JPH0410592B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0410592B2 JPH0410592B2 JP58205098A JP20509883A JPH0410592B2 JP H0410592 B2 JPH0410592 B2 JP H0410592B2 JP 58205098 A JP58205098 A JP 58205098A JP 20509883 A JP20509883 A JP 20509883A JP H0410592 B2 JPH0410592 B2 JP H0410592B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical fiber
- optical
- objective lens
- measured
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S17/36—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、反射体としての被測定体の離間距離
を測定する光フアイバーによる距離測定装置に係
り、この距離測定装置における遅延補正装置に関
する。
を測定する光フアイバーによる距離測定装置に係
り、この距離測定装置における遅延補正装置に関
する。
既に提案されているこの種の光フアイバーによ
る距離測定装置は、例えば、ダムの水位や石油タ
ンクの液位等の測定に使用されている。
る距離測定装置は、例えば、ダムの水位や石油タ
ンクの液位等の測定に使用されている。
即ち、上記ダムの水位や液位の測定手段として
使用されるこの種の光フアイバーによる距離測定
装置は、第1図に示されるように、例えば、レー
ザー光による光源1の光をパルス発振器2で適当
な周波数のパルス信号に変調し、このパルス発振
器2からのパルス信号をハーフミラー(半透鏡)
3aによる光分岐装置3を介して二方向に分光
し、この光分岐装置3の上記ハーフミラー3aで
反射した反射光を受光器4へ送信し、この受光器
4で受光した変調波によるパルス信号を電気信号
に変換して位相比較器5に送信し、他方、上記光
分岐装置3の上記ハーフミラー3aを透過したパ
ルス信号を送り光フアイバー6を通して対物レン
ズ7に伝送し、この対物レンズ7による平行光を
コーナーミラーによる被測定体8に入射し、この
被測定体8からの反射光を、再び、上記対物レン
ズ7を通して戻り光フアイバー9へ伝送し、この
戻り光フアイバー9を伝送されるパルス信号を他
の受光器10で受光し、この受光器10のパルス
信号を電気信号に変換して上記位相比較器5へ送
信し、この位相比較器5によつて上記ハーフミラ
ー3aからのパルス信号と上記被測定体8からの
パルス信号とを比較測定することにより、上記対
物レンズ7から被測定物8までの長さ(光路長)
を測定するようになつている。
使用されるこの種の光フアイバーによる距離測定
装置は、第1図に示されるように、例えば、レー
ザー光による光源1の光をパルス発振器2で適当
な周波数のパルス信号に変調し、このパルス発振
器2からのパルス信号をハーフミラー(半透鏡)
3aによる光分岐装置3を介して二方向に分光
し、この光分岐装置3の上記ハーフミラー3aで
反射した反射光を受光器4へ送信し、この受光器
4で受光した変調波によるパルス信号を電気信号
に変換して位相比較器5に送信し、他方、上記光
分岐装置3の上記ハーフミラー3aを透過したパ
ルス信号を送り光フアイバー6を通して対物レン
ズ7に伝送し、この対物レンズ7による平行光を
コーナーミラーによる被測定体8に入射し、この
被測定体8からの反射光を、再び、上記対物レン
ズ7を通して戻り光フアイバー9へ伝送し、この
戻り光フアイバー9を伝送されるパルス信号を他
の受光器10で受光し、この受光器10のパルス
信号を電気信号に変換して上記位相比較器5へ送
信し、この位相比較器5によつて上記ハーフミラ
ー3aからのパルス信号と上記被測定体8からの
パルス信号とを比較測定することにより、上記対
物レンズ7から被測定物8までの長さ(光路長)
を測定するようになつている。
特に、上述した光フアイバーによる距離測定装
置は、可撓性の光フアイバーを使用している関係
上、上記対物レンズ7の位置を自由に移動して被
測定物8までの距離を測定し得るようになつてい
る。
置は、可撓性の光フアイバーを使用している関係
上、上記対物レンズ7の位置を自由に移動して被
測定物8までの距離を測定し得るようになつてい
る。
しかしながら、上述した光フアイバーによる距
離測定装置は、対物レンズ7を自由に移動して配
置できるけれども、上記光分岐装置3と対物レン
ズ7との間に配線される送り光フアイバー6と戻
り光フアイバー9との長さが同じでない関係上、
上記両光フアイバー6と9の長さを、予め、上記
位相比較器5に記憶しておき、上記両光フアイバ
ー6と9とによる遅延を補正して、実測距離を算
出しなければならず、しかも、予め、正確に上記
両光フアイバー6,9の長さを実測しておかなけ
ればならない等の難点がある。
離測定装置は、対物レンズ7を自由に移動して配
置できるけれども、上記光分岐装置3と対物レン
ズ7との間に配線される送り光フアイバー6と戻
り光フアイバー9との長さが同じでない関係上、
上記両光フアイバー6と9の長さを、予め、上記
位相比較器5に記憶しておき、上記両光フアイバ
ー6と9とによる遅延を補正して、実測距離を算
出しなければならず、しかも、予め、正確に上記
両光フアイバー6,9の長さを実測しておかなけ
ればならない等の難点がある。
本発明は、上述した難点を解消するために、対
物レンズに近接して光分岐装置を配置し、この光
分岐装置から受光器に接続される分岐光フアイバ
ーと上記光分岐装置から他の受光器に接続される
戻り光フアイバーとの長さを同じにして、上記両
光フアイバーの長さの差による伝送の遅延による
誤差を解消し、上記対物レンズから被測定体まで
の離間距離を正確に測定し得るようにしたことを
目的とする距離測定装置を提供するものである。
物レンズに近接して光分岐装置を配置し、この光
分岐装置から受光器に接続される分岐光フアイバ
ーと上記光分岐装置から他の受光器に接続される
戻り光フアイバーとの長さを同じにして、上記両
光フアイバーの長さの差による伝送の遅延による
誤差を解消し、上記対物レンズから被測定体まで
の離間距離を正確に測定し得るようにしたことを
目的とする距離測定装置を提供するものである。
本発明は、光源からの光をパルス信号に変調す
るパルス発振器の光路上に主光フアイバーの一端
に光分岐装置を設け、この光分岐装置に分岐光フ
アイバーを介して受光器を接続し、この受光器に
位相比較器を連結し、他方、上記光分岐装置に対
物レンズを付設し、この対物レンズに被測定体か
らの反射光を伝送し、しかも上記分岐光フアイバ
ーと同じ長さの戻り光フアイバーを介して他の受
光器に受光するようにし、この受光器に上記位相
比較器を連結して構成したものである。
るパルス発振器の光路上に主光フアイバーの一端
に光分岐装置を設け、この光分岐装置に分岐光フ
アイバーを介して受光器を接続し、この受光器に
位相比較器を連結し、他方、上記光分岐装置に対
物レンズを付設し、この対物レンズに被測定体か
らの反射光を伝送し、しかも上記分岐光フアイバ
ーと同じ長さの戻り光フアイバーを介して他の受
光器に受光するようにし、この受光器に上記位相
比較器を連結して構成したものである。
以下、本発明を図示の一実施例について説明す
る。
る。
なお、本発明は、上述した具体例と同一構成部
材には、同じ符号を附して説明する。
材には、同じ符号を附して説明する。
第2図において、符号1は、例えば、レーザー
光による光源であつて、この光源1からの光は、
パルス発振器2へ伝送されて、こゝで、適当な周
波数のパルス信号に変調されるようになつてい
る。又、このパルス発振器2の光路上には、主光
フアイバー11が配設されており、この主光フア
イバー11の一端部には、例えば、光カプラーに
よる光分岐装置12が設けられている。さらに、
この光分岐装置12には上記主光フアイバー11
から分岐したきわめて短かいリレー光フアイバー
13と分岐光フアイバー14が区分して設けられ
ており、この分岐光フアイバー14の一端部は、
例えば受光素子のような受光器4に接続されてい
る。さらに又、この受光器4には、この受光器4
で電気信号に変換された変調波の位相を比較する
位相比較器5が連結されている。
光による光源であつて、この光源1からの光は、
パルス発振器2へ伝送されて、こゝで、適当な周
波数のパルス信号に変調されるようになつてい
る。又、このパルス発振器2の光路上には、主光
フアイバー11が配設されており、この主光フア
イバー11の一端部には、例えば、光カプラーに
よる光分岐装置12が設けられている。さらに、
この光分岐装置12には上記主光フアイバー11
から分岐したきわめて短かいリレー光フアイバー
13と分岐光フアイバー14が区分して設けられ
ており、この分岐光フアイバー14の一端部は、
例えば受光素子のような受光器4に接続されてい
る。さらに又、この受光器4には、この受光器4
で電気信号に変換された変調波の位相を比較する
位相比較器5が連結されている。
他方、上記光分岐装置12には、対物レンズ7
が、上記リレー光フアイバー13を介して接続さ
れており、この対物レンズ7は、上記光分岐装置
12に接続したリレー光フアイバー13からの出
力光を平行光にして出射するようになつている。
さらに、この対物レンズ7の前方には、距離測定
の相手方となるミラーコーナーによる被測定体
(被測定物)8が配設されており、この被測定体
8からの反射光は上記対物レンズ7に再び入射し
得るようになつている。さらに又、この対物レン
ズ7には、上記分岐光フアイバー14と同じ長さ
の戻り光フアイバー15が上記被測定体8からの
反射光を受光して伝送し得るようにして配設され
ており、この戻り光フアイバー15の一端部に
は、例えば、受光素子による他の受光器10が設
けられている。又、この受光器10には、上記位
相比較器5が連結されており、上記受光器10
は、上記対物レンズ7と被測定体8とを往復した
光(パルス信号)を電気信号に変換し、この電気
信号に変換された変調波は、上記位相比較器5へ
送信されるようになつている。
が、上記リレー光フアイバー13を介して接続さ
れており、この対物レンズ7は、上記光分岐装置
12に接続したリレー光フアイバー13からの出
力光を平行光にして出射するようになつている。
さらに、この対物レンズ7の前方には、距離測定
の相手方となるミラーコーナーによる被測定体
(被測定物)8が配設されており、この被測定体
8からの反射光は上記対物レンズ7に再び入射し
得るようになつている。さらに又、この対物レン
ズ7には、上記分岐光フアイバー14と同じ長さ
の戻り光フアイバー15が上記被測定体8からの
反射光を受光して伝送し得るようにして配設され
ており、この戻り光フアイバー15の一端部に
は、例えば、受光素子による他の受光器10が設
けられている。又、この受光器10には、上記位
相比較器5が連結されており、上記受光器10
は、上記対物レンズ7と被測定体8とを往復した
光(パルス信号)を電気信号に変換し、この電気
信号に変換された変調波は、上記位相比較器5へ
送信されるようになつている。
なお、上記主光フアイバー11、分岐光フアイ
バー14及び上記戻り光フアイバー15は、一本
の光ケーブル16によつて構成されている。
バー14及び上記戻り光フアイバー15は、一本
の光ケーブル16によつて構成されている。
従つて、上記光源1からの光は、パルス発振器
2へ伝送されて、こゝで、パルス信号に変調され
る。そして、このパルス発振器2のパルス信号
は、主光フアイバー11内を通して上記光分岐装
置12へ伝送され、この光分岐装置12は、上記
パルス信号を二方向に分岐し、こゝで分岐した一
方のパルス信号は、分岐光フアイバー14を通し
て受光器4へ伝送され、この受光器4は、受光し
たパルス信号を電気信号に変換して上記位相比較
器5へ送信するようになつている。
2へ伝送されて、こゝで、パルス信号に変調され
る。そして、このパルス発振器2のパルス信号
は、主光フアイバー11内を通して上記光分岐装
置12へ伝送され、この光分岐装置12は、上記
パルス信号を二方向に分岐し、こゝで分岐した一
方のパルス信号は、分岐光フアイバー14を通し
て受光器4へ伝送され、この受光器4は、受光し
たパルス信号を電気信号に変換して上記位相比較
器5へ送信するようになつている。
一方、上記光分岐装置12で分岐した他方のパ
ルス信号は、リレー光フアイバー13を介して対
物レンズ7に伝送され、この対物レンズ7による
平行を上記コーナーミラーによる被測定体8に入
射し、この被測定体8からの反射光は、再び、上
記対物レンズ7を通して上記戻り光フアイバー1
5へ伝送される。しかして、この戻り光フアイバ
ー15に伝送されるパルス信号は、他の受光器1
0によつて受光される。さらに、この受光器10
は受光したパルス信号を電気信号に変換して上記
位相比較器5へ送信される。
ルス信号は、リレー光フアイバー13を介して対
物レンズ7に伝送され、この対物レンズ7による
平行を上記コーナーミラーによる被測定体8に入
射し、この被測定体8からの反射光は、再び、上
記対物レンズ7を通して上記戻り光フアイバー1
5へ伝送される。しかして、この戻り光フアイバ
ー15に伝送されるパルス信号は、他の受光器1
0によつて受光される。さらに、この受光器10
は受光したパルス信号を電気信号に変換して上記
位相比較器5へ送信される。
このようにして上記位相比較器5に受信された
上記両受光器4と10からの両電気信号は、比較
測定され、これによつて、上記対物レンズ7から
被測定物8までの離間距離を測定するようになつ
ている。
上記両受光器4と10からの両電気信号は、比較
測定され、これによつて、上記対物レンズ7から
被測定物8までの離間距離を測定するようになつ
ている。
次に、本発明を計算式によつて説明する。
上記主光フアイバー11の長さをlとし、上記
分岐光フアイバー14と上記戻り光フアイバー1
5の長さを同じ長さのl′とし、さらに、上記対物
レンズ7と被測定物8との離間距離をSとし、光
速をCとする。
分岐光フアイバー14と上記戻り光フアイバー1
5の長さを同じ長さのl′とし、さらに、上記対物
レンズ7と被測定物8との離間距離をSとし、光
速をCとする。
しかして、上記光源1を出射した変調波が、前
述したように、上記両光フアイバー14,15を
通して両受光器4と10に到達するまでの位相差
を求める。
述したように、上記両光フアイバー14,15を
通して両受光器4と10に到達するまでの位相差
を求める。
なお、こゝで使用される各光フアイバーは、グ
レーデツドインデツクスフアイバーであつて、光
源1は、例えばレーザー、LED(発光ダイオー
ド)若しくはLDであり、その発振波長に対して
光フアイバーのモード分散は、最小に押えられて
おり、約2〜3GHz・Kmの6dB帯域が確保されて
いるものとする。
レーデツドインデツクスフアイバーであつて、光
源1は、例えばレーザー、LED(発光ダイオー
ド)若しくはLDであり、その発振波長に対して
光フアイバーのモード分散は、最小に押えられて
おり、約2〜3GHz・Kmの6dB帯域が確保されて
いるものとする。
上記両光フアイバー11,14,15内での光
路長をl,l′に対し、これをL,L′と考えると、 上記受光器10に入射する光の変調波の位相
θ10は、 θ10=2πfL/C+2πf2S/C+2πfL′/Cとなる
。
路長をl,l′に対し、これをL,L′と考えると、 上記受光器10に入射する光の変調波の位相
θ10は、 θ10=2πfL/C+2πf2S/C+2πfL′/Cとなる
。
但し、f:周波数
同様に、上記受光器4に入射する光の変調波の
位相θ4は、 θ4=2πfL/C+2πfL′/C 両者の位相を減算して比較すると、 θ10−θ4=2πf2S/C となり、上記両光フアイバーによる遅延分2πfL/C 及び2πfL′/Cは消去され、その値に関係なく、上記 対物レンズ7と被測定体8の距離Sに起因する遅
延分が、上記位相比較器5で算出される。
位相θ4は、 θ4=2πfL/C+2πfL′/C 両者の位相を減算して比較すると、 θ10−θ4=2πf2S/C となり、上記両光フアイバーによる遅延分2πfL/C 及び2πfL′/Cは消去され、その値に関係なく、上記 対物レンズ7と被測定体8の距離Sに起因する遅
延分が、上記位相比較器5で算出される。
このようにして本発明は、対物レンズ7と受光
器10との間に、分岐光フアイバー14と同じ長
さの戻り光フアイバー15を設け、上記両受光器
4と10とで受光した遅延位相を上記位相比較器
5によつて演算して、上記対物レンズ7と被測定
体8との離間距離を測定することができる。
器10との間に、分岐光フアイバー14と同じ長
さの戻り光フアイバー15を設け、上記両受光器
4と10とで受光した遅延位相を上記位相比較器
5によつて演算して、上記対物レンズ7と被測定
体8との離間距離を測定することができる。
因に、本発明は、パルス変調器2による光源の
変調手段や位相比較器5を使用した具体例につい
て説明したけれども、本発明の要旨を変更しない
範囲内で、例えば、光波距離計を使用するように
設計変更することは自由である。又、上記被測定
体8は、例えば、コーナーミラーを使用したもの
について説明したけれども、通常の被写体であつ
ても差支えないこと勿論である。
変調手段や位相比較器5を使用した具体例につい
て説明したけれども、本発明の要旨を変更しない
範囲内で、例えば、光波距離計を使用するように
設計変更することは自由である。又、上記被測定
体8は、例えば、コーナーミラーを使用したもの
について説明したけれども、通常の被写体であつ
ても差支えないこと勿論である。
以上述べたように本発明によれば、光源1から
の光をパルス信号に変調するパルス発振器2の光
路上に主光フアイバー11を配設し、この主光フ
アイバー11の一端部に光分岐装置12を設け、
この光分岐装置12に分岐光フアイバー14を介
して受光器4を接続し、この受光器4に位相比較
器5を連結し、他方、上記光分岐装置4に対物レ
ンズ7を付設し、この対物レンズ7に被測定体8
からの反射光を伝送し、しかも、上記分岐光フア
イバー14と同じ長さの戻り光フアイバー15を
介して他の受光器10に受光するようにし、この
受光器10に上記位相比較器5を連結してあるの
で、光フアイバーによるフレキシビリテイを有効
に利用することができるばかりでなく、両光フア
イバーの長さの差による伝送の遅延による誤差を
なくして正確に離間距離を測定することができ
る。さらに、本発明は対物レンズまでのフアイバ
ー長を随意とすることができ、汎用性をきわめて
高くすることができる。また従来では装置自体を
移動して被測定体を測定していたけれども本発明
では前述の構成としたので、自由に被測定体をね
らうことができる。
の光をパルス信号に変調するパルス発振器2の光
路上に主光フアイバー11を配設し、この主光フ
アイバー11の一端部に光分岐装置12を設け、
この光分岐装置12に分岐光フアイバー14を介
して受光器4を接続し、この受光器4に位相比較
器5を連結し、他方、上記光分岐装置4に対物レ
ンズ7を付設し、この対物レンズ7に被測定体8
からの反射光を伝送し、しかも、上記分岐光フア
イバー14と同じ長さの戻り光フアイバー15を
介して他の受光器10に受光するようにし、この
受光器10に上記位相比較器5を連結してあるの
で、光フアイバーによるフレキシビリテイを有効
に利用することができるばかりでなく、両光フア
イバーの長さの差による伝送の遅延による誤差を
なくして正確に離間距離を測定することができ
る。さらに、本発明は対物レンズまでのフアイバ
ー長を随意とすることができ、汎用性をきわめて
高くすることができる。また従来では装置自体を
移動して被測定体を測定していたけれども本発明
では前述の構成としたので、自由に被測定体をね
らうことができる。
第1図は、既に提案されている距離測定装置を
示す線図、第2図は、本発明による距離測定装置
を示す線図である。 1…光源、2…パルス発振器、4…受光器、5
…位相比較器、7…対物レンズ、8…被測定体、
10…受光器、11…主光フアイバー、12…光
分岐装置、14…分岐光フアイバー、15…戻り
光フアイバー、16…光ケーブル。
示す線図、第2図は、本発明による距離測定装置
を示す線図である。 1…光源、2…パルス発振器、4…受光器、5
…位相比較器、7…対物レンズ、8…被測定体、
10…受光器、11…主光フアイバー、12…光
分岐装置、14…分岐光フアイバー、15…戻り
光フアイバー、16…光ケーブル。
Claims (1)
- 1 光源からの光をパルス信号に変調するパルス
発生器の光路上に主光フアイバーを配設し、この
主光フアイバーの一端部に光分岐装置を設け、こ
の光分岐装置に分岐光フアイバーを介して受光器
を接続し、この受光器の位相比較器を連結し、他
方、上記光分岐装置に対物レンズを付設し、この
対物レンズに被測定体からの反射光を伝送し、し
かも上記分岐光フアイバーと同じ長さの戻り光フ
アイバーを介して他の受光器に受光するように
し、この受光器に上記位相比較器を連結し、上記
光分岐装置で分岐された一方の光を上記分岐光フ
アイバーを通して一方の受光器へ伝送し、上記対
物レンズを通した被測定体からの反射光を戻り光
フアイバーを通して他方の受光器へ伝送し、これ
らを上記位相比較器で受信するようにしたことを
特徴とする距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20509883A JPS6097288A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20509883A JPS6097288A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 距離測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6097288A JPS6097288A (ja) | 1985-05-31 |
| JPH0410592B2 true JPH0410592B2 (ja) | 1992-02-25 |
Family
ID=16501385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20509883A Granted JPS6097288A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6097288A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013545976A (ja) * | 2010-10-25 | 2013-12-26 | 株式会社ニコン | 装置、光学アセンブリ、物体を検査又は測定する方法、及び構造体を製造する方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0325182U (ja) * | 1989-07-20 | 1991-03-14 | ||
| US8659749B2 (en) * | 2009-08-07 | 2014-02-25 | Faro Technologies, Inc. | Absolute distance meter with optical switch |
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