WO2010119562A1 - レーザ測距方法及びレーザ測距装置 - Google Patents

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WO2010119562A1
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laser
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measurement point
interference
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直行 古山
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Koyama Naoyuki
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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
    • G01S17/34—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal

Definitions

  • the present invention relates to a laser distance measuring method and a laser distance measuring apparatus that perform distance measurement between measurement points of an object to be measured using interference of laser light.
  • the laser light is divided into reference light and measurement light, and the optical path difference between the reference light and measurement light reflected by the object to be measured is obtained. Measure the distance to the object to be measured.
  • the distance measurement accuracy is far from the wavelength level of the laser light, that is, the order of nm (nanometer).
  • Patent Document 1 the inventor of the present application uses a plurality of laser beams having different wavelengths, and further changes the optical path difference so as to utilize the coherence characteristic of the laser beams.
  • inventions related to a laser distance measuring method and a laser distance measuring apparatus for performing the laser distance measuring method have been made.
  • the distance to the object to be measured can be measured with high accuracy, but the object to be measured is more practical than the distance to the object to be measured in practical use. It is often useful to measure the distance between these two measurement points, and further improvements are desired in this regard. Further, the invention disclosed in [Patent Document 1] requires a mechanism for mechanically changing the optical path difference of the reference light or the measurement light, and the apparatus scale is relatively large. desired.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a laser distance measuring method and a laser distance measuring apparatus capable of measuring a distance between a plurality of measurement points with high accuracy without using a mechanical movement mechanism with respect to an optical path system.
  • the purpose is to provide.
  • the present invention (1) The laser beam is divided into two by the dividing unit 12, and one is reflected by the reference mirror 14 to be used as reference light, and the other is reflected from the measurement point of the object 6 to be measured and used as measurement light.
  • Laser irradiation is performed while continuously changing the frequency of the laser light, and the intensity data of the first interference light generated by the first measurement light and the reference light reflected at the first measurement point S1 of the object to be measured 6 is obtained from the laser light.
  • Laser irradiation is performed while continuously changing the frequency of the laser light, and the intensity data of the second interference light generated by the second measurement light and the reference light reflected at the second measurement point S2 of the object to be measured 6 is obtained from the laser light.
  • the above-mentioned problem is solved by providing a laser distance measuring method characterized by calculating the distance L up to.
  • Laser irradiation means 10 having a function of varying the frequency of the laser light to be output, laser light information acquisition means 26 for acquiring the amount of change in the frequency of the laser light emitted from the laser irradiation means 10, and the laser irradiation means
  • a splitting unit 12 that divides the laser light emitted from 10 into reference light and measurement light, a reference mirror 14 that reflects the reference light, reference light reflected by the reference mirror 14 and measurement light reflected by a measurement point
  • the light receiving unit 18 that receives the light and outputs a signal corresponding to the intensity of the received light, and the arithmetic unit 20 that receives the amount of change in the frequency from the laser light information acquisition unit 26 and the signal from the light receiving unit 18.
  • the calculation unit 20 causes the laser irradiation unit 10 to change the laser beam frequency continuously.
  • the intensity data of the first interference light generated by the first measurement light and the reference light reflected at the first measurement point S1 of the object to be measured 6 when irradiation is performed is acquired in correspondence with the amount of change in the frequency of the laser light.
  • the laser irradiation unit 10 performs laser irradiation while continuously changing the frequency of the laser beam based on the amount of change in the frequency of the laser beam from the laser beam information acquisition unit 26 and the signal from the light receiving unit 18.
  • the first measurement point is calculated from the difference between the distance L1 to the first measurement point S1 obtained in the first calculation step and the distance L2 to the second measurement point S2 obtained in the second calculation step.
  • the above problem is solved by providing a laser distance measuring device 50 characterized by calculating a distance L from S1 to the second measurement point S2.
  • the laser irradiation unit 10 emits a laser beam having a specific frequency, and an optical comb generator that uses the laser beam emitted from the laser irradiation unit 10a as a plurality of laser beams having a predetermined frequency interval.
  • the laser distance measuring device 50 according to (2) is provided, which includes: 10b; and an optical frequency modulator 10c that modulates the frequency interval of the optical comb generator 10b within a predetermined range. This solves the above problem.
  • the laser distance measuring method and the laser distance measuring apparatus of the present invention it is possible to measure the distance between a plurality of measurement points with high accuracy without using a mechanical movement mechanism with respect to the optical path system.
  • a laser distance measuring device 50 according to the present invention shown in FIG. 1 has a laser irradiation means 10 capable of changing the frequency of emitted laser light within a predetermined range, and the frequency of laser light emitted from the laser irradiation means 10.
  • the laser beam information acquisition unit 26 that acquires the change amount of the laser beam and outputs it to the calculation unit 20, the splitting unit 12 that divides the laser beam emitted from the laser irradiation unit 10 into the reference beam and the measurement beam, and the reference beam is reflected.
  • the reference mirror 14, the light receiving unit 18 that receives the reference light reflected by the reference mirror 14 and the measurement light reflected by the measurement point and outputs a signal corresponding to the intensity of the received light to the arithmetic unit 20, and laser light information Based on the amount of change in the frequency of the laser light from the acquisition means 26 and the signal from the light receiving unit 18, the distance L1 to the first measurement point S1 of the device under test 6 and the second measurement point S2 of the device under test 6 described later. Calculate the distance L2 And a first measuring point S1 is on and has a calculation unit 20 for calculating the distance L between the second measuring point S2, the.
  • the broken line in FIG. 1 shows the optical path of a laser beam.
  • the laser irradiation means 10 a known wavelength tunable laser may be used, but a laser irradiation device 10a that emits laser light of a specific frequency and a plurality of laser beams emitted from the laser irradiation device 10a at a predetermined frequency interval.
  • the optical comb generator 10b it is preferable to configure the optical comb generator 10b to be laser light and the optical frequency modulator 10c that modulates the frequency interval of the optical comb generator 10b within a predetermined range.
  • a laser irradiation device 10a, an optical comb generator 10b, and an optical frequency modulator 10c are used as the laser irradiation means 10 will be described.
  • the DUT 6 is placed at a predetermined position. At this time, the measurement light emitted from the laser distance measuring device 50 is applied to the first measurement surface of the object 6 to be measured.
  • the laser irradiation device 10a constituting the laser irradiation unit 10 emits a laser beam of a specific frequency f 0 to the optical comb generator 10b.
  • Optical comb generator 10b in response to the modulation frequency input from the optical frequency modulator 10c, in terms of generating the plurality of light Komureza light equal frequency intervals above and below the center frequency f 0, the laser light of frequency f 0 At the same time, it irradiates the divided portion 12 side.
  • laser light emitted from the optical comb generator 10b includes a laser beam LZ 0 frequency f 0, as a light Komureza light, the frequency f 0 + d ( the frequency f 1. a laser beam LZ 1 in), and the laser beam LZ 2 frequency f 0 + 2d (. to frequency f 2), ⁇ ⁇ ⁇ , the frequency f 0 + nd of (. to frequency f n) a laser beam LZ n, and the laser beam LZ -1 frequency f 0 -d (. to frequency f -1), and the laser beam LZ -2 frequency f 0 -2d (.
  • the optical frequency modulator 10 c outputs the value of the modulation frequency to the laser light information acquisition unit 26.
  • the laser beams LZ ⁇ n to LZ 0 to LZ n emitted from the optical comb generator 10b are collectively referred to as laser light LZ
  • the optical comb laser light and laser light LZ ⁇ n emitted from the optical comb generator 10b are collectively referred to as laser beam LZ (n).
  • laser beam LZ (n) To LZ ⁇ 1 and laser beams LZ 1 to LZ n are collectively referred to as laser beam LZ (n).
  • the laser beam information acquisition unit 26 determines the amount of change in the frequency of the first-stage optical comb laser beam (laser beams LZ 1 , LZ ⁇ 1 ) from the modulation frequency value from the optical frequency modulator 10 c, that is, the value of ⁇ described above. Is output to the calculation unit 20.
  • the laser beam LZ emitted from the laser irradiation unit 10 is divided into two by the dividing unit 12, one of which is directed to the reference mirror 14 as reference light, and the other is directed to the object 6 to be measured as measurement light.
  • the dividing unit 12 a known half mirror, beam splitter, or the like can be used as the dividing unit 12.
  • the reference light divided by the dividing unit 12 is reflected by the reference mirror 14 and then passes through the dividing unit 12 to reach the light receiving unit 18.
  • the measurement light divided by the dividing unit 12 is reflected at the first measurement point S1 on the first measurement surface of the object 6 to be measured, then reaches the dividing unit 12, and is reflected again by the dividing unit 12.
  • the light reaches the light receiving unit 18 through the same optical path as the reference light. Therefore, the light received by the light receiving unit 18 includes a plurality of interference lights generated by interference between the respective reference lights of the laser light LZ and the respective measurement lights of the laser light LZ reflected at the first measurement point S1.
  • the combined first interference light is obtained, and the light receiving unit 18 converts the intensity of the first interference light into an electric signal and outputs the electric signal to the arithmetic unit 20 as intensity data of the first interference light.
  • the intensity data of the first interference light includes optical comb laser lights having different levels of interference light between the reference light and the measurement light of the optical comb laser light (for example, laser light LZ 1 and laser light LZ 2 ) having different numbers of stages.
  • the intensity of the interference light between the reference lights and the intensity of the interference light between the measurement lights of the optical comb laser lights having different numbers of stages are also included.
  • the intensity of the interference light of the optical comb laser beams having different numbers of stages becomes a beat (beat) and appears in the first interference light, and this beat is averaged within the measurement time and finally becomes a background noise of a constant intensity. Become.
  • the calculation unit 20 acquires the intensity data of the first interference light from the light receiving unit 18 in correspondence with the amount of change in frequency from the laser light information acquisition unit 26.
  • the arithmetic unit 20 performs a Fourier transform on the intensity data of the first interference light corresponding to the frequency change amount. Thereby, the amplitude I 1 , the period T 1 , and the phase ⁇ 1 of the interference light between the reference light of the laser light LZ 1 and the measurement light reflected at the first measurement point S 1 are acquired. Further, the amplitude I 2 , period T 2 , and phase ⁇ 2 of the interference light between the reference light of the laser light LZ 2 and the measurement light reflected at the first measurement point S 1 are acquired.
  • the amplitude I n , period T n , and phase ⁇ n of the interference light between the reference light of the laser light LZ n and the measurement light reflected at the first measurement point S1 are acquired. Further, the amplitude I ⁇ 1 , period T ⁇ 1 , and phase ⁇ ⁇ 1 of the interference light between the reference light of the laser light LZ ⁇ 1 and the measurement light reflected at the first measurement point S1 are acquired. Further, the amplitude I ⁇ 2 , period T ⁇ 2 , and phase ⁇ ⁇ 2 of the interference light between the reference light of the laser light LZ ⁇ 2 and the measurement light reflected at the first measurement point S1 are acquired.
  • the amplitude In ⁇ n , the period T ⁇ n , and the phase ⁇ ⁇ n of the interference light between the reference light of the laser light LZ ⁇ n and the measurement light reflected at the first measurement point S1 are acquired.
  • the background noise due to the interference light of the optical comb laser beams having different numbers of stages is a constant intensity averaged within the measurement time, and thus becomes a constant by Fourier transform.
  • the frequency of the laser beam LZ 0 is constant without affecting the modulation frequency of the optical frequency modulator 10c, which also becomes constant by the Fourier transform.
  • ⁇ 1 c / f 1 ( c:. speed of light 3 ⁇ 10 8 m / s)
  • the wavelength ⁇ 1 is equal to the optical path difference (2 ⁇ L1). Accordingly, at this time, the reference light and the measurement light of the laser light LZ 1 are intensified, and the interference light has a bright peak.
  • the interference light between the reference light and the measurement light of the laser light LZ 1 has a bright peak every 300 MHz, and the interference fringe spacing is 300 MHz.
  • the fringe spacing of the interference fringes corresponds to the period T 1 of the interference light between the reference light and the measurement light of the laser light LZ 1 obtained by Fourier transform. Since the period T 1 is obtained by Fourier transform, the period T 1 can be obtained without actually changing the frequency f 1 of the laser light LZ 1 from 300 MHz to 600 MHz.
  • the frequency of the laser beam LZ n in the positive direction of the number of light Komureza light changes in the increasing direction by the modulation frequency of the optical frequency modulator 10c
  • the frequency of the laser beam LZ -n negative direction of the number of stages of optical Komureza light It changes in a decreasing direction depending on the modulation frequency of the optical frequency modulator 10c.
  • the fringe interval (period) of the interference light of laser beam LZ n and laser beam LZ ⁇ n is Will be equal.
  • the Fourier transform is performed by the amount of change in the frequency of the laser beams LZ 1 and LZ ⁇ 1 that does not consider the number n of the optical comb laser beam
  • the laser beam LZ n , LZ ⁇ n interference fringe spacing is 300 MHz / (
  • the period T 2 of the interference fringes of the second stage laser beams LZ 2 and LZ ⁇ 2 , T -2, the period T 2, T -2 period T 1/2
  • the calculation unit 20 first selects the interference light period T n by the predetermined laser light LZ n from the amplitude, period, and phase of each interference light obtained by Fourier transform.
  • the interference light cycle T n is preferably selected from the interference light of the laser light LZ 1 or the laser light LZ ⁇ 1 .
  • the period T n of the maximum interference light is selected. That is, it becomes the period T 1 and the period T ⁇ 1 of the laser beam LZ 1 or the laser beam LZ ⁇ 1 .
  • the laser distance measuring device 50 or the measurement object 6 is translated in a direction perpendicular to the measurement light, and is measured on the optical path of the measurement light.
  • the second measurement surface of the measurement object 6 is positioned.
  • the laser irradiation device 10a of the laser irradiation unit 10 emits a laser beam of a specific frequency f 0 to the optical comb generator 10b.
  • Optical comb generator 10b in response to the modulation frequency input from the optical frequency modulator 10c, in terms of generating the plurality of laser beam LZ (n) equal frequency intervals above and below the center frequency f 0, a frequency f 0
  • the laser beam is irradiated to the dividing portion 12 side.
  • the optical frequency modulator 10c changes the modulation frequency for the optical comb generator 10b to change the frequency interval within a predetermined range.
  • the laser beam information acquisition unit 26 acquires the amount of change in the frequency of the laser beam (laser beams LZ 1 , LZ ⁇ 1 ) (the amount of change in the modulation frequency) and outputs it to the computing unit 20.
  • the laser beam LZ emitted from the laser irradiation unit 10 is divided into two by the dividing unit 12, one of which is directed to the reference mirror 14 as reference light, and the other is directed to the object 6 to be measured as measurement light.
  • the reference light divided by the dividing unit 12 is reflected by the reference mirror 14 and then passes through the dividing unit 12 to reach the light receiving unit 18.
  • the measurement light divided by the dividing unit 12 is reflected at the second measurement point S2 on the second measurement surface of the object 6 to be measured, then reaches the dividing unit 12, and is reflected again by the dividing unit 12.
  • the light reaches the light receiving unit 18 through the same optical path as the reference light.
  • the light receiving unit 18 is a second interference light in which a plurality of interference lights generated by interference between the respective reference lights of the laser light LZ and the respective measurement lights of the laser light LZ reflected at the second measurement point S2 are combined.
  • the intensity data of the second interference light also includes background noise due to the interference light of the optical comb laser light having a different number of stages.
  • the calculation unit 20 acquires the intensity data of the second interference light from the light receiving unit 18 in correspondence with the amount of change in frequency from the laser light information acquisition unit 26.
  • the arithmetic unit 20 performs a Fourier transform on the intensity data of the second interference light corresponding to the frequency change amount.
  • the amplitude I n , period T ′ n , and phase ⁇ ′ n of the interference light between the reference light of the laser light LZ (n) and the measurement light reflected at the second measurement point S2 are To be acquired.
  • the background noise is averaged within the measurement time and has a constant intensity, and thus becomes a constant by Fourier transformation.
  • the laser beam LZ 0 its frequency f 0 does not involve the modulation frequency of the optical frequency modulator 10c also becomes constant intensity of the interference light is constant, therefore it also becomes constant by the Fourier transform.
  • taking the peak of the bright portion in the interference light period T '1 of the measurement light reflected by the reference beam and the second measuring point S2 laser beam LZ 1 therefore fringe of the interference fringes of the interference light interval is the period T '1.
  • the arithmetic unit 20 first selects a period T ′ n of interference light by a predetermined laser light LZ n from the amplitude, period, and phase of each interference light obtained by Fourier transform. .
  • the interference light cycle T ′ n is preferably selected from the interference light of the laser light LZ 1 (laser light LZ ⁇ 1 ).
  • the calculation unit 20 calculates the difference between the distance L1 from the origin O calculated at the first calculation step to the first measurement point S1 and the distance L2 from the origin O calculated at the second calculation step to the second measurement point S2.
  • the distance L from the first measurement point S1 to the second measurement point S2 is calculated by taking the absolute value of. Therefore, even if the value of the position of the origin O is not acquired, the distance L between the first measurement point S1 and the second measurement point S2 can be calculated with high accuracy.
  • the distance L from the first measurement point S1 to the second measurement point S2 can be calculated by the same method.
  • the laser light emitted from the laser irradiation means 10 is divided by a half mirror, a beam splitter, or the like, and one of the laser lights is irradiated to the laser light information acquisition means 26 constituted by a well-known wavelength meter or frequency meter.
  • the frequency change amount is acquired and output to the calculation unit 20.
  • a frequency meter is used for the laser beam information acquisition unit 26 a known frequency counter that acquires the frequency of the laser beam by causing the laser beam incident on the laser beam information acquisition unit 26 to interfere with the optical comb laser is used.
  • the laser beam information acquisition unit 26 acquires a wavelength control signal from a wavelength control controller that controls the wavelength of the laser beam emitted from the laser irradiation unit 10, and changes the frequency of the laser beam based on the wavelength control signal. The amount may be acquired and output to the calculation unit 20.
  • the laser irradiation means 10 is composed of a laser irradiation device 10a, an optical comb generator 10b, and an optical frequency modulator 10c, and further, as shown in FIG.
  • a laser distance measuring device 50a may be provided in which a known optical bandpass filter that transmits only laser light within a predetermined frequency range is provided on the optical path of laser light emitted from the means 10.
  • an optical bandpass filter to be used is one that transmits only the laser beam in the frequency change range of the frequency f 1 of the laser beam LZ 1
  • the optical bandpass filter is disposed between the laser irradiation means 10 and the dividing unit 12. 2 (optical bandpass filter BPF1 in FIG. 2) or on the optical path between the dividing unit 12 and the light receiving unit 18 (optical bandpass filter BPF2 in FIG. 2), the light receiving unit 18 is a laser. Since only the interference light by the light LZ 1 is received, it is possible to reduce the load on the processing of the arithmetic unit 20 while using stable laser light from the optical comb generator 10b.
  • optical band pass filter BPF3 in FIG. 2 if installing the optical band pass filter on the optical path (optical bandpass filter BPF3 in FIG. 2) between the dividing section 12 and the reference mirror 14, the reference beam and the laser receiving portion 18 by a laser beam LZ 1 The measurement light of the light LZ is received. At this time, since the measurement light of the laser light LZ except the laser light LZ 1 becomes the above-described background noise, the load on the processing of the arithmetic unit 20 is similarly reduced using the stable laser light by the optical comb generator 10b. be able to.
  • the optical bandpass filter and the dividing unit 12 are installed on the optical path (optical bandpass filter BPF4 in FIG. 2) between the measurement object 6, the measuring light receiving portion 18 by a laser beam LZ 1
  • the reference light of the laser beam LZ is received.
  • the reference light of the laser light LZ except for the laser light LZ 1 becomes the above-described background noise, similarly, the load on the processing of the arithmetic unit 20 is reduced while using the stable laser light by the optical comb generator 10b. be able to.
  • the optical bandpass filter transmits a plurality of optical comb laser beams
  • the number of laser beams received by the light receiving unit 18 is significantly reduced compared to when no optical bandpass filter is installed.
  • the load on the processing of the unit 20 is greatly reduced.
  • the frequency of the laser light emitted from the laser irradiation means 10 is changed within a predetermined range, and the reference light at that time
  • the distance L1 to the first measurement point S1 and the distance L2 to the second measurement point S2 are measured using the period of interference fringes of predetermined interference light generated by the measurement light and the distance L1 and the distance L2.
  • a distance L from the first measurement point S1 to the second measurement point S2 is calculated. Accordingly, the distance L between the first measurement point S1 and the second measurement point S2 can be measured with high accuracy without using a mechanical movement mechanism for the optical path system.
  • the laser ranging devices 50 and 50a can be made relatively small in scale, and more practical than the distance L1 to the first measurement point S1 or the distance L2 to the second measurement point S2.
  • the distance L between the measurement point S1 and the second measurement point S2 can be measured with high accuracy.
  • the laser distance measuring devices 50 and 50a are suitable examples for the present invention, the configuration of each part of the laser light information acquisition means 26 and the laser distance measuring devices 50 and 50a, the laser distance measuring devices 50 and 50a, Each optical path and the like can be changed and implemented without departing from the gist of the present invention.
  • Laser Irradiation Means 10a Laser Irradiation Device 10b Optical Comb Generator 10c Optical Frequency Modulator 12 Divider 14 Reference Mirror 18 Light Receiver 20 Arithmetic Unit 26 Laser Light Information Acquisition Unit 50, 50a Laser Distance Measuring Devices BPF1 to BPF4 Optical bandpass filter S1 First measurement point S2 Second measurement point L1 Distance (to the first measurement point) L2 Distance to the second measurement point L (Between the first and second measurement points) Distance

Abstract

【課題】光路系に対する機械的な移動機構を用いずに複数の測定点間の距離を高精度に測距可能なレーザ測距方法及びレーザ測距装置を提供することを目的とする。 【解決手段】本発明に係るレーザ測距方法及びレーザ測距装置５０、５０ａによれば、レーザ照射手段１０から出射するレーザ光の周波数を所定の範囲内で変化させ、そのときの参照光と測定光とで生じる所定の干渉光の干渉縞の周期を用いて第１測定点Ｓ１までの距離Ｌ１と第２測定点Ｓ２までの距離Ｌ２とを測距し、距離Ｌ１と距離Ｌ２とから第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までの距離Ｌを算出する。これにより、光路系に対する機械的な移動機構を用いることなく第１測定点Ｓ１、第２測定点Ｓ２間の距離Ｌを高精度に測距することができる。

Description

レーザ測距方法及びレーザ測距装置
　本発明は、レーザ光の干渉を用いて被測定物の測定点間の測距を行うレーザ測距方法及びレーザ測距装置に関するものである。
　従来のレーザ光を用いたレーザ測距方法は、例えばレーザ光を参照光と測定光とに分割し、その参照光と被測定物で反射された測定光との時間差から両者の光路差を求めることで被測定物までの距離を測定する。このような参照光と測定光との時間差から測距を行う従来のレーザ測距方法では、その測距精度はレーザ光の波長レベル、即ちｎｍ（ナノメートル）オーダーには遠く及ばない。
　そこで本願発明者は下記［特許文献１］に示すように、波長の異なる複数のレーザ光を用い、さらにその光路差を変化させることでレーザ光の特徴である可干渉性を利用した高精度のレーザ測距方法及びそのレーザ測距方法を行うレーザ測距装置に関する発明を行った。
国際公報第２００８／０９９７８８号パンフレット
　［特許文献１］に開示された発明により被測定物までの距離を高精度に測距することが可能となったが、実用に際しては被測定物までの距離を測距するよりも被測定物の２つの測定点間の距離を測距する方が有用である場合が多く、この点に関して更なる改善が望まれる。また、［特許文献１］に開示された発明は、参照光もしくは測定光の光路差を機械的に変化させる機構が必要であり装置規模が比較的大きいことから、この点に関しても更なる改善が望まれる。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、光路系に対する機械的な移動機構を用いずに複数の測定点間の距離を高精度に測距可能なレーザ測距方法及びレーザ測距装置を提供することを目的とする。
　本発明は、
（１）レーザ光を分割部１２にて２分割し、一方を参照ミラー１４にて反射させて参照光とするとともに他方を被測定物６の測定点で反射させて測定光とし、参照光と測定光との干渉光に基づいて測定点の距離を測距するレーザ測距方法において、
レーザ光の周波数を連続的に変化させながらレーザ照射を行い、被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射した第１測定光と参照光とによって生じる第１干渉光の強度データをレーザ光の周波数の変化量と対応して取得する第１取得ステップと、
第１取得ステップで得られた強度データをフーリエ変換して、第１干渉光を構成する干渉光の干渉縞の周期を取得する第１変換ステップと、
第１変換ステップで得られた第１干渉光を構成する所定の干渉光の干渉縞の周期に基づいて第１測定点Ｓ１までの距離Ｌ１を算出する第１算出ステップと、
レーザ光の周波数を連続的に変化させながらレーザ照射を行い、被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射した第２測定光と参照光とによって生じる第２干渉光の強度データをレーザ光の周波数の変化量と対応して取得する第２取得ステップと、
第２取得ステップで得られた強度データをフーリエ変換して、第２干渉光を構成する干渉光の干渉縞の周期を取得する第２変換ステップと、
第２変換ステップで得られた第２干渉光を構成する所定の干渉光の干渉縞の周期に基づいて第２測定点Ｓ２までの距離Ｌ２を算出する第２算出ステップと、を有し、
第１算出ステップで得られた第１測定点Ｓ１までの距離Ｌ１と第２算出ステップで得られた第２測定点Ｓ２までの距離Ｌ２との差から第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までの距離Ｌを算出することを特徴とするレーザ測距方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）出力するレーザ光に対する周波数可変機能を備えたレーザ照射手段１０と、当該レーザ照射手段１０から出射するレーザ光の周波数の変化量を取得するレーザ光情報取得手段２６と、前記レーザ照射手段１０から出射したレーザ光を参照光と測定光とに２分割する分割部１２と、前記参照光を反射する参照ミラー１４と、当該参照ミラー１４で反射した参照光と測定点で反射した測定光とを受光して受光した光の強度に応じた信号を出力する受光部１８と、前記レーザ光情報取得手段２６からの周波数の変化量と前記受光部１８からの信号とが入力する演算部２０と、を備え、
当該演算部２０が、レーザ光情報取得手段２６からのレーザ光の周波数の変化量と受光部１８からの信号とに基づいて、レーザ照射手段１０がレーザ光の周波数を連続的に変化させながらレーザ照射を行ったときに被測定物６の第１測定点Ｓ１で反射した第１測定光と参照光とによって生じる第１干渉光の強度データをレーザ光の周波数の変化量と対応して取得する第１取得ステップと、
第１取得ステップで得られた強度データをフーリエ変換して、第１干渉光を構成する干渉光の干渉縞の周期を取得する第１変換ステップと、
第１変換ステップで得られた第１干渉光を構成する所定の干渉光の干渉縞の周期に基づいて第１測定点Ｓ１までの距離Ｌ１を算出する第１算出ステップと、
レーザ光情報取得手段２６からのレーザ光の周波数の変化量と受光部１８からの信号とに基づいて、レーザ照射手段１０がレーザ光の周波数を連続的に変化させながらレーザ照射を行ったときに被測定物６の第２測定点Ｓ２で反射した第２測定光と参照光とによって生じる第２干渉光の強度データをレーザ光の周波数の変化量と対応して取得する第２取得ステップと、
第２取得ステップで得られた強度データをフーリエ変換して、第２干渉光を構成する干渉光の干渉縞の周期を取得する第２変換ステップと、
第２変換ステップで得られた第２干渉光を構成する所定の干渉光の干渉縞の周期に基づいて第２測定点Ｓ２までの距離Ｌ２を算出する第２算出ステップと、を行い、
さらに、前記演算部２０が第１算出ステップで得られた第１測定点Ｓ１までの距離Ｌ１と第２算出ステップで得られた第２測定点Ｓ２までの距離Ｌ２との差から第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までの距離Ｌを算出することを特徴とするレーザ測距装置５０を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）レーザ照射手段１０が、特定の周波数のレーザ光を出射するレーザ照射装置１０ａと、当該レーザ照射装置１０ａから出射したレーザ光を所定の周波数間隔の複数のレーザ光とする光コム発生器１０ｂと、当該光コム発生器１０ｂの周波数間隔を所定の範囲内で変調する光周波数変調器１０ｃと、から構成されることを特徴とする上記（２）記載のレーザ測距装置５０を提供することにより、上記課題を解決する。
（４）レーザ照射手段１０から出射するレーザ光のうち所定の周波数範囲内のレーザ光のみを透過する光バンドパスフィルタＢＰＦ１～ＢＰＦ４をレーザ光の光路上に設けることを特徴とする上記（３）記載のレーザ測距装置５０ａを提供することにより、上記課題を解決する。
　本発明に係るレーザ測距方法及びレーザ測距装置によれば、光路系に対する機械的な移動機構を用いることなく複数の測定点間の距離を高精度に測距することができる。
本発明に係るレーザ測距装置の概略構成を示す図である。 本発明に係るレーザ測距装置の変形例の概略構成を示す図である。
　本発明に係るレーザ測距方法及びレーザ測距装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
　図１に示す本発明に係るレーザ測距装置５０は、出射するレーザ光の周波数を所定の範囲内で変化させることが可能なレーザ照射手段１０と、レーザ照射手段１０から出射するレーザ光の周波数の変化量を取得し演算部２０に出力するレーザ光情報取得手段２６と、レーザ照射手段１０から出射したレーザ光を参照光と測定光とに２分割する分割部１２と、参照光を反射する参照ミラー１４と、参照ミラー１４で反射した参照光と測定点で反射した測定光とを受光して受光した光の強度に応じた信号を演算部２０に出力する受光部１８と、レーザ光情報取得手段２６からのレーザ光の周波数の変化量と受光部１８からの信号に基づいて後述の被測定物６の第１測定点Ｓ１までの距離Ｌ１と被測定物６の第２測定点Ｓ２までの距離Ｌ２を算出した上で第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２との間の距離Ｌを算出する演算部２０と、を有している。尚、図１中の破線はレーザ光の光路を示す。
　レーザ照射手段１０としては周知の波長可変レーザを用いても良いが、特定の周波数のレーザ光を出射するレーザ照射装置１０ａと、レーザ照射装置１０ａから出射したレーザ光を所定の周波数間隔の複数のレーザ光とする光コム発生器１０ｂと、光コム発生器１０ｂの周波数間隔を所定の範囲内で変調する光周波数変調器１０ｃとで構成することがレーザ光の周波数安定性の面から好ましい。尚、ここでは、レーザ照射手段１０としてレーザ照射装置１０ａと光コム発生器１０ｂと光周波数変調器１０ｃとを用いた例を説明する。
　次に、図１を用いて本発明に係るレーザ測距方法及びレーザ測距装置５０の動作を説明する。
　先ず、被測定物６を所定の位置に配置する。このとき、レーザ測距装置５０から出射する測定光が被測定物６の第１測定面に照射されるようにする。
　次に、レーザ照射手段１０を構成するレーザ照射装置１０ａが特定の周波数ｆ０のレーザ光を光コム発生器１０ｂに出射する。光コム発生器１０ｂは光周波数変調器１０ｃから入力する変調周波数に応じて、周波数ｆ０を中心としその上下に周波数間隔の等しい複数の光コムレーザ光を生成した上で、周波数ｆ０のレーザ光とともに分割部１２側に照射する。例えば、光周波数変調器１０ｃがｄＨｚの変調周波数を出力する場合、光コム発生器１０ｂから出射するレーザ光は、周波数ｆ０のレーザ光ＬＺ０と、光コムレーザ光としての、周波数ｆ０＋ｄ（周波数ｆ１とする。）のレーザ光ＬＺ１と、周波数ｆ０＋２ｄ（周波数ｆ２とする。）のレーザ光ＬＺ２と、・・・、周波数ｆ０＋ｎｄ（周波数ｆｎとする。）のレーザ光ＬＺｎと、周波数ｆ０－ｄ（周波数ｆ－１とする。）のレーザ光ＬＺ－１と、周波数ｆ０－２ｄ（周波数ｆ－２とする。）のレーザ光ＬＺ－２と、・・・、周波数ｆ０－ｎｄ（周波数ｆ－ｎとする。）のレーザ光ＬＺ－ｎとなる。このとき、各レーザ光の強度はほぼ、
ＬＺ１＝ＬＺ－１、ＬＺ２＝ＬＺ－２、・・・、ＬＺｎ＝ＬＺ－ｎ、となり、また、
ＬＺ０＞ＬＺ１＞ＬＺ２＞・・・＞ＬＺｎ、
ＬＺ０＞ＬＺ－１＞ＬＺ－２＞・・・＞ＬＺ－ｎ、となる。
　またこのとき、光周波数変調器１０ｃは光コム発生器１０ｂに対する変調周波数を変化させ周波数間隔を所定の範囲内で変化させる。これにより、レーザ光ＬＺ０を除く全てのレーザ光ＬＺ１、ＬＺ２、・・・、ＬＺｎ、ＬＺ－１、ＬＺ－２、・・・、ＬＺ－ｎの周波数が所定の範囲内で変化する。つまり、光周波数変調器１０ｃが出力する変調周波数をｄＨｚから（ｄ＋α）Ｈｚまで変化させると、レーザ光ＬＺ１の周波数ｆ１はｆ１＝ｆ０＋（ｄ＋α）へ変化し、レーザ光ＬＺ２の周波数ｆ２はｆ２＝ｆ０＋２×（ｄ＋α）へ変化し、レーザ光ＬＺｎの周波数ｆｎはｆｎ＝ｆ０＋ｎ×（ｄ＋α）へ変化し、レーザ光ＬＺ－１の周波数ｆ－１はｆ－１＝ｆ０－（ｄ＋α）へ変化し、レーザ光ＬＺ－２の周波数ｆ－２はｆ－２＝ｆ０－２×（ｄ＋α）へ変化し、レーザ光ＬＺｎの周波数ｆｎはｆｎ＝ｆ０－ｎ×（ｄ＋α）へ変化する。また、光周波数変調器１０ｃは、変調周波数の値をレーザ光情報取得手段２６に出力する。尚、便宜的に光コム発生器１０ｂから出射するレーザ光ＬＺ－ｎ～ＬＺ０～ＬＺｎを総称してレーザ光ＬＺとし、光コム発生器１０ｂから出射する光コムレーザ光、レーザ光ＬＺ－ｎ～ＬＺ－１、レーザ光ＬＺ１～ＬＺｎを総称してレーザ光ＬＺ（ｎ）とする。
　レーザ光情報取得手段２６は、光周波数変調器１０ｃからの変調周波数の値から第１段の光コムレーザ光、（レーザ光ＬＺ１、ＬＺ－１）の周波数の変化量、即ち上記のαの値を取得し演算部２０に出力する。
　レーザ照射手段１０から出射したレーザ光ＬＺは、分割部１２で２分割され一方は参照光として参照ミラー１４に向かい、もう一方は測定光として被測定物６に向かう。尚、分割部１２としては周知のハーフミラーやビームスプリッタ等を用いることができる。
　分割部１２で分割された参照光は、参照ミラー１４にて反射された後に分割部１２を通過して受光部１８に到達する。また、分割部１２で分割された測定光は、被測定物６の第１測定面上の第１測定点Ｓ１にて反射された後に分割部１２に到達し、分割部１２にて再度反射され参照光と同一光路上を通って受光部１８に到達する。よって、受光部１８で受光される光はレーザ光ＬＺのそれぞれの参照光と第１測定点Ｓ１にて反射されたレーザ光ＬＺのそれぞれの測定光とが各々干渉して生じる複数の干渉光が全て合わさった第１干渉光となり、受光部１８はこの第１干渉光の強度を電気信号に変換し第１干渉光の強度データとして演算部２０に出力する。尚、第１干渉光の強度データには、段数の異なる光コムレーザ光（例えば、レーザ光ＬＺ１とレーザ光ＬＺ２）の参照光と測定光との干渉光の強度、段数の異なる光コムレーザ光の参照光同士の干渉光の強度、段数の異なる光コムレーザ光の測定光同士の干渉光の強度、も含まれる。これらの段数の異なる光コムレーザ光の干渉光の強度はビート（うなり）となって第１干渉光中に現れ、このビートは測定時間内で平均化されて最終的に一定強度のバックグラウンドノイズとなる。
　演算部２０は第１取得ステップとして、受光部１８からの第１干渉光の強度データを、レーザ光情報取得手段２６からの周波数の変化量と対応して取得する。
　次に、演算部２０は第１変換ステップとして、周波数の変化量と対応した第１干渉光の強度データに対してフーリエ変換を行う。これにより、レーザ光ＬＺ１の参照光と第１測定点Ｓ１にて反射された測定光との干渉光の振幅Ｉ１、周期Ｔ１、位相φ１が取得される。また、レーザ光ＬＺ２の参照光と第１測定点Ｓ１にて反射された測定光との干渉光の振幅Ｉ２、周期Ｔ２、位相φ２が取得される。また、レーザ光ＬＺｎの参照光と第１測定点Ｓ１にて反射された測定光との干渉光の振幅Ｉｎ、周期Ｔｎ、位相φｎが取得される。また、レーザ光ＬＺ－１の参照光と第１測定点Ｓ１にて反射された測定光との干渉光の振幅Ｉ－１、周期Ｔ－１、位相φ－１が取得される。また、レーザ光ＬＺ－２の参照光と第１測定点Ｓ１にて反射された測定光との干渉光の振幅Ｉ－２、周期Ｔ－２、位相φ－２が取得される。また、レーザ光ＬＺ－ｎの参照光と第１測定点Ｓ１にて反射された測定光との干渉光の振幅Ｉ－ｎ、周期Ｔ－ｎ、位相φ－ｎが取得される。尚、段数の異なる光コムレーザ光の干渉光によるバックグラウンドノイズは測定時間内で平均化された一定強度のものであるから、フーリエ変換により定数となる。また、レーザ光ＬＺ０の周波数は光周波数変調器１０ｃからの変調周波数が影響せず一定であるから、これもフーリエ変換により定数となる。
　ここで、レーザ測距装置５０の光路上の原点Ｏから第１測定点Ｓ１までの距離Ｌ１を仮にＬ１＝０．５ｍとすると（光路上の原点Ｏは、分割部１２の分割点から参照ミラー１４の反射点までの距離を距離Ｌｒとしたときに、分割部１２の分割点からの距離が距離Ｌｒに等しい測定光の光路上の位置。ただし、原点Ｏの位置の値は特に求める必要はない。）、レーザ光ＬＺ１の参照光と測定光との光路差は２×Ｌ１＝１ｍとなる。そして、仮にレーザ光ＬＺ１の周波数ｆ１をｆ１＝３００ＭＨｚ（周波数ｆ１＝３００ＭＨｚはもはや光とは呼べないが、ここでは本願発明の原理を説明するために便宜的にｆ１＝３００ＭＨｚとした。）とすると、レーザ光ＬＺ１の波長λ１は
λ１＝ｃ/ｆ１（ｃ：光速３×１０８ｍ／ｓ）となり、よって、
λ１＝（３×１０８）/（３００×１０６）＝１ｍ　となり、
波長λ１が光路差（２×Ｌ１）と等しくなる。従ってこのとき、レーザ光ＬＺ１の参照光と測定光とは強め合いその干渉光は明部のピークをとる。
　また、レーザ光ＬＺ１の周波数ｆ１が変化してｆ１＝６００ＭＨｚとなった時には、
λ１＝（３×１０８）/（６００×１０６）＝０．５ｍ　となり、
波長λ１が光路差（２×Ｌ１）の１／２と等しくなる。従ってこのときも、レーザ光ＬＺ１の参照光と測定光とは強め合いその干渉光は明部のピークをとる。同様に、レーザ光ＬＺ１の周波数ｆ１が９００ＭＨｚ、１．２ＧＨｚとなった時に、レーザ光ＬＺ１の参照光と測定光とは強め合いその干渉光は明部のピークをとる。
　よってこの場合、レーザ光ＬＺ１の参照光と測定光との干渉光は３００ＭＨｚ毎に明部のピークをとり、その干渉縞の縞間隔は３００ＭＨｚとなる。そして、この干渉縞の縞間隔は即ちフーリエ変換で得られたレーザ光ＬＺ１の参照光と測定光との干渉光の周期Ｔ１に相当する。尚、周期Ｔ１はフーリエ変換により得られるものであるから、実際にレーザ光ＬＺ１の周波数ｆ１を３００ＭＨｚから６００ＭＨｚへ変化させずとも、周期Ｔ１を得ることができる。
　また、光コムレーザ光の正方向の段数のレーザ光ＬＺｎの周波数は光周波数変調器１０ｃの変調周波数により増加方向に変化し、光コムレーザ光の負方向の段数のレーザ光ＬＺ－ｎの周波数は光周波数変調器１０ｃの変調周波数により減少方向に変化する。しかしながら、正負同一段数の光コムレーザ光（レーザ光ＬＺｎとレーザ光ＬＺ－ｎ）の周波数の変化量は等しいから、レーザ光ＬＺｎ及びレーザ光ＬＺ－ｎの干渉光の縞間隔（周期）は等しくなる。つまり、レーザ光ＬＺ１の干渉光の周期Ｔ１と、レーザ光ＬＺ－１の干渉光の周期Ｔ－１とは、周期Ｔ１＝周期Ｔ－１　であり、同様にレーザ光ＬＺｎの干渉光の周期Ｔｎと、レーザ光ＬＺ－ｎの干渉光の周期Ｔ－ｎとは、周期Ｔｎ＝周期Ｔ－ｎ　である。
　また、上記のフーリエ変換は、光コムレーザ光の段数ｎを考慮していないレーザ光ＬＺ１、ＬＺ－１の周波数の変化量により行われるものであるから、上記の例の場合、レーザ光ＬＺｎ、ＬＺ－ｎによる干渉縞の縞間隔は３００ＭＨｚ／（｜ｎ｜）となる。しかしながら、光コムレーザ光の段数｜ｎ｜を乗算すれば全て３００ＭＨｚとなる。即ち、レーザ光ＬＺ１、ＬＺ－１の干渉縞の周期を周期Ｔ１（＝周期Ｔ－１）とすれば、第２段のレーザ光ＬＺ２、ＬＺ－２の干渉縞の周期Ｔ２、Ｔ－２は、周期Ｔ２、Ｔ－２＝周期Ｔ１／２　となり、第ｎ段のレーザ光ＬＺｎ、ＬＺ－ｎの干渉縞の周期Ｔｎ、Ｔ－ｎは、周期Ｔｎ、Ｔ－ｎ＝周期Ｔ１／ｎ　となる。
　従って、演算部２０は第１算出ステップとして、先ず、フーリエ変換で得られたそれぞれの干渉光の振幅、周期、位相から、所定のレーザ光ＬＺｎによる干渉光の周期Ｔｎを選択する。尚、干渉光の周期Ｔｎの選択はレーザ光ＬＺ１もしくはレーザ光ＬＺ－１の干渉光のものを選択することが好ましい。前述のように、レーザ光ＬＺ１もしくはレーザ光ＬＺ－１の周期Ｔ１、Ｔ－１は周期Ｔｎ、Ｔ－ｎの中で最大であるから、最大の干渉光の周期Ｔｎを選択すれば、それは即ちレーザ光ＬＺ１もしくはレーザ光ＬＺ－１の周期Ｔ１、周期Ｔ－１となる。そして、前述のように周期Ｔ１＝周期Ｔ－１である。また、ｎ番目に大きな周期Ｔｎを選択すれば、それは即ち、段数ｎのレーザ光ＬＺｎもしくはレーザ光ＬＺ－ｎの周期Ｔｎ、Ｔ－ｎ（周期Ｔｎ＝周期Ｔ－ｎ）となる。
　レーザ光ＬＺ１（レーザ光ＬＺ－１）が選択された場合、演算部２０はレーザ光ＬＺ１（レーザ光ＬＺ－１）による干渉光の干渉縞の縞間隔である周期Ｔ１（＝周期Ｔ－１）に基づいて以下の算出式で原点Ｏから第１測定点Ｓ１までの距離Ｌ１を算出する。
２×Ｌ１＝ｃ／Ｔ１　よって、Ｌ１＝ｃ／Ｔ１／２
また、段数ｎの光コムレーザ光による干渉光の周期Ｔｎを選択する場合には、以下の算出式で原点Ｏから第１測定点Ｓ１までの距離Ｌ１を算出する。
Ｌ１＝ｃ／（Ｔｎ×｜ｎ｜）／２
　これにより、レーザ測距装置５０は、原点Ｏから第１測定点Ｓ１までの距離Ｌ１を取得することができる。
　次に、図１中の破線の被測定物６で示すように、レーザ測距装置５０もしくは被測定物６を測定光に対して垂直な方向に平行移動して、測定光の光路上に被測定物６の第２測定面を位置させる。
　次に、レーザ照射手段１０のレーザ照射装置１０ａが特定の周波数ｆ０のレーザ光を光コム発生器１０ｂに出射する。光コム発生器１０ｂは光周波数変調器１０ｃから入力する変調周波数に応じて、周波数ｆ０を中心としその上下に周波数間隔の等しい複数のレーザ光ＬＺ（ｎ）を生成した上で、周波数ｆ０のレーザ光とともに分割部１２側に照射する。またこのとき、光周波数変調器１０ｃは光コム発生器１０ｂに対する変調周波数を変化させ周波数間隔を所定の範囲内で変化させる。そして、レーザ光情報取得手段２６は、レーザ光（レーザ光ＬＺ１、ＬＺ－１）の周波数の変化量（変調周波数の変化量）を取得し演算部２０に出力する。
　レーザ照射手段１０から出射したレーザ光ＬＺは、分割部１２で２分割され一方は参照光として参照ミラー１４に向かい、もう一方は測定光として被測定物６に向かう。
　分割部１２で分割された参照光は、参照ミラー１４にて反射された後に分割部１２を通過して受光部１８に到達する。また、分割部１２で分割された測定光は、被測定物６の第２測定面上の第２測定点Ｓ２にて反射された後に分割部１２に到達し、分割部１２にて再度反射され参照光と同一光路上を通って受光部１８に到達する。受光部１８はレーザ光ＬＺのそれぞれの参照光と第２測定点Ｓ２にて反射されたレーザ光ＬＺのそれぞれの測定光とが各々干渉して生じる複数の干渉光が全て合わさった第２干渉光を受光してその強度を電気信号に変換し、第２干渉光の強度データとして演算部２０に出力する。尚、第２干渉光の強度データにも、段数の異なる光コムレーザ光の干渉光によるバックグラウンドノイズが含まれる。
　演算部２０は第２取得ステップとして、受光部１８からの第２干渉光の強度データを、レーザ光情報取得手段２６からの周波数の変化量と対応して取得する。
　次に、演算部２０は第２変換ステップとして、周波数の変化量と対応した第２干渉光の強度データに対してフーリエ変換を行う。これにより、レーザ光ＬＺ（ｎ）のそれぞれの参照光と第２測定点Ｓ２にて反射されたそれぞれの測定光との各々の干渉光の振幅Ｉｎ、周期Ｔ’ｎ、位相φ’ｎが取得される。尚、バックグラウンドノイズは測定時間内で平均化され一定強度となるからフーリエ変換により定数となる。また、レーザ光ＬＺ０は光周波数変調器１０ｃの変調周波数が関与せずその周波数ｆ０は一定であるから干渉光の強度も一定となり、よってこれもフーリエ変換により定数となる。このとき例えば、レーザ光ＬＺ１の参照光と第２測定点Ｓ２にて反射された測定光との干渉光は周期Ｔ’１で明部のピークをとり、よってこの干渉光の干渉縞の縞間隔は周期Ｔ’１となる。
　次に、演算部２０は第２算出ステップとして、先ず、フーリエ変換で得られたそれぞれの干渉光の振幅、周期、位相から、所定のレーザ光ＬＺｎによる干渉光の周期Ｔ’ｎを選択する。尚、干渉光の周期Ｔ’ｎの選択はレーザ光ＬＺ１（レーザ光ＬＺ－１）の干渉光のものを選択することが好ましい。
　レーザ光ＬＺ１（レーザ光ＬＺ－１）が選択された場合、演算部２０は得られたレーザ光ＬＺ１（レーザ光ＬＺ－１）による干渉光の干渉縞の縞間隔である周期Ｔ’１（＝周期Ｔ’－１）に基づいて以下の算出式で原点Ｏから第２測定点Ｓ２までの距離Ｌ２を算出する。
２×Ｌ２＝ｃ／Ｔ’１　よって、Ｌ２＝ｃ／Ｔ’１／２
また、段数ｎの光コムレーザ光による干渉光の周期Ｔ’ｎを選択する場合には、以下の算出式で原点Ｏから第２測定点Ｓ２までの距離Ｌ２を算出する。
Ｌ２＝ｃ／（Ｔ’ｎ×｜ｎ｜）／２
　これにより、レーザ測距装置５０は、原点Ｏから第２測定点Ｓ２までの距離Ｌ２を取得することができる。
　次に、演算部２０は第１算出ステップで算出された原点Ｏから第１測定点Ｓ１までの距離Ｌ１と第２算出ステップで算出された原点Ｏから第２測定点Ｓ２までの距離Ｌ２の差の絶対値をとることで、第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までの距離Ｌを算出する。従って、原点Ｏの位置の値が取得されなくとも、第１測定点Ｓ１、第２測定点Ｓ２間の距離Ｌを高精度に算出することができる。
　尚、レーザ照射手段１０に周知の波長可変レーザを用いても、同様の手法により第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までの距離Ｌを算出することができる。この場合、レーザ照射手段１０から出射するレーザ光をハーフミラーやビームスプリッタ等により分割して、一方を周知の波長計もしくは周波数計で構成されるレーザ光情報取得手段２６に照射してレーザ光の周波数の変化量を取得し演算部２０に出力する。尚、レーザ光情報取得手段２６に周波数計を用いる場合には、レーザ光情報取得手段２６に入射したレーザ光と光コムレーザとを干渉させレーザ光の周波数を取得する周知の周波数カウンタを用いることが好ましい。さらに、レーザ光情報取得手段２６は、レーザ照射手段１０から出射するレーザ光の波長を制御する波長制御コントローラからの波長制御信号を取得して、その波長制御信号に基づいてレーザ光の周波数の変化量を取得し演算部２０に出力するようにしても良い。
　また、本発明に係るレーザ測距装置は、レーザ照射手段１０をレーザ照射装置１０ａと光コム発生器１０ｂと光周波数変調器１０ｃとで構成した上で、さらに図２に示すように、レーザ照射手段１０から出射するレーザ光の光路上に所定の周波数範囲内のレーザ光のみを透過する周知の光バンドパスフィルタを設けたレーザ測距装置５０ａとしても良い。
　設置する光バンドパスフィルタに例えばレーザ光ＬＺ１の周波数ｆ１の周波数変化範囲のレーザ光のみを透過するものを用いた場合、この光バンドパスフィルタをレーザ照射手段１０と分割部１２との間の光路上（図２中の光バンドパスフィルタＢＰＦ１）、もしくは分割部１２と受光部１８との間の光路上（図２中の光バンドパスフィルタＢＰＦ２）に設置すれば、受光部１８はレーザ光ＬＺ１による干渉光のみを受光するため、光コム発生器１０ｂによる安定したレーザ光を用いながら演算部２０の処理に対する負荷を軽減することができる。
　また、この光バンドパスフィルタを分割部１２と参照ミラー１４との間の光路上（図２中の光バンドパスフィルタＢＰＦ３）に設置すれば、受光部１８はレーザ光ＬＺ１による参照光とレーザ光ＬＺの測定光とを受光する。このとき、レーザ光ＬＺ１を除くレーザ光ＬＺの測定光は前述のバックグラウンドノイズとなるため、同様に光コム発生器１０ｂによる安定したレーザ光を用いながら演算部２０の処理に対する負荷を軽減することができる。
　さらに、この光バンドパスフィルタを分割部１２と被測定物６との間の光路上（図２中の光バンドパスフィルタＢＰＦ４）に設置すれば、受光部１８はレーザ光ＬＺ１による測定光とレーザ光ＬＺの参照光とを受光する。このとき、レーザ光ＬＺ１を除くレーザ光ＬＺの参照光は前述のバックグラウンドノイズとなるため、同様に光コム発生器１０ｂによる安定したレーザ光を用いながら演算部２０の処理に対する負荷を軽減することができる。
　尚、光バンドパスフィルタが複数の光コムレーザ光を透過する場合であっても、受光部１８が受光するレーザ光の数は光バンドパスフィルタを設置しないときと比較して著しく減少するため、演算部２０の処理に対する負荷は大幅に軽減される。
　以上のように、本発明に係るレーザ測距方法及びレーザ測距装置５０、５０ａによれば、レーザ照射手段１０から出射するレーザ光の周波数を所定の範囲内で変化させ、そのときの参照光と測定光とで生じる所定の干渉光の干渉縞の周期を用いて第１測定点Ｓ１までの距離Ｌ１と第２測定点Ｓ２までの距離Ｌ２とを測距し、距離Ｌ１と距離Ｌ２とから第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までの距離Ｌを算出する。これにより、光路系に対する機械的な移動機構を用いることなく第１測定点Ｓ１、第２測定点Ｓ２間の距離Ｌを高精度に測距することができる。従って、レーザ測距装置５０、５０ａの装置規模を比較的小規模とすることができるとともに、第１測定点Ｓ１までの距離Ｌ１もしくは第２測定点Ｓ２までの距離Ｌ２よりも実用的な第１測定点Ｓ１、第２測定点Ｓ２間の距離Ｌを高精度に測距することができる。
　尚、上記のレーザ測距装置５０、５０ａは本発明に好適な例であるから、レーザ光情報取得手段２６やレーザ測距装置５０、５０ａの各部の構成、レーザ測距装置５０、５０ａ内の各光路等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。
　　　　　　６　　　被測定物
　　　　　　１０　　レーザ照射手段
　　　　　　１０ａ　レーザ照射装置
　　　　　　１０ｂ　光コム発生器
　　　　　　１０ｃ　光周波数変調器
　　　　　　１２　　分割部
　　　　　　１４　　参照ミラー
　　　　　　１８　　受光部
　　　　　　２０　　演算部
　　　　　　２６　　レーザ光情報取得手段
　　　　　　５０、５０ａ　　レーザ測距装置
　　　　　　ＢＰＦ１～ＢＰＦ４　　光バンドパスフィルタ
　　　　　　Ｓ１　　第１測定点
　　　　　　Ｓ２　　第２測定点
　　　　　　Ｌ１　　（第１測定点までの）距離
　　　　　　Ｌ２　　（第２測定点までの）距離
　　　　　　Ｌ　　　（第１、第２測定点間の）距離

Claims (4)

  1. 　レーザ光を分割部にて２分割し、一方を参照ミラーにて反射させて参照光とするとともに他方を被測定物の測定点で反射させて測定光とし、参照光と測定光との干渉光に基づいて測定点の距離を測距するレーザ測距方法において、
    　レーザ光の周波数を連続的に変化させながらレーザ照射を行い、被測定物の第１測定点で反射した第１測定光と参照光とによって生じる第１干渉光の強度データをレーザ光の周波数の変化量と対応して取得する第１取得ステップと、
    　第１取得ステップで得られた強度データをフーリエ変換して、第１干渉光を構成する干渉光の干渉縞の周期を取得する第１変換ステップと、
    　第１変換ステップで得られた第１干渉光を構成する所定の干渉光の干渉縞の周期に基づいて第１測定点までの距離を算出する第１算出ステップと、
    　レーザ光の周波数を連続的に変化させながらレーザ照射を行い、被測定物の第２測定点で反射した第２測定光と参照光とによって生じる第２干渉光の強度データをレーザ光の周波数の変化量と対応して取得する第２取得ステップと、
    　第２取得ステップで得られた強度データをフーリエ変換して、第２干渉光を構成する干渉光の干渉縞の周期を取得する第２変換ステップと、
    　第２変換ステップで得られた第２干渉光を構成する所定の干渉光の干渉縞の周期に基づいて第２測定点までの距離を算出する第２算出ステップと、を有し、
    　第１算出ステップで得られた第１測定点までの距離と第２算出ステップで得られた第２測定点までの距離との差から第１測定点から第２測定点までの距離を算出することを特徴とするレーザ測距方法。
  2. 　出力するレーザ光に対する周波数可変機能を備えたレーザ照射手段と、
    　当該レーザ照射手段から出射するレーザ光の周波数の変化量を取得するレーザ光情報取得手段と、
    　前記レーザ照射手段から出射したレーザ光を参照光と測定光とに２分割する分割部と、
    　前記参照光を反射する参照ミラーと、
    　当該参照ミラーで反射した参照光と測定点で反射した測定光とを受光して受光した光の強度に応じた信号を出力する受光部と、
    　前記レーザ光情報取得手段からの周波数の変化量と前記受光部からの信号とが入力する演算部と、を備え、
    　当該演算部が、
    　レーザ光情報取得手段からのレーザ光の周波数の変化量と受光部からの信号とに基づいて、レーザ照射手段がレーザ光の周波数を連続的に変化させながらレーザ照射を行ったときに被測定物の第１測定点で反射した第１測定光と参照光とによって生じる第１干渉光の強度データをレーザ光の周波数の変化量と対応して取得する第１取得ステップと、
    　第１取得ステップで得られた強度データをフーリエ変換して、第１干渉光を構成する干渉光の干渉縞の周期を取得する第１変換ステップと、
    　第１変換ステップで得られた第１干渉光を構成する所定の干渉光の干渉縞の周期に基づいて第１測定点までの距離を算出する第１算出ステップと、
    　レーザ光情報取得手段からのレーザ光の周波数の変化量と受光部からの信号とに基づいて、レーザ照射手段がレーザ光の周波数を連続的に変化させながらレーザ照射を行ったときに被測定物の第２測定点で反射した第２測定光と参照光とによって生じる第２干渉光の強度データをレーザ光の周波数の変化量と対応して取得する第２取得ステップと、
    　第２取得ステップで得られた強度データをフーリエ変換して、第２干渉光を構成する干渉光の干渉縞の周期を取得する第２変換ステップと、
    　第２変換ステップで得られた第２干渉光を構成する所定の干渉光の干渉縞の周期に基づいて第２測定点までの距離を算出する第２算出ステップと、を行い、
    　さらに、前記演算部が第１算出ステップで得られた第１測定点までの距離と第２算出ステップで得られた第２測定点までの距離との差から第１測定点から第２測定点までの距離を算出することを特徴とするレーザ測距装置。
  3. レーザ照射手段が、特定の周波数のレーザ光を出射するレーザ照射装置と、当該レーザ照射装置から出射したレーザ光を所定の周波数間隔の複数のレーザ光とする光コム発生器と、当該光コム発生器の周波数間隔を所定の範囲内で変調する光周波数変調器と、から構成されることを特徴とする請求項２記載のレーザ測距装置。
  4. レーザ照射手段から出射するレーザ光のうち所定の周波数範囲内のレーザ光のみを透過する光バンドパスフィルタをレーザ光の光路上に設けることを特徴とする請求項３記載のレーザ測距装置。
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