TW202004218A - 光測距裝置及加工裝置 - Google Patents

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Abstract

構成光測距裝置(3)，使頻率掃描光輸出部(10)，在輸出中的頻率掃描光的頻率掃描結束後，直到下次可以頻率掃描為止的期間中，輸出與輸出中的頻率掃描光不同的頻率掃描中的頻率掃描光。

Description

光測距裝置及加工裝置
此發明，係關於算出到測量對象物的距離的光測距裝置以及包括光測距裝置的加工裝置。
利用光，測量到測量對象物的距離的方法之1，有頻率掃描干涉方式。
利用頻率掃描干涉方式的光測距裝置，向測量對象物照射隨著時間經過頻率變化的頻率掃描光，接收測量對象物反射的頻率掃描光作為反射光。
光測距裝置，以照射測量對象物前的頻率掃描光的一部分作為參照光，根據參照光與反射光之間的干涉光，測量到測量對象物的距離。
以下的專利文件1中，揭示產生隨著時間經過頻率變化成三角波狀或鋸齒波狀的頻率電氣信號之掃描信號源。
鋸齒波狀的頻率電氣信號，係隨著時間經過頻率從最低頻率fmin變化到最高頻率fmax的信號。
鋸齒波狀的頻率電氣信號，當頻率到達最高頻率fmax時，一旦頻率回到最低頻率fmin後，再次，頻率從最低頻率fmin變化到最高頻率fmax。
[先行技術文件]
[專利文件]
[專利文件1]專利公開第2017-191815號公報
利用頻率掃描干涉方式的光測距裝置，如果可以使用專利文件1揭示的掃描信號源的話，雷射光，根據掃描信號源產生的電氣信號的電壓或電流，可以重複照射頻率掃描光。
但是，像掃描信號源產生的電氣信號的電壓或電流從最大值到最小值陡峭變化時，雷射光輸出的頻率掃描光，無法追隨電氣信號的反應速度。因此，掃描信號源產生的電氣信號回到頻率掃描光的最低頻率fmin，立刻變化頻率掃描光輸出電氣信號的情況下，頻率掃描光，在振盪頻率振盪回來到最低頻率fmin前，有可能再次頻率掃描。
頻率掃描光的頻率完全回到最低頻率fmin後，為了恢復頻率掃描光的頻率掃描，掃描信號源，在頻率掃描光的頻率回到最低頻率fmin期間，經過一定時間之後，有必要變化頻率掃描光的頻率輸出電氣信號。
雷射光源，為了輸出隨著時間經過的掃描頻率變化與電氣信號的電壓或電流的變化成正比的頻率掃描光，關於頻率掃描光，也在頻率掃描光的頻率回到最低頻率fmin後，直到再次頻率掃描為止有可能需要一定的時間。
頻率掃描光的頻率回到最低頻率fmin後，直到下次頻率掃描恢復為止的時間，因為頻率掃描光的頻率不變化，光測距裝置具有不能測量到測量對象物的距離的課題。
因為此發明係為了解決上述的課題而形成，目的在於得到可以解 除不能測量到測量對象物的距離的時間帶之光測距裝置及加工裝置。
根據本發明的光測距裝置，包括：頻率掃描光輸出部，重複輸出隨著時間經過頻率變化的頻率掃描光；光傳收部，將頻率掃描光輸出部輸出的頻率掃描光作為參照光輸出的同時，向測量對象物照射頻率掃描光，接收測量對象物反射的頻率掃描光作為反射光；光干涉部，使反射光與參照光干涉，再輸出反射光與參照光的干涉光；以及距離算出部，根據光干涉部輸出的干涉光，算出反射光的頻率與參照光的頻率間的差異，並根據差異算出到測量對象的距離；頻率掃描光輸出部，當輸出中的頻率掃描光的頻率掃描結束後，直到下次可以頻率掃描的期間中，輸出與輸出中的頻率掃描光不同的頻率掃描中的頻率掃描光。
根據此發明，構成光測距裝置，使頻率掃描光輸出部，在輸出中的頻率掃描光的頻率掃描結束後，直到下次可以頻率掃描的期間中，輸出與輸出中的頻率掃描光不同的頻率掃描中的頻率掃描光。因此，根據此發明的光測距裝置，可以解除不能測量到測量對象物的距離之時間帶。
1‧‧‧測量對象物
2‧‧‧加工裝置
3‧‧‧光測距裝置
4‧‧‧加工部
10‧‧‧頻率掃描光輸出部
11‧‧‧掃描電氣信號輸出部
12‧‧‧延遲器
13‧‧‧第1雷射光源
14‧‧‧第2雷射光源
15‧‧‧選擇器
20‧‧‧光傳收部
21‧‧‧光耦合器
22‧‧‧循環器
23‧‧‧準直鏡
30‧‧‧信號處理部
31‧‧‧光干涉部
31a‧‧‧光耦合器
32‧‧‧光電轉換部(O/E轉換部)
32a、32b‧‧‧PIN光電二極體
32c‧‧‧放大器
33‧‧‧類比數位轉換部(A/D轉換部)
34‧‧‧距離算出部
35‧‧‧傅立葉轉換部
36‧‧‧距離算出處理部
41‧‧‧傅立葉轉換電路
42‧‧‧距離算出處理電路
51‧‧‧記憶體
52‧‧‧處理器
60‧‧‧頻率掃描光輸出部
61‧‧‧雷射光源
62‧‧‧光耦合器
63‧‧‧延遲器
64‧‧‧選擇器
[第1圖]係顯示第一實施形態的加工裝置2的構成圖；[第2圖]係顯示第一實施形態的光測距裝置3的構成圖；[第3圖]係顯示第一實施形態的光測距裝置3的距離算出部34的構成圖； [第4圖]係顯示距離算出部34硬體的硬體構成圖；[第5圖]係顯示距離算出部34以軟體或韌體等實現時的電腦硬體構成圖；[第6圖]係顯示光干涉部31以及O/E轉換部32的內部構成圖；[第7圖]係顯示根據光測距裝置3的距離測量處理的說明圖；[第8圖]係顯示鋸齒波信號波形的說明圖；[第9圖]係顯示作為第1雷射光源13輸出的第1頻率掃描光的參照光及反射光和作為第2雷射光源14輸出的第2頻率掃描光的參照光及反射光之說明圖；[第10圖]係顯示第1雷射光源13輸出的第1頻率掃描光中的頻率變化範圍以及第2雷射光源14輸出的第2頻率掃描光中的頻率變化範圍之說明圖；以及[第11圖]係顯示第二實施形態的光測距裝置3的構成圖。
以下，為了更詳細說明此發明，關於用以實施此發明的形態，根據附加的圖面說明。
第一實施形態
第1圖係顯示第一實施形態的加工裝置2的構成圖。
第1圖中，測量對象物1，相當於由加工裝置2加工的基板等。
測量對象物1，既是光測距裝置3測量距離的對象物，也是加工部4加工的對象物。
加工裝置2，包括光測距裝置3及加工部4。
光測距裝置3，係測量到測量對象物1的距離，並輸出測量的距離至加工部4之裝置。
加工部4，根據光測距裝置3輸出的距離，加工測量對象物1。
作為加工部4的加工例，為了使光測距裝置3輸出的距離與設計值一致，考慮研磨測量對象物1的加工或切削測量對象物1的加工等。
第2圖係顯示第一實施形態的光測距裝置3的構成圖。
第2圖中，頻率掃描光輸出部10，包括掃描電氣信號輸出部11、延遲器12、第1雷射光源13、第2雷射光源14以及選擇器15。
頻率掃描光輸出部10，重複輸出隨著時間經過頻率變化的頻率掃描光至光傳收部20。
頻率掃描光輸出部10，在輸出中的頻率掃描光的頻率掃描結束之後，直到下次可以頻率掃描為止的期間中，輸出與輸出中的頻率掃描光不同的頻率掃描中的頻率掃描光至光傳收部20。
掃描電氣信號輸出部11，輸出用以使隨著時間經過第1雷射光源13及第2雷射光源14的頻率變化的掃描電氣信號至延遲器12及第1雷射光源13。
作為掃描電氣信號輸出部11輸出的掃描電氣信號，鋸齒波信號之外，考慮三角波信號等。第一實施形態的光測距裝置3中，假設掃描電氣信號輸出部11，輸出鋸齒波信號作為掃描電氣信號。
鋸齒波信號，係電壓或電流變化的信號，隨著時間經過使第1雷射光源13及第2雷射光源14的頻率從最低頻率fmin變化到最高頻率fmax。
頻率掃描光的頻率，當到達最高頻率fmax時，一旦頻率回到最低頻率fmin後，再次，頻率從最低頻率fmin變化到最高頻率fmax。
又，掃描電氣信號輸出部11，輸出指示選擇第1頻率掃描光的意旨之第1選擇器轉換信號或指示選擇第2頻率掃描光的意旨之第2選擇器轉換信號至選擇器 15。
延遲器12，延遲掃描電氣信號輸出部11輸出的鋸齒波信號，輸出延遲後的鋸齒波信號至第2雷射光源14及掃描電氣信號輸出部11。
第1雷射光源13，經由光纖，與選擇器15連接。
第1雷射光源13，根據掃描電氣信號輸出部11輸出的鋸齒波信號，重複輸出隨著時間經過頻率變化的第1頻率掃描光至選擇器15。
第2雷射光源14，經由光纖，與選擇器15連接。
第2雷射光源14，根據延遲器12輸出的鋸齒波信號，重複輸出隨著時間經過頻率變化的第2頻率掃描光至選擇器15。
選擇器15，經由光纖，與光傳收部20的光耦合器21連接。
選擇器15，從掃描電氣信號輸出部11接收第1選擇器轉換信號時，在第1頻率掃描光以及第2頻率掃描光中，選擇第1頻率掃描光，輸出第1頻率掃描光至光耦合器21。
選擇器15，從掃描電氣信號輸出部11接收第2選擇器轉換信號時，在第1頻率掃描光以及第2頻率掃描光中，選擇第2頻率掃描光，輸出第2頻率掃描光至光耦合器21。
光傳收部20，包括光耦合器21、循環器22以及準直鏡23。
光傳收部20，將頻率掃描光輸出部10輸出的頻率掃描光(第1頻率掃描光或第2頻率掃描光)作為參照光輸出至信號處理部30。
又，光傳收部20，將頻率掃描光輸出部10輸出的頻率掃描光作為照射光向測量對象物1照射，接收測量對象物1反射的照射光作為反射光。
光耦合器21，經由光纖，與循環器22連接，經由光纖，與信號處 理部30的光干涉部31連接。
光耦合器21，將頻率掃描光輸出部10輸出的頻率掃描光分岔為2，輸出分岔後的一方的頻率掃描光至循環器22，輸出分岔後的另一方的頻率掃描光至光干涉部31作為參照光。
循環器22，經由光纖，與準直鏡23連接，經由光纖，與光干涉部31連接。
循環器22，輸出從光耦合器21輸出的頻率掃描光至準直鏡23，並輸出從準直鏡23輸出的反射光至光干涉部31。
準直鏡23，調整頻率掃描光的束徑，使循環器22輸出的頻率掃描光成為平行光。根據準直鏡23調整束徑的頻率掃描光，作為照射光向測量對象物1往空間放射。
準直鏡23，集光測量對象物1反射的照射光作為反射光，輸出反射光至循環器22。
信號處理部30，包括光干涉部31、光電轉換部(以下，稱作「O/E轉換部」)32、類比數位轉換部(以下，稱作「A/D轉換部」)33以及距離算出部34。
光干涉部31，經由光纖，與O/E轉換部32連接。
光干涉部31，使循環器22輸出的反射光與光耦合器21輸出的參照光干涉，輸出反射光與參照光的干涉光至O/E轉換部32。
O/E轉換部32，轉換光干涉部31輸出的干涉光為電氣信號(以下，稱作「干涉信號」)，輸出干涉信號至A/D轉換部33。
A/D轉換部33，將O/E轉換部32輸出的干涉信號從類比信號轉換為數位信號，輸出數位信號至距離算出部34。
距離算出部34，如第3圖所示，包括傅立葉轉換部35以及距離算 出處理部36。
第3圖係顯示第一實施形態的光測距裝置3的距離算出部34的構成圖。
第4圖係顯示距離算出部34硬體的硬體構成圖。
第3圖中，傅立葉轉換部35以第4圖所示的傅立葉轉換電路41實現。
傅立葉轉換部35，藉由傅立葉轉換從A/D轉換部33輸出的數位信號，算出干涉光的頻譜，實施輸出頻譜至距離算出處理部36的處理。
距離算出處理部36，以第4圖所示的距離算出處理電路42實現。
距離算出處理部36，根據傅立葉轉換部35輸出的頻譜，實施算出關於反射光頻率成分的頻率與參照光頻率成分的頻率的差異之處理。
又，距離算出處理部36，根據算出的差異，實施算出從光測距裝置3到測量對象物1的距離之處理。
第3圖中，距離算出部34的構成要素的傅立葉轉換部35以及距離算出處理部36分別假設以第4圖所示的專用硬體實現。即，距離算出部34，假設以傅立葉轉換電路41及距離算出處理電路42實現。
傅立葉轉換電路41及距離算出處理電路42分別，例如相當於單一電路、複合電路、程式化處理器、並聯程式化處理器、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)(特殊應用積體電路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)(現場可程式化閘陣列)或這些的組合。
距離算出部34的構成要素，不限於以專用硬體實施，距離算出部34以軟體、韌體或軟體與韌體的組合實現也可以。
韌體或軟體，作為程式收納在電腦的記憶體內。電腦，意味實行程式的硬體，例如相當於CPU(Central Processing Unit)(中央處理單元)、中央處理裝置、處 理裝置、演算裝置、微處理器、微電腦、處理器或DSP(Digital Signal Processor)(數位信號處理器)。
第5圖係顯示距離算出部34以軟體或韌體等實現時電腦的硬體構成圖。
距離算出部34以軟體或韌體等實現時，用以使電腦實行傅立葉轉換部35以及距離算出處理部36的處理程序的程式收納在記憶體51內。於是，電腦的處理器52實行記憶體51內收納的程式。
又，第4圖，顯示距離算出部34的構成要素分別以專用硬體實現的實例，第5圖，顯示距離算出部34以軟體或韌體等實現的實例，但距離算出部34中的一部分的構成要素以專用硬體實現，剩下的構成要素以軟體或韌體等實現也可以。
第6圖係顯示光干涉部31以及O/E轉換部32的內部構成圖。
第6圖中，光耦合器31a，將循環器22輸出的反射光與光耦合器21輸出的參照光合波。
又，光耦合器31a，將反射光與參照光的合波光分波為2，輸出分波後的各合波光至PIN光電二極體32a、32b作為干涉光。
PIN光電二極體32a、32b，係與光耦合器31a輸出的干涉光的光強度成正比的電流流動的元件。
PIN光電二極體32a與PIN光電二極體32b的連接點，出現具有與干涉光的光強度成正比的電壓之電氣信號。
放大器32c，放大上述電氣信號，輸出放大後的電氣信號至A/D轉換部33作為干涉信號。
第7圖係顯示根據光測距裝置3的距離測量處理的說明圖。
第7圖，顯示光測距裝置3測量到3個測量對象物1的距離之實例。
第7圖例示的3個測量對象物1，分別存在於位置X1、X2、X3，離光測距裝置3的距離分別為L1、L2、L3。L1<L2<L3。其次，說明關於第2圖所示的光測距裝置3的動作。
頻率掃描光輸出部10，重複輸出隨著時間經過頻率變化的頻率掃描光至光傳收部20。
以下，具體說明根據頻率掃描光輸出部10產生的頻率掃描光的輸出動作。
掃描電氣信號輸出部11，輸出鋸齒波信號至延遲器12以及第1雷射光源13作為隨著時間經過頻率變化的頻率掃描電氣信號。
第8圖係顯示鋸齒波信號波形的說明圖。
鋸齒波信號，係隨著時間經過頻率為了使第1頻率掃描光的頻率以及第2頻率掃描光的頻率從最低頻率fmin變化到最高頻率fmax，電壓或電流變化的信號。
第1以及第2頻率掃描光的頻率，當頻率回到最低頻率fmin時，經過一定時間之後，頻率從最低頻率fmin變化到最高頻率fmax。
經過一定時間之後，第1以及第2頻率掃描光的頻率變化的理由，係因為第1以及第2頻率掃描光的頻率從最高頻率fmax回到最低頻率fmin之際，需要時間。
掃描電氣信號輸出部11，在選擇器15選擇第1頻率掃描光的期間中，監視輸出至第1雷射光源13的鋸齒波信號的頻率f。
掃描電氣信號輸出部11，當輸出至第1雷射光源13的鋸齒波信號的頻率f到達最高頻率fmax時，輸出指示選擇第2頻率掃描光的意旨的第2選擇轉換信號至選擇器15。
掃描電氣信號輸出部11，檢出輸出至第1雷射光源13的鋸齒波信號頻率f到達 最高頻率fmax的時序，作為從第1頻率掃描光轉換到第2頻率掃描光的時序。
又，掃描電氣信號輸出部11，在選擇器15選擇第2頻率掃描光的期間中，監視從延遲器12輸出的延遲後的鋸齒波信號頻率f。
掃描電氣信號輸出部11，當延遲後的鋸齒波信號的頻率f到達最高頻率fmax時，輸出指示選擇第1頻率掃描光的意旨的第1選擇轉換信號至選擇器15。
掃描電氣信號輸出部11，檢出延遲後的鋸齒波信號頻率f到達最高頻率fmax的時序，作為從第2頻率掃描光轉換到第1頻率掃描光的時序。
延遲器12，從掃描電氣信號輸出部11接收鋸齒波信號時，延遲鋸齒波信號，輸出延遲後的鋸齒波信號至第2雷射光源14。
關於根據延遲器12產生的鋸齒波信號的延遲時間之後敘述。
第1雷射光源13，從掃描電氣信號輸出部11一接收到鋸齒波信號，就輸出隨著時間經過的頻率變化與鋸齒波信號變化同步的第1頻率掃描光至選擇器15。
第2雷射光源14，從延遲器12一接收到鋸齒波信號，就輸出隨著時間經過的頻率變化與鋸齒波信號變化同步的第2頻率掃描光至選擇器15。
第9圖係顯示作為第1雷射光源13輸出的第1頻率掃描光的參照光及反射光和作為第2雷射光源14輸出的第2頻率掃描光的參照光及反射光之說明圖。
第1及第2頻率掃描光，當頻率到達最高頻率fmax時，一旦頻率回到最低頻率fmin，之後恢復頻率掃描。
第1及第2頻率掃描光，當頻率回到最低頻率fmin時，因為直到恢復頻率掃描為止需要一定的時間，頻率在最低頻率fmin的狀態繼續一定的時間。頻率在最低頻率fmin的狀態繼續的時間帶，是不可能測量距離的時間帶。
但，第1頻率掃描光中頻率在最低頻率fmin的狀態的時間帶與第2頻率掃描光中頻率在最低頻率fmin的狀態的時間帶錯開。
第1頻率掃描光的頻率在最低頻率fmin的時間帶的話，第2頻率掃描光的頻率係比最低頻率fmin高的頻率。
又，第2頻率掃描光的頻率在最低頻率fmin的時間帶的話，第1頻率掃描光的頻率係比最低頻率fmin高的頻率。
選擇器15，從掃描電氣信號輸出部11接收到第1選擇轉換信號時，在第1頻率掃描光及第2頻率掃描光中，選擇第1頻率掃描光，輸出第1頻率掃描光至光耦合器21。
選擇器15，從掃描電氣信號輸出部11接收到第2選擇轉換信號時，在第1頻率掃描光及第2頻率掃描光中，選擇第2頻率掃描光，輸出第2頻率掃描光至光耦合器21。
光傳收部20，輸出從頻率掃描光輸出部10輸出的第1頻率掃描光或第2頻率掃描光至信號處理部30作為參照光。
又，光傳收部20，將頻率掃描光輸出部10輸出的第1頻率掃描光或第2頻率掃描光作為照射光向測量對象物1照射，接收測量對象物1反射的照射光作為反射光，輸出反射光至信號處理部30。
以下，具體說明根據光傳收部20產生的照射光的照射動作及反射光的接收動作。
光耦合器21，從選擇器15一接收頻率掃描光(第1頻率掃描光或第2頻率掃描光)時，就將頻率掃描光分岔為2。
光耦合器21，輸出分岔後的一方的頻率掃描光至循環器22，輸出分岔後的 另一方的頻率掃描光作為參照光至光干涉部31。
循環器22，輸出從光耦合器21輸出的頻率掃描光至準直鏡23。
準直鏡23，從循環器22一接收到頻率掃描光，就調整頻率掃描光的束徑，使循環器22輸出的頻率掃描光成為平行光。由準直鏡23調整束徑的頻率掃描光，作為照射光向測量對象物1往空間放射。
準直鏡23，集光測量對象物1反射的照射光作為反射光，輸出反射光至循環器22。
循環器22，從準直鏡23一接收到反射光，就輸出反射光到光干涉部31。
光干涉部31，使循環器22輸出的反射光與光耦合器21輸出的參照光干涉，輸出反射光與參照光的干涉光至O/E轉換部32。
O/E轉換部32，從光干涉部31一接收到干涉光，就轉換干涉光為干涉信號，輸出干涉信號至A/D轉換部33。
A/D轉換部33，從O/E轉換部32一接收到干涉信號，就將干涉信號從類比信號轉換為數位信號，並輸出數位信號至距離算出部34。
距離算出部34的傅立葉轉換部35，從A/D轉換部33接收到數位信號時，藉由傅立葉轉換數位信號，算出干涉光的頻譜，並輸出頻譜至距離算出處理部36。
反射光到達光干涉部31的時刻，因為比參照光到達光干涉部31的時刻遲，往光干涉部31的反射光到達時刻與往光干涉部31的參照光到達時刻之間產生時刻差。
頻譜中，包含對應上述時刻差的頻率差成分，頻率差，與到測量對象物1的距離成正比。頻率差，係反射光的頻率與參照光的頻率之間的差異。
第7圖中，例示離光測距裝置3距離L1的測量對象物1、距離L2的測量對象物1、以及距離L3的測量對象物1。
第7圖的例中，往光干涉部31的反射光，係離光測距裝置3距離L1的測量對象物1反射的反射光時，反射光的頻率與參照光的頻率之間的頻率差△f係△f1。
離光測距裝置3距離L1的測量對象物1反射的反射光，係掃描(X1)顯示的時間帶中的反射光。
往光干涉部31的反射光，係離光測距裝置3距離L2的測量對象物1反射的反射光時，頻率差△f係△f2。離光測距裝置3距離L2的測量對象物1反射的反射光，係掃描(X2)顯示的時間帶中的反射光。
往光干涉部31的反射光，係離光測距裝置3距離L3的測量對象物1反射的反射光時，頻率差△f係△f3。離光測距裝置3距離L3的測量對象物1反射的反射光，係掃描(X3)顯示的時間帶中的反射光。△f1<△f2<△f3。
距離算出處理部36，從傅立葉轉換部35一接收到頻譜，就算出頻譜內包含的頻率差△f。
距離算出處理部36，根據頻率差△f，算出光測距裝置3到測量對象物1的距離L。
根據頻率差△f算出距離L的處理本身，因為是眾所周知的技術，省略詳細的說明。
在此，說明關於根據延遲器12產生的鋸齒波信號的延遲時間。
鋸齒波信號的延遲時間的初期值是0。
延遲時間是0時，第1頻率掃描光的不可測量距離時間帶與第2頻率掃描光的不可測量距離時間帶一致。
不可測量距離時間帶，如第9圖所示，包含反射光的頻率與參照光的頻率之的頻率差△f成為零的時間帶T0。
距離算出處理部36，測量頻率差△f成為零的時間帶T0。
距離算出處理部36，如果頻率掃描光(第1頻率掃描光、第2頻率掃描光)的掃描時間是Tsweep的話，如以下的式(1)設定鋸齒波信號的延遲時間Td。
T0+α<Td<Tsweep-(T0+α) (1)
式(1)中，α係對應往光干涉部31的反射光的到達時刻與往光干涉部31的照射光的到達時刻之間的時刻差T1、T2之係數。但，時刻差T1、T2，因為根據到測量對象物1的距離變化，係數α在時刻差T1、T2中，在光測距裝置3中，根據對應可測量距離的最大值Lmax之時刻差Tmax1、Tmax2設定。
α=Tmax1+Tmax2 (2)
距離算出處理部36，輸出鋸齒波信號的延遲時間Td至延遲器12。延遲器12的延遲時間，設定為從距離算出處理部36輸出的延遲時間Td。
在此，距離算出處理部36，根據式(1)及式(2)設定鋸齒波信號的延遲時間Td。但是，這只不過是一例，距離算出處理部36，也可以設定選擇器15選擇的第1頻率掃描光的時間與選擇器15選擇的第2頻率掃描光的時間相等的延遲時間Td。又，距離算出處理部36，也可以盡量設定選擇器15選擇的第1頻率掃描光的時間與選擇器15選擇的第2頻率掃描光的時間的比例成為一定的比例的延遲時間Td。
以上的第一實施形態，構成光測距裝置3，使頻率掃描光輸出部10，在輸出中的頻率掃描光的頻率掃描結束後，直到下次可以頻率掃描為止的期間中，輸出與輸出中的頻率掃描光不同的頻率掃描中的頻率掃描光。因此， 光測距裝置3可以解除不能測量到測量對象物1的距離的時間帶。
第一實施形態的光測距裝置3中，第1頻率掃描光中的頻率變化範圍，與第2頻率掃描光中的頻率變化範圍相同。
但是，這只不過是一例，第1頻率掃描光中的頻率變化範圍，與第2頻率掃描光中的頻率變化範圍不同也可以。
第10圖係顯示第1雷射光源13輸出的第1頻率掃描光中的頻率變化範圍以及第2雷射光源14輸出的第2頻率掃描光中的頻率變化範圍之說明圖。
第10圖的例中，第1頻率掃描光中的頻率變化範圍，係最低頻率fmin1~最高頻率fmax1的範圍，第2頻率掃描光中的頻率變化範圍，係最低頻率fmin2~最高頻率fmax2的範圍。
第10圖的例中，fmax1=fmin2。因此，從頻率掃描光輸出部10輸出的頻率掃描光的變化範圍，係最低頻率fmin1~最高頻率fmax2的範圍。
第1頻率掃描光中的頻率變化量C1係fmax1-fmin1，第2頻率掃描光中的頻率變化量C2係fmax2-fmin2。
又，如第9圖所示，第1頻率掃描光中的頻率變化範圍與第2頻率掃描光中的頻率變化範圍相同時的頻率變化量C3係fmax-fmin。
此時，如果C1=C2=C3的話，第1頻率掃描光中的頻率變化範圍與第2頻率掃描光中的頻率變化範圍不同時，比相同時，光測距裝置3可以更擴大測量距離的動態範圍。
第一實施形態的光測距裝置3中，頻率掃描光輸出部10包括2個雷射光源(第1雷射光源13、第2雷射光源14)。頻率掃描光輸出部10包括3個以上的雷射光源也可以。
頻率掃描光輸出部10包括3個以上的雷射光源時，選擇器15從3個以上的頻率掃描光中，選擇1個頻率掃描光輸出至光傳收部20。
選擇器15選擇的頻率掃描光，係頻率非最低頻率fmin的狀態的頻率掃描光之頻率掃描光。
第二實施形態
第二實施形態的光測距裝置3，頻率掃描光輸出部60包括1個雷射光源61。
第11圖係顯示第二實施形態的光測距裝置3的構成圖。
第11圖中，因為與第2圖相同的符號係顯示相同或相當的部分，省略說明。
頻率掃描光輸出部60，包括掃描電氣信號輸出部11、雷射光源61、光耦合器62、延遲器63以及選擇器64。
頻率掃描光輸出部60，在輸出中的頻率掃描光的頻率掃描結束後，直到下次可以頻率掃描為止的期間中，輸出與輸出中的頻率掃描光不同的頻率掃描中的頻率掃描光至光傳收部20。
雷射光源61，經由光纖，與光耦合器62連接。
雷射光源61，根據掃描電氣信號輸出部11輸出的鋸齒波信號，重複輸出隨著時間經過頻率變化的頻率掃描光至光耦合器62。
光耦合器62，經由光纖，與延遲器63連接，經由光纖，與選擇器64連接。
光耦合器62，將雷射光源61輸出的頻率掃描光分岔為2，輸出分岔後的一方的頻率掃描光至選擇器64作為第1頻率掃描光，輸出分岔後的另一方的頻率掃描光至延遲器63作為第2頻率掃描光。
延遲器63，經由光纖，與選擇器64連接。
延遲器63，延遲光耦合器62輸出的第2頻率掃描光，輸出延遲後的第2頻率 掃描光至選擇器64。
選擇器64，經由光纖，與光傳收部20的光耦合器21連接。
選擇器64，從掃描電氣信號輸出部11接收第1選擇器轉換信號時，在第1頻率掃描光以及第2頻率掃描光中，選擇第1頻率掃描光，輸出第1頻率掃描光至光耦合器21。
選擇器15，從掃描電氣信號輸出部11接收第2選擇器轉換信號時，在第1頻率掃描光以及第2頻率掃描光中，選擇第2頻率掃描光，輸出第2頻率掃描光至光耦合器21。
其次，說明關於第11圖所示的光測距裝置3的動作。
但，除了頻率掃描光輸出部60以外，因為與第2圖所示的光測距裝置3相同，只說明頻率掃描光輸出部60的動作。
掃描電氣信號輸出部11，輸出第8圖所示的鋸齒波信號至雷射光源61，作為隨著時間經過用以使雷射光源61輸出的頻率掃描光頻率變化的掃描電氣信號。
又，掃描電氣信號輸出部11，只延遲鋸齒波信號從距離算出部34輸出的延遲時間。
掃描電氣信號輸出部11，在選擇器64選擇第1頻率掃描光的期間中，監視輸出至雷射光源61的鋸齒波信號頻率f。
掃描電氣信號輸出部11，當輸出至雷射光源61的鋸齒波信號頻率f到達最高頻率fmax時，輸出指示選擇第2頻率掃描光的意旨之第2選擇器轉換信號至選擇器64。
掃描電氣信號輸出部11，在選擇器64選擇第2頻率掃描光的期間中，監視延遲後的鋸齒波信號頻率f。
掃描電氣信號輸出部11，當延遲後的鋸齒波信號頻率f到達最高頻率fmax時，輸出指示選擇第1頻率掃描光的意旨之第1選擇器轉換信號至選擇器64。
雷射光源61，從掃描電氣信號輸出部11一接收到鋸齒波信號，就輸出隨著時間經過的頻率變化與鋸齒波信號變化同步的頻率掃描光至光耦合器62。
光耦合器62，從雷射光源61一接收到頻率掃描光，就將頻率掃描光分岔為2。
光耦合器62，輸出分岔後的一方的頻率掃描光至選擇器64作為第1頻率掃描光，輸出分岔後的另一方的頻率掃描光至延遲器63作為第2頻率掃描光。
延遲器63，從光耦合器62一接收到第2頻率掃描光，就延遲第2頻率掃描光，輸出延遲後的第2頻率掃描光至選擇器64。
根據延遲器63產生的第2頻率掃描光的延遲時間，與第2圖所示的延遲器12產生的鋸齒波信號的延遲時間相同。
選擇器64，從掃描電氣信號輸出部11一接收到第1選擇器轉換信號，就在第1頻率掃描光以及第2頻率掃描光中，選擇第1頻率掃描光，並輸出第1頻率掃描光至光耦合器21。
選擇器64，從掃描電氣信號輸出部11一接收到第2選擇器轉換信號，就在第1頻率掃描光以及第2頻率掃描光中，選擇第2頻率掃描光，並輸出第2頻率掃描光至光耦合器21。
第二實施形態的光測距裝置3，因為頻率掃描光輸出部60包括的電射光源數是1個，比第一實施形態的光測距裝置3可以達到更小型化。
第二實施形態的光測距裝置3中，頻率掃描光輸出部60必須包括光耦合器62及延遲器63，但光耦合器62及延遲器63比雷射光源小。
第二實施形態的光測距裝置3，由於光耦合器62將第1頻率掃描光分岔為2，並輸出2道頻率掃描光至選擇器64。但是，這只不過是一例，例如，由於多段連接複數個光耦合器62，輸出3道以上的頻率掃描光至選擇器64也可以。輸出3道以上的頻率掃描光至選擇器64時，分別連接延遲器63至多段連接的光耦合器62。
選擇器64，在3道以上的頻率掃描光中，選擇1道頻率掃描光輸出至光傳收部20。
選擇器64選擇的頻率掃描光，係頻率並非在最低頻率fmin的狀態的頻率掃描中的頻率掃描光。
又，本申請發明在其發明範圍內，各實施形態自由組合或各實施形態的任意構要素的變形或各實施形態中任意的構成要素的省略是可能的。
[產業上的利用可能性]
此發明，適於算出到測量對象物的距離的光測距裝置。又，此發明，適於包括光測距裝置的加工裝置。
1‧‧‧測量對象物
10‧‧‧頻率掃描光輸出部
11‧‧‧掃描電氣信號輸出部
12‧‧‧延遲器
13‧‧‧第1雷射光源
14‧‧‧第2雷射光源
15‧‧‧選擇器
20‧‧‧光傳收部
21‧‧‧光耦合器
22‧‧‧循環器
23‧‧‧準直鏡
30‧‧‧信號處理部
31‧‧‧光干涉部
32‧‧‧光電轉換部(O/E轉換部)
33‧‧‧類比數位轉換部(A/D轉換部)
34‧‧‧距離算出部

Claims (4)

  1. 一種光測距裝置，其特徵在於包括：頻率掃描光輸出部，重複輸出隨著時間經過頻率變化的頻率掃描光；光傳收部，將上述頻率掃描光輸出部輸出的頻率掃描光作為參照光輸出的同時，向測量對象物照射上述頻率掃描光，接收上述測量對象物反射的頻率掃描光作為反射光；光干涉部，使上述反射光與上述參照光干涉，再輸出上述反射光與上述參照光的干涉光；以及距離算出部，根據上述光干涉部輸出的干涉光，算出上述反射光的頻率與上述參照光的頻率間的差異，並根據上述差異算出到上述測量對象的距離；其中，上述頻率掃描光輸出部，當輸出中的頻率掃描光的頻率掃描結束後，直到下次可以頻率掃描的期間中，輸出與上述輸出中的頻率掃描光不同的頻率掃描中的頻率掃描光。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光測距裝置，其中，上述頻率掃描光輸出部包括：掃描電氣信號輸出部，輸出隨著時間經過頻率變化的掃描電氣信號；延遲器，延遲從上述掃描電氣信號輸出部輸出的掃描電氣信號；第1雷射光源，根據上述掃描電氣信號輸出部輸出的掃描電氣信號，重複輸出隨著時間經過頻率變化的第1頻率掃描光；第2雷射光源，根據上述延遲器延遲的掃描電氣信號，重複輸出隨著時間經過頻率變化的第2頻率掃描光；以及選擇器，選擇上述第1雷射光源輸出的第1頻率掃描光或上述第2雷射光源輸 出的第2頻率掃描光，並輸出選擇的頻率掃描光；其中，上述掃描電氣信號輸出部，在上述選擇器選擇第1頻率掃描光的期間中，根據輸出至上述第1雷射光源的掃描電氣信號頻率，檢出從上述第1頻率掃描光轉換成上述第2頻率掃描光的時序，檢出轉換成上述第2頻率掃描光的時序時，輸出指示選擇上述第2頻率掃描光的意旨之第2選擇器轉換信號至上述選擇器，在上述選擇器選擇第2頻率掃描光的期間中，根據上述延遲器延遲的掃描電氣信號頻率，檢出從上述第2頻率掃描光轉換成上述第1頻率掃描光的時序，檢出轉換成上述第1頻率掃描光的時序時，輸出指示選擇上述第1頻率掃描光的意旨之第1選擇器轉換信號至上述選擇器；上述選擇器，從上述掃描電氣信號輸出部一接收到第1選擇轉換信號，就選擇上述第1頻率掃描光，從上述掃描電氣信號輸出部一接收到第2選擇轉換信號，就選擇上述第2頻率掃描光。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光測距裝置，其中，上述頻率掃描光輸出部包括：掃描電氣信號輸出部，輸出隨著時間經過頻率變化的掃描電氣信號；雷射光源，根據上述掃描電氣信號輸出部輸出的掃描電氣信號，重複輸出隨著時間經過頻率變化的頻率掃描光；光耦合器，將上述雷射光源輸出的頻率掃描光分岔為2，輸出分岔後的一方的頻率掃描光作為第1頻率掃描光，輸出分岔後的另一方的頻率掃描光作為第2頻率掃描光；延遲器，延遲上述光耦合器輸出的第2頻率掃描光；以及選擇器，選擇上述光耦合器輸出的第1頻率掃描光或上述延遲器延遲的第2 頻率掃描光，並輸出選擇的頻率掃描光；其中，上述掃描電氣信號輸出部，只延遲上述掃描電氣信號與上述延遲器產生的第2頻率掃描光的延遲時間相同的延遲時間，上述選擇器選擇第1頻率掃描光的期間中，根據輸出至上述雷射光源的掃描電氣信號頻率，檢出從上述第1頻率掃描光轉換到上述第2頻率掃描光的時序，檢出轉換到上述第2頻率掃描光的時序時，輸出指示選擇上述第2頻率掃描光的意旨之第2選擇器轉換信號至上述選擇器，上述選擇器選擇第2頻率掃描光的期間中，根據延遲的掃描電氣信號頻率，檢出從上述第2頻率掃描光轉換到上述第1頻率掃描光的時序，檢出轉換到上述第1頻率掃描光的時序時，輸出指示選擇上述第1頻率掃描光的意旨之第1選擇器轉換信號至上述選擇器；上述選擇器，從上述掃描電氣信號輸出部一接收到第1選擇轉換信號，就選擇上述第1頻率掃描光，從上述掃描電氣信號輸出部一接收到第2選擇轉換信號，就選擇上述第2頻率掃描光。
  4. 一種加工裝置，其特徵在於包括：光測距裝置，測量到測量對象物的距離；以及加工部，根據上述光測距裝置測量的距離，加工上述測量對象物；其中，上述光測距裝置包括：頻率掃描光輸出部，重複輸出隨著時間經過頻率變化的頻率掃描光；光傳收部，將上述頻率掃描光輸出部輸出的頻率掃描光作為參照光輸出的同時，向測量對象物照射上述頻率掃描光，接收上述測量對象物反射的頻率掃描光作為反射光；光干涉部，使上述反射光與上述參照光干涉，再輸出上述反射光與上述參 照光的干涉光；以及距離算出部，根據上述光干涉部輸出的干涉光，算出上述反射光的頻率與上述參照光的頻率間的差異，並根據上述差異算出到上述測量對象的距離；其中，上述頻率掃描光輸出部，當輸出中的頻率掃描光的頻率掃描結束後，直到下次可以頻率掃描的期間中，輸出與上述輸出中的頻率掃描光不同的頻率掃描中的頻率掃描光。
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