호를 A/D 변환하여, A/D 변환 후의 제 1 아날로그 신호를 디지털 신호인 제 1 수신 신호로서 출력하는 제 1 디지털 변환부(171)를 갖고, 제 2 수신부(142)가, 제 2 참조광과 제 2 반사광을 간섭시켜, 제 2 참조광과 제 2 반사광을 간섭시킨 후의 간섭광을 제 2 간섭광으로서 출력하는 제 2 광 간섭부(152)와, 제 2 광 간섭부(152)가 출력한 제 2 간섭광을 광전 변환하여, 제 2 간섭광을 나타내는 제 2 아날로그 신호를 출력하는 제 2 광전 변환부(162)와, 제 2 아날로그 신호를 A/D 변환하여, A/D 변환 후의 제 2 아날로그 신호를 디지털 신호인 제 2 수신 신호로서 출력하는 제 2 디지털 변환부(172)를 가지도록 구성했다.
이와 같이 구성함으로써, 광 거리 측정 장치(100)는, 송신부(110)로부터 대상물(20)까지의 거리 측정의 범위를 넓게 하면서, 고정밀도로 당해 거리를 측정할 수 있다.
(실시의 형태 2)
도 7을 참조하여, 실시의 형태 2에 따른 광 거리 측정 장치(100a)에 대해 설명한다.
광 거리 측정 장치(100a)는, 실시의 형태 1에 따른 광 거리 측정 장치(100)에 있어서의 레이저 광원(101)과 소인부(102)를, 레이저 광원(101a)으로 치환한 것이다. 또, 광 거리 측정 장치(100a)는, 실시의 형태 1에 따른 광 거리 측정 장치(100)에 있어서의 송신부(110), 제 1 수신부(141), 제 2 수신부(142), 주파수 측정부(181), 및 거리 산출부(182)를 송신부(110a), 제 1 수신부(141a), 제 2 수신부(142a), 주파수 측정부(181a), 및 거리 산출부(182a)로 치환한 것이다.
도 7은, 실시의 형태 2에 따른 광 거리 측정 장치(100a)의 주요부의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
광 거리 측정 장치(100a)는, 레이저 광원(101a), 분기부(103a), 측정광 분기부(104), 참조광 분기부(105), 지연 조정부(106), 제 1 광 써큘레이터(121), 제 2 광 써큘레이터(122), 제 1 광학계(131), 제 2 광학계(132), 제 1 합성부(153), 제 2 합성부(154), 제 1 분광부(155), 제 2 분광부(156), 제 1 광전 변환부(161a), 제 2 광전 변환부(162a), 제 1 디지털 변환부(171a), 제 2 디지털 변환부(172a), 주파수 측정부(181a), 거리 산출부(182a), 및 정보 송신부(190)를 구비한다.
광 거리 측정 장치(100a)의 구성에 있어서, 광 거리 측정 장치(100)와 마찬가지의 구성에 대해서는, 같은 부호를 부여하여 중복한 설명을 생략한다. 즉, 도 1에 기재한 부호와 동일한 부호를 부여한 도 7의 구성에 대해서는, 설명을 생략한다.
레이저 광원(101a)은, 연속광인 레이저광을 출사한다. 실시의 형태 2에 있어서, 레이저 광원(101a)은, ASE(Amplified Spontaneous Emission) 광원 등에 의해 구성된 복수의 주파수를 갖는 레이저광을 출사하는 광원이다.
레이저 광원(101a)은, 실시의 형태 2에 따른 광 거리 측정 장치(100a)에 있어서, 필수적인 구성은 아니다. 예를 들면, 광 거리 측정 장치(100a)는, 레이저 광원(101a)을 갖는 외부의 레이저광 발생 장치가 출사한 레이저광을 받아, 동작하는 것이어도 좋다.
분기부(103a)는, 광커플러 등에 의해 구성되고, 입력된 연속파의 레이저광을 분기하여, 분기 후의 레이저광을 측정광 및 참조광으로서 출력한다. 보다 구체적으로는, 분기부(103a)는, 레이저 광원(101a)이 출사한 복수의 주파수를 갖는 레이저광을 분기하여, 분기 후의 레이저광을 측정광 및 참조광으로서 출력한다.
실시의 형태 2에 따른 광 거리 측정 장치(100a)는, 레이저 광원(101a), 분기부(103a), 측정광 분기부(104), 참조광 분기부(105), 지연 조정부(106), 제 1 광 써큘레이터(121), 제 2 광 써큘레이터(122), 제 1 광학계(131), 및 제 2 광학계(132)에 의해, 송신부(110a)가 구성되어 있다.
제 1 합성부(153)는, 광커플러 등에 의해 구성되고, 제 1 참조광 및 제 1 반사광을 합성하여, 합성 후의 제 1 참조광 및 제 1 반사광을 제 1 합성광으로서 출력한다.
제 1 분광부(155)는, 회절 격자 등에 의해 구성되고, 제 1 합성부(153)가 출력한 제 1 합성광을 공간적으로 스펙트럼 분광하여, 스펙트럼 분광 후의 제 1 합성광을 제 1 스펙트럼 분광광으로서 조사한다.
제 1 광전 변환부(161a)는, 어레이 형상으로 나열된 광전 소자를 갖고, 제 1 분광부(155)로부터 조사된 제 1 스펙트럼 분광광을 받아, 제 1 합성광의 강도를 나타내는 정보를 어레이 형상으로 나열된 광전 소자마다의 위치에 대응시킨 제 1 아날로그 신호를 출력한다.
제 1 디지털 변환부(171a)는, 제 1 아날로그 신호를 A/D 변환하여, A/D 변환 후의 제 1 아날로그 신호를 디지털 신호인 제 1 수신 신호로서 출력한다.
실시의 형태 2에 따른 광 거리 측정 장치(100a)는, 제 1 합성부(153), 제 1 분광부(155), 제 1 광전 변환부(161a), 및 제 1 디지털 변환부(171a)에 의해, 제 1 수신부(141a)가 구성되어 있다.
즉, 제 1 수신부(141a)는, 제 1 참조광, 및, 제 1 측정광이 대상물(20)에서 반사한 광인 제 1 반사광을 받아, 제 1 참조광 및 제 1 반사광을 나타내는 제 1 수신 신호를 출력한다.
제 2 합성부(154)는, 광커플러 등에 의해 구성되고, 제 2 참조광 및 제 2 반사광을 합성하여, 합성 후의 제 2 참조광 및 제 2 반사광을 제 2 합성광으로서 출력한다.
제 2 분광부(156)는, 회절 격자 등에 의해 구성되고, 제 2 합성부(154)가 출력한 제 2 합성광을 공간적으로 스펙트럼 분광하여, 스펙트럼 분광 후의 제 2 합성광을 제 2 스펙트럼 분광광으로서 조사한다.
제 2 광전 변환부(162a)는, 어레이 형상으로 나열된 광전 소자를 갖고, 제 2 분광부(156)로부터 조사된 제 2 스펙트럼 분광광을 받아, 제 2 합성광의 강도를 나타내는 정보를 어레이 형상으로 나열된 광전 소자마다의 위치에 대응시킨 제 2 아날로그 신호를 출력한다.
제 2 디지털 변환부(172a)는, 제 2 아날로그 신호를 A/D 변환하여, A/D 변환 후의 제 2 아날로그 신호를 디지털 신호인 제 2 수신 신호로서 출력한다.
실시의 형태 2에 따른 광 거리 측정 장치(100a)는, 제 2 합성부(154), 제 2 분광부(156), 제 2 광전 변환부(162a), 및 제 2 디지털 변환부(172a)에 의해, 제 2 수신부(142a)가 구성되어 있다.
즉, 제 2 수신부(142a)는, 제 2 참조광, 및, 제 2 측정광이 대상물(20)에서 반사한 광인 제 2 반사광을 받아, 제 2 참조광 및 제 2 반사광을 나타내는 제 2 수신 신호를 출력한다.
주파수 측정부(181a)는, 제 1 수신 신호에 근거하여, 제 1 참조광 및 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정한다. 또, 주파수 측정부(181a)는, 측정한 제 1 참조광 및 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 나타내는 제 1 신호 정보를 출력한다.
또한, 주파수 측정부(181a)는, 제 2 수신 신호에 근거하여, 제 2 참조광 및 제 2 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정한다. 또, 주파수 측정부(181a)는, 측정한 제 2 참조광 및 제 2 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 나타내는 제 2 신호 정보를 출력한다.
보다 구체적으로는, 예를 들면, 주파수 측정부(181a)는, 주파수와, 제 1 광전 변환부(161a)에 있어서의 어레이 형상으로 나열된 광전 소자마다의 위치를 대응시킨 정보와, 제 1 수신 신호에 있어서의 어레이 형상으로 나열된 광전 소자마다의 위치에 대응된 제 1 합성광의 강도를 나타내는 정보에 근거하여, 제 1 참조광 및 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정한다. 또, 제 1 광전 변환부(161a)에 있어서의 주파수와 어레이 형상으로 나열된 광전 소자마다의 위치를 대응시킨 정보는, 기지인 것으로 한다. 또, 마찬가지로 주파수 측정부(181a)는, 주파수와, 제 2 광전 변환부(162a)에 있어서의 어레이 형상으로 나열된 광전 소자마다의 위치를 대응시킨 정보와, 제 2 수신 신호에 있어서의 어레이 형상으로 나열된 광전 소자마다의 위치에 대응된 제 2 합성광의 강도를 나타내는 정보에 근거하여, 제 2 참조광 및 제 2 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정한다. 또, 제 2 광전 변환부(162a)에 있어서의 주파수와 어레이 형상으로 나열된 광전 소자마다의 위치를 대응시킨 정보는, 기지인 것으로 한다.
거리 산출부(182a)는, 주파수 측정부(181a)가 출력한, 제 1 신호 정보 또는 제 2 신호 정보에 근거하여, 송신부(110a)로부터 대상물(20)까지의 거리를 산출한다. 또, 거리 산출부(182a)는, 산출한 송신부(110a)로부터 대상물(20)까지의 거리를 나타내는 거리 정보를 출력한다.
보다 구체적으로는, 거리 산출부(182a)는, 주지 기술인 스펙트럼 도메인 방식에 의한 광 간섭 단층계와 마찬가지의 방법에 의해, 제 1 신호 정보 또는 제 2 신호 정보에 근거하여, 송신부(110a)로부터 대상물(20)까지의 거리를 산출한다. 스펙트럼 도메인 방식에 의한 광 간섭 단층계에 의한 거리 계측 방법은 공지이기 때문에, 설명을 생략한다.
이상과 같이, 광 거리 측정 장치(100a)는, 입력된 복수의 주파수를 갖는 연속파의 레이저광을 분기하여, 분기 후의 레이저광을 측정광 및 참조광으로서 출력하는 분기부(103a)와, 분기부(103a)가 출력하는 측정광을 분기하여, 분기 후의 측정광을 제 1 측정광 및 제 2 측정광으로서 출력하는 측정광 분기부(104)와, 분기부(103a)가 출력하는 참조광을 분기하여, 분기 후의 참조광을 제 1 참조광 및 제 2 참조광으로서 출력하는 참조광 분기부(105)와, 제 1 레일리 길이를 갖고, 제 1 측정광을 대상물(20)에 조사하기 위한 제 1 광학계(131)와, 제 1 레일리 길이와 다른 제 2 레일리 길이를 갖고, 또한, 제 1 광학계(131)가 갖는 초점 거리와 동일한 초점 거리를 갖고, 제 2 측정광을 대상물(20)에 조사하기 위한 제 2 광학계(132)를 갖는 송신부(110a)와, 제 1 참조광, 및, 제 1 측정광이 대상물(20)에서 반사한 광인 제 1 반사광을 받아, 제 1 참조광 및 제 1 반사광을 나타내는 제 1 수신 신호를 출력하는 제 1 수신부(141a)와, 제 2 참조광, 및, 제 2 측정광이 대상물(20)에서 반사한 광인 제 2 반사광을 받아, 제 2 참조광 및 제 2 반사광을 나타내는 제 2 수신 신호를 출력하는 제 2 수신부(142a)를 구비하고, 제 1 수신부(141a)가, 제 1 참조광 및 제 1 반사광을 합성하여, 합성 후의 제 1 참조광 및 제 1 반사광을 제 1 합성광으로서 출력하는 제 1 합성부(153)와, 제 1 합성부(153)가 출력한 제 1 합성광을 공간적으로 스펙트럼 분광하여, 스펙트럼 분광 후의 제 1 합성광을 제 1 스펙트럼 분광광으로서 조사하는 제 1 분광부(155)와, 어레이 형상으로 나열된 광전 소자를 갖고, 제 1 분광부(155)로부터 조사된 제 1 스펙트럼 분광광을 받아, 제 1 합성광의 강도를 나타내는 정보를 어레이 형상으로 나열된 광전 소자마다의 위치에 대응시켜 제 1 수신 신호로서 출력하는 제 1 광전 변환부(161a)를 갖고, 제 2 수신부(142a)가, 제 2 참조광 및 제 2 반사광을 합성하여, 합성 후의 제 2 참조광 및 제 2 반사광을 제 2 합성광으로서 출력하는 제 2 합성부(154)와, 제 2 합성부(154)가 출력한 제 2 합성광을 공간적으로 스펙트럼 분광하여, 스펙트럼 분광 후의 제 2 합성광을 제 2 스펙트럼 분광광으로서 조사하는 제 2 분광부(156)와, 어레이 형상으로 나열된 광전 소자를 갖고, 제 2 분광부(156)로부터 조사된 제 2 스펙트럼 분광광을 받아, 제 2 합성광의 강도를 나타내는 정보를 어레이 형상으로 나열된 광전 소자마다의 위치에 대응시켜 제 2 수신 신호로서 출력하는 제 2 광전 변환부(162a)를 가지도록 구성했다.
이와 같이 구성함으로써, 광 거리 측정 장치(100a)는, 송신부(110a)로부터 대상물(20)까지의 거리 측정의 범위를 넓게 하면서, 고정밀도로 당해 거리를 측정할 수 있다.
또, 본 발명은 그 발명의 범위 내에 있어서, 각 실시의 형태의 자유로운 조합, 혹은 각 실시의 형태의 임의의 구성 요소의 변형, 혹은 각 실시의 형태에 있어서 임의의 구성 요소의 생략이 가능하다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명과 관련되는 광 거리 측정 장치는, 가공 장치에 적용할 수 있다.
10 : 가공 장치 11 : 가공 헤드
12 : 척 13 : 가공 헤드 이동 제어부
14 : 가공 헤드 이동 기구 15 : 척 이동 제어부
16 : 척 이동 기구 20 : 대상물
100, 100a : 광 거리 측정 장치 101 : 레이저 광원
101a : 광대역 레이저 광원 102 : 소인부
103, 103a : 분기부 104 : 측정광 분기부
105 : 참조광 분기부 106 : 지연 조정부
110, 110a : 송신부 121 : 제 1 광 써큘레이터
122 : 제 2 광 써큘레이터 131 : 제 1 광학계
132 : 제 2 광학계 141, 141a : 제 1 수신부
142, 142a : 제 2 수신부 151 : 제 1 광 간섭부
152 : 제 2 광 간섭부 153 : 제 1 합성부
154 : 제 2 합성부 155 : 제 1 분광부
156 : 제 2 분광부 161, 161a : 제 1 광전 변환부
162, 162a : 제 2 광전 변환부 171, 171a : 제 1 디지털 변환부
172, 172a : 제 2 디지털 변환부 181, 181a : 주파수 측정부
182, 182a : 거리 산출부 190 : 정보 송신부
12 : 척 13 : 가공 헤드 이동 제어부
14 : 가공 헤드 이동 기구 15 : 척 이동 제어부
16 : 척 이동 기구 20 : 대상물
100, 100a : 광 거리 측정 장치 101 : 레이저 광원
101a : 광대역 레이저 광원 102 : 소인부
103, 103a : 분기부 104 : 측정광 분기부
105 : 참조광 분기부 106 : 지연 조정부
110, 110a : 송신부 121 : 제 1 광 써큘레이터
122 : 제 2 광 써큘레이터 131 : 제 1 광학계
132 : 제 2 광학계 141, 141a : 제 1 수신부
142, 142a : 제 2 수신부 151 : 제 1 광 간섭부
152 : 제 2 광 간섭부 153 : 제 1 합성부
154 : 제 2 합성부 155 : 제 1 분광부
156 : 제 2 분광부 161, 161a : 제 1 광전 변환부
162, 162a : 제 2 광전 변환부 171, 171a : 제 1 디지털 변환부
172, 172a : 제 2 디지털 변환부 181, 181a : 주파수 측정부
182, 182a : 거리 산출부 190 : 정보 송신부
Claims (7)
- 입력된 연속파의 레이저광을 분기하여, 분기 후의 상기 레이저광을 측정광 및 참조광으로서 출력하는 분기부와,
상기 분기부가 출력하는 상기 측정광을 분기하여, 분기 후의 상기 측정광을 제 1 측정광 및 제 2 측정광으로서 출력하는 측정광 분기부와,
상기 분기부가 출력하는 상기 참조광을 분기하여, 분기 후의 상기 참조광을 제 1 참조광 및 제 2 참조광으로서 출력하는 참조광 분기부와,
제 1 레일리 길이를 갖고, 상기 제 1 측정광을 대상물에 조사하기 위한 제 1 광학계와,
상기 제 1 레일리 길이와 다른 제 2 레일리 길이를 갖고, 또한, 상기 제 1 광학계가 갖는 초점 거리와 동일한 초점 거리를 갖고, 상기 제 2 측정광을 상기 대상물에 조사하기 위한 제 2 광학계
를 갖는 송신부와,
상기 제 1 참조광, 및, 상기 제 1 측정광이 상기 대상물에서 반사한 광인 제 1 반사광을 받아, 상기 제 1 참조광 및 상기 제 1 반사광을 나타내는 제 1 수신 신호를 출력하는 제 1 수신부와,
상기 제 2 참조광, 및, 상기 제 2 측정광이 상기 대상물에서 반사한 광인 제 2 반사광을 받아, 상기 제 2 참조광 및 상기 제 2 반사광을 나타내는 제 2 수신 신호를 출력하는 제 2 수신부
를 구비한 것을 특징으로 하는
광 거리 측정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 수신 신호에 근거하여, 상기 제 1 참조광 및 상기 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정하여, 측정한 상기 제 1 참조광 및 상기 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 나타내는 제 1 신호 정보를 출력하고, 또한, 상기 제 2 수신 신호에 근거하여, 상기 제 2 참조광 및 상기 제 2 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정하여, 측정한 상기 제 2 참조광 및 상기 제 2 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 나타내는 제 2 신호 정보를 출력하는 주파수 측정부와,
상기 주파수 측정부가 출력한, 상기 제 1 신호 정보 또는 상기 제 2 신호 정보에 근거하여, 상기 송신부로부터 상기 대상물까지의 거리를 산출하고, 산출한 상기 송신부로부터 상기 대상물까지의 거리를 나타내는 거리 정보를 출력하는 거리 산출부를 갖는 것을 특징으로 하는
광 거리 측정 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 주파수 측정부는, 상기 제 1 수신 신호와 상기 제 2 수신 신호를 합성한 신호에 근거하여, 상기 제 1 참조광 및 상기 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정하여, 측정한 상기 제 1 참조광 및 상기 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 나타내는 제 1 신호 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는
광 거리 측정 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 측정광 분기부는, 상기 분기부가 출력하는 상기 측정광을 편파 분리하는 것에 의해 분기하여, 분기 후의 상기 측정광을, 상기 제 1 측정광인 제 1 편파 측정광, 및 상기 제 2 측정광인 제 2 편파 측정광으로서 출력하고,
상기 참조광 분기부는, 상기 분기부가 출력하는 상기 참조광을 편파 분리하는 것에 의해 분기하여, 분기 후의 상기 참조광을, 상기 제 1 참조광인 제 1 편파 참조광, 및 상기 제 2 참조광인 제 2 편파 참조광으로서 출력하는 것을 특징으로 하는
광 거리 측정 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 주파수 측정부는, 편파 다이버시티 방식에 의해, 상기 제 1 수신 신호 또는 상기 제 2 수신 신호에 근거하여, 상기 제 1 참조광 및 상기 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 측정하여, 측정한 상기 제 1 참조광 및 상기 제 1 반사광의 주파수 성분마다의 강도를 나타내는 제 1 신호 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는
광 거리 측정 장치. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 송신부는, 입력된 상기 레이저광을 파장 소인하여, 소인 후의 상기 레이저광을 소인광으로서 출력하는 소인부를 갖고,
상기 분기부는, 상기 소인부가 출력하는 상기 소인광을 분기하여, 분기 후의 상기 소인광을 상기 측정광 및 상기 참조광으로서 출력하고,
상기 제 1 수신부는,
상기 제 1 참조광과 상기 제 1 반사광을 간섭시켜, 상기 제 1 참조광과 상기 제 1 반사광을 간섭시킨 후의 간섭광을 제 1 간섭광으로서 출력하는 제 1 광 간섭부와,
상기 제 1 광 간섭부가 출력한 상기 제 1 간섭광을 광전 변환하여, 상기 제 1 간섭광을 나타내는 제 1 아날로그 신호를 출력하는 제 1 광전 변환부와,
상기 제 1 아날로그 신호를 A/D 변환하여, A/D 변환 후의 상기 제 1 아날로그 신호를 디지털 신호인 상기 제 1 수신 신호로서 출력하는 제 1 디지털 변환부
를 갖고,
상기 제 2 수신부는,
상기 제 2 참조광과 상기 제 2 반사광을 간섭시켜, 상기 제 2 참조광과 상기 제 2 반사광을 간섭시킨 후의 간섭광을 제 2 간섭광으로서 출력하는 제 2 광 간섭부와,
상기 제 2 광 간섭부가 출력한 상기 제 2 간섭광을 광전 변환하여, 상기 제 2 간섭광을 나타내는 제 2 아날로그 신호를 출력하는 제 2 광전 변환부와,
상기 제 2 아날로그 신호를 A/D 변환하여, A/D 변환 후의 상기 제 2 아날로그 신호를 디지털 신호인 상기 제 2 수신 신호로서 출력하는 제 2 디지털 변환부
를 갖는 것을 특징으로 하는
광 거리 측정 장치. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분기부가 분기하는 상기 레이저광은, 복수의 주파수를 갖는 상기 레이저광이며,
상기 제 1 수신부는,
상기 제 1 참조광 및 상기 제 1 반사광을 합성하여, 합성 후의 상기 제 1 참조광 및 상기 제 1 반사광을 제 1 합성광으로서 출력하는 제 1 합성부와,
상기 제 1 합성부가 출력한 상기 제 1 합성광을 공간적으로 스펙트럼 분광하고, 스펙트럼 분광 후의 상기 제 1 합성광을 제 1 스펙트럼 분광광으로서 조사하는 제 1 분광부와,
어레이 형상으로 나열된 광전 소자를 갖고, 상기 제 1 분광부로부터 조사된 상기 제 1 스펙트럼 분광광을 받아, 상기 제 1 합성광의 강도를 나타내는 정보를 상기 어레이 형상으로 나열된 상기 광전 소자마다의 위치에 대응시켜 상기 제 1 수신 신호로서 출력하는 제 1 광전 변환부
를 갖고,
상기 제 2 수신부는,
상기 제 2 참조광 및 상기 제 2 반사광을 합성하여, 합성 후의 상기 제 2 참조광 및 상기 제 2 반사광을 제 2 합성광으로서 출력하는 제 2 합성부와,
상기 제 2 합성부가 출력한 상기 제 2 합성광을 공간적으로 스펙트럼 분광하고, 스펙트럼 분광 후의 상기 제 2 합성광을 제 2 스펙트럼 분광광으로서 조사하는 제 2 분광부와,
어레이 형상으로 나열된 광전 소자를 갖고, 상기 제 2 분광부로부터 조사된 상기 제 2 스펙트럼 분광광을 받아, 상기 제 2 합성광의 강도를 나타내는 정보를 상기 어레이 형상으로 나열된 상기 광전 소자마다의 위치에 대응시켜 상기 제 2 수신 신호로서 출력하는 제 2 광전 변환부
를 갖는 것을 특징으로 하는
광 거리 측정 장치.
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