JPH07110208A - レーザ測距装置 - Google Patents
レーザ測距装置Info
- Publication number
- JPH07110208A JPH07110208A JP5254147A JP25414793A JPH07110208A JP H07110208 A JPH07110208 A JP H07110208A JP 5254147 A JP5254147 A JP 5254147A JP 25414793 A JP25414793 A JP 25414793A JP H07110208 A JPH07110208 A JP H07110208A
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- Japan
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- light
- laser
- reflected
- half mirror
- modulated
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザ光線により距離の計測を行うレーザ測
距装置に関するもので低分解能、高分解能の計測が選択
できるようして広範囲は計測を可能とする。 【構成】 レーザ１はハーフミラー２で２分割され、一
方は周波数シフタ３により周波数シフトを受け、ハーフ
ミラー５へ進む。他方のレーザ光は設置角可変反射ミラ
ー６で反射してハーフミラー５で周波数シフト光を変調
し、変調光３１として標定ターゲット８へ進み、反射し
て測距光３３となり光検出器１３へ入る。変調光３１の
一部はハーフミラー７で反射して参照光３２として光検
出器１２に入る。設置角可変反射ミラー６でレーザ光を
反射し、設置位置可変ハーフミラー（Ａ）（Ｂ）を調節
し、参照光３２、測距光３３を通過させるので変調光に
よりターゲット８からの反射波を光検出器１２，１３に
入射するように低分解能としての測定の選択ができる。
距装置に関するもので低分解能、高分解能の計測が選択
できるようして広範囲は計測を可能とする。 【構成】 レーザ１はハーフミラー２で２分割され、一
方は周波数シフタ３により周波数シフトを受け、ハーフ
ミラー５へ進む。他方のレーザ光は設置角可変反射ミラ
ー６で反射してハーフミラー５で周波数シフト光を変調
し、変調光３１として標定ターゲット８へ進み、反射し
て測距光３３となり光検出器１３へ入る。変調光３１の
一部はハーフミラー７で反射して参照光３２として光検
出器１２に入る。設置角可変反射ミラー６でレーザ光を
反射し、設置位置可変ハーフミラー（Ａ）（Ｂ）を調節
し、参照光３２、測距光３３を通過させるので変調光に
よりターゲット８からの反射波を光検出器１２，１３に
入射するように低分解能としての測定の選択ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は距離の計測を行うための
レーザ測距装置に関する。
レーザ測距装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の工業の発展に伴って距離、大き
さ、等の高精度な測定は年々重要なウエイトをしめ、必
要不可欠の技術となっている。図５、図６により従来の
レーザ測距装置について説明する。
さ、等の高精度な測定は年々重要なウエイトをしめ、必
要不可欠の技術となっている。図５、図６により従来の
レーザ測距装置について説明する。
【０００３】レーザによる測距装置は２方式に大別され
るが、まず図５によりそのうちの１つである変調レーザ
光を用いたレーザ測距装置につき説明する。図におい
て、レーザ光源１より出射されたレーザ光は、ハーフミ
ラー２で２分割される。ハーフミラー２で反射された１
方のレーザ光は周波数シフタ３によりｆ1 ＨＺの周波数
シフトを受ける。周波数シフトを受けたレーザ光は、反
射ミラー４で反射して反射ミラー５へ進む。ハーフミラ
ー２を透過し、反射ミラー１５で反射した他方のレーザ
光とハーフミラー５に入射した一方のレーザ光はハーフ
ミラー５で混合されｆ1 ＨＺの変調光となる。
るが、まず図５によりそのうちの１つである変調レーザ
光を用いたレーザ測距装置につき説明する。図におい
て、レーザ光源１より出射されたレーザ光は、ハーフミ
ラー２で２分割される。ハーフミラー２で反射された１
方のレーザ光は周波数シフタ３によりｆ1 ＨＺの周波数
シフトを受ける。周波数シフトを受けたレーザ光は、反
射ミラー４で反射して反射ミラー５へ進む。ハーフミラ
ー２を透過し、反射ミラー１５で反射した他方のレーザ
光とハーフミラー５に入射した一方のレーザ光はハーフ
ミラー５で混合されｆ1 ＨＺの変調光となる。
【０００４】周波数ｆ1 の変調光はハーフミラー７によ
り２分割され、１方の変調光は、参照光２０として光検
出器１２に入射する。もう一方の変調光は、測距光２１
として、被標定ターゲット８に向かって照射され、ター
ゲット８により反射し、戻ってきた変調光は光検出器１
３に入射する。
り２分割され、１方の変調光は、参照光２０として光検
出器１２に入射する。もう一方の変調光は、測距光２１
として、被標定ターゲット８に向かって照射され、ター
ゲット８により反射し、戻ってきた変調光は光検出器１
３に入射する。
【０００５】光検出器１２，１３に取り込まれた、測距
光２１、参照光２０は電流ＩM ，Ｉ R に変換される。こ
の電流ＩM ，ＩR の位相差を位相計測器１４で計測する
ことにより、参照光２０と測距光２１の行路差Ｌを求め
ることができる。
光２１、参照光２０は電流ＩM ，Ｉ R に変換される。こ
の電流ＩM ，ＩR の位相差を位相計測器１４で計測する
ことにより、参照光２０と測距光２１の行路差Ｌを求め
ることができる。
【０００６】もう１つの方式は干渉を利用したレーザ測
距装置であり、図６により説明する。レーザ光源１から
出射されたレーザ光は、ハーフミラー２で信号光２２と
局所光２３に分割される。信号光２２は周波数シフタ３
により、ｆ1 ＨＺの周波数シフトを受けた後、反射ミラ
ー４で反射しハーフミラー７で２分割され、測距光２４
と参照光２５になる。両光とも各々光検出器１３，１２
に取り込まれる直前に、ハーフミラー１６及び１７で局
所光２３と干渉し、周波数ｆ1 ＨＺの変調光に変換され
る。
距装置であり、図６により説明する。レーザ光源１から
出射されたレーザ光は、ハーフミラー２で信号光２２と
局所光２３に分割される。信号光２２は周波数シフタ３
により、ｆ1 ＨＺの周波数シフトを受けた後、反射ミラ
ー４で反射しハーフミラー７で２分割され、測距光２４
と参照光２５になる。両光とも各々光検出器１３，１２
に取り込まれる直前に、ハーフミラー１６及び１７で局
所光２３と干渉し、周波数ｆ1 ＨＺの変調光に変換され
る。
【０００７】ｆ1 ＨＺに変調された測距光と参照光は、
それぞれ光検出器１２，１３に入射し、電流ＩM ，ＩR
に変換される。 電流ＩM とＩR の位相差を位相計測器
１４で計測することにより、ターゲット８の微小変化
を、光の波長レベルで計測することができる。
それぞれ光検出器１２，１３に入射し、電流ＩM ，ＩR
に変換される。 電流ＩM とＩR の位相差を位相計測器
１４で計測することにより、ターゲット８の微小変化
を、光の波長レベルで計測することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】レーザによる、位置標
定の原理は、レーザ光を電流に変換し、その位相を計測
するため、前述の従来のレーザ測距装置の分解能は信号
光の波長により定まる。そのため、図５に示した変調レ
ーザ光を利用したレーザ測距装置は、分解能が低く、遠
距離の物体の位置標定には適しているが近距離の標定に
は不適である。
定の原理は、レーザ光を電流に変換し、その位相を計測
するため、前述の従来のレーザ測距装置の分解能は信号
光の波長により定まる。そのため、図５に示した変調レ
ーザ光を利用したレーザ測距装置は、分解能が低く、遠
距離の物体の位置標定には適しているが近距離の標定に
は不適である。
【０００９】一方、図６に示した干渉を利用したレーザ
測距装置は、高分解能であるため、近距離、微小変位の
計測には適しているが、変調レーザ測距装置が行うよう
な遠距離標定には不適である。
測距装置は、高分解能であるため、近距離、微小変位の
計測には適しているが、変調レーザ測距装置が行うよう
な遠距離標定には不適である。
【００１０】このように、それぞれの用途が限定されて
おり、近距離の測定には図６に示した干渉を利用した装
置を、又、遠距離の測定には図５に示した変調レーザ光
を利用した装置を用い、２方式の装置が必要であり、汎
用性に欠けるとゆう問題があった。
おり、近距離の測定には図６に示した干渉を利用した装
置を、又、遠距離の測定には図５に示した変調レーザ光
を利用した装置を用い、２方式の装置が必要であり、汎
用性に欠けるとゆう問題があった。
【００１１】本発明はこのような課題に対して１つの装
置で分解能の選択ができて近距離用、遠距離用のいずれ
にも対応できるハイブリット型のレーザ測距装置を実現
することを目的としてなされたものである。
置で分解能の選択ができて近距離用、遠距離用のいずれ
にも対応できるハイブリット型のレーザ測距装置を実現
することを目的としてなされたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために、レーザ光源からのレーザ光をハーフミラ
ーで２分割して一方のレーザ光は周波数シフタに送られ
る。周波数シフタで周波数シフトされたレーザ光を被測
距ターゲットに向う前にハーフミラーからの他方のレー
ザ光を反射して干渉させ変調光に変調する設置角度可変
ミラーを備えた光学系を設ける。この時は被標定ターゲ
ットへは変調光が送られ、反射波が測距光として計測部
へ戻ってきて、変調光を参照光として位相差を測定し、
距離が求められる。更に、この設置角度可変ミラーが他
方のレーザ光軸を外した時は、レーザ光をそのまま通過
させ、周波数シフトを受けたレーザ光がそのまま変調さ
れずに被測距ターゲットから反射して戻ってきて通過し
たレーザ光と干渉させて、参照用の変調光と共に計測部
の直前で変調光に変換する設置位置可変のハーフミラー
を設ける。このように、設置角可変反射ミラーと、設置
位置可変ハーフミラーとを設けることにより、レーザ光
を被測距ターゲットへ送り、反射するレーザ光を変調波
を用いて遠距離の物体の位置標定を行う場合と被測距タ
ーゲットへ周波数シフト光を変調せずにそのまま送り、
反射させて近距離の物体の位置標定を行う場合の両方に
対応可能な装置としたものである。
決するために、レーザ光源からのレーザ光をハーフミラ
ーで２分割して一方のレーザ光は周波数シフタに送られ
る。周波数シフタで周波数シフトされたレーザ光を被測
距ターゲットに向う前にハーフミラーからの他方のレー
ザ光を反射して干渉させ変調光に変調する設置角度可変
ミラーを備えた光学系を設ける。この時は被標定ターゲ
ットへは変調光が送られ、反射波が測距光として計測部
へ戻ってきて、変調光を参照光として位相差を測定し、
距離が求められる。更に、この設置角度可変ミラーが他
方のレーザ光軸を外した時は、レーザ光をそのまま通過
させ、周波数シフトを受けたレーザ光がそのまま変調さ
れずに被測距ターゲットから反射して戻ってきて通過し
たレーザ光と干渉させて、参照用の変調光と共に計測部
の直前で変調光に変換する設置位置可変のハーフミラー
を設ける。このように、設置角可変反射ミラーと、設置
位置可変ハーフミラーとを設けることにより、レーザ光
を被測距ターゲットへ送り、反射するレーザ光を変調波
を用いて遠距離の物体の位置標定を行う場合と被測距タ
ーゲットへ周波数シフト光を変調せずにそのまま送り、
反射させて近距離の物体の位置標定を行う場合の両方に
対応可能な装置としたものである。
【００１３】即ち、本発明は、レーザ光源と、同レーザ
光源より出射されたレーザ光を２分割するハーフミラー
と、同ハーフミラーで２分割されたレーザ光のうち被測
距ターゲットに向う一方のレーザ光を周波数シフトして
周波数シフト光とすく周波数シフタと、前記ハーフミラ
ーで２分割された他方のレーザ光を反射させた時には前
記周波数シフト光に干渉させ、前記被測距ターゲットに
向う変調光を作り出し、前記他方のレーザ光を反射しな
い時には同他方のレーザ光をそのまま反射せずに通過さ
せる設置角度可変ミラーを備えた光学系と、同光学系内
の設置角度可変ミラーが前記ハーフミラーからの他方の
レーザ光を反射して変調光を作り出した時には、同変調
光を参照光とすると共に同変調光の前記被測距ターゲッ
トからの反射光を測距光として計測部に送り、前記設置
角度可変ミラーが前記他方のレーザ光軸から外れた時
は、その通過レーザ光を前記周波数シフト光と干渉させ
て参照光とすると共に前記被測距ターゲットより反射さ
れる周波数シフト光と干渉させて測距光とし、これらの
測距光及び参照光を変調光に変換するための設置角度可
変ハーフミラーとを具備してなり、前記計測部において
前記参照光と測距光より被測距ターゲットまでの距離を
測定することを特徴とするレーザ測距装置を提供するも
のである。
光源より出射されたレーザ光を２分割するハーフミラー
と、同ハーフミラーで２分割されたレーザ光のうち被測
距ターゲットに向う一方のレーザ光を周波数シフトして
周波数シフト光とすく周波数シフタと、前記ハーフミラ
ーで２分割された他方のレーザ光を反射させた時には前
記周波数シフト光に干渉させ、前記被測距ターゲットに
向う変調光を作り出し、前記他方のレーザ光を反射しな
い時には同他方のレーザ光をそのまま反射せずに通過さ
せる設置角度可変ミラーを備えた光学系と、同光学系内
の設置角度可変ミラーが前記ハーフミラーからの他方の
レーザ光を反射して変調光を作り出した時には、同変調
光を参照光とすると共に同変調光の前記被測距ターゲッ
トからの反射光を測距光として計測部に送り、前記設置
角度可変ミラーが前記他方のレーザ光軸から外れた時
は、その通過レーザ光を前記周波数シフト光と干渉させ
て参照光とすると共に前記被測距ターゲットより反射さ
れる周波数シフト光と干渉させて測距光とし、これらの
測距光及び参照光を変調光に変換するための設置角度可
変ハーフミラーとを具備してなり、前記計測部において
前記参照光と測距光より被測距ターゲットまでの距離を
測定することを特徴とするレーザ測距装置を提供するも
のである。
【００１４】
【作用】本発明のレーザ測距装置は、上記のように構成
されており、設置角可変反射ミラーと設置位置可変ハー
フミラーとをレーザ測距装置の光学系内に、交互に設置
することにより、標定分解能を変化させることができ
る。
されており、設置角可変反射ミラーと設置位置可変ハー
フミラーとをレーザ測距装置の光学系内に、交互に設置
することにより、標定分解能を変化させることができ
る。
【００１５】即ち、低分解能で位置標定を行う場合は、
周波数シフトされたレーザ光を、設置角可変反射ミラー
を備えた光学系により、変調光に変換した後、被測距タ
ーゲットに照射し、戻ってくる測距光としての変調光を
そのまま計測部に導き、変調光を参照光として両光の位
相変化より、被測距ターゲットまでの距離が求まる。
周波数シフトされたレーザ光を、設置角可変反射ミラー
を備えた光学系により、変調光に変換した後、被測距タ
ーゲットに照射し、戻ってくる測距光としての変調光を
そのまま計測部に導き、変調光を参照光として両光の位
相変化より、被測距ターゲットまでの距離が求まる。
【００１６】また、高分解能の標定を行う場合、上記設
置角可変反射ミラーをレーザ光軸から外し、周波数シフ
トされたレーザ光をそのまま直接、被測距ターゲットに
照射し、戻ってくる測距光としてのレーザ光を計測部の
直前で設置位置可変ハーフミラーにおいて参照光として
の周波数シフト光と共に周波数シフトを受けていない光
と干渉させて、変調光に変換した後、計測部で検波さ
れ、測距光と参照光の位相差から被測距ターゲットまで
の距離が求まる。このように、同一のレーザ測距装置で
分解能の異なる位置標定が可能となる。
置角可変反射ミラーをレーザ光軸から外し、周波数シフ
トされたレーザ光をそのまま直接、被測距ターゲットに
照射し、戻ってくる測距光としてのレーザ光を計測部の
直前で設置位置可変ハーフミラーにおいて参照光として
の周波数シフト光と共に周波数シフトを受けていない光
と干渉させて、変調光に変換した後、計測部で検波さ
れ、測距光と参照光の位相差から被測距ターゲットまで
の距離が求まる。このように、同一のレーザ測距装置で
分解能の異なる位置標定が可能となる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
具体的に説明する。図１は本発明の一実施例に係るレー
ザ測距装置の構成図で、変調レーザ光により位置の標定
を行う場合の例であり、図２はその原理図、図３は測距
光と参照光の波形図、図４は本発明の装置をレーザ光の
干渉を用いた方式で測定を行う場合の構成図である。
具体的に説明する。図１は本発明の一実施例に係るレー
ザ測距装置の構成図で、変調レーザ光により位置の標定
を行う場合の例であり、図２はその原理図、図３は測距
光と参照光の波形図、図４は本発明の装置をレーザ光の
干渉を用いた方式で測定を行う場合の構成図である。
【００１８】図１により、まず装置の構成を説明する。
図において、符号１乃至５，７，８，９，１２，１３，
１４は従来のレーザ測距装置と同じ機能を有するもので
あるのでそのまま引用して説明する。本装置の特徴とな
るところは、設置角可変反射ミラー６，１０で示す設置
位置可変ハーフミラー（Ａ）、１１で示す設置位置可変
ミラー（Ｂ）を設けた点にあり、その他の構成は従来装
置と同じである。このような装置構成により１台の装置
で変調レーザ光方式と干渉レーザ光方式の両方を併用で
きるようにしたものである。
図において、符号１乃至５，７，８，９，１２，１３，
１４は従来のレーザ測距装置と同じ機能を有するもので
あるのでそのまま引用して説明する。本装置の特徴とな
るところは、設置角可変反射ミラー６，１０で示す設置
位置可変ハーフミラー（Ａ）、１１で示す設置位置可変
ミラー（Ｂ）を設けた点にあり、その他の構成は従来装
置と同じである。このような装置構成により１台の装置
で変調レーザ光方式と干渉レーザ光方式の両方を併用で
きるようにしたものである。
【００１９】まず図１乃至図３により本発明の装置を変
調レーザ光方式で距離を測定する場合について説明す
る。図１において、レーザ１より出射されたレーザ光
は、ハーフミラー（Ａ）２で２分割され、一方の光は周
波数シフタ３によりｆ1 ＨＺの周波数シフトを受ける。
周波数シフトを受けた光３０は、反射ミラー（Ａ）４を
経てハーフミラー（Ｂ）５に到る。２分割されたもう一
方のレーザ光は設置角可変ミラー６により反射され、ハ
ーフミラー（Ｂ）５に到り、ハーフミラー（Ｂ）５にお
いて２光は干渉し、変調光３１が形成される。この場
合、設置角可変ミラー６はハーフミラー（Ａ）２からの
反射光を反射してハーフミラー（Ｂ）５へ反射するよう
に角度を設置しておくものとする。
調レーザ光方式で距離を測定する場合について説明す
る。図１において、レーザ１より出射されたレーザ光
は、ハーフミラー（Ａ）２で２分割され、一方の光は周
波数シフタ３によりｆ1 ＨＺの周波数シフトを受ける。
周波数シフトを受けた光３０は、反射ミラー（Ａ）４を
経てハーフミラー（Ｂ）５に到る。２分割されたもう一
方のレーザ光は設置角可変ミラー６により反射され、ハ
ーフミラー（Ｂ）５に到り、ハーフミラー（Ｂ）５にお
いて２光は干渉し、変調光３１が形成される。この場
合、設置角可変ミラー６はハーフミラー（Ａ）２からの
反射光を反射してハーフミラー（Ｂ）５へ反射するよう
に角度を設置しておくものとする。
【００２０】レーザ光をＵ0 、周波数シフトされたレー
ザ光をＵ1 とすると、次の関係式が成立する。
ザ光をＵ1 とすると、次の関係式が成立する。
【００２１】 Ｕ0 ＝Ａcos （２πｆｔ） （１） Ｕ1 ＝Ａcos 〔２π（ｆ＋ｆ1 ）ｔ〕 （２） ここで、Ａ：レーザ光振幅、ｆ：レーザ発振周波数、ｆ
1 ：シフト周波数を意味し、このＵ0 ，Ｕ1 の２光の干
渉により生じる変調レーザ３１光は、次式で表わされ
る。
1 ：シフト周波数を意味し、このＵ0 ，Ｕ1 の２光の干
渉により生じる変調レーザ３１光は、次式で表わされ
る。
【００２２】 Ｉ＝Ａ2 〔１＋Ｃ0 ×cos （２πｆ1 ｔ）〕 （３） ここで、Ｃ0 は定数である。
【００２３】形成された変調光（Ｉ）３１は、ハーフミ
ラー（Ｃ）７で２分割され、一方は、参照光３２とし
て、直接、光検出器（Ａ）１２に取り込まれる。もう一
方の変調光は、測距光３３として被標定ターゲット８に
照射される。被標定ターゲット８より反射して戻ってき
た光は、反射ミラー（Ｂ）９を経て、測距光３３として
光検出器（Ｂ）１３に取り込まれる。
ラー（Ｃ）７で２分割され、一方は、参照光３２とし
て、直接、光検出器（Ａ）１２に取り込まれる。もう一
方の変調光は、測距光３３として被標定ターゲット８に
照射される。被標定ターゲット８より反射して戻ってき
た光は、反射ミラー（Ｂ）９を経て、測距光３３として
光検出器（Ｂ）１３に取り込まれる。
【００２４】光検出器（Ａ）１２の前に設置位置可変ハ
ーフミラー（Ａ）１０及び光検出器（Ｂ）１３の前に設
置位置可変ハーフミラー（Ｂ）１１が設けられているが
この場合、光軸から外されるように角度を設定してお
く。
ーフミラー（Ａ）１０及び光検出器（Ｂ）１３の前に設
置位置可変ハーフミラー（Ｂ）１１が設けられているが
この場合、光軸から外されるように角度を設定してお
く。
【００２５】光検出器（Ａ）１２に取り込まれる測距光
３２のＩmes と、光検出器（Ｂ）１３に取り込まれる参
照光３３のＩref は次式で表わされる。
３２のＩmes と、光検出器（Ｂ）１３に取り込まれる参
照光３３のＩref は次式で表わされる。
【００２６】 Ｉmes ＝Ａ2 〔１＋cos （２πｆ1 ｔ＋θmes ）〕 （４） Ｉref ＝Ａ2 〔１＋cos （２πｆ1 ｔ＋θref ）〕 （５） θmes ＝（２πｆ1 ／Ｃ）・Ｌmes θref ＝（２πｆ1 ／Ｃ）・Ｌref ここで、Ｌmes ：測距光の光路長、Ｌref ：参照光の光
路長、Ｃ：光速、をそれぞれ示している。
路長、Ｃ：光速、をそれぞれ示している。
【００２７】測距光と参照光はそれぞれ光検出器（Ａ）
１２及び光検出器（Ｂ）１３において、光電流に変換さ
れ、位相計測器１４により、位相θmes ，θref が求ま
る。
１２及び光検出器（Ｂ）１３において、光電流に変換さ
れ、位相計測器１４により、位相θmes ，θref が求ま
る。
【００２８】次に、図２の原理図、図３の波形図によ
り、得られた位相θmes ，θref により被標定ターゲッ
ト８までの距離を求める原理を示す。図２に示すよう
に、測距光と参照光には、光路長差がＬ1 ＋２Ｌ2 ＋Ｌ
3 だけ在る。Ｌ1 ，Ｌ3 は、概知の値でＬ2 が求めるべ
き被標定ターゲット８までの距離である。
り、得られた位相θmes ，θref により被標定ターゲッ
ト８までの距離を求める原理を示す。図２に示すよう
に、測距光と参照光には、光路長差がＬ1 ＋２Ｌ2 ＋Ｌ
3 だけ在る。Ｌ1 ，Ｌ3 は、概知の値でＬ2 が求めるべ
き被標定ターゲット８までの距離である。
【００２９】図３（ａ），（ｂ）に示すように測距光３
３と参照光３２の間には、時間遅れΔＴが生じており、
変調光の周期をＴ1 とすると、次式が成り立つ。
３と参照光３２の間には、時間遅れΔＴが生じており、
変調光の周期をＴ1 とすると、次式が成り立つ。
【００３０】 θmes −θref ＝（ΔＴ／Ｔ1 ）×３６０（deg ） （６） よって、測距光と参照光の光路差ΔＬは次の式となる。
【００３１】 ΔＬ＝ΔＴ×Ｃ＝〔（Ｔ1 ×（θmes −θref ））／３６０〕×Ｃ （７） 又、図２により次の式が成り立つ。
【００３２】 ΔＬ＝Ｌ1 ＋２Ｌ2 ＋Ｌ3 （８） Ｌ1 ，Ｌ3 が既知であり、θmes ，θref の位相差を求
めれば被標定ターゲット８までの距離Ｌ2 が次のように
求まる。
めれば被標定ターゲット８までの距離Ｌ2 が次のように
求まる。
【００３３】 Ｌ2 ＝（１／２）・〔（Ｔ1 ×（θmes −θref ））／３６０−（Ｌ1 ＋ Ｌ3 ）〕 （９） 次に図４は本発明のレーザ測距離装置がレーザ光の干渉
を用いた位置の標定を行う場合の例を示している。この
場合には、設置角可変反射ミラー６はレーザ光軸である
局所光３４より外れるように角度を設定し、更に、設置
位置可変ハーフミラー（Ａ）１０及び（Ｂ）１１はそれ
ぞれ参照変調光３５、測距変調光３６の光軸内にくるよ
うに角度を設定しておくものとする。
を用いた位置の標定を行う場合の例を示している。この
場合には、設置角可変反射ミラー６はレーザ光軸である
局所光３４より外れるように角度を設定し、更に、設置
位置可変ハーフミラー（Ａ）１０及び（Ｂ）１１はそれ
ぞれ参照変調光３５、測距変調光３６の光軸内にくるよ
うに角度を設定しておくものとする。
【００３４】レーザ光１より出射されたレーザ光はハー
フミラー２（Ａ）で２分割され、一方の光は周波数シフ
タ３によりｆ1 ＨＺの周波数シフトを受ける。この光は
反射ミラー（Ａ）４、ハーフミラー（Ｂ）５を経由して
ハーフミラー（Ｃ）７により測距光と参照光に２分割さ
れる。ハーフミラー２（Ａ）で２分割されたもう一方の
光は周波数シフトを受けず局所光３４として設置角可変
反射ミラー６を通過して設置位置可変ハーフミラー
（Ａ）１０及び（Ｂ）１１に向う。ハーフミラー（Ｃ）
７で２分割された参照光は設置位置可変ハーフミラー
（Ａ）１０に向い、測距光は被標定ターゲット８に反射
された後、反射ミラー９を経て設置位置可変ハーフミラ
ー（Ｂ）１１に向う。
フミラー２（Ａ）で２分割され、一方の光は周波数シフ
タ３によりｆ1 ＨＺの周波数シフトを受ける。この光は
反射ミラー（Ａ）４、ハーフミラー（Ｂ）５を経由して
ハーフミラー（Ｃ）７により測距光と参照光に２分割さ
れる。ハーフミラー２（Ａ）で２分割されたもう一方の
光は周波数シフトを受けず局所光３４として設置角可変
反射ミラー６を通過して設置位置可変ハーフミラー
（Ａ）１０及び（Ｂ）１１に向う。ハーフミラー（Ｃ）
７で２分割された参照光は設置位置可変ハーフミラー
（Ａ）１０に向い、測距光は被標定ターゲット８に反射
された後、反射ミラー９を経て設置位置可変ハーフミラ
ー（Ｂ）１１に向う。
【００３５】測距光と参照光は、それぞれ、設置位置可
変ミラー（Ａ）１０及び設置位置可変ミラー（Ｂ）１１
において、局所光３４と干渉し、光検出器（Ａ）１２、
（Ｂ）１３が検波できる周波数まで変換される。周波数
変換された測距光Ｉmes ′、参照光Ｉref ′は次式で表
わされる。
変ミラー（Ａ）１０及び設置位置可変ミラー（Ｂ）１１
において、局所光３４と干渉し、光検出器（Ａ）１２、
（Ｂ）１３が検波できる周波数まで変換される。周波数
変換された測距光Ｉmes ′、参照光Ｉref ′は次式で表
わされる。
【００３６】 Ｉmes ′＝Ａ2 〔１＋Ｃ0 ×cos （２πｆ1 ｔ＋θmes ′）〕 （１０） Ｉref ′＝Ａ2 〔１＋Ｃ0 ×cos （２πｆ1 ｔ＋θref ′）〕 （１１） θmes ′＝〔（２π（ｆ＋ｆ1 ））／Ｃ〕・Ｌmes θref ′＝〔（２π（ｆ＋ｆ1 ））／Ｃ〕・Ｌref （６）〜（９）式と同様にして、被測定ターゲット８ま
での距離Ｌ2 が次の（１２）式のように求まる。
での距離Ｌ2 が次の（１２）式のように求まる。
【００３７】 Ｌ2 ＝（１／２）・〔（Ｔ×（θmes ′−θref ′））／３６０−（Ｌ1 ＋ Ｌ3 ）〕 （１２） ここで、Ｔ：周波数シフトを受けたレーザ光の周期であ
り、（９），（１２）式において、Ｔ＞Ｔ1 であるので
１つのレーザ測距装置で被標定ターゲットまでの距離を
測定する場合に低分解能計測と高分解能計測を行うこと
を示している。よって、変調光により被標定ターゲット
までの距離を求め、干渉計測による距離の精密測定か
ら、ターゲットの微小変位の計測、等を行うことによ
り、複数の計測が行える。
り、（９），（１２）式において、Ｔ＞Ｔ1 であるので
１つのレーザ測距装置で被標定ターゲットまでの距離を
測定する場合に低分解能計測と高分解能計測を行うこと
を示している。よって、変調光により被標定ターゲット
までの距離を求め、干渉計測による距離の精密測定か
ら、ターゲットの微小変位の計測、等を行うことによ
り、複数の計測が行える。
【００３８】
【発明の効果】以上、具体的に説明したように本発明の
レーザ測距装置によれば、設置角可変反射ミラーと設置
位置可変ハーフミラーとをレーザ測距装置の光学系内に
設けたのでこれらミラーの角度を変えることにより測定
分解能の選択が可能となり、低分解能で位置標定を行う
場合には変調光で、高分解能で位置標定を行う場合には
周波数シフト光でそれぞれターゲットへレーザ光を出射
することができ、１台の測距装置で遠距離から近距離ま
での広範囲な位置の標定が可能な汎用性あるレーザ測距
装置が実現されるものである。
レーザ測距装置によれば、設置角可変反射ミラーと設置
位置可変ハーフミラーとをレーザ測距装置の光学系内に
設けたのでこれらミラーの角度を変えることにより測定
分解能の選択が可能となり、低分解能で位置標定を行う
場合には変調光で、高分解能で位置標定を行う場合には
周波数シフト光でそれぞれターゲットへレーザ光を出射
することができ、１台の測距装置で遠距離から近距離ま
での広範囲な位置の標定が可能な汎用性あるレーザ測距
装置が実現されるものである。
【図１】本発明の一実施例に係るレーザ測距装置の構成
図で、変調レーザ光により距離を測定する場合の例であ
る。
図で、変調レーザ光により距離を測定する場合の例であ
る。
【図２】本発明の距離測定の原理図である。
【図３】本発明のレーザ測距装置における波形図で、
（ａ）は測距光、（ｂ）は参照光を示す。
（ａ）は測距光、（ｂ）は参照光を示す。
【図４】本発明の一実施例に係るレーザ測距装置の構成
図で、レーザ光の干渉により距離を測定する場合の例で
ある。
図で、レーザ光の干渉により距離を測定する場合の例で
ある。
【図５】従来の変調レーザ光によるレーザ測距装置の構
成図である。
成図である。
【図６】従来のレーザ干渉によるレーザ測距装置の構成
図である。
図である。
１ レーザ ２ ハーフミラー（Ａ） ３ 周波数シフタ ４ 反射ミラー（Ａ） ５ ハーフミラー（Ｂ） ６ 設置角可変反射ミラー ７ ハーフミラー（Ｃ） ８ 標定ターゲット ９ 反射ミラー（Ｂ） １０ 設置位置可変ハーフミラー（Ａ） １１ 設置位置可変ハーフミラー（Ｂ） １２ 光検出器（Ａ） １３ 光検出器（Ｂ） １４ 位相計測器 ３１ 変調光 ３２ 参照光 ３３ 測距光 ３４ 局所光 ３５ 参照変調光 ３６ 測距変調光
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ光源と、同レーザ光源より出射さ
れたレーザ光を２分割するハーフミラーと、同ハーフミ
ラーで２分割されたレーザ光のうち被測距ターゲットに
向う一方のレーザ光を周波数シフトして周波数シフト光
とする周波数シフタと、前記ハーフミラーで２分割され
た他方のレーザ光を反射させた時には前記周波数シフト
光に干渉させ、前記被測距ターゲットに向う変調光を作
り出し、前記他方のレーザ光を反射しない時には同他方
のレーザ光をそのまま反射せずに通過させる設置角度可
変ミラーを備えた光学系と、同光学系内の設置角度可変
ミラーが前記ハーフミラーからの他方のレーザ光を反射
して変調光を作り出した時には、同変調光を参照光とす
ると共に同変調光の前記被測距ターゲットからの反射光
を測距光として計測部に送り、前記設置角度可変ミラー
が前記他方のレーザ光軸から外れた時は、その通過レー
ザ光を前記周波数シフト光と干渉させて参照光とすると
共に前記被測距ターゲットより反射される周波数シフト
光と干渉させて測距光とし、これらの測距光及び参照光
を変調光に変換するための設置角度可変ハーフミラーと
を具備してなり、前記計測部において前記参照光と測距
光より被測距ターゲットまでの距離を測定することを特
徴とするレーザ測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5254147A JPH07110208A (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | レーザ測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5254147A JPH07110208A (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | レーザ測距装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07110208A true JPH07110208A (ja) | 1995-04-25 |
Family
ID=17260882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5254147A Withdrawn JPH07110208A (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | レーザ測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07110208A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109669188A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-04-23 | 杜鑫 | 多沿触发时间鉴别方法和脉冲式激光测距方法 |
-
1993
- 1993-10-12 JP JP5254147A patent/JPH07110208A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109669188A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-04-23 | 杜鑫 | 多沿触发时间鉴别方法和脉冲式激光测距方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001226 |